JP2022072520A - ノッチ検出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウェーハのノッチを正しく検出することが可能なノッチ検出方法を提供する。【解決手段】ウェーハ11の外周部に形成されたノッチ11cを検出するノッチ検出装置2によるノッチ検出方法であって、ウェーハを回転テーブル4上に載置する載置工程と、ウェーハの外周部の画像を取得する撮像工程と、画像に基づいて、ウェーハの輪郭の座標を含む輪郭データを取得する輪郭データ取得工程と、ウェーハの輪郭の座標に基づいて、ウェーハの輪郭を近似する仮想円を算出する仮想円算出工程と、ウェーハの径方向における仮想円とウェーハの輪郭との距離に基づいて、ウェーハの外周部に異形状領域が存在するか否かを判定する異形状領域判定工程と、ウェーハの径方向における仮想円と異形状領域の先端との距離に基づいて、異形状領域がノッチであるか否かを判定する第1ノッチ判定工程と、を含む。【選択図】図2

Description

本発明は、ウェーハの結晶方位を示すノッチを検出するノッチ検出方法に関する。
デバイスチップの製造工程では、格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。
ウェーハの分割には、例えば切削装置が用いられる。切削装置は、環状の切削ブレードを回転させて被加工物に切り込ませることにより、被加工物を切削する。一方、レーザー加工によってウェーハが分割されることもある。ウェーハのレーザー加工には、被加工物にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットを備えたレーザー加工装置が用いられる。
また、近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップに薄型化が求められている。そこで、ウェーハの分割前に、ウェーハを薄化する加工が実施されることがある。ウェーハの薄化には、複数の研削砥石を備える研削ホイールで被加工物を研削する研削装置等が用いられる。研削後のウェーハをストリートに沿って分割することにより、薄型のデバイスチップが製造される。
なお、シリコンウェーハ等の結晶性のウェーハには、ウェーハの結晶方位を示すノッチと称される切り欠き部が形成される。ノッチは、ウェーハの外周部の一部を意図的に切り落とすことによって形成される。そして、上記のような各種の加工装置でウェーハを加工する際には、ウェーハのノッチが検出され、ノッチの位置に基づいてウェーハの向きが調節される。これにより、ウェーハを所定の向きで配置した状態で加工を実施することが可能となる。
例えば特許文献1には、ウェーハの位置合わせを行う位置合わせ手段を備えた研削装置が開示されている。この位置合わせ手段は、ウェーハをカメラで撮像することにより、ウェーハの外周部に形成されたノッチを検出し、ノッチの位置に基づいてウェーハの中心位置及び向きを調整する。
特開2011-40637号公報
結晶性のウェーハを加工装置で加工する際、加工の内容によっては、ウェーハの加工特性がウェーハの結晶方位に応じて異なることがある。そのため、加工装置は、ウェーハのノッチを検出し、ノッチの位置に基づいてウェーハを所定の向きで配置した状態でウェーハを加工する。
しかしながら、ウェーハの外周部にはノッチ以外の欠けが形成されていることがある。例えば、ウェーハに切削加工、研削加工等の機械加工が施されると、加工工具がウェーハに接触することによってウェーハの外周部に欠けが生じ、意図せずノッチに類似する切り欠き部が形成されることがある。この場合、その後の工程でウェーハのノッチを検出する際に、ウェーハの外周部に存在する切り欠き部がノッチであるのか加工によって偶発的に生じた欠けであるのかが判別しにくくなり、加工によって生じた欠けが誤ってノッチであると判定されてしまうことがある。
ウェーハの外周部に意図せず形成された欠けが誤ってノッチであると判定されると、加工装置は、その欠けがノッチであることを前提としてウェーハの位置合わせを行い、ウェーハに加工を施す。その結果、ウェーハが誤った向きで配置された状態で加工が実施されてしまい、ウェーハに加工不良が生じるおそれがある。
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハのノッチを正しく検出することが可能なノッチ検出方法の提供を目的とする。
本発明の一態様によれば、円盤状のウェーハの外周部に形成され該ウェーハの結晶方位を示すノッチを検出するノッチ検出方法であって、該ウェーハを回転テーブル上に載置し、該ウェーハの外周部の一部をカメラの撮像領域内に位置付ける載置工程と、該回転テーブルを回転させながら該カメラで該ウェーハを複数回撮像することにより、該ウェーハの外周部の画像を取得する撮像工程と、該画像に基づいて、該ウェーハの輪郭の座標を含む輪郭データを取得する輪郭データ取得工程と、該ウェーハの輪郭の座標に基づいて、該ウェーハの輪郭を近似する仮想円を算出する仮想円算出工程と、該ウェーハの径方向における該仮想円と該ウェーハの輪郭との距離に基づいて、該ウェーハの外周部に異形状領域が存在するか否かを判定する異形状領域判定工程と、該ウェーハの径方向における該仮想円と該異形状領域の先端との距離に基づいて、該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第1ノッチ判定工程と、を含むノッチ検出方法が提供される。
なお、好ましくは、該ノッチ検出方法は、該異形状領域の尖り具合を算出する尖り具合算出工程と、該異形状領域の尖り具合に基づいて、該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第2ノッチ判定工程と、をさらに含む。
さらに好ましくは、該ノッチ検出方法は、該ウェーハの径方向に沿って該異形状領域を二分する直線によって、該画像を第1画像と第2画像とに分割する分割工程と、該第1画像と、該直線を軸として該第2画像を反転させることによって得られる反転画像との類似度に対応する第1類似度を算出する第1類似度算出工程と、該第1画像と該第2画像との類似度に対応する第2類似度を算出する第2類似度算出工程と、該第1類似度に基づいて該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第3ノッチ判定工程と、該第2類似度に基づいて該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第4ノッチ判定工程と、をさらに含む。
