KR20230110175A - 두께 계측 장치 - Google Patents

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KR20230110175A
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게이지 노마루
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 판형 피가공물의 두께를 단시간에 계측할 수 있는 계측 장치를 제공한다.
[해결수단] 계측기는, 미리 정해진 파장역의 광을 출사하는 광원과, 광원이 출사한 광을 척 테이블에 유지된 판형 피가공물에 X 좌표 Y 좌표로 특정되는 좌표에 위치시키는 스캐닝 미러와, 척 테이블에 유지된 판형 피가공물의 표면 및 이면으로부터 반사하여 분광 간섭 파형을 형성하는 반사광을 투영하는 확산 필름과, 확산 필름에 투영된 분광 간섭 파형의 파장에 대응하는 광의 강도를 검출하는 광 검출기와, 광 검출기에 의해 검출된 파장에 대응하는 광의 강도를 좌표마다 기억하는 메모리와, 메모리에 기억된 파장에 대응하는 광의 강도를 푸리에 변환하여 좌표마다의 두께를 산출하는 산출부를 포함한다.

Description

두께 계측 장치{THICKNESS MEASURING APPARATUS}
본 발명은 판형 피가공물의 두께를 계측하는 두께 계측 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 연삭 장치에 의해 이면이 연삭되어 박화된 후, 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.
웨이퍼의 이면을 연삭하는 연삭 장치는, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 구비한 연삭 유닛과, 상기 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 두께를 계측하는 계측기로 대략 구성되어 있어, 웨이퍼를 원하는 두께로 가공할 수 있다.
상기 계측기로서, 프로버를 웨이퍼의 연삭면에 접촉시켜 웨이퍼의 두께를 계측하는 접촉 타입의 것을 이용하면 연삭면을 손상시켜 버리기 때문에, 웨이퍼의 연삭면으로부터 광을 조사하여, 웨이퍼의 연삭면으로부터 반사한 광과 웨이퍼를 투과하여 반대면으로부터 반사한 광의 분광 간섭 파형을 푸리에 변환함으로써 두께를 계측하는 비접촉 타입의 계측기가 사용되고 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조).
또한, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 내부에 위치시켜 조사하여 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 경우에도, 웨이퍼의 표면으로부터 반사한 광과, 이면으로부터 반사한 광의 분광 간섭 파형에 의해 웨이퍼의 두께를 계측하고 있다(예컨대 특허문헌 2를 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-21916호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2011-122894호 공보
그런데, 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 기술에서는, 웨이퍼의 상면과 하면으로부터 반사한 복귀광을 회절 격자로 분광하고, 파장마다의 광의 강도를 연산하여, 웨이퍼의 두께를 검출하는 구성이며, 웨이퍼의 전역에 있어서의 두께를 검출하기 위해서는, 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 위치를 이동시켜 조사하는 위치를 변경할 필요가 있어, 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 판형 피가공물의 두께를 단시간에 계측할 수 있는 계측 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 판형 피가공물의 두께를 계측하는 두께 계측 장치로서, 판형 피가공물을 유지하는 X축 Y축 평면을 유지면으로 하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 판형 피가공물의 두께를 계측하는 계측기를 구비하고, 상기 계측기는, 미리 정해진 파장역의 광을 출사하는 광원과, 상기 광원이 출사한 광을 상기 척 테이블에 유지된 판형 피가공물에 X 좌표 Y 좌표로 특정되는 좌표에 위치시키는 스캐닝 미러와, 상기 척 테이블에 유지된 판형 피가공물의 표면 및 이면으로부터 반사하여 분광 간섭 파형을 형성하는 반사광을 투영하는 확산 필름과, 상기 확산 필름에 투영된 상기 분광 간섭 파형의 파장에 대응하는 광의 강도를 검출하는 광 검출기와, 상기 광 검출기에 의해 검출된 파장에 대응하는 광의 강도를 좌표마다 기억하는 메모리와, 상기 메모리에 기억된 파장에 대응하는 광의 강도를 푸리에 변환하여 좌표마다의 두께를 산출하는 산출부를 포함하는 두께 계측 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 계측기는, 상기 광원이 출사한 광을 파장마다 시간차를 갖고 전환하는 파장 전환기를 더 포함하고, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름에 투영된 파장마다의 광의 강도를 파장마다 검출하고, 상기 메모리는, 좌표에 대응하여 파장마다 광의 강도를 기억한다. 바람직하게는, 상기 광원이 출사한 광을 파장마다 분기하는 분기 유닛을 더 포함하고, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름에 투영된 파장마다의 광의 강도를 검출하고, 상기 메모리는, 좌표에 대응하여 파장마다의 광의 강도를 기억한다.
