JP2015133371A

JP2015133371A - マーク検出方法

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Publication number: JP2015133371A
Application number: JP2014003081A
Authority: JP
Inventors: 暢之福士; Nobuyuki Fukushi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-01-10
Filing date: 2014-01-10
Publication date: 2015-07-23
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Also published as: US9360773B2; TW201528422A; TWI626707B; KR102192041B1; DE102015200197A1; US20150198899A1; GB2522781B; GB2522781A; CN104779191A; CN104779191B; KR20150083785A; JP6215059B2

Abstract

【課題】ウエーハの結晶方位を示すマークを短時間で精度よく検出することができるマーク検出方法を提供すること。
【解決手段】マーク検出方法は、保持テーブル（５）上に保持されたウエーハ（Ｗ）の外周からノッチ（Ｎ）を検出する方法であり、保持テーブルをインデックス回転させて、ウエーハの外周の少なくとも３箇所を撮像してウエーハの外周の３点の座標を検出し、３点の座標からウエーハの中心を算出して保持テーブルに対するウエーハの芯出しを実施し、ウエーハの外周に対応した一部の撮像領域を用いて、保持テーブルを連続的に１回転させながらウエーハの外周を全周にわたって撮像して、ノッチが位置する角度を検出する構成にした。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハの外周の結晶方位を示すマークを検出するマーク検出方法に関し、特に４５０ｍｍの大口径サイズのウエーハのマークを検出するマーク検出方法に関する。

通常、ウエーハの外周には結晶方位を示すマークが形成されており、研削装置等ではマークで示される結晶方位を考慮して加工方向が決定されている。従来、この種のマーク検出方法として、ウエーハの外周を撮像しながら、ウエーハの中心と結晶方位を示すマークとを同時に検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のマーク検出方法では、保持テーブル上のウエーハの外周が撮像装置によって全周に亘って撮像される。そして、撮像されたウエーハの外周からウエーハの中心が算出され、さらに外周位置の変化からマークが検出されている。

特開２０１１−４０６３７号公報

特許文献１に記載のマーク検出方法では、ウエーハが１回転する間にウエーハの中心のズレ量とマークを検出することができる。しかしながら、保持テーブルの中心に対するウエーハの中心の位置ズレを考慮して撮像領域を広く設定しなければならず、画素が粗くなって十分な検出精度が得られない。画素数を大きくすることで検出精度を向上させることが可能であるが、データ容量が大きくなるのでデータの読み込みに時間がかかるという問題がある。このため、データの読み込みの速度に合わせて、保持テーブルの回転を遅くしなければならず、マークの検出に長い時間を要するという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ウエーハの結晶方位を示すマークを短時間で精度よく検出することができるマーク検出方法を提供することを目的とする。

本発明のマーク検出方法は、外周に結晶方位を示すマークを有する円板状のウエーハより狭い面積の吸引保持面でウエーハの中央を吸引保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を軸に高速と低速の少なくとも２段階の速度で回転させる回転手段と、該回転手段で回転される該保持テーブルの回転角度を指定する角度指定部と、該回転手段で回転される該保持テーブルの回転角度を検出する角度検出部と、該回転手段で該保持テーブルを回転させウエーハの外周を撮像する撮像手段と、該角度検出部で検出される回転角度で該撮像手段が撮像したウエーハの外周の指定した位置の座標を記憶する座標記憶部と、該保持テーブルが吸引保持するウエーハの吸引保持位置を変更する吸引保持位置変更手段と、を備える加工装置を用いたウエーハのマーク検出方法であって、該角度指定部が指定した角度で該保持テーブルを該回転手段で高速でインデックス回転させて、該撮像手段がウエーハの外周を撮像する少なくとも３箇所のウエーハの外周の座標を該座標記憶部が記憶する外周座標記憶工程と、該外周座標記憶工程で記憶した少なくとも３箇所の座標を用いてウエーハの中心を算出する中心算出工程と、該中心算出工程で算出されたウエーハの中心と予め記憶する該保持テーブルの中心とを、該吸引保持位置変更手段を使用して一致させるウエーハ芯出し工程と、該ウエーハ芯出し工程で芯出しされたウエーハを吸引保持する該保持テーブルを、該撮像手段で撮像する撮像画像においてウエーハの外周が撮像される限定されたピクセルを用いて、該回転手段で該外周記憶工程より低速で連続回転させてウエーハの外周を全周撮像して該マークが位置する角度を検出するマーク検出工程と、を有している。

