特開 2024-32310 測定装置及び加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024032310

(43)【公開日】2024-03-12

(54)【発明の名称】測定装置及び加工装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/30 20060101AFI20240305BHJP

   G01B 11/24 20060101ALI20240305BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240305BHJP

【ＦＩ】

G01B11/30 102G

G01B11/24 D

H01L21/78 C

H01L21/78 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022135897

(22)【出願日】2022-08-29

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】清水 翼

【テーマコード（参考）】

2F065

5F063

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA12

2F065AA50

2F065AA54

2F065BB02

2F065BB18

2F065CC19

2F065DD03

2F065FF04

2F065FF10

2F065FF52

2F065GG24

2F065HH04

2F065JJ03

2F065JJ05

2F065MM04

2F065PP24

2F065QQ03

2F065QQ21

2F065QQ24

2F065QQ25

2F065QQ28

2F065QQ31

2F065UU07

5F063AA48

5F063BA27

5F063CA04

5F063CA06

5F063CB05

5F063CB06

5F063DD06

5F063DD25

5F063DE02

5F063DE12

5F063DE23

5F063DE33

5F063FF01

(57)【要約】

【課題】ワークの表面の形状及び／又は粗さを精度よく測定できる測定装置及び加工装置を提供する。
【解決手段】測定装置１は、ウェーハＷが載置されるテーブル１０と、テーブル１０上のウェーハＷの表面を拡大して撮像する第１撮像部１００と、テーブル１０上のウェーハＷの表面を撮像する第２撮像部２００であって、ウェーハＷの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像からウェーハＷの表面の形状及び／又は粗さの測定が可能な第２撮像部２００と、第１撮像部１００でウェーハＷの表面を撮像した画像、及び、第２撮像部２００でウェーハＷの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、ウェーハＷの表面の形状及び／又は粗さを測定する画像処理部３１０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対し、前記Ｘ軸及び前記Ｙ軸を含む平面と平行な載置面を有し、前記載置面上にワークが載置されるテーブルと、
前記テーブル上の前記ワークの表面を撮像する第１撮像部と、
前記テーブル上の前記ワークの表面を撮像する第２撮像部であって、前記ワークの表面を前記Ｚ軸方向に走査して撮像した複数の画像から前記ワークの表面の形状及び／又は粗さの測定が可能な第２撮像部と、
前記テーブルに対し、前記第１撮像部及び前記第２撮像部を前記Ｘ軸、前記Ｙ軸及び前記Ｚ軸の方向に沿って相対的に移動させる駆動部と、
前記第１撮像部、前記第２撮像部、及び、前記駆動部を制御して、前記第１撮像部及び前記第２撮像部による前記ワークの撮像を制御する撮像制御部と、
前記第１撮像部で前記ワークの表面を撮像した画像、及び、前記第２撮像部で前記ワークの表面を前記Ｚ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、前記ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する画像処理部と、
を備えた測定装置。

【請求項2】

前記画像処理部は、
前記第１撮像部で前記ワークの表面を前記Ｚ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、前記ワークの表面の前記Ｚ軸方向の位置及び／又はエッジを検出する第１画像処理部と、
前記第２撮像部で前記ワークの表面を前記Ｚ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、前記ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する第２画像処理部と、
前記第１画像処理部及び前記第２画像処理部の処理結果を統合して、最終的な形状及び／又は粗さを算出する統合処理部と、
を含む、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記統合処理部は、少なくとも前記第１画像処理部による前記ワークの表面の前記Ｚ軸方向の位置及び／又はエッジの検出結果に基づいて、前記ワークの表面の前記Ｚ軸方向の位置及び／又はエッジを特定する、
請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記撮像制御部は、前記第１画像処理部で検出される前記ワークの表面の前記Ｚ軸方向の位置の情報に基づいて、前記第２撮像部による前記Ｚ軸方向の走査範囲を設定する、
請求項２に記載の測定装置。

【請求項5】

前記第１撮像部は、前記第２撮像部よりも広い視野で前記ワークの表面を撮像し、
前記画像処理部は、前記第１撮像部で撮像された画像に基づいて測定位置を検出する、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項6】

前記第１撮像部は、撮像する倍率を切り替える機能を有する、
請求項１に記載の測定装置。

【請求項7】

前記第１画像処理部は、前記第１撮像部で前記ワークの表面を前記Ｚ軸方向に走査して撮像した焦点位置の異なる複数の画像を処理して、前記ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する、
請求項２に記載の測定装置。

【請求項8】

前記統合処理部は、少なくとも前記第１画像処理部による処理結果に基づいて、前記ワークの表面の前記Ｚ軸方向の位置及び／又はエッジを特定する、
請求項７に記載の測定装置。

【請求項9】

前記ワークの表面が平滑面で構成される領域を含む場合、
前記統合処理部は、前記第２画像処理部による処理結果に基づいて、前記平滑面で構成される領域の形状及び／又は粗さを算出し、前記第１画像処理部による処理結果に基づいて、前記平滑面で構成される領域以外の領域の形状及び／又は粗さを算出する、
請求項８に記載の測定装置。

【請求項10】

前記第２撮像部は、光干渉方式又は共焦点方式で前記ワークの表面を撮像する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項11】

前記駆動部は、前記テーブルに対し、少なくとも前記Ｚ軸の方向において、前記第２撮像部及び前記第１撮像部を独立して移動させる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項12】

前記駆動部は、前記テーブルに対し、少なくとも前記Ｚ軸及び前記Ｙ軸の方向において、前記第２撮像部及び前記第１撮像部を独立して移動させる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項13】

前記駆動部は、更に前記テーブルを回転させる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項14】

請求項１から９のいずれか１項に記載の測定装置と、
前記テーブル上の前記ワークを加工する加工部と、
前記加工部による加工を制御する加工制御部と、
を備えた加工装置。

【請求項15】

前記加工制御部は、前記第１撮像部で撮像された画像に基づいて、前記ワークのアライメントを行う、
請求項１４に記載の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置及び加工装置に関し、特に、ワークの表面の形状及び／又は粗さを非接触で測定する測定装置及びその測定装置を備えた加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークの表面の微細な三次元形状や粗さを非接触で測定する装置として、白色干渉計が知られている（たとえば、特許文献１等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１１－５０８２４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、白色干渉計による測定では、表面付近でノイズが発生することがあり、このノイズが、本来の形状を抽出する際の不安定要因、誤検出要因となっていた。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの表面の形状及び／又は粗さを精度よく測定できる測定装置及び加工装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、第１の態様の測定装置は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸に対し、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面と平行な載置面を有し、載置面上にワークが載置されるテーブルと、テーブル上のワークの表面を撮像する第１撮像部と、テーブル上のワークの表面を撮像する第２撮像部であって、ワークの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像からワークの表面の形状及び／又は粗さの測定が可能な第２撮像部と、テーブルに対し、第１撮像部及び第２撮像部をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向に沿って相対的に移動させる駆動部と、第１撮像部、第２撮像部、及び、駆動部を制御して、第１撮像部及び第２撮像部によるワークの撮像を制御する撮像制御部と、第１撮像部でワークの表面を撮像した画像、及び、第２撮像部でワークの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する画像処理部と、を備える。

【0007】

第２の態様の測定装置は、第１の態様の測定装置において、画像処理部は、第１撮像部でワークの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、ワークの表面のＺ軸方向の位置及び／又はエッジを検出する第１画像処理部と、第２撮像部でワークの表面をＺ軸方向に走査して撮像した複数の画像を処理して、ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する第２画像処理部と、第１画像処理部及び第２画像処理部の処理結果を統合して、最終的な形状及び／又は粗さを算出する統合処理部と、を含む。

【0008】

第３の態様の測定装置は、第２の態様の測定装置において、統合処理部は、少なくとも第１画像処理部によるワークの表面のＺ軸方向の位置及び／又はエッジの検出結果に基づいて、ワークの表面のＺ軸方向の位置及び／又はエッジを特定する。

【0009】

第４の態様の測定装置は、第２の態様の測定装置において、撮像制御部は、第１画像処理部で検出されるワークの表面のＺ軸方向の位置の情報に基づいて、第２撮像部によるＺ軸方向の走査範囲を設定する。

【0010】

第５の態様の測定装置は、第１の態様の測定装置において、第１撮像部は、第２撮像部よりも広い視野でワークの表面を撮像し、画像処理部は、第１撮像部で撮像された画像に基づいて測定位置を検出する。

