JP5332238B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、透明または半透明の基板の上に設けられたデバイスパターンを観察像において明確に識別することが出来る技術に関する。

サファイアなど硬度が高く、かつ脆性を有する材料を基板に用いて短波長ＬＤ（レーザーダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）などのデバイスパターンを形成したものに対し、パルスレーザーを照射することによって分割のための起点を形成する方法が公知である（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている装置やその他の装置で基板をデバイスチップ単位に分割するための分割起点を形成する場合、分割位置は、基板上に設けられている所定の位置基準物をＣＣＤカメラなどからなる観察光学系を用いて観察・撮像し、得られた撮像データに基づいて特定される該位置基準物の座標を元に、演算処理によって決定される。なお、位置基準物としては、あらかじめ形成しておいた位置決め用マーカーなどが用いられるほか、デバイスパターン自体が位置基準物を兼ねる場合もある。

分割位置の決定精度は、観察光学系によって得られる位置基準物の像の状態に依存する。従って、観察光学系による観察・撮像に際しては、位置基準物の像が明瞭に得られること、および、位置基準物が基板や基板に付着した異物などと明確に区別されることが求められる。そのために、観察光学系による観察は、同軸照明（明視野照明）や斜光照明（暗視野照明）による照明光を観察面に照射しつつ行われることが多い。

国際公開第２００６／０６２０１７号

例えば、サファイアなどの透明または半透明の基板（以下これらを「透明性基板」と称する）を所定位置で分割しようとする場合など、透明性基板上の任意の位置を正確に特定することが必要となる場合がある。そうした場合に、透明性基板上に形成されてなる不透明部分の配置位置や配置形状を手がかりとして当該位置の特定を行うことは一般的である。例えば、金属薄膜などの不透明なデバイスパターンを形成したものを個々のデバイス単位に分割しようとする場合に、デバイスパターンが形成されている側の主面に所定の粘着シートを貼り付け、透明性基板のデバイスパターンが形成されていない（粘着シートが貼り付けられていない）側の主面が、加工手段や観察光学系などが設けられている側を向くように固定することがある。この場合、観察光学系からは、透明性基板越しにデバイスパターンを裏側から観察することになる。

このような場合、粘着シートと透明性基板との界面部分や、デバイスパターンの端部部分などに、粘着シートの密着性が十分でないことが原因となって生じた気泡が存在していると、該気泡からの乱反射が生じることによって、該気泡とデバイスパターンとの識別が難しくなり、観察像（撮像画像）に基づいてデバイスパターンの形状を正確に特定できない場合がある。

また、デバイスパターンと透明性基板との間に、観察用の照明光を拡散させる作用を有する拡散層が設けられている場合、つまりは、透明性基板の上に下地層として拡散層を形成し、該拡散層の上にデバイスパターンが設けられている場合も、観察光学系は透明性基板のみならず拡散層もが介在した状態でデバイスパターンを観察するため、正確な像を得ることが出来ない場合がある。拡散層には、光デバイスにおける光取り出し効率を高めることを目的として、透明性基板の表面にエンボス処理を施すことによって形成される層などが、該当する。

図９は、係る場合に得られる観察像について説明するための図である。なお、ここでは、図９（ａ）に示すように、透明性基板１０１の一方主面上に拡散層１０２が下地層として設けられた上でデバイスパターン１０３が形成されることで構成された積層体１００の、デバイスパターン１０３が形成された側の主面に粘着シート１０４を貼り付けた上で、該粘着シート１０４の側をステージ１０７に吸引固定し、観察手段１０６にて観察を行う場合を例として示している。なお、粘着シート１０４と透明性基板１０１との界面や、デバイスパターン１０３の端部部分に、気泡１０５が存在しているものとする。

