JP2017098567A - エッジ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カーフの領域とレーザグルーブの領域との境界部を明瞭に認識できるエッジ検出装置を提供する。
【解決手段】エッジ検出装置１は、分割予定ライン１６に沿ってレーザ光を照射することで形成されたレーザグルーブ２２と、レーザグルーブ２２に沿って研削ブレードＳＰ１で研削することで形成されたレーザグルーブ２２より深いカーフ２４とを有する半導体ウエハ１０に対し、上方から分割予定ライン１６と、レーザグルーブ２２と、カーフ２４とを撮像するＣＣＤ４０と、分割予定ライン１６とＣＣＤ４０との間に配置され、被写界深度がカーフ２４より浅い対物レンズ３０とを備えている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、エッジ検出装置に関して、カーフチェックをするためのエッジ検出装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の処理能力を上げるため、半導体基板の表面に層間絶縁膜として低誘電率（Ｌｏｗ−ｋ）材料を用いた低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を形成した構造の半導体ウエハが知られている。しかしながら、低誘電率絶縁膜は機械強度が低いため、半導体ウエハを研削ブレードでダイシングすると低誘電率絶縁膜が剥離する問題がある。

この問題を解決するため、研削ブレードを用いずに分割予定ラインにレーザ光を照射して低誘電率絶縁膜を除去し、その後、レーザ光で形成されたレーザグルーブに研削ブレードを位置させ、半導体ウエハを切削し分割する方法が採用されている。

レーザ光と研削ブレードとにより半導体ウエハを分割する方法においても、研削ブレードにより切削された溝（カーフ）と分割予定ラインとの位置ずれ等の状況を確認するためカーフチェックが必要となる。レーザグルーブ内のカーフをチェックするための提案がなされている。

特許文献１は、研削ブレードにより形成されるカーフ部分が白く周囲のレーザグルービング部分が黒くなるように光量設定して、研削ブレードによるダイシング後の分割予定ラインを撮像手段で撮像し、撮像された画像に対するエッジ認識処理によりレーザグルービング領域のエッジ位置とカーフ領域のエッジ位置とを抽出し、エッジ位置が抽出された所定範囲の前記レーザグルービング領域内の各画素の画像データの輝度分布に関するヒストグラムを作成し、作成されたヒストグラムにおける輝度分布に基づき所定範囲のレーザグルービング領域から最も明るい第１ピーク領域を抽出し、抽出された前記第１ピーク領域中でカーフ領域のエッジ位置に連続している部分をチッピング領域として認識するチッピング検出装置を記述する。

特許文献２は、研削ブレードにより形成されるカーフ部分が白く周囲のレーザグルービング部分が黒くなるように光量設定して、研削ブレードによるダイシング後の分割予定ラインを撮像手段で撮像し、撮像された画像に対するエッジ認識処理によりグルービングエッジライン又はカーフエッジラインとしての候補ラインを抽出し、抽出された各候補ラインの性質を元画像の情報に基づき判定し、判定結果によって複数の候補ラインをグルービングエッジライン、カーフエッジライン、カーフエッジラインおよびグルービングエッジラインの組をなす組合せ候補ラインに場合分けし、場合分けされた組合せ候補ライン中からレーザグルービング部分とカーフ部分との物理的な特性の違いを判定要素として元画像の情報に基づき尤もらしい一つの組合せ候補ラインを決定し、候補ライン中からカーフエッジラインを特定するエッジ検出装置を記述する。

特開２００９−０２１３７５号公報 特開２０１０−０１０４４５号公報

特許文献１、２に記述される技術では、研削ブレードにより形成されるカーフの領域が白く周囲のレーザグルービングの領域が黒くなるように光量を設定している。

しかしながら、研削ブレードの使用状況に応じて、半導体ウエハに形成されるカーフの底面の状態は異なる。そのため、光量を調整しても、カーフの領域が均一な白色とならず、カーフの領域とレーザグルービングの領域との境界部のコントラストが不明瞭となる場合がある。不明瞭な画像データにより画像処理を行っても適切な検出結果を得ることができない。

本発明は、かかる課題を解決するため、カーフの領域とレーザグルーブの領域との境界部を明瞭に認識できるエッジ検出装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による、エッジ検出装置は、分割予定ラインに沿ってレーザ光を照射することで形成されたレーザグルーブと、前記レーザグルーブに沿って研削ブレードで研削することで形成された前記レーザグルーブより深いカーフとを有する半導体ウエハに対し、上方から前記分割予定ラインと、前記レーザグルーブと、前記カーフとを撮像する撮像手段と、前記分割予定ラインと前記撮像手段との間に配置され、被写界深度が前記カーフの深さより浅い対物レンズと、を備える。なお、前記対物レンズと前記撮像手段とを結ぶ観察光軸に対し同軸方向から前記対物レンズに光を照射する照明装置を備えることが好ましい。

