JP7210367B2 - 厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた加工装置 - Google Patents

厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた加工装置 Download PDF

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Description

本発明は、保持手段に保持された被測定物の厚みを計測する厚み計測装置、及び該厚み計測装置を備えた加工装置に関する。
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と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。
該厚み計測手段は、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があることから、ウエーハの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を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実施することによって厚みを計測する非接触タイプの厚み計測手段が使用されている（例えば特許文献１を参照）。
特開２０１２－０２１９１６号公報
上記した特許文献１に記載された厚み計測手段によれば、ウエーハの表面を傷付けることなくウエーハの厚みを計測することが可能である。ここで、分光干渉波形と波形関数とにより波形解析を実施することによって厚みを計測する場合、該分光干渉波形に対して、フーリエ変換理論等による波形解析を実行して信号強度波形を求める必要があり、該波形のピーク値に基づきウエーハの表面と裏面とにより形成される光路長差、すなわち厚み情報を得る。しかし、ウエーハが薄くなるに従い、ピーク値に基づいて厚み情報を得る際の精度が低下するという問題がある。また、被測定物を構成する材質が異なる場合は、分光干渉波形の波形形状が材質毎に異なり、適切な波形解析を実施することは困難である。特に、複数の材質によって積層される複合ウエーハである場合、分光干渉波形は、各層において反射し合成された戻り光に基づいて形成されるため、個々の層の厚みを検出することが困難であるという問題が発生した。
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、被測定物の厚みを容易に且つ高精度に計測できる厚み計測装置、及び該厚み計測装置を備えた加工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、被測定物を保持する保持手段を備え、該保持手段に保持された被測定物の厚みを計測する厚み計測装置であって、白色光を発する光源と、該保持手段に保持された被測定物に対して該光源が発した白色光を集光する集光手段と、該光源と該集光手段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被測定物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折格子と、該回折格子によって波長毎に分光された光の光強度信号を検出するイメージセンサーと、該イメージセンサーが検出した光強度信号により分光干渉波形を生成し、該分光干渉波形に基づいて厚みを決定して出力する厚み出力手段と、を少なくとも含み、該厚み出力手段は、複数の厚みに対応した分光干渉波形を基準波形として記録した基準波形記録部と、該イメージセンサーが検出した光強度信号に基づき生成された分光干渉波形と該基準波形記録部に記録された基準波形とを照合して波形が一致した基準波形から厚みを決定する厚み決定部とを備え、該基準波形記録部は、被測定物を構成する材質に応じて基準波形を記録した材質別基準波形記録部を複数備えている厚み計測装置が提供される。
該厚み出力手段の該厚み決定部は、該イメージセンサーが検出した光強度信号により生成された分光干渉波形と該基準波形記録部が複数備えている該材質別基準波形記録部に記録された基準波形とを照合して波形が一致した基準波形が属する該材質別基準波形記録部を選定することが好ましい。該集光手段は、被測定物に対して白色光を集光する集光位置を変更する集光位置変更手段を備え、被測定物を構成する２種類以上の材質に応じて厚みを計測するようにしてもよい。
