DE102020212956B4

DE102020212956B4 - Dickenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102020212956B4
Application number: DE102020212956.8A
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Kimura; Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2040-10-15
Also published as: KR20210044686A; TWI843904B; US20210107112A1; DE102020212956A1; CN112665510A; US11845158B2; JP7358185B2; TW202117830A; JP2021063716A

Abstract

Dickenmessvorrichtung (8) zum Messen einer Dicke eines durch einen Spanntisch (71) gehaltenen Werkstücks, wobei die Dickenmessvorrichtung aufweist:eine Lichtquelle (8B), die weißes Licht emittiert;mehrere Lichtkondensoren (81, 91), die das durch die Lichtquelle (8B) emittierte weiße Licht auf das durch den Spanntisch (71) gehaltene Werkstück bündeln;mehrere erste optische Pfade (80a, 90a), welche die Lichtquelle (8B) und die Lichtkondensoren (81, 91) dazu bringen, miteinander zu kommunizieren;mehrere optische Verzweigungsteile (82, 92), die respektive auf den mehreren optischen Pfaden (80a, 90a) angeordnet sind und verursachen, dass reflektiertes Licht, welches von dem durch den Spanntisch (71) gehaltenen Werkstück reflektiert wird, zu mehreren zweiten optischen Pfaden (80b, 90b) verzweigt wird;mehrere Beugungsgitter (87, 97), die jeweils auf den mehreren zweiten optischen Pfaden (80b, 90b) angeordnet sind;mehrere Bildsensoren (89, 99), die eine Intensität von Licht erfassen, das auf Grundlage jeder Wellenläge durch die mehreren Beugungsgitter (87, 97) geteilt wird und eine Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) erzeugt; undein Dickenausgabemittel (100), das von der durch die mehreren Bildsensoren (89, 99) erzeugten Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) eine Dickeninformation ausgibt,wobei die Lichtkondensoren (81, 91) aufweisen:mehrere fθ-Linsen (81A, 91A), die so angeordnet sind, dass sie sich einen Messbereich des Werkstücks teilen, undmehrere Scanner (85, 95), die in Übereinstimmung mit den fθ-Linsen (81A, 91A) angeordnet sind, undwobei das Dickenausgabemittel (100) aufweist:einen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120), in dem Spektralinterferenzwellenformen, die mehreren Dicken entsprechen, als Referenzwellenformen aufgezeichnet sind, undeinen Dickenbestimmungsabschnitt (110), der mehrere Spektralinterferenzwellenformen (W1, W2), die durch die mehreren Bildsensoren (89, 99) erzeugt werden, mit den Referenzwellenformen, die in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120) aufgezeichnet sind, vergleicht und eine zu jeder Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) korrespondierende Dicke aus der Referenzwellenform (Wa, Wb) bestimmt, die in Bezug auf eine Form der Wellenform mit der Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) korrespondiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dickenmessvorrichtung, die eine Dicke eines durch einen Spanntisch gehaltenen Werkstücks misst.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Ein Wafer, an dem mehrere Bauelemente, wie zum Beispiel ein integrierter Schaltkreis (IC) und eine Large Scale Integration (LSI) so an einer vorderen Fläche ausgebildet sind, dass sie durch sich kreuzende mehrere geplante Trennlinien hervorgehoben sind, wird durch ein Schleifen einer hinteren Fläche durch eine Schleifvorrichtung verdünnt. Danach wird der Wafer durch eine Dicing-Vorrichtung oder eine Laserbearbeitungsvorrichtung in einzelne Bauelementchips geteilt. Die geteilten Bauelementchips werden für Teile elektronischer Ausrüstung, wie zum Beispiel Mobiltelefone und Personal Computer, verwendet.
Die Schleifvorrichtung, welche die hintere Fläche des Wafers schleift, ist im Wesentlichen mit einem Spanntisch, der den Wafer hält, einer Schleifeinheit, die ein drehbares Schleifrad aufweist, das den durch den Spanntisch gehaltenen Wafer schleift, und einer Messvorrichtung aufgebaut, die eine Dicke des durch den Spanntisch gehaltenen Wafers misst. Die Schleifvorrichtung kann den Wafer bis zu einer gewünschten Dicke bearbeiten.
Darüber hinaus gibt es bei der Messvorrichtung, welche die Dicke misst, das Problem, dass ein Kratzer in die geschliffene Fläche eingebracht wird, wenn eine Kontaktmessvorrichtung, die eine Sonde mit der geschliffenen Fläche des Wafers in Kontakt bringt, um die Dicke des Wafers zu messen, verwendet wird. Daher wird eine kontaktlose Messvorrichtung verwendet, welche die Dicke durch eine Spektralinterferenzwellenform misst, die durch Licht, das von der geschliffenen Fläche des Wafers reflektiert wird und Licht ausgebildet wird, das durch den Wafer übertragen wird und von der gegenüberliegenden Fläche reflektiert worden ist (siehe zum Beispiel JP 2012 - 021 916 A ).
In EP 1 073 321 A2 wird durch Ausführen einer Laserbearbeitung ein Loch zur elektrischen Verbindung einer oberen Leiterschicht und einer unteren Leiterschicht in einer Isolierschicht ausgebildet, um die untere Leiterschicht am Lochboden freizulegen. Um den verbleibenden Zustand der Isolierschicht zu bestimmen, während ein Laserbearbeitungsvorgang zur Herstellung des Lochs in der Isolierschicht ausgeführt wird, wird eine Behandlungsschicht, die zwischen der unteren Leiterplatte und der Isolierschicht platziert ist, zum Emittieren einer elektromagnetischen Welle mit einer Wellenlänge, die sich von der Wellenlänge des Bearbeitungslasers unterscheidet, verwendet, und eine Änderung eines von der Behandlungsschicht emittierten Signals auf der Leiterplatte wird gemessen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Jedoch gibt es im Fall eines Messens einer Dicke durch Ausführen einer Wellenformanalyse mit der Spektralinterferenzwellenform und einer Wellenformfunktion das Problem, dass die Wellenformanalyse, die auf einer Fourietransformationstheorie usw. basiert, an dieser Spektralinterferenzwellenform ausgeführt werden muss, um eine Signalintensitätswellenform zu erhalten, und die Genauigkeit, wenn eine auf einem Spitzenwert basierte Dickeninformation erhalten wird, sinkt, wenn der Wafer dünner wird. Wenn darüber hinaus das Material, welches das Werkstück ausbildet, unterschiedlich ist, unterscheidet sich eine Form einer Wellenform der Spektralinterferenzwellenform für jedes Material, und es ist schwierig, eine ordnungsgemäße Wellenformanalyse auszuführen. Insbesondere wenn das Werkstück ein Verbundwafer ist, der durch Aufeinanderschichten mehrerer Materialien erhalten wird, wird die Spektralinterferenzwellenform basierend auf rückgeführtem Licht ausgebildet, das bei jeder Schicht reflektiert und kombiniert worden ist. Daher tritt das Problem auf, dass es schwierig ist, die Dicke der einzelnen Schichten zu erfassen.
Ferner gibt es das folgende Problem, wenn ein Wafer mit einer Zweischichtstruktur, in der zum Beispiel eine SiO₂-Schicht, die mit einer Dicke von 3 µm oder weniger vergleichsweise dünn ist, auf eine untere Fläche eines LN-Substrats aufgeschichtet wird, durch eine Messvorrichtung basierend auf der Spektralinterferenzwellenform gemessen wird. Insbesondere werden durch Beugungsgitter, welche die Messvorrichtung aufbauen, mehrere Arten interferierenden Lichts ausgebildet. Folglich werden eine Dickeninformation des LN-Substrats, die durch eine Interferenzwelle zwischen Licht, das von einer oberen Fläche des LN-Substrats reflektiert wird, und reflektiertem Licht, das von der unteren Fläche des LN-Substrats reflektiert wird, erzeugt wird und eine Dickeninformation eines „LN-Substrats+SiO₂-Schicht“, die durch eine Interferenzwelle zwischen dem Licht, das von der oberen Fläche des LN-Substrats reflektiert wird, und reflektiertem Licht, das von einer unteren Fläche der SiO₂-Schicht reflektiert wird, erzeugt wird, zusammengeführt, und es ist unmöglich, nur die Dicke des LN-Substrats zu erfassen.
