特許 7430455 エッジ位置検出装置及びエッジ位置検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-02

(45)【発行日】2024-02-13

(54)【発明の名称】エッジ位置検出装置及びエッジ位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240205BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240205BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 C

H01L21/304 621E

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020098382

(22)【出願日】2020-06-05

(65)【公開番号】P2021192003

(43)【公開日】2021-12-16

【審査請求日】2023-04-26

(73)【特許権者】

【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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】小松 淳

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０３３１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１４９９４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０２５８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５８４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２２７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３２３８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３２１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｇ０１Ｂ １１／００－１１／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４、２１／４６３

２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円盤状の被加工物のエッジの位置を検出するエッジ位置検出装置であって、
該被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
該チャックテーブル上に配置された光源を含み、該光源から該保持面へ進む進行方向に対して直交する線状に整形された線状のレーザービームを、該被加工物のエッジを横切る様に照射する照射ユニットと、該線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って所定の間隔で配列され、該線状のレーザービームの反射光をそれぞれ受光する複数の光電変換素子を含む受光ユニットと、を有するレーザー変位計と、
該レーザー変位計と該チャックテーブルとを、該照射領域の該長手方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、
プロセッサを有し、該受光ユニットで取得した受光量の変化の情報に基づいて、該被加工物のエッジの位置を算出する算出ユニットと、を備え、
該チャックテーブルは、所定の回転軸の周りに回転可能であり、
該照射領域の該長手方向を該所定の回転軸に直交する所定の方向に沿って配置し、該保持面で保持された該被加工物に該線状のレーザービームを照射した状態で、該移動機構により該レーザー変位計と該チャックテーブルとを該長手方向に沿って相対移動速度Ｖで移動させ、該相対移動速度Ｖでの該レーザー変位計の移動時間Ｔの前後において、隣接する第１の光電変換素子と第２の光電変換素子のうち該第１の光電変換素子の受光量が変化せず、該第２の光電変換素子の受光量が変化した場合に、該算出ユニットは、該第２の光電変換素子の該移動時間Ｔだけ前の元の位置から、隣接する該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔだけ離れた位置を算出することにより、該被加工物のエッジの位置を算出することを特徴とするエッジ位置検出装置。

【請求項2】

円盤状の被加工物のエッジの位置を検出するエッジ位置検出方法であって、
チャックテーブルの保持面で該被加工物の一面側を保持する保持段階と、
進行方向に対して直交する線状に整形された線状のレーザービームを、該一面とは反対側に位置する該被加工物の他面側へ、該被加工物のエッジを横切る様に照射して、該線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って所定の間隔で配列され該線状のレーザービームの反射光をそれぞれ受光する複数の光電変換素子のうち第１の光電変換素子と該第１の光電変換素子に隣接する第２の光電変換素子とで反射光を検出する第１の検出段階と、
該被加工物のエッジを横切る様に該他面側へ該線状のレーザービームを照射した状態で、該線状のレーザービームと該チャックテーブルとを、該他面側に照射された該照射領域の該長手方向に沿って相対的に移動させることにより、該第２の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第２の検出段階と、
該第１の検出段階での検出タイミングから該第２の検出段階での検出タイミングまでの第１時間Ｔ_１と、該線状のレーザービーム及び該チャックテーブルの該長手方向の相対移動速度Ｖとの積から算出される距離Ｖ・Ｔ_１と、に基づいて、該第１の検出段階での該第２の光電変換素子の位置から該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_１だけ離れた位置を算出することにより、該被加工物のエッジの位置を算出するエッジ位置算出段階と、を備えることを特徴とするエッジ位置検出方法。

【請求項3】

該チャックテーブルは、所定の回転軸の周りに回転可能であり、
該照射領域の該長手方向は、該所定の回転軸に直交する所定の方向に沿って配置されており、
該エッジ位置算出段階は、
該保持段階の後、該所定の回転軸の周りにおいて所定の回転速度Ｖ_Ｒ（度／秒）で該チャックテーブルの回転を開始する回転開始段階と、
該所定の間隔で直線上に配置された該第１の光電変換素子、該第２の光電変換素子、第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子のうち、該第３の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第３の検出段階と、
該第４の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第４の検出段階と、を更に備え、
該エッジ位置算出段階は、
該第１の検出段階での該第２の光電変換素子の位置から該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_１だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・Ｔ_１だけ回転したときの該被加工物のエッジの第１の位置を算出する第１算出段階と、
該第２の検出段階での検出タイミングから該第３の検出段階での検出タイミングまでの第２時間Ｔ_２と、に基づいて、該第２の検出段階での該第３の光電変換素子の位置から該第２の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_２だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２）だけ回転したときの該被加工物のエッジの第２の位置を算出する第２算出段階と、
該第３の検出段階での検出タイミングから該第４の検出段階での検出タイミングまでの第３時間Ｔ_３と、に基づいて、該第３の検出段階での該第４の光電変換素子の位置から該第３の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_３だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３）だけ回転したときの該被加工物のエッジの第３の位置を算出する第３算出段階とを含むことを特徴とする請求項２記載のエッジ位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、円盤状の被加工物における外周部のエッジの位置を検出するエッジ位置検出装置及びエッジ位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハなどの板状の被加工物には、表面側及び裏面側の外周部分が面取りされているものがある。外周部分が面取りされた被加工物の裏面側を研削して、例えば、当初の厚さの半分程度の厚さまで薄化すると、被加工物の外周部には所謂ナイフエッジ（シャープエッジとも言う）が形成される。