この構成によれば、保持テーブルが高速でインデックス回転され、撮像手段によってウエーハの外周が撮像されて、ウエーハの外周から少なくとも３箇所の座標が取得される。そして、少なくとも３箇所の座標からウエーハの中心が算出され、保持テーブルの中心にウエーハの中心が一致するように芯出しされる。このウエーハの芯出しによって、保持テーブルの回転時のウエーハの外周のブレが小さくなり、ウエーハの全周を撮像してウエーハの外周のマークを検出する際に、撮像手段の撮像領域を最小限に抑えることができる。このように、保持テーブルがインデックス回転されるため、保持テーブルに対するウエーハの芯出しが高速化される。また、ウエーハの外周のマークの検出時の撮像領域が最小限に抑えられているため、画素数を増やしてもデータ容量が大きくなり過ぎることがない。よって、データの読み込みを速くして、保持テーブルの回転を速めて短時間で精度よくマークを検出することができる。

また本発明のマーク検出方法において、該中心算出工程は、該角度指定部で指定した角度で該保持テーブルをインデックス回転させて該撮像手段でウエーハの外周を３箇所撮像した撮像画像からウエーハの中心座標を算出する第１の算出工程と、一度用いた該３箇所の撮像画像の中から少なくとも１箇所を、異なる撮像画像と入れ替えて、一度用いた該３箇所の撮像画像とは異なる組み合わせの３箇所の撮像画像でウエーハの中心座標を算出する第２の算出工程と、該第１の算出工程で算出した中心座標と該第２の算出工程で算出した中心座標と比較して、２つの算出された中心座標が一致した時に中心座標が算出されたと判断する判断工程と、該判断工程において中心座標を算出されたと判断するまで、該第２の算出工程を繰返し実行させ少なくとも４つの撮像画像を用いてウエーハの中心を算出させる。

また本発明のマーク検出方法において、該吸引保持位置変更手段は、該保持テーブルが吸引保持する該吸引保持面に接してないウエーハの外周エリアを載置させる載置テーブルと、該載置テーブルと該保持テーブルとを相対的に上下動させる昇降手段と、該載置テーブルと該保持テーブルとを相対的に水平移動させる移動手段と、を少なくとも備え、該吸引保持位置変更手段を用いたウエーハの置き換え方法は、該昇降手段で該載置テーブルの上面を該保持テーブルの吸引保持面より高く位置づけて、該載置テーブルにウエーハを載置させる載置工程と、該載置工程の後、該移動手段で該保持テーブルを移動させる移動工程と、該移動工程の後、該昇降手段で該載置テーブルの上面を該保持テーブルの吸引保持面より低く位置づけて該保持テーブルでウエーハを吸引保持する保持工程と、によってウエーハの置き換えをさせる。

本発明によれば、ウエーハの芯出し後にウエーハの外周のマークを検出することで、ウエーハの外周のマークの検出時の撮像領域を最小限に抑えることができ、画素数を増やしてもデータ容量が大きくなり過ぎることがない。よって、データが短時間で読み込まれる分だけ保持テーブルの回転を速くすることができ、ウエーハの結晶方位を示すマークを短時間で精度よく検出することができる。

本実施の形態に係るマーク検出装置の斜視図である。本実施の形態に係るマーク検出方法の説明図である。第１の比較例に係るマーク検出方法の説明図である。第２の比較例に係るマーク検出方法の説明図である。本実施の形態に係る中心算出工程の他の一例を示す図である。本実施の形態に係るウエーハ芯出し工程の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るマーク検出方法に用いられるマーク検出装置について説明する。図１は、本実施の形態に係るマーク検出装置の斜視図である。なお、本実施の形態に係るマーク検出装置は、図１に示す構成に限定されず、適宜変更が可能である。

図１に示すように、マーク検出装置１は、ウエーハＷを保持した保持テーブル５を回転させながら、撮像手段７でウエーハＷの外周を撮像するように構成されている。この場合、マーク検出装置１は、保持テーブル５を高速でインデックス回転（間欠回転）させてウエーハＷの外周の数箇所を撮像して、保持テーブル５に対するウエーハＷの芯出し（中心位置合わせ）を実施している。さらに、マーク検出装置１は、保持テーブル５を低速で回転させてウエーハＷの外周の全周を撮像して、ウエーハＷの結晶方位を示すマークとしてノッチＮを検出している。

