(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出するための厚み検出装置において、
被加工物に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、
該第１の経路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と、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、
該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、
該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、
該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面および下面で反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光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からの検出信号に基づいて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、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの光路長との第１の光路長差(ｄ１)を求めるとともに、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の下面までの光路長との第２の光路長差(ｄ２)を求め、該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)に基づいて被加工物の厚み(ｔ)を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、被加工物の加工前における実際の厚み(Ｔ)と該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて該被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める屈折率検出工程と、該屈折率(ｒ)と被加工物の加工時における該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて被加工物の厚み(ｔ＝ｄ３／ｒ)を求める厚み検出工程、とを実行する、
ことを特徴とする厚み検出装置。
【請求項２】
該屈折率検出工程は、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工前において被加工物の上面に検出光を照射して該第１の光路長差（ｄ１）と該第２の光路長差（ｄ２）と該光路長差(ｄ３）を検出するとともに、被加工物の下面に貼着された保護部材の上面に検出光を照射して該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における保護部材の上面までの光路長との光路長差(ｄ４)を求め、該第１の光路長差（ｄ１）から該光路長差(ｄ４)を減算して被加工物の実際の厚み(Ｔ＝ｄ１−ｄ４)を求め、該光路長差(ｄ３）を実際の厚み(Ｔ)で除算することにより被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める、請求項１記載の厚み検出装置。
【請求項３】
被加工物を保持する保持面を有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被加工物を研削する研削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出装置と、を具備する研削機において、
該厚み検出装置は、被加工物に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、
該第１の経路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と、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、
該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、
該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、
該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面および下面で反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光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からの検出信号に基づいて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、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの光路長との第１の光路長差(ｄ１)を求めるとともに、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の下面までの光路長との第２の光路長差(ｄ２)を求め、該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)に基づいて被加工物の厚み(ｔ)を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工前において被加工物の上面に検出光を照射して該第１の光路長差（ｄ１）と該第２の光路長差（ｄ２）と該光路長差(ｄ３）を検出するとともに、被加工物の下面に貼着された保護部材の上面に検出光を照射して該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における保護部材の上面までの光路長との光路長差(ｄ４)を求め、該第１の光路長差（ｄ１）から該光路長差(ｄ４)を減算して被加工物の実際の厚み(Ｔ＝ｄ１−ｄ４)を求め、該光路長差(ｄ３）を実際の厚み(Ｔ)で除算することにより被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める屈折率検出工程と、該屈折率(ｒ)と被加工物の加工時における該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて被加工物の厚み(ｔ＝ｄ３／ｒ)を求める厚み検出工程、とを実行する、