【0011】

第６の態様の測定装置は、第１の態様の測定装置において、第１撮像部は、撮像する倍率を切り替える機能を有する。

【0012】

第７の態様の測定装置は、第２の態様の測定装置において、第１画像処理部は、第１撮像部でワークの表面をＺ軸方向に走査して撮像した焦点位置の異なる複数の画像を処理して、ワークの表面の形状及び／又は粗さを測定する。

【0013】

第８の態様の測定装置は、第７の態様の測定装置において、統合処理部は、少なくとも第１画像処理部による処理結果に基づいて、ワークの表面のＺ軸方向の位置及び／又はエッジを特定する。

【0014】

第９の態様の測定装置は、第８の態様の測定装置において、ワークの表面が平滑面で構成される領域を含む場合、統合処理部は、第２画像処理部による処理結果に基づいて、平滑面で構成される領域の形状及び／又は粗さを算出し、第１画像処理部による処理結果に基づいて、平滑面で構成される領域以外の領域の形状及び／又は粗さを算出する。

【0015】

第１０の態様の測定装置は、第１から９のいずれか一の態様の測定装置において、第２撮像部は、光干渉方式又は共焦点方式でワークの表面を撮像する。

【0016】

第１１の態様の測定装置は、第１から９のいずれか一の態様の測定装置において、駆動部は、テーブルに対し、少なくともＺ軸の方向において、第２撮像部及び第１撮像部を独立して移動させる。

【0017】

第１２の態様の測定装置は、第１から９のいずれか一の態様の測定装置において、駆動部は、テーブルに対し、少なくともＺ軸及びＹ軸の方向において、第２撮像部及び第１撮像部を独立して移動させる。

【0018】

第１３の態様の測定装置は、第１から９のいずれか一の態様の測定装置において、駆動部は、更にテーブルを回転させる。

【0019】

また、上記課題を解決するために、第１の態様の加工装置は、第１から９のいずれか一の態様の測定装置と、テーブル上のワークを加工する加工部と、加工部による加工を制御する加工制御部と、を備える。

【0020】

第２の態様の加工装置は、第１の態様の加工装置において、加工制御部は、第１撮像部で撮像された画像に基づいて、ワークのアライメントを行う。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、ワークの表面の形状及び／又は粗さを精度よく測定できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、測定装置の第１の実施の形態の概略構成図である。

【図2】図２は、第１撮像部の概略構成を示す図である。

【図3】図３は、第２撮像部の概略構成を示す図である。

【図4】図４は、測定装置の駆動系の概略構成を示す図である。

【図5】図５は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【図6】図６は、測定位置の検出の概念図である。

【図7】図７は、白色干渉計によるウェーハの切溝の測定結果の一例を示す図である。

【図8】図８は、測定装置による測定の流れを示すフローチャートである。

【図9】図９は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【図10】図１０は、第１撮像部の概略構成を示す図である。

【図11】図１１は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【図12】図１２は、測定装置による測定の流れを示すフローチャートである。

【図13】図１３は、ダイシング装置の加工部の概略構成を示す図である。

【図14】図１４は、ダイシング装置の加工部の制御系のブロック図である。

【図15】図１５は、ダイシング装置によるウェーハの加工及び測定の処理の流れ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】

【0023】

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。

【0024】

［測定装置］
［第１の実施の形態］
ここでは、ダイシング装置により半導体のウェーハの表面に加工された切溝（カーフ）の形状を測定する場合を例に説明する。

【0025】

［装置構成］
図１は、測定装置の第１の実施の形態の概略構成図である。

【0026】

図１に示すように、本実施の形態の測定装置１は、ウェーハＷが載置されるテーブル１０と、テーブル１０を回転させるテーブル駆動部２０と、テーブル１０上のウェーハＷを撮像する第１撮像部１００と、テーブル１０上のウェーハＷを撮像する第２撮像部２００と、第１撮像部１００を移動させる第１駆動部１３０と、第２撮像部２００を移動させる第２駆動部２３０と、第１撮像部１００、第２撮像部２００、テーブル駆動部２０、第１駆動部１３０及び第２駆動部２３０を制御して、第１撮像部１００及び第２撮像部２００による撮像を制御する撮像制御部３１０と、第１撮像部１００及び第２撮像部２００で撮像された画像を処理する画像処理部３２０と、を備える。図１において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、互いに直交する軸であり、三次元直交座標系を構成する。

【0027】

上記のように、測定対象とするワークは、ダイシング加工後のウェーハＷである。ウェーハＷは、ダイシングフレームＦにマウントされて加工される。加工後のウェーハＷには、ストリートに沿って切溝Ｃが加工される。

【0028】

［テーブル］
テーブル１０は、Ｘ軸及びＹ軸と平行な平面上でウェーハＷを保持する。テーブル１０は、円盤状の形状を有し、上部にウェーハＷが載置される載置面１２を有する。載置面１２は、Ｘ軸及びＹ軸と平行な平面で構成される。

【0029】

［テーブル駆動部］
テーブル駆動部２０は、モータを含み、θ軸を中心として、テーブル１０を回転させる。θ軸は、テーブル１０の中心を通り、Ｚ軸と平行な軸で構成される。

【0030】

［第１撮像部］
第１撮像部１００は、テーブル１０上のウェーハＷの表面を撮像する。一例として、本実施の形態では、第１撮像部１００は、テーブル１０上のウェーハＷの表面の一部を拡大して撮像する（いわゆる顕微鏡画像を撮像する。）。第１撮像部１００は、主として、測定位置（測定対象とする領域の位置）の検出に使用される。第１撮像部１００は、テーブル１０の上方からＺ軸の方向に沿ってウェーハＷの表面（切溝Ｃが加工された面）を撮像する。

【0031】

図２は、第１撮像部の概略構成を示す図である。

【0032】

第１撮像部１００は、第１顕微鏡部１１０及び第１カメラ部１２０を備える。第１撮像部１００は、ウェーハＷの表面の一部を第１顕微鏡部１１０で拡大し、その第１顕微鏡１１０で拡大された像を第１カメラ部１２０で撮像する。

【0033】

第１顕微鏡部１１０は、照明部１１１、ビームスプリッタ１１２、対物レンズ１１３、及び、結像レンズ１１４等を備える。

【0034】

照明部１１１は、照明光源１１１Ａ及び照明用レンズ１１１Ｂを有する。照明部１１１は、照明光源１１１Ａから発せられた光（照明光）を照明用レンズ１１１Ｂを介して出射する。照明光源１１１Ａには、たとえば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、発光ダイオード（light emitting diode：ＬＥＤ）などが用いられる。

【0035】

照明部１１１から出射された光は、ビームスプリッタ１１２、対物レンズ１１３を介して、テーブル１０上のウェーハＷに照射される。そして、ウェーハＷで反射した光が、対物レンズ１１３、ビームスプリッタ１１２、結像レンズ１１４を介して第１カメラ部１２０に入射する。

【0036】

第１カメラ部１２０は、撮像素子１２１を有し、ウェーハＷの像を電子的に撮像する。撮像素子１２１には、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサ（complementary metal oxide semiconductor image sensor）、ＣＣＤイメージセンサ（charge-coupled device image sensor）等のエリアイメージセンサが用いられる。第１カメラ部１２０で撮像された画像は、画像処理部３２０に出力される。

【0037】

第１撮像部１００をＺ軸の方向に沿って移動させながらテーブル１０上のウェーハＷを撮像することにより、焦点位置の異なる画像を撮像できる。

【0038】

第１撮像部１００は、第２撮像部２００よりも相対的に広い視野でウェーハＷの表面を撮像する。ゆえに、第１顕微鏡部１１０の対物レンズ１１３は、第２顕微鏡部２１０の対物レンズ２１３よりも相対的に低い倍率（広い視野）を有する。

【0039】

なお、第１の実施の形態では、第１撮像部１００が、第２撮像部２００よりも相対的に広い視野でウェーハＷの表面を撮像するとしたが、これに限らず、同等の視野であってもかまわない。

【0040】

［第２撮像部］
第２撮像部２００は、測定用の撮像部である。第２撮像部２００は、光干渉方式でウェーハＷの表面を撮像する。特に、本実施の形態では、光源に白色光を用いた白色干渉法でウェーハＷの表面を撮像する。白色干渉法を利用して、ウェーハＷの表面をＺ軸方向に走査して撮像することで、ウェーハＷの表面の凹凸（形状及び／又は粗さ）を測定できる。白色干渉法でウェーハＷの表面を撮像することから、第２撮像部２００は、実質的に白色干渉計で構成される。