好ましくは、エッジ検出装置は、前記対物レンズは、前記対物レンズの中心軸が前記カーフの幅方向の中心に位置するよう、配置される。

好ましくは、エッジ検出装置は、前記カーフの領域が明るく、前記レーザグルーブの領域が暗く、前記分割予定ラインの領域が明るくなるよう前記照明装置を調整する光量制御部と、前記撮像手段により得られた画像から前記カーフの領域と前記レーザグルーブの領域と、前記分割予定ラインの領域とを検出する画像処理部と、をさらに備える。

好ましくは、エッジ検出装置は、前記光量制御部は、前記カーフの領域と前記レーザグルーブの領域とが暗く、前記分割予定ラインの領域が明るくなるよう前記照明装置を調整し、前記画像処理部は前記撮像手段により得られた画像から前記レーザグルーブの領域と前記分割予定ラインの領域とを検出する。

なお、カーフ、グルーブ、および分割予定ラインの明暗の認識は、ＣＣＤによる画像認識手段、又は画像処理手段を利用して検出することができる。

本発明のエッジ検出装置は、カーフの領域とレーザグルーブの領域との境界部を明瞭に認識できる。

半導体ウエハの斜視図。 半導体ウエハの部分断面図。 レーザグルーブの形成された半導体ウエハの部分断面図。 ハーフカットされた半導体ウエハの部分断面図。 フルカットされた半導体ウエハの部分断面図。 対物レンズの被写界深度と、レーザグルーブとカーフとの深さの関係を示す概略図。 撮像手段により撮像領域を撮像した結果を示す説明図。 対物レンズの被写界深度と、レーザグルーブとカーフとの深さの関係を示す概略図。 撮像手段により撮像領域を撮像した結果を示す説明図。 エッジ検出装置の概略構成図。 エッジ検出装置が取り付けられたダイシング装置の概略構成図。 エッジ検出方法のフローチャート。 別のエッジ検出方法のフローチャート。 別のエッジ検出方法のフローチャート。 ハーフカットされた半導体ウエハの部分断面図。 エッジ検出装置の光学系の概略構成図。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ここで、図中、同一の記号で示される部分は、同様の機能を有する同様の要素である。

なお、レーザグルービングを一例として説明するが、分割予定ライン（ストリート）が黒く見える半導体ウエハなど、同等の視認性が得られる場合でも本発明を適用することができる。

本実施形態のエッジ検出装置の基本的な概念について、図面を参照して説明する。図１は半導体ウエハ１０の外観を示す斜視図である。図１に示す半導体ウエハ１０は、Ｓｉからなる基板１２と、基板１２に２次元状に形成された素子領域１４と、素子領域１４を切断しチップに分離するため形成された分割予定ライン１６とにより構成される。半導体ウエハ１０の裏面にはダイシングテープ１８が貼り付けられている。

図２は、半導体ウエハ１０の部分拡大図である。図２に示すように、基板１２の表面には低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）２０が形成されている。素子領域１４には、半導体素子、および低誘電率絶縁膜２０を層間絶縁膜として金属配線が形成されている。図２に示す半導体ウエハ１０に対して、分割予定ライン１６に沿ってレーザ光が照射される。

図３に示すように、レーザ光の熱により低誘電率絶縁膜２０は溶解、気化され、分割予定ライン１６の領域の低誘電率絶縁膜２０が除去される。レーザ光を照射したことにより、基板１２の分割予定ライン１６の表面にレーザグルーブ２２が形成される。レーザ光の熱によりレーザグルーブ２２の表面が溶解されているので、レーザグルーブ２２の表面は、分割予定ライン１６の表面に比較して粗面状態となる。レーザグルーブ２２の深さは、基板１２の表面から５〜１５μｍ程度である。レーザ光の半導体ウエハ１０への照射は、レーザ加工機等により行われる。

図４に示すように、分割予定ライン１６に沿って研削ブレードＳＰ１により、レーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０がハーフカット（ステップカット）される。研削ブレードＳＰ１はレーザグルーブ２２の領域に位置合わせされ、レーザグルーブ２２の深さより深く、基板１２の表面から所定深さまで、研削ブレードＳＰ１は基板１２を研削する。基板１２にカーフ２４が形成される。カーフ２４の深さは、一般的には４０〜５０μｍあるいは、基板１２の厚みの１／２〜１／３程度である。

図５に示すように、分割予定ライン１６のカーフ２４に沿って、研削ブレードＳＰ１より厚さの薄い研削ブレードＳＰ２により、カーフ２４の形成された半導体ウエハ１０がフルカットされる。研削ブレードＳＰ２はカーフ２４の領域に位置合わせされ、裏面のダイシングテープ１８に達するまで、研削ブレードＳＰ２は基板１２を研削する。基板１２に、さらにカーフ２９が形成される。

