特許 6352014 厚さ測定器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6352014

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】厚さ測定器

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20180625BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/06 G

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-57175(P2014-57175)

(22)【出願日】2014年3月19日

(65)【公開番号】特開2015-179046(P2015-179046A)

(43)【公開日】2015年10月8日

【審査請求日】2016年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000220239

【氏名又は名称】東京応化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】稲尾 吉浩

(72)【発明者】

【氏名】中村 彰彦

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１９３４２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１７０６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１７４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６３８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−３０２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−３１４９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０５７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３００４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０３８０２８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定対象物の表面の変位を測定する第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計と、上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計を移動可能に保持する変位計保持部と、上記レーザ変位計で測定された第一の変位および第二の変位から、演算によって測定対象物の厚さを算出する算出装置と、測定対象物を移動可能に保持する測定対象物保持部とを備え、
上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計は、測定対象物の表裏面の変位を測定するために一直線上に対向配置され、
上記測定対象物保持部は測定対象物を載置する載置台を備え、上記載置台は、測定対象物の裏面の一部を露出させる複数の開口部を有することを特徴とする厚さ測定器。

【請求項2】

上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計は、測定対象物の表裏面の変位を同時に測定することを特徴とする請求項１に記載の厚さ測定器。

【請求項3】

測定対象物の表面または裏面に対して、上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計を結ぶ直線が直交することを特徴とする請求項１または２に記載の厚さ測定器。

【請求項4】

上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計が、分光干渉式レーザ変位計であることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の厚さ測定器。

【請求項5】

上記載置台は、測定対象物を保持するための吸着機構を備えていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の厚さ測定器。

【請求項6】

接着層が形成された基板と、支持体とを、上記接着層を介して貼り合わせて積層体を形成する貼付装置と、
測定対象物としての上記積層体の厚さを測定する請求項１から５の何れか一項に記載の厚さ測定器と、
を備えていることを特徴とする積層体形成システム。

【請求項7】

基板上に接着剤を塗布する塗布装置と、
上記接着剤が塗布された基板を加熱して基板上に接着層を形成する加熱装置と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載の積層体形成システム。

【請求項8】

基板を格納する格納部と、
基板の温度を調整する温度調節部と、
上記格納部、上記貼付装置、および上記温度調節部の間で基板を搬送する第一搬送装置と、
上記温度調節部、上記塗布装置、および上記加熱装置の間で基板を搬送する第二搬送装置と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の積層体形成システム。

【請求項9】

上記温度調節部が、基板の温度を調整する冷却板と、上記冷却板上の基板の位置を調整する位置調整装置と、を備えていることを特徴とする請求項８に記載の積層体形成システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定対象物の厚さを測定する厚さ測定器および厚さ測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話、デジタルＡＶ機器およびＩＣカード等の高機能化に伴い、搭載される半導体シリコンチップ（以下、チップ）を小型化および薄板化することによって、パッケージ内にチップを高集積化する要求が高まっている。パッケージ内のチップの高集積化を実現するためには、チップの厚さを２５〜１５０μｍの範囲にまで薄くする必要がある。

【0003】

従来、チップのベースとなる半導体ウエハ（以下、ウエハ）の厚さや、当該ウエハを含む積層体の厚さは、分光干渉式レーザ変位計で測定されている。具体的には、例えば、測定対象物である積層体の表面（上面）に分光干渉式レーザ変位計からレーザ光を照射し、ウエハ表裏面や積層体の各層で反射した反射光である分光を受光してウエハの厚さや積層体の厚さを測定している。また、特許文献１には、搬送装置によって搬送されている測定対象物の表裏面に光学式変位計から光スポットを当てて当該測定対象物の表裏面の変位を測定し、厚さを算出する厚み計測装置が記載されている。上記厚み計測装置は、光学式変位計から照射される光スポット同士の干渉を避けるために、光を透過する測定対象物の裏面における、表面に当てられた第一の光スポットの位置に対応する位置の近傍の位置に、第二の光スポットをずらして当て、測定のタイミングを測定対象物の搬送速度と同期させて測定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２７３９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ウエハ表裏面や積層体の各層で反射した反射光である分光を受光してウエハの厚さや積層体の厚さを測定している従来の方法では、例えば回路が形成されているウエハ（デバイスウエハ）の厚さを測定すると、当該回路によってウエハ表面の状態（凹凸）が場所によって異なることにより、またはウエハの材質により、或いは、当該回路に形成されている金属からなるバンプにより、ウエハの厚さや積層体の厚さを正確に測定することができないという問題を有している。さらに、積層体がウエハと支持体であるガラスとを含み、当該ウエハおよびガラスの屈折率が互いに近い場合には、分光が互いに重なりあって厚さを正確に測定することができないという問題も有している。また、特許文献１に記載の厚み計測装置では、装置が微振動したり、測定対象物の搬送速度が微変動したりすると、測定対象物の裏面における、表面に当てられた第一の光スポットの位置に対応する位置に第二の光スポットが当たらなくなり、厚さを正確に測定することができないという問題を有している。

