特許 7195706 測定方法

(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】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20221219BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G01B11/02 H

H01L21/66 P

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019069665

(22)【出願日】2019-04-01

(65)【公開番号】P2020169822

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2022-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 真也

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１６１７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０７７８４６２（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ１１／００－１１／３０

Ｈ０１Ｌ２１／６４－２１／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円盤状の被加工物の表面側の外周部に設けられた段差部の高さと幅とを測定する測定方法であって、
該段差部を露出させる様に、該被加工物の裏面側を下方から保持テーブルで保持する保持ステップと、
該被加工物の上方且つ該被加工物の該表面の外周縁よりも外側にカメラ部の対物レンズを配置し、該被加工物の該表面に直交する高さ方向から該被加工物の外周側に向かって該対物レンズの光軸を所定角度だけ傾けた状態で、該段差部を撮像する撮像ステップと、
該撮像ステップで得られた画像に基づいて、該段差部の該高さと該幅とを算出する算出ステップと、
を備えることを特徴とする測定方法。

【請求項2】

該算出ステップでは、
該段差部の高さの最上点を点Ａ、
該高さ方向で該点Ａの直下に位置する頂点を点Ｂ、
該点Ｂを通り、該高さ方向に直交する該段差部の幅方向の外周縁を点Ｃ、
該点Ｂを通り該光軸に平行な直線と該点Ａを通り該直線に垂直な垂線との交点を点Ｄ、
該点Ｂを通る該直線と該点Ｃを通り該直線に垂直な垂線との交点を点Ｅ、
とした場合に、該撮像ステップで得た線分ＡＤと線分ＣＥとの長さに基づいて、該段差部の該高さと該幅とを算出することを特徴とする請求項１に記載の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円盤状の被加工物の表面側の外周部を除去して段差部を形成する所謂エッジトリミング工程後に、段差部の高さ及び幅を測定する測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハ等の円盤状の被加工物の表面及び裏面の外周部には、通常、外周縁が面取りされた面取り部（即ち、ベベル部）が形成される。面取り部を設けることにより、搬送の際における外周部の割れや欠けの発生が防止される。

【0003】

ところで、面取り部が形成された被加工物を裏面側から研削して薄化すると、被加工物の外周部が鋭利な形状（所謂ナイフエッジ形状）となるので、被加工物の外周部に欠けが生じやすくなる。

【0004】

そこで、研削時に外周部で欠けが発生する確率を低減するべく、裏面側を研削する前に、表面側の外周部を除去して段差部を形成する所謂エッジトリミング工程が知られている(例えば、特許文献１参照)。エッジトリミング工程で表面側の外周部に段差部を形成しておけば、裏面側の研削中に表面側にナイフエッジ形状が形成されないので、研削後に被加工物の外周部で欠けが生じる確率を低減できる。

【0005】

エッジトリミング工程では、段差部の高さ及び幅が重要な管理項目となる。段差部の高さ及び幅は、例えば、研削後の外周部に生じる欠けの、数、形状及び大きさ等に影響し得る。また、研削後に外周部に生じた欠けが、表面側に形成されている複数のデバイスを含む領域（デバイス領域）に達する場合、被加工物の品質が低減されてしまう。

【0006】

それゆえ、段差部の高さ及び幅を正確に測定する必要がある。例えば、段差部の高さ及び幅は、レーザ変位計を用いて測定される。より具体的には、被加工物の外周部を水平方向（即ち、表面に平行な方向）から測定することにより、段差部の高さが測定される。また、被加工物の外周部を垂直方向（即ち、表面に直交する方向）から測定することにより、段差部の幅が測定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０００－１７３９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、被加工物の外周部を水平方向及び垂直方向からそれぞれ測定する場合、２回の測定が必要であるので手間がかかる。

【0009】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、エッジトリミング工程で形成された段差部の高さ及び幅を測定する場合に、測定回数を低減できる測定方法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】

【0010】

本発明の一態様によれば、円盤状の被加工物の表面側の外周部に設けられた段差部の高さと幅とを測定する測定方法であって、該段差部を露出させる様に、該被加工物の裏面側を下方から保持テーブルで保持する保持ステップと、該被加工物の上方且つ該被加工物の該表面の外周縁よりも外側にカメラ部の対物レンズを配置し、該被加工物の該表面に直交する高さ方向から該被加工物の外周側に向かって該対物レンズの光軸を所定角度だけ傾けた状態で、該段差部を撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで得られた画像に基づいて、該段差部の該高さと該幅とを算出する算出ステップと、を備える測定方法が提供される。