なお、本実施の形態では、結晶方位を示すマークとして、ウエーハＷの外周に形成されたノッチＮが検出されるが、この構成に限定されない。結晶方位を示すマークは、ウエーハＷの外周に形成されていればよく、例えば、ウエーハＷの外周を直線状に切り欠いたオリエンテーションフラットでもよい。また、ウエーハＷは、シリコン、ガリウム砒素等の半導体ウエーハでもよいし、セラミック、ガラス、サファイア系の光デバイスウエーハでもよい。また、マーク検出装置１は、研削装置、切削装置等の加工装置に搭載されてもよいし、マーク検出専用の装置として使用されてもよい。

マーク検出装置１の固定基台２上には、保持テーブル５上のウエーハＷをＸ軸方向に移動する移動手段３が設けられている。移動手段３は、固定基台２上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール１１と、一対のガイドレール１１にスライド可能に設置されたモータ駆動の移動基台１２が設けられている。移動基台１２の背面側には、不図示のナット部が形成され、このナット部にボールねじ１３が螺合されている。ボールねじ１３の一端部には駆動モータ１４が連結されており、駆動モータ１４によりボールねじ１３が回転駆動されることで、移動基台２がガイドレール１１に沿って移動される。

保持テーブル５は、ウエーハＷよりも小径な円板状に形成されており、移動基台１２に対して回転可能に支持されている。移動基台１２内には、モータ等で構成された回転手段４が収容されており、保持テーブル５はロータリージョイント１５を介して回転手段４に接続されている。回転手段４は、保持テーブル５の回転速度を２段階で切り替え可能であり、高速でインデックス回転させる他、低速で連続的に回転させることが可能になっている。保持テーブル５の上面１７はウエーハＷよりも狭い面積の吸引保持面になっており、上面１７の中心にはウエーハＷの中央を吸引する吸引孔１８が形成されている。吸引孔１８は、移動基台１２内のロータリージョイント１５を介して吸引源１９に接続されている。

移動基台１２の側方には一対の支持プレート２１が配置されており、各支持プレート２１上にはシリンダ等の昇降手段２２が設置されている。各昇降手段２２上には、保持テーブル５の周囲において、保持テーブル５の上面１７に接しない（上面からはみ出した）ウエーハＷの外周エリアが載置される一対の載置テーブル２３が昇降可能に支持されている。一対の載置テーブル２３の下降によって一対の載置テーブル２３から保持テーブル５にウエーハＷが受け渡され、一対の載置テーブル２３の上昇によって保持テーブル５から一対の載置テーブル２３にウエーハＷが受け渡されるように構成されている。

マーク検出装置１では、これら移動手段３、載置テーブル２３、昇降手段２２により、保持テーブル５上のウエーハＷの吸引保持位置を変更する吸引保持位置変更手段６が構成されている。吸引保持位置変更手段６により、保持テーブル５から一対の載置テーブル２３にウエーハＷが置き換えられた状態で、保持テーブル５の中心に対するウエーハＷの中心のズレが修正される。そして、一対の載置テーブル２３から保持テーブル５にウエーハＷが再び置き換えられることで、保持テーブル５の中心に対してウエーハＷの中心が一致されて、ウエーハＷの芯出しが実施される。

保持テーブル５の上方には、ウエーハＷの外周を撮像する撮像手段７が設けられている。撮像手段７は、ウエーハＷの芯出し時には、保持テーブル５を高速でインデックス回転させながら、ウエーハＷの外周を少なくとも３箇所撮像する。また、撮像手段７は、ウエーハＷの芯出し後のノッチＮの検出時には、保持テーブル５を低速で連続的に１回転させている間に、ウエーハＷの外周を全周にわたって撮像する。撮像手段７は後述する制御部８に接続されており、芯出し時及びノッチＮの検出時のそれぞれにおいて、撮像手段７から制御部８にウエーハＷの外周の撮像画像が出力される。

また、制御部８には、回転手段４で回転される保持テーブル５の回転角度を指定する角度指定部２６と、回転手段４によって回転される保持テーブル５の回転角度を検出する角度検出部２７とが接続されている。芯出し動作時には、角度指定部２６で指定された回転角度で保持テーブル５がインデックス回転され、角度検出部２７で検出された回転角度でウエーハＷの外周が撮像される。なお、角度指定部２６は、少なくとも３箇所でウエーハＷの外周が撮像されればよく、等間隔の回転角度が指定されてもよいし、異なる間隔の回転角度が指定されてもよい。

