(57)【要約】【課題】透光性基板のエッジを確実且つ容易に検出することを可能とする。【解決手段】第１の主領域１１１ａ及び第１の周縁領域１１１ｂを有する第１の主面１１１と、第２の主領域１１２ａ及び第２の周縁領域１１２ｂを有する第２の主面１１２とを有し、第１の周縁領域の傾斜角度がθa1であり、第２の周縁領域の傾斜角度がθa2である透光性基板１１０を用意する工程と、第１の主面の第１の主領域に対して垂直な方向から第１の主面の第１の周縁領域に測定光３１０を入射させる工程と、第２の主面の第２の周縁領域から測定光が出射されない非出射領域を検出する工程と、非出射領域に基づいて透光性基板のエッジを検出する工程とを備え、透光性基板の屈折率をｎとして、傾斜角度θa1及びθa2は以下の式を満たす。      ｎ×sin(θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ))≧１【選択図】      図３
2010032372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主領域及び第１の主領域の外側の第１の周縁領域を有する第１の主面と、前記第１の主領域に平行な第２の主領域及び第２の主領域の外側の第２の周縁領域を有する第２の主面とを有し、前記第１の周縁領域の傾斜角度がθa1であり、前記第２の周縁領域の傾斜角度がθa2である透光性基板を用意する工程と、
前記第１の主面の第１の主領域に対して垂直な方向から前記第１の主面の第１の周縁領域に測定光を入射させる工程と、
前記第２の主面の第２の周縁領域から前記測定光が出射されない非出射領域を検出する工程と、
前記非出射領域に基づいて前記透光性基板のエッジを検出する工程と、
を備え、
前記透光性基板の屈折率をｎとして、前記傾斜角度θa1及びθa2は以下の式を満たす
ｎ×sin(θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ))≧１
ことを特徴とするエッジ検出方法。
【請求項２】
前記傾斜角度θa1と前記傾斜角度θa2とは互いに等しい
ことを特徴とする請求項１に記載のエッジ検出方法。
【請求項３】
第１の主領域及び第１の主領域の外側の第１の周縁領域を有する第１の主面と、前記第１の主領域に平行な第２の主領域及び第２の主領域の外側の第２の周縁領域を有する第２の主面とを有し、前記第１の周縁領域の傾斜角度及び前記第２の周縁領域の傾斜角度が内側に向かうにしたがって小さくなっている透光性基板を用意する工程と、
前記第１の主面の第１の主領域に対して垂直な方向から前記第１の主面の第１の周縁領域に測定光を入射させる工程と、
前記第２の主面の第２の周縁領域から前記測定光が出射されない非出射領域を検出する工程と、
前記非出射領域に基づいて前記前記透光性基板のエッジを検出する工程と、
を備えたことを特徴とするエッジ検出方法。
【請求項４】
前記第１の主面の第１の周縁領域及び前記第２の主面の第２の周縁領域は曲面である
ことを特徴とする請求項３に記載のエッジ検出方法。
【請求項５】
前記第１の主面又は第２の主面には、半導体基板が装着されている
ことを特徴とする請求項１又は３に記載のエッジ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板のエッジを検出する場合、基板が不透明であれば、光学的な手法によって容易にエッジを検出することが可能である。具体的には、以下の通りである。基板のエッジを含む領域に測定光を照射する。基板が存在する領域では、測定光が基板によって遮られるため、測定光が光検出部（受光部）に到達しない。このように測定光が光検出部に到達しない領域（暗領域）を検出することで、エッジを検出することが可能である。しかしながら、透光性基板の場合には、測定光が透光性基板を透過してしまうため、暗領域を検出することができない。そのため、透光性基板のエッジを光学的な手法によって検出することは容易ではない。
【０００３】
上述したような問題に対し、透光性基板の周縁部に面取りを施して斜面を形成し、斜面で測定光を屈折させる方法が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、斜面で測定光が屈折することで暗領域が生成されるため、透光性基板のエッジを検出することが可能である。しかしながら、単に測定光を屈折させるだけでは、暗領域の幅を十分広くとることが困難である。そのため、暗領域を確実に検出できないという問題がある。
【０００４】
また、斜め方向から透光性基板に測定光を入射させ、全反射を利用して暗領域を生成する方法も提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、透光性基板の厚さや屈折率が変わった場合に、測定系を調整し直す必要がある。例えば、透光性基板の屈折率が変わった場合には、全反射角度が変化するため、測定光の入射角を変える必要がある。このような調整をユーザーが行うことは容易ではない。
【０００５】
