JP2018063148A - Measuring device - Google Patents
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Abstract
【課題】画素数が少ないイメージセンサーを用いた場合であっても、高精度に厚みを計測することが可能な構成を備えた計測装置を提供する。【解決手段】ウエーハ１０に対して透過性を有する波長域の光を光路７０ａに発するブロードバンド光源７１と、ウエーハ１０に照射する集光器７５と、ブロードバンド光源７１と集光器７５との間の光路７０ａに配設されブロードバンド光源７１が発した光を集光器７５に導くと共に、ウエーハ１０の上面と下面とから反射した戻り光を光路７０ｂに分岐する光分岐部７２と、光路７０ｂに配設され戻り光を分光する回析格子７７２と、分光された波長毎の光の強度を検出するイメージセンサー７８と、波長毎の光の強度に基づき分光干渉波形を生成し、波形解析してウエーハ１０の厚みを算出する算出手段とから構成する。分光された光の照射領域は、拡大され、光の波長領域の端部がイメージセンサー７８の外に導かれる計測装置【選択図】図２A measuring device having a configuration capable of measuring thickness with high accuracy even when using an image sensor with a small number of pixels is provided. A broadband light source (71) that emits light in a wavelength range that is transparent to a wafer (10) along an optical path (70a), a light collector (75) that irradiates the wafer (10), and a light beam between the broadband light source (71) and the light collector (75). A light branching portion 72 that guides light emitted by a broadband light source 71 arranged in an optical path 70a to a light collector 75 and branches return light reflected from the upper surface and the lower surface of the wafer 10 to the optical path 70b. A diffraction grating 772 is provided to disperse the returned light, an image sensor 78 detects the intensity of the separated light for each wavelength, and a spectral interference waveform is generated based on the intensity of the light for each wavelength, the waveform is analyzed, and the wafer is processed. 10 and a calculating means for calculating the thickness of . A measuring device in which the irradiation region of the spectrally divided light is expanded and the edge of the wavelength region of the light is guided out of the image sensor 78. [Selection] FIG.
Description
本発明は、厚みのあるウエーハであっても、その厚みを高精度に計測できる計測装置に関する。 The present invention relates to a measuring apparatus capable of measuring the thickness of a wafer having a high thickness with high accuracy.
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上面に形成されたウエーハは、研削装置によって下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。 A wafer in which a plurality of devices such as IC, LSI, etc. are defined by dividing lines and formed on the upper surface is ground and thinned by a grinding device, and then divided into individual devices by a dicing device and a laser processing device. Used for electric devices such as telephones and personal computers.
ウエーハの下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と、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの厚みを計測する計測手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを所定の厚みに加工することができる。 A grinding apparatus for grinding a lower surface of a wafer includes: a chuck table that holds a wafer; a wafer that is held by the chuck table; and a grinding unit that rotatably includes a grinding wheel that grinds the wafer held by the chuck table. And measuring means for measuring the thickness of the wafer held on the chuck table, and the wafer can be processed to a predetermined thickness.
ウエーハのような被加工物の厚みを計測する計測手段としては、プローバの先端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が従来から知られている。しかし、該接触タイプの計測手段を用いると研削面に傷が付いてしまうことがあり、これを回避すべく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によって厚みを計測する非接触タイプの計測手段を使用することが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。 As a measuring means for measuring the thickness of a workpiece such as a wafer, a contact type that measures the thickness of the wafer by bringing the tip of the prober into contact with the ground surface of the wafer is conventionally known. However, if the contact type measuring means is used, the ground surface may be damaged, and in order to avoid this, the light reflected from the ground surface of the wafer and the light transmitted through the wafer and reflected from the opposite surface It has been proposed to use a non-contact type measuring means for measuring the thickness using a spectral interference waveform (see, for example, Patent Document 1).
また、ウエーハの下面からウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、改質層を分割予定ラインに沿って形成する場合に、分光干渉波形によってウエーハの下面の高さを検出する非接触タイプの計測手段が使用され適正な内部位置に集光点を位置付けることも知られている（例えば、特許文献２を参照。）。 In addition, when a focused point of a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer is positioned from the lower surface of the wafer and irradiated inside the corresponding division line, the modified layer is formed along the division line. It is also known that a non-contact type measuring means for detecting the height of the lower surface of the wafer by using a spectral interference waveform is used to position the focal point at an appropriate internal position (see, for example, Patent Document 2).
上述した非接触タイプの計測装置を用いることにより、ウエーハに傷を付けることなく、厚みや高さを計測することができる。ここで、非接触タイプの該計測装置では、回析格子によって干渉光を生成し、該干渉光の強さを波長毎に検出するイメージセンサーが必要になるが、計測対象となるウエーハの厚みが厚くなるほど、干渉光の数が増加し、結果として分光干渉波形を構成する波の凹凸が細かくなり、計測精度を上げるためにイメージセンサーの画素数を増やし分解能を上げていく必要性が生じる。しかし、該イメージセンサーの画素数を多くしようとするとイメージセンサーが高価になることから、採用できるイメージセンサーの画素数には制限があるのが現実であり、画素数の少ないイメージセンサーを用いた場合に厚みのあるウエーハを計測する場合には十分な計測精度が得られない、という問題があった。 By using the non-contact type measuring apparatus described above, the thickness and height can be measured without damaging the wafer. Here, in the non-contact type measuring apparatus, an image sensor that generates interference light by a diffraction grating and detects the intensity of the interference light for each wavelength is required, but the thickness of the wafer to be measured is small. As the thickness increases, the number of interference light increases, and as a result, the unevenness of the wave constituting the spectral interference waveform becomes finer, and it becomes necessary to increase the number of pixels of the image sensor and increase the resolution in order to increase measurement accuracy. However, if the number of pixels of the image sensor is increased, the image sensor becomes expensive. Therefore, there is a limit to the number of pixels of the image sensor that can be adopted. When an image sensor with a small number of pixels is used. However, when measuring a thick wafer, there is a problem that sufficient measurement accuracy cannot be obtained.
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、画素数が少ないイメージセンサーを用いた場合であっても、高精度に厚みを計測することが可能な構成を備えた計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and the main technical problem thereof is that it has a configuration capable of measuring the thickness with high accuracy even when an image sensor having a small number of pixels is used. It is to provide a measuring device.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する所定の波長域の光を照射してウエーハの厚みを計測する計測装置であって、ウエーハに対して透過性を有する所定の波長域の光を第１の光路に発するブロードバンド光源と、該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を集光し該保持手段に保持されたウエーハに照射する集光器と、該ブロードバンド光源と該集光器との間の該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を該集光器に導くと共に該保持手段に保持されたウエーハの上面と下面とから反射した戻り光を第２の光路に分岐する光分岐部と、該第２の光路に配設され該戻り光を所定の波長域で分光する回析格子と、該回析格子で分光された波長毎の光の強度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該波長毎の光の強度に基づき分光干渉波形を生成し、生成した分光干渉波形を波形解析してウエーハの厚みを算出する算出手段と、から少なくとも構成され、該第２の光路上における該光分岐部と該イメージセンサーの間には、分光された光の照射領域を拡大し該光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に分光された光の中央部が該イメージセンサーに導かれる分光選択手段が配設される計測装置が提供される。 In order to solve the above main technical problem, according to the present invention, a holding means for holding a wafer, and light of a predetermined wavelength region having transparency to the wafer held by the holding means are irradiated to the wafer. A measuring device for measuring a thickness, a broadband light source that emits light in a predetermined wavelength range that is transparent to a wafer to a first optical path, and the broadband light source that is disposed in the first optical path A condenser that collects light and irradiates the wafer held by the holding means; and a light emitted from the broadband light source disposed in the first optical path between the broadband light source and the condenser. A light branching portion for guiding return light reflected from the upper surface and the lower surface of the wafer held by the holding means and held by the holding means to the second optical path; and the return light disposed in the second optical path. Diffraction case for spectroscopic analysis in the specified wavelength range And an image sensor for detecting the intensity of light for each wavelength dispersed by the diffraction grating, and generating a spectral interference waveform based on the intensity of the light for each wavelength detected by the image sensor, and generating the generated spectral interference waveform And a calculation means for calculating the thickness of the wafer by analyzing the waveform of the light, and expanding an irradiation area of the separated light between the light branching portion and the image sensor on the second optical path. A measuring device is provided in which spectral selection means is provided in which an end portion of the wavelength region of the light is guided out of the image sensor and a central portion of the dispersed light is guided to the image sensor.
