JP4605423B2

JP4605423B2 - Ｖ溝外観検査装置及び検査方法

Info

Publication number: JP4605423B2
Application number: JP2002220935A
Authority: JP
Inventors: 礼山本; 敏裕黒田
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd; Resonac Corp
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: JP2004061337A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｖ溝外観検査装置及び検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のパソコンやインターネットの普及に伴い、情報伝送需要が急激に増大している。このため、伝送速度の速い光伝送を、パソコン等の末端の情報処理装置まで普及させることが望まれている。これを実現するには、光インターコネクション用に、高性能な光導波路や光合分波器を、安価かつ大量に製造する必要がある。
【０００３】
光導波路の材料としては、ガラスや半導体材料等の無機材料と、樹脂が知られている。無機材料により光導波路を製造する場合には、真空蒸着装置やスパッタ装置等の成膜装置により無機材料膜を成膜し、これを所望の光導波路形状にエッチングすることにより製造する方法が用いられる。しかしながら、真空蒸着装置やスパッタ装置は、真空排気設備が必要であるため、装置が大型で高価である。また、真空排気工程が必要であるため工程が複雑になる。これに対し、樹脂によって光導波路を製造する場合には、成膜工程を、塗布と加熱により大気圧中で行うことができるため、装置及び工程が簡単であるという利点がある。
【０００４】
また、光導波路のコア層及びクラッド層を構成する樹脂としては、種々のものが知られているが、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高く、耐熱性に優れるポリイミドが特に期待されている。ポリイミドにより光導波路のコア層及びクラッド層を形成した場合、長期信頼性が期待でき、半田付けにも耐えることができる。
このようなポリマー光導波路は、例えば、シリコン等の基板上に、下部クラッド層を形成し、この下部クラッド層上に、コア層を形成し、このコア層上にレジスト層を設け、コア形状にパターニングしてコアを形成し、レジスト層除去後、下部クラッド層及びコア表面に、上部クラッド層を形成することにより製造される。これらの層の形成はいずれもスピンコート法を用いて行なうのが一般的である。このように、樹脂によりコア及びクラッド層を形成することにより、簡単な製造工程で樹脂製光導波路を製造することができる。
【０００５】
樹脂製光導波路は、一般的には、基板上に、光ファイバ搭載用のＶ溝を設け、さらに樹脂製の下部クラッド層、光導波路層及び上部クラッド層を積層することにより構成される。このとき、光ファイバ搭載用のＶ溝と光導波路の位置ずれが予め定められた範囲内に入っているかどうかは、Ｖ溝に搭載するファイバと光導波路とのアライメントを精度よく行うために重要である。
Ｖ溝の表面に異物や不正な凹凸が存在すると、搭載された光ファイバの位置ずれを生じる。このため、金属顕微鏡下ＣＣＤカメラ等でＶ溝表面の検査領域を撮影し、画像をパソコンに取り込み、パソコンで画像処理を行って、Ｖ溝表面の異物や不正な凹凸を自動的に検出し、不良品を排除している。
【０００６】
顕微鏡観察の際のサンプルの照明方法には、図２に示すように、顕微鏡の対物レンズを通過する光線を利用した同軸落射照明により、明視野においてサンプル表面を照明する方法がある。しかしこの方法では、Ｖ溝で反射された光がレンズに戻らないため、Ｖ溝部分が真っ暗になってしまい、Ｖ溝表面の異物等の検出が困難である。また、図３に示すように、顕微鏡の対物レンズの外側に設けられた光路５を通過する光線を利用した拡散照明により、暗視野においてサンプル表面を照明する方法がある。しかしこの方法では、拡散光によりＶ溝部分は明るくなるが、小異物や薄膜も顕著にとらえてしまうため、画像処理の際に、誤った情報が増え、異物等の検出を正確に行うことが困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、シリコン基板上に形成された光ファイバ搭載用のＶ溝の外観、特にＶ溝表面に凸部として存在する異物の検出を正確に行うことができる検査装置を提供することである。さらに好ましくは、本発明は、Ｖ溝表面に存在する高さが１μｍ以上、特に３μｍ以上の凸部を検出し、１μｍ未満の凸部は検出しない検査装置を提供することである。
本発明の他の目的は、上記装置を用いて、シリコン基板上に形成された光ファイバ搭載用のＶ溝の外観、特にＶ溝表面に凸部として存在する異物の検出を正確に行うことができる検査方法、好ましくは、Ｖ溝表面に存在する高さが１μｍ以上、特に３μｍ以上の凸部を検出し、１μｍ未満の凸部は検出しない検査方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シリコン基板上に形成された光ファイバ搭載用のＶ溝の外観を顕微鏡下で検査する装置において、同軸落射照明手段と外部取り付け拡散照明手段を設けたことを特徴とするＶ溝外観検査装置を提供するものである。
本発明はまた、上記検査装置を使用することを特徴とするＶ溝外観の検査方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しながら本発明を詳細に説明する。
本発明は、従来の顕微鏡観察において使用されている同軸落射照明手段に外部取り付け拡散照明手段を併用したことを特徴とするものである。
すなわち、本発明の装置は、通常の顕微鏡に備えられている同軸落射照明手段１の他に、外部取り付け拡散照明手段２を備えている。
外部取り付け拡散照明手段２は、同軸落射照明手段１からの照射光線の光路の周囲に取り付けられている。拡散照明手段２の具体例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、リングガイド（ハロゲン光）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１０】
目的の大きさの異物のみを正確に検出し、検出すべきでない小異物は検出しないようにするためには、照明手段２の位置、すなわち、垂直方向の位置及び水平方向の位置が重要である。照明手段２の垂直方向の位置は、顕微鏡の対物レンズ３とＶ溝が形成されたシリコン基板４の表面との間とすることが好ましく、シリコン基板表面から１〜８ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍの位置が適当である。照明手段２は、垂直方向に移動可能とし、その位置を調整できるようにしておくことが好ましい。照明手段２の水平方向の位置は、対物レンズの中心軸を中心とする直径５〜４０ｍｍの円、好ましくは１５〜３０ｍｍの円の円周上であることが好ましく、この円周上に連続的に又は等間隔で配置されていることが好ましい。照明手段２が点光源である場合はその点光源の個数は５個以上、好ましくは１０個以上、最も好ましくは２０〜４０個である。
【００１１】
また、目的の大きさの異物のみを正確に検出し、検出すべきでない小異物は検出しないようにするためには、照明手段２からの光線がＶ溝を照射する角度が重要である。この照射角は、シリコン基板の法線に対して２０〜７０度、好ましくは４０〜５０度が適当である。
なお、対物レンズ３とシリコン基板４の表面との間隔は通常は１５〜２０ｍｍ程度である。
照明手段２の明るさは、ＣＣＤカメラで受光する異物の輝度が１５０〜２００（グレースケール）となるように調整するのが適当である。
【００１２】
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
シリコン基板上にＶ溝を設け、さらにポリマー光導波路を設けた光導波路デバイスのＶ溝表面を顕微鏡により観察し、ＣＣＤカメラから画像をパソコンに取り込み、パソコンで画像処理を行って、異物等の存在を検出した。
▲１▼顕微鏡の対物レンズ３を通過する光線を利用した同軸落射照明１により、明視野において倍率５倍で観察したところ、Ｖ溝表面は真っ暗で何も検出されなかった。
▲２▼顕微鏡の対物レンズ３の外側に設けられた光路を通過する光線を利用した拡散照明により、暗視野において倍率１０倍で観察したところ、Ｖ溝表面に２個の異物が検出された。
▲３▼顕微鏡の対物レンズ３とシリコン基板４の表面との間で基板表面から２０ｍｍの位置に、ＬＥＤ（照明手段２）（出力０．５ＷのＬＥＤ１０個を直径１５ｍｍの円の円周上に等間隔で配置したもの）を配置し、この照明手段２と同軸落射照明手段１の両者を点灯して、倍率５倍で観察したところ、Ｖ溝表面に１個の異物が検出された。
【００１３】
▲１▼の同軸落射照明手段１のみを用いた観察では異物が全く検出されず、▲２▼の通常の拡散照明のみを用いた観察では、Ｖ溝表面に２個の異物が検出された。
これに対して、▲３▼の外部取り付け拡散照明手段２と、同軸落射照明手段１の両者を用いた観察では、Ｖ溝表面に１個の異物のみが検出された。
▲２▼で検出された２個の異物の一方は、接触式膜厚計を用いて高さを測定したところ、１μｍ以下の膜状異物であり、異物として検出されるべきものではないことがわかった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｖ溝表面に存在し、搭載する光ファイバの位置ずれを生じ得るような比較的大きな異物のみが選択的に検出され、小異物や薄膜など搭載する光ファイバの位置ずれを生じ得ないような異物は検出されないため、良品を誤って不良品と判断する危険性が顕著に低下し、製品歩留りが向上する。
また本発明の装置は、従来の顕微鏡を用いた装置に環状の照明手段を追加するだけですみ、低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の同軸落射照明手段と外部取り付け拡散照明手段を有するＶ溝検査装置による検査の概略を示す図面である。
【図２】従来の同軸落射照明手段を有するＶ溝検査装置による検査の概略を示す図面である。
【図３】従来の拡散照明手段を有するＶ溝検査装置による検査の概略を示す図面である。
【符号の説明】
１：同軸落射照明手段、２：外部取り付け拡散照明手段、３：対物レンズ、４：シリコン基板、５：光路

