JP2011214910A

JP2011214910A - ウエハ反り量測定方法及び測定装置

Info

Publication number: JP2011214910A
Application number: JP2010081526A
Authority: JP
Inventors: Tamio Matsumura; 民雄松村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】安価で狭い視野のレンズ系でウエハの反りを測定可能にする。
【解決手段】ウエハ１０を回転テーブル１２上で回転させながら、レーザー距離計２８によりウエハ１０のエッジとレーザー距離計２８との距離を非接触で測定する。次に、この距離の最大値と最小値との差をウエハ１０の反り量として計算する。これにより、従来の測定方法のようにウエハ１０の全面を測定することなく、ウエハ１０の反り量を測定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウエハの反り量を測定する方法及び装置に関し、特に各種ＩＣカード、スタックドチップパッケージ、又はパワーデバイス用の薄厚チップの製造工程の管理及び開発に有効なウエハ反り量測定方法及び測定装置に関する。

図８〜１０はウエハを示す断面図である。まず、図８に示すように、ウエハであるＳｉ基板１００の表面に半導体素子１０２が形成される。この時点でのウエハの厚さは、通常６２５μｍから７２５μｍである。この厚さでは、半導体製造装置の搬送系で搬送不良を起こすようなウエハの反りは発生しない。

次に、図９に示すように、ＩＣカードやスタックドチップパッケージやパワーデバイス用の薄厚チップ製造のために、Ｓｉ基板１００を裏面研磨してウエハの厚さを２００μｍ以下にする。薄くなったＳｉ基板１００と、配線などを含む半導体素子１０２との応力差によって、ウエハが凹型に反る。

また、パワーデバイスでは半田付け用の電極を作るために、図１０に示すように、Ｎｉ層を含んだ金属電極１０４をＳｉ基板１００の裏面に蒸着又はスパッタにより形成する場合もある。この場合はウエハが凸型に反る。これらの反り量はＳｉ基板１００が薄くなるほど大きくなり、１０ｍｍに達することもある。

ウエハが反っていると、半導体製造装置の搬送系のロボット吸着アームや吸着ステージで吸着エラーを起こす場合や、引っ掛かってウエハが割れる場合もある。一方、ウエハの反り量は、半導体素子１０２や金属電極１０４の形状、膜質、熱処理条件等で制御することができる。これら搬送系の管理や、反り低減の条件出しのために、ウエハの反り量を測定する必要がある。

従来は、反ったウエハを水平な板の上に置き、人の目でウエハのエッジの１番高いところを探して、人の手と目でデジタルマイクロメーターやノギスを用いて、測定していた。しかし、ウエハのエッジの１番高いところを人の目で探し、人の手と目でデジタルマイクロメーターやノギスを用いて測定すると、誤差が生じやすい。また、ウエハのエッジにマイクロメーターやノギスが触れると、ウエハが上下に動いて誤差が生じる。そこで、ウエハの表面形状を非接触で自動的に測定する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−３５１８５７号公報

従来の方法では、ウエハのエッジから中心線に沿って反対側のエッジまで高さを測定する。従って、ウエハを少しずつ回転させて止めてこの測定を繰り返して、ウエハ全面を測定しなければならず、測定装置の構成も複雑であった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ウエハの反り量を簡単に測定することができるウエハ反り量測定方法及び測定装置を得るものである。

本発明は、ウエハを回転テーブル上で回転させながら、レーザー距離計により前記ウエハのエッジと前記レーザー距離計との距離を非接触で測定する工程と、前記距離の最大値と最小値との差を前記ウエハの反り量として計算する工程とを備えることを特徴とするウエハ反り量測定方法である。

本発明により、ウエハの反り量を簡単に測定することができる。

本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定装置を示す側面図である。本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定装置を示す上面図である。本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定装置を示す側面図である。回転テーブルに載せられたウエハを示す上面図である。図４のＡ方向からウエハを見た側面図である。図４のＢ方向からウエハを見た側面図である。テーブル回転度数とレーザー距離計の測定値の関係を表す図である。ウエハを示す断面図である。ウエハを示す断面図である。ウエハを示す断面図である。

本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定装置について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定装置を示す側面図であり、図２は上面図である。

ウエハ１０を載せる水平な回転テーブル１２が、回転軸１４を介して台座１６に設けられている。回転テーブル１２の表面には、搭載するウエハ１０のサイズに合わせてその外周に沿った位置に、少なくとも２つの突起１２ａが距離を置いて着脱可能に設けられている。回転軸１４にプーリー１８が設けられ、モーター２０にプーリー２２が設けられている。プーリー１８とプーリー２２にベルト２４が取り付けられている。また、回転テーブル１２の回転時の上下の振れを小さくするためにクロスローラーリング２６が設けられている。

レーザー距離計２８（例えばキーエンス社製ＬＫ−０３５）がバー３０に取り付けられている。バー３０は支柱３２に固定されている。支柱３２は固定ブロック３４により台座１６に固定されている。

