JP2003158737A - 赤外線撮像装置とその光源装置とバンドパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコンウェハーなどの赤外線透過材の片面側
から赤外線を照射して反対面側にある被撮像面を撮像す
る場合に、赤外線を照射した面からの反射光の映り込み
をなくしてノイズの少ないクリアな画像を映し出せるよ
うにする。 【解決手段】赤外線を含む照明光を発する光源（１１）
から赤外線透過材に至る光路又は赤外線透過材から撮像
カメラ（５Ａ、５Ｂ）に至る光路中に、赤外線透過材と
同じ材質の波長選択透過膜（１３）を有するバンドパス
フィルタ（１２）を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハの
裏面側から表面側に形成された回路パターンを観察して
位置決めする際などに用いる赤外線撮像装置とその光源
装置とそれに用いるバンドパスフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣやＬＳＩの製造工程において、表面
側に多数の回路パターンを形成したシリコンウェハーを
カッティングする場合に、回路面を上にして回転ブレー
ドでカットすると研磨粉が回路面に付着するため、回路
面を下向にしてカットしたいという要請がある。また、
カッティングしたチップをインターポーザにマウントす
る場合は、インターポーザの電極面とチップの回路面を
至近距離で対向させて両者を接合したいとの要請があ
る。

【０００３】これらの場合において、シリコンウェハー
やチップを位置決めする必要を生ずるため、本出願人
は、シリコンウェハーの裏面側から赤外線を照射して、
その表面に形成された回路パターンやアライメントマー
クを撮像したり、シリコンウェハーを透過してインター
ポーザに形成されたアライメントマークを撮像する赤外
線撮像装置を提案した（特開２０００−２７６２３３公
報参照）。

【０００４】これは、ウェハーの材料であるシリコンな
どの半導体や誘電体が赤外線透過性を有する一方、回路
パターンを形成する導体が赤外線透過性を有しないこと
に着目して提案されたものである。

【０００５】これによれば、回路パターンが形成された
表面を下向にしたまま、上向きになった裏面側から赤外
線を照射し、その裏面側に対向して配した撮像カメラで
表面側を撮像できるので、カッティングラインを正確に
位置決めしてカットすることができ、また、研磨粉が回
路面に付着することもない。また、シリコンチップをイ
ンターポーザにマウントする場合に、チップの回路面と
インターポーザの電極面同士を対向させた状態で、チッ
プの背面側から夫々の位置を撮像することができるの
で、両者を近接させた状態で位置決めすることができ、
接合時のチップの移動距離を極めて短くして、実装時間
を短縮することができるだけでなく、機械的な誤差によ
る実装ミスも少なくすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
赤外線撮像装置でシリコンウェハーを透過して回路面を
撮像した場合に、ノイズが映ってその画像が見難くなる
という問題を生じた。本発明者らが原因を究明したとこ
ろ、照明光源として使用している赤外線ランプの光の一
部が、上向になっているシリコンウェハーの裏面側で反
射され、その光が下向きになっている表面に形成された
回路パターンの画像と重なって見難くなっていることが
判明した。

【０００７】そこで本発明は、シリコンウェハーなどの
赤外線透過材の片面側から赤外線を照射し、反対面側に
ある被撮像面を撮像する場合に、赤外線を照射した面か
らの反射光の映り込みをなくして、ノイズのないクリア
な画像を映し出せるようにすることを技術的課題として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、被撮像面が赤外線透過材で覆われてなる
被写体に赤外線を照射し、前記被撮像面で反射してきた
光を撮像カメラに入射させて被撮像面を撮像する赤外線
撮像装置において、赤外線を含む照明光を発する光源か
ら赤外線透過材に至る光路又は赤外線透過材から撮像カ
メラに至る光路に、前記赤外線透過材を透過する特定波
長の光を選択するバンドパスフィルタが介装され、当該
バンドパスフィルタの波長選択透過膜が前記赤外線透過
材と同じ材質で形成されたことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、バンドパスフィルタが光
源から赤外線透過材に至る光路に介装されているとき
は、光源から照射された光がバンドパスフィルタを通過
して被撮像面を覆う赤外線透過材に照射される。バンド
パスフィルタは、波長選択透過膜が赤外線透過材と同じ
材質で形成されているので、その透過光の分光特性が等
しい。したがって、赤外線透過材を透過する波長の光の
み照射されることとなり、その表面で反射する波長成分
がないため、画像にノイズが出ない。

