JP6324642B1

JP6324642B1 - 厚さ測定装置、制御装置および厚さ測定方法

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Publication number: JP6324642B1
Application number: JP2018017545A
Authority: JP
Inventors: 渡邉　城康; 城康渡邉
Original assignee: 直江津電子工業株式会社
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: JP2019132812A

Abstract

【課題】予め定めたワークの厚さ測定位置の厚さを適切に測定することができる簡素な構成の厚さ測定装置を提供する。【解決手段】ワークの厚さを測定するセンサーユニット１２と、センサーユニット１２を二次元方向に移動させる駆動部１１と、駆動部１１の駆動を制御するとともに、予め定めたワークの厚さ測定位置を特定し、センサーユニット１２に厚さ測定位置におけるワークの厚さを測定させる制御部２０と、を有し、制御部２０は、駆動部１１にワークの外周縁を跨ぐ方向にセンサーユニット１２を移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、前記第１スキャンの結果に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する、厚さ測定装置。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハーなどのワークの厚さを測定する厚さ測定装置、制御装置および厚さ測定方法に関する。

従来、プレート上にウエハーを置いた状態で、ウエハーに接触することなく、ウエハーの厚さを測定する技術が知られている。たとえば、特許文献１では、プレートまたはウエハーまでの距離が一定となるように上下移動するマイクロエアノズルと、当該マイクロノズルの上下方向の変位量とを測定する変位計とを組み合わせて、プレート全域における変位量を測定することで、ウエハーの各位置における厚さを測定する技術が開示されている。

特開平６−２０１３６０号公報

しかしながら、従来技術では、複数のセンサー（たとえばマイクロエアノズルと変位計と）を組み合わせるため、装置が複雑となり製造コストが増大するという問題があった。また、ウエハーの研磨前後の厚さを、ウエハー上の特定の測定位置のみにおいて比較したい場合でも、従来技術では、プレート全体をスキャンする必要があり、測定に時間がかかるという問題があった。

本発明は、予め定めたワークの厚さ測定位置の厚さを適切に測定できる簡素な構成の厚さ測定装置、制御装置、および厚さ測定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る厚さ測定装置は、ワークの厚さを測定するセンサーユニットと、前記センサーユニットを二次元方向に移動させる駆動部と、駆動部の駆動を制御するとともに、予め定めたワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに前記厚さ測定位置におけるワークの厚さを測定させる制御部と、を有し、前記制御部は、前記駆動部に前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する。

上記厚さ測定装置において、前記制御部は、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、前記駆動部に前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させるように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、前記ワークの位置情報は、基準とするワークの中心位置から実際のワークの中心位置のずれ量であるように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、単一のセンサーユニットのみを有することを特徴とするように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、前記制御部は、前記第１スキャンの結果に基づいて前記ワークの外周縁上の少なくとも３点の位置を特定し、前記ワークの外周縁上の少なくとも３点の位置に基づいて前記所定の特徴点を特定するように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、ワークを載せたプレートを載置する載置部をさらに有し、前記制御部は、ワークを載せたプレートを前記載置部に載置した場合に、ワークをプレートに載せたまま、前記ワークの厚さ測定位置の厚さを測定するように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、前記センサーユニットは、非接触でワークの厚さを測定する光学式変位計を含むセンサーユニットであるように構成してもよい。

上記厚さ測定装置において、前記センサーユニットは、赤外光干渉を用いた光学式変位計を含むセンサーユニットであるように構成してもよい。

本発明に係る制御装置は、ワークの厚さを測定するセンサーユニットの移動を制御するとともに、予め定めたワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに前記厚さ測定位置におけるワークの厚さを測定させる制御装置であって、前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に、前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを行い、前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する。

上記制御装置において、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させるように構成してもよい。

本発明に係る厚さ測定方法は、ワークの厚さを測定するセンサーユニットを用いて、予め定めたワークの特定位置の厚さを測定するワークの厚さ測定方法であって、前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する。

上記厚さ測定方法において、前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させるように構成することができる。

本発明によれば予め定めたワークの厚さ測定位置の厚さを簡素な構成で適切に測定することができる。

本実施形態に係る厚さ測定装置の正面図である。本実施形態に係る厚さ測定装置にウエハーをセットした状態を示す図である。本実施形態に係る厚さ測定装置の構成を示すブロック図である。ウエハーの厚さ測定位置の設定例を示す図である。外周縁位置を特定する方法を説明するための図である。（Ａ）は基準となるウエハーと実際のウエハーのずれを説明するための図であり、（Ｂ）は切り欠き部の特定方法を説明するための図である。ウエハーの厚さ測定位置を説明するための図である。ウエハーの厚さ測定位置の特定方法を説明するための図である。本実施形態に係る厚さ測定方法を示すフローチャートである。