Wenn zwei oder mehr Arten von Bauelementen in der planaren Richtung einer Schicht ausgebildet sind, die einen Wafer aufbaut, gibt es darüber hinaus das Problem, dass sich die Interferenzwelle in Abhängigkeit des Materials unterscheidet, welches das Bauelement ausbildet, und es ist unmöglich, die genaue Dicke zu messen.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dickenmessvorrichtung bereitzustellen, die eine Dicke eines Werkstücks auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit messen kann.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Dickenmessvorrichtung bereitgestellt, die eine Dicke eines durch einen Spanntisch gehaltenen Werkstücks misst. Die Dickenmessvorrichtung umfasst eine Lichtquelle, die weißes Licht emittiert, mehrere Lichtkondensoren, die das durch die Lichtquelle emittierte weiße Licht auf das durch den Spanntisch gehaltene Werkstück bündeln, mehrere erste optische Pfade, welche die Lichtquelle und die Lichtkondensoren dazu bringen, miteinander zu kommunizieren, und mehrere optische Verzweigungsteile, die respektive auf den mehrere optischen Pfaden angeordnet sind und verursachen, dass reflektiertes Licht, das von dem durch den Spanntisch gehaltenen Werkstück reflektiert wird, in mehrere zweite optische Pfade verzweigt wird. Die Dickenmessvorrichtung umfasst zudem mehrere Beugungsgitter, die jeweils auf den mehreren zweiten optischen Pfaden angeordnet sind, mehrere Bildsensoren, die eine Intensität von Licht erfassen, das durch die mehreren Beugungsgitter basierend auf jeder Wellenlänge spektral geteilt worden ist und eine Spektralinterferenzwellenform erzeugt, und ein Dickenausgabemittel, das eine Dickeninformation von der Spektralinterferenzwellenform ausgibt, die durch die mehreren Bildsensoren erzeugt worden ist. Die Lichtkondensoren schließen mehrere fθ-Linsen, die angeordnet sind, um sich einen Messbereich des Werkstücks zu teilen, und mehrere Scanner ein, die entsprechend der fθ-Linsen angeordnet sind. Das Dickenausgabemittel schließt einen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt, in dem mehreren Dicken entsprechende Spektralinterferenzwellenformen als Referenzwellenformen aufgezeichnet sind, und einen Dickenbestimmungsabschnitt ein, der mehrere Spektralinterferenzwellenformen, die durch die mehreren Bildsensoren erzeugt werden, mit den Referenzwellenformen vergleicht, die in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt aufgezeichnet sind, und eine jeder Spektralinterferenzwellenform entsprechende Dicke aus der Referenzwellenform bestimmt, die in Bezug auf die Form einer Wellenform mit der Spektralinterferenzwellenform korrespondiert bzw. dieser entspricht.
Vorzugsweise schließt der Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt mehrere materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte ein, in denen Referenzwellenformen in Übereinstimmung eines Materials, welches das Werkstück ausbildet, aufgezeichnet sind, und der Dickenbestimmungsabschnitt des Dickenausgabemittels vergleicht die Spektralinterferenzwellenform, die durch den Bildsensor erzeugt wird, mit den Referenzwellenformen, die in den zu dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt gehörenden mehreren materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten aufgezeichnet sind, und wählt den materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt aus, zu dem die Referenzwellenform gehört, die in ihrer Form einer Wellenform der Spektralinterferenzwellenform entspricht.
Das Werkstück ist ein Verbundwafer, der eingerichtet ist, zumindest eine Schicht A und eine Schicht B aufzuweisen. Vorzugsweise ist das Werkstück, das mit zwei oder mehreren Arten von Materialien aufgebaut ist, ein Verbundwafer, der zumindest eine Schicht A und eine Schicht B aufweist und in dem die Schicht B in einer planaren Richtung mit mehreren Materialien aufgebaut ist. Vorzugsweise kann die Lichtquelle aus einer beliebigen einer Superlumineszenzdioden-Lichtquelle (SLD-Lichtquelle), einer verstärkten Spontanemissions-Lichtquelle (ASE-Lichtquelle), einer Superkontinuum-Lichtquelle, einer Leuchtdiodenlichtquelle (LED-Lichtquelle), einer Halogen-Lichtquelle, einer Xenon-Lichtquelle, einer Quecksilber-Lichtquelle und einer Metallhalogenid-Lichtquelle ausgewählt werden.
In Übereinstimmung mit der Dickenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann die Dicke des Werkstücks auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Selbst bei einem Werkstück, das mit einer Struktur aus mehreren Schichten ausgebildet ist, können die Dicken in Übereinstimmung mit den Materialien der jeweiligen Schichten genau gemessen werden.
In Übereinstimmung mit einer Bearbeitungsvorrichtung, welche die Dickenmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung aufweist, kann die Dicke des Werkstücks ferner auf einfache Weise und mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Selbst bei einem Werkstück, das mit einer Struktur aus mehreren Schichten ausgebildet ist, können die Dicken darüber hinaus in Übereinstimmung mit den Materialien der jeweiligen Schichten genau gemessen werden, und das Werkstück kann auf effiziente Weise zu einer gewünschten Dicke bearbeitet werden.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise ihrer Umsetzung werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und angehängten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Gesamtansicht einer Schleifvorrichtung, bei der eine Dickenmessvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet ist;
2 ist ein Blockschaubild, das einen Überblick optischer Systeme darstellt, die in der in 1 veranschaulichten Dickenmessvorrichtung angeordnet sind;
3 ist eine Draufsicht, die eine Beziehung zwischen einem Wafer und fθ-Linsen darstellt, wenn eine Dicke des Wafers durch die in 2 dargestellte Dickenmessvorrichtung gemessen wird;
4 ist ein konzeptionelles Schaubild, das einen Überblick einer materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten darstellt, die in der in 1 dargestellten Dickenmessvorrichtung angeordnet sind;
5A ist ein Schaubild, das ein Beispiel einer Spektralinterferenzwellenform darstellt, das durch ein durch einen Bildsensor erfasstes Lichtintensitätssignal erzeugt wird;
5B ist ein konzeptionelles Schaubild, das die Form eines Abgleichens der in 5A dargestellten Spektralinterferenzwellenform mit einer Referenzwellenform, die mit der Spektralinterferenzwellenform korrespondiert, und eines Bestimmens der Dicke darstellt;
6 ist ein konzeptionelles Schaubild eines Dickenaufzeichnungsabschnitts, der in der in 1 dargestellten Dickenmessvorrichtung angeordnet ist;
7A ist ein Schaubild, das ein weiteres Beispiel der Spektralinterferenzwellenform darstellt, die durch das über den Bildsensor erfasste Lichtintensitätssignal erzeugt wird; und
7B ist ein konzeptionelles Schaubild, das eine Form eines Abgleichens der in 7A dargestellten Spektralinterferenzwellenform mit der Referenzwellenform, die mit der Spektralinterferenzwellenform korrespondiert, und eines Bestimmens der Dicke darstellt.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Dickenmessvorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eine Ausführungsform einer Schleifvorrichtung, welche die Dickenmessvorrichtung aufweist, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.