このように、従来は、透光性基板のエッジを光学的な手法によって確実且つ容易に検出することは困難であった。
【特許文献１】特開２００５−１０９３７６
【特許文献２】特開２００７−１６５６５５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、透光性基板のエッジを確実且つ容易に検出することが可能なエッジ検出方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の視点に係るエッジ検出方法は、第１の主領域及び第１の主領域の外側の第１の周縁領域を有する第１の主面と、前記第１の主領域に平行な第２の主領域及び第２の主領域の外側の第２の周縁領域を有する第２の主面とを有し、前記第１の周縁領域の傾斜角度がθa1であり、前記第２の周縁領域の傾斜角度がθa2である透光性基板を用意する工程と、前記第１の主面の第１の主領域に対して垂直な方向から前記第１の主面の第１の周縁領域に測定光を入射させる工程と、前記第２の主面の第２の周縁領域から前記測定光が出射されない非出射領域を検出する工程と、前記非出射領域に基づいて前記透光性基板のエッジを検出する工程と、を備え、前記透光性基板の屈折率をｎとして、前記傾斜角度θa1及びθa2は以下の式を満たす
ｎ×sin(θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ))≧１
ことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の視点に係るエッジ検出方法は、第１の主領域及び第１の主領域の外側の第１の周縁領域を有する第１の主面と、前記第１の主領域に平行な第２の主領域及び第２の主領域の外側の第２の周縁領域を有する第２の主面とを有し、前記第１の周縁領域の傾斜角度及び前記第２の周縁領域の傾斜角度が内側に向かうにしたがって小さくなっている透光性基板を用意する工程と、前記第１の主面の第１の主領域に対して垂直な方向から前記第１の主面の第１の周縁領域に測定光を入射させる工程と、前記第２の主面の第２の周縁領域から前記測定光が出射されない非出射領域を検出する工程と、前記非出射領域に基づいて前記前記透光性基板のエッジを検出する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透光性基板のエッジを確実且つ容易に検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
（実施形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエッジ検出方法の概略を模式的に示した説明図である。図２は、図１に示した披処理基板の構成を模式的に示した平面図である。図３は、図１の一部を詳細に示した図である。
【００１２】
被処理基板１００は、ガラス基板等の透光性基板１１０と、透光性基板１１０上に設けられた半導体基板（半導体ウェハ）１２０によって形成されている。半導体基板１２０には能動素子や配線等を含んだ素子領域が設けられている。本実施形態では、素子領域には、受光素子及びトランジスタ等を含んだ画像センサー（例えば、ＣＭＯＳ型画像センサー）が形成されている。透光性基板１１０は、半導体基板１２０の機械的強度を確保するため、及び半導体基板１２０の素子領域を保護するためのものである。被処理基板１００は、ステージ２００上に載置され、ステージ２００の回転に伴って回転可能である。被処理基板１００を回転させた状態で被処理基板１００のエッジ位置を検出することで、被処理基板１００の中心位置を特定することが可能である。
【００１３】
透光性基板１１０の第１の主面１１１側には、発光部等からなる光供給部３００が設けられており、光供給部３００から透光性基板１１０の第１の主面１１１に、透光性基板１１０のエッジを検出するための測定光が供給される。透光性基板１１０の第２の主面１１２側には、受光部等からなる光検出部４００が設けられており、透光性基板１１０の第２の主面１１２から測定光が出射されない暗領域（非出射領域）を検出することで、透光性基板１１０のエッジを検出することが可能である。以下、図３を参照して、本実施形態におけるエッジ検出の原理について説明する。
【００１４】
図３に示すように、透光性基板１１０は、第１の主面１１１、第２の主面１１２及び最端面１１３を有している。第１の主面１１１は、第１の主領域１１１ａ及び第１の主領域１１１ａの外側の第１の周縁領域１１１ｂを有している。第２の主面１１２は、第１の主領域１１１ａに平行な第２の主領域１１２ａ及び第２の主領域１１２ａの外側の第２の周縁領域１１２ｂを有している。第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂは、面取り加工によって斜面となっている。
【００１５】