【0011】

また、好ましくは、該算出ステップでは、該段差部の高さの最上点を点Ａ、該高さ方向で該点Ａの直下に位置する頂点を点Ｂ、該点Ｂを通り、該高さ方向に直交する該段差部の幅方向の外周縁を点Ｃ、該点Ｂを通り該光軸に平行な直線と該点Ａを通り該直線に垂直な垂線との交点を点Ｄ、該点Ｂを通る該直線と該点Ｃを通り該直線に垂直な垂線との交点を点Ｅ、とした場合に、該撮像ステップで得た線分ＡＤと線分ＣＥとの長さに基づいて、該段差部の該高さと該幅とを算出する。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様に係る測定方法によれば、撮像ステップで、被加工物の上方且つ被加工物の表面の外周縁よりも外側にカメラ部の対物レンズを配置し、被加工物の表面に直交する高さ方向から被加工物の外周側に向かって対物レンズの光軸を所定角度だけ傾けた状態で段差部を撮像する。そして、撮像ステップで得られた画像に基づいて、段差部の高さと幅とを算出する。それゆえ、段差部を１回撮像することにより、段差部の高さと幅とを算出できるので、レーザ変位計を用いて被加工物の外周部を水平方向及び垂直方向から測定する場合に比べて、測定回数を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１（Ａ）は段差部が形成された被加工物の斜視図であり、図１（Ｂ）は保持ステップ及び撮像ステップを示す一部断面側面図である。

【図2】図２（Ａ）は算出ステップの第１の例を示す図であり、図２（Ｂ）は算出ステップの第２の例を示す図である。

【図3】測定方法を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、被加工物１１の表面１１ａ側の外周部を除去して段差部１１ｂ（図１（Ａ）参照）を形成する段差部形成ステップ（即ち、エッジトリミング工程）（Ｓ１０）について説明する。

【0015】

段差部形成ステップ（Ｓ１０）で加工される被加工物１１は、例えば、２００μｍから１０００μｍ程度の所定の厚さを有し、シリコン（Ｓｉ）で形成された円盤状のウェーハである。なお、被加工物１１は、シリコンに限定されず、炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等の他の半導体で形成されてもよい。

【0016】

被加工物１１の表面１１ａ側は、格子状に配置された複数の分割予定ラインによって複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ（integrated circuit）、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）等のデバイス（不図示）が形成されている。また、複数のデバイスが形成されたデバイス領域の外周を囲む様に、デバイスが形成されていない外周余剰領域が存在する。

【0017】

次に、図１（Ｂ）を利用して、段差部形成ステップ（Ｓ１０）で用いる切削装置２について説明する。切削装置２は、被加工物１１を保持する保持テーブル１０と、被加工物１１を切削する切削ユニット（不図示）とを有する。

【0018】

保持テーブル１０は、所謂ポーラスチャックテーブルであり、保持テーブル１０の上部には、多孔質材料で形成されたポーラス板が設けられている。ポーラス板の表面は、概ね平坦であり、ポーラス板の孔は、保持テーブル１０の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して真空ポンプ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0019】

吸引源を動作させると、吸引路を介してポーラス板の表面（即ち、保持面１０ａ）には負圧が発生する。保持テーブル１０上に載置された被加工物１１は、この負圧により保持面１０ａで保持される。

【0020】

保持テーブル１０の下方には、モータ等の第１の回転駆動源（不図示）が配置されている。保持テーブル１０は、第１の回転駆動源に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な直線を回転軸として回転できる。

【0021】

切削ユニットは、スピンドル（不図示）を有する。スピンドルの一端には、モータ等の第２の回転駆動源（不図示）が接続されており、スピンドルの他端には、外周側面に切り刃を有する円盤状の切削ブレード（不図示）が装着されている。第２の回転駆動源を動作させると、切削ブレードは、スピンドルを回転軸として回転する。

