(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面及び該第１面と反対側の第２面を有する透明板状物のエッジを検出するエッジ検出装置であって、
透明板状物より小さい支持面を有し該支持面で透明板状物の該第１面側を支持する支持台と、
該支持面より下方に配設されて該支持台で支持された透明板状物の該第１面に向かって光を照射する光源と、
該光源と該支持面との間に配設されて該光源から透明板状物の外周エッジに照射される光を遮光するとともに、該支持台を囲繞する透明板状物のサイズより小さい開口を備え、該開口を通して該光源から照射された光の一部を透明板状物に照射するマスク部と、
該支持面に対面して配設されて該光源からの光が照射された透明板状物の第２面側を撮像する撮像手段と、
該撮像手段で撮像された撮像画像に基づいて透明板状物の外周エッジを検出するエッジ検出部を有する制御手段と、
を具備したことを特徴とする透明板状物のエッジ検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のエッジ検出装置を備えた研削装置であって、
透明板状物を吸引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に対面して配設されて該チャックテーブルで保持された透明板状物を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有する研削手段と、
該エッジ検出装置で検出した透明板状物の外形に基づいて、該エッジ検出装置の該支持台上での透明板状物の姿勢を補正する姿勢補正手段と、
該エッジ検出装置の該支持台で支持された透明板状物を搬送して該チャックテーブル上に載置する搬送手段とを具備し、
該チャックテーブルの該保持面は透明板状物と同形に形成されており、
該姿勢補正手段で姿勢が補正された透明板状物を該搬送手段で搬送して該保持面の形状に対応させてチャックテーブル上に載置することを特徴とする研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明板状物のエッジを検出するエッジ検出装置及び該検出装置を備えた研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、サファイアウエーハはφ４インチやφ６インチ等の小径サイズが主流であり、主面がｃ面（０００１）となるようにサファイアインゴットから切り出されて形成されている。
【０００３】
サファイアウエーハにはオリエンテーションフラットが形成されており、このオリエンテーションフラットはａ面（１１−２０）と平行方向に伸長している。実際には、サファイアインゴットの状態でａ面と平行にオリエンテーションフラットを形成し、次いで個々のサファイアウエーハにスライスする。
【０００４】
サファイアウエーハのような小径、異形の被加工物を研削装置で研削する際、研削中の保持力を向上させるためにチャックテーブルの吸引保持面が被加工物の外形と同じサイズ及び形状になっているものがある。このような研削装置では、被加工物とチャックテーブルの保持面とを対応させた状態に位置合わせして、被加工物をチャックテーブルの保持面上に載置する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３１７９８２号公報
【特許文献２】特開平７−５８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被加工物とチャックテーブルの保持面とを対応させた状態で被加工物をチャックテーブルの保持面上に載置するためには、被加工物の外周エッジを検出する必要がある。被加工物の外形検出にはＣＣＤカメラ等が広く採用されているが、被加工物がサファイア、ガラス等の可視光に対して透明な材質からなる場合には、鮮明に撮像することが難しく、外周エッジの検出が困難であるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、透明板状物でも正確に外周エッジの検出が可能なエッジ検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明によると、第１面及び該第１面と反対側の第２面を有する透明板状物のエッジを検出するエッジ検出装置であって、透明板状物より小さい支持面を有し該支持面で透明板状物の該第１面側を支持する支持台と、該支持面より下方に配設されて該支持台で支持された透明板状物の該第１面に向かって光を照射する光源と、該光源と該支持面との間に配設されて該光源から透明板状物の外周エッジに照射される光を遮光するとともに、該支持台を囲繞する透明板状物のサイズより小さい開口を備え、該開口を通して該光源から照射された光の一部を透明板状物に照射するマスク部と、該支持面に対面して配設されて該光源からの光が照射された透明板状物の第２面側を撮像する撮像手段と、該撮像手段で撮像された撮像画像に基づいて透明板状物の外周エッジを検出するエッジ検出部を有する制御手段と、を具備したことを特徴とする透明板状物のエッジ検出装置が提供される。
【０００９】