透光性基板１１０のエッジを検出する際には、透光性基板１１０に対して垂直な方向から、第１の主面１１１の第１の周縁領域１１１ｂに測定光３１０を入射させる。すなわち、第１の主面１１１の第１の主領域１１１ａ及び第２の主面１１２の第２の主領域１１２ａに対して垂直な方向から、測定光３１０を入射させる。測定光３１０は、第１の周縁領域１１１ｂで屈折し、第２の主面１１２の第２の周縁領域１１２ｂに到達する。このとき、第２の周縁領域１１２ｂで測定光が全反射するように、第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度を設定しておく。このように全反射が生じることで、第２の主面１１２の第２の周縁領域１１２ｂから測定光が出射されない非出射領域、すなわち暗領域が生じる。この暗領域に基づいて透光性基板１１０のエッジ（最端面１１３）を検出することができる。すなわち、暗領域を光検出部４００で検出することで、透光性基板１１０のエッジを検出することができる。光検出部４００として、一方向に画素が配列したＣＣＤラインセンサを用いた場合には、所定の画素数以上、連続して暗領域が検出されたときにエッジが検出されたものとする。測定光に基づく明領域（明信号）を検出した画素と暗領域（暗信号）を検出した画素との境界に対応した箇所がエッジとして検出される。
【００１６】
以下、第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度ついて、図４を参照して説明する。図４は、透光性基板１１０のエッジ近傍を示した図である。
【００１７】
図４に示すように、第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度（第１の主面の第１の主領域１１１ａと第１の周縁領域１１１ｂとによって規定される角度）をθa1とし、第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度（第２の主面の第２の主領域１１２ａと第２の周縁領域１１２ｂとによって規定される角度）をθa2とする。また、測定光の第１の周縁領域１１１ｂに対する入射角をθ1、出射角をθ2とし、測定光の第２の周縁領域１１２ｂに対する入射角をθ3、出射角をθ4とする。さらに、透光性基板１１０の屈折率をｎとする。
【００１８】
透光性基板１１０の屈折率ｎは、
ｎ＝sinθ4／sinθ3
と表される。全反射を起こす場合には、θ4＝９０度となる。したがって、全反射を起こす時の臨界角をθcとすると、
ｎ＝１／sinθc
となる。したがって、
θc＝arcsin(１／ｎ)          （１）
となる。
【００１９】
また、透光性基板１１０の屈折率ｎは、
ｎ＝sinθ1／sinθ2
とも表される。ここで、測定光の入射方向は第１の主領域１１１ａに対して垂直であるため、
θ1＝θa1
となる。したがって、
θ2＝arcsin(sinθa1／ｎ)          （２）
となる。
【００２０】
一方、第１の周縁領域１１１ｂの法線と第２の周縁領域１１２ｂの法線とのなす角度をθbとすると、
θb＝３６０−９０−９０−θa1−θa2          （３）
と表される。また、
θ3＝１８０−θ2−θb          （４）
である。したがって、式（３）及び式（４）から、
θ3＝θa1＋θa2−θ2          （５）
なる関係が成り立つ。式（５）に式（２）を代入すると、
θ3＝θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ)          （６）
となる。「θc≦θ3」であれば、全反射が起こる。したがって、式（１）及び式（６）から、
arcsin(１／ｎ)≦θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ)          （７）
となる。したがって、全反射が起こる条件は、
ｎ×sin(θa1＋θa2−arcsin(sinθa1／ｎ))≧１          （８）
となる。ここで、式（８）の左辺を指標値Ａとする。
【００２１】
図５は、全反射が起こる範囲を式（８）に基づいて計算した計算結果である。ただし、図５では、透光性基板１１０の屈折率ｎを１．５としている。横軸は下側傾斜角度（第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度θa1）であり、縦軸は上側傾斜角度（第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度θa2）である。斜線で示した領域（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が、全反射が起こる範囲である。
【００２２】
図６も、全反射が起こる範囲を式（８）に基づいて計算した計算結果である。ただし、図６では、第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度θa1と第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度θa2とが等しい場合を想定している。横軸は傾斜角度θa1及びθa2であり、縦軸は透光性基板１１０の屈折率ｎである。斜線で示した領域（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）が、全反射が起こる範囲である。
