JP7262901B2 - 被加工物の切削方法 - Google Patents

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Description

本発明は、被加工物の外周部の高さと外周部の縁の位置とを検出した上で、被加工物の外周部を切削する被加工物の切削方法に関する。
半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を切削する際には、例えば、被加工物を保持するチャックテーブルと、環状の切削ブレードを装着した切削ユニットとを備える切削装置が使用される。切削ユニットは、例えば、スピンドルと、スピンドルの一端側に装着される円環状の切削ブレードと、スピンドルの他端側に装着される回転駆動源とを有する。
被加工物を切削する場合には、例えば、チャックテーブルの保持面で被加工物の一面側を保持した状態で、回転している切削ブレードの下端を被加工物の一面よりも低い位置に位置付ける。そして、チャックテーブルと切削ユニットとを相対的に移動させることで、この移動の経路に沿って被加工物を切削する。
ところで、被加工物の裏面側を研削することにより被加工物を薄化する際には、例えば、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルの上方に配置された研削ユニットとを備える研削装置が使用される。
研削ユニットは、例えば、回転軸となるスピンドルを有する。スピンドルの下面側には、円盤状のホイールマウントが固定されている。また、ホイールマウントの下面側には、円環状の研削ホイールが装着されている。この研削ホイールの下面側には、複数の研削砥石が環状に設けられている。
被加工物を研削する場合には、被加工物の表面側をチャックテーブルで保持した状態でチャックテーブルを回転させ、更に、研削ユニットのスピンドルを回転軸として研削ホイールをチャックテーブルと同じ方向に回転させる。そして、研削ホイールの下面側を被加工物の裏面側に押し当てることで、被加工物の裏面側を研削する。
しかし、円盤状の被加工物は、通常、外周部にベベルを有するので、被加工物を研削して薄化すると、被加工物の外周部において断面形状がナイフエッジの様に鋭利に尖る。ナイフエッジが形成されると、外周部を起点に被加工物が破損し易くなる。
そこで、研削時の外周部の破損を防ぐために、まず、被加工物の表面側の外周部を所定厚さだけ切削装置で切削することで除去し（即ち、エッジトリミングを行い）、その後、被加工物の裏面側を研削装置で研削する技術が知られている(例えば、特許文献１参照)。
エッジトリミングを行うときには、例えば、チャックテーブルで被加工物の裏面側を吸引して保持する。次いで、スピンドルを回転軸として回転させた切削ブレードを被加工物の表面側の外周部に切り込んだ状態で、チャックテーブルを回転させる。
特開２０００－１７３９６１号公報
エッジトリミングを行う際に、円盤状の被加工物の外周円の中心がチャックテーブルの回転中心からずれていると、被加工物の外周部に切削ブレードを位置付けていても、チャックテーブルの回転と共に、被加工物に対する切削ブレードの位置がずれてしまう。
また、被加工物の外周部の周方向で切被加工物の厚さがばらついていると、被加工物の所定深さに切削ブレードの下端を位置付けていても、チャックテーブルの回転と共に、被加工物への切削ブレードの切り込み深さが変化してしまう。
本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、チャックテーブルの回転中心に対する被加工物の外周円の中心のずれ量と、被加工物の厚さばらつきとを考慮して、被加工物の外周部を切削することを目的とする。
本発明の一態様によれば、円盤状の被加工物を保持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該被加工物を切削可能な切削ブレードをそれぞれ有する第１の切削ユニット及び第２の切削ユニットと、該第１の切削ユニットに固定され、該被加工物の外周部の縁の位置を検出する縁位置検出ユニットと、該第２の切削ユニットに固定され、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面の高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットと、を備える切削装置を用いて、該被加工物の該表面側の該外周部を切削する被加工物の切削方法であって、該被加工物の該表面側が露出する様に、該被加工物の裏面側を該チャックテーブルで保持する保持ステップと、該高さ位置検出ユニットを用いて、該被加工物の該表面の該外周部の複数箇所の高さ位置を検出する高さ位置検出ステップと、該高さ位置検出ステップを行いながら、該縁位置検出ユニットを用いて、該縁の位置を検出する縁位置検出ステップと、該縁位置検出ステップで検出された該縁の位置から算出された該被加工物の中心と該チャックテーブルの回転中心とのずれ量に基づいて該第１の切削ユニット及び該第２の切削ユニットの一方の切削ブレードの位置を調整し、且つ、該高さ位置検出ステップで検出された該複数箇所の高さ位置に基づいて該被加工物に該一方の切削ブレードを切り込む深さを調整しながら、該被加工物の該外周部を切削する外周部切削ステップと、を備える被加工物の切削方法が提供される。
好ましくは、該縁位置検出ユニットは、被写体を可視光で撮像するカメラ又はレーザー変位計である。
また、好ましくは、該高さ位置検出ユニットは、背圧式センサである。