【００１０】また、バンドパスフィルタが赤外線透過材
から撮像カメラに至る光路に介装されているときは、赤
外線透過材の表面で反射される光と、赤外線透過材を透
過して被撮像面で反射された光がバンドパスフィルタを
透過し、ここで、赤外線透過材を透過して被撮像面で反
射された光のみが選択される。したがって、撮像カメラ
には，被撮像面で反射された光のみが入射され、赤外線
透過材の表面で反射してきた光は遮断されるので、画像
にノイズが出ない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る赤外
線撮像装置を示す説明図、図２はその斜視図、図３は他
の実施形態を示す説明図である。

【００１２】本例の赤外線撮像装置１は、例えば回路面
２Ｓを下向にしたシリコンチップ２を、インターポーザ
３の真上に位置決めするときに、インターポーザ３の真
上に搬送されてきたシリコンチップ２の回路面２Ｓやイ
ンターポーザ３の上面に付されたアライメントマーク２
Ｍ及び３Ｍを撮像するものである。

【００１３】一方の被写体となるシリコンチップ２は、
赤外線透過材で形成されたシリコン基板（ベース）２Ｂ
の片面側に被撮像面となる回路面２Ｓが形成され、その
回路面２Ｓにアライメントマーク２Ｍが付されている。
また、もう一方の被写体となるインターポーザ３は、回
路基板（ベース）３Ｂの片面側に被撮像面となる電極面
３Ｓを形成して成り、当該電極面３Ｓにアライメントマ
ーク３Ｍが付されている。

【００１４】なお、アライメントマーク２Ｍ及び３Ｍ
は、位置決めを行うために特別に設けたマークに限ら
ず、回路面２Ｓ及び電極面３Ｓに形成されている回路パ
ターンや電極パターンの一部をアライメントマーク２Ｍ
及び３Ｍとして兼用する場合であっても良い。

【００１５】カメラユニット４は、インターポーザ３の
上面に対向して配され、インターポーザ３上にシリコン
チップ２を予め設定された数μｍのクリアランスでセッ
トした状態で、シリコンチップ２の上面側から回路面２
Ｓを撮像する赤外線カメラ５Ａと、インターポーザ３の
電極面３Ｓを撮像する赤外線カメラ５Ｂを備えている。

【００１６】各赤外線カメラ５Ａ及び５Ｂは、被写体か
ら垂直に立てられた撮像光軸６からハーフミラー７を介
して分岐された夫々の撮像光軸６Ａ及び６Ｂ上に配さ
れ、夫々、シリコンチップ２の回路面２Ｓ及びインター
ポーザ３の電極面３Ｓで合焦し、且つ、互いに他の被写
体を撮像することがないように焦点距離及び被写界深度
が設定されている。

【００１７】これにより、一方の赤外線カメラ５Ａは、
シリコンチップ２の回路面２Ｓの反対面側からシリコン
基板２Ｂで覆われた回路面２Ｓを撮像し、他方の赤外線
カメラ５Ｂは、インターポーザ３の電極面３Ｓ側から、
その上に位置するシリコンチップ２を透過して前記電極
面３Ｓを撮像するように成っている。

【００１８】また、各撮像光軸６Ａ及び６Ｂの照明光入
射ポート８Ａ及び８Ｂには、ハーフミラー９Ａ及び９Ｂ
が介装されて光源装置１０から照射された照明光を被写
体に対して同軸落射できるようになっている。

【００１９】光源装置１０は、赤外光を含む光を発する
ハロゲンランプ（光源）１１と、その光から赤外線透過
材でなるシリコン基板２Ｂを透過する特定波長の光を選
択するバンドパスフィルタ１２を備えており、当該バン
ドパスフィルタ１２の波長選択透過膜１３が前記シリコ
ン基板２Ｂと同じ材質で形成されている。