【００２３】
上述したように、本実施形態では、透光性基板１１０の第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂを斜面とし、式（８）を満たすように第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度θa1及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度θa2を設定している。これにより、第１の周縁領域１１１ｂに入射した測定光が、第２の周縁領域１１２ｂで全反射を起こすようにすることができる。その結果、第２の周縁領域１１２ｂから測定光が出射されない非出射領域（暗領域）の幅を十分に大きくすることができる。そのため、暗領域を確実に検出することができ、透光性基板のエッジを確実に検出することができる。また、本実施形態では、式（８）を満たすように傾斜角度θa1及びθa2を設定することにより、透光性基板１１０の厚さや屈折率が変わった場合にも測定光の入射角を変える必要がなく、複雑な調整作業を行わなくてもよい。以上のことから、本実施形態によれば、透光性基板のエッジを光学的な手法によって確実且つ容易に検出することが可能となる。
【００２４】
なお、面取り加工の容易性等の観点から、第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度θa1と第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度θa2とを互いに等しくし、第１の周縁領域１１１ｂと第２の周縁領域１１２ｂとが透光性基板１１０の中心面に対して上下対称となっていることが好ましい。しかしながら、式（８）を満たせば、傾斜角度θa1と傾斜角度θa2とは異なっていてもよい。また、傾斜角度θa1及び傾斜角度θa2の一方は０度であってもよい。この場合には、第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂの一方は斜面ではなくなるが、式（８）を満たせば、上述した効果と同様の効果を得ることが可能である。
【００２５】
次に、本実施形態において、第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度θa1と第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度θa2とが等しい場合の傾斜角度θ（θ＝θa1＝θa2）の上限について説明する。
【００２６】
図７は、傾斜角度θの上限を算出するための各部の典型的な寸法を示した図である。透光性基板の厚さは、標準的な厚さである３５０μｍとしている。また、透光性基板の周縁部での機械的強度を確保するため、最端面１１３の厚さは、透光性基板の厚さ（３５０μｍ）の１／２以上としている。また、光検出部を構成するラインセンサの１画素のサイズを２０μｍとし、５画素以上連続して暗領域が検出されること、すなわち暗領域の幅が１００μｍ以上であることをエッジ検出の条件としている。
【００２７】
上述した条件で傾斜角度θの上限を算出すると、
tanθ＝８７．５／１００
となる。したがって、
θ＝arctan(87.5/100)＝４１．２度
となる。すなわち、傾斜角度θの上限は４１度程度であることが好ましい。
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態に係るエッジ検出方法ついて説明する。なお、基本的な構成や方法は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項については説明を省略する。
【００２９】
図８は、図１の一部を詳細に示した図である。以下、図８を参照して、本実施形態におけるエッジ検出の原理について説明する。
【００３０】
図８に示すように、透光性基板１１０は、第１の主面１１１及び第２の主面１１２を有している。第１の主面１１１は、第１の主領域１１１ａ及び第１の主領域１１１ａの外側の第１の周縁領域１１１ｂを有している。第２の主面１１２は、第１の主領域１１１ａに平行な第２の主領域１１２ａ及び第２の主領域１１２ａの外側の第２の周縁領域１１２ｂを有している。第１の周縁領域１１１ｂの傾斜及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜は、透光性基板１１０内側に向かうにしたがって緩くなっている。すなわち、第１の周縁領域１１１ｂの傾斜角度及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度が、内側に向かうにしたがって小さくなっている。図８に示した例では、第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂは面取り加工によって曲面となっており、第１の周縁領域１１１ｂと第２の周縁領域１１２ｂとは透光性基板１１０の中心面に対して上下対称となっている。
