JP2011191297A - シリコンウエハの厚さ測定装置及び厚さ測定方法並びにシリコンウエハ薄化装置 - Google Patents

シリコンウエハの厚さ測定装置及び厚さ測定方法並びにシリコンウエハ薄化装置 Download PDF

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Abstract

【課題】少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する装置を提供する。
【解決手段】装置３４は，複数波長のコーヒレントな光を放射する光源２を有する。また，本装置は，シリコンウエハと非接触に配置され，シリコンウエハの少なくとも一部を複数波長のコーヒレントな光によって照射し，シリコンウエハからの反射光の少なくとも一部を受光する測定ヘッド３を含む。さらに，本装置は，分光器５，ビームスプリッター，及び評価装置６を含む。評価装置は，シリコンウエハからの反射光を，光コーヒレンストモグラフィー法により分析することで，シリコンウエハの厚さを測定する。コーヒレントな光は，中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長で放射される。シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長は，帯域幅ｂ内に存在する範囲である。
【選択図】図１

Description

本発明は，シリコンウエハ，特に，少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する装置及び方法，並びにシリコンウエハ薄化装置に関する。
バックグラインディング加工時に半導体の厚さを制御する方法及び装置は，米国特許番号６３６８８８１Ｂ１に開示されている。バックグラインディング加工時にウエハの厚さを光学的に測定することは，研削加工の終点を検出するのに利用されている。さらに，この方法は，シリコンウエハのくさびが発生するかどうかを検出するのに利用され，くさびが発生する場合には，水平化情報を薄化装置に伝えることで研削面のくさびを軽減又は除去するよう調節される。
しかしながら，この方法及び装置は，低コントラスト干渉信号の影響から，少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを正確に測定するのには適していない。そこで，高コントラスト信号を利用して，少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する装置及び方法が望まれている。
米国特許番号第６３６８８８１Ｂ１
本発明は，少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する装置及び方法，並びにシリコンウエハ薄化装置を提供することを目的とする。
シリコンウエハの裏側の高濃度ドープシリコン層は，裏側の最外表面から本体内部に広がっているか，本体内部の裏側の表面付近一帯に存在していることがある。
本発明のある態様では，シリコンウエハの高濃度ドープシリコン層は，裏側の最外表面から本体内部に広がっているか，本体内部の裏側の表面付近一帯に存在していることに加え，裏側全体の左右にも拡がっていることもある。高濃度ドープシリコン層は，シリコンウエハ内の素子構造のためのコンタクトを形成していてもよい。例えば，高濃度ドープ層は，ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの垂直型トランジスタ用のドレインコンタクトを形成してもよい。
本発明の測定装置は，複数波長のコーヒレントな光を放射する光源を含む。また，本装置は，少なくとも一部が除去される裏側を含むシリコンウエハと非接触に配置され，シリコンウエハの少なくとも一部を複数波長のコーヒレントな光によって照射し，シリコンウエハからの反射光の少なくとも一部を受光する測定ヘッドを含む。測定ヘッドは，シリコンウエハの裏側に隣接するか，又は裏側と反対面の表側に隣接していてもよい。さらに，本装置は，分光器，ビームスプリッター，及び評価装置を含む。分光器は，シリコンウエハからの反射光の少なくとも一部を受光し，シリコンウエハからの反射光の部分的強度を波長の関数として測定する。ビームスプリッターは，複数波長のコーヒレントな光を測定ヘッドへ導き，また受光した反射光を分光器へ導くために，光源と測定ヘッド及び分光器とを接続する。評価装置は，シリコンウエハからの反射光を，光コーヒレンストモグラフィー法（ＯＣＴ）により分析することで，シリコンウエハの厚さを決定する。光源は，中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長でコーヒレントな光を放射する。帯域幅ｂは，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長が帯域幅ｂに存在する範囲である。
本発明の測定装置は，シリコンウエハを透過させる光と第２の表面からの反射光を供給することができる。第２の表面からの反射光は，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする帯域幅ｂの波長を含むことで，高コントラスト干渉信号となるような十分な強度で反射される。また，第２の表面からの反射光は，第２の表面よりも測定ヘッドに近接する第１の表面からの反射光と共に反射される。高濃度ドープシリコンの光吸収率は，ドーパント濃度が増えることによって著しく大きくなることから，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長は，とくに重要である。したがって，本発明の装置は，少なくとも裏側に高濃度ドープシリコン層を有するシリコンウエハの厚さ，特に５０μｍ以上の厚さに関して，確実な測定を提供することができる。
