JP2023023037A - 加工装置および振動検出方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】加工対象である被加工物の高さ方向における装置の振動を検出することができる加工装置および振動検出方法を提供すること。【解決手段】加工装置は、振動検出ユニット３０が、光源３３と、光源３３からの光５１を被測定部材へと照射し、被測定部材の干渉パターンを含む干渉パターン画像を生成する干渉ユニット４０と、干渉ユニット４０により生成された被測定部材の干渉パターン画像を撮像する撮像ユニット５０と、を有し、制御ユニットが、撮像ユニット５０により所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像と、第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像と、を記憶する記憶部と、記憶部に記憶された第一の干渉パターン画像と第二の干渉パターン画像とを比較する比較部と、比較部によって比較された第一の干渉パターン画像および第二の干渉パターン画像に基づいて振動を検出する振動検出部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、加工装置および振動検出方法に関する。
表面にデバイスが形成された半導体ウエーハは、ダイシング装置やレーザー加工装置等の加工装置によって、表面に設定されたストリートに沿って分割され、チップ化される（特許文献１、２参照）。
特開２００１－００７０５８号公報 特開２００３－３２０４６６号公報
ところで、上述した加工装置を用いてウエーハを加工する場合、加工深さが不足していると分割不良となり、歩留まりが低下する可能性がある。したがって、ウエーハの深さ方向、すなわちＺ軸方向における振動を抑制することが非常に重要な課題であるが、従来では、加工装置におけるＺ軸方向の振動の原因究明や原因箇所の特定が難しいという問題があった。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工対象である被加工物の高さ方向における装置の振動を検出することができる加工装置および振動検出方法を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の加工装置は、被加工物を保持する保持ユニットと、該保持ユニットに保持された被加工物を加工する加工ユニットと、該保持ユニットと該加工ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、振動検出ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、該振動検出ユニットは、光源と、該光源からの光を被測定部材へと照射し、該被測定部材の干渉パターンを含む干渉パターン画像を生成する干渉ユニットと、該干渉ユニットにより生成された被測定部材の該干渉パターン画像を撮像する撮像ユニットと、を有し、該制御ユニットは、該撮像ユニットにより所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像と、を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該第一の干渉パターン画像と該第二の干渉パターン画像とを比較する比較部と、該比較部によって比較された該第一の干渉パターン画像および該第二の干渉パターン画像に基づいて振動を検出する振動検出部と、を有することを特徴とする。
本発明の加工装置において、該制御ユニットは、撮像方向と平行な方向に該撮像ユニットの位置を変えて撮像した複数の干渉パターン画像に基づいて該被測定部材の三次元画像を生成する三次元画像生成部を更に有してもよい。
本発明の加工装置において、該被測定部材は、被加工物を保持する保持ユニットであってもよい。
また、本発明の振動検出方法は、振動を検出する振動検出方法であって、被測定部材に対して光を照射する光照射ステップと、該光を二分岐して、分岐された一方の光が該被測定部材で反射した反射光と分岐された他方の光から生成された参照光との干渉により発生する干渉パターンを含む干渉パターン画像を撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像した干渉パターン画像を記憶する記憶ステップと、を含み、所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像と、を比較する比較ステップと、該比較ステップで比較された第一の干渉パターン画像および第二の干渉パターン画像に基づいて振動を検出する振動検出ステップと、を有することを特徴とする。