本発明の一態様に係るノッチ検出方法では、ウェーハの外周部に形成されている異形状領域のサイズ又は形状に基づいて、異形状領域がノッチであるか否かが判定される。これにより、ウェーハの外周部にノッチ以外の切り欠き部が形成されている場合においても、該切り欠き部が誤ってノッチであると判定されにくくなり、ノッチを正しく検出することが可能となる。
ウェーハを示す斜視図である。 ノッチ検出装置を示す斜視図である。 ノッチ検出装置の動作を示すフローチャートである。 図4(A)はノッチが存在しない領域を表す第1画像を示す画像図であり、図4(B)はノッチが存在する領域を表す第2画像を示す画像図であり、図4(C)は半円状の欠けが存在する領域を表す第3画像を示す画像図であり、図4(D)は扇形状の欠けが存在する領域を表す第4画像を示す画像図であり、図4(E)は矩形状の欠けが存在する領域を表す第5画像を示す画像図である。 図5(A)は仮想円が表示された第1画像を示す画像図であり、図5(B)は仮想円が表示された第2画像を示す画像図である。 図6(A)は第2画像の異形状領域における距離Dを示す画像図であり、図6(B)は第3画像の異形状領域における距離Dを示す画像図である。 図7(A)は第2画像の異形状領域の先端部を示す画像図であり、図7(B)は第4画像の異形状領域の先端部を示す画像図である。 図8(A)は分割線によって分割された第2画像を示す画像図であり、図8(B)は分割線によって分割された第5画像を示す画像図である。 図9(A)は反転画像を含む第2画像を示す画像図であり、図9(B)は反転画像を含む第5画像を示す画像図である。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係るノッチ検出方法によってノッチが検出されるウェーハの構成例について説明する。図1は、ウェーハ11を示す斜視図である。
例えばウェーハ11は、シリコン等の半導体でなり円盤状に形成された結晶性のウェーハであり、互いに概ね平行な表面11a及び裏面11bを備える。ウェーハ11は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート(分割予定ライン)13によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ウェーハ11の表面11a側のストリート13によって区画された複数の領域にはそれぞれ、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)、LED(Light Emitting Diode)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等のデバイス15が形成されている。
ウェーハ11の外周部には、ウェーハ11の結晶方位を示すノッチ(切り欠き部)11cが設けられている。ノッチ11cは、ウェーハ11の外周部の一部を、ウェーハ11の外周縁からウェーハ11の中心側に向かって切り落とすことによって形成される。例えばノッチ11cは、平面視で半円状に形成される。
ノッチ11cは、ウェーハ11の結晶方位に対応して所定の位置に形成されている。そのため、ノッチ11cの位置を確認することによってウェーハ11の結晶方位を把握できる。
なお、ウェーハ11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えばウェーハ11は、シリコン以外の半導体(GaAs、InP、GaN、SiC等)、サファイア等でなる円盤状のウェーハであってもよい。また、デバイス15の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。
ウェーハ11に対しては、様々な加工が施される。例えば、ウェーハ11をストリート13に沿って分割することにより、デバイス15をそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、ウェーハ11の分割前にウェーハ11を薄化することにより、薄型化されたデバイスチップが得られる。
ウェーハ11の分割には、例えば切削装置やレーザー加工装置が用いられる。切削装置は、ウェーハ11を保持するチャックテーブルと、環状の切削ブレードが装着される切削ユニットとを備える。切削ブレードを回転させてウェーハ11に切り込ませることにより、ウェーハ11が切削、分割される。また、レーザー加工装置は、ウェーハ11を保持するチャックテーブルと、ウェーハ11にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットとを備える。レーザー照射ユニットからウェーハ11にレーザービームを照射することにより、ウェーハ11にレーザー加工が施される。
ウェーハ11の薄化には、例えば研削装置が用いられる。研削装置は、ウェーハ11を保持するチャックテーブルと、複数の研削砥石を含む環状の研削ホイールが装着される研削ユニットとを備える。研削ホイールを回転させつつ研削砥石をウェーハ11に接触させることにより、ウェーハ11が研削され、薄化される。
さらに、ウェーハ11の加工後には、加工済みのウェーハ11の検査が実施されることがある。例えば、ウェーハ11の加工された領域(被加工領域)を観察する検査装置によって、ウェーハ11に残存する加工痕(カーフ、傷等)の状態が確認される。
ウェーハ11の加工や検査の際には、ウェーハ11を所定の向きで配置することが必要な場合がある。そのため、上記の各種の加工装置や検査装置には、ウェーハ11のノッチ11cを検出するノッチ検出装置が内蔵又は連結される。そして、ノッチ検出装置によって検出されたノッチ11cの位置に基づいて、ウェーハ11の向きが調節される。
図2は、ノッチ検出装置(ノッチ検出ユニット、ノッチ検出部)2を示す斜視図である。なお、図2において、X軸方向(第1水平方向)とY軸方向(第2水平方向)とは、互いに垂直な方向である。また、Z軸方向(鉛直方向、上下方向、高さ方向)は、X軸方向及びY軸方向と垂直な方向である。
ノッチ検出装置2は、ウェーハ11を保持する回転テーブル(保持テーブル)4を備える。回転テーブル4の上面は、X軸方向及びY軸方向と概ね平行な平坦面であり、ウェーハ11を保持する保持面4aを構成している。