本発明のある態様では，帯域幅ｂは，中央波長ＷＣがシリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長となる範囲である。これは，帯域幅ｂ内の中央波長ＷＣが，最大強度で放出されるので，シリコンウエハを透過する光の強度をさらに高めることができる。
本発明のさらなる態様では，本発明の測定装置は，バックグラインディング加工時に、少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する，インサイチュバックグラインディング加工装置である。そして、評価装置は，少なくともバックグラインディング加工時に，シリコンウエハからの反射光を分析して，シリコンウエハの厚さを決定する。この態様は，バックグラインディング加工モニタを効果的に提供する。バックグラインディング加工モニタは，高精度なバックグラインディング加工時に，シリコンウエハの厚さを確実に監視する。シリコンウエハの厚みを減らすことは，半導体素子集積回路として複数の半導体チップに分割されるシリコンウエハにとってはとくに重要である。なぜなら，このようなシリコンウエハは，半導体チップの軽量化や小型化へ改善する必要性や電力半導体の代わりに，オン状態での半導体抵抗素子を減らす必要性があるからである。
本発明の測定装置はさらに，シリコンウエハの高濃度ドープ層のドーパント濃度を入力する入力装置を含んでいてもよい。そして，入力されたドーパント濃度を有するシリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最小とする波長となるように，中央波長ＷＣを選択してもよい。
本発明の厚さ測定装置はさらに，ドーパント濃度に影響されるシリコンの光吸収率のデータを記憶する記憶装置を含んでいてもよい。そして，記憶装置の記憶データを使用して中央波長ＷＣを選択してもよい。
本発明のさらなる態様では，中央波長ＷＣは，９５０ｎｍ≦ＷＣ≦１１５０ｎｍの関係を満たす。前記波長でかつ，シリコンウエハの高濃度ドープ層のドーパント濃度が１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３の範囲であるとき，光吸収率を最小にすることができる。
光源は，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザー光源であってもよい。
スペクトル広帯域光源は，発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ），及び増幅自然放出（ＡＳＥ）を基礎とする光励起ファイバより成る群から選択されてもよく，波長可変レーザー光源は，光励起光子結晶レーザー及び半導体量子ドット波長可変レーザーより成る群から選択されてもよい。
本発明のさらなる態様では，ビームスプリッターは光カプラである。本発明の測定装置はさらに，少なくとも一つの第１の光導波路，少なくとも一つの第２の光導波路，及び少なくとも一つの第３の光導波路を含んでいてもよい。少なくとも一つの第１の光導波路は，測定ヘッドを光カプラに接続させ，少なくとも一つの第２の光導波路は，光カプラを光源に接続させ，少なくとも一つの第３の光導波路は，光カプラを分光器に接続させる。
厚さの決定に使用されるＯＣＴは，１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ（一次元空間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法）及び１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴ（一次元時間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法）から選択されてもよい。
本発明のその他の態様では，ＯＣＴは，１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ（一次元時間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法）である。
本発明のさらなる他の態様では，ＯＣＴは，１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴ（一次元空間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法）である。
１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ又は１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴに関するさらなる態様では，分光器は，シリコンウエハからの反射光の光分布を拡げる回折格子を含む。
本発明のある態様では，本発明の測定装置はハウジングを含む。少なくとも測定ヘッドはハウジング内に配置され，ハウジングは光源の光を透過する窓を含む。窓は，例えば赤外窓である。ハウジングは，好ましくは防水性である。
本発明はさらに，シリコンウエハ薄化装置に関する。シリコンウエハ薄化装置は，シリコンウエハの裏側の少なくとも一部を除去する除去システム及び上記の態様のいずれか一つに記載の測定装置を含む。
本発明の薄化装置は，シリコンウエハの厚さを高精度で効果的に決定することができる。
