JP2009022994A - 被加工物における加工位置特定方法、加工位置特定装置、および加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単位要素の繰り返しパターンが表面に２次元的に形成されてなる被加工物が不定形の場合でも、高い精度で加工位置を特定することができる方法を提供する。
【解決手段】ある着目単位要素の姿勢に基づいて繰り返しパターンの傾きを概ね打ち消す粗調整処理と、粗調整処理の後、離間した２つの位置についての撮像画像から２つの基準位置を特定し、両者の位置関係に基づいて繰り返しパターンの傾き厳密に打ち消す微調整処理と、微調整処理の後、あらかじめ規定されている単位要素との相対的位置関係に基づいて加工位置候補を特定する加工位置候補特定処理と、被加工物の外形形状に基づいて、加工位置候補のうち被加工物が存在する範囲を被加工物についての加工位置として特定する加工位置特定処理とを順次に行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、レーザー加工装置などの加工装置における加工位置の特定技術に関する。

例えば、表面にデバイスパターン（チップパターン）が形成された半導体ウェハを多数のデバイスチップに分割する場合のように、それぞれが同一形状を有する単位要素の繰り返しパターンが形成されてなる被加工物を等サイズに分割するような加工を行う場合、その分割位置（加工位置）が正確に特定されたうえで、分割が実行される必要がある。なお、この場合の加工位置は通常、相異なる２方向（多くの場合は縦横２方向）のそれぞれについて等ピッチの複数の線分にて定められ、ストリートと称される。

定形の半導体ウェハを対象とする技術として、該半導体ウェハ形成されたデバイスパターンを構成する単位要素をキーパターンとして設定し、該キーパターンと同一の単位要素を検出することによって加工位置を特定する技術がすでに公知である（例えば特許文献２参照）。

また、不定形の複数のウェハについて一括してアライメント情報を取得し、該アライメント情報に基づいて順次に加工（ダイシング）を行う技術もすでに公知である（例えば、特許文献２参照）。

また、レーザー加工装置によるレーザー加工に際して、不定形の被加工物において加工位置を特定することにより、被加工物外へのレーザー光の照射を防止することができる技術もすでに公知である（例えば特許文献２参照）。

特開昭６１−１４３８２０号公報 特許３１７３０５２号公報 特開２００６−３２０９４０号公報

割れや欠けのない正常な半導体ウェハなどの定形の被加工物が加工対象である場合、換言すれば、加工処理に供される個々の被加工物の形状が同じである場合、同一の繰り返しパターンが形成されていることなどに由来して、それぞれの被加工物に対する加工処理の内容も同一となることがある。具体的には、加工位置および加工範囲も同一となることがある。例えば、ストリートに沿って切断する加工を行う場合であれば、ある特定の位置におけるストリートの位置やピッチ、および各ストリートについての加工ストロークは、どの被加工物においても同じとなる。このような場合は通常、被加工物の形状と加工位置および加工範囲とは１対１に対応するので、そのような定形の被加工物が加工に供された際には、被加工物の（少なくとも外形の）配置位置さえ特定すれば（どの位置にどのような向きに配置されているかが特定できれば）、加工位置を比較的容易に特定することが可能である。

これに対して、不定形の被加工物が加工対象となる場合は、個々の被加工物によってその全体形状は異なっているので、被加工物の形状と加工位置および加工範囲との対応関係は、個々の被加工物によって様々である。例えばストリートに沿って切断する加工を行う場合についてみれば、ストリートのピッチはそれぞれの被加工物で同じとされていたとしても、被加工物の形状とストリートの位置との対応関係や、加工ストロークは個々の被加工物によってまちまちとなる。

特許文献１には、こうした不定形の被加工物に係る取り扱いについて、何らの具体的開示も示唆もなされてはいない。

特許文献２は、不定形の被加工物を加工対象とする技術を開示してはいるが、係る技術においては、初めに第１の検出手段によって被加工物全体を撮像することにより切削ストロークを特定した上で、第１の検出手段によって精密なアライメントを実施し、その後にダイシングを行うようになっている。この態様においては、第１の検出手段は１または複数の被加工物が視野に入るように設けられる必要がある一方で、被加工物上に形成されている繰り返しパターンにおける個々のストリートが識別できる程度（つまりは各チップが識別できる程度）の解像度（分解能）を有することが必要となる。また、切削ストロークを決定した後に被加工物を回転させることになるので、平行シフト誤差や座標変換誤差が生じ、決定された加工ストローク位置と実際の切削位置との間にずれが生じ得るという問題がある。

特許文献３では、加工位置の設定に先立ち、ステージに載置された被加工物の角度アライメントを行うことが望ましいとされているが、その具体的手法として開示されているのは、被加工物にできるだけ離間した２つのアライメントマーカーを設けておき、それらを通る直線の傾きを被加工物の傾きとして求めて、これを打ち消すように被加工物を回転させる、という態様のみである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、被加工物について、特に被加工物が不定形の場合であっても、高い精度で加工位置を特定することができる方法およびこれを実現する装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、それぞれが同一形状を有する複数の単位要素からなる繰り返しパターンが表面に形成されてなる被加工物における加工位置を特定する方法であって、前記被加工物を所定の保持中心位置に保持する保持工程と、前記保持中心位置に保持された前記被加工物の前記繰り返しパターンの一部範囲についての撮像画像である第１撮像画像を取得する第１撮像工程と、前記第１撮像画像から特定される、前記複数の前記単位要素のうちの一つである着目単位要素の姿勢に基づいて、所定の基準方向に対する前記繰り返しパターンの第１の傾き角度を特定し、前記第１の傾き角度が打ち消されるように前記被加工物を回転させる粗調整工程と、前記粗調整工程の後、前記保持中心位置と、前記保持中心位置から前記基準方向について所定距離だけ離間した位置とにおいて、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲についての撮像画像である２つの第２撮像画像を取得する第２撮像工程と、前記２つの第２撮像画像のそれぞれから特定される２つの第１傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第２の傾き角度を特定し、前記第２の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第１微調整工程と、前記第１微調整工程の後、前記保持中心位置を含み前記基準方向に平行な直線上において最も離間して存在する２つの単位要素についての撮像画像である２つの第３撮像画像を取得する第３撮像工程と、前記２つの第３撮像画像のそれぞれから特定される２つの第２傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第３の傾き角度を特定し、前記第３の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第２微調整工程と、前記保持中心位置にある単位要素についての撮像画像である第４撮像画像を取得する第４撮像工程と、前記被加工物における加工位置の候補である加工位置候補を、あらかじめ規定されている単位要素と前記加工位置候補との相対的位置関係を示す相対位置情報と、前記第４撮像画像に基づいて特定される当該単位要素の存在位置とに基づいて特定する加工位置候補特定工程と、前記加工位置候補特定工程の後、前記被加工物の前記繰り返しパターンの全体についての撮像画像である第５撮像画像を取得する第５撮像工程と、前記第５撮像画像によって特定される前記被加工物の外形形状に基づいて、前記加工位置候補のうち前記被加工物が存在する範囲を前記被加工物についての加工位置として特定する加工位置特定工程と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の被加工物における加工位置特定方法であって、前記第１撮像画像が、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が２個以上含まれる範囲であって前記繰り返しパターンの一部範囲に相当する撮像視野を有する第１の局所撮像手段によって取得され、前記２つの第２撮像画像と前記２つの第３撮像画像と前記第４撮像画像とが、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲の撮像視野を有する第２の局所撮像手段によって取得され、前記第５撮像画像が、前記繰り返しパターンの全体を含み得るサイズの撮像視野を有する全体撮像手段によって取得される、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の被加工物における加工位置特定方法であって、前記加工候補位置決定工程においては、前記基準方向に平行な複数の直線を前記加工候補位置として決定し、前記加工位置特定工程においては、前記複数の直線のそれぞれにおける前記被加工物の外形位置との２つの交点の間を前記加工位置として決定する、ことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、前記粗調整工程においては、前記第１撮像画像における前記着目単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の傾きのない状態における像である第１基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、前記第１の傾き角度が特定される、ことを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、前記第１微調整工程においては、前記２つの第２撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の一部分についての傾きのない状態における像である第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第１傾き基準位置が特定され、前記２つの第１傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第２の傾き角度が特定される、ことを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、前記第２微調整工程においては、前記２つの第３撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、前記第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第２傾き基準位置が特定され、前記２つの第２傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第３の傾き角度が特定される、ことを特徴とする。