図９（ａ）に示すように、透明性基板１０１に向けて落射照明光Ｌ１００１を照射した状態で観察手段１０６により観察を行うと、照明光は拡散層１０２で吸収や反射を受ける。そのため、図９（ｂ）に示すように、観察像Ｉ１００１は全体が明るい像となり、気泡の影響は相殺されるものの、デバイスパターン像ＩＰ１００１が不明瞭となってしまうことになる。

係る問題を解決する方法として、ステージを透明な石英にて構成し、ステージよりも下側からステージを介して粘着シートに貼り付けられた基板に同軸照明（透過照明）を照射する、透過照明系を用いて、デバイスパターンを観察する態様が考えられる。

図１０は、係る場合に得られる観察像について説明するための図である。図１０（ａ）に示すように、観察手段１０６とは石英製の透明なステージ２０７を隔てて反対側の空間から透明性基板１０１に対して透過照明光Ｌ１００２を照射した状態で、観察手段１０６により観察を行うと、デバイスパターン１０３の部分は照明が透過しないものの、それ以外のところでは透過するので、観察手段１０６においてはこの透過光Ｌ１００２ｔによる像が観察される。具体的にいうと、図１０（ｂ）に示すように、観察像Ｉ１００２は、粘着シート１０４や拡散層１０２による吸収や拡散（乱反射）に伴う減光を受けるものの全体的には比較的明るい像として得られる。ただし、照明光が透過しないデバイスパターン１０３の部分については、暗い（黒色の）デバイスパターン像ＩＰ１００２が観察される。従って、デバイスパターン１０３自体については、透明性基板１０１に対して高いコントラストで識別可能に観察される。しかしながら、気泡１０５が存在すると、そこで照明光が屈折するため、気泡１０５に対応する部分の像ＩＢ１００２は、周囲よりも暗く観察されてしまう。この気泡部分を明るくすべく照射光の光量を上げると、デバイスパターン１０３の部分においても透過が生じ、コントラストが低下する場合もある。そのため、観察像Ｉ１００２において気泡１０５とデバイスパターン１０３とを明瞭に識別することが難しい、という問題が残ることになる。

また、このような透過照明の場合、基板のロット間で透過度にばらつきがあることに起因して、デバイスパターンを観察した場合のコントラスト（観察・撮像されるデバイスパターンの像の明瞭さ）が個々の透明性基板によって異なり、分割位置の決定精度が一定しないという問題が生じることもある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、透明性基板上に形成された不透明なデバイスパターンを観察像において明確に識別することができる観察方法、および係る観察方法を利用して加工位置を正確に特定することが出来る観察装置と、その応用としてのレーザー加工装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被加工物である一方の主面側にデバイスパターンが形成されている透明性基板の一方の主面側に形成された不透明部分を観察するための観察装置を備えるレーザー加工装置であって、前記観察装置は、前記デバイスパターンが形成された側の主面に粘着シートが貼り付けられた前記透明性基板を支持する支持手段と、同軸照明光を照射する同軸照明光源と、斜光照明光を照射する斜光照明光源と、前記透明性基板の第１の主面の側から前記透明性基板を観察する観察手段と、前記観察手段によって把握される、観察領域における前記透明性基板の前記不透明部分以外についての光量が前記観察領域の全体について同一となるように、前記同軸照明光と前記斜光照明光の少なくとも一方についての照射状態を調整する調整手段と、を備え、前記支持手段は、前記観察手段が観察可能に前記透明性基板を支持し、前記同軸照明光源と前記斜光照明光源は前記透明性基板の前記第１の主面と反対側の主面である第２の主面の側から前記透明性基板に対して前記同軸照明光と前記斜光照明光とをそれぞれ照射する、ことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係るレーザー加工装置であって、前記透明性基板に前記同軸照明光と前記斜光照明光とを重畳的に照射した状態で、前記観察手段が前記透明性基板の観察像を取得することを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係るレーザー加工装置であって、前記透明性基板に前記同軸照明光を照射したときに前記観察手段によって観察される第１観察像と、前記透明性基板に前記斜光照明光を照射したときに前記観察手段によって観察される第２観察像との合成画像を得る合成手段、をさらに備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項３の発明によれば、透明性基板の上にデバイスパターンなどの不透明部分が形成されている場合に、観察像においてデバイスパターンなどの不透明部分の形状を明確に特定することが可能となる。

