JP2013137295A - 貼合基板の回転ズレ量計測装置、貼合基板の回転ズレ量計測方法、及び貼合基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貼合ウェハを構成する半導体ウェハ間の回転ズレ量を算出すること。
【解決手段】光源２０１は、ノッチＮの開口部正面側であって貼合ウェハＷの外縁部から所定間隔離れた位置に配置され、光Ｂを出射してノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部を照射する。カメラ２０２は、光源２０１が出射した光ＢのうちノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部で鏡面反射した反射光Ｒを受光して光電変換することにより、反射光Ｒの輝度分布を画像として出力する。コンピュータ９は、カメラ２０２が出力した画像からノッチＮ１及びＮ２の位置を解析してノッチ位置ズレ量を求め、更に半導体ウェハＳ１とＳ２の中心位置ズレ量を用いて、半導体ウェハＳ１とＳ２の回転ズレ量を算出する。
【選択図】図８

Description

本発明は、ノッチが外縁部に形成された半導体ウェハ等の円盤状の基板が複数枚重ねて貼り合わされた貼合基板の各基板間の回転ズレ量を検出する技術に関するものである。

半導体チップの高速化・大容量化に伴い、近年、半導体ウェハを複数枚貼り合わせ、上下ウェハ間を貫通電極ＴＳＶ（Through Silicon Via）で配線する技術が知られている。このような半導体ウェハの貼り合わせにおいては、その工程において精度良く半導体ウェハを貼り合わせる技術が要求される。つまり、半導体ウェハを精度良く位置決めする必要があり、そのためには半導体ウェハの正確な直径や中心位置を測定し、その測定値を用いて半導体ウェハの位置決めを行う必要がある。

特許文献１には、単独の半導体ウェハの直径を測定する方法、特許文献２には、単独の半導体ウェハの回転ズレを検出する方法が記載されている。特許文献３には、貼り合わせた各半導体ウェハの輪郭を観測してノッチ方向を算出し、貼り合わせた各半導体ウェハの回転角度を測定する方法が記載されている。

特開平０７−２１８２２８号公報 特開平０１−０９８９０８号公報 特開２００９−０３２８０２号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、半導体ウェハの中心からオリエンテーションフラットまでの距離計測値を用いて直径を求める方法であり、高精度の測定は望めない。特許文献２の方法は、予め半導体ウェハに回折格子状のパターンを作成することが必要となる。また、特許文献３の方法は、貼合ウェハを薄膜化した後の計測方法であり、貼り合わせた時点での測定ができない。

そして、半導体ウェハに結晶方向を示すノッチが外縁部に形成されている場合、互いのノッチ位置を合致させて貼り合わせが行われるが、貼り合わせ工程において微小ながら位置ズレが発生した場合、この位置ズレをミクロンレベルで検出する手段が従来なかった。

本発明の目的は、半導体ウェハ等の基板を貼り合わせた貼合基板における各基板間の回転ズレ量を精度良く計測する技術を提供することである。

本発明の一態様による回転ズレ量計測装置は、ノッチが外縁部に形成された円盤状の基板が当該基板の厚さ方向に複数枚重ねて貼り合わされた貼合基板の各基板間の回転ズレ量を検出する貼合基板の回転ズレ量計測装置であって、各基板の中心位置のズレ量である中心位置ズレ量を取得する中心位置ズレ量取得手段と、各基板のノッチの形状情報を取得するノッチ形状取得手段と、前記ノッチの形状情報から各基板のノッチ位置を求め、当該各ノッチ位置から各基板間におけるノッチ位置のズレ量であるノッチ位置ズレ量を算出するノッチ位置ズレ量算出手段と、前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量に基づいて、各基板間の回転ズレ量を算出する回転ズレ量算出手段とを備えている。

この構成によれば、ノッチ形状取得手段により貼合基板を構成する基板のノッチ形状が取得され、取得された形状情報からノッチ位置ズレ量算出手段によりノッチ間の位置ズレが算出される。そして、回転ズレ量算出手段によりノッチ位置ズレ量と基板間における中心位置ズレ量とを用いて基板間の回転ズレが算出されている。そのため、回転ずれ量を精度良く求めることができる。

尚、本発明における基板とは、半導体、ガラス、サファイア等、主に電子回路基板に用いられる材質で構成された円盤状の板のことを言う。そして、貼合基板は、半導体基板同士、ガラス基板同士等の同じ材質の基板を貼り合わせた構成の他に、半導体基板とガラス基板等の異なる材質を貼り合わせた構成も含まれる。また、ノッチとは、基板の外縁部に形成された略半円形状（窪み形状）の切り欠き部のことを言う。

また、上記構成において、前記中心位置ズレ量取得手段は、前記基準基板の中心位置である基準中心位置と前記基準基板以外の基板の中心位置との間のズレ量を前記中心位置ズレ量として取得し、前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記基準基板のノッチ位置である基準ノッチ位置と前記基準基板以外の基板のノッチ位置との間のズレ量を前記ノッチ位置ズレ量として算出し、前記回転ズレ量算出手段は、前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量を用いて、前記基準基板の中心位置及び前記ノッチ位置間を結んだ直線と、前記基準基板以外の基板の中心位置及びノッチ位置間を結んだ直線とがなす角度を前記回転ズレ量として算出することが好ましい。

例えば、貼合基板が２枚の基板（基板Ａ及び基板Ｂ）によって構成されており、基板Ａを基準基板とした場合を考える。この場合、まず、基板Ａの中心から基板Ｂの中心までの距離を示す中心位置ズレ量が中心位置ズレ量取得手段により取得される。そして、ノッチ形状取得手段により基板Ａのノッチの形状情報と基板Ｂのノッチの形状情報とが取得される。そして、各形状情報を用いて基板Ａのノッチ位置から基板Ｂのノッチ位置までのズレ量を示すノッチ位置ズレ量がノッチ位置ズレ算出手段により算出される。そして、中心位置ズレ量及びノッチ位置ズレ量を用いて、基板Ａの中心及びノッチ位置を結んだ直線と、基板Ｂの中心及びノッチ位置を結んだ直線とがなす角度が、回転ズレ量として回転ズレ量算出手段により算出される。そのため、回転ズレ量を精度良く求めることができる。

尚、貼合基板が３枚以上の基板（基板Ａ、基板Ｂ及び基板Ｃ）で構成されており、基板Ａを基準基板とした場合、回転ズレ量算出手段は基板Ａと基板Ｂの回転ズレ量、基板Ａと基板Ｃの回転ズレ量を算出すればよい。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチの開口部の正面側に配置され、全ての前記基板のノッチの形状情報を同時に取得することが好ましい。

この構成によれば、ノッチ形状取得手段は貼合基板を構成する全ての基板のノッチの形状情報をノッチ開口部の正面側から同時に取得する。そのため、ノッチ位置ズレ量算出手段は基準基板に対する他の基板の位置関係を同時に取得された１つの形状情報から解析することができる。つまり、ノッチ位置ズレ量算出手段は基準基板のノッチ位置から他の基板のノッチ位置までの距離（ノッチ位置ズレ量）を正確に測定することができ、ノッチ位置ズレ量の計測精度を向上させることができる。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記基板の周方向に沿って複数の角度から前記ノッチを含む前記基板の外縁部を照射する光源と、前記光源が出射した光が前記ノッチを含む外縁部で反射した反射光を受光し、当該反射光の輝度情報を前記ノッチの形状情報として出力する撮像部とを備え、前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記輝度情報から各基板のノッチ位置を求めることが好ましい。