【0003】

外周部にナイフエッジが形成されると、被加工物に割れ、欠け、破損等が生じやすくなる。そこで、割れ等を防ぐために、被加工物の表面側の外周部を切削等により除去した後（即ち、トリミングした後）、裏面側を研削して薄化する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

表面側の外周部をトリミングする際には、まず、被加工物の裏面側をチャックテーブルで保持した状態で、表面側の外周部のエッジの位置を検出する。そして、このエッジの位置を基準として切削を施す表面側の範囲を特定する。

【0005】

エッジの位置を検出するために、例えば、ラインセンサが使用される。ラインセンサは、線状のレーザービームを照射するレーザー照射ユニットと、線状のレーザービームの表面側からの反射光を受光する受光ユニットと、を備える。

【0006】

受光ユニットは、線状のレーザービームの長手方向に沿って所定の間隔で複数の光電変換素子が配置されたラインセンサを有しており、被加工物のエッジを横切る様に照射された線状のレーザービームの反射光を受光する。しかし、隣接する２つの光電変換素子の間の位置では反射光を受光できないので、エッジの位置の検出精度は、各光電変換素子が配置される間隔に依存する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０００－１７３９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、受光ユニットが所定の間隔で配置された複数の光電変換素子を有する場合に、エッジの位置の検出精度を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、円盤状の被加工物のエッジの位置を検出するエッジ位置検出装置であって、該被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブル上に配置された光源を含み、該光源から該保持面へ進む進行方向に対して直交する線状に整形された線状のレーザービームを、該被加工物のエッジを横切る様に照射する照射ユニットと、該線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って所定の間隔で配列され、該線状のレーザービームの反射光をそれぞれ受光する複数の光電変換素子を含む受光ユニットと、を有するレーザー変位計と、該レーザー変位計と該チャックテーブルとを、該照射領域の該長手方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、プロセッサを有し、該受光ユニットで取得した受光量の変化の情報に基づいて、該被加工物のエッジの位置を算出する算出ユニットと、を備え、該チャックテーブルは、所定の回転軸の周りに回転可能であり、該照射領域の該長手方向を該所定の回転軸に直交する所定の方向に沿って配置し、該保持面で保持された該被加工物に該線状のレーザービームを照射した状態で、該移動機構により該レーザー変位計と該チャックテーブルとを該長手方向に沿って相対移動速度Ｖで移動させ、該相対移動速度Ｖでの該レーザー変位計の移動時間Ｔの前後において、隣接する第１の光電変換素子と第２の光電変換素子のうち該第１の光電変換素子の受光量が変化せず、該第２の光電変換素子の受光量が変化した場合に、該算出ユニットは、該第２の光電変換素子の該移動時間Ｔだけ前の元の位置から、隣接する該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔだけ離れた位置を算出することにより、該被加工物のエッジの位置を算出するエッジ位置検出装置が提供される。

【0011】

本発明の他の態様によれば、円盤状の被加工物のエッジの位置を検出するエッジ位置検出方法であって、チャックテーブルの保持面で該被加工物の一面側を保持する保持段階と、進行方向に対して直交する線状に整形された線状のレーザービームを、該一面とは反対側に位置する該被加工物の他面側へ、該被加工物のエッジを横切る様に照射して、該線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って所定の間隔で配列され該線状のレーザービームの反射光をそれぞれ受光する複数の光電変換素子のうち第１の光電変換素子と該第１の光電変換素子に隣接する第２の光電変換素子とで反射光を検出する第１の検出段階と、該被加工物のエッジを横切る様に該他面側へ該線状のレーザービームを照射した状態で、該線状のレーザービームと該チャックテーブルとを、該他面側に照射された該照射領域の該長手方向に沿って相対的に移動させることにより、該第２の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第２の検出段階と、該第１の検出段階での検出タイミングから該第２の検出段階での検出タイミングまでの第１時間Ｔ_１と、該線状のレーザービーム及び該チャックテーブルの該長手方向の相対移動速度Ｖとの積から算出される距離Ｖ・Ｔ_１と、に基づいて、該第１の検出段階での該第２の光電変換素子の位置から該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_１だけ離れた位置を算出することにより、該被加工物のエッジの位置を算出するエッジ位置算出段階と、を備えるエッジ位置検出方法が提供される。

