JP6697328B2 - ウェーハの外周位置を検出するウェーハの検出方法及びウェーハの外周位置を検出することが可能な加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハの外周位置を検出するウェーハの検出方法及びウェーハの外周位置を検出することが可能な加工装置に関する。

半導体製造プロセスにおけるウェーハの研削において、例えば外周部分が丸く面取りされたウェーハを研削して薄化すると、ウェーハの外周部は、外周部に向かって尖ったエッジ状に形成される。そして、この尖ったエッジが原因となってウェーハの外周の強度が低下することで、ウェーハの外周に衝撃が加わった際にウェーハが割れやすくなるという問題、所謂ウェーハのシャープエッジの問題がある。このシャープエッジによるウェーハ割れを防ぐために、ウェーハを研削し薄化する前に、ウェーハの外周の面取り部分を切削等により円形状にトリミングし除去することにより、薄化後のウェーハに尖ったエッジが形成されないようにするウェーハの加工方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、上記特許文献１に記載されているような除去加工を切削ブレードでウェーハに施すための装置がある（例えば、特許文献２参照）。このような装置においては、ウェーハに異物が付着することを防ぐために、例えば、ウェーハは、ウェーハの裏面の外周部分のみを保持する環状保持面を有した保持ユニットで保持された状態で加工される。

そして、ウェーハへ切削ブレードを切り込ませる位置は、例えば特許文献３に開示されているように、撮像手段でウェーハの外周縁領域を撮像して形成した撮像画像から外周縁を検出して決定しており、この撮像画像から検出したウェーハの外周縁から所定距離だけ径方向内側の位置を切削ブレードで周方向に向かって切削している。

特開２０００−１７３９６１号公報 特開２０１５−０２３２３９号公報 特開２０１３−０８４７５５号公報

しかし、ウェーハを撮像する際の光量や形成された撮像画像の画像処理が適切でない場合には、実際の外周縁位置と異なる位置をウェーハの外周縁として検出してしまうおそれがある。よって、ウェーハの外周縁位置を検出する場合には、実際の外周縁位置と異なる位置をウェーハの外周縁として検出してしまうおそれを低減するという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、ウェーハを保持する保持面を有した保持テーブルと、該保持テーブルで保持されたウェーハに光を照射する光照射器と該保持テーブルで保持されたウェーハを撮像し撮像画像を形成するカメラとを有した撮像手段と、を備えた装置を用いてウェーハの外周位置を検出するウェーハの検出方法であって、該保持テーブルでウェーハを保持する保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該保持テーブルで保持されたウェーハに該光照射器から複数の階層の光量を照射し該カメラで撮像してウェーハの外周縁を含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成ステップと、該撮像画像形成ステップを実施した後、複数の階層の光量毎に撮像された該撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化ステップと、該二値化ステップで形成された該二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出ステップと、該ウェーハ外周位置検出ステップで記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定ステップと、を備えたウェーハの検出方法である。

前記ウェーハ外周位置検出ステップで記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとがそれぞれ複数の階層に至る場合、複数の階層のそれぞれの中央値を最適値として前記光量スライスレベル設定ステップで設定すると好ましい。

また、上記課題を解決するための本発明は、ウェーハを保持する保持面を有した保持テーブルと、該保持テーブルで保持されたウェーハに光を照射する光照射器と該保持テーブルで保持されたウェーハを撮像し撮像画像を形成するカメラとを有した撮像手段と、該保持テーブルで保持されたウェーハを加工する加工手段と、少なくとも該加工手段を制御する制御手段と、を備えた加工装置であって、該制御手段は、該保持テーブルで保持されたウェーハに該光照射器から複数の階層の光量を照射し該カメラで撮像して形成したウェーハの外周縁を含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成部と、複数の階層の光量毎に形成された該撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化処理部と、該二値化処理部で形成された該二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出部と、該ウェーハ外周位置検出部で記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定部と、を備えた加工装置である。

前記ウェーハ外周位置検出部で記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとがそれぞれ複数の階層に至る場合、複数の階層のそれぞれの中央値を最適値として前記光量スライスレベル設定部で設定すると好ましい。