本発明の振動検出方法において、該被測定部材は、ターゲットパターンを有し、該撮像ステップでは、該ターゲットパターンを含んで干渉パターン画像を撮像し、該比較ステップでは、所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像における第一のターゲットパターンの位置と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像における第二のターゲットパターンの位置と、を更に比較してもよい。
本願発明は、加工対象である被加工物の高さ方向における装置の振動を検出することができる。
図１は、実施形態に係る加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す加工装置が備える振動検出ユニットの構成例を示す模式図である。 図３は、図２に示す振動検出ユニットが有する干渉ユニットの構成例を示す模式図である。 図４は、所定のタイミングで撮像した第一の干渉パターン画像の一例を示す図である。 図５は、図４とは異なるタイミングで撮像した第二の干渉パターン画像の一例を示す図である。 図６は、所定のタイミングで撮像した第一の干渉パターン画像の一例を示す図である。 図７は、図６とは異なるタイミングで撮像した第二の干渉パターン画像の一例を示す図である。 図８は、三次元画像を取得するための干渉パターン画像を撮像している状態を示す模式図である。 図９は、図８により生成された三次元画像の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る振動検出方法の流れを示すフローチャート図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
〔実施形態〕
まず、本発明の実施形態に係る加工装置１の構成について図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係る加工装置１の構成例を示す斜視図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態の加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。
図１に示す実施形態の加工装置１は、レーザー加工装置である。加工装置１は、保持ユニット１０と、加工ユニット２０と、振動検出ユニット３０と、アライメントユニット６０と、移動ユニット７０と、表示ユニット８０と、制御ユニット９０と、を備える。実施形態に係る加工装置１は、保持ユニット１０に保持された被加工物１００に対して、加工ユニット２０によってレーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層を形成する改質層形成加工、被加工物１００の１０１表面に溝を形成する溝加工、または分割予定ラインに沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。
被加工物１００は、実施形態において、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはリチウムタンタレート（ＬｉＴａ３）等を基板とする円板状の半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。後述の振動検出ユニット３０によって測定される被測定部材は、被加工物１００であってもよい。なお、被加工物１００は実施形態に限定されず、本発明では円板状でなくともよい。被加工物１００は、例えば、環状のフレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が被加工物１００の裏面に貼着されて、フレーム１１０の開口内に支持される。
保持ユニット１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。保持ユニット１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。後述の振動検出ユニット３０によって測定される被測定部材は、保持ユニット１０であってもよい。
保持ユニット１０の周囲には、被加工物１００を支持するフレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。保持ユニット１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３および保持ユニット１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、移動ユニット７０のＸ軸方向移動ユニット７１によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３および保持ユニット１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、Ｘ軸方向移動ユニット７１およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、移動ユニット７０のＹ軸方向移動ユニット７２によりＹ軸方向に移動される。