本発明の他の態様によれば、円盤状の被加工物を保持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該被加工物を切削可能な切削ブレードをそれぞれ有する第１の切削ユニット及び第２の切削ユニットと、該第１の切削ユニットに固定され、該被加工物の外周部の縁の位置を検出する縁位置検出ユニットと、該第２の切削ユニットに固定され、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面の高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットと、を備える切削装置を用いて、該被加工物の該表面側の該外周部を切削する被加工物の切削方法であって、該被加工物の該表面側が露出する様に、該被加工物の裏面側を該チャックテーブルで保持する保持ステップと、該縁位置検出ユニットを用いて、該縁の位置を検出する縁位置検出ステップと、該縁位置検出ステップで検出された該縁の位置から算出された該被加工物の中心と、該チャックテーブルの回転中心とのずれ量に基づいて、該高さ位置検出ユニットの位置を調整しながら、該被加工物の該表面の該外周部の複数箇所の高さ位置を検出する高さ位置検出ステップと、該第１の切削ユニット及び該第２の切削ユニットの一方の切削ブレードの位置を該ずれ量に基づいて調整し、且つ、該高さ位置検出ステップで検出された該複数箇所の高さ位置に基づいて該被加工物に該一方の切削ブレードを切り込む深さを調整しながら、該被加工物の該外周部を切削する外周部切削ステップと、を備える被加工物の切削方法が提供される。
本発明の一態様に係る被加工物の切削方法では、高さ位置検出ステップで、円盤状の被加工物の表面の外周部の複数箇所の高さ位置を検出する。更に、高さ位置検出ステップを行いながら、縁位置検出ユニットを用いて被加工物の縁の位置を検出する縁位置検出ステップを行う。高さ位置検出ステップ及び縁位置検出ステップの後、被加工物の外周部を切削する外周部切削ステップを行う。
外周部切削ステップでは、縁位置検出ステップで検出された外周部の縁の位置から算出された被加工物の中心と、チャックテーブルの回転中心とのズレ量に基づいて、切削ブレードの位置を調整する。更に、外周部切削ステップでは、切削ブレードを被加工物に切り込む深さを、高さ位置検出ステップで測定した複数箇所の高さ位置に基づいて調整する。
この様に、被加工物の中心とチャックテーブルの回転中心とのズレ量に基づいて切削ブレードの位置を調整するので、切削ブレードの位置を調整しない場合に比べて、予め定められた幅だけ正確に外周部を切削できる。
また、外周部の高さ位置に基づいて切削ブレードの切り込み深さを調整するので、切り込み深さを調整しない場合に比べて、表面からの切り込み深さのばらつきを抑えて、切り込み深さを略一定にできる。加えて、高さ位置検出ステップを行いながら縁位置検出ステップを行うことで、両者を各々単独で行う場合に比べて、検出作業に要する時間を短縮できる。
切削装置の斜視図である。 図２（Ａ）は第１の切削ユニット等の上面図であり、図２（Ｂ）は第１の切削ユニット等の一部断面側面図である。 第１実施形態に係る被加工物の切削方法のフロー図である。 図４（Ａ）は被加工物が載置されたチャックテーブル等の上面図であり、図４（Ｂ）は被加工物が載置されたチャックテーブル等の一部断面側面図である。 図５（Ａ）は高さ位置検出ステップを説明するための被加工物の上面図であり、図５（Ｂ）は外周部の複数箇所での高さを示すデータの例である。 縁位置検出ステップを説明するための被加工物等の上面図である。 外周部切削ステップを説明するための被加工物等の一部断面側面図である。 図８（Ａ）はチャックテーブルの回転角度が０度の場合の被加工物等の上面図であり、図８（Ｂ）はチャックテーブルの回転角度が９０度の場合の被加工物等の上面図であり、図８（Ｃ）はチャックテーブルの回転角度が１８０度の場合の被加工物等の上面図であり、図８（Ｄ）はチャックテーブルの回転角度が２７０度の場合の被加工物等の上面図である。 第２実施形態に係る被加工物の切削方法のフロー図である。 レーザー変位計を用いて縁位置検出ステップを行う場合の被加工物等の一部断面側面図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、切削装置２の斜視図である。切削装置２は、各構成要素が搭載される基台４を備える。基台４の上面には、Ｘ軸移動機構（加工送りユニット）６が設けられている。
Ｘ軸移動機構６は、Ｘ軸方向（加工送り方向、前後方向）に概ね平行な一対のＸ軸ガイドレール８を有し、Ｘ軸ガイドレール８には、Ｘ軸移動テーブル１０がスライド可能に取り付けられている。
Ｘ軸移動テーブル１０の下面（裏面）側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール８に平行なＸ軸ボールねじ１２が回転可能な態様で連結されている。
Ｘ軸ボールねじ１２の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１４が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１４でＸ軸ボールねじ１２を回転させることで、Ｘ軸移動テーブル１０は、Ｘ軸ガイドレール８に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル１０の上面側（表面側）には、円柱状のθテーブル１６が設けられている。θテーブル１６はモータ等の回転駆動源（不図示）を備えており、θテーブル１６上には、テーブル基台１８ａ等が設けられている。
テーブル基台１８ａは略円柱形状を有し、θテーブル１６の上面に連結している。テーブル基台１８ａの周囲にはテーブルカバー１８ｂが設けられており、このテーブルカバー１８ｂのＸ軸方向の一方側及び他方側には、伸縮可能な蛇腹状のカバー部材（不図示）が設けられている。
テーブルカバー１８ｂ及びカバー部材は、Ｘ軸移動テーブル１０を含むＸ軸移動機構６の上方を覆っている。テーブル基台１８ａの上面には、円盤状のチャックテーブル２０が設けられている。
