JP6377459B2

JP6377459B2 - ウエーハ検査方法、研削研磨装置

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Description

本発明は、研磨後のウエーハの研削痕を検査するウエーハ検査方法及び研削研磨装置に関する。

研削研磨装置では、ウエーハに対して研削加工後に研磨加工を行うことで、ウエーハに残存する研削ダメージが除去されて抗折強度が高められている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の研削研磨装置は、複数のチャックテーブルが配設されたターンテーブルが設けられており、ターンテーブルの周囲に研削手段及び研磨手段が設けられている。そして、ターンテーブルが間欠的に回転されることで、チャックテーブル上のウエーハが研削手段、研磨手段に順に位置付けられる。このため、チャックテーブルからウエーハを取り外すことなく、研削加工と研磨加工を連続的に実施することが可能になっている。

特開２００５−１５３０９０号公報

ところで、研削加工においては、ウエーハの上面を通過した研削砥石によってウエーハの上面に円弧状の研削痕が描かれている。特許文献１に記載の研削研磨装置では、研削加工後に研削痕が消えるようにウエーハに研磨加工が実施されるが、ウエーハ上の研削痕が深い場合等には、ウエーハ上から研削痕が十分に除去されないおそれがある。このため、研磨加工が実施されたにも関わらずウエーハ上に研削痕が残されたままとなり、ウエーハに研磨不良が生じていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ウエーハ上から研削痕を除去してウエーハの研磨不良を減らすことができるウエーハ検査方法及び研削研磨装置を提供することを目的とする。

本発明のウエーハ検査方法は、研磨加工されたウエーハの加工面を撮像し研磨加工結果を検査するウエーハ検査方法であって、チャックテーブルで保持したウエーハの研削砥石で研削した面を研磨する研磨工程と、該研磨工程を経たウエーハの該加工面で、少なくともウエーハの中心を中心とする３６０度の領域を撮像する撮像工程と、該撮像工程から得られた該加工面における高低差を示す撮像データをフーリエ変換して、フーリエ変換後のデータを、研削加工の加工条件に応じて予測される周波数帯であり、該加工面に対して円弧状の研削痕が周方向に周期的に表れる該周波数帯でフィルタリングして、研削痕の高低差を示す周波数分布を抽出し、抽出した周波数分布を逆フーリエ変換して得られる振幅が予め規定する規定幅より大きい場合に研磨不良と判断する判断工程と、からなる。

この構成によれば、研磨加工後のウエーハの加工面が撮像されて、ウエーハの加工面に残された研削痕の振幅（高低差）の特性を含む撮像データが生成される。ウエーハの加工面には研削痕が周期的（周方向に等間隔）に表れるため、撮像データに対してフーリエ変換が施されて研削痕を示す周波数分布が抽出される。さらに、研削痕の周波数分布が逆フーリエ変換されることで、ノイズを除いたウエーハの研削痕の振幅が求められる。ノイズが無い研削痕の振幅を規定幅と比較できるため、ウエーハの研磨不良を精度よく判断することができる。研削痕の振幅が大きくウエーハが研磨不良と判断された場合には、ウエーハを再び研磨加工することで研磨不良を減らすことができる。

本発明の研削研磨装置は、ウエーハの下面を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転させる回転手段と、該チャックテーブルが保持するウエーハの上面に環状に配設する研削砥石を当接させ研削する研削手段と、該研削手段で研削されたウエーハの上面を研磨する研磨手段と、該研磨手段で研磨したウエーハの加工面を検査する上記のウエーハ検査方法を可能にするウエーハ検査機構と、を備え、該ウエーハ検査機構は、ウエーハの加工面を上方から撮像する撮像カメラと、該撮像カメラが撮像するウエーハの撮像エリアを横から照射する光源と、該撮像カメラから得られた該撮像データから該研磨不良を判断する判断手段と、を備える。

本発明の研削研磨装置において、該ウエーハ検査機構でウエーハを検査した結果、該研磨不良と該判断手段が判断した時には、再び該研磨手段でウエーハを研磨する。

本発明によれば、研磨工程においてウエーハの加工面の研削痕を精度よく検査して、必要に応じてウエーハに対して再び研磨加工を実施することで、ウエーハ上から研削痕を除去してウエーハの研磨不良を減らすことができる。