本発明に係るウェーハの検出方法は、保持テーブルで保持されたウェーハに光照射器から複数の階層の光量を照射しカメラで撮像してウェーハの外周縁を含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成ステップと、撮像画像形成ステップを実施した後、複数の階層の光量毎に撮像された撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化ステップと、二値化ステップで形成された二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出ステップとを実施した後、ウェーハ外周位置検出ステップで記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定ステップを実施することで、光量スライスレベル設定ステップで得ることができた最適な光量でのカメラによるウェーハの撮像及び光量スライスレベル設定ステップで得ることができた最適なスライスレベルでの撮像画像の二値化が可能となり、実際の外周縁位置と異なる位置をウェーハの外周縁として検出してしまうおそれを低減できる。

保持ステップにおいて保持テーブルでウェーハを保持する状態を示す断面図である。 撮像手段によりウェーハを撮像している状態を示す断面図である。 カメラにより形成され撮像画像形成部で形成されたウェーハの外周縁を含む照射光量違いの複数の撮像画像を重ねて示す平面図である。 撮像画像形成部で形成されたウェーハの外周縁を含む照射光量違いの複数の撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する説明図である。 ウェーハ外周位置検出ステップにおいて仮想的な出力画面上に白い画素及び黒い画素に分割して表示された二値化画像を示す説明図である。 ウェーハ外周位置検出ステップにおいてウェーハの外周縁の座標位置を検出しＸ軸Ｙ軸座標系上にプロットしたプロット図である。 ウェーハ外周位置検出ステップにおいて仮想的な出力画面上に白い画素及び黒い画素に分割して表示された二値化画像を示す説明図である。 ウェーハ外周位置検出ステップにおいてウェーハの外周縁の座標位置を検出しＸ軸Ｙ軸座標系上にプロットしたプロット図である。 最適の照射光量で撮像したウェーハの外周縁を含む撮像画像を最適のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する説明図である。 最適のスライスレベルで二値化された二値化画像を仮想的な出力画面上に白い画素及び黒い画素に分割して表示した状態を示す説明図である。 ウェーハの外周縁を加工手段によりトリミングする状態を示す断面図である。

以下に、本発明に係る加工装置１を用いて、ウェーハの外周位置を検出する方法について説明する。

１ 最適条件の設定
（１）保持ステップ
図１に示すウェーハＷは、円盤状の半導体ウェーハ（例えば、シリコンウェーハ）であり、その表面Ｗａには、デバイス領域Ｗａ１と、デバイス領域Ｗａ１を囲む外周領域Ｗａ２とが設けられている。デバイス領域Ｗａ１は、格子状に配列された分割予定ラインＳで複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ等のデバイスＤがそれぞれ形成されている。ウェーハＷの外周縁Ｗｄは面取り加工されており断面が略円弧状になっている。

図１に示す加工装置１は、ウェーハＷに切削加工を施す装置であるとともに、ウェーハＷの外周位置を検出することができる装置である。加工装置１に備えられ図１に示すウェーハＷを吸引保持する保持テーブル３０は、テーブル本体３００の外周に環状保持部３０１が＋Ｚ方向に突出するように形成されており、この環状保持部３０１に囲繞されるように中央に凹み部が形成されている。環状保持部３０１の上面は、保持テーブル３０に載置されたウェーハＷの裏面Ｗｂの外周部を吸引保持する環状の保持面３０１ａとなっている。環状保持面３０１ａには、図示しない環状溝又は吸引孔が形成されており、環状溝又は吸引孔には吸引源３０２が連通している。なお、保持テーブル３０は、少なくともＺ軸方向を軸として回転可能である。

保持ステップでは、ウェーハＷを、ウェーハＷの中心が保持テーブル３０の回転中心に位置するよう位置付けた後、ウェーハＷの表面Ｗａが上側になるように保持テーブル３０の環状保持面３０１ａ上に載置する。そして、環状保持面３０１ａに連通する図示しない吸引源を作動させ、保持テーブル３０の環状保持面３０１ａ上でウェーハＷの裏面Ｗｂの外周部分を吸引してウェーハＷを吸引保持する。

