JP7210200B2 - 厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた研削装置 - Google Patents

厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた研削装置 Download PDF

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Description

本発明は、ウエーハの厚みを計測する厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた研削装置に関する。
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薄化された後、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。
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、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を研削する研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの厚みを計測する厚み計測手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを所望の厚みに加工することができる。
上記計測手段は、プローバをウエーハの研削面に接触させてウエーハの厚みを計測する接触タイプのものを用いると研削面に傷を付けてしまうことから、ウエーハの研削面に対して光を照射して、該研削面から反射した光と、ウエーハを透過して反対面から反射した光との分光干渉波形によって厚みを計測する非接触タイプの計測手段が知られている（特許文献１乃至３を参照。）。
特開２０１２－０２１９１６号公報 特開２０１８－０３６２１２号公報 特開２０１８－０６３１４８号公報
上記した特許文献１乃至３に記載されたような分光干渉波形を利用する非接触タイプの厚み計測手段を用い、例えばチャックテーブルに保持された状態で上層を形成するＬＮ基板（７００μｍ）の下面（デバイス形成面）に、ＬＮ基板に比して相対的に極めて薄いＳｉＯ２膜（３μｍ以下）が積層されている２層構造のウエーハの厚みを計測する場合に基づいて説明する。まず、該２層構造のウエーハの裏面、すなわち上面から該ウエーハに対して透過性を有する波長の光を照射して反射させ、計測手段を構成する回析格子によって波長毎に分光し、この反射光によって得られる分光干渉波形Ｗ０を生成する（図６（ａ）を参照。）。ついで、該分光干渉波形Ｗ０に対して、フーリエ変換理論等による波形解析を実行して、図６（ｂ）に示す信号強度波形Ｘ（ａ）、Ｘ（ｂ）、Ｘ（ａ＋ｂ）を求め、各波形のピーク値に基づき光路長差、すなわち厚み情報を得る。より具体的には、ＬＮ基板の上面から反射した反射光と、ＬＮ基板の下面から反射した反射光との干渉光によって生成されるＬＮ基板の厚みａと、ＬＮ基板の下面から反射した反射光とＳｉＯ２膜の下面から反射した反射光との干渉光によって生成されるＳｉＯ２膜の厚みｂと、ＬＮ基板の上面から反射した反射光と、ＳｉＯ２膜の下面から反射した反射光との干渉光によって生成されるＬＮ基板厚み＋ＳｉＯ２膜の厚み（ａ＋ｂ）と、を得る。しかし、ＳｉＯ２膜の厚みｂが、例えば３μｍで、ＬＮ基板に比して極めて薄いような場合、該ＬＮ基板の厚みａを示す信号強度の波形Ｘ（ａ）と、ＬＮ基板厚み＋ＳｉＯ２膜の厚み（ａ＋ｂ）を示す波形Ｘ（ａ＋ｂ）とが重なり合成されてＸ（Ｓ）となってしまい、ＬＮ基板のみの厚みａを正確に検出することができないという問題が生じる。