바람직하게는, 상기 광원은, 광대역 광원 또는 다파장 광원이다. 바람직하게는, 상기 계측기가, 상기 광원이 출사한 광을 파장마다 시간차를 갖고 전환하는 파장 전환 수단을 구비하고 있는 경우, 상기 광 검출기로서, 카메라, 라인 센서, PD, PMT 중 어느 하나가 채용된다. 바람직하게는 상기 계측기가, 상기 광원이 출사한 광을 파장마다 분기하는 분기 유닛을 포함하는 경우, 상기 광 검출기로서, 카메라 또는 라인 센서 중 어느 하나가 채용된다.
바람직하게는, 상기 계측기는, 상기 척 테이블을 X축, Y축에 대하여 수직인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 기구를 더 포함하고, 상기 확산 필름에 투영되는 파장마다의 간격이 일정해지도록, 상기 스캐닝 미러에 의해 판형 피가공물에 위치된 광의 X 좌표, Y 좌표에 추종하여 상기 척 테이블을 Z축 방향에 위치시킨다. 바람직하게는, 상기 확산 필름이 투과식인 경우, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름의 이면측에 배치되고, 상기 확산 필름이 반사식인 경우, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름의 겉쪽에 배치된다.
본 발명에 따르면, 스캐닝 미러의 속도에 따라, 판형 피가공물에 있어서의 원하는 복수의 좌표 위치의 두께의 계측이 가능해져, 판형 피가공물에 있어서의 복수의 위치의 두께를 단시간에 계측할 수 없다고 하는 문제가 해소된다.
도 1은 본 발명 실시형태의 두께 계측 장치의 간략도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 두께 계측 장치의 척 테이블에 웨이퍼를 유지시키는 양태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 두께 계측 장치에 의해 두께가 계측되는 웨이퍼의 평면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 두께 계측 장치의 컨트롤러에 기억되는 광의 강도, 및 산출된 두께의 정보를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 두께 계측 장치의 다른 실시형태를 나타내는 간략도이다.
이하, 본 발명 실시형태의 두께 계측 장치에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서, 상세하게 설명한다.
도 1에는 본 실시형태의 두께 계측 장치(1)의 구성을 나타내는 간략도를 나타내고 있다. 두께 계측 장치(1)는, 판형 피가공물의 두께를 계측하는 장치이다. 두께 계측 장치(1)는, X 좌표 Y 좌표로 규정되는 평면을 유지면(21)으로 하여 판형 피가공물의 일종인 웨이퍼(W)를 유지하는 척 테이블(20)과, 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 두께를 계측하는 계측기(10)를 적어도 구비하고 있다.