除去システムは，好ましくは回転研削砥石及び回転プレートを含む。回転プレートはシリコンウエハを保持する。
薄化装置はさらに，除去システムと接続ユニットの制御ユニットを含む。接続ユニットは，評価装置と制御ユニットに接続している。制御ユニットは，決定されたシリコンウエハの厚さが所定の厚さに達した時に，除去システムを停止させる。この態様では，薄化装置は，決定された厚さに，精確に研削されたシリコンウエハを効果的に提供する。
接続ユニットは，制御ユニット又はインサイチュバックグラインディング加工装置の一部であってもよい。
本発明のさらなる態様では，制御ユニットは，決定されたシリコンウエハの厚さに応じて、回転プレート及び／又は回転研削砥石の回転速度を調節する制御装置を含む。これにより，回転プレート及び／又は回転研削砥石の回転速度を制御できる。
本発明はさらに，少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定する方法に関する。この方法は，中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長のコーヒレントな光で，シリコンウエハの少なくとも一部を照射する照射ステップを含む。帯域幅ｂは，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長を帯域幅ｂ内に存在する範囲に規定される。さらに，この方法は，ＯＣＴを使用して，シリコンウエハからの反射光を分析することによりシリコンウエハの厚さを決定する決定ステップを含む。ＯＣＴは，上記に記載された方法の一つであってもよい。
本発明の方法は，重複を避けるためあえて記載しないが，上記記載の厚さ測定装置に関する有利な効果を提供する。
本発明のある態様では，帯域幅ｂは，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長が帯域幅ｂ内に存在する範囲である。
本発明の方法はさらに，上記態様のいずれか一つに記載のシリコンウエハ薄化装置を用意する用意ステップと，薄化装置にシリコンウエハを取り付ける取付ステップと，シリコンウエハの裏側の少なくとも一部を除去する除去ステップと，除去ステップを停止させる停止ステップとを含む。照射ステップ，受光ステップ，及び決定ステップは，少なくとも除去ステップ時に行われる。
本発明の方法はさらに，シリコンウエハの高濃度ドープ層のドーパント濃度を入力する入力ステップと，中央波長ＷＣを，シリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長となるように選択する選択ステップを含む。
本発明のさらなる態様では，薄化装置は，ドーパント濃度に影響されるシリコンの光吸収率のデータを記憶する記憶装置を含む。そして，中央波長ＷＣは，記憶装置に記憶されたデータを使用して選択される。
コーヒレントな光は，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザーから照射されてもよい。スペクトル広帯域光源は，発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ），及び増幅自然放出（ＡＳＥ）を基礎とする光励起ファイバより成る群から選択されてもよく，波長可変レーザー光源は，光励起光子結晶レーザー及び半導体量子ドット波長可変レーザーより成る群から選択されてもよい。
好ましくは，中央波長ＷＣは，９５０ｎｍ≦ＷＣ≦１１５０ｎｍの関係を満たし，シリコンウエハの高濃度ドープ層は，１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３で表わされるドーパント濃度Ｎでのシリコンを含む。
本発明のさらなる態様では，シリコンウエハの第１の所定厚さが設定され，決定されたシリコンウエハの厚さが第１の所定厚さに達した時に除去ステップが停止される。
シリコンウエハは，能動素子領域と補強リブ領域を有していてもよい。能動素子領域は，シリコンウエハの裏側と反対面の表側に形成される複数の素子を有する。補強リブ領域は，シリコンウエハの最外側端表面に配置されている。この態様では，本発明の方法はさらに，第１の所定厚さよりも小さい能動素子領域の第２の所定厚さを設定する設定ステップと，除去ステップの後に，能動素子領域を含むシリコンウエハの内部領域よりも補強リブ領域が厚く形成されるように，能動素子領域の裏側の少なくとも一部を除去する除去ステップと，コーヒレントな光で能動素子領域の少なくとも一部を照射する照射ステップと，能動素子領域からの反射光の少なくとも一部を受光する受光ステップとを含む。さらにこの方法は，能動素子領域からの反射光を，１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ，１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴ，１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ，及び１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴより成る群から選択されるＯＣＴにより分析することで，能動素子領域の厚さを決定する決定ステップと，決定された能動素子領域の厚さが第２の所定厚さに達した時に，第２の除去ステップを停止する停止ステップを含む。この態様では，シリコンウエハの最外側端表面に厚みのある補強リブを形成することにより，半導体振動が強くなる。これは，半導体素子を含む能動素子領域の破損を防ぐのに役立つことになる。
