JP6016150B2 - 研削スリップ条痕観察装置及び研削スリップ条痕観察方法 - Google Patents

Description

本発明はウェーハの外周部に備えられたノッチ部に形成された研削スリップ条痕を観察できる研削スリップ条痕観察装置及び研削スリップ条痕観察方法に関する。

インゴットをウェーハに切断する切断装置としては、特許文献１等に開示されたブレードによるスライシング装置、及び特許文献２等に開示された、ワイヤ列によるワイヤソーが知られている。このような切断装置によって切断されたウェーハは、特許文献３等に開示された面取り装置の砥石によって、その外周部、及びノッチ部が研削されて面取り加工される。

前記面取り装置は、ウェーハの外周部を粗研削する粗研削用砥石、粗研削された外周部を仕上げ研削する精研削用砥石、ノッチ部を粗研削する粗研削用砥石、及び粗研削されたノッチ部を仕上げ研削する精研削用砥石を備えている。このような面取り装置によって面取り加工されたウェーハは、特許文献３等に開示された測定手段によって外周部の形状が測定される。

特許文献３の測定手段は、ウェーハを載置して回転可能なテーブル、ウェーハの外周部の上面側を撮像する上面用ＣＣＤカメラ、外周部の下面側を撮像する下面用ＣＣＤカメラ、外周部の側面側を撮像する側面用ＣＣＤカメラ、ウェーハの外周部に光を照射するＬＥＤ照明装置、画像処理ユニット、モニタ、及びコントローラ等によって構成されている。

特許文献３の測定手段によれば、ＬＥＤ照明装置から出射された光をウェーハの外周部で反射させ、その反射光を３台のＣＣＤカメラにて撮像し、３台のＣＣＤカメラで撮像されたウェーハの外周部の画像を、画像処理ユニットで信号処理してコントローラに送信し、コントローラにて面取り面の寸法を演算する。

また、特許文献４には、ウェーハのノッチ部の形状（ノッチ部の開口幅、開口角度、及び面取り幅等）を認識する形状認識装置（ウェーハの形状測定装置に相当）が開示されている。

前記形状認識装置はウェーハステージ、撮像手段、第１照明手段、第２照明手段、第３照明手段、及び制御手段を備えている。

ウェーハは、前記ウェーハステージに載置される。前記撮像手段は、ウェーハのノッチ部の一面側をウェーハの表面に対して垂直方向から撮像する。前記第１照明手段は、撮像手段とノッチ部を結ぶ撮像光路上に配置され、ウェーハの他面側からノッチ部に光を照射する。前記第２照明手段は、ウェーハの一面側に配置され、ウェーハの面取り面を照射しない角度でウェーハの表面に対して光を照射する。前記第３照明手段は、ウェーハの一面側に配置され、ウェーハの面取り面とウェーハの表面に対して光を照射する。

そして、制御手段は、第１照明手段のみを点灯し、撮像手段からの画像データに基づいてウェーハのノッチ部の形状を測定するモードと、第１照明手段及び第２照明手段を点灯し、撮像手段からの画像データに基づいてウェーハの面取り幅を測定するモードと、第３照明手段のみを点灯し、撮像手段からの画像データに基づいてウェーハのノッチ部の観察を行うモードとに切り替える。

特開平１０−１００１３６号公報 特開２０００−２１８５００号公報 特開２００５−１５３０８５号公報 特許第３２８２７８６号公報

しかしながら、特許文献３、４の測定装置では、ウェーハのノッチ部の面取り面の形状は測定できるものの、ノッチ部の面取り面に形成されている研削条痕を視認することができず、その研削条痕に基づいてウェーハの品質を評価することができないという問題があった。

ノッチ部を面取り加工する際には、高速回転している棒状の砥石（直径約２ｍｍ）を、略Ｕ字形のノッチ部の形状（深さ約１．１ｍｍ、開口幅約３．３ｍｍ）に沿って移動させることによりノッチ部の両側の直線部と、両側の直線部を結ぶ円弧状部とを研削する。このとき、ノッチ部の両側の直線部に、種々の要因（砥石スリップ、振動、負荷変動等）に起因してウェーハの主面と平行な複数の研削（スリップ）条痕が生じる場合がある。この研削条痕は、その間隔、及び研削条痕の山の高さによってウェーハの品質に影響を与えるため、前記間隔、及び研削条痕の山の高さを確認する必要がある。従来は、作業者がルーペを用いて研削条痕を視認していたが、熟練を要する。このため、前記研削条痕を光学的に観察可能な装置を開発することが、従来から望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハのノッチ部の研削条痕を観察できる研削スリップ条痕観察装置及び研削スリップ条痕観察方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するための研削スリップ条痕観察装置は、ウェーハの主面に対して垂直な棒状の回転砥石によりウェーハの外周部に形成されたＵ字形状のノッチ部であって、且つ回転砥石による研削による研削スリップ条痕が形成されているノッチ部の研削スリップ条痕を観察する研削スリップ条痕観察装置において、ウェーハの主面に対して平行な方向からノッチ部に向けて光を照射する照明手段と、照明手段からノッチ部に向けて照射された光を、ウェーハの主面と平行面内で各方位に拡散する拡散手段と、拡散手段を通過してノッチ部に向かう光を、ノッチ部の開口幅の方向に平行な方向の一定範囲内に制限する遮光手段と、ウェーハの主面に対して直交する方向からノッチ部を撮像する撮像手段と、を備える。なお、遮光手段は、拡散手段を通過してノッチ部に向かう光のうち、ノッチ部の開口幅の方向に平行な方向における両側の周辺部の光を遮光する。