該分光選択手段は、該イメージセンサーと該回析格子との間に配設されるズームレンズであり、該ズームレンズによって拡大された分光後の光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に中央部が該イメージセンサーに導かれるように構成することができる。また、該分光選択手段は、回析格子であり、分光後の光の分散角が拡大されるように設定されていることにより、分光された光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれるように構成してもよい。 The spectroscopic selection means is a zoom lens disposed between the image sensor and the diffraction grating, and an end portion of the wavelength region of the light after being magnified by the zoom lens is outside the image sensor. In addition, the central portion may be guided to the image sensor. Further, the spectral selection means is a diffraction grating, and is set so that the dispersion angle of the light after the spectroscopy is expanded, so that the end of the wavelength region of the dispersed light is outside the image sensor. You may comprise so that it may be guide | induced to.
該回析格子は、分光後の光の分散角が大きくなる密度の高い領域と、該密度の高い領域に対し分散角が小さくなる密度が低い領域とを備え、該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の高い領域と該密度の低い領域とが選択に位置付けられ、該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の高い領域が位置付けられた際は、分光された光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に中央部が該イメージセンサーに導かれ、 該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の低い領域が位置付けられた際は、分光された光の全部が該イメージセンサーに導かれるように構成してもよい。 The diffraction grating includes a high-density region where the dispersion angle of light after spectroscopy is large and a low-density region where the dispersion angle is small relative to the high-density region, and is guided to the second optical path. When the high-density area and the low-density area are positioned selectively with respect to the return light, and when the high-density area is positioned with respect to the return light guided to the second optical path, An end of the wavelength region of the dispersed light is guided out of the image sensor and a central portion is guided to the image sensor, and a region having a low density with respect to the return light guided to the second optical path When positioned, all of the dispersed light may be guided to the image sensor.
該計測装置は、さらに、該光分岐部と該集光器との間の該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光の一部を第３の光路に導くビームスプリッターと、該第３の光路に導かれた光を反射して該ビームスプリッターを介して第１の光路に戻し分光干渉波形の基準となる基準光を生成する反射部とを備え、該算出手段は、ウエーハの厚みに加え、ウエーハの上面から反射した戻り光と基準光との分光干渉波形に基づいて上面の高さを算出すると共に、ウエーハの下面から反射した戻り光と基準光との分光干渉波形に基づいて下面の高さを算出することができる。 The measurement apparatus further includes a beam splitter that is disposed in the first optical path between the optical branching unit and the condenser and guides a part of light emitted from the broadband light source to a third optical path; A reflection unit that reflects the light guided to the third optical path and returns the light to the first optical path via the beam splitter and generates a reference light that serves as a reference of a spectral interference waveform; In addition to the thickness of the wafer, the height of the upper surface is calculated based on the spectral interference waveform of the return light reflected from the upper surface of the wafer and the reference light, and the spectral interference waveform of the return light reflected from the lower surface of the wafer and the reference light is calculated. Based on this, the height of the lower surface can be calculated.
本発明は、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する所定の波長域の光を照射してウエーハの厚みを計測する計測装置であって、 ウエーハに対して透過性を有する所定の波長域の光を第１の光路に発するブロードバンド光源と、該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を集光し該保持手段に保持されたウエーハに照射する集光器と、該ブロードバンド光源と該集光器との間の該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を該集光器に導くと共に該保持手段に保持されたウエーハの上面と下面とから反射した戻り光を第２の光路に分岐する光分岐部と、該第２の光路に配設され該戻り光を所定の波長域で分光する回析格子と、該回析格子で分光された波長毎の光の強度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該波長毎の光の強度に基づき分光干渉波形を生成し、生成した分光干渉波形を波形解析してウエーハの厚みを算出する算出手段と、から少なくとも構成され、該第２の光路上における該光分岐部と該イメージセンサーの間には、分光された光の照射領域を拡大し該光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に分光された光の中央部が該イメージセンサーに導かれる分光選択手段が配設されることにより、イメージセンサーを構成する画素数を多くすることが軽減され、分光干渉波形を形成する際の精度が高くなり、ウエーハの高さ、厚みを計測する際の検束制度を向上させることができる。 The present invention relates to a holding means for holding a wafer, and a measuring apparatus for measuring the thickness of the wafer by irradiating light of a predetermined wavelength range having transparency to the wafer held by the holding means. A broadband light source that emits light in a predetermined wavelength range that is transparent to the first optical path, and the light emitted from the broadband light source that is disposed in the first optical path is collected and held by the holding means A condenser that irradiates the wafer, and a light that is disposed in the first optical path between the broadband light source and the condenser and that emits light emitted from the broadband light source to the condenser and to the holding means An optical branching unit for branching the return light reflected from the upper and lower surfaces of the held wafer into a second optical path, and a diffraction grating disposed in the second optical path for dispersing the return light in a predetermined wavelength region And light for each wavelength separated by the diffraction grating. An image sensor for detecting the intensity, a calculation means for generating a spectral interference waveform based on the intensity of the light for each wavelength detected by the image sensor, and calculating the thickness of the wafer by analyzing the generated spectral interference waveform; Between the light branching portion and the image sensor on the second optical path, and the irradiation region of the dispersed light is enlarged, and the end portion of the wavelength region of the light is outside the image sensor. By providing a spectral selection means for guiding the central portion of the guided and split light to the image sensor, it is possible to reduce the number of pixels constituting the image sensor and form a spectral interference waveform. The accuracy of the measurement can be improved, and the inspection system for measuring the height and thickness of the wafer can be improved.