請求項７の発明は、それぞれが同一形状を有する複数の単位要素からなる繰り返しパターンが表面に形成されてなる被加工物における加工位置を特定する加工位置特定装置であって、前記被加工物を所定の保持中心位置に保持するとともに、並進移動と水平面内における回転移動が可能な保持手段と、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が２個以上含まれる範囲であって前記繰り返しパターンの一部範囲に相当する撮像視野を有する第１の局所撮像手段と、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲の撮像視野を有する第２の局所撮像手段と、前記繰り返しパターンの全体を含み得るサイズの撮像視野を有する全体撮像手段と、前記加工位置特定装置の全体を制御する制御手段と、前記加工位置特定装置の動作に必要な情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記制御手段が、前記保持手段に保持された前記被加工物の前記繰り返しパターンの一部範囲を前記第１の局所撮像手段に撮像させることによって第１撮像画像を取得させたうえで、前記第１撮像画像から特定される、前記複数の単位要素のうちの一つである着目単位要素の姿勢に基づいて、所定の基準方向に対する前記繰り返しパターンの第１の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第１の傾き角度が打ち消されるように前記被加工物を回転させる粗調整処理を行う粗調整処理手段と、前記保持中心位置と前記保持中心位置から前記基準方向について所定距離だけ離間した位置とにおいて前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって２つの第２撮像画像を取得させたうえで、前記２つの第２撮像画像のそれぞれから特定される２つの第１傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第２の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第２の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させることによって第１微調整処理を行う第１微調整処理手段と、前記保持中心位置を含み前記基準方向に平行な直線上において最も離間して存在する２つの単位要素を前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって２つの第３撮像画像を取得させたうえで、前記２つの第３撮像画像のそれぞれから特定される２つの第２傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第３の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第３の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第２微調整処理を行う第２微調整処理手段と、前記保持中心位置にある単位要素を前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって第４撮像画像を取得させたうえで、前記被加工物における加工位置の候補である加工位置候補を、前記記憶部にあらかじめ規定されている単位要素と前記加工位置候補との相対的位置関係を示す相対位置情報と、前記第４撮像画像に基づいて特定される当該単位要素の存在位置とに基づいて特定する加工位置候補特定処理を行う加工位置候補特定手段と、前記被加工物の前記繰り返しパターンの全体を前記全体撮像手段に撮像させることによって第５撮像画像を取得させたうえで、前記第５撮像画像によって特定される前記被加工物の外形形状に基づいて、前記加工位置候補のうち前記被加工物が存在する範囲を前記被加工物についての加工位置として特定する加工位置特定処理を行う加工位置特定手段と、を備え、前記粗調整処理、前記第１微調整処理、前記第２微調整処理、前記加工位置候補特定処理、および前記加工位置特定処理をこの順に実行する、ことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載の加工位置特定装置であって、前記加工候補位置決定手段は、前記基準方向に平行な複数の直線を前記加工候補位置として決定し、前記加工位置特定手段は、前記複数の直線のそれぞれにおける前記被加工物の外形位置との２つの交点の間を前記加工位置として決定する、ことを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項７または請求項８に記載の加工位置特定装置であって、前記粗調整処理手段は、前記第１撮像画像における前記着目単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の傾きのない状態における像である第１基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、前記第１の傾き角度を特定する、ことを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の加工位置特定装置であって、前記第１微調整処理手段は、前記２つの第２撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の一部分についての傾きのない状態における像である第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第１傾き基準位置を特定し、前記２つの第１傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第２の傾き角度を特定する、ことを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の加工位置特定装置であって、前記第２微調整処理手段は、前記２つの第３撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、前記第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第２傾き基準位置を特定し、前記２つの第２傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第３の傾き角度を特定する、ことを特徴とする。

請求項１２の発明は、加工装置が、請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の加工位置特定装置と、前記被加工物の前記加工位置特定手段によって特定された加工位置に対して所定の加工を行う加工手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項１２の発明によれば、まず被加工物の姿勢を厳密に調整し、その後の回転が不要な状態とした上で、加工位置の特定を行うので、加工位置候補を決定した後に被加工物を回転させた場合に生じる平行シフト誤差や座標変換誤差が生じることがない。よって、加工位置と特定された箇所から実際の加工位置がずれることが解消される。また、被加工物の外形位置の特定のための被加工物の全体形状の撮像が、その後の回転が不要な被加工物を対象に行われるので、外形位置の特定や加工位置の特定に際して撮像画像を座標変換等する必要がない。よって、被加工物の外形位置が係る座標変換に伴う誤差を含むことがない。すなわち、高い精度での加工位置の特定が実現される。

請求項２および請求項７ないし請求項１１の発明によれば、加工位置特定に際して必要となる種々の撮像画像の取得に際して、それぞれの撮像目的に最も適した撮像視野を有する撮像手段を用いるようにされてなる。これにより、加工位置特定のための種々の処理が良好に行われることになるので、結果として高い精度での加工位置の特定が実現される。

請求項３および請求項８の発明によれば、加工位置候補として特定される直線と、被加工物の外形位置との交点を特定するという、外形位置の座標さえ特定されれば被加工物の全体形状自体には直接には関係しない処理によって加工位置を特定することができるので、被加工物が不定形であるような場合でも高い精度で加工位置を特定することができる。

＜装置の構成概要＞
図１は、本実施の形態に係る加工装置１の構成を模式的に示す図である。図２は、加工装置１において被加工物Ｓの固定に用いられるリングＲについて説明する図である。

加工装置１は、被加工物Ｓのあらかじめ特定された加工位置に対して、所定の加工処理を施す装置である。後述するように、本実施の形態に係る加工装置１は、被加工物Ｓに対しレーザー光ＬＢを照射することによって加工を行うレーザー加工装置であるとする。ただし、本発明の対象となる加工装置１はレーザー加工装置に限られるものではなく、例えば、ダイアモンドカッターなどで被加工物を機械的に切削する切削加工を行う装置であってもよいし、あるいは被加工物の所定位置に選択的に電子線などの粒子線を照射するような装置であってもよい。

加工装置１は、水平面内においてＸＹ２軸方向に移動自在なＸＹステージ２と、ＸＹステージ２の上に設けられ、水平面内の任意の位置において回転自在なθステージ３と、θステージ３の上に設けられ、被加工物Ｓを固定する吸着チャック４とから構成されるステージ５を備える。なお、本実施の形態においては、原則として、ＸＹステージ２の一方の動作方向をＸ軸方向（図１において図面視右方向を正方向とする）とし、これに直交する方向をＹ軸方向（図１において図面視上方向を正方向とする）とし、鉛直方向をＺ軸方向とする右手形のＸＹＺ座標系を考え、このＸＹＺ座標系に基づく説明を行うものとする。このＸＹＺ座標系を機械座標系と称することがある。また、ＸＹ平面内でのＸ軸方向を基準とする角度を考えるときは全て、反時計回りが正の向きであるとして説明を行うものとする。

吸着チャック４への被加工物Ｓの固定は、周囲をリングＲで保持した粘着性の固定シートＦＳ（図２）の上に被加工物Ｓを貼り付け、リングＲの端縁で位置決めしつつ固定シートＦＳを吸着チャック４によって吸引固定することによって行われる。図２に示すように、リングＲは、互いに平行な辺ｓｄ１および辺ｓｄ２と、これらに垂直でかつ互いに平行な辺ｓｄ３および辺ｓｄ４という４つの辺を、その端縁部に有している。そして、リングＲは、θステージ３が基準位置（原点位置）にある場合に辺ｓｄ１と辺ｓｄ２とがＸ軸方向に一致し、辺ｓｄ３と辺ｓｄ４とがＹ軸方向に一致するように、吸着チャック４に保持されるようになっている。

また、辺ｓｄ１と辺ｓｄ２の両方から等距離で両者に平行な線Ｌ１と、辺ｓｄ３と辺ｓｄ４の両方から等距離で両者に平行な線Ｌ２とは直交している。その直交点をリング中心Ｏと称する。実用上は、被加工物Ｓを加工する際に、このリング中心Ｏと被加工物Ｓの中心とが概ね一致するように被加工物Ｓを貼り付けるのが好ましい。

加工装置１においては、被加工物Ｓを吸着チャック４にて吸着固定した状態で、ＸＹステージ２を動作させることで、水平面内における被加工物Ｓの並行移動が実現され、θステージ３を動作させることで、水平面内における被加工物Ｓの回転移動が実現される。すなわち、ＸＹステージ２の移動とθステージ３の移動とを適宜に組み合わせることで、被加工物Ｓを水平面内にて任意の位置および姿勢にて保持することができる。