【0006】

本発明は上記問題を考慮して成されたものであり、その主たる目的は、装置の微振動や、測定対象物の表裏面の凹凸の有無等に左右されることなく、当該測定対象物の厚さを正確に測定することができる厚さ測定器および厚さ測定方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明に係る厚さ測定器は、測定対象物の表面の変位を測定する第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計と、上記レーザ変位計で測定された第一の変位および第二の変位から、演算によって測定対象物の厚さを算出する算出装置とを備え、上記第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計は、測定対象物の表裏面の変位を測定するために一直線上に対向配置されていることを特徴としている。

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明に係る厚さ測定方法は、一直線上に対向配置された第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計の間に測定対象物を配置し、当該測定対象物の表面の第一の変位および裏面の第二の変位を測定する測定工程と、上記第一の変位および第二の変位から、演算によって測定対象物の厚さを算出する算出工程と、を少なくとも有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、装置の微振動や、測定対象物の表裏面の凹凸の有無等に左右されることなく、当該測定対象物の厚さを正確に測定することができる厚さ測定器および厚さ測定方法を提供することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る厚さ測定器の平面図である。

【図2】上記厚さ測定器の側面図である。

【図3】上記厚さ測定器が、測定対象物である積層体の厚さを測定している状態を示す概略の断面図である。

【図4】上記厚さ測定器を備えた積層体形成システムの全体の構成を示す概略の平面図である。

【図5】上記積層体形成システムが行う積層体形成方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

【0012】

〔測定対象物〕
測定対象物は、特に限定されるものではないが平板状であることが望ましく、例えば、チップのベースとなるウエハや、当該ウエハを含む積層体、サポートプレート（支持体）が好適である。上記ウエハの表面上には接着層や分離層等の各種層が形成されていてもよい。また、ウエハは、接着層側の面に、電子回路等の微細構造が形成された基板であってもよい。さらに、接着層を介してガラス、シリコン、アクリル系樹脂、セラミック等で構成されているサポートプレートが貼り付けられた積層体であってもよい。尚、測定対象物としては、積層体や、サポートプレート、ウエハからなる基板に限定されず、薄いフィルム基板、フレキシブル基板等の任意の基板を選択することもできる。

【0013】

以下、測定対象物として、ウエハからなる基板、接着層、およびガラスからなるサポートプレートが積層されてなる積層体を主に例に挙げて説明することとする。

【0014】

〔厚さ測定器〕
本発明の一実施形態に係る厚さ測定器について、図１および図２を用いて以下に説明する。図１および図２に示すように、厚さ測定器５７は、測定対象物である例えば積層体の厚さを測定するための装置であり、積層体の表裏面の複数個所の厚さを測定して厚み分布を得る場合には厚み分布測定装置とも称される。ここで、測定対象物である積層体の厚み分布とは、積層体の上面（サポートプレートの上面）または下面（基板の下面）における面内分布を示す。厚さ測定器５７は、非接触のレーザ変位計を備えているので、積層体の厚み分布を好適に測定することができる。

【0015】

図１および図２に示すように、厚さ測定器５７は、測定対象物である例えば積層体の表面の変位（第一の変位）を測定する第一のレーザ変位計２６および積層体の裏面の変位（第二の変位）を測定する第二のレーザ変位計２７を移動可能に保持する変位計保持部２１、並びに、積層体を保持する測定対象物保持部２２を主に備えている。

【0016】

変位計保持部２１は、第一移動部材２３、一対のレール部材２４、および第二移動部材２５で主に構成されている。また、変位計保持部２１は、第一移動部材２３および第二移動部材２５を駆動する駆動部（図示せず）を備えている。

【0017】

一対のレール部材２４は、測定対象物保持部２２を挟んで互いに平行に配置されており、第一移動部材２３を移動可能に支持し、測定対象物保持部２２に近づく方向、および測定対象物保持部２２から遠ざかる方向（図１における矢印方向）に、上記第一移動部材２３を移動させるためのガイドとなっている。

【0018】

第一移動部材２３は、第二移動部材２５を移動可能に支持し、第一移動部材２３の移動方向と直交する方向（図１，２における矢印方向）に、上記第二移動部材２５を移動させるためのガイドとなっている。

【0019】

第二移動部材２５は、側面から見た形状が測定対象物保持部２２側に向かって開いた「コ」字型となっており、測定対象物保持部２２側に向かって上下に突き出た測定治具２５ａ，２５ｂの先端部に第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を保持している。具体的には、上側に突き出た測定治具２５ａの先端部に第一のレーザ変位計２６が保持されており、下側に突き出た測定治具２５ｂの先端部に第二のレーザ変位計２７が保持されている。また、測定治具２５ａの先端部には、第一のレーザ変位計２６の位置合わせを行うための位置調節部材２６ａが設けられている。

【0020】

上記第一のレーザ変位計２６は、測定対象物である積層体にレーザ光を照射する照射部と、積層体の表面で反射したレーザ光だけを受光する受光部と、受光したレーザ光を信号に変換して算出装置に送信する送信部（何れも図示せず）とを備えている。同様に、上記第二のレーザ変位計２７は、測定対象物である積層体にレーザ光を照射する照射部と、積層体の裏面で反射したレーザ光だけを受光する受光部と、受光したレーザ光を信号に変換して算出装置に送信する送信部（何れも図示せず）とを備えている。尚、上記第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、測定対象物である積層体の表面の変位を非接触で測定することができればよく、特に限定されるものではないが、分光干渉式レーザ変位計であることがより好ましい。