具体的には、回転テーブル4は、金属、セラミックス、樹脂等でなる円柱状の枠体(本体部)6を備える。枠体6の上面6a側の中央部には、円柱状の凹部(溝)6bが形成されている。そして、凹部6bには、ウェーハ11を保持する円盤状の保持部材8が嵌め込まれている。保持部材8は、ポーラスセラミックス等の多孔質材料でなる多孔質部材であり、内部に保持部材8の上面から下面に連通する空孔(流路)を含んでいる。
保持部材8の上面は、ウェーハ11の中央部を吸引保持する円形の吸引面8aを構成している。また、枠体6の上面6aと保持部材8の吸引面8aとは、概ね同一平面上に配置され、回転テーブル4の保持面4aを構成している。
回転テーブル4には、Z軸方向に沿って配置された円筒状のスピンドル10が接続されている。スピンドル10の上端側は回転テーブル4の下端側に固定され、スピンドル10の下端側は回転駆動源12に連結されている。回転駆動源12は、スピンドル10をZ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータを備えている。回転駆動源12からスピンドル10を介して伝達される動力により、回転テーブル4が保持面4aと概ね垂直な回転軸の周りを回転する。なお、回転テーブル4の回転軸は回転テーブル4の中心に位置付けられている。
スピンドル10の中部には、接続部14がスピンドル10を囲むように装着されている。接続部14は、チューブ、パイプ等によって構成される流路16を介して、エジェクタ等の吸引源18に接続されている。回転テーブル4の保持面4a(保持部材8の吸引面8a)は、保持部材8の空孔、枠体6及びスピンドル10の内部に形成された流路(不図示)、接続部14、流路16を介して、吸引源18に接続されている。
回転テーブル4の上方には、ウェーハ11を撮像するカメラ(撮像ユニット)20が配置されている。例えばカメラ20として、可視光を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える可視光カメラや、赤外線を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える赤外線カメラ等が用いられる。カメラ20は、カメラ20の撮像領域22に位置付けられた物体を撮像して、撮像された物体の画像を生成する。
ノッチ検出装置2を構成する各構成要素(回転駆動源12、吸引源18、カメラ20等)は、制御部(制御ユニット、制御装置)24に接続されている。制御部24は、ノッチ検出装置2の構成要素に制御信号を出力することにより、ノッチ検出装置2の稼働を制御する。
例えば制御部24は、コンピュータによって構成され、ノッチ検出装置2の稼働に必要な演算を行う演算部(不図示)と、各種の情報(データ、プログラム等)が記憶される記憶部26とを含む。演算部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部26は、主記憶装置、補助記憶装置等を構成する各種のメモリを含んで構成される。
例えばノッチ検出装置2は、前述した各種の加工装置や検査装置に内蔵される。また、ノッチ検出装置2は、加工装置及び検査装置とは独立して設置され、加工装置又は検査装置に連結されてもよい。そして、ノッチ検出装置2によって検出されたノッチ11cの位置に基づいて、加工装置によって加工されるウェーハ11の向きや、検査装置によって検査されるウェーハ11の向きが調節される。
図3は、ウェーハ11のノッチ11cを検出する際のノッチ検出装置2の動作を示すフローチャートである。以下、図2、図3等を参照して、本実施形態に係るノッチ検出方法の具体例を説明する。
まず、ウェーハ11を回転テーブル4上に載置する載置工程(ステップS1)を実施する。ウェーハ11は、搬送機構(不図示)等によって回転テーブル4に搬送される。図2に示すように、例えばウェーハ11は、表面11a側が上方に露出し、裏面11b側が保持面4aと対面するように、回転テーブル4上に配置される。この状態で、吸引面8aに吸引源18の吸引力(負圧)を作用させると、ウェーハ11が回転テーブル4によって吸引保持される。
なお、回転テーブル4の保持面4aの直径は、ウェーハ11の直径よりも小さい。また、ウェーハ11は、ウェーハ11の中心と回転テーブル4の中心とが概ね一致するように配置される。そのため、回転テーブル4によってウェーハ11を保持すると、ウェーハ11の外周部が保持面4aの外周縁よりも保持面4aの半径方向外側に配置される。すなわち、ウェーハ11は、ウェーハ11の外周部が保持面4aからはみ出すように配置される。
また、カメラ20の位置は、カメラ20の撮像領域22が回転テーブル4の保持面4aの半径方向外側に位置付けられるように調節されている。そして、ウェーハ11が回転テーブル4によって保持されると、ウェーハ11の外周部の一部がカメラ20の撮像領域22内に位置付けられる。
ただし、回転テーブル4の保持面4aの直径は、ウェーハ11の直径と同一、又はウェーハ11の直径より大きくてもよい。この場合、回転テーブル4の保持面4aでウェーハ11の全体を支持できる。例えば、薄くて撓みが生じやすいウェーハ11を保持する場合には、回転テーブル4の保持面4aでウェーハ11の全体を支持することが好ましい。
次に、回転テーブル4を回転させながらカメラ20でウェーハ11を撮像することにより、ウェーハ11の外周部の画像を取得する撮像工程(ステップS2)を実施する。具体的には、制御部24から回転駆動源12に制御信号が出力され、回転テーブル4が所定の速度で回転する。また、制御部24からカメラ20に制御信号が出力され、カメラ20が撮像領域22内に位置付けられているウェーハ11の外周部を所定の時間間隔で複数回撮像する。
回転テーブル4が回転すると、ウェーハ11の外周部の異なる領域が、カメラ20の撮像領域22に順に位置付けられる。そして、ウェーハ11の外周部がウェーハ11の周方向に沿って連続的に撮像される。これにより、ウェーハ11の外周部の異なる領域を拡大して示す複数の画像が取得される。
なお、カメラ20によるウェーハ11の外周部の撮像は、回転テーブル4の回転によってウェーハ11が1回転するまで継続される。また、カメラ20の撮像間隔は、カメラ20によってウェーハ11の外周部の全域が撮像されるように、回転テーブル4の回転速度に応じて設定される。そのため、撮像工程を実施すると、ウェーハ11のノッチ11cを含む画像が1枚以上取得される。