【0022】

切削装置２は、切削ユニットの近傍に設けられたカメラ部１２を有する。カメラ部１２は、例えば、対物レンズ１２ａと、対物レンズ１２ａからの光を受光するＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子（不図示）とを含む。

【0023】

切削装置２は、保持テーブル１０、切削ユニット及びカメラ部１２等の動作を制御する制御部（不図示）を有する。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置や、フラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成される。記憶装置に記憶されるプログラム等のソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、制御部は、ソフトウェアと処理装置（ハードウェア資源）とが協働した具体的手段として機能する。

【0024】

段差部形成ステップ（Ｓ１０）では、まず、表面１１ａ及び裏面１１ｃの外周縁がそれぞれ面取りされて面取り部（即ち、ベベル部）が形成された被加工物１１を準備する。次に、裏面１１ｃ側が保持面１０ａに接し表面１１ａ側が露出する様に、被加工物１１を保持テーブル１０上に載置する。そして、吸引源を動作させて、被加工物１１の裏面１１ｃ側を保持テーブル１０で保持する。

【0025】

次に、第１の回転駆動源を動作させることにより保持テーブル１０を回転させる。また、第２の回転駆動源を動作させることによりスピンドルを回転させる。保持テーブル１０を回転させた状態で、回転している切削ブレードを被加工物１１の表面１１ａ側に切り込ませる。

【0026】

これにより、表面１１ａ側の外周部には、段差部１１ｂが形成される。図１（Ａ）は段差部１１ｂが形成された被加工物１１の斜視図である。段差部１１ｂは、被加工物１１の外周余剰領域に形成されている。

【0027】

段差部１１ｂは、側面部１１ｂ－Ａと底面部１１ｂ－Ｂとにより構成される。側面部１１ｂ－Ａは、被加工物１１の厚さ方向に平行に形成された環状の側面であり、表面１１ａから裏面１１ｃに至らない所定の深さ位置まで形成されている。側面部１１ｂ－Ａは、表面１１ａから所定の深さ位置までの長さで規定される高さＨを有する。

【0028】

側面部１１ｂ－Ａの底部には、底面部１１ｂ－Ｂが形成されている。底面部１１ｂ－Ｂは、環状の面であり、表面１１ａの外周縁１１ａ－Ｅの外側に位置している。なお、底面部１１ｂ－Ｂの外周縁１１ｂ－Ｃは、段差部形成ステップ（Ｓ１０）後の被加工物１１の外周端部となる。

【0029】

底面部１１ｂ－Ｂは、幅Ｗを有する。幅Ｗは、被加工物１１を上面視した場合の表面１１ａに直交する高さ方向Ｚと、高さ方向Ｚに直交する半径方向Ｒと、を通る平面で被加工物１１を切断した場合における底面部１１ｂ－Ｂの長さである。なお、幅Ｗは、側面部１１ｂ－Ａの底部から外周縁１１ｂ－Ｃまでの距離でもある。

【0030】

側面部１１ｂ－Ａの高さＨは、例えば、１５０μｍであり、底面部１１ｂ－Ｂの幅Ｗは、例えば、４５０μｍであるが、側面部１１ｂ－Ａの高さＨ及び底面部１１ｂ－Ｂの幅Ｗは、この例に限定されない。勿論、測定前の高さＨ及び幅Ｗは、未知である。

【0031】

なお、高さ方向Ｚと半径方向Ｒとを通る平面で被加工物１１を切断した場合に、側面部１１ｂ－Ａの底部と底面部１１ｂ－Ｂとの接続部分は、略直角（即ち、９０度）の角部（頂点１１ｂ－Ｄ）となる（図１（Ｂ）参照）。

【0032】

次に、図１（Ｂ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）及び図３を用いて、側面部１１ｂ－Ａの高さＨと底面部１１ｂ－Ｂの幅Ｗとを測定する測定方法について説明する。なお、図３は、測定方法を示すフロー図である。

【0033】

まず、段差部１１ｂを露出させる様に、被加工物１１の裏面１１ｃ側を下方から保持テーブル１０で保持する（保持ステップ（Ｓ２０））。本実施形態では、段差部形成ステップで使用した保持テーブル１０の保持面１０ａで裏面１１ｃ側を保持するが、段差部形成ステップで使用した保持テーブル１０とは異なる保持テーブルを用いて、裏面１１ｃ側を保持してもよい。

