JP2023116910A - アライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オリフラの角度が大きくずれてしまった場合でも、効率よく、かつ、精度よくアライメントを実施できるアライメント方法を提供すること。【解決手段】被加工物１００に形成された第一オリフラ１０５を所望の方向と平行な方向に位置合わせするアライメント方法は、撮像ユニット３０により第一オリフラ１０５を撮像するとともに撮像画像内の直線領域を検出する直線検出ステップと、直線検出ステップで検出した直線領域の伸長方向と所望の方向とのズレ角度を算出し、ズレ角度に基づいて直線領域の伸長方向が所望の方向と平行になるように位置づける第一の位置合わせステップと、所望の方向に沿って離間する第一の位置と第二の位置において第一オリフラ１０５を撮像して、第一の位置の第一オリフラ１０５と第二の位置の第一オリフラ１０５とを結ぶ線が所望の方向と平行になるように位置づける第二の位置合わせステップと、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、アライメント方法に関する。

インゴットからウエーハを形成する方法として、インゴット内部にレーザービームを集光照射することで剥離層を形成し、この剥離層を起点としてインゴットからウエーハを分離する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、レーザービームの集光点の移動方向をオフ角が形成される方向に直交する方向、即ち、第二オリフラに平行な方向に設定する。これにより、剥離層の両側からｃ面に沿って伝播して形成されるクラックが非常に長く伸長するため、インデックス量を大きくとることができ、生産性の向上を図ることができることが明らかにされている。この剥離層形成に先立ち、集光点の移動方向と第二オリフラとを一致させるアライメントが遂行される。このアライメントは、一般にパターンマッチングによって実行される（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１６－１１１１４３号公報 特開昭６０－２４４８０３号公報

上述のケースでは、オリフラをキーパターンとして予め登録（ティーチ）し、顕微鏡等の撮像手段でウエーハ表面を撮像してオリフラを検出することでアライメントが実行される。しかしながら、振動等により搬送中にインゴットが回転してしまうと、オリフラの角度が大きくずれてしまうためアライメントが実施できなくなり、オペレータによる置き直し作業が必要となるという課題があった。また、オリフラをキーパターンとして登録するティーチ作業はオペレータが行っているが、工数がかかる上に人的ミスを誘発する恐れがあり、改善が求められていた。

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、オリフラの角度が大きくずれてしまった場合でも、効率よく、かつ、精度よくアライメントを実施できるアライメント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、本発明のアライメント方法は、被加工物に形成されたオリフラを所望の方向と平行な方向に位置合わせするアライメント方法であって、該オリフラを撮像可能な位置に被加工物を撮像する撮像ユニットを位置づける位置づけステップと、該撮像ユニットにより該オリフラを撮像するとともに撮像画像内の直線領域を検出する直線検出ステップと、該直線検出ステップで検出した直線領域の伸長方向と該所望の方向とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて該直線領域の伸長方向が該所望の方向と平行になるように位置づける第一の位置合わせステップと、該第一の位置合わせステップを実施した後、該所望の方向に沿って離間する第一の位置と第二の位置において該オリフラを撮像して、該第一の位置のオリフラと該第二の位置のオリフラとを結ぶ線が該所望の方向と平行になるように位置づける第二の位置合わせステップと、を含むことを特徴とする。

該第二の位置合わせステップは、基準となるオリフラ画像におけるオリフラ比率と同じ比率になるオリフラ画像を該第一の位置および該第二の位置においてパターンマッチングにより検出するとともに、該第一の位置において検出したオリフラ画像のＸＹ座標位置と、該第二の位置において検出したオリフラ画像のＸＹ座標位置と、に基づいて該オリフラと該所望の方向とのズレ角度を算出し、該オリフラが該所望の方向と平行になるように位置づけてもよい。