この研削スリップ条痕観察装置によれば、撮像手段で撮像されるノッチ部の研削スリップ条痕の画像が明部と陰影のある暗部とが交互に羅列した縞模様となるので、この画像からノッチ部の研削スリップ条痕を観察することができる。

本発明の他の態様に係る研削スリップ条痕観察装置において、遮光手段は、ノッチ部に向かう光を制限することにより、研削スリップ条痕を示す縞模様をノッチ部に生じさせる。これにより、撮像手段で撮像されるノッチ部の画像からノッチ部の研削スリップ条痕を観察することができる。

本発明の他の態様に係る研削スリップ条痕観察装置において、ノッチ部には、ウェーハの主面に対して傾斜して形成された面取り面であって、ウェーハの外周部に各々の一端部が連結される両側の直線状部と、両側の直線状部の各々の他端部が連結される円弧状部とからなるＵ字形状の面取り面が形成され、面取り面には、面取り面の幅方向に沿って研削スリップ条痕が形成されており、遮光手段は、照明手段からノッチ部の直線状部に入射する光の光線のうち、直線状部の法線に対して円弧状部側に傾いた方向から入射する光線であって直線状部の法線に対する光線の入射角が基準入射角以上である光線を遮光する。これにより、研削スリップ条痕の円弧状部側の斜面で反射される光の量がその反対側の斜面で反射される光の量よりも大幅に少なくなるため、撮像手段で撮像される研削条痕の画像は、明部と陰影のある暗部とが交互に羅列した縞模様となる。

本発明の他の態様に係る研削スリップ条痕観察装置において、照明手段から照射される光の波長は５７０ｎｍ以下である。これにより、照明手段からの光は、５７０ｎｍを超える波長の光と比較して散乱し易く、また、ノッチ部で反射する光が、ノッチ部に形成されている研削スリップ条痕の散乱作用によって更に散乱するので、研削条痕が一層明確になる。

本発明の目的を達成するための研削スリップ条痕観察方法は、ウェーハの主面に対して垂直な棒状の回転砥石によりウェーハの外周部に形成されたＵ字形状のノッチ部であって、且つ回転砥石による研削による研削スリップ条痕が形成されているノッチ部の研削スリップ条痕を観察する研削スリップ条痕観察方法において、ウェーハの主面に対して平行な方向からノッチ部に向けて光を照射する照明ステップと、照明ステップでノッチ部に向けて照射された光を、ウェーハの主面と平行面内で各方位に拡散する拡散ステップと、拡散ステップで拡散されてノッチ部に向かう光を、ノッチ部の開口幅の方向に平行な方向の一定範囲内に制限する遮光ステップと、ウェーハの主面に対して直交する方向からノッチ部を撮像する撮像ステップと、を有する。

本発明の研削スリップ条痕観察装置及び研削スリップ条痕観察方法によれば、ウェーハのノッチ部の研削スリップ条痕を観察することができる。

実施の形態のウェーハの形状測定装置が搭載されたウェーハの面取り装置の正面図 ウェーハテーブルに取り付けられたツルアーの側面図 外周加工砥石の構成を示した説明図 実施の形態の形状測定装置の全体構成を示した斜視図 図４に示した形状測定装置の平面図 図４に示した形状測定装置の要部拡大側面図 図４に示した形状測定装置の要部拡大平面図 カメラによって撮像されたウェーハのノッチ部の画像を示した説明図 ＬＥＤ照明装置の拡散板に遮光板が取り付けられた要部拡大平面図 ノッチ部の直線部に発生している研削条痕を誇大表示した説明図 遮光板によって遮光されて得られたノッチ部の画像を示した説明図 遮光板によって遮光された光とノッチ部の直線部に向う光とが示された説明図

以下、添付図面に従って本発明に係るウェーハの形状測定装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態のウェーハの形状測定装置７０が搭載されたウェーハの面取り装置１０の正面図である。

面取り装置１０はウェーハ送り部２０、砥石回転部５０、ウェーハの形状測定装置７０、及びこれらの動作を制御するコントローラ１５等から構成されている。また、不図示であるが、面取り装置１０は、ウェーハ供給／収納部、ウェーハ洗浄／乾燥部、及びウェーハ搬送部も備えている。

まず、面取り装置１０の主要部について説明する。

〔ウェーハ送り部２０の構成について〕
ウェーハ送り部２０は、Ｘテーブル２４を有している。このＸテーブル２４は、面取り装置１０の本体ベース１１に設置されたＸ軸ベース２１、２本のＸ軸ガイドレール２２、２２、４台のＸ軸リニアガイド２３、２３…、及びボールスクリュー（不図示）とステッピングモータ（不図示）とを備えたＸ軸駆動部２５によって、図１の紙面に直交するＸ方向に移動される。

Ｘテーブル２４には、Ｙテーブル２８が搭載されている。このＹテーブル２８は、２本のＹ軸ガイドレール２６、２６、４台のＹ軸リニアガイド２７、２７…、及びボールスクリュー（不図示）とステッピングモータ（不図示）とを備えたＹ軸駆動部（不図示）によって、Ｘテーブル２４に対し図１のＹ方向に移動される。

Ｙテーブル２８には、Ｚテーブル３１が搭載されている。このＺテーブル３１は、２本のＺ軸ガイドレール２９、２９と４台のＺ軸リニアガイド（不図示）によって上下方向に案内され、ボールスクリュー（不図示）とステッピングモータ（不図示）とからなるＺ軸駆動手段３０によって、Ｙテーブル２８に対し図１のＺ方向に移動される。