本実施の形態に係る研削研磨装置の斜視図である。本実施の形態に係るウエーハの加工面の撮像データを示す図である。本実施の形態に係る第１のウエーハ検査方法の判断工程の説明図である。本実施の形態に係る第１のウエーハ検査方法を示すフローチャートである。本実施の形態に係る第２のウエーハ検査方法の判断工程の説明図である。本実施の形態に係る第２のウエーハ検査方法を示すフローチャートである。

添付図面を参照して、本実施の形態に係る研削研磨装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る研削研磨装置の斜視図である。なお、本実施の形態では、図１に示す構成に限定されない。研削研磨装置は、ウエーハに対して研削加工、研磨加工を実施可能であれば、どのように構成されてもよい。

図１に示すように、研削研磨装置１は、フルオートタイプの加工装置であり、ウエーハＷに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、研磨加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を全自動で実施するように構成されている。ウエーハＷは、略円板状に形成されており、カセットＣに収容された状態で研削研磨装置１に搬入される。なお、ウエーハＷは、研削対象及び研磨対象になる板状のワークであればよく、シリコン、ガリウムヒ素等の半導体基板でもよいし、セラミック、ガラス、サファイア等の無機材料基板でもよいし、さらに半導体製品のパッケージ基板等でもよい。

研削研磨装置１の基台１１の前側には、複数のウエーハＷが収容された一対のカセットＣが載置されている。一対のカセットＣの後方には、カセットＣに対してウエーハＷを出し入れするカセットロボット１６が設けられている。カセットロボット１６の両斜め後方には、加工前のウエーハＷを位置決めする位置決め機構２１と、加工済みのウエーハＷを洗浄する洗浄機構２６とが設けられている。位置決め機構２１と洗浄機構２６の間には、加工前のウエーハＷをチャックテーブル４２に搬入する搬入手段３１と、チャックテーブル４２から加工済みのウエーハＷを搬出する搬出手段３６とが設けられている。

カセットロボット１６は、多節リンクからなるロボットアーム１７の先端にハンド部１８を設けて構成されている。カセットロボット１６では、カセットＣから位置決め機構２１に加工前のウエーハＷが搬送される他、洗浄機構２６からカセットＣに加工済みのウエーハＷが搬送される。位置決め機構２１は、仮置きテーブル２２の周囲に、仮置きテーブル２２の中心に対して進退可能な複数の位置決めピン２３を配置して構成される。位置決め機構２１では、仮置きテーブル２２上に載置されたウエーハＷの外周縁に複数の位置決めピン２３が突き当てられることで、ウエーハＷの中心が仮置きテーブル２２の中心に位置決めされる。

搬入手段３１は、基台１１上で旋回可能な搬入アーム３２の先端に搬入パッド３３を設けて構成される。搬入手段３１では、搬入パッド３３によって仮置きテーブル２２からウエーハＷが持ち上げられ、搬入アーム３２によって搬入パッド３３が旋回されることでチャックテーブル４２にウエーハＷが搬入される。搬出手段３６は、基台１１上で旋回可能な搬出アーム３７の先端に搬出パッド３８を設けて構成される。搬出手段３６では、搬出パッド３８によってチャックテーブル４２からウエーハＷが持ち上げられ、搬出アーム３７によって搬出パッド３８が旋回されることでチャックテーブル４２からウエーハＷが搬出される。

洗浄機構２６は、スピンナーテーブル２７に向けて洗浄水及び乾燥エアーを噴射する各種ノズル（不図示）を設けて構成される。洗浄機構２６では、ウエーハＷを保持したスピンナーテーブル２７が基台１１内に降下され、基台１１内で洗浄水が噴射されてウエーハＷがスピンナー洗浄された後、乾燥エアーが吹き付けられてウエーハＷが乾燥される。搬入手段３１及び搬出手段３６の後方には、４つのチャックテーブル４２が周方向に均等間隔で配置されたターンテーブル４１が設けられている。各チャックテーブル４２の上面には、ウエーハＷの下面を保持する保持面４３が形成されている。また、各チャックテーブル４２は、基台１１に設けられた回転手段（不図示）によって回転可能に構成されている。

ターンテーブル４１が９０度間隔で間欠回転することで、ウエーハＷが搬入及び搬出される搬入出位置、粗研削手段４６に対峙する粗研削位置、仕上げ研削手段５１に対峙する仕上げ研削位置、研磨手段５６に対峙する研磨位置に順に位置付けられる。粗研削位置では、粗研削手段４６によってウエーハＷが所定の厚みまで粗研削される。仕上げ研削位置では、仕上げ研削手段５１によってウエーハＷが仕上げ厚みまで仕上げ研削される。研磨位置では、研磨手段５６によってウエーハＷが研磨される。ターンテーブル４１の周囲には、コラム１２、１３、１４が立設されている。

