JP5600044B2 - 変位量検出方法および被加工物の高さ検出領域の位置付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削するための切削装置等の加工装置における変位量検出方法および被加工物の高さ検出領域の位置付け方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、種々の電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、一般にダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を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保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを切削送り方向に相対的に移動せしめる切削送り手段と、チャックテーブルと切削手段とを切削送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動せしめる切削送り手段と、切削手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめる切り込み送り手段と、チャックテーブルに保持された被加工物の切削領域を撮像する撮像手段とを具備している。

なお、被加工物を所定のストリートに沿って切断するとともに切削面に面取りを形成する方法として、ステップカットと称する切削方法が実施されている。このステップカットは、先ずＶ溝切削用の切削ブレードによって所定深さのＶ溝を形成するハーフカットを行い、その後、切断用の切削ブレードによってハーフカットされたＶ溝に沿って完全切断する。

上述したように被加工物の表面に所定の加工ラインに沿って所定深さの切削溝を形成する場合には、チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出し、この検出された被加工物の表面高さ位置情報に基づき切削送り量を設定する必要がある。チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置の検出は非接触式表面位置検出手段を用いることが望ましく、非接触式表面位置検出手段としての背圧センサー式表面位置検出機構を備えた切削装置が下記特許文献１に開示されている。

特開２００１−２９８００３号公報

上記特許文献１に開示された背圧センサー式表面位置検出機構は、チャックテーブルに保持された被加工物の表面に向けてエアーを噴出するノズルを備え、該ノズルから噴射するエアーの背圧を計測することにより、チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を求める。しかるに、被加工物であるウエーハの表面は必ずしも平面ではなく、各デバイスの表面にバンプといわれる突起状の電極が形成されている場合や微細な凹部が形成されている場合がある。このため、背圧センサー式表面位置検出機構においては、エアーを噴出するノズルがデバイスの表面に形成されたバンプや凹部に対応する位置に位置付けられると、切削すべきストリートの高さ位置を正確に検出することができないという問題がある。従って、被加工物には高さ検出領域が設定されている。しかるに、背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの取り付け位置が組み付け誤差によって設計値から変位していると、チャックテーブルに保持された被加工物に設定されている検出領域をエアー噴射ノズルの直下に位置付けることができない。このため、エアー噴射ノズルの直下に位置付けられた被加工物の表面に凹部が存在すると、正確な被加工物の高さ位置を検出することができない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルに保持された被加工物に設定された表面高さ検出領域を背圧センサー式表面位置検出機構を構成するノズルの位置の変位を検出する変位量検出方法およびチャックテーブルに保持された被加工物に設定された表面高さ検出領域を背圧センサー式表面位置検出機構を構成するノズルの位置に確実に位置付けることができる加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を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の保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルを該加工手段に対して加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段と加工送り方向に所定距離をおいて装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にエアー噴射ノズルからエアーを噴出しノズルの背圧を計測することにより該チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出する背圧センサー式表面位置検出機構と、を具備する加工装置における該撮像手段の中心と該エアー噴射ノズルの中心との変位量を検出する変位量検出方法であって、
該チャックテーブルの保持面に板状物を保持する板状物保持工程と、
該板状物保持工程の前または後に板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、
該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、
該エアー噴射痕生成工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の該撮像手段による撮像領域の中心からの変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
ことを特徴とする変位量検出方法が提供される。

また、本発明によれば、被加工物を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の保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルを該加工手段に対して加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工手段を該チャックテーブルに対して該加工送り方向と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該加工手段に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該加工手段に該撮像手段とX軸方向に所定距離をおいて装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にエアー噴射ノズルからエアーを噴出しノズルの背圧を計測することにより該チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出する背圧センサー式表面位置検出機構と、を具備する加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法であって、
該チャックテーブルの保持面に板状物を保持する板状物保持工程と、
該板状物保持工程の前または後に板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、
該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、
該エアー噴射痕生成工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の該撮像手段による撮像領域の中心からのX,Y方向の変位量を求める変位量検出工程と、
該変位量検出工程が実施された板状物を該チャックテーブルから除去して該チャックテーブルの保持面に被加工物を保持する被加工物保持工程と、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを該撮像手段の直下に位置付けるとともに、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を撮像手段による撮像領域の中心に位置付ける中心位置付け工程と、
該中心位置付け工程を実施した後、該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付ける検出領域位置付け工程と、
該検出領域位置付け工程を実施した後、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付けられた該チャックテーブルを該変位量検出工程によって検出されたX,Y方向の変位量に基づいて移動し、該チャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射位置に位置付ける補正工程と、を含む、
ことを特徴とする加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法が提供される。