次にカーフエッジの検出について説明する。分割予定ライン１６に沿ってレーザ光を照射することで形成されたレーザグルーブ２２と、レーザグルーブ２２に沿って研削ブレードＳＰ１で研削することで形成されたレーザグルーブ２２より深いカーフ２４とを有する半導体ウエハ１０に対し、カーフエッジの検出が行われる。

本発明者は、レーザグルーブ２２に形成されたカーフ２４のエッジの検出について鋭意検討した。その結果、カーフ２４の底面の状態により、光量を調整しても、カーフ２４の領域が均質な白色とならず、カーフ２４の領域とレーザグルーブ２２の領域との境界部のコントラストが不明瞭となる場合があることを見出した。

カーフチェックに使用され、撮像領域に配置される一般的な対物レンズについて説明する。図６は、対物レンズ１３０の被写界深度と、レーザグルーブ２２とカーフ２４との深さの関係を示す。レーザグルーブ２２とカーフ２４とを明瞭に観察するため、対物レンズ１３０は深い被写界深度ＤＯＦ１を有している。つまり、対物レンズ１３０の被写界深度ＤＯＦ１は、レーザグルーブ２２とカーフ２４の底面とが含まれる範囲に設定されている。

対物レンズ１３０を介して照明装置から光を撮像領域に照射し、その反射光を撮像装置で観察する。レーザグルーブ２２の領域はその表面が粗面である。そのため照射された光は乱反射するので、レーザグルーブ２２の領域は黒く観察される。他方、カーフ２４の領域の表面（底面）は平滑面２６である。そのため照射された光は均一に反射するので、カーフ２４の領域は白く観察される。

しかしながら、研削ブレードの研削により形成されるカーフ２４の領域において、研削ブレードの使用状況により、カーフ２４の底面に平滑でない面、いわゆるソーマーク２８が形成される場合がある。ソーマーク２８は、カーフ２４の底面に、カーフ２４の長手方向に沿って形成される切削痕であり、横長の突起又は溝である。ソーマーク２８では照射された光は乱反射する。

上述の対物レンズ１３０を使用し、照明装置から光を撮像領域に照射し、分割予定ライン１６の一部を撮像手段により撮像すると図７に示す結果が得られる。カーフ２４のエッジに焦点を合わせた場合でも、対物レンズ１３０は深い被写界深度ＤＯＦ１を有しているので、カーフ２４の底面のソーマーク２８も被写界深度ＤＯＦ１の範囲内となる。その結果、図７に示すように、レーザグルーブ２２と、平滑面２６とソーマーク２８とを含むカーフ２４が明確に観察されてしまう。

図７ではレーザグルーブ２２とソーマーク２８とを説明するため、異なる色で示している。しかしながら、レーザグルーブ２２の領域とカーフ２４内のソーマーク２８とが同系色の黒くとなるため、レーザグルーブ２２とカーフ２４との境界の画像処理で特定は難しくなる。

そこで、発明者はカーフ２４の深さより浅い被写界深度ＤＯＦ２を持つ対物レンズ３０を用いることで、上述の問題を解決できることを見出した。図８は対物レンズ３０の被写界深度と、レーザグルーブ２２とカーフ２４との深さの関係を示す。対物レンズ３０の被写界深度ＤＯＦ２は、レーザグルーブ２２が含まれる範囲であって、カーフ２４の底面が含まれない範囲となるよう設定されている。

上述の対物レンズ３０を使用し、照明装置から光を撮像領域に照射し、分割予定ライン
１６の一部を撮像手段により撮像すると図９に示す結果が得られる。カーフ２４内のソーマーク２８と平滑面２６とは、対物レンズ３０の被写界深度ＤＯＦ２の範囲外にある。そのため、カーフ２４の底面ではフォーカスズレが生じている。つまり、カーフ２４の底面を明瞭に撮像していない。そのため、黒く見えるソーマーク２８の領域と、白く見える平滑面２６の領域とが平均化され、視認される。その結果、カーフ２４の領域全体が均質な明るいグレーで視認性される。黒いレーザグルーブ２２の領域は暗く、グレーのカーフ２４の領域は明るく視認されるので、レーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域との境界を明瞭に視認することができる。さらに、照明装置の光量を増大することで、レーザグルーブ２２と比較してカーフ２４の領域自体の輝度値が白色側にシフトする。したがって、レーザグルーブ２２とカーフ２４との境界をより明瞭にすることができる。