以下に、本実施形態に係る厚さ測定装置を、図に基づいて説明する。なお、以下においては、ウエハーの厚さを測定する厚さ測定装置について例示するが、本発明において測定対象となるワークは、ウエハーに限定されず、フォトマスクなどのマスクや、石英ガラス基板、ハードディスクなどの基板なども測定対象とすることができる。

図１は本実施形態に係る厚さ測定装置１の斜視図であり、図２は、図１に示す厚さ測定装置１に測定対象のウエハーを載せたプレートを置いた状態を示す図である。また、図３は、本実施形態に係る厚さ測定装置１の構成を示すブロック図である。図１および図３に示すように、本発明に係る厚さ測定装置１は、測定装置１０および制御装置２０とから構成される。

測定装置１０は、図１および図３に示すように、駆動装置１１と、単一のセンサーユニット１２と、プレート載置部１３とを有する。図３においては、図２に示す例のように、複数のウエハーＷが配置されたプレートＰがプレート載置部１３に載置されている状態を例示している。なお、図２，３においては、５枚のウエハーＷがプレートＰ上に載せられている状態を例示しているが、プレートＰに載せるウエハーの数は特に限定されず、たとえば１枚、３枚、８枚などとすることもできる。

プレートＰは、ウエハーを研磨するために用いるプレートであり、専用の研磨装置において、ウエハーＷを載せたまま研磨を行うことができる。なお、ウエハーＷはワックスＰを介してプレートＰ上に載せてもいいし、プレートＰに直接載せてもよい。プレートＰの形状は特に限定されないが、本実施形態では、直径１００〜４００ｍｍ、厚さ１０〜３０ｍｍの円形状のプレートを用いている。また、ウエハーＷは、種類は特に限定されず、たとえばＳｉウエハー、ＳｉＣウエハー、サファイアウエハー、化合物半導体ウエハーなどを用いることができる。

駆動装置１１は、制御装置２０の制御に基づいて動作し、センサーユニット１２を２次元方向に移動させる。本実施形態において、駆動装置１１は、図１に示すように、センサーユニット１２をＸ軸方向（たとえば図１の左右方向）に移動させるＸ軸駆動部１２１と、センサーユニット１２およびＸ軸駆動部１２１をＹ軸方向（たとえば図１の前後方向）に移動させるＹ軸駆動部１２２とを有する。駆動装置１１は、Ｘ軸駆動部１２１およびＹ軸駆動部１２２によりセンサーユニット１２を２次元方向に移動させることで、図２に示すように、プレート載置部１３に載置されたプレート上のいずれの位置にも、センサーユニット１２を移動させることができる。

センサーユニット１２は、ウエハーＷの厚さを測定するセンサーを備える。センサーユニット１２は、ウエハーＷの厚さを測定することができるものであれば特に限定されず、本実施形態においては、赤外光による光干渉を利用した非接触式の光学式変位計を用いる。このような光学式変位計としては、たとえば特開２００９−２７０９３９号公報に開示されているような機器を用いることができる。そして、前記光学式変位計により測定されたウエハーＷの厚さのデータは、制御装置２０に送信される。

次いで、制御装置２０について説明する。制御装置２０は、駆動装置１１の動作を制御するとともに、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を特定し、センサーユニット１２に厚さ測定位置におけるウエハーＷの厚さを測定させる。

制御装置２０は、図１に示すように、ディスプレイ装置を備えたコンピューターで構成することができ、ウエハーＷの厚さを測定するためのプログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。そして、制御装置２０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することで、ウエハーＷの厚さ測定位置を予め設定する厚さ測定位置設定機能と、ウエハーＷの外周縁上の少なくとも３点の位置を特定する外周縁位置特定機能と、特定した外周縁位置に基づいてウエハーＷの中心位置を特定する中心位置特定機能と、ウエハーＷの中心位置に基づいてウエハーＷの外周縁を特定する外周縁特定機能と、ウエハーＷの外周縁における厚さを測定することでウエハーＷの切り欠き部を特定する切り欠き部特定機能と、ウエハーＷの切り欠き部の位置からウエハーＷの回転角度を特定する回転角度特定機能と、ウエハーＷの位置情報とウエハーＷの回転角度とに基づいて予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を特定する厚さ測定位置特定機能とを有する。以下に、制御装置２０の各機能について説明する。

