JP2021077535A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コントラストが鮮明でジャストフォーカスが可能になる照明装置を提供する。
【解決手段】本発明によれば、被加工物１０を保持する保持手段２０と、保持手段２０に保持された被加工物１０を撮像する撮像手段６０と、から少なくとも構成された撮像装置５０に装着される照明装置７０であって、撮像手段６０を構成する被加工物１０に対面するレンズ６２１ａの中央に形成された細孔６２１ｂと、細孔６２１ｂに一方の端部７２ａが挿入された光ファイバー７２と、光ファイバー７２の他方の端部７２ｂに配設された光源７４と、を含み構成される照明装置７０が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成された撮像装置に装着される照明装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
ダイシング装置、レーザー加工装置には、ウエーハを撮像して加工すべき領域を検出するオートフォーカス機能を備えた撮像装置が搭載されている（例えば、特許文献１を参照）。
特許文献１に記載された技術によれば、撮像装置に備えられた撮像手段を、被加工物（ウエーハ）に対して所定ピッチで移動させながら、各ピッチに対応して被加工物の画像を撮像し、それによって得た各画像を画像情報として制御手段に記憶し、各ピッチに対応した各画像の撮像領域を構成するサンプルポイントの微分値を求め、該微分値が最も大きな値となる画像が得られた撮像手段の位置を、フォーカスが合った位置、すなわちジャストフォーカスの位置であると判定する。
特開昭６１−１９８２０４号公報
従来においては、撮像手段を構成するウエーハに対面するレンズの周囲に複数の光源を配置して外側から内側に向けて光を照射し、撮像領域の全域が均等に明るくなるようにしていた。しかし、このようにして光を照射すると、ウエーハ上に照射される光が散乱して光の重なりが生じて、フォーカスが合った位置であっても、コントラストが鮮明でなくなり、ジャストフォーカスが難しくなるという問題がある。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、コントラストが鮮明でジャストフォーカスが可能になる照明装置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手段と、該保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成された撮像装置に装着される照明装置であって、該照明装置は、該撮像手段を構成する被加工物に対面するレンズの中央に形成された細孔と、該細孔に一方の端部が挿入された光ファイバーと、該光ファイバーの他方の端部に配設された光源と、を含み構成される照明装置が提供される。
該光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、レーザー光源のいずれかから選択されることが好ましい。
本発明の照明装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成された撮像装置に装着される照明装置であって、該照明装置は、該撮像手段を構成する被加工物に対面するレンズの中央に形成された細孔と、該細孔に一方の端部が挿入された光ファイバーと、該光ファイバーの他方の端部に配設された光源と、を含み構成されることにより、被加工物に対面するレンズの中央に形成された細孔に挿入された光ファイバーの端部が点光源となって、円錐状の光が被加工物上に照射され、撮像領域において光の重なりがなく、撮像された画像のコントラストが鮮明となって、ジャストフォーカスが可能になる
本実施形態の照明装置が装着された撮像装置が適用されたレーザー加工装置の全体斜視図である。 図１に示された撮像装置を拡大して示す斜視図である。 図２に示された撮像装置の構成を説明するための側面図（一部断面図で示す）である。
以下、本発明に基づいて構成される照明装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態の照明装置７０を備えるレーザー加工装置１の全体斜視図が示されている。レーザー加工装置１は、被加工物を保持する保持手段２０及び保持手段２０に保持された被加工物を撮像する撮像手段６０を含む撮像装置５０と、保持手段２０を移動させる移動手段３０と、保持手段２０に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４０と、を備えている。
保持手段２０は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台２に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２３と、支柱２３の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には、カバー板２６上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２５が配設されている。チャックテーブル２５は、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。チャックテーブル２５の上面を構成する保持面は、多孔質材料から形成されて通気性を有し、支柱２３の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル２５には、保護テープＴを介して被加工物を支持する環状のフレームＦを固定するためのクランプ２７も配設される（図２も参照されたい）。なお、本実施形態における被加工物は、例えば、図２に示すように、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０である。