加工ユニット２０は、保持ユニット１０に保持された被加工物１００を加工するユニットである。実施形態の加工ユニット２０は、保持ユニット１０に保持された被加工物１００に対して、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するパルス状のレーザービーム２１を照射するレーザービーム照射ユニットである。レーザービーム照射ユニットは、例えば、レーザービーム２１を出射するレーザー発振器と、集光器と、レーザー発振器と集光器との間のレーザービーム２１の光路上に設けられる各種の光学部品と、を含む。集光器は、レーザー発振器から出射され各種の光学部品で伝搬されたレーザービーム２１を、保持ユニット１０の保持面１１に保持された被加工物１００に集光して、被加工物１００に照射させる。
振動検出ユニット３０は、加工装置１のモータやポンプ等に起因する振動を検出するユニットである。振動検出ユニット３０は、少なくとも加工装置１のＺ軸方向の振動を検出する。振動検出ユニット３０は、加工装置１のＸ－Ｙ平面方向の振動を検出してもよい。振動検出ユニット３０は、図２に示すように、各構成要素が搭載される筐体３１および筐体３１の下端に設けられる鏡筒３２と、光源３３と、ハーフミラー３４と、集光ユニット３５と、干渉ユニット４０と、撮像ユニット５０と、を有する。
光源３３は、筐体３１の内部の側面に設けられる。光源３３は、例えば、ＬＥＤ等であるが、所定波長のＬＤを用いてもよい。光源３３は、光５１を被測定部材（例えば、保持ユニット１０または被加工物１００であり、実施形態では、被加工物１００）へ照射する。実施形態の光源３３で発生した光５１は、主に側方のハーフミラー３４に向かって放射される。
ハーフミラー３４は、筐体３１の内部であって、光源３３の側方に設けられる。ハーフミラー３４は、光源３３で発生した光５１を、下方の被測定部材に向けて反射する。ハーフミラー３４は、被測定部材（被加工物１００）の表面１０１で反射した反射光５３と、後述の干渉ユニット４０で生成された参照光５２と、を下方から上方の後述の撮像ユニット５０へ向けて通過させる。
集光ユニット３５は、光源３３からの光５１を被測定部材（被加工物１００）の表面１０１に集光する。実施形態の集光ユニット３５は、ハーフミラー３４の下方に設けられ、鏡筒３２の内部に固定される。集光ユニット３５は、実施形態において、ハーフミラー３４で反射された光５１を、被測定部材（被加工物１００）の表面１０１に集光する。集光ユニット３５は、例えば、凸レンズである。
干渉ユニット４０は、集光ユニット３５の下方に設けられる。干渉ユニット４０は、参照用の参照光５２を生成する。干渉ユニット４０は、参照光５２を、被測定部材（被加工物１００）の表面１０１で反射した光５１の反射光５３と干渉させる。干渉ユニット４０は、実施形態ではミラウ型の干渉光学系を含むが、本発明ではマイケルソン型の干渉光学系を含んでもよい。図３に示すように、実施形態の干渉ユニット４０は、プレート４１と、ハーフミラー４２と、参照ミラー４３と、を有する。
プレート４１は、光５１、参照光５２および反射光５３を透過するガラス等の材料で形成される。ハーフミラー４２は、プレート４１の下方に設けられる。ハーフミラー４２は、光源３３からの光５１を二光束に分岐する。ハーフミラー３４は、二分岐した一方の光束を被測定部材（例えば、被加工物１００）側へ導き、他方の光束を参照ミラー４３側へ導く。参照ミラー４３は、プレート４１の中央に配置される微小なミラーである。参照ミラー４３は、プレート４１において参照面を構成する。
光源３３で発生してハーフミラー３４で下方に向けて反射された光５１は、集光ユニット３５およびプレート４１を通過し、一部がハーフミラー４２で上向きに反射される。ハーフミラー４２で上向きに反射された光５１の一部は、参照ミラー４３で下向きに反射され、ハーフミラー４２で再び上向きに反射される。この、参照ミラー４３で下向きに反射され、ハーフミラー４２で再び上向きに反射された光を、参照光５２と呼ぶ。
一方、ハーフミラー４２を通過した光５１の別の一部は、被測定部材（被加工物１００）の被検査面（表面１０１）で反射光５３として上向きに反射される。反射光５３は、ハーフミラー４２を通過し、ハーフミラー４２で上向きに反射された参照光５２とともに、プレート４１、集光ユニット３５、ハーフミラー３４を通過して、上方に配置された撮像ユニット５０に到達する。
すなわち、干渉ユニット４０は、参照ミラー４３からの反射光である参照光５２の光路と、被測定部材（被加工物１００）からの反射光である反射光５３の光路と、の差によって、干渉像を生成する。撮像ユニット５０に到達する参照光５２および反射光５３は、被検査面（被加工物１００の表面１０１）から干渉ユニット４０までの距離等に応じた所定の条件で干渉することになる。