계측기(10)는, 미리 정해진 파장역의 광을 출사하는 광원(2)과, 광원(2)이 출사한 광(L1)을 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)에, 웨이퍼(W) 상의 X 좌표 Y 좌표로 특정되는 원하는 좌표 위치에 위치시키는 스캐닝 미러(3)와, 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 및 이면(Wb)으로부터 반사하여 생성된 분광 간섭 파형에 기초한 파장에 대응하는 광의 강도를 갖는 반사광(L3)을 투영하는 확산 필름(4)과, 확산 필름(4)에 투영된 파장에 대응하는 광의 강도를 검출하는 광 검출기(5)와, 광 검출기(5)에 의해 검출된 파장에 대응하는 광의 강도를 좌표마다 기억하는 메모리(110)와, 메모리(110)에 기억된 파장에 대응하는 광의 강도를 푸리에 변환하여 좌표마다의 두께를 산출하는 산출부(120)를 포함하여 구성된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 상기 메모리(110) 및 산출부(120)는, 두께 계측 장치(1)에 배치되는 컨트롤러(100)에 배치되어 있다. 도 1에 나타내는 실시형태에 있어서는, 광원(2)으로부터 출사된 광(L1)은, 콜리메이트 렌즈(7)에 의해 평행광이 되어, 콜리메이트 렌즈(7)와 스캐닝 미러(3) 사이에 배치된 파장 전환기(6)에 유도된다. 파장 전환기(6)는, 입사된 광(L1)을, 파장마다 시간차를 갖고 전환하는 수단이다.
광원(2)은, 광대역 광원 또는 다파장 광원에서 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 광대역 광원의 경우는, 예컨대 450 ㎚∼900 ㎚의 파장을 대략 균등하게 포함하는 광을 조사하는 광원이 채용되고, 다파장 광원인 경우는, 예컨대 450 ㎚∼900 ㎚ 사이에서, 이산적으로 균등한 간격의 복수의 파장의 광을 출사하는 광원이 채용된다. 본 실시형태의 광원(2)은, 예컨대, SC(Super Continium) 광원, SLD(Super Luminescent Diode) 광원에서 선택된다.
스캐닝 미러(3)는, 예컨대, 갈바노 스캐너이며, 컨트롤러(100)에 의해 구동부(31)를 제어함으로써, 반사 미러(32)를 고속으로 원하는 방향으로 제어하는 것이 가능한 미러이다. 본 실시형태의 스캐닝 미러(3)는, 구동부(31)에 의해, 반사 미러(32)를 X축 방향, Y축 방향으로 회전시켜, 파장 전환 수단(6)으로부터 조사된 광(L2)을 반사하여, 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W) 상의 X 좌표, Y 좌표로 규정되는 원하는 계측 위치에 위치시킨다. 또한, 본 발명의 스캐닝 미러(3)는, 도시된 갈바노 스캐너에 한정되지 않고, 소위 레이저 스캐닝에 사용되는 미러이면 주지의 구성을 채용할 수 있고, 예컨대, 웨이퍼(W) 상에 있어서의 광의 조사 위치를 오로지 X축 방향으로 변경하는 X축 미러와, 웨이퍼(W) 상에 있어서의 광의 조사 위치를 오로지 Y축 방향으로 변경하는 Y축 미러에 의해 구성하여도 좋다.
도 1에 나타내는 파장 전환 수단(6)은, 예컨대, 광원(2)으로부터 출사된 광(L1)을, 파장마다 시간차를 갖는 광(L2)으로 전환하여 조사하는 소위 스위프 디바이스로 구성된다. 보다 구체적으로는, 파장 분산을 발생시키는 광 파이버를 이용함으로써 실현 가능하고, 장척인 광 파이버 중에, 파장마다 반사 위치가 다르도록 회절 격자를 배치하여, 짧은 파장의 광의 반사 거리가 짧고, 긴 파장의 광의 반사 거리가 길어지도록 설정된 것으로 실현된다. 이에 의해, 파장 전환기(6)로부터 출사되는 광(L2)은, 도 1에 있어서 개념적으로 나타내는 바와 같이, 가장 빠르게 조사되는 짧은 파장의 청색광(L2a), 그 후, 파장이 짧은 순으로 조사되는 녹색광(L2b), 황색광(L2c), 및 적색광(L2d)으로 구성된다. 또한, 도 1에 나타내는 실시형태에서는, 설명의 형편상, 파장 전환 수단(6)이, 4종류의 파장의 광(청색광(L2a), 녹색광(L2b), 황색광(L2c), 적색광(L2d))으로 구성되도록 설명하였지만, 실제는, 각 색의 경계부의 그레데이션이 더욱 미세하게 파장마다 시간차를 갖고 변화하는 광을 생성하여 조사하는 것이며, 보다 미세한 간격으로 다수의 파장으로 분산된다.