【0012】

好ましくは、該チャックテーブルは、所定の回転軸の周りに回転可能であり、該照射領域の該長手方向は、該所定の回転軸に直交する所定の方向に沿って配置されており、該エッジ位置算出段階は、該保持段階の後、該所定の回転軸の周りにおいて所定の回転速度Ｖ_Ｒ（度／秒）で該チャックテーブルの回転を開始する回転開始段階と、該所定の間隔で直線上に配置された該第１の光電変換素子、該第２の光電変換素子、第３の光電変換素子及び第４の光電変換素子のうち、該第３の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第３の検出段階と、該第４の光電変換素子において反射光の受光量が変化したことを検出する第４の検出段階と、を更に備え、該エッジ位置算出段階は、該第１の検出段階での該第２の光電変換素子の位置から該第１の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_１だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・Ｔ_１だけ回転したときの該被加工物のエッジの第１の位置を算出する第１算出段階と、該第２の検出段階での検出タイミングから該第３の検出段階での検出タイミングまでの第２時間Ｔ_２と、に基づいて、該第２の検出段階での該第３の光電変換素子の位置から該第２の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_２だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２）だけ回転したときの該被加工物のエッジの第２の位置を算出する第２算出段階と、該第３の検出段階での検出タイミングから該第４の検出段階での検出タイミングまでの第３時間Ｔ_３と、に基づいて、該第３の検出段階での該第４の光電変換素子の位置から該第３の光電変換素子の位置へ、Ｖ・Ｔ_３だけ離れた位置を算出することにより、該チャックテーブルがＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３）だけ回転したときの該被加工物のエッジの第３の位置を算出する第３算出段階とを含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様に係るエッジ位置検出装置は、チャックテーブルと、レーザー変位計とを備える。レーザー変位計は、進行方向に対して直交する線状に整形された線状のレーザービームを、被加工物のエッジを横切る様に照射する照射ユニットと、線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って所定の間隔で配列され、線状のレーザービームの反射光をそれぞれ受光する複数の光電変換素子を含む受光ユニットと、を有する。

【0014】

エッジ位置検出装置は、レーザー変位計とチャックテーブルとを線状のレーザービームの照射領域の長手方向に沿って相対的に移動させる移動機構と、受光ユニットで取得した受光量の変化の情報に基づいて被加工物のエッジの位置を算出する算出ユニットと、を更に備える。

【0015】

移動機構でレーザービームを移動させながら上述の受光ユニットを用いてエッジの位置を特定することにより、隣接する光電変換素子の間に対応する位置においても、被加工物のエッジの位置を検出できる。つまり、ラインセンサを静止させてエッジの位置を検出する場合に比べて、被加工物のエッジの検出精度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１（Ａ）はエッジ位置検出装置の一部断面側面図であり、図１（Ｂ）はエッジ位置検出装置の斜視図である。

【図2】図２（Ａ）はレーザー変位計の構造の概略を説明する図であり、図２（Ｂ）はレーザー変位計の底面図である。

【図3】図３（Ａ）は時刻ｔ_１でのレーザービームを示す図であり、図３（Ｂ）は時刻ｔ_１での各光電変換素子の出力電圧を示す図である。

【図4】図４（Ａ）は時刻ｔ_２でのレーザービームを示す図であり、図４（Ｂ）は時刻ｔ_２での各光電変換素子の出力電圧を示す図である。

【図5】第１及び第２の光電変換素子の出力電圧の時間変化を示す図である。

【図6】第１の実施形態に係るエッジ位置検出方法のフロー図である。

【図7】図７（Ａ）は第１変形例を示す図であり、図７（Ｂ）は第２変形例を示す図であり、図７（Ｃ）は第３変形例を示す図である。

【図8】図８（Ａ）は第１及び第２の光電変換素子の間に位置するエッジの第１の位置を示す図であり、図８（Ｂ）は第２及び第３の光電変換素子の間に位置するエッジの第２の位置を示す図であり、図８（Ｃ）は第３及び第４の光電変換素子の間に位置するエッジの第３の位置を示す図である。

【図9】中心の座標を特定する方法を説明する図である。

【図10】第３の実施形態に係るエッジ位置検出方法のフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１（Ａ）は、エッジ位置検出装置２の一部断面側面図であり、図１（Ｂ）は、エッジ位置検出装置２の斜視図である。

【0018】

なお、図１（Ａ）では、エッジ位置検出装置２の一部を機能ブロックで示しており、図１（Ｂ）では、エッジ位置検出装置２の一部の要素を省略している。まず、検出対象となる被加工物１１について説明する。

【0019】

本実施形態の被加工物１１は、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであるが、被加工物１１の材質、構造、大きさ等に、特に制限はない。被加工物１１の表面（他面）１１ａ側には、複数の分割予定ライン（不図示）が格子状に設定されており、複数の分割予定ラインで区画される各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス（不図示）が形成されている。

【0020】

表面１１ａと、表面１１ａとは反対側に位置する裏面（一面）１１ｂと、の各外周部は、面取りされ、所謂ベベルが形成されている。表面１１ａと裏面１１ｂとの中間に位置する外周部１１ｃには、被加工物１１の直径を規定するエッジ１１ｄが存在する。

【0021】

エッジ１１ｄは上面視で円形である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、この円形の中心１１ｅを表面１１ａ上に示す。被加工物１１は、その裏面１１ｂ側が円盤状のチャックテーブル４で保持される。チャックテーブル４は、金属で形成された円盤状の枠体６を有する。

【0022】

枠体６の上部には、円盤状の凹部６ａが形成されている。この凹部６ａの底部には、吸引路（不図示）が形成されている。吸引路の一端は、凹部６ａの底面に露出しており、吸引路の他端は、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

【0023】

凹部６ａには、上面及び下面が略平坦な円盤状のポーラス板８が固定されている。吸引源を動作させると、ポーラス板８の上面には負圧が生じる。ポーラス板８の上面と、ポーラス板８の外周部に位置する枠体６の上面とは、被加工物１１を吸引して保持する保持面８ａとして機能する。