該被測定物は、少なくとも第一の層、第二の層を含み構成される複合ウエーハであってもよい。また、該被測定物は、２種類以上の材質からなり、該被測定物は、少なくとも第一の層、第二の層を含み構成されると共に、第一の層、又は第二の層が、平面方向において２種類以上の材質で構成された複合ウエーハであってもよい。該光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、上記した厚み計測装置が配設された加工装置が提供される。
本発明の厚み計測装置は、被測定物を保持する保持手段を備え、該保持手段に保持された被測定物の厚みを計測する厚み計測装置であって、白色光を発する光源と、該保持手段に保持された被測定物に対して該光源が発した白色光を集光する集光手段と、該光源と該集光手段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被測定物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折格子と、該回折格子によって波長毎に分光された光の光強度信号を検出するイメージセンサーと、該イメージセンサーが検出した光強度信号により分光干渉波形を生成し、該分光干渉波形に基づいて厚みを決定して出力する厚み出力手段と、を少なくとも含み、該厚み出力手段は、複数の厚みに対応した分光干渉波形を基準波形として記録した基準波形記録部と、該イメージセンサーが検出した光強度信号に基づき生成された分光干渉波形と該基準波形記録部に記録された基準波形とを照合して波形が一致した基準波形から厚みを決定する厚み決定部とを備え、該基準波形記録部は、被測定物を構成する材質に応じて基準波形を記録した材質別基準波形記録部を複数備えていることにより、被測定物を構成する材質に応じて高精度に厚みを計測することができる。また、２層以上の構造からなる被測定物であっても、各層における材質に応じて個別に厚みを精度よく計測することができる。
本発明の加工装置は、上記した厚み計測装置が配設されていることにより、被測定物を構成する材質に応じて高精度に厚みを計測しながら加工を実施することができる。また、２層以上の構造からなる被測定物であっても、各層における材質に応じて個別に厚みを精度よく計測することができる。
本実施形態の厚み計測装置が配設された研削装置の全体斜視図である。 図１の研削装置に配設された厚み計測装置の概略を説明するためのブロック図である。 図２に示す厚み計測装置に配設された材質別基準波形記録部の概略を示す概略図である。 図１に示す研削装置によって実施される研削工程の実施態様を示す一部拡大斜視図である。 （ａ）イメージセンサーによって検出される光強度信号によって生成される分光干渉波形の一例、（ｂ）（ａ）に示す分光干渉波形と一致する基準波形を照合し、厚みを決定する態様を示す図である。 厚み計測装置の他の実施態様を示すブロック図である。 （ａ）図６に示す厚み計測装置のイメージセンサーによって検出される光強度信号によって生成される分光干渉波形の一例、（ｂ）（ａ）に示す分光干渉波形と一致する基準波形を照合し、複合ウエーハの各層の厚みを個別に決定する態様を示す図である。 厚み計測装置のさらに他の実施態様を示すブロック図である。
以下、本発明に基づき構成された厚み計測装置に係る実施形態、及び該厚み計測装置を備えた加工装置（研削装置）の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１には、本実施形態に係る厚み計測装置８Ａ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）基板により構成される。
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雄ねじロッド６１と螺合する図示しない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、図示しない制御手段により制御される。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１４側が下方に向けられチャックテーブル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８Ａを備えている。この厚み計測装置８Ａ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移動可能に配設され、チャックテーブル７１上に保持されるウエーハ１０の厚み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を望み、厚み計測用の白色光を集光して照射する集光手段として配設された集光器８１Ａが備えられている。