本発明による加工装置における撮像手段の中心と背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの中心との変位量を検出する変位量検出方法は、チャックテーブルの保持面に板状物を保持する板状物保持工程と、板状物保持工程の前または後に板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、加工送り手段を作動して板状物を保持したチャックテーブルを背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、エアー噴射痕生成工程を実施した後に、加工送り手段を作動して板状物を保持したチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の該撮像手段による撮像領域の中心からのX,Y方向の変位量を求める変位量検出工程とを含んでおり、板状物の表面に塗布する検出物質がハンドクリームのようなゲル状物質からなっているので、エアー噴射ノズルからエアーを噴射することによって生成されたエアー噴射痕は、窪みの状態が維持され、変位量検出工程においてエアー噴射痕を確実に確認することができる。

また、本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法においては、チャックテーブルの保持面に保持された板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に板状物を保持したチャックテーブルを位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、加工送り手段を作動して板状物を保持したチャックテーブルを所定距離移動して撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の撮像手段による撮像領域の中心からのX,Y方向の変位量を求める変位量検出工程と、板状物をチャックテーブルから除去してチャックテーブルの保持面に被加工物を保持する被加工物保持工程と、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを撮像手段の直下に位置付けるとともに、加工送り手段および割り出し送り手段を作動してチャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を撮像手段の中心に位置付ける中心位置付け工程と、下降送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを所定距離移動してエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付ける検出領域位置付け工程と、加工送り手段および割り出し送り手段を作動してエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付けられたチャックテーブルを変位量検出工程によって検出されたX,Y方向の変位量に基づいて移動し、チャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域をエアー噴射ノズルの噴射位置に位置付ける補正工程とを含んでいるので、エアー噴射ノズルの取り付け位置が設計値から変位していてもチャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射位置に位置付けることができる。従って、背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルから噴射されるエアーはチャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域に噴射されるため、設定された高さ検出領域の表面高さ位置を正確に検出することができる。
なお、板状物の表面に塗布する検出物質はハンドクリームのようなゲル状物質からなっているので、エアー噴射ノズルからエアーを噴射することによって生成されたエアー噴射痕は、窪みの状態が維持され、上記変位量検出工程においてエアー噴射痕を確実に確認することができる。

本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法が実施される切削装置の斜視図。 図１に示す切削装置に装備される背圧センサー式表面位置検出機構の概略構成図。 図２に示す背圧センサー式表面位置検出機構を構成する差圧センサーの特性線図。 図１に示す切削装置に装備される制御手段のブロック図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法における板状物保持工程および検出物質塗布工程の説明図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法におけるエアー噴射痕生成工程の説明図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法における変位量検出工程の説明図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法における被加工物保持工程の説明図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法における中心位置付け工程の説明図。 本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法における補正工程の説明図。

以下、本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物に設定された表面高さ検出領域を背圧センサー式表面位置検出機構を構成するノズルの位置の変位を検出する変位量検出方法および加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、本発明による加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法が実施される加工装置としての切削装置の斜視図が示されている。
図１に示された切削装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に加工送り方向（X軸方向）と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたスピンドル支持機構４と、該スピンドル支持機構４に後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す切り込み送り方向（Z軸方向）に移動可能に配設された切削手段としてのスピンドルユニット５が配設されている。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設されたパルスモータ３４０(M1)によって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って加工送り方向（X軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って加工送り方向（X軸方向）に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２(M2)等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２(M2)の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２(M2)によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を具備している。X軸方向位置検出手段３７４は、上記案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４b(LS1)とからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４b(LS1)は、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３8１と、該雄ネジロッド３8１を回転駆動するためのパルスモータ３8２(M3)等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３8１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３8２(M3)の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３8１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３8２(M3)によって雄ネジロッド３8１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、上記第２の滑動ブロック３３(チャックテーブル３６)のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４b(LS2)とからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b(LS2)は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

