(57)【要約】【課題】より簡易に、エッジ位置の検出を行うためのパラメータを設定することができるエッジ検出装置を提供する。【解決手段】検出部３は、設定モードにおいて、ラインセンサ２１の受光パターンに基づき遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定し、メモリ３３に記憶するパラメータ設定部３２と、運用モードにおいて、ラインセンサ２１の受光パターンとパラメータ設定部３２がメモリ３３に記憶したパラメータとに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置を計測するエッジ計測部３４と、設定モードにおいてパラメータ設定部３２がパラメータをメモリ３３に記憶した後、設定モードから運用モードに切り替える切替制御部３５とを有する。【選択図】図１
2018066601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色光を発生するレーザ光源による単色平行光を放射する投光部と、
前記単色平行光を受光する複数の受光セルが一定方向に所定のピッチで配列された受光面を有するラインセンサからなる受光部と、
前記投光部と前記受光部の間の測定空間において、前記単色平行光の光路に存在する遮蔽物が前記単色平行光の一部を遮ることにより前記遮蔽物のエッジ部分に生じる、フレネル回折に起因した前記ラインセンサの受光パターンを解析することで、前記遮蔽物のエッジ位置を検出する検出部を備え、
前記検出部は、
設定モードにおいて、前記ラインセンサの受光パターンに基づき前記遮蔽物のエッジを捕捉するためのパラメータを設定し、メモリに記憶するパラメータ設定部と、
運用モードにおいて、前記ラインセンサの受光パターンと前記パラメータ設定部が前記メモリに記憶したパラメータとに基づき、前記遮蔽物のエッジ位置を計測するエッジ計測部と、
前記設定モードにおいて前記パラメータ設定部が前記パラメータを前記メモリに記憶した後、前記設定モードから前記運用モードに切り替える切替制御部とを有する
ことを特徴とするエッジ検出装置。
【請求項２】
前記遮蔽物は半導体ウェハであり、前記運用モードにて、前記エッジ計測部は、前記半導体ウェハのノッチの位置と前記半導体ウェハの設置角度に関するデータを抽出する
ことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出装置。
【請求項３】
前記遮蔽物は透明フィルムであり、前記設定モードにおいて、前記パラメータ設定部は、前記フレネル回折に起因した前記ラインセンサの受光パターンに基づき、前記パラメータとして、前記複数の受光セルのうち、前記遮蔽物のエッジ位置と判断される受光セルにおける受光量から閾値を設定する
ことを特徴とする請求項１記載のエッジ検出装置。
【請求項４】
前記パラメータは、前記遮蔽物の透明度に関する情報を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のエッジ検出装置。
【請求項５】
前記パラメータは、前記遮蔽物の挿入方向に関する情報を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のエッジ検出装置。
【請求項６】
前記運用モードにおいて、前記エッジ計測部は、外部に対して前記遮蔽物のエッジ位置を示す情報を出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載のエッジ検出装置。
【請求項７】
前記運用モードにおいて、前記エッジ計測部は、前記遮蔽物のエッジ位置が正常に検出されなくなったと判断した場合に、警報を出力する
ことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載のエッジ検出装置。
【請求項８】
前記運用モードにおいて、前記切替制御部は、前記エッジ計測部が前記遮蔽物のエッジ位置が正常に検出されなくなったと判断した場合に、前記設定モードへ移行させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載のエッジ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照射された単色平行光を遮る遮蔽物のエッジ位置を検出するエッジ検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある製造物を製造するにあたっては、その製造工程において、製造物を移動させて様々なプロセスを行うことがある。
例えば、ウェハの製造工程あるいはウェハ処理装置において、様々なプロセスを行うために、ウェハを各プロセスのチャンバーに移動させる必要がある。
その際、各チャンバー内では、定められた位置と角度にウェハを設置しなければならない。
そこで、ウェハの位置決めのために、ウェハの外縁部にレーザービームを走査させて得られるウェハのエッジ部分の反射信号を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
このように、ウェハの位置決めの際に利用する等、従来から、エッジ位置を検出する技術が知られている。
また、エッジ位置の検出に関しては、従来から、投光器から照射された単色平行光を受光するラインセンサの出力を解析してエッジ位置を検出する技術が知られている。
具体的には、投光器において、光源により発生されたレーザ光が、投光レンズによって単色平行光に変換された後ラインセンサに照射され、当該ラインセンサの受光面と投光器との間に形成された測定空間に遮蔽物が挿入され、当該遮蔽物によってラインセンサへ照射される単色平行光を遮蔽させる。このように、測定空間で遮蔽物が単色平行光の一部を遮ることにより生じた、ラインセンサの全受光量の変化、あるいは、遮蔽物のエッジ部分に生じるフレネル回折に起因した受光パターンを解析することで、エッジ位置の検出が行われる。