集光器８１Ａは、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８Ａ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８Ａを構成する光学系は、チャックテーブル７１に向けて照射する広い波長領域の白色光を発する光源８２と、光源８２からの光を第一の光路８aに導くとともに第一の光路８aを逆行する反射光を第二の光路８ｂに導く光分岐部８３と、第一の光路８a上の光をチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０に集光する集光器８１Ａを備える。本発明でいう「白色光を発する光源」とは、一般的に可視光線と呼ばれる４００ｎｍ～８００ｎｍの波長の光を発振する光源である。集光器８１Ａは、第一の光路８a上の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、白色光を含む光を発振するハロゲンランプを用いることができる。しかし、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い。光源８２としては、例えば、白色光を発することができる一般的に知られたＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源等の周知の光源から適宜選択することができる。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、第一の光路８a、及び第二の光路８ｂの一部は、光ファイバーによって構成されている。
第二の光路８ｂの経路上には、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の上面、及び下面で反射し、対物レンズ８５とコリメーションレンズ８４および第一の光路８aを逆行して光分岐部８３から第二の光路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の強度を検出して光強度信号を厚み出力手段１００に送る。
厚み出力手段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。）。厚み出力手段１００は、イメージセンサー８９から送られた波長毎の光強度信号に基づいて分光干渉波形を生成し、該分光干渉波形は一旦ＲＡＭに記憶される。厚み出力手段１００には、さらに、該分光干渉波形に基づいてウエーハ１０の厚みを決定する厚み決定部１１０と、複数の厚みに対応した分光干渉波形を基準波形として記録した基準波形記録部１２０とが備えられている。厚み決定部１１０には、イメージセンサー８９により検出されＲＡＭに記憶された該分光干渉波形と、基準波形記録部１２０に記録された基準波形とを照合する照合部１１２が備えられており、厚み決定部１１０によって決定された厚み情報を適宜ＲＡＭ、又は外部記憶手段等に記憶して、適宜表示手段１３０に出力することができる。チャックテーブル７１には、そのＸ，Ｙ座標位置を検出する位置検出手段７５が備えられている。よって、集光器８１Ａによって集光される集光位置が正確に特定される。なお、本実施形態の厚み決定手段１００は、独立したコンピュータによって構成されてもよいが、研削装置１の制御を行う各種の制御プログラムを備えた図示しない制御手段内に構成されてもよい。
図３を参照しながら、基準波形記録部１２０について更に詳細に説明する。基準波形記録部１２０は、例えば、被測定物を構成する材質に応じて基準波形を記録した材質別基準波形記録部１２２ａ～１２２ｌを備えている。材質別基準波形記録部１２２ａには、Ｓｉ（シリコン）ウエーハの厚み（μｍ）と、Ｓｉウエーハに対して厚み計測装置８Ａの集光器８１Ａから白色光を照射した場合に、イメージセンサー８９によって検出される光強度信号に基づき生成される分光干渉波形の基準波形が厚みに応じて記録されている。同様に、材質別基準波形記録部１２２ｂには、ＬＮ（リチウムナイオベート）ウエーハの厚み（μｍ）と分光干渉波形の基準波形が、材質別基準波形記録部１２２ｃには、ＧａＮ（窒化ガリウム）ウエーハの厚み（μｍ）と分光干渉波形の基準波形が、材質別基準波形記録部１２２ｄには、ＳｉＯ２（二酸化ケイ素）ウエーハの厚み（μｍ）と、分光干渉波形の基準波形が記録されている。なお、上記した材質別基準波形記録部１２２ａ～１２２ｄは、単一の材質からなるウエーハに対応して基準波形を記録したものであり、説明の都合上、一部のデータが省略されている。