この構成によれば、ノッチ位置ズレ算出手段は、ノッチを含む基板の外縁部で反射した光の輝度情報を用いてノッチ位置を解析し、ノッチ位置ズレ量を求めることができる。また、ノッチ形状取得手段は、光源と撮像部とによって構成されるため、比較的安価に実現することができる。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチの開口部の正面側から全ての基板のノッチ形状の画像を取得し、取得した画像を前記形状情報として出力するレーザー顕微鏡であることが好ましい。

この構成によれば、ノッチ位置ズレ算出手段はレーザー顕微鏡が取得したノッチ形状の画像からノッチ位置を解析するため、正確にノッチ位置を求めることができる。その結果、ノッチ位置ズレ量を精度良く算出でき、回転ズレ量を正確に求めることができる。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチを挟んで前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の一方の面側又は両面側から前記ノッチの形状情報を取得することが好ましい。

この構成によれば、ノッチ位置ズレ量算出手段は、貼合基板の一方の面側又は両面側から取得したノッチの形状情報を用いて、基準基板に対する他の基板の位置関係を解析することができると共に、基準基板のノッチから他の基板のノッチまでの距離を測定することができる。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記一方の面側から前記ノッチを撮影して第１形状情報を出力する第１撮像部と、前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記他方の面側から前記ノッチを撮影して第２形状情報を出力する第２撮像部とを備え、前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記第１形状情報及び前記第２形状情報から各基板のノッチ位置を求めることが好ましい。

この構成によれば、ノッチ形状取得手段が、貼合基板の厚さ方向の両側から（つまり、貼合基板の表裏方向から）基板のノッチ形状を撮影することによって、ノッチの形状情報を取得する。よって、少なくとも２台のカメラ等の撮像部をノッチから所定間隔離れた位置に配置すればよく、簡単にノッチの形状情報を取得することができる。

また、上記構成において、前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記一方の面側から前記ノッチを照射する赤外光源と、前記ノッチから前記基板の厚さ方向に前記所定間隔離れた位置であって、前記貼合基板の前記他方の面側に配置され、前記赤外光源が出射した赤外光のうち、前記基板を透過した透過光を受光して、前記透過光の強度情報を前記ノッチの形状情報として出力する赤外線カメラとを備え、前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記強度情報から各基板のノッチ位置を求めることが好ましい。

基板は赤外光を透過させる性質を持つ。この性質を利用して、ノッチ形状取得手段を、赤外光源及び赤外線カメラを備えた構成とすることで、簡単にノッチの形状情報を取得することができる。

また、本発明の一態様による回転ズレ量計測方法は、ノッチが外縁部に形成された円盤状の基板が当該基板の厚さ方向に複数枚重ねて貼り合わされた貼合基板の各基板間の回転ズレ量を検出する貼合基板の回転ズレ量計測方法であって、各基板の中心位置のズレ量である中心位置ズレ量を取得する中心位置ズレ量取得ステップと、各基板のノッチの形状情報を取得するノッチ形状取得ステップと、前記ノッチの形状情報から各基板のノッチ位置を求め、当該各ノッチ位置から各基板間におけるノッチ位置のズレ量であるノッチ位置ズレ量を算出するノッチ位置ズレ量算出ステップと、前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量に基づいて、各基板間の回転ズレ量を算出する回転ズレ量算出ステップとを備える。

この構成によれば、各基板の中心位置ズレ量とノッチ位置ズレ量とを用いて各基板の回転ズレ量が算出されているため、各基板間の回転ズレ量を精度良く算出することができる。

また、本発明の一態様による貼合基板の製造方法は、ノッチが外縁部に形成された円盤状の半導体基板とノッチが外縁部に形成された円盤状の支持基板とを貼り合わせて貼合基板を製造する貼合基板の製造方法であって、前記ノッチが重なるように前記半導体基板と前記支持基板とを貼り合わせる貼合ステップと、前記支持基板が貼り合わされた前記半導体基板の回転ズレ量を上記の回転ずれ量計測方法を用いて計測する回転ズレ量計測ステップと、前記回転ズレ量計測ステップにより計測された回転ズレ量に基づき、前記貼合基板を検品する検品ステップとを備える。

この構成によれば、貼合基板の回転ズレ量が定量的に求められ、求められた回転ズレ量から貼合基板が検品されているため、貼合基板が不良品であるか否かを精度良く測定することができる。

本発明によれば、ノッチ形状取得手段により貼合基板を構成する基板のノッチ形状が取得され、取得された形状情報からノッチ位置ズレ量算出手段によりノッチ間の位置ズレが算出される。そして、回転ズレ量算出手段によりノッチ位置ズレ量と基板間における中心位置ズレ量とを用いて基板間の回転ズレが算出されている。そのため、回転ずれ量を精度良く求めることができる。

貼合ウェハの各部を示す符号を説明するための図である。 回転ズレ量を説明するための図である。 貼合ウェハの回転ズレ量計測装置の電気的構成を示したブロック図である。 中心位置ズレ量計測装置の全体構成を模式的に示す図である。 輪郭測定部による貼合ウェハの輪郭形状の測定原理を説明するための図である。 エッジ形状測定部による貼合ウェハの外縁部形状の測定原理を説明するための図である。 画像センサでの撮像画像の一例及びその撮像画像から輪郭形状を抜出した結果を示した図である。 鏡面反射を用いてノッチの形状情報を取得し、回転ズレ量を算出する場合における回転ズレ量計測装置の構成を示した図である。 光源が半導体ウェハの中心とノッチ底部を含み厚さ方向と平行な平面上の位置から光を照射したときのカメラによる撮影画像の一例を示した図である。 光の照射方向等を示す符号を説明するための図である。 面角度の測定の原理について説明するための図である。 ノッチ位置ズレ量算出部による演算結果を示したグラフである。 レーザー顕微鏡を用いてノッチの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置の構成を示した図である。 カメラ群を用いてノッチの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置の構成を示した図である。 カメラ群が撮影した画像の一例を示した図である。 赤外線カメラを用いてノッチの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置の構成を示した図である。 赤外線カメラが撮影した画像の一例を示した図である。 本発明の実施の形態における貼合ウェハの製造工程を示す図である。 本発明の実施の形態における貼合ウェハの製造工程を示す図であり、図１８の続きの図である。 本発明の実施の形態による貼合ウェハ製造装置のブロック図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下の実施の形態では、本発明における基板を半導体ウェハとして説明し、貼合基板を半導体ウェハを複数枚貼り合わせた貼合ウェハとして説明する。但し、これは一例であり、本発明における基板は、半導体、ガラス、サファイア等、主に電子回路基板に用いられる材質で構成された円盤状の板のことであるため、半導体ウェハに限定されるものではない。

まず、本実施の形態における貼合ウェハを構成する半導体ウェハ間の中心位置ズレ量、ノッチ位置ズレ量、及び回転ズレ量について説明する。尚、以下の実施の形態では２枚の半導体ウェハによる貼合ウェハを例に説明するが、半導体ウェハの貼り合わせ枚数はこれに限らない。

図１は、貼合ウェハＷの各部を示す符号を説明するための図である。貼合ウェハＷは、半導体ウェハＳ１及びＳ２（以下、適宜まとめて「半導体ウェハＳ」という）が貼り合わされている。紙面手前側が半導体ウェハＳ１、紙面奥側が半導体ウェハＳ２であり、半導体ウェハＳ１に隠れた半導体ウェハＳ２の輪郭は点線で示している。点Ｏ１は半導体ウェハＳ１の中心、点Ｏ２は半導体ウェハＳ２の中心を示す。

また、半導体ウェハＳ１の外縁部にはノッチＮ１が、半導体ウェハＳ２の外縁部にはノッチＮ２が形成されている。ノッチＮ１及びＮ２（以下、適宜まとめて「ノッチＮ」という）は、半導体ウェハＳ１及びＳ２の結晶方向を示すために形成された略半円形状（窪み形状）の切り欠き部である。