【００３１】
透光性基板１１０のエッジを検出する際には、第１の実施形態と同様、透光性基板１１０に対して垂直な方向から、第１の主面１１１の第１の周縁領域１１１ｂに測定光３１０を入射させる。すなわち、第１の主面１１１の第１の主領域１１１ａ及び第２の主面１１２の第２の主領域１１２ａに対して垂直な方向から、測定光３１０を入射させる。測定光３１０は、第１の周縁領域１１１ｂで屈折し、第２の主面１１２の第２の周縁領域１１２ｂに到達する。第２の周縁領域１１２ｂの傾斜が内側に向かうにしたがって緩くなっているため、第２の周縁領域１１２ｂの広い範囲で全反射を生じさせることができる。このように全反射が生じることで、第１の実施形態と同様、第２の主面１１２の第２の周縁領域１１２ｂから測定光が出射されない非出射領域、すなわち暗領域が生じる。この暗領域に基づいて透光性基板１１０のエッジ（最端部）を検出することができる。すなわち、暗領域を光検出部４００で検出することで、透光性基板１１０のエッジを検出することができる。光検出部４００として、一方向に画素が配列したＣＣＤラインセンサを用いた場合には、所定の画素数以上、連続して暗領域が検出されたときにエッジが検出されたものとする。測定光に基づく明領域（明信号）を検出した画素と暗領域（暗信号）を検出した画素との境界に対応した箇所がエッジとして検出される。
【００３２】
上述したように、本実施形態では、透光性基板１１０の第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂの傾斜角度が内側に向かうにしたがって小さくなっているため、透光性基板１１０の周縁部での厚さを十分に確保し（機械的強度を十分に確保し）、且つ第２の周縁領域１１２ｂの広い範囲で全反射を生じさせることができる。その結果、第２の周縁領域１１２ｂから測定光が出射されない非出射領域（暗領域）の幅を十分に大きくすることができ、暗領域を確実に検出することができる。また、透光性基板１１０の厚さや屈折率が変わった場合にも測定光の入射角を変える必要がなく、複雑な調整作業を行わなくてもよい。以上のことから、本実施形態によれば、透光性基板のエッジを光学的な手法によって確実且つ容易に検出することが可能となる。
【００３３】
なお、図８に示した例では、第１の周縁領域１１１ｂ及び第２の周縁領域１１２ｂを曲面としたが、曲面の形状は限定されない。例えば、曲面の形状は、円状、楕円状、双曲線状等、種々の形状をとることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１及び第２の実施形態に係るエッジ検出方法の概略を模式的に示した説明図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施形態に係り、図１に示した披処理基板の構成を模式的に示した平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係り、図１の一部を詳細に示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係り、透光性基板の周縁領域の傾斜角度について示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係り、全反射が起こる範囲の計算結果について示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係り、全反射が起こる範囲の計算結果について示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係り、傾斜角度の上限を算出するための図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係り、図１の一部を詳細に示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００…被処理基板      １１０…透光性基板
１１１…第１の主面
１１１ａ…第１の主領域      １１１ｂ…第１の周縁領域
１１２…第２の主面
１１２ａ…第２の主領域      １１２ｂ…第２の周縁領域
１１３…最端面      １２０…半導体基板
２００…ステージ
３００…光供給部      ３１０…測定光
４００…光検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010032372.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010032372.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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