特に、請求項１ないし請求項３の発明によれば、不透明部分を有する透明性基板が被加工物である場合に、当該透明性基板の上の不透明部分の形状を明確に特定することが可能となるため、精度の高いレーザー加工を行うことができる。

特に、請求項１ないし請求項３の発明によれば、同軸照明光と斜光照明光との光量を好適に調整したうえで観察を行えるので、透明部分と不透明部分とのコントラストが向上した良好な観察結果を得ることが出来る。

＜１．第１の実施の形態＞
＜１．１．観察のための原理的構成＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る観察方法について説明するための図である。本実施の形態においては、観察対象が、図１（ａ）に示すような、サファイアのような透明性基板１の一方主面側に、観察用の照明光を拡散させる作用を有する拡散層２が下地層として設けられた上で、金属配線や電極などの不透明なデバイスパターン３が形成されてなる積層体１０である場合を例に説明する。なお、透明性基板１とデバイスパターン３との間に、ＧａＮなどのIII族窒化物などからなり、透明性を有する半導体層が設けられている態様であってもよい。

また、本実施の形態においては、図１（ａ）に示すように、積層体１０のデバイスパターン３が形成された側の主面に粘着シート４を貼り付けた上で、該粘着シート４の側を透明な例えば石英で形成されたステージ７に固定して、デバイスパターン３の観察を行う場合を例として説明する。なお、粘着シート４と透明性基板１との界面や、デバイスパターン３の端部部分には、気泡５が存在しているものとする。本実施の形態に係る観察方法は、係る態様で固定された積層体１０の観察を行う場合に、より作用効果を奏する。

このような固定は、公知の手法によって実現可能である。例えば、吸引固定を行う場合であれば、ステージ７の上面に、同心円状に複数の吸引溝を設けるとともに該吸引溝の底部に放射状に吸引孔を設け、被加工物をステージ７の上面に載置した状態で、吸引孔に接続された例えば吸引ポンプなどの吸引手段を動作させることにより、被加工物に対して吸引溝に沿って吸引力を作用させることによって実現される。

本実施の形態においては、このような積層体１０に対して、ステージ７の上方から、つまりは透明性基板１の裏面側から、入射角が９０°である（基板の主面に略垂直な光軸を有する）同軸照明光（明視野照明光）Ｌ１と入射角が鋭角である斜光照明光（暗視野照明光）Ｌ２とを同時に照射するとともに、例えばＣＣＤカメラや所定の表示装置などからなる裏面観察手段６をステージ７の下方に設け、ステージ７を介してデバイスパターン３を観察するようにする。すなわち、同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とを透過照明光として重畳的に与えつつ、裏面観察手段６によって観察を行うものとする。これに対応して、以降の説明においては、同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とをそれぞれ、同軸透過照明光Ｌ１と斜光透過照明光Ｌ２とも称する。

同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２との光源としては、例えば、指向性が強い（照射角度１５°程度の）高輝度の白色ＬＥＤなどが好適である。他には、ランプや光ファイバーの出射端面などを用いることが出来る。