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、複数の層で構成されるウエーハの厚みを高精度に計測できる計測装置、及び該計測装置を備える研削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、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長域の光を照射してウエーハの厚みを計測する厚み計測装置であって、ウエーハに対して透過性を有する波長域の光を発する光源と、該保持手段に保持されたウエーハに対して該光源が発した光を照射する集光器と、該光源と該集光器とを連通する第一の光路と、該第一の光路に配設され該保持手段に保持されたウエーハから反射した反射光を第二の光路に分岐する光分岐部と、該第二の光路に配設された回析格子と該回析格子によって波長毎に分光された光の強度を検出し分光干渉波形を生成するイメージセンサーと、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形を演算して厚み情報を出力する厚み演算手段と、を少なくとも含み、該厚み演算手段は、少なくともウエーハを構成する上層のＡ層と、下層のＢ層とを光が透過して形成される理論上の分光干渉波形を該Ａ層と該Ｂ層の厚みを変化させた複数の領域に理論上の分光干渉波形を記録した理論波形テーブルを備え、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形と該理論波形テーブルに記憶された複数の理論上の分光干渉波形とを比較して波形が一致した際の理論上の一つの分光干渉波形に対応する該Ａ層と該Ｂ層の厚みを適正厚みとして決定する厚み決定部を備える厚み計測装置が提供される。
該厚み演算手段は、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形をフーリエ変換して少なくともウエーハを構成する該Ａ層及び該Ｂ層のそれぞれの厚みと、該Ａ層と該Ｂ層とが合体した厚みを算出する厚み算出部を含むことが好ましい。また、該厚み演算手段は、該厚み算出部で算出される該Ａ層の厚みが、該厚み決定部の該理論波形テーブルに記憶された理論上の分光干渉波形のＡ層の厚みの領域に含まれると判定される場合、該厚み決定部によって適正厚みとして決定される該Ａ層の厚み値を該Ａ層の厚みとすることができる。
また、本発明によれば、上記した厚み計測装置を備え、該保持手段に保持されたウエーハの該Ａ層を研削する研削工程を実施して該ウエーハの厚みを減ずる研削装置であって、該Ａ層の目標仕上げ厚みを設定する仕上げ厚み設定部を備え、該厚み演算手段は、該厚み算出部が算出した該Ａ層の厚みが、該厚み決定部の該理論波形テーブルに記録された該Ａ層の厚みの領域に到達した後、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形と該仕上げ厚み設定部に設定された該Ａ層の目標仕上げ厚みに対応する該理論波形テーブルに記憶された理論上の分光干渉波形と、を比較して両者が一致したと判定された際に該研削を終了させる研削装置が提供される。
本発明の厚み計測装置によれば、Ａ層（上層）の下面に比較的薄いＢ層（下層）が積層されている２層構造のウエーハを計測する際に、厚み算出手段を構成する回析格子によって複数の干渉光が生成され、Ａ層の上面から反射した反射光と、Ａ層の下面から反射した反射光との干渉波によって生成されるＡ層の厚み情報と、Ａ層の上面から反射した反射光と、Ｂ層の下面から反射した反射光との干渉波によって生成される「Ａ層＋Ｂ層」の厚み情報と、が合成されてＡ層の厚みのみを検出できないという問題があったとしても、厚み決定部によってＡ層の厚みを決定することで、このような問題が解消され、Ａ層のみの厚みを計測することができる。
また、本発明の厚み計測装置を備えた研削装置によれば、厚み演算手段が、研削加工により厚みが減じられたＡ層の厚みが、厚み決定部が備える理論波形テーブルに記録されたＡ層の厚みの領域に到達した際、イメージセンサーによって生成される分光干渉波形と、仕上げ厚み設定部に設定されたＡ層の目標仕上げ厚みに対応する理論波形テーブルに記憶された理論上の分光干渉波形とを比較して一致した際に、Ａ層が目標仕上げ厚み到達したと判定して、研削加工を終了させるように構成されているので、２層構造からなるウエーハであっても、ウエーハを構成するＡ層を研削して所望の厚みに仕上げることができる。そして、本発明においては、非接触式の厚み計測装置によってウエーハの厚みを計測しているので、ウエーハの被研削面に傷がつくことはない。
