JP2018036213A

JP2018036213A - 計測装置

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Publication number: JP2018036213A
Application number: JP2016171392A
Authority: JP
Inventors: 圭司能丸; Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2016-09-02
Filing date: 2016-09-02
Publication date: 2018-03-08
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Abstract

【課題】構成が単純で安価な計測装置を提供する。【解決手段】本発明は、板状物（ウエーハ）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パルス光を発するブロードバンド光源８２と、伝達距離に応じて異なる波長にパルス光を分光して逆行させるＦＢＧ８３と、逆行したパルス光を光ファイバーに伝達し、該光ファイバーの端部を２分岐して一方の端面に第１の戻り光を生成するミラー８１ｂと、他方の端面にパルス光を板状物に集光する対物レンズ８１ａを備えた測定端子８１を配設し、第１の戻り光及び該板状物の上面で反射したパルス光と該板状物を透過し下面で反射したパルス光とを干渉させる。第１の戻り光と第２の戻り光の１パルスにおける時間差から波長を求め各波長の光の強度を検出して１パルスにおける分光干渉波形を生成する分光干渉波形生成手段と、分光干渉波形を波形解析して板状物の厚み、又は高さを算出する。【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、研削装置によって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。

研削装置は、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配設された研削手段を備え、ウエーハの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を備えることによりウエーハを所望の厚みに研削する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１１−１４３４８８号公報

しかし、上記した特許文献１に記載された技術において厚みや高さを検出しようとした場合、被加工物の上面、及び下面にて反射した反射光を分岐した後に、反射光を平行光とするコリメーションレンズ、回析格子により両反射光の干渉を回析し、さらに、各波長に対応する回析信号を集光レンズを介してラインイメージセンサーに送り、該ラインイメージセンサー等により検出した反射光の各波長における光強度を検出して分光干渉波形を求める必要がある。このことから、厚さや高さを計測するために搭載される装置が多くなり、構成が複雑で装置全体が高額になるという問題がある。

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、構成が単純で安価な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パルス光で発するパルスブロードバンド光源と、該パルスブロードバンド光源が発したパルス光を伝達し伝達距離に応じて異なる波長にパルス光を分光して逆行させるファイバーブラッググレーティングと、該ファイバーブラッググレーティングに配設され逆行したパルス光を分岐し光ファイバーに伝達する光ファイバー伝達手段と、該光ファイバーの端部を２分岐して一方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、他方の端面に配設されパルス光を板状物に集光する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パルス光と該板状物を透過し下面で反射したパルス光とが干渉し該光ファイバーを逆行した第２の戻り光を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した第１の戻り光と第２の戻り光の１パルスにおける時間差から波長を求め各波長の光の強度を検出して１パルスにおける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分光干渉波形を波形解析して板状物の厚み、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が提供される。

本発明による計測装置は、上述したように構成され、特に、板状物に対して透過性を有する波長域の光をパルス光で発するパルスブロードバンド光源と、該パルスブロードバンド光源が発したパルス光を伝達し伝達距離に応じて異なる波長にパルス光を分光して逆行させるファイバーブラッググレーティングと、該ファイバーブラッググレーティングに配設され逆行したパルス光を分岐し光ファイバーに伝達する光ファイバー伝達手段と、該光ファイバーの端部を２分岐して一方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、他方の端面に配設されパルス光を板状物に集光する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パルス光と該板状物を透過し下面で反射したパルス光とが干渉し該光ファイバーを逆行した第２の戻り光を分岐する光分岐手段と、該光分岐手段で分岐した第１の戻り光と第２の戻り光の１パルスにおける時間差から波長を求め各波長の光の強度を検出して１パルスにおける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分光干渉波形を波形解析して板状物の厚み、又は高さを算出する算出手段と、から構成されていることにより、単純な構成で厚みばらつきを計測することができ、安価な計測装置を提供することができる。