図１（ｂ）は、この場合に裏面観察手段６において得られる観察像Ｉ１を例示する図である。係る場合、デバイスパターン３の部分では、同軸透過照明光Ｌ１、斜光透過照明光Ｌ２ともに透過しない。よって、観察像Ｉ１においては、デバイスパターン３に対応して、暗い（黒色の）デバイスパターン像ＩＰ１が観察される。一方、デバイスパターン３以外の部分においては透過光Ｌ１ｔが得られる。この透過光Ｌ１ｔは、同軸透過照明光Ｌ１がダイレクトに透過した成分と、斜光透過照明光Ｌ２が粘着シート４と拡散層２とによって拡散（乱反射）を受けて結果的に透過した成分が重畳してなるものである。その結果、観察像Ｉ１においては、デバイスパターン像ＩＰ１以外の部分は明るく観察される。また、気泡５においては、同軸透過照明光Ｌ１、斜光透過照明光Ｌ２ともに屈折するが、斜光透過照明光Ｌ２が上記のように拡散することから、観察像Ｉ１においては、気泡５に対応する部分ＩＢ１についても十分に明るく観察されることになる。これは、気泡５などが存在する場合であっても、観察像Ｉ１における、デバイスパターン３が形成された不透明部分以外の部分の光量のバラツキが、斜光透過照明Ｌ２を照射することによって抑制されることを意味している。結果として、観察像Ｉ１においては、黒色のデバイスパターン像ＩＰ１が、他の部分と十分なコントラストをもって明瞭に識別されることになる。

すなわち、透明性基板１の上にデバイスパターン３が形成されている積層体１０については、該デバイスパターン３が形成されている側に粘着シート４を貼り付けたうえで透明なステージ７に固定し、ステージ７の上方から同軸透過照明光Ｌ１と斜光透過照明光Ｌ２とを重畳的に照射するとともに、ステージ７の下方側からステージ７を介して裏面観察手段６で観察することで、観察像においてデバイスパターン３の形状を明確に特定することが可能となる。また、デバイスパターンに限らず、同様の不透明部分が形成されている場合においても、上述の方法を適用すれば当該不透明部分の形状を明確に識別することが可能となる。なお、粘着シート４を備えることは観察に際して必須ではないので、透明性基板１を直接にステージ７に載置して観察することも原理的には可能である。係る場合、粘着シート４による乱反射の影響を受けずに観察することができる。

図２は、同軸照明光源Ｓ１からの同軸透過照明光Ｌ１の照射と斜光照明光源Ｓ２からの斜光透過照明光Ｌ２の照射の態様について、より詳細に示す図である。具体的には、同軸照明光源Ｓ１から発せられた同軸透過照明光Ｌ１と、斜光照明光源Ｓ２から発せられた斜光透過照明光Ｌ２とが、ステージ７の上方から透明性基板１に照射されるようになっている。

ただし、上述のような、斜光透過照明光Ｌ２を照射することによる不透明部分のコントラスト向上の効果をより好適に得るためには、観察領域における透明性基板１の不透明部分以外についての光量が、該観察領域の全体について略同一となるように（少なくとも肉眼で見た場合の明るさが同程度となるように）、同軸透過照明光Ｌ１と斜光透過照明光Ｌ２の少なくとも一方についての照射状態を調整可能とされてなるのが好ましい。例えば、図１の場合であれば、同軸透過照明光Ｌ１と斜光透過照明光Ｌ２との照射バランスによっては、観察像Ｉ１において気泡５に対応する部分ＩＢ１が、透過光Ｌ１が直接に得られる部分と異なるコントラストで観察される場合も有り得る。係る場合に、両者のコントラストが同程度となるように該照射状態を調整できれば、不透明部分をより確実に識別することが出来るようになる。

その１つの方策として、同軸透過照明光Ｌ１を照射する同軸照明光源Ｓ１と斜光照明光Ｌ２を照射する斜光照明光源Ｓ１の少なくとも一方と、透明性基板１との距離を調整することで、観察領域全体の不透明部分以外の光量を略同一にする態様がある。図２は、同軸照明光源Ｓ１を斜光照明光源Ｓ２よりも透明性基板１から遠ざけた場合を例示している。