本実施形態の研削装置の全体斜視図、及びウエーハの斜視図である。 図１に示す研削装置に備えられた厚み計測装置の光学系の概略を示す概念図である。 （ａ）図２に示す厚み計測装置の厚み算出部によって生成される分光干渉波形、及び（ｂ）分光干渉波形を波形解析して光路長差を得るための信号強度の波形を示す図である。 （ａ）図２に示す厚み計測装置の厚み決定部に記憶される理論波形テーブル、及び（ｂ）イメージセンサーにより検出される信号に基づき生成される分光干渉波形を示す図である。 図１に示す研削装置によってウエーハが研削される態様を示す図である。 従来の問題を説明するための（ａ）イメージセンサーによって生成される分光干渉波形、及び（ｂ）分光干渉波形を波形解析して光路長差を得るための信号強度の波形を示す図である。
以下、本発明の実施形態に係る厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた研削装置について添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
図１には、本実施形態に係る厚み計測装置８を備えた研削装置１の全体斜視図、及び本実施形態の計測装置１により厚みが計測される被加工物としてのウエーハ１０が示されている。ウエーハ１０は、例えば、ＬＮ（リチウムナイオベート）基板１１ａと、ＬＮ基板１１ａのデバイス１２が形成される面に絶縁膜として機能するＳｉＯ２（酸化ケイ素）膜１１ｂを積層した２層構造で構成される。ウエーハ１０において、デバイス１２が形成され絶縁膜としてＳｉＯ２膜１１ｂが積層された側をウエーハ１０の表面とし、研削装置１によって研削されるＬＮ基板１１ａ側を裏面とする。なお、本実施形態における、ウエーハ１０の研削前の厚みは、ＬＮ基板１１ａが概ね１００μｍ程度であり、ＳｉＯ２膜１１ｂが概ね０．３μｍ程度であることが把握されているものとする。
図に示す研削装置１は、装置ハウジング２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、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。
スピンドルユニット４は、スピンドルハウジング４１と、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、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、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、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が上昇させられる。
上記装置ハウジング２の主部２１にウエーハ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、チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３、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１００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、ウエーハ１０の表面側に保護部材としての保護テープ１４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の厚みを計測する厚み計測装置８を備えている。この厚み計測装置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間を移動する領域において、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の先端部の下面には、直下に位置付けられるチャックテーブル７１を望む集光器８１が備えられており、図中矢印Ｙで示す方向（Ｙ軸方向）に図示しない駆動手段により往復動可能に構成されている。さらに、厚み計測装置８を構成する光学系について、図２を参照しながら更に詳細に説明する。
図２に示すように、厚み計測装置８を構成する光学系は、チャックテーブル７１に保持されるウエーハ１０に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する光源８２と、光源８２からの光を第１の経路８aに導くとともに第１の経路８aを逆行する反射光を第２の経路８ｂに導く光分岐部８３と、第１の経路８a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に導く集光器８１を備える。集光器８１は、第１の経路８aから導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズ８４と、コリメーションレンズ８４によって平行光に形成された光を集光してウエーハ１０に導く対物レンズ８５とを備えている。