制御装置２０の厚さ測定位置設定機能は、ウエハーＷの厚さを測定する厚さ測定位置を予め定める。たとえば、作業者は、制御装置２０を介して、ウエハーＷの任意の位置に厚さ測定位置を設定することができる。たとえば、作業者は、図４（Ａ）に示すように、ウエハーＷの中心位置を厚さ測定位置として設置してもよいし、また、図４（Ｂ）に示すように、ウエハーＷの中心位置と周縁近傍の４点を厚さ測定位置として設定してもよいし、さらに、図４（Ｃ）に示すように、中心位置を含まない、任意の位置に厚さ測定位置を設定することもできる。また、制御装置２０は、作業者の設定によらず、予め厚さ測定位置を自動で設定しておく構成とすることもできる。

制御装置２０の外周縁位置特定機能は、センサーユニット１２がウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向に移動するように、駆動装置１１の駆動を制御する。ここで、駆動装置１１がセンサーユニット１２を移動させる位置は、図５に示すように、ＸＹ座標で表される。本実施形態において、制御装置２０は、図５に示すように、ＸＹ座標系において、プレートＰが置かれる基準の位置、および、プレートＰ上でウエハーＷが置かれる基準の位置と基準の回転角度との情報を予め設定しており、基準とするプレートＰの中心位置の座標を（０，０）としている。作業者は、この基準位置に合わせて、プレートＰおよびウエハーＷを測定装置１０に置くこととなるが、この際、実際に置かれたウエハーＷの位置や角度と、基準となるウエハーＷの位置や角度とに誤差が生じることとなる。そのため、このような誤差を考慮して、駆動装置１１にセンサーユニット１２を移動させる位置を予め決定しておけば、センサーユニット１２をウエハーの外周縁を跨ぐ方向に移動するように、駆動装置１１の駆動を制御することができる。本実施形態では、たとえば、プレートＰの中央に置かれたウエハーＷの外周縁位置を特定するために、図５に示すように、ウエハーＷを跨ぐ座標Ａから座標Ｂまでセンサーユニット１２を移動させるように予め設定が行われている。これにより、外周縁位置特定機能は、指定した開始座標と終了座標とに基づいて、センサーユニット１２がウエハーの外周縁を跨ぐ方向に移動するように、駆動装置１１の駆動を制御することができる。なお、上述した実施形態では、作業者がプレートＰおよびウエハーＷを測定装置１０に置き、作業者が、センサーユニット１２の移動方法を設定する構成を例示したが、作業者を介さず、図示しない搬送装置が自動でプレートＰおよびウエハーＷを測定装置１０に置き、制御装置２０が予め定めた方法でセンサーユニット１２の移動を制御する構成とすることもできる。

また、外周縁位置特定機能は、センサーユニット１２がウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向に移動している間、一定の周期（たとえば０．１ｍｍ以上のピッチ）で、センサーユニット１２にウエハーＷの厚さを繰り返し連続して測定させる、第１スキャンを行う。これにより、ウエハーＷの厚さが得られなかった位置に隣接する、ウエハーＷの厚さが得られた位置が、ウエハーＷの外周縁上の位置として特定することができる。そして、外周縁位置特定機能は、センサーユニット１２をウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向に少なくとも２度移動させることで、ウエハーＷの外周縁上の少なくとも３点の位置を特定することができる。たとえば、本実施形態では、図５に示すように、センサーユニット１２が移動する軌跡が直交するように、駆動装置１１にセンサーユニット１２を移動させることで、４点の外周縁位置を特定する。

これにより、たとえば、図６（Ａ）に示す例では、ウエハーＷおよびプレートＰを測定装置１０に置く際に、ウエハーＷの基準位置と実際のウエハーＷの位置とにずれが生じているため、基準とするウエハーＷの外周縁とは異なる、座標Ｅｄｇｅ１〜Ｅｄｇｅ４の４点が外周縁位置として特定される。なお、ウエハーＷの厚さが得らえない位置とは、一般にウエハーＷの厚さと判断できる一定の閾値範囲内の厚さデータを得られなかった位置とすることができる（以下においても同様。）。