請求項２記載の発明によると、請求項１記載のエッジ検出装置を備えた研削装置であって、透明板状物を吸引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に対面して配設されて該チャックテーブルで保持された透明板状物を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを有する研削手段と、該エッジ検出装置で検出した透明板状物の外形に基づいて、該エッジ検出装置の該支持台上での透明板状物の姿勢を補正する姿勢補正手段と、該エッジ検出装置の該支持台で支持された透明板状物を搬送して該チャックテーブル上に載置する搬送手段とを具備し、該チャックテーブルの該保持面は透明板状物と同形に形成されており、該姿勢補正手段で姿勢が補正された透明板状物を該搬送手段で搬送して該保持面の形状に対応させてチャックテーブル上に載置することを特徴とする研削装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のエッジ検出装置によると、サファイアウエーハのような透明板状物でも外周部分にハレーションを起こすことなく正確に外周エッジを検出することができる。
【００１１】
本発明のエッジ検出装置を具備した研削装置では、被加工物の外形が異形の被加工物を研削する際、異形の被加工物の外形に対応した吸引保持面を有する研削装置のチャックテーブル上に、被加工物の形状と吸引保持面の形状とを合わせてチャックテーブル上に被加工物を載置できるため、研削中のチャックテーブルの保持力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエッジ検出装置を具備した研削装置の斜視図である。
【図２】オリエンテーションフラットがａ面（１１−２０）に形成されている主面がｃ面（０００１）のサファイアウエーハの平面図である。
【図３】エッジ検出装置の一部断面正面図である。
【図４】本発明実施形態のエッジ検出装置で撮像した撮像画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態のエッジ検出装置５５を具備した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方には二つのコラム６ａ，６ｂが垂直に立設されている。
【００１４】
コラム６ａには、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。この一対のガイドレール８に沿って粗研削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。粗研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。
【００１５】
粗研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ２３と、スピンドルの先端に固定された複数の粗研削用の研削砥石２６を有する研削ホイール２５を含んでいる。
【００１６】
粗研削ユニット１０は、粗研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される粗研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。
【００１７】
他方のコラム６ｂにも、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）１９が固定されている。この一対のガイドレール１９に沿って仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１８】
仕上げ研削ユニット２８は、そのハウジング３６が一対のガイドレール１９に沿って上下方向に移動する図示しない移動基台に取り付けられている。仕上げ研削ユニット２８は、ハウジング３６と、ハウジング３６中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルを回転駆動するサーボモータ３８と、スピンドルの先端に固定された仕上げ研削用の研削砥石４２を有する研削ホイール４０を含んでいる。
【００１９】
仕上げ研削ユニット２８は、仕上げ研削ユニット２８を一対の案内レール１９に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される仕上げ研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、仕上げ研削ユニット２８が上下方向に移動される。
【００２０】
研削装置２は、コラム６ａ，６ｂの前側においてハウジング４の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル４４を具備している。ターンテーブル４４は比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印４５で示す方向に回転される。
【００２１】
ターンテーブル４４には、互いに円周方向に１２０°離間して３個のチャックテーブル４６が水平面内で回転可能に配置されている。チャックテーブル４６は、ポーラスセラミック材によって円盤状に形成された吸引部を有しており、吸引部の保持面４６ａ上に載置されたサファイアウエーハを真空吸引手段を作動することにより吸引保持する。
【００２２】
ターンテーブル４４に配設された３個のチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４が適宜回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａ、粗研削加工領域Ｂ、仕上げ研削加工領域Ｃ、及びウエーハ搬入・搬出領域Ａに順次移動される。
【００２３】
ハウジング４の前側部分には、研削前のサファイアウエーハを収容するウエーハカセット５０と、リンク５１及びハンド５２を有するウエーハ搬送ロボット５４が配設されている。
【００２４】
更に、ウエーハ搬送ロボット５４に隣接して、サファイアウエーハの外周エッジを検出するエッジ検出装置５５が配設されている。エッジ検出装置５５は、サファイアウエーハを支持する支持台５６と、支持台５６の周囲に配設されたマスク５８と、支持台５６上に載置されたサファイアウエーハを撮像するカメラ６０とを含んでいる。