制御部８は、撮像手段７、角度指定部２６、角度検出部２７からの入力に基づいて装置各部を統括制御しており、マーク検出方法の各工程を実行するプロセッサやメモリ等により構成される。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。メモリには、撮像手段７で撮像されたウエーハＷの外周の指定した位置の座標を記憶する座標記憶部２８が設けられている。また、メモリには、ウエーハＷの芯出し用のプログラム、ウエーハＷのノッチ検出用のプログラム等が記憶されている。

図２から図４を参照して、本実施の形態に係るマーク検出方法について、第１、第２の比較例と比べつつ説明する。図２は、本実施の形態に係るマーク検出方法の説明図である。図３は、第１の比較例に係るマーク検出方法の説明図である。図４は、第２の比較例に係るマーク検出方法の説明図である。第１の比較例に係るマーク検出方法は、光センサを用いた点で本実施の形態に係るマーク検出方法と異なり、第２の比較例に係るマーク検出方法は、ウエーハの中心のズレ量とマークを同時に検出する点で本実施の形態に係るマーク検出方法と異なっている。よって、第１、第２の比較例については主に相違点について説明する。

先ず本実施の形態に係るマーク検出方法について説明する。本実施の形態では、ウエーハＷの中心が算出されて芯出しが実施された後に、ウエーハＷの外周からノッチＮが検出される。図２Ａに示すように、撮像手段７（図１）の撮像エリアＡ１がウエーハＷの外周に位置付けられ、撮像エリアＡ１で撮像された撮像画像を用いてウエーハＷの芯出し及びノッチＮの検出が実施される。ウエーハＷの芯出し前の中心算出時には、撮像手段７の撮像エリアＡ１にウエーハＷの中心を通る直線状のエリアＡ１１が設定されている。以下、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態を例示して説明する。

図２Ｂに示すように、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態で外周座標記憶工程が実施される。外周座標記憶工程では、角度指定部２６（図１参照）で指定された角度で保持テーブル５が高速でインデックス回転される。そして、撮像手段７によってウエーハＷの外周の少なくとも３箇所が撮像され、撮像画像内のウエーハＷの外周の３点の座標Ｐ１−Ｐ３が座標記憶部２８（図１参照）に記憶される。この場合、直線状の撮像エリアＡ１１とウエーハＷの外周の交点の座標が座標記憶部２８に記憶される。

図２Ｃに示すように、中心算出工程が実施される。中心算出工程では、ウエーハＷの外周の３点の座標Ｐ１−Ｐ３を用いてウエーハＷの中心Ｏ１が算出される。例えば、ウエーハＷの外周の２点の座標を結ぶ各弦の垂直二等分線の交点からウエーハＷの中心Ｏ１が算出される。次に、ウエーハ芯出し工程が実施される。ウエーハ芯出し工程では、吸引保持位置変更手段６（図１参照）によってウエーハＷの中心Ｏ１と予め記憶された保持テーブル５の中心Ｏ２とが一致される。この場合、保持テーブル５の中心Ｏ２に対するウエーハＷの中心Ｏ１の位置ズレ方向及び位置ズレ量が求められ、位置ズレ方向及び位置ズレ量に基づいて吸引保持位置変更手段６が制御される。なお、ウエーハ芯出し工程の詳細については後述する。

図２Ｄに示すように、マーク検出工程が実施される。マーク検出工程では、保持テーブル５に対してウエーハＷが芯出しされた状態で保持テーブル５が低速で１回転される。そして、ウエーハＷの外周が全周にわたって撮像され、ウエーハＷのノッチＮが位置する角度が検出される。この場合、保持テーブル５の回転時のウエーハＷの外周のブレが小さいため、撮像画像においてウエーハＷの外周が撮像される限定されたピクセル、すなわち撮像エリアＡ１の一部のエリアＡ１２を用いてウエーハＷの外周が撮像される。よって、撮像手段７の撮像エリアＡ１２を最小限に抑えることができ、画素数を増やしてもデータ容量が大きくなり過ぎることがない。

このように、本実施の形態に係るマーク検出方法は、保持テーブル５が高速でインデックス回転されるため、保持テーブル５に対するウエーハＷの芯出しが短時間で実施される。また、マーク検出時の撮像エリアＡ１２が最小限に抑えられているため、撮像画像の画素数を増やしても撮像画像のデータ容量が大きくなり過ぎることがない。マーク検出時の保持テーブル５はインデックス回転時よりも低速になるが、撮像画像のデータの読み込み時間が短くなる分だけ保持テーブル５の回転を速めることができる。よって、短時間で精度よくウエーハＷの外周からノッチＮを検出することができる。