【0024】

チャックテーブル４の底部には、モーター等の回転駆動源（不図示）が連結されている。回転駆動源の出力軸１０は、枠体６の底面の中央部に固定されている。出力軸１０を回転させれば、エッジ位置検出装置２のＺ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に概ね平行な回転軸（所定の回転軸）１０ａの周りで、チャックテーブル４は回転する。

【0025】

このチャックテーブル４の上方には、レーザー変位計１２が配置されている。レーザー変位計１２は、保持面８ａに照射された場合の照射領域１２ａ（図１（Ｂ）参照）の長手方向が、回転軸１０ａに直交する所定の方向Ａに沿う様に、線状のレーザービームＬＡを保持面８ａへ照射可能である。

【0026】

図２（Ａ）は、レーザー変位計１２の構造の概略を説明する図であり、図２（Ｂ）は、レーザー変位計１２の底面図である。レーザー変位計１２は、半導体レーザー（レーザーダイオード）を含む光源１４ａを有する。

【0027】

光源１４ａから出射されたレーザービームは、パウエルレンズ（Powell lens）、ラインマンレンズ（Lineman lens）、シリンドリカルレンズ等のレーザーラインジェネレーター（以下では、単に、レンズ１４ｂ）に入射する。

【0028】

レンズ１４ｂは、レンズ１４ｂに入射するレーザービームを、このレーザービームの進行方向（光源１４ａから保持面８ａへ進む方向）に対して直交する第１方向１６に沿って所定の長さを有し、且つ、第１方向１６に沿って略均一な出力を有する線状のレーザービームＬＡに整形する。

【0029】

つまり、第１方向１６は、線状のレーザービームＬＡを保持面８ａへ照射した場合の照射領域１２ａの長手方向に対応する。光源１４ａ及びレンズ１４ｂは、筐体１４ｃに収容されており、光源１４ａ、レンズ１４ｂ、筐体１４ｃ等は、レーザー照射ユニット１４を構成する。

【0030】

筐体１４ｃの底部には、長手部が第１方向１６に沿う様に配置された矩形の開口１４ｄが形成されている。開口１４ｄから出射したレーザービームＬＡは、測定対象から反射（正反射）され、レーザー照射ユニット１４に隣接する受光ユニット１８へ入射する。

【0031】

受光ユニット１８は、筐体１４ｃに隣接して固定された筐体１８ａを有する。筐体１８ａには、集光レンズ１８ｂが固定されている。集光レンズ１８ｂは、一枚のレンズであってよく、エルノスター型のレンズの様に複数のレンズで構成されてもよい。集光レンズ１８ｂで集光された光は、ラインセンサ１８ｃに入射する。

【0032】

ラインセンサ１８ｃは、レーザービームＬＡの照射領域１２ａの長手方向に沿ってそれぞれ所定の間隔１８ｅ（図３（Ｂ）等参照）で配置された複数の光電変換素子１８ｄを有する。本実施形態において、所定の間隔１８ｅは１０μｍである。

【0033】

各光電変換素子１８ｄは、フォトトランジスタ等のフォトセンサである。各光電変換素子１８ｄは、所定のサンプリング周期（例えば、０．１ｓ）毎に、測定対象から受光した反射光を光電変換し、受光量に応じた電圧信号を出力する（なお、本明細書では、秒をｓと記載する場合がある。）。

【0034】

電圧信号（即ち、アナログ信号）は、アナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ：Analog-to-Digital Converter）等を有する所定の処理回路（不図示）でデジタル信号へ変換され、制御ユニット３０（後述）で処理される。

【0035】

ここで、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照し、エッジ位置検出装置２におけるレーザー変位計１２の配置、動き等を説明する。レーザー変位計１２は、表面１１ａ側に照射された線状のレーザービームＬＡの照射領域１２ａにおける長手方向が、所定の方向Ａと平行になる様に配置される。

【0036】

レーザー変位計１２は、チャックテーブル４に対してレーザー変位計１２を所定の方向Ａに沿って相対的に移動させる移動機構２０に連結されている。移動機構２０は、エッジ位置検出装置２の基台（不図示）に対して固定された板状のベース部２２を有する。

【0037】

ベース部２２の一面には、所定の方向Ａに平行な一対のガイドレール２４が設けられている。なお、図１（Ａ）では、１つのガイドレール２４を示す。一対のガイドレール２４には、レーザー変位計１２の筐体（即ち、筐体１４ｃ及び１８ａ）の上部がスライド可能な態様で取り付けられている。

【0038】

レーザー変位計１２の筐体の側面には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、ガイドレール２４に略平行なボールネジ２６が回転可能な態様で連結されている。ボールネジ２６の一端部には軸受けが連結されており、ボールネジ２６の他端部にはパルスモータ２８が連結されている。

【0039】

パルスモータ２８でボールネジ２６を回転させれば、レーザー変位計１２は、ガイドレール２４に沿って移動する。例えば、レーザー変位計１２は、チャックテーブル４に対して１０μｍ／ｓの相対移動速度で移動する。

【0040】

レーザー変位計１２及びパルスモータ２８には、制御ユニット３０が接続されている。制御ユニット３０は、チャックテーブル４の吸引源及び回転駆動源、レーザー変位計１２、パルスモータ２８等の動作を制御する。