【0021】

上記第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、測定対象物保持部２２上に載置された積層体（図示せず）の表裏面の変位を測定するために、一直線上に対向配置されている。また、上記第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、測定対象物保持部２２上に載置された積層体の表面または裏面に対して、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を結ぶ直線が直交するように、測定治具２５ａ，２５ｂの先端部に取り付けられている。従って、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、変位計保持部２１の駆動によって移動しても、或いは、装置が微振動しても、互いの相対的な位置や距離は常に一定である。

【0022】

そして、変位計保持部２１は、第一移動部材２３および第二移動部材２５を移動させることにより、測定治具２５ａ，２５ｂの先端部に保持した第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を、測定対象物保持部２２上に載置された積層体の所望の位置に移動させるようになっている。つまり、変位計保持部２１は、測定対象物保持部２２に対して、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を相対移動させる構成となっている。具体的には、変位計保持部２１は、第一のレーザ変位計２６を、上記積層体の表面における所望の位置に移動させると共に、第二のレーザ変位計２７を、上記積層体の裏面における、上記所望の位置に対応する位置に移動させるようになっている。但し、本発明において上記「所望の位置」とは、保持ステージ３１に形成されている、積層体の裏面の一部を露出させることができる複数の孔の位置に対応する位置を指す。

【0023】

測定対象物保持部２２は、測定対象物である例えば積層体を保持する保持ステージ（載置台）３１を備えている。また、上記保持ステージ３１は、積層体を保持ステージ３１に載置して固定するための吸着機構を備えている。吸着機構を用いて積層体を保持ステージ３１に固定することにより、厚さ測定器５７は、反っている積層体であっても反りを抑制して当該積層体の厚さを正確に測定することができる。尚、吸着機構の構成は、特に限定されるものではなく、真空ポンプ等を備えた公知の吸着装置を用いればよい。

【0024】

また、保持ステージ３１には、例えば１０ｍｍ間隔の碁盤目状に配置された多数の孔（開口部）（図示せず）が形成されている。これにより、積層体を保持ステージ３１に保持した状態において、上記孔を介して、当該積層体の裏面の一部を露出させることができるようになっている。尚、孔同士の間隔は、特に限定されるものではなく、例えば測定対象物の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。

【0025】

さらに、厚さ測定器５７は、上記第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７で測定された第一の変位および第二の変位から、演算によって積層体の厚さを算出して例えば外部表示装置に出力する算出装置（図示せず）を備えている。算出装置の構成は、特に限定されるものではなく、公知の演算装置や、厚さを記憶する記憶装置を備えていればよい。

【0026】

また、厚さ測定器５７は、変位計保持部２１および測定対象物保持部２２の駆動や、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７の動作を制御する制御部（図示せず）を備えている。従って、第一移動部材２３および第二移動部材２５を駆動する駆動部は、上記制御部によって、その動作が制御されている。

【0027】

尚、図１および図２においては、変位計保持部２１が、測定対象物保持部２２に対して、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を相対移動させる構成となっているが、厚さ測定器は当該構成に限定されるものではなく、測定対象物保持部が、変位計保持部に保持されている第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計に対して相対移動する構成となっていてもよく、変位計保持部および測定対象物保持部が互いに相対移動する構成となっていてもよい。また、変位計保持部および測定対象物保持部の相対移動は、直線移動、回転移動等、どのような移動であってもよく、積層体の表裏面の複数個所の厚さを測定することができるようになっていればよい。

【0028】

〔厚さ測定方法〕
次に、上記構成の厚さ測定器５７を用いて積層体の厚さを測定する方法について、図３を参照しながら、順に説明する。

【0029】

先ず、測定対象物である積層体４０を測定対象物保持部２２の保持ステージ３１に載置し、吸着機構を用いて当該積層体４０を保持ステージ３１に固定する。このとき、変位計保持部２１はホームポジション（初期位置）に位置している。

【0030】

次に、変位計保持部２１を駆動し、第一移動部材２３および第二移動部材２５を移動させて、第一のレーザ変位計２６を、上記積層体４０の表面における所望の位置に移動させると共に、第二のレーザ変位計２７を、上記積層体４０の裏面における、上記所望の位置に対応する位置に移動させる。これにより、一直線上に対向配置された第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７の間に積層体４０が配置されることになる。また、積層体４０の表面または裏面に対して、上記第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を結ぶ直線を直交させることになる。

【0031】

移動後、第一のレーザ変位計２６から、積層体４０の上面（サポートプレート４３の上面）にレーザ光を照射し、積層体４０で反射したレーザ光Ａを受光する一方、第二のレーザ変位計２７から、保持ステージ３１に形成された孔３２を通じて、積層体４０の下面（基板４１の下面）にレーザ光を照射し、積層体４０で反射したレーザ光Ｂを受光する。これにより、積層体４０の表面の第一の変位および裏面の第二の変位を測定する（測定工程）。