ことを特徴とする研削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物の厚みを検出するための厚み検出装置および厚み検出装置を装備した研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるウエーハの表面に格子状に形成されたストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成し、該デバイスが形成された各領域を分割予定ラインに沿って分割することにより個々のデバイスを製造している。なお、ウエーハは、一般に個々のデバイスに分割する前に裏面を研削機によって研削して所定の厚みに形成されている。
【０００３】
ウエーハの厚みを検出する方法としては、表面高さを検出する計測用の第１の接触針をウエーハを保持するチャックテーブルの保持面に接触させてチャックテーブルの保持面の高さ位置ＨＩを求め、次にチャックテーブルの保持面に保持されたウエーハの被研削面(上面)に第２の接触針を接触させてウエーハの上面の高さ位置Ｈ２を検出しつつ、Ｈ２−ＨＩを演算してウエーハの厚みＴを求めている。(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２９９３８２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、上述したウエーハの厚みを検出する方法においては、チャックテーブルの保持面に保持されたウエーハの高さ位置とチャックテーブルの保持面の高さ位置の差に基づいてウエーハの厚みを求めるので、ウエーハの表面に形成されたデバイスを保護するために貼着された保護テープの厚みが研削ホイールの押圧力によって変化することによって、ウエーハの表面から保護テープを剥離した後にウエーハの厚みを計測すると、ウエーハが設定された厚みに仕上がっていないという問題がある。
また、上述したウエーハの厚みを検出する方法においては、計測用の接触針をウエーハの被研削面に接触させるために、被研削面にリング状の傷がつきウエーハの品質を低下させるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、被加工面と反対側の面に保護テープが貼着された被加工物であっても被加工物の厚みを正確に検出することができるとともに、被加工物の被加工面に傷を付けることがない厚み検出装置および厚み検出装置を装備した研削機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出するための厚み検出装置において、
被加工物に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、
該第１の経路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と、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、
該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、
該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、
該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面および下面で反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光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からの検出信号に基づいて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、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの光路長との第１の光路長差(ｄ１)を求めるとともに、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の下面までの光路長との第２の光路長差(ｄ２)を求め、該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)に基づいて被加工物の厚み(Ｔ)を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、被加工物の加工前における実際の厚み(Ｔ)と該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて該被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める屈折率検出工程と、該屈折率(ｒ)と被加工物の加工時における該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて被加工物の厚み(Ｔ＝ｄ３／ｒ)を求める厚み検出工程、とを実行する、
ことを特徴とする厚み検出装置が提供される。
【０００８】
上記屈折率検出工程は、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工前において被加工物の上面に検出光を照射して上記第１の光路長差（ｄ１）と上記第２の光路長差（ｄ２）と上記光路長差(ｄ３）を検出するとともに、被加工物の下面に貼着された保護部材の上面に検出光を照射して上記第４の経路における反射ミラーまでの光路長と上記第３の経路における保護部材の上面までの光路長との光路長差(ｄ４)を求め、第１の光路長差（ｄ１）から光路長差(ｄ４)を減算して被加工物の実際の厚み(Ｔ＝ｄ１−ｄ４)を求め、光路長差(ｄ３）を実際の厚み(Ｔ)で除算することにより被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める。
【０００９】
また、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有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被加工物を研削する研削手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出装置と、を具備する研削機において、
該厚み検出装置は、被加工物に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、
該第１の経路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と、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、
該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、
該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、
