JP2021125646A - ウエーハの中心検出方法及びウエーハの中心検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエーハの中心の検出の精度を高めることができるウエーハの中心検出方法及び装置を提供すること。【解決手段】ウエーハの中心検出方法は、ウエーハ保持ステップと、ウエーハ１００の外縁１１０が撮像されるように撮像ユニット２０と保持テーブル１０とを位置付ける位置付けステップと、その後、保持テーブル１０を任意の角度の範囲で回転させながら、撮像ユニット２０によって外縁１１０を撮像し、回転角度に関連付けて複数の画像を記録する撮像ステップと、これらの各画像における外縁１１０の位置を検出する外縁検出ステップと、各画像における外縁１１０の位置と、画像撮像時の保持テーブル１０の回転角度と、からウエーハ１００の外縁１１０の座標を取得する座標取得ステップと、これらの外縁１１０の座標から近似円を計算し、ウエーハ１００の中心座標を取得する中心座標算出ステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエーハの中心検出方法及びウエーハの中心検出装置に関する。

ウエーハの外縁を面取りするエッジトリミングや、ウエーハの外縁から所定距離内側から加工を開始する内内カットなどの加工において、ウエーハを保持する保持テーブルとウエーハとの中心位置があっていないと、エッジトリミングにおいて面取りする幅が均等にならなかったり、内内カットにおいて加工開始位置がずれたりする等の問題が発生する。このため、これらの加工前に、ウエーハの外縁を３箇所以上撮像及び検出して中心を検出するという方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２４９５７２号公報

特許文献１に記載の方法では、ウエーハの外縁を３箇所以上検出する際に、保持テーブルを回転させて、保持テーブルの回転停止を待ってからウエーハの外縁を撮像して検出するという処理を繰り返していた。このため、ウエーハの外縁近傍の汚れや欠け（ノッチ含む）等による外縁の誤検出が発生する可能性があるという問題があった。また、ウエーハの中心の検出の信頼性を上げるためにウエーハの外縁の測定点数を増やすと生産性（例えば、ＵＰＨ（Unit Per Hour））が落ちるという問題があった。また、保持テーブルとウエーハの中心位置のずれが大きければ大きいほど、保持テーブルを回転させた時のウエーハの外縁の撮像位置のずれも大きくなり、撮像部の視野から外れるとウエーハの外縁を探すためのサーチ動作が発生し、生産性（ＵＰＨ）がさらに落ちるという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ウエーハの中心の検出にかかる時間を低減し、その検出の精度を高めることができるウエーハの中心検出方法及びウエーハの中心検出装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの中心検出方法は、ウエーハの中心検出方法であって、ウエーハを保持テーブルに載せるウエーハ保持ステップと、ウエーハの外縁が撮像されるように撮像ユニットと該保持テーブルとを位置付ける位置付けステップと、該位置付けステップの後に、該保持テーブルを任意の角度の範囲で回転させながら、該撮像ユニットによって該外縁を撮像し、回転角度に関連付けて複数の画像を記録する撮像ステップと、該撮像ステップに撮像された各画像における外縁の位置を検出する外縁検出ステップと、各画像における外縁の位置と、画像撮像時の該保持テーブルの回転角度と、からウエーハの外縁の座標を取得する座標取得ステップと、該座標取得ステップで取得された少なくとも３点以上の該外縁の座標から近似円を計算し、ウエーハの中心座標を取得する中心座標算出ステップと、を含むことを特徴とする。

該中心座標算出ステップにおいて、該近似円からしきい値以上外れる座標を誤認識と判断して除外後、再度近似円を計算し中心を算出してもよい。

該中心座標算出ステップおいて、ウエーハの外径をさらに求めてもよい。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のウエーハの中心検出装置は、ウエーハの中心検出装置であって、ウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、該保持テーブルを任意の角度の範囲で回転させながら、回転角度に関連付けてウエーハの外縁の複数の画像を撮像する撮像ユニットと、画像処理により各画像における外縁の位置を検出する外縁検出ユニットと、各画像における外縁の位置と、画像取得時の該保持テーブルの回転角度と、からウエーハの外縁の座標を算出する座標算出ユニットと、少なくとも３点以上の該外縁の該座標を通る近似円を計算し、ウエーハの中心座標を算出する中心座標算出ユニットと、を備えることを特徴とする。

該中心座標算出ユニットは、該近似円からしきい値以上外れる座標を誤認識と判断して除外後、再度近似円を計算し中心を算出してもよい。

該中心座標算出ユニットは、ウエーハの外径をさらに求めてもよい。

本願発明は、ウエーハの中心の検出にかかる時間を低減し、その検出の精度を高めることができる。

図１は、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法を示すフローチャートである。 図３は、図２の撮像ステップにおいて１枚の画像を撮像する処理を説明する図である。 図４は、図２の撮像ステップにおいて１枚の画像を撮像する処理を説明する図である。 図５は、図２の撮像ステップにおいて外縁の複数の画像を撮像する処理を説明する図である。 図６は、図２の撮像ステップにおいて取得する外縁の複数の画像を説明する図である。 図７は、図２の外縁検出ステップの処理を説明する図である。 図８は、図２の座標取得ステップの処理を説明する図である。 図９は、図２の中心座標算出ステップの処理を説明する図である。 図１０は、実施形態２の第１例に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。 図１１は、実施形態２の第２例に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。 図１２は、実施形態２の第３例に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１の構成例を示す斜視図である。ウエーハの中心検出装置１は、図１に示すように、保持テーブル１０と、撮像ユニット２０と、画像解析ユニット３０と、を備える。