そして、ラインセンサにおいてエッジ位置を検出するためには、遮蔽物に応じたパラメータの設定が必要であり、当該パラメータの設定作業は、人の手によって行われていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９６５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、従来から、ラインセンサの受光パターンを解析してエッジ位置を検出する技術において、ラインセンサでエッジ位置を検出するためのパラメータの設定作業は、人の手によって行われていたため、作業が煩雑となり、また、対象物の素材変更等に動的に対応できないことがあり得るという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、より簡易に、エッジ位置の検出を行うためのパラメータを設定することができるエッジ検出装置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】
【０００６】
この発明に係るエッジ検出装置は、単色光を発生するレーザ光源による単色平行光を放射する投光部と、単色平行光を受光する複数の受光セルが一定方向に所定のピッチで配列された受光面を有するラインセンサからなる受光部と、投光部と受光部の間の測定空間において、単色平行光の光路に存在する遮蔽物が単色平行光の一部を遮ることにより遮蔽物のエッジ部分に生じる、フレネル回折に起因したラインセンサの受光パターンを解析することで、遮蔽物のエッジ位置を検出する検出部を備え、検出部は、設定モードにおいて、ラインセンサの受光パターンに基づき遮蔽物のエッジを捕捉するためのパラメータを設定し、メモリに記憶するパラメータ設定部と、運用モードにおいて、ラインセンサの受光パターンとパラメータ設定部がメモリに記憶したパラメータとに基づき、遮蔽物のエッジ位置を計測するエッジ計測部と、設定モードにおいてパラメータ設定部がパラメータをメモリに記憶した後、設定モードから運用モードに切り替える切替制御部とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、より簡易に、エッジ位置の検出を行うためのパラメータを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエッジ検出装置の構成図である。
【図２】実施の形態１において、測定空間に、例えば、フィルム、あるいは、ガラスのような透明体の遮蔽物が挿入された場合の、ラインセンサの各受光セルの受光量の値の変動の一例を示す図である。
【図３】エッジの検出に使用するフレネル回折を説明する図である。
【図４】実施の形態１において、測定空間に、例えば、ウェハのような不透明体の遮蔽物が挿入された場合の、ラインセンサの各受光セルの受光量の値の変動を示す図である。
【図５】実施の形態１において、遮蔽物がフィルムであるものとし、フィルムによって、投光部からの単色平行光が遮蔽される状態の一例を示す図である。
【図６】実施の形態１において、遮蔽物が透明体である場合の、受光量の閾値の設定動作の一例を説明するための図である。
【図７】実施の形態１において、不透明体であるウェハが、投光部からの単色平行光を遮蔽する状態の一例を示す図である。
【図８】ウェハに設定されたノッチの一例について説明する図である。
【図９】回転制御されるウェハにおいて検出されるエッジデータと時間との関係の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエッジ検出装置１００の構成図である。
この実施の形態１に係るエッジ検出装置１００は、図１に示すように、投光部１と、受光部２と、検出部３とを備える。なお、エッジ検出装置１００の各部は、ソフトウェアに基づくＣＰＵを用いたプログラム処理によって制御される。
投光部１と受光部２との間には、測定空間４が形成され、当該測定空間４に、エッジ位置の検出対象となる遮蔽物２００が挿入される。測定空間４において、当該遮蔽物２００は、投光部１から放射される単色平行光の光路を連続移動し、当該遮蔽物２００が投光部１から放射される単色平行光の一部を遮る。エッジ検出装置１００は、遮蔽物２００が投光部１から放射される単色平行光を遮ることで受光部２が備えるラインセンサ２１（詳細は後述する）において生じる、フレネル回折に起因した受光パターンを取得し、得られた情報を解析することで、遮蔽物２００のエッジ位置を検出する。
【００１０】
投光部１は、受光部２の受光窓２２の受光面に対向して配置され、レーザダイオード（ＬＤ）からなるレーザ光源１１と、当該レーザ光源１１を制御するドライバＩＣ（図示省略）と、投光レンズ１２と、投光窓１３を備える。
投光レンズ１２は、レーザ光源１１により発生された単色光（レーザ光）を単色平行光に変換し、投光窓１３を介して、受光部２のラインセンサ２１の中央部に向けて放射する。なお、ここでいう単色光は、工業的に生産されているレーザダイオードや光フィルタを用いて得られる程度の波長分布特性を有する光のことである。また、投光窓１３は、不透明の筐体である投光部１に設けられた透明なガラスである。
【００１１】
受光部２は、投光部１の投光窓１３の投光面に対向して配置され、受光窓２２と、ラインセンサ２１とラインセンサ２１を制御する制御回路（図示省略）を備える。
ラインセンサ２１は、複数の受光セル（画素）が一定方向に所定のピッチで配列された受光面を有しており、投光部１から放射された単色平行光を受光する。ここで、受光窓２２は、使用するレーザ光源１１が発生させる単色光の波長に合わせたフィルタ機能を持たせることにより、ラインセンサ２１への外乱光の影響を緩和できる。
ラインセンサ２１は、受光セルの出力信号を検出部３に出力する。
【００１２】
検出部３は、Ａ／Ｄ変換部３１と、パラメータ設定部３２と、メモリ３３と、エッジ計測部３４と、切替制御部３５とを備える。
Ａ／Ｄ変換部３１は、受光部２のラインセンサ２１から出力される受光セルの出力信号をアナログ値からデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換部３１は、デジタル値に変換した受光セルの出力信号を、パラメータ設定部３２、または、エッジ計測部３４に出力する。
【００１３】
パラメータ設定部３２は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンを解析して、測定空間４において単色平行光の一部を遮蔽した遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定する。