光源８２は、例えば波長が４００～１２００nm領域の光を発光するハロゲンランプを用いることができる。光分岐部８３は、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ー、シングルモードファイバーカプラ、シングルモードファイバーカプラサーキュレーターなどを用いることができる。なお、光源８２から光分岐部８３までの経路および第１の経路８aは、光ファイバーによって構成されている。また、光源８２は、上記したハロゲンランプに限定されるものではなく、研削加工を施すウエーハの素材により選択されるものであり、ウエーハを透過する波長の光を発する周知の光源から適宜選択される。
第２の経路８ｂには、コリメーションレンズ８６、回折格子８７、集光レンズ８８、及びイメージセンサー８９が配設されている。コリメーションレンズ８６は、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０のＬＮ基板１１ａの上面、下面、及びＳｉＯ２膜１１ｂの下面で反射し、対物レンズ８５とコリメーションレンズ８４および第１の経路８aを逆行して光分岐部８３から第２の経路８ｂに導かれた反射光を平行光に形成する。回折格子８７は、コリメーションレンズ８６によって平行光に形成された上記反射光を回折し、各波長に対応する回折光を、集光レンズ８８を介してイメージセンサー８９に送る。イメージセンサー８９は、受光素子を直線状に配列した、いわゆるラインイメージセンサーであり、回折格子８７によって回折された反射光の波長毎の光強度を検出し、検出信号を制御手段１００に送る。
制御手段１００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する。）。上記したイメージセンサー８９から送られた検出信号は、制御手段１００において、分光干渉波形に変換され一旦ＲＡＭに記憶される。制御手段１００には、図に示すように、該分光干渉波形に基づいてＬＮ基板１１ａ、及びＳｉＯ２膜１１ｂの厚み情報を出力する厚み演算手段１１０、及び研削加工を施す際のＬＮ基板１１ａの目標仕上げ厚みを設定する仕上げ厚み設定部１２０が備えられている。さらに、厚み演算手段１１０には、厚み算出部１１２、及び厚み決定部１１４が備えられる。なお、本実施形態の制御手段１００は、厚み計測装置８を制御するのみならず、研削装置１の各駆動部、撮像手段等の制御全般を行うが、厚み計測装置８を制御する専用の制御手段として備えていてもよい。
厚み算出部１１２は、イメージセンサー８９から送られた検出信号に基づき生成された分光干渉波形Ｗ０（図３（ａ）を参照。）をフーリエ変換等することにより波形解析を実行する。より具体的には、チャックテーブル７１に保持された状態でみたときの２層構造のウエーハ１０の上層（以下「Ａ層」という。）を構成するＬＮ基板１１ａの上面、下面、及び、ウエーハ１０の下層（以下「Ｂ層」という。）を構成するＳｉＯ２膜１１ｂの下面で反射し、集光器８１の対物レンズ８５、コリメーションレンズ８４、及び第１の経路８aを逆行して光分岐部８３から第２の経路８ｂに導かれた反射光の分光干渉波形Ｗ０から、図３（ｂ）に示すＡ層、Ｂ層、及びＡ層＋Ｂ層の各厚みを示す信号強度の波形を出力し、該波形のピークを示す位置により、反射位置に対応する光路長差を求め、該光路長差に基づいてＡ層（ＬＮ基板１１ａ）、及びＢ層（ＳｉＯ２膜１１ｂ）、Ａ層＋Ｂ層（ＬＮ基板１１ａ＋ＳｉＯ２膜１１ｂ）の厚み情報を求める。
厚み決定部１１４は、図４（ａ）に示すように、ウエーハ１０を構成するＡ層と、Ｂ層とを光が透過して形成される理論上の分光干渉波形の形状を、Ａ層の厚みＡ（横軸に示す）と、Ｂ層の厚みＢ（縦軸に示す）とを変化させた複数の領域に記録した理論波形テーブルＴを備えている（説明の都合上、理論上の分光干渉波形は一部のみ表示している。）。そして、図５（ｂ）に示すような、イメージセンサー８９によって実際に検出された信号により生成された分光干渉波形Ｗ１を得たならば、分光干渉波形Ｗ１と、該理論波形テーブルＴに記憶された複数の理論上の分光干渉波形と、を比較する。該比較の結果、理論波形テーブルＴに記憶された理論上の分光干渉波形と一致すること（又は一致度が最も高いこと）が判定されたならば、理論波形テーブルＴの分光干渉波形に対応する横軸の値、及び縦軸の値を参照し、各値を分光干渉波形に対応するＡ層とＢ層の適正厚みとして決定し出力する。これにより、ウエーハ１０を構成するＡ層、及びＢ層の厚みを求めることができる。なお、理論波形テーブルＴの各領域に記憶される理論上の分光干渉波形は、コンピュータのシミュレーションによって得ることができる。