Ｚテーブル３１には、θスピンドル３３を備えたθ軸モータ３２が搭載される。θスピンドル３３にはウェーハＷを吸着保持するウェーハテーブル３４が取り付けられる。ウェーハテーブル３４は、θ軸モータ３２からの動力がθスピンドル３３を介して伝達されて、ウェーハテーブル３４の軸心ＣＷを中心に図１のθ方向に回転される。

ウェーハテーブル３４の下部には、ツルーイング砥石（以下、ツルアーという）４１が取り付けられている。ツルアー４１は、ウェーハＷの外周部を仕上げ加工（精研削）する砥石のツルーイングに用いる砥石であり、その中心軸がウェーハテーブル３４の軸心ＣＷと同軸上に取り付けられている。したがって、ウェーハＷ及びツルアー４１は、ウェーハ送り部２０によって図１のθ方向に回転されるとともにＸ、Ｙ、及びＺ方向に移動される。

〔砥石回転部５０の構成について〕
砥石回転部５０は、外周加工砥石５２を備えており、この外周加工砥石５２は、スピンドル５１を介して不図示のモータに連結されている。これにより、外周加工砥石５２は、前記モータの動力がスピンドル５１を介して伝達されて軸心ＣＨを中心に回転される。

外周加工砥石５２の上方には、軸５３Ａを回転軸として回転するターンテーブル５３が配置されている。ターンテーブル５３には、外周精研スピンドル５４及び外周精研モータ５６、ノッチ粗研スピンドル６０及びノッチ粗研モータ６２、ノッチ精研スピンドル５７及びノッチ精研モータ５９が所定の間隔をもって備えられている。

外周精研スピンドル５４には、ウェーハＷの外周を仕上げ加工する砥石５５が取り付けられる。また、ノッチ粗研スピンドル６０には、ノッチ部Ｎ（notch）を粗研削する砥石６１が取り付けられ、更に、ノッチ精研スピンドル５７には、ノッチ部Ｎを仕上げ研削する砥石５８が取付けられる。砥石５５、５８、６１は、ターンテーブル５３の回転によって夫々の加工位置に位置決めされる。

〔ツルアー４１について〕
図２は、ウェーハテーブル３４に取り付けられたツルアー４１の側面図である。

ツルアー４１は、ウェーハテーブル３４の下部にウェーハテーブル３４の軸心ＣＷと同軸上に取り付けられ、θ軸モータ３２によって回転される。また、ウェーハテーブル３４の上面の吸着面は、図示しない真空ポンプと連結されており、面取り加工されるウェーハＷが前記吸着面に吸着される。

〔外周加工砥石５２の構成について〕
図３は、外周加工砥石５２の構成を示した説明図である。

外周加工砥石５２は、３台の砥石が上下に連設されて構成される。外周加工砥石５２のうち最下部に位置する砥石５２Ａは、ツルアー４１の外周形状を形成するための溝５２ａを有する。中間部に位置する砥石５２Ｂは、ウェーハＷの外周を粗研削するための溝５２ｂを有する。最上部に位置する砥石５２Ｄは、ウェーハＷのオリフラ及びオリフラコーナーを仕上げ研削するための溝５２ｄを有する。

なお、図３においては説明を簡略にするために、各砥石５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｄに夫々１本の溝５２ａ、５２ｂ、５２ｄが図示されているが、摩耗による溝形状の変形に対処するため、各砥石５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｄには夫々複数本の溝を形成することが好ましい。

〔各砥石の構成について〕
図２に示したツルアー４１としては、加工されるウェーハＷと略同径、同厚の円盤状ＧＣ砥石が用いられ、砥石の粒度は＃３２０である。また、図３の砥石５２Ａは、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石であり、粒度＃６００である。砥石５２Ｂは、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石であり、粒度＃８００である。砥石５２Ｄは、直径２０２ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石であり、粒度＃３０００である。

一方、図１の砥石５５は、直径５０ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石であり、粒度＃３０００である。砥石６１は、直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石であり、粒度＃８００である。砥石５８は、直径１．８ｍｍ〜２．４ｍｍのダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石であり、粒度＃４０００である。

〔各スピンドルの回転数について〕
スピンドル５１は、ボールベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルであり、８，０００ｒｐｍで回転される。また、外周精研スピンドル５４はエアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルであり、３５，０００ｒｐｍで回転される。ノッチ粗研スピンドル６０は、エアーベアリングを用いたエアータービン駆動のスピンドルであり、８０，０００ｒｐｍで回転される。ノッチ精研スピンドル５７は、エアーベアリングを用いたビルトインモータ駆動のスピンドルであり、１５０，０００ｒｐｍで回転される。

次に、前記の如く構成された面取り装置１０の作用について説明する。

１）〔砥石５２Ａによってツルアー４１の外周部に面取り加工を行う工程〕
この加工においては、図３の砥石５２Ａが８，０００ｒｐｍで回転されている。この状態でＺテーブル３１がＺ軸駆動手段３０によって移動され、ツルアー４１の高さが砥石５２Ａの溝５２ａと一致する高さに位置決めされる。この後、Ｙテーブル２８が砥石５２Ａに向かって移動されると、ツルアー４１の外周部が砥石５２Ａの溝５２ａ内に切り込まれるとともに、ウェーハテーブル３４がθ軸モータ３２によって低速で１回転することにより、ツルアー４１の外周部が面取り加工される。これによって、ツルアー４１の外周部に溝５２ａの形状が転写される。

２）〔ツルアー４１によって砥石５２Ｄに仕上げ研削用の溝５２ｄを形成する工程〕
この工程では、まずＺテーブル３１をＺ軸駆動手段３０によって移動して、ツルアー４１の高さを、砥石５２Ｄの溝形成位置に位置決めする。

