JP6762834B2 - Measuring device - Google Patents
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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 device capable of measuring the thickness of a thick wafer 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 ICs and LSIs are partitioned by a scheduled division line and formed on the upper surface is divided into individual devices by a dicing device and a laser processing device after the lower surface is ground and thinned by a grinding device and carried. Used for electrical equipment 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。 The grinding device for grinding the lower surface of the wafer includes a chuck table for holding the wafer, a wafer held on the chuck table, and a grinding means rotatably provided with a grinding wheel for grinding the wafer held on the chuck table. It is generally composed of a 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 work piece such as a wafer, a contact type measuring means for measuring the thickness of a wafer by bringing the tip of a prober into contact with the ground surface of the wafer has been conventionally known. However, if the contact type measuring means is used, the ground surface may be scratched, 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 by 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。)。 Further, when the focusing point of the laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer is positioned and irradiated from the lower surface of the wafer to the inside corresponding to the planned division line to form the modified layer along the planned division line. It is also known that a non-contact type measuring means for detecting the height of the lower surface of a wafer by a spectral interference waveform is used to position a condensing 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 device described above, the thickness and height can be measured without damaging the wafer. Here, in the non-contact type measuring device, an image sensor that generates interference light by a diffractive lattice and detects the intensity of the interference light for each wavelength is required, but the thickness of the wafer to be measured is As the thickness increases, the number of interfering lights increases, and as a result, the unevenness of the waves 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 improve the measurement accuracy. However, since the image sensor becomes expensive when the number of pixels of the image sensor is increased, the reality is that the number of pixels of the image sensor that can be adopted is limited, and when an image sensor with a small number of pixels is used. There is a problem that sufficient measurement accuracy cannot be obtained when measuring a thick wafer.
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 its main technical problem is to have a configuration capable of measuring the thickness with high accuracy even when an image sensor having a small number of pixels is used. The purpose 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-mentioned main technical problem, according to the present invention, the holding means for holding the waha and the waha held by the holding means are irradiated with light in a predetermined wavelength range having transparency to the waha. A measuring device for measuring 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 a broadband light source that is arranged in the first optical path and emits light. A condenser that collects light and irradiates a wafer held by the holding means, and a light emitted by the broadband light source that is arranged in the first optical path between the broadband light source and the condenser. An optical branch portion that branches the return light that is guided to the condenser and reflected from the upper surface and the lower surface of the wafer held by the holding means into a second optical path, and the return light that is arranged in the second optical path. A diffractive lattice that disperses light in a predetermined wavelength range, an image sensor that detects the intensity of light for each wavelength dispersed by the diffractive lattice, and a spectrum based on the intensity of light for each wavelength detected by the image sensor. It is composed of at least a calculation means that generates an interference waveform, analyzes the generated spectral interference waveform to calculate the thickness of the wafer, and is located between the optical branching portion and the image sensor on the second optical path. A spectroscopic selection means is provided which expands the irradiation region of the dispersed light and guides the end portion of the wavelength region of the light to the outside of the image sensor and guides the central portion of the dispersed light to the image sensor. Measuring equipment is provided.
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 diffractive lattice, and the end of the wavelength region of the spectroscopic light magnified by the zoom lens is outside the image sensor. It can be configured so that the central portion is guided by the image sensor. Further, the spectroscopic selection means is a diffraction lattice, and since the dispersion angle of the light after spectroscopy is set to be expanded, the end of the wavelength region of the dispersed light is outside the image sensor. It may be configured to be guided by.