In 1 wird eine perspektivische Gesamtansicht einer Schleifvorrichtung 1 gezeigt, die eine Dickenmessvorrichtung 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform und einen Wafer 10 als ein Werkstück aufweist, dessen Dicke durch die Dickenmessvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform gemessen wird. Der in 1 dargestellte Wafer 10 ist ein Verbundwafer, in dem zum Beispiel eine erste Schicht 10A (Schicht A) und eine zweite Schicht 10B (Schicht B) durch unterschiedliche Materialien ausgebildet sind.
Die in dem Schaubild dargestellte Schleifvorrichtung 1 weist ein Vorrichtungsgehäuse 2 auf. Das Vorrichtungsgehäuse 2 weist einen Hauptteil 21 mit einer im Wesentlichen rechtwinkligen quaderförmigen Form und einer aufrechten Wand 22 auf, die bei einem hinteren Endteil des Hauptteils 21 angeordnet ist und sich nach oben erstreckt. Eine Schleifeinheit 3 als eine Schleifeinheit ist in einer Aufwärts-Abwärts-Richtung beweglich an einer vorderen Fläche der aufrechten Wand 22 montiert.
Die Schleifvorrichtung 3 schließt eine Bewegungsbasis 31 und eine an der Bewegungsbasis 31 montierte Spindeleinheit 4 ein. Die Bewegungsbasis 31 ist eingerichtet, mit einem Paar Führungsschienen, das an der aufrechten Wand 22 angeordnet ist, verschiebbar in Eingriff zu gehen. An einer vorderen Fläche der Bewegungsbasis 31, die wie oben verschiebbar an einem an der aufrechten Wand 22 angeordneten Paar Führungsschienen montiert ist, ist die Spindeleinheit 4 als die Schleifeinheit mittels eines nach vorne hervorstehenden Stützteils angebracht.
Die Spindeleinheit 4 schließt ein Spindelgehäuse 41, eine in dem Spindelgehäuse 41 angeordnete drehbare Rotationsspindel 42 und einen Servomotor 43 als eine Antriebsquelle für einen drehenden Antrieb der Rotationsspindel 42 ein. Die Rotationsspindel 42, die durch das Spindelgehäuse 41 drehbar unterstützt wird, ist auf so eine Weise angeordnet, dass ein Endteil (in 1 unterer Endteil) von dieser von einem unteren Ende des Spindelgehäuses 41 hervorsteht, und eine Radhalterung 44 ist an dem unteren Endteil angeordnet. Ferner ist ein Schleifrad 5 an einer unteren Fläche der Radhalterung 44 angebracht. Ein abrasiver Schleifstein 51, der aus mehreren Segmenten aufgebaut ist, ist an einer unteren Fläche des Schleifrads 5 angeordnet.
Die in dem Schaubild dargestellte Schleifvorrichtung 1 schließt einen Schleifeinheit-Zuführmechanismus 6 ein, der die Schleifeinheit 3 entlang des Führungsschienenpaars in der Aufwärts-Abwärts-Richtung bewegt. Der Schleifeinheit-Zuführmechanismus 6 schließt eine männliche Gewindestange 61, die an einer Vorderseite der aufrechten Wand 22 angeordnet ist und sich in vertikaler Richtung im Wesentlichen nach oben erstreckt, und einen Schrittmotor 62 als eine Rotationsantriebsquelle für die männliche Gewindestange 61 ein, und ist mit einer in dem Schaubild nicht dargestellten Lagerkomponente oder Ähnlichem aufgebaut, die an einer hinteren Fläche der Bewegungsbasis 31 angeordnet ist und mit der männlichen Gewindestange im Gewindeeingriff ist. Wenn sich der Schrittmotor 62 vorwärts dreht, wird die Schleifeinheit 3 zusammen mit der Bewegungsbasis 31 abgesenkt. Wenn sich der Schrittmotor 62 rückwärts dreht, wird die Schleifeinheit 3 zusammen mit der Bewegungsbasis 31 angehoben.
Ein Spanntischmechanismus 7 als ein Spanntisch, der den Wafer 10 hält, ist in dem Hauptteil 21 des Vorrichtungsgehäuses 2 angeordnet. Der Spanntischmechanismus 7 schließt einen Spanntisch 71, eine Abdeckkomponente 72, die einen Umfang des Spanntischs 71 abdeckt, und Balgmittel 73 und 74 ein, die an der vorderen und hinteren Seite der Abdeckkomponente 72 angeordnet sind. Der Spanntisch 71 ist eingerichtet, den Wafer 10 an dessen oberen Fläche (Haltefläche) durch Betätigen eines in dem Schaubild nicht dargestellten Saugmittels anzusaugen und zu halten. Darüber hinaus ist der Spanntisch 71 eingerichtet, durch ein in dem Schaubild nicht dargestelltes Rotationsantriebsmittel drehbar zu sein, und wird durch ein in dem Schaubild nicht dargestelltes Spanntischbewegungsmittel zwischen einem in 1 dargestellten Werkstückplatzierbereich 70a und einem Schleifbereich 70b bewegt, der dem Schleifrad 5 gegenüberliegt (eine durch einen Pfeil X dargestellte X-Achsenrichtung) .
Der oben beschriebene Servomotor 43, der Schrittmotor 62, das in dem Schaubild nicht dargestellte Spanntischbewegungsmittel usw. werden durch ein Steuerungsmittel gesteuert, das in dem Schaubild nicht dargestellt ist. Des Weiteren ist in dem Wafer 10 bei einem Umfangsteil in der in dem Schaubild dargestellten Ausführungsform eine Kerbe ausgebildet, die eine Kristallausrichtung wiedergibt. Ein Schutzband 14 als eine Schutzkomponente haftet an einer vorderen Flächenseite, an der die erste Schicht 10A (Schicht A) des Wafers 10 ausgebildet ist, und der Wafer 10 wird, mit der Seite des Schutzbands 14 nach unten gerichtet, durch die obere Fläche (Haltefläche) des Spanntischs 71 gehalten.
Die Dickenmessvorrichtung 8 schließt ein Messgehäuse 8A ein und ist auf einer lateralen Seite bei einer mittleren Position auf einem Pfad, entlang dem der Spanntisch 71 zwischen dem Werkstückplatzierbereich 70a und dem Schleifbereich 70b bewegt wird, in einer oberen Fläche des Hauptteils 21 angeordnet, der, wie in dem Schaubild dargestellt, das Vorrichtungsgehäuse 2 einrichtet und eine rechtwinklige quaderförmige Form aufweist. Des Weiteren ist die Dickenmessvorrichtung 8 bewegbar in dem Bereich angeordnet, in dem sich der Spanntisch 71 zwischen dem Werkstückplatzierbereich 70a und dem Schleifbereich 70b bewegt, und ist angeordnet, um die Dicke des an dem Spanntisch 71 gehaltenen Wafers 10 durch weißes Licht zu messen, mit dem eine Bestrahlung von der oberen Seite aus ausgeführt wird. An einer unteren Fläche des Kopfteils des Messgehäuses 8A sind zwei Lichtkondensoren 81 und 91 angeordnet, die dem direkt unter diesen positionierten Spanntisch 71 zugewandt sind und die für die Dickenmessung weißes Licht sammeln und emittieren. Die Lichtkondensoren 81 und 91 sind eingerichtet, im Stande zu sein, sich durch ein in dem Schaubild nicht dargestelltes Antriebsmittel zusammen mit dem Messgehäuse 8A in einer Richtung hin und her zu bewegen, die in dem Schaubild durch einen Pfeil Y dargestellt ist (eine Y-Achsenrichtung). Das optische System, das die Dickenmessvorrichtung 8 einrichtet, die in dem Messgehäuse 8A aufgenommen ist, wird detaillierter unter Bezugnahme auf 2 erläutert.