第一の位置合わせステップで位置合わせが施された後の該オリフラを撮像した撮像画像を、該基準となるオリフラ画像として用いてもよい。

予め擬似的に生成したオリフラ画像を、該基準となるオリフラ画像として用いてもよい。

本発明は、オリフラの角度が大きくずれてしまった場合でも、効率よく、かつ、精度よくアライメントを実施できる。

図１は、実施形態に係るアライメント方法を実施するレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るアライメント方法を実施するアライメント対象である被加工物の一例を示す上面図である。 図３は、実施形態に係るアライメント方法の処理手順を示すフローチャートである。 図４は、図３の位置づけステップを説明する斜視図である。 図５は、図３の位置づけステップを説明する上面図である。 図６は、図３の直線検出ステップで撮像される撮像画像の一例を示す図である。 図７は、図３の第一の位置合わせステップの実施後に撮像される撮像画像の一例を示す図である。 図８は、図３の第二の位置合わせステップを説明する上面図である。 図９は、図３の第二の位置合わせステップを説明する上面図である。 図１０は、図３の第二の位置合わせステップを説明する図である。 図１１は、実施形態の変形例に係るアライメント方法の第二の位置合わせステップで使用する基準となるオリフラ画像の一例を示す図である。

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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るアライメント方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るアライメント方法を実施するレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るアライメント方法を実施するアライメント対象である被加工物１００の一例を示す上面図である。実施形態に係るアライメント方法を実施するレーザー加工装置１は、図１に示すように、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、撮像ユニット３０と、Ｘ軸方向移動ユニット４１と、Ｙ軸方向移動ユニット４２と、Ｚ軸方向移動ユニット４３と、表示ユニット５０と、入力ユニット６０と、制御ユニット７０と、を備える。

実施形態において、実施形態に係るアライメント方法を実施するアライメント対象である被加工物１００は、例えば、炭化ケイ素（シリコンカーバイド、ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ガリウムナイトライド、ＧａＮ）などからなり、全体として円柱状に形成された単結晶インゴットである。

被加工物１００は、図１及び図２に示すように、概ね円形状の端面である第一の面１０１と、第一の面１０１の裏面側の概ね円形状の第二の面１０２と、第一の面１０１の外縁と第二の面１０２の外縁とに連なる周面１０４を有している。また、被加工物１００は、周面１０４に結晶方位を示す第一オリフラ１０５と、第一オリフラ１０５に直交する第二オリフラ１０６とが形成されている。なお、オリフラは、オリエンテーションフラットの略称である。本実施形態では、第一オリフラ１０５は、第二オリフラ１０６よりも直線領域が長く形成されている。

また、被加工物１００は、第一の面１０１の垂線に対して第二オリフラ１０６に向かう方向にオフ角傾斜したｃ軸とｃ軸に直交するｃ面を有している。ｃ面は、被加工物１００の第一の面１０１に対してオフ角と同じ角度傾斜している。オフ角は、例えば、１°～６°の範囲で自由に設定される。オフ角が形成される方向は、第二オリフラ１０６の伸長方向に直交し、かつ第一オリフラ１０５と平行である。

被加工物１００は、レーザービームの集光点の移動方向をオフ角が形成される方向に直交する方向、即ち、第二オリフラ１０６に平行な方向に設定して、被加工物１００に対して透過性を有するレーザービームを照射することで、被加工物１００の内部に改質部が形成され、改質部の両側からｃ面に沿って伝播して非常に長く伸長するクラックが形成され、この改質部及びクラックを含む剥離層を起点としてウエーハが分離される。なお、改質部は、例えば、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域である。

保持テーブル１０は、凹部が形成された円盤状の枠体と、凹部内に嵌め込まれた円盤形状の吸着部と、を備える。保持テーブル１０の吸着部は、多数のポーラス孔を備えたポーラスセラミック等から形成され、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。保持テーブル１０の吸着部の上面は、図２に示すように、被加工物１００が載置されて、真空吸引源から導入される負圧により、載置された被加工物１００を吸引保持する保持面１１である。保持面１１は、本実施形態では、被加工物１００が第一の面１０１を上方に向けて載置され、載置された被加工物１００を第二の面１０２側から吸引保持する。保持面１１と保持テーブル１０の枠体の上面とは、同一平面上に配置されており、水平面であるＸＹ平面に平行に形成されている。

保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動ユニット４１により水平方向と平行なＸ軸方向に移動自在に設けられており、Ｙ軸方向移動ユニット４２により水平方向と平行でかつＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動自在に設けられている。保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動ユニット４１及びＹ軸方向移動ユニット４２によりそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動することで、保持テーブル１０に保持された被加工物１００をレーザービーム照射ユニット２０により形成される集光点及び撮像ユニット３０に対して相対的にそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。保持テーブル１０は、不図示の回転駆動源により鉛直方向に平行でかつＸＹ平面に直交するＺ軸回りに回転自在に設けられている。