あるいは、同軸照明光源Ｓ１と斜光照明光源Ｓ２との少なくとも一方が輝度を調整する態様ことで、観察領域全体の不透明部分以外の光量を略同一にする態様であってもよい。あるいはさらに、図２に示すように、同軸照明光源Ｓ１と照射位置との間に拡散板Ｄを設けるようにしてもよい。

さらに、斜光透過照明光Ｌ２の入射角θを調整することで、観察領域全体の不透明部分以外の光量を略同一にする態様であってもよい。

なお、これらの調整手法は、観察対象に応じて適宜に選択され、あるいは重畳的に用いられてもよい。

また、観察手段が例えばＣＣＤカメラなどの撮像素子である場合、観察領域についての光量を画素単位で数値化して把握できるので、撮像素子によって取得された数値データに基づき、最適な照射状態（光源の位置、輝度、角度などの最適条件）を決定するようにされていてもよい。

なお、図２においては、斜光照明光源Ｓ２が同軸透過照明光Ｌ１の照射方向を対称軸として左右対称に２つ設けられている場合を例示しているが、斜光照明光源Ｓ２の数はこれに限定されず、さらに多くの数の斜光照明光源Ｓ２が、同軸透過照明光Ｌ１の照射方向が対称軸となるように対称配置されてなる態様であってもよい。

＜１．２．レーザー加工装置への適用＞
次に、上述のような原理で観察を行うことが出来る観察装置の一例としてのレーザー加工装置について説明する。図３は、係るレーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。なお、図３においては、加工対象（観察対象）である被加工物が粘着シート４に貼り付けられた積層体１０である場合を例示しているが、被加工物は、これに限られるものではない。また、レーザー加工装置５０の以下に示す各部の動作（レーザー光の照射、ステージの移動、照明光の照射、加工位置決定のための演算処理など）は、いずれも図示しないコンピュータなどからなる所定の制御手段によって制御されるものとする。

レーザー加工装置５０は、表面観察部５０Ａと、裏面観察部５０Ｂと、両者の間で移動可能な、例えば石英などからなる透明なステージ７とを主として備える。表面観察部５０Ａは、ステージ７に載置された被加工物をレーザー光が照射される側（これを表面と称する）から観察する観察部であり、裏面観察部５０Ｂは、該積層体１０をステージ７に載置された側（これを裏面と称する）から該ステージ７を介して観察する観察部である。また、ステージ７は、移動機構７ｍによって水平方向に移動可能とされてなる。

移動機構７ｍは、図示しない駆動手段の作用により水平面内で所定のＸＹ２軸方向にステージ７を移動させる。これにより、係る表面観察部５０Ａと裏面観察部５０Ｂとの間のステージ７の移動、および、それぞれの観察部内における観察位置の移動やレーザー光照射位置の移動が実現されてなる。すなわち、レーザー加工装置５０においては、移動機構７ｍによってステージ７を移動させることによって、表面観察部５０Ａによる表面側の観察と、裏面観察部５０Ｂによる裏面側の観察とを切替可能に行えるようになっている。これにより、被加工物の材質や状態に応じた最適な観察を柔軟かつ速やかに行うことが出来る。なお、移動機構７ｍについては、所定の回転軸を中心とした、水平面内における回転（θ回転）動作も、水平駆動と独立に行えることが、アライメントなどを行う上ではより好ましい。

表面観察部５０Ａは、ステージ７に載置された被加工物に対してレーザー光の照射を行えるようにも構成されている。すなわち、表面観察部５０Ａは、レーザー加工装置５０におけるレーザー光の照射部でもある。これは、例えば、レーザーの照射系と観察光学系とが同軸に構成されることで実現されてなる。より具体的には、表面観察部５０Ａが特許文献１に開示されているレーザー加工装置の基本的構成と同様の構成を有することによって実現可能である。