撮像ユニット５０は、参照光５２と被測定部材（被加工物１００）で反射された反射光５３との干渉により発生する干渉パターンを含む干渉パターン画像１２０、１３０（図４、図５、図６および図７参照）を撮像する。撮像ユニット５０は、複数の画素が二次元的（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に配列されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を備える。撮像ユニット５０は、撮像素子が参照光５２と反射光５３との干渉光の二次元的な光強度を撮像することで、輝度分布を持つ干渉パターン画像１２０、１３０を撮像できる。撮像ユニット５０による撮像方向は、Ｚ軸方向、すなわち垂直方向、かつ下方である。
撮像素子が撮像する光強度は、被検査面（被加工物１００の表面１０１）から干渉ユニット４０までの距離等に依存する。すなわち、撮像される干渉パターン画像１２０、１３０の輝度は振動検出ユニット３０のＺ軸方向の位置に応じて変化する。この現象を利用して、撮像ユニット５０は、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向を固定した状態で、異なるタイミングで撮像された複数の干渉パターン画像１２０、１３０において、それぞれ輝度の高い領域および低い領域が異なる場合、Ｚ軸方向に振動していると判断することが可能である。
また、撮像ユニット５０は、例えば、Ｚ軸方向の位置を変えて撮像される複数の干渉パターン画像から、それぞれ、輝度や輝度変化が最大等になる座標（Ｘ－Ｙ座標）を抽出することで、被検査面（被加工物１００の表面１０１）の形状に対応する三次元画像１５０（図９等参照）を形成できる。すなわち、実施形態の撮像ユニット５０は、レーザー加工装置等に搭載されている３Ｄプロファイラを含む。
アライメントユニット６０は、被加工物１００と加工ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するために、保持ユニット１０に保持された被加工物１００を撮像する撮像部を含む。撮像部は、例えば、ＣＣＤカメラまたは赤外線カメラを含む。アライメントユニット６０は、例えば、加工ユニット２０の集光器に隣接するように固定されている。アライメントユニット６０は、被加工物１００を撮像して、被加工物１００と加工ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット９０に出力する。
移動ユニット７０は、保持ユニット１０と加工ユニット２０とを相対的に移動させる。より詳しくは、移動ユニット７０は、保持ユニット１０と加工ユニット２０の加工点（実施形態ではレーザービーム２１の集光点）とを相対的に移動させる。移動ユニット７０は、更に、保持ユニット１０と振動検出ユニット３０とを相対的に移動させる。移動ユニット７０は、Ｘ軸方向移動ユニット７１と、Ｙ軸方向移動ユニット７２と、Ｚ軸方向移動ユニット７３と、を含む。
Ｘ軸方向移動ユニット７１は、保持ユニット１０と加工ユニット２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット７１は、実施形態において、保持ユニット１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット７１は、実施形態において、加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｘ軸方向移動ユニット７１は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。
Ｙ軸方向移動ユニット７２は、保持ユニット１０と、加工ユニット２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット７２は、実施形態において、保持ユニット１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット７２は、実施形態において、加工装置１の装置本体２上に設置されている。Ｙ軸方向移動ユニット７２は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。
Ｚ軸方向移動ユニット７３は、保持ユニット１０と、加工ユニット２０とを焦点位置調節方向であるＺ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｚ軸方向移動ユニット７３は、実施形態において、加工ユニット２０のうち、少なくとも集光器をＺ軸方向に移動させる。また、Ｚ軸方向移動ユニット７３は、実施形態において、振動検出ユニット３０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット７３は、実施形態において、加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。Ｚ軸方向移動ユニット７３は、加工ユニット２０のうち、少なくとも集光器をＺ軸方向に移動自在に支持する。
