JP2018021761A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で効率よく板状物の厚さ又は高さを計測することができる計測装置を提供する。【解決手段】本板状物に透過性を有する波長域の光を発するブロードバンド光源と、ブロードバンド光源が発した光を波長域に分光する分光器と、分光器によって分光された各波長の光を時間経過で分配方向を変更する分配手段と、分配された各波長の光を集光する集光レンズと、集光レンズと対面し、集光レンズによって集光された各波長の光を伝達する光伝達手段と、光伝達手段の光の伝達経路上に配設されて各光ファイバーから分岐する光分岐手段と、各光ファイバーに対して分配された時間から各波長の光の強度を検出して各光ファイバーに対応して分光干渉波形を生成する分光干渉波形生成手段と、該分光干渉波形生成手段が生成した各光ファイバーに対応した分光干渉波形を波形解析して、板状物の厚さ又は高さを算出する算出手段と、からなる計測装置。【選択図】図２

Description

本発明は、板状物の厚み、又は高さを計測する計測装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、裏面が研削されて所定の厚みに形成された後、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

従来の研削装置に対して、板状のウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハの裏面を研削する研削砥石が環状に配された研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、ウエーハの高さ、厚みを分光干渉波形によって非接触で検出する検出手段と、を少なくとも備えることにより、ウエーハを所望の厚み又は高さに研削することが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１１−１４３４８８号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術では、保持手段に保持されたウエーハの厚み、又は高さを検出する端子を水平方向に揺動させてウエーハ全面を検出する構成になっており、水平方向の揺動と、ウエーハの移動を適宜繰り返しながらの計測を行わねばならず、このような手段を用いてウエーハ全面の厚み、又は高さを検出するためには、相当の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、短時間で効率よく板状物の厚さ、又は高さを計測することができる計測装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状物の厚み又は高さを計測する計測装置であって、板状物に対して透過性を有する波長域の光を発するブロードバンド光源と、該ブロードバンド光源が発した光を波長域に分光する分光器と、該分光器によって分光された各波長の光を時間経過で分配方向を変更する分配手段と、該分配手段によって分配された各波長の光を集光する集光レンズと、該集光レンズと対面し、複数の光ファイバーの一方の端面が列をなして配設され該集光レンズによって集光された各波長の光を伝達する光伝達手段と、該光伝達手段を構成する複数の光ファイバーの他方の端面を２経路に分岐して複数の第１の端面に配設され該光ファイバーを逆行する第１の戻り光を生成するミラーと、該板状物に対面して列をなし複数の第２の端面に対応して配設される複数の対物レンズを備えた測定端子と、該板状物の上面で反射した光と板状物を透過して下面で反射した光とが各光ファイバーを逆行した第２の戻り光と該第１の戻り光とを、光伝達手段の光の伝達経路上に配設されて各光ファイバーから分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した各光ファイバーに対応した該第１の戻り光と該第２の戻り光波長を該分配手段によって各光ファイバーに対して分配された時間から各波長の光の強度を検出して各光ファイバーに対応して分光干渉波形を生成する分光干渉波形生成手段と、該分光干渉波形生成手段が生成した各光ファイバーに対応した分光干渉波形を波形解析して、各光ファイバーに対応した板状物の表面高さ又は厚みを算出する算出手段と、から少なくとも構成される計測装置が提供される。

また、該板状物を保持する保持手段を備え、該測定端子と該保持手段とはＸ軸方向に相対的に移動可能に構成され、該測定端子を構成する各光ファイバーの端面に対応して配設された対物レンズの列は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に位置付けられ、該測定端子と該保持手段との相対的なＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向に位置付けられた対物レンズとで特定されるＸ座標、Ｙ座標において、該厚み算出手段で算出された板状物の厚みを記憶する記憶手段を備えるようにすることが好ましい。