制御装置２０の中心位置特定機能は、外周縁位置特定機能により特定された、ウエハーＷの外周縁上の少なくとも３点の位置に基づいて、ウエハーＷの中心位置を特定する。たとえば、円の方程式ｘ^２＋ｙ^２＋ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０または（ｘ−ａ）^２＋（ｙ−ｂ）^２＝ｒ^２に３点の座標（ｘ，ｙ）をそれぞれ代入して３つの方程式を得て、これを三元一次連立方程式により解くことで、円の中心座標をウエハーＷの中心位置として算出することができる。また、ウエハーＷの外周縁位置を結ぶ２本の線分の中点からそれぞれ延びる垂線の交点をウエハーＷの中心位置として算出することもできる。たとえば、図６（Ａ）に示す例において、Ｅｄｇｅ１からＥｄｇｅ２までの線分Ｌ１の中点から延びる線分Ｌ１の垂線と、Ｅｄｇｅ３からＥｄｇｅ４までの線分Ｌ２の中点から延びる線分Ｌ２の垂線との交点を、ウエハーＷの中心位置として算出することができる。

制御装置２０の外周縁特定機能は、外周縁位置特定機能により特定されたウエハーＷの外周縁上の位置と、中心位置特定機能により特定されたウエハーＷの中心位置とに基づいて、ウエハーＷの外周縁を特定する。なお、外周縁特定機能は、ウエハーＷの半径および直径のデータを予め有している場合には、これらデータと、ウエハーＷの中心位置とに基づいて、ウエハーＷの外周縁を特定することもできる。

制御装置２０の切り欠き部特定機能は、センサーユニット１２が、外周縁特定機能により特定されたウエハーＷの外周縁（またはウエハーＷよりもわずかに半径が小さい同心円の円弧。以下、単に外周縁ともいう。）に沿って移動するように、駆動装置１１の駆動を制御する。また、切り欠き部特定機能は、センサーユニット１２がウエハーＷの外周縁に沿って移動している際に、センサーユニット１２に一定の周期（たとえば０．１ｍｍ以上のピッチ）でウエハーＷの厚さを測定させる、第２スキャンを行う。そして、切り欠き部特定機能は、第２スキャンにより測定されたウエハーＷの厚さに基づいて、ウエハーＷにおける切り欠き部（ノッチやオリフラを含む）の位置を特定する。具体的には、切り欠き部特定機能は、図６（Ｂ）に示すように、ウエハーＷの外周縁に沿って第２スキャンを行い、ウエハーＷの厚さが得られなかった位置に隣接する、ウエハーＷの厚さが得られた位置を特定する。そして、切り欠き部特定機能は、ウエハーＷの厚さが得られなかった部分を、切り欠き部として特定することができる。たとえば、図６（Ｂ）に示す例では、切り欠き部特定機能は、Ｅｄｇｅ５からＥｄｇｅ６までの部分を切り欠き部として特定することができる。

そして、制御装置２０の回転角度特定機能は、切り欠き部特定機能により特定されたウエハーＷの切り欠き部の位置から、ウエハーＷの回転角度を特定する。たとえば、回転角度特定機能は、ウエハーＷの中心位置から切り欠き部までの垂線を求め、当該垂線の傾きを求めることで、ウエハーＷの回転角度を特定することができる。また、回転角度特定機能は、ウエハーＷの外周縁よりもわずかに半径が小さい円弧と、切り欠き部の直線部とが交差する２つの座標位置（たとえば図４（Ｂ）のＥｄｇｅ５およびＥｄｇｅ６）を求め、当該２つの座標位置を通る直線の傾きθを、ウエハーＷの回転角度として求めることもできる。

制御装置２０の厚さ測定位置特定機能は、ウエハーＷの位置情報とウエハーＷの回転角度とに基づいて、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を特定する。たとえば、本実施形態においては、図７（Ａ）に示すように、ウエハーＷの厚さを測定する厚さ測定位置が予め決定されている。しかしながら、作業者が、プレートＰをプレート載置部１３に置く際や、プレートＰ上にウエハーＷを載せる際に、図７（Ｂ）に示すように、ウエハーＷが、予め定めた基準位置からずれる場合や、予め定めた基準の角度から回転してしまう場合があり、予め定めた厚さ測定位置で厚さを測定することができない場合がある。そこで、厚さ測定位置特定機能は、これまでに得たウエハーＷの位置情報と、ウエハーＷの回転角度とに基づいて、実際のウエハーＷの位置における、厚さ測定位置を特定する。