対物レンズ３０は、半導体ウエハ１０への切り込み量の１／１０程度、つまりカーフ２４の深さの１／１０程度の被写界深度ＤＯＦ２を有することが望ましい。一般的に、カーフ２４の深さの１／１０程度は、２〜１５μｍ程度となる。被写界深度ＤＯＦ２を上述の範囲にする理由は、被写界深度ＤＯＦ２が浅すぎると、ワークをマウントするテーブル表面には数ミクロンの凹凸が微視的には存在している。これらの凹凸を面補正実施するが、補正能力（一般的には2um程度）を下回るＤＯＦ２の場合、補正能力のバラツキによりフ
ォーカスボケが生じ、補正自体の効果が得られなくなり、被写界深度ＤＯＦ２を深くすると所定のコントラストが得られなくなるためである。

次に、本実施の形態のエッジ検出装置を、図１０を参照して説明する。エッジ検出装置１は、撮像領域である半導体ウエハ１０の分割予定ライン１６に対向配置された対物レンズ３０と、対物レンズ３０を介して撮像領域を撮像する撮像手段であるＣＣＤ４０と、撮像領域を照明する照明装置５０と、を備えている。

撮像領域である分割予定ライン１６に対して、対物レンズ３０とＣＣＤ４０とを結ぶ二点差線で示す観察光軸はほぼ垂直となる。つまり、分割予定ライン１６が直上から観察される。

照明装置５０から照射された光は、照明用レンズ５２を通過し、ミラー５４で反射される。さらに光は、観察光軸に対して約４５°傾けて配置されたハーフミラー５６で対物レンズ３０に向けて反射される。つまり、対物レンズ３０とＣＣＤ４０とを結ぶ観察光軸に対し同軸方向から対物レンズ３０に、照明装置５０からの光が照射される。

対物レンズ３０を介して撮像領域に光が照射され、撮像領域で反射された光は、再び対物レンズ３０を通過した後、ハーフミラー５６を通過し、ＣＣＤ４０で撮像される。ＣＣＤ４０で撮像された画像はモニタ６０に出力される。作業者はモニタ６０に出力された画像から、撮像された分割予定ライン１６の状態を観察することができる。

本実施の形態のエッジ検出装置１は、カーフ２４の深さより浅い被写界深度ＤＯＦ２の対物レンズ３０を使用しているので、カーフ２４の領域とレーザグルーブ２２の領域との境界を観察することができる。

エッジ検出装置１は、さらに制御部８０を備え、制御部８０は、画像処理部８２と光量制御部８４とを備えている。画像処理部８２は撮像された画像データからカーフエッジの検出の処理を行う。また、光量制御部８４は照明装置５０から照射される光の強さを制御する。照明装置５０からの光を制御することで、レーザグルーブ２２の領域を黒く、カーフ２４の領域を明るいグレーとなるよう調整される。

本実施の形態のエッジ検出装置１は、さらにハーフミラー５６と対物レンズ３０との間に絞り３２が設置されている。絞り３２を変更することにより被写界深度を変化させることができる。絞り３２を開放することで被写界深度を浅くすることができる。

次に、エッジ検出装置１が組み込まれるダイシング装置について説明する。図１１は、エッジ検出装置１が組み込まれるダイシング装置の外観構成を示す斜視図である。同図に示すように、本実施の形態のダイシング装置１１０は、レーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０を供給・回収する供給・回収部１１２と、半導体ウエハ１０を加工する加工部１１４と、加工後の半導体ウエハ１０を洗浄する洗浄部１１６と、半導体ウエハ１０を搬送する搬送部１１８と、各種操作を行う操作パネル１２０と、エッジ検出装置１と、全体の動作を制御する制御部（図示せず）とで構成される。

半導体ウエハ１０を供給・回収する供給・回収部１１２は、ロードポート１２２を備えており、このロードポート１２２に半導体ウエハ１０が多数枚格納されたカセット（図示せず）がセットされる。なお、加工対象の半導体ウエハ１０は、所定のフレームＦにダイシングテープ１８を介してマウントされた状態でカセットに格納される。

半導体ウエハ１０を加工する加工部１１４は、半導体ウエハ１０を吸着保持するワークテーブル１２４と、そのワークテーブル１２４に保持された半導体ウエハ１０を切削する一対の研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２と、研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２が取り付けられるスピンドル１２８Ａ、１２８Ｂと、ワークテーブル１２４に保持された半導体ウエハ１０の表面のカーフエッジを検出するエッジ検出装置１とで構成される。

ワークテーブル１２４は、水平に設置されたＸ軸テーブル（不図示）およびθ軸テーブル（不図示）の上に設けられており、θ軸テーブルに駆動されて、中心軸（θ軸、図示せず）回りに回転する。Ｘ軸テーブルがＸ軸ガイド（不図示）の上をスライドすることにより、ワークテーブル１２４は図中Ｘ方向に水平移動される。