本発明の計測装置は、板状物に対して透過性を有する波長域の光を発するブロードバンド光源と、該ブロードバンド光源が発した光を波長域に分光する分光器と、該分光器によって分光された各波長の光を時間経過で分配方向を変更する分配手段と、該分配手段によって分配された各波長の光を集光する集光レンズと、該集光レンズと対面し、複数の光ファイバーの一方の端面が列をなして配設され該集光レンズによって集光された各波長の光を伝達する光伝達手段と、該光伝達手段を構成する複数の光ファイバーの他方の端面を２経路に分岐して複数の第１の端面に配設され該光ファイバーを逆行する第１の戻り光を生成するミラーと、該板状物に対面して列をなし複数の第２の端面に対応して配設される複数の対物レンズを備えた測定端子と、該板状物の上面で反射した光と板状物を透過して下面で反射した光とが各光ファイバーを逆行した第２の戻り光と該第１の戻り光とを、光伝達手段の光の伝達経路上に配設されて各光ファイバーから分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した各光ファイバーに対応した該第１の戻り光と該第２の戻り光の波長を該分配手段によって各光ファイバーに対して分配された時間から各波長の光の強度を検出して各光ファイバーに対応して分光干渉波形を生成する分光干渉波形生成手段と、該分光干渉波形生成手段が生成した各光ファイバーに対応した分光干渉波形を波形解析して、各光ファイバーに対応した板状物の表面高さ又は厚みを算出する算出手段と、から少なくとも構成されるので、複数の列をなして配設される複数の対物レンズと複数の光ファイバーとによって同時に複数の厚さ情報、又は高さ情報が得られ短時間に必要な計測が可能になる。

本発明に基づき構成される計測装置が適用される研削装置の斜視図である。 本発明に基づき構成される計測装置の構成を説明するための説明図である。 図２に示す計測装置の作用を説明するための説明図である。 図３に示す計測装置を構成するポリゴンミラーの作用を説明するための説明図である。 図２に示す計測装置により生成される分光干渉波形の一例を示す図である。 図２に示す計測装置により分光干渉波形を波形解析することによって得られる光路長差と信号強度との一例を示す図である。 本発明の計測装置によって、各光ファイバー毎に取得されるウエーハの高さ、及び厚みの一例を示す図である。

以下、本発明に基づいて構成された計測装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１には、本発明の計測装置を備えた研削装置１の全体斜視図、及び本発明の計測装置により厚み、又は高さが計測される板状物としてのウエーハ１０が示されている。

図１に示す研削装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを備えている。この装置ハウジング２は、略直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を備えている。移動基台３１は、直立壁２２に配設された一対の案内レールと摺動可能に係合するように構成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の該案内レールに摺動可能に装着された移動基台３１の前面には、前方に突出した支持部を介して研削手段としてのスピンドルユニット４が取り付けられる。

該スピンドルユニット４は、スピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４３とを備えている。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、下端部にはホイールマウント４４が設けられている。そして、このホイールマウント４４の下面に研削ホイール５が取り付けられる。この研削ホイール５の下面には複数のセグメントから構成された研削砥石５１が配設されている。

図示の研削装置１は、研削ユニット３を該一対の案内レールに沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動させる研削ユニット送り機構６を備えている。この研削ユニット送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド６１、該雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６２を備え、該移動基台３１の背面に備えられた図示しない雄ねじロッド６１の軸受部材等から構成される。このパルスモータ６２が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進させられ、パルスモータ６２が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退させられる。

上記ハウジング２の主部２１に被加工物としての板状物（ウエーハ１０）を保持する保持手段としてのチャックテーブル機構７が配設されている。チャックテーブル機構７は、チャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、該カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３および７４を備えている。チャックテーブル７１は、その上面（保持面）にウエーハ１０を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。さらに、チャックテーブル７１は、図示しない回転駆動手段によって回転可能に構成されると共に、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域７０ａと研削ホイール５と対向する研削域７０ｂとの間（矢印Ｘで示すＸ軸方向）で移動させられる。

なお、上述したサーボモータ４３、パルスモータ６２、図示しないチャックテーブル移動手段等は、後述する制御手段２０により制御される。また、ウエーハ１０は、図示の実施形態においては外周部に結晶方位を表すノッチが形成されており、その表面に保護部材としての保護テープ１２が貼着され、この保護テープ１２側がチャックテーブル７１の上面（保持面）に保持される。

図示の研削装置１は、チャックテーブル７１に保持されるウエーハ１０の厚み、高さを計測する計測装置８を備えている。この計測装置８は、計測ハウジング８０に内蔵されており、計測ハウジング８０は、図に示すように装置ハウジング２を構成する直方体形状の主部２１の上面において、チャックテーブル７１が被加工物載置領域７０ａから研削域７０ｂ間を移動させられる経路途中の側方に配設され、チャックテーブル７１が被加工物載置領域７０ａと研削域７０ｂ間を移動する際に、チャックテーブル７１上に保持されるウエーハ１０の全体を上方から計測可能に配置されている。該計測装置８について、図２を参照してさらに説明する。