ウエーハの中心検出装置１が中心を検出するウエーハ１００は、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハなどである。ウエーハ１００は、図１に示すように、円周状の外縁１１０を有する。円周上の外縁１１０には、ウエーハ１００の結晶方向を示すマークであるノッチ１１１が形成されている。ウエーハ１００は、平坦な表面１０１の格子状に形成される複数の分割予定ライン１０２によって区画された領域にデバイス１０３が形成されている。ウエーハ１００は、表面１０１の裏側の裏面１０４に粘着テープ１０５が貼着され、粘着テープ１０５の外縁部に環状フレーム１０６が装着されている。なお、ウエーハ１００は、実施形態１では、粘着テープ１０５及び環状フレーム１０６が装着されているが、本発明ではこれに限定されず、粘着テープ１０５及び環状フレーム１０６が装着されていなくても良い。

保持テーブル１０は、上方に向けてＸＹ平面に平行な保持面１１を有し、保持面１１でウエーハ１００を裏面１０４側から粘着テープ１０５を介して保持する。保持テーブル１０の保持面１１には、ＸＹ座標系が設定されている。保持テーブル１０は、下方に回転駆動部１２が接続されており、回転駆動部１２によりＺ軸周りに回転可能である。なお、Ｚ軸方向は、鉛直方向である。保持テーブル１０は、回転駆動部１２によりＺ軸周りに回転することで、保持面１１に設定されたＲΘ極座標系が回転移動する。

保持テーブル１０は、中心位置合わせを行うためにウエーハ１００を仮置きする位置合わせユニットの仮置きテーブルであってもよい。また、保持テーブル１０は、不図示の吸引源から供給される負圧によってウエーハ１００を吸引保持するチャックテーブルであってもよい。

撮像ユニット２０は、撮像部２１と、駆動部２２と、を備える。撮像部２１は、光学系２５と、シャッタ２６と、撮像素子２７と、を備える。撮像部２１は、シャッタ２６を開放している際に、撮像素子２７により光学系２５を介して視野２８内からの光を受光することで、視野２８内のウエーハ１００及びウエーハ１００の外縁１１０を撮像して、ウエーハ１００及び外縁１１０の画像を取得する。撮像素子２７は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）撮像素子である。駆動部２２は、撮像部２１を保持テーブル１０の保持面１１に対して相対的に径方向に移動させることで、撮像部２１の視野２８を径方向に移動させる。すなわち、駆動部２２は、保持テーブル１０の保持面１１の中心を原点とする撮像部２１の視野２８の中心２９の極座標（Ｒ，Θ）の径方向の成分Ｒを変位させる。

画像解析ユニット３０は、撮像ユニット２０が撮像部２１により取得した画像を解析する。画像解析ユニット３０は、図１に示すように、外縁検出ユニット３１と、座標算出ユニット３２と、中心座標算出ユニット３３と、を備える。外縁検出ユニット３１は、画像処理により各画像における外縁１１０の位置を検出する。座標算出ユニット３２は、各画像における外縁１１０の位置と、画像取得時の保持テーブル１０の回転角度と、からウエーハ１００の外縁１１０の座標を算出する。中心座標算出ユニット３３は、少なくとも３点以上の外縁１１０の座標を通る近似円を計算し、ウエーハ１００の中心座標を算出する。また、中心座標算出ユニット３３は、計算した近似円からしきい値以上外れる座標を誤認識と判断して除外後、再度近似円を計算し中心を算出してもよい。また、中心座標算出ユニット３３は、ウエーハ１００の外径をさらに求めてもよい。

制御ユニット４０は、ウエーハの中心検出装置１の各構成要素をそれぞれ制御して、ウエーハの中心検出装置１によるウエーハの中心検出処理を実現する。制御ユニット４０は、例えばオペレータにより入力設定されたウエーハの中心検出の処理条件に従って、保持テーブル１０及び撮像ユニット２０を含むウエーハの中心検出装置１の各部を制御し、保持テーブル１０の保持面１１に設定されたＸＹ座標系におけるウエーハ１００の中心座標を算出することで、保持テーブル１０上のウエーハ１００の中心位置を検出する。

制御ユニット４０は、撮像制御部４１を備える。撮像制御部４１は、回転駆動部１２を制御して保持テーブル１０を回転させることで、撮像部２１の視野２８を保持テーブル１０の保持面１１に対して相対的に周方向に移動させる。すなわち、撮像制御部４１は、回転駆動部１２により保持テーブル１０を回転させることで、撮像部２１の視野２８の中心２９の極座標（Ｒ，Θ）の角度方向の成分Θを変位させる。

撮像制御部４１は、駆動部２２を制御して撮像部２１の視野２８を径方向に調整し、回転駆動部１２を制御して保持テーブル１０を任意の角度の範囲で回転させながら、撮像部２１を制御して保持テーブル１０の回転角度に関連付けて外縁１１０の複数の画像を撮像させる。ウエーハの中心検出装置１では、このように、撮像制御部４１が、回転駆動部１２、撮像部２１及び駆動部２２を制御することで、撮像ユニット２０の機能を実現している。すなわち、撮像ユニット２０は、回転駆動部１２、撮像部２１、駆動部２２及び撮像制御部４１により構成されている。