この実施の形態１において、パラメータ設定部３２が設定する、エッジを捕捉するためのパラメータとは、遮蔽物２００の挿入方向、遮蔽物２００の透明度、および、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値とする。しかし、パラメータ設定部３２が設定するパラメータはこれに限らず、パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００の挿入方向、遮蔽物２００の透明度、受光量の閾値以外の情報をパラメータとして設定するようにしてもよい。パラメータ設定部３２が、どの情報を、エッジを捕捉するためのパラメータとするかは、適宜設定可能であり、少なくとも、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量等、遮蔽物２００のエッジを捕捉するために、遮蔽物２００のエッジを特定できる情報が、パラメータとして設定されるようになっていればよい。
パラメータ設定部３２による遮蔽物２００のエッジの検出、および、エッジを捕捉するためのパラメータ設定は、「設定モード」において実施される。「設定モード」における動作の詳細については後述する。
パラメータ設定部３２は、設定したパラメータを、メモリ３３に記憶する。
【００１４】
メモリ３３は、パラメータ設定部３２が設定したパラメータを記憶する。
なお、ここでは、図１に示すように、メモリ３３は、エッジ検出装置１００の検出部３が備えるものとしたが、これに限らず、メモリ３３は、エッジ検出装置１００の外部に備えられるようにしてもよく、検出部３が参照可能な場所に備えられるようになっていればよい。また、メモリ３３は検出部３の電源が降下しても内容が消えないように不揮発性メモリが望ましい。
【００１５】
エッジ計測部３４は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンと、パラメータ設定部３２がメモリ３３に記憶したパラメータとに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置を計測する。
エッジ計測部３４による遮蔽物２００のエッジ位置の計測は、「運用モード」で実施される。「運用モード」における動作の詳細については後述する。
【００１６】
切替制御部３５は、「設定モード」においてパラメータ設定部３２がパラメータをメモリ３３に記憶した後、「設定モード」から「運用モード」に切り替える。
【００１７】
この実施の形態１に係るエッジ検出装置１００の動作について説明する。
この実施の形態１に係るエッジ検出装置１００は、エッジを捕捉するためのパラメータの設定を行う「設定モード」と、当該「設定モード」で設定されたパラメータに基づき断続的に遮蔽物２００のエッジ位置の計測を行う「運用モード」を有する。
【００１８】
まず、エッジ検出装置１００における「設定モード」の動作について説明する。
「設定モード」において、パラメータ設定部３２は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンを解析して、測定空間４において単色平行光の一部を遮蔽した遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定する。「設定モード」においてパラメータ設定部３２によって設定されたパラメータは、後述する、遮蔽物２００のエッジ位置を断続的に計測する「運用モード」において、エッジ位置を検出し、エッジ位置を計測する際の、エッジの捕捉のために用いられる。
【００１９】
ここで、パラメータ設定部３２が、ラインセンサ２１の受光パターンから遮蔽物２００のエッジを検出する原理について説明する。パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００のエッジを検出し、検出したエッジに基づき、エッジを捕捉するためのパラメータを設定する。
パラメータ設定部３２は、測定空間４に遮蔽物２００が挿入された場合の、ラインセンサ２１の各受光セルの受光量の値の変動から、遮蔽物２００のエッジを検出する。このラインセンサ２１の各受光セルの受光量の変動は、遮蔽物２００によって投光部１から投光された単色平行光が遮蔽された部分の受光量と、遮蔽物２００によって単色平行光が遮蔽されることのない部分の受光量との差によって生じる。また、当該受光量の変動は、遮蔽物２００の挿入方向、透明度等にも依存する。以下、まず、遮蔽物２００が透明体の場合と、遮蔽物２００が不透明体の場合を例にとって、受光量の変動について説明する。
【００２０】
図２は、実施の形態１において、測定空間４に、例えば、フィルム、あるいは、ガラスのような透明体の遮蔽物２００が挿入された場合の、ラインセンサ２１の各受光セルの受光量の値の変動の一例を示す図である。なお、図２では、透明体の遮蔽物２００が、図上左から挿入された場合を示している。
また、図２において、横軸は各受光セルの位置を示し、縦軸は受光した単色平行光の強さ（受光量）を示している。
測定空間４は、上述したように、投光窓１３と受光窓２２との間の空間であり、遮蔽物２００が透明体の場合、測定空間４において、投光部１からの単色平行光を当該遮蔽物２００が遮蔽すると、受光セルの遮蔽された部分２ａは、遮蔽物２００のない自由空間に比べて受光セルの受光量がやや落ち込む。一方、遮蔽物２００のエッジの部分にはフレネル回折による急激な受光量の落ち込みが発生する（図２の２ｃ）。
そこで、遮蔽物２００が透明体の場合、フレネル回折により受光量の落ち込んでいる部分２ｃを検出し、遮蔽物２００のエッジを検出することができる。
【００２１】
ここで、図３は、エッジの検出に使用するフレネル回折を説明する図である。フレネル回折による光強度分布は、図３に示すようにエッジ近傍で急峻に立ち上がり、エッジから離れるにしたがって振動しながら収束する。なお、単色平行光のフレネル回折によるラインセンサ２１の受光面上における光強度分布を利用して遮蔽物２００のエッジを検出する場合、予め光強度分布の特性を高精度に求めておくことが必要である。本特性の高精度な近似方法に関しては、特開２００４−１７７３３５号公報に開示されている。
【００２２】
一方、図４は、実施の形態１において、測定空間４に、例えば、ウェハ（半導体ウェハ）のような不透明体の遮蔽物２００が挿入された場合の、ラインセンサ２１の各受光セルの受光量の値の変動を示す図である。なお、図４では、不透明体の遮蔽物２００が、図上左から挿入された場合を示している。
図４においても、図２同様、横軸は各受光セルの位置を示し、縦軸は受光した単色平行光の強さ（受光量）を示している。