以下、本発明による計測装置について添付図面を参照して、詳細に説明する。
図１には、本発明に基づいて構成される計測装置７０が適用されたレーザー加工装置４０の全体斜視図、および、計測対象となる被加工物としてのウエーハ１０の斜視図が示されている。該ウエーハ１０は、例えば、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）基板からなり、略円板形状をなすウエーハ１０の上面には複数の分割予定ライン１２が格子状に形成されており、分割予定ライン１２によってウエーハ１０の上面が複数の領域に区画されている。該複数の領域のそれぞれには、デバイス１４（例えばＬＥＤ等の光デバイス）が形成され、ウエーハ１０は、環状のフレームＦに外周が貼着された粘着テープＴに下面側が貼り付けられ保持される。
Hereinafter, a measuring device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an overall perspective view of a laser processing apparatus 40 to which a measuring apparatus 70 configured according to the present invention is applied, and a perspective view of a wafer 10 as a workpiece to be measured. . The wafer 10 is made of, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, and a plurality of planned division lines 12 are formed in a lattice shape on the upper surface of the wafer 10 having a substantially disk shape. The upper surface of the wafer 10 is partitioned into a plurality of regions. In each of the plurality of regions, a device 14 (for example, an optical device such as an LED) is formed, and the wafer 10 is held by attaching the lower surface side to an adhesive tape T having an outer periphery attached to an annular frame F. .
図１に示すレーザー加工装置４０は、基台４１と、該被加工物を保持する保持機構４２と、保持機構４２を移動させる加工送り手段４３と、保持機構４２に保持される被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４４と、撮像手段４５と、基台４１の上面から上方に延び、次いで実質上水平に延びる該レーザー光線照射手段４４が内蔵された枠体４６と、後述するコンピュータにより構成される制御手段と、を備え、該制御手段により各手段が制御されるように構成されている。また、該枠体４６の内部には、本発明に基づき構成される計測手段７０も内蔵されている。 A laser processing apparatus 40 shown in FIG. 1 includes a base 41, a holding mechanism 42 that holds the workpiece, a processing feed means 43 that moves the holding mechanism 42, and a workpiece that is held by the holding mechanism 42. A laser beam irradiating means 44 for irradiating a laser beam, an image pickup means 45, a frame 46 containing the laser beam irradiating means 44 extending upward from the upper surface of the base 41 and then extending substantially horizontally, and a computer described later. Control means, and each means is controlled by the control means. In addition, a measuring means 70 configured according to the present invention is also built in the frame body 46.
保持機構４２は、Ｘ軸方向において移動自在に基台４１に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板５１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板５１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板５３と、Ｙ軸方向可動板５３の上面に固定された円筒状の支柱５０と、支柱５０の上端に固定された矩形状のカバー板５２とを含む。カバー板５２にはＹ軸方向に延びる長穴５２ａが形成されている。長穴５２ａを通って上方に延びる円形状の被加工物を直接的に保持する保持手段としてのチャックテーブル５４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック５６が配置されている。吸着チャック５６は、支柱５０を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル５４の周縁には、周方向に間隔をおいて複数個のクランプ５８が配置されている。なお、Ｘ軸方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸方向は図１に矢印Ｙで示す方向であってＸ軸方向に直交する方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で規定される平面は実質上水平である。 The holding mechanism 42 has a rectangular X-axis movable plate 51 mounted on the base 41 so as to be movable in the X-axis direction and a rectangular shape mounted on the X-axis movable plate 51 so as to be movable in the Y-axis direction. A Y-axis movable plate 53, a cylindrical column 50 fixed to the upper surface of the Y-axis movable plate 53, and a rectangular cover plate 52 fixed to the upper end of the column 50 are included. The cover plate 52 is formed with a long hole 52a extending in the Y-axis direction. On the upper surface of the chuck table 54 as a holding means for directly holding a circular workpiece extending upward through the elongated hole 52a, a circular adsorption formed from a porous material and extending substantially horizontally. A chuck 56 is disposed. The suction chuck 56 is connected to suction means (not shown) by a flow path passing through the support column 50. A plurality of clamps 58 are arranged on the periphery of the chuck table 54 at intervals in the circumferential direction. The X-axis direction is a direction indicated by an arrow X in FIG. 1, and the Y-axis direction is a direction indicated by an arrow Y in FIG. 1 and is a direction orthogonal to the X-axis direction. A plane defined by the X-axis direction and the Y-axis direction is substantially horizontal.
加工送り手段４３は、Ｘ軸方向移動手段６０と、Ｙ軸方向移動手段６５と、図示しない回転手段とを含む。Ｘ軸方向移動手段６０は、基台４１上においてＸ軸方向に延びるボールねじ６０ｂと、ボールねじ６０ｂの片端部に連結されたモータ６０ａとを有する。ボールねじ６０ｂの図示しないナット部は、Ｘ軸方向可動板５１の下面に固定されている。そしてＸ軸方向移動手段６０は、ボールねじ６０ｂによりモータ６０ａの回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板５１に伝達し、基台４１上の案内レール４３ａに沿ってＸ軸方向可動板５１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向移動手段６５は、Ｘ軸方向可動板５１上においてＹ軸方向に延びるボールねじ６５ｂと、ボールねじ６５ｂの片端部に連結されたモータ６５ａとを有する。ボールねじ６５ｂの図示しないナット部は、Ｙ軸方向可動板５３の下面に固定されている。そして、Ｙ軸方向移動手段６５は、ボールねじ６５ｂによりモータ６５ａの回転運動を直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板５３に伝達し、Ｘ軸方向可動板５１上の案内レール５１ａに沿ってＹ軸方向可動板５３をＹ軸方向において進退させる。回転手段は、支柱５０に内蔵され支柱５０に対して吸着チャック５６を回転させる。 The machining feed means 43 includes an X-axis direction moving means 60, a Y-axis direction moving means 65, and a rotating means (not shown). The X-axis direction moving means 60 has a ball screw 60b extending in the X-axis direction on the base 41 and a motor 60a connected to one end of the ball screw 60b. A nut portion (not shown) of the ball screw 60 b is fixed to the lower surface of the X-axis direction movable plate 51. Then, the X-axis direction moving means 60 converts the rotational motion of the motor 60a into a linear motion by the ball screw 60b and transmits it to the X-axis direction movable plate 51, and is movable along the guide rail 43a on the base 41 in the X-axis direction. The plate 51 is advanced and retracted in the X-axis direction. The Y-axis direction moving means 65 has a ball screw 65b extending in the Y-axis direction on the X-axis direction movable plate 51, and a motor 65a connected to one end of the ball screw 65b. A nut portion (not shown) of the ball screw 65 b is fixed to the lower surface of the Y-axis direction movable plate 53. Then, the Y-axis direction moving means 65 converts the rotational motion of the motor 65 a into a linear motion by the ball screw 65 b and transmits it to the Y-axis direction movable plate 53, along the guide rail 51 a on the X-axis direction movable plate 51. The Y-axis direction movable plate 53 is advanced and retracted in the Y-axis direction. The rotating means is built in the column 50 and rotates the suction chuck 56 with respect to the column 50.