基準波形記録部１２０には、上記した単一の材質に対応して基準波形が記録される材質別基準波形記録部１２２ａ～１２２ｄに加え、被測定物であるウエーハが２種類以上の材質によって複数の層（第一の層（上層）、第二の層（下層））を備えた複合ウエーハである場合を想定した材質別基準波形記録部１２２ｋ、１２２ｌを備えることもできる。
図３中の材質別基準波形記録部１２２ｋは、第一の層がＡ層（ＬＮ）であり、第二の層がＢ層（ＳｉＯ２層）であって、集光器８１Ａから白色光を集光して照射した場合に生成される分光干渉波形の基準波形が、Ａ層、及びＢ層の厚み毎に形成されたマトリックス表に記録されている。該マトリックス表は、横軸がＡ層の厚み（μｍ）、縦軸がＢ層の厚み（μｍ）に対応して基準波形が記録され、該基準波形に基づいてＡ層、及びＢ層の厚みを個別に決定することが可能である。さらに、材質別基準波形記録部１２２ｌは、第一の層がＣ層（ＬＮ）であり、第二の層がＤ層（ＧａＮ）であって、材質別基準波形記録部１２２ｋと同様に、集光器８１Ａから白色光を照射した場合に生成される分光干渉波形の基準波形が、Ｃ層、及びＤ層の厚み毎に形成されたマトリックス表に記録されている。図３では２つの複合ウエーハに関す材質別基準波形記録部１２２ｋ、１２２ｌが示されているが、さらに他の材質の層からなる複合ウエーハを想定した材質別基準波形記録部を基準波形記録部１２０に記録させてもよい。なお、基準波形記録部１２０に記録される基準波形は、コンピュータによる演算による理論波形として求めることが可能である。
本実施形態に係る研削装置１、及び厚み計測装置８Ａ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８Ａが配設された研削装置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の目標仕上げ厚みを設定する。本実施形態におけるウエーハ１０の目標仕上げ厚みは、２０μｍとする。図１に示すように、ウエーハ１０の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４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８Ａ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８Ａ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４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に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１０の被研削面が研削される（研削工程）。
上記研削工程を実施しながら、厚み計測装置８Ａの厚み出力手段１００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の厚みを計測する。より具体的には、光源８２により発振される白色光を集光器８１Ａによって集光してウエーハ１０に照射し、イメージセンサー８９からの光強度信号に基づいて、図５（ａ）に示す分光干渉波形Ｗ１を生成し厚み出力手段１００のＲＡＭに記録する。分光干渉波形Ｗ１が生成されたならば、厚み決定部１１０の照合部１１２によって、ＲＡＭに記憶された分光干渉波形Ｗ１と、基準波形記録部１２０の各材質別基準波形記録部１２２ａ～１２２ｌの基準波形とを照合する。その結果、分光干渉波形Ｗ１と波形及び位相が一致する基準波形Ｗａが、図５（ｂ）に示す基準波形記録部１２０の中の材質別基準波形記録部１２２ｂに属すると判定され、材質別基準波形記録部１２２ｂが選定される。すなわち、ウエーハ１０がＬＮ基板からなることが確認される。
上記したように、厚み決定部１１０によって分光干渉波形Ｗ１の形状と、材質基準波形記録部１２２ｂに属する基準波形Ｗａとが一致すると判断した場合は、材質別基準波形記録部１２２ｂにおいて、その基準波形Ｗａが記録された位置に対応する厚み（２０μｍ）をウエーハ１０の厚みとして決定し、厚み出力手段１００から表示手段１３０に出力すると共にＲＡＭに記憶する。このように厚み出力手段１００から出力されたウエーハ１０の厚みが、研削装置１の図示しない制御手段に伝送され、ウエーハ１０の目標仕上げ厚み（２０μｍ）に達したか否かを判定して、上記したように、目標厚みに達したと判定される場合は、研削工程を終了させることができる。