該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面および下面で反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光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からの検出信号に基づいて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、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの光路長との第１の光路長差(ｄ１)を求めるとともに、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持された被加工物の下面までの光路長との第２の光路長差(ｄ２)を求め、該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)に基づいて被加工物の厚み(Ｔ)を求める制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工前において被加工物の上面に検出光を照射して該第１の光路長差（ｄ１）と該第２の光路長差（ｄ２）と該光路長差(ｄ３）を検出するとともに、被加工物の下面に貼着された保護部材の上面に検出光を照射して該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における保護部材の上面までの光路長との光路長差(ｄ４)を求め、該第１の光路長差（ｄ１）から該光路長差(ｄ４)を減算して被加工物の実際の厚み(Ｔ＝ｄ１−ｄ４)を求め、該光路長差(ｄ３）を実際の厚み(Ｔ)で除算することにより被加工物の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める屈折率検出工程と、該屈折率(ｒ)と被加工物の加工時における該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)に基づいて被加工物の厚み(Ｔ＝ｄ３／ｒ)を求める厚み検出工程、とを実行する、
ことを特徴とする研削機が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による厚み検出装置は上記のように構成され、被加工物の上面および下面で反射する反射光の光路長差に基づいて被加工物の加工時における厚み(Ｔ)を検出するので、被加工物に貼着された保護テープの厚みの変化に影響されることなく被加工物の厚み(Ｔ)を正確に検出することができる。また、本発明による厚み検出装置は、被加工物の屈折率(ｒ)を求め、この屈折率(ｒ)を考慮して被加工物の加工時における厚み(Ｔ)を求めるので、被加工物の材質によって屈折率が異なっても被加工物の正確な厚み(Ｔ)を検出することができる。更に、本発明による厚み検出装置は非接触式であるため、被加工物の被研削面に傷がつくことはない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従って構成された研削機の斜視図。
【図２】図1に示す研削機に装備される厚み検出装置のブロック構成図。
【図３】図２に示す厚み検出装置を構成する制御手段によって求められる分光干渉波形を示す説明図。
【図４】図２に示す厚み検出装置を構成する制御手段によって求められる被加工物の上面までの光路長差と被加工物の下面までの光路長差および被加工物の厚みを示す光路長差の説明図。
【図５】図1に示す研削機を構成するチャックテーブルに保持された被加工物の実際に厚みを計測する方法を示す説明図。
【図６】図1に示す研削機によって実施する研削工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に従って構成された厚み検出装置および厚み検出装置を装備した研削機の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１には、本発明に従って構成された厚み検出装置を装備した研削機の斜視図が示されている。図１に示す研削装置１は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１３】
研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３に研削手段としてのスピンドルユニット４が取り付けられる。
【００１４】
研削手段としてのスピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４３とを具備している。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４４が設けられている。そして、このホイールマウント４４の下面に研削ホイール5が取り付けられる。この研削ホイール5は、環状の砥石基台５１と、該砥石基台５１の下面に装着された研削砥石５２からなる複数のセグメントとによって構成されており、砥石基台５１が締結ねじ５３によってホイールマウント４４に装着される。上記サーボモータ４３は、後述する制御手段１０によって制御される。
【００１５】
図示の研削装置１は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる研削ユニット送り機構６を備えている。この研削ユニット送り機構６は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド６１を具備している。この雄ねじロッド６１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材６２および６３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材６２には雄ねじロッド６１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ６４が配設されており、このパルスモータ６４の出力軸が雄ねじロッド６１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド６１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ６４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ６４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。なお、パルスモータ６４は、後述する制御手段１０によって制御される。
【００１６】