コラム１２には、粗研削手段４６を上下動させる移動手段６１が設けられている。移動手段６１は、コラム１２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６２と、一対のガイドレール６２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６３とを有している。Ｚ軸テーブル６３の前面には、ハウジング６４を介して粗研削手段４６が支持されている。Ｚ軸テーブル６３の背面側にはボールネジ６５が螺合されており、ボールネジ６５の一端には駆動モータ６６が連結されている。駆動モータ６６によってボールネジ６５が回転駆動され、粗研削手段４６がガイドレール６２に沿ってＺ軸方向に移動される。

同様に、コラム１３には、仕上げ研削手段５１を上下動させる移動手段７１が設けられている。移動手段７１は、コラム１３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール７２と、一対のガイドレール７２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル７３とを有している。Ｚ軸テーブル７３の前面には、ハウジング７４を介して仕上げ研削手段５１が支持されている。Ｚ軸テーブル７３の背面側にはボールネジ７５が螺合されており、ボールネジ７５の一端には駆動モータ７６が連結されている。駆動モータ７６によってボールネジ７５が回転駆動され、仕上げ研削手段５１がガイドレール７２に沿ってＺ軸方向に移動される。

粗研削手段４６及び仕上げ研削手段５１は、円筒状のスピンドルの下端にマウント４７、５２を設けて構成されている。粗研削手段４６のマウント４７の下面には、複数の粗研削砥石４８が環状に配設された粗研削用の研削ホイール４９が装着される。粗研削砥石４８は、例えば、ダイヤモンド砥粒をメタルボンドやレジンボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。また、仕上げ研削手段５１のマウント５２の下面には、複数の仕上げ研削砥石５３が環状に配設された研削ホイール５４が装着される。仕上げ研削砥石５３は、粗研削砥石４８よりも粒径が細かい砥粒で形成される。粗研削加工及び仕上げ研削加工ではウエーハＷが所定厚みまで薄化される。

コラム１４には、研磨手段５６をウエーハＷに対して所定の研磨位置に位置付ける移動手段８１が設けられている。移動手段８１は、コラム１４の前面に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール８２と、一対のガイドレール８２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル８３とを有している。また、移動手段８１は、Ｙ軸テーブル８３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール８４と、一対のガイドレール８４にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル８５とを有している。Ｚ軸テーブル８５の前面には、ハウジング８６を介して研磨手段５６が支持されている。

Ｙ軸テーブル８３、Ｚ軸テーブル８５の背面側にはボールネジ（不図示）が螺合されており、ボールネジの一端には駆動モータ８７、８８が連結されている。駆動モータ８７、８８によってボールネジが回転駆動され、研磨手段５６がガイドレール８２、８４に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。研磨手段５６は、円筒状のスピンドルの下端にマウント５７を設けて構成されている。マウント５７の下面には発泡材や繊維質等で形成された研磨パッド５８が装着されている。研磨加工では、ウエーハＷの上面が僅かに研磨されることで、粗研削加工及び仕上げ研削加工でウエーハＷに残された研削ダメージが除去される。

この場合、粗研削加工及び仕上げ研削加工後のウエーハＷの上面には、研削ダメージとして円弧状の研削痕９９（図２Ｃ参照）が描かれている。研磨加工によってウエーハＷの上面が研磨されるが、研削痕９９の高低差が大きいと除去しきれない場合がある。そこで、本実施の形態では、ウエーハＷの加工面を検査するウエーハ検査機構９１を搬入搬出位置に設けて、研磨加工後のウエーハＷの研磨不良を検査している。また、研磨不良と判断されたウエーハＷに対しては、再び研磨加工を施すことで加工面から研削痕９９を除去している。

ウエーハ検査機構９１は、ウエーハＷの撮像エリアを光源（不図示）で横から照射しつつ、チャックテーブル４２上のウエーハＷの加工面を撮像カメラ９２で上方から撮像するように構成されている。ウエーハＷの加工面が横から光源で照射されることで、研削痕９９（図２Ｃ参照）が撮像カメラ９２に立体的に撮像されて、ウエーハＷ上の研削痕９９が明確な撮像画像が生成される。また、ウエーハ検査機構９１には、撮像画像から得られた撮像データから、ウエーハＷの研磨不良を判断する判断手段９３が設けられている。なお、判断手段９３による判断処理の詳細については後述する。