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 lattice includes a high-density region in which the dispersion angle of light after spectroscopy is large and a low-density region in which the dispersion angle is small with respect to the high-density region, and is guided to the second optical path. When the high density region and the low density region are selectively positioned with respect to the return light, and the high density region is positioned with respect to the return light guided to the second optical path, the region is positioned as a selection. The edge of the wavelength region of the dispersed light is guided to the outside of the image sensor, the central part is guided to the image sensor, and the region having a low density with respect to the return light guided to the second optical path is formed. When positioned, it may be configured so that all of the dispersed light is 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 measuring device further includes a beam splitter arranged in the first optical path between the optical branch and the condenser, and a beam splitter that guides a part of the light emitted by the broadband light source to the third optical path. The calculation means includes a reflecting unit that reflects the light guided to the third optical path and returns it to the first optical path via the beam splitter to generate a reference light that serves as a reference for the spectral interference waveform. In addition to the thickness of, 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 waiha and the reference light, and the spectral interference waveform of the return light reflected from the lower surface of the waiha and the reference light. The height of the lower surface can be calculated based on this.
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 is a holding means for holding a waha and a measuring device for measuring the thickness of the waha by irradiating the waha held by the holding means with light in a predetermined wavelength range having transparency. A broadband light source that emits light in a predetermined wavelength range that is transparent to the first optical path, and light that is arranged in the first optical path and emitted by the broadband light source is collected and held by the holding means. The concentrator that irradiates the wavelength and the light that is arranged in the first optical path between the broadband light source and the condenser is guided to the concentrator and the holding means. An optical branch portion that branches the return light reflected from the upper surface and the lower surface of the held wafer into a second optical path, and a diffraction lattice that is arranged in the second optical path and disperses the return light in a predetermined wavelength range. An image sensor that detects the intensity of light for each wavelength dispersed by the diffraction lattice, and a spectral interference waveform generated by generating a spectral interference waveform based on the intensity of light for each wavelength detected by the image sensor. It is composed of at least a calculation means for calculating the thickness of the wafer by analyzing the wavelength of the wavelength, and the irradiation region of the dispersed light is expanded between the optical branching portion and the image sensor on the second optical path. The number of pixels constituting the image sensor is provided by providing a spectroscopic selection means in which the end portion of the wavelength region of the light is guided to the outside of the image sensor and the central portion of the dispersed light is guided to the image sensor. It is possible to improve the accuracy when forming the spectral interference waveform, and improve the focusing system when measuring the height and thickness of the wafer.
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, the 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 device 40 to which a measuring device 70 configured based on the present invention is applied, and a perspective view of a wafer 10 as a work piece to be measured. .. The wafer 10 is made of, for example, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, and a plurality of scheduled division lines 12 are formed in a grid pattern on the upper surface of the wafer 10 having a substantially disk shape. The upper surface of the wafer 10 is divided into a plurality of regions. A device 14 (for example, an optical device such as an LED) is formed in each of the plurality of regions, and the wafer 10 is held by attaching the lower surface side to an adhesive tape T having an outer circumference 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。 The laser processing apparatus 40 shown in FIG. 1 includes a base 41, a holding mechanism 42 for holding the work piece, a processing feed means 43 for moving the holding mechanism 42, and a work piece held by the holding mechanism 42. It is composed of a laser beam irradiating means 44 for irradiating a laser beam, an imaging means 45, a frame body 46 incorporating 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. The control means is provided, and each means is controlled by the control means. Further, a measuring means 70 configured based on 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 direction movable plate 51 movably mounted on the base 41 in the X-axis direction and a rectangular shape mounted on the X-axis direction movable plate 51 movably in the Y-axis direction. It includes a Y-axis direction movable plate 53, a cylindrical support plate 50 fixed to the upper surface of the Y-axis direction movable plate 53, and a