（２）撮像画像形成ステップ
加工装置１に備える図２に示す撮像手段２は、保持テーブル３０で保持されたウェーハＷに光を照射する光照射器２０と、保持テーブル３０で保持されたウェーハＷを撮像し撮像画像を形成するカメラ２１とを少なくとも有している。光照射器２０は、光源２００（例えば、ＬＥＤ又はキセノンランプ等）から発する光の光量を、電圧調整器２０１によって調整できるようになっている。光照射器２０には光ファイバー２０２が接続されており、光源２００から発せられた光は、光ファイバー２０２内を通ってカメラ２１の内部に到達する。カメラ２１は、外部光が遮光されたケース２１０と、ケース２１０内に配設され光照射器２０から発せられ光ファイバー２０２を介して入射した光を下方に向けて反射して方向変換するハーフミラー２１１と、ハーフミラー２１１の下側に配設されハーフミラー２１１で反射した光が入光する対物レンズ２１２と、ハーフミラー２１１の上側に配設された撮像素子２１３とを備えている。ハーフミラー２１１は、光照射器２０から発せられ光ファイバー２０２を介して入射した光をウェーハＷに導く機能と、ウェーハＷからの反射光を透過させて撮像素子２１３に導く機能とを有している。対物レンズ２１２の光軸は、保持テーブル３０に保持されたウェーハＷの表面Ｗａに対して直交している。撮像素子２１３は、ウェーハＷからの反射光を受光し、対応する画像を出力する。なお、撮像手段２は、上下動可能であるとともに、水平面方向に移動可能であってもよい。カメラ２１には、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子等から構成される制御手段９が接続されている。

撮像画像形成ステップでは、図２に示すように、カメラ２１の撮像領域内にウェーハＷの外周縁Ｗｄがおさまるように、ウェーハＷがカメラ２１の下方に位置付けられる。その状態で、電圧調整器２０１によって調整された所定の電圧が光源２００に印加されると、光源２００は、印加された電圧に対応する光量の光を発する。光源２００から発せられた光は、光ファイバー２０２を通り、ハーフミラー２１１で反射し、対物レンズ２１２を介してウェーハＷに照射される。そして、ウェーハＷからの反射光が、対物レンズ２１２により集光され、撮像素子２１３に結像することで、カメラ２１によりウェーハＷの外周縁Ｗｄを含む撮像画像が形成される。

制御手段９は、複数の階層の光量を照射してカメラ２１によって撮像したウェーハの外周縁Ｗｄを含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成部９０を備えており、撮像画像形成部９０は、電圧調整器２０１により光源２００に印加する電圧を調整して、光照射器２０のウェーハＷに対する照射光量を、例えば１％から１００％まで１％ずつ変化させて、図３に示すように、カメラ２１によりウェーハＷの外周縁Ｗｄを含み照射光量が異なる撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ、・・・、撮像画像Ｇｍ（ｍは、本実施形態では１００となる。）を形成する。図３においては、形成された撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍを重ねて示している。なお、撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍの形成のための撮像は、カメラ２１の高さ位置及びＸ軸Ｙ軸平面上における位置を固定して行う。形成された計１００枚の撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍには、ウェーハＷの外周縁の一部及び背景部分（保持テーブル３０の環状保持面３０１ａの一部）が表示されている。撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍは、カメラ２１から制御手段９の撮像画像形成部９０に転送される。

（３）二値化ステップ
図２に示すように、制御手段９は、複数の階層の光量毎に形成された撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化処理部９１を備えている。撮像画像形成部９０が形成した図３に示す撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍは、二値化処理部９１に転送される。

二値化処理部９１は、複数の階層の光量毎に撮像された撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍを、複数の階層のスライスレベル（閾値）でそれぞれ二値化して複数の二値化画像を形成する。すなわち、二値化処理部９１は、例えば、１画素の輝度が０〜２５５により表示されている複数の撮像画像Ｇ１、撮像画像Ｇ２、・・・撮像画像Ｇｋ・・・、撮像画像Ｇｍを、例えばスライスレベルより輝度値の小さい画素を０とし、スライスレベルより輝度値の大きい画素を２５５として、二値化画像に変換する。図４に示すように、撮像画像Ｇ１に対して、それぞれ二値化スライスレベルの値を０〜２５５の範囲で１ずつ変化させ、それぞれのスライスレベルを基準として二値化処理を施して、二値化画像Ｇ１_０、Ｇ１_１・・・、Ｇ１_ｊ、・・・二値化画像Ｇ１_ｎ（ｎは２５５である）を形成する。二値化画像Ｇ１_０、二値化画像Ｇ１_１・・・、二値化画像Ｇ１_ｊ、・・・二値化画像Ｇ１_ｎにおいては、各々設定したスライスレベル未満の輝度値を有する画素を画像中で黒で表示し、設定したスライスレベル以上の輝度値を有する画素を画像中で白で表示している。二値化処理部９１は、光量の異なる撮像画像Ｇ２〜Ｇｍに対しても同様の処理を行う。このようにして、１枚の撮像画像あたり２５６枚の二値化画像が形成されることにより、計２５６００枚の二値化画像が形成される。