基台１１内には、研削研磨装置１の各部を統括制御する制御手段９６が設けられている。制御手段９６では、粗研削手段４６による粗研削工程、仕上げ研削手段５１による仕上げ研削工程、研磨手段５６による研磨工程、判断手段９３による研磨不良の判断工程（判断工程、第２の判断工程）等の各種制御が実施される。なお、制御手段９６は、各種処理を実行するプロセッサや、メモリ等により構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。

このような研削研磨装置１では、カセットＣ内からウエーハＷが位置決め機構２１に搬送されて、位置決め機構２１でウエーハＷがセンタリングされる。次に、チャックテーブル４２上にウエーハＷが搬入され、ターンテーブル４１の回転によってウエーハＷが粗研削位置、仕上げ研削位置、研磨位置の順に位置付けられる。粗研削位置ではウエーハＷが粗研削加工され、仕上げ研削位置ではウエーハＷが仕上げ研削加工され、研磨位置ではウエーハＷが研磨加工される。そして、研磨後のウエーハＷの研磨不良が検査された後、洗浄機構２６でウエーハＷが洗浄され、洗浄機構２６からカセットＣへウエーハＷが搬出される。

以下、ウエーハ検査機構によるウエーハ検査方法について説明する。ウエーハ検査機構は、研削痕による加工面の高低差から研磨不良を判断する第１のウエーハ検査方法、研削痕に加えて傷や加工屑による加工面の高低差から研磨不良を判断する第２のウエーハ検査方法が実施可能に構成されている。

先ず、図２及び図３を参照して、判断手段による第１のウエーハ検査方法の判断工程について説明する。図２は、本実施の形態に係るウエーハの加工面の撮像データを示す図である。図３は、本実施の形態に係る第１のウエーハ検査方法の判断工程の説明図である。

図２Ａに示す撮像データは、ウエーハＷの加工面の撮像画像から得られるものであり、ウエーハＷの加工面における高低差を示している。撮像データの縦軸がウエーハＷの半径Ｒ、撮像データの横軸がウエーハＷの１回転分の角度θを示しており、Ｒθ座標によってウエーハの加工面全体が表されている。撮像データには、ウエーハＷの加工面の高低差の大きい箇所が波形Ｗ１の実線として表れており、主に研削痕９９（図２Ｃ参照）によって波形Ｗ１が形成されている。このため、撮像データには、ウエーハＷの加工面に残された研削痕９９によって波形Ｗ１が周期的に繰り返されている。

なお、図２Ａの撮像データは、説明の便宜上、ウエーハＷの加工面の高低差を波形Ｗ１で示しているが、実際には色の濃淡によって示されている。すなわち、図２Ａの撮像データは、色の濃い箇所と色のうすい箇所の境界に線を引いて波形Ｗ１としたものである。したがって、図２Ａの撮像データには、波形が記載されていない箇所にも高低差に関する情報が含まれ、さらに波形Ｗ１の位置によっても高低差が変化している。また、撮像データは、判断手段９３（図１参照）によって、撮像画像においてウエーハＷの加工面を構成する各画素の輝度に基づいて生成される。

図２Ｂに示す撮像データは、ウエーハＷの中心から半径ａの位置で、ウエーハＷを周方向に切断した箇所の高低差を示している（図２Ｃ参照）。すなわち、図２Ｂに示す撮像データは、図２Ａに示す撮像データから半径ａの位置のデータを取り出したものである。撮像データの縦軸がａ−ａ断面における振幅（ウエーハＷの加工面の高低差）、撮像データの横軸がウエーハＷの角度θを示している。また、ａ−ａ線の撮像データには、ウエーハＷの加工面の研削痕９９によって周期的に波形Ｗ２が繰り返されているが、波形Ｗ２には加工屑や傷等のノイズも含まれている。