rectangular cover plate 52 fixed to the upper end of the support column 50. The cover plate 52 is formed with an elongated hole 52a extending in the Y-axis direction. On the upper surface of the chuck table 54 as a holding means for directly holding the circular workpiece extending upward through the elongated hole 52a, a circular adsorption formed of a porous material and extending substantially horizontally. The chuck 56 is arranged. The suction chuck 56 is connected to a suction means (not shown) by a flow path passing through the support column 50. A plurality of clamps 58 are arranged on the peripheral edge of the chuck table 54 at intervals in the circumferential direction. The X-axis direction is the direction indicated by the arrow X in FIG. 1, and the Y-axis direction is the direction indicated by the arrow Y in FIG. 1 and is orthogonal to the X-axis direction. The planes defined in the X-axis direction and the Y-axis direction are 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 60b is fixed to the lower surface of the movable plate 51 in the X-axis direction. 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 moves in the X-axis direction along the guide rail 43a on the base 41. 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 65b 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 65a into a linear motion by the ball screw 65b, transmits it to the Y-axis direction movable plate 53, and follows the guide rail 51a on the X-axis direction movable plate 51. The movable plate 53 in the Y-axis direction is moved forward and backward in the Y-axis direction. The rotating means is built in the support column 50 and rotates the suction chuck 56 with respect to the support 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 irradiating means 44 is built in a frame body 46 extending upward from the upper surface of the base 41 and then extending substantially horizontally. The laser beam irradiating means 44 irradiates along the upper surface of the planned division line 12 of the wafer 10 to be processed, and is a laser beam having a wavelength that is transparent to the wafer 10 held on the chuck table 54. This is for carrying out a trait layer forming step in which a condensing point is positioned at a predetermined depth position from the upper surface of the wafer 10 and irradiated to form a modified layer along a scheduled division line 12 and used as a division starting point. .. As the laser beam irradiating means 44, a well-known one can be adopted and does not constitute a main part of the present invention, and therefore details thereof will be 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 frame body 46, and the concentrator 75 forming a part of the measuring means 70 is the laser beam described above on the lower surface side of the tip end portion of the frame body 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 with reference to FIG. The measuring device 70 in the illustrated embodiment has a broadband light source 71 that emits light having a predetermined wavelength region that is transparent to the wafer 10 to be measured, and a first optical path 70a that emits light from the broadband light source 71. It is provided with an optical branching portion 72 that guides the return light that reverses the first optical path 70a to the second optical path 70b, and a collimation lens 731 that forms the light guided to the first optical path 70a into parallel light. An optical branching means 74 including a collimation lens mechanism 73, a beam splitter 741 for branching light formed in parallel light by the collimation lens mechanism 73 from a first optical path 70a to a third path 70c, and a first optical path. It is provided with a condenser 75 having a built-in condenser lens 751 which is positioned at the terminal end of 70a and concentrates and irradiates the light from the broadband light source 71 on the wafer 10.
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 having a wavelength in the region of 1100 to 1900 nm can be adopted, and for example, an LED, SLD (Superluminescent division), ASE (Amplified Spontaneous Mission), SC (Supercontinum) 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。 A polarization-retaining fiber circulator can be adopted as the optical branching portion 72, but the present invention is not limited to this, and a polarization-retaining fiber coupler or the like may be used. In the illustrated embodiment, the optical branching means 74 is composed of a beam splitter 741 and a direction changing mirror 742 that constitutes a reflection unit. Further, the path from the broadband light source 71 to the optical branching portion 72, and the optical branching portion 72 forming a part of the first optical path 70a to the collimation lens mechanism 73 are composed of an optical fiber, and the collimation lens mechanism 73 is formed. The transmitted light is collected by the condensing lens 751 of the condensing device 75 and irradiated to 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 is provided with a position adjusting means that moves up and down with respect to the upper surface of the suction chuck 56 of the chuck table 54, and is configured to be able to adjust the position of the focusing point with respect to the wafer 10. There is.
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。 At the end of the third optical path 70c described above, a reflection mirror 76 for reflecting parallel light guided to the third optical path 70c and returning to the third optical path 70c to reverse the light is arranged. .. In the illustrated embodiment, the reflection mirror 76 is attached to the above-mentioned condenser 75.