図１に戻り説明を続けると、移動手段３０は、基台２上に配設され、保持手段２０をＸ軸方向に加工送りするＸ軸方向送り手段３１と、Ｙ軸可動板２２をＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸方向送り手段３２と、を備えている。Ｘ軸方向送り手段３１は、パルスモータ３３の回転運動を、ボールねじ３４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台２上の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向送り手段３２は、パルスモータ３５の回転運動を、ボールねじ３６を介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及びチャックテーブル２５には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２５のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段１００（図２、図３を参照）に伝達され、制御手段１００から指示される指示信号に基づいて、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及び図示しないチャックテーブル２５の回転駆動手段が駆動され、任意の座標位置、及び回転角度にチャックテーブル２５を位置付けることが可能である。
移動手段３０の側方には、枠体４が立設される。枠体４は、基台２上に配設される垂直壁部４ａ、及び垂直壁部４ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部４ｂと、を備えている。枠体４の水平壁部４ｂの内部には、レーザー光線照射手段４０の光学系（図示は省略する。）が収容されている。水平壁部４ｂの先端部下面には、レーザー光線照射手段４０の一部を構成する集光器４２が配設され、集光器４２の内部には、図示しない集光レンズ等が内蔵されている。レーザー光線照射手段４０には、レーザー発振器（図示は省略する。）が配設され、該レーザー発振器から発振されたレーザー光線は、集光器４２の該集光レンズによって集光され、保持手段２０に保持される被加工物の所定の位置に照射される。
図２、図３を参照しながら、上記した保持手段２０と共に本実施形態の撮像装置５０を構成する撮像手段６０、及び撮像装置５０に装着される照明装置７０について以下に説明する。なお、図２は、保持手段２０と、保持手段２０に保持されたウエーハ１０を撮像する撮像手段６０とからなる撮像装置５０を拡大して示す斜視図であり、図３は、図２に示す撮像装置５０をより具体的に説明するために、その一部を断面図で示した側面図である。
撮像手段６０は、対物レンズ体６２と、対物レンズ体６２の上方から対物レンズ体６２を介して保持手段２０に保持されたウエーハ１０を撮像するための結像光学系６４ａを備え、可視光線によってウエーハ１０の表面１０ａを撮像するカメラ６４と、対物レンズ体６２を図中矢印Ｚで示すＺ軸方向（上下方向）において昇降させて焦点調整を行うオートフォーカス手段６６とを備えている。なお、カメラ６４、及びオートフォーカス手段６６は、枠体４の水平壁部４ｂの内部、及び水平壁部４ｂの先端部下面近傍に図示が省略された固定手段により固定されている。
対物レンズ体６２は、図３に示すように、その内部に対物レンズ６２１を備えている。なお、図に示す実施形態においては、一例として対物レンズ６２１が複数の凸レンズの集合体からなる例を示しているが、本発明はこれに限定されず、対物レンズ６２１を単体の凸レンズによって構成したり、凸レンズ及び凹レンズの組み合わせで構成したりしてもよい。
オートフォーカス手段６６は、パルスモータ６６ａと、パルスモータ６６ａの出力軸に連結された雄ネジ部材６６ｂとを備えている、雄ネジ部材６６ｂは、対物レンズ体６２に形成された連結部６２ａの図示は省略する雌ネジ部に螺合され、制御手段１００からの指示信号に基づいてパルスモータ６６ａを正転、逆転させることにより、水平壁部４ｂの下面において昇降自在に支持された対物レンズ体６４を、矢印Ｚで示すＺ軸方向において所望の位置になるように昇降させる。
制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、カメラ６４によって撮像された画像情報、その他の演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。なお、この制御手段１００は、上記したレーザー加工装置１の各作動部を制御する制御手段として機能すると共に、カメラ６４によって撮像された画像を記録し、該画像に対して微分処理を施す微分処理部１０２、及び上記したオートフォーカス手段６６を制御するための指示信号を発するオートフォーカス制御部１０４も備えている。