【0034】

図１（Ｂ）は保持ステップ（Ｓ２０）及び撮像ステップ（Ｓ３０）を示す一部断面側面図である。なお、図１（Ｂ）では、高さ方向Ｚと半径方向Ｒとを通る平面で切断された被加工物１１の断面が示されている。なお、以下の説明で、点の位置や線の長さは、この断面での位置や長さを意味する。

【0035】

保持ステップ（Ｓ２０）の後、カメラ部１２を用いて段差部１１ｂを撮像する（撮像ステップ（Ｓ３０））。撮像ステップ（Ｓ３０）を行う際、カメラ部１２（例えば、カメラ部１２の対物レンズ１２ａ）は、例えば、被加工物１１の上方、且つ、被加工物１１の表面１１ａの外周縁１１ａ－Ｅよりも外側に配置される。

【0036】

なお、カメラ部１２は、撮像ステップ（Ｓ３０）を行う際、被加工物１１の上方、且つ、被加工物１１の段差部１１ｂの底面部１１ｂ－Ｂの外周縁１１ｂ－Ｃよりも外側に配置されてもよい。

【0037】

また、カメラ部１２の焦点距離を考慮して、カメラ部１２は、被加工物１１から所定距離だけ離れる様に配置される。例えば、カメラ部１２は、被加工物１１から１ｃｍ以上５ｃｍ以下離れる様に配置される。

【0038】

図１（Ｂ）に示す様に、カメラ部１２の光軸１２ｂは、例えば、高さ方向Ｚと半径方向Ｒとを通る平面内に配置される。また、光軸１２ｂは、高さ方向Ｚから被加工物１１の外周側に向かって所定角度θだけ傾けられる。

【0039】

光軸１２ｂは、表面１１ａの外周縁１１ａ－Ｅと底面部１１ｂ－Ｂの外周縁１１ｂ－Ｃとを結ぶ直線に対して、略直交する様に配置されることが好ましい。例えば、光軸１２ｂは、高さ方向Ｚに対して約２０度傾けられる。この様に、光軸１２ｂが傾けられた状態で、カメラ部１２が、段差部１１ｂを斜め上から撮像する。

【0040】

撮像ステップ（Ｓ３０）の後、側面部１１ｂ－Ａの高さＨ及び底面部１１ｂ－Ｂの幅Ｗが算出される（算出ステップ（Ｓ４０））。算出ステップ（Ｓ４０）では、撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像に基づいて、上述の制御部が側面部１１ｂ－Ａの高さＨ及び底面部１１ｂ－Ｂの幅１１ｂ－Ｗを算出する。

【0041】

図２（Ａ）は、算出ステップ（Ｓ４０）の第１の例を示す図である。図２（Ａ）では、図１（Ｂ）に示す段差部１１ｂの拡大図を示す。図２（Ａ）では、側面部１１ｂ－Ａの高さＨの最上点を点Ａと示し、高さ方向Ｚで点Ａの直下に位置する点を点Ｂと示す。

【0042】

なお、点Ａは、表面１１ａの外周縁１１ａ－Ｅに対応し、点Ｂは、上述の角部の頂点１１ｂ－Ｄに対応する。また、点Ｂを通り、半径方向Ｒ（即ち、段差部１１ｂの幅方向）に平行な直線の端部を点Ｃとする。点Ｃは、外周縁１１ｂ－Ｃに対応する。

【0043】

更に、点Ｂを通り光軸１２ｂに平行な直線と、点Ａを通り光軸１２ｂに平行な直線に対して垂直な垂線との交点を点Ｄとする。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、光軸１２ｂに平行な直線の代表例として光軸１２ｂが示されているが、光軸１２ｂが点Ｂを通らない場合に、光軸１２ｂに平行な直線を用いて点Ｄを規定してもよい。

【0044】

また、点Ｂを通り光軸１２ｂに平行な直線と、点Ｃを通り光軸１２ｂに平行な直線に対して垂直な垂線との交点を点Ｅとする。この場合に、三角形ＡＢＤは、∠ＡＢＤが角度θの直角三角形であり、三角形ＢＣＥは∠ＢＣＥが角度θの直角三角形であるので、三角形ＡＢＤ及び三角形ＢＣＥは、互いに相似な三角形である。