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に示す計測装置により生成される分光干渉波形の一例、及び該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。

以下、本発明による計測装置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、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を備えており、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を上方から計測可能に配置されている。該計測ハウジング８０の下面には、直下に位置付けられるチャックテーブル７１を望むように測定端子８１が備えられており、図中矢印Ｙで示す方向（Ｙ軸方向）に往復動可能に構成されている。該計測装置８については、図２を参照しながら更に詳細に説明する。

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（例えば、波長１１００ｎｍ〜１９００ｎｍ）を含むパルス光を発振するブロードバンド光源（以下「パルスブロードバンド光源８２」という。）と、該パルスブロードバンド光源８２からのパルス光ＬＢ１が入射される光ファイバー伝達手段８３ａと、光ファイバー伝達手段８３ａを介してパルス光ＬＢ１が入射されるファイバーブラッググレーティング８３と、該ファイバーブラッググレーティング８３で反射し逆行した光が光ファイバー伝達手段８３ａで分岐され伝達される光ファイバーｆ２と、該光ファイバーｆ２に接続される光ファイバーｆ３と、該光ファイバーｆ３の端部を２つの光路に分岐して一方の光路を形成する光ファイバーｆ４の端面に配設され該光ファイバーｆ４を逆行する第１の戻り光を生成するミラー８１ｃと、該２つに分岐された他方の光路（光ファイバーｆ３）の端面に配設され、該光ファイバーｆ３に伝達された光をウエーハ１０に集光する対物レンズ８１ａを備えた測定端子８１と、該対物レンズ８１ａから照射された光ＬＢ２を該ウエーハ１０の上面で反射した反射光と該ウエーハ１０を透過しウエーハ１０の下面で反射した反射光とで干渉させて該光ファイバーｆ３を逆行する第２の戻り光、及び該第１の戻り光を分岐する光分岐手段８４と、該光分岐手段８４で分岐した第１の戻り光と、第２の戻り光とが干渉して光ファイバーｆ５を進行した戻り光の光強度を検出する受光素子８５と、１パルスにおける時間差から受光素子８５において受光した該戻り光の波長を特定することで、各波長毎の光強度を検出し、受光素子８５により検出された波長毎の該光強度が入力され記憶される制御手段２０と、を備えている。そして、該制御手段２０は、時間差に基づき特定される波長と該検出した光強度とに基づき１パルスにおける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分光干渉波形を波形解析してウエーハ１０の厚み、及びウエーハ１０の表面、裏面の高さを算出する算出手段と、を備えている。なお、該パルスブロードバンド光源８２は、ＬＥＤ、ＬＤ、ＳＬＤ（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）、ＡＳＥ（ＡｍｐｌｉｆｉｅｄＳｐｏｎｔａｎｅｏｕｓＥｍｉｓｓｉｏｎ）、ＳＣ（ＳｕｐｅｒＣｏｎｔｉｎｕｕｍ）、ハロゲン光源等を選択することができ、例えば、繰り返し周波数１０ｋＨｚ（パルス間隔＝１００μｓ）、パルス幅１０ｎｓで照射する。

ファイバーブラッググレーティング８３は、ファイバーブラッググレーティング８３を構成する光ファイバーｆ１に、広帯域のスペクトルを持った光が入射すると、入射された光の特定の波長成分のみを反射し、それ以外の波長をすべて透過させる回析格子ｋ１〜ｋ１７が形成されている。本実施形態においては、該光ファイバーｆ１の長さを約８ｋｍで構成し、入射位置から５００ｍ毎に、順に該回析格子ｋ１〜ｋ１７が配設されている。図に示すように、入射位置に最も近い回析格子ｋ１は波長が１１００ｎｍの光のみを反射し、その他の波長成分の光は透過する。さらに、次の回析格子ｋ２は、波長１１５０ｎｍの波長成分の光のみを反射し、その他の波長成分の光を透過する。このようにして残りの回析格子ｋ３〜ｋ１７は５０ｎｍ毎の１２００ｎｍ、１２５０ｎｍ、・・・１９００ｎｍに設定された波長成分の光を順に反射する。