【００２０】これにより、ハロゲンランプ１１から照射
されてバンドパスフィルタ１２を透過した光に、シリコ
ン基板２Ｂで反射されるような余分な波長成分の光は含
まれず、シリコン基板２Ｂを透過する波長の赤外線のみ
がシリコンチップ２及びインターポーザ３に照射され
る。したがって、シリコンチップ２の上面で反射される
光はなく、赤外線カメラ５Ａ及び５Ｂの像にノイズが生
じない。

【００２１】以上が本発明の一構成例であって、次にそ
の作用を説明する。例えば、シリコンチップ２をインタ
ーポーザ３にマウントする場合、シリコンチップ２は回
路面２Ｓを下向にして、インターポーザ３の真上にセッ
ティングされる。

【００２２】次いで、シリコンチップ２をインターポー
ザ３に対して位置決めする。この場合に、光源装置１０
及びカメラユニット４をオンすると、ハロゲンランプ１
１から照射された光がバンドパスフィルタ１２を透過し
て、各赤外線カメラ５Ａ及び５Ｂの撮像光軸６Ａ及び６
Ｂからシリコンチップ２及びインターポーザ３に同軸落
射される。

【００２３】バンドパスフィルタ１２の波長選択透過膜
１３は、シリコンチップ２の基板２Ｂと同じ材質で形成
されているので、赤外線の透過特性がシリコン基板２Ｂ
と全く等しく、したがって、シリコン基板２Ｂで反射す
る波長の光は照射されず、シリコン基板２Ｂを透過する
波長の光のみが照射される。

【００２４】シリコンチップ２に照射された光は、その
ままシリコン基板２Ｂを透過してその一部が回路面２Ｓ
で反射され、再びシリコン基板２Ｂを透過して、撮像光
軸６に沿ってカメラユニット４に入射される。また、シ
リコン基板２Ｂを透過した光の一部はインターポーザ３
の電極面３Ｓで反射され、再びシリコン基板２Ｂを透過
して、撮像光軸６に沿ってカメラユニット４に入射され
る。

【００２５】各赤外線カメラ５Ａ及び５Ｂは、夫々の焦
点距離及び被写界深度がにより、赤外線カメラ５Ａでシ
リコン基板２Ｂの回路面２Ｓのみを撮像し、赤外線カメ
ラ５Ｂでインターポーザ３の電極面３Ｓのみを撮像する
ようになっているので、夫々の回路面２Ｓ及び電極面３
Ｓに付されたアライメントマーク２Ｍ及び３Ｍを個別に
撮像し、画像処理によりそれぞれの座標を検出できる。

【００２６】したがって、これらの座標値から、インタ
ーポーザ３に対するシリコンチップ２の相対的な位置ず
れを検出することができ、図示しない位置決め用移動テ
ーブル等を微動させて、シリコンチップ２をインターポ
ーザ３の電極面３Ｓと平行な面内で移動又は回転させる
ことにより、正確に位置決めすることができる。このと
き、シリコンチップ２に対して、シリコン基板２Ｂで直
接反射する波長の光は照射されていないので、各赤外線
カメラ５Ａ及び５Ｂの像にノイズを生ずることもない。

【００２７】なお、バンドパスフィルタ１２は、光源装
置１０に設けられている場合に限らず、カメラユニット
４の照明光入射ポート８Ａ及び８Ｂに設けたり（図３
（ａ）ご参照）、ハーフミラー９Ａ及び９Ｂから各赤外
線カメラ５Ａ及び５Ｂに至る光軸６Ａ及び６Ｂ上に設け
られていても良い（図３（ｂ）ご参照）。

【００２８】バンドパスフィルタ１２をカメラユニット
４の照明光入射ポート８Ａ及び８Ｂに設けた場合は、光
源装置１０に設けた場合と同様、シリコン基板２Ｂを透
過する光のみが照明光として照射されるので、赤外線カ
メラ５Ａ及び５Ｂの像にノイズが生じない。

【００２９】また、ハーフミラー９Ａ及び９Ｂから各赤
外線カメラ５Ａ及び５Ｂに至る光軸６Ａ及び６Ｂ上に設
けた場合は、ハロゲンランプ１１から照射された光の一
部がシリコン基板２Ｂで直接反射されてカメラユニット
４に入射されるが、この光はバンドパスフィルタ１２を
透過しないので赤外線カメラ５Ａ及び５Ｂに入射され
ず、したがって、その像にノイズが生じない。