도면으로부터 이해되는 바와 같이, 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 계측 위치(P0)에 상기 광(L2)이 조사되면, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 및 이면(Wb)으로부터 반사하여 생성된 분광 간섭 파형에 기초한 파장에 대응하는 광의 강도를 갖는 반사광(L3)이 생성된다. 반사광(L3)은, 파장 전환기(6)에 의해 시간차가 형성된 대로의 파장의 순서, 즉, 가장 빠르게 조사되는 짧은 파장의 청색광(L3a)으로부터, 녹색광(L3b), 황색광(L3c), 및 적색광(L3d)의 순으로, 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영되어, 확산 필름(4)의 이면(4b)측에서, 분광 간섭 파형에 기초한 파장에 대응하는 광의 강도가 검출된다. 상기한 확산 필름(4)은, 입사한 광을, 밝고, 균일하게 확산시키는 기능을 갖는 투과식의 소위 광확산 필름이다. 광확산 필름(4)의 이면(4b)측에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광 검출기(5)가 배치되어 있다. 광 검출기(5)는, 예컨대, CMOS 센서로 구성된 카메라, 포토 다이오드(PD), 광전자 증배관(PMT), 라인 센서 등에서 선택 가능하다. 본 실시형태의 광 검출기(5)는, 예컨대 CMOS 센서로 구성되는 카메라이고, 웨이퍼(W) 상에 있어서 광(L2)이 조사되는 영역의 X 좌표, Y 좌표에 의해 특정되는 2차원 영역에 대응하여 규정되는 복수의 화소로 구성된다. 광 검출기(5)는, 파장 전환기(6)의 작용에 의해 시간차에 따라 순차 수취하는 반사광(L3)의 파장에 대응하는 광의 강도를 시간차로 검출하여 분광 간섭 파형을 검출하고, 상기 광의 강도를 웨이퍼(W)의 좌표마다 컨트롤러(100)의 메모리(110)에 기억한다. 상기 메모리(110)에 기억된 반사광(L3)의 광의 강도는, 컨트롤러(100)의 산출부(120)에 의해 연산(푸리에 변환)되어, 웨이퍼(W)의 좌표 위치마다의 두께가 산출된다. 상기 산출부(120)에 의해 산출된 두께에 관한 정보는, 컨트롤러(100)의 메모리(110)에 기억된다.
본 실시형태의 두께 계측 장치(1)는, 대략 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 본 실시형태에 의해 판형 피가공물의 두께를 계측하는 양태에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다.
도 2에는 본 실시형태의 두께 계측 장치(1)에 의해 두께가 계측되는 실리콘(Si)의 웨이퍼(W)를 나타내고 있다. 웨이퍼(W)의 표면(Wa)을 상방에, 이면(Wb)을 하방을 향하게 하여, 두께 계측 장치(1)의 척 테이블(20)의 원통 부재(22)에 지지된 유지면(21) 상에 배치한다. 상기 유지면(21)은, X축, Y축으로 규정되는 평면이고, 통기성을 갖는 부재에 의해 형성되어 있다. 상기 유지면(21)에는, 도시를 생략하는 흡인 수단이 접속되어 있고, 상기 흡인 수단를 작동시킴으로써 유지면(21) 상에 부압이 생성되어, 웨이퍼(W)가 흡인 유지된다.
