特開 2024-173316 保持テーブルの測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024173316

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】保持テーブルの測定方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/24 20060101AFI20241205BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20241205BHJP

   B24B 49/12 20060101ALI20241205BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241205BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20241205BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/24 Z

B24B41/06 L

B24B49/12

H01L21/304 622H

H01L21/78 N

H01L21/68 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023091655

(22)【出願日】2023-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 邦充

【テーマコード（参考）】

3C029

3C034

5F057

5F063

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C029EE02

3C029EE20

3C034BB73

3C034CA22

3C034DD18

5F057AA19

5F057AA53

5F057BA11

5F057BA30

5F057BB03

5F057BB07

5F057BB09

5F057BB11

5F057BB12

5F057BC06

5F057FA13

5F057GA27

5F057GB02

5F057GB12

5F057GB16

5F057GB20

5F057GB31

5F063AA01

5F063AA48

5F063BA17

5F063BA33

5F063BA43

5F063BA45

5F063BA47

5F063BA48

5F063DE11

5F063DE23

5F063DE32

5F063FF04

5F063FF11

5F131AA02

5F131BA32

5F131BA33

5F131BA43

5F131BA52

5F131CA08

5F131EB01

5F131EB78

5F131KA12

5F131KB02

5F131KB45

(57)【要約】

【課題】処理装置の保持テーブルにおいて、保持面の状態を容易かつ正確に測定することが可能な測定方法を提供すること。
【解決手段】対象物に所定の処理を施す処理装置において、対象物を保持する保持テーブルの状態を測定する保持テーブルの測定方法であって、保持テーブルの保持面に対して光源からレーザービームを照射する照射ステップ１００１と、保持テーブルの保持面に照射され、保持面で反射されたレーザービームの反射光を受光ユニットで受光する受光ステップ１００２と、受光ステップで受光した反射光の受光状態に基づいて、保持面の状態を判定する判定ステップ１００３と、を備え、照射ステップ１００１では、保持面にライン状のレーザービームが照射されるように、レーザービームを保持面に対して所定の入射角で入射することを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物に所定の処理を施す処理装置において、該対象物を保持する保持テーブルの状態を測定する保持テーブルの測定方法であって、
該保持テーブルの保持面に対して光源からレーザービームを照射する照射ステップと、
該保持テーブルの保持面に照射され、該保持面で反射されたレーザービームの反射光を受光ユニットで受光する受光ステップと、
該受光ステップで受光した反射光の受光状態に基づいて、該保持面の状態を判定する判定ステップと、を備え、
該照射ステップでは、該保持面にライン状のレーザービームが照射されるように、該レーザービームを該保持面に対して所定の入射角で入射することを特徴とする、
保持テーブルの測定方法。

【請求項2】

該入射角は、８５度以上９０度未満に設定されることを特徴とする、請求項１に記載の保持テーブルの測定方法。

【請求項3】

該照射ステップでは、円形状を有する該保持面の半径以上の長さを有する領域に該レーザービームが照射されるように該レーザービームの入射角を設定し、該保持テーブルを回転させながら該レーザービームを該保持面に照射して、該保持面で反射された光を受光することで、該保持面の全面の状態を測定することを特徴とする、請求項１または２に記載の保持テーブルの測定方法。

【請求項4】

該受光ユニットは波面センサであることを特徴とする、請求項３に記載の保持テーブルの測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持テーブルの測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程では、研削装置や研磨装置、切削装置、レーザー加工装置のような処理装置を用いてウエーハを薄化し、ストリートに沿って分割することで個々のデバイスチップを形成している。こうした処理装置は、ウエーハを保持する保持テーブルと、ウエーハに加工を施す加工手段と、保持テーブルに保持されたウエーハと加工手段とを相対的に移動させる移動ユニットとを備えて構成されていることが知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４－１６０４８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、ウエーハを保持する保持テーブルの保持面に凹凸があると、加工結果に悪影響を及ぼすため、保持面の状態が所定の上面精度で形成されることが求められている。この上面精度を測定する方法としては、接触式の測定子を用いる方法が主流であるが、測定子のセッティングに時間や手間がかかるだけでなく、周辺の構造物との衝突リスクがあるという問題があった。この問題を解決するために、レーザー変位計を使用する方法も考えられたが、保持面がポーラス部材のような粗面である場合には光の反射率が低く、正確な測定が困難であるという課題があった。

【0005】

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、処理装置の保持テーブルにおいて、保持面の状態を容易かつ正確に測定することが可能な測定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の保持テーブルの測定方法は、対象物に所定の処理を施す処理装置において、該対象物を保持する保持テーブルの状態を測定する保持テーブルの測定方法であって、該保持テーブルの保持面に対して光源からレーザービームを照射する照射ステップと、該保持テーブルの保持面に照射され、該保持面で反射されたレーザービームの反射光を受光ユニットで受光する受光ステップと、該受光ステップで受光した反射光の受光状態に基づいて、該保持面の状態を判定する判定ステップと、を備え、該照射ステップでは、該保持面にライン状のレーザービームが照射されるように、該レーザービームを該保持面に対して所定の入射角で入射することを特徴とする。