【0045】

算出ステップ（Ｓ４０）では、撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像に基づいて、線分ＡＤ及び線分ＣＤの長さを算出する。撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像では、１つの画素に相当する実際の長さは予め定められている。例えば、１つの画素に相当する実際の長さは３μｍであるが、１つの画素に相当する実際の長さは、カメラ部１２と段差部１１ｂとの距離に応じて適宜定められる。

【0046】

線分ＡＤ及び線分ＣＥに対応する長さは、撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像から算出される。線分ＡＤ及び線分ＣＥの長さが算出されれば、線分ＡＤと線分ＣＥとの長さに基づいて線分ＡＢの長さ（即ち、側面部１１ｂ－Ａの高さＨ）及び線分ＢＣの長さ（即ち、底面部１１ｂ－Ｂの幅Ｗ）も算出される。

【0047】

具体的には、三角関数を用いる場合、高さＨは、｛（線分ＡＤの長さ）／ｓｉｎθ｝により算出され、幅Ｗは、｛（線分ＣＥの長さ）／ｃоｓθ｝により算出される。但し、高さＨ及び幅Ｗの算出には、三角関数を用いる例に限定されず、適切な種々の算出方法が用いられてもよい。

【0048】

この様に、本実施形態では、撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像に基づいて、段差部１１ｂの高さＨ及び幅Ｗを算出できる。それゆえ、レーザ変位計を用いた場合の様に、段差部１１ｂを水平方向及び垂直方向からそれぞれ測定しなくてよく、段差部１１ｂを１回撮像することにより高さＨ及び幅Ｗを算出できる。従って、レーザ変位計を用いる場合に比べて測定回数を低減できるので、段差部１１ｂの高さＨ及び幅Ｗの測定の手間を低減できる。

【0049】

ところで、図２（Ｂ）に示す様に、側面部１１ｂ－Ａの外周縁１１ａ－Ｅと底面部１１ｂ－Ｂの外周縁１１ｂ－Ｃとを結ぶ直線（例えば、線分ＡＤ）に対して、光軸１２ｂに平行な直線（光軸１２ｂでもよい）が直交する場合、上述の点Ｄと点Ｅとは一致する。

【0050】

例えば、高さＨが１５０μｍであり、幅Ｗが４５０μｍである場合、角度θを約１８．４３度とすると、光軸１２ｂに平行な直線（光軸１２ｂでもよい）は線分ＡＤに対して略直交して、上述の点Ｄと点Ｅとは略一致する。

【0051】

図２（Ｂ）は算出ステップ（Ｓ４０）の第２の例を示す図である。図２（Ｂ）に示す第２の例でも、図２（Ａ）に示す第１の例と同様に、１回の撮像で得られた画像に基づいて、高さＨ及び幅Ｗを算出できる。

【0052】

それゆえ、レーザ変位計を用いた場合の様に、段差部１１ｂを水平方向及び垂直方向からそれぞれ測定しなくてよいので、レーザ変位計を用いる場合に比べて、測定回数を低減できる。従って、段差部１１ｂの高さＨ及び幅Ｗの測定の手間を低減できる。

【0053】

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、上述の光軸１２ｂは、図１（Ｂ）等に示す様に、高さ方向Ｚと半径方向Ｒとを通る一の平面内に配置されているが、カメラ部１２を用いて線分ＡＤ及び線分ＣＥの長さを測定できれば、光軸１２ｂは必ずしも上述の平面内に配置されていなくてもよい。つまり、光軸１２ｂは、高さ方向Ｚと半径方向Ｒとを通る一の平面と交差していてもよい。

【符号の説明】

【0054】

２ 切削装置
１０ 保持テーブル
１０ａ 保持面
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ａ－Ｅ 外周縁
１１ｂ 段差部
１１ｂ－Ａ 側面部
１１ｂ－Ｂ 底面部
１１ｂ－Ｃ 外周縁
１１ｂ－Ｄ 頂点
１１ｃ 裏面
１２ カメラ部
１２ａ 対物レンズ
１２ｂ 光軸
Ｈ 高さ
Ｒ 半径方向
Ｗ 幅
Ｚ 高さ方向

【図1】

【図2】

【図3】