【0032】

このとき、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、レーザ光を同時に照射して積層体４０の表裏面の変位を同時に測定してもよく、レーザ光を別々に照射して積層体４０の表裏面の変位を別々に測定してもよい。或る一つの孔３２での測定においては、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７の位置は見かけ上、固定されていることになるので、レーザ光の照射のタイミングは互いに同時であってもよく、互いに異なっていてもよい。但し、同時にレーザ光を照射した方がより正確に厚さを測定することができ、また、測定時間を短縮することができる。

【0033】

また、第一のレーザ変位計２６の受光部は、積層体４０の表面で反射したレーザ光Ａだけを受光し、第二のレーザ変位計２７の受光部は、積層体４０の裏面で反射したレーザ光Ｂだけを受光する。つまり、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、積層体４０の表裏面からの反射光だけを検出し、サポートプレート４３や接着層４２、基板４１を透過若しくはこれら各層で反射したレーザ光を検出しないので、レーザ光Ａ，Ｂが互いに干渉することはない。

【0034】

第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、受光したレーザ光を信号に変換して算出装置に送信する。算出装置は、上記第一の変位および第二の変位から、演算によって積層体４０の厚さを算出し（算出工程）、結果を例えば外部表示装置に出力したり、記憶装置に記憶したりする。

【0035】

或る一つの孔３２での積層体４０の表裏面の変位の測定が終われば、厚さ測定器５７は、変位計保持部２１を駆動し、第一移動部材２３および第二移動部材２５を移動させて、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を、次に測定する位置、具体的には、次の孔３２の位置に対応する位置に相対的に移動させる。これにより、次の孔３２の位置での積層体４０の表裏面の変位を測定し、積層体４０の厚さを算出する。

【0036】

その後、上記測定を積層体４０の大きさ等に応じて繰り返し、積層体４０の表面の変位を複数測定する。厚さ測定器５７は、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を積層体４０に対して相対的に移動させて測定するので、積層体４０の表裏面全体にわたって厚さを測定することができる。従って、積層体４０の厚み分布を測定することができる。また、第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７は、互いの相対的な位置や距離が常に一定であるので、装置の微振動や、積層体４０の表裏面の凹凸の有無等に左右されることなく、当該積層体４０の厚さを正確に測定することができる。

【0037】

尚、上記説明においては、変位計保持部２１によって第一のレーザ変位計２６および第二のレーザ変位計２７を測定対象物保持部２２に対して相対移動させる方法となっているが、厚さ測定方法は当該方法に限定されるものではなく、測定対象物保持部を、変位計保持部に保持されている第一のレーザ変位計および第二のレーザ変位計に対して相対移動させる方法であってもよく、変位計保持部および測定対象物保持部が互いに相対移動する方法であってもよい。

【0038】

〔積層体形成システム〕
上記構成の厚さ測定器５７を備えた積層体形成システムについて、図４を用いて以下に説明する。積層体形成システムは、基板と支持体であるサポートプレートとを、接着層を介して貼り合わせて積層体を形成するシステムである。

【0039】

積層体形成後における基板の薄化、実装等のプロセスを考慮すると、積層体の厚み分布の値は小さいことが好ましく、製品の品質管理のためには、半導体ウエハの製造工程において積層体の厚み分布を測定することが好ましい。本実施形態では、積層体形成システムが厚さ測定器５７を備えることにより、積層体形成のプロセス中に積層体の厚み分布を測定することができ、効率的である。また、積層体の厚み分布に関する情報は、例えば、製造される積層体の異常の検出に有用である。

【0040】

また、本実施形態において、厚さ測定器５７は、基板との貼り付け前のサポートプレートの厚み分布を測定する。積層体の厚み分布は、サポートプレートの厚み分布によっても左右されるため、サポートプレートの厚み分布を予め測定することにより、製造される積層体の異常が何に起因するのかを知ることができる。また、サポートプレートの厚み分布に関する情報は、例えば、サポートプレートの異常の検出に有用である。

【0041】

図４に示すように、積層体形成システム１は、基板上に接着剤を塗布するスピンナー（塗布装置）５２と、接着剤が塗布された基板を加熱して当該基板上に接着層を形成するベークプレート（加熱装置）５１と、基板とサポートプレートとを、接着層を介して貼り合わせて積層体を形成する重ね合わせ部６および貼付部（貼付装置）７と、積層体の厚み分布を測定する厚さ測定器５７とを備えている。そして、積層体形成システム１は、キャリアステーション（格納部）５０と、温度調節部５６と、第一搬送装置４と、第二搬送装置５４と、洗浄装置５３とをさらに備えている。積層体形成システム１は、保持部３および重ね合わせ部６を備えていてもよい。尚、積層体形成システム１は、各装置の動作を制御する制御部（図示せず）を備えている。