【0007】

該入射角は、８５度以上９０度未満に設定されてもよい。

【0008】

該照射ステップでは、円形状を有する該保持面の半径以上の長さを有する領域に該レーザービームが照射されるように該レーザービームの入射角を設定し、該保持テーブルを回転させながら該レーザービームを該保持面に照射して、該保持面で反射された光を受光することで、該保持面の全面の状態を測定してもよい。

【0009】

該受光ユニットは波面センサであってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本願発明は、レーザービームの入射角を大きくすることにより、処理装置の保持テーブルの保持面からの光の反射率を大きくすることができるため、保持面からの反射光に基づいて保持テーブルの保持面の状態を容易かつ正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図2】図２は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法を実施する測定ユニットを説明する斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法を実施する測定ユニットを説明する側断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法を実施する測定ユニットを説明する上面図である。

【図5】図５は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法についての所定の入射角を説明するグラフである。

【図6】図６は、図１の照射ステップ及び受光ステップの一例を説明する上面図である。

【図7】図７は、図１の判定ステップの第１例を説明する側断面図である。

【図8】図８は、図１の判定ステップの第１例を説明するグラフである。

【図9】図９は、図１の判定ステップの第２例を説明する側断面図である。

【図10】図１０は、図１の判定ステップの第２例を説明するグラフである。

【図11】図１１は、図１の判定ステップの第３例を説明する側断面図である。

【図12】図１２は、図１の判定ステップの第３例を説明するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る保持テーブルの測定方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、対象物に所定の処理を施す処理装置２００において、当該対象物を保持する保持テーブル２１０の状態を測定する方法であって、図１に示すように、照射ステップ１００１と、受光ステップ１００２と、判定ステップ１００３と、を備える。

【0014】

図２、図３及び図４は、それぞれ、実施形態に係る保持テーブルの測定方法を実施する測定ユニット１００を説明する斜視図、側断面図及び上面図である。実施形態に係る保持テーブルの測定方法の照射ステップ１００１、受光ステップ１００２及び判定ステップ１００３は、図２、図３及び図４に示す測定ユニット１００を使用して実施する。測定ユニット１００は、図２、図３及び図４に示すように、対象物に所定の処理を施す処理装置２００内に設けられており、処理装置２００の構成要素の１つである保持テーブル２１０に近接して設けられる。

【0015】

処理装置２００によって所定の処理が施される対象物は、本実施形態では、例えば、シリコン、サファイア、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムヒ素などを基板とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハである。対象物は、平坦な表面の格子状に形成される複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された領域にデバイスが形成されていてもよい。対象物は、このようにデバイスが形成されている場合、例えば、デバイスが形成された側の裏側の面が、研削装置や研磨装置により研削及び研磨されて、その後に切削装置やレーザー加工装置によりストリートに沿って分割されることにより、デバイスのチップが製造される。対象物は、本発明ではこれに限定されず、樹脂により封止されたデバイスを複数有した矩形状のパッケージ基板、セラミックス板、又はガラス板等でも良い。

【0016】

処理装置２００は、図２に示すように、保持テーブル２１０と、加工手段２２０と、移動ユニット２３０と、制御ユニット２４０と、を備える。保持テーブル２１０は、図２、図３及び図４に示すように、凹部が形成された円盤状の枠体２１１と、凹部内に嵌め込まれた円盤形状の吸着部２１２と、を備える。保持テーブル２１０の吸着部２１２は、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミックス等から形成され、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。吸着部２１２のポーラスセラミックスは、本実施形態では、例えば、アルミナセラミックス等の砥粒である骨材と、骨材同士を固定するボンドとを備え、骨材とボンドの隙間に気孔を形成して多孔質体としたものである。

【0017】

保持テーブル２１０の吸着部２１２の上面は、載置された対象物を下方側から吸引保持する保持面２１３である。このように、保持面２１３は、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミックス等のポーラス部材のような粗面で形成されており、ポーラス孔を備えないアルミナセラミックス等のセラミック体に形成される平面と比較して、光の反射率が低いものとなっている。枠体２１１の上面と保持面２１３とは、本実施形態では、同一平面上に配置されており、水平面であるＸＹ平面に平行に形成されている。なお、保持テーブル２１０の保持面２１３は、本実施形態では円形状を有するが、本発明ではこれに限定されず、三角形状や四角形状等の多角形状でもよく、その他の形状でもよい。

【0018】

保持テーブル２１０は、保持テーブル２１０の枠体２１１の下方に接続された移動ユニット２３０により、鉛直方向に平行でかつＸＹ平面に直交するＺ軸回りに回転自在に設けられている。すなわち、保持テーブル２１０は、保持面２１３の中心を通り、保持面２１３に直交する回転軸回りに回転自在に設けられている。保持テーブル２１０は、移動ユニット２３０により、水平方向と平行なＸ軸方向に移動自在に設けられている。

【0019】

加工手段２２０は、保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物に加工を施す。加工手段２２０は、図２に示す本実施形態の例では、切削ブレード２２１が回転可能に装着されるスピンドル２２２を備え、切削ブレード２２１で対象物を切削加工する切削加工手段である。切削ブレード２２１は、スピンドル２２２の先端に装着され、回転軸となるスピンドル２２２により回転されることで保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物を切削する。スピンドル２２２は、水平方向と平行でかつＸ軸方向に直交するＹ軸方向と平行な軸心回りに回転可能に設けられており、スピンドル２２２に連結された不図示のモータにより軸心回りに回転する。スピンドル２２２は、先端に切削ブレード２２１が装着される。