画像解析ユニット３０及び制御ユニット４０は、実施形態１では、それぞれ、コンピュータシステムを含む。画像解析ユニット３０及び制御ユニット４０は、それぞれ、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。

外縁検出ユニット３１、座標算出ユニット３２及び中心座標算出ユニット３３は、画像解析ユニット３０の演算処理装置が記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行することで実現する。

制御ユニット４０の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実行して、制御ユニット４０を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してウエーハの中心検出装置１の各構成要素に出力する。撮像制御部４１は、制御ユニット４０の演算処理装置が記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行することで実現する。

なお、画像解析ユニット３０及び制御ユニット４０は、本発明ではこの形態に限定されず、一体化されたコンピュータシステムにより構成されていてもよい。

以上のような構成を有するウエーハの中心検出装置１の動作の一例である実施形態１に係るウエーハの中心検出方法を図面に基づいて説明する。図２は、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法を示すフローチャートである。実施形態１に係るウエーハの中心検出方法は、図２に示すように、ウエーハ保持ステップＳＴ１１と、位置付けステップＳＴ１２と、撮像ステップＳＴ１３と、外縁検出ステップＳＴ１４と、座標取得ステップＳＴ１５と、中心座標算出ステップＳＴ１６と、を含む。以下において、裏面１０４側に粘着テープ１０５が貼着されているため、撮像ユニット２０がウエーハ１００の表面１０１側から外縁１１０を撮像して外縁１１０の画像を取得し、この画像に所定の処理を実施してウエーハ１００の中心を検出する形態について説明する。なお、本発明ではこれに限定されず、裏面１０４側に粘着テープ１０５が貼着されていないウエーハ１００を取り扱う場合にも、撮像ユニット２０がウエーハ１００の裏面１０４側から撮像して、同様の処理を実施してウエーハ１００の中心を検出してもよい。

ウエーハ保持ステップＳＴ１１は、ウエーハ１００を保持テーブル１０の保持面１１に載せるステップである。位置付けステップＳＴ１２は、ウエーハ１００の外縁１１０が撮像されるように撮像ユニット２０と保持テーブル１０とを位置付けるステップである。位置付けステップＳＴ１２では、具体的には、駆動部２２が、撮像部２１を保持テーブル１０の保持面１１に対して相対的に径方向に移動させることで、撮像部２１の視野２８を径方向に移動させて、外縁１１０が視野２８内にくるように、より好ましくは外縁１１０が視野２８の中心２９付近にくるように撮像部２１を位置付ける。位置付けステップＳＴ１２では、実施形態１では、このように、図３に示すように、保持テーブル１０の保持面１１の中心を原点とする撮像部２１の視野２８の中心２９の極座標（Ｒ，Θ）の径方向の成分Ｒを「ｒ」に設定する。

撮像ステップＳＴ１３は、位置付けステップＳＴ１２の後に、保持テーブル１０を任意の角度の範囲で回転させながら、保持テーブル１０の回転動作中に、撮像ユニット２０によって外縁１１０を撮像し、回転角度に関連付けて複数の画像を記録するステップである。

撮像ステップＳＴ１３では、撮像ユニット２０が、撮像制御部４１により回転駆動部１２を制御して保持テーブル１０を回転させることで、撮像部２１の視野２８の中心２９の極座標（Ｒ，Θ）の角度方向の成分Θを変位させながら、撮像制御部４１により撮像部２１を制御して保持テーブル１０の回転角度である角度方向の成分Θに関連付けて外縁１１０の複数の画像を撮像する。

図３及び図４は、図２の撮像ステップＳＴ１３において１枚の画像３０１を撮像する処理を説明する図である。撮像ステップＳＴ１３では、撮像ユニット２０が、図３に示すように、例えば時間ｔが（ｔ１−Δｔ１／２）から（ｔ１＋Δｔ１／２）までの微小時間Δｔ１の間に、保持テーブル１０を回転させて角度方向の成分Θを（θ１−Δθ１／２）から（θ１＋Δθ１／２）までの微小角度区間Δθ１だけ移動させるとともに、シャッタ２６を開放状態として、撮像素子２７に視野２８内からの光を受光させる。このようにすると、撮像ステップＳＴ１３では、撮像部２１が、図３に示すように、時間ｔが（ｔ１−Δｔ１／２）から（ｔ１＋Δｔ１／２）までの微小時間Δｔ１の各瞬間に、角度方向の成分Θが（θ１−Δθ１／２）から（θ１＋Δθ１／２）までの各回転角度となる各瞬間画像の情報を取得し、そして図４に示すように、これらの全ての各瞬間画像の情報が１枚に合成された画像３０１を取得する。なお、本明細書では、画像３０１の取得処理の説明のために、瞬間に取得する情報を瞬間画像として説明しているが、撮像ステップＳＴ１３では、実際には、撮像部２１は、各瞬間画像を他の瞬間画像の情報と分離可能な形で取得することはなく、合成画像３０１のみが取得される。