操作部３６には、測定装置の電源スイッチ３８と、測定開始スイッチ４０と、デジタル表示部４２と、モーター２０の速度調整ボリューム４４とが設けられている。速度調整ボリューム４４により回転テーブル１２の回転速度を調整する。計算機（コンピュータ）４６は、レーザー距離計２８の測定結果からウエハ１０の反り量を計算する。

また、レーザー距離計２８は左右に移動できる。このため、回転テーブル１２の回転中心とレーザー距離計２８との距離は、ウエハ１０の直径に合わせて調整できる。例えば図２よりもウエハ１０の直径が小さい場合は、図３に示すようにレーザー距離計２８の位置を調整する。

図４は、回転テーブルに載せられたウエハを示す上面図である。図５は図４のＡ方向からウエハを見た側面図である。図６は図４のＢ方向からウエハを見た側面図である。ウエハ１０は、単結晶Ｓｉウエハであり、中心線Ｃ−Ｃ´を中心として対称なポテトチップス状に反る。ウエハ１０を水平な回転テーブル１２に載せて、ウエハ１０のエッジの最も高い位置の高さからウエハ１０の厚みｔを引いたものをウエハ１０の反り量ａとして定義する。

続いて、本発明の実施の形態に係るウエハ反り量測定方法について説明する。まず、電源スイッチ３８を入れ、レーザー距離計２８のレーザーを安定させる。次に、ウエハ１０を回転テーブル１２に中心を合わせて載せる。具体的には、回転テーブル１２上の２つ突起１２ａの側面にウエハ１０の外周を接触させて、ウエハ１０の位置決めを行う。

レーザー距離計２８のレーザーからレーザー光４８をウエハ１０のエッジ、正確にはウエハ１０の外周端から内側に１ｍｍ程度の位置に投射する。これにより、反射されたレーザー光５０がレーザー距離計２８の受光センサーに入射される。レーザー距離計の種類（原理）は幾つか考えられるが、ここでは複数の受光センサーが線状又は平面状に配置されたＣＣＤ（電化結合素子）を有するものを用いる。そして、各受光センサーにより入射光の光量を測定し、この光量の分布（ピーク値の位置）を基にレーザー距離計２８（基準位置）からの距離を導き出す。つまり、反射されたレーザー光５０の受光センサーへの入射角度が距離によって異なることを利用したものである。これによりレーザー距離計２８はウエハ１０のエッジとの距離５２を非接触で測定する。この距離がデジタル表示部４２に表示される。

次に、測定開始スイッチ４０を押すと、モーター２０が回転し、プーリー２２、ベルト２４、プーリー１８、及び回転軸１４を通じて回転テーブル１２に回転が伝わる。これにより回転テーブル１２はウエハ１０を載せて回転する。このようにウエハ１０を回転テーブル１２上で回転させながら、レーザー距離計２８によりウエハ１０のエッジとレーザー距離計２８との距離を非接触で測定する。例えば、回転速度を約３秒／回転として測定を行う。この場合でも、反り量が３ｍｍ程度のウエハ１０であれば測定（回転）中にウエハ１０が上下に動くことはなく、誤差を生じることもない。

図７は、テーブル回転度数とレーザー距離計の測定値の関係を示す図である。回転テーブル１２の回転に応じて、レーザー距離計２８の測定値が周期的に最大値と最小値を交互に取ることが分かる。

次に、計算機４６により、レーザー距離計２８が測定した距離の最大値ｂと最小値ｃを判断記憶し、その差（ｂ−ｃ）をウエハ１０の反り量ａとして計算する。なお、測定開始スイッチ４０を押せばタイマーで回転テーブル１２が１回以上まわって止まり、自動的にウエハ１０の反り量を計算してデジタル表示部４２に表示するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態に係るウエハ反り量測定方法では、ウエハ１０を回転させながら、ウエハ１０のエッジとレーザー距離計２８との距離を非接触で測定することでウエハ１０の反り量を測定する。これにより、従来の測定方法のようにウエハ１０の全面を測定することなく、ウエハ１０の反り量を簡単に測定することができる。

１０ウエハ
１２回転テーブル
２８レーザー距離計
４６計算機

Claims

ウエハを回転テーブル上で回転させながら、レーザー距離計により前記ウエハのエッジと前記レーザー距離計との距離を非接触で測定する工程と、
前記距離の最大値と最小値との差を前記ウエハの反り量として計算する工程とを備えることを特徴とするウエハ反り量測定方法。
ウエハを載せて回転する回転テーブルと、
前記ウエハのエッジとの距離を非接触で測定するレーザー距離計と、
前記距離の最大値と最小値との差を前記ウエハの反り量として計算する計算機とを備えることを特徴とするウエハ反り量測定装置。
前記回転テーブルの回転中心と前記レーザー距離計との距離は、前記ウエハの直径に合わせて調整できることを特徴とする請求項２に記載のウエハ反り量測定装置。