【0020】

加工手段２２０は、スピンドル２２２の先端に装着された切削ブレード２２１が、スピンドル２２２の回転動作により、Ｙ軸方向と平行な軸心周りの回転動作が加えられて、保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物を例えばストリートに沿って切削する。加工手段２２０は、移動ユニット２３０により、それぞれＹ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられている。

【0021】

加工手段２２０は、本発明では上記した切削加工手段に限定されず、他には、研削砥石が配置された研削ホイールが回転可能に装着されるスピンドルを備え、研削砥石で保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物を研削加工する研削加工手段、研磨パッドが回転可能に装着されるスピンドルを備え、研磨パッドで保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物を研磨加工する研磨加工手段、保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物にレーザービームを照射するレーザービーム照射器を備え、レーザービームで保持テーブル２１０の保持面２１３で保持された対象物をレーザー加工するレーザー加工手段等であってもよい。

【0022】

移動ユニット２３０は、保持テーブル２１０と加工手段２２０とを相対的に移動させることにより、保持テーブル２１０に保持された対象物と加工手段２２０とを相対的に移動させる。移動ユニット２３０は、本実施形態では、保持テーブル２１０をＸ軸方向に沿って移動させることにより、保持テーブル２１０と加工手段２２０とをＸ軸方向に沿って相対的に移動させるＸ軸方向移動ユニットを備える。また、移動ユニット２３０は、本実施形態では、加工手段２２０をＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させることにより、保持テーブル２１０と加工手段２２０とをＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って相対的に移動させるＹ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットを備える。なお、移動ユニット２３０は、保持テーブル２１０と加工手段２２０とのいずれをＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させてもよい。また、移動ユニット２３０は、保持テーブル２１０をＺ軸回りに回転させる回転駆動ユニットを備える。

【0023】

移動ユニット２３０が備えるＸ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットは、いずれも、モータと、ボールねじと、ガイドと、を有する公知のボールねじ機構である。Ｘ軸方向移動ユニットは、Ｘ軸の軸心回りに回転自在に設けられたボールねじと、ボールねじを軸心回りに回転させるモータと、保持テーブル２１０をＸ軸方向に移動自在に支持するガイドと、を有して構成されている。Ｙ軸方向移動ユニットは、Ｙ軸の軸心回りに回転自在に設けられたボールねじと、ボールねじを軸心回りに回転させるモータと、加工手段２２０をＹ軸方向に移動自在に支持するガイドと、を有して構成されている。Ｚ軸方向移動ユニットは、Ｚ軸の軸心回りに回転自在に設けられたボールねじと、ボールねじを軸心回りに回転させるモータと、加工手段２２０をＺ軸方向に移動自在に支持するガイドと、を有して構成されている。Ｘ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットは、いずれも、制御ユニット２４０により、モータの駆動が制御されることにより、移動速度や移動量等が制御される。

【0024】

Ｘ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットは、モータの回転位置を読み取るエンコーダを含み、エンコーダが読み取ったモータの回転位置に基づいて、保持テーブル２１０と加工手段２２０とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対的な位置を検出し、検出した相対的な位置を制御ユニット２４０に出力する。ここで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対的な位置は、処理装置２００に備え付けられた装置直交座標系（ＸＹＺ座標）が使用される。なお、Ｘ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットは、エンコーダにより保持テーブル２１０と加工手段２２０との相対的な位置を検出する構成に限定されず、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行なリニアスケールと、Ｘ軸方向移動ユニット、Ｙ軸方向移動ユニット及びＺ軸方向移動ユニットによりそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられリニアスケールの目盛を読み取る読み取りヘッドと、により構成してもよい。

【0025】

移動ユニット２３０が備える回転駆動ユニットは、保持テーブル２１０を回転させるモータと、モータの回転位置を読み取るエンコーダとを含み、エンコーダが読み取ったモータの回転位置に基づいて、保持テーブル２１０の回転角度θ（図６等参照）を検出し、検出した回転角度θを制御ユニット２４０に出力する。ここで、保持テーブル２１０の回転角度θは、装置基準方向に対してテーブル基準方向がなす角度で表され、例えば、保持テーブル２１０に予め定められたテーブル基準方向と処理装置２００に予め定められた装置基準方向とが一致するときを０度とし、保持テーブル２１０に予め定められたテーブル基準方向と処理装置２００に予め定められた装置基準方向とがちょうど１周ずれているときを３６０度とし、０度から３６０度で表される。

【0026】

制御ユニット２４０は、処理装置２００の各種構成要素の動作を制御して、対象物の加工処理等の各種処理を処理装置２００に実施させる。制御ユニット２４０は、本実施形態では、コンピュータシステムを含む。制御ユニット２４０が含むコンピュータシステムは、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。制御ユニット２４０の演算処理装置は、制御ユニット２４０の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施して、処理装置２００を制御するための制御信号を、制御ユニット２４０の入出力インターフェース装置を介して処理装置２００の各構成要素に出力する。