上記スピンドル支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にチャックテーブル３６の被加工物保持面に対して垂直な矢印Ｚで示す切り込み送り方向（Z軸方向）に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるスピンドル支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２(M4）等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２(M4）の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２(M4）によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるスピンドルユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたスピンドルハウジング５２と、該スピンドルハウジング５２に回転可能に支持された回転スピンドル５３を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、チャックテーブル３６の保持面に対して垂直な切り込み送り方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。上記回転スピンドル５３はスピンドルハウジング５２の先端から突出して配設されており、この回転スピンドル５３の先端部に切削ブレード６が装着されている。なお、切削ブレード６を装着した回転スピンドル５３は、サーボモータ５４（Ｍ４）等の駆動源によって回転駆動せしめられる。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、ホルダ５１を２本の案内レール４２３、４２３に沿って切り込み送り方向（Z軸方向）に移動させるための切り込み送り手段５５を具備している。切り込み送り手段５５は、上記加工送り手段３７や第１の割り出し送り手段３８および第２の割り出し送り手段４３と同様に案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５５２（Ｍ６）等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５５２（Ｍ６）によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１とスピンドルハウジング５２および回転スピンドル５３を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、切削ブレード６のZ軸方向位置（切り込み送り位置）を検出するためのZ軸方向位置検出手段５６を具備している。Z軸方向位置検出手段５６は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５６aと、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５６aに沿って移動する読み取りヘッド５６b（ＬＳ３）とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６b（ＬＳ３）は、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。

図示の実施形態における切削装置は、上記スピンドルハウジング５２の前端部に配設された撮像手段７（ＳＤ）を備えている。この撮像手段７（ＳＤ）は、複数個の画素からなる撮像素子（ＣＣＤ）および顕微鏡等の光学系等を備えており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。このように構成された撮像手段７（ＳＤ）は、撮像領域の中心が上記切削ブレード６とＸ軸方向の同一線上に配設されている。

また、上記スピンドルハウジング５２の前端部には、撮像手段７（ＳＤ）とＸ軸方向に隣接してチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物の表面高さ位置を検出する背圧センサー式表面位置検出機構８を具備している。この背圧センサー式表面位置検出機構８について、図２を参照して説明する。図示の背圧センサー式表面位置検出機構８は、圧縮気体供給源８１と、該圧縮気体供給源８１から第１の固定絞り８２１および可変絞り８２２を経て外気に開放する比較空気回路８２と、圧縮気体供給源８１から第２の固定絞り８３１およびエアー噴射ノズル８３２を経て外気に開放する検知空気回路８３と、第１の固定絞り８２１と可変絞り８２２との中間位置から差圧センサー８４（ＤＳ）の比較圧力導入口に連通する比較圧力回路８６と、第２の固定絞り８３１と近接位置検知ノズル８３２との中間位置から差圧センサー８４（ＤＳ）の検知圧力導入口に連通する検知圧力回路８７と、上記エアー噴射ノズル８３２をチャックテーブル３６上に保持された被加工物Ｗの表面に対して垂直方向（図２において上下方向）に移動せしめるノズル移動手段８８とを具備している。ノズル移動手段８８は、図示しない静止基台に回転可能に支持された雄ネジロッド８８１と、上記エアー噴射ノズル８３２を装着し雄ネジロッド８８１と螺合されたノズル支持ブロック８８２と、雄ネジロッド８８１を回転駆動するためのパルスモータ８８３（Ｍ７）とからなっている。このパルスモータ８８３（Ｍ７）は、その作動が後述する制御手段によって制御されるようになっている。

このように構成された背圧センサー式の表面位置検出機構８は、撮像手段７（ＳＤ）とＸ軸方向に隣接して配設され、撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心と背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２とのＸ軸方向の間隔が所定距離に設定されている。しかるに、組み付け誤差によって実際には設計値よりＸ軸方向およびY軸方向に数十μm変位している場合がある。