チャックテーブル２０は、テーブル基台１８ａを介してθテーブル１６に連結している。それゆえ、チャックテーブル２０は、Ｚ軸方向（切り込み送り方向、上下方向）に概ね平行な直線を回転軸２４（図２（Ｂ）参照）として回転可能である。
チャックテーブル２０は、枠体２０ａを有する。枠体２０ａは、ステンレス鋼等の金属で形成されており、底面を構成する円盤部と、円盤部の上面側に位置し所定の幅を有する円環状の環状部とを有する。
円盤部と環状部とによって、枠体２０ａの上面側には凹部が形成されている。この凹部には、保持プレート２０ｂが固定されている。保持プレート２０ｂは、例えば、多孔質セラミックスで形成されている。
保持プレート２０ｂは、枠体２０ａに形成されている流路を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。吸引源を動作させると、保持プレート２０ｂの上面には負圧が発生する。
保持プレート２０ｂ上には、被加工物１１等が載置される。被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体で形成された円盤状のウェーハであり、その表面１１ａ側に、デバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とを有する。
デバイス領域は、格子状に配列された分割予定ライン（ストリート）で更に複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成されている。
被加工物１１の裏面１１ｂ側を、枠体２０ａ及び保持プレート２０ｂの各上面に接触させた状態で負圧を発生させると、被加工物１１はチャックテーブル２０で保持される。それゆえ、通常、枠体２０ａの上面と保持プレート２０ｂの上面とを合わせて、チャックテーブル２０の保持面２０ｃと称する。被加工物１１は、この保持面２０ｃで保持される。
ところで、チャックテーブル２０は、枠体２０ａのみで構成されてもよい。この場合、枠体２０ａの環状部の上面には、複数の吸引口（不図示）が設けられる。複数の吸引口は、例えば、チャックテーブル２０を上面視した場合に、周方向に略等間隔で設けられる。
各吸引口は、環状部の厚さ方向に形成された流路の一端に位置する。この流路の他端は、円盤部に形成されている流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続される。吸引源を動作させると、環状部の上面には負圧が発生するので、環状部の上面で、被加工物１１は吸引して保持される。
それゆえ、チャックテーブル２０が保持プレート２０ｂを有せず。枠体２０ａの上面に吸引口が形成されている場合、枠体２０ａの上面を、チャックテーブル２０の保持面２０ｃと称する。
基台４の上面には、Ｘ軸移動機構６を跨ぐ門型の支持構造３０が設けられている。支持構造３０の前面上部には、割り出し送りユニット及び切り込み送りユニットをそれぞれ有する、２組の切削ユニット移動機構３２が設けられている。まず、割り出し送りユニットについて説明する。
各切削ユニット移動機構３２は、支持構造３０の前面に配置されＹ軸方向（割り出し送り方向、左右方向）に概ね平行な一対のＹ軸ガイドレール３４を共通に備える。Ｙ軸ガイドレール３４には、各切削ユニット移動機構３２を構成するＹ軸移動プレート３６がスライド可能に取り付けられている。
各Ｙ軸移動プレート３６の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられている。各ナット部には、Ｙ軸ガイドレール３４に概ね平行なＹ軸ボールねじ３８が回転可能な態様で連結されている。
各Ｙ軸ボールねじ３８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ４０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ４０でＹ軸ボールねじ３８を回転させれば、Ｙ軸移動プレート３６は、Ｙ軸ガイドレール３４に沿ってＹ軸方向に移動する。
各Ｙ軸移動プレート３６の前面（表面）には、切り込みユニットが設けられている。切り込みユニットは、Ｚ軸方向に概ね平行な一対のＺ軸ガイドレール４２を有し、この一対のＺ軸ガイドレール４２はＹ軸移動プレート３６の前面に設けられている。
Ｚ軸ガイドレール４２には、Ｚ軸移動プレート４４がスライド可能に取り付けられている。各Ｚ軸移動プレート４４の裏面側には、ナット部（不図示）が設けられている。各ナット部には、Ｚ軸ガイドレール４２に平行なＺ軸ボールねじ４６が回転可能な態様で連結されている。
各Ｚ軸ボールねじ４６の一端部には、Ｚ軸パルスモータ４８が連結されている。Ｚ軸パルスモータ４８でＺ軸ボールねじ４６を回転させれば、Ｚ軸移動プレート４４は、Ｚ軸ガイドレール４２に沿ってＺ軸方向に移動する。
Ｙ軸方向の一方側に位置するＺ軸移動プレート４４の下部には、被加工物１１を切削するための第１の切削ユニット５０が固定されている。また、Ｙ軸方向の他方側に位置するＺ軸移動プレート４４の下部には、被加工物１１を切削するための第２の切削ユニット６０が固定されている。
なお、チャックテーブル２０に対する第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０のＸ軸方向の位置は、Ｘ軸パルスモータ１４に入力されるパルス信号のパルス数等を利用して特定できる。
また、チャックテーブル２０に対する第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０のＹ軸方向の位置は、Ｙ軸パルスモータ４０に入力されるパルス信号のパルス数を利用して特定できる。同様に、チャックテーブル２０に対する第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０のＺ軸方向の位置は、Ｚ軸パルスモータ４８に入力されるパルス信号のパルス数を利用して特定できる。