研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２は、薄い円盤状に形成されたダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒をニッケルで電着した電着ブレードや、樹脂で結合したレジンブレード等で構成される。研削ブレードＳＰ１が半導体ウエハ１０に対してハーフカットし、研削ブレードＳＰ１が半導体ウエハ１０をフルカットする。研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２は、その切削方向が、ワークテーブル１２４の移動方向（図中Ｘ方向）と平行になるようにスピンドル１２８Ａ、１２８Ｂの先端に取り付けられている。スピンドル１２８Ａ、１２８Ｂに駆動されて回転する。研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２の近傍には、図示しない切削ノズルが設けられ、ノズルからは切削水が加工ポイントに供給される。

スピンドル１２８Ａ、１２８Ｂは、回転軸がワークテーブル１２４の移動方向と直交するようにワークテーブル１２４の上方に互いに対向配置され、３０，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍの高速で回転される。

スピンドル１２８Ａ、１２８Ｂは、それぞれ垂直に設置されたブレード用Ｚ軸テーブル（不図示）に取り付けられる。ブレード用Ｚ軸テーブルが、ブレード用Ｚ軸ガイド（不図示）の上をＺ方向（Ｘ−Ｙ平面に直交する方向）にスライドし、これにより、研削ブレードＳＰ１、ＳＰ２が、Ｚ方向に垂直移動し、ワークテーブル１２４に対して垂直に進退移動する。

洗浄部１１６は、スピン洗浄装置１１６Ａを備えており、このスピン洗浄装置１１６Ａによって、加工後の半導体ウエハ１０をスピン洗浄する。

搬送部１１８は、ハンドリングロボット１１８Ａを備えており、このハンドリングロボット１１８Ａによって、各部の間の半導体ウエハ１０の搬送を行う。すなわち、このハンドリングロボット１１８Ａによって、供給・回収部１１２のカセットから半導体ウエハ１０を取り出して、加工部１１４に搬送するとともに、加工部１１４で加工済みの半導体ウエハ１０を加工部１１４から回収して、洗浄部１１６に搬送する。また、洗浄部１１６で洗浄後の半導体ウエハ１０を洗浄部１１６から回収し、供給・回収部１１２に搬送して、供給・回収部１１２のカセットに格納する。

エッジ検出装置１は、レーザグルーブ２２の領域に、研削ブレードＳＰ１により形成されたカーフ２４の位置を検出する。この情報データから加工予定位置と実際のカーフ２４の位置とのズレを求め、位置ずれを補正しながら研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０のハーフカットを行う。

エッジ検出装置１を用いたエッジ検出方法について図１２を参照に説明する。なお、本実施形態では画像処理手段が適用されている。最初にレーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０がダイシング装置１１０に供給され、研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０がハーフカットされる。基板１２にカーフ２４が形成される（Ｓ１）。

次に、エッジ検出装置１と半導体ウエハ１０の撮像領域とが位置合わせされる。すなわち、エッジ検出装置１は、半導体ウエハ１０のカーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域に位置付けられる。特に、対物レンズ３０の中心軸がカーフ２４の幅方向の中心に位置するよう、対物レンズ３０は配置されるのが好ましい。その理由は、半導体ウエハ１０の内部のカーフ２４と類似している情報を極力排除するためである（Ｓ２）。

次に、レーザグルーブ２２の領域は黒く（暗く）、カーフ２４の領域は明るいグレー（明るく）と視認されるよう、照明装置５０の光量が光量制御部８４により調整される（Ｓ３）。

次に、カーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域がＣＣＤ４０により撮像される（Ｓ４）。

次に、撮像された画像データから、分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域とが画像処理部８２により検出される。

＜カーフの検出＞
カーフ２４の検出は、二値化処理あるいはエッジ検出により行われる。カーフ２４の色が明るいグレー（白）で視認される場合は、データ設定により白い対象物の検出アルゴリズムとして処理される。また、カーフ２４の幅を研削ブレードＳＰ１の幅を参考に推定できるので、カーフ２４の領域をおおよそ特定することが可能である。特定したカーフ２４の領域の輝度の分布傾向（例えば平均値）が白となり、この特性を利用した検出対象の色の自動判定も可能となる。

（二値化処理）
白い対象物検出を二値化処理で行う場合は、データ設定あるいは公知の自動しきい値設定アルゴリズム（例：大津の自動しきい値決定方法など）を使用し、白い対象物を抽出し、抽出結果の輪郭をカーフ２４とすることができる。

（エッジ検出）
エッジ検出を行う場合は、検査ウィンドウ内の最も白い領域中心を基準に、カーフ２４領域の外側に向かい白から黒に変化する変化点を検出する。カーフ２４のエッジ（レーザグルーブ２２との境界）は、変化点であるエッジ強度をさらに微分した二次微分のゼロクロスを採用することで、サブピクセル座標で計算される。