図示の実施形態における計測装置８は、被加工物としてのウエーハ１０に対して透過性を有する所定の波長領域（例えば、波長１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ）を含む光を発するブロードバンド光源としての発光源８１と、該発光源８１からの光８ａを反射しつつ所定の波長領域に分光する分光器８２を備えている。該発光源８１は、ＬＥＤ、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｏｄｅ）、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、ＳＣ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）、ハロゲン光源等を選択することができる。該分光器８２は、回析格子により構成され、該回析格子の作用により、１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ波長から構成される光８ａが分光され所定の広がりを持った光８ｂを形成する。該光８ｂは、図中下方側に短い波長（１０００ｎｍ）、上方側に長い波長（１１００ｎｍ）の光によって構成されるように分光される。

分光器８２により分光され反射された光８ｂは、各波長の光を時間経過でその分配方向を変更する機能を有する分配手段により反射される。該分配手段は、各辺が反射面（ミラー）からなる例えば正８面体からなるポリゴンミラー８３により構成され、該ポリゴンミラー８３は、図中右回りに、所定の回転速度で回転するように構成されている。ポリゴンミラー８３の反射面に入射した光８ｂは、所定の広がりをもって反射され光８ｃとなってポリゴンミラー８３の反射面と対向して配置された集光レンズ８４に入射する。集光レンズ８４により各波長の光が集光された光８ｃは、所定間隔で順に配列されて端部が保持部材８５で保持された光伝達手段を構成する例えば１８本の光ファイバー（１）〜（１８）に入射する。なお、ウエーハの直径に対する光ファイバーの直径を小さくして光ファイバーの本数を増やす(例えば１００本）ことにより後述する計測の分解能を高めることもできる。本実施形態では、ポリゴンミラー８３が図２に示すような所定の角度位置にあるとき、ポリゴンミラー８３の一の反射面で反射された光が、全て集光レンズ８４に入射される。該保持部材８５に保持された光ファイバー（１）〜（１８）に対して分光された波長毎に入射されるように分光器８２、ポリゴンミラー８３、集光レンズ８４、及び保持部材８５の設置位置、角度等が設定される。なお、ポリゴンミラー８３の作用については、追って詳述する。

該計測装置８は、光ファイバー（１）〜（１８）に入射された光を、光ファイバー（１）〜（１８）により形成された光の第１の経路８ｄを通りチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０に向かう第２の経路８ｅ側に導くと共に、ウエーハ１０で反射し該第２の経路８ｅを逆行する反射光を分岐して第３の経路８ｆに導くための光分岐手段８６を備えている。なお、該第１〜第３の経路８ｄ〜８ｆは、光ファイバー（１）〜（１８）で構成されており、光分岐手段８６は、例えば、偏波保持ファイバーカプラ、偏波保持ファイバーサーキュレータ、シングルモードファイバーカプラ等のいずれかから適宜選択される。

光分岐手段８６を介して第２の経路８ｅに導かれた光は、チャックテーブル７１上に保持されたウエーハ１０に臨む測定端子８７に導かれる。該測定端子８７は、Ｙ軸方向に細長い形状をなし、計測対象であるウエーハ１０の直径をカバーする寸法で形成されている。また、該測定端子８７は、該光伝達手段を構成する複数の光ファイバー（１）〜（１８）の他方の端部を２つの経路に分岐する分岐部８７ａと、集光部８７ｂとで構成されている。該集光部８７ｂには、該分岐部８７ａで分岐された一方の経路の端部毎に該光ファイバー（１）〜（１８）を逆行する第１の戻り光を生成する複数のミラー８９と、該分岐部８７ａで分岐された他方の経路の端部毎に導かれた光をチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０上に導く複数の対物レンズ８８とが設けられており、該対物レンズ８８、及びミラー８９は、チャックテーブル７１が移動する方向（Ｘ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）に列をなすように配設されている。なお、図２では、説明の都合上該分岐部８７ａからミラー８９までの距離が短く記載されているが、実際は、該分岐部８７ａからチャックテーブル７１の上面までの距離を基準にしてミラー８９の位置が設定される。