また、ＮＫ１はノッチＮ１の肩部、ＮＫ２はノッチＮ２の肩部を示している。ノッチ肩部とは、半導体ウェハＳの円周部とノッチＮの境目付近をいう。更に、ＮＢ１はノッチＮ１の底部、ＮＢ２はノッチＮ２の底部である。ノッチ底部とは、ノッチＮの外縁部において最も半導体ウェハＳの中心位置に近い部分をいう。尚、以下では、ノッチ肩部ＮＫ１及びＮＫ２をまとめて「ノッチ肩部ＮＫ」、ノッチ底部ＮＢ１及びＮＢ２をまとめて「ノッチ底部ＮＢ」と適宜表記する。

半導体ウェハＳ１及びＳ２を貼り合わせる際、半導体ウェハＳ１及びＳ２の中心及びノッチＮ１及びＮ２を一致させることによって互いの貼り合わせ位置の調整が行われる。しかしながら、この工程において半導体ウェハＳ１及びＳ２の中心、ノッチの位置が僅かながらずれることがある。図１は、中心及びノッチがずれた状態で重ね合わされた状態を示している。図１において、紙面に向かって左右方向をｘ座標、上下方向をｙ座標として説明する。

本発明における貼合ウェハの回転ズレ量計測装置は、回転ズレ量を求めるために、まず（１）半導体ウェハＳ１の中心位置Ｏ１と半導体ウェハＳ２の中心位置Ｏ２の中心位置ズレ量の測定を行う。この中心位置ズレ量の測定では、基準ウェハである半導体ウェハＳ１の中心位置Ｏ１を座標（０，０）としたときの、半導体ウェハＳ２の中心位置Ｏ２の座標（ｘ１，ｙ１）が測定される。この測定によって、半導体ウェハＳ１の中心位置Ｏ１から半導体ウェハＳ２の中心位置Ｏ２までの距離を知ることができる。

次に、（２）ノッチＮ１とノッチＮ２との位置ズレ量の測定を行う。ノッチ位置ズレ量の測定では、ノッチ底部ＮＢ１からノッチ底部ＮＢ２までのｘ方向の距離であるｘ２（図２参照）が測定される。

図２は、回転ズレ量を説明するための図である。ここで、基準ウェハである半導体ウェハＳ１のノッチ底部ＮＢ１の座標を（０，ｙ２）、半導体ウェハＳ２のノッチ底部ＮＢ２の座標を（ｘ２，ｙ２）とする。

通常、精密器具等を用いてノッチＮ１とノッチＮ２とが一致するように半導体ウェハＳ１及びＳ２の重ね合わせが行われるが、仮にノッチ位置がずれたとしても、そのズレ量はミクロンレベルである。従って、本実施の形態ではノッチ底部ＮＢ１とノッチ底部ＮＢ２とのｙ方向のズレ量は無視し、ｘ方向のズレ量のみを測定するとし、図２ではノッチ底部ＮＢ１及びＮＢ２のｙ座標は共にｙ２として示している。しかしながら、ノッチ底部ＮＢ２のｙ方向のズレ量を加味して、半導体ウェハＳ１及びＳ２の回転ズレ量を求めても勿論構わない。

そして、（３）半導体ウェハＳ１に対する半導体ウェハＳ２の回転ズレ量の算出を行う。ｘ方向における中心位置ズレ量をｘ１、ノッチ位置ズレ量をｘ２、半導体ウェハＳ１、及びＳ２の半径をｒ、ノッチＮ１及びＮ２の半導体ウェハの半径方向の深さをｄ１とすると、回転ズレ量θは、式（Ａ）で表される。

θ＝ｔａｎ^−１｛（ｘ２−ｘ１）／（ｒ−ｄ１）｝・・・（Ａ）

つまり、中心位置Ｏ１及びノッチ底部ＮＢ１間を結んだ直線Ｑ１と、中心位置Ｏ２及びノッチ底部ＮＢ２間を結んだ直線Ｑ２（又は、直線Ｑ２をｘ方向に中心位置ズレ量ｘ１だけ平行移動させた直線Ｑ３）とのなす角が回転ズレ量θとなる。尚、式（Ａ）は一例であり、式（Ａ）以外の計算式を用いて回転ズレ量θを求めても構わない。

図３は、本発明における貼合ウェハＷの回転ズレ量計測装置１の電気的構成を示したブロック図である。回転ズレ量計測装置１は、ノッチ形状取得部２００（ノッチ形状取得手段）、ノッチ位置ズレ量算出部２１０（ノッチ位置ズレ量算出手段）、回転ズレ量算出部２２０（回転ズレ量算出手段）、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部２３０（中心位置ズレ量取得手段）及び制御部２４０を備える。

ノッチ形状取得部２００は、ノッチＮの形状情報を取得するものである。ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ形状取得部２００が取得した形状情報を用いてノッチＮ１とノッチＮ２との位置ズレ量を算出する。Ｉ／Ｆ部２３０は、中心位置ズレ量計測装置２から送られた中心位置ズレ量を受信して回転ズレ量算出部２２０へ出力する。回転ズレ量算出部２２０は、中心位置ズレ量計測装置２が計測した中心位置ズレ量と、ノッチ位置ズレ量算出部２１０が算出したノッチ位置ズレ量とを用いて貼合ウェハＷの回転ズレ量を算出する。

制御部２４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、回転ズレ量計測装置１を構成する各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行って回転ズレ量計測装置１を統括的に制御するものである。尚、以下では、コンピュータ９がノッチ位置ズレ量算出部２１０、回転ズレ量算出部２２０、Ｉ／Ｆ部２３０、及び制御部２４０を有する構成として説明する。

中心位置ズレ量計測装置２は、半導体ウェハＳ１及びＳ２の直径及び中心位置のズレ量を測定する。尚、本実施の形態では、中心位置ズレ量計測装置２は、回転ズレ量計測装置１に含まれない形態として説明するが、回転ズレ量計測装置１が中心位置ズレ量計測装置２を含んだ構成であっても構わない。その場合、外部装置とのデータ送受信を行うＩ／Ｆ部２３０は不要となり、中心位置ズレ量計測装置２が中心位置ズレ量取得手段に相当する。まず最初に（１）半導体ウェハＳ１の中心位置Ｏ１と半導体ウェハＳ２の中心位置Ｏ２の中心位置ズレ量の測定方法について説明する。

（１）中心位置ズレ量の測定方法
図４は、中心位置ズレ量計測装置２の全体構成を模式的に示す図である。この中心位置ズレ量計測装置２は、半導体ウェハＳ１及びＳ２の直径及び中心位置ズレ量を測定する装置であり、輪郭測定部３、エッジ形状測定部４、コンピュータ５を備えて構成される。ここで、中心位置ズレ量計測装置２は、例えば、特開２０１２−７８９８号公報に記載された手法を採用すればよい。以下、説明する。

輪郭測定部３は、貼合ウェハＷの厚み方向（矢印Ｔ方向）の投影像から、半導体ウェハＳ１及びＳ２を合わせた輪郭形状を検出する。このため、輪郭測定部３は、貼合ウェハＷを搭載し回転するターンテーブル３１と、貼合ウェハＷの外周縁部付近に位置し、貼合ウェハＷの半径方向に一定の幅を有するスリット光を貼合ウェハＷの厚み方向に照射し、ターンテーブル３１の回転に伴う受光光束の幅の変化から、貼合ウェハＷの外形形状を検出する光学系３２とを備えて構成される。