遮蔽物２００が不透明体の場合、測定空間４において投光部１からの単色平行光を当該遮蔽物２００が遮蔽すると、受光セルの遮蔽された部分４ａは、出力がほぼ０となる。そして、遮蔽物２００のエッジの部分でフレネル回折が発生する。
そこで、遮蔽物２００が不透明体の場合、フレネル回折によって受光量が急峻に変化したことを検出し、遮蔽物２００のエッジを検出することができる。
【００２３】
以上説明したように、遮蔽物２００のエッジは、ラインセンサ２１における各受光セルの受光量の変動に基づいて検出することができるが、遮蔽物２００のエッジの検出は、遮蔽物２００の挿入方向、透明度等にも依存する。
従って、遮蔽物２００のエッジの検出のためには、予め、遮蔽物２００の透明度、遮蔽物２００のエッジにおける受光量の閾値等、遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定しておく必要がある。従来から、当該予め設定されたパラメータの設定は、人が手動で行っていたため、作業が煩雑になっていた。
そこで、この実施の形態１に係るエッジ検出装置１００では、「設定モード」を有するようにし、当該「設定モード」において、パラメータ設定部３２が、遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを自動的に設定できるようにした。
【００２４】
以下、「設定モード」における、パラメータ設定部３２によるパラメータ設定動作について、遮蔽物２００が透明体である場合と遮蔽物２００が不透明体である場合それぞれ例をあげて説明する。なお、この実施の形態１では、上述のとおり、一例として、エッジを捕捉するためのパラメータとは、遮蔽物２００の挿入方向、遮蔽物２００の透明度、および、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値とする。
【００２５】
まず、例えば、図５に示すように、遮蔽物２００がフィルムのような透明体であるものとし、当該フィルムによって、投光部１からの単色平行光が遮蔽されるものとする。
フィルムは、例えば、図５に示すように、ローラ（図１では図示省略）が回転することによって、移動させられながら、単色平行光を遮蔽する。このようなシステムでは、フィルムが蛇行したかを検出するために、エッジの位置を計測するものである。
【００２６】
この場合、ラインセンサ２１の各受光セルの受光量の値の変動が、図２に示すものであったとすると、パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００の透明度を、受光量の値の変動パターンから判断することができる。遮蔽物２００が透明体である場合は、図２で示したように、ラインセンサ２１の各受光セルにおいて、一定量の受光量が検出される。一方、遮蔽物２００が不透明体である場合は、図４に示したように、ラインセンサ２１の各受光セルのうち、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽する範囲の受光セルの受光量はほぼ０となり、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽しない範囲の受光セルの受光量ではある程度の受光量が検出され、その差が顕著となる。パラメータ設定部３２は、受光量の値の変動のパターンが、図２に示すようなパターンか、図４に示すようなパターンかによって、遮蔽物２００が透明体であるか不透明体を判断することができる。
また、パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００の挿入方向についても、受光量の値の変動パターンから判断することができる。遮蔽物２００が透明体である場合は、図２で示したように、遮蔽物によって単色平行光が遮蔽される、配列方向に一定範囲の受光セルにおいて受光量が不規則にやや落ち込む。一方、遮蔽物２００が不透明体である場合は、図４で示したように、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽する範囲の受光セルの受光量がほぼ０となる。パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００が透明体の場合、ラインセンサ２１の各受光セルにおいて、投光部１に対して右側と左側、どちらの範囲の受光セルにおいて、受光量がやや落ち込んでいるかによって遮蔽物２００の挿入方向を判断することができ、遮蔽物２００が不透明体の場合、投光部１に対して右側と左側、どちらの範囲の受光セルにおいて、受光量がほぼ０になっているかによって遮蔽物２００の挿入方向を判断することができる。
パラメータ設定部３２がやや落ち込んでいると判断する基準となる受光量は、例えば遮蔽物２００が無い場合と比較して約１０％以上など、予め適宜設定しておくようにする。
【００２７】
また、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値を算出し、当該受光量の閾値をパラメータとして設定する。
図６は、実施の形態１において、遮蔽物２００が透明体である場合の、パラメータ設定部３２による、受光量の閾値の設定動作の一例を説明するための図である。
例えば、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の各受光セルの位置において、フレネル回析により落ち込んだ受光量の最小値を検出する。すなわち、パラメータ設定部３２は、０．２を検出する（図６の６ａ参照）。なお、透明体によるエッジの落ち込みの受光量は一定ではなく微妙に変化するため、数回計測した受光量の最小値を平均化したものを最小値として用いることが望ましい。
そして、パラメータ設定部３２は、検出した受光量の最小値から所定量増加させた受光量を算出し、受光量の閾値とする。ここで増加させる受光量の所定量とは、例えば、具体的な数値としてもよいし、検出した受光量の○％等としてもよく、予め適宜設定するようにすればよい。
このように、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の各受光セルの位置において、フレネル回析により検出された受光量の最小値に、予め設定された量の受光量を加算した値を算出し、受光量の閾値としてパラメータに設定する。
【００２８】
なお、上記は一例に過ぎず、パラメータ設定部３２による、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値に関するパラメータ設定方法はこれに限らない。