該第３の経路８ｆは、第２の経路８ｅを逆行してくる光が、光分岐手段８６において分岐され伝達される光ファイバー（１）〜（１８）により形成され、その端部には、光の強度を検出する手段としてのラインイメージセンサー９０が配設されている。ラインイメージセンサー９０は、第３の経路８ｆを構成する光ファイバー（１）〜（１８）の各端部に対応する位置において各光ファイバー（１）〜（１８）から照射される光の光強度を検出可能に構成されており、計測された光強度は該計測装置８を構成する制御装置２０に送られ、検出された時間（ｔ）と共に該制御装置２０の記憶部に記憶される。

該制御手段２０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。本実施形態における制御手段２０は、研削装置１の各駆動部分を制御すると共に、該計測装置８を構成するものであり、上述したように、ラインイメージセンサー９０の検出値を記憶し、ポリゴンミラー８３、発光手段８１を駆動することで、ウエーハ１０の厚さ、高さを算出する機能を有するように構成されている。本実施形態の研削装置１、計測装置８は概略以上のように構成されており、その作用について以下に説明する。

本発明の計測装置８によるウエーハ１０の厚さ、高さの計測は、例えば、チャックテーブル７１に載置されたウエーハ１０を研削装置１によって研削した後、研削域７０ｂから被加工物載置域７０ａに移動させることにより測定端子８７の直下を通過させて行う。その際、制御手段２０は、ラインイメージセンサー９０による光の強度を示す検出信号から図５に示すような分光干渉波形を求め、該分光干渉波形に基づいて波形解析を実行し、測定端子８７に備えられたミラー８９で反射して逆行する第１の戻り光が辿る光路長と、チャックテーブル７１上に載置されたウエーハ１０の上面、及び下面で反射され逆行する第２の戻り光が辿る光路長との差からウエーハ１０の上面の高さ、下面の高さ、及びウエーハ１０の厚み（Ｔ）を算出すことが可能である。具体的な算出方法については、後述する。

本実施形態におけるウエーハ１０の厚さ、及び高さを算出する手順について図２〜４を参照しながら説明する。ポリゴンミラー８３は上述したように、正８角形を成す各辺が反射面（ミラー）により構成されており、図示しないパルスモータ等の駆動手段によりその回転位置が時間（ｔ）と関連付けられて制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶されつつ、図中右回り方向に回転駆動される。

発光源８１から光が照射され、ポリゴンミラー８３が図中矢印の方向に回転されると、分光器８２により分光され広がりを有する光８ｂの一部がポリゴンミラー８３の反射面８３ａで反射して反射光８ｃをなし、集光レンズ８４に入射し始める。そして、ポリゴンミラー８３の反射面８３ａが図３（ａ）に示す状態になったとき、集光レンズ８４にて集光された光８ｃの一部を構成する１０００ｎｍ波長の領域が保持部材８５に一端部が保持された光ファイバー（１）に入射する（時間ｔ１）。光ファイバー（１）に入射した１０００ｎｍ波長の光は、上述した光伝達手段を構成する第１、第２の経路８ｄ、８ｅを進行し、測定端子８７に到達する。該測定端子８７に到達した１０００ｎｍ波長の光は、分岐部８７ａで分岐され、一方の光はミラー８９で反射して第１の戻り光となり、第２の経路８ｅを逆行して到達した光分岐手段８６において、第３の経路８ｆを構成する光ファイバー（１）に分岐される。そして、該分岐された光はラインイメージセンサー９０における光ファイバー（１）に割り当てられた位置に到達する。また、同時に分岐部８７ａにおいて対物レンズ８８側に分岐された他方の光は、該測定端子８７の直下をＸ軸方向に移動させられるウエーハ１０の上面及び下面で反射し、第２の経路８ｅを逆行する第２の戻り光を形成し、光分岐手段８６で分岐されラインイメージセンサー９０における光ファイバー（１）に割り当てられた位置に到達する。その結果、光ファイバー（１）に対し光が入射した時間ｔ１における第１、第２の戻り光により構成される反射光の光強度が検出される。この光強度は、時間ｔ１と、照射されたウエーハ１０のＸ軸方向のＸ座標、Ｙ軸方向のＹ座標の位置と関連付けられて制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の任意の記憶領域に記憶される。