この場合、研削痕９９がウエーハＷの加工面に周期的に繰り返されており、ウエーハＷの一回り（３６０度）における研削痕９９の数によって研削痕９９の周期が決定される。したがって、研削痕９９の数が増加するのに伴って研削痕９９の周期が短くなり、逆に研削痕９９を示す波形の繰返し回数が増加して周波数が高くなる。一方で、加工屑や傷等のノイズはウエーハＷの加工面に周期的に繰り返されるものではない。このように、波形Ｗ２には、特定の周期、すなわち特定の周波数成分として研削痕９９が含まれ、それ以外の周波数成分としてノイズが含まれている。

次に、図３Ａに示すように、撮像データがフーリエ変換されて、周波数成分に分けて分析される。これにより、波形Ｗ２が研削痕９９の周波数分布Ｆｄと加工屑や傷等のノイズに分けられる。この場合、フーリエ変換後の縦軸は周波数毎の振幅の合計値（以下、振幅量とする）を示している。ウエーハＷの加工面の高低差は研削痕９９で大きくなるため、研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄで振幅量が大きくなる。そして、フーリエ変換後のデータをフィルタリングして研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄが抽出される。この場合、研削加工の加工条件に応じて研削痕９９が表れる周波数帯が予測できるため、この周波数帯でフィルタリングされて研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄが抽出される。

研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄの振幅量は、個々の研削痕９９の振幅（高低差）を合計したものであるため、研削痕９９の数が多くなるにつれて振幅量が多くなる。このため、各研削痕９９の個々の振幅（高低差）が小さくても周波数が高くなると振幅量が大きくなる場合があり、振幅量の大きさだけでは研削不良を正確に判断することが難しい。そこで、第１のウエーハ検査方法では、研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄに逆フーリエ変換を施すことで、各研削痕９９の個々の振幅の大きさを検査するようにしている。

図３Ｂに示すように、研削痕９９の周波数分布Ｆｄが逆フーリエ変換されて、ノイズが除去された波形Ｗ３が生成される。このとき、振幅量が各研削痕９９の振幅に分離されつつ逆フーリエ変換される。波形Ｗ３の振幅は個々の研削痕９９の高低差を示しており、この研削痕９９の高低差が全周に亘って規定幅Ｄ１よりも大きいか否かによって研磨不良が判断される。図３Ｂに示す例のように、研削痕９９の高低差が規定幅Ｄ１よりも大きい場合には、研磨加工によって研削痕９９が除去しきれていないとして研磨不良と判断される。研削痕９９の高低差が規定幅Ｄ１よりも小さい場合には、研磨加工によって研削痕９９が十分に除去されているとして良品と判断される。

なお、本実施の形態では、図２Ｂに示すａ−ａ線の撮像データを周波数分析して研磨不良を判断する構成にしたが、図２Ａに示す撮像データを周波数分析して研磨不良を判断してもよい。また、本実施の形態では、撮像データのフーリエ変換後の縦軸が、各周波数における振幅の合計値である振幅量を示すように構成にしたが、この構成に限定されない。撮像データのフーリエ変換後の縦軸は、振幅量ではなく各周波数の振幅を示すように構成してもよい。

図４を参照して、ウエーハ検査機構による第１のウエーハ検査方法の流れについて説明する。図４は、本実施の形態に係る第１のウエーハ検査方法を示すフローチャートである。なお、図４においては、チャックテーブルで保持されたウエーハの研削砥石で研削された面が研磨される研磨工程が実施されているものとする。

図４に示すように、研磨加工を経たウエーハＷの加工面を撮像する撮像工程が実施される（ステップＳ０１）。撮像工程では、ウエーハＷの径方向に撮像カメラ９２（図１参照）が旋回されつつ、ウエーハＷが連続回転されることで、ウエーハＷの全面が渦巻き状に撮像される。なお、ウエーハＷの半径と同じ長さのラインセンサで撮像し、ウエーハＷを回転させることで、ウエーハＷの全面を撮像することも可能である。また、ウエーハＷの全面を撮像する構成に限らず、ウエーハＷの加工面で、少なくともウエーハＷの中心を中心とする３６０度の所定の領域が撮像されていればよい。

また、撮像工程では、ウエーハＷの加工面の撮像画像から撮像データが生成される。撮像データは、縦軸をウエーハＷの半径Ｒ、横軸をウエーハＷの１回転分の角度θとするＲθ座標で、ウエーハＷの加工面における高低差を表したものである（図２Ａ参照）。この場合、ウエーハＷの撮像時には横方向から照射されるため、撮像画像にウエーハＷの加工面の高低差が輝度の違いとして表される。この撮像画像の各画素の輝度からウエーハＷの加工面の高低差が求められて撮像データが生成される。撮像データには、研削痕９９だけでなく加工屑や傷等による高低差も含まれている。