さらに、エッジ検出処理の前処理として二値化処理で概略の輪郭位置を計算し、この輪郭位置近傍でエッジ検出を行うことで処理速度の改善も可能となる。

＜レーザグルーブの検出＞
レーザグルーブ２２の検出は、二値化処理あるいはエッジ検出により行われる。レーザグルーブ２２の色が黒く視認される場合は、データ設定により黒い対象物の検出アルゴリズムとして処理される。また、レーザグルーブ２２の幅をデータ設定から、カーフ２４領域の幅を研削ブレードＳＰ１の幅を参考に推定できるので、レーザグルーブ２２の幅からカーフ２４の幅を除いた領域の輝度の分布傾向（例えば平均値）が黒となり、この特性を利用した自動判定も可能となる。

（二値化処理）
黒い対象物検出を二値化処理で行う場合は、データ設定あるいは既存の自動しきい値設定アルゴリズム（例：大津の自動しきい値決定方法など）を使用し、黒い対象物を画像からしきい値処理で抽出する。抽出結果の輪郭座標を画素にアクセスすることで把握することができ、この輪郭をレーザグルーブ２２と認識できる。ここでレーザグルーブ２２は白いカーフ２４により分断されている可能性があるので、検出の際に除外する。検出ウィンドウ内の上下に分けて抽出を行う、あるいは、中央部を黒く塗りつぶす、あるいはカーフ２４領域を検出対象範囲外として画素へのアクセスを行わないことで検出ウィンドウ内の黒い領域の抽出を行う。

（エッジ検出）
エッジ検出を行う場合は、対物レンズ３０の中心から、あるいは、おおよそのカーフ２４の領域の外側から、あるいは既にカーフ２４の検出結果がある場合はこの外側から、レーザグルーブ２２の外側に向かい、黒から白に変化する変化点を検出する。カーフ２４領域のエッジは変化点のエッジ強度をさらに微分した輝度の二次微分のゼロクロスを採用することで、サブピクセル座標で計算される。

又は、エッジ検出処理の前処理として二値化処理で概略の輪郭位置を計算し、この輪郭位置近傍でエッジ検出を行うことで処理速度の改善も可能である。

分割予定ライン１６の色は白色と視認されるので、分割予定ライン１６を、カーフ２４の領域と同様の検出方法で検出することができる（Ｓ５）。

最後に、Ｓ５で検出されたカーフ２４のエッジのデータと、ハーフカットの加工予定位置のデータとから、カーフ２４のエッジとハーフカットの加工予定位置とのズレ量が求められる（Ｓ６）。ズレ量に基づいて、研削ブレードＳＰ１に位置補正が加えられ、位置補正された研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０がハーフカットされる。

エッジ検出装置１を用いた別のエッジ検出方法について図１３を参照に説明する。最初にレーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０がダイシング装置１１０に供給され、研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０がハーフカットされる。基板１２にカーフ２４が形成される（Ｓ１１）。

次に、エッジ検出装置１と半導体ウエハ１０の撮像領域とが位置合わせされる。すなわち、エッジ検出装置１は、半導体ウエハ１０のカーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域に位置付けられる。特に、対物レンズ３０の中心軸がカーフ２４の幅方向の中心に位置するよう、対物レンズ３０は配置されるのが好ましい。（Ｓ１２）。

次に、レーザグルーブ２２の領域は黒く（暗く）、カーフ２４の領域は明るいグレー（明るく）と視認されるよう、照明装置５０の光量が光量制御部８４により調整される（Ｓ１３）。

次に、カーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域がＣＣＤ４０により撮像される（Ｓ１４）。

次に、撮像された画像データから、分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域とが画像処理部８２により検出される。分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域との検出は、図１２のＳ５と同様の処理で行われる（Ｓ１５）。

Ｓ１５では、レーザグルーブ２２とカーフ２４とを同時に視認できるため、検出の不安定なケースでは照明条件を個別に変えることもできる。

次に、カーフ２４の領域を含めレーザグルーブ２２の領域は黒く（暗く）、分割予定ライン１６は明るく視認されるよう、照明装置５０の光量が光量制御部８４により調整される（Ｓ１６）。

次に、レーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域がＣＣＤ４０により撮像される（Ｓ１７）。

Ｓ１８では、撮像された画像データから、分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とが画像処理部８２により検出される。レーザグルーブ２２の検出は、二値化処理あるいはエッジ検出により行われる。レーザグルーブ２２の色が黒く視認される場合は、データ設定により黒い対象物の検出アルゴリズムとして処理される。また、レーザグルーブ２２の幅をデータ設定から、レーザグルーブ２２の領域の輝度の分布傾向（例えば平均値）が黒となり、この特性を利用した自動判定も可能となる。