例えば、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の各受光セルの位置において、フレネル回析により受光量の最小値を検出する。
さらに、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の各受光セルの位置において、２番目に小さい受光量の値を検出する。すなわち、パラメータ設定部３２は、０．７５を検出する（図６の６ｂ参照）。
そして、パラメータ設定部３２は、フレネル回析により検出された受光量の最小値と、２番目に小さい受光量の値の間の適宜の値を、受光量の閾値とするようにしてもよい。
【００２９】
例えば、ここでは、パラメータ設定部３２は、０．２と０．７５の間をとって、０．６を、受光量の閾値とする。
遮蔽物２００がフィルムのような透明体である場合、エッジにおいて受光セルの受光量が大きく落ち込むが、フィルムによって投光部１からの単色平行光が遮蔽されている部分においても、多少の受光量の落ち込みが発生する。
そこで、パラメータ設定部３２は、フィルムによって遮蔽されている部分の受光セルにおける多少の受光量の落ち込みをエッジにおける受光量の落ち込みとして判断しないように、受光量の落ち込みの最小値と、２番目に小さい受光量の値の間の適宜の値を、受光量の閾値に設定する。２番目に小さい受光量の値は、フィルムによって投光部１からの単色平行光が遮蔽されている部分において生じる、多少の受光量の落ち込みと推定できるためである。
このように、遮蔽物２００が透明体の場合、パラメータ設定部３２は、例えば、ラインセンサ２１の各受光セルの位置において、フレネル回析により検出されたエッジによる各受光セルの受光量を値の小さいほうから検索し、受光量の最小値と、２番目に小さい受光量の値を検出して、検出した２値の間の適宜の値を、受光量の閾値とする。
【００３０】
また、例えば、パラメータ設定部３２は、フレネル回析により検出されたエッジによる受光量が、予め設定された量以上に落ち込んでいる受光セルを特定し、特定した受光セルの受光量に基づき、受光量の閾値を算出するようにしてもよい。さらに、パラメータ設定部３２は、特定した受光セルが複数存在する場合には、投光部１に対して遮蔽物２００が挿入される方向側から一番遠い受光セルの受光量を、受光量の閾値を特定する対象とし、当該受光セルの受光量から、予め設定された量の受光量を加算した値を受光量の閾値としてパラメータに設定するようにしてもよい。
遮蔽物２００が透明体の場合、上述したように、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽する部分の受光セルにおいて、受光量がやや落ち込む。そして、遮蔽物２００のエッジにおいて、受光量が急激に落ち込むことが想定される。しかしながら、遮蔽物２００の色、材質、厚さ等によっては、エッジではない位置でもある程度、受光量が落ち込むことがあり得る。
パラメータ設定部３２は、投光部１に対して遮蔽物２００が挿入される方向側から一番遠い受光セルの受光量を、受光量の閾値を算出する対象とすることで、より正確に、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値を算出することができる。
【００３１】
また、例えば、パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００の挿入方向とは逆方向からラインセンサ２１の各受光セルの位置における、フレネル回析により検出したエッジによる受光量を走査し、最初に所定量以上の落ち込みを検出した位置がエッジと判断し、当該最初に所定量以上の落ち込みとなった受光セルにおける受光量の値に、予め設定された量の受光量を加算した値を、受光量の閾値とするようにしてもよい。
具体的には、図６で説明すると、パラメータ設定部３２は、図上右側からラインセンサ２１の各受光セルの位置における受光量を走査し、例えば、所定量０．６以上の落ち込みとなった受光セルの位置における受光量の値０．２に予め設定された量の受光量を加算した値を受光量の閾値とするようにしてもよい。遮蔽物２００の挿入方向とは逆方向からラインセンサ２１の各受光セルの受光量を検出し、最初に急峻な落ち込みとなった受光セルの位置は、エッジであると判断できる。
遮蔽物２００によって遮蔽されていない自由空間側から、ラインセンサ２１の各受光セルの位置における受光量を走査し、最初に急峻な落ち込みとなった受光セルの受光量に基づいて受光量の閾値を算出することによって、遮蔽物２００によって遮蔽されている部分において、遮蔽物２００の色、材質、あるいは、厚さ等に起因して、エッジではない位置で受光量が最大の落ち込みとなることが起こっても、より正確にエッジを判断し、受光量の閾値を算出することができる。
【００３２】
また、この実施の形態１では、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける、フレネル回析により検出したエッジによる受光量の閾値をパラメータに設定するものとしたが、パラメータ設定部３２は、一意に決まる受光量の値をパラメータとするのではなく、受光量を所定の範囲で指定し、当該指定した範囲をパラメータとしてもよい。
このように、パラメータ設定部３２は、透明体の遮蔽物２００の色、材質、厚さ等、遮蔽物２００の特性に応じた適宜の方法で、エッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値等を、パラメータとして設定する。
【００３３】
次に、例えば、遮蔽物２００がウェハのような不透明体であり、当該不透明体であるウェハによって、投光部１からの単色平行光が遮蔽される場合の、パラメータ設定部３２によるパラメータ設定動作について説明する。
図７は、実施の形態１において、不透明体であるウェハが、投光部１からの単色平行光を遮蔽する状態の一例を示す図である。
図７に示すように、ウェハは、回転テーブル（図１では図示省略）に設置され、回転テーブルが回転することで移動させられながら、単色平行光を遮蔽する。
この場合、ラインセンサ２１の各受光セルの受光量の値の変動が、図４に示すものであったとすると、パラメータ設定部３２は、受光量の値の変動のパターンから、遮蔽物２００は不透明体、遮蔽物２００の挿入方向は左から挿入されると判断し、例えば、遮蔽物２００の透明度および挿入方向について、それぞれ、「不透明体」、「左」とするパラメータを設定する。