次に、上記のように構成された背圧センサー式表面位置検出機構８による被加工物Ｗの表面高さ位置の検出について説明する。背圧センサー式表面位置検出機構８における検知圧力回路８７の圧力は、エアー噴射ノズル８３２の先端（開放口）と被加工物Ｗの表面との間隔によって変化する。即ち、エアー噴射ノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔が小さい程、検知圧力回路８７の圧力は高くなる。検知圧力回路８７の圧力と比較空気回路８２の圧力の差に対応した検出信号を出力する差圧センサー８４（ＤＳ）は、図３で示すようにエアー噴射ノズル８３２と被加工物Ｗの表面との間隔に対応した電圧信号を後述する制御手段に出力するように構成されている。従って、パルスモータ８８３（Ｍ７）を所定方向に駆動してエアー噴射ノズル８３２を基準位置から下降せしめ、差圧センサー８４（ＤＳ）からの出力電圧が例えば４Ｖのときパルスモータ８８３（Ｍ７）に印加したパルス数をカウントし、このパルス数をエアー噴射ノズル８３２の移動量に換算し、この移動量に上記差圧センサー８４（ＤＳ）からの出力電圧４Ｖに対応する間隔（図３の例においては３０μｍ）を加算することによって被加工物Ｗの表面高さ位置を求めることができる（表面高さ位置検出工程）。なお、エアー噴射ノズル８３２の移動位置の検出は、リニアスケールを用いて検出してもよい。

図示の実施形態における切削装置は、図４に示すように制御手段２０を具備している。制御手段２０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、入力インターフェース２０４および出力インターフェース２０５とを備えている。このように構成された制御手段２０の入力インターフェース２０４には、図２に示すX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４b(LS1)、Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b(LS2)、Z軸方向位置検出手段５６の読み取りヘッド５６b(LS3)、撮像手段７（ＳＤ）、背圧センサー式表面位置検出機構８の差圧センサー８４（ＤＳ）、入力手段(IM)等からの検出信号が入力されるとともに、上記加工送り手段３７のパルスモータ３７２(M2)を手動で作動するためのX軸作動ボタン(XB)および上記第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３8２(M3)を手動で作動するためのY軸作動ボタン(YB)等から作動指令信号が入力される。また、出力インターフェース２０５からは上記パルスモータ３４０（Ｍ１）、パルスモータ３７２（Ｍ２）、パルスモータ３８２（Ｍ３）、パルスモータ４４２（Ｍ４）、パルスモータ５５２（Ｍ６）、パルスモータ８８３（Ｍ７）、サーボモータ５４（Ｍ５）および表示手段（ＤＰ）に制御信号を出力する。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
上述した切削装置によってチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物の表面に所定の加工ラインに沿って所定深さの切削溝を形成する場合には、チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出する必要がある。このチャックテーブル３６に保持された被加工物の表面における検出領域は設計上設定されており、この検出領域を背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の直下に位置付けて高さ位置を検出する。しかるに、上述したように背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の取り付け位置が組み付け誤差によって設計値から変位していると、設定された検出領域をエアー噴射ノズル８３２の直下に位置付けることができない。このため、エアー噴射ノズル８３２の直下に位置付けられた被加工物の表面に凹部が存在すると、正確な被加工物の高さ位置を検出することができない。そこで、本発明においては、チャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物の表面における検出領域をエアー噴射ノズル８３２の直下に位置付けるために、先ず撮像手段７（ＳＤ）の撮像領域の中心とエアー噴射ノズル８３２とのX,Y方向の変位量を検出する。

以下、撮像手段７（ＳＤ）の撮像領域の中心とエアー噴射ノズル８３２とのX,Y方向の変位量を検出する方法について説明する。
先ず、図５の(a)に示すように被加工物着脱位置（図１に示す位置）に位置付けられているチャックテーブル３６の上面である保持面上にシリコン基板等からなる板状物１０を載置し、チャックテーブル３６上に保持する（板状物保持工程）。なお、被加工物着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３６と背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２とのX軸方向の間隔は設計上の所定距離(L1)に設定されており、エアー噴射ノズル８３２と撮像手段７（ＳＤ）のX軸方向の間隔は設計上の所定距離(L2)に設定されているものとする。

次に、５の(b)に示すようにチャックテーブル３６上に保持された板状物１０の表面（上面）にハンドクリームのようなゲル状物質からなる検出物質１１を塗布する（検出物質塗布工程）。なお、この検出物質塗布工程は、上記板状物保持工程を実施する前に行ってもよい。