レーザー光線照射手段４４は、基台４１の上面から上方に延び、次いで実質上水平に延びる枠体４６に内蔵されている。該レーザー光線照射手段４４は、被加工物であるウエーハ１０の分割予定ライン１２の上面に沿って照射するものであり、チャックテーブル５４に保持されたウエーハ１０に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハ１０の上面から所定の深さ位置に位置付けて照射し、分割予定ライン１２に沿って改質層を形成して分割起点とする形質層形成工程を実施するためのものである。なお、レーザー光線照射手段４４は、周知のものを採用することができ、本発明の要部を構成するものではないため、その詳細については省略する。 The laser beam irradiation means 44 is built in a frame 46 that extends upward from the upper surface of the base 41 and then extends substantially horizontally. The laser beam irradiating means 44 irradiates the upper surface of the division line 12 of the wafer 10 that is a workpiece, and a laser beam having a wavelength that is transmissive to the wafer 10 held on the chuck table 54. This is for carrying out a plasma layer forming process in which a condensing point is irradiated at a predetermined depth position from the upper surface of the wafer 10 and a modified layer is formed along the division planned line 12 to be a division starting point. . As the laser beam irradiation means 44, a well-known one can be adopted and does not constitute a main part of the present invention, and therefore details thereof are omitted.
該枠体４６の内部には上述したように、計測手段７０が内蔵されており、計測手段７０の一部を構成する集光器７５が、該枠体４６の先端部下面側で上述したレーザー光線照射手段４４の集光器に対し、Ｘ軸方向に隣接した位置に配設されている。 As described above, the measuring means 70 is built in the inside of the frame 46, and the condenser 75 that constitutes a part of the measuring means 70 is disposed on the lower surface side of the distal end of the frame 46. It is arranged at a position adjacent to the condenser of the irradiation means 44 in the X-axis direction.
図２に基づいて、計測手段７０についてさらに詳しく説明する。図示の実施形態における計測装置７０は、計測対象となるウエーハ１０に対して透過性を有する所定の波長領域を有する光を発するブロードバンド光源７１と、該ブロードバンド光源７１からの光を第１の光路７０ａに導くと共に、第１の光路７０ａを逆行する戻り光を第２の光路７０ｂに導く光分岐部７２と、第１の光路７０ａに導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズ７３１を備えたコリメーションレンズ機構７３と、コリメーションレンズ機構７３によって平行光に形成された光を第１の光路７０ａから、第３の経路７０ｃに分岐させるビームスプリッター７４１を備えた光分岐手段７４と、第１の光路７０ａの終端部に位置付けられブロードバンド光源７１からの光をウエーハ１０に集光して照射する集光レンズ７５１を内蔵した該集光器７５と、を備えている。 The measuring means 70 will be described in more detail based on FIG. The measuring device 70 in the illustrated embodiment includes a broadband light source 71 that emits light having a predetermined wavelength region that is transmissive to the wafer 10 to be measured, and the light from the broadband light source 71 in a first optical path 70a. And a collimation lens 731 for forming the light guided to the first optical path 70a into parallel light, and a light branching section 72 for guiding the return light traveling backward through the first optical path 70a to the second optical path 70b. A collimation lens mechanism 73; a light branching means 74 including a beam splitter 741 for branching the light formed into parallel light by the collimation lens mechanism 73 from the first optical path 70a to the third path 70c; and the first optical path. A condensing lens 751 which is positioned at the terminal end of 70a and condenses and irradiates the light from the broadband light source 71 on the wafer 10. And the condenser 75 which incorporates, and a.
ブロードバンド光源７１としては、例えば、波長が１１００〜１９００ｎｍ領域の光を発することが可能な光源を採用することができ、例えば、ＬＥＤ、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ｄｉｏｄｅ）、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）、ＳＣ（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｔｉｎｕｕｍ）、ハロゲン光源等を選択することができる As the broadband light source 71, for example, a light source capable of emitting light in a wavelength range of 1100 to 1900 nm can be adopted. ), Halogen light source etc. can be selected
上記光分岐部７２としては、偏波保持ファイバーサーキュレーターを採用することができるが、本発明はこれに限定されず、偏波保持ファイバーカプラ等を用いるようにしてもよい。なお、上記光分岐手段７４は、図示の実施形態においては、ビームスプリッター７４１に加え、反射部を構成する方向変換ミラー７４２と、によって構成されている。また、上記ブロードバンド光源７１から光分岐部７２までの経路、及び第１の光路７０ａの一部を構成する該光分岐部７２からコリメーションレンズ機構７３までは、光ファイバーにより構成され、コリメーションレンズ機構７３を透過した光は、集光器７５の集光レンズ７５１により集光されてウエーハ１０に照射される。 As the optical branching unit 72, a polarization maintaining fiber circulator can be adopted, but the present invention is not limited to this, and a polarization maintaining fiber coupler or the like may be used. In the illustrated embodiment, the light branching means 74 is constituted by a direction changing mirror 742 that constitutes a reflecting portion in addition to the beam splitter 741. Further, the path from the broadband light source 71 to the light branching portion 72 and the light branching portion 72 constituting a part of the first optical path 70a to the collimation lens mechanism 73 are configured by optical fibers, and the collimation lens mechanism 73 is provided. The transmitted light is condensed by the condenser lens 751 of the condenser 75 and irradiated on the wafer 10.
なお、図示しないが、集光器７５は、チャックテーブル５４の吸着チャック５６の上面に対して上下動する位置調整手段を備え、ウエーハ１０に対する集光点位置を調整することが可能に構成されている。 Although not shown, the condenser 75 includes position adjusting means that moves up and down with respect to the upper surface of the chucking chuck 56 of the chuck table 54 and is configured to be able to adjust the position of the condensing point with respect to the wafer 10. Yes.
上記した第３の光路７０ｃの終端部には、第３の光路７０ｃに導かれた平行光を反射して第３の光路７０ｃに戻り光を逆行させるための反射ミラー７６が配設されている。この反射ミラー７６は、図示の実施形態では、上記した集光器７５に装着されている。 A reflection mirror 76 for reflecting the parallel light guided to the third optical path 70c and returning it to the third optical path 70c is disposed at the end of the third optical path 70c. . In the illustrated embodiment, the reflecting mirror 76 is attached to the condenser 75 described above.
上記第２の光路７０ｂには、被加工物であるウエーハ１０、及び反射ミラー７６で反射し逆行してきた光を適切に分光すべく、コリメーションレンズ７７１と、回析格子７７２と、低倍率のズームレンズ７７３とから少なくとも構成された分光選択手段７７が配設されている。コリメーションレンズ７７１は、反射ミラー７６によって反射し、第３の光路７０ｃ、ビームスプリッター７４１を経て第１の光路７０ａに戻され、コリメーションレンズ７３を逆行して光分岐部７２から第２の光路７０ｂに導かれた戻り光（以下「基準光」という。）と、チャックテーブル５６の吸着チャック５６上に保持されたウエーハ１０の上面及び下面で反射し、集光器７５、ビームルプリッター７４１、及びコリメーションレンズ機構７３を逆行して光分岐部７２から第２の光路７０ｂに導かれた戻り光のそれぞれを平行光に形成する。なお、ビームスプリッター７４１から反射ミラー７６までを構成する基準光の光路長Ｌ１は、ビームスプリッター７４１からチャックテーブル５４の吸着チャック５６の表面までを構成する光路長Ｌよりも短くなるように設定されており、例えば、該光路長Ｌよりも２０００μｍ短く設定されている。 In the second optical path 70b, a collimation lens 771, a diffraction grating 772, and a low-magnification zoom lens are provided in order to appropriately disperse the light reflected and reflected by the wafer 10 and the reflecting mirror 76, which are workpieces. Spectral selection means 77 comprising at least a lens 773 is provided. The collimation lens 771 is reflected by the reflection mirror 76, is returned to the first optical path 70a through the third optical path 70c and the beam splitter 741, and travels backward through the collimation lens 73 to the second optical path 70b. The guided return light (hereinafter referred to as “reference light”) is reflected by the upper surface and the lower surface of the wafer 10 held on the chucking chuck 56 of the chuck table 56, and the condenser 75, the beam splitter 741, and the collimation. Each of the return lights guided backward from the light branching portion 72 to the second optical path 70b is formed into parallel light by going backward through the lens mechanism 73. The optical path length L1 of the reference light constituting the beam splitter 741 to the reflecting mirror 76 is set to be shorter than the optical path length L constituting the beam splitter 741 to the surface of the chuck chuck 56 of the chuck table 54. For example, it is set shorter than the optical path length L by 2000 μm.
