TWI830782B - 厚度測量裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題]本發明提供一種厚度測量裝置，從具有厚度的晶圓至薄晶圓皆可正確地測量其厚度。[解決手段]一種厚度測量裝置，測量晶圓的厚度，其包含：光源，其發出對晶圓具有穿透性的波長區域的光；聚光器，其對於保持在卡盤台的晶圓照射光源所發出的光；光分歧部，將由保持在卡盤台的晶圓所反射的反射光進行分歧；繞射光柵，將藉由光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光；影像感測器，將藉由繞射光柵而分光之每個波長的光的強度進行檢測而生成分光干涉波形；以及演算單元，將影像感測器所生成的分光干涉波形進行演算而輸出厚度資訊。光源包含具有窄波長帶之第一光源、與相對於第一光源的波長帶具有寬波長帶之第二光源。

Description

厚度測量裝置
本發明是關於一種厚度測量裝置，照射對晶圓具有穿透性的波長區域的光而測量晶圓的厚度。
將正面形成有藉由互相交叉的多條分割預定線而劃分的IC、LSI等多個元件之晶圓，藉由研削裝置、研磨裝置，研削、研磨背面而薄化後，藉由切割裝置、雷射加工裝置而分割成一個個元件晶片，經分割的元件晶片係利用於行動電話、個人電腦等電子設備。
研削晶圓背面的研削裝置，大致由以下所構成：卡盤台，其保持晶圓；研削單元，其可旋轉地具備研削輪，該研削輪將保持在該卡盤台的晶圓進行研削；以及，厚度測量手段，其測量保持在該卡盤台的晶圓的厚度。藉由該厚度測量手段而測量晶圓的厚度且同時實施加工，藉此可將晶圓加工成所期望的厚度。
上述厚度測量手段，若使用使探頭與晶圓的研削面接觸而測量晶圓的厚度之接觸型者，則會損傷研削面，因此近年來係使用非接觸型的厚度測量手段，其藉由晶圓的研削面所反射的光與穿透晶圓而由相反面所反射的光之分光干涉波形以測量厚度（例如，參照專利文獻1至3）。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012-021916號公報 [專利文獻2]日本特開2018-036212號公報 [專利文獻3]日本特開2018-063148號公報
[發明所欲解決的課題] 若使用上述非接觸型的厚度測量手段，則會有以下問題：若研削晶圓後進行研磨之際的完工厚度變薄（例如，10μm以下），則變得難以測量厚度。具體而言，在將發出對晶圓具有穿透性的波長區域的光之光源的光照射於晶圓並測量厚度之際，為了良好地維持藉由晶圓的上表面、下表面所反射的反射光而生成之分光干涉波形的精確度，傳送該光的光纖能使用核心直徑為3～10μm之僅傳送一個空間模之所謂的單模光纖。欲從此核心直徑小的單模光纖的端面導入光，選擇例如具有與雷射光束相似特性的SLD（Super Luminescent Diode，超輻射發光二極體）光源作為光源而實施厚度的測量。採用該SLD光源之情形的光，例如假定為波長帶900～1000nm且光點直徑5μm的光，但選擇此種窄波長帶的光源的結果，變得難以正確地測量厚度比較薄的晶圓，例如100μm以下，尤其10μm以下的晶圓的厚度。
另一方面，鹵素光源的波長帶寬，例如為400～900nm，若使用此寬波長帶的光作為光源而實施厚度的測量，則變得能測量10μm以下的晶圓的厚度。但是，相較於上述SLD光源的光點直徑，波長帶寬的鹵素光源的光點直徑非常大，難以有效地從直徑小的單模光纖的端面導入光，因此能考慮選擇直徑比單模光纖大的多模光纖。但是，在將鹵素光源作為光源並選擇多模光纖而測量晶圓的厚度之情形，此時會產生所謂光過於寬廣而無法正確地測量厚度為100μm以上的晶圓的厚度之問題。
因此，本發明之目的為提供一種厚度測量裝置，從具有厚度的晶圓至薄晶圓皆可正確地測量其厚度。