ここで、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）を参照して、第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０について説明する。図２（Ａ）は、第１の切削ユニット５０等の上面図であり、図２（Ｂ）は、第１の切削ユニット５０等の一部断面側面図である。
第１の切削ユニット５０は、スピンドルハウジング５２を有する。スピンドルハウジング５２には、スピンドル５４の一部が回転可能な態様で収容されている。スピンドル５４のうちスピンドルハウジング５２から突出している一端側には、環状の切削ブレード５６が装着される。
切削ブレード５６は、被加工物１１を切削可能な切り刃を外周部に有する。切削ブレード５６は、例えば、ハブ型の切削ブレードである。スピンドル５４の他端側には、回転駆動源となるモータ（不図示）が連結されている。モータを動作させると、切削ブレード５６は、スピンドル５４を回転軸として回転する。
スピンドルハウジング５２のＸ軸方向の他方側には、カメラユニット（縁位置検出ユニット）５８が固定されている。カメラユニット５８は、チャックテーブル２０の保持面２０ｃで保持された被加工物１１等の被写体を可視光で撮像する。
カメラユニット５８は、例えば、対物レンズ（不図示）と、ＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（不図示）とを有する。カメラユニット５８は、対物レンズを介して被写体からの光（可視光）を撮像素子で受光することにより、被写体を撮像する。
第２の切削ユニット６０も、スピンドルハウジング６２、スピンドル６４、切削ブレード６６等を有する。第２の切削ユニット６０の構造は、第１の切削ユニット５０と同じであるので、これ以上の説明を省略する。
スピンドルハウジング６２のＸ軸方向の他方側には、背圧式センサユニット（高さ位置検出ユニット）６８が固定されている。背圧式センサユニット６８は、例えば、チャックテーブル２０の保持面２０ｃで保持された被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を、被加工物１１に接触することなく検出する。
ここで、背圧式センサユニット６８の構造について説明する。背圧式センサユニット６８は、気体供給源（不図示）に一端が接続された気体供給パイプ（不図示）を含む。この気体供給パイプの他端には、ノズル６８ａが接続されている。
気体供給パイプは、その一端と他端との間の位置から分岐する分岐部（不図示）を有する。分岐部は、微差圧力計（不図示）内の第１気体室に接続している。微差圧力計は、第１気体室と、この第１気体室から空間的に分離された第２気体室とを有する。
第１気体室及び第２気体室は、ダイヤフラム（不図示）により分離されており、ダイヤフラムには歪ゲージ（不図示）が取り付けられている。また、第２気体室には、気体開放パイプ（不図示）が接続されており、気体開放パイプの内部の圧力は一定の気圧で維持されている。
次に、背圧式センサユニット６８を用いて、ノズル６８ａの下端からノズル６８ａの下方に位置する物体までの未知の距離を測定する方法について説明する。なお、ノズル６８ａの高さ位置は、Ｚ軸パルスモータ４８により精密に制御される。
ノズル６８ａの下方には、物体（例えば、被加工物１１）が設けられる。所定の気圧でノズル６８ａから気体を噴射すると、気体は物体により反射され、反射された気体の一部はノズル６８ａ内へ取り込まれる。ノズル６８ａへ取り込まれる気体の量（反射量）は、ノズル６８ａの下端と物体の表面との距離に応じて変化する。それゆえ、この距離に応じて第１気体室の圧力が変化する。
第１気体室と第２気体室との間に圧力差が生じると、歪ゲージの抵抗値が変化する。歪ゲージの抵抗値が変化すると、歪ゲージに接続された電圧計（不図示）の電圧値が変化する。例えば、ノズル６８ａと物体との距離が大きくなると電圧値は小さくなり、この距離が小さくなると電圧値は大きくなる。この様な距離と電圧値との対応関係（グラフ、対応テーブル等）は、予め測定され、制御部（不図示）の記憶装置等に記憶される。
各々予め測定された距離と電圧値との対応関係に基づき、ノズル６８ａの下端からノズル６８ａの下方に位置する物体の表面までの未知の距離が測定される。例えば、ノズル６８ａから物体の表面に気体を噴射した後、上記の対応関係を利用して、電圧計で測定された電圧値を距離に換算することで、物体の表面までの未知の距離を測定する。
ここで、図１に戻る。第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０の各々の下方には、切削ブレード５６の下端の位置（高さ）を検出するブレード位置検出ユニット７０が設けられている。
Ｘ軸移動機構６、θテーブル１６、切削ユニット移動機構３２、第１の切削ユニット５０、カメラユニット５８、第２の切削ユニット６０、背圧式センサユニット６８、ブレード位置検出ユニット７０等は、それぞれ、制御部（不図示）に接続されている。制御部は、被加工物１１の加工条件等に合わせてＸ軸移動機構６等を制御する。
制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置や、フラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成される。記憶装置に記憶されるプログラム等のソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、制御部は、ソフトウェアと処理装置（ハードウェア資源）とが協働した具体的手段として機能する。