上記した実施形態では、光源８２から発振される白色光を所定の位置に集光する集光器８１Ａを備えた厚み計測装置８Ａを用いて、単一の材質（ＬＮ）からなるウエーハ１０の厚みを計測する例を示したが、本発明はこれに限定されない。本発明によれば、チャックテーブル７１上の被測定物に対して白色光を集光する集光位置を適宜変更することができる集光位置変更手段を備えることができ、２種類以上の材質によって第一の層（Ａ層）、及び第二の層（Ｂ層）が形成された複合ウエーハ１０Ｗの各層の厚みを個別に出力することができる。図６、図７を参照しながら、集光位置変更手段を備えた厚み計測装置８Ｂについて、より具体的に説明する。なお、図６に示す厚み計測装置８Ｂにおいて、上記した厚み計測装置８Ａと共通する構成についての説明は省略する。
図６に示す厚み計測装置８Ｂは、第一の光路８ａ上に、厚み出力手段１００からの指示信号により、第一の光路８ａを通り伝送された白色光の集光位置を変更すべく、第一の分岐経路８ａ－１、第二の分岐経路８ａ－２、第三の分岐経路８ａ－３のいずれかに分岐する光スイッチ９０を備えている。そして、光スイッチ９０により分岐された白色光は、各分岐経路に対応したコリメーションレンズ８４、集光レンズ８５を備えた集光器８１Ｂに導かれる。ここで、例えば光スイッチ９０により、白色光が第一の分岐経路８ａ－１に導かれて、集光器８１Ｂによって集光され、複合ウエーハ１０Ｗの集光位置Ａ１に集光されて反射光が形成され、その時にイメージセンサー８９によって検出される光強度信号によって、図７（ａ）に示す分光干渉波形Ｗ２が生成される。
図７（ａ）に示す分光干渉波形Ｗ２が生成されたならば、厚み出力手段１００のＲＡＭに記録する。このように分光干渉波形Ｗ２が生成されたならば、厚み決定部１１０の照合部１１２によって、ＲＡＭに記憶された分光干渉波形Ｗ２と、基準波形記録部１２０の各材質別基準波形記録部１２２ａ～１２２ｌの基準波形とを照合する。その結果、分光干渉波形Ｗ２と波形及び位相が一致する基準波形Ｗｂが、図７（ｂ）に示す基準波形記録部１２０の中の材質別基準波形記録部１２２ｋに属することが見出され、材質別基準波形記録部１２２ｋが選定される。すなわち、ウエーハ１０Ｗの第一の層がＡ層（ＬＮ）からなり、第二の層がＢ層（ＳｉＯ２）からなることが確認される。
上記したように、厚み出力手段１００において検出される分光干渉波形Ｗ２の形状と、材質基準波形記録部１２２ｋに記録された基準波形Ｗｂとが一致すると判定された場合は、材質別基準波形記録部１２２ｋにおいて、その基準波形Ｗｂが記録された位置に対応する第一の層がＬＮであり、その厚みが４．００μｍであるとして決定し、さらに、第二の層がＳｉＯ２であり、その厚みが０．２７μｍであるとして決定し、厚み出力手段１００から出力して表示手段１３０に表示されると共にＲＡＭに記憶する。
さらに、上記した光スイッチ９０によって、第一の光路８ａを通る白色光の経路を第二の分岐経路８ａ－２、第三の分岐経路８ａ－３に切換えることができ、対応する集光位置Ａ２、集光位置Ａ３における第一の層、第二の層の厚みを個別に決定し出力することができる。ここで、仮に、集光位置Ａ１、Ａ２、Ａ３における、ウエーハ１０Ｗの第二の層（下層）が異なる材質によって構成されている場合（例えば、集光位置Ａ１の位置の第二の層がＳｉＯ２であり、集光位置Ａ２の位置の第二の層がＧａＮである場合であっても、材質別基準波形１２２ｋ、及び材質別基準波形１２２ｌを備えていることにより、集光位置毎に、各層の厚みを材質別に計測することもできる。
本発明によれば、上記した厚み計測装置８Ａ、厚み計測装置８Ｂに限定されず、さらに別の実施形態が提供される。図８を参照しながら、被測定物に対して白色光を集光する集光位置を適宜変更する別の集光位置変更手段を備えた厚み計測装置８Ｃについて説明する。なお、図２に示す厚み計測装置８Ａと共通する構成についての説明は省略する。
図８に示す厚み計測装置８Ｃでは、第一の光路８ａを通り連通された白色光が、コリメーションレンズ８４によって平行光にされ、反射ミラー９２によって光路が変更され、厚み出力手段１００からの制御信号によって制御されるガルバノミラー９４に導かれる。ガルバノミラー９４によって光路が所望の位置に変更された白色光は、ｆθレンズ９６に導かれて、チャックテーブル７１上のウエーハ１０に導かれ、適宜集光位置が変更されて、白色光が所望の集光位置に集光される。チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１０の該集光位置において反射した反射光が、イメージセンサー８９に導かれて、分光干渉波形が形成される。そして、該集光位置におけるウエーハ１０の厚みが上記した手順により決定され出力される。