第１の所定厚さ及び／又は第２の所定厚さは，接続ユニットに設定されていてもよく，好ましくは，接続ユニットのタッチスクリーン手段によって設定される。
１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ又は１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴに関する態様では，シリコンウエハ及び／又は能動素子領域からの反射光のスペクトル分布は回折格子を使用して拡げられる。
本発明のさらなる態様では，シリコンウエハ及び／又は能動素子領域からの反射光の部分的強度Ｉ（λ）は，分光器内に配置する光検出器で波長λの関数として検出され，逆波長の関数として，スペクトルＩ´（１／λ）が，検出された部分的強度Ｉ（λ）から計算される。
本発明のさらなる態様では，回転プレート及び／又は回転研削砥石の回転速度は，決定されたシリコンウエハの厚さに応じて調節される。
本発明のさらなる態様では，除去ステップ，照射ステップ，受光ステップ，及び決定ステップは，シリコンウエハの回転時に，それぞれの場所で行われ，それによって，シリコンウエハの回転に対する，決定される複数の厚さを測定する。この実施形態では，本発明の方法はさらに，決定される複数の厚さの少なくとも２つを比較する比較ステップと，決定される厚さの少なくとも２つの間の相違点が所定の差異を超えるか否かを決定する決定ステップを含む。この実施形態は，グラインディング時に，シリコンウエハのくさびが発生するか検出するのに利用されてもよく，くさびが発生する場合には，水平化情報を薄化装置に伝えることで研削砥石の研削面及び／又は回転プレートの表面は，くさびを軽減又は除去するよう調節される。
本発明の方法はさらに，シリコンウエハのバックグラインディング加工時に，少なくとも裏側に高濃度ドープシリコン層を有するシリコンウエハの厚さを測定する，上記の実施形態のいずれか一つに記載の厚さ測定装置の使用に関する。シリコンウエハの高濃度ドープ層は，ドーパント濃度が１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３の範囲のシリコンを含む。
本発明の特徴は，本明細書の説明及び添付図面で示す好ましい実施形態や説明のために選択した好ましい実施形態からもっともよく理解される。本発明の装置及び方法は，少なくとも裏側に高濃度ドープシリコン層を有するシリコンウエハの厚さ，特に５０μｍ以上の厚さに関して，高精度に効果的に決定することができる。
図１は，本発明の実施形態に係るシリコンウエハ薄化装置を示している。 図２は，本発明の実施形態に係る薄化装置のフローチャートを示している。
図は本発明を説明するためのものであるが，図は必ずしもは同じ縮尺で描かれていない。
図１は，本発明の実施形態に係る，シリコンウエハ１の薄化装置３４を示す。シリコンウエハ１は，少なくとも裏側３０に高濃度ドープ層（図に示されていない）を含む。
装置３４は，シリコンウエハ１の裏側３０の少なくとも一部を除去する除去システム及びシリコンウエハ１の厚さを，特にバックグラウンディング時に，測定する装置を含む。
その除去システムは，研削砥石１４及びプレート１５を含み，プレート１５は，例えばチャック（図に示されていない）によって，シリコンウエハ１を保持する。研削砥石１４は，軸３６を中心に矢印Ａの向きに回転する回転盤であり，プレート１５は，軸３７を中心に矢印Ｂの向きに回転する回転盤である。モーター１６は，研削砥石１４を回転させ，モーター１７は，プレート１５を回転させる。
シリコンウエハ１の厚さ測定装置は，測定ヘッド３を有する。測定ヘッド３は，シリコンウエハ１の裏側３０に非接触に配置される。この測定装置はさらに，光源２を有する。光源２は，コーヒレントな光を放射する，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザーを含む。このコーヒレントな光は，数１０ナノメートルから１００ナノメートルの帯域幅ｂ内の赤外域近くの中央波長ＷＣを有する複数波長である。光源２は，微小機械振動による波長可変光源でもよい。
スペクトル広帯域光源は，発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ），及び増幅自然放出（ＡＳＥ）を基礎とする光励起ファイバより成る群から選択されてもよく，波長可変レーザー光源は，光励起光子結晶レーザー及び半導体量子ドット波長可変レーザーより成る群から選択されてもよい。
測定ヘッド３は，シリコンウエハ１の少なくとも一部，特に裏側３０を光源２の複数波長のコーヒレントな光で照射し，シリコンウエハ１の少なくとも一部，特に裏側３０からの反射光及び裏側３０と反対面の表側３１からの反射光を受光する。これは，図１の矢印Ｃ及びＤによって概略的に示されている。
測定ヘッド３は，測定装置のハウジング１３内に配置されている。光源２のコーヒレントな光及び反射光の少なくとも一部は，ハウジング１３の窓１２を透過する。窓１２は，光源２の光を透過させる。ここで示される態様では，窓１２は赤外光を透過させる。
ハウジング１３は，好ましくは防水性であって，注入ポート３３を含む。注入ポート３３は，水管（図に示されていない）及び／又は圧搾空気管（図に示されていない）に接続されている。注入ポート３３に注入されている水及び／又は圧搾空気は，チャネル３５に流れることにより研削破片を取り除くことができる。チャネル３５は，基本的にシリコンウエハ１の裏側３０とハウジング１３の間のスペースである。これにより，研削破片によって起こる厚さ測定の誤差を防ぐことができる。さらに水の場合，水は，窓１２とシリコンウエハ１の間の光をつなぐのに役立つ。
