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公開番号2025007834
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023109487
出願日2023-07-03
発明の名称基板厚測定装置及び基板厚測定方法
出願人株式会社多聞
代理人個人,個人,個人
主分類B24B 37/013 20120101AFI20250109BHJP(研削;研磨)
要約【課題】
測定対象の基板の種類によらず、安定して正確に基板の厚さを測定することが可能な基板厚測定装置及び基板厚測定方法を提供する。
【解決手段】
定盤に貼り付けられた研磨布に基板を摺接することで前記基板の表面を研磨する基板研磨装置に設置して、研磨中の前記基板に波長可変レーザー光を照射して前記基板の表面からの反射光と裏面からの反射光との干渉に基づいて前記基板の厚さを測定するための基板厚測定装置であって、波長可変レーザー光源と、前記基板へ照射する前記波長可変レーザー光及び前記基板からの反射光が通過する観察窓と、光検出器と、分析部とを備え、前記観察窓の表面は前記波長可変レーザー光の光軸に対して垂直から傾斜した面である基板厚測定装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
定盤に貼り付けられた研磨布に基板を摺接することで前記基板の表面を研磨する基板研磨装置に設置して、研磨中の前記基板に波長可変レーザー光を照射して前記基板の表面からの反射光と裏面からの反射光との干渉に基づいて前記基板の厚さを測定するための基板厚測定装置であって、
波長可変レーザー光源と、前記基板へ照射する前記波長可変レーザー光及び前記基板からの反射光が通過する観察窓と、光検出器と、分析部とを備え、
前記観察窓の表面は前記波長可変レーザー光の光軸に対して垂直から傾斜した面であることを特徴とする基板厚測定装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記観察窓の前記波長可変レーザー光の入射方向の長さをｄ（ｍｍ）、前記観察窓の表面の前記波長可変レーザー光の光軸に対する垂直面からの傾斜角度をθ（°）、前記観察窓の屈折率をｎ、前記波長可変レーザー光のスポット直径をＲ（ｍｍ）としたとき、
ｄ×（ｃｏｓθ）
２
×ｓｉｎθ／ｎ＞Ｒ／２
を満たすものであることを特徴とする請求項１に記載の基板厚測定装置。
【請求項３】
前記波長可変レーザー光は、中心波長が１１００－１４００ｎｍ、可変波長幅が５０ｎｍ以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の基板厚測定装置。
【請求項４】
前記観察窓はサファイア、ダイヤモンドのいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１に記載の基板厚測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の基板厚測定装置が設置されたものであることを特徴とする基板研磨装置。
【請求項６】
定盤に貼り付けられた研磨布に基板を摺接することで前記基板の表面を研磨する基板研磨装置に設置して、研磨中の前記基板に波長可変レーザー光を照射して前記基板の表面からの反射光と裏面からの反射光との干渉に基づいて前記基板の厚さを測定する基板厚測定方法であって、
前記波長可変レーザー光の光路に、前記波長可変レーザー光の光軸に対する垂直面から傾斜させた表面を有する観察窓を設置して前記基板に前記波長可変レーザー光を照射することを特徴とする基板厚測定方法。
【請求項７】
前記観察窓の前記波長可変レーザー光の入射方向の長さをｄ（ｍｍ）、前記観察窓の表面の前記波長可変レーザー光の光軸に対する垂直面からの傾斜角度をθ（°）、前記観察窓の屈折率をｎ、前記波長可変レーザー光のスポット直径をＲ（ｍｍ）としたとき、
ｄ×（ｃｏｓθ）
２
×ｓｉｎθ／ｎ＞Ｒ／２
を満たす傾斜角度θとすることを特徴とする請求項６に記載の基板厚測定方法。
【請求項８】
前記可変波長レーザー光として、中心波長が１１００－１４００ｎｍ、可変波長幅が５０ｎｍ以上のものを用いることを特徴とする請求項６に記載の基板厚測定方法。
【請求項９】
前記観察窓としてサファイア、ダイヤモンドのいずれかからなるものを用いることを特徴とする請求項６に記載の基板厚測定方法。
【請求項１０】
前記基板として抵抗率が１０ｍΩ・ｃｍ以下のものを用いることを特徴とする請求項６に記載の基板厚測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板厚測定装置及び基板厚測定方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの製造方法として、シリコンウェーハの製造方法を例に説明すると、例えば、先ず、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等によってシリコン単結晶インゴットを成長し、得られたシリコン単結晶インゴットをスライスしてシリコンウェーハを作製した後、このシリコンウェーハに対して面取り、ラッピング、エッチング等の各工程が順次なされ、次いで少なくともウェーハの一主面を鏡面化する研磨工程が施される。
【０００３】
このウェーハの研磨工程において、例えばシリコンウェーハの両面を研磨する場合に、両面研磨装置が用いられることがある。このような両面研磨装置としては、通常、中心部のサンギヤと外周部のインターナルギヤの間にウェーハを保持するキャリアが配置された遊星歯車構造を有するいわゆる４ウェイ方式の両面研磨装置が用いられている。
【０００４】
この４ウェイ方式の両面研磨装置は、ウェーハ保持孔が形成された複数のキャリアにシリコンウェーハを挿入・保持し、保持されたシリコンウェーハの上方から研磨スラリーを供給しながら、ウェーハの対向面に研磨布が貼付された上定盤及び下定盤を各ウェーハの表裏面に押し付けて相対方向に回転させ、それと同時にキャリアを中心部のサンギヤとインターナルギヤとによって自転及び公転させることで、シリコンウェーハの両面を同時に研磨することができるものである。
【０００５】
しかし、上述のような両面研磨装置を用いて研磨を行っても、ウェーハの研磨速度は、研磨布、キャリア等の加工治具、材料の劣化により、研磨のたびに異なってしまう。このため、研磨時間を固定して研磨を行うと、研磨速度の違いに起因する研磨後のウェーハの厚さが異なってくるという問題があった。このような問題を解決するための装置として、レーザー光を用いて研磨中のウェーハの厚さを測定しながら研磨を行う両面研磨装置が知られている（例えば特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１０－０３４４６２号公報
特開２０１７－０１１０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の基板厚測定装置を用いて基板厚を測定しながら基板の研磨を行うと、研磨対象とする基板によっては、測定すべき信号がノイズに隠れてしまい正確な測定ができなくなることがあった。このような現象は、例えば、シリコンウェーハの場合、不純物のドープ量が大きな（抵抗率の低い）もので顕著であり、ウェーハにおけるレーザー光の吸収率が高くなることで測定すべき信号がノイズに隠れてしまうことにより、測定の精度が低下したり測定そのものができなくなったりすると考えられる。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、測定対象の基板の種類によらず、安定して正確に基板の厚さを測定することが可能な基板厚測定装置及び基板厚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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、定盤に貼り付けられた研磨布に基板を摺接することで前記基板の表面を研磨する基板研磨装置に設置して、研磨中の前記基板に波長可変レーザー光を照射して前記基板の表面からの反射光と裏面からの反射光との干渉に基づいて前記基板の厚さを測定するための基板厚測定装置であって、波長可変レーザー光源と、前記基板へ照射する前記波長可変レーザー光及び前記基板からの反射光が通過する観察窓と、光検出器と、分析部とを備え、前記観察窓の表面は前記波長可変レーザー光の光軸に対して垂直から傾斜した面である基板厚測定装置を提供する。
【００１０】
このような基板厚測定装置によれば、測定対象の基板の種類によらず、安定して高精度で基板の厚さを測定することが可能なものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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