[解決課題的技術手段] 根據本發明，提供一種厚度測量裝置，測量晶圓的厚度，其具備：光源，其發出對晶圓具有穿透性的波長區域的光；聚光器，其對於保持在卡盤台的晶圓照射該光源所發出的光；光路，其光學性連接該光源與該聚光器；光分歧部，其配設於該光路，將由保持在該卡盤台的晶圓所反射的反射光從該光路進行分歧；繞射光柵，其將藉由該光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光；影像感測器，其將藉由該繞射光柵而分光之每個波長的光的強度進行檢測，並生成分光干涉波形；以及演算手段，其將該影像感測器所生成的分光干涉波形進行演算並輸出厚度資訊，該光源包含：具有窄波長帶的第一光源、與相對於該第一光源的波長帶具有寬波長帶的第二光源，該光路包含：傳送該第一光源的光之由單模光纖所構成的第一光路、與傳送該第二光源的光之由多模光纖所構成的第二光路， 該光分歧部包含：安裝於該第一光路的第一光分歧部、與安裝於該第二光路的第二光分歧部，該繞射光柵包含：將藉由該第一光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光的第一繞射光柵、與將藉由該第二光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光的第二繞射光柵；該厚度測量裝置更具備選擇手段，其在測量具有第一厚度之晶圓的厚度之際，將藉由該第一繞射光柵而分光的光導引至該影像感測器，在測量具有比該第一厚度薄的第二厚度之晶圓的厚度之際，將藉由該第二繞射光柵而分光的光導引至該影像感測器。
較佳為該第一光源為SLD光源、ASE光源之任一者，該第二光源為鹵素光源、LED光源、氙光源、水銀光源、金屬鹵化物光源之任一者。較佳為該聚光器為將單模光纖與多模光纖並排設置且共用聚光透鏡的第一聚光器、使單模光纖及多模光纖與多核心光纖連接且共用聚光透鏡的第二聚光器、使單模光纖及多模光纖與雙包層光纖連接且共用聚光透鏡的第三聚光器之任一者。
[發明功效] 根據本發明的厚度測量裝置，在測量厚度比較厚的晶圓的厚度之際，使用由第一光源所照射的光，並將藉由第一繞射光柵而分光的光導引至影像感測器，在測量厚度比較薄的晶圓的厚度之際，則使用由第二光源所照射的光，並將藉由第二繞射光柵而分光的光導引至影像感測器，藉此從厚晶圓至薄晶圓皆可正確地測量其厚度。
以下，針對基於本發明而構成之實施方式的厚度測量裝置、及具備該厚度測量裝置的研磨裝置，參照所附圖式並進一步詳細地進行說明。
圖1所記載的研磨裝置1具備：將工件進行研磨的研磨單元3、將工件進行保持的卡盤台機構7、使研磨單元3接近及離開被定位於正下方之卡盤台機構7的研磨饋送機構4、以及厚度測量裝置5。
研磨單元3具備：移動基台34與主軸單元30，該主軸單元30係透過固定塊34a而安裝於移動基台34。移動基台34係以下述方式構成：與一對的導軌43可滑動地接合，該對導軌43配設於直立壁2a的前面，該直立壁2a從基台2上的後方端部立起。主軸單元30具備：主軸外殼31、可旋轉地配設於主軸外殼31的旋轉軸20（以虛線表示）、以及作為用於旋轉驅動旋轉軸20之驅動源的伺服馬達33。旋轉軸20係以下方側的前端部從主軸外殼31的下端突出之方式被配設，在該前端部配設有已安裝研磨工具36的安裝件35。在旋轉軸20的內部形成有貫通上下的貫通路徑22。在旋轉軸20的上端能定位聚光器51，該聚光器51構成圖1中簡化表示之厚度測量裝置5的光學系統50的一部分。
研磨饋送機構4，具備：配設於直立壁2a的前側且實質上垂直地延伸的陽螺紋桿體41、以及作為用於旋轉驅動陽螺紋桿體41之驅動源的脈衝馬達42，並且由移動基台34的背面所具備之未圖示的陽螺紋桿體41的軸承構件等所構成。若此脈衝馬達42正轉，則沿著導軌43使移動基台34與主軸單元30一起下降，若脈衝馬達42反轉，則使移動基台34與主軸單元30一起上升。