たとえば、厚さ測定位置特定機能は、中心位置のずれ量と、ウエハーＷの回転中心とを求める。そして、中心位置のずれ量、ウエハーＷの回転中心、およびウエハーＷの回転角度θに基づいて、実際のウエハーＷの位置における厚さ測定位置を算出することができる。たとえば、図８に示す例において、基準となるウエハーＷの中心位置が座標Ｏ（Ａ，Ｂ）、厚さ測定位置が座標Ｐ（Ｘ，Ｙ）であり、実際のウエハーＷの中心位置が座標Ｏ（ａ，ｂ）、厚さ測定位置が座標Ｐ（ｘ，ｙ）であり、さらに実際のウエハーＷの回転角度がθである場合、厚さ測定位置特定機能は、実際のウエハーＷの厚さ測定位置の座標Ｐ（ｘ，ｙ）のｘ，ｙを、以下の式で求めることができる。
ｘ＝（Ｘｃｏｓθ−Ｙｓｉｎθ）＋ａ−Ａ
ｙ＝（Ｘｓｉｎθ＋Ｙｃｏｓθ）＋ｂ−Ｂ

次に、図９に基づいて、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定方法について説明する。図９は、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定方法を示すフローチャートである。

なお、本実施形態において、ウエハーＷの厚さ測定方法を行う前には、制御装置２０の厚さ測定位置設定機能により、事前設定作業が行われる。この事前設定作業には、ウエハーＷの基準位置および基準の回転角度を設定する作業、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ウエハーＷの厚さ測定位置を設定する作業、およびウエハーＷの外周縁を特定するための第１スキャン開始座標および第１スキャン終了座標（たとえば図５の座標Ａや座標Ｂ）を設定する作業が含まれる。

まず、ステップＳ１０１では、作業員により、図２に示すように、ウエハーＷが載せられたプレートＰがプレート載置部１３に置かれる。なお、本実施形態において、作業者は、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を迅速に特定するために、予め定めた基準となるプレートＰの位置、基準となるウエハーＷの位置および回転角度に合わせて、プレートＰおよびウエハーＷを置くことが好ましい。そして、作業者により、測定装置１０に設けられたスイッチ（不図示）が操作されることで、ウエハーの厚さ測定位置における測定が開始される。

ステップＳ１０２では、制御装置２０の外周縁位置特定機能により、第１スキャンが行われる。具体的には、外周縁位置特定機能は、駆動装置１１に、ウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向にセンサーユニット１２を移動させながら、センサーユニット１２に、ウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向における厚さを一定の周期で連続して計測させる、第１スキャンを実行する。また、外周縁位置特定機能は、少なくとも３点の外周縁位置を特定するために、少なくともセンサーユニット１２がウエハーＷの外周縁を３回跨ぐように、第１スキャンを実行する。

そして、ステップＳ１０３では、外周縁位置特定機能により、ステップＳ１０２の第１スキャンで得られたウエハーＷの厚さのデータに基づいて、ウエハーＷの外周縁上の少なくても３点の位置が特定される。たとえば、外周縁位置特定機能は、ウエハーＷの厚さを得られなかった位置に隣接する、ウエハーＷの厚さを得られた位置を、ウエハーＷの外周縁位置として特定することができる。

ステップＳ１０４では、制御装置２０の中心位置特定機能により、ステップＳ１０３で特定された３点以上の外周縁位置に基づいて、ウエハーＷの中心位置の特定が行われる。そして、ステップＳ１０５では、制御装置２０により、ウエハーＷの中心位置のみが予め定めた厚さ測定位置であるか否かの判断が行われる。たとえば、図４（Ａ）に示すように、ウエハーＷの中心位置のみを厚さ測定位置と設定している場合には、ウエハーＷの中心位置のみが予め定めた厚さ測定位置であると判断される。

予め定めた厚さ測定位置がウエハーＷの中心位置のみである場合には、ステップＳ１１２に進み、制御装置２０は、駆動装置１１にセンサーユニット１２を、ステップＳ１０４で特定したウエハーＷの中心位置まで移動させ、センサーユニット１２にウエハーＷの中心位置の厚さを、予め定めた厚さ測定位置の厚さとして測定させる。