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 and a diffractive lattice 772, and a low-magnification zoom are used to appropriately disperse the light reflected by the workpiece 10 and the reflection mirror 76 and reversed. A spectroscopic selection means 77 configured from the lens 773 is provided. The collimation lens 771 is reflected by the reflection mirror 76, is returned to the first optical path 70a via the third optical path 70c and the beam splitter 741, and travels back through the collimation lens 73 from the optical branch portion 72 to the second optical path 70b. The guided return light (hereinafter referred to as "reference light") is reflected by the upper and lower surfaces of the wafer 10 held on the suction chuck 56 of the chuck table 56, and is reflected on the condenser 75, the beam splitter 741, and the collimation. The lens mechanism 73 is reversed to form each of the return light guided from the optical branching portion 72 to the second optical path 70b into parallel light. The optical path length L1 of the reference light constituting the beam splitter 741 to the reflection mirror 76 is set to be shorter than the optical path length L constituting the beam splitter 741 to the surface of the suction chuck 56 of the chuck table 54. For example, the optical path length is set to be 2000 μm shorter than the optical path length L.
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 lattice 772 is configured to diffract the interference between the reference light and the return light formed in parallel light by the collimation lens 771 and disperse the interference in a predetermined wavelength range, and further expand the dispersion angle. Is set to. Further, the diffraction signal corresponding to each wavelength of the light dispersed by the diffraction grid 772 is configured to be sent to the line image sensor 78 side via 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 the light dispersed by the diffraction lattice 772 corresponding to the position of each light receiving element is detected. The light intensity signal detected as described above 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 composed of 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. It has a readable and writable random access memory (RAM) for storing in, 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 arranged in the spectroscopic selection means 77 described above is configured to be capable of enlarging / reducing the light dispersed by the diffraction grid 772 and emitting it as parallel light. In the embodiment shown in FIG. 2, the return light reflected by the upper surface, the lower surface, and the reflection mirror 76 of the weight 10 is dispersed for each wavelength region by the diffraction lattice 772, and the wavelength of the dispersed light is 1100. While it is composed of a wavelength of ~ 1900 nm, by enlarging the return light with the zoom lens 773, the end of the wavelength region constituting the return light, that is, the wavelength region of 1100 to 1300 nm, and 1700 A wavelength region of ~ 1900 nm is guided out of the image sensor, and only the central portion (1300 to 1700 nm) of the wavelength of the dispersed light is 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 waveform analysis based on the spectral interference waveform and the theoretical waveform function, and performs beam splitter 741. The optical path length L2 from the beam splitter 741 to the upper surface of the waiha 10 held by the chuck table 54, the optical path length L3 from the beam splitter 741 to the lower surface of the waha 10 held by 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 heights of the upper surface and the lower surface of the waiha 10 held on the upper surface of the chuck table 54 and the waha 10 based on the optical path length difference. Find the thickness of. In FIG. 3, the horizontal axis represents the wavelength of the return light, and the vertical axis represents 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 means 20 based on the spectral interference waveform as shown in FIG. 3 will be described in more detail.
The difference between the optical path length L1 and the optical path length L2 is the first optical path length difference (d1 = L2-L1), and the difference between the optical path length L1 and the optical path length L3 is the second optical path length difference (d2 = L3-L1). The 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 and lower surfaces 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 means 20 executes waveform analysis based on the spectral interference waveform and the theoretical waveform function. This waveform analysis can be executed based on, for example, the Fourier transform theory or the wavelet transformation theory, but in the embodiment described below, an example using the Fourier transform equations shown in the following equations 1, 2, and 3. 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) and W (λn) are window functions. In the above formula 1, the wave period is the closest (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. Find the optical path length difference (d) with a high number of relationships. Further, in the above equation 2, the wave period is the closest (high correlation) 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), which have high correlation coefficients of .. Then, the above formula 3 obtains the average value of the result of the formula 1 and the result of the formula 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 executing calculations based on the above formulas 1, 2, and 3, so that the signal intensity shown in FIG. 4 is based on the spectral interference caused by the difference in the optical path lengths of the return light. A waveform can be obtained. In FIG. 4, the horizontal axis represents the optical path length difference (d), and the vertical axis represents the signal intensity. In the example shown in FIG. 4, the signal intensity is high at the position where 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) which is the optical path length difference between the reference light and the lower surface of the wafer 10. 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) which is the optical path length difference between the reference light and the upper surface of the wafer 10. Further, 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 heights (h) of the upper surface and the lower surface of the wafer 10 with respect to the upper surface of the adsorption check 56 of the chuck table 54 are 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). By operating the X-axis direction moving means 60 and the Y-axis direction moving means 65 described above, 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. 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。 Then, the heights of the upper surface and the lower surface of the waiha 10 at the coordinates (X coordinate, Y coordinate) of the measurement position specified by the relative X-axis direction and Y-axis direction of the concentrator 75 and the chuck table 54. (H) and the thickness are stored in the random access memory (RAM) of the control means 20 in association with the X coordinate and the Y coordinate. By performing such measurement, it is possible to obtain information on the height and thickness of the upper surface and the lower surface of the entire surface of the wafer 10. Therefore, based on the respective information, for example, the position of the cutting blade when performing laser processing for forming a modified layer inside a predetermined position from the upper surface of the wafer 10 or performing cutting processing using a cutting blade is determined. , It is possible to accurately position the wafer 10 in the height and thickness directions.