次に、上述の切削装置２を用いて被加工物１１の表面１１ａ側の外周部を切削して除去する、被加工物１１の切削方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る被加工物１１の切削方法のフロー図である。
第１実施形態では、まず、被加工物１１の裏面１１ｂ側を保持面２０ｃで保持して、被加工物１１の表面１１ａを露出させる（保持ステップ（Ｓ１０））。保持ステップ（Ｓ１０）の後、背圧式センサユニット６８を用いて、被加工物１１の表面１１ａの外周部の複数箇所の高さ位置を検出する（高さ位置検出ステップ（Ｓ２０））。
高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）では、まず、第１の切削ユニット５０と第２の切削ユニット６０とが互いに接触しない様に、カメラユニット５８の対物レンズと背圧式センサユニット６８のノズル６８ａとを被加工物１１の外周部上の異なる領域に位置付ける。
第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０の配置の一例を図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）は、被加工物１１が載置されたチャックテーブル２０等の上面図であり、図４（Ｂ）は、被加工物１１が載置されたチャックテーブル２０等の一部断面側面図である。
次に、ノズル６８ａから外周部１１ｃの表面１１ａの一箇所に向けて、所定の圧力で空気等の気体を瞬間的に噴射する。そして、表面１１ａの一箇所の高さが、制御部により算出される。
次に、チャックテーブル２０を所定角度だけ回転させて静止させた後、再び、ノズル６８ａから外周部１１ｃの表面１１ａの他の一箇所に気体を瞬間的に噴射する。この様に、ノズル６８ａからの気体の噴射と、チャックテーブル２０の所定角度の回転とを順次繰り返す。
図５（Ａ）は、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）を説明するための被加工物１１の上面図である。本実施形態では、所定の時間（例えば、１７ｓ）をかけて、図５（Ａ）に示す様に、表面１１ａの外周部１１ｃにおける異なる９箇所（Ｐ１からＰ９）の各々において、ノズル６８ａの下端から被加工物１１の表面１１ａまでの第１距離を検出する。
なお、保持面２０ｃからノズル６８ａの下端までの第２距離は、Ｚ軸パルスモータ４８等を用いて予め測定されている。それゆえ、第２距離から第１距離を引くことで、保持面２０ｃを基準とした被加工物１１の表面１１ａの高さＺが算出される（即ち、表面１１ａの高さＺ＝第２距離－第１距離）。
図５（Ｂ）は、外周部１１ｃの複数箇所での高さを示すデータの例である。なお、図５（Ｂ）では、周方向において隣接する２箇所の高さを線型補間したグラフＡを示している。グラフＡは、後述する様に、外周部１１ｃの切り込み深さを調整する際に利用される。
本実施形態では、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）を行いながら、カメラユニット５８を用いて被加工物１１を撮像し、撮像して得た画像に基づいて被加工物１１の外周部１１ｃの縁の位置を検出する（縁位置検出ステップ（Ｓ３０））。
縁位置検出ステップ（Ｓ３０）では、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）で高さ位置が検出される外周部１１ｃの複数箇所のうち、任意の数箇所（例えば、４箇所）を撮像する。図６は、縁位置検出ステップ（Ｓ３０）を説明するための被加工物１１等の上面図である。
例えば、図６に示すＰ５の上方に、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）で用いるノズル６８ａが位置する場合には、図６に示すＰ９の上方に縁位置検出ステップ（Ｓ３０）で用いるカメラユニット５８の対物レンズを位置付ける。但し、対物レンズ及びノズル６８ａの配置はこの例に限定されるものではない。
縁位置検出ステップ（Ｓ３０）では、例えば、表面１１ａの外周部１１ｃにおける異なる４箇所（Ｐ２、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９）を含む領域を撮像する。なお、縁位置検出ステップ（Ｓ３０）で撮像する領域は４箇所のみに限定されない。
撮像により得られた各画像における１画素に対応する現実の長さ（μｍ）は予め定められている。また、各画像における各画素の（Ｘ，Ｙ）座標は、切削装置２において自動的に算出される。それゆえ、撮像により得た各画像を処理することにより、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ７及びＰ９の近傍に位置する４点であって、外周円上の異なる４点の位置座標（ｐ２、ｐ５、ｐ７及びｐ９）が検出される。
この４点により、４点に内接する外周円（即ち、外周部１１ｃの縁）の位置が検出される。なお、縁位置検出ステップ（Ｓ３０）では、外周部１１ｃの外周円の全座標が特定される必要はなく、外周円の３点以上の座標が特定されればよい。
なお、本実施形態において、Ｓ２０を行いながらＳ３０を行うとは、Ｓ２０において気体の噴射及び高さＺの算出が行われる時間と、Ｓ３０において撮像及び複数点の位置座標の検出が行われるの時間とが、一部又は全部重なっていることを意味する。
本実施形態では、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）を行いながら縁位置検出ステップ（Ｓ３０）を行うことで、両者を各々単独で行う場合に比べて、検出作業に要する時間を短縮できる。即ち、両者を各々単独で行う場合に比べて、検出作業に要する時間を短縮するという課題を解決できる。
