(57)【要約】【課題】略２０μ程度以上の厚さで裏面に保護テープが張られてなるシリコンウエハ等の非透明被測定物の厚みを非接触で計測することができ且つ光源が超寿命の分光式厚み計測装置を提供するにある。【解決手段】分光式厚み測定装置１は９００〜１２００ナノメータ程度の近赤外線２を該２が透過するが可視的には非透明である２０μ程度〜４００μ程度の厚みのシリコンウエハからなる被測定物３に照射すし、その反射光を分光計測するようになっている。【選択図】  図１
2004226178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略９００〜１２００ナノメータ程度の近赤外線を該近赤外線が透過するが可視的には非透明であるシリコンウエハなどの被測定物に照射する発光ダイオードなどを光源とする照射部と、
前記被測定物の表面反射光と裏面反射光を受光して分光する分光部と、
この分光部から放射される分光を検出するＣＣＤ素子などの分光検出部と、
この分光検出部で検出された分光情報をＦＦＴ計算して前記被測定部の厚さを算出する演算部とからなることを特徴とする分光式厚さ計測装置。
【請求項２】
被測定物が厚さ略２０μ以上のシリコンウエハであること特徴とする請求項１記載の分光式厚さ計測装置。
【請求項３】
照射部が発行ダイオードであることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の分光式厚さ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主にシリコンウエハの厚み計測に最適な分光式厚み計測装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、ハロゲンラップを照射部とした可視光線を照射して０．０５ミクロン〜０．５ミクロンの極薄シリコンウエハ（主に成長した結晶）の反射光を分光してその厚みを計測する分光式厚み計測装置が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術は、０．０５μ〜０．５μの極薄のシリコンウエハの厚みを計測するためにハロゲンランプからの可視光線を該シリコンウエハに照射して、表面及び裏面らかの計測に必要な強さの反射光を得て分光しその分光情報により該シリコンウエハの厚みを計測するものであるが、７００μ程度の厚さに切断形成されて裏面に保護テープの張られたシリコンウエハを切削して形成した、１００μとか２００μなどの保護テープ付きの厚みのあるシリコンウエハの厚みを計測しようとしても、シリコンウエハに照射された前記可視光線がシリコンウエハの裏面にまで到達せず、このため裏面からの反射光が得られず厚みが計測できないものであった。
また、ハロゲンランプは２０００時間程度の寿命しかなく、ランプの交換を行わなければならず管理が煩雑であるという欠点があった。
このため例えば、７００ミクロン程度で提供されるシリコンウエハ原盤を切削してその厚みを所望する例えば２０μ〜５０μ程度の厚みのシリコンウエハ板を形成するには、接触式の計測装置で計測しなければならず、保護テープ付きのものは特に正確な厚みが得られないという問題を持つものであった．
【０００４】
本発明は以上のような従来技術の欠点に鑑み、略２０μ程度以上の厚さで裏面に保護テープが張られてなるシリコンウエハ等の非透明被測定物の厚みを非接触で計測することができ且つ光源が超寿命の分光式厚み計測装置を提供するにある。
【０００５】
本発明の前記並びにそのほかの新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は略９００〜１２００ナノメータ程度の近赤外線を該近赤外線が透過するが可視的には非透明であるシリコンウエハなどの被測定物に照射する発光ダイオードなどを光源とする照射部と、前記被測定物の表面反射光と裏面反射光を受光して分光する分光部と、この分光部から放射される分光を検出するＣＣＤ素子などの分光検出部と、この分光検出部で検出された分光情報をＦＦＴ計算して前記被測定部の厚さを算出する演算部とで分光式厚さ計測装置を構成している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
図１ないし図５に示す本発明の第１の実施の形態において１は分光式厚み計測装置であって、この分光式厚み測定装置１は９００〜１２００ナノメータ程度の近赤外線２を該２が透過するが可視的には非透明である２０μ程度〜４００μ程度の厚みのシリコンウエハからなる被測定物３に照射する照射部４と、この照射部４に近赤外線２を光ファイバー１３により供給する発光ダイオードからなる光源１４と、被測定物３からの表面反射光５と裏面反射光１２を検出するハーフミラーを有する反射光検出部６と、この反射光検出部６で検出した表面反射光５と裏面反射光１２をミラー７に送る光ファイバー２２と、ミラー７から反射された表面反射光５と裏面反射光１２を受光して分光するグレーティングプリズムからなる分光部８と、この分光部８から放射される分光９を検出するＣＣＤ素子などの分光検出部１０と、この分光検出部１０で検出された分光情報１１をＦＦＴ計算して被測定部３の厚さｄを算出する演算部２０とからなっている。被測定物３の裏面には保護テープ２１が張られている。