上記回析格子７７２は、コリメーションレンズ７７１によって平行光に形成された上記の基準光、及び各戻り光の干渉を回析し所定の波長域で分光するように構成され、さらに、分散角が拡大するように設定される。また、回析格子７７２により分光された光の各波長に対応する回析信号は、低倍率のズームレンズ７７３を介してラインイメージセンサー７８側に送られるように構成されている。ラインイメージセンサー７８は、直線状に多数の受光素子が連続的に配設されており、各受光素子の位置に対応させて回析格子７７２によって分光された光の各波長における光強度が検出されるように構成され、検出された光強度信号は、後述する制御手段２０に送られる。 The diffraction grating 772 is configured to diffract the above-mentioned reference light formed in parallel light by the collimation lens 771 and interference of each return light, and to disperse in a predetermined wavelength range, and further, the dispersion angle is expanded. Set to do. Further, the diffraction signal corresponding to each wavelength of the light separated by the diffraction grating 772 is configured to be sent to the line image sensor 78 side through the low-magnification zoom lens 773. In the line image sensor 78, a large number of light receiving elements are continuously arranged in a straight line, and the light intensity at each wavelength of light dispersed by the diffraction grating 772 is detected in correspondence with the position of each light receiving element. The detected light intensity signal is sent to the control means 20 described later.
制御手段２０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）。 The control means 20 is constituted by a computer and temporarily stores a central processing unit (CPU) that performs arithmetic processing according to a control program, a read-only memory (ROM) that stores a control program and the like, detected detection values, arithmetic results, and the like. A random access memory (RAM) that can be read and written, an input interface, and an output interface (details are not shown).
上述した分光選択手段７７に配設された低倍率のズームレンズ７７３は、回析格子７７２で分光された光を拡大・縮小し、平行光として出射することが可能に構成されている。図２に示す実施形態では、ウエーハ１０の上面、下面、及び反射ミラー７６で反射されて戻ってきた戻り光が、回析格子７７２によって波長領域毎に分光され、分光された光の波長が１１００〜１９００ｎｍの波長で構成されているのに対し、該戻り光をズームレンズ７７３で拡大することにより、該戻り光を構成している波長領域の端部、即ち１１００〜１３００ｎｍの波長領域、及び１７００〜１９００ｎｍの波長領域が該イメージセンサーの外に導かれ、分光された光の波長の中央部（１３００〜１７００ｎｍ）のみが該ラインイメージセンサー７８に導かれるように設定されている。 The low-magnification zoom lens 773 disposed in the above-described spectroscopic selection unit 77 is configured to be able to enlarge / reduce the light split by the diffraction grating 772 and emit it as parallel light. In the embodiment shown in FIG. 2, the return light reflected and returned by the upper and lower surfaces of the wafer 10 and the reflection mirror 76 is spectrally divided by the diffraction grating 772 for each wavelength region, and the wavelength of the dispersed light is 1100. The return light is magnified by the zoom lens 773 while being configured with a wavelength of ˜1900 nm, so that the end of the wavelength region constituting the return light, that is, the wavelength region of 1100 to 1300 nm, and 1700 The wavelength region of ˜1900 nm is guided to the outside of the image sensor, and only the central portion (1300 to 1700 nm) of the wavelength of the dispersed light is set to be guided to the line image sensor 78.
制御手段２０は、ラインイメージセンサー７８からの検出信号に基づいて図３に示すような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行し、ビームスプリッター７４１からチャックテーブル５４に保持されたウエーハ１０の上面までの光路長Ｌ２、ビームスプリッター７４１からチャックテーブル５４に保持されたウエーハ１０の下面までの光路長Ｌ３と、該基準光の光路長Ｌ１との光路長差、及び該光路長Ｌ２と該光路長Ｌ３との光路長差を求め、該光路長差に基づいてチャックテーブル５４の上面に保持されたウエーハ１０の上面、下面の高さ、及びウエーハ１０の厚みを求める。なお、図３において横軸は戻り光の波長を示し、縦軸は光強度を示している。 The control means 20 obtains a spectral interference waveform as shown in FIG. 3 based on the detection signal from the line image sensor 78, executes a waveform analysis based on the spectral interference waveform and a theoretical waveform function, and a beam splitter 741. To the upper surface of the wafer 10 held on the chuck table 54, the optical path length L3 from the beam splitter 741 to the lower surface of the wafer 10 held on the chuck table 54, and the optical path length L1 of the reference light The length difference and the optical path length difference between the optical path length L2 and the optical path length L3 are obtained, and the upper and lower surface heights of the wafer 10 held on the upper surface of the chuck table 54 based on the optical path length difference, and the wafer 10 Find the thickness of In FIG. 3, the horizontal axis indicates the wavelength of the return light, and the vertical axis indicates the light intensity.
以下、制御手段２０が図３に示されるような分光干渉波形に基づいて実行する波形解析の一例について、より具体的に説明する。
光路長Ｌ１と光路長Ｌ２との差を第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ２−Ｌ１）、光路長Ｌ１と光路長Ｌ３との差を第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ３−Ｌ１）、光路長Ｌ３と光路長Ｌ２との差を第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）とする。なお、上述したように、光路長Ｌ１自体は変化しない基準光の光路長であり、ビームスプリッター７４１からウエーハ１０の上面、下面までの光路長Ｌ２、Ｌ３よりも短くなるように設定されている。
Hereinafter, an example of waveform analysis performed by the control unit 20 based on the spectral interference waveform as shown in FIG. 3 will be described more specifically.
The difference between the optical path length L1 and the optical path length L2 is the first optical path length difference (d1 = L2-L1), the difference between the optical path length L1 and the optical path length L3 is the second optical path length difference (d2 = L3-L1), A difference between the optical path length L3 and the optical path length L2 is defined as a third optical path length difference (d3 = L3-L2). As described above, the optical path length L1 itself is the optical path length of the reference light that does not change, and is set to be shorter than the optical path lengths L2 and L3 from the beam splitter 741 to the upper surface and the lower surface of the wafer 10.
制御手段２０は、上記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行する。この波形解析は、例えばフーリエ変換理論やウエーブレット変換理論に基づいて実行することができるが、以下に述べる実施形態においては下記の数式１、数式２、数式３に示すフーリエ変換式を用いた例について説明する。 The control unit 20 executes waveform analysis based on the spectral interference waveform and a theoretical waveform function. This waveform analysis can be executed based on, for example, Fourier transform theory or wavelet transform theory, but in the embodiment described below, examples using the Fourier transform expressions shown in the following formulas 1, 2, and 3 are used. Will be described.