Wie in 2 dargestellt, schließt das optische System, das die Dickenmessvorrichtung 8 aufbaut, eine Lichtquelle 8B ein, die weißes Licht mit einem breiten Wellenlängenbereich emittiert, mit dem der Spanntisch 71 bestrahlt wird. Das von der Lichtquelle 8B emittierte Licht wird zu einer Seite eines ersten optischen Systems 80 und einer Seite eines zweiten optischen Systems 90 geführt.
Als Erstes wird nachfolgend das erste optische System 80 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In dem von der Lichtquelle 8B erzeugten Licht wird weißes Licht, das durch einen optischen Verzweigungsteil 82 gelangt, der reflektiertes Licht, das zu einem ersten optischen Pfad 80a geführt und in dem ersten optischen Pfad 80a zurückgeht, zu einem zweiten optischen Pfad 80b und dem ersten optischen Pfad 80a führt, durch eine Kollimationslinse 83 in kollimiertes Licht umgewandelt. Dann wird der optische Pfad des kollimierten Lichts durch einen reflektierenden Spiegel 84 verändert, und das kollimierte Licht wird zu einem Scanner 85 geführt, der durch ein Steuerungssignal von dem Dickenausgabemittel 100 gesteuert wird. Der Scanner 85 wird zum Beispiel durch einen Galvanospiegel eingerichtet, und der optische Pfad des weißen Lichts des ersten optischen Pfads 80a wird durch den Scanner 85 zu gewünschten Richtungen geändert, die in dem Schaubild durch einen Pfeil R1 dargestellt werden. Dieses weiße Licht wird zu einer fθ-Linse 81A geführt, die durch einen den Lichtkondensor ausbildenden Linsentubus gehalten wird, und eine Fokusposition wird entsprechend an dem Wafer 10 auf dem Spanntisch 71 verändert. Der Scanner 85 ist nicht auf den oben beschriebenen Galvanospiegel beschränkt, und es ist ebenso möglich, den Scanner 85 durch einen Polygonspiegel, einen Resonanzscanner oder Ähnliches auszubilden.
Als Lichtquelle 8B kann zum Beispiel eine Halogenlampe verwendet werden, die weißes Licht emittiert. Der Begriff „Lichtquelle, die weißes Licht emittiert“ ist bei der vorliegenden Erfindung eine Lichtquelle, die eine Strahlung ausführt, welche Licht mit einer Wellenlänge von 400 bis 800 nm einschließt, auf das im Allgemeinen als sichtbarer Lichtstrahl Bezug genommen wird, und ist nicht auf die oben beschriebene Halogenlampe beschränkt. Als Lichtquelle 8B kann zum Beispiel eine geeignete wohlbekannte Lichtquelle ausgewählt werden, wie zum Beispiel eine SLD-Lichtquelle, eine ASE-Lichtquelle, eine Superkontinuum-Lichtquelle, eine LED-Lichtquelle, eine Xenon-Lichtquelle, eine Quecksilber-Lichtquelle und eine Halogen-Metalldampf-Lichtquelle, die weißes Licht emittieren können und wohlbekannt sind. Als optischer Verzweigungsteil 82 kann eine polarisationserhaltene Faserkopplung, ein polarisationserhaltener Zirkulator, eine Einzelmodus-Faserkopplung, ein Einzelmodus-Faserkoppelzirkulator oder Ähnliches verwendet werden.
Auf dem Pfad des zweiten optischen Pfads 80b, der durch den optischen Verzweigungsteil 82 dazu gebracht wird, sich zu verzweigen, sind eine Kollimationslinse 86, ein Beugungsgitter 87, eine Sammellinse 88 und ein Bildsensor 89 angeordnet. Die Kollimationslinse 86 bildet reflektiertes Licht, das durch den durch den Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 reflektiert wird und entlang des ersten optischen Pfads 80a zurückgeht und von dem optischen Verzweigungsteil 82 zu dem zweiten optischen Pfad 80b geführt wird, zu kollimiertem Licht aus. Das Beugungsgitter 87 beugt das oben beschriebene reflektierte Licht, das durch die Kollimationslinse 86 zu kollimiertem Licht ausgebildet worden ist, und sendet mit jeder Wellenlänge korrespondierendes gebeugtes Licht durch die Sammellinse 88 zu dem Bildsensor 89. Der Bildsensor 89 ist, was im Allgemeinen als Linienbildsensor bezeichnet wird, in dem Lichtempfangselemente entlang einer geraden Linie angeordnet sind und der Intensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts erfasst, das durch das Beugungsgitter 87 gebeugt wird, um ein Lichtintensitätssignal an das Dickenausgabemittel 100 zu senden. Der optische Pfad, der von der Lichtquelle 8B zu der Kollimationslinse 83 in dem ersten optischen Pfad 80a reicht, der von der Lichtquelle 8B über den optischen Verzweigungsteil 82 zu dem Lichtkondensor 81 reicht, und der Teil des zweiten optischen Pfads 80b, der von dem optischen Verzweigungsteil 82 zu dem Bildsensor 89 reicht, sind durch optische Fasern ausgebildet.
Nachfolgend wird das zweite optische System 90 als das andere optische System unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das zweite optische System 90 weist im Wesentlichen die gleichen Ausführungen wie das erste optische System 80 auf, und eine detaillierte Beschreibung der jeweiligen Ausführungen wird gegebenenfalls weggelassen.
In dem von der Lichtquelle 8B erzeugten Licht wird weißes Licht durch eine Kollimationslinse 93 in kollimiertes Licht umgewandelt, wobei das weiße Licht dazu gebracht wird, durch einen optischen Verzweigungsteil 92 zu gelangen, der reflektiertes Licht, das zu einem ersten optischen Pfad 90a geführt wird, der auf der Seite des zweiten optischen Systems 90 angeordnet ist, und auf dem ersten optischen Pfad 90a zurückgeht, zu einem zweiten optischen Pfad 90b und dem ersten optischen Pfad 90a führt. Dann wird der optische Pfad des Lichts durch einen reflektierenden Spiegel 94 verändert, und das Licht wird zu einem Scanner 95 geführt, der durch ein Steuerungssignal von dem Dickenausgabemittel 100 gesteuert wird. Das weiße Licht, dessen optischer Pfad durch den Scanner 95 zu in dem Schaubild durch einen Pfeil R2 dargestellten gewünschten Richtungen geändert wird, wird zu einer durch den Lichtkondensor 91 gehaltenen fθ-Linse 91A geführt, und die Fokusposition an dem Wafer 10 auf dem Spanntisch 71 wird gegebenenfalls verändert, sodass das weiße Licht auf eine gewünschte Position fokussiert wird.
Auf dem Pfad des zweiten optischen Pfads 90b, der durch den optischen Verzweigungsteil 92 verzweigt wird, sind eine Kollimationslinse 96, ein Beugungsgitter 97, eine Sammellinse 98 und ein Bildsensor 99 angeordnet. Die Kollimationslinse 96 bildet reflektiertes Licht, das durch den über den Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 reflektiert wird und in dem ersten optischen Pfad 90a zurückgeht und von dem optischen Verzweigungsteil 92 zu dem zweiten optischen Pfad 90b geführt wird, zu kollimiertem Licht aus. Das Beugungsgitter 97 beugt das oben beschriebene reflektierte Licht, das durch die Kollimationslinse 96 zu dem kollimierten Licht ausgebildet wird, und sendet mit jeder Wellenlänge korrespondierendes gebeugtes Licht durch die Sammellinse 98 zu dem Bildsensor 99 aus. Der Bildsensor 99 ist etwas, das im Allgemeinen als Linienbildsensor bezeichnet wird, bei dem Lichtempfangselemente auf einer geraden Linie angeordnet sind und der die Lichtintensität jeder Wellenlänge des reflektierten Lichts erfasst, das durch das Beugungsgitter 97 gebeugt worden ist, um ein Lichtintensitätssignal an das Dickenausgabemittel 100 zu senden.