また、加工装置１は、ＸＹステージ２をＸ軸方向に動作させることによって、第１撮像位置Ｐ１と、第２撮像位置Ｐ２と、第３撮像位置Ｐ３と、加工位置Ｐ４との間でステージ２を自在に移動できるようになっている。第１撮像位置Ｐ１には第１撮像手段６が、第２撮像位置Ｐ２には第２撮像手段７が、第３撮像位置Ｐ３には第３撮像手段８がそれぞれ備わっている。なお、図１においては、第１ないし第３撮像位置Ｐ１〜Ｐ３および加工位置Ｐ４がＸ軸方向に配列させられてなるが、これは、図示の都合上のものであって、加工装置１におけるこれらの配置関係はこれに限られるものではない。第１ないし第３撮像手段６〜８の詳細については後述する。

なお、ステージ５の水平面内の並進動作はＸＹステージ２のみで行われるので、加工装置１においては、所定位置に一の原点を定めた上で上述の機械座標系を用いることでステージ５の位置を一義的に特定することが可能である。しかし、後述する種々の処理においては、ステージ５が第１ないし第３加工位置Ｐ１〜Ｐ３および加工位置Ｐ４のいずれにあるときも、ステージ５の同一位置が同一座標で表される方が便利である。従って、加工装置１においては、係る関係がそれぞれの位置で成り立つように、第１ないし第３加工位置Ｐ１〜Ｐ３および加工位置Ｐ４のそれぞれに対応する原点位置が定められて、機械座標系からの座標変換がなされるものとする。これは、例えば、ステージ５にリングＲが保持されるときのリング中心Ｏを、第１ないし第３加工位置Ｐ１〜Ｐ３および加工位置Ｐ４における原点位置とすることで実現される。このように定めることで、ステージ５が第１撮像位置Ｐ１にあるときに（ａ，ｂ、０）なる座標で表される位置は、ステージ５が第２撮像位置Ｐ２、第３撮像位置Ｐ３、加工位置Ｐ４のいずれにあるときでも、（ａ，ｂ、０）なる座標で表される位置として認識されることになる。ただし、いずれの座標系をとるときでも座標軸の方向は変わらないため、本実施の形態においては、説明の簡単のため、それぞれの座標系を区別することなくＸ軸、Ｙ軸などと呼ぶものとする。

さらに、加工装置１は、露光手段９を備える。露光手段９は、レーザー光源９ａと対物レンズ９ｂとを備え、ステージ２が加工位置Ｐ４にあるときに、レーザー光源９ａからレーザー光ＬＢを出射し、これを対物レンズ９ｂで集光することによって、ステージ２上の被加工物Ｓの所定位置にレーザー光を照射することができるようになっている。加工装置１においては、ステージ５を移動させつつ露光手段９からレーザー光ＬＢを被加工物Ｓに照射することによって、被加工物Ｓの分割（切断）や、表面への溝（スクライブライン）形成や、後工程における分割（ブレイク）の際の分割起点なり得る融解改質領域の形成などといった被加工物Ｓへのレーザー加工が、行えるようになっている。なお、露光手段９は、公知のレーザー加工装置に備わる露光手段によって構成可能である。

加えて、加工装置１は、上述の各部の動作の制御を担うほか、後述する被加工物Ｓの傾き調整や加工位置の特定に係る処理を担う制御部１０と、加工装置１の動作を制御するプログラム２０ｐや制御部１０において行われる処理の際に必要となる種々のデータを記憶する記憶部２０とをさらに備える。

制御部１０は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものであり、記憶部２０に記憶されているプログラム２０ｐが該コンピュータに読み込まれ実行されることにより、種々の構成要素が制御部１０の機能的構成要素として実現される。

具体的には、制御部１０は、ＸＹステージ２とθステージ３の駆動を制御する駆動制御部１１と、第１ないし第３撮像手段６〜８による撮像を制御する撮像制御部１２と、露光手段９の露光処理を制御する露光制御部１３と、吸着チャック４による吸着動作を制御する吸着制御部１４と、加工位置の特定に先立って被加工物Ｓの傾きを大まかに調整する粗調整処理を担う粗調整処理部１５と、被加工物Ｓの傾きを精密に調整する微調整処理を担う微調整処理部１６と、被加工物における加工位置（加工ストローク）を特定する加工位置特定処理を担う加工位置特定処理部１７とを、主として備える。

記憶部２０は、ＲＯＭやＲＡＭおよびハードディスクなどの記憶媒体によって実現される。なお、記憶部２０は、制御部１０を実現するコンピュータの構成要素によって実現される態様であってもよいし、ハードディスクの場合など、該コンピュータとは別体に設けられる態様であってもよい。

なお、粗調整処理部１５によって行われる粗調整処理とは、被加工物Ｓについて規定されるある特定方向（例えば被加工物Ｓの表面に形成されているあるストリートの方向）をＸ軸方向と概ね一致させることによって、被加工物Ｓの傾きを解消する処理である。また、微調整処理部１６によって行われる微調整処理とは、粗調整された被加工物Ｓについて、その傾きをより厳密に解消する処理である。

また、加工位置特定処理部１７によって行われる加工位置特定処理は、粗調整処理および微調整処理を経ることで傾きが解消された被加工物Ｓを対象として、加工ストロークとも称される被加工物Ｓの加工範囲（本実施の形態に係る加工装置１においてはレーザー光の照射範囲に相当）を特定する処理である。特に、被加工物Ｓの加工が、あらかじめ被加工物Ｓの表面に形成された繰り返しパターン上のストリートを対象とする場合であれば、加工位置特定処理部１７においては、該ストリートにおける加工ストロークの始点位置と終点位置とが特定されることになる。

本実施の形態においては、粗調整処理部と微調整処理部とを行った上で、加工位置特定処理処理を行うようにすることで、被加工物Ｓの形状によらず、加工位置を正確に特定することができるようになっている。

＜撮像手段＞
次に、第１ないし第３撮像手段６〜８について、より詳細に説明する。第１ないし第３撮像手段は、いずれもＣＣＤカメラもしくはＣＭＯＳカメラなどによって実現される点では共通するが、それぞれ以下のような特徴を有している。

第１撮像手段６は、ステージ２が第１撮像位置Ｐ１にあるときに、ステージ２上の（実際には吸着チャック４上の、以下同様）被加工物Ｓを撮像対象とするように設けられてなる。第１撮像手段６は、粗調整処理に用いる画像を撮像するためのものである。

第２撮像手段７は、ステージ２が第２撮像位置Ｐ２にあるときに、ステージ２上の被加工物Ｓを撮像対象とするように設けられてなる。第２撮像手段７は、粗調整処理に用いる画像を撮像するためのものである。

第３撮像手段８は、ステージ２が第３撮像位置Ｐ３にあるときに、ステージ２上の被加工物Ｓを撮像対象とするように設けられてなる。第３撮像手段８は、加工位置特定処理に用いる画像を撮像するためのものである。

図３は、第１撮像手段６の撮像視野Ｆ１と、第２撮像手段７の撮像視野Ｆ２と、第３撮像手段８の撮像視野Ｆ３との関係を例示する図である。なお、図３においては、被加工物Ｓの一例としてのウェハＷも併せて示している。なお、上述のように、それぞれの撮像手段は相異なる撮像位置で被加工物Ｓを撮像するように設けられてなるので、実際の加工装置１において、それぞれの撮像手段についての撮像視野Ｆ１〜Ｆ３が図３に示すような位置関係をとることはない。

加工装置１においては、第１ないし第３撮像手段６〜８の撮像視野Ｆ１〜Ｆ３が、少なくとも、次の（式１）の関係をみたすように定められてなる。図３に例示する各撮像手段の撮像視野のサイズも、これを満たしている。

撮像視野Ｆ２＜撮像視野Ｆ１＜被加工物Ｓのサイズ＜撮像視野Ｆ３・・・（式１）
第１撮像手段６の撮像視野Ｆ１と第２撮像手段７の撮像視野とを被加工物Ｓのサイズよりも小さく設定するのは、被加工物Ｓの全体からすると比較的微小な範囲である、上述の粗調整や微調整に必要な範囲を、十分な解像度で撮像するためである。また、第１撮像手段６の撮像視野Ｆ１よりも第２撮像手段７の撮像視野Ｆ２の方が小さいのは、微調整処理の方が、より微小な箇所の画像を用いてパターンマッチングを行うためである。