撮像工程において取得されるウェーハ11の画像の例を、図4(A)~図4(E)に示す。図4(A)~図4(E)は、カメラ20でウェーハ11の外周部を複数回撮像することによって取得された画像30A~30Eを示す。画像30A~30Eはそれぞれ、ウェーハ11が存在する領域に相当する存在領域(明領域)32と、ウェーハ11が存在しない領域に相当する不存在領域(暗領域)34とを含む。ただし、ウェーハ11の撮像条件(照明の条件、カメラ20の感度等)によっては、明暗が反転し、ウェーハ11が存在する領域が暗領域、ウェーハ11が存在しない領域が明領域となる場合もある。
図4(A)は、ノッチ11cが存在しない領域を表す画像30A(第1画像)を示す画像図である。カメラ20の撮像領域22(図2参照)にノッチ11cが位置付けられていない状態でウェーハ11が撮像されると、ノッチ11cに対応するパターンを含まない画像30Aが取得される。画像30Aには、存在領域32と不存在領域34との境界線によって、ウェーハ11の外周縁に相当する円弧状の輪郭36が表される。
図4(B)は、ノッチ11cが存在する領域を表す画像30B(第2画像)を示す画像図である。カメラ20の撮像領域22(図2参照)にノッチ11cが位置付けられた状態でウェーハ11が撮像されると、ノッチ11cに相当する異形状領域38Aを含む画像30Bが取得される。画像30Bには、円弧状の輪郭36に加えて、ノッチ11cの縁に相当する異形状領域38Aの輪郭40Aが表される。
なお、ウェーハ11の外周部には、ノッチ11c以外の切り欠き部が存在することがある。例えば、切削装置に装着された切削ブレードでウェーハ11をストリート13(図1参照)に沿って切断すると、ウェーハ11の外周部が断片化されて飛散し、ウェーハ11の外周部に欠けが生じることがある。また、研削装置に装着された研削ホイールでウェーハ11を研削すると、研削ホイールからウェーハ11に付与される圧力によって、薄化されたウェーハ11の外周部で欠けが発生することがある。
上記のように、ウェーハ11の外周部には、様々な要因によって意図せずノッチ11c以外の切り欠き部が形成されることがある。この場合、カメラ20でウェーハ11の外周部を連続的に撮像すると、ノッチ11c以外の切り欠き部を含む画像が取得される。以下では一例として、ウェーハ11の外周部に、ノッチ11cに加えて、半円状の欠け、扇形状の欠け、及び矩形状の欠けが形成されている場合について説明する。
図4(C)は、半円状の欠けが存在する領域を表す画像30C(第3画像)を示す画像図である。ウェーハ11の外周部に半円状の欠けが存在する場合、カメラ20によって半円状の欠けに相当する異形状領域38Bを含む画像30Cが取得される。そして、画像30Cには、円弧状の輪郭36に加えて、半円状の欠けの縁に相当する異形状領域38Bの輪郭40Bが表される。
図4(D)は、扇形状の欠けが存在する領域を表す画像30D(第4画像)を示す画像図である。ウェーハ11の外周部に扇形状の欠けが存在する場合、カメラ20によって扇形状の欠けに相当する異形状領域38Cを含む画像30Dが取得される。そして、画像30Dには、円弧状の輪郭36に加えて、扇形状の欠けの縁に相当する異形状領域38Cの輪郭40Cが表される。
図4(E)は、矩形状の欠けが存在する領域を表す画像30E(第5画像)を示す画像図である。ウェーハ11の外周部に矩形状の欠けが存在する場合、カメラ20によって矩形状の欠けに相当する異形状領域38Dを含む画像30Eが取得される。そして、画像30Eには、円弧状の輪郭36に加えて、矩形状の欠けの縁に相当する異形状領域38Dの輪郭40Dが表される。
上記のように、カメラ20でウェーハ11の外周部を複数回撮像することにより、ウェーハ11の外周部の画像(画像30A~30E)が生成される。そして、カメラ20によって取得された画像は、制御部24(図2参照)に入力され、記憶部26(メモリ)に記憶される。
なお、ウェーハ11が回転テーブル4(図2参照)上に載置された時点で、ノッチ11cが所定の領域内に位置付けられていることが明らかである場合には、カメラ20によって該領域のみを撮像してもよい。この場合、ウェーハ11の外周部の全域を撮像する必要がなく、撮像工程の実施に要する作業量と時間が削減される。
次に、画像30A~30Eに基づいて、ウェーハ11の輪郭の座標を含む輪郭データを取得する輪郭データ取得工程(ステップS3)を実施する。
輪郭データ取得工程では、制御部24(図2参照)によって、画像30A~30Eそれぞれに対してエッジ検出等の画像処理が施される。これにより、画像30A~30Eに含まれる輪郭36,40A~40Dが抽出され、輪郭36,40A~40Dの座標が特定される。なお、輪郭36,40A~40Dの座標は、ウェーハ11の輪郭(外周縁)の座標に相当する。そして、ウェーハ11の輪郭の座標を含む輪郭データが、制御部24に入力され、記憶部26に記憶される。
次に、ウェーハ11の輪郭の座標に基づいて、ウェーハ11の輪郭を近似する仮想円を算出する仮想円算出工程(ステップS4)を実施する。仮想円算出工程では、輪郭データ取得工程において抽出された輪郭36の座標に基づき、輪郭36を円で近似する。なお、近似方法に制限はなく、例えば最小二乗法によって輪郭36を近似する近似式が導出される。この近似式によって表される円が、ウェーハ11の輪郭の仮想円に相当する。
図5(A)は仮想円42が表示された画像30Aを示す画像図であり、図5(B)は仮想円42が表示された画像30Bを示す画像図である。画像30A,30Bと仮想円42とを重ねて表示すると、仮想円42は輪郭36に沿って表示される。なお、図5(A)及び図5(B)では仮想円42を破線で示している。
仮想円42は、画像30A~30E(図4(A)~図4(E)参照)のそれぞれについて算出される。そして、仮想円算出工程において算出された仮想円(近似式)は、制御部24(図2参照)の記憶部26に記憶される。
次に、ウェーハ11の外周部に異形状領域が存在するか否かを判定する異形状領域判定工程(ステップS5)を実施する。なお、異形状領域は、ウェーハ11の外周部のうち、ウェーハ11の輪郭が仮想円42から一定以上外れている異形の領域に相当する。
異形状領域判定工程では、制御部24の記憶部26に記憶されているウェーハ11の輪郭の座標(輪郭36,40A~40Dの座標、図4(A)~図4(E)参照)と、仮想円42とが読み出される。そして、制御部24は、ウェーハ11の径方向における、ウェーハ11の輪郭と仮想円42との間の距離を算出する。この距離は、ウェーハ11の輪郭を近似する仮想円42と、ウェーハ11の実際の輪郭とのずれ量に相当する。