【0041】

制御ユニット３０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代表されるプロセッサ（処理装置）と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。

【0042】

補助記憶装置には、所定のプログラムを含むソフトウェアが記憶されている。このソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット３０の機能が実現される。補助記憶装置には、所定のプログラムが記憶されている。

【0043】

当該プログラムを処理装置で実行することにより、制御ユニット３０の一部は、算出ユニット３２として機能する。算出ユニット３２は、各光電変換素子１８ｄの初期位置、レーザー変位計１２の移動速度及び移動時間、上述のデジタル信号等を利用して、被加工物１１のエッジ１１ｄの位置（ＸＹ座標）を算出する。

【0044】

なお、各光電変換素子１８ｄの初期位置は、例えば、回転軸１０ａを原点（Ｘ_０，Ｙ_０）として、算出ユニット３２により予め把握される。また、レーザー変位計１２の移動方向は、本実施形態では、所定の方向Ａに一致する。

【0045】

ここで、エッジ位置検出装置２を用いてエッジ１１ｄの位置を算出する概要を説明する。図３（Ａ）は、時刻ｔ_１でのレーザービームＬＡを示す図である。レーザービームＬＡは、エッジ１１ｄを横切る様に、所定の方向Ａに沿って、保持面８ａで保持された被加工物１１の外周部１１ｃに照射される。

【0046】

表面１１ａからの反射光の光量は、保持面８ａからの反射光の光量よりも大きい。それゆえ、図３（Ｂ）に示す様に、表面１１ａからの反射光を受光した光電変換素子１８ｄの出力電圧はハイレベル（Ｈ）となり、保持面８ａからの反射光を受光した光電変換素子１８ｄの出力電圧はローレベル（Ｌ）となる。

【0047】

図３（Ｂ）は、時刻ｔ_１での各光電変換素子１８ｄの出力電圧を示す図である。図３（Ｂ）において、第１の光電変換素子１８ｄ_１は表面１１ａ上にあり、第１の光電変換素子１８ｄ_１に隣接する第２の光電変換素子１８ｄ_２は、枠体６の外周部の上面上にある。

【0048】

図３（Ｂ）において、エッジ１１ｄは、２つの光電変換素子１８ｄ_１及び１８ｄ_２の間に位置すると言えるが、所定の間隔１８ｅよりも高い精度でエッジ１１ｄの位置を特定できない。つまり、図３（Ｂ）の状況では、所定の間隔１８ｅのどこにエッジ１１ｄがあるのか特定できない。

【0049】

そこで、本実施形態では、レーザービームＬＡを照射した状態のまま、移動機構２０により、チャックテーブル４に対してレーザー変位計１２をレーザービームＬＡの長手方向に沿って相対移動速度Ｖで移動させる。

【0050】

図４（Ａ）は、時刻ｔ_１から時間が経過した（即ち、移動時間Ｔ後の）時刻ｔ_２でのレーザービームＬＡを示す図である。図４（Ａ）では、レーザービームＬＡ及びレーザー変位計１２について、時刻ｔ_２の場合を実線で示し、時刻ｔ_１の場合を二点鎖線で示す。なお、移動時間Ｔは、サンプリング周期よりも大きいものとする。

【0051】

レーザー変位計１２の移動と共に、受光ユニット１８も所定の方向Ａに沿って移動する。時刻ｔ_２で、第１の光電変換素子１８ｄ_１の出力電圧が変化せず、第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧が変化したとき、第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置がエッジ１１ｄの位置に対応することになる。

【0052】

図４（Ｂ）は、時刻ｔ_２での各光電変換素子１８ｄの出力電圧を示す図である。なお、図４（Ｂ）では、時刻ｔ_２での各光電変換素子１８ｄを実線で示し、時刻ｔ_１での各光電変換素子１８ｄを二点鎖線で示す。

【0053】

算出ユニット３２は、時刻ｔ_１での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置（即ち、時刻ｔ_２よりも移動時間Ｔだけ前の元の位置）から、第１の光電変換素子１８ｄ_１の位置へ、Ｖ・Ｔだけ離れた位置Ｐの座標を算出する。これにより、時刻ｔ_２におけるエッジ１１ｄの座標（即ち、位置）を算出する。

【0054】

図５は、図４（Ｂ）にそれぞれ示す第１の光電変換素子１８ｄ_１及び第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧の時間変化を、より簡略化して示す図である。丸で囲んだ数字の１は第１の光電変換素子１８ｄ_１を意味し、丸で囲んだ数字の２は第２の光電変換素子１８ｄ_２を意味する。

【0055】

また、図５において、数字の右に示すＬは出力電圧がローレベルであることを意味し、同様に、Ｈは出力電圧がハイレベルであることを意味する。更に、破線の矢印は時刻ｔ_１での反射光を、実線の矢印は時刻ｔ_２での反射光をそれぞれ意味する。白抜きの矢印は、レーザー変位計１２の移動方向を意味する。

【0056】

本実施形態では、レーザー変位計１２を移動させることにより、隣接する２つの光電変換素子１８ｄの間に対応する位置においても、被加工物１１のエッジ１１ｄの位置を検出できる。つまり、ラインセンサ１８ｃを静止させてエッジ１１ｄの位置を検出する場合に比べて、エッジ１１ｄの検出精度を高めることができる。