なお、図４は、横軸に時間（ｔ）、縦軸に光ファイバー（１）〜（１８）の端部の配設位置を示し、時間（ｔ）の経過に伴い、ポリゴンミラー８３で反射された１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ波長の光のいずれの波長領域が、いずれの光ファイバー（１）〜（１８）に入射されるかを示すものであり、例えば、時間ｔ１で、光ファイバー（１）に１０００ｎｍ波長の光が入射し始めることが理解される。この図４に示す時間（ｔ）と、いずれの波長領域が、いずれの光ファイバー（１）〜（１８）に入射されるかを示す関係とが制御手段２０に記憶されていることで、ラインイメージセンサー９０で検出される光強度が、いずれの波長領域がいずれの光ファイバー（１）〜（１８）に入射されているときに検出されたものであるのかを関連付けることができる。

図３に戻り説明を続けると、時間ｔ１で分光器８２により分光された光が光ファイバー（１）に入射した以降、ポリゴンミラー８３が引き続き回転することにより、光８ｂに対するポリゴンミラー８３の反射面８３ａの向きが変化し、分光された光８ｂの１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ波長の領域が図中下方に移動しながら、順次光ファイバー（１）〜（１８）を保持する保持手段８５に照射される。そして、時間ｔ２においては、図３（ｂ）に示すように、光ファイバー（１）〜（１８）に対して、分光器８２により分光された光の領域の全てが入射された状態となる（図４も併せて参照。）。この状態では、光ファイバー（１）に１１００ｎｍ波長の光が入射し、光ファイバー（１８）に１０００ｎｍ波長の光が入射される。つまり、時間ｔ１からｔ２にかけて光ファイバー（１）に対して、分光器８２によって分光された１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ波長領域の全てが入射されたことになる。

図３（ｂ）に示す状態から、さらにポリゴンミラー８３が回転して時間ｔ３に達すると、図３（ｃ）に示すように分光器８２により分光された光の波長領域のうち、１１００ｎｍ波長の領域が光ファイバー（１８）に入射する状態となり、時間ｔ１〜ｔ３にかけて分光器８２により分光された１０００ｎｍ〜１１００ｎｍ波長の光が光ファイバー（１）〜（１８）の全てに照射される。なお、図３、４から理解されるように、さらに時間が経過してｔ４になると、ポリゴンミラー８３の反射面８３ａに隣接する反射面８３ｂに対して分光された光８ｂが照射されて１０００ｎｍ波長の光の領域が再び光ファイバー（１）に照射され始め、図３（ａ）と同じ状態となり、以降同様の作動が繰り返される。

上述したように、制御手段２０には、時間（ｔ）に関連付けられてラインイメージセンサー９０によって検出される光強度と、図４に示すような該時間（ｔ）における各光ファイバー（１）〜（１８）に対してポリゴンミラー８３により分配される波長が記憶されており、両者を参照することで、各光ファイバー（１）〜（１８）毎に図５に示すような分光干渉波形を生成することができる。図５は、例えば光ファイバー（１）について検出される分光干渉波形（Ｆ（１））を示しており、横軸は光ファイバーに入射される反射光波長（λ）、縦軸はラインセンサ９０により検出される光強度を示している。
以下、制御手段２０が上述した分光干渉波形に基づいて実行する波形解析に基づき、ウエーハ１０の厚み、及び高さを算出する例について説明する。

第２の経路８ｅにおける測定端子８７の分岐部８７ａからミラー８９までの光路長を（Ｌ１）とし、該測定端子８７の分岐部８７ａからからチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０の上面までの光路長を（Ｌ２）とし、該測定端子８７の分岐部８７ａからからチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０の下面までの光路長を（Ｌ３）とし、光路長（Ｌ１）と光路長（Ｌ２）との差を第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）、光路長（Ｌ１）と光路長（Ｌ３）との差を第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）、光路長（Ｌ３）と光路長（Ｌ２）との差を第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）とする。なお、上述したように、該光路長（Ｌ１）自体は変化しないものであり、測定端子８７の分岐部８７ａからチャックテーブル７１の上面までの距離を想定して設定されている。

次に、制御手段２０は、上述した図５に示すような光ファイバー（１）〜（１８）毎に対して生成された分光干渉波形に基づいて波形解析を実行する。この波形解析は、例えばフーリエ変換理論やウエーブレット変換理論に基づいて実行することができるが、以下に述べる実施形態においては下記数式１、数式２、数式３に示すフーリエ変換式を用いた例について説明する。