Ｘ軸方向移動ユニット７１、Ｙ軸方向移動ユニット７２、およびＺ軸方向移動ユニット７３は、それぞれ、周知のボールねじと、周知のパルスモータと、周知のガイドレールと、を含む。ボールねじは、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータは、ボールねじを軸心回りに回転させる。Ｘ軸方向移動ユニット７１のガイドレールは、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。Ｘ軸方向移動ユニット７１のガイドレールは、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。Ｙ軸方向移動ユニット７２のガイドレールは、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。Ｙ軸方向移動ユニット７２のガイドレールは、装置本体２に固定して設けられる。Ｚ軸方向移動ユニット７３のガイドレールは、加工ユニット２０および振動検出ユニット３０をＺ軸方向に移動自在に支持する。Ｚ軸方向移動ユニット７３のガイドレールは、柱３に固定して設けられる。
表示ユニット８０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット８０は、例えば、振動検出ユニット３０の撮像ユニット５０が撮像した干渉パターン画像１２０、１３０（図４、図５、図６および図７参照）、加工条件の設定画面、アライメントユニット６０が撮像した被加工物１００の状態、加工動作の状態等を、表示面に表示させる。表示ユニット８０の表示面がタッチパネルを含む場合、表示ユニット８０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット８０は、表示面に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット８０は、報知装置を含んでもよい。報知装置は、音および光の少なくとも一方を発して加工装置１のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知装置は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。
制御ユニット９０は、加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作を加工装置１に実行させる。また、制御ユニット９０は、加工装置１の振動を検出する検出動作を加工装置１に実行させる。制御ユニット９０は、加工ユニット２０、振動検出ユニット３０、アライメントユニット６０、Ｘ軸方向移動ユニット７１、Ｙ軸方向移動ユニット７２、Ｚ軸方向移動ユニット７３、および表示ユニット８０を制御する。
制御ユニット９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、加工装置１の制御を行う。
制御ユニット９０は、例えば、振動検出ユニット３０の光源３３に光５１を照射させる。制御ユニット９０は、例えば、振動検出ユニット３０の撮像ユニット５０に被測定部材（例えば、被加工物１００）の干渉パターンを含む干渉パターン画像１２０（図４および図５参照）を撮像させる。制御ユニット９０は、被測定部材（被加工物１００）が被検査面（表面１０１）にターゲットパターン１４０を有する場合、例えば、撮像ユニット５０にターゲットパターン１４０を含む干渉パターン画像１３０（図６および図７参照）を撮像させてもよい。図１に示す制御ユニット９０は、記憶部９１と、比較部９２と、振動検出部９３と、三次元画像生成部９４と、を含む。
記憶部９１は、撮像ユニット５０が撮像した干渉パターン画像１２０を記憶する。記憶部９１は、例えば、撮像ユニット５０により所定のタイミングで撮像された図４に示す第一の干渉パターン画像１２１と、第一の干渉パターン画像１２１とは異なるタイミングで撮像された図５に示す第二の干渉パターン画像１２２と、を記憶する。
図４は、所定のタイミングで撮像した第一の干渉パターン画像１２１の一例を示す図である。図５は、図４とは異なるタイミングで撮像した第二の干渉パターン画像１２２の一例を示す図である。第一の干渉パターン画像１２１と第二の干渉パターン画像１２２とは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を固定した状態で撮像ユニット５０により撮像された画像である。