【0057】

次に、エッジ位置検出装置２を用いて被加工物１１のエッジ１１ｄの位置を検出する、エッジ位置検出方法について説明する。図６は、第１の実施形態に係るエッジ位置検出方法のフロー図である。

【0058】

まず、図１（Ａ）に示す様に、被加工物１１の表面１１ａが上方に露出する様に、裏面１１ｂ側を保持面８ａで保持する（保持段階Ｓ１０）。このとき、表面１１ａの中心１１ｅは、回転軸１０ａ上又は回転軸１０ａの近傍に位置する。

【0059】

保持段階Ｓ１０の後、エッジ１１ｄを横切る様に表面１１ａ側へ線状のレーザービームＬＡを照射した状態で、移動機構２０により、レーザー変位計１２とチャックテーブル４とを所定の方向Ａに沿って相対移動速度Ｖで移動させる。このとき、図５に示す様に、第１の光電変換素子１８ｄ_１が、第２の光電変換素子１８ｄ_２よりも先頭に位置する。

【0060】

時刻ｔ_１（検出タイミング）において、第１の光電変換素子１８ｄ_１は表面１１ａ上に位置し、第２の光電変換素子１８ｄ_２は表面１１ａ上になく、エッジ１１ｄよりも外側に位置する。算出ユニット３２は、各光電変換素子１８ｄの受光量に対応する出力電圧を検出する（第１の検出段階Ｓ２０）。

【0061】

Ｓ２０（時刻ｔ_１）の後、第２の光電変換素子１８ｄ_２が表面１１ａ上に初めて位置する時刻ｔ_２（検出タイミング）で、第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧はＬからＨに変化する。算出ユニット３２は、時刻ｔ_２で第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧が変化したことを検出する（第２の検出段階Ｓ３０）。

【0062】

Ｓ３０（時刻ｔ_２）の後、１つの光電変換素子１８ｄの移動距離Ｖ・Ｔ（即ち、時刻ｔ_１から時刻ｔ_２までの移動時間Ｔ（第１時間Ｔ_１）と、相対移動速度Ｖとの積）に基づいて、算出ユニット３２がエッジ１１ｄの位置を算出する（エッジ位置算出段階Ｓ４０）。

【0063】

例えば、算出ユニット３２は、時刻ｔ_１での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置から、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１の位置へ、Ｖ・Ｔ（即ち、Ｖ・Ｔ_１）だけ離れた座標（位置）を算出する。これにより、エッジ１１ｄの位置を算出する。

【0064】

具体的な一例を挙げると、Ｖ＝１０μｍ／ｓ、Ｔ＝０．４ｓである場合、算出ユニット３２は、時刻ｔ_１での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置から、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１の位置へ、４μｍだけ離れた座標（位置）を算出する。

【0065】

本実施形態では、この様に、レーザー変位計１２を動かすことにより受光ユニット１８で取得した受光量の変化の情報に基づいて、エッジ１１ｄの位置を特定する。それゆえ、２つの光電変換素子１８ｄの間に対応する位置においても、エッジ１１ｄの位置を検出できる。

【0066】

なお、算出ユニット３２は、所定の間隔１８ｅをＤとするとき、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１の位置から、時刻ｔ_１での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置へ、（Ｄ－Ｖ・Ｔ）だけ離れた座標を算出することにより、エッジ１１ｄの位置を算出してもよい。

【0067】

次に、第１実施形態の変形例について説明する。図７（Ａ）は、第１変形例を示す図である。第１変形例では、第１の実施形態とは逆方向にレーザー変位計１２を移動させる。第１変形例では、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１及び第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧は共にＨである。

【0068】

時刻ｔ_２での第１の光電変換素子１８ｄ_１の出力電圧は相変らずＨであるが、時刻ｔ_２での第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧は、ＨからＬに変化する。第１変形例でも、Ｓ１０からＳ４０を経て、エッジ１１ｄの座標が算出される。

【0069】

図７（Ｂ）は、第２変形例を示す図である。第２変形例では、表面１１ａの中心１１ｅに対して、第１の実施形態で算出したエッジ１１ｄの座標とは反対側のエッジ１１ｄの座標を算出する。

【0070】

第２変形例では、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１の出力電圧はＬであり、時刻ｔ_１での第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧はＨである。また、時刻ｔ_２での第１の光電変換素子１８ｄ_１の出力電圧は相変らずＬであるが、時刻ｔ_２での第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧は、ＨからＬに変化する。

【0071】

図７（Ｃ）は、第３変形例を示す図である。第３変形例では、第２変形例とは逆方向にレーザー変位計１２を移動させる。第３変形例では、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１及び第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧は共にＬである。

【0072】

時刻ｔ_２での第１の光電変換素子１８ｄ_１の出力電圧は相変らずＬであるが、時刻ｔ_２での第２の光電変換素子１８ｄ_２の出力電圧は、ＬからＨに変化する。第２及び第３変形例においても、Ｓ１０からＳ４０を経て、エッジ１１ｄの座標が算出される。

【0073】

次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、所定の間隔１８ｅ＝１０μｍであるが、相対移動速度Ｖを１０００μｍ／ｓとし、サンプリング周期を１ｍｓとする。