上記数式において、λは波長、ｄは上記第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ２−Ｌ１）、第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ３−Ｌ１）、及び第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）、Ｗ(λｎ)は窓関数である。上記数式１は、ｃｏｓの理論波形と上記分光干渉波形（Ｉ（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い光路長差(ｄ)を求める。また、上記数式２は、ｓｉｎの理論波形と上記分光干渉波形（Ｉ（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ２−Ｌ１）、第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ３−Ｌ１）、及び第３の光路長差（ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２）を求める。そして、上記数式３は、数式１の結果と数式２の結果の平均値を求める。 In the above formula, λ is the wavelength, d is the first optical path length difference (d1 = L2-L1), the second optical path length difference (d2 = L3-L1), and the third optical path length difference (d3 = L3). -L2), W (λn) is a window function. Equation (1) is the closest wave period (high correlation) in comparison between the theoretical waveform of cos and the spectral interference waveform (I (λn)), that is, the phase between the spectral interference waveform and the theoretical waveform function. An optical path length difference (d) having a high relation number is obtained. Also, the above formula 2 is the closest wave period (highly correlated) in comparison between the theoretical waveform of sin and the spectral interference waveform (I (λn)), that is, the spectral interference waveform and the theoretical waveform function The first optical path length difference (d1 = L2-L1), the second optical path length difference (d2 = L3-L1), and the third optical path length difference (d3 = L3-L2) are obtained. . Then, the above Equation 3 obtains the average value of the result of Equation 1 and the result of Equation 2.
制御手段２０は、上記数式１、数式２、数式３に基づく演算を実行する算出手段を備えることにより、戻り光の各光路長差に起因する分光の干渉に基づき、図４に示す信号強度の波形を得ることができる。図４において横軸は光路長差(ｄ)を示し、縦軸は信号強度を示している。図４に示す例においては、光路長差(ｄ)が１８００μmの位置、１０００μmの位置、８００μｍの位置で信号強度が高く表されている。即ち、光路長差(ｄ)が１８００μmの位置の信号強度(Ｓ１)は、基準光とウエーハ１０の下面までの光路長差である第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ３−Ｌ１）を表すものである。また、光路長差(ｄ)が１０００μmの位置の信号強度(Ｓ２)は、基準光とウエーハ１０の上面までの光路長差である第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ２−Ｌ１）を表すものであり、さらに、光路長差（ｄ）が８００μｍの位置の信号強度（Ｓ３）は第３の光路長差(ｄ３＝Ｌ３−Ｌ２)を表すものである。なお、チャックテーブル５４の吸着チェック５６の上面を基準とするウエーハ１０の上面、及び下面の高さ（ｈ）は、ビームスプリッター７４１からチャックテーブル５４の上面までの光路長Ｌと基準光の光路長Ｌ１との光路長差（本実施形態では２０００μｍ）から容易に算出される。このような計測を、上述したＸ軸方向移動手段６０と、Ｙ軸方向移動手段６５とを作動させることによりウエーハ１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させながら全ての分割予定ライン１２に沿って実行する。 The control means 20 is provided with calculation means for performing calculations based on the above-described Expression 1, Expression 2, and Expression 3, so that the signal intensity shown in FIG. 4 can be obtained based on spectral interference caused by each optical path length difference of the return light. A waveform can be obtained. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the optical path length difference (d), and the vertical axis indicates the signal intensity. In the example shown in FIG. 4, the signal intensity is high when the optical path length difference (d) is 1800 μm, 1000 μm, and 800 μm. That is, the signal intensity (S1) at the position where the optical path length difference (d) is 1800 μm represents the first optical path length difference (d1 = L3−L1) that is the optical path length difference between the reference light and the lower surface of the wafer 10. It is. The signal intensity (S2) at the position where the optical path length difference (d) is 1000 μm represents the second optical path length difference (d2 = L2−L1) that is the optical path length difference between the reference light and the upper surface of the wafer 10. Furthermore, the signal intensity (S3) at the position where the optical path length difference (d) is 800 μm represents the third optical path length difference (d3 = L3−L2). The height (h) of the upper surface and the lower surface of the wafer 10 with respect to the upper surface of the chucking check 56 of the chuck table 54 is the optical path length L from the beam splitter 741 to the upper surface of the chuck table 54 and the optical path length of the reference light. It is easily calculated from the optical path length difference from L1 (2000 μm in this embodiment). Such measurement is performed along all the planned division lines 12 while moving the wafer 10 in the X-axis direction and the Y-axis direction by operating the X-axis direction moving means 60 and the Y-axis direction moving means 65 described above. And execute.
そして、該集光器７５と該チャックテーブル５４との相対的なＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置で特定される計測位置の座標（Ｘ座標、Ｙ座標）におけるウエーハ１０の上面、下面の高さ（ｈ）、及び厚みを、Ｘ座標、Ｙ座標に関連付けて制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶する。このような計測を行うことで、ウエーハ１０の全面における上面、下面の高さ、及び厚みの情報を得ることができる。よって、当該各情報に基づき、例えば、ウエーハ１０の上面から所定位置の内部に改質層を形成するレーザー加工を実施したり、切削ブレードを用いて切削加工を実施する際の切削ブレードの位置を、ウエーハ１０の高さ、厚み方向に対して正確に位置付けたりすることが可能となる。 The heights of the upper and lower surfaces of the wafer 10 at the coordinates (X coordinate, Y coordinate) of the measurement position specified by the relative positions of the condenser 75 and the chuck table 54 in the X-axis direction and the Y-axis direction. The length (h) and the thickness are stored in a random access memory (RAM) of the control means 20 in association with the X coordinate and the Y coordinate. By performing such measurement, information on the height and thickness of the upper and lower surfaces of the entire surface of the wafer 10 can be obtained. Therefore, based on the information, for example, laser processing for forming a modified layer inside the predetermined position from the upper surface of the wafer 10 or the position of the cutting blade when performing cutting using the cutting blade is performed. The wafer 10 can be accurately positioned with respect to the height and thickness direction.