上記ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構７が配設されている。チャックテーブル機構７は、チャックテーブル７１と、該チャックテーブル７１の周囲を覆うカバー部材７２と、該カバー部材７２の前後に配設された蛇腹手段７３および７４を具備している。チャックテーブル７１は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面（保持面）に被加工物としてのウエーハ１１を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持するように構成されている。なお、ウエーハ１０は、図示の実施形態においては外周部に結晶方位を表すノッチ１１１が形成されており、その表面に保護部材としての保護テープ１２が貼着され、この保護テープ１２側がチャックテーブル７１の上面（保持面）に保持される。また、チャックテーブル７１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域７０ａと上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール5と対向する研削域７０ｂとの間で移動せしめられる。蛇腹手段７３および７４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段７３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材７２の前端面に固定されている。蛇腹手段７４の前端はカバー部材７２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル７１が矢印７１ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が伸張されて蛇腹手段７４が収縮され、チャックテーブル７１が矢印７１ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段７３が収縮されて蛇腹手段７４が伸張せしめられる。
【００１７】
図示の研削装置１は、上記チャックテーブル７１に保持された被加工物の厚みを検出するための厚み検出装置８を具備している。この厚み検出装置８は、上記カバー部材７２に回動可能に配設された支持手段８０によって所定の半径を持って旋回できるように支持されている。以下、厚み検出装置８について、図２を参照して説明する。
【００１８】
図示の実施形態における厚み検出装置８は、被加工物としてのウエーハ１１に対して透過性を有する所定の波長領域を備えた光を発する発光源８１と、該発光源８１からの光を第１の経路８ａに導くとともに該第１の経路８ａを逆行する反射光を第２の経路８ｂに導く第１の光分岐手段８２と、第１の経路８ａ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８３と、該コリメーションレンズ８３によって平行光に形成された光を第３の経路８ｃと第４の経路８ｄに分ける第２の光分岐手段８４とを具備している。
【００１９】
発光源８１は、例えば波長が８２０〜８７０nm領域の光を発光するＬＥＤ、ＳＬＤ、ＬＤ、ハロゲン電源、ＡＳＥ電源、スーパーコンティニアム電源を用いることができる。上記第１の光分岐手段８２は、偏波保持ファイバーカプラ、偏波保持ファイバーサーキュレーター、シングルモードファイバーカプラ、シングルモードファイバーカプラサーキュレーターなどを用いることができる。上記第２の光分岐手段８４は、図示の実施形態においてはビームスプリッター８４１と、方向変換ミラー８４２とによって構成されている。なお、上記発光源８１から第１の光分岐手段８２までの経路および第１の経路８ａは、光ファイバーによって構成されている。
【００２０】
上記第３の経路８ｃには、第３の経路８ｃに導かれた光をチャックテーブル７１に保持された被加工物としてのウエーハ１１に導く対物レンズ８５と、該対物レンズ８５と上記第２の光分岐手段８４との間に集光レンズ８６が配設されている。この集光レンズ８６は、第２の光分岐手段８４から第３の経路８ｃに導かれた平行光を集光し対物レンズ８５内に集光点を位置付けて対物レンズ８５からの光を擬似平行光に生成する。このように対物レンズ８５と第２の光分岐手段８４との間に集光レンズ８６を配設して対物レンズ８５からの光を擬似平行光に生成することにより、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１で反射した反射光が対物レンズ８５と集光レンズ８６と第２の光分岐手段８４およびコリメーションレンズ８３を介して逆行する際に第１の経路６ａを構成する光ファイバーに収束させることができる。
【００２１】
上記第４の経路８ｄには、第４の経路６ｄに導かれた平行光を反射して第４の経路６ｄに反射光を逆行せしめる反射ミラー８７が配設されている。この反射ミラー８７は、図示の実施形態においては上記対物レンズ８５のレンズケース８５０に装着されている。
【００２２】
上記第２の経路８ｂには、コリメーションレンズ８８と回折格子８９と集光レンズ９０およびラインイメージセンサー９１が配設されている。コリメーションレンズ８８は、反射ミラー８７によって反射し第４の経路８ｄと第２の光分岐手段８４とコリメーションレンズ８３および第１の経路６ａを逆行して第１の光分岐手段８２から第２の経路８ｂに導かれた反射光と、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の上面および下面で反射し対物レンズ８５と集光レンズ８６と第２の光分岐手段８４とコリメーションレンズ８３および第１の経路８ａを逆行して第１の光分岐手段８２から第２の経路８ｂに導かれた反射光を平行光に形成する。上記回折格子８９は、コリメーションレンズ８８によって平行光に形成された上記両反射光の干渉を回折し、各波長に対応する回折信号を集光レンズ９０を介してラインイメージセンサー９１に送る。上記ラインイメージセンサー９１は、回折格子８９によって回折した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段１０に送る。
【００２３】
制御手段１０は、イメージセンサー８１による検出信号から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、第４の経路８ｄにおける反射ミラー８７までの光路長と第３の経路８ｃにおけるチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の上面までの光路長との第１の光路長差(ｄ１)を求めるとともに、第４の経路８ｄにおける反射ミラーまでの光路長と第３の経路８ｃにおけるチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の下面までの光路長との第２の光路長差(ｄ２)を求め、該第１の光路長差(ｄ１)と該第２の光路長差(ｄ２)に基づいてウエーハ１１の厚み(Ｔ)を求める。即ち、制御手段１０は、イメージセンサー９１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る。図３において横軸は反射光の波長を示し、縦軸は光強度を示している。
【００２４】
以下、制御手段１０が上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて実行する波形解析の一例について説明する。