また、ファイバーブラッググレーティング８３で反射した光を分岐させる機能を奏する光ファイバー伝達手段８３ａ、ウエーハ１０で反射した戻り光を分岐する光分岐手段８４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。また、光強度を検出する受光素子８５としては、一般的に知られているホトデテクタ、ラインイメージセンサー等を使用することができる。

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、上述したように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分光干渉波形を波形解析してウエーハ１０の厚み、高さを算出する算出手段を実行するプログラムをリードオンリメモリ（ＲＯＭ）に記憶しており、パルスブロードバンド光源８２を駆動し、受光素子８５の検出値をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶することで、ウエーハ１０の厚さ、高さを算出する機能を有する。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、図２、３を参照しながら以下に説明する。

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の方向に移動させることにより測定端子８１の直下を通過させる際に行う。上述したように、パルスブロードバンド光源８２からは、ウエーハ１０に対して透過性を有する所定の波長（１１００ｎｍ〜１９００ｎｍ）成分を含むパルス幅１０ｎｓのパルス光が、繰り返し周波数１０ｋＨｚ（照射する間隔＝１００μｓ）で照射される。パルスブロードバンド光源８２から照射されたパルス光ＬＢ１は、ファイバーブラッググレーティング８３に配設された光ファイバー伝達手段８３を介して光ファイバーｆ１に入射される。

光ファイバーｆ１に入射されたパルス光は１１００〜１９００ｎｍの波長成分を有する光であり、該光ファイバーｆ１の入射位置に最も近い回析格子ｋ１において１１００ｎｍの波長成分の光のみが図中矢印で示すように反射して光ファイバーｆ１を逆行し、その他の波長成分の光は透過する。回析格子ｋ１にて反射し光ファイバーｆ１を逆行した光は、光ファイバー伝達手段８３ａにて光ファイバーｆ２に分岐される。光ファイバーｆ２に分岐された光は、光分岐手段８４を経由して光ファイバーｆ３に伝達され、該光ファイバーｆ３の先端部で２つに分岐された一方の光路を形成する光ファイバーｆ４に進行する。光ファイバーｆ４に進行した該光は、光ファイバーｆ４の端面に形成されたミラー８１ｃにおいて反射し、該光ファイバーｆ４を逆行し、第１の戻り光を形成する。また、これと同時に、光ファイバーｆ３の先端部で２つに分岐された他方の光路（光ファイバーｆ３）を進行した光は、測定端子８１の対物レンズ８１ａを介して直下に位置付けられたウエーハ１０の測定位置に照射される。ウエーハ１０の所定の測定位置に照射された１１００ｎｍ波長の光は、ウエーハ１０の上面及び下面で反射し、両反射光が干渉しながら光ファイバーｆ３を逆行する第２の戻り光を形成する。該第１の戻り光と該第２の戻り光は干渉されて１つの戻り光となって光ファイバーｆ３を逆行し、光分岐手段８４で分岐され、光ファイバーｆ５を進行して受光素子８５に到達する。その結果、光ファイバーｆ１に対して１つのパルス光が入射した時間ｔ１における１１００ｎｍの波長の戻り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。