一方、ステップＳ１０５で、予め定めた厚さ測定位置がウエハーＷの中心位置のみではない場合、たとえば厚さ測定位置が、図４（Ｂ）のように、ウエハーＷの中心位置に加えて他の任意の位置も厚さ測定位置として設定した場合や、図４（Ｃ）のように、ウエハーＷの中心位置を含まない任意の位置を厚さ測定位置として設定した場合には、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、制御装置２０の外周縁特定機能により、ステップＳ１０３で特定した３点以上の外周縁位置、および、ステップＳ１０４で特定したウエハーＷの中心位置に基づいて、ウエハーＷの外周縁が特定される。

そして、ステップＳ１０７では、制御装置２０の切り欠き部特定機能により、第２スキャンが行われる。具体的には、切り欠き部特定機能は、駆動装置１１に、ステップＳ１０６で特定されたウエハーＷの外周縁に沿ってセンサーユニット１２を移動させながら、センサーユニット１２に一定の周期で連続してウエハーＷの厚さを測定させる、第２スキャンを行う。そして、ステップＳ１０８では、切り欠き部特定機能により、ステップＳ１０７の第２スキャンの結果に基づいて、ウエハーＷの外周縁上の位置のうち、ウエハーＷの厚さに応じた厚さデータを得られなかった位置が、ウエハーＷの切り欠き部の位置として特定される。

ステップＳ１０９では、制御装置２０の回転角度特定機能により、ステップＳ１０８で特定されたウエハーＷの切り欠き部に基づいて、ウエハーＷの回転角度が特定される。そして、ステップＳ１１０では、制御装置２０の厚さ測定位置特定機能により、ウエハーＷの位置情報（たとえば基準となるウエハーＷの中心位置とステップＳ１０６で特定した実際のウエハーＷの中心位置とのずれ量）と、ウエハーＷの回転角度とに基づいて、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置が特定される。そして、ステップＳ１１１では、制御装置２０により、駆動装置１１に、ステップＳ１１０で特定された厚さ測定位置までセンサーユニット１２を移動させ、センサーユニット１２に厚さ測定位置における厚さを測定させる。

以上のように、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定装置は、ウエハーＷの厚さを測定する単一のセンサーユニット１２と、駆動装置１１の駆動を制御するとともに、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を特定し、センサーユニット１２に厚さ測定位置におけるウエハーＷの厚さを測定させる制御装置２０と、を有し、制御装置２０は、ウエハーＷの外周縁を跨ぐ方向にセンサーユニット１２を移動させながら、センサーユニット１２にウエハーＷの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、第１スキャンの結果に基づいて、ウエハーの外周縁上の少なくとも３点の位置を特定し、ウエハーＷの外周縁上の少なくとも３点の位置に基づいて、ウエハーＷの中心位置を特定する。これにより、ウエハーＷの中心位置が予め定めた厚さ測定位置である場合において、作業者がプレートＰ上にウエハーＷを置く際やプレート載置部１３にプレートＰを置く際に、予め定めた基準のプレートＰの位置または基準のウエハーＷの位置からずれて、また予め定めた基準のウエハーＷの角度からずれて、プレートＰやウエハーＷを置いてしまったことにより、ウエハーＷの厚さ測定位置が予め定めた基準の位置からずれている場合でも、予め定めた厚さ測定位置（ウエハーＷの中心位置）の厚さを正確に測定することができる。

また、本実施形態では、制御装置２０が、ウエハーＷの中心位置に基づいてウエハーＷの外周縁を特定し、ウエハーＷの外周縁に沿ってセンサーユニット１２を移動させながら、センサーユニット１２にウエハーの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、第２スキャンの結果に基づいて、ウエハーＷの切り欠き部を特定し、ウエハーＷの切り欠き部からウエハーＷの回転角度を特定し、ウエハーＷの位置情報とウエハーＷの回転角度とに基づいて、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置を特定する。これにより、本実施形態では、予め定めた厚さ測定位置がウエハーＷの中心位置でない場合において、ウエハーＷの厚さ測定位置が予め定めた基準の位置または角度からずれている場合でも、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置の厚さを正確に測定することができる。