例えば、Ｓ２０及びＳ３０を各々単独で行う場合、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）には１７ｓを要し、更に、縁位置検出ステップ（Ｓ３０）には１５ｓを要する。しかし、例えば、Ｓ２０を行う１７ｓの時間内にＳ３０も並行して行うことで、両者を各々単独で行う場合に比べて、検出作業に要する時間を約半分に短縮できる。
縁位置検出ステップ（Ｓ３０）の後、例えば、検出されたｐ２、ｐ５、ｐ７及びｐ９の（Ｘ，Ｙ）座標を用いて被加工物１１を上面視した場合の外周円の中心１１ｄが制御部により算出される（中心位置算出ステップ（Ｓ４０））。
なお、Ｓ２０を行いながら、Ｓ３０及びＳ４０を行ってもよい。つまり、Ｓ２０において気体の噴射及び高さＺの算出が行われる時間と、Ｓ３０において撮像及び複数点の位置座標の検出が行われる時間並びにＳ４０において中心１１ｄを算出する時間とが、一部又は全部重なってもよい。
Ｓ４０では、三角形ｐ２ｐ５ｐ７が外接する円の中心（即ち、外心）の（Ｘ，Ｙ）座標であるＷｃ１を算出する。例えば、直線ｐ２ｐ５の垂直二等分線と、直線ｐ５ｐ７の垂直二等分線との交点の座標を求めることで、Ｗｃ１を算出する。
同様にして、三角形ｐ５ｐ７ｐ９の外心の（Ｘ，Ｙ）座標であるＷｃ２と、三角形ｐ７ｐ９ｐ２の外心の（Ｘ，Ｙ）座標であるＷｃ３と、三角形ｐ９ｐ２ｐ５の外心の（Ｘ，Ｙ）座標であるＷｃ４とを算出する。そして、例えば、Ｗｃ１、Ｗｃ２、Ｗｃ３及びＷｃ４の平均値を中心１１ｄとする。
ところで、図６に示す様に、被加工物１１の中心１１ｄは、チャックテーブル２０の回転中心２６からずれている場合がある。図６では、中心１１ｄ及び回転中心２６を結ぶ直線が、Ｘ軸方向に沿う場合を示しており、中心１１ｄ及び回転中心２６のずれの量(即ち、偏心量)を、ずれ量Ｂで示す。
Ｓ２０、Ｓ３０及びＳ４０の後、第１の切削ユニット５０及び第２の切削ユニット６０の一方の切削ブレードを用いて、被加工物１１の外周部１１ｃを切削する（外周部切削ステップ（Ｓ５０））。図７は、外周部切削ステップ（Ｓ５０）を説明するための被加工物１１等の一部断面側面図である。
図７に示す例では、第１の切削ユニット５０を用いて外周部１１ｃを切削する。但し、第２の切削ユニット６０を用いて外周部１１ｃを切削してもよい。外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、まず、スピンドル５４を回転軸として切削ブレード５６を所定の回転数（例えば、３００００ｒｐｍ）で回転させる。
そして、切削ブレード５６を回転させた状態で、切削ブレード５６の下端を表面１１ａよりも低く且つ裏面１１ｂよりも高い所定の高さに位置付ける。これにより、切削ブレード５６を被加工物１１の外周部１１ｃに切り込む深さ（即ち、切り込み深さ）を調整する。
その後、Ｘ軸移動機構６を用いてチャックテーブル２０をＸ軸方に移動させて、切削ブレード５６を外周部１１ｃのＰ１の位置に切り込ませる。次に、回転軸２４の周りの所定方向（例えば、チャックテーブル２０の上面視で時計回りの方向）に、チャックテーブル２０を回転させる。
但し、中心１１ｄと回転中心２６とは、ずれているので、切削ブレード５６の位置を固定した場合、除去される外周部１１ｃの幅が、外周部１１ｃの周方向で異なることとなる。そこで、外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、図８（Ａ）から図８（Ｄ）に示す様に、ずれ量Ｂに基づいて切削ブレード５６の位置を調整しながら、外周部１１ｃを切削する。
なお、図８（Ａ）から図８（Ｄ）では、被加工物１１の大きさ、ずれ量Ｂ等を、図６に比べて誇張して示している点に留意されたい。図８（Ａ）は、チャックテーブル２０の回転角度が０度の場合の被加工物１１等の上面図である。図８（Ａ）は、切削ブレード５６を外周部１１ｃのＰ１の位置に切り込ませた状態を示す。
次いで、チャックテーブル２０を、例えば、上面視で時計回りに一定の回転速度で回転させる。このとき、切削ブレード５６の下方に位置する外周部１１ｃは、ずれ量Ｂに起因して、図８（Ａ）に示すＰ１の場合に比べてＹ軸方向の一方側に突出する様に移動する。
そこで、除去される外周部１１ｃの幅を一定にするために、チャックテーブル２０が回転するにつれて、切削ブレード５６をＹ軸方向の一方側に動かす。図８（Ｂ）は、チャックテーブル２０の回転角度が９０度の場合の被加工物１１等の上面図である。
更に、チャックテーブル２０を回転させると、切削ブレード５６の下方に位置する外周部１１ｃは、ずれ量Ｂに起因して、図８（Ａ）に示す場合と同じ位置に移動する。そこで、除去される外周部１１ｃの幅を一定にするために、切削ブレード５６をＹ軸方向の他方側に動かす。図８（Ｃ）は、チャックテーブル２０の回転角度が１８０度の場合の被加工物１１等の上面図である。
更に、チャックテーブル２０を回転させると、切削ブレード５６の下方に位置する外周部１１ｃは、ずれ量Ｂに起因して、図８（Ａ）に示す場合よりもＹ軸方向の他方側に移動する。そこで、除去される外周部１１ｃの幅を一定にするために、切削ブレード５６をＹ軸方向の他方側に動かす。図８（Ｄ）は、チャックテーブル２０の回転角度が２７０度の場合の被加工物１１等の上面図である。
更に、チャックテーブル２０を回転させると、切削ブレード５６の下方に位置する外周部１１ｃは、ずれ量Ｂに起因して、図８（Ａ）に示す場合よりもＹ軸方向の一方側に移動する。そこで、除去される外周部１１ｃの幅を一定にするために、切削ブレード５６をＹ軸方向の一方側に動かす。
この様に、中心１１ｄと回転中心２６とのずれ量Ｂに基づいて切削ブレード５６の位置を調整するので、切削ブレード５６の位置を調整しない場合に比べて、予め定められた幅だけ正確に外周部１１ｃを切削できる。