次に、撮像データに対してフーリエ変換が実施される（ステップＳ０２）。これにより、撮像データが研削痕９９を示す周波数分布とノイズを示す周波数分布に分けられる（図３Ａ参照）。この場合、図２Ａに示す撮像データをフーリエ変換してもよいし、図２Ａの撮像データのａ−ａ線における図２Ｂに示す撮像データをフーリエ変換してもよい。次に、フーリエ変換後のデータがフィルタリングされて研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄが抽出され、抽出された周波数分布Ｆｄに対して逆フーリエ変換が実施される（ステップＳ０３）。これにより、撮像データに含まれたノイズが除去されて、研削痕９９の高低差を示す振幅が得られる（図３Ｂ参照）。

次に、研削痕９９の振幅が規定幅Ｄ１（例えば、０．１μｍ）より大きいか否かが判定される（ステップＳ０４）。研削痕９９の振幅が規定幅Ｄ１以下の場合（ステップＳ０４でＮｏ）、ウエーハＷが研磨不良ではないと判断されてウエーハＷの検査が終了する。一方、研削痕９９の振幅が規定幅Ｄ１より大きい場合（ステップＳ０４でＹｅｓ）、ウエーハＷが研磨不良であると判断されてウエーハＷに再び研磨工程を実施するか否かが判断される（ステップＳ０５）。この場合、研磨加工後のウエーハＷの厚みには１μｍの許容幅が設定されており、再研磨加工後のウエーハＷの厚みが許容幅の範囲内で収まるか否かで判断される。

ウエーハＷに対して再び研磨工程を実施しないと判断された場合（ステップＳ０５でＮｏ）、ウエーハＷが研磨不良であると判断されてウエーハＷの検査が終了する。一方、ウエーハＷに対して再び研磨工程を実施すると判断された場合（ステップＳ０５でＹｅｓ）、ウエーハＷの研削痕９９の振幅が規定幅Ｄ１よりも小さくなるように、ウエーハＷに対して再び研磨工程が実施される（ステップＳ０６）。このように、第１のウエーハ検査方法では、撮像データから研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄを抽出して、研削痕９９の高低差に基づいてウエーハＷの研磨不良が判断されている。

以上のように、本実施の形態に係る第１のウエーハ検査方法は、撮像データに対してフーリエ変換が施されて研削痕９９を示す周波数分布Ｆｄが抽出され、研削痕９９の周波数分布Ｆｄが逆フーリエ変換されることで、ノイズを除いたウエーハＷの研削痕９９の振幅が求められる。ノイズが無い研削痕９９の振幅を規定幅Ｄ１と比較できるため、ウエーハＷの研磨不良が精度よく判断される。そして、研削痕９９の振幅が大きくウエーハＷが研磨不良と判断された場合には、ウエーハＷを再び研磨加工して研磨不良を減らすことができる。

図５を参照して、判断手段による第２のウエーハ検査方法の判断工程（第２の判断工程）について説明する。図５は、本実施の形態に係る第２のウエーハ検査方法の判断工程の説明図である。第２のウエーハ検査方法の判断工程は、フーリエ変換後の撮像データの振幅量から研磨不良を判断する点で、第１のウエーハ検査方法の判断工程と異なっている。なお、第２のウエーハ検査方法においても、第１のウエーハ検査方法と同様な撮像データが用いられる。

図５に示すように、撮像データ（図２Ａ、Ｂ参照）がフーリエ変換されて、周波数成分に分けて分析される。これにより、周波数成分毎に振幅の合計値である振幅量が求められる。フーリエ変換後のデータでは、ウエーハＷの加工面全面に加工屑や傷が多く存在していると、研削痕９９（図２Ｃ参照）を示す周波数だけでなく、他の周波数でも大きな振幅量が検出される場合がある。このような場合には、研磨加工後のウエーハＷの加工面に残された研削痕９９の高低差が大きくなくても、加工屑や傷によってウエーハＷの加工面の表面状態に異常があることが想定される。