上述した板状物保持工程および検出物質塗布工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して図６の(a)に示すように板状物１０を保持したチャックテーブル３６を背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に位置付ける。このチャックテーブル３６の移動距離は、図５に示すように被加工物着脱位置に位置付けられているチャックテーブル３６が設計上のエアー噴射ノズル８３２の位置までの距離(L1)に設定されている。そして、背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２からエアーを噴射して、図６の(b)に示すように板状物１０の表面に塗布された検出物質１１にエアー噴射痕１１０を生成せしめ（エアー噴射痕生成工程）。このようにして生成されたエアー噴射痕１１０は、検出物質１１がハンドクリームのようなゲル状物質からなっているので、窪みの状態が維持される。

上述したエアー噴射痕生成工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して図７の(a)に示すように板状物１０を保持したチャックテーブル３６を撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付ける。このチャックテーブル３６の移動距離は、背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２から設計上の撮像手段７（ＳＤ）の位置までの距離(L2)に設定されている。このようにして、板状物１０を保持したチャックテーブル３６を撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付けたならば、撮像手段７（ＳＤ）によってチャックテーブル３６に保持された板状物１０を撮像し、撮像した画像信号を制御手段２０に送る。制御手段２０は、撮像手段７（ＳＤ）から送られた画像信号に基づいて、図７の(b)に示すように撮像手段７（ＳＤ）が撮像した画像を表示手段（ＤＰ）に表示する。このように表示手段（ＤＰ）に表示された画像に基づいて、オペレータはチャックテーブル３６上に保持された板状物１０の表面に塗布された検出物質１１に生成されたエアー噴射痕１１０が撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心PからX,Y方向に変位している変位量Δx、Δyを検出することができる（変位量検出工程）。図７の(b)に示す実施形態においては、エアー噴射ノズル８３２の中心は撮像手段７（ＳＤ）の中心PからX軸方向にプラスΔxだけ変位し、Y軸方向にマイナスΔyだけ変位していることになる。

なお、表示手段（ＤＰ）に表示された画像によって上記X,Y方向の変位量が確認し難い場合には、加工送り手段３７のパルスモータ３７２(M2)を手動で作動するためのX軸作動ボタン(XB)および第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３8２(M3)を手動で作動するためのY軸作動ボタン(YB)を作動してチャックテーブル３６をX軸方向およびY軸方向に移動し、オペレータはチャックテーブル３６上に保持された板状物１０の表面に塗布された検出物質１１に生成されたエアー噴射痕１１０を撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心Pに位置付けることにより、上記X,Y方向の変位量を求める。即ち、チャックテーブル３６上に保持された板状物１０の表面に塗布された検出物質１１に生成されたエアー噴射痕１１０を撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心Pに位置付けるために作動したX軸作動ボタン(XB)およびY軸作動ボタン(YB)の作動回数に基づいて、加工送り手段３７のパルスモータ３７２(M2)および第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３8２(M3)に印加する駆動パルス数をそれぞれ積算することにより、X,Y方向の変位量（駆動パルス数×１駆動パルス当たりの移動量）を求めることができる。このようにして、上記X,Y方向の変位量Δx、Δyを求めたならば、オペレータは該変位量Δx、Δyを入力手段(IM)から制御手段２０に入力する。そして、制御手段２０は、入力手段(IM)から入力された変位量Δx、Δyをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納する。

上述した変位量検出工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して板状物１０を保持したチャックテーブル３６を図１に示す被加工物着脱位置に位置付け、板状物１０の吸引保持を解除し、チャックテーブル３６上から板状物１０を取り除く。次に、図８の(a)に示すようにチャックテーブル３６上に被加工物Wを載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル３６上に被加工物Wを吸引保持する（被加工物保持工程）。そして、オペレータは被加工物Wの表面において高さを検出したい領域を図８の(b)に示すように高さ検出領域(A)として設定する。この高さ検出領域(A)は、図示の実施形態においては被加工物Wの中心から変位した位置に設定されている。