【0027】

測定ユニット１００は、図２、図３及び図４に示すように、光源１１０と、受光ユニット１２０と、制御部１３０と、を備える。光源１１０は、保持テーブル２１０の保持面２１３に対して反射性を有する波長のレーザービーム１１１を照射する。光源１１０は、水平面であるＸＹ平面に平行に設けられかつ平坦に形成された保持テーブル２１０の保持面２１３に向けて、所定の入射角１１２で、レーザービーム１１１を照射する位置に設置されている。受光ユニット１２０は、光源１１０から照射され、保持テーブル２１０の保持面２１３で反射されたレーザービーム１１１の反射光１２１を受光する。受光ユニット１２０は、光源１１０から照射され、水平面であるＸＹ平面に平行に設けられかつ平坦に形成された保持テーブル２１０の保持面２１３で反射されたレーザービーム１１１の反射光１２１の光路上に設置されている。

【0028】

光源１１０から照射されて保持テーブル２１０の保持面２１３上に照射されるレーザービーム１１１の、保持面２１３上における照射領域１１４（図３及び図４参照）は、光源１１０と保持テーブル２１０の保持面２１３との相対的な位置と、光源１１０から照射されるレーザービーム１１１の断面形状等の情報と、所定の入射角１１２と、に基づいて決まる。ここで、光源１１０と保持テーブル２１０の保持面２１３との相対的な位置の情報は、光源１１０と保持テーブル２１０とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対的な位置の情報に加えて、保持テーブル２１０の回転角度θの情報を含む。なお、光源１１０と保持テーブル２１０の保持面２１３との相対的な位置の情報や照射領域１１４の情報は、本実施形態では、例えば、保持面２１３の中心を原点とする座標系（直交座標系や円柱座標系）等で表現されたデータにより、制御部１３０で処理される。

【0029】

図５は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法についての所定の入射角１１２を説明するグラフである。図５は、横軸に入射角、縦軸に反射率（フレネル反射率）を取り、空気から保持テーブル２１０の保持面２１３と同じ材質のポーラス孔を備えない部材（同材質部材）に光が入射する場合の入射角に対する光の反射率の変化を表したグラフである。ここで、入射角は、光の入射対象の入射面に直交する方向に対して光の入射方向がなす角度で表され、光の入射方向が光の入射対象の入射面に対して直交するときを０度とし、光の入射方向が光の入射対象の入射面に対して平行であるときを９０度とし、０度から９０度で表される。

【0030】

所定の入射角１１２は、図５に示すように、空気から保持テーブル２１０の保持面２１３の同材質部材に光が入射する場合のブリュースター角よりも大きく、かつ、空気から保持テーブル２１０の保持面２１３の同材質部材に光が入射する場合の反射率が、入射角が０度の時の反射率よりも大きくなる角度である。所定の入射角１１２は、本実施形態では、具体的には、上記のブリュースター角よりも大きくかつ入射角が０度の時の反射率よりも大きくなる角度よりも十分に大きい８５度以上、かつ、９０度未満に設定されることが好ましい。

【0031】

本実施形態で使用する測定ユニット１００は、このような所定の入射角１１２を採用するため、保持テーブル２１０の保持面２１３が多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミックス等のポーラス部材のような粗面で形成されているために、ポーラス孔を備えないアルミナセラミックス等のセラミック体に形成される平面と比較して光の反射率が低いものとなっている場合でも、保持テーブル２１０の保持面２１３からの光の反射率を高め、制御部１３０が判定ステップ１００３を実施可能な程度に、受光ステップ１００２で受光ユニット１２０が受光する反射光１２１の強度を高めることができる。本実施形態で使用する測定ユニット１００は、特に、所定の入射角１１２を８５度以上９０度未満に設定することで、制御部１３０が判定ステップ１００３を十分に精度よく実施可能な程度に、受光ステップ１００２で受光ユニット１２０が受光する反射光１２１の強度を十分に高めることができる。

【0032】

また、本実施形態の測定ユニット１００は、このような所定の入射角１１２を採用するため、例えば、光源１１０から光軸に直交する断面（以下、適宜、断面と略記する）の形状が円形のレーザービーム１１１を保持テーブル２１０の保持面２１３に対して照射した場合、照射領域１１４が、レーザービーム１１１の光軸方向における保持テーブル２１０の保持面２１３の面内成分の方向（以下、適宜、面内成分方向と略記する）に沿ってのびる。本発明における保持面２１３にライン状のレーザービーム１１１が照射されるとは、このように、保持面２１３に面内成分方向に沿ってのびた照射領域１１４が形成されるようなレーザービーム１１１が照射されることをいう。具体的には、所定の入射角１１２をφ［単位；度］とし、照射するレーザービーム１１１の断面の直径１１３（図３参照）をＬ［単位；ｍｍ］とすると、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５（図３及び図４参照）である長さｒ［単位；ｍｍ］は、以下の式（１）のように表される。

【0033】

ｒ＝Ｌ／ｃｏｓ（φ×π／１８０） （但し、φ≠９０度） ・・・ 式（１）

【0034】

本実施形態の測定ユニット１００は、このような式（１）に従って、所定の入射角１１２及び照射するレーザービーム１１１の断面形状の直径１１３を制御及び変更することにより、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５を制御及び変更することができる。例えば、所定の入射角１１２を大きくすることにより、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５を長くすることができる。本実施形態の測定ユニット１００は、特に、所定の入射角１１２を８５度以上９０度未満に設定することで、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５を十分に長くするため、より短時間で保持テーブル２１０の保持面２１３上の広域にレーザービーム１１１を照射することができ、これにより、制御部１３０がより短時間で保持面２１３の状態を判定及び算出することを可能にする。