【0042】

以下、積層体形成システム１の各装置について説明する。

【0043】

（塗布装置）
スピンナー（塗布装置）５２は、基板上に接着剤を塗布する装置である。本実施形態においては、第二搬送装置５４が基板をスピンナー５２に搬入して載置する。スピンナー５２は、載置された基板を例えば３０００ｒｐｍで回転させながら当該基板上に接着剤をスピン塗布する。基板への接着剤の塗布方法は、特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート、ディッピング、ローラーブレード、スプレー塗布、スリット塗布等の方法が挙げられる。また、基板の回転速度も特に限定されるものではなく、接着剤の種類、基板の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。

【0044】

また、スピンナー５２は、基板上に接着剤を塗布するときに、基板の端面または裏面に付着した接着剤を洗浄するための洗浄液を基板にさらに塗布する洗浄部を備えていてもよい。これにより、接着剤を洗浄する洗浄装置を別途設けることなく、基板上に接着剤を塗布しながら当該基板の端面または裏面を洗浄することができる。よって、本発明に係る積層体形成システム１においては、省スペース化することができ、また、積層体の形成時間を短縮することができる。

【0045】

（加熱装置）
ベークプレート（加熱装置）５１は、スピンナー５２により接着剤が塗布された基板を加熱して、基板上に接着層を形成する装置である。本実施形態においては、スピンナー５２により基板上に接着剤を塗布した後に、当該基板をベークプレート５１に載置し、接着剤をベークする。ベークプレート５１に熱源を取り付けることにより、または天板に熱源を取り付けることにより、接着剤をベークすることができる。熱源の例としては、例えば、温水ヒータ、温風ヒータ、赤外線ヒータ、電熱ヒータ等が挙げられる。

【0046】

（重ね合わせ部）
重ね合わせ部６は、基板およびサポートプレートを、接着層を介して重ね合わせる装置である。例えば、本実施形態において、重ね合わせ部６は、基板とサポートプレートとの相対位置を、位置調整部（図示せず）を用いて調整した後に、基板とサポートプレートとを重ね合わせるようになっている。

【0047】

（貼付装置）
貼付部（貼付装置）７は、基板とサポートプレートとを、接着層を介して貼り合わせて積層体を形成する装置である。貼付部７では、重ね合わせ部６にて重ね合わされた基板およびサポートプレートを押圧しながら接着層を加熱する。具体的には、例えば、貼付部７内の上下にプレスプレートを設け、この上下のプレスプレート間に、重ね合わせた基板およびサポートプレートを載置し、押圧すればよい。これにより、積層体を形成することができる。

【0048】

（貼り合わせユニット）
本実施形態において、上記重ね合わせ部６および貼付部７は、貼り合わせユニット２を構成している。貼り合わせユニット２は、一つの処理室の内部を二つの処理部屋に仕切る壁を設けた構造とすることができる。或いは、貼り合わせユニット２は、重ね合わせ部６と貼付部７とがそれぞれの側面において隙間無く互いに接している構造とすることもできる。重ね合わせ部６および貼付部７の境界には、重ね合わせ部６で重ね合わせた基板およびサポートプレート、並びに、貼付部７で貼り合わせて形成した積層体の受け渡しを行うためのゲート８が設けられている。ゲート８はシャッターによってその開閉が制御されている。ゲート８の開閉には従来公知の構造を用いることができ、例えばゲートバルブ構造を適用することができる。

【0049】

また、重ね合わせ部６には、貼り合わせユニット２と第一搬送装置４との間で基板、サポートプレート、および積層体の受け渡しを行うための受け渡し窓９が開閉可能に設けられている。重ね合わせ部６および貼付部７には、公知の減圧装置（図示せず）がそれぞれ設けられており、重ね合わせ部６および貼付部７の内部圧の状態をそれぞれ独立に制御することができる。さらに、貼り合わせユニット２には、ゲート８を介して重ね合わせ部６および貼付部７間で積層体の受け渡しを行う内部搬送装置（図示せず）が設けられている。

【0050】

貼付部７は減圧可能な構成であるため、減圧雰囲気下において基板とサポートプレートとを、接着層を介して貼り合わせることができる。減圧雰囲気下において接着層に基板を圧着させることによって、基板表面の凹凸パターンの窪みに空気が存在しない状態で、接着層を当該窪みに入り込ませることができるため、接着層と基板との間での気泡の発生を、より確実に防止することが可能である。

【0051】

ゲート８は、シャッターが開いた状態で、重ね合わせた基板およびサポートプレートを重ね合わせ部６から貼付部７に移動させることができるように、また、積層体を貼付部７から重ね合わせ部６に移動させることができるように形成されている。従って、ゲート８は、重ね合わせ部６および貼付部７の何れも減圧させた状態でシャッターを開けることにより、重ね合わせた基板およびサポートプレートを重ね合わせ部６から貼付部７に、また、積層体を貼付部７から重ね合わせ部６に、減圧下で移動させることができる構造となっている。

【0052】

（格納部）
キャリアステーション（格納部）５０は、基板およびサポートプレートを格納している。また、本実施形態においては、キャリアステーション５０を介して、基板およびサポートプレートを積層体形成システム１に投入することができる。また、貼付部７にて形成した積層体を、キャリアステーション５０を介して、積層体形成システム１から取り出すことができる。