Wie durch die obige Beschreibung verständlich, schließt die Dickenmessvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle 8B ein, die weißes Licht emittiert. Die Dickenmessvorrichtung 8 schließt die zwei Lichtkondensoren 81 und 91, die das durch die Lichtquelle 8B emittierte weiße Licht auf den Wafer 10 bündeln, der durch den Spanntisch 71 gehalten wird, die zwei ersten optischen Pfade 80a und 90a, welche die Lichtquelle 8B und die Lichtkondensoren 81 und 91 dazu bringen, miteinander zu kommunizieren, und die zwei optischen Verzweigungsteile 82 und 92 ein, die auf den zwei ersten optischen Pfaden 80a und 90a angeordnet sind und reflektiertes Licht, das durch den über den Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 reflektiert wird, dazu bringen, sich in die zwei zweiten optischen Pfade 80b und 90b zu verzweigen. Die Dickenmessvorrichtung 8 schließt zudem zwei Beugungsgitter 87 und 97, die auf den zwei zweiten optischen Pfaden 80b und 90b angeordnet sind, die zwei Bildsensoren 89 und 99, welche die Intensität von Licht erfassen, das durch die zwei Beugungsgitter 87 und 97 auf Basis jeder Wellenlänge spektral geteilt worden ist und spektrale Interferenzwellenformen erzeugen, und das Dickenausgabemittel 100 ein, das aus der durch die zwei Bildsensoren 89 und 99 erzeugte spektrale Interferenzwellenformen eine Dickeninformation ausgibt. Darüber hinaus sind die fθ-Linsen 81A und 91A respektive in den zwei Lichtkondensoren 81 und 91 angeordnet. Der Lichtkondensor 81 und der Lichtkondensor 91 sind eingerichtet, den Messbereich an dem Wafer 10 durch die fθ-Linse 81A und die fθ-Linse 91A, die in diesen angeordnet sind, zu teilen. Dieser Punkt wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
In 3 wird eine Draufsicht des Zustands dargestellt, in dem die fθ-Linsen 81A und 91A über dem an dem Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 positioniert sind. Wenn die Dicke des Wafers 10 bei der vorliegenden Ausführungsform gemessen wird, während der Wafer 10 zusammen mit dem Spanntisch 71 in einer durch den Pfeil R3 dargestellten Richtung gedreht wird, wird der Wafer 10 von den zwei fθ-Linsen 81A und 91A mit weißem Licht bestrahlt, um die Dickenmessung auszuführen. Wie in dem Schaubild dargestellt, sind die zwei fθ-Linsen 81A und 91A bei versetzten Positionen angeordnet, sodass Mittelpunkte der fθ-Linsen 81A und 91A davon abgehalten werden können, in einer von einem Mittelpunkt des Wafers 10 aus gesehenen radialen Richtung miteinander zu korrespondieren.
Im Fall eines Antreibens der Scanner 85 und 95 und Bestrahlen des Wafers 10 mit dem weißen Licht von den fθ-Linsen 81A und 91A sind die Bereiche, die zum Bestrahlen gewünschter Positionen mit dem weißen Licht von den fθ-Linsen 81A und 91A verwendet werden, mittlere Bereiche der Lichtkondensoren 81 und 91, die äußere ungültige Bereiche 81B und 91B ausschließen, welche die Objektivtuben aufweisen. Für den Fall eines Bestrahlens des gesamten Bereichs des Wafers 10 mit dem weißen Licht durch die fθ-Linsen 81A und 91A und einem Messen der Dicke des Wafers 10, ist die Bestrahlung eines inneren Bereichs L1 des Wafers 10 mit dem weißen Licht dementsprechend der fθ-Linse 81A zugeordnet und eine Bestrahlung eines Bereichs außerhalb L2 des Wafers 10 mit dem weißen Licht ist der fθ-Linse 91A zugeordnet. Während der Wafer 10 in der durch R3 dargestellten Richtung gedreht wird, wird insbesondere, wie oben beschrieben, ein Scannen mit dem weißen Licht in der durch R1 dargestellten Richtung durch den Scanner 85 ausgeführt, und ein Scannen mit dem weißen Licht wird in der durch R2 dargestellten Richtung durch den Scanner 95 ausgeführt. Wie oben kann der gesamte Bereich auf dem Wafer 10 mit dem weißen Licht bestrahlt werden, indem die fθ-Linsen 81A und 91A so angeordnet werden, dass die fθ-Linsen 81A und 91A den Messbereich auf dem Wafer 10 miteinander teilen und das Betätigen der Scanner 85 und 95, die entsprechend der fθ-Linsen 81A und 91A angeordnet sind, und die Drehung des Wafers 10 in der Richtung des Pfeils R3 kombiniert werden.
Wiederum bezugnehmend auf 2 ist das Dickenausgabemittel 100 durch einen Computer konfiguriert und schließt eine Central Processing Unit (CPU), die in Übereinstimmung mit einem Steuerungsprogramm eine arithmetische Verarbeitung ausführt, einen Read Only Memory (ROM), der das Steuerungsprogramm usw. speichert, einen Readable-Writable Random Access Memory (RAM) für ein zeitweises Speichern eines durch Erfassung erhaltenen erfassten Werts, eines arithmetischen Ergebnisses, usw., eine Eingabeschnittstelle und eine Ausgabeschnittstelle ein (eine schaubildliche Wiedergabe der Details wurde weggelassen).
Das Dickenausgabemittel 100 erzeugt eine Spektralinterferenzwellenform basierend auf dem Lichtintensitätssignal jeder Wellenlänge, das von den Bildsensoren 89 und 99 gesendet wird, und diese Spektralinterferenzwellenform wird zwischenzeitlich in dem RAM gespeichert, der in dem Schaubild nicht dargestellt wird. Zu dem Dickenausgabemittel 100 gehören ferner ein Dickenbestimmungsabschnitt 110, der die Dicke des Wafers 10 basierend auf der Spektralinterferenzwellenform bestimmt, und ein Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120, in dem Spektralinterferenzwellenformen, die mit mehreren Dicken korrespondieren, als Referenzwellenformen gespeichert sind. Zu dem Dickenbestimmungsabschnitt 110 gehört ein Abgleichabschnitt 112, der die Spektralinterferenzwellenform, die durch die Bildsensoren 89 und 99 erfasst wird und in dem RAM gespeichert wird, mit den Referenzwellenformen vergleicht, die in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 aufgezeichnet worden sind. Der Spanntisch 71 ist mit einem Positionserfassungsmittel 75 ausgestattet, das eine X-Koordinate (Links-Rechts-Richtung in dem Schaubild) und eine Y-Koordinate (Richtung senkrecht zu der Ebene der Zeichnung) des Spanntischs 71 erfasst. Eine Betätigung der Scanner 85 und 95 wird in Übereinstimmung mit der Koordinatenposition des Spanntischs 71 gesteuert, welche durch das Positionserfassungsmittel 75 erfasst wird, und die Positionen des weißen Lichts werden genau gesteuert, mit dem von den fθ-Linsen 81A und 91A aus eine Bestrahlung ausgeführt wird. Eine durch den Dickenbestimmungsabschnitt 110 bestimmte Dickeninformation wird mit der X-Koordinate und der Y-Koordinate des durch den Spanntisch 71 gehaltenen Wafers 10, die durch das Positionserfassungsmittel 75 erfasst werden, verknüpft und in einem Dickenaufzeichnungsabschnitt 130 gespeichert. Die in dem Dickenaufzeichnungsabschnitt 130 gespeicherte Dickeninformation kann auf geeignete Weise auf dem Anzeigemittel 140 ausgegeben werden. Das Dickenausgabemittel 100 der vorliegenden Ausführungsform wird durch ein Steuerungsmittel eingerichtet, das verschiedene Steuerungsprogramme aufweist, um eine Steuerung der Schleifvorrichtung 1 auszuführen, und ist in dem Schaubild nicht dargestellt.