次に、ツルアー４１を高速回転させながらＹ方向に移動して、ツルアー４１によって砥石５２Ｄの扁平な外周面に切り込みを形成する。この後、砥石５２Ｄを低速で１回転させることにより、砥石５２Ｄに溝５２ｄが形成される。この後、ツルアー４１をＹ方向の元の位置に戻す。

このように砥石５２Ａの溝５２ａの断面形状が、ツルアー４１を介して砥石５２Ｄに転写されることにより、砥石５２Ａの溝５２ａの断面形状と形状の等しい溝５２ｄが砥石５２Ｄに形成される。

また、砥石５５への溝の形成も、砥石５２Ｄの溝５２ｄと同様に、砥石５２Ａの溝５２ａの断面形状を、ツルアー４１を介して砥石５５に転写することにより形成される。更に、砥石５８への溝の形成においても、砥石５２Ａの溝５２ａの断面形状を、ツルアー４１を介して砥石５８に転写することにより形成される。

３）〔ウェーハの外周部を面取り加工する工程〕
簡略して説明すると、回転中の砥石５２Ｂの溝５２ｂに、回転中のウェーハＷの外周部を押し当てて、ウェーハＷの外周面を粗研削する。

次に、回転中の砥石５５に、回転中のウェーハＷの外周部を押し当てて、ウェーハＷの外周面を精研削する。

また、ウェーハＷの外周部に備えられたノッチ部Ｎに関しては、ウェーハ送り部２０を駆動してノッチ部Ｎを、加工位置に移動した砥石６１に押し当てるとともに、ノッチ部Ｎの形状に沿ってウェーハＷをウェーハ送り部２０によって水平方向に移動する。これによって、ノッチ部Ｎが砥石６１によって粗研削される。この後、加工位置に移動した砥石５８にノッチ部Ｎを押し当てるとともに、ノッチ部Ｎの形状に沿ってウェーハＷをウェーハ送り部２０によって水平方向に移動する。これによって、ノッチ部Ｎが砥石５８によって精研削される。更に、オリフラ直線部（不図示）及びオリフラ直線部とウェーハＷの円弧状外周部とのコーナー部（不図示）に関しては、砥石５２Ｄによって精研削される。

以上の動作によって、ウェーハＷの外周部、ノッチ部Ｎ、オリフラ直線部、及びオリフラ直線部とウェーハＷの円弧状外周部とのコーナー部が面取り加工される。

次に、実施の形態のウェーハの形状測定装置７０について説明する。

図４は、形状測定装置７０の全体構成を示した斜視図、図５は、形状測定装置７０の平面図、図６は、形状測定装置７０の要部拡大側面図、図７は、形状測定装置７０の要部拡大平面図である。

実施の形態の形状測定装置７０は、ウェーハＷの外周部に形成されたノッチ部Ｎの形状を測定するとともに、ノッチ部Ｎに形成された研削条痕を視認する装置である。

ノッチ部Ｎは、図６、図７の如くウェーハＷの主面ＰＳ（Principal Surface）に対して傾斜して形成された面取り面Ｃ（chamfer）を備える。また、ノッチ部Ｎは、図７の如く、両側の直線部９０、９０と円弧状部９２とを備えた略Ｕ字状、又は略Ｖ字状の形状を呈している。すなわち、ノッチ部Ｎは、両側の直線部９０、９０の各々の一端９４がウェーハＷの外周部９６に連結され、一方の直線部９０の他端９８が円弧状部９２の一端１００に連結され、他方の直線部９０の他端９８が円弧状部９２の他端１００に連結されている。

〔形状測定装置７０の構成について〕
実施の形態の形状測定装置７０は、図４に示すようにウェーハＷの主面ＰＳを水平姿勢で吸着保持して回転可能な測定テーブル７２、ＬＥＤ照明装置（照明手段）７４、上面用ＣＣＤカメラ（第１の撮像手段）７６、下面用ＣＣＤカメラ（第２の撮像手段）７８、画像処理装置（画像処理手段）８０、及びモニタ８２から構成されている。

測定テーブル７２には、面取り加工終了後に洗浄されたウェーハＷが載置される。なお、測定テーブル７２を設けることなく、図１に示したウェーハテーブル３４を測定テーブルとして兼用してもよい。

図４のＬＥＤ照明装置７４は、測定テーブル７２の側方に配置され、ウェーハＷのノッチ部Ｎに、ウェーハＷの主面ＰＳに対して平行な方向から光を照射する光源８４を備える。また、光源８４による照明光の幅、すなわち、図７に示す光源８４の幅Ｌは、ノッチ部Ｎの開口幅Ｔよりも長めに設定されている。ＬＥＤ照明装置７４の構成については後述する。

図４の如く、上面用ＣＣＤカメラ７６は、ウェーハＷの上面外周部に対向して配置され、ウェーハＷのノッチ部Ｎの上面側の面取り面Ｃを撮像する。下面用ＣＣＤカメラ７８は、ウェーハＷの下面外周部に対向して配置され、ウェーハＷのノッチ部Ｎの下面側の面取り面Ｃを撮像する。上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８は、ＬＥＤ照明装置７４から照射された光によって照明されたウェーハＷの面取り面Ｃと主面ＰＳとをウェーハＷの主面ＰＳに対して直交する方向から撮像する。