卡盤台機構7被配設於基台2上，具備：作為保持手段的卡盤台70、覆蓋卡盤台70周圍之板狀的蓋構件71、以及配設於蓋構件71前後的蛇腹72、73。卡盤台70可藉由未圖示的移動手段，而在由箭頭X所表示的方向移動至所期望的位置，並能定位於對卡盤台70搬入搬出晶圓10之圖中近側的搬出入位置、與在主軸單元30的正下方對晶圓10實施加工的加工位置。
圖2顯示由斜下方觀察安裝於安裝件35的研磨工具36之狀態。研磨工具36係由以下所構成：支撐基台361，其藉由鋁合金而形成為圓盤狀；以及，研磨墊362，其藉由雙面膠膜等而黏貼於支撐基台361的下表面。研磨墊362係由在由不織布或胺甲酸乙酯等所構成之襯墊中包含研磨磨粒所構成，並執行不使用研磨液（Slurry）之乾式的研磨，即所謂的乾式研磨（dry polish）。在構成研磨工具36的支撐基台361、及研磨墊362的中心形成有開口363，開口363與通過旋轉軸20的中心之貫通路徑22連通，並以與貫通路徑22相同的直徑形成。研磨墊362在被使用既定時間後，被從支撐基台361剝離，與新的研磨墊362交換。
一邊參照圖3一邊更具體地說明厚度測量裝置5。厚度測量裝置5具備：光學系統50與演算手段110，該演算手段110將藉由光學系統50所得的資訊作為基礎而演算晶圓10的厚度資訊。此外，於本實施方式，在研磨裝置1之控制各驅動部的控制單元100中，具備上述演算手段110。
更具體地說明光學系統50。如圖3所示，光學系統50中具備：發出對晶圓10具有穿透性的波長區域的光之光源52、將光源52對保持在卡盤台70的晶圓10所發出的光進行集光並照射之聚光器51、將光源52與聚光器51進行光學性連接之光路53、將由保持在卡盤台70的晶圓10所反射的反射光從光路53進行分歧且配設於光路53之光分歧部54、將藉由光分歧部54而分歧之反射光依每個波長進行分光之繞射光柵55、以及將藉由繞射光柵55而分光之每個波長的光的強度進行檢測並生成分光干涉波形之影像感測器56。由聚光器51所照射的光，通過貫通旋轉軸20的中心之貫通路徑22、安裝件35的中心、及貫通安裝於安裝件35的研磨工具36之開口363，而照射於保持在卡盤台70的晶圓10，且在晶圓10反射的反射光逆行此路徑而到達上述光分歧部54。
光源52具備：具有窄波長帶(例如，910~990nm)的第一光源521、與相對於第一光源521具有寬波長帶(例如，400~900nm)的第二光源522。第一光源521例如由SLD光源所構成。又，第二光源522例如由鹵素光源所構成。光路53具備：將第一光源521的光往聚光器51傳送之由單模光纖所構成的第一光路531a、與將第二光源522的光往聚光器51傳送之由多模光纖所構成的第二光路532a。單模光纖的核心直徑為10μm以下，多模光纖的核心直徑由50μm以上(例如，50μm、62μm等)所構成。光分歧部54具備：安裝於第一光路531a的第一光分歧部541、與安裝於第二光路532a的第二光分歧部542。第一光分歧部541、第二光分歧部542皆由光纖耦合器所構成。繞射光柵55具備：第一繞射光柵551與第二繞射光柵552。在晶圓10反射且從第一光分歧部541分歧的反射光，通過第一分歧光路531b，經過用於使反射光成為平行光的視準鏡561，透過選擇手段60而傳送至第一繞射光柵551。又，在晶圓10反射且藉由第二光分歧部542而分歧的反射光，通過第二分歧光路532b，經過用於使第二分歧光路532b所傳送的反射光成為平行光的視準鏡562，透過選擇手段60而傳送至第二繞射光柵552。
選擇手段60具備藉由未圖示的驅動手段而移動的光閘62，並且將光閘62的位置構成為可變更成下述位置：將第一分歧光路531b設為有效並將第二分歧光路532b阻斷且設為無效之在圖中以實線所表示的位置(第一位置)、與將第二分歧光路532b設為有效並將第一分歧光路531b阻斷且設為無效之在圖中以虛線所表示的位置(第二位置)。