上記第４の経路８ｄにおける第２の光分岐手段８４のビームスプリッター８４１から反射ミラー８７までの光路長を（Ｌ１）とし、上記第３の経路８ｃにおける第２の光分岐手段８４のビームスプリッター８４１からチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の上面までの光路長を（Ｌ２）とし、上記第３の経路８ｃにおける第２の光分岐手段８４のビームスプリッター８４１からチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の下面までの光路長を（Ｌ３）とし、光路長（Ｌ１）と光路長（Ｌ２）との差を第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）とし、光路長（Ｌ１）と光路長（Ｌ３）との差を第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）とする。
【００２５】
次に、制御手段１０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。
【００２６】
【数１】
0005443180.tif 000002
【００２７】
【数２】
0005443180.tif 000003
【００２８】
【数３】
0005443180.tif 000004
【００２９】
上記数式において、λは波長、ｄは上記第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）および第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）、Ｗ(λｉ)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第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）および第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）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。
【００３０】
制御手段１０は、上記数式１、数式２、数式３に基づく演算を実行することにより、図４に示すように信号強度が第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）および第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）を求める。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６２０μmの位置と光路長差(ｄ)が５００μmの位置で信号強度が高く表されている。光路長差(ｄ)が６２０μmの位置の信号強度(Ａ)は第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）の位置でウエーハ１１の上面位置を表している。また、光路長差(ｄ)が５００μmの位置の信号強度(Ｂ)は第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）の位置でウエーハ１１の下面位置を表している。この第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）と第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）との光路長差(ｄ３＝ｄ１−ｄ２)がウエーハ１１の厚み(Ｔ０)に相当する。
【００３１】
上述したように第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）と第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）との光路長差(ｄ３＝ｄ１−ｄ２)よって求めたウエーハ１１の厚み(Ｔ０)は、ウエーハ１１の実際の厚みと異なる。即ち、被加工物であるウエーハ１１の屈折率は空気中より大きいため、ウエーハ１１の下面で反射した反射光の光路長は長くなる。従って、上述したように第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）と第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）との光路長差(ｄ３＝ｄ１−ｄ２)よって求めたウエーハ１１の厚み(Ｔ０)は、ウエーハ１１の実際の厚みより厚くなる。そこで、本発明においては、被加工物であるウエーハ１１の屈折率を考慮してウエーハ１１の厚み(Ｔ)を求める。
【００３２】
即ち、本発明においては、被加工物であるウエーハ１１の研削加工する前に、ウエーハ１１の屈折率を求める。ウエーハ１１の屈折率を求めるためには、先ずウエーハ１１の実際の厚み(Ｔ)を計測する。このウエーハ１１の実際の厚み(Ｔ)の計測は、上記厚み検出装置８によって実施することができる。先ず、図５の(ａ)に示すように、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の上面に厚み検出装置８から検出光を照射して、上述したように第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）（ウエーハ１１の上面位置）と第２の光路長差（ｄ２＝Ｌ１−Ｌ３）（ウエーハ１１の下面位置）と光路長差(ｄ３＝ｄ１−ｄ２)（ウエーハ１１の厚み(Ｔ０)）を検出する。次に、図５の(ｂ)に示すように、チャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１に形成された結晶方位を表すノッチ１１１を通してウエーハ１１に貼着された保護テープ１２の上面に厚み検出装置８から検出光を照射して、上記第４の経路８ｄにおける第２の光分岐手段８４のビームスプリッター８４１から反射ミラー８７までの光路長（Ｌ１）と、上記第３の経路８ｃにおける第２の光分岐手段８４のビームスプリッター８４１から保護テープ１２の上面までの光路長（Ｌ４）との光路長差（ｄ４＝Ｌ１−Ｌ４）（保護テープ１２の上面位置）を求める。このようにして求められたウエーハ１１の第１の光路長差（ｄ１＝Ｌ１−Ｌ２）（ウエーハ１１の上面位置）から光路長差(ｄ４)（保護テープ１２の上面位置）を減算することにより、ウエーハ１１の実際の厚み(Ｔ＝ｄ１−ｄ４)を求めることができる。そして、上述したように求めた第１の光路長差(ｄ１)と第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３＝ｄ１−ｄ２)（ウエーハ１１の厚み(Ｔ０)）をウエーハ１１の実際の厚み(Ｔ)で除算することによりウエーハ１１の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求める（屈折率検出工程）。このようにして求めたウエーハ１１の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を制御手段１０は内蔵するメモリに一時格納する。なお、ウエーハ１１の実際の厚み(Ｔ)は、マイクロメータ等の計測器によって計測し、この計測値を制御手段１０に入力して、ウエーハ１１の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求めてもよい。