図８は、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８によって撮像された画像Ｐであって、この画像ＰにはウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り面Ｃを示す白色（明部）の画像Ｐ１と、主面ＰＳの黒色（暗部）の画像Ｐ２と、空間部の黒色（暗部）の画像Ｐ３が示されている。すなわち、図６の如く、ＬＥＤ照明装置７４からウェーハＷに照射された光のうちノッチ部Ｎの面取り面Ｃで反射された光のみが、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８（図６では上面用ＣＣＤカメラ７６のみ図示）に撮像され、ウェーハＷの主面ＰＳで反射された光は、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８の撮像エリアの外に反射される。これにより、図８の如く、ウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り面Ｃを示す画像Ｐ１が白色に表示され、主面ＰＳを示す画像Ｐ２が黒色に表示される。なお、画像Ｐは、図４のモニタ８２に表示される。

画像処理装置８０は、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８によって撮像された白色と黒色とを有する画像のうち、図８に示した白色の画像Ｐ１をノッチ部Ｎの面取り面Ｃの画像として抽出し、その画像Ｐ１を画像処理する機能を備える。すなわち、図４の画像処理装置８０は、既知のエッジ検出処理を実行することにより、図８に示した白色の画像Ｐ１のみを抽出し、画像Ｐ１のノッチ部Ｎの面取り面の幅寸法（μｍ）、ノッチ部Ｎの深さ寸法（ｍｍ）、ノッチ部Ｎの開口幅寸法（ｍｍ）等を、その画像中の画素数に基づいて算出する。

実施の形態の形状測定装置７０によれば、図４の如くウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り面Ｃに、ＬＥＤ照明装置７４の光源８４からの光をウェーハＷの主面ＰＳに対して平行な方向から照射する。そして、前記光によって照明されたウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り面Ｃと主面ＰＳとをウェーハＷの主面ＰＳに対して直交する方向から上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８によって撮像する。そして、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８によって撮像された、図８の白色と黒色とを有する画像Ｐのうち白色の画像Ｐ１をノッチ部Ｎの面取り面Ｃの画像として抽出し、画像Ｐ１を画像処理装置８０によって画像処理することで、ノッチ部Ｎの面取り面Ｃの形状（ノッチ部Ｎの面取り面Ｃの幅寸法、ノッチ部Ｎの深さ寸法、ノッチ部Ｎの開口幅寸法等）を算出する。

ところで、実施の形態の形状測定装置７０の特徴は、図６、図７に示したＬＥＤ照明装置７４の光源８４から照射する光の波長を５７０ｎｍ以下の短波長としたことにある。

これにより、光源８４からの光は、５７０ｎｍを超える波長の光と比較して散乱し易く、また、図６の如くノッチ部Ｎの面取り面Ｃで反射する光が、ノッチ部Ｎの面取り面Ｃに形成されている研削条痕（不図示）の散乱作用によって更に散乱するので、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８（図６では上面用ＣＣＤカメラ７６のみ図示）で撮像されたノッチ部Ｎの面取り面Ｃの前記研削条痕をはっきりと視認できる。

なお、５７０ｎｍ以下の波長の光とは、可視光領域内の波長でもよく、紫外光領域を含む波長でもよい。好適には、単一波長の光を安定して発光することができる青色発光ＬＥＤを使用して、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長の光を利用することが、測定精度を高める観点で好ましい。

また、面取り面Ｃの研削条痕は、図１の砥石５８によって形成される、主面ＰＳと平行な条痕である。主面ＰＳと平行な研削条痕は、砥石５８のノッチ精研スピンドル５７を、ウェーハＷの主面ＰＳに直交する軸（ウェーハテーブル３４の軸心ＣＷと同軸）に対して平行に設定することで形成できる。

一方、図４のＬＥＤ照明装置７４は、光源８４から照射された光を拡散する拡散板（拡散手段）８６を有している。光源８４から照射された光を拡散板８６によって拡散させることにより、ノッチ部Ｎの面取り面Ｃで反射する反射光を更に散乱させることができ、これによって、ノッチ部Ｎの面取り面Ｃに形成されている研削条痕をはっきりと視認できる。

更に、実施の形態のＬＥＤ照明装置７４の光源８４は、図６、図７の如く複数の青色発光ＬＥＤ８８、８８…を正方状に、かつ格子状に配置したパネル型に構成されている。このように、ＬＥＤ照明装置７４の光源８４を、複数の砲弾形状の青色発光ＬＥＤ８８、８８…を正方状に配置してなるパネル型としたので、光を更に散乱させることができる。

更にまた、実施の形態で測定するウェーハＷのノッチ部Ｎの面取り面Ｃの算術平均粗さＲａは、０．０８μｍであることが好ましい。これにより、面取り面Ｃで反射する光をより一層散乱させることができる。なお、図１の砥石５８として、粒度が＃１５００のダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石を使用することによって、ノッチ部の算術平均粗さＲａを０．０８μｍにできる。なお、ノッチ部Ｎの算術平均粗さＲａを０．０３μｍにすれば、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８で撮像されたノッチ部Ｎの画像と他の部分の画像との境界がより明確になるので、ノッチ部Ｎの形状をより精度よく測定できる。この場合、ノッチ部Ｎの精研削用砥石として、粒度が＃４０００のダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石を使用することによって、ノッチ部の算術平均粗さＲａを０．０３μｍにできる。

実施の形態の形状測定装置７０は、上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８を備えているが、少なくとも一方のカメラを備えればよい。

図９は、ＬＥＤ照明装置７４の拡散板８６に遮光板（遮光手段）１００が取り付けられた要部拡大平面図である。

遮光板１０２は、ＬＥＤ照明装置７４から、図７のノッチ部Ｎの直線部９０、９０の任意点に入射する光のうち、任意点に対して円弧状部９２の側に入射する光であって、入射角が５度以上の光を遮光する部材である。そのため、光源８４の水平方向の幅Ｌが、拡散板８６の水平方向の両側に配置された遮光板１０２、１０２によって幅Ｇに絞られている。