輪郭のずれ量は、輪郭36,40A~40Dに沿って順次算出される。そして、制御部24は、算出されたずれ量に基づいて、ウェーハ11の外周部に異形状領域が存在するか否かを判定する。
例えば、制御部24の記憶部26(図2参照)には予め設定されたずれ量の基準値が記憶されており、制御部24は算出されたずれ量と基準値とを順次比較する。そして、制御部24は、ずれ量が基準値以上である場合(又は基準値より大きい場合)には異形状領域が存在すると判定し、ずれ量が基準値未満である場合(又は基準値以下である場合)には異形状領域が存在しないと判定する。
具体的には、ウェーハ11の外周部のうちノッチ11cや欠けが形成されていない領域(図4(A)参照)では、ウェーハ11の輪郭と仮想円42との位置が概ね一致しており、ずれ量が小さい。その結果、該領域には異形状領域が存在しないと判定される。一方、ウェーハ11の外周部のうちノッチ11c又は欠けが形成されている領域(図4(B)~図4(E)参照)では、ウェーハ11の輪郭40A~40Dが仮想円42に沿っておらず、ずれ量が大きい。その結果、該領域には異形状領域が存在していると判定される。
なお、異形状領域の有無の具体的な判定方法に制限はない。例えば、ウェーハ11の輪郭のずれ量と比較される基準値は、自動で設定することもできる。具体的には、輪郭36,40A~40Dに沿って輪郭のずれ量を順次算出した後、算出されたずれ量の中央値の整数倍(2倍以上)の値を基準値として設定してもよい。これにより、ウェーハ11の輪郭形状のばらつきが考慮された基準値を、ウェーハ11毎に個別に設定することが可能となる。
次に、ウェーハ11の径方向における仮想円42と異形状領域の先端との距離に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する第1ノッチ判定工程(ステップS6)を実施する。
第1ノッチ判定工程では、制御部24(図2参照)によって、ウェーハ11の径方向における仮想円42と異形状領域の先端との距離Dが算出される。具体的には、ウェーハ11の外周部のうち、異形状領域判定工程において異形状領域であると判定された領域(異形状領域38A~38D、図4(B)~図4(E)参照)のそれぞれにおいて、距離Dが算出される。なお、異形状領域の先端は、異形状領域の縁(輪郭40A~40D)のうち、ウェーハ11の径方向において仮想円42から最も離れた位置に存在する地点に相当する。
図6(A)は画像30Bの異形状領域38Aにおける距離D(距離D)を示す画像図であり、図6(B)は画像30Cの異形状領域38Bにおける距離D(距離D)を示す画像図である。異形状領域38Aの先端は、輪郭40Aのうちウェーハ11の中心に最も近い地点に相当する。また、異形状領域38Bの先端は、輪郭40Bのうちウェーハ11の中心に最も近い地点に相当する。
そして、制御部24は、算出された距離Dに基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。具体的には、制御部24の記憶部26(図2参照)には、ノッチ11c(図1参照)の深さに対応する距離Dの基準値が予め記憶されている。なお、ノッチ11cの深さは、ウェーハ11の半径方向外側におけるノッチ11cの端部と、ウェーハ11の半径方向内側におけるノッチ11cの端部との距離に相当する。
例えば、実際にウェーハ11に形成され得るノッチ11cの深さの下限値が、基準値として記憶部26に記憶される。そして、制御部24は、算出された距離Dと基準値とを比較することにより、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。
具体的には、図6(A)に示す異形状領域38Aはノッチ11cに対応しており、距離Dはノッチ11cの深さの下限値以上である。そのため、異形状領域38Aは制御部24によってノッチ11cであると判定される。一方、図6(B)に示す異形状領域38Bはノッチ11cよりも小さい欠けに対応しており、距離Dはノッチ11cの深さの下限値未満である。そのため、異形状領域38Bは制御部24によってノッチ11cではないと判定される。
なお、ノッチ11cの具体的な判定方法は上記に限定されない。例えば、実際にウェーハ11に形成され得るノッチ11cの深さの範囲(上限値及び下限値)が、基準値として記憶部26に記憶されてもよい。また、ノッチ11cの深さの基準値は、前述の異形状領域判定工程と同様に自動で設定することもできる。この場合、あらかじめ基準値を設定して記憶部26に記憶する作業が不要となる。
上記のように、第1ノッチ判定工程では、ウェーハ11の外周部に形成された異形状領域のサイズに基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かが判定される。そのため、ノッチ11cとはサイズが異なる欠けがノッチ11cであると誤判定されることを防止でき、ノッチ11cが正しく検出される。
ただし、ウェーハ11に外周部に形成されている欠けのサイズがノッチ11cのサイズに近い場合は、第1ノッチ判定工程を実施してもノッチ11cを特定できないことがある。例えば、図4(D)及び図4(E)に示すように、ウェーハ11の外周部にノッチ11cと同等のサイズの異形状領域38C,38Dが存在する場合には、異形状領域38C,38Dもノッチ11cであると判定されてしまい、ノッチ11cが特定されない。
そこで、第1ノッチ判定工程においてノッチ11cであると判定された異形状領域が複数存在する場合には、他の判定方法を用いて、さらに該異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。具体的には、異形状領域の尖り具合を算出する尖り具合算出工程(ステップS7)と、異形状領域の尖り具合に基づいて異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する第2ノッチ判定工程(ステップS8)とを実施する。
具体的には、まず、制御部24は、第1ノッチ判定工程においてノッチ11cであると判定された異形状領域の画像(画像30B,30D,30E)に対して画像処理を施し、各異形状領域の尖り具合を数値化する。例えば制御部24は、異形状領域の画像に対してMoravecコーナー検出法等を用いたコーナー検出処理を施し、異形状領域の先端部の尖り具合に対応する数値(コーナー尤度)を算出する。