レーザービーム照射ユニット２０は、本実施形態では、保持テーブル１０に保持された被加工物１００の内部に向けて、第一の面１０１側から被加工物１００に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射して、レーザービームにより被加工物１００の内部に剥離層を形成する。レーザービーム照射ユニット２０は、例えば、レーザービームを生成する不図示のレーザービーム発振器と、レーザービーム発振器で生成したレーザービームを集光して被加工物１００の内部に向けて照射する集光器とを備えて構成される。

レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器は、Ｚ軸方向移動ユニット４３によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器は、Ｚ軸方向移動ユニット４３によりＺ軸方向に沿って移動することで、レーザービームの集光点を保持テーブル１０に保持された被加工物１００に対してＺ軸方向に相対的に移動させる。

撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００の第一の面１０１や外縁、第一オリフラ１０５等を撮像する撮像素子を備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）撮像素子又はＣＭＯＳ（Complementary MOS）撮像素子である。撮像ユニット３０は、本実施形態では、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器と一体的に移動するように、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器に隣接して配置されている。撮像ユニット３０内には、Ｘ軸方向に沿って伸長し、撮像領域をＹ軸方向に二分する基準ライン（センターライン）３１（図６及び図７参照）が設けられている。

撮像ユニット３０は、保持テーブル１０に保持された剥離層形成前の被加工物１００の第一の面１０１の第一オリフラ１０５及び第二オリフラ１０６が形成された箇所を除く外縁の離間した３点を撮像して、当該３点の座標に基づく幾何学的演算処理により、被加工物１００の第一の面１０１を円形状とみなした時の正確な中心座標及び直径を求めるエッジアライメントを遂行するための画像を得、得た画像を制御ユニット７０に出力する。エッジアライメントを遂行するための画像は、本実施形態では、外縁を境界として、被加工物１００の第一の面１０１により撮像ユニット３０の照明を反射する外縁より内周の領域が高い輝度で、撮像ユニット３０の照明を反射しない外縁より外周の領域が低い輝度で撮像される。

撮像ユニット３０は、エッジアライメントが遂行された後、エッジアライメントで求められた被加工物１００の第一の面１０１の中心に向けて位置づけられて、自動的に被加工物１００の第一の面１０１の中心に撮像の焦点を合わせるオートフォーカスを遂行し、自動的に被加工物１００の第一の面１０１の中心を最も鮮明に撮像できるように自動で撮像ユニット３０の照明の光量を調整する自動光量調整を遂行する。

撮像ユニット３０は、また、被加工物１００の第一オリフラ１０５に位置づけられて、第一オリフラ１０５を撮像して、第一オリフラ１０５を用いてレーザービームの集光点の移動方向と第二オリフラ１０６とを一致させるアライメント（オリフラアライメント）を遂行するための画像を得、得た画像を制御ユニット７０に出力する。実施形態に係るアライメント方法では、第一の位置合わせステップ１００３（図３参照）の処理と、第二の位置合わせステップ１００４（図３参照）の処理とが、オリフラアライメントの処理に含まれる。オリフラアライメントを遂行するための画像は、本実施形態では、第一オリフラ１０５を境界として、被加工物１００の第一の面１０１により撮像ユニット３０の照明を反射する第一オリフラ１０５より内周の領域が高い輝度で、撮像ユニット３０の照明を反射しない第一オリフラ１０５より外周の領域が低い輝度で撮像される。オリフラアライメントを遂行するための画像は、本実施形態では、例えば、後述する撮像画像２０１，２０２、オリフラ画像２０３（図６及び図７参照）である。なお、撮像ユニット３０は、本発明ではこれに限定されず、被加工物１００の第二オリフラ１０６に位置づけられて、第二オリフラ１０６を撮像して、第二オリフラ１０６を用いたオリフラアライメントを遂行するための画像を得、得た画像を制御ユニット７０に出力してもよい。

Ｘ軸方向移動ユニット４１及びＹ軸方向移動ユニット４２は、それぞれ、保持テーブル１０をレーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器に対して相対的に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット４３は、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器を保持テーブル１０に対して相対的に、Ｚ軸方向に沿って移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット４１、Ｙ軸方向移動ユニット４２及びＺ軸方向移動ユニット４３は、それぞれ、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のパルスモータ、及び、保持テーブル１０またはレーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器をＸ軸方向、Ｙ軸方向またはＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備えて構成されている。