次に第１の比較例に係るマーク検出方法について説明する。第１の比較例では、ウエーハＷの中心が算出されて芯出しが実施された後に、ウエーハＷの外周からノッチＮが検出される。第１の比較例では、撮像手段７の代わりに光センサが用いられる点で本実施の形態と異なっている。図３Ａに示すように、光センサの認識エリアＡ２がウエーハＷの外周に位置付けられ、認識エリアＡ２における受光量の変化からウエーハＷの外周のノッチＮが検出される。以下、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態を例示して説明する。

図３Ｂに示すように、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態で、ウエーハＷの中心位置が算出される。この場合、図３Ｃに示すように、保持テーブル５が一方向に回転されて、光センサの認識エリアＡ２からウエーハＷが外れたときの回転角度が記憶される。次に、保持テーブル５が逆方向に回転されて、光センサの認識エリアＡ２からウエーハＷが外れたときの回転角度が記憶される。これら回転角度とウエーハＷの外形寸法に基づいてウエーハＷの中心Ｏ１が算出され、保持テーブル５に対するウエーハＷの位置ズレ方向及び位置ズレ量が求められる。そして、保持テーブル５の中心Ｏ２にウエーハＷの中心Ｏ１が一致するようにウエーハＷの芯出しが実施される。

図３Ｄに示すように、保持テーブル５に対するウエーハＷの位置ズレが修正されると、ウエーハＷの外周の全周が光センサの認識エリアＡ２を通るように保持テーブル５が低速で１回転される。これにより、光センサの受光量の変化に基づいて、ウエーハＷの外周においてノッチＮが位置する角度が検出される。第１の比較例では、本実施の形態と同様に、中心算出工程、ウエーハ芯出し工程、マーク検出工程が実施されるが、光センサでウエーハＷの外周形状を認識するため保持テーブル５の回転を速くすることができない。特に、インデックス回転を行うことができず、芯出しに時間がかかってしまう。このように、第１の比較例に係るマーク検出方法は、本実施の形態と比較してウエーハＷの外周からノッチＮを検出するのが遅くなっている。

次に第２の比較例に係るマーク検出方法について説明する。第２の比較例では、本実施の形態と同様に撮像手段７が用いられるが、ウエーハＷの中心のズレ量とノッチＮが同時に検出される点で本実施の形態と異なっている。図４Ａに示すように、撮像手段７の撮像エリアＡ３がウエーハＷの外周に位置付けられ、撮像エリアＡ３で撮像された撮像画像を用いてウエーハＷの外周のノッチＮが検出される。第２の比較例では、芯出しを行わずにウエーハＷのノッチＮが検出されるため、保持テーブル５の回転時のウエーハＷの外周のブレを考慮して撮像エリアＡ３が広く設定されている。以下、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態を例示して説明する。

図４Ｂに示すように、保持テーブル５に対してウエーハＷが位置ズレした状態で、保持テーブル５が低速で１回転されてウエーハＷの外周の全周が撮像される。そして、図４Ｃに示すように、撮像画像に基づいてウエーハＷの中心Ｏ１が算出され、保持テーブル５の中心Ｏ２に対するウエーハＷの中心Ｏ１の位置ズレ方向及び位置ズレ量が求められる。同時に、撮像画像に基づいてウエーハＷの外周のノッチＮも検出される。ウエーハＷの全周が撮像エリアＡ３全体で撮像されているため、本実施の形態に係るマーク検出方法と比較して、撮像画像のデータ容量が大きくなっている。

このため、データの読み込みの速度に合わせて、保持テーブル５の回転を遅くしなければならない。また、撮像エリアＡ３が広く設定されるため、画素が粗くなって十分な検出精度が得られない。この場合、画素数を大きくすることで検出精度を向上させることが可能であるが、データ容量がさらに大きくなってノッチＮの検出に長い時間がかかってしまう。特に、近年では４５０ｍｍの大口径サイズのウエーハＷが開発されており、このような大口径サイズのウエーハＷでは、ノッチＮの検出時間がさらに遅くなることが想定される。このように、第２の比較例に係るマーク検出方法は、本実施の形態と比較してウエーハＷの外周からノッチＮを検出するのが遅くなっている。

