JP2019032260A

JP2019032260A - ラインセンサの位置調整方法

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Publication number: JP2019032260A
Application number: JP2017154013A
Authority: JP
Inventors: 高橋　学; Manabu Takahashi; 学高橋
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-28
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: JP6882954B2

Abstract

【課題】ラインセンサの位置調整を簡単且つ正確に行う。【解決手段】マーク１９が付された円板治具１８を保持面２１に載置することにより、保持テーブル２０の保持面２１の中心から径方向にずれた位置にマーク１９を配置する。保持テーブル２０を１回転させたときにマーク１９がラインセンサ２の直下を横断してマーク１９が撮像画の２箇所に撮像されるように、ラインセンサ２と保持テーブル２０とを相対移動させた後、保持テーブル２０を回転させてマ−ク１９を撮像し、撮像された２つのマーク１９の回転軸心Ｏを中心とする角度(θ)と２つのマーク１９のＸ方向の距離（ｘ）とから、回転軸心Ｏと撮像部３とのＹ方向のズレ距離（ｙ）を算出する。算出したズレ距離（ｙ）分だけラインセンサ２と保持テーブル２０とをＹ方向に相対的に移動させて、保持テーブル２０の回転軸心Ｏ上を撮像できるように位置調整を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、被研削面を撮像するラインセンサの位置調整方法に関する。

半導体デバイスの加工工程の一つである研削工程においては、砥石で研削したウェーハの上面を撮像することにより、研削の粗さ、キズ、ゴミ、汚れなどの検査が実施される。その際の撮像手段としてラインセンサが使用される。ウェーハの直径以上の長さのラインセンサを使用することにより、ウェーハの上面全体を１回の走査で撮像することができる。しかし、そのような長寸のラインセンサは高価である。

そこで、ウェーハの直径の半分以下の長さのラインセンサを使用し、そのラインセンサに対し、ウェーハを保持した保持テーブルを回転させつつ撮影を行う検査方法も提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６−０７５５５４号公報

しかし、特許文献１記載の検査方法では、保持テーブルの上方において、保持テーブルの半径方向に撮像部を延在させてラインセンサを保持し、保持テーブルを回転させるとともに保持テーブルの半径方向にラインセンサを移動させてウェーハの上面を撮像する。このため、ラインセンサが保持テーブルの回転軸心上を通過するように位置調整する必要がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ラインセンサが保持テーブルの回転軸心上を通過するように、保持テーブルに対するラインセンサの位置調整を簡単且つ正確に行えるようにすることを課題とする。

本発明は、Ｘ方向に直線状に延在する撮像部を備えたラインセンサにより、保持テーブルの保持面の中心を軸に該保持テーブルを回転させる回転駆動部と、回転させた該軸の回転角度を検出する検出部と、を有する回転手段によって該保持テーブルを回転させ、該保持面が保持した板状の被検査物の上面中心を該撮像部が撮像可能とするラインセンサの位置調整方法であって、該保持面の中心から径方向にわずかにずれた位置の該保持面上にマークを配置するマーク配置工程と、該保持テーブルを１回転させると該マークが該ラインセンサの該撮像部の直下を横断して該マ−クが撮像画の２箇所に撮像されるように該ラインセンサと該保持テーブルとを相対的に該保持面に沿う方向に移動させ撮像準備する準備工程と、該準備工程後に該保持テーブルを回転させ、該撮像部が該マークを２箇所で撮像し該検出部が検出した該保持テーブルの回転軸心を中心とする２つのマーク間の角度(θ)と、該撮像部が該マークを２箇所で撮像した該２つのマークのＸ方向の距離（ｘ）と、から、該回転軸心と該撮像部とが該保持面に沿う方向でＸ方向に直交するＹ方向のズレ距離（ｙ）をｙ＝ｘ／２／tan(θ／２) の式により算出する算出工程と、該ラインセンサと該保持テーブルとを相対的にＹ方向に該算出工程で算出した該ズレ距離分移動させ、該回転軸心上を該撮像部が撮像可能とする位置調整工程と、を備える。