藉由第一繞射光柵551而分光之每個波長的反射光，藉由反射鏡57、及反射910~990nm的波長帶的光之雙色鏡58而被反射，經過聚光透鏡59，被導引至影像感測器56。藉由第二繞射光柵552而分光之每個波長的反射光，通過透射400~900nm的波長帶的光之雙色鏡58，經過聚光透鏡59，被導引至影像感測器56。此外，反射鏡57及雙色鏡58等的配置位置，可依據導引反射光的路徑而自由地變更，並不受限於本實施方式。
影像感測器56係將受光元件排列呈直線狀之所謂的線性影像感測器，可將藉由第一繞射光柵551及第二繞射光柵552而分光之光的強度依每個波長進行檢測。表示藉由影像感測器56而檢測之每個波長的光強度之訊號，被送至控制單元100，生成分光干涉波形。
控制單元100係由電腦所構成，具備：遵循控制程式而進行演算處理的中央處理單元（CPU）；保存控制程式等的唯讀記憶體（ROM）；用於暫時保存經檢測的檢測値、演算結果等之能讀寫的隨機存取記憶體（RAM）；以及輸入界面及輸出界面。控制單元100中，至少保存用於執行上述演算手段110的控制程式，演算手段110對於藉由影像感測器56而生成的分光干涉波形進行傅立葉轉換等並執行波形分析，並且輸出晶圓10的上表面反射的反射光與下表面反射的反射光之光路長差，亦即晶圓10的厚度資訊。
由圖3所示之聚光器51表示以下類型的第一聚光器51A：由單模光纖所構成之第一光路531a與由多模光纖所構成之第二光路532a被並排設置且將來自光源52的光導引至聚光器51內，通過第一光路531a所傳送的光與通過第二光路532a所傳送的光係共用聚光器51所具備的一個聚光透鏡511而被集光，並往晶圓10照射經集光的光。但是，本發明的聚光器51不受限於上述第一聚光器51A的形態，例如，如圖4（a）所示，亦可設為以下類型的第二聚光器51B的形態：具備在一個包層512a之中配置至少二個核心512b的多核心光纖512，在多核心光纖512的各核心連接由單模光纖所構成之第一光路531a與由多模光纖所構成之第二光路532a，將來自光源52的光導引至共用的聚光透鏡511而進行集光，並往保持在卡盤台70的晶圓10進行照射。再者，如圖4（b）所示，具備雙包層光纖513，其至少具備能定位於中心的核心513a、覆蓋核心513a的外側面且折射率低於核心513a之圓柱狀的第一包層513b、以及覆蓋第一包層513b的外側面且折射率更低於第一包層513b之第二包層513c，並將雙包層光纖513的核心513a連接由單模光纖所構成之第一光路531a，將第一包層513b連接由多模光纖所構成之第二光路532a，並將來自光源52的光導引至共用的聚光透鏡511，亦可導引至保持在卡盤台70的晶圓10。
被選擇作為上述聚光器51的第一聚光器51A、第二聚光器51B及第三聚光器51C皆共用一個聚光透鏡511，因此第一光路531a所傳送的光及第二光路532a所傳送的光之任一者係藉由此聚光透鏡511而被集光，故可簡單地構成聚光器51。此外，為了方便說明而利用一片透鏡記載聚光透鏡511，但本發明並不排除將多片聚光透鏡511進行組合並實現。
本實施方式之研磨裝置1及厚度測量裝置5，大致具備如同上述的構成，以下針對研磨加工的實施態樣進行說明，該研磨加工使用適用於上述厚度測量裝置5的研磨裝置1，以一邊測量晶圓10的厚度一邊使晶圓10成為目標完工厚度之方式進行研磨。
首先，在實施研磨加工之際，操作員如圖1所示，準備成為研磨加工的對象的晶圓10，在形成有元件12的晶圓10的表面10a側，黏貼保護膠膜14並進行一體化，將晶圓10的背面10b設為上方，將保護膠膜14側載置於定位在研磨裝置1的搬出入位置的卡盤台70。接著，啟動未圖示的吸引手段，吸引保持在卡盤台70。然後，利用研磨裝置1的操作面板，輸入晶圓10的目標完工厚度（例如，4μm）。若在卡盤台70上吸引保持晶圓10，則在使研磨工具36撤離至上方的狀態下，將卡盤台70在X軸方向進行移動，定位於能一邊實施研磨加工一邊測量厚度之研磨工具36的正下方（加工位置）。於此，所謂「能一邊實施研磨加工一邊測量厚度」的位置，係指為以下的位置關係：在使研磨墊362一邊旋轉一邊下降而推壓至晶圓10時，研磨墊362的開口363能被定位在晶圓10上，且研磨墊362的中心相對於晶圓10的中心呈偏心，在使載置有晶圓10的卡盤台70與研磨墊362旋轉之際，晶圓10的背面10b整體被研磨。此外，實施研磨加工前的晶圓10的厚度被感測為大約250μm左右。