これに対して、第３撮像手段８の撮像視野を被加工物Ｓのサイズよりも大きく設定するのは、被加工物Ｓの形状を特定するうえで好適な解像度で被加工物Ｓを撮像するためである。

すなわち、本実施の形態においては、加工位置特定に際して必要となる種々の撮像画像の取得に際して、それぞれの撮像目的に最も適した撮像視野を有する撮像手段を用いるようにされてなる。これにより、後述する種々の処理が良好に行われることになるので、結果として高い精度での加工位置の特定が実現される。

なお、第１ないし第３撮像手段６〜８を共通する撮像手段で実現することも原理的には可能である。しかしながら、数十ｍｍ〜数百ｍｍ角程度の大きさを有する被加工物Ｓに対して、最大でも数ｍｍ程度の微細な間隔で加工を施すような場合、第３撮像手段８の撮像視野Ｆ３は被加工物Ｓ全体を捉えるために数十ｍｍ〜数百ｍｍ角程度の大きさが必要である一方、第１撮像手段６の撮像視野Ｆ１および第２撮像手段７の撮像視野Ｆ２はせいぜい数ｍｍ角程度であることが必要となる。それぞれの撮像手段に対して要求される解像度を一の撮像手段で全て好適に実現することは必ずしも容易ではなく、また、コスト面からも実際的ではない。

＜繰り返しパターンを有する被加工物を加工対象とする場合＞
以下においては、図２に例示するような、それぞれが同一形状を有する単位要素の繰り返しパターンが表面に２次元的に形成されてなる被加工物Ｓが、加工対象とされる場合、より厳密に言えば、繰り返しパターンに現れている複数のストリートＳＴが、加工対象位置として特定される場合について説明する。なお、以下の説明においては、このような被加工物Ｓを特に、パターン形成被加工物Ｓとも称する。

上述したように、被加工物Ｓは、リング中心Ｏと被加工物Ｓの中心とが概ね一致するように貼り付けられるが、一般には、単位要素の一配列方向（つまりはストリートＳＴの方向）とＸ軸方向とはある角度θ₀をなしている。パターン形成被加工物Ｓを加工対象とする場合、加工装置１においてはまず、この角度θ₀を打ち消すように、つまりは、ストリートＳＴの方向とＸ軸方向と合致するように、粗調整処理および微調整処理が行われたうえで、ストリートＳＴの位置とパターン形成被加工物Ｓの外形とが正確に特定される。そして、各ストリートＳＴの加工ストロークの始点位置と終点位置の決定、つまりは加工位置の決定がなされたうえで、決定された加工位置に対して、露光手段９によるレーザー光の照射が行われる。

この場合、第１および第２撮像手段６〜７の撮像視野Ｆ１〜Ｆ２が、上述の（式１）の要件に加えて、次の（式２）および（式３）の関係をみたすことが望ましい。

単位要素１個分のサイズ＜撮像視野Ｆ１≦単位要素複数個分のサイズ・・・（式２）
単位要素１個分のサイズ＜撮像視野Ｆ２＜単位要素２個分のサイズ・・・（式３）
上述したように、第１撮像手段６は、粗調整処理に用いる画像を撮像するためのものであるので、（式２）は、粗調整処理用の画像が、複数個の単位要素の像を含む画像であることを求める要件であるといえる。また、第２撮像手段７は、微調整処理に用いる画像を撮像するためのものであるので、（式３）は、微調整処理用の画像が、単位要素の像を１つのみ含む画像であることを求める要件であるといえる。

別の見方をすれば、（式１）〜（式３）の関係は、後述する手法による加工位置の特定が好適に行えるように、加工装置１において加工対象とされるパターン形成被加工物Ｓが少なくともみたすべき要件を定めるものである。すなわち、本実施の形態に係る加工位置特定方法の適用対象となりうるパターン形成被加工物Ｓの要件を規定しているともいえる。

例えば、被加工物Ｓが２インチ径のウエハと同程度のサイズを有する場合であって、単位要素が０．３ｍｍ角程度の大きさを有する場合であれば、第１撮像手段６の撮像視野を４．８ｍｍ×３．６ｍｍ、第２撮像手段７の撮像視野を０．４ｍｍ×０．３ｍｍ、第３撮像手段８の撮像視野を１２０ｍｍ×１２０ｍｍとするのが、（式１）〜（式３）の関係をみたす好適な一例である。

また、パターン形成被加工物Ｓが加工対象とされる場合、記憶部２０には、粗調整処理に用いる第１基準画像データＤＲ１や、微調整処理などに用いる第２基準画像データＤＲ２や、加工位置の特定に際し参照される相対位置情報Ｄ３などのデータが記憶される。

第１基準画像データＤＲ１は、横方向がＸ軸方向と一致し、縦方向がＹ軸方向と一致する姿勢を有する場合のパターン形成被加工物Ｓの単位要素の像を表す第１基準画像Ｒ１についての画像データである。

第２基準画像データＤＲ２は、横方向がＸ軸方向と一致し、縦方向がＹ軸方向と一致する姿勢を有する場合のパターン形成被加工物Ｓの単位要素のある一部分である矩形領域についての像である第２基準画像Ｒ２についての画像データである。

相対位置情報Ｄ３は、ストリートＳＴが通る交点の１つである基準交点（後述）と、パターンマッチングで特定される単位要素上の点との座標差や、ストリートのピッチなどの加工位置特定に際し必要な情報をあらかじめ記述したものである。

＜パターン形成被加工物の加工位置特定処理＞
図４は、パターン形成被加工物Ｓにおける加工位置の特定に係る処理の流れを示す図である。

まず、パターン形成被加工物Ｓをステージ２にセットする（ステップＳ１）。具体的には、周囲をリングＲで保持した固定シートＦＳの上に、パターン形成面が上面となるようにパターン形成被加工物Ｓを貼り付けたうえで、該固定シートＦＳごと吸着チャック４の上に載置し、吸着固定する。パターン形成被加工物Ｓを貼り付ける際には、図２に示すように、パターン形成被加工物Ｓの中心位置がリング中心Ｏと概ね一致するようにパターン形成被加工物Ｓが保持されるのが望ましい。ただし、その際の位置決めは厳密である必要はなく、作業者が目視によって概ね一致していると確認できる程度の精度でよい。

次に、パターン形成被加工物Ｓがセットされると、粗調整処理部１５の作用によって、粗調整処理が行われる（ステップＳ２）。図５は、粗調整処理の詳細な流れを示す図である。粗調整処理は、繰り返しパターンを形成するある単位要素の傾きを特定し、その傾きに基づいてパターン形成被加工物Ｓの傾きの解消を図る処理である。また、図６は、あるパターン形成被加工物Ｓに対する粗調整処理の前後における、リング中心Ｏを含む領域の様子を例示する図である。

まず、粗調整処理部１５からの実行指示に基づき、繰り返しパターンのうちリング中心Ｏを含む領域が第１撮像手段６によって撮像され、粗調整用撮像データＤＰ１が生成される（ステップＳ２１）。図６（ａ）は、係る撮像により得られた撮像画像ＩＭ１である。すなわち、撮像画像ＩＭ１は、粗調整用撮像データＤＰ１によって表現される撮像画像である。撮像画像ＩＭ１は、リング中心Ｏが撮像視野の中央に位置するように、かつ、単位要素がＸ軸方向に１３個強、Ｙ軸方向に１０個強が含まれるように撮像されることによって得られている。また、この粗調整処理前の状態では、図６（ａ）に示すように、パターン形成被加工物Ｓは、ストリートＳＴがＸ軸方向と角度θ₀だけずれた向きを向いた状態で保持されている。

粗調整用撮像データＤＰ１が得られると、粗調整処理部１５は、粗調整用撮像データＤＰ１と第１基準画像データＤＲ１とを用いたパターンマッチングにより、粗調整角度θｃを決定する（ステップＳ２２）。図７は、第１基準画像データＤＲ１によって表現される第１基準画像Ｒ１を例示する図である。第１基準画像Ｒ１は、横方向がＸ軸方向と一致し、縦方向がＹ軸方向と一致する姿勢を有する場合のパターン形成被加工物Ｓの単位要素の像である。パターンマッチングにおいては、この第１基準画像Ｒ１をＸＹ平面内で所定の角度ピッチで仮想的に回転させ、その姿勢が、図６（ａ）に示す撮像画像ＩＭ１においてリング中心Ｏを含むあるいは最近接の単位要素の姿勢と最も一致する時の（最もマッチング度が高い時の）回転角度αを、粗調整角度θｃとして取得する。