次に、制御部24は、異形状領域の尖り具合に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。具体的には、制御部24の記憶部26(図2参照)には、コーナー尤度の基準値が予め記憶されている。例えば、実際にウェーハ11に形成され得るノッチ11cのコーナー尤度の上限値が、基準値として記憶部26に記憶される。そして、制御部24は、算出されたコーナー尤度と基準値とを比較することにより、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。
図7(A)は画像30Bの異形状領域38Aの先端部44Aを示す画像図であり、図7(B)は画像30Dの異形状領域38Cの先端部44Bを示す画像図である。図7(A)及び図7(B)に示すように、異形状領域38Aの先端部44Aはコーナーを含まず、異形状領域38Cの先端部44Bはコーナーを含む。そのため、異形状領域38Aと異形状領域38Cとではコーナー尤度が異なる。
図7(A)に示す異形状領域38Aはノッチ11cに対応しており、異形状領域38Aのコーナー尤度はノッチ11cのコーナー尤度の上限値以下である。そのため、異形状領域38Aは制御部24によってノッチ11cであると判定される。一方、図7(B)に示す異形状領域38Cはノッチ11cよりも鋭い欠けに対応しており、異形状領域38Cのコーナー尤度はノッチ11cのコーナー尤度の上限値よりも大きい。そのため、異形状領域38Cは制御部24によってノッチ11cではないと判定される。
なお、ノッチ11cの具体的な判定方法に制限はない。例えば、実際にウェーハ11に形成され得るノッチ11cのコーナー尤度の範囲(上限値及び下限値)が、基準値として記憶部26に記憶されてもよい。また、コーナー尤度の基準値は、自動で設定することもできる。例えば、異形状領域に含まれる各領域のコーナー尤度を順次算出した後、算出されたコーナー尤度の中央値の整数倍(2倍以上)の値をコーナー尤度の基準値として設定してもよい。
上記のように、第2ノッチ判定工程では、ウェーハ11の外周部の形成された異形状領域の尖り具合に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かが判定される。そのため、ノッチ11cとは尖り具合が異なる欠けがノッチ11cであると誤判定されることを防止でき、ノッチ11cが正しく検出される。
ただし、ウェーハ11の外周部に形成されている欠けの先端部にコーナーが含まれていない場合は、第2ノッチ判定工程を実施してもノッチ11cを特定できないことがある。例えば、図4(E)に示すように、異形状領域38Dの先端部はフラットで鋭いコーナーを含んでいない。そのため、異形状領域38Dもノッチ11cであると判定されてしまいやすく、ノッチ11cが特定されにくい。
そこで、第2ノッチ判定工程においてノッチ11cであると判定された異形状領域が複数存在する場合には、他の判定方法を用いて、さらに該異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する。具体的には、異形状領域を含む画像を分割することによって得られる第1画像と第2画像との類似度を算出する類似度算出工程(ステップS9)と、第1画像と第2画像の反転画像との類似度に基づいて異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する第3ノッチ判定工程(ステップS10)と、第1画像と第2画像との類似度に基づいて異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する第4ノッチ判定工程(ステップS11)とを実施する。
類似度算出工程では、まず、ウェーハ11の径方向に沿って異形状領域を二分する直線によって、異形状領域を含む画像を第1画像と第2画像とに分割する(分割工程)。以下、画像30B,30Eがそれぞれ第1画像と第2画像とに分割される場合について詳述する。
図8(A)は、分割線46Aによって第1画像48Aと第2画像50Aとに分割された画像30Bを示す画像図である。画像30Bは、ウェーハ11の径方向に沿って異形状領域38Aを二等分する直線である分割線46Aによって、第1画像48Aと第2画像50Aとに分割される。その結果、第1画像48Aには、分割された異形状領域38Aの一部に相当する異形状領域38Aを含む領域48Aaが表される。また、第2画像50Aには、分割された異形状領域38Aの一部に相当する異形状領域38Aを含む領域50Aaが表される。
図8(B)は、分割線46Bによって第1画像48Bと第2画像50Bとに分割された画像30Eを示す画像図である。画像30Eは、ウェーハ11の径方向に沿って異形状領域38Dを二等分する直線である分割線46Bによって、第1画像48Bと第2画像50Bとに分割される。その結果、第1画像48Bには、分割された異形状領域38Dの一部に相当する異形状領域38Dを含む領域48Baが表される。また、第2画像50Bには、分割された異形状領域38Dの一部に相当する異形状領域38Dを含む領域50Baが表される。
なお、異形状領域を二分する直線(分割線)の特定方法に制限はない。例えば、ウェーハ11の径方向に沿って仮想円42(図5(B)等参照)と異形状領域の縁とを結ぶ複数の直線(候補線)のうち、1本の候補線が分割線に選択される。
具体的には、複数の候補線のうち、長さが最大である候補線、又は、長さの移動平均値が最大である候補線が、分割線に設定される。また、複数の候補線のうち、異形状領域の両端(異形状領域の一端と仮想円42との連結点、及び、異形状領域の他端と仮想円42との連結点)の中点を通る候補線が、分割線に設定されてもよい。
さらに、分割線は、候補線の位置及び長さに基づいて設定することもできる。具体的には、まず、仮想円42のうち異形状領域に隣接する領域に含まれる複数の点を、基準点に設定する。次に、基準点の位置を表す位置座標xと、その基準点を通る候補線の長さLとの積xLを、各基準点について算出する。そして、各基準点における値xLの総和を、複数の候補線の長さLの総和で割る。これにより、候補線の長さで重み付けされた基準点の位置座標x´が算出される。そして、位置座標x´によって特定される基準点を通る候補線が、分割線に設定される。
なお、基準点の位置は、位置座標xの代わりに仮想円42を基準とした角度θによって表されてもよい。この場合、候補線の長さで重み付けされた基準点の角度θ´が算出される。そして、角度θ´によって特定される基準点を通る候補線が、分割線に設定される。