【0053】

（保持部）
保持部３は基板およびサポートプレートのアライメントをする装置である。保持部３は、撮像部および中心位置検出部（図示せず）を備えており、重ね合わされる前の基板またはサポートプレートを保持するようになっている。

【0054】

撮像部は、例えばＣＣＤカメラで構成されており、保持された基板またはサポートプレートの互いに異なる端面を含む領域をそれぞれ撮像するようになっている。当該領域は、例えば、保持された基板またはサポートプレートの凡そ対角線上に設定されていることが好ましい。

【0055】

中心位置検出部は、撮像部が撮像した複数の画像に基づいて、保持された基板またはサポートプレートの中心位置を検出する。中心位置検出部は、円板の端面の画像に基づいて、仮想円を算出し、中心位置を検出するようになっていればよい。端面の画像に基づく中心位置の検出技術は、公知の画像処理を用いればよく、特に限定されない。

【0056】

基板またはサポートプレートは、保持部３において中心位置が検出された後、第一搬送装置４により、重ね合わせ部６に搬送される。そして、基板またはサポートプレートは、重ね合わせ部６において、重ね合わせの前に、位置調整部（図示せず）によって、保持部３において検出した互いの中心位置が重なるように位置が調整される。

【0057】

（温度調節部）
温度調節部５６は基板を冷却することにより、基板の温度調節を行う冷却板（図示せず）と、基板の位置を調整する位置調整装置（図示せず）とを備えている。本実施形態においては、温度調節部５６を挟んで、第一搬送装置４と第二搬送装置５４とが基板の受け渡しを行う。

【0058】

基板または積層体を冷却板に載置することで、これら基板または積層体を冷却することができる。また、冷却時に位置調整装置を用いて、基板のアライメントを行うことができる。よって、積層体形成システム１を省スペース化することができるとともに、積層体の形成時間を短縮することができる。

【0059】

さらに、温度調節部５６は接着層を形成した後の基板および積層体を自然冷却するための冷却エリアを有している。冷却エリアは、基板および積層体の熱を効率的に逃がすことができる構成であればよい。例えば、冷却エリアには、基板および積層体を支持するための支持点が形成されており、基板および積層体の面の内周部を三点〜十点において支持点に支持させることにより、基板および積層体全体の熱を効率的に逃がすことができる。

【0060】

（第一搬送装置）
第一搬送装置４は、キャリアステーション５０、貼り合わせユニット２、温度調節部５６および厚さ測定器５７の間で基板を搬送する。また、第一搬送装置４は、図４における矢印方向に、第一搬送装置走行路５内を移動する。第一搬送装置４は、必要な処理が終了した後に次の処理を行うために、基板、サポートプレートおよび積層体をそれぞれ所望の位置まで搬送する。

【0061】

（第二搬送装置）
第二搬送装置５４は、温度調節部５６、ベークプレート５１、スピンナー５２、および洗浄装置５３の間で基板を搬送する。また、第二搬送装置５４は、図４における矢印方向に、つまり、第一搬送装置４の移動方向と直交する方向に、第二搬送装置走行路５５内を移動する。第二搬送装置５４は、必要な処理が終了した後に次の処理を行うために、基板をそれぞれ所望の位置まで搬送する。

【0062】

（洗浄装置）
洗浄装置５３は、接着剤を塗布した基板を洗浄する装置である。本実施形態において、洗浄装置５３は、基板上に接着剤を塗布した後に、基板の端面または裏面に付着した接着剤を洗浄する。洗浄方法としては、例えば、端面または裏面に接着剤が付着した基板を３０００ｒｐｍで回転させながら、洗浄液を端面または裏面に塗布すればよい。

【0063】

洗浄液は、接着剤を溶解させることができる溶剤を含んでいればよく、特に限定されるものではないが、例えば、直鎖状の炭化水素、炭素数４から１５の分岐状の炭化水素、テルペン系溶剤、ラクトン類、ケトン類、多価アルコール類、多価アルコール類の誘導体、環式エーテル類、エステル類、芳香族系有機溶剤等を用いることができる。洗浄液としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）がより好ましい。

【0064】

〔積層体形成方法〕
次に、図５に示すフローチャートを参照しながら、積層体形成システム１を用いて積層体を形成する工程について順に説明する。図５に示すステップＳ１〜Ｓ１０は、基板に関する処理を表し、ステップＳ１１〜Ｓ１３は、サポートプレートに関する処理を表し、ステップＳ１４〜Ｓ１７は、積層体に関する処理を表す。

【0065】

ステップＳ１において、第一搬送装置４が基板をキャリアステーション５０から積層体形成システム１内に投入する。第一搬送装置４は、基板を支持した状態で当該基板を温度調節部５６まで搬送する。

【0066】

ステップＳ２において、第一搬送装置４は基板を温度調節部５６の冷却板に載置し、温度調節部５６は基板の温度を調節する。そして、温度調節部５６の位置調整装置によって、基板のアライメントを冷却板上で行う。アライメント終了後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板をスピンナー５２に搬入する（第一搬入工程）。