本実施形態に係る研削装置１、及び厚み計測装置８は概ね上記したとおりの構成を備えており、以下に、上記した厚み計測装置８を備えた研削装置１を用いてウエーハ１０の厚みを計測しながら、ウエーハ１０のＬＮ基板１１ａを目標仕上げ厚みになるように研削する研削加工の実施態様について説明する。
まず、研削加工を実施するに際し、オペレータは、研削装置１の操作パネルを利用して、ウエーハ１０を構成するＬＮ基板１１ａの目標仕上げ厚みを、仕上げ厚み設定部１２０に対し設定する。本実施形態におけるＡ層の目標仕上げ厚みは、４．００μｍとする。図１に示すように、ウエーハ１０のデバイス１２が形成され、Ｂ層が積層された表面側に保護テープ１４を貼着し、被加工物載置域７０ａに位置付けられたチャックテーブル７１上に保護テープ１４側を下にして、研削されるＡ層側を上にして載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによってウエーハ１０をチャックテーブル７１上に吸引保持する。チャックテーブル７１上にウエーハ１０を吸引保持したならば、図示しない移動手段を作動して、チャックテーブル７１を、被加工物載置域７０ａ側から、Ｘ軸方向における矢印Ｘ１で示す方向に移動して研削域７０ｂに位置付け、図５に示すように研削ホイール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。そして、厚み計測装置８を矢印Ｘ１で示す方向に移動し、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０の上方である厚み計測位置に位置付ける。
上記した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とを、所定の位置関係にセットし、厚み計測装置８を厚み計測位置に位置付けたならば、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、図５において矢印Ｒ１で示す方向に例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転するとともに、研削ホイール５を矢印Ｒ２で示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４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ＬＮ基板１１ａ側に所定の圧力で押圧する。この結果、ＬＮ基板１１ａの裏面である被研削面が研削される（研削工程）。
上記研削工程においては、まず、制御手段１００の厚み算出部１１２により、チャックテーブル７１に保持された状態でウエーハ１０の上層を構成するＡ層、及び、下層を構成するＢ層の厚みを計測する。より具体的には、イメージセンサー８９からの検出信号に基づいて、図３（ａ）に示す分光干渉波形Ｗ０を得る。そして、厚み算出部１１０によって、該分光干渉波形Ｗ０に対しフーリエ変換等を実施して波形解析を行い、図３（ｂ）に示すように、左方側に信号強度の波形Ｘ（Ｂ）、及び右方側に波形Ｘ（Ｓ）を得る。図３（ｂ）を参照すると、左方側の波形Ｘ（Ｂ）のピーク位置により把握される最も小さい光路長差は、０．２７μｍであることが理解され、この０．２７μｍがＢ層、すなわち、ＳｉＯ２膜１１ｂの厚みＢであることが分かる。さらに、図中右方をみると、１００μｍ近辺にピーク値を示す波形Ｘ（Ｓ）が示されている。この信号は、Ｂ層の厚みが、Ａ層に比して極めて薄いために、Ａ層の厚み情報を示す波形Ｘ（Ａ）（点線で示す。）と、Ａ層＋Ｂ層の厚み情報を示す波形Ｘ（Ａ＋Ｂ）（点線で示す。）と、が合成されたものである。すなわち、波形Ｘ（Ｓ）のピーク位置から把握される光路長差Ｓは、厳密に言えばＡ層の厚みを示すものではなく、Ａ層の厚みＡよりも若干大きい値で、Ａ層＋Ｂ層よりも若干小さい値となる。しかし、Ｂ層の厚みはＡ層の厚みに比して極めて小さい値であるため、実際のＡ層の厚みよりも僅かに大きいだけのＡ層の概略厚みＳである。