図３には、撮像ステップＳＴ１３で撮像部２１が微小時間Δｔ１の間に情報として取得する瞬間画像の３つの例を示している。図３に示す瞬間画像２０１の情報は、ｔ＝（ｔ１−Δｔ１／２）の瞬間に、角度方向の成分Θが（θ１−Δθ１／２）の回転角度となったときに取得されるものである。図３に示す瞬間画像２０２の情報は、ｔ＝ｔ１の瞬間に、角度方向の成分Θがθ１の回転角度になったときに取得されるものである。図３に示す瞬間画像２０３の情報は、ｔ＝（ｔ１＋Δｔ１／２）の瞬間に、角度方向の成分Θが（θ１＋Δθ１／２）の回転角度になったときに取得されるものである。図４には、撮像ステップＳＴ１３で撮像部２１が微小時間Δｔ１の間に情報として取得する瞬間画像の３つの例（瞬間画像２０１，２０２，２０３）に加えて、微小時間Δｔ１の間に情報として取得する全ての各瞬間画像の情報が１枚に合成された画像３０１を示している。画像３０１は、微小時間Δｔ１の間に撮像部２１の撮像素子２７が視野２８内から受光した光の受光量の積算値に基づいて画像化したものである。すなわち、画像３０１は、保持テーブル１０を回転させた際の角度方向の成分Θが微小角度区間Δθ１内となる各回転角度において取得される複数の瞬間画像の情報を積算させて画像化したものである。

撮像ステップＳＴ１３で撮像部２１が取得する各瞬間画像（例えば、瞬間画像２０１，２０２，２０３）は、情報として取得される際の回転角度の幅が微小角度区間Δθ１内に収まっているため、外縁１１０の極座標の径方向の成分がほとんど変位せず、外縁１１０が表示された瞬間画像上の位置がほとんど一定となる。このため、撮像ステップＳＴ１３では、撮像部２１が、これらの各瞬間画像の情報が合成されることで、外縁１１０の画像上の表示位置が平均化され、その表示が実質的に強調された画像３０１を取得する。撮像ステップＳＴ１３では、撮像制御部４１が、この画像３０１を、微小角度区間Δθ１の中間にあたる角度方向の成分Θ＝θ１に関連付ける。

撮像ステップＳＴ１３で撮像部２１が取得する各瞬間画像（例えば、瞬間画像２０１，２０２，２０３）の情報は、保持テーブル１０または粘着テープ１０５上の汚れ１２１、保持テーブル１０または粘着テープ１０５上の模様１２２、または、外縁１１０に形成された欠け１２３がある場合、これらの情報を有するものとなる。撮像ステップＳＴ１３で撮像部２１が取得する各瞬間画像は、情報として取得される際の回転角度がそれぞれ少しずつ異なるため、汚れ１２１、模様１２２及び欠け１２３が表示された各瞬間画像上の位置が、情報として取得される際の回転角度に応じて少しずつずれる。このため、撮像ステップＳＴ１３では、撮像部２１が、各瞬間画像の情報が合成されることで、各瞬間画像上の汚れ１２１、模様１２２及び欠け１２３が、それらが同じ位置に無いその他の瞬間画像の情報との間で平均化されてぼやけた状態となった画像３０１を取得する。なお、撮像ステップＳＴ１３では、撮像部２１が、撮像中の微小時間Δｔ１内にノッチ１１１が視野２８内を通過する場合、欠け１２３と同様に、ノッチ１１１が、それらが同じ位置に無いその他の瞬間画像の情報との間で平均化されてぼやけた状態となった画像３０１を取得する。

撮像ステップＳＴ１３では、このように、撮像される画像３０１において外縁１１０の表示が強調され、汚れ１２１、模様１２２、欠け１２３及びノッチ１１１の表示がぼやけるように、保持テーブル１０の回転速度及びシャッタ２６の開放時間を適切に調整することで、微小角度区間Δθ１を適切に調整する。撮像ステップＳＴ１３では、例えば、保持テーブル１０の回転速度が遅い場合には、シャッタ２６の開放時間を長めにすることで微小角度区間Δθ１を調整し、保持テーブル１０の回転速度が十分に速い場合には、シャッタ２６の開放時間を十分に短めにすることで微小角度区間Δθ１を調整する。

撮像ステップＳＴ１３では、実施形態１では、例えば、保持テーブル１０の回転速度を約１８０°／秒に設定し、シャッタ２６のシャッタスピードを約１／１２５秒に設定する。すると、微小時間Δｔ１が約８ｍｓとなる。そして、微小角度区間Δθ１が約０．００１４４°となる。さらに、撮像ステップＳＴ１３では、ウエーハ１００の直径が約１５０ｍｍ（すなわち、φ１５０）である場合、この微小角度区間Δθ１だけ移動する間の撮像部２１の視野２８の中心２９の移動距離が約１．９ｍｍとなる。

撮像ステップＳＴ１３では、このように微小角度区間Δθ１が適切に調整されると、外縁１１０の表示が強調され、汚れ１２１、模様１２２、欠け１２３及びノッチ１１１の表示がぼやけた状態となった画像３０１を好適に取得することができる。なお、撮像ステップＳＴ１３では、撮像ユニット２０による外縁１１０の画像の撮像時における保持テーブル１０の回転速度を一定にする必要はなく、例えば、保持テーブル１０の回転開始の直後や回転停止の直前の保持テーブル１０の回転速度が比較的遅い状態下でも、撮像ユニット２０により外縁１１０の画像を撮像してもよい。

撮像ステップＳＴ１３では、撮像ユニット２０が、微小時間Δｔ１よりも長い一定の時間間隔を空けて、すなわち、シャッタ２６の１回の開放時間（微小時間Δｔ１）での保持テーブル１０の回転角度（微小角度区間Δθ１）よりも十分に大きい角度間隔を空けて、上記した１枚の画像３０１を撮像する処理と同様の処理を繰り返すことで、画像３０１と同様の外縁１１０の複数の画像を撮像する。