粗調整角度θｃが得られると、粗調整処理部１５からの実行指示に基づき、駆動制御部１１が、リング中心Ｏを回転中心として、θステージ３を角度θｃだけストリートＳＴの傾きが打ち消される方向に（つまりは時計回りに）回転させる（ステップＳ２３）。これにより、ストリートＳＴの傾きが概ね打ち消される。この回転を行うことで、パターン形成被加工物Ｓの粗調整処理が完了したことになる。図６（ｂ）は、係る粗調整処理後のリング中心Ｏを含む領域を撮像画像ＩＭ１と同じ撮像視野サイズで撮像した場合に得られることになる撮像画像ＩＭ２である。図６（ａ）に示す撮像画像ＩＭ１とは異なり、撮像画像ＩＭ２においては、ストリートが概ねＸ軸方向もしくはＹ軸方向に一致していることが確認される。なお、係る撮像画像ＩＭ２は、第１撮像手段６にてリング中心Ｏが撮像視野の中央に位置するように撮像することで得られるが、この撮像画像ＩＭ２は、説明の便宜上図示しているもので、係る撮像画像ＩＭ２の取得は、粗調整処理において必須ではない。ただし、粗調整処理の良否の判断のために、確認的に行われる態様であってもよい。

図４に戻り、粗調整処理が完了すると、引き続いて第１微調整処理が行われる（ステップＳ３）。図８は、第１微調整処理の詳細な流れを示す図である。第１微調整処理は、繰り返しパターンの中央部分とそこから離間した位置のそれぞれに傾き調整基準位置を取り、両位置を結ぶ直線の傾きを特定し、その傾きに基づいてパターン形成被加工物Ｓの傾きの解消を図る処理である。図９は、第１微調整処理の際に得られる像を例示する図である。図１０は、第２基準画像データＤＲ２によって表現される第２基準画像Ｒ２を例示する図である。

第１微調整処理においては、まず、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、リング中心Ｏを含む領域が第２撮像手段７によって撮像され、中心部撮像データＤＰ２ａが生成される（ステップＳ３１）。図９（ａ）は、係る撮像により得られた撮像画像ＩＭ３である。すなわち、撮像画像ＩＭ３は、中心部撮像データＤＰ２ａによって表現される撮像画像である。続いて、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、リング中心ＯからＸ軸方向に距離ｄだけ離れた位置が第２撮像手段７によって撮像され、離間位置撮像データＤＰ２ｂが生成される（ステップＳ３２）。図９（ｂ）は、係る撮像により得られた撮像画像ＩＭ４である。すなわち、撮像画像ＩＭ４は、離間位置撮像データＤＰ２ｂによって表現される撮像画像である。図９（ａ）および（ｂ）に示すように、第２撮像手段７によって得られる撮像画像ＩＭ３およびＩＭ４は単位要素１個分強の範囲についてものである。

なお、距離ｄは適宜の値が設定されるが、第１微調整処理の段階では加工装置１によってパターン形成被加工物Ｓの全体形状およびサイズは把握されていない（形状およびサイズを特定する情報は加工装置１に与えられていない）ので、距離ｄの位置においてパターン形成被加工物Ｓの像が得られない場合がある。その場合には、適宜に小さい値が距離ｄとして与えられる。

次に、微調整処理部１６は、中心部撮像データＤＰ２ａと第２基準画像データＤＲ２とを用いたパターンマッチングにより、リング中心Ｏの近傍における傾き調整基準位置を決定する（ステップＳ３３）。さらに、微調整処理部１６は、離間位置撮像データＤＰ２ｂと第２基準画像データＤＲ２とを用いたパターンマッチングにより、離間位置における傾き調整基準位置を決定する（ステップＳ３４）。

第２基準画像Ｒ２は、横方向がＸ軸方向と一致し、縦方向がＹ軸方向と一致する姿勢を有する場合のパターン形成被加工物Ｓの単位要素のある一部分である矩形領域についての像（図１０の場合は、単位要素の中央部から左上部にかけての像）である。第１微調整処理における上述の２つのパターンマッチングにおいては、この第２基準画像Ｒ２と合致する単位要素の部分（矩形領域）が特定され、当該部分の中心点（矩形の対角線の交点）がそれぞれの基準位置として特定される。いま、中心部撮像データＤＰ２ａと第２基準画像データＲ２との間のパターンマッチングによって、図９（ａ）に示す傾き調整基準位置Ｃ３が特定され、離間位置撮像データＤＰ２ｂと第２基準画像データＤＲ２との間のパターンマッチングによって、図９（ｂ）に示す傾き調整基準位置Ｃ４が特定されたものとする。

２つの基準位置が特定されると、微調整処理部１６は、両位置を通る直線の傾きから、第１微調整角度θｆ₁を決定する（ステップＳ３５）。具体的には、傾き調整基準位置Ｃ３と傾き調整基準位置Ｃ４のＸ軸方向の座標差をＸ１、Ｙ軸方向の座標差をＹ１とするとき、第１微調整角度θｆ₁は、次の式によって求められる。

θｆ₁＝ｔａｎ^-1（Ｙ１／Ｘ１）・・・（式４）
第１微調整角度θｆ₁が得られると、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、駆動制御部１１が、リング中心Ｏを回転中心として、θステージ３を第１微調整角度θｆ₁だけストリートＳＴの傾きが打ち消される方向に（つまりは時計回りに）回転させる（ステップＳ３６）。これにより、パターン形成被加工物Ｓの第１微調整処理が完了したことになる。

第１微調整処理においては、離間した２点を結ぶ直線の傾きを求めて調整を行うので、ある単位要素の傾きのみに着目した処理である粗調整処理よりも、より厳密な調整が実現される。すなわち、ストリートＳＴの傾きが粗調整処理後の段階よりもさらに厳密に打ち消された状態が実現される。

図４に戻り、第１微調整処理が完了すると、引き続いて第２微調整処理が行われる（ステップＳ４）。図１１は、第２微調整処理の詳細な流れを示す図である。第２微調整処理は、繰り返しパターンの左右端部分のそれぞれに新たに傾き調整基準位置を取り、両位置を結ぶ直線の傾きを特定し、その傾きに基づいてパターン形成被加工物Ｓの傾きの解消を図る処理である。図１２は、第２微調整処理の際に得られる像を例示する図である。

第２微調整処理においては、まず、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、リング中心Ｏを通りＸ軸に平行な直線上の単位要素であって最左端にあるもの（Ｘ軸方向左端の単位要素）が第２撮像手段７によって撮像され、左端撮像データＤＰ３ａが生成される（ステップＳ４１）。図１２（ａ）は、係る撮像撮像により得られた撮像画像ＩＭ５である。すなわち、撮像画像ＩＭ５は、左端撮像データＤＰ３ａによって表現される撮像画像である。続いて、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、同じくリング中心Ｏを通りＸ軸に平行な直線上の単位要素であって最右端にあるもの（Ｘ軸方向右端の単位要素）が第２撮像手段７によって撮像され、右端撮像データＤＰ３ｂが生成される（ステップＳ４２）。図１２（ｂ）は、係る撮像により得られた撮像画像ＩＭ６である。すなわち、撮像画像ＩＭ６は、右端撮像データＤＰ３ｂによって表現される撮像画像である。図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、撮像画像ＩＭ５およびＩＭ６も第２撮像手段７によって得られるものであるので、撮像画像ＩＭ３およびＩＭ４と同様に、単位要素１個分強の範囲についてものである。

なお、第２微調整処理の段階でも加工装置１によってパターン形成被加工物Ｓの全体形状およびサイズは把握されていないので、Ｘ軸方向左端およびＸ軸方向右端の単位要素は、第２微調整処理の開始時点では不明である。そこで、左端撮像データＤＰ３ａおよび右端撮像データＤＰ３ｂの取得は、撮像対象となる単位要素の特定とセットで行われることになる。これには、種々の手法が適用可能である。たとえば、所定の開始位置からＸ軸方向に沿って撮像位置を移動させつつ、単位要素についての撮像を順次にあるいは漸次に繰り返し、単位要素と解される像が得られなくなった直前の撮像画像が、Ｘ軸方向左端およびＸ軸方向右端の単位要素についてものものであると判断して左端撮像データＤＰ３ａおよび右端撮像データＤＰ３ｂを取得する態様であっても良いし、公知の最適探索法の技術を用いてＸ軸方向左端およびＸ軸方向右端の単位要素を特定する態様であってもよい。