図５は、輪郭測定部３による貼合ウェハＷの輪郭形状の測定原理を説明するための図である。光学系３２は、貼合ウェハＷの半径方向Ｘに延びるスリット光３２２を発生するスリット光源３２１と、そのスリット光３２２の貼合ウェハＷの外縁部付近を通過した光を受光するラインセンサ３２３と、スリット光源３２１とラインセンサ３２３とを相互に対向させて、貼合ウェハＷの外縁部付近に保持する保持部材３２４とを備えて構成される。スリット光源３２１は、スリット光３２２として、相互に平行で且つ貼合ウェハＷの半径方向Ｘに延びるスリット光を出射する。

従って、ターンテーブル３１で貼合ウェハＷを回転することで、固定位置に設けた光学系３２によって、貼合ウェハＷの輪郭の微小な凹凸を、スリット光の幅の変化から検出することができる。具体的には、式（Ｂ）のように、スリット光の基準位置（センサ基準位置）Ｐ１からの幅の変化分（影の部分の距離）Ｓに、ターンテーブル３１の中心Ｐ０から基準位置Ｐ１までの距離Ｌを加算することで、外径（輪郭）Ｃを求めることができる。

Ｃ＝Ｓ＋Ｌ・・・（Ｂ）

こうして測定された貼合ウェハＷの輪郭位置データに基づき、コンピュータ５が円フィッティングを行うことで、フィッティング直径、平均直径、及び中心位置を計算することができる。

一方、エッジ形状測定部４は、ターンテーブル４１で貼合ウェハＷを回転することで、固定位置に設けた光学系４２によって、接線方向から照射した照明光による投影像から、周方向Ｅの複数点における半導体ウェハＳ１及びＳ２それぞれの外縁部の形状を検出する。

図６は、エッジ形状測定部４による貼合ウェハＷの外縁部形状の測定原理を説明するための図である。光学系４２は、散乱光４２０を放射する点光源４２１と、散乱光４２０から平行光４２２を作成するコリメータレンズ４２３と、エッジ付近を通過した平行光４２２を集光する両側又は物体側テレセントリック構造のテレセントリックレンズ４２４と、テレセントリックレンズ４２４で集光された投影画像を受光する画像センサ４２５とを備えて構成される。更に、光学系４２は、画像センサ４２５に像側テレセントリック構造で光を入射するテレセントリックレンズ４２６及び開口絞り４２７を備える。

図７は、画像センサ４２５での撮像画像の一例及びその撮像画像から輪郭形状を抜出した結果を示す図である。図７は、半導体ウェハＳ１及びＳ２が相互に等しい直径の真円で、外縁部の所定の基準位置から１３５°（３１５°（＝１８０°＋１３５°））の直径線方向にズレた状態を示している。尚、所定の基準位置としては、例えば半導体ウェハＳ１のノッチＮ１のノッチ底部ＮＢ１を採用することができる。例えば、半導体ウェハＳ１のノッチ従って、４５°（２２５°（＝１８０°＋４５°））の位置では、図７（ａ）で示すように、半導体ウェハＳ１及びＳ２の外縁部は中心からほぼ等距離にある。これに対して、１３５°の位置では、図７（ｂ）で示すように、半導体ウェハＳ１の外縁部が、半導体ウェハＳ２の外縁部よりも飛び出している。反対に、３１５°の位置では、図７（ｃ）で示すように、半導体ウェハＳ２のエッジが、半導体ウェハＳ１の外縁部よりも飛び出している。

これらの図７（ａ）〜（ｃ）の撮像画像から、コンピュータ５が輪郭形状を抜出した結果を、それぞれ図７（ｄ）〜（ｆ）に示す。図７（ｄ）で示すように、相互に等しい直径で真円の半導体ウェハＳ１及びＳ２のズレ方向（１３５°（３１５°））とは直角方向の４５°（２２５°）の位置では、半導体ウェハＳ１及びＳ２の外縁部端面Ａ１は揃っている。このとき、輪郭測定部３で測定された半導体ウェハＳ１の半径をｒ１とすると、半導体ウェハＳ１及びＳ２の半径は、共にｒ１となる。

これに対して、図７（ｅ）で示すように、ズレが最大となる１３５°の位置では、半導体ウェハＳ１の外縁部が、半導体ウェハＳ２の外縁部よりもＡ２だけ飛び出している。このとき、輪郭測定部３で測定された半導体ウェハＳ１の半径をｒ１とすると、半導体ウェハＳ２の半径はｒ１−Ａ２となる。同様に、図７（ｆ）で示すように、ズレが最大となる３１５°の位置では、半導体ウェハＳ２の外縁部が、半導体ウェハＳ１の外縁部よりもＡ３だけ飛び出している。このとき、輪郭測定部３で測定された半導体ウェハＳ２の半径をｒ２とすると、半導体ウェハＳ１の半径はｒ２−Ａ３となる。

そして、半導体ウェハＳ１及びＳ２の直径が相互に等しい場合は、Ａ２＝Ａ３である。こうして求めた複数の箇所の半導体ウェハＳ１及びＳ２の直径から、コンピュータ５は、半導体ウェハＳ１及びＳ２の直径及び中心位置ならびに中心位置ズレ量を算出する。

例えば、輪郭測定部３による測定結果から円フィッティングにより半導体ウェハＳ１の半径がｒ１、半導体ウェハＳ２の半径がｒ２として算出されたとする。また、エッジ形状測定部４による測定により図７（ａ）〜（ｃ）に示す測定結果が得られたとする。この場合、基準位置から１３５°の位置では半導体ウェハＳ２の半径はｒ１−Ａ２と算出される。また、基準位置から３１５°の位置では半導体ウェハＳ２の半径はｒ１＋Ａ３と算出される。コンピュータ５は、これらの結果から輪郭測定部３による半導体ウェハＳ１、Ｓ２の外縁部の測定結果を補間し、補間後の測定結果に対して、再度、円フィッティングを行い、半導体ウェハＳ１、Ｓ２の中心位置、及び半径ｒ１、ｒ２を求める。

半導体ウェハＳ１、Ｓ２が図２に示すようにズレている場合、輪郭測定部３は、半導体ウェハＳ１、Ｓ２のそれぞれについて外縁部の全域を測定することができない。例えば、図２において、点線で示す半導体ウェハＳ２の左半分の領域や、実線で示す半導体ウェハＳ１の右半分の領域は測定できない。よって、この測定結果から円フィッティングを行った場合、半導体ウェハＳ１、Ｓ２は、それぞれ、外縁部の半円の輪郭情報から半径及び中心位置が算出されてしまう。これでは、半導体ウェハＳ１、Ｓ２の半径及び中心位置を正確に求めることができない。

また、例えば、半導体ウェハＳ２の半径が半導体ウェハＳ１の半径よりも小さく、半導体ウェハＳ２が半導体ウェハＳ１の内部に完全に隠れてしまう場合がある。この場合、輪郭測定部３の測定結果は半導体ウェハＳ２の外縁部の情報を含んでいない。

そこで、本実施の形態では、輪郭測定部３に加えて更にエッジ形状測定部４により貼合ウェハＷの外縁部の形状を検出している。これにより、輪郭測定部３により得られた測定結果を補間して、半導体ウェハＳ１、Ｓ２のそれぞれの外縁部の全域の形状を測定することができ、半導体ウェハＳ１、Ｓ２のそれぞれの半径及び中心位置を正確に求めることができる。

尚、図７の例では、エッジ形状測定部４の測定結果のうち、３箇所の測定結果を示しているが、エッジ形状測定部４は、６０°刻み、４５°刻み、３０°刻み、１０°刻み、５°刻み、１°刻みというように、より多くの箇所を測定してもよい。