なお、外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、除去される外周部１１ｃの幅を一定にするために、チャックテーブル２０をＹ軸方向に沿って動かすことに加えて、必要に応じて、チャックテーブル２０をＸ軸方向に沿って動かしてもよい。
ところで、上述したグラフＡ（図５（Ｂ）参照）に示す様に、外周部１１ｃの高さ位置は一定ではない。そこで、外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、外周部１１ｃへの切り込み深さが一定となる様に、チャックテーブル２０が回転するにつれて、切削ブレード５６の切り込み深さを調整する。
つまり、外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、ずれ量Ｂに基づいて切削ブレード５６の位置を調整し、且つ、高さ位置検出ステップ（Ｓ２０）で検出した複数箇所の高さ位置に基づいて切り込み深さを調整しながら、外周部１１ｃを切削する。
本実施形態の外周部切削ステップ（Ｓ５０）では、グラフＡに示す高さから所定の深さＣ（図５（Ｂ）参照）が切削により除去される様に、切削ブレード５６の下端の高さを調整する。なお、外周部切削ステップ（Ｓ５０）後の外周部１１ｃの高さを、図５（Ｂ）のグラフＤ（破線）で示す。
本実施形態では、外周部１１ｃの高さ位置に基づいて切削ブレード５６の切り込み深さを調整するので、切り込み深さを調整しない場合に比べて、表面１１ａからの切り込み深さのばらつきを抑えることができる。つまり、切り込み深さを調整しない場合に比べて、切り込み深さを略一定にできる。
次に、第２実施形態について説明する。図９は、第２実施形態に係る被加工物１１の切削方法のフロー図である。第２実施形態では、まず、保持ステップ（Ｓ１０）を行う。そして、保持ステップ（Ｓ１０）後、縁位置検出ステップ（Ｓ３０）を行う。
縁位置検出ステップ（Ｓ３０）では、第１実施形態と同様に、例えば、１５ｓの時間をかけて、表面１１ａの外周部１１ｃの縁における異なる４箇所を撮像する。そして、各画像を処理することにより、外周部１１ｃの縁の４点の位置座標（即ち、ｐ２、ｐ５、ｐ７及びｐ９の（Ｘ，Ｙ）座標）を検出する。
これにより、外周部１１ｃの縁の位置が検出される。縁位置検出ステップ（Ｓ３０）の後、中心位置算出ステップ（Ｓ４０）で、検出された上述の４点の（Ｘ，Ｙ）座標を用いて被加工物１１の外周円の中心１１ｄを算出する。
次に、Ｓ４０で検出された中心１１ｄと回転中心２６とのずれ量Ｂに基づいて、背圧式センサユニット６８のノズル６８ａの位置を調整しながら、表面１１ａの外周部１１ｃの複数箇所の高さ位置を検出する（高さ位置検出ステップ（Ｓ４５））。
例えば、高さ位置検出ステップ（Ｓ４５）では、図８（Ａ）から（Ｄ）と同様に、ずれ量Ｂに基づいて背圧式センサユニット６８のＹ軸方向の位置を調整することで、ノズル６８ａを表面１１ａの外周部１１ｃの直上に位置付ける。
高さ位置検出ステップ（Ｓ４５）では、例えば、１７ｓの時間をかけて、表面１１ａの外周部１１ｃにおける異なる９箇所（Ｐ１からＰ９）の各々において、ノズル６８ａの下端から被加工物１１の表面１１ａまでの距離を検出する。
第２実施形態では、ずれ量Ｂに基づいてノズル６８ａの位置を調整するので、ノズル６８ａの位置を調整しない場合に比べてより正確に、ノズル６８ａを表面１１ａの外周部１１ｃに位置付けることができる。従って、外周部１１ｃの高さをより正確に検出できる。即ち、ずれ量Ｂに基づいてノズル６８ａの位置を調整しない場合に比べて、外周部１１ｃの高さをより正確に検出するという課題を解決できる。
Ｓ４５の後、第１実施形態と同様に、ずれ量Ｂに基づいて切削ブレード５６の位置を調整し、且つ、Ｓ４５で検出した複数箇所の高さ位置に基づいて切り込み深さを調整しながら、外周部１１ｃを切削する（外周部切削ステップ（Ｓ５０））。
この様に、ずれ量Ｂに基づいて切削ブレード５６の位置を調整するので、切削ブレード５６の位置を調整しない場合に比べて、予め定められた幅だけ正確に外周部１１ｃを切削できる。
更に、外周部１１ｃの高さ位置に基づいて切削ブレード５６の切り込み深さを調整するので、切り込み深さを調整しない場合に比べて、表面１１ａからの切り込み深さのばらつきを抑えることができる。つまり、切り込み深さを調整しない場合に比べて、切り込み深さを略一定にできる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、カメラユニット５８に代えて、レーザー変位計（縁位置検出ユニット）７２を用いて被加工物１１の外周部１１ｃの位置を検出してもよい。
図１０は、レーザー変位計７２を用いて縁位置検出ステップ（Ｓ３０）を行う場合の被加工物１１等の一部断面側面図である。レーザー変位計７２は、幅広のレーザービームＬを出射するレーザービーム照射ユニット７２ａを有する。また、レーザー変位計７２は、レーザービームＬが照射された物体からの反射光を受光する受光素子（不図示）を有する。
被加工物１１の外周部１１ｃの縁の位置を検出する場合には、まず、保持面２０ｃで被加工物１１の裏面１１ｂ側を保持する。次いで、被加工物１１の径方向において外周部１１ｃを横切る幅広のレーザービームＬを、レーザービーム照射ユニット７２ａから表面１１ａ及び保持面２０ｃへ照射する。そして、被加工物１１からの反射光を受光素子で受光する。
レーザービーム照射ユニット７２ａから物体までの距離は、例えば、三角測量の原理により測定可能である。外周部１１ｃの縁よりも所定長さだけ内側の領域では、測定される距離は略一定である。例えば、レーザービーム照射ユニット７２ａから表面１１ａまでの距離は、略一定の距離Ｅ１となる。
しかし、外周部１１ｃの縁に近づくにつれて、測定される距離は徐々に大きくなる。そして、外周部１１ｃの縁に達すると、測定される距離は、距離Ｅ１よりも大きな距離Ｅ２で略一定となる。距離Ｅ２は、レーザービーム照射ユニット７２ａから保持面２０ｃまでの距離である。