本実施形態の撮像装置５０には、照明装置７０が装着されている。照明装置７０は、光ファイバー７２と、光源７４とを備えている。光ファイバー７２の一方の端部７２ａは、対物レンズ体６２の内部に挿入され、対物レンズ６２１を構成する複数のレンズのうち、チャックテーブル２５に吸引保持されたウエーハ１０と対面する最も下方のレンズ６２１ａの中央に形成された細孔６２１ｂに挿入される。また、光ファイバー７２の他方の端部７２ｂには光源７４が配設されて、端部７２ｂから光源７４の光が投入される。なお、光ファイバー７２の直径、及びレンズ６２１ａの細孔６２１ｂの内径は、可能な限り小さい方が好ましく、その光ファイバー７２の直径は、例えば５０μｍ程度、細孔６２１ｂの内径は、光ファイバー７２の直径よりも僅かに大きい、例えば５１μｍ〜５３μｍ程度の径で設定される。また、光源７４は、種々の光源を選択することが可能であるが、例えば、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、レーザー光源のいずれかから選択することができる。
本実施形態の照明装置７０が装着された撮像装置５０を備えたレーザー加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、以下にその作用について説明する。
上記したウエーハ１０をレーザー加工するに際し、保持手段２０に保持されたウエーハ１０は、移動手段３０を作動して、図２に示すように、撮像手段６０の直下に位置付けられる。ウエーハ１０を撮像手段６０の対物レンズ体６２の直下に位置付けたならば、ウエーハ１０の表面１０ａを撮像して加工すべき領域（分割予定ライン１４）を検出するアライメントを実施する。
アライメントを実施するに際し、まず光源７４を作動する。光源７４を作動することにより、光ファイバー７２の他方の端部７２ｂから光Ｌが投入される。そして、上記したように、光ファイバー７２の一方の端部７２ａは、対物レンズ６２１を構成する複数のレンズのうち、ウエーハ１０に対面する最も下方位置に配置されたレンズ６２１ａの中央に設けられた細孔６２１ｂに挿入されていることから、この光ファイバー７２の一方の端部７２ａが点光源となって、レンズ６２１ａの中央から円錐状に広がる光Ｌがウエーハ１０の表面１０ａに向けて照射される。
上記したように、ウエーハ１０の表面１０ａに光Ｌを照射した状態で、撮像手段６０のカメラ６４によって撮像された画像情報を制御手段１００に送り、制御手段１００のオートフォーカス制御部１０４によってオートフォーカス手段６６のパルスモータ６６ａを作動して、所定ピッチで対物レンズ体６２を昇降させる。所定ピッチ毎にカメラ６４によって撮像された画像情報を制御手段１００のメモリに記憶する。制御手段１００の微分処理部１０２は、所定ピッチ毎に記憶された該画像情報に対し、撮像領域の各サンプルポイントの微分値を算出する微分処理を実施する。所定ピッチ毎に撮像された各画像それぞれの微分値を求めることにより、微分値が最大値となる画像に対応した位置をジャストフォーカスの位置として判定し、オートフォーカス手段６６を作動して、ジャストフォーカスとなった位置に対物レンズ６２１を位置付ける。
ジャストフォーカスと判定された位置に対物レンズ６２１が位置付けられていることで、ウエーハ１０の表面１０ａがカメラ６４によって鮮明に撮像されることから、加工すべき領域（分割予定ライン１４）が良好に検出され、その位置が制御手段１００に記憶されてアライメントが完了する。特に、本実施形態によれば、ウエーハ１０に対面するレンズ６２１の中央に形成された細孔６２１ａに位置付けられた光ファイバー７２の端部７２ａが点光源となってウエーハ１０の表面１０ａ上に円錐状の光Ｌが照射されることから、撮像領域において光の重なりがなく、撮像された画像のコントラストが鮮明となることから、ジャストフォーカスが難しいという問題が解消されている。
上記したように、アライメントが実施され、加工すべき分割予定ライン１４の位置が検出されて制御手段１００に記憶されたならば、移動手段３０を作動して、保持手段２０をレーザー光線照射手段４０の集光器４２の直下に位置付ける。次いで、制御手段１００に記憶された分割予定ライン１４の位置情報に基づいて、ウエーハ１０の分割予定ライン１４に沿って所定のレーザー加工を実施する。
上記した実施形態では、本発明に基づき構成された照明装置７０を、レーザー加工装置１の撮像装置５０に装着した例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、該被加工物を切削ブレードにより切削するダイシング装置の撮像装置に装着するものであってもよい。
１：レーザー加工装置
２：基台
４：枠体
４ｂ：水平壁部
１０：ウエーハ
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
２０：保持手段
２５：チャックテーブル
３０：移動手段
４０：レーザー光線照射手段
４２：集光器
５０：撮像装置
６０：撮像手段
６２：対物レンズ体
６２ａ：連結部
６２１：対物レンズ
６２１ａ：レンズ
６２１ｂ：細孔
６４：カメラ
６６：オートフォーカス手段
６６ａ：パルスモータ
７０：照明装置
７２：光ファイバー
７４：光源
１００：制御手段
１０２：微分処理部
１０４：オートフォーカス制御部

Claims (2)

  1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、から少なくとも構成された撮像装置に装着される照明装置であって、
    該照明装置は、
    該撮像手段を構成する被加工物に対面するレンズの中央に形成された細孔と、該細孔に一方の端部が挿入された光ファイバーと、該光ファイバーの他方の端部に配設された光源と、を含み構成される照明装置。
  2. 該光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、レーザー光源のいずれかである請求項１に記載の照明装置。
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