【0067】

ステップＳ３において、第二搬送装置５４は基板をスピンナー５２に載置し、スピンナー５２は基板に接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。ステップＳ２で基板のアライメントを行っているため、基板の表面に均等に接着剤をスピン塗布することができる。また、ステップＳ２において基板の温度調節を行っているので、一定の塗布条件で接着剤を塗布することができる。基板に接着剤を塗布した後に、スピンナー５２に設けられた洗浄部は、基板の裏面を洗浄（バックリンス）する。また、必要に応じて、洗浄部は、基板の端面を洗浄（エッジバックリンス）してもよい。洗浄終了後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板をベークプレート５１に搬送する（第二搬入工程）。

【0068】

ステップＳ４において、第二搬送装置５４は基板をベークプレート５１に載置し、熱源を用いて基板に塗布された接着剤をベークする。接着剤をベークすることにより、溶剤を適切に揮発させることができる。また、接着剤をベークする温度（ｔ_１℃）は、接着剤の種類に応じて適宜定めることができる。

【0069】

ステップＳ５において、接着剤をさらにベークする。接着剤をさらにベークする温度（ｔ_２℃）は、接着剤の種類に応じて適宜定めることができる。ベーク終了後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板を温度調節部５６まで搬送する。

【0070】

ステップＳ６において、第二搬送装置５４は基板を冷却板に載置し、温度調節部５６は基板を冷却する。そして、位置調整装置により冷却板上で基板のアライメントを行う。アライメント終了後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板を洗浄装置５３に搬入する。

【0071】

ステップＳ７において、第二搬送装置５４は基板を洗浄装置５３に載置し、洗浄装置５３は基板の端面をエッジバックリンスし、基板の裏面をバックリンスする。これにより、スピンナー５２にて接着剤を基板にスピン塗布したときに、当該基板の端面および裏面に付着した接着剤を除去することができる。ここで、ステップＳ６において、基板の位置調整を行っているので、基板の端面（エッジ）を正確に洗浄することができる。基板の洗浄終了後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板をベークプレート５１まで搬送する。

【0072】

ステップＳ８において、第二搬送装置５４は基板をベークプレート５１に載置し、熱源を用いて基板に塗布された接着剤をさらにベークする。接着剤をさらにベークする温度（ｔ_３℃）は、接着剤の種類に応じて適宜定めることができる。これにより、基板上の接着剤が乾燥し、接着層が形成される（接着層形成工程）。

【0073】

ステップＳ４、Ｓ５およびＳ８において、接着剤をベークする温度をそれぞれｔ_１、ｔ_２、ｔ_３（℃）とすると、ｔ_１＜ｔ_２＜ｔ_３（但し、ｔ_１≧６０（℃）およびｔ_３≦２５０（℃）であることが好ましい）を満たすように、ステップ間で接着剤をベークする温度を段階的に上げることが好ましい。接着剤の塗布が終了した直後に高温でベークすると、接着剤の収縮による基板の反り、接着剤表面のシワ、接着剤の発泡等の不具合が発生し易くなり、均一な接着層を形成することができないおそれがあるが、ベークする温度を段階的に上げることにより均一な接着層を形成することができる。

【0074】

接着層の形成後に、第二搬送装置５４は、基板を支持した状態で当該基板を温度調節部５６まで搬送する。

【0075】

ステップＳ９において、第二搬送装置５４は基板を冷却エリアの支持点に支持させ、温度調節部５６は基板を自然冷却する。自然冷却後に、第一搬送装置４は、基板を支持した状態で当該基板を保持部３まで搬入する。

【0076】

ステップＳ１０において、第一搬送装置４は基板を保持部３に搬入し、載置する。保持部３は、基板のアライメントを行う。アライメント後に、第一搬送装置４は、基板を支持した状態で当該基板を重ね合わせ部６に搬入する（第三搬入工程）。

【0077】

そして、基板に関する上記ステップＳ１〜Ｓ１０の前、終了後、または並行して、サポートプレートに関するステップＳ１１〜Ｓ１３を行う。先ず、ステップＳ１１において、第一搬送装置４がサポートプレートをキャリアステーション５０から積層体形成システム１内に投入する。第一搬送装置４は、サポートプレートを支持した状態で当該サポートプレートを厚さ測定器５７に搬入する。

【0078】

ステップＳ１２において、第一搬送装置４は、サポートプレートを厚さ測定器５７に載置し、厚さ測定器５７は、サポートプレートの厚み分布を測定する（支持体厚み分布測定工程）。厚み分布を測定した後に、第一搬送装置４はサポートプレートを支持した状態で当該サポートプレートを保持部３まで搬入する。サポートプレートを基板に貼り合わせる前に、サポートプレートの厚み分布の測定を行うことにより、サポートプレートの異常を検出することができる。

【0079】

ステップＳ１３において、第一搬送装置４は、サポートプレートを保持部３に搬入し、載置する。そして、保持部３はサポートプレートをアライメントする。アライメントした後に、第一搬送装置４は、サポートプレートを支持した状態で当該サポートプレートを重ね合わせ部６に搬入する（第四搬入工程）。