加えて、本実施形態では、単一のセンサーユニット１２のみを用いて、ウエハーＷの全面をスキャンすることなく基準の位置または角度からのずれを測定し、予め定めた厚さ測定位置の厚さを正確に測定することができるため、予め定めた厚さ測定位置を測定する時間を短縮することができるとともに、ウエハーＷの厚さ測定装置１の構成を簡略化することができ、製造コストを低減することもできる。すなわち、従来では、基準の測定位置からずれた厚さ測定位置の厚さを測定するために、実際のウエハーＷの位置を特定するためのセンサーユニット（たとえば、撮像カメラ）を、ウエハーＷの厚さ測定のためのセンサーユニットとは別に設けて、予め定めた厚さ測定位置を特定するか、ウエハーＷの全面をスキャンすることでウエハーＷの実際の位置を特定し、予め定めた厚さ測定位置を特定する方法が行われた。しかしこれら従来技術では、センサーユニットが複数必要となるか、またはウエハーＷの全面をスキャンすることとなるため、予め定めた厚さ測定位置を測定する時間が長くなるという問題や、ウエハーＷの厚さ測定装置１の構成が複雑となり製造コストが増大するという問題があった。これに対して、本実施形態では、単一のセンサーユニット１２のみを用いて、ウエハーＷの全面をスキャンすることなく基準の位置または角度からのずれを測定するだけで、予め定めた厚さ測定位置の厚さを正確に測定することができるため、このような問題を解決することができる。

さらに、本実施形態に係る厚さ測定装置は、ウエハーＷを載せたプレートＰを載置するプレート載置部１３を有し、制御装置２０は、ウエハーＷを載せたプレートＰをプレート載置部１３に載置した場合に、ウエハーＷをプレートＰに載せたまま、ウエハーＷの厚さ測定位置の厚さを測定することができるため、ウエハーＷの厚さを測定する度に、プレートＰからウエハーＷを取り外し、その後、ウエハーＷの研磨のために、再度、ウエハーＷをプレートＰを載せるという手間を省くことができ、作業者の利便性を向上することができる。

また、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定装置において、単一のセンサーユニット１２は、非接触でウエハーの厚さを測定する光学式変位計とすることができ、これにより、ウエハーＷを傷つけることなくウエハーＷの厚さを測定することができる。加えて、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定装置において、単一のセンサーユニット１２を、赤外光干渉を用いた光学式変位計とすることができ、これにより、測定部位の振動の影響を抑制し、ウエハーＷの厚さを適切に測定することができる。すなわち、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定装置では、赤外光干渉を用いることで、ウエハーＷの表面までの距離ではなく、ウエハーＷの厚さ自体を図ることができるため、たとえセンサーユニット１２の振動によりウエハーＷの表面までの距離が変動する場合でも、ウエハーＷの厚さを適切に測定することができる。また、従来では、センサーユニットの駆動によりセンサーユニットが振動してしまうとウエハーＷの厚さを適切に測定することができないため、センサーユニットは動かさず、ウエハーＷ（またはウエハーＷを載せた台）自体を動かすことで、ウエハーＷの厚さを測定していた。これに対して、本実施形態では、ウエハーＷの上方においてセンサーユニット１２を移動させて、ウエハーＷの厚さ測定位置の厚さを測定することができるため、ウエハーＷ（またはウエハーＷを載せた台）自体を移動させる場合と比べて、作業スペースを有効に活用することができ、ウエハーＷの厚さ測定装置１を省スペース化することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

たとえば、上述した実施形態では、ウエハーＷの厚さ測定装置１として、測定装置１０と制御装置２０とが個別分離した装置を例示して説明したが、この構成に限定されず、測定装置１０に制御装置２０を組み込んで一体化させた装置とすることもできる。すなわち、本実施形態に係るウエハーの厚さ測定装置とは、測定装置１０と制御装置２０とが個別分離したものであってもよいし、測定装置１０と制御装置２０とが一体化したものであってもよい。

また、上述した実施形態では、単一のセンサーユニット１２として、赤外光干渉を用いた非接触式の光学式変位計を用いた構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、接触式の変位計も用いることができる。

さらに、上述した実施形態において、ウエハーＷの厚さ測定装置１は、予め定めた厚さ測定位置における厚さを測定する構成を例示したが、この機能に加えて、ウエハーＷ全面の厚さを測定する機能を有する構成とすることができる。

加えて、上述した実施形態において、円形のウエハーＷの厚さを測定する構成を例示したが、ウエハーＷを含む測定対象物（ワーク）の形状は円形に限定されず、正三角形、正方形などの正多角形であっても、上述した方法により、予め定めたウエハーＷの厚さ測定位置の厚さを測定することができる。たとえば、測定対象物がマスクである場合には形状を正方形とすることができる。また、上述した実施形態における「円形」にはノッチやオリフラなどを含む切り欠きを有する略円形のものも含まれる。