도 3에는 척 테이블(20)에 유지된 웨이퍼(W)의 평면도를 나타내고 있다. 두께 계측 장치(1)의 광원(2)과 스캐닝 미러(3)를 작동시킴으로써, 도면에 나타내는 웨이퍼(W) 상의 X 좌표, Y 좌표로 특정되는 미리 정해진 계측 위치, 즉, (x1, y1), (x2, y1), (x3, y1), (x4, y1)···(xn-1, ym), (xn, ym)에 광(L2)을 조사한다(도 3에서는, 좌표의 표시를 일부 생략하고 있음). 본 실시형태의 광(L2)은, 파장 전환기(6)를 경유함으로써, 파장마다 시간차를 갖는 청색광(L2a), 녹색광(L2b), 황색광(L2c), 및 적색광(L2d)을 포함하고, 예컨대 도 1에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 계측 위치(P0)에 조사되어, 웨이퍼(W)의 표면(Wa) 및 이면(Wb)으로부터 반사하여 두께에 따라 생성되는 분광 간섭 파형에 기초한 파장에 대응하는 광의 강도를 갖는 반사광(L3)을 형성한다. 이 반사광(L3)은, 시간차를 갖고 분산된 청색광(L3a), 녹색광(L3b), 황색광(L3c), 및 적색광(L3d)에 의해 구성되고, 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영되어, 확산 필름(4)의 이면(4b)측으로부터 광 검출기(5)에 의해 파장마다 시간차를 갖는 광의 강도가 검출된다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W) 상의 X 좌표, Y 좌표로 특정되는 모든 계측 위치에서 파장마다 시간차를 갖는 광의 강도를 검출하였다면, 도 4의 우방측에 나타내는 바와 같이, X 좌표 Y 좌표로 특정되는 좌표 위치마다 파장마다의 광의 강도를 메모리(110)에 기억한다.
컨트롤러(100)에 구비된 산출부(120)는, 상기 메모리(110)에 기억된 파장에 대응하는 광의 강도를 푸리에 변환함으로써, 도 4의 하방에 나타내는 바와 같이, 좌표마다의 두께를 산출한다. 산출된 각 좌표의 두께의 정보는, 컨트롤러(100)의 메모리(110)에 기억된다.
상기 실시형태에 따르면, 스캐닝 미러(3)의 속도에 따라, 판형 피가공물(웨이퍼(W))에 있어서의 원하는 복수의 좌표 위치의 두께의 계측이 가능해져, 웨이퍼(W)에 있어서의 복수의 위치의 두께를 단시간에 계측할 수 없다고 하는 문제가 해소된다.
상기 두께 계측 장치(1)를, 도시를 생략하는 연삭 장치, 연마 장치에 적용한 경우는, 웨이퍼(W)를 원하는 두께로 연삭하고, 또는 연마할 때에, 그 웨이퍼(W)의 두께를 단시간에 계측할 수 있기 때문에, 연삭 가공, 연마 가공의 생산성이 향상한다. 또한, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 내부에 위치시켜 조사하여, 웨이퍼(W)의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 적용한 경우에도, 원하는 분할 예정 라인을 따른 복수의 위치의 웨이퍼의 두께를 단시간에 계측할 수 있어, 생산성이 향상한다.