【0080】

サポートプレートに分離層が形成されている場合には、第一搬送装置４は、分離層がサポートプレートよりも鉛直上方に位置するようにしてサポートプレートを搬送してから、サポートプレートの上下を反転させて、重ね合わせ部６に搬送することが好ましい。重ね合わせ部６に搬入する前まで、分離層が形成されていないサポートプレートの裏面を第一搬送装置４が支持することにより、分離層と第一搬送装置４とが接触する時間を短くして、第一搬送装置４によって分離層が汚染または損傷されることを抑制することができる。

【0081】

第一搬送装置４は、サポートプレートが分離層よりも鉛直上方に位置するようにしてサポートプレートを重ね合わせ部６に搬送する。そして、第三搬入工程にて第一搬送装置４が重ね合わせ部６に搬送した基板と上記サポートプレートとを、分離層と接着層とが対面した状態で重ね合わせる。

【0082】

基板およびサポートプレートの重ね合わせは、重ね合わせ部６内の位置調整部（図示せず）を用いて基板とサポートプレートとの相対位置を調整してから行ってもよい。これにより、基板およびサポートプレートの中心位置がずれることなく、これらの中心位置を重ね合わせることができる。

【0083】

内部搬送アーム（図示せず）は、重ね合わせた基板およびサポートプレートを支持した状態で、これら基板およびサポートプレートを貼付部７に搬入する。

【0084】

ステップＳ１４において、貼付部７は、重ね合わせた基板およびサポートプレートを、接着層を介して貼り合わせる（貼付工程）。このとき、プレスプレートで、基板およびサポートプレートを押圧しながら、接着層を形成する熱可塑性材料がガラス転移点以上の温度になるまで加熱する。これにより、接着層の熱流動性が向上し、容易に変形するようになるため、積層体を形成することができる。

【0085】

積層体の形成後、第一搬送装置４は、積層体を支持した状態で当該積層体を温度調節部５６に搬送する。ステップＳ１５において、第一搬送装置４は、積層体を冷却エリアの支持点に支持させ、温度調節部５６は積層体を自然冷却する。自然冷却することにより、積層体の反りを低減することができる。また、自然冷却以外に基板内に温度分布が生じないようにゆるやかに強制排気を行うことによって、より短時間で冷却が完了する。冷却が終了した後に、第一搬送装置４は積層体を支持した状態で当該積層体を厚さ測定器５７に搬入する（第五搬入工程）。

【0086】

ステップＳ１６において、厚さ測定器５７に搬入された積層体の厚み分布を測定する（積層体厚み分布測定工程）。ステップＳ１５にて積層体を自然冷却しているため、室温（例えば２５℃）における積層体の厚み分布を測定することができる。

【0087】

積層体の厚み分布を測定することによって、積層体の品質を確認することができる。また、ステップＳ１２にて、サポートプレートの厚み分布を測定しているため、サポートプレートの厚み分布と積層体の厚み分布とを比較することにより、積層体における凹凸が、サポートプレートまたは接着層の何れに起因するものであるのかを知ることができる。

【0088】

また、基板またはサポートプレートに品番等を設けることにより、積層体毎の貼付精度を管理することができ、積層体形成処理にフィードバックすることができる。

【0089】

ステップＳ１７において、積層体の厚み分布の測定終了後に、第一搬送装置４は、厚さ測定器５７からキャリアステーション５０に積層体を搬送する。そして、積層体をキャリアステーション５０から取り出す。

【0090】

よって、ステップＳ１〜Ｓ１７のステップにより、基板およびサポートプレートを、接着層を介して貼り合わせた積層体を形成することができる。

【0091】

また、上述した二つの搬送装置（第一搬送装置４、第二搬送装置５４）を使い分けて搬送を行うことにより、積層体形成システム１を構成する多数の装置を図４に示すようにコンパクトに配置したとしても、装置間での基板、サポートプレートおよび積層体の受け渡しを効率的に行うことができ、従って積層体を効率的に形成することができる。

【0092】

キャリアステーション５０から取り出された基板は、サポートプレートに支持された積層体の状態で、薄化、実装等のプロセスに供される。そして、プロセス終了後に、サポートプレートを介して光を分離層に照射し、分離層を変質させることにより、サポートプレートと基板とを容易に分離することができる。

【0093】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0094】

本発明に係る厚さ測定器および厚さ測定方法は、例えば、半導体ウエハの製造工程において広範に利用することができる。

【符号の説明】

【0095】

１ 積層体形成システム
２ 貼り合わせユニット
３ 保持部
４ 第一搬送手段（搬送装置）
５ 第一搬送手段走行路
６ 重ね合わせ部（貼付装置）
７ 貼付部（貼付装置）
８ ゲート
９ 受け渡し窓
２１ 変位計保持部
２２ 測定対象物保持部
２３ 第一移動部材
２４ レール部材
２５ 第二移動部材
２６ 第一のレーザ変位計
２７ 第二のレーザ変位計
３１ 保持ステージ（載置台）
５０ キャリアステーション（格納部）
５１ ベークプレート（加熱装置）
５２ スピンナー（塗布装置）
５３ 洗浄装置
５４ 第二搬送手段（搬送装置）
５５ 第二搬送手段走行路
５６ 温度調節部
５７ 厚さ測定器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】