遮蔽物２００が透明体である場合に、パラメータ設定部３２が遮蔽物２００の透明度、および、挿入方向を判断する具体的な方法は、遮蔽物２００が不透明体である場合のパラメータ設定部３２による遮蔽物２００の透明度、および、挿入方向の具体的な判断動作の説明で説明したとおりであるので、重複した説明を省略する。
【００３４】
また、パラメータ設定部３２は、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量の閾値を、パラメータとして設定する。
遮蔽物２００がウェハのような不透明体である場合、図４に示すように、測定空間４で遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽する部分においては、受光セルの出力がほぼ０となり、エッジ部分でフレネル回折が発生し、急峻に受光量が大きくなり、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽しない自由空間では一定量の受光量が出力される。
したがって、パラメータ設定部３２は、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽しない自由空間での一定量の受光量以下であって、０に近い適宜の受光量の値、例えば、０．２５を、受光量の閾値とする。パラメータ設定部３２は、０．２５に限らず、遮蔽物２００が単色平行光を遮蔽しない自由空間での一定量の受光量以下の値であって、当該自由空間での一定量の受光量と区別できる値であれば、適宜の値を受光量の閾値とするようにすればよい。このように遮蔽物２００が不透明体の場合には、所定の閾値に固定にすることで、閾値を判断するプロセスが不要となり、パラメータを早期に決定することができる。
【００３５】
上述したような、パラメータ設定部３２がエッジを捕捉するためのパラメータを設定する動作において、遮蔽物２００が透明体であっても、不透明体であっても、パラメータ設定部３２は、まずは遮蔽物２００を動かさない状態でエッジを検出し、パラメータを設定する。この段階で、パラメータ設定部３２は、設定したパラメータを、パラメータ候補とする。
そして、パラメータ設定部３２は、ローラ（図５参照）の回転制御部（図示省略）、あるいは、回転テーブル（図７参照）の回転制御部（図示省略）に対して、回転制御を行わせて、遮蔽物２００を予め設定された位置分動かし、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける受光量に急激な変化がないことを確認し、パラメータ候補としていたパラメータを、エッジを捕捉するためのパラメータとして確定させる。
【００３６】
ここで、図８は、ウェハに設定されたノッチの一例について説明するための図である。
図８に示すように、ウェハには、結晶方向あるいは方位、伝導型の判別、位置合わせ等を容易にするためのノッチが予めウェハの表面に作成されている。当該ノッチは、約１ｍｍ程度の欠けである。
当該ノッチによって、エッジの位置は大きく変化するため、パラメータ設定部３２は、エッジを検出してパラメータ候補を設定した後、遮蔽物２００を予め設定された位置分動かし、エッジと判断される位置に大きな変化がないことを確認した上で、パラメータ候補をパラメータとして確定させることで、当該ノッチが存在しない位置でエッジを判断し、パラメータを誤設定しないようにする。
ノッチが検出されたかどうかは、エッジデータ（外周データ）を計測することで判断することができる。
【００３７】
以上のように、「設定モード」において、パラメータ設定部３２は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンを解析して、測定空間４において単色平行光の一部を遮蔽した遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定する。また、パラメータ設定部３２は、当該遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータとして、遮蔽物２００の挿入方向、透明度、ラインセンサ２１の複数の受光セルのうち、遮蔽物２００のエッジと判断される受光セルにおける、フレネル回析により検出したエッジによる受光量の閾値を設定する。
そして、パラメータ設定部３２は、設定したパラメータをメモリ３３に記憶する。
なお、ここでは、一例として、パラメータ設定部３２は、エッジを捕捉するためのパラメータとして、遮蔽物２００の挿入方向、透明度、受光量の閾値を設定するものとしたが、これに限らず、パラメータ設定部３２が、どの情報を「運用モード」時のエッジ位置検出のためのパラメータとするかは、適宜設定可能であり、少なくとも、「運用モード」時において、遮蔽物２００のエッジ位置と判断される受光セルにおける受光量等、遮蔽物２００のエッジ位置を検出するために、遮蔽物２００のエッジを特定できる情報が、パラメータとして設定されるようになっていればよい。
【００３８】
次に、「運用モード」の動作について説明する。
「運用モード」は、上述した「設定モード」において、パラメータ設定部３２によって、エッジを捕捉するためのパラメータが設定され、メモリ３３に記憶されていることを前提とする。よって「運用モード」へは、「設定モード」が完了した時点で移行するようになっている。
「運用モード」では、エッジ計測部３４が、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンと、パラメータ設定部３２がメモリ３３に記憶させたパラメータとに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置を断続的に計測する。
【００３９】
「設定モード」から「運用モード」への切り替えは、切替制御部３５が行う。
例えば、エッジ検出装置１００の内部の、検出部３が参照可能な場所に、パラメータ設定フラグを保有しておく。パラメータ設定フラグの初期値は０とする。
パラメータ設定部３２は、パラメータを設定、記憶させると、パラメータ設定部フラグを１にする。切替制御部３５は、パラメータ設定フラグが１となったことを検出し、エッジ計測部３４に対して、エッジ位置の計測を行うよう指示を出力することで、「運用モード」への切り替えを行う。