そこで、第２のウエーハ検査方法では、撮像データをフーリエ変換して周波数分布を生成し、周波数分布の少なくとも一部の振幅量（強さ）が予め規定された振幅量（閾値）Ｄ２よりも大きいか否かによって研磨不良が判断される。規定の振幅量Ｄ２は、研削痕９９の振幅量の判断基準になると共に加工屑や傷等の振幅量の判断基準になるように設定される。このように、研削痕９９によるウエーハＷの加工面の高低差だけでなく、加工屑や傷等による加工面の高低差も検査される。よって、撮像データのフーリエ変換後の周波数の位置に関係なく、一部の周波数における振幅量が規定の振幅量よりも大きい場合には研磨不良と判断される。

例えば、図５Ａに示す例のように、研削痕９９を示す周波数Ｆ１の振幅量が規定の振幅量Ｄ２よりも大きな場合には、研削痕９９によるウエーハＷの加工面の高低差が大きいとして研磨不良と判断される。また、図５Ｂに示す例のように、研削痕９９を示す周波数Ｆ１以外の周波数Ｆ２、Ｆ３の振幅量が規定の振幅量Ｄ２よりも大きな場合には、加工屑やゴミ等がウエーハＷの加工面に多く存在する（Ｆ２）、または大きな加工屑もしくは深い傷がウエーハＷの加工面に存在する（Ｆ３）ことで、ウエーハＷの加工面の高低差が大きくなっているとして研磨不良と判断される。周波数分布の各周波数の振幅量が規定の振幅量Ｄ２よりも小さい場合には、研磨加工が良好に実施されているとして良品と判断される。

なお、図２Ａに示すａ−ａ線の撮像データを周波数分析して研磨不良を判断してもよいし、図２Ｂに示す撮像データを周波数分析して研磨不良を判断してもよい。また、本実施の形態では、撮像データのフーリエ変換後の縦軸が、各周波数における振幅の合計値である振幅量を示すように構成にしたが、この構成に限定されない。撮像データのフーリエ変換後の縦軸は、振幅量ではなく各周波数の振幅を示すように構成してもよい。

図６を参照して、ウエーハ検査機構による第２のウエーハ検査方法の流れについて説明する。図６は、本実施の形態に係る第２のウエーハ検査方法を示すフローチャートである。なお、図６においては、チャックテーブルで保持されたウエーハの研削砥石で研削された面が研磨される研磨工程が実施されているものとする。また、第１のウエーハ検査方法と同様な構成については極力説明を省略する。

図６に示すように、第１のウエーハ検査方法と同様にして、研磨加工を経たウエーハＷの加工面を撮像する撮像工程が実施される（ステップＳ１１）。撮像工程では、撮像カメラ９２（図１参照）によって、ウエーハＷの加工面で、少なくともウエーハＷの中心を中心とする３６０度の所定の領域が撮像される。また、撮像工程では、ウエーハＷの加工面の撮像画像から撮像データが生成される。

次に、撮像データに対してフーリエ変換が実施される（ステップＳ１２）。これにより、撮像データの周波数分布が求められ、周波数成分毎に振幅の合計値である振幅量が求められる。この場合、図２Ａに示す撮像データをフーリエ変換してもよいし、図２Ａの撮像データのａ−ａ線における図２Ｂに示す撮像データをフーリエ変換してもよい。

次に、周波数分布の各周波数の振幅量が予め定められた振幅量Ｄ２よりも大きいか否かが判断される（ステップＳ１３）。各周波数の振幅量が規定の振幅量Ｄ２以下の場合（ステップＳ１３でＮｏ）、ウエーハＷが研磨不良ではないと判断されてウエーハＷの検査が終了する。一方、一部の周波数の振幅量が規定の振幅量Ｄ２よりも大きい場合（ステップＳ１３でＹｅｓ）、ウエーハＷが研磨不良であると判断されてウエーハＷに再び研磨工程を実施するか否かが判断される（ステップＳ１４）。この場合、研磨加工後のウエーハＷの厚みには１μｍの許容幅が設定されており、再研磨加工後のウエーハＷの厚みが許容幅の範囲内で収まるか否かで判断される。

ウエーハＷに対して再び研磨工程を実施しないと判断された場合（ステップＳ１４でＮｏ）、ウエーハＷが研磨不良であると判断されてウエーハＷの検査が終了する。一方、ウエーハＷに対して再び研磨工程を実施すると判断された場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ウエーハＷの加工面の振幅量が規定幅Ｄ２よりも小さくなるように、ウエーハＷに対して再び研磨工程が実施される（ステップＳ１５）。このように、第２のウエーハ検査方法では、撮像データを周波数分析して、研削痕９９に加えて傷や加工屑による加工面の高低差に基づいてウエーハＷの研磨不良が判断されている。