具体的には、撮像ステップＳＴ１３では、実施形態１では、撮像ユニット２０が、概ね等速で保持テーブル１０を回転させながら、微小時間Δｔ１よりも十分に長い所定の時間間隔ごとに、すなわち、微小角度区間Δθ１よりも十分に大きい所定の角度間隔ごとに、１枚の画像を撮像する処理を繰り返すことで、径方向に概ね等間隔に配された位置で撮像した外縁１１０の複数の画像を撮像する。

ここで、各画像の撮像の処理の間の時間間隔は、直前の画像の撮像のためにシャッタ２６を開放状態とした瞬間から、直後の画像の撮像のためにシャッタ２６を開放状態とした瞬間までの時間の間隔のことを指す。また、各画像の撮像の処理の間の角度間隔とは、直前の画像に関連付けられた回転角度と直後の画像に関連付けられた回転角度との角度差を指す。

撮像ステップＳＴ１３では、保持テーブルを回転して停止して撮影することを繰り返す従来技術と比較して画像１枚を極めて短時間で取得できるため、外縁１１０全体の測定にかかる時間をほとんど増加させることなく、外縁１１０の画像の取得枚数を増加させることができる。

撮像ステップＳＴ１３では、外縁１１０の複数の画像を連続して撮影するので、外縁１１０を視野２８外に見失いにくく、１枚撮影する毎に位置付けステップＳＴ１２と同様の処理を繰り返す必要が無いので、従来技術と比較してさらに短時間で、外縁１１０の複数の画像を取得することができる。

図５は、図２の撮像ステップＳＴ１３において外縁１１０の複数の画像を撮像する処理を説明する図である。図６は、図２の撮像ステップＳＴ１３において取得する外縁１１０の複数の画像を説明する図である。図５及び図６には、撮像ステップＳＴ１３で撮像ユニット２０が３つの回転角度（Θ＝θ１，θ２，θ３）にそれぞれ関連付けて取得した３つの画像３０１，３０２，３０３の例を示している。図５及び図６に示す画像３０１は、前述のものと同様である。図５及び図６に示す画像３０２は、時間ｔが（ｔ２−Δｔ２／２）から（ｔ２＋Δｔ２／２）までの微小時間Δｔ２の間にシャッタ２６が開放されて撮像されたものであり、（θ２−Δθ２／２）から（θ２＋Δθ２／２）までの微小角度区間Δθ２の中間にあたる角度方向の成分Θ＝θ２に関連付けられている。図５及び図６に示す画像３０３は、時間ｔが（ｔ３−Δｔ３／２）から（ｔ３＋Δｔ３／２）までの微小時間Δｔ３の間にシャッタ２６が開放されて撮像されたものであり、（θ３−Δθ３／２）から（θ３＋Δθ３／２）までの微小角度区間Δθ３の中間にあたる角度方向の成分Θ＝θ３に関連付けられている。

なお、微小時間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３は、互いに同程度の値であり、微小角度区間Δθ１，Δθ２，Δθ３は、互いに同程度の値である。画像３０２及び画像３０３は、画像３０１と同様に、外縁１１０の画像上の表示が実質的に強調され、汚れ１２１、模様１２２及び欠け１２３等が、それらが同じ位置に無いその他の瞬間画像の情報との間で平均化されてぼやけた状態となっている。

撮像ステップＳＴ１３では、実施形態１では、例えば、各画像の撮像の処理の時間間隔を、微小時間Δｔ１，Δｔ２，Δｔ３等（前述の例では、Δｔ１＝約８ｍｓ）よりも十分に長い約６０ｍｓに設定する。すると、撮像ステップＳＴ１３では、保持テーブル１０を例えば３／４回転（２７０°）する間に、画像３０１，３０２，３０３と同様の互いに異なる回転角度が関連付けられた画像を約２５枚撮像する。撮像ステップＳＴ１３では、ウエーハ１００の中心の検出精度をより高めたい場合には、例えば、保持テーブル１０の回転範囲を最大で１周（３６０°）まで増加させることが好ましい。

外縁検出ステップＳＴ１４は、外縁検出ユニット３１が、所定の画像処理を施すことにより、撮像ステップＳＴ１３に撮像された各画像（画像３０１，３０２，３０３等）における外縁１１０の位置を検出するステップである。

図７は、図２の外縁検出ステップＳＴ１４の処理を説明する図である。図７には、外縁検出ステップＳＴ１４で、回転角度（Θ＝θ１）に関連付けられた画像３０１における外縁１１０の位置を検出する例を示している。外縁検出ステップＳＴ１４では、全ての画像について同様の処理を実施するので、以下において、画像３０１における外縁１１０の位置を検出する例についてのみ詳細な説明をし、画像３０２，３０３等その他の画像についての詳細な説明を省略する。