測定ヘッド３は，第１の光導波路１０によってビームスプリッタに接続されている。ここで示される態様では，ビームスプリッタは，測定装置の光カプラ４である。光カプラ４は，第２の光導波路９によって，光源２と接続し，第１の光導波路１０によって，測定ヘッド３と接続する。そして，光源２のコーヒレントな光は，第２の光導波路９，光カプラ４，及び第１の光導波路１０を経由して，測定ヘッド３に供給される。反射光は，第１の光導波路１０と第３の光導波路１１を経由して測定装置の分光器５に供給される。第３の光導波路１１は，光カプラ４を分光器５に接続させる。反射光の部分的強度Ｉ（λ）は，分光器に並んだ光検出器（図に示されていない）によって波長λの関数として測定され，測定された部分的強度Ｉ（λ）のスペクトルが発生する。このスペクトルは，分光器５を評価装置６に接続させる信号線２５を経由して評価装置に供給される。
図に示される態様では，評価装置６は，フーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（ＦＤ ＯＣＴ）を使用して，シリコンウエハ１の厚さを連続的に決定する。フーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（ＦＤ ＯＣＴ）は，１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ，１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴであってもよい。決定された厚さは，その後，信号線２３を経由して接続ユニット１９に供給される。
接続ユニット１９は，信号線２９によってモニター２１に接続されている。決定されたシリコンウエハ１の厚さは，モニター２１に表示されてもよい。図に示される態様では，モニター２１は，タッチスクリーン２２を含む。タッチスクリーン２２によって，シリコンウエハ１の所定厚さが設定されてもよい。所定厚さの値は，信号線２９，接続ユニット１９，及び信号線２４を経由して除去システムの制御ユニット１８に供給される。信号線２４は，接続ユニット１９を制御ユニット１８に接続する。制御ユニット１８は，シリコンウエハ１の厚さが所定厚さに達した時に，除去システムを停止させる。これは，伝えられた信号を，信号線２６を経由して研削砥石１４のモニター１６に供給すること，及び伝えられた信号を，制御線２７を経由してプレート１５のモニター１７に供給することで達成され得る。制御線２６は，モニター１６を制御ユニット１８に接続し，制御線２７は，モニター１７を制御ユニット１８に接続する。
制御ユニット１８は，決定されたシリコンウエハ１の厚さによって回転プレート１５及び回転研削砥石１４の回転速度を調節するコントローラー２０を含む。これは，伝えられた制御信号を，制御線２６を経由して回転研削砥石１４のモニター１６に，及び制御線２７を経由して回転プレート１５のモニター１７に供給することで達成される。
測定装置はさらに，選択装置７を含む。シリコンウエハ１の高濃度ドープ層のドーパント濃度は，モニター２１のタッチスクリーン２２によって入力され，モニター２１を選択装置７に接続する信号線２８を経由して選択装置７に供給されてもよい。選択装置７は，入力ドーパント濃度を有するシリコンウエハ１の高濃度ドープ層の光吸収率を最小にする波長となるように中央波長ＷＣを選択する。図に示される態様では，選択装置は，ドーパント濃度に影響される光吸収率のデータを記憶する記憶装置８を含む。そして，選択装置７は，記憶装置８に記憶されたデータを使用して，中央波長ＷＣを選択する。
図に示される態様では，シリコンウエハ１の高濃度ドープ層は，ドーパント濃度が１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３の範囲のシリコンを含む。シリコンウエハ１の高濃度ドープ層は，ｎ＋型導電性又はｐ＋型導電性であってもよい。
図２は，本発明の一つの実施形態に係るシリコンウエハ方法のフローチャートを示している。
ステップ１００ででは，シリコンウエハは，上記実施形態のいずれか一つに記載の薄化装置に取り付けられている。ステップ１１０では，シリコンウエハの高濃度ドープ層のドーパント濃度が入力される。
ステップ１２０では，シリコンウエハの所定厚さが設定され，ステップ１３０では，シリコンウエハの裏側の少なくとも一部を除去する工程が開始される。
ステップ１４０では，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザー光源のコーヒレントな光で，シリコンウエハの少なくとも一部を照射する工程と，シリコンウエハの反射光の少なくとも一部を受光する工程と，１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ，１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴ，１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ，及び１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴより成る群から選択される方法を使用してシリコンウエハからの反射光を分析してシリコンウエハの厚さを決定する工程が開始される。スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザー光源は，中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長でコーヒレントな光を照射する。この波長は，入力ドーパント濃度を有するシリコンウエハの高濃度ドープ層の光吸収率を最小にし，帯域幅ｂ内の範囲である。