상기한 실시형태에서는, 광원(2)이 출사한 광(L1)을, 파장마다 시간차를 갖고 전환하는 파장 전환 수단(6)에 유도하고, 파장 전환기(6)에 의해 파장마다 시간차를 갖고 전환된 광(L2)을, 스캐닝 미러(3)를 통해 웨이퍼(W)에 조사하여 반사광(L3)을 형성하고, 확산 필름(4)에 투영된 파장마다의 광의 강도를 검출 수단(5)에 의해 파장마다 검출하는 구성을 개시하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 5에 다른 실시형태로서 나타내는 두께 계측 장치(1')여도 좋다. 도 5를 참조하면서, 두께 계측 장치(1')에 대해서 설명한다. 또한, 도 1에 나타내는 두께 계측 장치(1)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
도 5에 나타내는 두께 계측 장치(1')는, 상기한 실시형태의 파장 전환기(6) 대신에, 광원(2)이 출사한 광(L1)을 파장마다 분기한 광(L4)을 조사하는 분기 유닛(8)을 구비하고 있다. 상기 분기 유닛(8)은, 예컨대 투과식의 회절 격자이다. 또한, 두께 계측 장치(1')는, 척 테이블(20')을 구비하고 있다. 척 테이블(20')은, 통기성을 갖는 부재로 구성되어 도시를 생략하는 흡인 수단에 접속된 유지면(21')과, 컨트롤러(100)에 접속된 도시를 생략하는 승강 수단을 포함하는 원통 부재(22')를 구비하고 있다. 컨트롤러(100)와 상기 승강 수단의 작용에 의해, 유지면(21')의 높이를 도면 중 화살표(Z)로 나타내는 Z축 방향의 원하는 위치에 위치시킬 수 있다. 유지면(21')에 유지되는 판형 피가공물(웨이퍼(W))에 조사된 광(L4)은, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 이면(Wb)으로부터 반사하여 생성된 분광 간섭 파형에 기초한 파장에 대응하는 광의 강도를 갖는 반사광(L5)이 되어, 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영된다. 확산 필름(4)에 투영된 반사광(L5)은, 이면(4b)측에 배치된 광 검출기(5')에 의해, 파장마다의 광의 강도가 검출된다. 또한, 도 5에 나타내는 두께 계측 장치(1')의 광 검출기(5')로서는, 예컨대 라인 센서가 채용되고, 라인 센서에 유도된 반사광(L5)은, 라인 센서에 직렬로 배치된 복수의 수광 소자에 의해 광의 강도가 검출된다. 광 검출기(5')에 의해 검출된 광의 강도 신호는, 상기한 컨트롤러(100)에 보내져, 푸리에 변환 등의 연산에 의해 좌표마다의 두께를 산출할 수 있다. 이 두께 계측 장치(1')를 사용하여, 웨이퍼(W)의 두께를 계측하는 순서에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다.
도 5에 나타내는 두께 계측 장치(1')의 척 테이블(20')에 있어서, 원통 부재(22')에 수용된 상기 승강 수단에 의해, 예컨대 높이(H0)에 위치된 유지면(21')에, 표면(Wa)을 상방을 향하게 한 웨이퍼(W)를 배치하여 흡인 유지한다. 계속해서, 광원(2)을 작동시켜 조사한 광(L1)은, 콜리메이트 렌즈(7)를 통해 평행광이 되어, 분기 유닛(8)에 유도된다. 분기 유닛(8)에 유도된 광(L1)은, 파장마다 분기하여 분산한 퍼짐을 갖는 광(L4)이 된다. 분기 유닛(8)으로부터 조사된 광(L4)은, 상기 스캐닝 미러(3)의 반사 미러(32)에서 반사되어, 스캐닝 미러(3)의 구동부(31)를 작동시킴으로써, 척 테이블(20')의 유지면(21')에 흡인 유지된 웨이퍼(W) 상의 X 좌표, Y 좌표로 특정되는 미리 정해진 계측 위치(P1)에 조사된다.
도 5에 나타내는 두께 계측 장치(1')에 있어서, 광(L4)은, 분기 유닛(8)에 의해 파장마다 광을 분기하여 분산되어 있고, 상기 광(L4)이 웨이퍼(W) 상의 계측 위치(P1)에 조사되어 반사한 경우, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)과 이면(Wb)에서 반사하여 생성되는 분광 간섭 파형은, 광(L4)이 조사된 위치의 두께에 따라 변화하는 반사광(L5)이 된다. 이 반사광(L5)을 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영한 경우, 분기 유닛(8)에 의해 분기되어 분산된 파장 450 ㎚∼900 ㎚의 범위에 대응한 미리 정해진 폭으로, 광(L4)이 확산 필름(4)의 위치(41)에 투영되어, 확산 필름(4)의 이면(4b)측으로부터 광 검출기(5')에 의해, 상기 폭에 대응하여 광의 강도를 검출할 수 있다. 이에 의해, 도 4의 우방측에 나타내는 바와 같이, 분광 간섭 파형에 기초한 파장마다의 광의 강도가 계측 위치(P1)의 X 좌표, Y 좌표에 대응하여 메모리(110)에 기억된다.