本発明に係るラインセンサの位置調整方法では、保持テーブルの保持面の中心から径方向にわずかにずれた位置にマークを配置し、保持テーブルを１回転させたときにそのマークがラインセンサの撮像部の直下を横断して撮像画にマ−クが２箇所に撮像されるように、ラインセンサと保持テーブルとを保持面に沿う方向に相対移動させて撮像準備した後、保持テーブルを回転させてマ−クを撮像し、その撮像された２つのマークの回転軸心を中心とする角度(θ)と２つのマークのＸ方向の距離（ｘ）とから、回転軸心と撮像部とのＹ方向のズレ距離（ｙ）を算出し、その算出したズレ距離（ｙ）分だけラインセンサと保持テーブルとをＹ方向に相対的に移動させて、保持テーブルの回転軸心上を撮像部が撮像可能とする位置調整を行うようにしたので、ラインセンサが保持テーブルの回転軸心上を通過するように、保持テーブルに対するラインセンサの位置調整を簡単且つ正確に行うことができる。

検査装置の例を示す平面図である。検査装置の例を示す側面図である。ウェーハの中心の上方にラインセンサが位置する状態を示す側面図である。第１実施形態でのマーク配置工程を示す説明図である。第１実施形態での準備工程を示す説明図である。算出工程を示す説明図である。第２実施形態でのマーク配置工程を示す説明図である。第２実施形態での準備工程を示す説明図である。ラインセンサのＸ方向の位置調整を示す平面図である。

１．第１実施形態
（１）検査装置
本発明に係るラインセンサの位置調整方法に使用される検査装置１は、図１に示すように、検査装置１は、被検査物を保持する保持テーブル２０と、Ｘ方向に直線状に延在する撮像部３を備えたラインセンサ２と、ラインセンサ２をＸ方向に移動可能に支持するＸ方向移動手段７と、Ｘ方向移動手段７をＹ方向に移動可能に支持するＹ方向移動手段１４とを備えている。Ｘ方向移動手段７は、Ｘ軸方向に延びる棒状部材８と、棒状部材８に沿ってＸ軸方向に移動する移動部材９とを有する。ラインセンサ２は、Ｚ方向移動手段１０を介してＸ方向移動手段７の移動部材９に支持されている。ラインセンサ２の撮像部３の長さは、保持面２１の半径の半分程度である。

図２に示すように、検査装置１は、保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏを鉛直方向に通る軸Ｚ１周りに保持テーブル２０を回転させる回転駆動部４と、回転駆動部４による保持テーブル２０の回転角度を検出する検出部５とを備えている。ラインセンサ２には、撮像部３に沿って照明６が配置されている。

図２に示すように、Ｚ方向移動手段１０は、Ｚ軸方向に延びる棒状部材１１と、棒状部材１１に沿ってＺ軸方向に移動する移動部材１２とを有する。Ｘ方向移動手段７の移動部材９に、Ｚ方向移動手段１０の棒状部材１１の上端が支持されている。また、Ｙ方向移動手段１４は、Ｙ軸方向に延びる棒状の棒状部材１５と、棒状部材１５に沿ってＹ軸方向に移動する移動部材１６とを有する。図１に示したように、Ｙ方向移動手段１４の移動部材１６に、Ｘ方向移動手段７の棒状部材８の一端が支持されている。

図２に示すように、保持テーブル２０に保持されるウェーハＷのデバイス形成面Ｗｂには保護テープＴが貼着されている。ウェーハＷは、被研削面Ｗａを上に向けて、保護テープＴを介しての保持テーブル２０の保持面２１に吸着保持されている。