ステップ１５０では，シリコンウエハの厚さが所定厚さに達した時に除去ステップが停止される。
１ シリコンウエハ，２ 光源，３ 測定ヘッド，４ 光カプラ，５ 分光器，６ 評価装置，７ 選択装置，８ 記憶装置，９ 第２の光導波路，１０ 第１の光導波路，１１ 第３の光導波路，１２ 窓，１３ ハウジング，１４ 研削砥石，１５ プレート，１６，１７，２１ モニター，１８ 制御ユニット，１９ 接続ユニット，２０ コントローラー，２２ タッチスクリーン，２３〜２９，３２ 信号線，３０ 裏側，３１ 表側，３３ 注入ポート，３４ 薄化装置，３５ チャネル，３６，３７ 軸

Claims (42)

  1. 少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さを測定するための厚さ測定装置であって，
    複数波長のコーヒレントな光を放射する光源と，
    一部が除去される前記裏側を含む前記シリコンウエハと非接触に配置され，少なくとも前記シリコンウエハの一部が前記複数波長のコーヒレントな光によって照射され，前記シリコンウエハからの反射光の少なくとも一部を受光する測定ヘッドと，
    前記シリコンウエハからの前記反射光の少なくとも一部を受光し，前記シリコンウエハからの前記反射光の部分的強度を波長の関数として測定する分光器と，
    前記光源と，前記測定ヘッド及び前記分光器とを接続するビームスプリッターと，
    前記シリコンウエハからの前記反射光を，光コーヒレンストモグラフィー法により分析することで，前記シリコンウエハの厚さを測定する評価装置を含み，
    前記光源は，中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長のコーヒレントな光を放射し，
    前記帯域幅ｂは，前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長が前記帯域幅ｂ内に存在する範囲である，
    厚さ測定装置。
  2. 前記帯域幅ｂは，前記中央波長ＷＣが前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする範囲である，請求項１記載の厚さ測定装置。
  3. 前記厚さ測定装置がバックグラインディング加工時に前記シリコンウエハの前記厚さを測定するインサイチュバックグラインディング加工装置であり，前記評価装置が，前記バックグラインディング加工時に，前記シリコンウエハからの前記反射光を分析することで，前記シリコンウエハの厚さを測定する評価装置である，請求項１又は請求項２記載の厚さ測定装置。
  4. 前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層のドーパント濃度を入力する入力装置をさらに含み，
    前記厚さ測定装置が，前記中央波長ＷＣを，前記入力ドーパント濃度での前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の前記光吸収率を最少とする波長となるように選択する，請求項２又は請求項３記載の厚さ測定装置。
  5. 前記ドーパント濃度に影響される前記光吸収率のデータを記憶する記憶装置を含み，
    前記中央波長ＷＣが，記憶装置に記憶されたデータを使用して選択される，請求項４記載の厚さ測定装置。
  6. 前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層が，１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３で表わされるドーパント濃度Ｎでのシリコンを含み，
    前記中央波長ＷＣが，９５０ｎｍ≦ＷＣ≦１１５０ｎｍの範囲である，請求項１から５のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  7. 前記光源が，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザー光源である，請求項１から６のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  8. 前記スペクトル広帯域光源が，発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ），及び増幅自然放出（ＡＳＥ）を基礎とする光励起ファイバより成る群から選択されるか，又は前記波長可変レーザー光源が，光励起光子結晶レーザー及び半導体量子ドット波長可変レーザーより成る群から選択される，請求項６に記載の厚さ測定装置。
  9. 前記光コーヒレンストモグラフィー法が，一次元空間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ），一次元時間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴ）より成る群から選択される，請求項１から８のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  10. 前記光コーヒレンストモグラフィー法が，一次元時間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ）である，請求項１から８のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  11. 前記光コーヒレンストモグラフィー法が，一次元空間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴ）である，請求項１から８のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  12. 前記ビームスプリッターが光カプラである，請求項１から１１のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  13. 前記測定ヘッドを前記光カプラに接続する少なくとも一つの第１の光導波路と，