（２）ノッチ位置ズレ量の測定方法
次に、ノッチ位置ズレ量の測定方法について説明する。

図３に示すノッチ形状取得部２００は、少なくとも、半導体ウェハＳ１のノッチ底部ＮＢ１に対する半導体ウェハＳ２のノッチ底部ＮＢ２の位置が識別可能なようにノッチＮ１及びＮ２の形状情報が取得できればよい。以下では、ノッチ形状取得部２００の形態として、まず（２−１）鏡面反射を用いる方法、（２−２）レーザー顕微鏡を用いる方法、を例に挙げてノッチＮの開口部側からノッチＮ１及びＮ２の形状情報を同時に取得する方法について説明する。更に（２−３）カメラ群を用いる方法、（２−４）赤外線カメラを用いる方法、を例に挙げて貼合ウェハＷの厚さ方向（表裏方向）からノッチＮの形状情報を取得する方法について説明する。

（２−１）鏡面反射を用いる方法
図８は、鏡面反射を用いてノッチＮの形状情報を取得し、回転ズレ量を算出する場合における回転ズレ量計測装置１の構成を示した図である。光源２０１とカメラ２０２（撮像部）とはノッチ形状取得部２００に相当する。光源２０１は、光ファイバの出射端や発光ダイオード等であり、貼合ウェハＷの外縁部から所定間隔離れた位置であってノッチＮの開口部正面側に配置され、ノッチＮに向けて光Ｂを出射する。

また、光源２０１は、複数の角度からノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部を照射する。つまり、光源２０１は、ノッチ底部ＮＢを中心とする１つの平面上であって、周方向Ｅに沿って円弧上に位置するように配置される。

ノッチＮの照射方法としては、光源２０１が矢印Ｆに示すように周方向Ｅに沿って所定角度の範囲を移動しながらノッチＮを照射する方法、あるいは、周方向Ｅに沿って所定角度毎に光源２０１を複数配置し、順次光を出射させる方法等が考えられる。

前者の場合、高額又は特殊な光源を用いる場合（例えば、半導体ウェハＳの特性により特別に強力な光源が必要な場合）に、光源の数が１個で済むというメリットがある。光源２０１を移動させる場合は、光源２０１を周方向Ｅに沿って移動させるモーター等を含む駆動装置（不図示）が必要となる。

そして、一般的で安価な光源を使用する場合、後者の構成にすることでモーター等の装置が不要となり、比較的簡単且つ安価に光源ユニットを構成することができる。尚、駆動装置の駆動制御や複数の光源に対する点灯制御は、コンピュータ９の制御部２４０によって行われる。

尚、図８において点線で示した光源２０１は、移動中の光源、又は複数配置された光源２０１を分かり易く示したものであり、ノッチＮに対する照射位置を限定するものではない。

カメラ２０２は、ノッチＮの開口部正面側であって貼合ウェハＷの外縁部から所定間隔離れた位置に固定され、光源２０１が出射した光ＢのうちノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部で鏡面反射（正反射）した反射光Ｒを受光して光電変換することにより、反射光Ｒの二次元の輝度分布を画像として出力するものである。カメラ２０２の焦点は、ノッチ底部ＮＢに設定されている。

図９は、ノッチＮの開口部正面（ノッチ底部ＮＢの面角度に対して法線方向にある位置）から光を照射したときのカメラ２０２による撮影画像の一例である。光源２０１が出射した光Ｂのうち、鏡面反射した反射光Ｒがカメラ２０２に入射する。つまり、カメラ２０２による撮影画像は、反射光Ｒの輝度分布を表す画像となる。つまり、この画像において、輝度のピーク位置（ピーク輝度位置）は、光Ｂが鏡面反射した位置に相当する。

即ち、図９における白い部分は、上側が半導体ウェハＳ１のノッチ底部ＮＢ１及びノッチＮ１以外の半導体ウェハＳ１の外縁部、下側が半導体ウェハＳ２のノッチ底部ＮＢ２及びノッチＮ２以外の半導体ウェハＳ２の外縁部に該当する。ノッチＮにおけるノッチ底部ＮＢ以外の縁部については、鏡面反射した光がカメラ２０２に入射しないため、画像には表れない。従って、図中のカッコで示した部分がノッチＮ１及びＮ２に相当する。

また、外縁部における鏡面反射位置の面において、その法線方向を基準とした光の入射角と反射角とは等しい。このことから、カメラ２０２の撮影画像におけるピーク輝度位置と、外縁部に対する光Ｂの照射方向（光源２０１の位置からノッチ底部ＮＢへ向かう方向）とに基づいて、外縁部において光Ｂが鏡面反射した位置と、その鏡面反射した位置の面角度とを一意に算出することが可能である。

図１０は、光の照射方向等を示す符号を説明するための図である。図１０（ａ）は、図８に示した回転ズレ量計測装置１を上方から見たときの平面図であり、貼合ウェハＷとして半導体ウェハＳ１のみ示している。そして、図１０（ｂ）は、ノッチＮ１の拡大図である。

図１０（ａ）に示すように、ノッチ底部ＮＢ１とカメラ２０２とを結ぶ直線の方向（以下、「カメラ正面方向」という）を基準としたときの光Ｂの照射角度をφとする。また、貼合ウェハＷの外縁部における光Ｂの鏡面反射位置Ｎｘと、カメラ正面方向に直交する面（以下、撮像画像におけるＸ−Ｙ平面に相当する面という意味で「Ｘ−Ｙ面」という）とがなす角を面角度θｓとする。ここで、鏡面反射位置Ｎｘとは、光Ｂを鏡面反射させた貼合ウェハＷの外縁部上の位置を示す。また、面角度θｓは、Ｘ−Ｙ面を基準としたときの鏡面反射位置Ｎｘにおける貼合ウェハＷの外縁部の傾きを表す。

図１１は、面角度θｓの測定原理について説明するための図である。カメラ２０２がテレセントリックレンズ方式のカメラである場合、カメラ２０２内に入射する反射光Ｒの方向と、カメラ２０２の正面方向とがほぼ平行となるため、撮像画像におけるピーク輝度位置は光Ｂの鏡面反射位置Ｎｘに相当する。更に、光Ｂの入射角と反射角とがなす角（照射角度φ）は、鏡面反射位置Ｎｘの法線で２等分される。そのため、（９０−θｓ−φ／２）＝（９０−φ）となり、次の式（Ｃ）が成立する。

θｓ＝φ／２ ・・・（Ｃ）

従って、ノッチ位置ズレ量算出部２１０が、カメラ２０２が撮影した画像のピーク輝度位置から鏡面反射位置Ｎｘを特定でき、更に、光源２０１の位置に応じて定まる光Ｂの照射角度φ（既知の角度）から、鏡面反射位置Ｎｘにおける面角度θｓを特定できる。

つまり、制御部２４０が、光源２０１を点灯させたまま図８における矢印Ｆの方向に移動させる（光源２０１が複数配置される場合は、点灯を順次切り替えさせる）ことによって、光Ｂの照射角度φが切り替わる。そして、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、カメラ２０２を通じてノッチＮの画像を取得し、この画像から複数の光Ｂの照射角度φの各々についての面角度θｓ、即ち、ノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部の面角度θｓの分布を求めることができる。

尚、貼合ウェハＷの外縁部の形状や反射率が異なると、反射光Ｒの明るさが異なってくる。反射光Ｒの明るさが異なると、撮影によって鮮明度の異なる画像となってしまいピーク輝度位置を精度良く解析できなくなる。従って、最適な明るさの反射光Ｒを得るために、光源２０１の光強度、カメラ２０２の感度又は露光時間等、照射条件や撮影条件を変化させて撮影することが望ましい。