【0035】

受光ユニット１２０は、光を受光する受光面を有し、受光面上で反射光１２１を受光する。受光ユニット１２０は、受光面で反射光１２１を受光すると、受光面において反射光１２１を受光した位置である受光位置の情報と、受光面上に形成される反射光１２１の集光スポットのスポット形状の情報と、を含む反射光１２１の受光状態の情報を検出し、検出した反射光１２１の受光状態の情報を制御部１３０に出力する。

【0036】

受光ユニット１２０は、照射領域１１４における保持面２１３の状態が平坦かつ水平面に平行である場合、レーザービーム１１１の断面形状と同じスポット形状の反射光１２１を、予め定められた受光位置（所定の受光位置）で受光する。一方で、受光ユニット１２０は、照射領域１１４における保持面２１３の状態が凹凸等の歪曲を有しかつ水平面に対して傾斜している場合、レーザービーム１１１の断面形状に対して保持面２１３の歪曲に応じて歪んだスポット形状の反射光１２１を、前記の所定の受光位置に対して保持面２１３の傾斜している方向等に応じてずれた受光位置で受光する。

【0037】

なお、保持面２１３の傾斜の情報や保持面２１３の凹凸等の歪曲の情報は、本実施形態では、例えば、保持面２１３の中心を原点とする座標系（直交座標系や円柱座標系）等で表現されたデータにより、制御部１３０で処理される。また、反射光１２１の受光位置の情報や反射光１２１の受光位置のずれの情報、反射光１２１のスポット形状の情報、反射光１２１のスポット形状の歪みの情報は、本実施形態では、例えば、受光ユニット１２０の受光面上の所定の点（例えば受光面の中心）を原点とする座標系（平面座標系や円柱座標系）等で表現されたデータにより、制御部１３０で処理される。

【0038】

受光ユニット１２０は、本実施形態では、反射光１２１の受光位置及びスポット形状を含む反射光１２１の受光状態を検出可能な受光センサが使用され、例えば、受光センサ（もしくはカメラ）がライン状に配列されたラインセンサが用いられる。受光ユニット１２０としてラインセンサを使用する場合、保持面２１３の状態が凹凸等の歪曲を有していたり、傾斜していたりして、反射光１２１の受光位置がずれたとしても、反射光１２１を受光することができる。

【0039】

また、受光ユニット１２０として、反射光１２１の波面を検出する波面センサが使用されてもよい。波面センサとしては、例えば、レンズを規則的に配列したレンズアレイと、このレンズアレイを通過したレーザービーム１１１の反射光１２１を受光する受光センサ（もしくはカメラ）とを含んで構成されるシャックハルトマン波面センサが使用される。

【0040】

例えば、受光ユニット１２０としてシャックハルトマン波面センサ等の波面センサを使用する本実施形態の場合、レーザービーム１１１として平面波を使用すると、レーザービーム１１１の照射領域１１４における保持面２１３の凹凸等の歪曲に応じて、反射光１２１の波面がレーザービーム１１１の波面に対する傾斜である波面傾斜を生じ、この波面傾斜に伴って反射光１２１の受光位置が所定の受光位置に対するずれである傾斜位置ずれを生じる。具体的には、受光ユニット１２０の波面センサのレンズアレイの焦点距離をｆ［単位；ｍｍ］とし、波面傾斜の角度をψ［単位；ラジアン］とし、傾斜位置ずれをｄ［単位；ｍｍ］とすると、これらは、以下の式（２）のような関係性を有する。

【0041】

ｄ＝ｆ・ｔａｎψ （但し、－π／２＜ψ＜π／２） ・・・ 式（２）

【0042】

ここで、波面傾斜の角度ψの絶対値が十分に微小である場合、ｔａｎψはψに近似されるため、式（２）は、以下の式（３）のように近似される。

【0043】

ｄ＝ｆ・ψ ・・・ 式（３）

【0044】

ここで、例えば、受光ユニット１２０の波面センサのレンズアレイの焦点距離が３０ｍｍであり、波面傾斜の角度が０．１ｍラジアンであると検出した場合、上記の式（３）に従って、傾斜位置ずれが３μｍであると算出される。受光ユニット１２０としてシャックハルトマン波面センサ等の波面センサを使用する本実施形態の場合、算出された傾斜位置ずれと同じ大きさの凹凸が照射領域１１４における保持面２１３に存在すると検出できるので、反射光１２１において当該波面傾斜が発生した領域と対応する照射領域１１４における領域に３μｍの凹凸が存在すると検出できる。このように、受光ユニット１２０としてシャックハルトマン波面センサ等の波面センサを使用する本実施形態の場合、受光した反射光１２１の波面を微小な領域毎に波面傾斜を検出して所定の算出処理を実施することで、照射領域１１４において微小な領域毎に凹凸を検出できる。これにより、制御部１３０がより精度よく保持面２１３の傾斜及び凹凸等の歪曲を含む保持面２１３の状態を判定し、詳細に算出することを可能にする。