【００３０】なお、上述の説明では、赤外光を撮像光軸
と同軸的に落射させて照明する場合について説明した
が、本発明はこれに限らず、赤外光を斜めから被写体に
照射させ、その反射光を撮像する場合にも適用し得る。
また、本発明は、シリコンチップ２をインターポーザ３
にマウントするときの位置決めに使用する場合に限ら
ず、赤外線透過材で覆われた被写体を撮像するすべての
場合に適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、シ
リコンウェハーなどの赤外線透過材の片面側から赤外線
を照射して反対面側にある被撮像面を撮像する場合に、
赤外線透過材で直接反射する波長の光を遮断するバンド
パスフィルタが、光源から赤外線透過材に至る光路又は
赤外線透過材から撮像カメラに至る光路中に介装されて
いるので、ノイズの原因となる直接反射光が撮像カメラ
に入射することがなく、ノイズのないクリアな画像を得
ることができるという大変優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る赤外線撮像装置を示す説明図。

【図２】その斜視図。

【図３】他の実施形態を示す説明図。

【符号の説明】

１………赤外線撮像装置 ２………シリコンチップ（被写体） ２Ｓ………回路面（被撮像面） ２Ｂ………シリコン基板（ベース） ３………インターポーザ（被写体） ３Ｂ………回路基板（ベース） ３Ｓ………電極面（被撮像面） ５Ａ、５Ｂ………赤外線カメラ １０………光源装置 １１………ハロゲンランプ（光源） １２………バンドパスフィルタ １３………波長選択透過膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）が赤外線透過材で
   覆われてなる被写体（２、３）に赤外線を照射し、前記
   被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）で反射してきた光を撮像カメラ
   （５Ａ、５Ｂ）に入射させて被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）を
   撮像する赤外線撮像装置において、赤外線を含む照明光
   を発する光源（１１）から赤外線透過材に至る光路又は
   赤外線透過材から撮像カメラ（５Ａ、５Ｂ）に至る光路
   中に、前記赤外線透過材を透過する特定波長の光を選択
   するバンドパスフィルタ（１２）が介装され、当該バン
   ドパスフィルタ（１２）の波長選択透過膜（１３）が前
   記赤外線透過材と同じ材質で形成されたことを特徴とす
   る赤外線撮像装置。
2. 【請求項２】前記被写体（２）が赤外線透過材で形成さ
   れたベース（２Ｂ）の片面側に被撮像面を形成して成
   り、その反対面側からベース（２Ｂ）で覆われた被撮像
   面（２Ｓ）を撮像する撮像カメラ（５Ａ）が配設された
   請求項１記載の赤外線撮像装置。
3. 【請求項３】前記被写体（３）がベース（３Ｂ）の片面
   側に被撮像面（３Ｓ）を形成して成り、当該片面側から
   被写体（３）を覆う赤外線透過材を透過して被撮像面
   （３Ｓ）を撮像する撮像カメラ（５Ｂ）が配設された請
   求項１記載の赤外線撮像装置。
4. 【請求項４】被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）が赤外線透過材で
   覆われてなる被写体（２、３）の前記被撮像面（２Ｓ、
   ３Ｓ）を撮像する際に、前記赤外線透過材を透過して前
   記被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）で反射する赤外光を照射する
   光源装置であって、赤外光を含む光を発する光源（１
   １）と、その光から前記赤外線透過材を透過する特定波
   長の光を選択するバンドパスフィルタ（１２）を備え、
   当該バンドパスフィルタ（１２）の波長選択透過膜（１
   ３）が前記赤外線透過材と同じ材質で形成されたことを
   特徴とする光源装置。
5. 【請求項５】被撮像面（２Ｓ、３Ｓ）が赤外線透過材で
   覆われてなる被写体（２、３）の前記被撮像面（２Ｓ、
   ３Ｓ）を撮像する際に、前記赤外線透過材を透過する特
   定波長の赤外光を選択するバンドパスフィルタ（１２）
   であって、その波長選択透過膜（１３）が前記赤外線透
   過材と同じ材質で形成されたことを特徴とするバンドパ
   スフィルタ。