干渉パターン画像１２０は、参照光５２と被測定部材（被加工物１００）で反射された反射光５３との干渉により発生する干渉パターンを含む。撮像ユニット５０により撮像された干渉パターン画像１２０は、撮像素子が撮像した参照光５２と反射光５３との干渉光の二次元的な光強度の分布による輝度分布を有する。干渉パターン画像１２０において、輝度の高い領域は、白色で表される。干渉パターン画像１２０において、輝度の低い領域は、黒色で表される。
比較部９２は、記憶部９１に記憶された第一の干渉パターン画像１２１と第二の干渉パターン画像１２２とを比較する。例えば、図４に示す第一の干渉パターン画像１２１および図５に示す第二の干渉パターン画像１２２は、輝度の分布が、いずれも縦縞模様を呈しているが、輝度の高い領域と低い領域との位置が、横方向にずれている。すなわち、比較部９２は、干渉パターン画像１２０の輝度分布に基づいて、第一の干渉パターン画像１２１と第二の干渉パターン画像１２２とを比較する。
振動検出部９３は、比較部９２によって比較された第一の干渉パターン画像１２１および第二の干渉パターン画像１２２に基づいて振動を検出する。すなわち、撮像ユニット５０が撮像した干渉パターン画像１２０の輝度分布は、振動検出ユニット３０と保持ユニット１０との相対的な位置等に応じて変化する。したがって、振動検出部９３は、比較部９２が比較した第一の干渉パターン画像１２１の輝度分布と第二の干渉パターン画像１２２の輝度分布との差異に基づいて、Ｚ軸方向の振動を検出する。
次に、被測定部材（被加工物１００）が被検査面（表面１０１）にターゲットパターン１４０を有する場合について説明する。図６は、所定のタイミングで撮像した第一の干渉パターン画像１３１の一例を示す図である。図７は、図６とは異なるタイミングで撮像した第二の干渉パターン画像１３２の一例を示す図である。第一の干渉パターン画像１３１と第二の干渉パターン画像１３２とは、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸を固定した状態で撮像ユニット５０により撮像された画像である。
記憶部９１は、撮像ユニット５０が撮像した、ターゲットパターン１４０を含む干渉パターン画像１３０を記憶する。記憶部９１は、例えば、撮像ユニット５０により所定のタイミングで撮像された図６に示す第一の干渉パターン画像１３１と、第一の干渉パターン画像１３１とは異なるタイミングで撮像された図７に示す第二の干渉パターン画像１３２と、を記憶する。
比較部９２は、記憶部９１に記憶された第一の干渉パターン画像１３１と第二の干渉パターン画像１３２とを比較する。例えば、図６に示す第一の干渉パターン画像１３１および図７に示す第二の干渉パターン画像１３２は、ターゲットパターン１４０の位置がずれている。すなわち、比較部９２は、干渉パターン画像１３０のターゲットパターン１４０の位置に基づいて、第一の干渉パターン画像１３１と第二の干渉パターン画像１３２とを比較する。
撮像ユニット５０で撮像された干渉パターン画像１２０、１３０のターゲットパターン１４０の位置は、振動検出ユニット３０のＸ－Ｙ平面方向の位置に応じて変化する。したがって、振動検出部９３は、比較部９２で比較された第一の干渉パターン画像１３１のターゲットパターン１４０と第二の干渉パターン画像１３２のターゲットパターン１４０との位置の差異に基づいて、Ｘ－Ｙ平面方向の振動を検出する。
図１に示す制御ユニット９０の三次元画像生成部９４は、被測定部材（例えば、被加工物１００）の三次元画像１５０を生成する。図８は、三次元画像１５０を取得するための干渉パターン画像を撮像している状態を示す模式図である。図９は、図８により生成された三次元画像１５０の一例を示す図である。
三次元画像１５０を生成するためには、まず、図８に示すように、撮像方向と平行な方向、すなわちＺ軸方向に撮像ユニット５０の位置を変えながら、撮像ユニット５０によって、複数の干渉パターン画像を撮像する。この際、撮像ユニット５０は、Ｘ、Ｙ軸を固定した状態で複数の干渉パターン画像を撮像する。三次元画像生成部９４は、複数の撮像方向と平行な方向、すなわちＺ軸方向に撮像ユニット５０の位置を変えて撮像した複数の干渉パターン画像に基づいて被測定部材（例えば、被加工物１００）の三次元画像１５０を生成する。
なお、実施形態では、例えば、異なる干渉パターン画像に基づいて作成した複数の三次元画像１５０同士を比較し、三次元画像１５０の深さや形状等の差に基づいて振動を検出してもよい。
次に、実施形態に係る振動検出方法について説明する。図１０は、実施形態に係る振動検出方法の流れを示すフローチャート図である。図１０に示すように、振動検出方法は、光照射ステップ２０１と、撮像ステップ２０２と、記憶ステップ２０３と、比較ステップ２０４と、振動検出ステップ２０５と、を有する。
光照射ステップ２０１は、被測定部材（例えば、保持ユニット１０または被加工物１００等）に対して光５１を照射するステップである。実施形態の光照射ステップ２０１では、図１に示す制御ユニット９０が、振動検出ユニット３０の光源３３に光５１を照射させる。光源３３から照射された光５１は、ハーフミラー３４によって、下方の被測定部材に向けて反射される（図２参照）。光５１は、集光ユニット３５およびプレート４１を通過した後、ハーフミラー４２で二光束に分岐される。