그런데, 도 5에 나타낸 두께 계측 장치(1')에 있어서, 스캐닝 미러(3)를 작동시켜, 분기 유닛(8)으로부터 조사된 광(L4)을, 웨이퍼(W) 상의 상기한 계측 위치(P1)로부터 이동시켜, 다른 X 좌표, Y 좌표로 특정되는 위치(예컨대 계측 위치(P2 또는 P3))에 조사하여 두께를 계측하는 경우에 대해서 검토하면, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)이 높이(H0)에 있는 경우의 계측 위치(P2 또는 P3)에 있어서 반사되는 반사광(L5)은, 계측 위치(P1)에 조사한 경우에 비해서 스캐닝 미러(3)로부터 확산 필름(4)에 도달하기까지의 거리가 변화하여, 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영되는 반사광(L5)의 파장마다의 간격이 변화하여 버린다. 그 결과, 광 검출기(5')에 의해 파장에 대응하는 광의 강도를 형성하는 분광 간섭 파형을 정확하게 검출할 수 없고, 웨이퍼(W)의 두께도 맞게 산출할 수 없다. 그래서, 본 실시형태에서는, 기준이 되는 파장마다의 간격, 예컨대, 웨이퍼(W)의 표면(Wa)의 높이가 H0에 위치되어 계측 위치(P1)에 광(L4)을 조사한 경우에 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영되는 반사광(L5)의 파장마다의 간격과 일치하도록, 스캐닝 미러(3)에 의해 웨이퍼(W)에 위치되는 광(L4)의 X 좌표, Y 좌표에 추종하여, 상기한 승강 수단을 작동시켜, 척 테이블(20')의 유지면(21')의 높이를, 화살표(Z1 또는 Z2)로 나타내는 방향으로 이동시켜, Z축 방향의 원하는 위치에 위치시킨다.
상기한 실시형태의 두께 계측 장치(1')에서는, 스캐닝 미러(3)에 의해 웨이퍼(W)에 위치되는 광(L4)의 X 좌표, Y 좌표에 추종하여, 척 테이블(20')의 유지면(21')의 높이를, 화살표(Z1 또는 Z2)로 나타내는 방향으로 이동시켜, Z축 방향의 원하는 위치에 위치시킴으로써, 스캐닝 미러(3)로부터 확산 필름(4)에 도달하기까지의 거리가 변화하지 않아, 확산 필름(4)의 표면(4a)에 투영되는 반사광(L5)의 파장마다의 간격이 일정해지기 때문에, 어느 계측 위치에 있어서도, 웨이퍼(W)의 두께를 정확하게 계측할 수 있게 된다.
상기 두께 계측 장치(1')에 의해서도, 상기 두께 계측 장치(1)와 마찬가지로, 스캐닝 미러(3)의 속도에 따라, 판형 피가공물(웨이퍼(W))에 있어서의 원하는 복수의 좌표 위치의 두께의 계측이 가능해져, 웨이퍼(W)의 두께를 단시간에 계측할 수 없다고 하는 문제가 해소된다. 또한, 상기 두께 계측 장치(1')에서는, 광 검출기(5')를 라인 센서로 구성한 예를 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예컨대, 상기 두께 계측 장치(1)에서 사용한 카메라를 사용할 수도 있다.
상기 두께 계측 장치(1')를, 도시를 생략하는 연삭 장치, 연마 장치에 적용한 경우도, 웨이퍼(W)를 원하는 두께로 연삭, 또는 연마할 때에, 그 웨이퍼(W)의 두께를 단시간에 계측할 수 있기 때문에, 연삭 가공, 연마 가공의 생산성이 향상한다. 또한, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 레이저 광선의 집광점을 내부에 위치시켜 조사하여, 웨이퍼(W)의 내부에 개질층을 형성하는 레이저 가공 장치에 적용한 경우에도, 원하는 분할 예정 라인을 따른 복수의 위치의 웨이퍼(W)의 두께를 단시간에 계측할 수 있어, 생산성이 향상한다.