本発明に基づき構成される計測装置７０は、以上のように構成されていることにより、以下のような効果を奏することができる。例えば、本実施形態におけるラインイメージセンサー７８の画素数が２０４８ピクセルであるとする。ウエーハ１０の厚みが薄い場合（例えば５００μｍ未満）は、図３に示す分光干渉波形で示される波形の凹凸数が少なく、５１２個の画素数でその波形の形状を略忠実に表現することができる。よって、低倍率のズームレンズ７７３を通さずに、回析格子７７２によって回析された光の全てをラインイメージセンサー７８に照射して分光干渉波形を取得し、上記した算出手段により、第１〜第３の光路長差を算出すればよい。しかし、例えば、厚みが８００μｍ以上である場合は、干渉光の数が増大し、分光干渉波形の凹凸が多くなり、分光を構成する１１００〜１９００ｎｍの波長領域の全てをラインイメージセンサー７８に照射した場合は、画素数の関係から、その波形を忠実に表現することができず計測精度が低下する。その点、本発明に基づく計測手段７０によれば、回析格子により分光された光の照射領域を低倍率のズームレンズにより拡大し該光の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に分光された光の中央部のみが該イメージセンサーに導かれるように機能する分光選択手段７７が配設されている。これにより、該分光選択手段７７のズームレンズ７７３を適用して分光された光の全てをラインイメージセンサー７８に導かずに、波長領域の中央部のみ（例えば、波長１３００〜１７００ｎｍの領域）をラインイメージセンサー７８に導き、分光干渉波形を得るようにすることができ、干渉光の数が増えても、限られた画素数によってその波形形状を忠実に表現することが可能になり、ウエーハ１０の高さ、厚みを計測する精度を確保することが可能となる。 The measuring device 70 configured according to the present invention can achieve the following effects by being configured as described above. For example, it is assumed that the number of pixels of the line image sensor 78 in the present embodiment is 2048 pixels. When the wafer 10 is thin (for example, less than 500 μm), the number of irregularities of the waveform shown by the spectral interference waveform shown in FIG. 3 is small, and the shape of the waveform can be expressed almost faithfully with the number of 512 pixels. . Therefore, the line image sensor 78 is irradiated with all of the light diffracted by the diffraction grating 772 without passing through the low-power zoom lens 773, and the spectral interference waveform is obtained. The third optical path length difference may be calculated. However, for example, when the thickness is 800 μm or more, the number of interference light increases, the unevenness of the spectral interference waveform increases, and the line image sensor 78 is irradiated with the entire wavelength range of 1100 to 1900 nm constituting the spectrum. In this case, due to the relationship between the number of pixels, the waveform cannot be expressed faithfully, and the measurement accuracy decreases. In that respect, according to the measuring means 70 according to the present invention, the irradiation area of the light split by the diffraction grating is enlarged by the low-power zoom lens, and the end of the light is guided out of the image sensor and is spectrally separated. Spectral selection means 77 is provided which functions so that only the central part of the emitted light is guided to the image sensor. As a result, only the central part of the wavelength region (for example, the region having a wavelength of 1300 to 1700 nm) is lined without guiding all of the light dispersed by applying the zoom lens 773 of the spectral selection unit 77 to the line image sensor 78. It can be guided to the image sensor 78 to obtain a spectral interference waveform, and even if the number of interference light increases, the waveform shape can be faithfully expressed by a limited number of pixels. It is possible to ensure the accuracy of measuring the height and thickness.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形例を想定することができる。例えば、上記実施形態では、分光選択手段７７は、分散角を拡大するように構成された回析格子７７２と、さらに照射領域を拡大するためのズームレンズ７７３により構成したが、これに限定されず、例えば、戻り光をコリメーションレンズ７７１により平行光に成形して入射される回析格子７７２から直接ラインメージセンサー７８に入射するようにしてもよい。その場合は、回析格子７７２によって成形される分散角と、ラインイメージセンサー７８の位置を調整することにより、分光された光の全てを導かずに、波長領域の中央部のみ（例えば、波長１３００〜１７００ｎｍの領域）をラインイメージセンサー７８に導き、分光干渉波形を得ることが可能となる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modified example can be assumed. For example, in the above embodiment, the spectroscopic selection unit 77 is configured by the diffraction grating 772 configured to expand the dispersion angle and the zoom lens 773 for further expanding the irradiation region, but is not limited thereto. For example, the return light may be directly incident on the line image sensor 78 from the diffraction grating 772 that is incident upon being formed into parallel light by the collimation lens 771. In that case, by adjusting the dispersion angle formed by the diffraction grating 772 and the position of the line image sensor 78, only the central portion of the wavelength region (for example, the wavelength 1300 is used without guiding all of the dispersed light). A region of ˜1700 nm) is guided to the line image sensor 78, and a spectral interference waveform can be obtained.
また、上記した分光選択手段７７の別の実施形態としては、図５に示すような別の分光選択手段８０を採用することもできる。図に示す分光選択手段８０は、光分岐部７２から分岐した戻り光を平行光に成形するコリメーションレンズ８１と、該コリメーションレンズ８１によって平行光に成形された戻り光を回析する可変回析格子８２と、可変回析格子８２により分光された戻り光を集光する集光レンズ８４を備え、該集光レンズ８４を透過して集光された戻り光がラインイメージセンサー７８に照射される。該可変回析格子８２は、分散角が大きくなる密度の高い高密度領域８２ａと、分散角が小さくなる密度が低い低密度領域８２ｂとで構成され、コリメーションレンズ８１によって成形された平行光が照射される領域を、高密度領域８２ａと低密度領域８２ｂとで切替える駆動機構８３とから構成されている。 Further, as another embodiment of the above-described spectrum selection means 77, another spectrum selection means 80 as shown in FIG. 5 can be adopted. The spectroscopic selection means 80 shown in the figure includes a collimation lens 81 that shapes the return light branched from the light branching portion 72 into parallel light, and a variable diffraction grating that diffracts the return light shaped into parallel light by the collimation lens 81. 82 and a condensing lens 84 that condenses the return light dispersed by the variable diffraction grating 82, and the return light collected through the condensing lens 84 is irradiated onto the line image sensor 78. The variable diffraction grating 82 is composed of a high-density region 82a having a high dispersion angle and a low-density region 82b having a low dispersion angle and a low density, and is irradiated with parallel light formed by the collimation lens 81. The drive region 83 is configured to switch the region to be switched between the high-density region 82a and the low-density region 82b.
比較的厚みが厚いウエーハ１０の高さ、厚みを計測する場合は、制御装置２０を介して該駆動機構８３に指示信号を送ることにより、図５（ａ）に矢印で示す方向に可変回析格子８２を移動させて、戻り光が照射される領域を高密度領域８２ａとする。これにより、分散角が拡大され、可変回析格子によって回析された戻り光が集光レンズ８４を介してラインイメージセンサー７８に照射される際には、分光された光の全てがラインイメージセンサー７８に導かれずに、波長領域の中央部のみ（例えば、波長１３００〜１７００ｎｍの領域）がラインイメージセンサー７８に照射される。 When measuring the height and thickness of the wafer 10 having a relatively large thickness, an instruction signal is sent to the drive mechanism 83 via the control device 20 so that variable diffraction is performed in the direction indicated by the arrow in FIG. The region where the return light is irradiated by moving the grating 82 is defined as a high-density region 82a. As a result, the dispersion angle is expanded, and when the return light diffracted by the variable diffraction grating is applied to the line image sensor 78 via the condenser lens 84, all of the dispersed light is line image sensor. The line image sensor 78 is irradiated with only the central part of the wavelength region (for example, the region having a wavelength of 1300 to 1700 nm) without being guided to 78.
他方、比較的厚みが薄いウエーハ１０の高さ、厚みを計測する場合は、図５（ｂ）に矢印で示す方向に可変回析格子８２を移動させて戻り光が照射される領域を低密度領域８２ｂとする。これにより、分散角が縮小され、該可変回析格子によって回析された戻り光の全てが集光レンズ８４を介してラインイメージセンサー７８に照射される。このような構成によれば、ウエーハ１０の厚みが薄い場合でも厚い場合でも、精度よくウエーハ１０の高さ、厚みを計測することが可能となる。 On the other hand, when measuring the height and thickness of the wafer 10 having a relatively small thickness, the variable diffraction grating 82 is moved in the direction indicated by the arrow in FIG. Let it be area | region 82b. As a result, the dispersion angle is reduced, and all the return light diffracted by the variable diffraction grating is irradiated to the line image sensor 78 through the condenser lens 84. According to such a configuration, it is possible to accurately measure the height and thickness of the wafer 10 regardless of whether the wafer 10 is thin or thick.