    前記光カプラを前記光源に接続する第２の光導波路と，
    前記光カプラを前記分光器に接続する第三の光導波路とをさらに含む，
    請求項１２に記載の厚さ測定装置。
  14. 前記分光器が，前記シリコンウエハからの反射光のスペクトル分布を拡げる回折格子を含む，請求項１から１３のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  15. 前記厚さ測定装置は，ハウジングをさらに含み，少なくとも前記測定ヘッドが前記ハウジング内に配置され，前記ハウジングが前記光源からの光を透過する窓を含む，請求項１から１４のいずれか一つに記載の厚さ測定装置。
  16. シリコンウエハの薄化装置であって，前記シリコンウエハの裏側の少なくとも一部を除去する除去システムと請求項１から１５のいずれかに記載の厚さ測定装置とを有する，シリコンウエハの薄化装置。
  17. 前記除去システムが回転研削砥石及び前記シリコンウエハを保持する回転プレートを含む，請求項１６に記載の装置。
  18. 前記除去システムの制御ユニット及び接続ユニットを含み，
    前記接続ユニットは，前記評価装置及び前記制御ユニットに接続され，
    前記制御ユニットは，前記シリコンウエハの決定された厚さが所定の厚さに達した時に，除去装置を停止させる，請求項１７に記載の装置。
  19. 前記接続ユニットが，前記インサイチュバックグラインディング装置の一部である，請求項１８記載の装置。
  20. 前記接続ユニットが，前記制御ユニットの一部である，請求項１８記載の装置。
  21. 前記制御ユニットが，前記シリコンウエハの前記決定された厚さに応じて，前記回転プレート及び／又は前記回転研削砥石の回転速度を調節するコントローラーを含む，請求項１８から２０のいずれか一つに記載の装置。
  22. 少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有するシリコンウエハの厚さ測定方法であって，
    中央波長ＷＣを有する帯域幅ｂの複数波長を含むコーヒレントな光で，前記シリコンウエハの少なくとも一部を照射する照射ステップと，
    前記シリコンウエハからの反射光の少なくとも一部を受光する受光ステップと，
    前記シリコンウエハの前記裏側の一部を除去しつつ，光コーヒレンストモグラフィー法により，前記シリコンウエハからの前記反射光を分析することで前記シリコンウエハの前記厚さを決定する決定ステップとを含み，
    前記帯域幅ｂは，前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長が存在する範囲である，
    厚さ測定方法。
  23. 前記帯域幅ｂは，前記中央波長ＷＣが前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の光吸収率を最少とする波長となる範囲である，請求項２２に記載の厚さ測定方法。
  24. 請求項１６から２１のいずれか一つに記載のシリコンウエハの薄化装置を用意する用意ステップと，
    前記シリコンウエハを前記薄化装置に取り付ける取付ステップと，
    前記シリコンウエハの少なくとも一部を除去する除去ステップと，
    前記除去ステップを停止させる停止ステップとをさらに含み，
    前記照射ステップ，前記受光ステップ，及び前記決定ステップが，少なくとも前記除去ステップの間に行われる，請求項２２または２３に記載の厚さ測定方法。
  25. 前記シリコンウエハが，スペクトル広帯域光源又は波長可変レーザー光源から放射されるコーヒレントな光で照射される，請求項２２から２４のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  26. 前記シリコンウエハの前記厚さが，一次元空間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｓｅ ＦＤ ＯＣＴ），一次元時間に符号化されたフーリエドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｔｅ ＦＤ ＯＣＴ）より成る群から選択される前記光コーヒレンストモグラフィー法を使用して，測定される，請求項２２から２５のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  27. 前記シリコンウエハの前記厚さが，一次元時間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｔｅ ＴＤ ＯＣＴ）を使用して測定される，請求項２２から２５のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  28. 前記シリコンウエハの前記厚さが，一次元空間に符号化されたタイムドメイン式光コーヒレンストモグラフィー法（１Ｄ−ｓｅ ＴＤ ＯＣＴ）を使用して測定される，請求項２２から２５のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  29. 前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層のドーパント濃度を入力する入力ステップと，