또한, 상기 실시형태에서는, 확산 필름(4)은 투과식이고, 광 검출기(5)를 확산 필름(4)의 이면(42)측에 배치한 예를 나타내었지만, 확산 필름(4)이 반사식인 경우는, 상기 광 검출기(5, 5')를, 확산 필름(4)의 표면(41)측에 배치함으로써, 동일한 기능을 발휘할 수 있다.
1, 1': 두께 계측 장치
2: 광원
3: 스캐닝 미러
31: 구동부
32: 반사 미러
4: 확산 필름
5, 5': 광 검출기
6: 파장 전환기
7: 콜리메이트 렌즈
8: 분기 유닛(회절 격자)
10: 계측기
20, 20': 척 테이블
21, 21': 유지면
22, 22': 원통 부재
100: 컨트롤러
110: 메모리
120: 산출부
L1, L2, L4: 광
L3, L5: 반사광
W: 웨이퍼

Claims (8)

  1. 판형 피가공물의 두께를 계측하는 두께 계측 장치로서,
    판형 피가공물을 유지하는 X축 Y축 평면을 유지면으로 하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 상기 판형 피가공물의 두께를 계측하는 계측기를 구비하고,
    상기 계측기는,
    미리 정해진 파장역의 광을 출사하는 광원과,
    상기 광원이 출사한 광을 상기 척 테이블에 유지된 상기 판형 피가공물에 X 좌표 Y 좌표로 특정되는 좌표에 위치시키는 스캐닝 미러와,
    상기 척 테이블에 유지된 상기 판형 피가공물의 표면 및 이면으로부터 반사하여 분광 간섭 파형을 형성하는 반사광을 투영하는 확산 필름과,
    상기 확산 필름에 투영된 상기 분광 간섭 파형의 파장에 대응하는 광의 강도를 검출하는 광 검출기와,
    상기 광 검출기에 의해 검출된 파장에 대응하는 광의 강도를 좌표마다 기억하는 메모리와,
    상기 메모리에 기억된 파장에 대응하는 광의 강도를 푸리에 변환하여 좌표마다의 두께를 산출하는 산출부
    를 포함하는 것인, 두께 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계측기는, 상기 광원이 출사한 광을 파장마다 시간차를 갖고 전환하는 파장 전환기를 더 포함하고, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름에 투영된 파장마다의 광의 강도를 파장마다 검출하고, 상기 메모리는, 좌표에 대응하여 파장마다 광의 강도를 기억하는 것인, 두께 계측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원이 출사한 광을 파장마다 분기하는 분기 유닛을 더 포함하고, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름에 투영된 파장마다의 광의 강도를 검출하고, 상기 메모리는, 좌표에 대응하여 파장마다의 광의 강도를 기억하는 것인, 두께 계측 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은, 광대역 광원 또는 다파장 광원인 것인, 두께 계측 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 광 검출기는, 카메라, 라인 센서, PD, PMT로 이루어지는 군에서 선택되는 것인, 두께 계측 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광 검출기는, 카메라 및 라인 센서로 이루어지는 군에서 선택되는 것인, 두께 계측 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 계측기는, 상기 척 테이블을 X축, Y축에 대하여 수직인 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 기구를 더 포함하고, 상기 확산 필름에 투영되는 파장마다의 간격이 일정해지도록, 상기 스캐닝 미러에 의해 상기 판형 피가공물에 위치된 광의 X 좌표, Y 좌표에 추종하여 상기 척 테이블을 Z축 방향에 위치시키는 것인, 두께 계측 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 확산 필름이 투과식인 경우, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름의 이면측에 배치되고, 상기 확산 필름이 반사식인 경우, 상기 광 검출기는, 상기 확산 필름의 겉쪽에 배치되는 것인, 두께 계측 장치.
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