若使晶圓10移動到上述加工位置，則啟動研磨單元3的伺服馬達33，使研磨工具36以例如500rpm進行旋轉，且同時使卡盤台70以例如505rpm進行旋轉。然後，啟動研磨饋送機構4，使研磨墊362下降至卡盤台70側，使研磨墊362與晶圓10的上表面（背面10b）接觸。使此研磨墊362下降之際的研磨饋送速度設定成例如0.5μm／秒鐘。如上述，研磨墊362中包含研磨磨粒，藉由研磨磨粒從研磨墊362的表面逐漸露出，而研磨晶圓10的背面10b。
若開始研磨加工，則啟動厚度測量裝置5。關於厚度測量的順序，基於圖3、圖5及圖6進行說明。在開始厚度測量之際，將光源52之照射窄波長帶（910～990nm）的光的第一光源521、與照射寬波長帶（400～900nm）的光的第二光源522進行點燈。如上述，實施研磨加工前的晶圓10的厚度大約250μm，被感測為比較厚（100μm以上），因此啟動選擇手段60，將光閘62定位於以實線所表示的第一位置。由第一光源521所照射的光，透過第一光路531a、聚光器51、及旋轉軸20的貫通路徑22而照射在晶圓10，在晶圓10的上表面亦即背面10b、與下表面亦即正面10a進行反射。該反射的反射光逆行該聚光器51、旋轉軸20的貫通路徑22、及第一光路531a，到達第一光分歧部541。到達第一光分歧部541的反射光，藉由第一光分歧部541而被導引至第一分歧光路531b。由第二光源522所照射的光亦在晶圓10進行反射而被導引至第二分歧光路532b，但在選擇手段60，光閘62能被定位於以實線所表示的第一位置，藉此阻斷第二分歧光路532b，因此反射光經由第一分歧光路531b而僅被導引至第一繞射光柵551。
被導引至第一繞射光柵551的反射光，藉由第一繞射光柵551而依每個波長進行分光，藉由反射鏡57、雙色鏡58而被反射，並被導引至影像感測器56。藉由影像感測器56而檢測之每個波長的光強度訊號，被傳輸至控制單元100。被導引至影像感測器56的分光，藉由第一繞射光柵551而依每個波長進行分光，根據藉由影像感測器56而檢測之每個波長區域的光強度訊號，生成圖5所示之分光干涉波形W1。
對於圖5所示之分光干涉波形W1，藉由演算手段110，實施由傅立葉轉換等所致之波形分析，而能獲得圖6所示之訊號強度的波形d1。對應此波形d1的峰位置之橫軸的値係表示晶圓10的上表面與下表面所反射之反射光的光路長差，並輸出晶圓10的厚度為250μm一事作為厚度資訊。
持續地實施上述研磨加工，隨著晶圓10的厚度緩緩變薄，藉由利用第一光源521所照射的光而得之分光干涉波形W1會變化，藉由將分光干涉波形W1進行波形分析而得之表示訊號強度的波形d1會移動至圖6之以箭頭所表示的方向（左方），對應該波形d1的峰之橫軸的値會移動，藉此掌握晶圓10的厚度緩緩地變薄。於此，如由本實施方式的第一光源521所照射般，在藉由照射窄波長帶的光而獲得厚度資訊之情形，隨著厚度變薄，厚度資訊的精確度降低。因此，於本實施方式，在圖6所示之訊號強度的波形d1到達100μm且晶圓10的厚度成為比較薄的狀態之情形，藉由啟動未圖示的驅動手段，而將選擇手段60的光閘62的位置定位於圖中以虛線所表示的第二位置。藉此，從第一光分歧部541分歧的第一分歧光路531b被阻斷，從第二光分歧部542分歧的反射光被導引至第二繞射光柵552。
由第二光源522所照射之光的反射光被導引至第二繞射光柵552，藉此被導引的反射光依每個波長進行分光。經分光的反射光透射雙色鏡58，並透過聚光透鏡59而被導引至影像感測器56。被導引至影像感測器56的反射光，藉由第二繞射光柵552而依每個波長進行分光，並根據藉由影像感測器56而檢測之每個波長區域的光強度訊號，生成圖5所示之分光干涉波形W2。如由圖5所理解，分光干涉波形W2因藉由寬波長帶的光而形成，故適於測量比較薄的晶圓10的厚度，例如100μm以下，尤其10μm以下的厚度。