【0041】

図３は、第２撮像部の概略構成を示す図である。

【0042】

第２撮像部２００は、第２顕微鏡部２１０及び第２カメラ部２２０を備える。第２撮像部２００は、第２顕微鏡部２１０で観察される画像（干渉画像）を第２カメラ部２２０で撮像する。第２撮像部２００は、テーブル１０の上方からＺ軸の方向に沿ってウェーハＷの表面を撮像する。

【0043】

第２顕微鏡部２１０は、白色干渉顕微鏡で構成される。本実施の形態では、第２顕微鏡部２１０が、いわゆるミラウ干渉型の白色干渉顕微鏡で構成される。図３に示すように、第２顕微鏡部２１０は、照明部２１１、第１ビームスプリッタ２１２、対物レンズ２１３、ガラスプレート２１４、第２ビームスプリッタ２１５、及び、結像レンズ２１６等を備える。ガラスプレート２１４は、中央部分に参照ミラー２１４Ａを有する。対物レンズ２１３、ガラスプレート２１４及び第２ビームスプリッタ２１５は、干渉光学系を構成する。

【0044】

照明部２１１は、白色光源２１１Ａ及び照明用レンズ２１１Ｂを有する。照明部２１１は、白色光源２１１Ａから発せられた白色光を照明用レンズ２１１Ｂを介して出射する。白色光源２１１Ａには、たとえば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等を用いることができる。

【0045】

照明部２１１から出射された白色光は、第１ビームスプリッタ２１２、対物レンズ２１３、ガラスプレート２１４を介して第２ビームスプリッタ２１５に入射する。第２ビームスプリッタ２１５に入射した白色光は、第２ビームスプリッタ２１５によって測定光及び参照光に分離される。

【0046】

測定光は、第２ビームスプリッタ２１５を透過して、ウェーハＷの表面に入射する。そして、ウェーハＷの表面で反射した測定光が、第２ビームスプリッタ２１５、ガラスプレート２１４、対物レンズ２１３、第１ビームスプリッタ２１２、結像レンズ２１６を介して第２カメラ部２２０に入射する。

【0047】

参照光は、第２ビームスプリッタ２１５で反射して、ガラスプレート２１４に入射する。ガラスプレート２１４に入射した参照光は、参照ミラー２１４Ａで反射され、再び第２ビームスプリッタ２１５に入射する。そして、第２ビームスプリッタ２１５で再度反射され、ガラスプレート２１４、対物レンズ２１３、第１ビームスプリッタ２１２、結像レンズ２１６を介して第２カメラ部２２０に入射する。

【0048】

ウェーハＷの表面で反射して第２カメラ部２２０に入射する測定光と、参照ミラー２１４Ａで反射して第２カメラ部２２０に入射する参照光とが重なることで干渉光が生成される。対物レンズ２１３、ガラスプレート２１４及び第２ビームスプリッタ２１５で構成される干渉光学系は、測定対象に焦点が合った際に、測定光と参照光の光路長が等しくなるように設計される。

【0049】

第２カメラ部２２０は、撮像素子２２１を有し、第２顕微鏡部２１０で生成される画像（干渉画像）を電子的に撮像する。撮像素子２２１には、たとえば、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等のエリアイメージセンサが用いられる。第２カメラ部２２０で撮像された画像は、画像処理部３２０に出力される。

【0050】

第２撮像部２００をＺ軸の方向に沿って移動させると、ウェーハＷの表面で反射する測定光の光路長が変化する。撮像素子２２１に入射した干渉光は、互いの光路長が一致した場合に、干渉強度が最大となる。よって、画素ごとに干渉強度が最大となるＺ軸方向の位置を読み取ることで、ウェーハＷの表面の凹凸の位置を測定できる。

【0051】

［第１駆動部］
図４は、測定装置の駆動系の概略構成を示す図である。

【0052】

第１駆動部１３０及び第２駆動部２３０は、各々独立して第１撮像部１００及び第２撮像部２００をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向に沿って移動させる。

【0053】

図４に示すように、第１駆動部１３０は、第１撮像部１００をＸ軸方向に沿って移動させる第１Ｘ軸駆動部１３０Ｘと、第１撮像部１００をＹ軸方向に沿って移動させる第１Ｙ軸駆動部１３０Ｙと、第１撮像部１００をＺ軸方向に沿って移動させる第１Ｚ軸駆動部１３０Ｚと、を有する。一例として、本実施の形態の測定装置１は、ベースに対し、Ｘ軸方向に沿って移動する第１Ｘ軸キャリッジと、第１Ｘ軸キャリッジに対し、Ｙ軸方向に沿って移動する第１Ｙ軸キャリッジと、第１Ｙ軸キャリッジに対し、Ｚ軸方向に沿って移動する第１Ｚ軸キャリッジと、を備え、第１Ｚ軸キャリッジに第１撮像部１００が搭載される。第１Ｘ軸駆動部１３０Ｘは、第１Ｘ軸キャリッジをＸ軸方向に沿って移動させて、第１撮像部１００をＸ軸方向に移動させる。第１Ｙ軸駆動部１３０Ｙは、第１Ｙ軸キャリッジをＹ軸方向に沿って移動させて、第１撮像部１００をＹ軸方向に移動させる。第１Ｚ軸駆動部１３０Ｚは、第１Ｚ軸キャリッジをＺ軸方向に沿って移動させて、第１撮像部１００をＺ軸方向に移動させる。これにより、第１撮像部１００をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させることができる。各駆動部は、個別に位置センサを有し、各位置センサによって、各キャリッジの位置（各軸方向の位置）が検出される。すなわち、第１Ｘ軸駆動部１３０Ｘでは、第１Ｘ軸キャリッジのＸ軸方向の位置が検出される。第１Ｙ軸駆動部１３０Ｙでは、第１Ｙ軸キャリッジのＹ軸方向の位置が検出される。第１Ｚ軸駆動部１３０Ｚでは、第１Ｚ軸キャリッジのＺ軸方向の位置が検出される。各位置センサによって検出される各キャリッジの位置からテーブル１０に対する第１撮像部１００の各軸方向の位置が検出される。

【0054】

［第２駆動部］
第２駆動部２３０の構成は、第１駆動部１３０と同じである。図４に示すように、第２駆動部２３０も、第２撮像部２００をＸ軸方向に沿って移動させる第２Ｘ軸駆動部２３０Ｘと、第２撮像部２００をＹ軸方向に沿って移動させる第２Ｙ軸駆動部２３０Ｙと、第２撮像部２００をＺ軸方向に沿って移動させる第２Ｚ軸駆動部２３０Ｚと、を有する。測定装置１は、ベースに対し、Ｘ軸方向に沿って移動する第２Ｘ軸キャリッジと、第２Ｘ軸キャリッジに対し、Ｙ軸方向に沿って移動する第２Ｙ軸キャリッジと、第２Ｙ軸キャリッジに対し、Ｚ軸方向に沿って移動する第２Ｚ軸キャリッジと、を備え、第２Ｚ軸キャリッジに第２撮像部２００が搭載される。第２Ｘ軸駆動部２３０Ｘは、第２Ｘ軸キャリッジをＸ軸方向に沿って移動させて、第２撮像部２００をＸ軸方向に移動させる。第２Ｙ軸駆動部２３０Ｙは、第２Ｙ軸キャリッジをＹ軸方向に沿って移動させて、第２撮像部２００をＹ軸方向に移動させる。第２Ｚ軸駆動部２３０Ｚは、第２Ｚ軸キャリッジをＺ軸方向に沿って移動させて、第２撮像部２００をＺ軸方向に移動させる。これにより、第２撮像部２００をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させることができる。各駆動部は、個別に位置センサを有し、各位置センサによって、各キャリッジの位置（各軸方向の位置）が検出される。すなわち、第２Ｘ軸駆動部２３０Ｘでは、第２Ｘ軸キャリッジのＸ軸方向の位置が検出される。第２Ｙ軸駆動部２３０Ｙでは、第２Ｙ軸キャリッジのＹ軸方向の位置が検出される。第２Ｚ軸駆動部２３０Ｚでは、第２Ｚ軸キャリッジのＺ軸方向の位置が検出される。各位置センサによって検出される各キャリッジの位置からテーブル１０に対する第２撮像部２００の各軸方向の位置が検出される。