【００２５】
エッジ検出装置５５に隣接して、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）７２が配設されており、ローディングアーム７２は支持台５６上に載置されたサファイアウエーハを吸着してウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル４６に搬入する。
【００２６】
７４は研削済みのサファイアウエーハを搬出するウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）であり、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル４６上の研削済みのサファイアウエーハを吸着してスピンナ洗浄装置７６まで搬送する。
【００２７】
スピンナ洗浄装置７６はスピンナテーブル８０と、カバー８２とを有している。スピンナ洗浄装置７６で洗浄及びスピン乾燥されたサファイアウエーハは、ウエーハ搬送ロボット５４により搬送されてウエーハカセット７８内に収容される。
【００２８】
図２を参照すると、本発明実施形態の研削装置２の加工対象物であるサファイアウエーハ１１の平面図が示されている。サファイアウエーハ１１は、主面１３がｃ面（０００１）となるようにサファイアインゴットから切り出されて形成されている。
【００２９】
サファイアウエーハ１１にはオリエンテーションフラット１５が形成されており、このオリエンテーションフラット１５がａ面（１１−２０）と平行方向に伸長している。実際には、サファイアインゴットの状態でａ面と平行にオリエンテーションフラット１５を形成し、次いで個々のサファイアウエーハ１１にスライスして製造する。サファイアウエーハ１１は、結晶軸ａ１，ａ２，ａ３を有している。
【００３０】
図３を参照すると、本発明実施形態のエッジ検出装置５５の一部断面正面図が示されている。エッジ検出装置５５は、箱形状の拡散板６２と、拡散板６２上に搭載された透明プレート６４を含んでおり、透明プレート６４上に支持台５６が搭載されている。
【００３１】
箱形状の拡散板６２の内部には白色ＬＥＤ等の光源６６が配設されている。透明板６４上に載置された支持台５６の周囲の透明板６４上には、所定サイズの開口５９が形成されたマスク５８が搭載されている。
【００３２】
開口５９は支持台５６を囲繞し支持台５６上に搭載されるサファイアウエーハ１１より小さいサイズを有している。サファイアウエーハ１１の直径がφ４インチ（約１００ｍｍ）の場合、透明板５６の上面から支持台５６の支持面５６ａまでの高さＨ１は２０〜２５ｍｍが好ましく、開口５９の幅Ｗ１は１５〜２５ｍｍの範囲で設定されるのが好ましい。
【００３３】
サファイアウエーハ１１は第１面１１ａと第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂを有しており、支持台５６はサファイアウエーハ１１の第１面１１ａ側を支持している。６０はＣＣＤカメラ等のカメラであり、支持台５６の支持面５６ａに対面して配設され、光源６６からの光が照射されたサファイアウエーハ１１の第２面１１ｂ側を撮像する。カメラ６０はエッジ検出部７０を有する制御手段６８に接続されている。
【００３４】
以下、このように構成されたエッジ検出装置５５の作用について説明する。エッジ検出装置５５の支持台５６の支持面５６ａ上に第１面１１ａ側を下にしてサファイアウエーハ１１を載置する。
【００３５】
光源６６を点灯すると、光源６６からの光は白色プレート等の拡散板６２で拡散されて一様な照度の光となって透明板６４に照射される。サファイアウエーハ１１の外周エッジ１１ｃの下方にはマスク５８が配設されているため、光源６６からサファイアウエーハ１１の外周エッジ１１ｃに照射される光はマスク５８により遮光され、開口５９を通して光源６６から照射された光の一部がサファイアウエーハ１１の第１面１１ａ側に照射される。
【００３６】
光源６６からの光を拡散板６２で拡散して照度斑のない光を支持台５６上に載置されたサファイアウエーハ１１に照射しながら、カメラ６０でサファイアウエーハ１１の第２面１１ｂ側を撮像する。
【００３７】
サファイアウエーハ１１の外周部に照射される光はマスク５８により遮光されるため、開口５９を通過した光によりサファイアウエーハ１１の第１面１１ｃ側が照射される。カメラ６０で撮像した撮像画像を制御手段６８に取り込み、制御手段６８のエッジ検出部７０で二値化処理して、白と黒のコントラストからなる外周エッジを検出すると図４に示すような撮像画像が得られる。
【００３８】
マスク５８で光源６６から直接照射される光を遮光しているため、サファイアウエーハ１１の外周エッジでハレーションを起こすことなく、図４に示すように、外周エッジを鮮明に撮像することができる。
【００３９】
以下、このようなエッジ検出装置５５を備えた研削装置２の作用について説明する。ウエーハカセット５０中に収容されているサファイアウエーハ１１をウエーハ搬送ロボット５４のハンド５２で吸着してエッジ検出装置５５の支持台５６上に載置する。
【００４０】
エッジ検出装置５５の光源６６を点灯して、支持台５６上に載置されたサファイアウエーハ１１の第１面１１ａ側を照射しながら、カメラ６０でサファイアウエーハ１１の第２面１１ｂ側を撮像する。この撮像画像を制御手段６８のエッジ検出部７０で二値化処理して白と黒のコントラストからなる外周エッジを検出して図４に示すような撮像画像を得る。
【００４１】