次に、微調整処理部１６は、左端撮像データＤＰ３ａと第２基準画像データＤＲ２とを用いたパターンマッチングにより、Ｘ軸方向左端における傾き調整基準位置を決定する（ステップＳ４３）。さらに、微調整処理部１６は、右端撮像データＤＰ３ｂと第２基準画像データＤＲ２とを用いたパターンマッチングにより、Ｘ軸方向右端における傾き調整基準位置を決定する（ステップＳ４４）。

第２微調整処理における上述の２つのパターンマッチングにおいても、第１微調整処理の場合と同様に、撮像画像ＩＭ５と撮像画像ＩＭ６とにおける第２基準画像Ｒ２と合致する単位要素の部分（矩形領域）が特定され、当該部分の中心点（矩形の対角線の交点）がそれぞれの傾き調整基準位置として特定される。いま、左端撮像データＤＰ３ａと第２基準画像データＤＲ２との間のパターンマッチングによって、図１２（ａ）に示す傾き調整基準位置Ｃ５が特定され、右端撮像データＤＰ３ｂと第２基準画像データＤＲ２との間のパターンマッチングによって、図１２（ｂ）に示す傾き調整基準位置Ｃ６が特定されたものとする。

２つの傾き調整基準位置が特定されると、微調整処理部１６は、両位置を通る直線の傾きから、第２微調整角度θｆ₂を決定する（ステップＳ４５）。具体的には、傾き調整基準位置Ｃ５と傾き調整基準位置Ｃ６のＸ軸方向の座標差をＸ２、Ｙ軸方向の座標差をＹ２とするとき、第２微調整角度θｆ₂は、次の式によって求められる。

θｆ₂＝ｔａｎ^-1（Ｙ２／Ｘ２）・・・（式５）
第２微調整角度θｆ₂が得られると、微調整処理部１６からの実行指示に基づき、駆動制御部１１が、リング中心Ｏを回転中心として、θステージ３を第２微調整角度θｆ₂だけストリートＳＴの傾きが打ち消される方向に（つまりは時計回りに）回転させる（ステップＳ４６）。この回転を行うことで、パターン形成被加工物Ｓの第２微調整処理が完了したことになる。

第２微調整処理においては、第１微調整処理の場合よりもさらに離間した２点を結ぶ直線の傾きを求めて調整を行うので、第１微調整処理以上に厳密な調整が実現される。すなわち、ストリートＳＴの方向がＸ軸方向にほぼ完全に合致した状態が実現される。

図４に戻り、第２微調整処理が完了すると、引き続いて加工位置候補を特定する処理が行われる（ステップＳ６）。図１３は、加工位置候補特定処理の詳細な流れを示す図である。加工位置候補特定処理は、ストリートＳＴのピッチに等しい間隔で互いに離間した平行線を特定する処理である。後述するように、パターン形成被加工物Ｓに形成されてなるストリートＳＴは、これらの平行線の一部（つまりは線分）として特定されることになるので、係る平行線を特定する処理は、加工位置の候補を特定する処理に相当するものといえる。

加工位置候補特定処理においては、まず、加工位置特定処理部１７からの実行指示に基づき、リング中心Ｏを含む領域が第２撮像手段７によって撮像され、基準交点決定用撮像データＤＰ４が生成される（ステップＳ５１）。図１４は、係る撮像により得られた撮像画像ＩＭ７を例示する図である。すなわち、撮像画像ＩＭ７は、基準交点決定用撮像データＤＰ４によって表現される撮像画像である。

次に、加工位置特定処理部１７は、基準交点決定用撮像データＤＰ４と第２基準画像データＤＲ２とを用いたパターンマッチングを行うことにより、基準交点を決定する（ステップＳ５２）。基準交点は、パターン形成被加工物Ｓに形成されている繰り返しパターンにおけるストリートＳＴの交点のうちの１つであって、ストリートＳＴに対応する上述の平行線の位置を特定する際の基準となるものである。

具体的には、まず、パターンマッチングにおいて、第２基準画像Ｒ２と合致する単位要素の部分（矩形領域）が特定され、当該部分の中心点（矩形の対角線の交点）の座標が特定される。そして、あらかじめ記憶部２０に記憶されてなる相対位置情報Ｄ３に記述された、中心点とストリートＳＴの交点の１つである基準交点との相対位置関係に基づいて、中心点に対応する基準交点が特定される。いま、相対位置情報Ｄ３には中心点と基準交点との相対位置関係が（Ｘ３，Ｙ３）という座標差として与えられているとする。パターンマッチングにおいて、図１４に示す中心点Ｃ７が特定されたものとすると、図１４に示すように、（Ｘ３，Ｙ３）だけ離れた位置にある基準交点Ｉが特定されることになる。

基準交点Ｉが得られると、加工位置特定処理部１７は、相対位置情報Ｄ３に記述されているストリートＳＴのピッチ情報に基づいて、ストリートを表す直線、つまりは加工位置候補を特定する（ステップＳ５３）。例えば、基準交点ＩのＹ座標がＹ＝ｐ（ｐは実数）であって、相対位置情報Ｄ３に記述されているＹ軸方向についてのピッチがｑ（ｑは正の数）の場合、Ｘ軸に平行な直線群である加工位置候補は、次のような式で特定される。

Ｙ＝ｐ＋ｋｑ（ｋは整数）・・・（式６）
なお、本実施の形態においては、Ｘ軸に平行なストリートＳＴを表す直線のみを特定するものとする。その理由と、この時点で他の方向（例えばＹ軸方向）に平行になっている直線群の取り扱いについては後述する。

図４に戻り、加工位置候補特定処理が完了すると、引き続いて、加工位置を特定する処理が行われる（ステップＳ７）。図１５は、加工位置特定処理の詳細な流れを示す図である。

加工位置特定処理においては、まず、加工位置特定処理部１７からの実行指示に基づき、パターン形成被加工物Ｓの全体が第３撮像手段８によって撮像され、全体撮像データＤＰ５を生成する（ステップＳ６１）。図１６は、全体撮像データＤＰ５によって表現される撮像画像ＩＭ８を例示する図である。

全体撮像データＤＰ５が得られると、加工位置特定処理部１７は、全体撮像データＤＰ５に基づいて、パターン形成被加工物Ｓの外形位置が特定される（ステップＳ６２）。外形位置は、パターン形成被加工物Ｓの外形つまりはエッジ部分に対応する位置の座標値の集合として規定される。係る処理は、エッジ抽出等、公知の画像処理技術を用いて実現可能である。本実施の形態においては、この時点で初めて、パターン形成被加工物Ｓの全体形状が特定されることになる。

パターン形成被加工物Ｓの外形位置が特定されると、加工位置特定処理部１７は、この外形位置と、先に求めた加工位置候補である直線との位置関係に基づいて、実際にストリートＳＴが存在する範囲、つまりは加工位置を特定する（ステップＳ６３）。

より具体的には、パターン形成被加工物Ｓのエッジ部分と加工位置候補である直線との２つの交点に挟まれた範囲が、加工位置として特定されることになる。図１６に模式的に示す場合であれば、加工位置候補である直線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３についてそれぞれ、Ｔ１Ｔ２間、Ｔ３Ｔ４間、Ｔ５Ｔ６間が加工位置として特定されることになる。これにより、この時点でＸ軸に平行なストリートの存在範囲（加工位置）が特定されたことになる。

係る加工位置決定処理においては、パターン形成被加工物Ｓの外形位置が特定されていさえすればよく、パターン形成被加工物Ｓがどのような形状をしているのかは無関係である。従って、不定形のパターン形成被加工物Ｓについても、好適に加工位置を決定することができる。

加工位置であるストリートが特定されると、その情報は記憶部２０に記憶され、後段の加工工程で参照されることになる。すなわち、ステージ５を加工位置Ｐ４に位置させた状態で、ステージ５を移動させつつ、特定された加工位置に対して露光手段９からレーザー光ＬＢを被加工物Ｓに照射することによって、該ストリートへのレーザー加工が施されることになる。レーザー光ＬＢの照射は、特定されたストリートがレーザー光ＬＢの照射位置にあるときのみ行われるので、ストリートを外れて、あるいはさらに被加工物をはずれてレーザー光が照射されることはない。図１６に示す場合であれば、Ｔ１Ｔ２間、Ｔ３Ｔ４間、Ｔ５Ｔ６間のみにレーザー光が照射されることになる。