Ｘ軸方向移動ユニット４１、Ｙ軸方向移動ユニット４２及びＺ軸方向移動ユニット４３は、パルスモータの回転位置を読み取るエンコーダを含み、エンコーダが読み取ったパルスモータの回転位置に基づいて、保持テーブル１０とレーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器とのＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の相対的な位置を検出し、検出した相対的な位置を制御ユニット７０に出力する。なお、Ｘ軸方向移動ユニット４１、Ｙ軸方向移動ユニット４２及びＺ軸方向移動ユニット４３は、エンコーダにより保持テーブル１０とレーザービーム照射ユニット２０に含まれる集光器との相対的な位置を検出する構成に限定されず、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行なリニアスケールと、Ｘ軸方向移動ユニット４１、Ｙ軸方向移動ユニット４２及びＺ軸方向移動ユニット４３によりそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられリニアスケールの目盛を読み取る読み取りヘッドと、により構成してもよい。

表示ユニット５０は、レーザー加工装置１の不図示のカバーに、表示面側を外側に向けて設けられており、レーザー加工装置１のレーザービームの照射条件等の設定の画面やエッジアライメントやオートフォーカス、自動光量調整、オリフラアライメント、剥離層を形成する加工等の結果を示す画面等をオペレータに視認可能に表示する。表示ユニット５０は、液晶表示装置等により構成される。表示ユニット５０は、オペレータがレーザー加工装置１の各種動作やレーザービームの照射条件、画像の表示等に関する指令情報等を入力する際に使用する入力ユニット６０が設けられている。表示ユニット５０に設けられた入力ユニット６０は、表示ユニット５０に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

制御ユニット７０は、レーザー加工装置１の各構成要素の動作を制御して、エッジアライメントやオートフォーカス、自動光量調整、オリフラアライメント、レーザービームの照射による剥離層を形成する加工等をレーザー加工装置１に実施させる。制御ユニット７０は、エッジアライメントを遂行するための画像やオリフラアライメントを遂行するための画像について、画像処理を実施する。制御ユニット７０は、これらの画像処理では、保持テーブル１０の中心を原点とする装置直交座標系（ＸＹ座標系）と、各画像の中心を原点とする装置直交座標系（ＸＹ座標系）とを用いて、様々なＸＹ座標の算出処理を実施する。制御ユニット７０は、図１に示すように、記憶部７１を備える。記憶部７１は、被加工物１００の直径や厚み、第一オリフラ１０５及び第二オリフラ１０６の形成されている位置や直線領域の長さの情報、及び、エッジアライメントやオリフラアライメントを遂行するための画像を記憶する。

制御ユニット７０は、実施形態１では、コンピュータシステムを含む。制御ユニット７０が含むコンピュータシステムは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。制御ユニット７０の演算処理装置は、制御ユニット７０の記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を、制御ユニット７０の入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の各構成要素に出力する。記憶部７１の機能は、本実施形態では、制御ユニット７０の記憶装置により実現される。

次に、本明細書は、実施形態に係るアライメント方法を図面に基づいて説明する。図３は、実施形態に係るアライメント方法の処理手順を示すフローチャートである。実施形態に係るアライメント方法は、レーザー加工装置１の動作処理の一例であり、被加工物１００に形成された第一オリフラ１０５または第二オリフラ１０６を所望の方向と平行な方向に位置合わせする方法である。実施形態に係るアライメント方法は、図３に示すように、位置づけステップ１００１と、直線検出ステップ１００２と、第一の位置合わせステップ１００３と、第二の位置合わせステップ１００４と、を含む。

本実施形態では、位置合わせする対象をオフ角が形成される方向に平行に形成された第一オリフラ１０５とし、位置合わせする目標である所望の方向を、レーザービームの集光点の移動方向となるＹ軸方向に直交するＸ軸方向と平行な方向としているが、本発明ではこれに限定されず、位置合わせする対象を第二オリフラ１０６として位置合わせする目標である所望の方向をＹ軸方向としてもよいし、レーザービームの集光点の移動方向の設定や位置合わせする対象に応じて位置合わせする目標である所望の方向を適宜変更してもよい。実施形態に係るアライメント方法は、第二オリフラ１０６よりも直線領域が長く形成されている第一オリフラ１０５を用いるので、第一の位置合わせステップ１００３と第二の位置合わせステップ１００４とによるオリフラアライメントの精度をより高めることができ、好ましい。