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 based on the present invention can exert 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 this embodiment is 2048 pixels. When the thickness of the wafer 10 is thin (for example, less than 500 μm), the number of irregularities of the waveform shown in the spectral interference waveform shown in FIG. 3 is small, and the shape of the waveform can be substantially faithfully expressed by the number of 512 pixels. .. Therefore, the line image sensor 78 is irradiated with all the light diffracted by the diffractive grid 772 without passing through the low-magnification zoom lens 773 to acquire the spectral interference waveform, and the first 1st to the same are obtained by the above-mentioned calculation means. The third optical path length difference may be calculated. However, for example, when the thickness is 800 μm or more, the number of interference lights increases, the unevenness of the spectral interference waveform increases, and the line image sensor 78 is irradiated with the entire wavelength region of 1100 to 1900 nm constituting the spectrum. In this case, the waveform cannot be faithfully expressed due to the number of pixels, and the measurement accuracy is lowered. In that respect, according to the measuring means 70 based on the present invention, the irradiation region of the light dispersed by the diffraction lattice is enlarged by a low-magnification zoom lens, and the end portion of the light is guided to the outside of the image sensor and separated. A spectroscopic selection means 77 is provided that functions so that only the central portion of the light is guided to the image sensor. As a result, all the light dispersed by applying the zoom lens 773 of the spectroscopic selection means 77 is not guided to the line image sensor 78, and only the central portion of the wavelength region (for example, the region having a wavelength of 1300 to 1700 nm) is lined. It can be guided to the image sensor 78 to obtain a spectral interference waveform, and even if the number of interference lights increases, the waveform shape can be faithfully expressed by the limited number of pixels, and the waver 10 can be used. It is possible to ensure the accuracy of measuring 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。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be assumed. For example, in the above embodiment, the spectroscopic selection means 77 is composed of a diffraction grid 772 configured to expand the dispersion angle and a zoom lens 773 to further expand the irradiation region, but is not limited thereto. For example, the return light may be formed into parallel light by the collimated lens 771 and directly incident on the line image sensor 78 from the incident diffraction grid 772. In that case, by adjusting the dispersion angle formed by the diffraction lattice 772 and the position of the line image sensor 78, only the central part of the wavelength region (for example, the wavelength 1300) is not guided without guiding all 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-mentioned spectroscopic selection means 77, another spectroscopic 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 forms the return light branched from the optical branching portion 72 into parallel light, and a variable diffraction lattice that diffracts the return light formed into parallel light by the collimation lens 81. The line image sensor 78 is provided with the condensing lens 84 that collects the return light dispersed by the variable diffraction lattice 82, and the return light that has passed through the condensing lens 84 and is condensed. The variable diffraction lattice 82 is composed of a high-density region 82a having a large dispersion angle and a low-density region 82b having a small dispersion angle, and is irradiated with parallel light formed by a collimation lens 81. It is composed of a drive mechanism 83 that switches the region to be formed 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 a relatively thick wafer 10, an instruction signal is sent to the drive mechanism 83 via the control device 20 to perform variable diffraction in the direction indicated by the arrow in FIG. 5A. The lattice 82 is moved, and the region irradiated with the return light is designated as the high-density region 82a. As a result, the dispersion angle is expanded, and when the return light diffracted by the variable diffraction lattice is irradiated to the line image sensor 78 through the condensing lens 84, all of the dispersed light is the line image sensor. The line image sensor 78 is irradiated with only the central portion of the wavelength region (for example, the region having a wavelength of 1300 to 1700 nm) without being guided by the 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 relatively thin wafer 10, the variable diffraction grid 82 is moved in the direction indicated by the arrow in FIG. 5 (b) to reduce the density of the region irradiated with the return light. Area 82b. As a result, the dispersion angle is reduced, and all of the return light diffracted by the variable diffraction lattice is irradiated to the line image sensor 78 via the condensing 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 adopted as a means for detecting the light intensity of the return light for each wavelength, but the sensor is not limited to this as long as it can detect the light intensity, and is general. Image sensors such as photodetectors and CCDs 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。 