上記した実施形態では、図４に基づき説明した研削工程を実施している状態でウエーハ１０、又は複合ウエーハ１０Ｗの厚みを計測するように説明したが、本発明はこれに限定されず、研削工程を実施する前、又は研削工程を実施した後に、チャックテーブル７１を被加工物載置域７０ａと研削域７０ｂとの間に位置付けて、上記した厚みの計測を実施することができる。
上記した実施形態では、厚み計測装置８Ａ～８Ｃが研削装置１に配設された例を示したが、本発明は、これに限定されず、被測定物としてのウエーハ１０を加工する加工装置であれば、研磨装置、レーザー加工装置、ダイシング装置等、いかなる加工装置に適用してもよい。
また、上記した実施形態では、本発明の厚み計測装置８Ａ～８Ｃを、被測定物を加工する加工装置に配設した例を示したが、本発明はこれに限定されず、加工装置とは別の独立した厚み計測装置であってもよい。
１：研削装置（加工装置）
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
８Ａ、８Ｂ，８Ｃ：厚み計測装置
８ａ：第一の光路
８ｂ：第二の光路
８０：計測ハウジング
８１Ａ、８１Ｂ、８１Ｃ：集光器
８２：光源
８３：光分岐部
８４、８６：コリメーションレンズ
８５：集光レンズ
８７：回折格子
８８：集光レンズ
８９：イメージセンサー
１０：ウエーハ
１０Ｗ：複合ウエーハ
１４：保護テープ
１００：厚み出力手段
１１０：厚み決定部
１１２：照合部
１２０：基準波形記録部
１２２ａ～１２２ｌ：材質別基準波形記録部

Claims (7)

  1. 被測定物を保持する保持手段を備え、該保持手段に保持された被測定物の厚みを計測する厚み計測装置であって、
    白色光を発する光源と、該保持手段に保持された被測定物に対して該光源が発した白色光を集光する集光手段と、該光源と該集光手段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被測定物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折格子と、該回折格子によって波長毎に分光された光の光強度信号を検出するイメージセンサーと、該イメージセンサーが検出した光強度信号により分光干渉波形を生成し、該分光干渉波形に基づいて厚みを決定して出力する厚み出力手段と、を少なくとも含み、
    該厚み出力手段は、
    複数の厚みに対応した分光干渉波形を基準波形として記録した基準波形記録部と、該イメージセンサーが検出した光強度信号に基づき生成された分光干渉波形と該基準波形記録部に記録された基準波形とを照合して波形が一致した基準波形から厚みを決定する厚み決定部とを備え、
    該基準波形記録部は、被測定物を構成する材質に応じて基準波形を記録した材質別基準波形記録部を複数備えている厚み計測装置。
  2. 該厚み出力手段の該厚み決定部は、該イメージセンサーが検出した光強度信号により生成された分光干渉波形と、該基準波形記録部が複数備えている該材質別基準波形記録部に記録された基準波形と、を照合して波形が一致した基準波形が属する該材質別基準波形記録部を選定する請求項１に記載の厚み計測装置。
  3. 該集光手段は、被測定物に対して白色光を集光する集光位置を変更する集光位置変更手段を備え、被測定物を構成する２種類以上の材質に応じて厚みを計測する請求項１、又は２に記載の厚み計測装置。
  4. 該被測定物は、少なくとも第一の層、第二の層を含み構成される複合ウエーハである請求項１、又は２に記載の厚み計測装置。
  5. 該被測定物は、２種類以上の材質からなり、該被測定物は、少なくとも第一の層、第二の層を含み構成されると共に、第一の層、又は第二の層が、平面方向において２種類以上の材質で構成された複合ウエーハである請求項１乃至３のいずれかに記載された厚み計測装置。
  6. 該光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかである請求項１に記載の厚み計測装置。
  7. 請求項１乃至６のいずれかに記載の厚み計測装置が配設された加工装置。
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