ターンテーブル４４上のウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル４６の保持面４６ａの切欠き４７の向きは予め決まっているため、ウエーハ搬送ロボット５４で支持台５６上のサファイアウエーハ１１を吸着保持して、サファイアウエーハ１１のオリエンテーションフラット１５の向き（姿勢）を搬送後に保持面４６ａの切欠き４７に一致するように、ウエーハ搬送ロボット５４のリンク５１の伸縮動作及びハンド５２の回転により調整して、調整後再びサファイアウエーハ１１を支持台５６上に載置する。この動作がサファイアウエーハ１１の姿勢補正動作とされ、本実施形態では、ウエーハ搬送ロボット５４が姿勢補正手段として作用する。
【００４２】
姿勢補正手段はウエーハ搬送ロボット５４に限定されるものではなく、例えば、エッジ検出装置５５の支持台５６が回転される構成でもよく、或いは、専用のウエーハ置き換えアームを備えるようにしてもよい。
【００４３】
ローディングアーム７２で支持台５６上のサファイアウエーハ１１を吸引保持してローディングアーム７２を回動し、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられたチャックテーブル４６に搬入すると、サファイアウエーハ１１のオリエンテーションフラット１５が保持面４６ａの切欠き４７に合致してサファイアウエーハ１１がチャックテーブル４６上に載置される。
【００４４】
サファイアウエーハ１１のオリエンテーションフラット１５がチャックテーブル４６の保持面４０ａの切欠き４７に合致してサファイアウエーハ１１がチャックテーブル４６上に載置されるため、吸引漏れを起こすことなくチャックテーブル４６の保持面４０ａでサファイアウエーハ１１を確実に吸引保持することができる。
【００４５】
次いで、ターンテーブル４４を反時計周り方向に１２０度回転して、サファイアウエーハ１１を吸引保持したチャックテーブル４６を粗研削加工領域Ｂに位置付ける。このように位置付けられたサファイアウエーハ１１に対してチャックテーブル４６を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４をチャックテーブル４６と同一方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させるとともに、粗研削ユニット送り機構１８を作動して粗研削用の研削砥石２６をサファイアウエーハ１１の第２面１１ｂに接触させる。
【００４６】
そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、サファイアウエーハ１１の粗研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚みに研削する。
【００４７】
粗研削が終了したサファイアウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４を反時計周りに１２０度回転することにより、仕上げ研削加工領域Ｃに位置付けられ、仕上げ研削砥石４２を有する仕上げ研削ユニット２８による仕上げ研削が実施される。
【００４８】
この仕上げ研削では、粗研削ユニット１０による粗研削と同様に、チャックテーブル４６を例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４０をチャックテーブル４６と同一方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させるとともに、仕上げ研削ユニット送り機構３４を作動して仕上げ研削用の研削砥石４２をサファイアウエーハ１１の第２面１１ｂに接触させる。
【００４９】
接触式又は非接触式の厚み測定ゲージによってサファイアウエーハ１１の厚みを測定しながらサファイアウエーハ１１を所望の厚みに仕上げ研削する。仕上げ研削を終了したサファイアウエーハ１１を保持したチャックテーブル４６は、ターンテーブル４４を反時計周りに１２０度回転することにより、ウエーハ搬入・搬出領域Ａに位置付けられる。
【００５０】
チャックテーブル４６に保持されているサファイアウエーハ１１の吸引保持が解除されてから、アンローディングアーム７４でサファイアウエーハ１１が吸着されて、アンローディングアーム７４が旋回することによりスピンナ洗浄装置７６に搬送される。
【００５１】
スピンナ洗浄装置７６に搬送されたサファイアウエーハ１１は、ここで洗浄されるとともにスピン乾燥される。次いで、ウエーハ搬送ロボット５４によりウエーハカセット７８の所定位置に研削済みのサファイアウエーハ１１が収容される。
【００５２】
上述した実施形態のエッジ検出装置５５では、オリエンテーションフラット１５を有するサファイアウエーハ１１のエッジ検出に適用した例について説明したが、本発明のエッジ検出装置はサファイアウエーハに限定されるものではなく、ガラスや異形状のＧａＮ等の透明板状物のエッジ検出に適用することができる。
【００５３】
上述した実施形態では、エッジ検出装置５５を研削装置に適用した例について説明したが、本発明のエッジ検出装置５５は研削装置のみでなく、例えば切削装置、レーザ加工装置等の他の加工装置にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５４】
２    研削装置
１０    粗研削ユニット
１１    サファイアウエーハ
１５    オリエンテーションフラット
２８    仕上げ研削ユニット
４４    ターンテーブル
４６    チャックテーブル
４６ａ    保持面
４７    切欠き
５５    エッジ検出装置
５６    支持台
５８    マスク
５９    開口
６０    カメラ
６６    光源
【図１】
0005656688.tif 000002
【図２】
0005656688.tif 000003
【図３】
0005656688.tif 000004
【図４】
0005656688.tif 000005