図２に基づき説明を続けると、時間ｔ１で光ファイバー伝達手段８３ａを介してパルス光ＬＢ１が光ファイバーｆ１に入射した後、回析格子ｋ１を透過したパルス光が時間差をもって次の回析格子ｋ２に達する。回析格子ｋ２は、１１５０ｎｍの波長成分の光のみを反射し、その他の波長成分の光は透過する。回析格子ｋ２にて矢印で示すように反射し光ファイバーｆ１を逆行した１１５０ｎｍの光は、上述した１１００ｎｍの光と同様に、光分岐手段８４を経由して光ファイバーｆ３に伝達され、測定端子８１の対物レンズ８１ａを介して直下に位置付けられたウエーハ１０の測定位置に照射されると共に、ミラー８１ｃに照射される。該ミラー８１ｃにて反射された光は、光ファイバーｆ４を逆行して第１の戻り光を形成し、ウエーハ１０に到達した光は、該測定端子８１ａの直下に位置付けられているウエーハ１０の上面及び下面で反射して両反射光が干渉しながら光ファイバーｆ３を逆行する第２の戻り光を形成する。該第１の戻り光と該第２の戻り光は干渉されて１つの戻り光を形成して光ファイバーｆ３を逆行し、光分岐手段８４で分岐され、光ファイバーｆ５を進行して受光素子８５に到達する。該１１５０ｎｍの波長の戻り光は、該回析格子ｋ１から光ファイバーｆ１を５００ｍ進行した位置に配設された次の回析格子ｋ２にて反射しているため、光ファイバーｆ１に対し光が入射した時間ｔ１から所定の時間差をもって受光素子８５に到達する（時間ｔ２）。このようにして当該時間差によって特定される時間ｔ２によりウエーハ１０の上面及び下面で反射した１１５０ｎｍの波長の戻り光の光強度が特定される。この光強度は、時間ｔ２に基づき特定される波長と、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。

以下、同様に、ファイバーブラッググレーティング８３の光ファイバーｆ１上の回析格子ｋ３〜ｋ１７にて、所定の時間差をもって各回析格子毎に設定された異なる波長成分（１２００ｎｍ、１２５０ｎｍ・・・１９００ｎｍ）の光が順次反射して該ミラー８１ｃとウエーハ１０に照射され、ミラー８１ｃで反射した第１の戻り光と、ウエーハ１０の上面と下面とで反射した反射光が干渉しながら第２の戻り光とが形成され、順次受光素子８５にて光強度が検出される。そして、当該光強度と、当該時間ｔ３〜ｔ１７で特定される波長と、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座標の位置とが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、ファイバーブラッググレーティング８３によって生じさせられる各波長成分の光の反射時間差は、パルス間隔と比して極めて短い時間であり、１つのパルス光が照射され、次のパルス光が照射される前に、全ての波長成分（１１００〜１９００ｎｍ）の戻り光についての光強度の検出が終了する。

上述したように、制御手段２０には、パルスブロードバンド光源８２から１つのパルス光が照射開始されてからの時間差によって特定される波長と、受光素子８５によって検出される光強度と、測定座標位置が関連付けられて記憶されており、ウエーハ１０の所定座標位置毎に図３（ａ）に示すような分光干渉波形を生成することができる。図３（ａ）は、横軸は戻り光の波長（λ）、縦軸は受光素子８５により検出される該波長毎の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の厚みを算出する例について説明する。

該測定端子８１に位置付けられる光ファイバーｆ３の上端部からミラー８１ｃまでの光路長を（Ｌ１）とし、該光ファイバーｆ３の上端部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、該光ファイバーｆ３の上端部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、該光路長（Ｌ１）自体は変化しないものであり、光ファイバーｆ３の上端部からチャックテーブル７１の上面までの距離を想定してその長さが設定されている。

次に、制御手段２０は、上述した図３（ａ）に示すようなウエーハ１０の所定位置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高い第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３（ｂ）に示す信号強度の波形を得ることができる。図３（ｂ）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３（ｂ）に示す例においては、光路長差(ｄ)が５００μmの位置（ｓ１）、３３０μmの位置（ｓ２）、１８０μｍの位置（ｓ３）で信号強度が高く表されている。即ち、光路長差(ｄ)が５００μmの位置の信号強度ｓ１は第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）の位置であり、チャックテーブル７１上で上方に位置付けられたウエーハ１１の裏面１０ｂのチャックテーブル７１の上面からの高さを表している。また、光路長差(ｄ)が３００μmの位置の信号強度ｓ２は第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）の位置であり、チャックテーブル７１上で下方に位置付けられたウエーハ１１の表面１０ａのチャックテーブル７１の上面からの高さを表している。さらに、光路長差（ｄ）が１５０μｍの位置の信号強度ｓ３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、厚みを制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶する。