【0074】

この場合、１秒間でレーザー変位計１２は、所定の方向Ａに沿って１０００μｍ移動し、各光電変換素子１８ｄについて１０００個のデータ（出力電圧のＨ／Ｌ）を得る。それゆえ、１つの光電変換素子１８ｄを用いて、１０００μｍの範囲において１０００個のデータを得ることができる

【0075】

つまり、１つの光電変換素子１８ｄの分解能は、１μｍ（＝１０００μｍ／１０００）となる。なお、第１の実施形態では、相対移動速度Ｖ＝１０μｍ／ｓ、サンプリング周期＝０．１ｓであるので、１つの光電変換素子１８ｄの分解能は、１μｍ（＝１０μｍ／１０）である。

【0076】

しかし、第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、サンプリング周期を短くすることにより、相対移動速度Ｖを高くできる。つまり、第１の実施形態に比べて、レーザー変位計１２の移動に要する時間を短縮できる。

【0077】

次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、レーザー変位計１２をチャックテーブル４に対して所定の方向Ａに沿って相対的に移動させると共に、チャックテーブル４を回転軸１０ａの周りにおいて所定の回転速度Ｖ_Ｒ（例えば、１０ｒｐｍ＝６０度／１秒）で回転させる。

【0078】

これにより、エッジ１１ｄの複数の座標を検出する。エッジ１１ｄの三点以上の座標を検出すれば、被加工物１１の中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）を特定できる（図９参照）。更に、回転軸１０ａの座標（Ｘ_０，Ｙ_０）は既知であるので、座標（Ｘ_０，Ｙ_０）から座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）のずれを特定できる（図９参照）。

【0079】

図８（Ａ）から図１０を参照して、第３の実施形態でのエッジ位置検出方法を説明する。図１０は、第３の実施形態に係るエッジ位置検出方法のフロー図である。第３の実施形態では、保持段階Ｓ１０の後、回転軸１０ａの周りにおいて所定の回転速度Ｖ_Ｒでチャックテーブル４の回転を開始する（回転開始段階Ｓ１２）。

【0080】

そして、第１の検出段階Ｓ２０（時刻ｔ_１）及び第２の検出段階Ｓ３０（時刻ｔ_２）を順次行う。これにより、時刻ｔ_２で、第１の光電変換素子１８ｄ_１と第２の光電変換素子１８ｄ_２との間に位置するエッジ１１ｄの座標に関する情報が得られる。

【0081】

第２の検出段階Ｓ３０の後、第２の光電変換素子１８ｄ_２に加えて、レーザービームＬＡの長手方向に沿って所定の間隔１８ｅで直線上に配置された第３の光電変換素子１８ｄ_３及び第４の光電変換素子１８ｄ_４を利用して、更にエッジ１１ｄの他の箇所を検出する。

【0082】

チャックテーブル４を回転速度Ｖ_Ｒで回転させながら、チャックテーブル４に対してレーザー変位計１２を相対移動速度Ｖで移動させる。そして、第３の光電変換素子１８ｄ_３の出力電圧がＬからＨに変化したことを検出する（第３の検出段階Ｓ３２）。本実施形態では、Ｓ３０（時刻ｔ_２）の後における、Ｓ３２の検出タイミングを時刻ｔ_３とする。

【0083】

更に、チャックテーブル４を回転速度Ｖ_Ｒで回転させながら、チャックテーブル４に対してレーザー変位計１２を相対移動速度Ｖで移動させる。そして、第４の光電変換素子１８ｄ_４の出力電圧がＬからＨに変化したことを検出する（第４の検出段階Ｓ３４）。本実施形態では、Ｓ３２（時刻ｔ_３）の後における、Ｓ３４の検出タイミングを時刻ｔ_４とする。

【0084】

第４の検出段階Ｓ３４の後、算出ユニット３２がエッジ１１ｄの第１から第３の位置を算出する（エッジ位置算出段階Ｓ４０）。エッジ位置算出段階Ｓ４０は、エッジ１１ｄの第１の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）を算出する第１算出段階Ｓ４２を含む。

【0085】

第１算出段階Ｓ４２において、算出ユニット３２は、第１の検出段階Ｓ２０（時刻ｔ_１）での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置から、時刻ｔ_１での第１の光電変換素子１８ｄ_１の位置へ、Ｖ・Ｔ_１だけ離れた座標（位置）を算出する。なお、第１時間Ｔ_１は、時刻ｔ_２と時刻ｔ_１との差（Ｔ_１＝ｔ_２－ｔ_１）である。

【0086】

図８（Ａ）は、第１の光電変換素子１８ｄ_１及び第２の光電変換素子１８ｄ_２の間に位置するエッジ１１ｄの第１の位置を示す図である。第１時間Ｔ_１は、例えば、０．４ｓである。この場合、チャックテーブル４が、Ｖ_Ｒ・Ｔ_１＝（６０度／１秒）・０．４ｓ＝２４度だけ回転したときのエッジ１１ｄの第１の位置（Ｘ_１，Ｙ_１）（即ち、時刻ｔ_２でのエッジ１１ｄの座標）が算出される。