Der Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 wird genauer unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Zum Beispiel weist der Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte 122a bis 1221 auf, in denen Referenzwellenformen in Übereinstimmung mit dem Material, welches das Werkstück ausbildet, aufgezeichnet werden. In dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122a werden Dicken (pm) eines Siliziumwafers (Si-Wafer) aufgezeichnet, und in Übereinstimmung mit der Dicke werden Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform aufgezeichnet, die basierend auf dem Lichtintensitätssignal erzeugt werden, das durch die Bildsensoren 89 und 99 erfasst wird, wenn der Si-Wafer von den Lichtkondensoren 81 und 91 mit weißem Licht bestrahlt wird. Auf ähnliche Weise werden Dicken (pm) eines Lithiumniobat-Wafers (LN-Wafer) und Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform in dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122b aufgezeichnet. Dicken (µm) eines Galliumnitrid-Wafers (GaN-Wafer) und Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform werden in dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122c aufgezeichnet. Dicken (pm) eines Siliziumdioxid-Wafers (SiO₂-Wafer) und Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform werden in dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122d aufgezeichnet. Die oben beschriebenen materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte 122a bis 122d sind Abschnitte, in denen Referenzwellenformen aufgezeichnet werden, die mit dem Wafer korrespondieren, der mit einem einzigen Material aufgebaut ist, und ein Teil der Daten wird für eine einfachere Beschreibung weggelassen.
Zu dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 gehören zudem zusätzlich zu den oben beschriebenen materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten 122a bis 122d, in denen Referenzwellenformen aufgezeichnet werden, die mit einem einzigen Material korrespondieren, materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte 122k und 1221, die unter Annahme des Falls eingerichtet sind, in dem der Wafer, der das Werkstück ist, ein Verbundwafer ist, der mehrere Schichten (eine erste Schicht (obere Schicht) und eine zweite Schicht (untere Schicht)) mit unterschiedlichen Materialien aufweist.
Bei dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122k der 4 ist die erste Schicht eine Schicht A (LN) und ist die zweite Schicht eine Schicht B (SiO₂-Schicht) und Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform, die beim Bestrahlen mit von den Lichtkondensoren 81 und 91 gebündeltem weißen Licht erzeugt wird, werden in einer Tabellenmatrix aufgezeichnet, die jede Dicke der Schicht A und der Schicht B berücksichtigt. Die Referenzwellenformen werden so in dieser Tabellenmatrix aufgezeichnet, dass eine Abszisse mit einer Dicke (pm) der Schicht A korrespondiert und eine Ordinate mit einer Dicke (pm) der Schicht B korrespondiert, und die Dicken der Schicht A und der Schicht B können basierend auf der Referenzwellenform einzeln bestimmt werden. Des Weiteren ist bei dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 1221 die erste Schicht eine Schicht C (LN) und die zweite Schicht eine Schicht D (GaN), und ähnlich wie bei dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122k werden Referenzwellenformen der Spektralinterferenzwellenform, die erzeugt werden, wenn eine Bestrahlung mit weißem Licht von den Lichtkondensoren 81 und 91 ausgeführt wird, in einer Tabellenmatrix aufgezeichnet, die hinsichtlich jeder Dicke der Schicht C und der Schicht D ausgebildet wird. In 4 wird dargestellt, dass die materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte 122k und 1221, die mit zwei Verbundwafern in Beziehung stehen, zu dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 gehören. Jedoch ist es auch möglich, des Weiteren einen materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt aufzuzeichnen, der unter Annahme eines Verbundwafers eingerichtet ist, welcher aus einer Kombination anderer Materialien ausgebildet ist. Die in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 aufgezeichnete Referenzwellenform kann basierend auf einer arithmetischen Verarbeitung durch einen Computer als eine theoretischen Wellenform erhalten werden.
Die Schleifvorrichtung 1 und die Dickenmessvorrichtung 8 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform weisen im Wesentlichen die oben beschriebenen Ausführungen auf. Eine Umsetzungsform eines Messens der Dicke des Wafers 10 durch Verwendung der Dickenmessvorrichtung 8, die für die Schleifvorrichtung 1 angeordnet ist, wird nachfolgend beschrieben.
Zum Ausführen einer Schleifbearbeitung stellt ein Bediener als erstes eine Zielenddicke des Wafers 10 durch Verwendung eines Bedienungspanels der Schleifvorrichtung 1 ein. Wie in 1 dargestellt, wird das Schutzband 14 an die vordere Flächenseite des Wafers 10 angebracht und der Wafer 10 wird mit der Seite des Schutzbands 14 auf der unteren Seite angeordnet auf den Spanntisch 17 platziert, der in dem Werkstückplatzierbereich 70a positioniert ist. Dann wird der Wafer 10 durch Betätigen eines Saugmittels, das in dem Schaubild nicht dargestellt wird, an den Spanntisch 71 angesaugt und gehalten. Nachdem der Wafer 10 an den Spanntisch 71 angesaugt und gehalten worden ist, wird das Bewegungsmittel, das in dem Schaubild nicht dargestellt wird, betätigt, und der Spanntisch 71 wird von der Seite des Werkstückplatzierbereichs 70a in einer durch einen Pfeil X1 dargestellten Richtung in der X-Achsenrichtung bewegt und wird direkt unter der Dickenmessvorrichtung 8 positioniert. Dann wird die Dickenmessvorrichtung 8 in der durch den Pfeil Y dargestellten Richtung bewegt, und die fθ-Linsen 81A und 91A der Lichtkondensoren 81 und 91 der Dickenmessvorrichtung 8 werden, wie basierend auf 3 beschrieben, über dem inneren Bereich L1 und dem äußeren Bereich L2 des Wafers 10 positioniert und werden bei den Dickenmesspositionen an dem durch den Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 positioniert. Die Zeit, zu dem der Spanntisch 71 bei dieser Dickenmessposition positioniert wird, ist ein Zeitpunkt vor dem Ausführen der Schleifbearbeitung oder während der Ausführung oder nach der Ausführung, und die Dickenmessung kann zu einem wählbaren Zeitpunkt ausgeführt werden.
Nachdem der Wafer 10 direkt unter der Dickenmessvorrichtung 8 positioniert worden ist, wird durch ein Befehlssignal des Dickenausgabemittels 100 weißes Licht, das durch die Lichtquelle 8B oszilliert wird, durch die Lichtkondensoren 81 und 91 gebündelt, und der Wafer 10 wird mit dem weißen Licht bestrahlt, während durch die Scanner 85 und 95 ein Scan mit der Fokusposition des weißen Lichts in den Richtungen R1 und R2 ausgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Wafer 10 dazu gebracht, zusammen mit dem Spanntisch 71 eine Drehung mit einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit auszuführen. Hierbei werden mehrere Spektralinterferenzwellenformen basierend auf dem Lichtintensitätssignal von jedem der Bildsensoren 89 und 99 erzeugt. In 5A wird eine Spektralinterferenzwellenform W1 dargestellt, die durch den Bildsensor 99 über einer Ausführung mit dem weißen Licht bei Koordinaten (X₁, Y₁) an dem durch den Spanntisch 71 gehaltenen Wafer 10 erzeugt wird.