分岐された一方の光５１は、ハーフミラー４２を通過して被測定部材（例えば、保持ユニット１０または被加工物１００等）で反射し、反射光５３として、ハーフミラー４２、プレート４１、集光ユニット３５、およびハーフミラー３４を通過して撮像ユニット５０に入射する。分岐された他方の光５１は、ハーフミラー４２で上向きに反射して参照ミラー４３で下向きに反射し、参照光５２として、ハーフミラー４２で再び上向きに反射した後、プレート４１、集光ユニット３５、およびハーフミラー３４を通過して撮像ユニット５０に入射する。
撮像ステップ２０２は、光５１を二分岐して、分岐された一方の光５１が被測定部材（例えば、保持ユニット１０または被加工物１００等）で反射した反射光５３と分岐された他方の光５１から生成された参照光５２との干渉により発生する干渉パターンを含む干渉パターン画像１２０、１３０を撮像するステップである。
実施形態の撮像ステップ２０２では、図１に示す制御ユニット９０が、撮像ユニット５０に被測定部材（例えば、被加工物１００）の干渉パターンを含む干渉パターン画像１２０、１３０を撮像させる。被測定部材（被加工物１００）が被検査面（表面１０１）にターゲットパターン１４０を有する場合、撮像ステップ２０２では、ターゲットパターン１４０を含んで干渉パターン画像１３０を撮像する。
記憶ステップ２０３は、撮像ステップ２０２で撮像した干渉パターン画像１２０、１３０を記憶するステップである。実施形態の記憶ステップ２０３では、図１に示す制御ユニット９０の記憶部９１が、撮像ユニット５０が撮像した第一の干渉パターン画像１２１、１３１と、第二の干渉パターン画像１２２、１３２と、を記憶する。
比較ステップ２０４は、所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像１２１、１３１と、第一の干渉パターン画像１２１、１３１とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像１２２、１３２と、を比較するステップである。実施形態の比較ステップ２０４では、図１に示す制御ユニット９０の比較部９２が、第一の干渉パターン画像１２１、１３１の輝度分布と、第二の干渉パターン画像１２２、１３２の輝度分布と、を比較する。
被測定部材（被加工物１００）が被検査面（表面１０１）にターゲットパターン１４０を有し、撮像ステップ２０２においてターゲットパターン１４０を含んで干渉パターン画像１３０を撮像した場合、実施形態の比較ステップ２０４では、干渉パターン画像１３０のターゲットパターン１４０の位置を比較する。より詳しくは、比較部９２は、所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像１３１における第一のターゲットパターン１４０の位置と、第一の干渉パターン画像１３１とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像１３２における第二のターゲットパターン１４０の位置と、を更に比較する。
振動検出ステップ２０５は、比較ステップ２０４で比較された第一の干渉パターン画像１２１、１３１および第二の干渉パターン画像１２２、１３２に基づいて振動を検出するステップである。実施形態の振動検出ステップ２０５では、図１に示す制御ユニット９０の振動検出部９３が、比較部９２が比較した第一の干渉パターン画像１２１、１３１および第二の干渉パターン画像１２２、１３２に基づいて振動を検出する。
すなわち、撮像ステップ２０２で撮像された干渉パターン画像１２０、１３０の輝度分布は、振動検出ユニット３０と保持ユニット１０との相対的な位置等に応じて変化する。したがって、振動検出ステップ２０５では、比較部９２が比較した第一の干渉パターン画像１２１の輝度分布と第二の干渉パターン画像１２２の輝度分布との差異に基づいて、Ｚ軸方向の振動を検出する。
また、撮像ステップ２０２で撮像された干渉パターン画像１３０のターゲットパターン１４０の位置は、振動検出ユニット３０のＸ－Ｙ平面方向の位置に応じて変化する。したがって、振動検出ステップ２０５では、比較ステップ２０４で比較された第一の干渉パターン画像１３１のターゲットパターン１４０と第二の干渉パターン画像１３２のターゲットパターン１４０との位置の差異に基づいて、Ｘ－Ｙ平面方向の振動を検出する。
以上説明したように、実施形態に係る加工装置１および振動検出方法は、光源３３から照射された光５１から二分岐され、被測定部材（例えば、保持ユニット１０または被加工物１００等）で反射した反射光５３の、干渉ユニット４０により生成された参照光５２による干渉パターンの変化を観察する。加工装置１および振動検出方法は、干渉パターンを含む干渉パターン画像１２０、１３０を撮像し、異なるタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像１２１、１３１および第二の干渉パターン画像１２２、１３２の差異から、Ｚ軸方向の振動を検知することができる。