以上のように、本実施の形態に係るマーク検出方法は、第１、第２の比較例よりも短時間で精度よくノッチＮを検出することが可能になっている。ところで、本実施の形態に係る中心算出工程は、１回の算出処理でウエーハＷの中心が算出されている。しかしながら、１回目の算出処理で用いられる３箇所の撮像画像のうち、１箇所の撮像画像にノッチＮが撮像されると、ウエーハＷの中心を精度よく算出することができない場合がある。そこで、算出処理を複数回繰り返してウエーハＷの中心を算出することで、算出精度を高めるようにしてもよい。

この場合、ウエーハＷの外周の３箇所の撮像画像からウエーハＷの中心座標を算出する第１の算出工程が実施される。第１の算出工程では、角度指定部２６（図１参照）で指定した角度で保持テーブル５がインデックス回転されて、ウエーハＷの外周の３箇所が撮像される。次に、第１の算出工程とは異なる３箇所の撮像画像でウエーハＷの中心座標を算出する第２の算出工程が実施される。第２の算出工程では、第１の算出工程の３箇所の撮像画像の中から少なくとも１箇所を異なる画像に入れ替えて、第１の算出工程とは異なる組み合わせの撮像画像が用いられる。

次に、第１、第２の算出工程で算出された中心座標が比較されて、この２つの中心座標が一致した時に、中心座標が算出されたと判断する判断工程が実施される。判断工程では、第１、第２の算出工程で算出された中心座標が一致しない場合には、いずれかの撮像画像にノッチＮが含まれているとして、ウエーハＷの中心座標が算出されていないと判断される。そして、判断工程において中心座標が算出されたと判断されるまで第２の算出工程が繰り返し実行される。このように、ノッチＮが撮像されることを考慮して、少なくとも４つの撮像画像を用いてウエーハＷの中心が算出される。

なお、判断工程における中心座標の一致とは、完全に一致している場合に限定されない。第１、第２の算出工程で算出された中心座標が、所定の許容範囲に収まる程度に位置ズレしていてもよい。この場合、芯出し後の保持テーブル５の回転時に、ウエーハＷの外周のブレが最小限の撮像領域に収まる程度に許容範囲が設定されていることが好ましい。

以下、図５を参照して、算出処理を繰り返してウエーハの中心を算出する中心算出工程について具体的に説明する。図５Ａに示す１回目の算出処理では、保持テーブル５が等角度でインデックス回転されて、撮像手段７（図１参照）によってウエーハＷの外周の３箇所が撮像される。この場合、３箇所の撮像画像からウエーハＷの外周の３点の座標Ｐ１１−Ｐ１３を検出する際に、１点目の座標としてノッチＮが検出されている。そして、ウエーハＷの外周の２点の座標を結ぶ各弦の垂直二等分線の交点からウエーハＷの中心座標Ｏ１１が算出される。このとき、１点目の座標としてノッチＮが検出されているため、ウエーハＷの中心座標Ｏ１１には誤差が含まれている。

図５Ｂに示す２回目の算出処理では、１回目の算出処理の保持テーブル５の初期状態から所定角度だけずらした上で、保持テーブル５が等角度でインデックス回転される。このため、撮像手段７によって第１の算出処理とは異なる３箇所の撮像画像が撮像され、３箇所の撮像画像からウエーハＷの外周の３点の座標Ｐ２１−Ｐ２３が検出される。１回目の算出処理とは異なる座標を検出されるため、ウエーハＷの外周の座標としてノッチＮが検出されることがなく、ウエーハＷの中心座標Ｏ１２が精度よく算出される。１回目の算出処理の中心座標Ｏ１１が誤差を含むため、２回目の算出処理の中心座標Ｏ１２に一致しない。よって、この時点でウエーハＷの中心座標が算出されたと判断されることがなく、続けて３回目の算出処理が実施される。

図５Ｃに示す３回目の算出処理では、２回目の算出処理の保持テーブル５の初期状態からさらに所定角度だけずらした上で、保持テーブル５が等角度でインデックス回転される。このため、撮像手段７によって第１、第２の算出処理とは異なる３箇所の撮像画像が撮像され、３箇所の撮像画像からウエーハＷの外周の３点の座標Ｐ３１−Ｐ３３が検出される。１回目の算出処理とは異なる座標を検出されるため、ウエーハＷの外周の座標としてノッチＮが検出されることがなく、ウエーハＷの中心座標Ｏ１３が精度よく算出される。３回目の算出処理の中心座標Ｏ１３が２回目の算出処理の中心座標Ｏ１２に一致するため、この座標がウエーハＷの中心座標として検出される。