Nachdem die Spektralinterferenzwellenform W1 auf diese Weise erzeugt worden ist, wird die Spektralinterferenzwellenform W1 in dem RAM des Dickenausgabemittels 100 aufgezeichnet, und die Spektralinterferenzwellenform W1, die in dem RAM gespeichert ist, wird durch den Abgleichabschnitt 112 des Dickenbestimmungsabschnitts 110 mit den Referenzwellenformen verglichen, die in den jeweiligen materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten 122a bis 1221 des Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitts 120 aufgezeichnet worden sind. Als Ergebnis wird bestimmt, dass eine Referenzwellenform Wa, die mit der Wellenform und der Phase der Spektralinterferenzwellenform W1 übereinstimmt, zu dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122k in dem in 5B dargestellten Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 gehört, und der materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122k wird ausgewählt. Insbesondere wird bestimmt, dass der Wafer 10 ein Verbundwafer ist, der mit zwei Schichten aufgebaut ist, bei denen die erste Schicht 10A (Schicht A) des Wafers 10 Lithiumniobat (LN) und die zweite Schicht 10B (Schicht B) eine SiO₂-Schicht ist, und eine Dicke der ersten Schicht 10A (TA₁) bei den Koordinaten (X₁, Y₁) 4,00 µm ist und eine Dicke der zweiten Schicht 10B (TB₁) 0,27 µm ist.
Durch Ausführen eines Scans mit der Fokusposition des weißen Lichts in den Richtungen R₁ und R₂ über die Scanner 85 und 95 während eines Drehens des Spanntischs 71 wird, wie oben beschrieben, eine Bestrahlung mit dem weißen Licht über dem gesamten Bereich des Wafers 10 ausgeführt, und Dicken TA₁ bis TA_n der ersten Schicht 10A und Dicken TB₁ bis TB_n der zweiten Schicht 10B, die mit den jeweiligen Koordinatenpositionen übereinstimmen, werden über den gesamten Bereich ((X₁, Y₁) bis (X_n, Y_J)) des Wafers 10 gemessen. Die gemessene Dickeninformation wird in dem in 6 dargestellten Dickenaufzeichnungsabschnitt 130 zusammen mit den XY-Koordinaten ((X₁, Y₁) bis (X_n, Y_J)) aufgezeichnet, die an dem Spanntisch 71 definiert sind, und wird im Bedarfsfall auf dem Anzeigemittel 140 angezeigt. Nachdem auf diese Weise die Dicken des gesamten Bereichs des Wafers 10 in dem Dickenaufzeichnungsabschnitt 130 aufgezeichnet worden sind, wird im Bedarfsfalls bewertet, ob der Wafer 10 durch die Schleifbearbeitung eine gewünschte Dicke erreicht hat oder ob der Wafer 10 zu einer gleichmäßigen Dicke bearbeitet worden ist oder ähnliches. Wenn die oben beschriebene Dickenmessung während der Schleifbearbeitung ausgeführt wird, wird der Spanntisch 71 zu dem dem Schleifrad 5 gegenüberliegenden Schleifbereich 70b bewegt, und die Schleifbearbeitung wird um eine vorbestimmte Dicke ausgeführt.
Die Dickenmessvorrichtung 8 der oben beschriebenen Ausführungsform schließt den Dickenbestimmungsabschnitt 110 ein, der die Spektralinterferenzwellenform, die basierend auf den durch die Bildsensoren 89 und 99 erfassten Lichtintensitätssignalen erzeugt wird, mit den Referenzwellenformen, die in den Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 aufgezeichnet sind, und bestimmt die Dicke über die Referenzwellenform, die mit der Spektralinterferenzwellenform in Bezug auf die Form der Wellenform übereinstimmt. Zudem schließt der Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120 mehrere materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte (122a bis 1221) ein, in denen in Übereinstimmung mit dem Material, welches das Werkstück ausbildet, Referenzwellenformen aufgezeichnet sind. Aufgrund dessen kann die Dicke in Übereinstimmung mit dem das Werkstück ausbildende Material mit einer hohen Genauigkeit gemessen werden. Ferner können selbst bei einem Werkstück, das mit einer Struktur aus zwei oder mehr Schichten ausgebildet ist, die Dicken entsprechend der Materialien in den jeweiligen Schichten einzeln genau gemessen werden. Darüber hinaus schließen die Lichtkondensoren bei der oben beschriebenen Ausführungsform die zwei fθ-Linsen 81A und 91A ein, die einen kleinen Durchmesser aufweisen und angeordnet sind, um sich den Messbereich des Werkstücks und der zwei Scanner 85 und 95 zu teilen, die entsprechend der jeweiligen fθ-Linsen angeordnet sind. Aufgrund dessen können die günstigen fθ-Linsen, die einen kleineren Durchmesser als den Radius des Wafers 10 und ein geringes Gewicht aufweisen, verwendet werden, ohne eine teure fθ-Linse mit einem großen Durchmesser und einem hohen Gewicht zu verwenden, und die Dicke der gesamten Fläche des Wafers 10 kann unter niedrigen Kosten auf effiziente Weise gemessen werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist die Ausführung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und vielfältige Abwandlungsbeispiele werden bereitgestellt. Zum Beispiel schließt die Dickenmessvorrichtung 8 der oben beschriebenen Ausführungsform das erste optische System 80 und das zweite optische System 90 ein und schließt dadurch die zwei Lichtkondensoren 81 und 91, die zwei ersten optischen Pfade 80a und 90a, die zwei optischen Verzweigungsteile 82 und 92, die ein Verzweigen in die zwei zweiten optischen Pfade 80b und 90b ermöglichen, die zwei Beugungsgitter 87 und 97 und zwei Bildsensoren ein. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und die Dickenmessvorrichtung 8 kann drei oder mehr optische Systeme entsprechend der Größe des Wafers 10 aufweisen. Zum Beispiel kann für den Fall eines Messens der Dicke eines Wafers 10' (dargestellt durch eine gepunktete Linie), der größer ist als der Wafer 10, ein drittes optisches System mit dem gleichen Aufbau wie das erste optische System 80 und das zweite optische System 90 in der Dickenmessvorrichtung 8 entsprechend der Größe des Wafers 10' angeordnet sein, und eine dritte fθ-Linse B (dargestellt durch eine gepunktete Linie), die mit einem äußersten Umfangsbereich L3 des Wafers 10' übereinstimmt, kann zusätzlich zu den zwei fθ-Linsen 81A und 91A angeordnet sein. Ferner kann durch Verwenden der fθ-Linse B eine Bestrahlung mit weißem Licht ausgeführt werden, während ein Scan mit dem weißen Licht in einer durch R4 dargestellten Richtung ausgeführt wird, um die Dicke des Bereichs L3 zu messen.