以上のように、本実施の形態に係る第２のウエーハ検査方法は、研磨加工後のウエーハＷの加工面が撮像されて、ウエーハＷの加工面に残された研削痕９９の振幅（高低差）だけでなく、研削加工時に生じた加工屑や傷の特性を含む撮像データが生成される。撮像データに対してフーリエ変換が施されることで、加工面の高低差が周波数毎の強さ（振幅、振幅量）を示す周波数分布として求められる。周波数分布全体の振幅量と規定の振幅量Ｄ２が比較できるため、研削痕９９による研磨不良だけでなく、研削痕９９の無い位置において加工屑や傷によるウエーハＷの表面状態の悪化等の研磨不良を判断することができる。一部の周波数の振幅量が大きく、ウエーハＷが研磨不良と判断された場合には、ウエーハＷを再び研磨加工して研磨不良を減らすことができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記した本実施の形態において、研削研磨装置１が第１、第２のウエーハ検査方法のいずれか一方を実施する構成にしたが、この構成に限定されない。研削研磨装置１は、第１、第２のウエーハ検査方法を選択的に実施してもよいし、第１、第２のウエーハ検査方法を適宜組み合わせて実施してもよい。この場合、フーリエ変換後の撮像データの各周波数の振幅量が予め定められた振幅量よりも大きいか否かで研磨不良が判断される。さらに規定の振幅量を超えた周波数分布がフィルタリングによって抽出され、抽出された周波数分布に対して逆フーリエ変換が実施される。この逆フーリエ変換後の振幅が規定幅以下か否かによって研磨不良が判定される。このように２段階で研磨不良を判断する構成にしてもよい。

また、上記した本実施の形態において、ウエーハＷが研磨不良と判断されたら、ウエーハＷに対して再び研磨加工を実施する構成にしたが、この構成に限定されない。ウエーハＷに対して再び研磨加工を実施せずに廃棄するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明は、ウエーハ上から研削痕を除去してウエーハの研磨不良を減らすことができるという効果を有し、特に、研削加工及び研磨加工を全自動で実施するフルオートタイプの研削研磨装置、この研削研磨装置で実施されるウエーハ検査方法に有用である。

１研削研磨装置
４２チャックテーブル
４６粗研削手段（研削手段）
４８粗研削砥石（研削砥石）
５１仕上げ研削手段（研削手段）
５３仕上げ研削砥石（研削砥石）
５６研磨手段
９１ウエーハ検査機構
９２撮像カメラ
９３判断手段
９９研削痕
Ｗウエーハ

Claims

研磨加工されたウエーハの加工面を撮像し研磨加工結果を検査するウエーハ検査方法であって、
チャックテーブルで保持したウエーハの研削砥石で研削した面を研磨する研磨工程と、
該研磨工程を経たウエーハの該加工面で、少なくともウエーハの中心を中心とする３６０度の領域を撮像する撮像工程と、
該撮像工程から得られた該加工面における高低差を示す撮像データをフーリエ変換して、フーリエ変換後のデータを、研削加工の加工条件に応じて予測される周波数帯であり、該加工面に対して円弧状の研削痕が周方向に周期的に表れる該周波数帯でフィルタリングして、研削痕の高低差を示す周波数分布を抽出し、抽出した周波数分布を逆フーリエ変換して得られる振幅が予め規定する規定幅より大きい場合に研磨不良と判断する判断工程と、からなるウエーハ検査方法。
ウエーハの下面を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルを回転させる回転手段と、該チャックテーブルが保持するウエーハの上面に環状に配設する研削砥石を当接させ研削する研削手段と、該研削手段で研削されたウエーハの上面を研磨する研磨手段と、該研磨手段で研磨したウエーハの加工面を検査する請求項１記載のウエーハ検査方法を可能にするウエーハ検査機構と、を備え、
該ウエーハ検査機構は、ウエーハの加工面を上方から撮像する撮像カメラと、該撮像カメラが撮像するウエーハの撮像エリアを横から照射する光源と、該撮像カメラから得られた該撮像データから該研磨不良を判断する判断手段と、を備える研削研磨装置。
該ウエーハ検査機構でウエーハを検査した結果、該研磨不良と該判断手段が判断した時には、再び該研磨手段でウエーハを研磨する請求項２記載の研削研磨装置。