＜加工位置特定の手順と加工精度との関係＞
以上のような手順で加工位置の特定と加工とを行う場合、粗調整処理と微調整処理とによってあらかじめストリートＳＴの向きをＸ軸方向に厳密に合致させた後（被加工物の姿勢を厳密に調整した後）のステージ５の移動は、撮像位置の移動やレーザー照射位置の移動のためのＸＹステージ２の移動のみであり、当該ストリートＳＴについての加工が終了するまで、θステージ３を動作させることによって被加工物Ｓを回転させることがない。よって、加工位置候補を決定した後に被加工物Ｓを回転させた場合には、平行シフト誤差や座標変換誤差に起因して、計算上の加工位置と実際のストリートの位置のずれが生じうるが、本実施形態に係る手順においては加工位置と特定された箇所から実際のストリートがずれることはない。

また、被加工物の外形位置の特定のための被加工物の全体形状の撮像は、ストリートＳＴの向きをＸ軸方向に厳密に合致させた後の被加工物を対象に、つまりは、その後の回転が不要な被加工物を対象に行われるので、外形位置の特定や加工位置の特定に際して撮像画像を座標変換等する必要がない。すなわち、被加工物の外形位置が座標変換に伴う誤差を含むことがない。

以上の点から、本実施の形態においては、加工位置を高い精度で決定することができる。また、回転中心のズレの補正の実施あるいは回転中心のズレが生じない装置構成のいずれも必要でないので、加工装置の製造コストを抑制しつつ、高い精度での加工位置の決定が実現される。

さらにいえば、ストリートをＸ軸方向に合致させるための粗調整処理と微調整処理、および、加工位置候補特定処理は、局所的な撮像画像の取得のみによって実現されることから、被加工物の形状に依存することなく行われ、加工位置候補として特定される直線群は、実際の被加工物の形状に無関係に決定される。被加工物の全体形状についての情報を与える撮像画像は、加工位置を特定する処理に用いられるのみであり、しかも係る処理は、加工位置候補とされたそれぞれの直線について被加工物の外形位置との交点を特定するという、外形位置の座標さえ特定されれば被加工物の全体形状自体には直接には関係しない処理であって、被加工物が不定形であるような場合でも良好に実施することができる処理である。よって、被加工物が不定形であるような場合であっても、高い精度で加工位置を特定することができる。

また、上述の手順においては特に、Ｘ軸方向に平行なストリートのみを加工位置として特定しているので、レーザー光ＬＢの照射に際してはＸＹステージ２のみを動作させて被加工物を水平移動させればよく、θステージ３を動作させることによる被加工物の回転移動は不要である。特定された加工位置に忠実に、レーザー光を照射することができる。

この時点で他の方向（例えばＹ軸方向）に平行になっているストリートを対象とする加工位置の特定およびその後の加工については、上述のＸ軸に平行な方向についての加工が終了した後に、引き続いて行うことになる。なお、その際は、ステップＳ１におけるステージへのセットの代わりに、当該方向がＸ軸方向と概ね一致するようにθステージ３を回転させるようにする他は、上述の手順と同様の手順を実行することで可能である。なお、この場合において、パターン形成被加工物Ｓの全体形状を特定する際には、上述の処理によってすでに得られている撮像画像ＩＭ８を傾き調整後のパターン形成被加工物Ｓの向きに応じて回転させて利用する（外形位置の座標をリング中心Ｏを回転中心として角度変換する）ことも可能であるが、変換誤差が生じる可能性を考慮すると、新たに撮像をやり直す態様が望ましい。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、それぞれが同一形状を有する単位要素の繰り返しパターンが表面に２次元的に形成されてなる被加工物の繰り返しパターンに現れている複数のストリートを加工位置として特定しようとする場合に、まず被加工物の姿勢を厳密に調整し、その後の回転が不要な状態とした上で、加工位置の特定を行うので、高い精度で加工位置を特定することができる。また、姿勢が厳密に調整された後の被加工物の局所位置の撮像画像に基づいて加工候補位置を複数の直線群として決定した後に、被加工物全体を撮像してその撮像画像から被加工物の外形位置を特定し、加工位置候補であるそれぞれの直線と外形位置との交点を求めることによって加工位置を特定するので、被加工物の全体形状自体に関係なく、加工位置を特定することができる。すなわち、不定形の被加工物であっても、好適に加工位置を特定することができる。

＜変形例＞
上述の実施の形態においては、Ｘ軸方向に平行な直線群のみを加工位置候補としているが、繰り返しパターンが格子状に配置され、ストリートが互いに直交するようなパターン形成被加工物の場合であれば、Ｘ軸方向に平行なストリートに直交して存在するストリートを表す、Ｙ軸方向に平行な直線群についても加工位置候補として同時に特定される態様であってもよい。その場合には、加工装置１においてＸＹ２軸方向に沿ってレーザー光を照射できるようになっていることが好ましい。係る場合、加工の際にθステージ３を回転させなくとも加工が行えるので、被加工物を回転させることに伴う位置ずれが生じることがないので、上述の実施の形態と同様の加工精度が実現できる。

上述の実施の形態において実現される手法は、被加工物Ｓにおける加工位置を正確に特定することを目的としているが、係る手法は、その後に加工が行われる場合以外でも適用可能である。例えば、正確に特定された所定位置のみを対象とする観察や撮像など、加工という概念には必ずしも含まれないような処理を行いたいような場合にも、同様に応用可能である。

本実施の形態に係る加工装置１の構成を模式的に示す図である。 加工装置１において被加工物Ｓの固定に用いられるリングＲについて説明する図である。 第１撮像手段６の撮像視野Ｆ１と、第２撮像手段７の撮像視野Ｆ２と、第３撮像手段８の撮像視野Ｆ３との関係を例示する図である。 パターン形成被加工物Ｓにおける加工位置特定に係る処理の流れを示す図である。 粗調整処理の詳細な流れを示す図である。 あるパターン形成被加工物Ｓに対する粗調整処理の前後における、リング中心Ｏを含む領域の様子を例示する図である。 第１基準画像データＤＲ１によって表現される第１基準画像Ｒ１を例示する図である。 第１微調整処理の詳細な流れを示す図である。 第１微調整処理の際に得られる撮像画像を例示する図である。 第２基準画像データＤＲ２によって表現される第２基準画像Ｒ２を例示する図である。 第２微調整処理の詳細な流れを示す図である。 第２微調整処理の際に得られる撮像画像を例示する図である。 加工位置候補特定処理の詳細な流れを示す図である。 加工位置候補特定処理の際に得られる撮像画像を例示する図である。 加工位置特定処理の詳細な流れを示す図である。 全体撮像データＤＰ５によって表現される撮像画像を例示する図である。

符号の説明

１ 加工装置
２ ＸＹステージ
３ θステージ
４ 吸着チャック
５ ステージ
６ 第１撮像手段
７ 第２撮像手段
８ 第３撮像手段
９ 露光手段
９ａ レーザー光源
９ｂ 対物レンズ
θｃ 粗調整角度
θ_f1 第１微調整角度
θ_f2 第２微調整角度
Ｃ３〜Ｃ６ 傾き調整基準位置
ＤＰ１ 粗調整用撮像データ
ＤＰ２ａ 中心部撮像データ
ＤＰ２ｂ 離間位置撮像データ
ＤＰ３ａ 左端撮像データ
ＤＰ３ｂ 右端撮像データ
ＤＰ４ 基準交点決定用撮像データ
ＤＰ５ 全体撮像データ
Ｆ１ （第１撮像手段６の）撮像視野
Ｆ２ （第２撮像手段７の）撮像視野
Ｆ３ （第３撮像手段８の）撮像視野
ＦＳ 固定シート
Ｉ 基準交点
ＩＭ１〜ＩＭ８ 撮像画像
ＬＢ レーザー光
Ｏ リング中心
Ｐ１ 第１撮像位置
Ｐ２ 第２撮像位置
Ｐ３ 第３撮像位置
Ｐ４ 加工位置
Ｒ リング
Ｒ１ 第１基準画像
Ｒ２ 第２基準画像
Ｓ （パターン形成）被加工物
ＳＴ ストリート

Claims (12)