図１２は、ノッチ位置ズレ量算出部２１０による演算結果を示したグラフである。横軸は半導体ウェハＳ１及びＳ２の周方向、縦軸は径方向を示している。また、縦軸及び横軸の目盛り間隔は２００μｍである。ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、カメラ２０２が撮影した画像からノッチＮ１及びＮ２の面角度θｓを算出し、隣り合う面角度θｓを連結することによってノッチＮの形状を求め、その形状を関数でフィッティングする。図１２では二次関数を用いてノッチ形状を表しているが、二次関数の他に、他の次数の多項式、円等で表してもよい。図１２において、グラフＮＧ１はノッチＮ１の形状を、グラフＮＧ２はノッチＮ２の形状を表している。

尚、ノッチ位置ズレ量算出部２１０が求めたグラフは、グラフの示すノッチの形状及び横軸の位置情報（ｘ座標）に大きな意味があり、縦軸の位置情報（ｙ座標）は特に意味を持たない。理由は、ノッチ形状取得部２００によるノッチＮの形状測定（つまり、図９に示すカメラ２０２が撮影した画像）から得られる情報は、ｘ方向の座標値とｘ方向各位置での面角度θｓのみである。ノッチＮの形状を再現する際には、ｘ方向各位置での面角度θｓを左端（又は右端）から順に積算していくが、積算の最初の点のｙ方向の座標値を決めることはできない。従って、図１２に示す縦軸（ｙ座標）には意味がない。

そして、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、グラフＮＧ１の中心軸ｎｂ１及びグラフＮＧ２の中心軸ｎｂ２を求め、中心軸ｎｂ１のｘ座標と中心軸ｎｂ２のｘ座標との差分Ｚを求める。この差分Ｚがノッチ位置ズレ量に相当する。尚、中心軸ｎｂ１は、グラフＮＧ１の頂点と半導体ウェハＳ１の中心位置とを繋ぐ直線を採用することができる。また、中心軸ｎｂ２も中心軸ｎｂ１と同様、グラフＮＧ２の頂点と半導体ウェハＳ２の中心位置とを繋ぐ直線を採用することができる。

回転ズレ量算出部２２０は、Ｉ／Ｆ部２３０を介して中心位置ズレ量計測装置２から取り込んだ中心位置ズレ量と、ノッチ位置ズレ量算出部２１０が算出した差分Ｚ、即ちノッチ位置ズレ量とを用いて回転ズレ量を算出する。上記にて示した式（Ａ）を用いて回転ズレ量を求める場合、ｘ２が差分Ｚとなる。こうして回転ズレ量算出部２２０は、回転ズレ量θを求めることができる。

θ＝ｔａｎ^−１｛（ｘ２−ｘ１）／（ｒ−ｄ１）｝・・・（Ａ）

尚、上記ではノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ底部ＮＢの位置を解析してノッチ位置ズレ量を求めることとして説明したが、更にノッチ肩部ＮＫの位置も解析することでノッチ位置を求め、ノッチ位置ズレ量を算出するようにしてもよい。ここでノッチ位置とは、半導体ウェハＳ１の場合、ノッチ底部ＮＢ１とノッチ肩部ＮＫの３点によって定まる位置である。

しかしながら、カメラ２０２の焦点がノッチ底部ＮＢに設定されている場合、ノッチ肩部ＮＫはピントがずれて撮影されるため、ノッチ位置ズレ量算出部２１０がノッチ肩部ＮＫの位置を正確に検出できない可能性がある。あるいは、ノッチ肩部ＮＫの曲率がノッチ底部ＮＢの曲率に比べて大きいため、ノッチ肩部ＮＫ付近の面角度θｓが正確に算出されないことから、ノッチ肩部ＮＫの正確な位置が求められない可能性もある。

そこで、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ底部ＮＢの検出位置とノッチ肩部ＮＫの検出位置に対して重み付け平均値を取る。つまり、ノッチ底部の検出位置は重要度が高く、ノッチ肩部の検出位置は重要度が低くなるように重み付け平均値を取ることで、最良なノッチ位置を算出することができる。

（２−２）レーザー顕微鏡を用いる方法
図１３は、レーザー顕微鏡を用いてノッチＮの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置１の構成を示した図である。レーザー顕微鏡２０３はノッチ形状取得部２００に相当する。レーザー顕微鏡２０３は、レーザー光源、光学レンズ及び受光素子等で構成され、ノッチＮの開口部正面側であって、貼合ウェハＷの外縁部から所定間隔離れた位置に配置されている。レーザー顕微鏡２０３は、レーザー光源の出射したレーザー光のうちノッチＮで反射した光を光学レンズを介して受光素子で受光する。そして、受光素子が受光した光を光電変換してノッチＮを視覚的に拡大した画像を生成し、その画像をコンピュータ９へ出力する。

コンピュータ９のノッチ位置ズレ量算出部２１０は、レーザー顕微鏡２０３が撮影した拡大画像からノッチ底部ＮＢ１とノッチ底部ＮＢ２との位置を解析し、ノッチ位置ズレ量ｘ２を算出する。そして、回転ズレ量算出部２２０は、Ｉ／Ｆ部２３０を介して中心位置ズレ量計測装置２から取り込んだ中心位置ズレ量ｘ１と、ノッチ位置ズレ量算出部２１０が算出したノッチ位置ズレ量ｘ２とを用いて、上記した式（Ａ）等を用いて回転ズレ量θを算出する。

以上、説明したように、（２−１）鏡面反射を用いる方法及び（２−２）レーザー顕微鏡を用いる方法の場合、ノッチ形状取得部２００はノッチＮ１及びＮ２の形状情報を同時に取得することができる。そのため、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は半導体ウェハＳ１に対する半導体ウェハＳ２の位置を１つの形状情報から解析することができ、ノッチＮ１からノッチＮ２までの距離を正確に測定することができる。従って、ノッチ位置ズレ量を精度良く求めることができ、回転ズレ量を正確に算出することができる。

（２−３）カメラ群を用いる方法
図１４は、カメラ群を用いてノッチＮの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置１の構成を示した図である。カメラ２０４（第１撮像部）及びカメラ２０５（第２撮像部）はノッチ形状取得部２００に相当する。以下、カメラ２０４及びカメラ２０５をまとめて「カメラ群３００」という。カメラ群３００は、貼合ウェハＷを挟んで厚さ方向（矢印Ｔ方向）に互いに対向し、且つノッチＮから所定間隔離れた位置にそれぞれ配置されている。

つまり、カメラ２０４は半導体ウェハＳ１側であって、ノッチＮ１から半導体ウェハＳの厚さ方向に所定距離離れた位置に配置されてノッチＮ１を撮影する。このとき、カメラ２０４の焦点はノッチＮ１の外縁部に設定される。また、カメラ２０５は半導体ウェハＳ２側であって、ノッチＮ２から半導体ウェハＳの厚さ方向に所定距離離れた位置に配置されてノッチＮ２を撮影する。このとき、カメラ２０５の焦点はノッチＮ２の外縁部に設定される。そして、カメラ２０４及び２０５は撮影した画像をコンピュータ９へ出力する。

半導体ウェハＳの表面が鏡面である場合、半導体ウェハＳを照射する光源として同軸落射光源を用いることが望ましい。同軸落射光源を用いることで、半導体ウェハＳの表面で反射した光のみがカメラ群３００側に向かい、半導体ウェハＳの外縁部や半導体ウェハＳの背景で反射した光はカメラ群３００に向かわない。こうすることで、ノッチ位置ズレ量算出部２１０による半導体ウェハＳの輪郭抽出の画像処理が容易になる。