なお、照明装置５０の光量が調整されているので、レーザグルーブ２２の領域内に白いカーフ２４の領域は存在していない。したがって、カーフ２４の領域を考慮する必要がない。図１２のＳ５のレーザグルーブ２２の検出方法を適用することができる（Ｓ１８）。

最後に、Ｓ１５で検出されたカーフ２４のエッジおよびレーザグルーブ２２のエッジのデータと、あるいはＳ１５で検出されたカーフ２４のエッジとＳ１８で検出されたレーザグルーブ２２のエッジのデータとが合成される。

これによりレーザグルーブ２２内のカーフ２４の位置を使用者は装置結果描画で把握することができ、かつ、装置はレーザグルーブ位置・加工位置を把握することにより加工位置のズレ量を求めることができる。

具体的には、Ｓ１５で検出されたカーフ２４の輪郭情報を座標データとして、あるいは画像情報としてメモリあるいは記憶媒体に保存する。また、Ｓ１８で検出されたレーザグルーブ２２の輪郭情報を座標データとして、あるいは画像情報としてメモリあるいは記憶媒体に保存する。カーフ２４の座標データを画像メモリに描画、あるいは画像情報からカーフ２４の輪郭色を示す画素をメモリ上に描画し、レーザグルーブ２２の座標データを画像メモリに描画、あるいは画像情報からレーザグルーブ２２の輪郭色を示す画素をメモリ上に描画する。レーザグルーブ２２、又はカーフ２４の検出で生成したメモリ上の描画を、レーザグルーブ２２検出時の画像上にオーバーレイ表示を行う。又はカーフ２４の検出時の画像上にオーバーレイ表示を行う。表示の際に使用する画像はデータ設定により光学条件を変更することができる。

Ｓ１５で検出されたカーフ２４のエッジのデータと、Ｓ１８で検出されたレーザグルーブ２２のエッジのデータとが合成された、合成画像からレーザグルーブ２２のエッジとカーフ２４のエッジとを求めることで、より正確なカーフ２４のエッジを検出することができる。そして、カーフ２４のエッジのデータとハーフカットの加工予定位置のデータとから、カーフ２４のエッジとハーフカットの加工予定位置とのズレ量が求められる。ズレ量に基づいて、研削ブレードＳＰ１に位置補正が加えられ、位置補正された研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０がハーフカットされる（Ｓ１９）。

エッジ検出装置１を用いた別のエッジ検出方法について図１４を参照に説明する。最初にレーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０がダイシング装置１１０に供給され、エッジ検出装置１と半導体ウエハ１０の撮像領域とが位置合わせされる。すなわち、エッジ検出装置１は、半導体ウエハ１０のレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域に位置付けられる。特に、対物レンズ３０の中心軸がレーザグルーブ２２の幅方向の中心に位置するよう、対物レンズ３０は配置されるのが好ましい（Ｓ２１）。

次に、レーザグルーブ２２の領域は黒く、分割予定ライン１６はレーザグルーブより明るく視認されるよう、照明装置５０の光量が光量制御部８４により調整される（Ｓ２２）。

次に、レーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域がＣＣＤ４０により撮像される。この時点でカーフ２４は形成されていない（Ｓ２３）。

次に、撮像された画像データから、分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とが画像処理部８２により検出される。

レーザグルーブ２２の検出は、二値化処理あるいはエッジ検出により行われる。レーザグルーブ２２の色が黒く視認される場合は、データ設定により黒い対象物の検出アルゴリズムとして処理される。また、レーザグルーブ２２の幅をデータ設定から、レーザグルーブ２２の領域の輝度の分布傾向（例えば平均値）が黒となり、この特性を利用した自動判定も可能となる。図１３のＳ１５のレーザグルーブ２２の検出方法を適用することができる（Ｓ２４）。

次に、レーザグルーブ２２で検出したレーザグルーブエッジ座標から、加工狙い位置を計算し、加工位置補正量を算出し、この結果に基づき、形成された半導体ウエハ１０が研削ブレードＳＰ１によりハーフカットされる。基板１２にカーフ２４が形成される（Ｓ２５）。

次に、レーザグルーブ２２の形成された半導体ウエハ１０が研削ブレードＳＰ１によりハーフカットされる。基板１２にカーフ２４が形成される（Ｓ２５）。

次に、エッジ検出装置１と半導体ウエハ１０の撮像領域とが位置合わせされる。すなわち、エッジ検出装置１は、半導体ウエハ１０のカーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域に位置付けられる。特に、対物レンズ３０の中心軸がカーフ２４の幅方向の中心に位置するよう、対物レンズ３０は配置されるのが好ましい。

次に、レーザグルーブ２２の領域は黒く、カーフ２４の領域はレーザグルーブ２２よりも明るいグレーと視認されるよう、照明装置５０の光量が光量制御部８４により調整される（Ｓ２７）。