對於圖5所示之分光干涉波形W2，藉由實施由傅立葉轉換等所致之波形分析，而能獲得圖6中以實線所表示之訊號強度的波形d2。由對應此波形d2的峰之橫軸的値，能掌握晶圓10的厚度為100μm。然後，由此一邊藉由厚度測量裝置5測量厚度一邊進行對晶圓10的研磨加工，藉此波形d2會進一步移動至左方，到達對應波形d2的峰値之橫軸的値成為4μm的波形d2’的位置。然後，若波形d2’到達對應峰値之橫軸的値成為4μm的位置，則判定為已到達預設的目標完工厚度，而使研磨加工結束。
根據本實施方式，測量厚度比較厚例如100μm以上的晶圓的厚度之際，將由照射窄波長帶的光之第一光源521所照射的光，透過第一光路531a進行傳送，將藉由第一繞射光柵551而分光之光導引至影像感測器56，在測量厚度比較薄之100μm以下的晶圓的厚度之際，將由照射寬波長帶的光之第二光源522所照射的光，透過第二光路532a進行傳送，將藉由第二繞射光柵552而分光之光導引至影像感測器56。藉此，變得從厚晶圓10至薄晶圓10皆能以簡單的構成而正確地測量其厚度。
於上述實施方式，設定為在測量比較厚的晶圓10的厚度之情形中，使用由照射窄波長帶（910～990nm）的光之第一光源521所照射的光進行測量，在晶圓10的厚度成為100μm以下之情形中，使用由照射寬波長帶（400～900nm）的光之第二光源522所照射的光測量晶圓10的厚度，但本發明不受限於此，例如亦可設為在晶圓10的厚度成為25μm前，使用由第一光源521所照射的光測量厚度，在厚度到達25μm之情形中，切換成由照射寬波長帶的光之第二光源522所照射的光測量晶圓10的厚度。
於上述實施方式，使用SLD光源作為實現照射窄波長帶的光之第一光源521的光源，但本發明不受限於此，例如，亦可使用ASE（Amplified Spontaneous Emission，放大自發射）光源。又，於上述實施方式，使用鹵素光源作為實現照射寬波長帶的光之第二光源522的光源，但本發明不受限於此，可選自LED光源、氙光源、水銀光源、金屬鹵化物光源等。
本實施方式中之藉由第一光源521、第二光源522而實現的波長帶的幅寬，容許依據所欲測量的工件的厚度而適當變更。又，作為構成光分歧部54的第一光分歧部541、第二光分歧部542的光分歧手段，可使用偏振保持光纖耦合器、偏振保持光纖循環器、單模光纖耦合器、單模光纖耦合器循環器等。
於上述實施方式，在測量晶圓10的厚度之際，將第一光源521與第二光源522同時點燈並啟動選擇手段60，藉此使用僅由一側的光源所照射之光的反射光測量晶圓10的厚度，但本發明不受限於此，在測量比較厚的晶圓10的厚度之際，將第一光源521點燈且將第二光源522熄燈，並將藉由第一繞射光柵551而分光的光導引至該影像感測器56，藉此測量晶圓10的厚度，在測量比較薄的晶圓10的厚度之際，亦可設為將第一光源521熄燈且將第二光源522點燈，並將藉由該第二繞射光柵552而分光的光導引至該影像感測器56，而測量晶圓10的厚度。
1:研磨裝置 2:基台 3:研磨單元 30:主軸單元 31:主軸外殼 33:伺服馬達 34:移動基台 35:安裝件 36:研磨工具 361:支撐基台 362:研磨墊 363:開口 4:研磨饋送機構 5:厚度測量裝置 7:卡盤台機構 70:卡盤台 71:蓋構件 10:晶圓 12:元件 14:保護膠膜 20:旋轉軸 22:貫通路徑 50:光學系統 51:聚光器 511:聚光透鏡 51A:第一聚光器 51B:第二聚光器 51C:第三聚光器 52:光源 521:第一光源 522:第二光源 53:光路 531a:第一光路 531b:第一分歧光路 532a:第二光路 532b:第二分歧光路 54:光分歧部 541:第一光分歧部 542:第二光分歧部 55:繞射光柵 551:第一繞射光柵 552:第二繞射光柵 56:影像感測器 58:雙色鏡 60:選擇手段 62:光閘 100:控制單元 110:演算手段