（４）ウェーハ外周位置検出ステップ
図２に示すように、制御手段９は、二値化処理部９１で形成された二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出部９２を備えている。ウェーハ外周位置検出部９２は、例えば、撮像画像Ｇ１に対する二値化画像Ｇ１_０を、図５に示すように、例えば解像度１６００×１２００の仮想的な出力画面Ｂ上に白い画素及び黒い画素に分割して表示し、白い画素と黒い画素との境界のＸ軸Ｙ軸平面上における座標（ｘ、ｙ）を、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置として検出する。そして、図６に示すＸ軸Ｙ軸座標系上に、検出した各座標を黒点としてプロットし記録していく。図６に示すように、Ｘ軸Ｙ軸座標系上には、検出された各座標がウェーハＷの円弧に近似する弧状にプロットされていく。

同様に、図４に示す撮像画像Ｇ１に対する残り２５５枚の二値化画像Ｇ１_１、Ｇ１_２・・・、Ｇ１_ｊ、・・・二値化画像Ｇ１_ｎからも、それぞれウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置を検出し、図６に示すＸ軸Ｙ軸座標系上に、取得した各座標をさらにプロットし記録していく。こうして、ウェーハ外周位置検出部９２は、撮像画像Ｇ１に対する計２５６枚の二値化画像Ｇ１_０〜二値化画像Ｇ１_ｎを基に、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系上にプロットしたプロット図Ｅ１を作成する。

さらに、ウェーハ外周位置検出部９２は、残りの撮像画像Ｇ２〜Ｇｍに対するそれぞれの２５６枚の二値化画像についても、撮像画像Ｇ１に対してプロット図Ｅ１を作成したのと同様に、それぞれのプロット図にプロットしていく。したがって、本実施形態では、ウェーハ外周位置検出部９２は、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系にプロットしたプロット図を、計１００図作成する。

ウェーハ外周位置検出ステップは、上記のように実施していく以外にも、例えば、以下のように実施してもよい。まず、二値化ステップにおいて取得したすべての二値化画像が、図２に示す二値化処理部９１から制御手段９に備えるウェーハ外周位置検出部９２に送信される。

ウェーハ外周位置検出部９２は、例えば図４に示す撮像画像Ｇ１に対する二値化画像Ｇ１_０を、図７に示すように、例えば解像度１６００×１２００の仮想的な出力画面Ｂ上に白い画素及び黒い画素に分割して表示する。さらに、仮想的な出力画面Ｂ上に、Ｙ座標が一定であるＸ軸方向に延びる破線で示す直線Ｌ３を設定し、二値化画像Ｇ１_０領域内の白い画素と黒い画素との境界と破線Ｌ３との交点（ｘ、ｙ）の座標を、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置として検出し、図８に示すように、Ｘ軸Ｙ軸座標系上に、取得した１つの座標をプロット（図８中の黒点）して記録していく。

同様に、ウェーハ外周位置検出部９２は、撮像画像Ｇ１に対する残り２５５枚の二値化画像Ｇ１_１、Ｇ１_２・・・、Ｇ１_ｊ、・・・二値化画像Ｇ１_ｎからも、各二値化画像領域内の白い画素と黒い画素との境界と破線Ｌ３との交点（ｘ、ｙ）の座標を、それぞれウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置として各々１つずつ検出し、図８に示すように、Ｘ軸Ｙ軸座標系上に、取得した各座標をさらにプロットし記録していく。すなわち、二値化画像Ｇ１_１〜二値化画像Ｇ１_ｎにおける同一Ｙ座標上の各１点をプロットし記憶していく。そして、ウェーハ外周位置検出部９２は、撮像画像Ｇ１に対する計２５６枚の二値化画像Ｇ１_０〜二値化画像Ｇ１_ｎを基にウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系にプロットしたプロット図Ｆ１を作成する。図８に示すように、プロット図Ｆ１のＸ軸Ｙ軸座標系上には、同一Ｙ座標上に検出した各座標がＸ軸方向に向かって直線状に２５６個プロットされる。なお、仮想的な出力画面Ｂ上に、Ｘ座標が一定であるＹ軸方向に延びる直線を設定し、二値化画像Ｇ１_０〜二値化画像Ｇ１_ｎにおける各二値化画像領域内の白い画素と黒い画素との境界とＹ軸方向に平行に延びる直線との交点（ｘ、ｙ）をそれぞれプロットして記憶していくものとしてもよい。