上記のように構成された検査装置１は、Ｘ方向移動手段７、Ｙ方向移動手段１４及びＺ方向移動手段１０によって、ラインセンサ２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させることにより、ラインセンサ２と保持テーブル２０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対移動させる。そして、検査装置１は、図３に示すように、ラインセンサ２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させてラインセンサ２の撮像部３を保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏの直上に位置づけるとともに、ラインセンサ２をＺ軸方向に移動させて撮像部３の焦点を被検査物であるウェーハＷの上面である被研削面Ｗａに位置づけた後、保持テーブル２０を回転させつつラインセンサ２でウェーハＷの被研削面Ｗａを撮像する。その間、ラインセンサ２を保持面２１の中心Ｏ側から外側に向けて一定の速度でＸ軸方向に移動させる。これにより、保持面２１の半径の半分程度の長さの撮像部３でウェーハＷの被研削面Ｗａ全体が渦巻き状に撮像される。そして、撮像した渦巻き状の画像を合成することにより、ウェーハＷの被研削面Ｗａ全体の円形の画像が得られる。また、保持テーブル２０が少なくとも１回転する毎に、保持面２１の中心Ｏ側から外側に向けてラインセンサ２を撮像部３の長さよりも短い所定距離ずつ移動させてウェーハＷの被研削面Ｗａを環状に撮像し、撮像した複数の環状の画像を合成することによっても、ウェーハＷの被研削面Ｗａ全体の円形の画像を得ることが可能である。

この検査装置１を用いてウェーハＷの被研削面Ｗａの検査を効率良く実施するためには、保持テーブル２０に保持されたウェーハＷの中心をラインセンサ２で撮像できるように、保持テーブル２０に対するラインセンサ２の位置調整を簡単且つ正確に行う必要がある。つまり、保持テーブル２０が回転させ保持テーブル２０が保持したウェーハの回転中心をラインセンサ２で撮像できるようにラインセンサ２の位置調整を簡単且つ正確に行う必要がある。ここで、ウェーハＷは、その中心が、保持面２１の中心Ｏと一致するように保持されるため、以下では、保持面２１の中心ＯをウェーハＷの中心とみなすこととする。
以下に、ラインセンサ２の位置調整方法の各工程について説明する。

（２）マーク配置工程
図４に示すように、保持テーブル２０の保持面２１にマーク１９を配置する。この工程は、マーク１９が付された円板治具１８を保持面２１に載置することによりなされる。円板治具１８は、保持面２１と同じ径寸法の薄厚の円板であり、円板治具１８の上面にマーク１９が付されている。マーク１９は、円板治具１８を保持面２１に互いに同心となるように載置することにより、保持面２１の中心Ｏから径方向にわずかにずれた位置に配置される。保持面２１の中心Ｏとマーク１９との間の距離ｄは、ラインセンサ２の撮像部３の長さの半分以下の距離である。

（３）準備工程
マーク配置工程の後、本工程では、ラインセンサ２を保持面２１に沿う方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に移動させてラインセンサ２の撮像部３を保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏの直上に位置づけるとともに、ラインセンサ２をＺ軸方向に移動させて撮像部３の焦点を円板治具１８の上面１８ａに位置づける。ラインセンサ２は、図５に示すように、その撮像部３の長さ方向のほぼ中央部が保持面２１の中心Ｏの直上に位置づけられるように位置調整される。

（４）算出工程
準備工程の後、本工程では、まず保持テーブル２０を回転させ、保持テーブル２０とともに回転する円板治具１８の上面１８ａをラインセンサ２で撮像する。保持テーブル２０の保持面２１の中心（回転軸心）Ｏを軸にして回転する円板治具１８の上面１８ａを、その直上に撮像部３が位置づけられたラインセンサ２で撮像することにより、保持テーブル２０のマーク１９が撮像部３の２箇所で撮像される。その結果、図６に示すように、マーク１９が撮像画の２箇所に撮像される。

次に、保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏを中心とする２つのマーク１９の角度(θ)と、撮像された２つのマーク１９のＸ方向の距離（ｘ）とから、中心Ｏとラインセンサ２の撮像部３とのＹ方向のズレ距離（ｙ）を次の式（１）を用いて算出する。
ｙ＝ｘ／｛２tan(θ／２)｝・・・式（１）
上記式（１）において、距離（ｘ）は、撮像された画像上の２つのマーク１９の間のピクセル数をカウントすることにより求められる。また、角度(θ)は、検出部５(図２参照)により検出される。

（５）位置調整工程
算出工程の後、本工程では、算出工程で算出したズレ距離（ｙ）分だけラインセンサ２をＹ方向に移動させて、保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏ上を撮像部３が撮像可能とする位置調整を行う。