また、例えば、パラメータ設定部３２は、パラメータを設定、記憶すると、切替制御部３５に対してパラメータ設定完了通知を出力するようにし、切替制御部３５は、当該パラメータ設定完了通知を受け付けると、エッジ計測部３４に対して、エッジ位置の計測を行うよう指示を出力することで、「運用モード」への切り替えを行うようにしてもよい。パラメータ設定部３２によってパラメータの設定が完了すると、切替制御部３５が、「設定モード」から「運用モード」への切り替えを行えるようになっていればよい。
【００４０】
「運用モード」におけるエッジ計測部３４の動作について説明する。
例えば、遮蔽物２００がフィルムのような透明体であったとして、上述した「設定モード」で、図６等を用いて説明したように、パラメータとして、「遮蔽物２００の挿入方向：左、遮蔽物２００の透明度：透明、受光量の閾値：０．６」が設定され、メモリ３３に記憶されていたとする。
エッジ計測部３４は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンと、メモリ３３に記憶されたパラメータとに基づき、フィルムのエッジ位置を計測する。
【００４１】
エッジ計測部３４は、ラインセンサ２１の各受光セルの配列方向において、受光量が閾値以下、すなわち、０．６以下となる受光セルの位置を検出し、検出した受光セルの位置をエッジ位置として計測する。
【００４２】
そして、エッジ計測部３４は、計測結果、すなわち、計測したエッジ位置の情報を、ディスプレイ等の表示部（図示省略）に対して出力し、表示させる。さらには、外部機器に対してエッジ位置の情報をアナログ出力などで出力する。なお「設定モード」であることを外部機器が判断できるよう、「設定モード」時にはアナログ出力をゼロ、または出力しない（ハイインピーダンス状態）等になるようにする。
エッジ計測部３４は、フィルムのエッジ位置の計測、および、計測結果の出力を、「運用モード」の間、断続的に行う。
【００４３】
上述したような、エッジ位置の計測動作において、エッジ計測部３４は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンと、メモリ３３に記憶されているパラメータとから、エッジ位置を正常に計測できなくなった、すなわち、エッジが正常に検出されなくなったと判断した場合は、表示部、あるいは、音声出力部（図示省略）から、または外部機器に対して警報を出力する。
具体的には、受光量が０．６以下となる受光セルの位置が検出できなかった場合には、エッジ位置が正常に検出されなくなったと判断し、警報を出力する。なお、これは一例に過ぎず、その他の判断基準を設け、エッジ計測部３４は、当該判断基準に基づいてエッジ位置が正常に検出されたかどうかを判断するようにしてもよい。
警報の出力方法について、エッジ計測部３４は、例えば、表示部に対してアラームを表示させるようにしてもよいし、音声出力部に対してアラーム音を出力させるようにしてもよい。また、エッジ計測部３４は、外部機器に対してアナログ出力をゼロにしたり、停止するなど、外部に対して、エッジ位置が正常に検知されなくなったことを知らせることができるようになっていればよい。
警報を出力することにより、フィルムのエッジ位置が正常に検出されなくなったことをユーザに即時知らせることができる。
【００４４】
また、エッジ位置が正常に検出されなくなった等により、エッジ計測部３４が警報を出力した際には、切替制御部３５は、当該エッジ位置が正常に検出されなくなったことを検知し、「運用モード」から「設定モード」へ移行させる制御を行う。当該制御の詳細については後述する。
【００４５】
また、上述したような動作に加え、遮蔽物２００がウェハであった場合には、エッジ計測部３４は、この「運用モード」において、ウェハのノッチの位置と、ウェハの設置角度とを検出し、検出したノッチの位置の情報と、ウェハの設置角度の情報とを、ウェハの位置決めを行う設置制御部（図示省略）に出力する。
図９は、回転制御されるウェハにおいて検出されるエッジデータと時間との関係の一例を説明する図である。図９において、縦軸はエッジの位置、横軸は時間を示している。図９に示すように、ノッチが検出されると、エッジの位置が大きく変化する。
エッジ計測部３４は、エッジ位置を計測して設置制御部に対してそのデータを出力し、そのデータからウェハのノッチの位置を検出し、検出したノッチの位置から、ウェハの設置角度を計測する。
ウェハの設置角度とは、回転テーブルの基準位置からみてどの位置にノッチが存在するかを示す角度である。回転テーブルの回転速度および載置されるウェハの中心位置は予めわかっているので、エッジ計測部３４が計測したエッジ位置データをアナログ出力で設置制御部が取得し、そのデータからノッチの位置を検出すると、当該ノッチが検出された時間から、ノッチが存在する角度、すなわち、ウェハの設置角度を算出することができる。
設置制御部は、当該エッジ計測部３４から出力されたノッチの位置の情報と、ウェハの設置角度の情報に基づき、回転テーブルのエンコーダ（図示省略）を制御して、ウェハを設置する位置を制御する。
このように、エッジ計測部３４が計測したエッジ位置データから、設置制御部は、ウェハの位置決めに用いるための、ウェハのノッチの位置とウェハの設置角度とを算出し、正確な位置にウェハの位置決めを行うことができる。
【００４６】
以上のように、「運用モード」において、エッジ計測部３４は、Ａ／Ｄ変換部３１によってデジタル変換されたラインセンサ２１の出力信号に基づくラインセンサ２１の受光パターンと、パラメータ設定部３２がメモリ３３に記憶したパラメータとに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置を断続的に計測する。
また、遮蔽物２００がウェハである場合には、エッジ計測部３４は、ウェハのノッチの位置と、ウェハの設置角度を検出する。
【００４７】
「運用モード」において、エッジ計測部３４が、エッジ位置が正常に検出されなくなったと判断し、警報を出力すると、切替制御部３５は、エッジ位置が正常に検出されなくなったことを検知する。
具体的には、例えば、エッジ計測部３４が、パラメータ設定フラグを初期化し、切替制御部３５は、パラメータ設定フラグが初期化されたことを検出することで、エッジ位置が正常に検出されなくなったことを検知する。あるいは、例えば、エッジ計測部３４から切替制御部３５に対して、エッジ位置計測不能信号を出力し、切替制御部３５は、当該エッジ位置計測不能信号を受け付けることで、エッジ位置が正常に検出されなくなったことを検知するようにしてもよい。なお、これは一例にすぎず、エッジ計測部３４は、エッジ計測部３４によって、エッジ位置が正常に検出されなくなったと判断されたことを検知できるようになっていればよい。