【００３３】
このようにしてウエーハ１１の屈折率(ｒ＝ｄ３／Ｔ)を求め、この屈折率(ｒ)を考慮してウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)を求める。即ち、上述した第１の光路長差(ｄ１)と第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)を屈折率(ｒ)で除算することにより、ウエーハ１１の加工時における実際の厚み(Ｔ＝ｄ３／ｒ)を求めることができる（厚み検出工程）。
【００３４】
以上のように、図示の実施形態における厚み検出装置８は、ウエーハ１１の上面および下面で反射する反射光の光路長差に基づいてウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)を検出するので、ウエーハ１１の表面に貼着された保護テープ１２の厚みの変化に影響されることなくウエーハ１１の厚み(Ｔ)を正確に検出することができる。また、図示の実施形態における厚み検出装置８は、上述したようにウエーハ１１の屈折率(ｒ)を求め、この屈折率(ｒ)を考慮してウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)を求めるので、ウエーハ１１の材質によって屈折率が異なってもウエーハ１１の正確な厚み(Ｔ)を検出することができる。
【００３５】
図示の研削機１は以上のように構成されており、以下、研削機１を用いてウエーハを所定の厚みに研削する研削方法について説明する。
表面に保護テープ１２が貼着されウエーハ１１は、図１に示す研削機１における被加工物載置域７０ａに位置付けられているチャックテーブル７１上に保護テープ１２が載置され、図示しない吸引手段を作動することによってチャックテーブル７１上に吸引保持される。従って、チャックテーブル７１上に吸引保持されたウエーハ１１は、裏面が上側となる。チャックテーブル７１上にウエーハ１１を吸引保持したならば、制御手段１０は上述した屈折率検出工程を実行してウエーハ１１の屈折率(ｒ)を求め、求めた屈折率(ｒ)を内蔵するメモリに一時格納する。
【００３６】
次に、制御手段１０は、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル７１の図示しない移動手段を作動し、チャックテーブル７１を図１において矢印７１ａで示す方向に移動して研削域７０ｂに位置付け、図６に示すように研削ホイール5の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル７１の回転中心を通過するように位置付ける。そして、厚み検出装置８をチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１の上方である計測位置に位置付ける。
【００３７】
このように研削ホイール5とチャックテーブル７１に保持されたウエーハ１１が所定の位置関係にセットされ、厚み検出装置８を計測位置に位置付けたならば、制御手段１０は図示しない回転駆動手段を駆動してチャックテーブル７１を図６において矢印７１ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍの回転速度で回転するとともに、上記サーボモータ４３を駆動して研削ホイール5を矢印５ａで示す方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、制御手段１０は、研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４を正転駆動し研削ホイール5を下降（研削送り）して複数の研削砥石５２をウエーハ１１の上面（裏面）である被研削面に所定の圧力で押圧する。この結果、ウエーハ１１のである被研削面が研削される（研削工程）。
【００３８】
上記研削工程においては、ウエーハ１１の屈折率(ｒ)を考慮したウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)が計測されている。即ち、上述したように第１の光路長差(ｄ１)と第２の光路長差(ｄ２)との光路長差(ｄ３)を屈折率(ｒ)で除算することにより、ウエーハ１１の加工時における実際の厚み(Ｔ＝ｄ３／ｒ)が計測されている。そして、厚み検出装置８によって計測されたウエーハ１１の厚み(Ｔ)が所定値に達したら、制御手段１０は研削ユニット送り機構６のパルスモータ６４を逆転駆動し研削ホイール5を上昇せしめる。
【００３９】
以上のように、研削工程においては非接触式の厚み検出装置８によってウエーハ１１の厚み(Ｔ)を計測しているので、ウエーハ11の被研削面に傷がつくことはない。そして、厚み検出装置８によって検出されるウエーハ１１の厚み(Ｔ)は、ウエーハ１１の上面および下面で反射する反射光の光路長差に基づいてウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)を検出するので、ウエーハ１１の表面に貼着された保護テープ１２の厚みの変化に影響されることなくウエーハ１１の厚み(Ｔ)を正確に計測しつつウエーハ１１を所定の厚みに研削することができる。また、図示の実施形態における厚み検出装置８は、上述したようにウエーハ１１の屈折率(ｒ)を求め、この屈折率(ｒ)を考慮してウエーハ１１の加工時における厚み(Ｔ)を求めるので、ウエーハ１１の材質によって屈折率が異なってもウエーハ１１の正確な厚み(Ｔ)を検出することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１：研削機
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：サーボモータ
４４：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：砥石基台
５２：研削砥石
６：研削ユニット送り機構
６４：パルスモータ
７：チャックテーブル機構
７１：チャックテーブル
８：厚み検出装置
８１：発光源
８２：第１の光分岐手段
８３：コリメーションレンズ
８４：第２の光分岐手段
８５：対物レンズ６５
８６：集光レンズ
８７：反射ミラー
８８：コリメーションレンズ
８９：回折格子
９０：集光レンズ
９１：ラインイメージセンサー
１０：制御手段
１１：ウエーハ
【図１】
0005443180.tif 000005
【図２】
0005443180.tif 000006
【図３】
0005443180.tif 000007
【図４】
0005443180.tif 000008
【図５】
0005443180.tif 000009
【図６】
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