続いて、図６を参照して、本実施の形態に係るウエーハ芯出し工程について説明する。図６は、本実施の形態に係るウエーハ芯出し工程の一例を示す図である。

図６Ａ及び図６Ｂに示すように、中心算出工程によってウエーハＷの中心座標Ｏ１が算出されるとウエーハ芯出し工程が実施される。ウエーハ芯出し工程の初期状態では、保持テーブル５の中心座標Ｏ２に対してウエーハＷの中心座標Ｏ１が位置ズレした状態で、保持テーブル５にウエーハＷが保持されている。この状態では、保持テーブル５の上面１７よりも一対の載置テーブル２３の上面２４が低い位置に位置付けられており、ウエーハＷが一対の載置テーブル２３から離間されている。そして、保持テーブル５がＺ軸回りに所定角度だけ回転して、ウエーハＷの中心座標Ｏ１が保持テーブル５の中心座標Ｏ２を通るＸ軸線上に位置付けられる。

次に、図６Ｃに示すように、一対の載置テーブル２３が上昇されて、保持テーブル５の上面１７よりも一対の載置テーブル２３の上面２４が高く位置付けられる。これにより、ウエーハＷが保持テーブル５から一対の載置テーブル２３に置き換えられて、一対の載置テーブル２３にウエーハＷが載置される（載置工程）。次に、図６Ｄに示すように、保持テーブル５の中心座標Ｏ２がウエーハＷの中心座標Ｏ１に一致するように、位置ズレ量分だけ保持テーブル５がＸ軸方向に移動される（移動工程）。

次に、図６Ｅに示すように、一対の載置テーブル２３が下降されて、保持テーブル５の上面１７よりも一対の載置テーブル２３の上面２４が低く位置付けられる。これにより、ウエーハＷが一対の載置テーブル２３から保持テーブル５に置き換えられて、保持テーブル５にウエーハＷが吸引保持される（吸引保持工程）。このようにして、ウエーハＷの中心と保持テーブル５の中心とが一致されて、ウエーハＷの芯出しが実施される。

以上のように、本実施の形態に係るマーク検出方法では、保持テーブル５が高速でインデックス回転され、撮像手段７によってウエーハＷの外周が撮像されて、ウエーハＷの外周から少なくとも３箇所の座標が取得される。そして、少なくとも３箇所の座標からウエーハＷの中心が算出され、保持テーブル５の中心にウエーハＷの中心が一致するように芯出しされる。このウエーハＷの芯出しによって、保持テーブル５の回転時のウエーハＷの外周のブレが小さくなり、ウエーハＷの全周を撮像してウエーハＷの外周のノッチＮを検出する際に、撮像手段７の撮像領域を最小限に抑えることができる。このように、保持テーブル５がインデックス回転されるため、保持テーブル５に対するウエーハＷの芯出しが高速化される。また、ウエーハＷの外周のノッチＮの検出時の撮像領域が最小限に抑えられているため、画素数を増やしてもデータ容量が大きくなり過ぎることがない。よって、データの読み込みを速くして、保持テーブル５の回転を速めて短時間でノッチＮを精度よく検出することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。

例えば、本実施の形態の外周座標記憶工程では、直線状の撮像エリアＡ１１とウエーハＷの外周の交点の座標が座標記憶部２８に記憶される構成としたが、この構成に限定されない。座標記憶部２８は、撮像画像内のウエーハＷの外周の指定した位置の座標が記憶されればよく、撮像画像内のウエーハＷの外周であれば、どの位置の座標が記憶されてもよい。

また、本実施の形態の中心算出工程では、ウエーハＷの外周の３点の座標からウエーハＷの中心を算出する構成としたが、４点以上の座標からウエーハＷの中心を算出してもよい。また、ウエーハＷの外周の２点を結ぶ各弦の垂直二等分線の交点からウエーハＷの中心が算出されたが、この構成に限定されない。ウエーハＷの中心は、３点の座標の法線の交点からウエーハＷの中心が算出されてもよい。