【0055】

［撮像制御部］
撮像制御部３１０は、第１撮像部１００、第２撮像部２００、テーブル駆動部２０、第１駆動部１３０及び第２駆動部２３０を制御して、第１撮像部１００及び第２撮像部２００による撮像を制御する。

【0056】

撮像制御部３１０は、たとえば、プロセッサ及びメモリを備えたコンピュータ３００で構成される。すなわち、コンピュータ３００が、所定のプログラムを実行することで、撮像制御部３１０として機能する。

【0057】

撮像制御部３１０は、第１撮像部１００に対し、測定位置を検出するための撮像を行わせる。また、撮像制御部３１０は、第１撮像部１００に対し、ウェーハＷの表面位置を検出するための撮像を行わせる。また、撮像制御部３１０は、第２撮像部２００に対し、ウェーハＷの表面形状を測定するための撮像を行わせる。撮像制御部３１０による撮像の制御については、後に詳述する。

【0058】

［画像処理部］
画像処理部３２０は、第１撮像部１００及び第２撮像部２００で撮像された画像を処理する。撮像制御部３１０と同様に、画像処理部３２０はコンピュータ３００で構成される。すなわち、コンピュータ３００が、所定のプログラムを実行することで、画像処理部３２０として機能する。

【0059】

図５は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【0060】

図５に示すように、画像処理部３２０は、合焦位置検出部３２０Ａ、表面位置検出部３２０Ｂ、測定位置検出部３２０Ｃ、三次元形状データ生成部３２０Ｄ、及び、統合処理部３２０Ｅ等の機能を有する。

【0061】

合焦位置検出部３２０Ａは、第１撮像部１００をＺ軸方向に走査して撮像した画像から合焦位置（焦点が合った位置）を検出する。一例として、本実施の形態では、第１撮像部１００をＺ軸方向に走査して撮像した画像から合焦度の評価値を算出し、その評価値がピークとなる位置を合焦位置として検出する。合焦度とは、焦点が合っている度合いを示す数値である。合焦度には、たとえば、画像のコントラストを採用できる。すなわち、コントラスト方式のオートフォーカスの手法が採用される。

【0062】

表面位置検出部３２０Ｂは、ウェーハＷの表面に焦点を合わせた際の合焦位置の検出結果に基づいて、Ｚ軸方向におけるウェーハＷの表面の位置（高さ位置）を検出する。テーブル１０の載置面１２と第１撮像部１００との位置関係は既知であるので、ウェーハＷの表面に焦点を合わせた際の合焦位置の検出結果からウェーハＷの表面の位置を検出できる。すなわち、表面位置検出部３２０Ｂは、ウェーハＷの表面に焦点を合わせた際の第１撮像部１００のＺ軸方向の位置からウェーハＷの表面の位置を検出する。

【0063】

本実施の形態において、合焦位置検出部３２０Ａ及び表面位置検出部３２０Ｂの組み合わせは、第１画像処理部の一例である。

【0064】

測定位置検出部３２０Ｃは、第１撮像部１００で撮像された画像（いわゆる顕微鏡画像）から測定対象とする領域（測定対象領域）の位置（測定位置）を検出する。

【0065】

図６は、測定位置の検出の概念図である。

【0066】

上記のように、本実施の形態では、ウェーハＷの表面に加工された切溝Ｃを測定対象とする。したがって、切溝Ｃを含む領域が測定対象領域ＳＡに設定される。図６に示す例では、アライメントマークＡＭを基準にして、ストリートＳＴ上の特定の位置に測定対象領域ＳＡが設定された場合の例を示している。アライメントマークＡＭは、アライメントのために、ウェーハＷの表面に付されるマークである（アライメントターゲットともいう。）。ストリートＳＴは、ウェーハＷ上の切削可能な領域である。

【0067】

測定位置検出部３２０Ｃは、第１撮像部１００で撮像された画像ＩＭ１からアライメントマークＡＭを検出し、測定位置（たとえば、測定対象領域ＳＡの中心の位置）を検出する。すなわち、アライメントマークＡＭを基準にして定められた測定位置を検出する。

【0068】

三次元形状データ生成部３２０Ｄは、第２撮像部２００をＺ軸方向に走査して撮像した画像から測定対象（本実施の形態では切溝Ｃ）の三次元形状データを生成する。上記のように、第２撮像部２００は、白色干渉計で構成されるので、測定対象の領域をＺ軸方向に走査して撮像することにより、得られた画像（干渉画像）から測定対象の領域の三次元形状を測定できる。本実施の形態において、三次元形状データ生成部３２０Ｄは、第２画像処理部の一例である。

【0069】

統合処理部３２０Ｅは、三次元形状データ生成部３２０Ｄの処理結果と、合焦位置検出部３２０Ａ及び表面位置検出部３２０Ｂの処理結果とを統合して、測定対象の最終的な三次元形状を算出する。すなわち、三次元形状データ生成部３２０Ｄで生成された三次元形状データと、表面位置検出部３２０Ｂで検出された表面位置の情報とに基づいて、測定対象の最終的な三次元形状を算出する。

【0070】

図７は、白色干渉計によるウェーハの切溝の測定結果の一例を示す図である。同図は、三次元形状データを二次元断面（切溝Ｃの断面）に投影した図を示している。

【0071】

図７に示すように、白色干渉計による測定では、ウェーハＷの表面付近でノイズが発生する場合がある。このノイズが、本来の表面の形状を抽出する際の不安定要因、誤検出要因となっていた。

【0072】

上記のように、本実施の形態の測定装置１では、第１撮像部１００による撮像結果からウェーハＷの表面位置を検出できる。したがって、この表面位置の情報を利用することで、白色干渉計による測定データ（三次元形状データ）から表面付近のノイズ成分を分離でき、表面位置を正確に特定できる。

【0073】

統合処理部３２０Ｅは、三次元形状データ生成部３２０Ｄで生成された三次元形状データに対し、ウェーハＷの表面位置を表面位置検出部３２０Ｂで検出された位置で特定し、最終的な三次元形状の測定結果を算出する。

【0074】

統合処理部３２０Ｅで算出された最終的な三次元形状の測定結果の情報は、コンピュータ３００に接続された表示装置（図示せず）に出力（表示）される。また、必要に応じて、コンピュータ３００に備えられた記憶装置（図示せず）に記録される。

【0075】

［測定手順］
図８は、測定装置による測定の流れを示すフローチャートである。

【0076】

まず、測定対象とするウェーハＷが、テーブル１０にセットされる（ステップＳ１）。測定対象とするウェーハＷは、ダイシング加工後のウェーハＷである。

【0077】

次に、第１撮像部１００を用いて、ウェーハＷの表面位置及び測定位置の検出が行われる（ステップＳ２）。ウェーハＷの表面位置は、第１撮像部１００をＺ軸方向に走査し、ウェーハＷの表面に焦点を合わせることで検出される。測定位置は、第１撮像部１００で撮像された画像からアライメントマークＡＭを検出することで検出される。撮像制御部３１０は、必要に応じて第１撮像部１００をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させて、アライメントマークＡＭの検出を行う。

【0078】

次に、第２撮像部２００を用いて、測定対象領域ＳＡの三次元形状の測定が行われる（ステップＳ３）。すなわち、測定位置において、第２撮像部２００をＺ軸方向に走査させて、複数の干渉画像を撮像する。撮像制御部３１０は、測定位置の検出結果に基づいて、第２撮像部２００を測定位置に移動させる。また、必要に応じて、テーブル１０を回転させ、ウェーハＷの向き（回転角度）を修正する。すなわち、測定対象とする切溝Ｃが、Ｘ軸の方向に沿って配置されるように、ウェーハＷの向きを修正する。更に、撮像制御部３１０は、表面位置の検出結果に基づいて、Ｚ軸方向の走査範囲を設定する。具体的には、ウェーハＷの表面位置から所定距離離れた位置を始点として走査範囲を設定する。測定により得られた複数の干渉画像から測定対象領域ＳＡの三次元形状データが生成される。

【0079】

次に、第２撮像部２００を用いた三次元形状の測定結果（三次元形状データ）と、第１撮像部１００を用いた表面位置の検出結果とが統合され、測定対象の最終的な三次元形状が算出される（ステップＳ４）。上記のように、最終的な三次元形状は、第２撮像部２００を用いた三次元形状の測定結果（三次元形状データ）に対し、ウェーハＷの表面位置を第１撮像部１００による表面位置の検出結果で特定して算出される。