次に、カーフ２４とレーザグルーブ２２と分割予定ライン１６と含む撮像領域がＣＣＤ４０により撮像される（Ｓ２８）。

次に、撮像された画像データから、分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域とが画像処理部８２により検出される。分割予定ライン１６の領域とレーザグルーブ２２の領域とカーフ２４の領域との検出は、図１２のＳ５と同様の処理で行われる（Ｓ２９）。

最後に、Ｓ２４で検出されたカーフ２４のエッジのデータと、Ｓ２９で検出されたレーザグルーブ２２のエッジのデータとが合成される。あるいは、さらに加工後の検出処理であるＳ１８の処理を重ねることで加工後の位置ズレ検出も可能である。

これによりレーザグルーブ内のカーフの位置を使用者は装置結果描画で把握することができ、かつ、装置はレーザグルーブ位置・加工位置を把握することにより加工位置のズレ量を求めることができる。

このズレ量は図１３のＳ１９と同様の処理で行われる。このズレ量に基づいて、研削ブレードＳＰ１に位置補正が加えられ、位置補正された研削ブレードＳＰ１により半導体ウエハ１０がハーフカットされる（Ｓ３０）。

次に、研削ブレードＳＰ２により形成されたカーフ２９のエッジ検出の方法について説明する。図５に示すようにカーフ２９は、カーフ２４の中に形成される。そのため、カーフ２４とカーフ２９との境界を検出するのが難しい場合がある。

そこで、図１５に示すように、レーザグルーブ２２が形成され、カーフ２４が形成されていない半導体ウエハ１０を研削ブレードＳＰ２により、ハーフカットを行い、エッジ検出用のカーフ２９Ａを形成する。カーフ２９Ａのエッジのデータとフルカットの加工予定位置のデータとのズレ量を求め、研削ブレードＳＰ２に位置補正を加える。研削ブレードＳＰ１によりカーフ２４を形成した後、研削ブレードＳＰ２により半導体ウエハ１０のフルカットを行う。

カーフ２９Ａのエッジの検出は、図１２〜図１４のフローチャートの処理に基づいて行うことができる。図１２〜図１４において「研削ブレードＳＰ１によるハーフカット」の処理を、「研削ブレードＳＰ２によるハーフカット」の処理に置き換えることでカーフ２９Ａのエッジを検出することができる。

但し、研削ブレードＳＰ１によるカーフ２４が形成される前に、カーフ２９Ａのエッジ検出を行う必要がある。

画像処理手段を利用してカーフ、グルーブ、および分割予定ラインの明暗の認識を検出する場合について説明した。しかしながら、これに限定されることなくＣＣＤによる画像認識手段を利用して検出することができる。ＣＣＤによる画像認識手段を利用として３次元センサ・エリアセンサ・ラインセンサ・による画像認識手段を利用することができる。

本実施の形態において、照明用レンズ５２は一般的には１５〜３０μｍ程度の被写界深度を有するのが好ましい。図１６に示すように、被写界深度の深い照明用レンズ５２を使用し、照明装置５０の取付位置を調整することにより、照明装置５０の広い範囲から光を取り込むようにした。その結果、被写界深度の浅い対物レンズ３０と被写界深度の深い照明用レンズ５２とにより、カーフ２４内部への照明範囲と照明角度とが広げられる。それにより、カーフ２４内部のソーマーク２８で拡散反射した光を多く確保でき、カーフ２４のエッジ部の光量不足による陰影を抑制することができる。

本実施の形態の対物レンズ３０は、ＣＣＤ４０と対向する表面側では、曲率半径を大きくしている。曲率半径を大きくすることで内部反射を極力抑えることができる。

１…エッジ検出装置、１０…半導体ウエハ、１２…基板、１４…素子領域、１６…分割予定ライン、１８…ダイシングテープ、２０…低誘電率絶縁膜、２２…レーザグルーブ、２４…カーフ、２６…平滑部、２８…ソーマーク、３０…対物レンズ、４０…ＣＣＤ、５０…照明装置、５２…照明用レンズ、６０…モニタ、８２…画像処理部、８４…光量制御部、１１０…ダイシング装置

Claims (2)

1. 分割予定ラインに沿ってレーザ光を照射することで形成されたレーザグルーブと、前記レーザグルーブに沿って研削ブレードで研削することで形成された前記レーザグルーブより深いカーフとを有する半導体ウエハに対し、上方から前記分割予定ラインと、前記レーザグルーブと、前記カーフとを撮像する撮像手段と、
   前記分割予定ラインと前記撮像手段との間に配置され、被写界深度が前記カーフの深さより浅い対物レンズと、
   を備えるエッジ検出装置。
2. 前記対物レンズは、前記対物レンズの中心軸が前記カーフの幅方向の中心に位置するよう、配置される請求項１記載のエッジ検出装置。

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