外縁検出ステップＳＴ１４では、具体的には、外縁検出ユニット３１が、まず、画像３０１の全面について、画像３０１の座標系のｘ軸方向及びｙ軸方向に沿って、画像３０１内の各画素の明度を検出する。外縁検出ステップＳＴ１４では、次に、外縁検出ユニット３１が、図７に示すように、隣接する画素の明度の変化量が所定の基準値以上となる位置を、外縁１１０と認識する。外縁検出ステップＳＴ１４では、隣接する画素の明度の変化量が所定の基準値以上となる位置が曲線状に検出され、外縁１１０が曲線状に検出される。外縁検出ステップＳＴ１４では、画像３０１の座標系におけるこの外縁１１０の中点４０１の座標を、画像３０１における外縁１１０の代表的な位置として算出する。外縁検出ステップＳＴ１４では、実施形態１では、外縁検出ユニット３１が、例えば、図７に示すように、画像３０１の中心、すなわち画像３０１を撮像した際の視野２８の中心２９を原点とするこの中点４０１の座標（ｘ１，ｙ１）を、画像３０１における外縁１１０の代表的な位置を表す外縁位置座標として算出する。

座標取得ステップＳＴ１５は、座標算出ユニット３２が、各画像（画像３０１，３０２，３０３等）における外縁１１０の位置と、画像撮像時の保持テーブル１０の回転角度（Θ＝θ１，θ２，θ３等）と、からウエーハ１００の外縁１１０の座標（外縁座標）を取得するステップである。

図８は、図２の座標取得ステップＳＴ１５の処理を説明する図である。なお、図８は、汚れ１２１、模様１２２及び欠け１２３等を省略している。図８には、座標取得ステップＳＴ１５で、回転角度（Θ＝θ１）に関連付けられた画像３０１における外縁１１０の座標を取得する例を示している。座標取得ステップＳＴ１５では、全ての画像について同様の処理を実施するので、以下において、画像３０１における外縁１１０の座標を取得する例についてのみ詳細な説明をし、画像３０２，３０３等その他の画像についての詳細な説明を省略する。

座標取得ステップＳＴ１５では、具体的には、座標算出ユニット３２が、図８に示すように、保持テーブル１０の回転角度であるΘ＝θ１の情報を含む画像３０１の撮像時における視野２８の中心２９の極座標（ｒ，θ１）と、外縁検出ステップＳＴ１４で算出した外縁１１０の位置である中点４０１の座標（ｘ１，ｙ１）とを、共に保持テーブル１０の保持面１１上のＸＹ座標系に換算して加算処理をすることで、保持テーブル１０の保持面１１上のＸＹ座標系におけるウエーハ１００の外縁１１０の座標（Ｘ１，Ｙ１）を算出する。

画像解析ユニット３０は、撮像ステップＳＴ１３で取得した複数の画像の全てについて、外縁検出ユニット３１及び座標算出ユニット３２により、外縁検出ステップＳＴ１４及び座標取得ステップＳＴ１５の処理を実施することで、取得した画像の枚数と同じ数のウエーハ１００の外縁１１０の座標を算出する。

図９は、図２の中心座標算出ステップＳＴ１６の処理を説明する図である。中心座標算出ステップＳＴ１６は、図９に示すように、中心座標算出ユニット３３により、座標取得ステップＳＴ１５で取得された少なくとも３点以上の外縁１１０の座標５０１から近似円５０２を計算し、ウエーハ１００の中心座標５０３を取得する（図２のステップＳＴ２１）。

中心座標算出ステップＳＴ１６では、実施形態１では、中心座標算出ユニット３３が、外縁１１０の各座標５０１に基づいて所定の行列式の計算を実施することで、外縁１１０の各座標５０１と径方向のずれ量の二乗和が最小となる近似円５０２及び中心座標５０３を計算する。

中心座標算出ステップＳＴ１６では、中心座標算出ユニット３３が、４点以上の外縁１１０の座標５０１を近似円５０２及び中心座標５０３の計算に使用している場合、計算した近似円５０２からしきい値以上外れている座標５０１があるか否か、即ち、計算した近似円５０２から径方向に所定のしきい値以上のずれ量を有する座標５０１があるか否かを判定する（図２のステップＳＴ２２）。中心座標算出ステップＳＴ１６では、中心座標算出ユニット３３が、計算した近似円５０２から径方向に所定のしきい値以上のずれ量を有する座標５０１があると判定した場合（図２のステップＳＴ２２でＹｅｓ）、所定のしきい値以上のずれ量を有する座標５０１を誤認識と判断して、近似円５０２及び中心座標５０３の計算に使用する座標５０１のリストから除外し（図２のステップＳＴ２３）、その後、ステップＳＴ２１と同様の処理を再び実施して、再度近似円５０２及び中心座標５０３を計算する。中心座標算出ステップＳＴ１６では、このように、中心座標算出ユニット３３が、計算した近似円５０２から径方向に所定のしきい値以上のずれ量を有すると判定する座標５０１がなくなるまで、図２のステップＳＴ２１、ステップＳＴ２２及びステップＳＴ２３の処理を繰り返す。

ここで、中心座標算出ユニット３３がステップＳＴ２２の判定で使用するしきい値は、例えば２０μｍ等のような固定値を設定してもよいし、外縁１１０の各座標５０１と計算した近似円５０２との径方向のずれ量の標準偏差の２倍等のような統計処理に基づく変動値を設定してもよい。しきい値として統計処理に基づく変動値を設定する場合、中心座標算出ユニット３３は、ステップＳＴ２２の処理を実施する度に、所定のしきい値以上のずれ量を有する座標５０１があるか否かを判定する前に、統計処理に基づいてしきい値を計算する。