図１５は、カメラ群３００が撮影した画像の一例を示した図である。図１５（ａ）はカメラ２０４が撮影した画像７１であり、図１５（ｂ）はカメラ２０５が撮影した画像７２である。ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、カメラ２０４及び２０５が撮影した画像７１及び７２をそれぞれ取り込み、両画像からノッチ底部ＮＢ１及びノッチ底部ＮＢ２の位置を解析して、位置ズレ量を算出する。

例えば、紙面左右方向をｘ軸、紙面上下方向をｙ軸としたとき、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は画像７１からノッチ底部ＮＢ１の位置を解析し、その位置を画像内における座標に変換する（座標（ｘａ，ｙａ））。同様に、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は画像７２からノッチ底部ＮＢ２の位置を解析し、その位置を画像内における座標に変換する（座標（ｘｂ，ｙｂ））。そして、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ底部ＮＢ１のｘ座標とノッチ底部ＮＢ２のｘ座標の差（ｘａとｘｂの差）をノッチ位置ズレ量として導き出す。

尚、カメラ２０４及び２０５は、事前に互いの撮影視野の相対関係を予めキャリブレーションしておくことが望ましい。例えばある物体をカメラ２０４とカメラ２０５とで同時に撮影した場合、カメラ２０４の撮影画像とカメラ２０５の撮影画像との中心にその物体の中心があることが理想である。しかしながら、カメラ２０４とカメラ２０５との位置を精密に一致させることは困難であり、同じ物体を同時に撮影しても、カメラ２０４とカメラ２０５とが撮影した画像における物体の位置が異なる場合がある。

そこで、カメラ２０４とカメラ２０５との撮影視野の中心の誤差を予め測定（キャリブレーション）しておく。そして、ノッチ位置ズレ量算出部２１０はノッチ位置ズレ量を算出する際に、その誤差を用いて位置補正することにより、正確なノッチ位置ズレ量を求めることができる。

（２−４）赤外線カメラを用いる方法
図１６は、赤外線カメラを用いてノッチＮの形状情報を取得する場合における回転ズレ量計測装置１の構成を示した図である。赤外線カメラ２０７（赤外線カメラ）と赤外光源２０６とはノッチ形状取得部２００に相当する。赤外線カメラ２０７と赤外光源２０６とは、貼合ウェハＷを挟んで厚さ方向（矢印Ｔ方向）に互いに対向し、且つノッチＮから所定間隔離れた位置にそれぞれ配置されている。尚、図１６では、赤外線カメラ２０７を半導体ウェハＳ１側、赤外光源２０６を半導体ウェハＳ２側に配置しているが、逆でも構わない。

赤外光源２０６は、半導体ウェハＳ２側からノッチＮを含む貼合ウェハＷの外縁部に向けて赤外光Ｉｒを照射する。半導体ウェハＳを透過した赤外光Ｉｒは赤外線カメラ２０７が取り込み、光電変換して画像を生成する。半導体ウェハＳの平面部に入射した赤外光Ｉｒはそのまま透過するが、外縁部に入射した赤外光は屈折又は反射するために赤外線カメラ２０７に入射しない。従って、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、赤外線カメラ２０７が撮影した画像を解析することで、半導体ウェハＳの外縁部を求めることができ、更にノッチ底部ＮＢの位置を算出することができる。

図１７は、赤外線カメラ２０７が撮影した画像７３を示した図である。ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、赤外線カメラ２０７が撮影した画像７３からノッチ底部ＮＢ１及びノッチ底部ＮＢ２の位置を解析して、位置ズレ量を算出する。

例えば、紙面左右方向をｘ軸、紙面上下方向をｙ軸としたとき、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は画像７３からノッチ底部ＮＢ１及びＮＢ２の位置を解析して、その位置を画像内における座標に変換し、座標（ｘｃ，ｙｃ）及び座標（ｘｄ，ｙｄ）を求める。そして、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ底部ＮＢ１のｘ座標とノッチ底部ＮＢ２のｘ座標との差（ｘｃとｘｄとの差）をノッチ位置ズレ量として算出する。

以上、説明したように、（２−３）カメラ群を用いる方法及び（２−４）赤外線カメラを用いる方法では、ノッチ位置ズレ量算出部２１０は、ノッチ形状取得部２００が貼合ウェハＷの一方の面側又は両面側から取得したノッチＮ１及びＮ２の形状情報を用いて、半導体ウェハＳ１に対する半導体ウェハＳ２の位置関係を解析することができ、更に、ノッチＮ１からノッチＮ２までの距離をノッチ位置ズレ量として求めることができる。そして、回転ズレ量算出部２２０は、このノッチ位置ズレ量と中心位置ズレ量を用いて回転ズレ量を求めることができる。

（貼合ウェハの製造方法）
次に、本実施の形態における貼合ウェハＷの製造方法について説明する。本実施の形態における貼合ウェハＷの製造方法は、上記の回転ズレ量検出装置による回転ズレ量検出方法を用いて貼合ウェハＷを検品することを特徴とする。

以下の説明では、貼合ウェハＷとしては、ノッチが外縁部に形成された円盤状の半導体基板とノッチが外縁部に形成された円盤状の支持基板とを貼り合わせて製造される貼合ウェハＷを採用する。また、以下の説明では、貼合ウェハＷとして、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等を採用する。

図１８は、本発明の実施の形態における貼合ウェハＷの製造工程を示す図である。まず、図１８（ａ）に示すように、半導体基板１８０１及び支持基板１８０２を用意する。半導体基板１８０１は半導体ウェハとして供給される。支持基板１８０２も同様なウェハ形状の基板として供給される。

半導体基板１８０１にはシリコン（Ｓｉ）基板等が用いられる。半導体基板１８０１の第１の主面１８０１ａには、例えば、フォトダイオード等の受光部や、受光部により受光された信号を流す配線層等が設けられている。

支持基板１８０２としては、例えばガラス基板等の光透過性部材が適用される。本実施の形態における支持基板１８０２は、第１の主面１８０１ａに設けられた受光部の光透過性保護部材としても用いられる。そして、支持基板１８０２としては、例えばホウ珪酸ガラス、石英ガラス、ソーダ石灰ガラス等を含むガラス基板が使用される。このような支持基板１８０２として、半導体基板１８０１とほぼ同サイズ、もしくは若干大きいサイズのガラス基板等を用意し、これを半導体基板１８０１の第１の主面１８０１ａ上に配置する。

次に、図１８（ｂ）に示すように半導体基板１８０１の第１の主面１８０１ａの受光部を除く外周領域に接着剤層１８０３を塗布する。次に、図１８（ｃ）に示すように半導体基板１８０１と支持基板１８０２とを貼り合せる。接着剤層１８０３としては、感光性や非感光性のエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等を含む接着剤が採用される。接着剤層１８０３は真空中でのラミネートやロールコート等を適用して形成される。

半導体基板１８０１と支持基板１８０２とは、接着剤層１８０３を介して熱プレス（真空熱プレス等）して貼り合される。

半導体基板１８０１と支持基板１８０２とを貼り合せるにあたって、図１に示すノッチＮが用いられる。すなわち、半導体基板１８０１の外縁部に設けられたノッチＮ１と、支持基板１８０２の外縁部に設けられたノッチＮ２とが重なるように、半導体基板１８０１と支持基板１８０２とが貼り合せされる。

次に、図１９に示すように、半導体基板１８０１に対して、薄厚化工程が実施される。すなわち、半導体基板１８０１において、第１の主面１８０１ａとは反対側の第２の主面１８０１ｂが、機械研削、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）、ウェットエッチング、或いはドライエッチング等により加工され、半導体基板１８０１の厚さが所定の厚さまで減少させて薄厚化される。