圖1係具備厚度測量裝置的研磨裝置之整體立體圖、及晶圓的立體圖。 圖2係由斜下方觀察配設於圖1所示之厚度測量裝置的研磨工具之立體圖。 圖3係具體顯示構成圖1所示之厚度測量裝置的光學系統的概略之方塊圖。 圖4係顯示圖3所示之厚度測量裝置所含之聚光器的其他實施方式之剖面圖。 圖5係顯示藉由圖3所示之厚度測量裝置的影像感測器而檢測之分光干涉波形之影像圖。 圖6係顯示藉由對於圖5所示之分光干涉波形實施波形分析而得之訊號強度的波形之影像圖。
5:厚度測量裝置
10:晶圓
14:保護膠膜
20:旋轉軸
22:貫通路徑
35:安裝件
36:安裝件
361:支撐基台
362:研磨墊
50:光學系統
51:聚光器
511:聚光透鏡
51A:第一聚光器
52:光源
521:第一光源
522:第二光源
53:光路
531a:第一光路
531b:第一分歧光路
532a:第二光路
532b:第二分歧光路
54:光分歧部
541:第一光分歧部
542:第二光分歧部
55:繞射光柵
551:第一繞射光柵
552:第二繞射光柵
56:影像感測器
561:視準鏡
562:視準鏡
57:反射鏡
58:雙色鏡
59:聚光透鏡
60:選擇手段
62:光閘
62’:光閘
70:卡盤台
100:控制單元
110:演算手段

Claims (3)

  1. 一種厚度測量裝置，測量晶圓的厚度，其具備： 光源，其發出對晶圓具有穿透性的波長區域的光； 聚光器，其對於保持在卡盤台的晶圓照射該光源所發出的光； 光路，其光學性連接該光源與該聚光器； 光分歧部，其配設於該光路，將由保持在該卡盤台的晶圓所反射的反射光從該光路進行分歧； 繞射光柵，其將藉由該光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光； 影像感測器，其將藉由該繞射光柵而分光之每個波長的光的強度進行檢測，並生成分光干涉波形；以及 演算手段，其將該影像感測器所生成的分光干涉波形進行演算並輸出厚度資訊， 該光源包含：具有窄波長帶的第一光源、與相對於該第一光源的波長帶具有寬波長帶的第二光源， 該光路包含：傳送該第一光源的光之由單模光纖所構成之第一光路、與傳送該第二光源的光之由多模光纖所構成之第二光路， 該光分歧部包含：安裝於該第一光路的第一光分歧部、與安裝於該第二光路的第二光分歧部， 該繞射光柵包含：將藉由該第一光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光的第一繞射光柵、與將藉由該第二光分歧部而分歧之反射光依每個波長進行分光的第二繞射光柵， 該厚度測量裝置更具備選擇手段，其在測量具有第一厚度的晶圓的厚度之際，將藉由該第一繞射光柵而分光的光導引至該影像感測器，在測量具有比該第一厚度薄之第二厚度的晶圓的厚度之際，將藉由該第二繞射光柵而分光的光導引至該影像感測器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之厚度測量裝置，其中，該第一光源選自由SLD光源及ASE光源所構成之群組，該第二光源選自由鹵素光源、LED光源、氙光源、水銀光源及金屬鹵化物光源所構成之群組。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之厚度測量裝置，其中，該聚光器選自由將單模光纖與多模光纖並排設置且共用聚光透鏡的第一聚光器、使單模光纖與多模光纖連接至多核心光纖且共用聚光透鏡的第二聚光器、使單模光纖與多模光纖連接至雙包層光纖且共用聚光透鏡的第三聚光器所構成之群組。
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