なお、上述した実施形態では、円形のウエハーＷの「中心位置」を求める構成を例示したが、ワークの形状が正三角形、正方形などの多角形である場合には、面密度が略同一であるワークの「重心位置」を「中心位置」として求めることもできる。また、上述した実施形態では、中心位置または重心位置を特徴点として、特徴点のずれ量とウエハーＷの回転角度から予め定めたウエハーＷの測定位置を特定する構成を例示したが、特徴点は、中心位置または重心位置に限定されない。たとえば、ウエハーＷの少なくとも３つの外周縁位置からウエハーＷの外周縁を特定し、当該外周縁に沿って第２スキャンを行うことで、切り欠き部の始点と終点とを特定する。そして、切り欠き部の始点または／および終点を特徴点とし、当該特徴点のずれ量と、ワークの回転角度とに基づいて、予め求めたワークの厚さ測定位置を特定することもできる。

１…ウエハーの厚さ測定装置
１０…測定装置
１１…駆動装置
１２…センサーユニット
１３…プレート載置部
２０…制御装置

Claims

ワークの厚さを測定するセンサーユニットと、
前記センサーユニットを二次元方向に移動させる駆動部と、
駆動部の駆動を制御するとともに、予め定めたワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに前記厚さ測定位置におけるワークの厚さを測定させる制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記駆動部に前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、
前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、
前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する、厚さ測定装置。
請求項１に記載の厚さ測定装置において、
前記制御部は、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、
前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、
前記駆動部に前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、
前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、
前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、
ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、
前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させる、厚さ測定装置。
請求項２に記載の厚さ測定装置であって、
前記ワークの位置情報は、基準とするワークの中心位置から実際のワークの中心位置のずれ量である、厚さ測定装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の厚さ測定装置であって、
単一のセンサーユニットのみを有することを特徴とする、厚さ測定装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の厚さ測定装置であって、
前記制御部は、前記第１スキャンの結果に基づいて前記ワークの外周縁上の少なくとも３点の位置を特定し、前記ワークの外周縁上の少なくとも３点の位置に基づいて前記所定の特徴点を特定することを特徴とする、厚さ測定装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の厚さ測定装置であって、
ワークを載せたプレートを載置する載置部を有し、
前記制御部は、ワークを載せたプレートを前記載置部に載置した場合に、ワークをプレートに載せたまま、前記ワークの厚さ測定位置の厚さを測定する、厚さ測定装置。
請求項１ないし６のいずれかに記載の厚さ測定装置であって、
前記センサーユニットは、非接触でワークの厚さを測定する光学式変位計を含むセンサーユニットである、厚さ測定装置。
請求項７に記載の厚さ測定装置であって、
前記センサーユニットは、赤外光干渉を用いた光学式変位計を含むセンサーユニットである、厚さ測定装置。
ワークの厚さを測定するセンサーユニットの移動を制御するとともに、予め定めたワークの厚さ測定位置を特定し、前記センサーユニットに前記厚さ測定位置におけるワークの厚さを測定させる制御装置であって、
前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に、前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを行い、
前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、
前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する、制御装置。
請求項９に記載の制御装置であって、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、
前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、
前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、
前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、
前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、
ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、
前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させる、制御装置。
ワークの厚さを測定するセンサーユニットを用いて、予め定めたワークの特定位置の厚さを測定する厚さ測定方法であって、
前記ワークの外周縁を跨ぐ方向に前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第１スキャンを実行し、
前記第１スキャンの結果に基づいて、ワークの外周縁上の位置を特定し、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、ワーク上の所定の特徴点を特定し、
前記所定の特徴点に基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定する、ワークの厚さ測定方法。
請求項１１に記載のワークの厚さ測定方法であって、
前記ワークの外周縁上の位置に基づいて、前記所定の特徴点であるワークの中心位置を特定し、
前記ワークの中心位置に基づいて、ワークの外周縁を特定し、
前記ワークの外周縁に沿って前記センサーユニットを移動させながら、前記センサーユニットにワークの厚さを連続して測定させる第２スキャンを実行し、
前記第２スキャンの結果に基づいて、前記ワークの切り欠き部を特定し、
前記ワークの切り欠き部から前記ワークの回転角度を特定し、
ワークの位置情報と前記ワークの回転角度とに基づいて、予め定めた前記ワークの厚さ測定位置を特定し、
前記センサーユニットに特定した前記ワークの厚さ測定位置における厚さを測定させる、ワークの厚さ測定方法。