さらに、ウェーハ外周位置検出部９２は、撮像画像Ｇ２〜Ｇｍに対する二値化画像についても、プロット図Ｆ１を作成したのと同様に、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系にプロットしたプロット図を作成する。したがって、本実施形態では、ウェーハ外周位置検出部９２は、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系にプロットしたプロット図を、計１００図作成する。

（５）光量スライスレベル設定ステップ
図２に示すように、制御手段９は、ウェーハ外周位置検出部９２で記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定部９３を備えている。まず、図６に示すプロット図Ｅ１を含む計１００図のプロット図が、ウェーハ外周位置検出部９２から光量スライスレベル設定部９３に転送される。光量スライスレベル設定部９３は、例えば、図６に示すプロット図Ｅ１中に黒点で示される位置座標が最も密集する座標を特定し、この領域内にある各座標をプロットした際に用いた二値化画像を、二値化画像Ｇ１_０〜二値化画像Ｇ１_ｎの中から特定する。さらに、光量スライスレベル設定部９３は、特定した二値化画像から、特定した二値化画像を形成した際のスライスレベルを特定する。例えば、特定した二値化画像がＧ１_ｊ（例えば、ｊは１４０）１つである場合には、特定されるスライスレベルもスライスレベルｊ（例えば、スライスレベル１４０）となるが、特定した二値化画像が二値化画像Ｇ１_ｊ−１、二値化画像Ｇ１_ｊ、二値化画像Ｇ１_ｊ＋１のように３つである場合には、特定されるスライスレベルもスライスレベル（ｊ−１）、スライスレベルｊ、スライスレベル（ｊ＋１）、すなわち、スライスレベル１３９、スライスレベル１４０、スライスレベル１４１となる。

光量スライスレベル設定部９３は、残り９９図のプロット図について、同様にスライスレベルを特定していく。例えば、すべてのプロット図から特定されたスライスレベルが、スライスレベルｊ（例えば、スライスレベル１４０）１つとなった場合には、スライスレベル１４０を最適値として決定する。すべてのプロット図から特定されたスライスレベルが、スライスレベル（ｊ−１）、スライスレベルｊ、スライスレベル（ｊ＋１）、すなわち、スライスレベル１３９、スライスレベル１４０、スライスレベル１４１のように３つにまたがる場合には、３つのスライスレベルの中で値が真ん中である値、すなわち中央値であるスライスレベル１４０を最適値として最終的に決定する。

光量スライスレベル設定部９３は、スライスレベル１４０を最適値として決定した後、図２に示す光照射器２０からのウェーハＷに対する照射光量の最適値を決定する。例えば、プロット図Ｅ１を含む１００枚のプロット図を、スライスレベル１４０で形成された二値化画像を基にしたプロットのみで構成されるプロット図へとそれぞれ変換する。さらに、変換後の各プロット図を、それぞれのプロット図におけるＸ軸Ｙ軸を一致させて、同一平面上に重ねて表示して出力し、例えば、バイプロット図を作成する。光量スライスレベル設定部９３は、例えば、バイプロット図から位置座標が最も密集する領域を特定し、この領域内にある各座標をプロットした際に用いた二値化画像を、１００枚の二値化画像Ｇ１_１４０、二値化画像Ｇ２_１４０、・・・、二値化画像Ｇｍ_１４０の中から特定する。さらに、光量スライスレベル設定部９３は、特定した二値化画像から、特定した二値化画像の二値化前の撮像画像を特定する。例えば、特定した撮像画像が１枚のみであり、この１枚が照射光量５５％で撮像されたものである場合には、特定される光照射器２０のウェーハＷに対する最適な照射光量も５５％となる。例えば、特定した撮像画像が３枚あり、この三枚がそれぞれ照射光量が５４％、５５％、５６％で撮像されたものである場合には、３つの照射光量の中で値が真ん中である値、すなわち中央値である照射光量５５％を最適値として最終的に決定する。なお、図６に示すプロット図Ｅ１を含むウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置をＸ軸Ｙ軸座標系にプロットした計１００図のプロット図の代わりに、図８に示すプロット図Ｆ１を含む計１００図のプロット図を用いて、上記と同様に、スライスレベル及び照射光量の最適値を決定してもよい。この場合は、二値化画像中の外周縁の一部を利用すればよいため、最適条件を求める処理に要する時間を短縮することができる。