本実施形態では、測定端子８１が保持された駆動機構８１ｂの作動により、矢印Ｙ１で示す方向に往復動可能に構成されており、計測装置８の直下に位置付けられたウエーハ１０に対して、測定端子８１をＹ軸方向に移動させると共に、チャックテーブル７１をＸ軸方向に移動させながら、上述した厚み計測をウエーハ１０全面に対して実行する。

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の厚みを単純な構成で容易に求めることができ、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の厚み、高さを検出するので、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、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１０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）。

該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８１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上の各座標位置に対応する分光干渉波形を得ると共に波形解析手段を実行して、ウエーハ１０の厚み、高さを計測し記憶する。このような計測をウエーハ１０の所定位置毎に実行し、ウエーハ１０の表面の厚み、高さを記憶し、研削後のウエーハ１０全面の厚み、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し、所定の厚みになるまで研削工程を実施する。

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の近傍に設定することもできる。そのように構成することで、研削装置１のチャックテーブル機構７に保持されたウエーハ１０が研削ホイール５の作用を受けて研削されている際に、露出したウエーハ１０に対面して測定端子８５を移動させながら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１０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効率よく所望の厚み、高さに研削することが可能である。

さらに、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することができる。また、研削装置１とは異なる他の加工装置に併設してもよく、例えば、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の分割予定ラインに対してレーザー光線を照射して分割の起点となる加工を施して個々のデバイスに分割するレーザー加工装置に適用することができる。より具体的に言えば、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインの内部に位置付けて照射し分割予定ラインに沿って内部に改質層を形成するレーザー加工方法が知られており、本発明の計測装置によって、分割予定ラインに沿ってウエーハの表面高さを計測し、該計測されたウエーハ表面の高さに基づいて、レーザー光線の集光点位置を制御することもできる。このようにすることで、レーザー加工時の集光点位置をウエーハ内部の所望の深さに位置付けることができ、良好に分割することが可能になる。

なお、本発明の計測装置によれば、計測対象となる板状物の厚み、高さを求めることが求めることが可能であるが、必要に応じて、厚み、高さのいずれかのみを計測することでもよい。

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：厚み計測装置
１０：ウエーハ
８０：計測ハウジング
８１：測定端子
８１ａ：対物レンズ
８１ｂ：ミラー
８２：パルスブロードバンド光源
８３：ファイバーブラッググレーティング
８３ａ：光ファイバー伝達手段
８４：光分岐手段
８５：受光素子
ｋ１〜ｋ１７：回析格子
ｆ１〜ｆ５：光ファイバー

Claims

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パルス光で発するパルスブロードバンド光源と、
該パルスブロードバンド光源が発したパルス光を伝達し伝達距離に応じて異なる波長にパルス光を分光して逆行させるファイバーブラッググレーティングと、
該ファイバーブラッググレーティングに配設され逆行したパルス光を分岐し光ファイバーに伝達する光ファイバー伝達手段と、
該光ファイバーの端部を２分岐して一方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、他方の端面に配設されパルス光を板状物に集光する対物レンズを備えた測定端子と、
該第１の戻り光、及び該板状物の上面で反射したパルス光と該板状物を透過し下面で反射したパルス光とが干渉し該光ファイバーを逆行した第２の戻り光を分岐する光分岐手段と、
該光分岐手段で分岐した第１の戻り光と第２の戻り光の１パルスにおける時間差から波長を求め各波長の光の強度を検出して１パルスにおける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分光干渉波形を波形解析して板状物の厚み、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。