研削加工を施している最中は、常に、上記厚み算出部１１２によって把握されるＡ層よりも僅かだけ大きい上記したＡ層の概略厚みＳが、厚み決定部１１４に備えられた理論波形テーブルＴの横軸として設定され記憶されているＡ層の厚みの領域に到達したか否かを判定する。具体的には、図４（ａ）に示すように、理論波形テーブルＴのＡ層の厚みの領域は０．５０μｍ～１０．００μｍであるため、上記した厚み算出部１１２によって算出されるＡ層の概略厚みＳが、研削加工を施されることによって１０μｍに到達したか否かを判定する。そして、図３（ｂ）に示されているように、Ａ層が研削によって減じられ、右方側の信号強度を示す波形Ｘ（Ｓ）が左方に移動して波形Ｘ（Ｓ’）となり、波形Ｘ（Ｓ’）のピーク位置によって把握されるＡ層の概略厚みＳ’が１０μｍに到達した場合は、少なくとも研削加工によって減じられたＡ層の実際の厚みＡが理論波形テーブルＴの横軸として設定されているＡ層の厚みの領域に到達したものと判定する。なお、厚み算出部１１２によって算出されるＡ層の概略厚みＳ’が１０μｍに到達していない場合は、そのまま研削加工を継続する。
上記したように、Ａ層の厚みＡが、理論波形テーブルＴの横軸として設定されているＡ層の厚みの領域に到達したと判定がなされたならば、厚み演算手段１１０における分光干渉波形Ｗ１の生成を継続しながら、該分光干渉波形Ｗ１（図４（ｂ）を参照。）の形状と、厚み決定部１１４の理論波形テーブルＴの各領域に記憶されている分光干渉波形の形状とを比較して一致するか否か検証する。すなわち、両者の波形の位相が一致しているかを検証する。そして、厚み算出部１１２において検出される分光干渉波形Ｗ１の形状と、理論波形テーブルＴのいずれかの領域に記憶された分光は形形状とが一致すると判断した場合は、理論波形テーブルＴにおいて、その波形が記憶された位置に対応する厚みＡ及び厚みＢを適正厚みとして決定する。さらに、適正厚みとして決定されたＡ層の厚みＡが、Ａ層の目標仕上げ厚み（４．００μｍ）に達したか否かを判定して、達していないと判定された場合は、さらに、研削加工を継続する。
そして、該厚み演算手段１００は、イメージセンサー８９によって検出された信号により生成された分光干渉波形Ｗ１と、仕上げ厚み設定部１２０に設定されたＡ層の目標仕上げ厚み（４．００μｍ）に対応する理論波形テーブルＴに記憶された理論上の分光干渉波形Ｗ２と、を比較して両者が一致したと判定された際には、Ａ層を構成するＬＮ基板１１ａの厚みＡが、目標仕上げ厚み４．００μｍになったと判定して、研削工程を終了させる。
上記した実施形態によれば、上記した厚み決定部１１４を備えていることにより、上層を構成するＬＮ基板１１ａ（Ａ層）の下面に比較的薄いＳｉＯ２基板（Ｂ層）が積層されている２層構造のウエーハを計測する際に、厚み算出手段１１２を構成する回析格子によって複数の干渉光が生成され、ＬＮ基板の上面から反射した反射光と、ＬＮ基板の下面から反射した反射光との干渉波によって生成されるＬＮ基板の厚み情報と、ＬＮ基板の上面から反射した反射光と、ＳｉＯ２膜の下面から反射した反射光との干渉波によって生成される「ＬＮ基板＋ＳｉＯ２膜」の厚み情報と、が合成されてＬＮ基板の厚みのみを検出できないという問題があったとしても、厚み決定部１１４によってＬＮ基板の厚みを決定することでこのような問題が解消され、ＬＮ基板１１ａのみの厚みを計測することができる。
また、上記した厚み計測装置８を備えた研削装置１によれば、厚み演算手段１１０が、研削加工により厚みが減じられたＡ層の厚みが、厚み決定部１１４が備える理論波形テーブルＴに記録されたＡ層の厚みの領域に到達した際、イメージセンサー８９によって生成される分光干渉波形Ｗ１と、仕上げ厚み設定部１２０に設定されたＡ層の目標仕上げ厚みに対応する理論波形テーブルＴに記憶された理論上の分光干渉波形Ｗ２とを比較して一致した際に、Ａ層が目標仕上げ厚み到達したと判定して、研削加工を終了させるように構成されているので、２層構造からなるウエーハ１０であっても、ウエーハ１０を構成するＬＮ基板１１ａを研削して所望の厚みに仕上げることができる。そして、上述した実施形態においては非接触式の厚み計測装置８によってウエーハ１の厚みを計測しているので、ウエーハの被研削面に傷がつくことはない。