Claims

シリコン基板上に形成された光ファイバ搭載用のＶ溝の表面に存在する異物を顕微鏡下で検査し、高さが１μｍ以上の凸部を検出し、高さが１μｍ未満の凸部は検出しない検査方法であって、
顕微鏡の対物レンズを通過する光線を利用した同軸落射照明手段と、外部取り付け拡散照明手段とを具備し、前記外部取り付け拡散照明手段が、前記顕微鏡の対物レンズと前記シリコン基板の表面との間に配置されている検査装置を使用すること、
前記外部取り付け拡散照明手段の水平方向の位置を、前記対物レンズの中心軸を中心とする直径５〜４０ｍｍの円の円周上とすること、
前記外部取り付け拡散照明手段の垂直方向の位置を、シリコン基板表面から１〜８ｍｍとすること、
前記外部取り付け拡散照明手段からの照射角を、前記シリコン基板の法線に対して２０〜７０度とすること、
前記同軸落射照明手段と前記外部取り付け拡散照明手段の両者を点灯して前記Ｖ溝の表面に存在する異物を検出すること
を特徴とする検査方法。
前記外部取り付け拡散照明手段が、同軸落射照明手段からの照射光線の光路の周囲に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の検査方法。
前記外部取り付け拡散照明手段の垂直方向の位置が調整可能である請求項１又は２記載の検査方法。
前記外部取り付け拡散照明手段が環状拡散照明手段である請求項１〜３のいずれか１項に記載の検査方法。
前記対物レンズと前記シリコン基板表面との間隔を１５〜２０ｍｍとする請求項１〜４のいずれか１項に記載の検査方法。
表面に存在する異物を顕微鏡下グレースケールで検査することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の検査方法。
前記外部取り付け拡散照明手段の明るさを、ＣＣＤカメラで受光する異物の輝度が１５０〜２００（グレースケール）となるように調整することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の検査方法。