【0080】

統合された測定結果が、最終的な三次元形状の測定結果として表示装置に出力される（ステップＳ５）。

【0081】

以上説明したように、本実施の形態の測定装置１によれば、第１撮像部１００から得られる情報（ウェーハＷの表面位置の情報）を有効活用して、ウェーハＷの溝の形状を高精度に測定できる。また、第１撮像部１００から得られる情報（ウェーハＷの表面位置の情報）を有効活用して、第２撮像部２００の走査範囲を簡単に設定できる。更に、第１撮像部１００を利用することで、簡単に測定位置を検出できる。すなわち、第１撮像部１００は、第２撮像部２００よりも広い視野を有することから、簡単に測定位置を検出できる。

【0082】

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態の測定装置１では、第１撮像部１００によりウェーハＷの表面位置を検出し、その検出結果を第２撮像部２００を用いた測定の結果に反映させる構成としている。本実施の形態の測定装置では、更に、切溝Ｃのエッジを第１撮像部１００で検出し、その検出結果を第２撮像部２００を用いた測定の結果に反映させる。

【0083】

切溝Ｃのように、急峻な凹凸を有する表面を白色干渉計で測定すると、図７に示すように、表面のエッジ（ストリートＳＴと切溝Ｃの境界）付近に干渉縞の映り込みが発生する場合がある。たとえば、図７に示す例では、表面付近において、エッジから切溝Ｃの内部（本来なにもない領域）に干渉縞の映り込みが発生している。白色干渉計による測定では、この干渉縞の映り込みが、本来の表面の形状（ここではエッジ）を抽出する際の不安定要因、誤検出要因となっていた。

【0084】

そこで、本実施の形態の測定装置では、第１撮像部１００で撮像した画像から切溝Ｃのエッジを抽出し、その抽出結果を第２撮像部２００を用いた測定の結果に反映させる。すなわち、第１撮像部１００を用いた測定の結果を利用して、切溝Ｃのエッジを特定する。

【0085】

なお、装置の基本構成は、上記第１の実施の形態の測定装置１と同じである。したがって、以下においては、相違点（主として画像処理部３２０の構成）についてのみ説明する。

【0086】

図９は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【0087】

図９に示すように、本実施の形態の画像処理部３２０は、エッジ検出部３２０Ｆの機能を更に有している。

【0088】

エッジ検出部３２０Ｆは、第１撮像部１００で撮像された画像からエッジを検出する。切溝Ｃを測定対象とする場合、切溝ＣとストリートＳＴの境界をエッジとして検出する。画像からエッジを検出する方法については、公知の画像処理技術を採用できる。処理対象とする画像は、ウェーハＷの表面に焦点を合わせて撮像した画像が採用される。エッジの検出結果は、統合処理部３２０Ｅに加えられる。本実施の形態において、エッジ検出部３２０Ｆは、第１画像処理部の他の一例である。

【0089】

統合処理部３２０Ｅは、三次元形状データ生成部３２０Ｄで生成された三次元形状データと、表面位置検出部３２０Ｂで検出された表面位置の情報と、エッジ検出部３２０Ｆで検出されたエッジの情報とに基づいて、最終的な三次元形状の測定結果を算出する。具体的には、三次元形状データ生成部３２０Ｄで生成された三次元形状データに対し、表面位置を表面位置検出部３２０Ｂで検出された位置で特定する。更に、エッジ部分をエッジ検出部３２０Ｆで検出されたエッジで特定する。これにより、表面付近で発生するノイズ、及び、エッジ付近で発生する切溝Ｃの内部への干渉縞の映り込みの影響を排除して、高精度に切溝Ｃの形状を測定できる。

【0090】

［第３の実施の形態］
本実施の形態の測定装置は、第１撮像部１００及び第２撮像部２００の双方で三次元形状を測定し、両者の測定結果を統合して、最終的な測定結果を算出する。

【0091】

第１撮像部１００は、フォーカスバリエーション法（焦点移動法、合焦法ともいう）でウェーハＷの表面の三次元形状を測定する。フォーカスバリエーション法は、焦点位置の異なる複数の画像を撮像し、各画素の合焦度合いから測定対象物の三次元形状を測定する。具体的には、得られた各画像から画素ごとに合焦度の評価値を算出し、算出した評価値が最大となる焦点位置を特定することで、各画素に対応する位置での測定対象物の高さ（Ｚ軸方向の位置）を特定し、測定対象物の三次元形状を測定する。

【0092】

第２撮像部２００は、上記第１の実施の形態の測定装置１と同様に、白色干渉法でウェーハＷの表面の三次元形状を測定する。

【0093】

なお、第１撮像部１００で三次元形状を測定する点を除き、装置の基本構成は、上記第１の実施の形態の測定装置１と同じである。したがって、以下においては、相違点（第１撮像部１００及び画像処理部３２０）についてのみ説明する。

【0094】

［第１撮像部］
図１０は、第１撮像部の概略構成を示す図である。

【0095】

本実施の形態の第１撮像部１００は、倍率の異なる２つの対物レンズ（第１対物レンズ１１３Ａ及び第２対物レンズ１１３Ｂ）を備える。第１対物レンズ１１３Ａ及び第２対物レンズ１１３Ｂは、電動式のレボルバ１１５を介して第１顕微鏡部１１０の鏡胴に取り付けられる。レボルバ１１５を回転させることにより、使用する対物レンズが切り替えられる。

【0096】

低倍率の第１対物レンズ１１３Ａは、主として、測定位置の検出に使用される。高倍率の第２対物レンズ１１３Ｂは、主として、測定に使用される。すなわち、フォーカスバリエーション法による三次元形状の測定に使用される。

【0097】

［画像処理部］
図１１は、画像処理部が有する主な機能のブロック図である。

【0098】

図１１に示すように、画像処理部３２０は、第１三次元形状データ生成部３２０Ｇ及び第２三次元形状データ生成部３２０Ｈの機能を有する。

【0099】

第１三次元形状データ生成部３２０Ｇは、第１撮像部１００をＺ軸方向に走査して撮像した画像から測定対象の三次元形状データを生成する。具体的には、フォーカスバリエーション法によって、測定対象物の三次元形状データを生成する。上記のように、フォーカスバリエーション法では、Ｚ軸走査によって得られた各画像から画素ごとに合焦度の評価値を算出する。そして、算出した評価値が最大となる焦点位置を特定することで、各画素に対応する位置での測定対象の高さ（Ｚ軸方向の位置）を特定し、三次元形状データを生成する。上記のように、測定は、高倍率の第２対物レンズ１１３Ｂを用いて行われる。本実施の形態において、第１三次元形状データ生成部３２０Ｇは、第１画像処理部の他の一例である。

【0100】

第２三次元形状データ生成部３２０Ｈは、第２撮像部２００をＺ軸方向に走査して撮像した画像から対象の三次元形状データを生成する。第２三次元形状データ生成部３２０Ｈの機能は、上記第１の実施の形態の三次元形状データ生成部３２０Ｄと同じである。すなわち、Ｚ軸走査により得られた画像（干渉画像）から測定対象の三次元形状データを生成する。本実施の形態において、第２三次元形状データ生成部３２０Ｈは、第２画像処理部の他の一例である。

【0101】

統合処理部３２０Ｅは、第１三次元形状データ生成部３２０Ｇ及び第２三次元形状データ生成部３２０ＨＤで生成された三次元形状データを統合して、測定対象の最終的な三次元形状を算出する。

【0102】

上記ように、白色干渉計では、ウェーハＷの表面付近でノイズが発生する場合がある。また、表面のエッジ付近に干渉縞の映り込みが発生する場合がある。

【0103】

そこで、本実施の形態では、エッジを含む表面の形状（ストリートＳＴの部分の形状）については、第１三次元形状データ生成部３２０Ｇで生成された三次元形状データを使用し、切溝Ｃの内部の形状については、第２三次元形状データ生成部３２０Ｈで生成された三次元形状データを使用して、最終的な三次元形状データを算出する。これにより、切溝Ｃの形状を高精度に測定できる。

【0104】

［測定手順］
図１２は、測定装置による測定の流れを示すフローチャートである。

【0105】

まず、測定対象とするウェーハＷが、テーブル１０にセットされる（ステップＳ１１）。

【0106】

次に、第１撮像部１００を用いて、ウェーハＷの表面位置及び測定位置の検出が行われる（ステップＳ１２）。この際、低倍率の第１対物レンズ１１３Ａが使用される。すなわち、より視野の広い対物レンズが使用される。これにより、測定位置の検出を容易にできる。