Ferner ist bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Beispiel dargestellt, bei dem die Dicke gemessen wird, wenn der Wafer 10 ein Verbundwafer ist, der mit der ersten Schicht 10A und der zweiten Schicht 10B aufgebaut ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und kann auch die Dicke eines Werkstücks (Wafer) messen, der aus einem einzigen Material aufgebaut ist. In 7A wird eine Spektralinterferenzwellenform W2 dargestellt, die durch den Bildsensor 89 (oder Bildsensor 99) über eine Bestrahlung eines Wafers mit weißem Licht erzeugt wird, der aus einem einzigen Material aufgebaut ist. Nachdem die Spektralinterferenzwellenform W2 auf diese Weise erzeugt worden ist, wird die Spektralinterferenzwellenform W2 in dem RAM des Dickenausgabemittels 100 aufgezeichnet, und die in dem RAM gespeicherte Spektralinterferenzwellenform W2 wird durch den Abgleichabschnitt 112 des Dickenbestimmungsabschnitts 110 mit den Referenzwellenformen verglichen, die in den jeweiligen materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten 122a bis 1221 des Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitts 120 aufgezeichnet sind. Als Ergebnis wird bestimmt, dass eine Referenzwellenform Wb, die der Form der Wellenform und der Phase der Spektralinterferenzwellenform W2 entspricht, zu dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122b in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 120, der in 7B dargestellt ist, gehört, und der materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122b wird ausgewählt. Insbesondere wird bestätigt, dass der mit dem weißen Licht bestrahlte Wafer aus einem einzigen Material aufgebaut ist und aus einem LN-Substrat ausgebildet ist. Wenn wie oben durch den Dickenbestimmungsabschnitt 110 bestimmt wird, dass die Form der Spektralinterferenzwellenform W2 der Referenzwellenform Wb entspricht, die zu dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122b gehört, wird die Dicke (20 pm), die der Position entspricht, von der aus die Referenzwellenform Wb in dem materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122b aufgezeichnet worden ist, als die Dicke des Wafers 10 bestimmt, und die Dicke kann von dem Dickenausgabemittel 100 auf dem Anzeigemittel 140 ausgegeben und in dem RAM gespeichert werden.
Ferner wird bei der oben beschriebenen Ausführungsform das Beispiel dargestellt, bei dem die Dicke des Wafers 10 in Bezug auf jede Schicht gemessen wird, wenn der Wafer 10 ein Verbundwafer ist, der aus zwei Schichten aufgebaut ist, bei denen die erste Schicht 10A (Schicht A) des Wafers 10 Lithiumniobat (LN) und die zweite Schicht 10B (Schicht B) eine SiO₂-Schicht ist. Jedoch kann der Wafer zum Beispiel ein Verbundwafer sein, bei dem die zweite Schicht 10B (Schicht B) in der planaren Richtung aus zwei oder mehr Arten von Materialien aufgebaut ist. Zum Beispiel ist es durch die Dickenmessvorrichtung 8 der vorliegenden Ausführungsform auch möglich, die Dicke eines Verbundwafers zu messen, der aus zwei Schichten aufgebaut ist, in denen die in dem 3 dargestellten Bereich L1 an dem Wafer 10 die erste Schicht 10A Lithiumniobat (LN) und die zweite Schicht 10B eine SiO₂-Schicht ist, und in dem Bereich L2 an dem Wafer 10 die erste Schicht 10A Lithiumniobat (LN) und die zweite Schicht 10B Galliumnitrid (GaN) ist. In diesem Fall wird basierend auf einer Spektralinterferenzwellenform auf den materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 122k Bezug genommen, die durch den Bildsensor 89 erzeugt wird, wenn der Bereich L1 an dem Wafer 10 durch den in dem ersten optischen System 80 angeordneten Lichtkondensor 81 mit weißem Licht bestrahlt wird, und die Dicken der ersten Schicht 10a und der zweiten Schicht 10b werden gemessen. Des Weiteren wird basierend auf einer durch den Bildsensor 99 erzeugten Spektralinterferenzwellenform auf den materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt 1221 Bezug genommen, wenn der Bereich L2 an dem Wafer 10 durch den in dem zweiten optischen System angeordneten Lichtkondensor 91 mit weißem Licht bestrahlt wird, und die Dicken der ersten Schicht 10A und der zweiten Schicht 10B werden gemessen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird das Beispiel dargestellt, bei dem die Dickenmessvorrichtung 8 in der Schleifvorrichtung 1 angeordnet ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt und die Dickenmessvorrichtung 8 kann als eine von der Schleifvorrichtung 1 unabhängige Vorrichtung eingerichtet sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung umfasst.

Claims

Dickenmessvorrichtung (8) zum Messen einer Dicke eines durch einen Spanntisch (71) gehaltenen Werkstücks, wobei die Dickenmessvorrichtung aufweist: eine Lichtquelle (8B), die weißes Licht emittiert; mehrere Lichtkondensoren (81, 91), die das durch die Lichtquelle (8B) emittierte weiße Licht auf das durch den Spanntisch (71) gehaltene Werkstück bündeln; mehrere erste optische Pfade (80a, 90a), welche die Lichtquelle (8B) und die Lichtkondensoren (81, 91) dazu bringen, miteinander zu kommunizieren; mehrere optische Verzweigungsteile (82, 92), die respektive auf den mehreren optischen Pfaden (80a, 90a) angeordnet sind und verursachen, dass reflektiertes Licht, welches von dem durch den Spanntisch (71) gehaltenen Werkstück reflektiert wird, zu mehreren zweiten optischen Pfaden (80b, 90b) verzweigt wird; mehrere Beugungsgitter (87, 97), die jeweils auf den mehreren zweiten optischen Pfaden (80b, 90b) angeordnet sind; mehrere Bildsensoren (89, 99), die eine Intensität von Licht erfassen, das auf Grundlage jeder Wellenläge durch die mehreren Beugungsgitter (87, 97) geteilt wird und eine Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) erzeugt; und ein Dickenausgabemittel (100), das von der durch die mehreren Bildsensoren (89, 99) erzeugten Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) eine Dickeninformation ausgibt, wobei die Lichtkondensoren (81, 91) aufweisen: mehrere fθ-Linsen (81A, 91A), die so angeordnet sind, dass sie sich einen Messbereich des Werkstücks teilen, und mehrere Scanner (85, 95), die in Übereinstimmung mit den fθ-Linsen (81A, 91A) angeordnet sind, und wobei das Dickenausgabemittel (100) aufweist: einen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120), in dem Spektralinterferenzwellenformen, die mehreren Dicken entsprechen, als Referenzwellenformen aufgezeichnet sind, und einen Dickenbestimmungsabschnitt (110), der mehrere Spektralinterferenzwellenformen (W1, W2), die durch die mehreren Bildsensoren (89, 99) erzeugt werden, mit den Referenzwellenformen, die in dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120) aufgezeichnet sind, vergleicht und eine zu jeder Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) korrespondierende Dicke aus der Referenzwellenform (Wa, Wb) bestimmt, die in Bezug auf eine Form der Wellenform mit der Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) korrespondiert.
Dickenmessvorrichtung (8) nach Anspruch 1, bei welcher der Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120) mehrere materialabhängige Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitte (122a-1221) aufweist, in denen Referenzwellenformen entsprechend einem Material aufgezeichnet sind, welches das Werkstück ausbildet, und der Dickenbestimmungsabschnitt (110) des Dickenausgabemittels (100), der durch den Bildsensor (89, 99) erzeugte Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) mit den Referenzwellenformen, die in den zu dem Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt (120) gehörenden mehreren materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitten (122a-1221) aufgezeichnet sind, vergleicht und den materialabhängigen Referenzwellenform-Aufzeichnungsabschnitt auswählt, zu dem die Referenzwellenform gehört, deren Form der Wellenform mit der Spektralinterferenzwellenform (W1, W2) korrespondiert.
Dickenmessvorrichtung (8) nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Werkstück ein Verbundwafer ist, der eingerichtet ist, zumindest eine Schicht A und eine Schicht B aufzuweisen.
Dickenmessvorrichtung (8) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das aus mehreren Materialien aufgebaute Werkstück ein Verbundwafer ist, der zumindest eine Schicht A und eine Schicht B aufweist und in dem die Schicht B in einer planaren Richtung mit mehreren Materialien aufgebaut ist.
Dickenmessvorrichtung (8) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lichtquelle (8B) aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Superlumineszenzdioden-Lichtquelle, einer verstärkten Spontanemissions-Lichtquelle, einer Superkontinuum-Lichtquelle, einer Leuchtdiodenlichtquelle, einer Halogen-Lichtquelle, einer Xenon-Lichtquelle, einer Quecksilber-Lichtquelle und einer Metallhalogenid-Lichtquelle besteht.