【００４８】
切替制御部３５は、エッジ位置が正常に検出されなくなったことを検知すると、「運用モード」から「設定モード」へ移行させる制御を行う。
具体的には、例えば、切替制御部３５は、ローラ（図５参照）の回転制御部（図示省略）、あるいは、回転テーブル（図７参照）の回転制御部（図示省略）に対して、回転を一時停止させ、一時停止後、パラメータ設定部３２に対して、パラメータ設定動作を行わせる制御を行う。
また、例えば、切替制御部３５は、ローラの回転制御部、あるいは、回転テーブルの回転制御部に対して、回転を一時停止させ、ユーザから再開指示を受け付けるのを待機する。ユーザは、警報が出力されると、異常を検知し、警報の原因を確認して、問題がない状態にすると、入力装置（図示省略）より再開指示を入力する。切替制御部３５は、当該再開指示を受け付けると、パラメータ設定部３２に対して、パラメータ設定動作を行わせるようにする。
このようにして、切替制御部３５は、エッジ計測部３４によってエッジ位置が正常に検出されなくなった場合に、「運用モード」から「設定モード」へと移行させる制御を行う。
以降、「設定モード」でパラメータ設定部３２によりパラメータが再び設定、記憶された後、「運用モード」へ切り替えられる動作が繰り返される。
なお、パラメータ設定部３２は、パラメータを再設定した際には、すなわち、すでにメモリ３３にパラメータが記憶されている場合は、当該すでに記憶されているパラメータを削除し、最新のパラメータのみがメモリ３３に記憶されているようにする。
あるいは、メモリ３３にパラメータの履歴を記憶させる場合には、パラメータ設定部３２は、例えば最新フラグを付与する等、最新のパラメータがわかるようにして、メモリ３３に記憶させるようにする。この場合、エッジ計測部３４は、「運用モード」において、メモリ３３に記憶された最新のパラメータに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置の計測を行う。
【００４９】
このように、この実施の形態１において、エッジ検出装置１００は、「設定モード」でパラメータ設定部３２が遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを自動設定して記憶させておき、その後、切替制御部３５が「運用モード」へ切り替え、「運用モード」に切り替わると、エッジ計測部３４が、自動設定したパラメータに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置の計測を行う。
そして、「運用モード」において、遮蔽物２００のエッジ位置を検出できなくなったと判断された場合には、再び、切替制御部３５が「設定モード」へ切り替える制御を行い、「設定モード」においてパラメータ設定部３２がパラメータを自動設定しなおす。
これにより、例えば、エッジ位置を測定しようとする遮蔽物２００に何等かの異常があった場合であっても、人がその都度、必要に応じて手作業でパラメータを設定する必要がない。
【００５０】
また、この実施の形態１に係るエッジ検出装置１００は、上述したように、遮蔽物２００がフィルムである場合、フィルムが蛇行したかを検出するために、エッジ位置を計測するものとして用いられる。
そのため、エッジが検知できなくなった場合、パラメータ設定部３２にて設定した受光量の閾値でエッジを捕えることができなくなったことも考えられるが、フィルムが大きく蛇行してラインセンサ２１の受光セルの外に出てしまった可能性もある。そこで、その旨を外部機器に通知して、ローラの停止などの処置をおこなう。
あわせて、切替制御部３５によって、再び「設定モード」への切替制御が行われ、パラメータ設定部３２によって、自動的にパラメータの再設定が行われる。
【００５１】
以上のように、この実施の形態１によれば、単色光を発生するレーザ光源による単色平行光を放射する投光部１と、単色平行光を受光する複数の受光セルが一定方向に所定のピッチで配列された受光面を有するラインセンサ２１からなる受光部２と、投光部１と受光部２の間の測定空間４において、単色平行光の光路に存在する遮蔽物２００が単色平行光の一部を遮ることにより遮蔽物２００のエッジ部分に生じる、フレネル回折に起因したラインセンサ２１の受光パターンを解析することで、遮蔽物２００のエッジ位置を検出する検出部３を備え、検出部３は、設定モードにおいて、ラインセンサ２１の受光パターンに基づき遮蔽物２００のエッジを捕捉するためのパラメータを設定し、メモリ３３に記憶するパラメータ設定部３２と、運用モードにおいて、ラインセンサ２１の受光パターンとパラメータ設定部３２がメモリ３３に記憶したパラメータとに基づき、遮蔽物２００のエッジ位置を計測するエッジ計測部３４と、設定モードにおいてパラメータ設定部３２がパラメータをメモリ３３に記憶した後、設定モードから運用モードに切り替える切替制御部３５とを有するように構成したので、予めユーザが、遮蔽物２００のエッジ位置を判定するためのパラメータを入力しておく作業を必要とせず、より簡易に、遮蔽物２００のエッジ位置の検出を行うためのパラメータを設定することができる。
【００５２】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  投光部
２  受光部
３  検出部
４  測定空間
１１  レーザ光源
１２  レンズ
１３  投光窓
２１  ラインセンサ
２２  受光窓
３１  Ａ／Ｄ変換部
３２  パラメータ設定部
３３  メモリ
３４  エッジ計測部
３５  切替制御部
１００  エッジ検出装置
２００  遮蔽物
【図１】
2018066601.tif 000003
【図２】
2018066601.tif 000004
【図３】
2018066601.tif 000005
【図４】
2018066601.tif 000006
【図５】
2018066601.tif 000007
【図６】
2018066601.tif 000008
【図７】
2018066601.tif 000009
【図８】
2018066601.tif 000010
【図９】
2018066601.tif 000011