中心座標算出ステップＳＴ１６では、中心座標算出ユニット３３が、計算した近似円５０２から径方向に所定のしきい値以上のずれ量を有する座標５０１がないと判定した場合（図２のステップＳＴ２２でＮｏ）、直前のステップＳＴ２１で計算した近似円５０２及び中心座標５０３を正式な検出結果とみなし、これらの近似円５０２及び中心座標５０３に基づいて、ウエーハ１００の外縁１１０の外径をさらに求める（図２のステップＳＴ２４）。

ウエーハの中心検出装置１は、以上のようなウエーハの中心検出方法を実施して、ウエーハ１００の外縁１１０の近似円５０２、中心座標５０３及び外径を算出することにより、ウエーハ１００の中心を検出する。ウエーハの中心検出装置１は、このウエーハ１００の中心の検出結果に基づいて、ウエーハ１００の中心を保持テーブル１０の保持面１１の中心に合わせる中心位置合わせ処理（エッジアライメント）を実施する。

以上のような構成を有する実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、撮像ユニット２０が、撮像ステップＳＴ１３で、保持テーブル１０を任意の角度の範囲で回転させながら、外縁１１０を撮像し、回転角度（Θ＝θ１，θ２，θ３等）に関連付けて複数の画像（画像３０１，３０２，３０３等）を記録する。これにより、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、撮像ユニット２０が、撮像ステップＳＴ１３で、保持テーブル１０の回転中のシャッタ２６の開閉の切り替えの時期を調整することで、保持テーブルを回転して停止して撮影することを繰り返す従来技術と比較して極めて短時間で、画像１枚あたりにかかる時間をほとんど増加させることなく、外縁１１０の画像の取得枚数を増加させることができる。このため、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、従来のように、保持テーブルを回転させて、保持テーブルの回転停止を待ってからウエーハの外縁を撮像して検出するという処理を繰り返す必要がない。また、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、撮像ユニット２０が、撮像ステップＳＴ１３で、外縁１１０の複数の画像を連続して撮影するので、外縁１１０を視野２８外に見失いにくく、１枚撮影する毎に位置付けステップＳＴ１２と同様の処理を繰り返す必要が無い。これらにより、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、従来と比較して、ウエーハ１００の中心の検出にかかる時間を低減することができるという作用効果を奏する。

また、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、撮像ユニット２０が、撮像ステップＳＴ１３で、汚れ１２１、模様１２２、欠け１２３及びノッチ１１１が、それらが同じ位置に無いその他の瞬間画像の情報との間で平均化されてぼやけた状態となった画像（画像３０１，３０２，３０３等）を取得する。このため、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、ウエーハ１００の中心の検出にかかる汚れ１２１、模様１２２、欠け１２３及びノッチ１１１の影響を低減できるので、従来と比較して、ウエーハ１００の中心の検出の精度を高めることができるという作用効果を奏する。

また、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、中心座標算出ユニット３３が、中心座標算出ステップＳＴ１６で、計算した近似円５０２から所定のしきい値以上外れる座標５０１を誤認識と判断して除外した後、再度近似円５０２を計算し、中心座標５０３を算出する。このため、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、ウエーハ１００の中心の検出の精度をさらに高めることができるという作用効果を奏する。

また、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、中心座標算出ユニット３３が、中心座標算出ステップＳＴ１６で、ウエーハ１００の外縁１１０の外径をさらに求める。このため、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１及びウエーハの中心検出方法は、ウエーハ１００の外縁１１０の外径のばらつき（個体差）を考慮することにより、ウエーハ１００の中心の検出の精度をさらに高めることができるという作用効果を奏する。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る加工装置６００，７００，８００を図面に基づいて説明する。図１０は、実施形態２の第１例に係る加工装置６００の構成例を示す斜視図である。図１１は、実施形態２の第２例に係る加工装置７００の構成例を示す斜視図である。図１２は、実施形態２の第３例に係る加工装置８００の構成例を示す斜視図である。図１０から図１２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２の第１例に係る加工装置６００は、図１０に示すように、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１において、保持テーブル１０が保持面１１で、粘着テープ１０５及び環状フレーム１０６が装着されていないウエーハ１００を吸引保持するチャックテーブルであり、所定の厚みの切削ブレード６１を有する切削ユニット６０が組み込まれた切削装置である。

加工装置６００は、保持テーブル１０の保持面１１で、外縁１１０に沿った外周部に全周にわたって面取り部１６０が形成されたウエーハ１００を吸引保持し、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法及びエッジアライメントを実施した後、切削ブレード６１を面取り部１６０に対向する位置に位置合わせして、保持テーブル１０を回転軸周りに回転させつつ、切削ブレード６１を軸心周りに回転させて面取り部１６０に切り込ませることで、面取り部１６０を全周にわたって切削して除去するエッジトリミング加工をする。

実施形態２の第２例に係る加工装置７００は、図１１に示すように、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１において、保持テーブル１０が保持面１１で、粘着テープ１０５及び環状フレーム１０６が装着されていないウエーハ１００を吸引保持するチャックテーブルであり、研削砥石が円周状に配された研削ホイール７１を有する研削ユニット７０が組み込まれた研削装置である。