したがって、加工装置１上で加工対象である被加工物１００の高さ方向における加工装置１の振動を検出することが可能となり、振動の原因究明や原因箇所の特定および改善が容易となるという効果を奏する。すなわち、加工装置１の移設（出荷）前後の振動状態の変化等を確認することができるため、建物等の環境要因による振動が、加工装置１自体の振動かの切り分けができる。
更に、干渉パターン画像１２０、１３０のＸ－Ｙ平面方向の移動により、Ｚ軸方向だけでなくＸ－Ｙ平面方向の振動も検出可能となるため、同時に３軸方向の振動を検出することが可能である。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ 加工装置
１０ 保持ユニット（被測定部材）
２０ 加工ユニット
３０ 振動検出ユニット
３１ 筐体
３２ 鏡筒
３３ 光源
３４ ハーフミラー
３５ 集光ユニット
４０ 干渉ユニット
４１ プレート
４２ ハーフミラー
４３ 参照ミラー
５０ 撮像ユニット
５１ 光
５２ 参照光
５３ 反射光
７０ 移動ユニット
９０ 制御ユニット
９１ 記憶部
９２ 比較部
９３ 振動検出部
９４ 三次元画像生成部
１００ 被加工物（被測定部材）
１２０、１３０ 干渉パターン画像
１２１、１３１ 第一の干渉パターン画像
１２２、１３２ 第二の干渉パターン画像
１４０ ターゲットパターン
１５０、１５１、１５２ 三次元画像

Claims (5)

  1. 加工装置であって、
    被加工物を保持する保持ユニットと、
    該保持ユニットに保持された被加工物を加工する加工ユニットと、
    該保持ユニットと該加工ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
    振動検出ユニットと、
    各構成要素を制御する制御ユニットと、
    を備え、
    該振動検出ユニットは、
    光源と、
    該光源からの光を被測定部材へと照射し、該被測定部材の干渉パターンを含む干渉パターン画像を生成する干渉ユニットと、
    該干渉ユニットにより生成された被測定部材の該干渉パターン画像を撮像する撮像ユニットと、
    を有し、
    該制御ユニットは、
    該撮像ユニットにより所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像と、を記憶する記憶部と、
    該記憶部に記憶された該第一の干渉パターン画像と該第二の干渉パターン画像とを比較する比較部と、
    該比較部によって比較された該第一の干渉パターン画像および該第二の干渉パターン画像に基づいて振動を検出する振動検出部と、
    を有することを特徴とする、加工装置。
  2. 該制御ユニットは、
    撮像方向と平行な方向に該撮像ユニットの位置を変えて撮像した複数の干渉パターン画像に基づいて該被測定部材の三次元画像を生成する三次元画像生成部を更に有することを特徴とする、
    請求項１に記載の加工装置。
  3. 該被測定部材は、被加工物を保持する保持ユニットであることを特徴とする、
    請求項１または２に記載の加工装置。
  4. 振動を検出する振動検出方法であって、
    被測定部材に対して光を照射する光照射ステップと、
    該光を二分岐して、分岐された一方の光が該被測定部材で反射した反射光と分岐された他方の光から生成された参照光との干渉により発生する干渉パターンを含む干渉パターン画像を撮像する撮像ステップと、
    該撮像ステップで撮像した干渉パターン画像を記憶する記憶ステップと、
    を含み、
    所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像と、を比較する比較ステップと、
    該比較ステップで比較された第一の干渉パターン画像および第二の干渉パターン画像に基づいて振動を検出する振動検出ステップと、
    を有することを特徴とする、振動検出方法。
  5. 該被測定部材は、ターゲットパターンを有し、
    該撮像ステップでは、該ターゲットパターンを含んで干渉パターン画像を撮像し、
    該比較ステップでは、所定のタイミングで撮像された第一の干渉パターン画像における第一のターゲットパターンの位置と、該第一の干渉パターン画像とは異なるタイミングで撮像された第二の干渉パターン画像における第二のターゲットパターンの位置と、を更に比較することを特徴とする、
    請求項４に記載の振動検出方法。
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