【0045】

光源１１０及び受光ユニット１２０は、本実施形態では、図２に示すように、加工手段２２０を挟むように、加工手段２２０に固定されており、加工手段２２０と一体的に移動する。すなわち、光源１１０及び受光ユニット１２０は、移動ユニット２３０により、保持テーブル２１０に対して相対的に移動し、光源１１０及び受光ユニット１２０と保持テーブル２１０の保持面２１３との相対的な位置が検出される。なお、本発明ではこの形態に限定されず、光源１１０及び受光ユニット１２０が、加工手段２２０とは独立して配設されており、移動ユニット２３０とは異なる機構により保持テーブル２１０に対して相対的に移動し、光源１１０及び受光ユニット１２０と保持テーブル２１０の保持面２１３との相対的な位置が検出される形態であってもよい。

【0046】

制御部１３０は、測定ユニット１００の各種構成要素の動作を制御して、実施形態に係る保持テーブルの測定方法の各ステップ（照射ステップ１００１、受光ステップ１００２及び判定ステップ１００３）の処理を含む各種処理を測定ユニット１００に実施させる。

【0047】

制御部１３０は、本実施形態では、制御ユニット２４０と情報通信可能に接続されており、制御ユニット２４０から、移動ユニット２３０により検出した保持テーブル２１０と加工手段２２０とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対的な位置の情報と、保持テーブル２１０の回転角度θの情報と、のうち少なくとも一部を取得する。制御部１３０は、これらの取得した情報等に基づいて、光源１１０及び受光ユニット１２０と保持テーブル２１０との相対的な位置を算出する。制御部１３０は、そして、この算出した情報に加えて、さらに光源１１０から照射されるレーザービーム１１１の断面形状等の情報と、所定の入射角１１２の情報とに基づいて、光源１１０によりレーザービーム１１１を照射した場合の照射領域１１４を算出する。

【0048】

制御部１３０は、光源１１０を制御して光源１１０により断面形状等の情報がわかっているレーザービーム１１１を照射し、予め仕様の情報が記憶された受光ユニット１２０を制御して反射光１２１の受光位置（ずれの情報も含む）及びスポット形状（歪みの情報も含む）を含む受光状態の情報を検出し、上記の予め記憶された情報及び算出した情報に加え、検出した反射光１２１の受光状態の情報に基づいて、保持面２１３の傾斜及び凹凸等の歪曲を含む保持面２１３の状態を判定したり、さらに上記した種々の算出処理を実行して、算出したりする。

【0049】

制御部１３０は、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みをいずれも検出しなかった場合、保持面２１３の状態は、傾斜及び凹凸等の歪曲のいずれも検出されず正常な状態である旨を判定し、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みの少なくともいずれかを検出した場合、保持面２１３の状態は、傾斜及び凹凸等の歪曲の少なくともいずれかが検出された異常な状態である旨を判定し、判定した情報を不図示の報知部によって作業者に認識可能に報知する。制御部１３０は、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みの情報を含む受光状態の情報等に基づいて、保持面２１３の傾斜及び凹凸等の歪曲を含む保持面２１３の状態を算出し、この算出した保持面２１３の状態の情報を不図示の報知部によって作業者に認識可能に報知する。

【0050】

制御部１３０は、本実施形態では、制御ユニット２４０と同様の、ＣＰＵ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又はＲＡＭ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コンピュータシステムを含む。制御部１３０の演算処理装置は、制御部１３０の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施して、測定ユニット１００を制御するための制御信号を、制御部１３０の入出力インターフェース装置を介して測定ユニット１００の各構成要素に出力する。

【0051】

次に、本明細書は、実施形態に係る保持テーブルの測定方法を図面に基づいて説明する。照射ステップ１００１は、図２、図３及び図４に示すように、保持テーブル２１０の保持面２１３に対して光源１１０からレーザービーム１１１を照射するステップである。

【0052】

照射ステップ１００１では、本実施形態では、レーザービーム１１１を照射する前に、まず、制御部１３０は、移動ユニット２３０により、光源１１０及び受光ユニット１２０を保持テーブル２１０の保持面２１３に対して相対的に移動させ、保持テーブル２１０を回転軸回りに回転させ、さらに、所定の入射角１１２を所望の角度に設定することにより、状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の所望の領域に、レーザービーム１１１の照射領域１１４を設定する。照射ステップ１００１では、次に、このように照射領域１１４を設定した後に、制御部１３０は、光源１１０により、保持テーブル２１０の保持面２１３上の照射領域１１４に対して、レーザービーム１１１を照射する。

【0053】

照射ステップ１００１では、保持面２１３にライン状のレーザービーム１１１が照射されるように、レーザービーム１１１を保持面２１３に対して所定の入射角１１２で入射する。照射ステップ１００１では、具体的には、制御部１３０は、上記した式（１）に従って、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５が所望の長さにのびるように、所定の入射角１１２及び照射するレーザービーム１１１の断面形状の直径１１３の各設定を制御及び変更して、レーザービーム１１１を照射することにより、保持面２１３にライン状のレーザービーム１１１を照射することを実現する。照射ステップ１００１では、所定の入射角１１２を、８５度以上９０度未満に設定することが好ましい。