次に、画像30Bの第2画像50Aと画像30Eの第2画像50Bとを反転させる。具体的には、制御部24は画像30Bに画像処理を施し、分割線46Aを軸として第2画像50Aを反転させる。同様に、制御部24は画像30Eに画像処理を施し、分割線46Bを軸として第2画像50Bを反転させる。これにより、第2画像50Aの反転画像と第2画像50Bの反転画像とが生成される。
図9(A)は第1画像48Aと第2画像50Aの反転画像50A´とを含む画像30Bを示す画像図であり、図9(B)は第1画像48Bと第2画像50Bの反転画像50B´とを含む画像30Eを示す画像図である。反転画像50A´には、反転前の異形状領域38A(図8(A)参照)に対応する異形状領域38A´を含む領域50Aa´が表される。また、反転画像50B´には、反転前の異形状領域38D(図8(B)参照)に対応する異形状領域38D´を含む領域50Ba´が表される。
次に、制御部24は、第1画像と第2画像の反転画像との類似度に対応する第1類似度を算出する(第1類似度算出工程)。具体的には、制御部24はまず、画像30Bの第1画像48Aと反転画像50A´とを画像処理によって比較し、両者の類似度を数値化する。
なお、第1画像48Aと反転画像50A´とを比較するための画像処理の内容に制限はない。例えば、第1画像48Aに含まれる領域48Aaと、反転画像50A´に含まれる領域50Aa´との類似度が、テンプレートマッチング等で利用される類似度の計算方法を用いて数値化される。類似度の具体的な算出方法は自由に選択でき、例えばSSD(Sum of Squared Difference)、SAD(Sum of Absolute Difference)、NCC(Normalized Cross Correlation)等が用いられる。
同様に、制御部24は、画像30Eの第1画像48Bと反転画像50B´とを画像処理によって比較し、両者の類似度を数値化する。その結果、画像30Bに含まれる第1画像48Aと反転画像50A´との類似度を示す数値、及び、画像30Eに含まれる第1画像48Bと反転画像50B´との類似度を示す数値が得られる。この類似度を示す数値が、第1類似度に相当する。
次に、制御部24は、第1画像と第2画像との類似度に対応する第2類似度を算出する(第2類似度算出工程)。具体的には、制御部24は、画像30Bの第1画像48Aと第2画像50A(図8(A)参照)とを画像処理によって比較し、両者の類似度を数値化する。同様に、制御部24は、画像30Eの第1画像48Bと第2画像50B(図8(B)参照)とを画像処理によって比較し、両者の類似度を数値化する。
その結果、画像30Bに含まれる第1画像48Aと第2画像50Aとの類似度を示す数値、及び、画像30Eに含まれる第1画像48Bと第2画像50Bとの類似度を示す数値が得られる。この類似度を示す数値が、第2類似度に相当する。
なお、第1画像と第2画像との比較方法に制限はなく、例えば第1類似度算出工程と同様の方法によって類似度が算出される。具体的には、画像30Bにおいては、第1画像48Aに含まれる領域48Aaと、第2画像50Aに含まれる領域50Aaとの類似度が数値化される。また、画像30Dにおいては、第1画像48Bに含まれる領域48Baと、第2画像50Bに含まれる領域50Baとの類似度が数値化される。
次に、制御部24は、第1類似度に基づいて異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する(第3ノッチ判定工程)。例えば、制御部24の記憶部26には、予め設定された第1類似度の基準値が記憶されており、制御部24は算出された第1類似度と基準値とを比較する。そして、制御部24は、第1類似度と基準値との大小関係に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判別する。具体的には、第1画像と反転画像との類似度が基準値以上である場合(又は基準値より高い場合)に、制御部24は異形状領域がノッチ11cであると判別する。
図9(A)に示すように、第1画像48Aは円弧状のパターン(異形状領域38A)を表す領域48Aaを含んでおり、反転画像50A´は円弧状のパターン(異形状領域38A´)を表す領域50Aa´を含んでいる。また、両パターンは大きさが概ね一致しており、類似している。そのため、第1画像48Bと反転画像50B´とには、互いに類似するパターンが含まれており、第1画像48Bと反転画像50B´との類似度は高い。
また、図9(B)に示すように、第1画像48Bは矩形状のパターン(異形状領域38D)を表す領域48Baを含んでおり、反転画像50B´は矩形状のパターン(異形状領域38D´)を表す領域50Ba´を含んでいる。また、両パターンは幅及び高さが概ね一致しており、類似している。そのため、第1画像48Bと反転画像50B´とには、互いに類似するパターンが含まれており、第1画像48Bと反転画像50B´との類似度は高い。
従って、第1画像48Aと反転画像50A´との類似度、及び、第1画像48Bと反転画像50B´の類似度は、ともに基準値よりも大きい。その結果、画像30Bに含まれる異形状領域38A及び画像30Eに含まれる異なる異形状領域38Dは、ともにノッチ11cであると判定される。
また、制御部24は、第2類似度に基づいて異形状領域がノッチ11cであるか否かを判定する(第4ノッチ判定工程)。例えば、制御部24の記憶部26には、予め設定された第2類似度の基準値が記憶されており、制御部24は算出された第2類似度と基準値とを比較する。そして、制御部24は、第2類似度と基準値との大小関係に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かを判別する。具体的には、第1画像と第2画像との類似度が基準値以下(又は基準値未満)である場合に、制御部24は異形状領域がノッチ11cであると判別する。
図8(A)に示すように、第1画像48Aは円弧状のパターン(異形状領域38A)を表す領域48Aaを含んでおり、第2画像50Aは円弧状のパターン(異形状領域38A)を表す領域50Aaを含んでいる。しかしながら、両パターンは角度が約90°異なり、類似していない。そのため、第1画像48Aと第2画像50Aとには、互いに類似するパターンが含まれておらず、第1画像48Aと第2画像50Aとの類似度は低い。