【0107】

次に、第１撮像部１００を用いて、測定対象領域ＳＡの三次元形状の測定が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、測定位置において、第１撮像部１００をＺ軸方向に走査させて、複数の画像を撮像する。撮像制御部３１０は、測定位置の検出結果に基づいて、第１撮像部１００を測定位置に移動させる。また、必要に応じて、テーブル１０を回転させ、ウェーハＷの角度を修正する。更に、撮像制御部３１０は、表面位置の検出結果に基づいて、Ｚ軸方向の走査範囲を設定する。具体的には、ウェーハＷの表面位置から所定距離離れた位置を始点として走査範囲を設定する。測定により得られた複数の画像（焦点位置の異なる複数の画像）から測定対象領域ＳＡの三次元形状データが生成される。

【0108】

次に、第２撮像部２００を用いて、測定対象領域ＳＡの三次元形状の測定が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、測定位置において、第２撮像部２００をＺ軸方向に走査させて、複数の干渉画像を撮像する。撮像制御部３１０は、測定位置の検出結果に基づいて、第２撮像部２００を測定位置に移動させる。また、撮像制御部３１０は、表面位置の検出結果に基づいて、Ｚ軸方向の走査範囲を設定する。測定により得られた複数の干渉画像から測定対象領域ＳＡの三次元形状データが生成される。

【0109】

次に、第１撮像部１００を用いた測定の結果（フォーカスバリエーション法による三次元形状データ）と、第２撮像部２００を用いた測定の結果（白色干渉法による三次元形状データ）とが統合され、最終的な三次元形状データが算出される（ステップＳ１５）。上記ように、本実施の形態では、表面の形状については、第１撮像部１００を用いた測定の結果が採用され、切溝Ｃの内部の形状については、第２撮像部２００を用いた測定の結果が採用される。

【0110】

統合された測定結果が、最終的な三次元形状の測定結果として表示装置に出力される（ステップＳ１６）。

【0111】

以上説明したように、本実施の形態の測定装置では、第１撮像部１００及び第２撮像部２００の双方を用いて、測定対象の三次元形状を測定し、双方の測定結果を統合して、最終的な三次元形状を算出する。これにより、一方が不得手とする測定を他方で補完でき、高精度な測定を実現できる。

【0112】

［測定結果の統合の変形例］
上記実施の形態では、表面の形状については、第１撮像部１００を用いた測定の結果を採用し、切溝Ｃの内部の形状については、第２撮像部２００を用いた測定の結果を採用して、最終的な三次元形状データを算出する構成としている。測定結果を統合する方法については、これに限定されるものではない。以下、測定結果の統合方法の変形例について説明する。

【0113】

測定対象とする領域が、何もない平滑な面（テクスチャのない平滑な面）の場合、フォーカスバリエーション法では、表面の位置を検出できない。すなわち、フォーカスバリエーション法は、画像のコントラストを利用して、焦点位置を特定するアルゴリズムであるため、コントラストのない平滑な面（平滑面）では、その位置を特定することができない。

【0114】

一方、白色干渉法では、表面が平滑面で構成される場合であっても、その位置を高精度に検出できる。

【0115】

そこで、表面が平滑面で構成される場合は、表面を白色干渉法で測定し、他の領域をフォーカスバリエーション法で測定する。すなわち、表面については、第２撮像部２００を用いた測定の結果を採用し、他の領域については、第１撮像部１００を用いた測定の結果を採用する。これにより、平滑面を含む表面の凹凸形状を高精度に測定できる。

【0116】

なお、本例では、平滑面以外の領域について、第１撮像部１００を用いた測定の結果を採用しているが、更に詳細に測定結果を使い分ける構成とすることもできる。たとえば、切溝Ｃの内部については、第２撮像部２００を用いた測定の結果を採用してもよい。この場合、平滑面以外の表面（テクスチャを有する表面）について、第１撮像部１００を用いた測定の結果が採用される。

【0117】

また、表面の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）については、測定位置の検出の際に検出されるウェーハＷの表面位置の情報を利用して求めてもよい。

【0118】

同様に、エッジについても、第１撮像部１００で撮像された画像からエッジを抽出し、抽出したエッジの情報を利用しても求めてもよい。

【0119】

［測定装置のその他の実施の形態］
［測定対象］
上記実施の形態では、ウェーハＷ、特にダイシング加工後のウェーハＷを測定する場合を例に説明したが、測定対象とするワークは、これに限定されるものではない。

【0120】

また、上記実施の形態では、ウェーハＷの表面の形状、特に、切溝Ｃの形状を測定する場合を例に説明したが、測定する項目は、これに限定されるものではない。表面の粗さを測定する場合にも、本発明は適用できる。

【0121】

［第１撮像部］
上記第３の実施の形態の測定装置で説明したように、第１撮像部１００については、撮像する倍率を切り替えられることが好ましい。上記第３の実施の形態では、レボルバ１１５により、使用する対物レンズを切り替える構成としているが、撮像する倍率を切り替える手段は、これに限定されるものではない。たとえば、第１カメラ部１２０に入射する光の光路を切り替えて、使用する対物レンズを切り替える構成とすることもできる。また、倍率の異なる対物レンズを備えた第１撮像部を複数備え、使用する第１撮像部を切り替える構成としてもよい。また、切り替え可能な倍率は、必ずしも２つである必要はなく、３つ以上の倍率を切り替えられる構成としてもよい。

【0122】

［第２撮像部］
上記実施の形態では、第２撮像部２００が、光干渉方式、特に白色干渉法でウェーハＷの表面を撮像する場合を例に説明したが、第２撮像部２００の構成は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、第２撮像部２００をレーザ顕微鏡で構成することもできる。レーザ顕微鏡は、照明光源としてレーザ、光学系に共焦点方式を使用した光学系顕微鏡である。レーザ顕微鏡は、白色干渉計と同様に、測定対象物の表面の凹凸（形状及び／又は粗さ）を測定できる。

【0123】

その他、白色干渉法と同様に、光の干渉の原理を使用して、表面の形状及び／又は粗さを測定する方式を採用できる。

【0124】

［駆動部］
上記実施の形態では、テーブル１０に対し、第１撮像部１００及び第２撮像部２００が、各々独立してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動する構成としているが、第１撮像部１００及び第２撮像部２００は、テーブル１０に対し、相対的にＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向に移動できる構成であればよい。たとえば、テーブル１０がＸ軸方向に移動し、第１撮像部１００及び第２撮像部２００が、各々独立してＹ軸及びＺ軸の各方向に移動する構成としてもよい。また、たとえば、テーブル１０がＸ軸及びＹ軸の各方向に移動し、第１撮像部１００及び第２撮像部２００が、各々独立してＺ軸の方向に移動する構成としてもよい。更に、第１撮像部１００及び第２撮像部２００を固定とし、テーブル１０がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動する構成としてもよい。また、上記実施の形態では、テーブル１０がθ軸周りに回転する構成としているが、テーブル１０が回転しない構成であってもよい。

【0125】

また、上記実施の形態では、第１撮像部１００及び第２撮像部２００が、各々独立してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動できる構成としているが、第１撮像部１００及び第２撮像部２００を一体的に移動させる構成としてもよい。

【0126】

なお、上記実施の形態のように、テーブル１０に対し、第１撮像部１００及び第２撮像部２００が、各々独立してＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動できる構成とすることにより、第１撮像部１００による撮像と第２撮像部２００による撮像を分けて行うことができ、対象を効率良く測定できる。たとえば、一つのワークに測定すべき個所が複数存在する場合、第１撮像部１００による測定位置の検出と、第２撮像部２００による測定を分けて行うことができ、効率よく測定を行うことができる。すなわち、第２撮像部２００による測定中に次に測定する位置の検出を第１撮像部１００で行うことができるので、効率よく測定を行うことができる。

【0127】

第１撮像部１００及び第２撮像部２００は、少なくともＺ軸方向については、独立して移動できる構成とすることが好ましい。この場合、第１撮像部１００と第２撮像部２００の駆動の精度を異なるものとしてもよい。たとえば、第２撮像部２００を第１撮像部１００よりも相対的に高い精度で駆動できるように構成する。第１撮像部１００は、主として測定位置の検出に用いられるため、素早く合焦できるように、相対的に精度の低い駆動部で構成する。一方、第２撮像部２００は、測定に用いられるため、相対的に精度の高い駆動ができる駆動部で構成する。これにより、測定の高精度化を実現しつつ、測定時間の短縮化を図れる。なお、精度の高い駆動部とは、たとえば、位置決め精度の高い駆動部、移動の平行度の高い駆動部等を意味する。