上記した実施形態では、波長毎の戻り光の光強度を検出する手段としてラインイメージセンサー７８を採用したが、光強度を検出することが可能なセンサーであればこれに限定されず、一般的なホトデテクタ、ＣＣＤ等のイメージセンサーを使用することができる。 In the above-described embodiment, the line image sensor 78 is employed as a means for detecting the light intensity of the return light for each wavelength. However, the present invention is not limited to this as long as the sensor can detect the light intensity. An image sensor such as a photodetector or a CCD can be used.
また、上記した実施形態では、ウエーハ１０の厚みのみならず、反射ミラー７６を用いて反射させた基準光を用い、チャックテーブル５４に保持されたウエーハ１０の上面、下面の高さを計測するようにしたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、基準光を発生させることを必須の要件とするものではない。基準光を用いず、ウエーハ１０の厚みのみを計測する場合であっても、上記した分光選択手段７７、或いは８０を備えることにより、精度よくウエーハ１０の厚みを計測することができるという本発明の特有な作用効果を奏することができる。なお、その場合は、図４に示す信号強度のピークとしてはＳ３のみが表示される。 In the above-described embodiment, not only the thickness of the wafer 10 but also the reference light reflected by the reflecting mirror 76 is used to measure the heights of the upper and lower surfaces of the wafer 10 held on the chuck table 54. However, the present invention is not limited to this, and it is not an essential requirement to generate the reference light. Even when only the thickness of the wafer 10 is measured without using the reference light, the thickness of the wafer 10 can be accurately measured by providing the spectral selection means 77 or 80 described above. A unique effect can be achieved. In this case, only S3 is displayed as the signal intensity peak shown in FIG.
さらに、本実施形態では、本発明に基づく計測装置７０を、レーザー加工装置４０に適用した例を開示したが、これに限定されるものではなく、他の加工装置、例えば研削装置に適用してもよく加工装置の種類に特定されるものではない。また、本発明の計測装置を加工装置に内蔵するものに限らず、ウエーハ１０の厚み、高さを計測する計測装置として独立したものとして構成することも可能である。 Furthermore, in this embodiment, although the example which applied the measuring device 70 based on this invention to the laser processing apparatus 40 was disclosed, it is not limited to this, It applies to another processing apparatus, for example, a grinding apparatus. However, it is not well specified by the type of processing equipment. Further, the measuring device of the present invention is not limited to the one built in the processing device, but can be configured as an independent measuring device for measuring the thickness and height of the wafer 10.
１０：ウエーハ
１２：分割予定ライン
１４：デバイス
２０：制御手段
４０：レーザー加工装置
４２：保持手段
４３：加工送り手段
４４：レーザー光線照射手段
４７：表示手段
５４：チャックテーブル
５６：吸着チャック
７０：計測手段
７０ａ：第１の光路
７０ｂ：第２の光路
７０ｃ：第３の光路
７１：ブロードバンド光源
７２：光分岐部
７３：コリメーションレンズ機構
７４：光分岐手段
７５：集光器
７６：反射ミラー
７７、８０：分光選択手段
７８：ラインイメージセンサー
８１：コリメーションレンズ
８２：可変回析格子
８２ａ：高密度領域
８２ｂ：低密度領域
８４：集光レンズ
10: Wafer 12: Scheduled division line 14: Device 20: Control means 40: Laser processing device 42: Holding means 43: Processing feed means 44: Laser beam irradiation means 47: Display means 54: Chuck table 56: Adsorption chuck 70: Measurement means 70a: 1st optical path 70b: 2nd optical path 70c: 3rd optical path 71: Broadband light source 72: Optical branching unit 73: Collimation lens mechanism 74: Optical branching means 75: Condenser 76: Reflection mirror 77, 80: Spectral selection means 78: line image sensor 81: collimation lens 82: variable diffraction grating 82a: high density region 82b: low density region 84: condenser lens
Claims (5)
ウエーハに対して透過性を有する所定の波長域の光を第１の光路に発するブロードバンド光源と、該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を集光し該保持手段に保持されたウエーハに照射する集光器と、該ブロードバンド光源と該集光器との間の該第１の光路に配設され該ブロードバンド光源が発した光を該集光器に導くと共に該保持手段に保持されたウエーハの上面と下面とから反射した戻り光を第２の光路に分岐する光分岐部と、該第２の光路に配設され該戻り光を所定の波長域で分光する回析格子と、該回析格子で分光された波長毎の光の強度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該波長毎の光の強度に基づき分光干渉波形を生成し、生成した分光干渉波形を波形解析してウエーハの厚みを算出する算出手段と、から少なくとも構成され、
該第２の光路上における該光分岐部と該イメージセンサーの間には、分光された光の照射領域を拡大し該光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に分光された光の中央部が該イメージセンサーに導かれる分光選択手段が配設される計測装置。 A holding device that holds a wafer, and a measuring device that measures the thickness of the wafer by irradiating light in a predetermined wavelength range that is transparent to the wafer held by the holding device,
A broadband light source that emits light in a predetermined wavelength range that is transparent to the wafer to the first optical path, and the light emitted from the broadband light source that is disposed in the first optical path is collected and held in the holding means. A condenser for irradiating the wafer, and a light guide disposed in the first optical path between the broadband light source and the condenser to guide the light emitted from the broadband light source to the condenser and the holding means. A light branching portion for branching the return light reflected from the upper and lower surfaces of the wafer held by the optical path into a second optical path, and a diffraction that is arranged in the second optical path and separates the return light in a predetermined wavelength range. A grating, an image sensor for detecting the intensity of light for each wavelength split by the diffraction grating, and generating a spectral interference waveform based on the intensity of the light for each wavelength detected by the image sensor, and generating the generated spectral interference Analyzing the waveform to determine the thickness of the wafer Calculation means for output, at least consists of,
Between the light branching unit and the image sensor on the second optical path, an irradiation region of the dispersed light is enlarged, and an end portion of the wavelength region of the light is guided out of the image sensor and dispersed. A measuring device in which a spectral selection means for guiding a central portion of the light to the image sensor is provided.
該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の高い領域と該密度の低い領域とが選択に位置付けられ、
該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の高い領域が位置付けられた際は、分光された光の波長領域の端部が該イメージセンサーの外に導かれると共に中央部が該イメージセンサーに導かれ、
該第２の光路に導かれた戻り光に対して該密度の低い領域が位置付けられた際は、分光された光の全部が該イメージセンサーに導かれる請求項３に記載の計測装置。 The diffraction grating includes a high-density region where the dispersion angle of light after spectroscopy increases, and a low-density region where the dispersion angle decreases relative to the high-density region,
The high-density region and the low-density region are selectively positioned with respect to the return light guided to the second optical path,
When the high-density region is positioned with respect to the return light guided to the second optical path, the end of the wavelength region of the dispersed light is guided out of the image sensor and the central portion is the Led to image sensor,
The measuring apparatus according to claim 3, wherein when the low-density area is positioned with respect to the return light guided to the second optical path, all of the dispersed light is guided to the image sensor.
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