図２０は、本発明の実施の形態による貼合ウェハ製造装置のブロック図である。貼合ウェハ製造装置は、回転ズレ量計測装置１及び中心位置ズレ量計測装置２に加えて、更に貼合部２００１及び検品部２００２を備えている。

貼合部２００１は、図１８、図１９に示す貼合工程を実施する装置である。具体的には、貼合部２００１は、半導体基板１８０１を保持する第１ステージと、支持基板１８０２を保持する第２ステージと、半導体基板１８０１に接着剤層１８０３を塗布する塗布機構と、半導体基板１８０１のノッチＮ１及び支持基板１８０２のノッチＮ２とを位置決めして、半導体基板１８０１及び支持基板１８０２を貼り合わせる貼合機構等を備えている。

検品部２００２は、例えば、コンピュータにより構成され、回転ズレ量算出部２２０により算出された貼合ウェハＷの回転ズレ量が既定値以上であるか否かを判定する。そして、検品部２００２は、回転ズレ量が既定値以上である場合、貼合ウェハＷが不良品であると判断する。一方、検品部２００２は、回転ズレ量が既定値未満である場合、貼合ウェハＷは良品であると判定する。そして、検品部２００２は、貼合ウェハＷが不良品であると判断した場合、図略の表示装置に該当する貼合ウェハＷが不良品であることを表示し、該当する貼合ウェハＷが不良品であることをユーザに報知すればよい。或いは、不良品の貼合ウェハＷと良品の貼合ウェハＷとを振り分ける図略の振分機構を設け、検品部２００２は、この振り分け機構に不良品の貼合ウェハＷと良品の貼合ウェハＷとを振り分けさせてもよい。

１ 回転ズレ量計測装置
２ 中心位置ズレ量計測装置
３ 輪郭測定部
４ エッジ形状測定部
５、９ コンピュータ
２００ ノッチ形状取得部
２０１ 光源
２０２、２０４、２０５ カメラ
２０３ レーザー顕微鏡
２０７ 赤外線カメラ
２１０ ノッチ位置ズレ量算出部
２２０ 回転ズレ量算出部
１８０１ 半導体基板
１８０２ 支持基板
１８０３ 接着剤層
２００１ 貼合部
２００２ 検品部
Ｎ、Ｎ１、Ｎ２ ノッチ
ＮＢ、ＮＢ１、ＮＢ２ ノッチ底部
ＮＫ、ＮＫ１ ノッチ肩部
Ｏ１、Ｏ２ 中心位置
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 半導体ウェハ
Ｗ 貼合ウェハ
ｘ１ 中心位置ズレ量
ｘ２ ノッチ位置ズレ量
θ 回転ズレ量

Claims (10)

1. ノッチが外縁部に形成された円盤状の基板が当該基板の厚さ方向に複数枚重ねて貼り合わされた貼合基板の各基板間の回転ズレ量を検出する貼合基板の回転ズレ量計測装置であって、
   各基板の中心位置のズレ量である中心位置ズレ量を取得する中心位置ズレ量取得手段と、
   各基板のノッチの形状情報を取得するノッチ形状取得手段と、
   前記ノッチの形状情報から各基板のノッチ位置を求め、当該各ノッチ位置から各基板間におけるノッチ位置のズレ量であるノッチ位置ズレ量を算出するノッチ位置ズレ量算出手段と、
   前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量に基づいて、各基板間の回転ズレ量を算出する回転ズレ量算出手段とを備える貼合基板の回転ズレ量計測装置。
2. 前記複数の基板の中の何れか１つを基準基板とし、
   前記中心位置ズレ量取得手段は、前記基準基板の中心位置である基準中心位置と前記基準基板以外の基板の中心位置との間のズレ量を前記中心位置ズレ量として取得し、
   前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記基準基板のノッチ位置である基準ノッチ位置と前記基準基板以外の基板のノッチ位置との間のズレ量を前記ノッチ位置ズレ量として算出し、
   前記回転ズレ量算出手段は、前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量を用いて、前記基準基板の中心位置及び前記ノッチ位置間を結んだ直線と、前記基準基板以外の基板の中心位置及びノッチ位置間を結んだ直線とがなす角度を前記回転ズレ量として算出する請求項１に記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
3. 前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチの開口部の正面側に配置され、全ての前記基板のノッチの形状情報を同時に取得する請求項１又は２記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
4. 前記ノッチ形状取得手段は、
   前記基板の周方向に沿って複数の角度から前記ノッチを含む前記基板の外縁部を照射する光源と、
   前記光源が出射した光が前記ノッチを含む外縁部で反射した反射光を受光し、当該反射光の輝度情報を前記ノッチの形状情報として出力する撮像部とを備え、
   前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記輝度情報から各基板のノッチ位置を求める請求項３に記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
5. 前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチの開口部の正面側から全ての基板のノッチ形状の画像を取得し、取得した画像を前記形状情報として出力するレーザー顕微鏡である請求項３に記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
6. 前記ノッチ形状取得手段は、前記ノッチを挟んで前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の一方の面側又は両面側から前記ノッチの形状情報を取得する請求項１又は２記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
7. 前記ノッチ形状取得手段は、
   前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記一方の面側から前記ノッチを撮影して第１形状情報を出力する第１撮像部と、
   前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記他方の面側から前記ノッチを撮影して第２形状情報を出力する第２撮像部とを備え、
   前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記第１形状情報及び前記第２形状情報から各基板のノッチ位置を求める請求項６記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
8. 前記ノッチ形状取得手段は、
   前記ノッチから前記基板の厚さ方向に所定間隔離れた位置に配置され、前記貼合基板の前記一方の面側から前記ノッチを照射する赤外光源と、
   前記ノッチから前記基板の厚さ方向に前記所定間隔離れた位置であって、前記貼合基板の前記他方の面側に配置され、前記赤外光源が出射した赤外光のうち、前記基板を透過した透過光を受光して、前記透過光の強度情報を前記ノッチの形状情報として出力する赤外線カメラとを備え、
   前記ノッチ位置ズレ量算出手段は、前記強度情報から各基板のノッチ位置を求める請求項６に記載の貼合基板の回転ズレ量計測装置。
9. ノッチが外縁部に形成された円盤状の基板が当該基板の厚さ方向に複数枚重ねて貼り合わされた貼合基板の各基板間の回転ズレ量を検出する貼合基板の回転ズレ量計測方法であって、
   各基板の中心位置のズレ量である中心位置ズレ量を取得する中心位置ズレ量取得ステップと、
   各基板のノッチの形状情報を取得するノッチ形状取得ステップと、
   前記ノッチの形状情報から各基板のノッチ位置を求め、当該各ノッチ位置から各基板間におけるノッチ位置のズレ量であるノッチ位置ズレ量を算出するノッチ位置ズレ量算出ステップと、
   前記中心位置ズレ量及び前記ノッチ位置ズレ量に基づいて、各基板間の回転ズレ量を算出する回転ズレ量算出ステップとを備える貼合基板の回転ズレ量計測方法。
10. ノッチが外縁部に形成された円盤状の半導体基板とノッチが外縁部に形成された円盤状の支持基板とを貼り合わせて貼合基板を製造する貼合基板の製造方法であって、
    前記ノッチが重なるように前記半導体基板と前記支持基板とを貼り合わせる貼合ステップと、
    前記支持基板が貼り合わされた前記半導体基板の回転ズレ量を請求項９記載の回転ずれ量計測方法を用いて計測する回転ズレ量計測ステップと、
    前記回転ズレ量計測ステップにより計測された回転ズレ量に基づき、前記貼合基板を検品する検品ステップとを備える貼合基板の製造方法。
    

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