さらに、上記した実施形態では、厚み決定部１１４が備える理論波形テーブルＴにおけるＡ層の厚み領域を０．５μｍ～１０μｍの範囲で設定し、ウエーハ１０のＡ層、及びＢ層の厚みを、厚み算出部１１２と、厚み決定部１１４とを用いて計測したが、本発明はこれに限定されず、厚み決定部１１４が備える理論波形テーブルＴにおけるＡ層の厚み領域の範囲を、想定されるＡ層の厚みをカバーする範囲、例えば０．５μｍ～３００μｍまで拡大して設定すれば、厚み算出部１１２を使用することなく、厚み決定部１１４のみによってウエーハ１０のＡ層、及びＢ層の厚みを計測することができる。
１：研削装置
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
７１：チャックテーブル
８：厚み計測装置
８ａ：第一の経路
８ｂ：第二の経路
８０：計測ハウジング
８１：集光器
８２：光源
８３：光分岐部
８４、８６：コリメーションレンズ
８５：対物レンズ
８７：回析格子
８８：集光レンズ
８９：イメージセンサー
１０：ウエーハ
１１ａ：ＬＮ基板
１１ｂ：ＳｉＯ２膜
１２：デバイス
１４：保護テープ
１００：制御手段
１１０：厚み演算手段
１１２：厚み算出部
１１４：厚み決定部
１２０：仕上げ厚み設定部

Claims (4)

  1. ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長域の光を照射してウエーハの厚みを計測する厚み計測装置であって、
    ウエーハに対して透過性を有する波長域の光を発する光源と、該保持手段に保持されたウエーハに対して該光源が発した光を照射する集光器と、該光源と該集光器とを連通する第一の光路と、該第一の光路に配設され該保持手段に保持されたウエーハから反射した反射光を第二の光路に分岐する光分岐部と、該第二の光路に配設された回析格子と、該回析格子によって波長毎に分光された光の強度を検出し分光干渉波形を生成するイメージセンサーと、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形を演算して厚み情報を出力する厚み演算手段と、を少なくとも含み、
    該厚み演算手段は、
    少なくともウエーハを構成する上層のＡ層と、下層のＢ層とを光が透過して形成される理論上の分光干渉波形を該Ａ層と該Ｂ層の厚みを変化させた複数の領域に理論上の分光干渉波形を記録した理論波形テーブルを備え、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形と該理論波形テーブルに記憶された複数の理論上の分光干渉波形とを比較して波形が一致した際の理論上の一つの分光干渉波形に対応する該Ａ層と該Ｂ層の厚みを適正厚みとして決定する厚み決定部を備える厚み計測装置。
  2. 該厚み演算手段は、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形をフーリエ変換して少なくともウエーハを構成する該Ａ層及び該Ｂ層のそれぞれの厚みと、該Ａ層と該Ｂ層とが合体した厚みを算出する厚み算出部を含む請求項１に記載の厚み計測装置。
  3. 該厚み演算手段は、
    該厚み算出部で算出される該Ａ層の厚みが、該厚み決定部の該理論波形テーブルに記憶された理論上の分光干渉波形のＡ層の厚みの領域に含まれると判定される場合、該厚み決定部によって適正厚みとして決定される該Ａ層の厚み値を該Ａ層の厚みとする、請求項２に記載の厚み計測装置。
  4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された厚み計測装置を備え、該保持手段に保持されたウエーハの該Ａ層を研削する研削工程を実施して該ウエーハの厚みを減ずる研削装置であって、
    該Ａ層の目標仕上げ厚みを設定する仕上げ厚み設定部を備え、
    該厚み演算手段は、該厚み算出部が算出した該Ａ層の厚みが、該厚み決定部の該理論波形テーブルに記録された該Ａ層の厚みの領域に到達した後、該イメージセンサーが生成した分光干渉波形と該仕上げ厚み設定部に設定された該Ａ層の目標仕上げ厚みに対応する該理論波形テーブルに記憶された理論上の分光干渉波形と、を比較して両者が一致したと判定された際に該研削を終了させる研削装置。
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