実施形態に係るアライメント方法では、制御ユニット７０は、位置づけステップ１００１の実施前に、まず、不図示の搬送ユニット等により被加工物１００を保持テーブル１０上に搬送して、保持テーブル１０により被加工物１００を保持する。次に、制御ユニット７０は、撮像ユニット３０により保持テーブル１０に保持された被加工物１００の第一の面１０１の第一オリフラ１０５及び第二オリフラ１０６が形成された箇所を除く外縁の離間した３点を撮像して画像を取得し、これらの画像に基づいてエッジアライメントを遂行する。制御ユニット７０は、エッジアライメントの実施後、撮像ユニット３０にオートフォーカス及び自動光量調整を遂行させる。

エッジアライメントでは、制御ユニット７０は、エッジアライメントを遂行するための被加工物１００の第一の面１０１の外縁の合計３点の画像に基づいて、それぞれ、高い輝度と低い輝度との境界の１点の各画像内でのＸＹ座標を検出する。そして、制御ユニット７０は、当該３点の座標に基づく幾何学的演算処理を実施して、被加工物１００の第一の面１０１を円形状とみなした時の正確な中心座標（ＸＹ座標）及び直径を求める。

図４及び図５は、それぞれ、図３の位置づけステップ１００１を説明する斜視図及び上面図である。位置づけステップ１００１は、図４及び図５に示すように、第一オリフラ１０５を撮像可能な位置に撮像ユニット３０を位置づけるステップである。

位置づけステップ１００１では、制御ユニット７０は、まず、先に実施したエッジアライメントで求めた被加工物１００の第一の面１０１の中心座標及び直径と、記憶部７１に予め記憶された第一オリフラ１０５の形成されている位置及び直線領域の長さの情報に基づいて、第一オリフラ１０５の中心の座標を推定する。位置づけステップ１００１では、制御ユニット７０は、次に、推定した第一オリフラ１０５の中心の座標に基づいて、Ｘ軸方向移動ユニット４１及びＹ軸方向移動ユニット４２により保持テーブル１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させることにより、相対的に撮像ユニット３０を第一オリフラ１０５の中心付近に移動させる。

図６は、図３の直線検出ステップ１００２で撮像される撮像画像２０１の一例を示す図である。直線検出ステップ１００２は、位置づけステップ１００１で位置づけた撮像ユニット３０により第一オリフラ１０５を撮像して図６に示す撮像画像２０１を取得するとともに、撮像画像２０１内の直線領域を検出するステップである。直線検出ステップ１００２では、制御ユニット７０は、撮像して取得した撮像画像２０１において、第一オリフラ１０５を示す高い輝度と低い輝度との境界の複数点の撮像画像２０１内でのＸＹ座標を検出し、当該複数点の撮像画像２０１内でのＸＹ座標についてハフ変換等の演算処理を実施して、第一オリフラ１０５に相当する撮像画像２０１内の直線を検出する。

第一の位置合わせステップ１００３は、直線検出ステップ１００２で検出した直線領域の伸長方向と所望の方向との間のズレ角度θ１（図６参照）を算出し、ズレ角度θ１に基づいて、直線領域の伸長方向が所望の方向と平行になるように位置づけるステップである。

第一の位置合わせステップ１００３では、本実施形態では、図６に示すように、直線検出ステップ１００２で検出した直線領域の伸長方向は、撮像画像２０１における第一オリフラ１０５の伸長方向に相当し、所望の方向は、上述したようにＸ軸方向に設定しており、撮像画像２０１における基準ライン３１の伸長方向である。そこで、第一の位置合わせステップ１００３では、制御ユニット７０は、直線検出ステップ１００２で検出した第一オリフラ１０５に相当する直線の式と、基準ライン３１の直線の式とに基づいて、第一オリフラ１０５に相当する直線と基準ライン３１との間の角度をズレ角度θ１として算出する。