一方、図8(B)に示すように、第1画像48Bは矩形状のパターン(異形状領域38D)を表す領域48Baを含んでおり、第2画像50Bは矩形状のパターン(異形状領域38D)を表す領域50Baを含んでいる。そして、両パターンは幅及び高さが概ね一致しており、類似している。そのため、第1画像48Bと第2画像50Bとには、互いに類似するパターンが含まれており、第1画像48Bと第2画像50Bとの類似度は高い。
従って、第1画像48Aと第2画像50Aとの類似度は、基準値よりも低い。その結果、画像30Bに含まれる異形状領域38Aは、ノッチ11cであると判定される。一方、第1画像48Bと第2画像50Bとの類似度は、基準値よりも高い。その結果、画像30Eに含まれる異形状領域38Dは、ノッチ11cではないと判定される。
上記のように、第3ノッチ判定工程によって左右非対称の異形状領域がノッチ11cの候補から除外されるとともに、第4ノッチ判定工程によって矩形状の異形状領域がノッチ11cの候補から除外される。例えば本実施形態では、画像30Eに含まれる異形状領域38Dは左右対称であるため、第3ノッチ判定工程においてはノッチ11cの候補から除外されないものの、続く第4ノッチ判定工程においてノッチ11cの候補から除外される。その結果、画像30Bに含まれる異形状領域38A(図4(B)参照)がノッチ11cを表しており、画像30C~30Eに含まれる異形状領域38B~38D(図4(C)~図4(E)参照)がノッチ11c以外の切り欠き部を表していることが判明する。
以上の通り、本実施形態に係るノッチ検出方法では、ウェーハ11の外周部に形成されている異形状領域のサイズ又は形状に基づいて、異形状領域がノッチ11cであるか否かが判定される。これにより、ウェーハ11の外周部にノッチ11c以外の切り欠き部が形成されている場合においても、該切り欠き部が誤ってノッチ11cであると判定されにくくなり、ノッチ11cを正しく検出することが可能となる。
上記のノッチ検出方法は、制御部24(図2参照)によって自動で実施される。具体的には、制御部24の記憶部26には、ノッチ11cを検出するための一連の動作(図3のステップS2~S11参照)を記述するプログラムが記憶されている。そして、ウェーハ11が回転テーブル4上に載置されると(ステップS1)、制御部24は記憶部26からプログラムを読み出して実行し、ノッチ11cを検出する。これにより、ノッチ11cの検出が簡易且つ迅速に実施される。
なお、本実施形態においては、4種類のノッチ検出工程(第1~第4ノッチ検出工程)が順次実施される例について説明したが、ノッチ検出工程の数は適宜変更できる。具体的には、第1~第4ノッチ検出工程のうち、任意の1種類、2種類又は3種類のノッチ検出工程のみを実施してもよい。また、複数種のノッチ検出工程を実施する場合、ノッチ検出工程の順番は自由に設定できる。
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。
11 ウェーハ
11a 表面
11b 裏面
11c ノッチ(切り欠き部)
13 ストリート(分割予定ライン)
15 デバイス
2 ノッチ検出装置(ノッチ検出ユニット、ノッチ検出部)
4 回転テーブル(保持テーブル)
6 枠体(本体部)
6a 上面
6b 凹部(溝)
8 保持部材
8a 吸引面
10 スピンドル
12 回転駆動源
14 接続部
16 流路
18 吸引源
20 カメラ(撮像ユニット)
22 撮像領域
24 制御部(制御ユニット、制御装置)
26 記憶部(メモリ)
30A~30E 画像
32 存在領域(明領域)
34 不存在領域(暗領域)
36 輪郭
38A~38D 異形状領域
38A,38A,38A´ 異形状領域
38D,38D,38D´ 異形状領域
40A~40D 輪郭
42 仮想円
44A,44B 先端部
46A,46B 分割線
48A,48B 第1画像
48Aa,48Ba 領域
50A,50B 第2画像
50Aa,50Ba 領域
50A´,50B´ 反転画像
50Aa´,50Ba´ 領域

Claims (3)

  1. 円盤状のウェーハの外周部に形成され該ウェーハの結晶方位を示すノッチを検出するノッチ検出方法であって、
    該ウェーハを回転テーブル上に載置し、該ウェーハの外周部の一部をカメラの撮像領域内に位置付ける載置工程と、
    該回転テーブルを回転させながら該カメラで該ウェーハを複数回撮像することにより、該ウェーハの外周部の画像を取得する撮像工程と、
    該画像に基づいて、該ウェーハの輪郭の座標を含む輪郭データを取得する輪郭データ取得工程と、
    該ウェーハの輪郭の座標に基づいて、該ウェーハの輪郭を近似する仮想円を算出する仮想円算出工程と、
    該ウェーハの径方向における該仮想円と該ウェーハの輪郭との距離に基づいて、該ウェーハの外周部に異形状領域が存在するか否かを判定する異形状領域判定工程と、
    該ウェーハの径方向における該仮想円と該異形状領域の先端との距離に基づいて、該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第1ノッチ判定工程と、を含むことを特徴とするノッチ検出方法。
  2. 該異形状領域の尖り具合を算出する尖り具合算出工程と、
    該異形状領域の尖り具合に基づいて、該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第2ノッチ判定工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のノッチ検出方法。
  3. 該ウェーハの径方向に沿って該異形状領域を二分する直線によって、該画像を第1画像と第2画像とに分割する分割工程と、
    該第1画像と、該直線を軸として該第2画像を反転させることによって得られる反転画像との類似度に対応する第1類似度を算出する第1類似度算出工程と、
    該第1画像と該第2画像との類似度に対応する第2類似度を算出する第2類似度算出工程と、
    該第1類似度に基づいて該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第3ノッチ判定工程と、
    該第2類似度に基づいて該異形状領域がノッチであるか否かを判定する第4ノッチ判定工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載のノッチ検出方法。
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