    前記入力ドーパント濃度を有する前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層の前記光吸収率を最小にする波長となるように中央波長ＷＣを選択する選択ステップ含む，請求項２２か２８のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  30. 前記切断装置は，前記ドーパント濃度に影響される前記光吸収率のデータが記憶された記憶装置を含み，
    前記中央波長ＷＣが，記憶装置に記憶されたデータを使用して選択される，請求項２９に記載の厚さ測定方法。
  31. 前記シリコンウエハの一部が，発光ダイオード（ＬＥＤ），半導体スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ），増幅自然放出（ＡＳＥ）を基礎とする光励起ファイバ，光励起光子結晶レーザー，又は半導体量子ドット波長可変レーザーを使用して照射される，請求項２２から３０のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  32. 前記中央波長ＷＣが９５０ｎｍ≦ＷＣ≦１１５０ｎｍで表わされる，請求項２２から３１のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  33. 前記シリコンウエハの前記高濃度ドープ層が，１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３で表わされるドーパント濃度Ｎのシリコンを含む，請求項２２から３２のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  34. 前記シリコンウエハの第１の所定厚さが設定され，
    前記シリコンウエハの前記決定される厚さが前記第１の所定厚さに達した時に前記除去ステップが停止される，請求項２２から３３のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  35. 前記シリコンウエハは，前記シリコンウエハの前記裏側と反対面の表側に形成され，複数の素子を有する能動素子領域及び前記シリコンウエハの最外表面に配置された補強リブ領域を有し，
    前記能動素子領域の厚さを第２の所定厚さに設定する設定ステップと，
    前記能動素子領域の少なくとも裏側の一部を除去する除去ステップと，
    前記能動素子領域の少なくとも一部をコーヒレントな光で照射する照射ステップと，
    前記能動素子領域からの反射光の少なくとも一部を受光する受光ステップと，
    前記光コーヒレンストモグラフィー法により，前記能動素子領域からの前記反射光を分析することで，前記能動素子領域の厚さを測定する測定ステップと，
    前記能動素子領域の前記厚さが前記第２の所定厚さに達した時に，前記除去ステップを停止させる停止ステップとをさらに含む，請求項２２から３５のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  36. 前記第１の所定厚さ及び／又は前記第２の所定厚さが，前記接続ユニットに設定される，請求項３４又は３５に記載の厚さ測定方法。
  37. 前記第１の所定厚さ及び／又は前記第２の所定厚さが，前記接続ユニットのタッチスクリーン手段によって設定される，請求項３６に記載の厚さ測定方法。
  38. 前記シリコンウエハからの前記反射光の光分布が，回折格子を使用して拡げられる，請求項２２から３７のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  39. 前記シリコンウエハからの反射光の部分的強度Ｉ（λ）が，前記分光器内に配置する光検出器で波長λの関数として測定され，スペクトルＩ´（１／λ）が，逆波長の関数として，前記測定された部分的強度Ｉ（λ）から計算される，請求項２２から３８のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  40. 回転プレート及び／又は回転研削砥石の回転速度が，前記シリコンウエハの前記決定される厚さに応じて調節される，請求項２２から３９のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  41. 前記シリコンウエハが回転する際の複数の角度の位置において，前記決定ステップ，前記受光ステップ，前記照射ステップ，及び前記除去ステップを行い，これにより，決定された複数の厚さを前記シリコンウエハの前記回転のために測定する測定ステップと，
    少なくとも前記決定される複数の厚さの少なくとも２つを比較する比較ステップと，
    前記決定された厚さの少なくとも２つの間の相違点が所定の差異を超えるか否かを決定する決定ステップ，とをさらに含む請求項２２から４０のいずれか一つに記載の厚さ測定方法。
  42. シリコンウエハの高濃度ドープ層が，１・１０１９ｃｍ−３≦Ｎ≦１・１０２１ｃｍ−３で表わされるドーパント濃度Ｎでのシリコンを含み，
    少なくとも裏側に高濃度ドープ層を有する前記シリコンウエハの厚さをバックグラインディング時に測定する，請求項１から１５のいずれか一つに記載の厚さ測定装置の使用。
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