〔遮光板１０２の構成について〕
図１０は、ノッチ部Ｎの直線部９０に発生している研削条痕１０４であって、平面視において略三角形形状の研削条痕１０４を誇大表示した説明図である。

図１０の如く、研削条痕１０４の頂部１０６から直線部９０に下ろした垂線１０８と直線部９０との交点を前述した任意点Ｐとする。そして、研削条痕１０４の頂部１０６から任意点Ｐを結ぶ垂線１０８の方向から直線部９０に入射する光の入射角を０度とし、任意点Ｐに対してノッチ部Ｎの円弧状部９２の側に入射する光であって、入射角が５度以上の光を図９の遮光板１０２によって遮光する。遮光板１０２は、図９の如く拡散板８６の出射面に取り付けてもよく、拡散板８６とノッチ部Ｎとの間に設置してもよい。

〔遮光板１０２の作用について〕
図１０に示した略三角形形状の研削条痕１０４の斜面のうち、頂部１０６に対してノッチ部Ｎの開口部１１０の側に位置する一方の斜面１１２には、ＬＥＤ照明装置７４からの光が入射するので、一方の斜面１１２では光を反射する。これに対し、頂部１０６に対して円弧状部９２の側に位置する他方の斜面１１６に向う光は、遮光板１０２によって遮光されているので、他方の斜面１１６には光が入射し難くなる。これにより、他方の斜面１１６で反射される光の量は、一方の斜面１１２で反射される光の量よりも大幅に少なくなる。

よって、このときに上面用ＣＣＤカメラ７６、及び下面用ＣＣＤカメラ７８で撮像されるノッチ部Ｎの直線部９０の画像は、図１１の画像Ｐ４に示されるように、図８に示した白色のノッチ部Ｎの画像Ｐ１に対して、白色（明部）と陰影のある黒色（暗部）とが交互に羅列した縞模様となる。したがって、この画像Ｐ４をモニタ８２に表示させることにより、研削条痕１０４の間隔、また、白色と黒色とのコントラストの強さに基づいて研削条痕の山の高さを容易に視認できる。すなわち、形状測定装置７０に遮光板１０２を備えることによって、ノッチ部Ｎに生じている研削条痕１０４を光学的に観察することが可能となる。

なお、本発明者は、以下の点を実験にて確認した。

図１０の如く、任意点Ｐに対して円弧状部９２の側に入射する光であって、入射角が５度を超える光を遮光板１０２によって遮光した。このような遮光を行わない場合、撮像されたノッチ部Ｎの直線部９０の画像は、白色と黒色との境界部が不明瞭であり、研削条痕１０４をはっきりと視認することが困難であった。そこで、前述の如く入射角が５度以上の光を遮光板１０２によって遮光したところ、白色と黒色との境界部が明瞭になり、研削条痕１０４をはっきりと視認できた。なお、図１０の入射角（deg）に記載している評価記号の「Ａ」は、白色と黒色との境界部が明瞭であった入射角を示し、「Ｂ」は、白色と黒色との境界部が不明瞭であった入射角を示し、「Ｃ」は、白色と黒色との境界部が全く視認不能であった入射角を示している。

したがって、図１０の如く、任意点Ｐに対してノッチ部Ｎの円弧状部９２の側に入射する光であって、入射角が５度以上の光を図９の遮光板１０２によって遮光することにより、研削条痕１０４をはっきりと視認できることを実験にて検証できた。

図１２には、遮光板１０２によって遮光された破線で示す光１２０とノッチ部Ｎの直線部９０に向う実線で示す光１２２とが示されている。また、直線部９０の傾斜角が４５度で深さが１．１ｍｍのノッチ部Ｎが示されている。更に、深さが０．５ｍｍの位置であって、ノッチ部Ｎの中心軸Ａから０．５ｍｍの位置の直線部９０に、中心軸Ａに対して４５度傾斜した光１２２が照射されていることが示されている。更にまた、遮光板１０２によって遮光された領域を除く、ＬＥＤ照明装置７４の水平方向の照射幅寸法が、中心軸Ａを挟んで両側に８ｍｍ設定されていること、ＬＥＤ照明装置７４の照射面とウェーハＷの外周部９６との距離（最短距離）が８ｍｍに設定されていることが示されている。

（付記）
上記に詳述した実施形態についての記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す発明を含む多様な技術思想の開示を含んでいる。

（付記１）ウェーハの外周部に備えられたノッチ部の形状を測定するウェーハの形状測定装置において、前記ウェーハの前記ノッチ部に、ウェーハの主面に対して平行な方向から光を照射するとともに前記ノッチ部の開口幅よりも広い範囲に光を照射する照明手段と、前記照明手段から照射された光によって照明された前記ウェーハの前記ノッチ部と前記主面とを前記ウェーハの主面に対して直交する方向から撮像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された明部と暗部とを有する画像のうち前記明部の画像を前記ノッチ部の画像として抽出し、前記明部の画像を画像処理する画像処理手段と、を備え、前記ノッチ部は、前記ウェーハの外周部に各々の一端部が連結される両側の直線部と、前記両側の直線部の各々の他端部が連結される円弧状部とからなるＵ字形状に形成され、前記照明手段から前記ノッチ部の前記直線部の任意点に入射する光のうち、前記任意点に対して前記円弧状部の側に入射する光であって、入射角が５度以上の光を遮光する遮光手段が備えられていることを特徴としている。

また、付記１に記載の発明は、ノッチ部の直線部に発生している、平面視において略三角形形状の研削条痕において、その研削条痕の頂部から直線部に下ろした垂線と直線部との交点を任意点とする。そして、研削条痕の頂部から任意点を結ぶ垂線の方向から直線部に入射する光の入射角を０度とし、任意点に対してノッチ部の円弧状部の側に入射する光であって、入射角が５度以上の光を遮光手段によって遮光する。