２ ウェーハの外周位置の検出及びウェーハの加工
光量スライスレベル設定ステップを実施した後、光量スライスレベル設定部９３が最終的に最適値として決定したスライスレベル１４０及び照射光量５５％という条件を用いて、加工装置１によりウェーハＷを円形状にトリミングする切削加工を行う。

まず、図２に示すように、カメラ２１の撮像領域内にウェーハＷの外周縁Ｗｄがおさまるように、ウェーハＷがカメラ２１の下方に位置付けられる。そして、制御手段９は、光量スライスレベル設定部９３に記憶された最適条件を読み込み、電圧調整器２０１により光源２００に印加する電圧を調整して、光照射器２０から照射光量５５％で光をウェーハＷに対して照射し、図９に示すウェーハＷの外周縁Ｗｄを含む撮像画像Ｇ５５を形成する。

形成された撮像画像Ｇ５５は、図２に示すカメラ２１から制御手段９に転送され、制御手段９の二値化処理部９１によってスライスレベル１４０で二値化されることで、図９に示す二値化画像Ｇ５５_１４０が形成される。二値化処理部９１からウェーハ外周位置検出部９２に二値化画像Ｇ５５_１４０が転送され、ウェーハ外周位置検出部９２は、二値化画像Ｇ５５_１４０を、図１０に示すように、例えば解像度１６００×１２００の仮想的な出力画面Ｂ上に白い画素及び黒い画素に分割して表示し、二値化画像Ｇ５５_１４０領域内の白い画素と黒い画素との境界のＸ軸Ｙ軸平面上における各座標（ｘ、ｙ）を、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置として次々に検出していく。

このように、上記最適条件の設定の段階において、ウェーハＷの外周縁を確実に検出するための光量及びスライスレベルの条件を求め、その条件の下で、実際に加工するウェーハＷを撮像して外周縁Ｗｄを検出することにより、実際の外周縁位置と異なる位置をウェーハＷの外周縁Ｗｄとして検出してしまうおそれを低減できる。

ウェーハ外周位置検出部９２によって、ウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置が検出された後、保持テーブル３０に保持されたウェーハＷが、図１１に示す加工装置１に備える加工手段６の直下に位置付けられる。図１１に示すように、保持テーブル３０に保持されたウェーハＷを加工する加工手段６は、切削手段であり、軸方向がＹ軸方向であるスピンドル６０と、スピンドル６０を回転駆動するモータ６２と、スピンドル６０の先端部に装着された切削ブレード６３とを備えており、モータ６２がスピンドル６０を回転駆動することに伴って、切削ブレード６３も高速回転する。さらに、ウェーハ外周位置検出部９２が二値化画像Ｇ５５_１４０から検出したウェーハＷの外周縁Ｗｄの座標位置を基準として、加工手段６をＹ軸方向に移動し、検出したウェーハＷの外周縁Ｗｄから所定距離だけ径方向内側の位置に切削ブレード６３を位置付ける。例えば、切削ブレード６３の端面の約２／３が、ウェーハＷの外周縁Ｗｄを含むウェーハＷの外周領域Ｗａ２に接触するように切削ブレード６３が位置付けられる。

次いで、モータ６２がスピンドル６０を＋Ｙ方向側から見て反時計回り方向に高速回転させることで、スピンドル６０に固定されたブレード６３を＋Ｙ方向側から見て反時計回り方向に高速回転させる。さらに、加工手段６が−Ｚ方向に下降し、切削ブレード６３をウェーハＷの表面Ｗａから所定深さ切り込ませる。切削ブレード６３の切込み深さは、例えば、ウェーハＷのトリミング加工後に実施する研削加工におけるウェーハＷの研削量に基づいて決定される。切削ブレード６３を所定の高さ位置まで切込み送りした後、切削ブレード６３を＋Ｙ方向側から見て時計回り方向に高速回転させ続けた状態で、保持テーブル３０を＋Ｚ方向側から見て反時計方向に３６０度回転させることで、ウェーハＷの外周縁Ｗｄ全周を切削しトリミングする。他のウェーハＷについても、設定された同じ条件の下で外周縁Ｗｄを検出し、トリミングしていく。