上記数式において、λは波長、ｄは上記第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）、第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）、及び第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）、Ｗ(λｎ)は窓関数である。上記数式１は、ｃｏｓの理論波形と上記分光干渉波形（Ｉ（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い光路長差(ｄ)を求める。また、上記数式２は、ｓｉｎの理論波形と上記分光干渉波形（Ｉ（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）、第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）、及び第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）を求める。そして、上記数式３は、数式１の結果と数式２の結果の平均値を求める。

制御手段２０は、上記数式１、数式２、数式３に基づく演算を実行することにより、反射光に含まれる戻り光の各光路長差に起因する分光の干渉に基づき、図６に示す信号強度の波形を得ることができる。図６において横軸は光路長差(ｄ)を示し、縦軸は信号強度を示している。図６に示す例においては、光路長差(ｄ)が４５０μmの位置、３００μmの位置、１５０μｍの位置で信号強度が高く表されている。即ち、光路長差(ｄ)が４５０μmの位置の信号強度(ａ)は第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）の位置でありウエーハ１１の上面の高さ（ｈ）を表している。また、光路長差(ｄ)が３００μmの位置の信号強度(ｂ)は第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）の位置でありウエーハ１１の下面の高さ（ｈ）を表している。さらに、光路長差（ｄ）が１５０μｍの位置の信号強度（ｃ）は第３の光路長差(ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２)の位置でありウエーハ１０の厚み(Ｔ)を表している。そして、該測定端子８７と該チャックテーブル７１との相対的なＸ軸方向の位置と、Ｙ軸方向に位置付けられた対物レンズ８８の位置とで特定される計測位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）におけるウエーハ１０の高さ（ｈ）、厚み（Ｔ）を記憶する。このような計測を、ウエーハ１０をＸ軸方向に移動させながら全面に対して実行する。

以上のように、図示の実施形態における計測装置８によれば、ウエーハ１０の厚み、及び高さを求めることができ、反射する反射光の光路長差に起因して得られる分光干渉波形に基づきウエーハ１０の加工時におけるウエーハ１０の上面、下面の高さ（ｈ）、厚み(Ｔ)を検出するので、ウエーハ１０の表面に貼着された保護テープ１２の厚みの変化に影響されることなくウエーハ１１の厚み(Ｔ)、高さを正確に計測することができる。

計測装置８は以上のように構成されており、以下、該計測装置８を備えた研削装置１を用いてウエーハ１０を所定の厚みに研削する手順について説明する。

表面に保護テープ１２が貼着されたウエーハ１０は、図１に示す研削装置１における被加工物載置域７０ａに位置付けられているチャックテーブル７１上に保護テープ１２側が載置され、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル７１上に吸引保持される。従って、チャックテーブル７１上に吸引保持されたウエーハ１１は、裏面１０ｂが上側となる。

次に、制御手段２０は、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル７１の図示しない移動手段を作動し、チャックテーブル７１を移動して研削域７０ｂに位置付け、研削ホイール５の複数の研削砥石５１の外周縁がチャックテーブル７１の回転中心を通過するように位置付ける。

このように研削ホイール５とチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０が所定の位置関係にセットされ、制御手段２０は図示しない回転駆動手段を駆動してチャックテーブル７１を例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転するとともに、上記したサーボモータ４３を駆動して研削ホイール５を例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、ウエーハ１０に対して研削水を供給しつつ、研削ユニット送り機構６のパルスモータ６２を正転駆動し研削ホイール５を下降（研削送り）して複数の研削砥石５１をウエーハ１０の上面（裏面１０ｂ）である被研削面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０のである被研削面が研削される（研削工程）。

研削工程を終えたならば、研削されたウエーハ１０を保持したチャックテーブル７１をＸ軸方向の前方に位置する被加工物載置域７０ａ側に移動させることにより、ウエーハ１０を計測装置８の測定端子８７の直下に位置付けると共に、上述したように計測装置８を作動させてウエーハ１０全面の各部位に対応する分光干渉波形を得ると共に波形解析して、ウエーハ１０の厚み、及び高さを計測する。図７に示す表は、測定端子８７がウエーハ１０の中心を通りＹ軸方向に沿った所定の位置において、ウエーハ１０の厚み（Ｔ）、及び上面の高さ（ｈ）を計測した例を示す。このような計測をウエーハ１０のＸ軸方向における所定間隔毎に実行し、ウエーハ１０の表面の高さ、厚みを記憶し、研削後のウエーハ１０全面の厚み、及び高さを確認することで、研削工程の良否を判定すると共に、必要に応じて再研削を実施することができる。