また、本実施の形態のウエーハ芯出し工程では、昇降手段２２が保持テーブル５に対して一対の載置テーブル２３を上下動させるシリンダで構成されたが、この構成に限定されない。昇降手段２２は、載置テーブル２３と保持テーブル５とを相対的に上下動させる構成であればよく、例えば、一対の載置テーブル２３に対して保持テーブル５を昇降させる構成でもよい。

以上説明したように、本発明は、ウエーハの結晶方位を示すマークを短時間で精度よく検出することができるという効果を有し、特に４５０ｍｍの大口径サイズのウエーハのマークを検出するマーク検出方法に有用である。

１マーク検出装置（加工装置）
３移動手段
４回転手段
５保持テーブル
６吸引保持位置変更手段
７撮像手段
１７保持テーブルの上面（吸引保持面）
２２昇降手段
２３載置テーブル
２４載置テーブルの上面
２６角度指定部
２７角度検出部
２８座標記憶部
Ｎノッチ（マーク）
Ｗウエーハ

Claims

外周に結晶方位を示すマークを有する円板状のウエーハより狭い面積の吸引保持面でウエーハの中央を吸引保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を軸に高速と低速の少なくとも２段階の速度で回転させる回転手段と、該回転手段で回転される該保持テーブルの回転角度を指定する角度指定部と、該回転手段で回転される該保持テーブルの回転角度を検出する角度検出部と、該回転手段で該保持テーブルを回転させウエーハの外周を撮像する撮像手段と、該角度検出部で検出される回転角度で該撮像手段が撮像したウエーハの外周の指定した位置の座標を記憶する座標記憶部と、該保持テーブルが吸引保持するウエーハの吸引保持位置を変更する吸引保持位置変更手段と、を備える加工装置を用いたウエーハのマーク検出方法であって、
該角度指定部が指定した角度で該保持テーブルを該回転手段で高速でインデックス回転させて、該撮像手段がウエーハの外周を撮像する少なくとも３箇所のウエーハの外周の座標を該座標記憶部が記憶する外周座標記憶工程と、
該外周座標記憶工程で記憶した少なくとも３箇所の座標を用いてウエーハの中心を算出する中心算出工程と、
該中心算出工程で算出されたウエーハの中心と予め記憶する該保持テーブルの中心とを、該吸引保持位置変更手段を使用して一致させるウエーハ芯出し工程と、
該ウエーハ芯出し工程で芯出しされたウエーハを吸引保持する該保持テーブルを、該撮像手段で撮像する撮像画像においてウエーハの外周が撮像される限定されたピクセルを用いて、該回転手段で該外周記憶工程より低速で連続回転させてウエーハの外周を全周撮像して該マークが位置する角度を検出するマーク検出工程と、
によるマーク検出方法。
該中心算出工程は、該角度指定部で指定した角度で該保持テーブルをインデックス回転させて該撮像手段でウエーハの外周を３箇所撮像した撮像画像からウエーハの中心座標を算出する第１の算出工程と、
一度用いた該３箇所の撮像画像の中から少なくとも１箇所を、異なる撮像画像と入れ替えて、一度用いた該３箇所の撮像画像とは異なる組み合わせの３箇所の撮像画像でウエーハの中心座標を算出する第２の算出工程と、
該第１の算出工程で算出した中心座標と該第２の算出工程で算出した中心座標と比較して、２つの算出された中心座標が一致した時に中心座標が算出されたと判断する判断工程と、
該判断工程において中心座標を算出されたと判断するまで、該第２の算出工程を繰返し実行させ少なくとも４つの撮像画像を用いてウエーハの中心を算出させる請求項１記載のマーク検出方法。
該吸引保持位置変更手段は、
該保持テーブルが吸引保持する該吸引保持面に接してないウエーハの外周エリアを載置させる載置テーブルと、該載置テーブルと該保持テーブルとを相対的に上下動させる昇降手段と、該載置テーブルと該保持テーブルとを相対的に水平移動させる移動手段と、を少なくとも備え、
該吸引保持位置変更手段を用いたウエーハの置き換え方法は、
該昇降手段で該載置テーブルの上面を該保持テーブルの吸引保持面より高く位置づけて、該載置テーブルにウエーハを載置させる載置工程と、
該載置工程の後、該移動手段で該保持テーブルを移動させる移動工程と、
該移動工程の後、該昇降手段で該載置テーブルの上面を該保持テーブルの吸引保持面より低く位置づけて該保持テーブルでウエーハを吸引保持する保持工程と、によってウエーハの置き換えをさせる請求項１または２記載のマーク検出方法。