（６）撮像工程
位置調整工程の後、保持テーブル２０を回転させるとともに、ラインセンサ２を保持面２１の中心Ｏ側から外側に向けて一定の速度でＸ軸方向に移動させる。これにより、保持面２１の半径の半分程度の長さの撮像部３でウェーハＷの被研削面Ｗａ全体が渦巻き状に撮像される。また、保持テーブル２０が１回転するごとにラインセンサ２をＸ方向にインデックス送りすることにより同心円状の画像を複数取得し、これらを合成してウェーハＷの全面の画像を形成するようにしてもよい。こうして撮像により取得した画像によって、被研削面Ｗａの粗さ、きず、ごみ、汚れ等を検査する。

上記のように、第１実施形態のラインセンサ２の位置調整方法では、保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏから径方向にわずかにずれた位置にマーク１９を配置し、保持テーブル２０を１回転させたときにそのマーク１９がラインセンサ２の撮像部３の直下を横断して撮像画にマーク１９が２箇所に撮像されるように、ラインセンサ２を保持面２１に沿う方向に移動させて撮像準備した後、保持テーブル２０を回転させてマーク１９を撮像し、その撮像された２つのマーク１９の保持面２１の中心Ｏを中心とする角度(θ)と２つのマークのＸ方向の距離（ｘ）とから、保持面２１の中心Ｏと撮像部３とのＹ方向のズレ距離（ｙ）を算出し、その算出したズレ距離（ｙ）分だけラインセンサ２をＹ方向に移動させて、保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏ上を撮像部３が撮像可能とする位置調整を行うようにしたので、ラインセンサ２が保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏ上を通過するように、保持テーブル２０に対するラインセンサ２の位置調整を簡単且つ正確に行うことができる。

２．第２実施形態
図７に示す検査装置３０は、第１実施形態の検査装置１におけるＸ方向移動手段７をＹ軸方向に移動させるＹ方向移動手段１４の代わりに、保持テーブル２０をＹ軸方向に移動させるためのＹ方向移動手段３１を備えている。

この検査装置３０は、Ｘ方向移動手段７及びＺ方向移動手段１０によってラインセンサ２をＸ軸方向及びＺ軸方向に移動させるとともに、Ｙ方向移動手段３１によって保持テーブル２０をＹ軸方向に移動させることにより、ラインセンサ２と保持テーブル２０とをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に相対移動させる。この検査装置３０においても、保持テーブル２０に保持されたウェーハＷの中心をラインセンサ２で撮像できるように、保持テーブル２０に対するラインセンサ２の位置調整を簡単且つ正確に行う必要がある。ウェーハＷは、その中心が、保持面２１の中心Ｏと一致するように保持されるため、以下では、保持面２１の中心ＯをウェーハＷの中心とみなすこととする。

（１）マーク配置工程
図７に示すように、保持テーブル２０の保持面２１にマーク１９を配置する。この工程は、第１実施形態と同様に、マーク１９が付された円板治具１８を保持面２１に載置することによりなされる。

（２）準備工程
マーク配置工程を実施した後、本工程では、図８に示すように、ラインセンサ２の撮像部３を保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏの直上に位置づけるとともに、ラインセンサ２をＺ軸方向に移動させて撮像部３の焦点を円板治具１８の上面１８ａに位置づける。ラインセンサ２は、その撮像部３の長さ方向のほぼ中央部が保持面２１の中心Ｏの直上に位置づけられるように位置調整される。

（３）算出工程、位置調整工程及び撮像工程
準備工程を実施した後、第１実施形態と同様に、算出工程を実施する。そして、算出工程において算出されたずれ距離（ｙ）分のラインセンサ２のＹ方向の移動を、Ｙ方向移動手段３１によって行う。その後、第１実施形態と同様に、撮像工程を行い、取得した画像により、被研削面Ｗａの粗さ、きず、ごみ、汚れ等を検査する。

第１実施形態と同様、第２実施形態によっても、ラインセンサ２が保持テーブル２０の保持面２１の中心Ｏ上を通過するように、保持テーブル２０に対するラインセンサ２の位置調整を簡単且つ正確に行うことができる。