第一の位置合わせステップ１００３では、制御ユニット７０は、算出したズレ角度θ１を打ち消す方向に、ズレ角度θ１と同じ量だけ、回転駆動源により保持テーブル１０を回転させることで、被加工物１００を角度－θ１回転させ、第一オリフラ１０５の伸長方向を角度－θ１回転させることにより、第一オリフラ１０５の伸長方向を基準ライン３１の伸長方向と平行になるように位置付ける。

第一の位置合わせステップ１００３では、このため、１枚の撮像画像２０１の範囲で検出した直線を使用してズレ角度θ１を算出するときのズレ角度θ１の検出限界の範囲内で、第一オリフラ１０５の伸長方向を所望の方向と平行にする位置合わせを施すことができる。第一の位置合わせステップ１００３は、後述する第二の位置合わせステップ１００４よりも粗い位置合わせ、粗合わせのステップである。

第一の位置合わせステップ１００３では、制御ユニット７０は、第一オリフラ１０５の伸長方向を基準ライン３１の伸長方向と平行にする位置合わせにより、撮像ユニット３０の撮像領域内に第一オリフラ１０５が見つからなくなる場合がある。第一の位置合わせステップ１００３では、このような場合、制御ユニット７０は、Ｙ軸方向移動ユニット４２により保持テーブル１０をさらにＹ軸方向に沿って移動させることにより、相対的に撮像ユニット３０をＹ軸方向に沿って移動させて、撮像ユニット３０の撮像領域内に第一オリフラ１０５が入るように調整する。

図７は、図３の第一の位置合わせステップ１００３の実施後に撮像される撮像画像２０２の一例を示す図である。第一の位置合わせステップ１００３で位置合わせが施された後、制御ユニット７０は、撮像ユニット３０により第一オリフラ１０５を撮像することで、図７に示すように、第一オリフラ１０５の伸長方向が基準ライン３１の伸長方向と平行になった撮像画像２０２を取得することができる。

図８及び図９は、いずれも、図３の第二の位置合わせステップ１００４を説明する上面図である。第二の位置合わせステップ１００４は、第一の位置合わせステップ１００３を実施した後、図８及び図９に示すように、所望の方向（Ｘ軸方向）に沿って離間する第一の位置１０５－１と第二の位置１０５－２において第一オリフラ１０５を撮像して、第一の位置１０５－１の第一オリフラ１０５と第二の位置１０５－２の第一オリフラ１０５とを結ぶ直線１０５－３が所望の方向と平行になるように位置づけるステップである。なお、所望の方向は、本実施形態では、Ｘ軸方向に設定している。

第二の位置合わせステップ１００４では、制御ユニット７０は、まず、図８に示すように、Ｘ軸方向移動ユニット４１及びＹ軸方向移動ユニット４２により相対的に撮像ユニット３０を第一の位置１０５－１に移動させ、第一の位置１０５－１において、Ｙ軸方向移動ユニット４２により相対的に撮像ユニット３０をＹ軸方向に沿って微小距離ずつずらしながら、第一オリフラ１０５を撮像して複数の第一のオリフラ画像を取得する。制御ユニット７０は、次に、基準となるオリフラ画像２０３（図７参照）と複数の第一のオリフラ画像との間でパターンマッチングを実施して、基準となるオリフラ画像２０３におけるオリフラ比率と同じになる第一のオリフラ画像を検出する。ここで、制御ユニット７０は、本実施形態では、基準となるオリフラ画像２０３として、第一の位置合わせステップ１００３の実施後に撮像される撮像画像２０２を使用する。また、オリフラ比率は、オリフラ画像において、第一オリフラ１０５より内周の領域の面積と第一オリフラ１０５より外周の領域の面積との比率のことを指し、オリフラ画像においては、第一オリフラ１０５より内周の領域を示す高い輝度の領域の面積と、第一オリフラ１０５より外周の領域を示す低い輝度の領域の面積との比率となる。制御ユニット７０は、図９に示すように、第二の位置１０５－２においても第一の位置１０５－１と同様にして、複数の第二のオリフラ画像を取得し、基準となるオリフラ画像２０３におけるオリフラ比率と同じ比率になる第二のオリフラ画像をパターンマッチングにより検出する。