加工装置７００は、保持テーブル１０の保持面１１でウエーハ１００を吸引保持し、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法及びエッジアライメントを実施した後、研削ホイール７１の外周をデバイス１０３が形成されたデバイス領域１７１とデバイス領域１７１を囲繞する外周余剰領域１７２との間付近の位置に位置合わせして、保持テーブル１０を回転軸周りに回転させつつ、研削ホイール７１を回転させてデバイス領域１７１に押圧することで、デバイス領域１７１に対応する領域を研削して円形の凹部を形成するとともに、外周余剰領域１７２に対応する凹部の外周縁の領域に環状の凸部を形成する所謂ＴＡＩＫＯ研削をする。

実施形態２の第３例に係る加工装置８００は、図１２に示すように、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１において、保持テーブル１０が保持面１１で、粘着テープ１０５及び環状フレーム１０６が装着されていないウエーハ１００を吸引保持するチャックテーブルであり、レーザー照射部８１を有するレーザー照射ユニット８０が組み込まれたレーザー加工装置である。

加工装置８００は、保持テーブル１０の保持面１１でウエーハ１００を吸引保持し、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法及びエッジアライメントを実施した後、レーザー照射部８１によるレーザービームの照射位置を、外縁１１０から所定の距離の外周部１８０に位置合わせして、保持テーブル１０を回転軸周りに回転させつつ、レーザー照射部８１によりウエーハ１００が吸収する波長のレーザービームを照射することで、外周部１８０の全周にわたってレーザービームにより変質させて変質層を形成する。外周部１８０の全周にわたって形成された変質層は、ウエーハ１００のエッジチッピング及びわれの発生を抑制する。

また、加工装置８００は、加工装置７００によりＴＡＩＫＯ研削をしたウエーハ１００を保持テーブル１０の保持面１１で吸引保持し、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法及びエッジアライメントを実施した後、レーザー照射部８１によるレーザービームの照射位置を、凹部（デバイス領域１７１）と凸部（外周余剰領域１７２）との間に位置合わせして、保持テーブル１０を回転軸周りに回転させつつ、レーザー照射部８１によりウエーハ１００が吸収する波長のレーザービームを照射することで、レーザー加工をして、ウエーハ１００の凹部（デバイス領域１７１）から凸部（外周余剰領域１７２）を切除する。

以上のような構成を有する実施形態２に係る加工装置６００，７００，８００は、実施形態１に係るウエーハの中心検出装置１を構成要素に備え、実施形態１に係るウエーハの中心検出方法及びエッジアライメントを実施した後、ウエーハ１００の外縁１１０との位置関係が重要になる各種加工（エッジトリミング加工、ＴＡＩＫＯ研削、外周部１８０の変質層形成、外周余剰領域１７２の切除）を実施する。このため、実施形態２に係る加工装置６００，７００，８００は、従来と比較して、これらの各種加工の加工位置の精度を高めることができるという作用効果を奏する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ ウエーハの中心検出装置
１０ 保持テーブル
１１ 保持面
１２ 回転駆動部
２０ 撮像ユニット
２１ 撮像部
２２ 駆動部
３０ 画像解析ユニット
３１ 外縁検出ユニット
３２ 座標算出ユニット
３３ 中心座標算出ユニット
４０ 制御ユニット
４１ 撮像制御部
１００ ウエーハ
１１０ 外縁

Claims (6)

1. ウエーハの中心検出方法であって、
   ウエーハを保持テーブルに載せるウエーハ保持ステップと、
   ウエーハの外縁が撮像されるように撮像ユニットと該保持テーブルとを位置付ける位置付けステップと、
   該位置付けステップの後に、該保持テーブルを任意の角度の範囲で回転させながら、該撮像ユニットによって該外縁を撮像し、回転角度に関連付けて複数の画像を記録する撮像ステップと、
   該撮像ステップに撮像された各画像における外縁の位置を検出する外縁検出ステップと、
   各画像における外縁の位置と、画像撮像時の該保持テーブルの回転角度と、からウエーハの外縁の座標を取得する座標取得ステップと、
   該座標取得ステップで取得された少なくとも３点以上の該外縁の座標から近似円を計算し、ウエーハの中心座標を取得する中心座標算出ステップと、
   を含むことを特徴とするウエーハの中心検出方法。
2. 該中心座標算出ステップにおいて、該近似円からしきい値以上外れる座標を誤認識と判断して除外後、再度近似円を計算し中心を算出することを特徴とする請求項１に記載のウエーハの中心検出方法。
3. 該中心座標算出ステップおいて、ウエーハの外径をさらに求めることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエーハの中心検出方法。
4. ウエーハの中心検出装置であって、
   ウエーハを保持する回転可能な保持テーブルと、
   該保持テーブルを任意の角度の範囲で回転させながら、回転角度に関連付けてウエーハの外縁の複数の画像を撮像する撮像ユニットと、
   画像処理により各画像における外縁の位置を検出する外縁検出ユニットと、
   各画像における外縁の位置と、画像取得時の該保持テーブルの回転角度と、からウエーハの外縁の座標を算出する座標算出ユニットと、
   少なくとも３点以上の該外縁の該座標を通る近似円を計算し、ウエーハの中心座標を算出する中心座標算出ユニットと、
   を備えることを特徴とするウエーハの中心検出装置。
5. 該中心座標算出ユニットは、該近似円からしきい値以上外れる座標を誤認識と判断して除外後、再度近似円を計算し中心を算出することを特徴とする請求項４に記載のウエーハの中心検出装置。
6. 該中心座標算出ユニットは、ウエーハの外径をさらに求めることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のウエーハの中心検出装置。

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