【0128】

［加工装置］
ここでは、本発明をダイシング装置、特にブレードダイサに適用した場合を例に説明する。ブレードダイサは、高速回転するスピンドルの先端に取り付けられたブレードによってワーク（本実施の形態では、半導体のウェーハＷ）に切溝Ｃを加工する装置である。ダイシング装置は、加工装置の一例である。本発明に係る測定装置をダイシング装置に組み込むことにより、たとえば、加工された切溝Ｃの形状を装置内で測定できる。

【0129】

なお、通常、ダイシング装置には、加工対象のウェーハを供給する供給部、ウェーハを加工する加工部、加工後のウェーハを洗浄する洗浄部、洗浄後のウェーハを回収する回収部等が備えられる。ウェーハＷの測定は、加工部で行われるので、以下においては、加工部についてのみ説明する。

【0130】

［加工部］
図１３は、ダイシング装置の加工部の概略構成を示す図である。

【0131】

図１３に示すダイシング装置５００は、２本のスピンドルを備えたダイシング装置であり、２個所を同時に加工できるダイシング装置である。

【0132】

図１３に示すように、ダイシング装置５００の加工部５１０は、ベース５１２上にサドル５１４及び門型コラム５１６を有する。

【0133】

サドル５１４上には、Ｘ軸ガイドレール５２０Ｘ上を移動するＸ軸キャリッジ５１８Ｘが備えられる。Ｘ軸キャリッジ５１８Ｘは、Ｘ軸駆動部５２２Ｘに駆動されて、Ｘ軸ガイドレール５２０Ｘ上をＸ軸方向に沿って移動する。Ｘ軸駆動部５２２Ｘは、たとえば、リニアモータで構成される。また、Ｘ軸キャリッジ５１８Ｘは、図示しない位置センサによって、その移動軸上での位置（Ｘ軸方向の位置）が検出される。位置センサは、たとえば、リニアスケールで構成される。

【0134】

Ｘ軸キャリッジ５１８Ｘには、ワークテーブル５２４、及び、そのワークテーブル５２４を回転させるテーブル駆動部５２６が備えられる。ワークテーブル５２４は、円板状の形状を有し、上面部にウェーハＷが載置される載置面を有する。載置面は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面（水平面）で構成される。ウェーハＷは、たとえば、真空吸着によって載置面上に吸着保持される。テーブル駆動部５２６は、モータを含み、モータによってワークテーブル５２４をθ軸周りに回転させる。θ軸は、ワークテーブル５２４の中心を通り、Ｚ軸と平行な軸である。

【0135】

門型コラム５１６には、Ｙ軸ガイドレール５２０Ｙ上を移動する第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡ及び第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢが備えられる。第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡ及び第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢは、それぞれ第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ及び第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢに駆動されて、共通のＹ軸ガイドレール５２０Ｙ上をＹ軸方向に沿って個別に移動する。第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ及び第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢは、たとえば、リニアモータで構成される。また、第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡ及び第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢは、それぞれ図示しない位置センサによって、その移動軸上での位置（Ｙ軸方向の位置）が個別に検出される。位置センサは、たとえば、リニアスケールで構成される。

【0136】

第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡには、第１Ｚ軸ガイドレール５２０ＺＡ上を移動する第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡが備えられる。また、第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢには、第２Ｚ軸ガイドレール５２０ＺＢ上を移動する第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢが備えられる。第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡ及び第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢは、それぞれ第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢに駆動されて、第１Ｚ軸ガイドレール５２０ＺＡ及び第２Ｚ軸ガイドレール５２０ＺＢ上をＺ軸方向に沿って移動する。第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢは、たとえば、リニアモータで構成される。また、第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡ及び第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢは、それぞれ図示しない位置センサによって、その移動軸上での位置（Ｚ軸方向の位置）が検出される。位置センサは、たとえば、リニアスケールで構成される。

【0137】

第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡには、ワークテーブル５２４上のウェーハＷを加工する第１加工ユニット５３０Ａが備えられる。また、第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢには、ワークテーブル５２４上のウェーハＷを加工する第２加工ユニット５３０Ｂが備えられる。第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０Ｂは、それぞれ先端にブレード５３２Ａ、５３２Ｂを備えたスピンドル５３４Ａ、５３４Ｂと、スピンドル５３４Ａ、５３４Ｂを回転させるスピンドル駆動部５３６Ａ、５３６Ｂと、切削液を供給する切削液供給部（図示せず）と、を有する。ブレード５３２Ａ、５３２Ｂは、スピンドル５３４Ａ、５３４Ｂの先端に着脱可能に装着される。スピンドル５３４Ａ、５３４Ｂは、Ｙ軸の方向に沿って配置される。スピンドル駆動部５３６Ａ、５３６Ｂは、モータを含み、モータによってスピンドル５３４Ａ、５３４Ｂを回転させる。切削液供給部は、ノズルを含み、ノズルからブレード５３２Ａ、５３２ＢとウェーハＷとの接触部に切削液を供給する。

【0138】

第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡには、第１撮像部１００が備えられる。第１撮像部１００の構成は、上記測定装置１の第１撮像部１００と同じである。第１撮像部１００は、ワークテーブル５２４上のウェーハＷを拡大して撮像する。第１撮像部１００は、測定に使用される他、加工の際、ウェーハＷのアライメントに使用される。

【0139】

第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢには、第２撮像部２００が備えられる。第２撮像部２００の構成は、上記測定装置１の第２撮像部２００と同じである。すなわち、白色干渉計で構成される。したがって、第２撮像部２００をＺ軸方向に移動させて、ワークテーブル５２４上のウェーハＷを撮像することにより、ウェーハＷの表面の形状を測定できる。

【0140】

以上の構成のダイシング装置５００は、Ｘ軸駆動部５２２Ｘを駆動して、Ｘ軸キャリッジ５１８ＸをＸ軸方向に沿って移動させることにより、ワークテーブル５２４がＸ軸方向に沿って送られる。これにより、ワークテーブル５２４が切削送りされる。また、第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ及び第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢを駆動して、第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡ及び第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢをＹ軸方向に沿って移動させることにより、第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０ＢがＹ軸方向に沿って送られる。これにより、第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０Ｂが、インデックス送りされる。更に、第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢを駆動して、第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡ及び第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢをＺ軸方向に沿って移動させることにより、第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０Ｂが、Ｚ軸方向に沿って送られる。これにより、第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０Ｂが切り込み送りされる。また、テーブル駆動部５２６を駆動して、ワークテーブル５２４を回転させることにより、ウェーハＷの向き（回転位置）が切り替えられる。ワークテーブル５２４の切削送り及び回転、並びに、第１加工ユニット５３０Ａ及び第２加工ユニット５３０Ｂのインデクス送り及び切り込み送りを組み合わせることにより、ワークテーブル５２４上のウェーハＷに切溝Ｃが加工される。

【0141】

また、以上の構成のダイシング装置５００は、Ｘ軸駆動部５２２Ｘを駆動して、ワークテーブル５２４をＸ軸方向に沿って移動させると、第１撮像部１００及び第２撮像部２００で撮像されるＸ軸方向の位置が切り替えられる。また、第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ及び第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢを駆動して、第１Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＡ及び第２Ｙ軸キャリッジ５１８ＹＢをＹ軸方向に沿って移動させると、第１撮像部１００及び第２撮像部２００で撮像されるＹ軸方向の位置が切り替えられる。また、テーブル駆動部５２６を駆動して、ワークテーブル５２４を回転させることにより、ウェーハＷの向き（回転位置）が切り替えられる。更に、第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢを駆動して、第１Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＡ及び第２Ｚ軸キャリッジ５１８ＺＢをＺ軸方向に沿って移動させると、第１撮像部１００及び第２撮像部２００がＺ軸方向に沿って走査される。

【0142】

図１４は、ダイシング装置の加工部の制御系のブロック図である。

【0143】

ダイシング装置５００は、加工部５１０による加工を制御する加工制御部３３０と、第１撮像部１００及び第２撮像部２００による撮像を制御する撮像制御部３１０と、を備える。