上記被加工物保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して図９の(a)に示すように被加工物Wを保持したチャックテーブル３６を撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付ける（チャックテーブル位置付け工程）。なお、この加工送り手段３７によるチャックテーブル３６の移動距離は、被加工物着脱位置に位置付けられたチャックテーブル３６と背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２とのX軸方向の間隔である所定距離(L1)とエアー噴射ノズル８３２と撮像手段７（ＳＤ）のX軸方向の間隔である所定距離(L2)を加算した距離である。このようにして撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付けられたチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定されている高さ検出領域(A)は、図９の(b)に示すように撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心Pから変位している。

次に、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)を撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心Pに位置付ける中心位置付け工程を実施する。この中心位置付け工程においては、オペレータは図９の(b)に示す状態から切削送り手段３７のパルスモータ３７２(M2)を手動で作動するためのX軸作動ボタン(XB)および第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３8２(M3) を手動で作動するためのY軸作動ボタン(YB)を作動して、チャックテーブル３６をX軸方向に移動するとともにY軸方向に移動し、図９の(c)に示すようにチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)を撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域による撮像領域の中心Pに位置付ける。

上述した中心位置付け工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して被加工物Wを保持したチャックテーブル３６を図１０の(ａ)に示すように背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に位置付ける検出領域位置付け工程を実施する。このチャックテーブル３６の移動距離は、撮像手段７（ＳＤ）から設計上のエアー噴射ノズル８３２の位置までの上記所定距離(L2)である。このようにして被加工物Wを保持したチャックテーブル３６をエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に位置付けた状態においては、被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)は、図１０の(b)に示すようにエアー噴射ノズル８３２の噴射位置(N)に対してX,Y方向にそれぞれ上記変位量Δx、Δyだけ変位している。従って、この状態で背圧センサー式表面位置検出機構８を作動してエアー噴射ノズル８３２からエアーを噴射すると、噴射されたエアーは被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)からそれぞれΔx、Δyだけ変位した位置に噴射されることになり、高さ検出領域(A)における表面高さ位置を検出することができない。

そこで、図示の実施形態においては、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して被加工物Wを保持したチャックテーブル３６をX,Y方向にそれぞれプラスΔx、マイナスΔyだけ移動して、図１０の(ｃ)に示すようにチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)をエアー噴射ノズル８３２の噴射位置(N)に位置付ける補正工程を実施する。即ち、制御手段２０は上述した変位量検出工程においてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３に格納されている上記変位量Δx、Δyに基づいて加工送り手段３７のパルスモータ３７２(M2)および第１の割り出し送り手段３８のパルスモータ３8２(M3)を制御し、チャックテーブル３６をX軸方向およびY軸方向にプラスΔx、マイナスΔyだけ移動して図１０の(ｃ)に示すようにチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)をエアー噴射ノズル８３２の噴射位置(N)に位置付ける。

以上のようにして、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)をエアー噴射ノズル８３２の噴射位置(N)に位置付けたならば、背圧センサー式表面位置検出機構８を作動してエアー噴射ノズル８３２を噴射し、上述した表面高さ位置検出工程を実施する。この結果、エアー噴射ノズル８３２から噴射されるエアーは、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)に噴射されるので、設定された高さ検出領域(A)の表面高さ位置を正確に検出することができる。

以上のように、図示の実施形態における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法においては、チャックテーブル３６の保持面に保持された板状物１０の表面にゲル状物質からなる検出物質１１を塗布する検出物質塗布工程と、背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に板状物１０を保持したチャックテーブル３６を位置付け、エアー噴射ノズル８３２からエアーを噴射して板状物１０の表面に塗布された検出物質１１にエアー噴射痕１１０を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、加工送り手段３７を作動して板状物１０を保持したチャックテーブル３７を所定距離移動して撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付け、板状物１０の表面に塗布された検出物質１１に生成されたエアー噴射痕１１０の撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心からのX,Y方向の変位量を求める変位量検出工程と、板状物１０をチャックテーブル３６から除去してチャックテーブル３６の保持面に被加工物を保持する被加工物保持工程と、切削送り手段３７を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを撮像手段７（ＳＤ）の直下に位置付けるとともに、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)を撮像手段７（ＳＤ）による撮像領域の中心に位置付ける中心位置付け工程と、加工送り手段３７を作動して被加工物Wを保持したチャックテーブル３６を所定距離(L2)移動して背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に位置付ける検出領域位置付け工程と、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射領域に位置付けられたチャックテーブル３６を変位量検出工程によって検出されたX,Y方向の変位量に基づいて移動し、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)を背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の噴射位置に位置付ける補正工程とを含んでいるので、エアー噴射ノズル８３２の取り付け位置が設計値から変位していてもチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定され高さ検出領域(A)を背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２の直下に位置付けることができる。従って、背圧センサー式表面位置検出機構８のエアー噴射ノズル８３２から噴射されるエアーはチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに設定された高さ検出領域(A)に噴射されるため、設定された高さ検出領域(A)の表面高さ位置を正確に検出することができる。