図１０は、図３の第二の位置合わせステップ１００４を説明する図である。第二の位置合わせステップ１００４では、制御ユニット７０は、次に、図１０に示すように、第一の位置１０５－１において検出した第一のオリフラ画像のＸＹ座標位置（図１０の（Ｘ１，Ｙ１））と、第二の位置１０５－２において検出した第二のオリフラ画像のＸＹ座標位置（図１０の（Ｘ２，Ｙ２））とを求める。制御ユニット７０は、各オリフラ画像のＸＹ座標位置を、当該オリフラ画像を撮像したときの撮像ユニット３０の位置のＸＹ座標に基づいて求める。制御ユニット７０は、そして、第一の位置１０５－１において検出した第一のオリフラ画像のＸＹ座標位置と、第二の位置１０５－２において検出した第二のオリフラ画像のＸＹ座標位置と、に基づいて、第一の位置１０５－１の第一オリフラ１０５と第二の位置１０５－２の第一オリフラ１０５とを結ぶ直線１０５－３の式を算出する。制御ユニット７０は、直線１０５－３の式と、基準ライン３１の直線の式とに基づいて、第一オリフラ１０５に相当する直線１０５－３と基準ライン３１との間の角度をズレ角度θ２として算出する。

第二の位置合わせステップ１００４では、制御ユニット７０は、そして、算出したズレ角度θ２を打ち消す方向に、ズレ角度θ２と同じ量だけ、回転駆動源により保持テーブル１０を回転させることで、被加工物１００を角度－θ２回転させ、第一オリフラ１０５の伸長方向を角度－θ２回転させることにより、第一オリフラ１０５の伸長方向を基準ライン３１の伸長方向と平行になるように位置付ける。

第二の位置合わせステップ１００４では、このため、所望の方向（Ｘ軸方向）に沿って離間する第一の位置１０５－１の第一オリフラ１０５と第二の位置１０５－２の第一オリフラ１０５とを結ぶ直線１０５－３を使用してズレ角度θ２を算出するときのズレ角度θ２の検出限界の範囲内で、第一オリフラ１０５の伸長方向を所望の方向と平行にする位置合わせを施すことができる。第二の位置合わせステップ１００４は、ズレ角度θ２の検出限界が第一の位置合わせステップ１００３でのズレ角度θ１の検出限界よりも小さいため、第一の位置合わせステップ１００３よりも詳細な位置合わせ、詳細合わせのステップとなる。

実施形態に係るアライメント方法では、このように、２段階にわたって第一オリフラ１０５をＸ軸方向と平行な方向に位置合わせすることにより、剥離層を形成するために照射するレーザービームの集光点の移動方向がＹ軸方向と平行な方向に精度よく位置合わせされる。この後、保持テーブル１０を９０度回転させて被加工物１００を９０度回転させることで、剥離層を形成するために照射するレーザービームの集光点の移動方向をＸ軸方向と平行な方向に向けた後、被加工物１００の内部に、レーザービーム照射ユニット２０によりレーザービームを照射することで、好適に、剥離層を形成することができる。

以上のような構成を有する実施形態に係るアライメント方法は、第一の位置合わせステップ１００３でパターンマッチングを使用せずに直線検出を使用して粗い位置合わせを行ってから、第二の位置合わせステップ１００４で離間する二つの位置でパターンマッチングを使用して詳細な位置合わせを行う。このため、仮に振動等により搬送中にインゴットの被加工物１００が回転して第一オリフラ１０５の角度（伸長方向）がＸ軸方向に対して大きくずれてしまっても、第一オリフラ１０５の大きなずれに起因してパターンマッチングができないことに伴ってアライメントが実施できなくなる恐れを抑制できるので、従来のようにオペレータによる被加工物１００の置き直し作業が不要となる。よって、実施形態に係るアライメント方法は、第一オリフラ１０５の角度（伸長方向）が大きくずれてしまった場合でも、効率よく、かつ、精度よくアライメントを実施できるという作用効果を奏する。これにより、実施形態に係るアライメント方法は、アライメントの工程数削減とオペレータによる人的ミスの防止に貢献する。