【0144】

加工制御部３３０は、テーブル駆動部５２６、Ｘ軸駆動部５２２Ｘ、第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ、第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第１加工ユニット５３０Ａを制御して、第１加工ユニット５３０ＡによるウェーハＷの加工を制御する。また、加工制御部３３０は、テーブル駆動部５２６、Ｘ軸駆動部５２２Ｘ、第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢ、第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢ及び第２加工ユニット５３０Ｂを制御して、第２加工ユニット５３０ＢによるウェーハＷの加工を制御する。加工制御部３３０は、たとえば、プロセッサ及びメモリを備えたコンピュータで構成される。すなわち、コンピュータが所定のプログラムを実行することで、加工制御部３３０として機能する。

【0145】

撮像制御部３１０は、テーブル駆動部５２６、Ｘ軸駆動部５２２Ｘ、第１Ｙ軸駆動部５２２ＹＡ、第１Ｚ軸駆動部５２２ＺＡ及び第１撮像部１００を制御して、第１撮像部１００によるウェーハＷの撮像を制御する。また、撮像制御部３１０は、テーブル駆動部５２６、Ｘ軸駆動部５２２Ｘ、第２Ｙ軸駆動部５２２ＹＢ、第２Ｚ軸駆動部５２２ＺＢ及び第２加工ユニット５３０Ｂを制御して、第２撮像部２００によるウェーハＷの撮像を制御する。

【0146】

画像処理部３２０は、第１撮像部１００及び第２撮像部２００で撮像された画像を処理して、ウェーハＷの表面の形状を測定する。具体的には、加工された切溝Ｃの形状を測定する。

【0147】

［動作］
図１５は、ダイシング装置によるウェーハの加工及び測定の処理の流れを示すフローチャートである。

【0148】

まず、加工対象とするウェーハＷが、ワークテーブル５２４にセットされる（ステップＳ２１）。

【0149】

次に、ウェーハＷのアライメントが行われる（ステップＳ２２）。アライメントは、ストリートの位置を割り出す動作である。ストリートＳＴの位置は、たとえば、アライメントマークＡＭ（図６参照）を基準にして割り出される。アライメントマークＡＭは、第１撮像部１００を用いて検出される。すなわち、第１撮像部１００でウェーハＷの表面を撮像し、撮像により得られた画像からアライメントマークＡＭが検出される。検出の過程でウェーハＷの表面の高さ位置（Ｚ軸方向の位置）が検出される。すなわち、表面に焦点が合う位置が検出され、その検出結果に基づいて、表面の高さ位置が検出される。

【0150】

次に、加工が行われる（ステップＳ２３）。すなわち、回転するブレード５３２Ａ、５３２Ｂにより、ストリートＳＴに沿って切溝Ｃが加工される。

【0151】

加工後、切溝Ｃの形状が測定される（ステップＳ２４）。測定は、第２撮像部２００を用いて行われる。すなわち、第２撮像部２００を用いて、切溝Ｃの三次元形状が測定される。具体的には、切溝Ｃの位置で第２撮像部２００をＺ軸方向に走査させて、複数の干渉画像を撮像し、得られ画像を処理して、切溝Ｃの三次元形状を測定する。

【0152】

ここで、測定位置は、アライメントの結果から既知である。よって、第２撮像部２００は、アライメントの結果を利用して、測定位置への移動が行われる。また、ウェーハＷの表面の高さ位置もアライメントの結果から既知である。よって、アライメントの結果を利用して、走査範囲が設定される。

【0153】

次に、第２撮像部２００による切溝Ｃの測定が終了すると、測定結果の統合処理が行われる（ステップＳ２５）。ここでは、第２撮像部２００による切溝Ｃの測定結果（切溝Ｃの三次元形状データ）に対し、アライメントにより得られた表面の高さ位置の情報を用いて、表面の位置（Ｚ軸方向の位置）を特定する処理が行われる。

【0154】

統合された測定結果が、最終的な三次元形状の測定結果としてダイシング装置５００に備えられた表示装置に出力される（ステップＳ２６）。

【0155】

以上説明したように、本実施の形態のダイシング装置５００によれば、加工後の切溝Ｃの形状を測定できる。また、その測定の際、アライメントの際に得られる情報（測定位置及び表面の高さ位置の情報）を利用することで、切溝Ｃの形状を高精度に測定でき、かつ、効率よく測定できる。

【0156】

［変形例］
上記実施の形態では、本発明をブレードダイサに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。その他の加工装置にも適用できる。また、ダイシング装置については、レーザで切溝Ｃを加工する装置にも適用できる。

【0157】

また、上記実施の形態では、撮像部と加工ユニットとで駆動部を兼用する構成としているが、各々個別に駆動する構成としてもよい。また、加工部とは別に測定部を設け、測定部において、加工後のウェーハＷを測定する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0158】

１…測定装置、１０…テーブル、１２…載置面、２０…テーブル駆動部、１００…第１撮像部、１１０…第１顕微鏡部、１１１…照明部、１１１Ａ…照明光源、１１１Ｂ…照明用レンズ、１１２…ビームスプリッタ、１１３…対物レンズ、１１３Ａ…第１対物レンズ、１１３Ｂ…第２対物レンズ、１１４…結像レンズ、１１５…レボルバ、１２０…第１カメラ部、１２１…撮像素子、１３０…第１駆動部、１３０Ｘ…第１Ｘ軸駆動部、１３０Ｙ…第１Ｙ軸駆動部、１３０Ｚ…第１Ｚ軸駆動部、２００…第２撮像部、２１０…第２顕微鏡部、２１１…照明部、２１１Ａ…白色光源、２１１Ｂ…照明用レンズ、２１２…第１ビームスプリッタ、２１３…対物レンズ、２１４…ガラスプレート、２１４Ａ…参照ミラー、２１５…第２ビームスプリッタ、２１６…結像レンズ、２２０…第２カメラ部、２２１…撮像素子、２３０…第２駆動部、２３０Ｘ…第２Ｘ軸駆動部、２３０Ｙ…第２Ｙ軸駆動部、２３０Ｚ…第２Ｚ軸駆動部、３００…コンピュータ、３１０…撮像制御部、３２０…画像処理部、３２０Ａ…合焦位置検出部、３２０Ｂ…表面位置検出部、３２０Ｃ…測定位置検出部、３２０Ｄ…三次元形状データ生成部、３２０Ｅ…統合処理部、３２０Ｆ…エッジ検出部、３２０Ｇ…第１三次元形状データ生成部、３２０Ｈ…第２三次元形状データ生成部、３３０…加工制御部、５００…ダイシング装置、５１０…加工部、５１２…ベース、５１４…サドル、５１６…門型コラム、５１８Ｘ…Ｘ軸キャリッジ、５１８ＹＡ…第１Ｙ軸キャリッジ、５１８ＹＢ…第２Ｙ軸キャリッジ、５１８ＺＡ…第１Ｚ軸キャリッジ、５１８ＺＢ…第２Ｚ軸キャリッジ、５２０Ｘ…Ｘ軸ガイドレール、５２０Ｙ…Ｙ軸ガイドレール、５２０ＺＡ…第１Ｚ軸ガイドレール、５２０ＺＢ…第２Ｚ軸ガイドレール、５２２Ｘ…Ｘ軸駆動部、５２２ＹＡ…第１Ｙ軸駆動部、５２２ＹＢ…第２Ｙ軸駆動部、５２２ＺＡ…第１Ｚ軸駆動部、５２２ＺＢ…第２Ｚ軸駆動部、５２４…ワークテーブル、５２６…テーブル駆動部、５３０Ａ…第１加工ユニット、５３０Ｂ…第２加工ユニット、５３２Ａ…ブレード、５３２Ｂ…ブレード、５３４Ａ…スピンドル、５３４Ｂ…スピンドル、５３６Ａ…スピンドル駆動部、５３６Ｂ…スピンドル駆動部、ＡＭ…アライメントマーク、Ｃ…切溝、Ｆ…ダイシングフレーム、ＩＭ１…画像、Ｓ１…ステップ、Ｓ１１…ステップ、Ｓ１２…ステップ、Ｓ１３…ステップ、Ｓ１４…ステップ、Ｓ１５…ステップ、Ｓ１６…ステップ、Ｓ２…ステップ、Ｓ２１…ステップ、Ｓ２２…ステップ、Ｓ２３…ステップ、Ｓ２４…ステップ、Ｓ２５…ステップ、Ｓ２６…ステップ、Ｓ３…ステップ、Ｓ４…ステップ、Ｓ５…ステップ、ＳＡ…測定対象領域、ＳＴ…ストリート、Ｗ…ウェーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】