1. それぞれが同一形状を有する複数の単位要素からなる繰り返しパターンが表面に形成されてなる被加工物における加工位置を特定する方法であって、
   前記被加工物を所定の保持中心位置に保持する保持工程と、
   前記保持中心位置に保持された前記被加工物の前記繰り返しパターンの一部範囲についての撮像画像である第１撮像画像を取得する第１撮像工程と、
   前記第１撮像画像から特定される、前記複数の前記単位要素のうちの一つである着目単位要素の姿勢に基づいて、所定の基準方向に対する前記繰り返しパターンの第１の傾き角度を特定し、前記第１の傾き角度が打ち消されるように前記被加工物を回転させる粗調整工程と、
   前記粗調整工程の後、前記保持中心位置と、前記保持中心位置から前記基準方向について所定距離だけ離間した位置とにおいて、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲についての撮像画像である２つの第２撮像画像を取得する第２撮像工程と、
   前記２つの第２撮像画像のそれぞれから特定される２つの第１傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第２の傾き角度を特定し、前記第２の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第１微調整工程と、
   前記第１微調整工程の後、前記保持中心位置を含み前記基準方向に平行な直線上において最も離間して存在する２つの単位要素についての撮像画像である２つの第３撮像画像を取得する第３撮像工程と、
   前記２つの第３撮像画像のそれぞれから特定される２つの第２傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第３の傾き角度を特定し、前記第３の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第２微調整工程と、
   前記保持中心位置にある単位要素についての撮像画像である第４撮像画像を取得する第４撮像工程と、
   前記被加工物における加工位置の候補である加工位置候補を、あらかじめ規定されている単位要素と前記加工位置候補との相対的位置関係を示す相対位置情報と、前記第４撮像画像に基づいて特定される当該単位要素の存在位置とに基づいて特定する加工位置候補特定工程と、
   前記加工位置候補特定工程の後、前記被加工物の前記繰り返しパターンの全体についての撮像画像である第５撮像画像を取得する第５撮像工程と、
   前記第５撮像画像によって特定される前記被加工物の外形形状に基づいて、前記加工位置候補のうち前記被加工物が存在する範囲を前記被加工物についての加工位置として特定する加工位置特定工程と、
   を備えることを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
2. 請求項１に記載の被加工物における加工位置特定方法であって、
   前記第１撮像画像が、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が２個以上含まれる範囲であって前記繰り返しパターンの一部範囲に相当する撮像視野を有する第１の局所撮像手段によって取得され、
   前記２つの第２撮像画像と前記２つの第３撮像画像と前記第４撮像画像とが、前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲の撮像視野を有する第２の局所撮像手段によって取得され、
   前記第５撮像画像が、前記繰り返しパターンの全体を含み得るサイズの撮像視野を有する全体撮像手段によって取得される、
   ことを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の被加工物における加工位置特定方法であって、
   前記加工候補位置決定工程においては、前記基準方向に平行な複数の直線を前記加工候補位置として決定し、
   前記加工位置特定工程においては、前記複数の直線のそれぞれにおける前記被加工物の外形位置との２つの交点の間を前記加工位置として決定する、
   ことを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、
   前記粗調整工程においては、前記第１撮像画像における前記着目単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の傾きのない状態における像である第１基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、前記第１の傾き角度が特定される、
   ことを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、
   前記第１微調整工程においては、前記２つの第２撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の一部分についての傾きのない状態における像である第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第１傾き基準位置が特定され、前記２つの第１傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第２の傾き角度が特定される、
   ことを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の被加工物における加工位置特定方法であって、
   前記第２微調整工程においては、前記２つの第３撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、前記第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第２傾き基準位置が特定され、前記２つの第２傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第３の傾き角度が特定される、
   ことを特徴とする被加工物における加工位置特定方法。
7. それぞれが同一形状を有する複数の単位要素からなる繰り返しパターンが表面に形成されてなる被加工物における加工位置を特定する加工位置特定装置であって、
   前記被加工物を所定の保持中心位置に保持するとともに、並進移動と水平面内における回転移動が可能な保持手段と、
   前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が２個以上含まれる範囲であって前記繰り返しパターンの一部範囲に相当する撮像視野を有する第１の局所撮像手段と、
   前記繰り返しパターンを形成する前記単位要素が１個以上２個未満含まれる範囲の撮像視野を有する第２の局所撮像手段と、
   前記繰り返しパターンの全体を含み得るサイズの撮像視野を有する全体撮像手段と、
   前記加工位置特定装置の全体を制御する制御手段と、
   前記加工位置特定装置の動作に必要な情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、
   前記制御手段が、
   前記保持手段に保持された前記被加工物の前記繰り返しパターンの一部範囲を前記第１の局所撮像手段に撮像させることによって第１撮像画像を取得させたうえで、前記第１撮像画像から特定される、前記複数の単位要素のうちの一つである着目単位要素の姿勢に基づいて、所定の基準方向に対する前記繰り返しパターンの第１の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第１の傾き角度が打ち消されるように前記被加工物を回転させる粗調整処理を行う粗調整処理手段と、
   前記保持中心位置と前記保持中心位置から前記基準方向について所定距離だけ離間した位置とにおいて前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって２つの第２撮像画像を取得させたうえで、前記２つの第２撮像画像のそれぞれから特定される２つの第１傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第２の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第２の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させることによって第１微調整処理を行う第１微調整処理手段と、
   前記保持中心位置を含み前記基準方向に平行な直線上において最も離間して存在する２つの単位要素を前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって２つの第３撮像画像を取得させたうえで、前記２つの第３撮像画像のそれぞれから特定される２つの第２傾き調整基準位置の位置関係に基づいて、前記基準方向に対する前記繰り返しパターンの第３の傾き角度を特定し、前記保持手段に前記第３の傾き角度が打ち消されるように前記保持中心位置を中心として前記被加工物を回転させる第２微調整処理を行う第２微調整処理手段と、
   前記保持中心位置にある単位要素を前記第２の局所撮像手段に撮像させることによって第４撮像画像を取得させたうえで、前記被加工物における加工位置の候補である加工位置候補を、前記記憶部にあらかじめ規定されている単位要素と前記加工位置候補との相対的位置関係を示す相対位置情報と、前記第４撮像画像に基づいて特定される当該単位要素の存在位置とに基づいて特定する加工位置候補特定処理を行う加工位置候補特定手段と、
   前記被加工物の前記繰り返しパターンの全体を前記全体撮像手段に撮像させることによって第５撮像画像を取得させたうえで、前記第５撮像画像によって特定される前記被加工物の外形形状に基づいて、前記加工位置候補のうち前記被加工物が存在する範囲を前記被加工物についての加工位置として特定する加工位置特定処理を行う加工位置特定手段と、
   を備え、
   前記粗調整処理、前記第１微調整処理、前記第２微調整処理、前記加工位置候補特定処理、および前記加工位置特定処理をこの順に実行する、
   ことを特徴とする加工位置特定装置。
8. 請求項７に記載の加工位置特定装置であって、
   前記加工候補位置決定手段は、前記基準方向に平行な複数の直線を前記加工候補位置として決定し、
   前記加工位置特定手段は、前記複数の直線のそれぞれにおける前記被加工物の外形位置との２つの交点の間を前記加工位置として決定する、
   ことを特徴とする加工位置特定装置。
9. 請求項７または請求項８に記載の加工位置特定装置であって、
   前記粗調整処理手段は、前記第１撮像画像における前記着目単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の傾きのない状態における像である第１基準画像との間でパターンマッチングを行うことにより、前記第１の傾き角度を特定する、
   ことを特徴とする加工位置特定装置。
10. 請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の加工位置特定装置であって、
    前記第１微調整処理手段は、前記２つの第２撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、あらかじめ取得されている前記単位要素の一部分についての傾きのない状態における像である第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第１傾き基準位置を特定し、前記２つの第１傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第２の傾き角度を特定する、
    ことを特徴とする加工位置特定装置。
11. 請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の加工位置特定装置であって、
    前記第２微調整処理手段は、前記２つの第３撮像画像のそれぞれに含まれる前記単位要素の像と、前記第２基準画像との間でそれぞれパターンマッチングを行うことにより、前記２つの第２傾き基準位置を特定し、前記２つの第２傾き基準位置を通る直線の傾きに基づいて前記第３の傾き角度を特定する、
    ことを特徴とする加工位置特定装置。
12. 請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の加工位置特定装置と、
    前記被加工物の前記加工位置特定手段によって特定された加工位置に対して所定の加工を行う加工手段と、
    を備えることを特徴とする加工装置。