本装置１はシリコンウエハの厚さを片面より非接触にて測定するユニットである。１つの光源で表面及び裏面の反射光を利用しウエハの厚さを測る為ため、裏面の保護テ−プ等の影響がなく、屈折率が判明しているものでは絶対的な厚さを測定することが出来る。
また、以下の実施の形態に示すようなモジュ−ル化することにより、必要最低限のモジュ−ル部を既存の装置に組み込んで、電源供給により通信コマンドで制御、測定の操作できる。
その測定原理および計算方法は図  に示す通りである。
本装置１による接触式との比較データを図３ないし図５に示している。
【００１０】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図６および図７に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。これらの発明の異なる実施の形態の説明に当たって、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分は同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１１】
図７および図８に示す本発明の第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と主に異なる点は、ミラー７、分光部８および分光検出部１０を一つのボックスに収め分光部８からの分光をさらにミラー１６に反射させてＣＣＤ素子からなる分光検出部１０にした、外光を遮断した光学系制御ボックス１５を設けた点にある。
分光式厚み測定装置１７は制御盤１８に光学系制御ボックス１５を設けその中に照射部４から近赤外線２を入射させる。そのとき光ファイバー２２の径によって光の量が決まるがその後、一度ミラー７に当たり、グレーティングと呼ばれる回折格子（プリズム）からなる分後部８に当たり、これにより分光する。その時分散した光はまたミラー１６に当たり、光検出部１０に情報として振り分けられて変換されるようになっている。
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００１３】
略９００〜１２００ナノメータ程度の近赤外線を照射光としたことにより、従来の可視光線では計測不可能であった、従来のものより遥かに厚みのあるシリコンウエハの裏面からの計測可能な反射光を得ることができ、現在出願人が入手できる発光ダイオードの光源強さでは厚さ２０μ程度〜４００μ程度のシリコンウエハの厚みを被接触で計測で、且つ、光源を発光ダイオードにしたので光源の長寿命化を実現した分光式厚さ計測装置を実現するという効果を得ることができる。
これにより、例えば７００ミクロン程度で提供されるシリコンウエハ原板を４００μｍ以下に切削してその厚みを非接触で正確に計測し、あと何ミクロン切削すると所望する例えば２０μｍ〜５０μｍ程度の厚みにできるか計測することが可能となり、のシリコンウエハの切削加工を効率よく且つ高精度に加工することを可能とできるという効果をもたらすものである。
当然より強力な近赤外線を照射する強力光源ＬＥＤが存在しあるいは開発されるならば、より厚いシリコンウエハの厚み測定も可能となる。例えば、８００μｍ以上を測定できるようになるなら、シリコンウエハの原盤の厚みを測定し、後何ミクロン切削すると所望の厚みを得ることができるかわかるので、一回の切削操作により所望の厚みのシリコンウエハを形成することが可能となり生産性の向上をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の装置概念図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の測定原理説明図。
【図３】比較測定値データ。
【図４】比較測定値データ。
【図５】比較測定値データ。
【図６】本発明の第２の実施の形態の装置概念図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の光学系制御ボックス構成図。
【符号の説明】
１：分光式厚み計測装置、
２：近赤外線、
３：被測定物、
４：照射部、
５：表面反射光、
６：反射光検出部、
７：ミラー、
８：分光部、
９：分光、
１０：分光検出部、
１１：分光情報、
１２：裏面反射光、
１３：光ファイバー、
１４：光源、
１５：光学系制御ボックス、
１６：ミラー、
１７：分光式厚み測定装置、
１８：制御盤、
１９：ボックス本体
２０：演算部、
２１：保護テープ、
２２：光ファイバー。
【図１】
2004226178.tif 000003
【図２】
2004226178.tif 000004
【図３】
2004226178.tif 000005
【図４】
2004226178.tif 000006
【図５】
2004226178.tif 000007
【図６】
2004226178.tif 000008
【図７】
2004226178.tif 000009