上記の撮像工程のように、回転中心となる保持面の中心Ｏから外側に向けて、一定速度でラインセンサ２をその長手方向（Ｘ方向）に移動させ、保持テーブル２０を回転させ渦巻き状の軌跡で撮像した撮像画は、帯状に形成される。これは、図９に示すように、ラインセンサ２が長手方向に一列に複数のピクセルＰを配設しているからであり、帯状の撮像画の幅は、ラインセンサ２の長手方向の幅となる。このため、この帯状の撮像画を座標変換してウェーハ形状（円形）にさせ、ウェーハ全面を撮像したような撮像画を形成する必要がある。このように座標変換するためには、ラインセンサ２の中心のピクセルＰＯを保持面の中心Ｏ（回転中心）に位置づけ、その位置を撮像開始位置とするとよい。つまり、ラインセンサ２の中心の中心ピクセルＰＯを保持面の中心Ｏに位置づけるＸ方向位置調整が必要である。

ラインセンサ２のＸ方向の位置調整は、Ｙ方向の位置を調整する上記の位置調整工程と同時に行う事ができる。上記算出工程でラインセンサ２が２箇所でマーク１９を撮像した２つのピクセルＰＡ、ＰＢと中心ピクセルＰＯとの２つの距離Ｘ１、Ｘ２でラインセンサ２のＸ方向の位置調整を行う。例えば、中心Ｏを中心として保持テーブル２０が回転すると２つのマーク１９が図９に示す円形の軌跡１９ａを形成する場合において、一方のマークを撮像したピクセルＰＡと中心ピクセルＰＯとのＸ方向の距離Ｘ１、他方のマークを撮像したピクセルＰＢと中心ピクセルＰＯとのＸ方向の距離Ｘ２を用いて、下記の式で調整距離を算出する。
（Ｘ２−Ｘ１）／２＝保持面の中心ＯまでのＸ方向の調整距離

１：検査装置２：ラインセンサ３：撮像部４：回転駆動部５：検出部
６：照明７：Ｘ方向移動手段８：棒状部材９：移動部材
１０：Ｚ方向移動手段１１：棒状部材１２：移動部材
１４：Ｙ方向移動手段１５：棒状部材１６：移動部材１８：円板治具
１８ａ：上面１９：マーク２０：保持テーブル２１：保持面
３０：検査装置３１：Ｙ方向移動手段ｄ：距離
Ｏ：保持面の中心（回転軸心）Ｔ：保護テープ
Ｗ：ウェーハ（被検査物）Ｗａ：被研削面Ｗｂ：デバイス形成面Ｚ１：軸

Claims

Ｘ方向に直線状に延在する撮像部を備えたラインセンサにより、保持テーブルの保持面の中心を軸に該保持テーブルを回転させる回転駆動部と回転させた該軸の回転角度を検出する検出部とを有する回転手段によって該保持テーブルを回転させ、該保持面が保持した板状の被検査物の上面中心を該撮像部が撮像可能とするラインセンサの位置調整方法であって、
該保持面の中心から径方向にわずかにずれた位置の該保持面上にマークを配置するマーク配置工程と、
該保持テーブルを１回転させると該マークが該ラインセンサの該撮像部の直下を横断して該マークが撮像画の２箇所に撮像されるように該ラインセンサと該保持テーブルとを相対的に該保持面に沿う方向に移動させ撮像準備する準備工程と、
該準備工程後に該保持テーブルを回転させ、該撮像部が該マークを２箇所で撮像し該検出部が検出した該保持テーブルの回転軸心を中心とする２つのマーク間の角度(θ)と、該撮像部が該マークを２箇所で撮像した該２つのマークのＸ方向の距離（ｘ）と、から、該回転軸心と該撮像部とが該保持面に沿う方向でＸ方向に直交するＹ方向のズレ距離（ｙ）を
ｙ＝ｘ／｛２tan(θ／２)｝
の式により算出する算出工程と、
該ラインセンサと該保持テーブルとを相対的にＹ方向に該算出工程で算出した該ズレ距離分移動させ、該回転軸心上を該撮像部が撮像可能とする位置調整工程と、
を備えるラインセンサの位置調整方法。