Further, in the above-described embodiment, not only the thickness of the wafer 10 but also the heights of the upper surface and the lower surface of the wafer 10 held by the chuck table 54 are measured by using the reference light reflected by the reflection mirror 76. However, the present invention is not limited to this, and it is not an essential requirement to generate a reference light. According to the present invention, even when only the thickness of the wafer 10 is measured without using the reference light, the thickness of the wafer 10 can be measured accurately by providing the above-mentioned spectroscopic selection means 77 or 80. It can produce a unique action effect. In that case, only S3 is displayed as the peak of the signal strength 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。 Further, in the present embodiment, an example in which the measuring device 70 based on the present invention is applied to the laser processing device 40 is disclosed, but the present invention is not limited to this, and is applied to other processing devices such as a grinding device. Is not often 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, and 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: Waha 12: Scheduled division line 14: Device 20: Control means 40: Laser processing device 42: Holding means 43: Processing feeding means 44: Laser beam irradiation means 47: Display means 54: Chuck table 56: Adsorption chuck 70: Measuring means 70a: First optical path 70b: Second optical path 70c: Third optical path 71: Broadband light source 72: Optical branch 73: Collimation lens mechanism 74: Optical branch means 75: Condenser 76: Reflective mirror 77, 80: Spectral selection means 78: Line image sensor 81: Collimation lens 82: Variable diffraction lattice 82a: High density region 82b: Low density region 84: Condensing 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 means for holding a wafer and a measuring device for measuring the thickness of the wafer by irradiating the wafer held by the holding means with light in a predetermined wavelength range having transparency.
A broadband light source that emits light in a predetermined wavelength range that is transparent to the wafer to the first optical path, and light that is arranged in the first optical path and emitted by the broadband light source is collected and held by the holding means. The concentrator that irradiates the waiha and the light emitted by the broadband light source, which is arranged in the first optical path between the broadband light source and the concentrator, is guided to the concentrator and the holding means. An optical branching portion that branches the return light reflected from the upper surface and the lower surface of the wafer held in the second optical path into a second optical path, and diffraction that is arranged in the second optical path and disperses the return light in a predetermined wavelength range. A lattice, an image sensor that detects the intensity of light for each wavelength dispersed by the diffraction lattice, and a spectral interference waveform generated based on the intensity of light for each wavelength detected by the image sensor, and the generated spectral interference It is composed of at least a calculation means that analyzes the waveform and calculates the thickness of the wafer.
Between the optical branch and the image sensor on the second optical path, the irradiation region of the dispersed light is expanded, and the end of the wavelength region of the light is guided to the outside of the image sensor and is separated. A measuring device provided with a spectroscopic selection means in which a central portion of the emitted light is guided to the image sensor.
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 lattice includes a high-density region in which the dispersion angle of light after spectroscopy is large and a low-density region in which the dispersion angle is small with respect 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 dense 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 to the outside of the image sensor and the central portion is the center. Guided by the image sensor
The measuring device according to claim 3, wherein when the low-density region 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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