【0087】

エッジ位置算出段階Ｓ４０は、更に、エッジ１１ｄの第２の位置（Ｘ_２，Ｙ_２）を算出する第２算出段階Ｓ４４を含む。第２算出段階Ｓ４４において、算出ユニット３２は、第２の検出段階Ｓ３０（時刻ｔ_２）での第３の光電変換素子１８ｄ_３の位置から、時刻ｔ_２での第２の光電変換素子１８ｄ_２の位置へ、Ｖ・Ｔ_２だけ離れた座標（位置）を算出する。なお、第２時間Ｔ_２は、時刻ｔ_３と時刻ｔ_２との差（Ｔ_２＝ｔ_３－ｔ_２）である。

【0088】

図８（Ｂ）は、第２の光電変換素子１８ｄ_２及び第３の光電変換素子１８ｄ_３（丸で囲んだ数字の３）の間に位置するエッジ１１ｄの第２の位置を示す図である。第２時間Ｔ_２は、例えば、０．８ｓである。

【0089】

この場合、チャックテーブル４が初期位置からＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２）＝（６０度／１秒）・１．２ｓ＝７２度だけ回転したときのエッジ１１ｄの第２の位置（Ｘ_２，Ｙ_２）（即ち、時刻ｔ_３でのエッジ１１ｄの座標）が、算出される。

【0090】

エッジ位置算出段階Ｓ４０は、更に、エッジ１１ｄの第３の位置（Ｘ_３，Ｙ_３）を算出する第３算出段階Ｓ４６を含む。第３算出段階Ｓ４６において、算出ユニット３２は、第３の検出段階Ｓ３２（時刻ｔ_３）での第４の光電変換素子１８ｄ_４の位置から、時刻ｔ_３での第３の光電変換素子１８ｄ_３の位置へ、Ｖ・Ｔ_３だけ離れた座標（位置）を算出する。なお、第３時間Ｔ_３は、時刻ｔ_４と時刻ｔ_３との差（Ｔ_３＝ｔ_４－ｔ_３）である。

【0091】

図８（Ｃ）は、第３の光電変換素子１８ｄ_３及び第４の光電変換素子１８ｄ_４（丸で囲んだ数字の４）の間に位置するエッジ１１ｄの第３の位置を示す図である。第３時間Ｔ_３は、例えば、１．０ｓである。

【0092】

この場合、チャックテーブル４が初期位置からＶ_Ｒ・（Ｔ_１＋Ｔ_２＋Ｔ_３）＝（６０度／１秒）・２．２ｓ＝１３２度だけ回転したときのエッジ１１ｄの第３の位置（Ｘ_３，Ｙ_３）（即ち、時刻ｔ_４でのエッジ１１ｄの座標）が、算出される。

【0093】

この様にして、図９に示す様に、エッジ１１ｄの異なる三点の座標が得られる。エッジ１１ｄの三点以上の座標を利用すれば、中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）を特定できる。図９は、中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）を特定する方法を説明する図である。

【0094】

エッジ位置算出段階Ｓ４０の後、中心位置ずれ算出段階Ｓ５０が行われる。Ｓ５０では、例えば、（Ｘ_１，Ｙ_１）及び（Ｘ_２，Ｙ_２）を結ぶ線分の垂直二等分線Ｂと、（Ｘ_２，Ｙ_２）及び（Ｘ_３，Ｙ_３）を結ぶ線分の垂直二等分線Ｃと、の交点を算出することにより、中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）を算出する。

【0095】

回転軸１０ａの座標（Ｘ_０，Ｙ_０）は既知であるので、座標（Ｘ_０，Ｙ_０）に対する中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）のずれを特定できる。当該ずれは、例えば、エッジ位置検出の後に行われる表面１１ａ側の外周部１１ｃの除去（トリミング）工程で、切削ブレード（不図示）を切り込む位置を修正するために利用される。

【0096】

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。第１算出段階Ｓ４２、第２算出段階Ｓ４４及び第３算出段階Ｓ４６は、必ずしもこの順番で算出しなくてもよい。また、第３の実施形態のエッジ位置検出方法では、４点以上の異なる座標に基づいて、中心１１ｅの座標（Ｘ_Ｃ，Ｙ_Ｃ）を算出してもよい。

【符号の説明】

【0097】

２：エッジ位置検出装置
４：チャックテーブル
６：枠体、６ａ：凹部
８：ポーラス板、８ａ：保持面
１０：出力軸、１０ａ：回転軸
１１：被加工物、１１ａ：表面、１１ｂ：裏面
１１ｃ：外周部、１１ｄ：エッジ、１１ｅ：中心
１２：レーザー変位計、１２ａ：照射領域
１４：レーザー照射ユニット、１４ａ：光源、
１４ｂ：レンズ、１４ｃ：筐体、１４ｄ：開口
１６：第１方向
１８：受光ユニット、１８ａ：筐体、１８ｂ：集光レンズ、
１８ｃ：ラインセンサ、１８ｄ：光電変換素子、１８ｅ：所定の間隔
２０：移動機構、２２：ベース部、２４：ガイドレール
２６：ボールネジ、２８：パルスモータ
３０：制御ユニット、３２：算出ユニット
Ａ：所定の方向
Ｂ，Ｃ：垂直二等分線
ＬＡ：レーザービーム
Ｔ：移動時間、Ｖ：相対移動速度、Ｖ_Ｒ：回転速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】