【0054】

受光ステップ１００２は、保持テーブル２１０の保持面２１３に照射され、保持面２１３で反射されたレーザービーム１１１の反射光１２１を受光ユニット１２０で受光するステップである。受光ステップ１００２では、制御部１３０は、受光ユニット１２０の受光面で反射光１２１を受光すると、受光位置の情報と集光スポットのスポット形状の情報とを含む反射光１２１の受光状態の情報を検出して取得する。

【0055】

実施形態に係る保持テーブルの測定方法では、レーザービーム１１１の照射及び反射光１２１の受光をした照射領域１１４が、状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域を覆うまで、すなわち、照射領域１１４で状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域を走査するまで、照射領域１１４の設定及びレーザービーム１１１の照射を実行する照射ステップ１００１と、反射光１２１の受光を実行する受光ステップ１００２とを繰り返し実行することで、状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域について反射光１２１の受光状態の情報を検出して取得する。

【0056】

図６は、図１の照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２の一例を説明する上面図である。照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において、照射ステップ１００１では、図６に示すように、円形状を有する保持面２１３の半径以上の長さを有する領域にレーザービーム１１１が照射されるようにレーザービーム１１１の所定の入射角１１２を設定し、保持テーブル２１０を回転させながらレーザービーム１１１を保持面２１３に照射して、受光ステップ１００２では保持面２１３で反射された反射光１２１を受光することで、保持面２１３の全面の状態を測定する、回転照射受光ステップを採用してもよい。

【0057】

なお、本発明では、保持テーブル２１０を回転させることにより、照射領域１１４で状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域を走査する回転照射受光ステップを採用する形態に限定されず、移動ユニット２３０により保持テーブル２１０をＸ軸方向に移動させるもしくは光源１１０及び受光ユニット１２０をＹ軸方向に移動させることにより、照射領域１１４で状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域を走査してもよい。また、本発明では、照射領域１１４で状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域が円形状である形態に限定されず、この領域が三角形状や四角形状等の多角形状でもよく、その他の形状でもよい。

【0058】

このような回転照射受光ステップでは、具体的には、制御部１３０は、照射領域１１４の面内成分方向の長さ１１５を保持面２１３の半径以上の長さに設定し、照射領域１１４の面内成分方向を保持面２１３の回転中心を通るように設定して、保持テーブル２１０を回転させながらレーザービーム１１１を保持面２１３に照射して、受光ステップ１００２では保持面２１３で反射された反射光１２１を受光することで、この一連の動作で容易に、照射領域１１４で状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域を走査して、状態を判定もしくは算出したい保持面２１３上の全面の領域について反射光１２１の受光状態の情報を検出して取得することができる。

【0059】

判定ステップ１００３は、受光ステップ１００２で受光した反射光１２１の受光状態に基づいて、保持面２１３の状態を判定するステップである。判定ステップ１００３では、制御部１３０は、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みをいずれも検出しなかった場合、保持面２１３の状態は、傾斜及び凹凸等の歪曲のいずれも検出されず正常な状態である旨を判定し、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みの少なくともいずれかを検出した場合、保持面２１３の状態は、傾斜及び凹凸等の歪曲の少なくともいずれかが検出された異常な状態である旨を判定する。

【0060】

また、判定ステップ１００３では、制御部１３０は、保持面２１３の状態の判定とともに、もしくは保持面２１３の状態の判定に代えて、反射光１２１の受光位置のずれ及びスポット形状の歪みの情報を含む受光状態の情報等に基づいて、保持面２１３の傾斜及び凹凸等の歪曲を含む保持面２１３の状態を算出する算出ステップを実施してもよい。

【0061】

図７及び図８は、それぞれ、図１の判定ステップ１００３の第１例を説明する側断面図及びグラフである。図９及び図１０は、それぞれ、図１の判定ステップ１００３の第２例を説明する側断面図及びグラフである。図１１及び図１２は、それぞれ、図１の判定ステップ１００３の第３例を説明する側断面図及びグラフである。図７、図９及び図１１は、いずれも、照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施する旨を説明する側断面図である。図８、図１０及び図１２は、いずれも、照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施した際に取得される保持面２１３の受光状態の情報を説明するグラフである。

【0062】

図７、図９及び図１１に示すように、照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施すると、制御部１３０は、反射光１２１の受光状態の情報として、図８、図１０及び図１２に示すように、保持テーブル２１０の回転角度θに対する、反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）の変化、及び、反射光１２１のスポット形状１２２の受光位置１２３の変化の情報を取得する。そして、判定ステップ１００３では、制御部１３０は、この取得した保持テーブル２１０の回転角度θに対する、反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）の変化、及び、反射光１２１のスポット形状１２２の受光位置１２３の変化の情報に基づいて、反射光１２１の受光位置１２３のずれ及びスポット形状１２２の歪みを検出したか否かを判定し、この判定に基づいて、保持面２１３の状態が、傾斜及び凹凸等の歪曲を検出したか否かを判定し、いずれも検出しなかった場合には保持面２１３の状態が正常である旨の判定をし、少なくともいずれかを検出した場合には保持面２１３の状態が異常である旨の判定をする。