以上、本発明を切削装置に実施した例を示したが、本発明はレーザー加工装置のようにチャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出して加工する加工装置に適用することができる

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：スピンドル支持機構
４３：第２の割り出し送り手段
５：スピンドルユニット
５１：ユニットホルダ
５２：スピンドルハウジング
５３：回転スピンドル
５５：切り込み送り手段
５６：Z軸方向位置検出手段
６：切削ブレード
７：撮像手段（ＳＤ）
８：背圧センサー式表面位置検出機構
８４：差圧センサー（ＤＳ）
１０：板状物
２０：制御手段
W：被加工物

Claims (2)

1. 被加工物を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の保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルを該加工手段に対して加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該撮像手段と加工送り方向に所定距離をおいて装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にエアー噴射ノズルからエアーを噴出しノズルの背圧を計測することにより該チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出する背圧センサー式表面位置検出機構と、を具備する加工装置における該撮像手段の中心と該エアー噴射ノズルの中心との変位量を検出する変位量検出方法であって、
   該チャックテーブルの保持面に板状物を保持する板状物保持工程と、
   該板状物保持工程の前または後に板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、
   該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、
   該エアー噴射痕生成工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の該撮像手段による撮像領域の中心からの変位量を求める変位量検出工程と、を含む、
   ことを特徴とする変位量検出方法。
2. 被加工物を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の保持面に保持された被加工物を加工する加工手段と、該チャックテーブルを該加工手段に対して加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工手段を該チャックテーブルに対して該加工送り方向と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に移動せしめる割り出し送り手段と、該加工手段に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、該加工手段に該撮像手段とX軸方向に所定距離をおいて装着され該チャックテーブルに保持された被加工物の表面にエアー噴射ノズルからエアーを噴出しノズルの背圧を計測することにより該チャックテーブルに保持された被加工物の表面高さ位置を検出する背圧センサー式表面位置検出機構と、を具備する加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法であって、
   該チャックテーブルの保持面に板状物を保持する板状物保持工程と、
   該板状物保持工程の前または後に板状物の表面にゲル状物質からなる検出物質を塗布する検出物質塗布工程と、
   該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付け、エアー噴射ノズルからエアーを噴射して板状物の表面に塗布された検出物質にエアー噴射痕を生成せしめるエアー噴射痕生成工程と、
   該エアー噴射痕生成工程を実施した後に、該加工送り手段を作動して板状物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該撮像手段の直下に位置付け、板状物の表面に塗布された検出物質に生成されたエアー噴射痕の該撮像手段による撮像領域の中心からのX,Y方向の変位量を求める変位量検出工程と、
   該変位量検出工程が実施された板状物を該チャックテーブルから除去して該チャックテーブルの保持面に被加工物を保持する被加工物保持工程と、
   該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを該撮像手段の直下に位置付けるとともに、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該チャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を撮像手段による撮像領域の中心に位置付ける中心位置付け工程と、
   該中心位置付け工程を実施した後、該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを該所定距離移動して該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付ける検出領域位置付け工程と、
   該検出領域位置付け工程を実施した後、該加工送り手段および割り出し送り手段を作動して該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射領域に位置付けられた該チャックテーブルを該変位量検出工程によって検出されたX,Y方向の変位量に基づいて移動し、該チャックテーブルに保持された被加工物に設定された高さ検出領域を該背圧センサー式表面位置検出機構のエアー噴射ノズルの噴射位置に位置付ける補正工程と、を含む、
   ことを特徴とする加工装置における被加工物の高さ検出領域の位置付け方法。

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