それゆえ、被加工物１１の径方向において測定された距離のプロファイルは、外周部１１ｃの縁の位置を境に略階段状になる。レーザービームＬが照射される（Ｘ，Ｙ）座標は予め定められているので、測定された距離のプロファイルにおいて距離Ｅ１から距離Ｅ２に変化した（Ｘ，Ｙ）座標を特定することで、外周部１１ｃの縁の一点の座標を検出できる。同様にして、例えば、外周部１１ｃの縁における３点以上の座標を取得すれば、外周部１１ｃの縁の４点の位置座標を検出できる。
２ 切削装置
４ 基台
６ Ｘ軸移動機構（加工送りユニット）
８ Ｘ軸ガイドレール
１０ Ｘ軸移動テーブル
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 外周部
１１ｄ 中心
１２ Ｘ軸ボールねじ
１４ Ｘ軸パルスモータ
１６ θテーブル
１８ａ テーブル基台
１８ｂ テーブルカバー
２０ チャックテーブル
２０ａ 枠体
２０ｂ 保持プレート
２０ｃ 保持面
２４ 回転軸
２６ 回転中心
３０ 支持構造
３２ 切削ユニット移動機構（割り出し送りユニット、切り込み送りユニット）
３４ Ｙ軸ガイドレール
３６ Ｙ軸移動プレート
３８ Ｙ軸ボールねじ
４０ Ｙ軸パルスモータ
４２ Ｚ軸ガイドレール
４４ Ｚ軸移動プレート
４６ Ｚ軸ボールねじ
４８ Ｚ軸パルスモータ
５０ 第１の切削ユニット
５２ スピンドルハウジング
５４ スピンドル
５６ 切削ブレード
５８ カメラユニット（縁位置検出ユニット）
６０ 第２の切削ユニット
６２ スピンドルハウジング
６４ スピンドル
６６ 切削ブレード
６８ 背圧式センサユニット（高さ位置検出ユニット）
６８ａ ノズル
７０ ブレード位置検出ユニット
７２ レーザー変位計
７２ａ レーザービーム照射ユニット
Ａ，Ｄ グラフ
Ｂ ずれ量
Ｃ 深さ
Ｅ１，Ｅ２ 距離
Ｌ レーザービーム

Claims (4)

  1. 円盤状の被加工物を保持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該被加工物を切削可能な切削ブレードをそれぞれ有する第１の切削ユニット及び第２の切削ユニットと、
    該第１の切削ユニットに固定され、該被加工物の外周部の縁の位置を検出する縁位置検出ユニットと、
    該第２の切削ユニットに固定され、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面の高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットと、
    を備える切削装置を用いて、該被加工物の該表面側の該外周部を切削する被加工物の切削方法であって、
    該被加工物の該表面側が露出する様に、該被加工物の裏面側を該チャックテーブルで保持する保持ステップと、
    該高さ位置検出ユニットを用いて、該被加工物の該表面の該外周部の複数箇所の高さ位置を検出する高さ位置検出ステップと、
    該高さ位置検出ステップを行いながら、該縁位置検出ユニットを用いて、該縁の位置を検出する縁位置検出ステップと、
    該縁位置検出ステップで検出された該縁の位置から算出された該被加工物の中心と該チャックテーブルの回転中心とのずれ量に基づいて該第１の切削ユニット及び該第２の切削ユニットの一方の切削ブレードの位置を調整し、且つ、該高さ位置検出ステップで検出された該複数箇所の高さ位置に基づいて該被加工物に該一方の切削ブレードを切り込む深さを調整しながら、該被加工物の該外周部を切削する外周部切削ステップと、
    を備えることを特徴とする被加工物の切削方法。
  2. 該縁位置検出ユニットは、被写体を可視光で撮像するカメラ又はレーザー変位計であることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の切削方法。
  3. 該高さ位置検出ユニットは、背圧式センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の被加工物の切削方法。
  4. 円盤状の被加工物を保持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該被加工物を切削可能な切削ブレードをそれぞれ有する第１の切削ユニット及び第２の切削ユニットと、
    該第１の切削ユニットに固定され、該被加工物の外周部の縁の位置を検出する縁位置検出ユニットと、
    該第２の切削ユニットに固定され、該チャックテーブルに保持された該被加工物の表面の高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットと、
    を備える切削装置を用いて、該被加工物の該表面側の該外周部を切削する被加工物の切削方法であって、
    該被加工物の該表面側が露出する様に、該被加工物の裏面側を該チャックテーブルで保持する保持ステップと、
    該縁位置検出ユニットを用いて、該縁の位置を検出する縁位置検出ステップと、
    該縁位置検出ステップで検出された該縁の位置から算出された該被加工物の中心と、該チャックテーブルの回転中心とのずれ量に基づいて、該高さ位置検出ユニットの位置を調整しながら、該被加工物の該表面の該外周部の複数箇所の高さ位置を検出する高さ位置検出ステップと、
    該第１の切削ユニット及び該第２の切削ユニットの一方の切削ブレードの位置を該ずれ量に基づいて調整し、且つ、該高さ位置検出ステップで検出された該複数箇所の高さ位置に基づいて該被加工物に該一方の切削ブレードを切り込む深さを調整しながら、該被加工物の該外周部を切削する外周部切削ステップと、
    を備えることを特徴とする被加工物の切削方法。
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