【0063】

照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施した場合において、図７に示すように保持テーブル２１０の保持面２１３の状態が平坦かつ水平面に平行である第１例の場合、図８に示すように、反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）も、反射光１２１のスポット形状１２２の受光位置１２３も、保持テーブル２１０の回転角度θによって変化しないという反射光１２１の受光状態の情報を取得する。このため、判定ステップ１００３では、制御部１３０は、この取得された反射光１２１の受光状態の情報に基づいて、反射光１２１の受光位置１２３のずれ及びスポット形状１２２の歪みをいずれも検出しない旨の判定をし、保持面２１３の状態が、傾斜及び凹凸等の歪曲のいずれも検出されない正常な状態である旨の判定をする。

【0064】

照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施した場合において、図９に示すように保持テーブル２１０の保持面２１３の状態が平坦かつ水平面に対して傾斜している第２例の場合、図１０に示すように、反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）は保持テーブル２１０の回転角度θによって変化しないものの、反射光１２１のスポット形状１２２の受光位置１２３は保持テーブル２１０の回転角度θによってサイン曲線を描くように変化するという反射光１２１の受光状態の情報を取得する。このため、判定ステップ１００３では、制御部１３０は、この取得された反射光１２１の受光状態の情報に基づいて、反射光１２１の受光位置１２３のずれを検出するもののスポット形状１２２の歪みを検出しない旨の判定をし、保持面２１３の状態が、傾斜は検出されるものの凹凸等の歪曲は検出されないという異常な状態である旨の判定をする。

【0065】

照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施した場合において、図１１に示すように保持テーブル２１０の保持面２１３の状態が凹凸等の歪曲を有しかつ水平面に平行である第３例の場合、図１２に示すように、反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）は保持テーブル２１０の回転角度θによって変化するものの、反射光１２１のスポット形状１２２の受光位置１２３は保持テーブル２１０の回転角度θによって変化しないという反射光１２１の受光状態の情報を取得する。このため、判定ステップ１００３では、制御部１３０は、この取得された反射光１２１の受光状態の情報に基づいて、反射光１２１の受光位置１２３のずれを検出しないもののスポット形状１２２の歪みを検出する旨の判定をし、保持面２１３の状態が、傾斜は検出されないものの凹凸等の歪曲は検出されるという異常な状態である旨の判定をする。

【0066】

このように、照射ステップ１００１及び受光ステップ１００２において回転照射受光ステップを実施した場合においては、保持テーブル２１０の回転角度θによる反射光１２１のスポット形状１２２の幅（直径）の変化の有無で保持面２１３における凹凸等の歪曲の有無を検出及び判定し、保持テーブル２１０の回転角度θによる反射光１２１の受光位置１２３の変化の有無で保持面２１３における傾斜の有無を検出及び判定する。

【0067】

以上のような構成を有する実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、レーザービーム１１１の入射角１１２を大きくすることにより、処理装置２００の保持テーブル２１０の保持面２１３からの光の反射率を大きくすることができるため、保持面２１３からの反射光１２１に基づいて保持テーブル２１０の保持面２１３の状態を容易かつ正確に測定することができるという作用効果を奏する。

【0068】

従来では、特に、保持面２１３がポーラス部材のような粗面である場合、ポーラス孔を備えないアルミナセラミックス等のセラミック体に形成される平面と比較して、光の反射率が低いため、保持面２１３の状態の正確な測定が困難であるという課題があった。そこで、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、レーザービーム１１１の入射角１１２を大きくすることにより、処理装置２００の保持テーブル２１０の保持面２１３からの光の反射率を大きくすることができるため、保持面２１３がポーラス部材のような粗面である場合、特に顕著に、保持面２１３からの反射光１２１に基づいて保持テーブル２１０の保持面２１３の状態を容易かつ正確に測定することができるという作用効果が得られる。

【0069】

また、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、入射角１１２が８５度以上９０度未満に設定されるので、保持テーブル２１０の保持面２１３の状態をより十分に精度よく測定することが可能な程度に、反射光１２１の強度を十分に高めることができる。また、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、入射角１１２が８５度以上９０度未満に設定されるので、照射領域１１４をよりレーザービーム１１１の面内成分方向に沿ってのびた状態として、その面積を広げることができるので、これにより、効率よく短時間で、保持テーブル２１０の保持面２１３の状態を測定することを可能にする。

【0070】

また、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、照射ステップ１００１では、円形状を有する保持面２１３の半径以上の長さを有する領域にレーザービーム１１１が照射されるようにレーザービーム１１１の入射角１１２を設定し、保持テーブル２１０を回転させながらレーザービーム１１１を保持面２１３に照射して、受光ステップ１００２では、保持面２１３で反射された反射光１２１を受光することで、保持面２１３の全面の状態を測定する。このため、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、効率よく短時間で、保持テーブル２１０の保持面２１３の状態を測定することができる。

【0071】

また、実施形態に係る保持テーブルの測定方法は、受光ステップ１００２で使用する受光ユニット１２０が波面センサであるので、より精度よく反射光１２１の受光状態を検出できるので、これにより、より精度よく保持面２１３の状態を判定し、詳細に算出することができる。

【0072】

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。

【符号の説明】

【0073】

１００ 測定ユニット
１１０ 光源
１１１ レーザービーム
１１２ 入射角
１２０ 受光ユニット
１２１ 反射光
２００ 処理装置
２１０ 保持テーブル
２１３ 保持面
１００１ 照射ステップ
１００２ 受光ステップ
１００３ 判定ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】