付記１に記載の発明によれば、略三角形形状の研削条痕の斜面のうち、前記頂部に対してノッチ部の開口部側に位置する一方の斜面には、照明手段からの光が入射するので、一方の斜面では光を反射する。これに対し、前記頂部に対して円弧状部側に位置する他方の斜面に向う光は、入射角が５度未満の光を除き、遮光部材によって遮光されているので、他方の斜面には少量の光のみ入射する。これにより、他方の斜面で反射される光の量は、一方の斜面で反射される光の量よりも大幅に少なくなる。よって、このときに撮像手段で撮像される研削条痕の画像は、明部と陰影のある暗部とが交互に羅列した縞模様となる。したがって、前記画像を表示手段に表示させることによって、ウェーハのノッチ部の面取り面の研削条痕を視認できる。

（付記２）前記照明手段は、５７０ｎｍ以下の波長の光を照射する光源を有する付記１に記載のウェーハの形状測定装置。

付記２に記載の発明により、光源からの光は、５７０ｎｍを超える波長の光と比較して散乱し易く、また、ノッチ部で反射する光が、ノッチ部に形成されている研削条痕の散乱作用によって更に散乱するので、表示手段に表示されたウェーハのノッチ部の面取り面の研削条痕が一層明確になる。

また、付記２に記載の発明でいう５７０ｎｍ以下の波長の光とは、可視光領域内の波長でもよく、紫外光領域を含む波長でもよい。好適には、単一波長の光を安定して発光することができる青色発光ＬＥＤを使用して、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍの波長の光を利用することが、測定精度を高める観点で好ましい。

また、ノッチ部の研削条痕は、精研削用砥石によって形成される、主面と平行な条痕である。主面と平行な前記研削条痕は、面取り装置において、精研削用砥石の回転軸を、ウェーハの主面に直交する軸に対して平行に設定することで形成できる。

（付記３）前記照明手段は、前記光源から照射された前記光を拡散する拡散手段を有する付記１又は２に記載のウェーハの形状測定装置。

付記３に記載の発明によれば、照明手段の光源から照射された光を拡散手段によって拡散させることにより、ノッチ部で反射する反射光を更に散乱させることができ、これによって、表示手段に表示されたウェーハのノッチ部の面取り面の研削条痕がより一層明確になる。

（付記４）前記撮像手段は、前記ウェーハを挟んで一方側に配置された第１の撮像手段と、前記ウェーハを挟んで他方側に配置された第２の撮像手段とを備える付記１、２又は３に記載のウェーハの形状測定装置。

付記４に記載の発明によれば、第１の撮像手段によってウェーハの一方側のノッチ部の面取り面の研削条痕を取得でき、第２の撮像手段によってウェーハの他方側のノッチ部の面取り面の研削条痕を取得できる。

（付記５）前記照明手段は、複数の青色発光ＬＥＤを正方状に配置したパネル型の光源である付記１から４のいずれか１項に記載のウェーハの形状測定装置。

付記５に記載の発明によれば、照明手段を、複数の砲弾形状の青色発光ＬＥＤを正方状に、かつ格子状に配置してなるパネル型の光源としたので、光を更に散乱させることができる。

（付記６）前記ウェーハの前記ノッチ部の算術平均粗さＲａが、０．０８μｍである付記１から５のいずれか１項に記載のウェーハの形状測定装置。

付記６に記載の発明によれば、ノッチ部で反射する光をより一層散乱させることができる。ノッチ部の精研削用砥石として、粒度が＃１５００のダイヤモンド砥粒のメタルボンド砥石を使用することによって、ノッチ部の算術平均粗さＲａを０．０８μｍにできる。なお、ノッチ部の算術平均粗さＲａを０．０３μｍにすれば、撮像手段で撮像されたノッチ部の画像と他の部分の画像との境界がより明確になるので、ノッチ部の形状をより精度よく測定できる。この場合、ノッチ部の精研削用砥石として、粒度が＃４０００のダイヤモンド砥粒のレジンボンド砥石を使用することによって、ノッチ部の算術平均粗さＲａを０．０３μｍにできる。

（付記７）ウェーハの主面に対して垂直な棒状の回転砥石によりウェーハの外周部に形成され、且つ前記ウェーハの主面に対して傾斜して形成された面取り面を有するノッチ部であって、前記面取り面には前記回転砥石の研削により当該面取り面の幅方向に平行な研削条痕が形成されているノッチ部の前記研削条痕の形状を測定するウェーハの形状測定装置において、前記ウェーハの主面に対して平行な方向から前記ノッチ部に光を照射するとともに前記ノッチ部の開口幅よりも広い範囲に光を照射する照明手段と、前記照明手段と前記ノッチ部との間に配置され、前記照明手段から照射された光のうち、中心部の光を通過させ、かつ周辺部の光を遮光する遮光手段と、前記照明手段から照射された光によって照明された前記ノッチ部の前記面取り面の前記研削条痕を前記ウェーハの主面に対して直交する方向から撮像する撮像手段と、を備え、前記ノッチ部の前記面取り面は、前記ウェーハの外周部に各々の一端部が連結される両側の直線状部と、前記両側の前記直線状部の各々の他端部が連結される円弧状部とからなるＵ字形状に形成され、前記遮光手段は、前記照明手段から前記ノッチ部の前記直線状部に入射する光の光線のうち、前記直線状部の法線に対して前記円弧状部側に傾いた方向から入射する光線であって前記直線状部の法線に対する光線の入射角が基準入射角以上である光線を遮光する、ウェーハの形状測定装置。