また、実施形態に係るアライメント方法は、第二の位置合わせステップ１００４で、基準となるオリフラ画像２０３におけるオリフラ比率と同じ比率になるオリフラ画像を第一の位置１０５－１および第二の位置１０５－２においてパターンマッチングにより検出するとともに、第一の位置１０５－１において検出した第一のオリフラ画像のＸＹ座標位置と、該第二の位置１０５－２において検出した第二のオリフラ画像のＸＹ座標位置と、に基づいて、第一オリフラ１０５の角度（伸長方向）を算出する。このため、実施形態に係るアライメント方法は、オリフラ比率を用いたパターンマッチングにより、各オリフラ画像のＹ軸方向の位置を精度よく求めることができるので、第一オリフラ１０５の角度（伸長方向）を精度良く算出でき、これにより、より精度よくアライメントを実施できる。

また、実施形態に係るアライメント方法は、粗い位置合わせを行うための直線検出時に取得した第一オリフラ１０５の撮像画像２０２を、詳細な位置合わせを行う際に基準となるオリフラ画像２０３として、パターンマッチングを行うので、従来のようにオリフラのパターンをあらかじめ登録（ティーチ）することが不要となる。

〔変形例〕
実施形態の変形例に係るアライメント方法を図面に基づいて説明する。図１１は、実施形態の変形例に係るアライメント方法の第二の位置合わせステップ１００４で使用する基準となるオリフラ画像２０４の一例を示す図である。図１１は、実施形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

変形例に係るアライメント方法は、実施形態において、第二の位置合わせステップ１００４で使用する基準となるオリフラ画像２０３を、図１１に示す基準となるオリフラ画像２０４に変更したものである。基準となるオリフラ画像２０４は、図１１に示すように、予め疑似的に生成して記憶部７１に記憶させたパターン画像であり、基準ライン３１に重ねられた疑似第一オリフラ１１５を境界として、疑似第一オリフラ１１５より内周の領域の疑似被加工物１１０の疑似第一の面１１１が高い輝度となっており、疑似第一オリフラ１１５より外周の領域が低い輝度となっている。

変形例に係るアライメント方法は、このような基準となるオリフラ画像２０４を使用しても、実施形態と同様に、オリフラ画像２０４と複数の第一のオリフラ画像及び第二のオリフラ画像との間でパターンマッチングを実施でき、従来のようにオリフラのパターンをあらかじめ登録（ティーチ）することが不要となるため、実施形態１と同様の作用効果を奏するものとなる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、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 レーザー加工装置
３０ 撮像ユニット
３１ 基準ライン
７０ 制御ユニット
７１ 記憶部
１００ 被加工物
１０５ 第一オリフラ
１０５－１ 第一の位置
１０５－２ 第二の位置
１０６ 第二オリフラ
２０１，２０２ 撮像画像
２０３，２０４ オリフラ画像
θ１，θ２ ズレ角度

Claims (4)

1. 被加工物に形成されたオリフラを所望の方向と平行な方向に位置合わせするアライメント方法であって、
   該オリフラを撮像可能な位置に被加工物を撮像する撮像ユニットを位置づける位置づけステップと、
   該撮像ユニットにより該オリフラを撮像するとともに撮像画像内の直線領域を検出する直線検出ステップと、
   該直線検出ステップで検出した直線領域の伸長方向と該所望の方向とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて該直線領域の伸長方向が該所望の方向と平行になるように位置づける第一の位置合わせステップと、
   該第一の位置合わせステップを実施した後、該所望の方向に沿って離間する第一の位置と第二の位置において該オリフラを撮像して、該第一の位置のオリフラと該第二の位置のオリフラとを結ぶ線が該所望の方向と平行になるように位置づける第二の位置合わせステップと、
   を含むことを特徴とする、アライメント方法。
2. 該第二の位置合わせステップは、基準となるオリフラ画像におけるオリフラ比率と同じ比率になるオリフラ画像を該第一の位置および該第二の位置においてパターンマッチングにより検出するとともに、該第一の位置において検出したオリフラ画像のＸＹ座標位置と、該第二の位置において検出したオリフラ画像のＸＹ座標位置と、に基づいて該オリフラと該所望の方向とのズレ角度を算出し、該オリフラが該所望の方向と平行になるように位置づけることを特徴とする、請求項１に記載のアライメント方法。
3. 第一の位置合わせステップで位置合わせが施された後の該オリフラを撮像した撮像画像を、該基準となるオリフラ画像として用いることを特徴とする、請求項２に記載のアライメント方法。
4. 予め擬似的に生成したオリフラ画像を、該基準となるオリフラ画像として用いることを特徴とする、請求項２に記載のアライメント方法。

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