なお、本実施形態では、分光器によって分光された各波長の光を時間経過で分配方向を変更する分配手段としてポリゴンミラー８３を採用したが、本発明はこれに限定されず、時間経過と共に反射面の方向を制御することが可能な、例えば、ガルバノスキャナーを採用することができる。さらに、本実施形態では、反射光の光の強度を検出するための受光素子として、ラインイメージセンサー９０を用いたが、これに限定されず、光ファイバー（１）〜（１８）毎に対応させて配設するホトデテクタであってもよい。

また、上述した実施形態では、該計測装置８による計測を、研削工程を終えたウエーハの全面に対して行うように説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、該計測装置８の計測ハウジング８０の設置位置を図１に示す研削域７０ｂの近傍に設定すると共に、その計測ハウジング８０の設置位置を移動可能に設置することもできる。そのように構成することで、研削装置のチャックテーブルに保持されたウエーハが研削ホイールの作用を受けて研削されている際に、露出したウエーハに対面して測定端子８７を研削時に供給される研削水に水没させて位置付け、研削中のウエーハの厚みを計測することも可能であり、研削中のウエーハ１０の厚みを制御手段２０にフィードバックすることで所望の厚みに研削することが可能である。また、本発明に基づき構成される計測装置８は、本実施形態のように研削装置１に配設される必要はなく、研削装置１とは独立した一つの装置として構成したり、あるいは研削装置とは異なる他の加工装置に併設したりしてもよい。

１：研削装置
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
４：スピンドルユニット
５：研削ホイール
７：チャックテーブル機構
８：計測装置
８ｄ：第１の経路
８ｅ：第２の経路
８ｆ：第３の経路
８０：計測ハウジング
８１：発光源
８２：分光器
８３：ポリゴンミラー（分配手段）
８６：光分岐手段
８７：測定端子
８８：対物レンズ
８９：ミラー
９０：ラインイメージセンサー

Claims (2)

1. 板状物の厚み又は高さを計測する計測装置であって、
   板状物に対して透過性を有する波長域の光を発するブロードバンド光源と、
   該ブロードバンド光源が発した光を波長域に分光する分光器と、
   該分光器によって分光された各波長の光を時間経過で分配方向を変更する分配手段と、
   該分配手段によって分配された各波長の光を集光する集光レンズと、
   該集光レンズと対面し、複数の光ファイバーの一方の端面が列をなして配設され該集光レンズによって集光された各波長の光を伝達する光伝達手段と、
   該光伝達手段を構成する複数の光ファイバーの他方の端面を２経路に分岐して複数の第１の端面に配設され該光ファイバーを逆行する第１の戻り光を生成するミラーと、該板状物に対面して列をなし複数の第２の端面に対応して配設される複数の対物レンズを備えた測定端子と、
   該板状物の上面で反射した光と板状物を透過して下面で反射した光とが各光ファイバーを逆行した第２の戻り光と該第１の戻り光とを、光伝達手段の光の伝達経路上に配設されて各光ファイバーから分岐する光分岐手段と、
   該光分岐手段で分岐した各光ファイバーに対応した該第１の戻り光と該第２の戻り光の波長を該分配手段によって各光ファイバーに対して分配された時間から各波長の光の強度を検出して各光ファイバーに対応して分光干渉波形を生成する分光干渉波形生成手段と、
   該分光干渉波形生成手段が生成した各光ファイバーに対応した分光干渉波形を波形解析して、各光ファイバーに対応した板状物の厚み又は高さを算出する算出手段と、
   から少なくとも構成される計測装置。
2. 該板状物を保持する保持手段を備え、
   該測定端子と該保持手段とはＸ軸方向に相対的に移動可能に構成され、
   該測定端子を構成する各光ファイバーの端面に対応して配設された対物レンズの列は、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向に位置付けられ、
   該測定端子と該保持手段との相対的なＸ軸方向の移動と、Ｙ軸方向に位置付けられた対物レンズとで特定されるＸ座標、Ｙ座標において、該算出手段で算出された板状物の厚み又は高さを記憶する記録手段を備える請求項１に記載の計測装置。