このように、最適条件の設定の段階において、ウェーハＷの外周縁Ｗｄを確実に検出するための光量及びスライスレベルの条件を求め、その条件の下で、実際に加工するウェーハＷを撮像して外周縁Ｗｄを検出し、その位置を基準としてブレード６３を切り込ませるため、所望の位置を切削することができる。

なお、本発明に係るウェーハの外周位置を検出するウェーハの検出方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ウェーハＷに照射する光の光量及び二値化時のスライスレベルの階層は、本実施形態の例には限定されない。

１：加工装置
３０：保持テーブル ３００：テーブル本体 ３０１：環状保持部
３０１ａ：環状保持面 ３０２：吸引源
２：撮像手段 ２０：光照射器 ２００：光源 ２０１：電圧調整器
２０２：光ファイバー ２１：カメラ ２１０：ケース ２１１：ハーフミラー
２１２：対物レンズ ２１３：撮像素子
６：加工手段 ６０：スピンドル ６２：モータ ６３：切削ブレード
９：制御手段 ９０：撮像画像形成部 ９１：二値化処理部
９２：ウェーハ外周位置検出部 ９３：光量スライスレベル設定部
Ｗ：ウェーハ Ｗａ：ウェーハの表面 Ｗｂ：ウェーハの裏面 Ｗａ１：デバイス領域
Ｗａ２：外周領域 Ｓ：分割予定ライン Ｄ：デバイス Ｗｄ：外周縁

Claims (4)

1. ウェーハを保持する保持面を有した保持テーブルと、該保持テーブルで保持されたウェーハに光を照射する光照射器と該保持テーブルで保持されたウェーハを撮像し撮像画像を形成するカメラとを有した撮像手段と、を備えた装置を用いてウェーハの外周位置を検出するウェーハの検出方法であって、
   該保持テーブルでウェーハを保持する保持ステップと、
   該保持ステップを実施した後、該保持テーブルで保持されたウェーハに該光照射器から複数の階層の光量を照射し該カメラで撮像してウェーハの外周縁を含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成ステップと、
   該撮像画像形成ステップを実施した後、複数の階層の光量毎に撮像された該撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化ステップと、
   該二値化ステップで形成された該二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出ステップと、
   該ウェーハ外周位置検出ステップで記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定ステップと、を備えたウェーハの検出方法。
2. 前記ウェーハ外周位置検出ステップで記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとがそれぞれ複数の階層に至る場合、複数の階層のそれぞれの中央値を最適値として前記光量スライスレベル設定ステップで設定する、請求項１に記載のウェーハの検出方法。
3. ウェーハを保持する保持面を有した保持テーブルと、該保持テーブルで保持されたウェーハに光を照射する光照射器と該保持テーブルで保持されたウェーハを撮像し撮像画像を形成するカメラとを有した撮像手段と、該保持テーブルで保持されたウェーハを加工する加工手段と、少なくとも該加工手段を制御する制御手段と、を備えた加工装置であって、
   該制御手段は、
   該保持テーブルで保持されたウェーハに該光照射器から複数の階層の光量を照射し該カメラで撮像して形成したウェーハの外周縁を含む撮像画像を複数形成する撮像画像形成部と、
   複数の階層の光量毎に形成された該撮像画像をそれぞれ複数の階層のスライスレベルで二値化して二値化画像を形成する二値化処理部と、
   該二値化処理部で形成された該二値化画像における白い画素と黒い画素との境界をウェーハの外周縁の座標位置として検出し記録するウェーハ外周位置検出部と、
   該ウェーハ外周位置検出部で記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとを最適値として設定する光量スライスレベル設定部と、を備えた加工装置。
4. 前記ウェーハ外周位置検出部で記録された位置座標が最も密集する座標位置の光量とスライスレベルとがそれぞれ複数の階層に至る場合、複数の階層のそれぞれの中央値を最適値として前記光量スライスレベル設定部で設定する、請求項３に記載のウェーハの加工装置。

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