（付記８）前記基準入射角は５度である、付記７に記載のウェーハの形状測定装置。

１０…面取り装置、１１…本体ベース、１５…コントローラ、２０…ウェーハ送り部、２１…Ｘ軸ベース、２２…Ｘ軸ガイドレール、２３…Ｘ軸リニアガイド、２４…Ｘテーブル、２５…Ｘ軸駆動部、２６…Ｙ軸ガイドレール、２７…Ｙ軸リニアガイド、２８…Ｙテーブル、２９…Ｚ軸ガイドレール、３０…Ｚ軸駆動手段、３１…Ｚテーブル、３２…θ軸モータ、３３…θスピンドル、３４…ウェーハテーブル、４１…ツルアー、５０…砥石回転部、５１…スピンドル、５２…外周加工砥石、５３…ターンテーブル、５３Ａ…軸、５２…外周加工砥石、５２Ａ…砥石、５２ａ…溝、５２Ｂ…砥石、５２ｂ…溝、５２Ｄ…砥石、５２ｄ…溝、５４…外周精研スピンドル、５５…砥石、５６…外周精研モータ、５７…ノッチ精研スピンドル、５８…砥石、５９…ノッチ精研モータ、６０…ノッチ粗研スピンドル、６１…砥石、６２…ノッチ粗研モータ、７０…形状測定装置、７２…測定テーブル、７４…ＬＥＤ照明装置、７６…上面用ＣＣＤカメラ、７８…下面用ＣＣＤカメラ、８０…画像処理装置、８２…モニタ、８４…光源、８６…拡散板、８８…青色発光ＬＥＤ、９０…直線部、９２…円弧状部、１０２…遮光板、１０４…研削条痕、１０６…頂部、１０８…垂線、１１０…開口部側、１１２…一方の斜面、１１４…円弧状部側、１１６…他方の斜面、１２０、１２２…光

Claims (4)

1. ウェーハの主面に対して垂直な棒状の回転砥石によりウェーハの外周部に形成されたＵ字形状のノッチ部であって、且つ前記回転砥石による研削による研削スリップ条痕が形成されているノッチ部の前記研削スリップ条痕を観察する研削スリップ条痕観察装置において、
   前記ノッチ部は、直線状部と、前記直線状部の間に位置する円弧状部とを有し、
   前記回転砥石の研削により前記直線状部に形成されている前記研削スリップ条痕は、当該研削スリップ条痕の頂部に対して前記ノッチ部の開口側に位置する第１斜面と、前記頂部に対して前記円弧状部側に位置する第２斜面とを有しており、
   前記ウェーハの主面に対して平行な方向から前記ノッチ部に向けて光を照射する照明手段と、
   前記照明手段から前記ノッチ部に向けて照射された光を、前記ウェーハの主面と平行面内で各方位に拡散する拡散手段と、
   前記拡散手段を通過して前記ノッチ部に向かう光の幅のうち、前記ノッチ部の開口幅の方向に平行な方向の幅を制限する遮光手段であって、前記直線状部に形成されている前記研削スリップ条痕の前記第２斜面に入射する光を制限し且つ前記第１斜面に入射する光の通過を許容する遮光手段と、
   前記ウェーハの主面に対して直交する方向から前記ノッチ部を撮像する撮像手段と、
   を備える研削スリップ条痕観察装置。
2. 前記ノッチ部には、前記ウェーハの主面に対して傾斜して形成された面取り面であって、前記ウェーハの外周部に各々の一端部が連結される両側の前記直線状部と、前記両側の前記直線状部の各々の他端部が連結される前記円弧状部とからなるＵ字形状の面取り面が形成され、
   前記面取り面には、当該面取り面の幅方向に沿って前記研削スリップ条痕が形成されており、
   前記遮光手段は、前記照明手段から前記ノッチ部の前記直線状部に入射する光の光線のうち、前記直線状部の法線に対して前記円弧状部側に傾いた方向から入射する光線であって前記直線状部の法線に対する光線の入射角が基準入射角以上である光線を遮光する請求項１に記載の研削スリップ条痕観察装置。
3. 前記照明手段から照射される光の波長は５７０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の研削スリップ条痕観察装置。
4. ウェーハの主面に対して垂直な棒状の回転砥石によりウェーハの外周部に形成されたＵ字形状のノッチ部であって、且つ前記回転砥石による研削による研削スリップ条痕が形成されているノッチ部の前記研削スリップ条痕を観察する研削スリップ条痕観察方法において、
   前記ノッチ部は、直線状部と前記直線状部の間に位置する円弧状部とを有し、
   前記回転砥石の研削により前記直線状部に形成されている前記研削スリップ条痕は、当該研削スリップ条痕の頂部に対して前記ノッチ部の開口側に位置する第１斜面と、前記頂部に対して前記円弧状部側に位置する第２斜面とを有しており、
   前記ウェーハの主面に対して平行な方向から前記ノッチ部に向けて光を照射する照明ステップと、
   前記照明ステップで前記ノッチ部に向けて照射された光を、前記ウェーハの主面と平行面内で各方位に拡散する拡散ステップと、
   前記拡散ステップで拡散されて前記ノッチ部に向かう光の幅のうち、前記ノッチ部の開口幅の方向に平行な方向の幅を制限する遮光ステップであって、前記直線状部に形成されている前記研削スリップ条痕の前記第２斜面に入射する光を制限し且つ前記第１斜面に入射する光の通過を許容する遮光ステップと、
   前記ウェーハの主面に対して直交する方向から前記ノッチ部を撮像する撮像ステップと、
   を有する研削スリップ条痕観察方法。