より詳細にいえば、表面観察部５０Ａにおいては、レーザー光源ＳＬからレーザー光ＬＢを発し、図示を省略する鏡筒内に備わるハーフミラー５１にて反射させた後、該レーザー光ＬＢを、表面観察部５０Ａにステージ７が位置する状態でステージ７に載置された被加工物の被加工部位にて合焦するよう集光レンズ１８にて集光し、被加工物に照射することによって、被加工物の加工、例えば分割の起点となる融解改質領域の形成やアブレーションなどを実現することが出来るようになっている。

その一方で、表面観察部５０Ａにおいては、落射照明光源Ｓ５から発せられた落射照明光Ｌ５が、図示しない鏡筒内に設けられたハーフミラー５２で反射され、集光レンズ１８にて集光されたうえで、（表面観察部５０Ａにステージ７が位置する状態で）レーザー光ＬＢと同軸に被加工物に照射されるようになっている。また、表面観察部５０Ａは、ハーフミラー５２の上方（鏡筒の上方）に設けられたＣＣＤカメラ１６ａと該ＣＣＤカメラ１６ａに接続されたモニタ１６ｂとを含む表面観察手段１６を備えており、落射照明光Ｌ５を照射させた状態でリアルタイムに被加工物の明視野像の観察を行うことが出来るようになっている。

表面観察部５０Ａにおいて得られた観察像に基づき加工位置が決定された場合は、引き続き、係る決定内容に基づいてレーザー光ＬＢの照射による加工を行うことができる。

なお、加工位置の決定は、図示しない制御手段によって実現されるＧＵＩを利用して、レーザー加工装置５０のオペレータがモニタ１６ｂに表示されたＣＣＤカメラ１６ａによる撮像画像を視認しつつ行うことが出来るようにされてなるのが好ましい。すなわち、オペレータによって加工位置を決定するための所定の指示入力がＧＵＩによって与えられ、その入力内容に基づく所定の演算処理を制御手段が行うことよって、加工位置が決定されるのが好ましい。

裏面観察部５０Ｂは、上述した原理的構成に基づき、裏面観察部５０Ｂにステージ７が位置する状態で、ステージ７に載置された被加工物に対してステージ７の上方から同軸照明光源Ｓ１からの同軸透過照明光Ｌ１の照射と斜光照明光源Ｓ２からの斜光透過照明光Ｌ２の照射とを重畳的に行いつつ、ステージ７の下方側から裏面観察手段６によって該被加工物を観察できるように構成されている。

また、裏面観察部５０Ｂにおいては、ステージ７の下方に、より好ましくは、後述するハーフミラー９の下方（鏡筒の下方）に設けられたＣＣＤカメラ６ａと該ＣＣＤカメラ６ａに接続されたモニタ６ｂとを含む裏面観察手段６を備えている。なお、モニタ６ｂと表面観察手段１６に備わるモニタ１６ｂとは共通のものであってもよい。

被加工物が透明性基板１の上にデバイスパターン３が形成されているものであり、該デバイスパターン３が形成されている側に粘着シート４を貼り付けたうえでステージ７に固定されている積層体１０である場合、ステージ７を裏面観察部５０Ｂの所定の観察位置に配置し、同軸透過照明光Ｌ１と斜光透過照明光Ｌ２とを重畳的に照射させた状態で裏面観察手段６によって観察を行うことで、デバイスパターン３を良好なコントラストで観察することが出来る。すなわち、例えば図１（ｂ）のような、デバイスパターン３を正確に特定することが出来る観察像を得ることが出来る。

裏面観察部５０Ｂにおいて得られた観察像に基づき加工位置が決定された場合は、引き続き、ステージ７をレーザー光の照射部がある表面観察部５０Ａの側に移動させた上で、レーザー光ＬＢの照射による加工を行うことになる。係る場合も、加工位置の決定は、ＧＵＩを用いた、観察像に基づくオペレータによる所定の指示入力が与えられることによって行われるのが好ましい。

好ましくは、表面観察部５０Ａが斜光照明光源Ｓ６を備えており、斜光照明光Ｌ６をステージ７上の被加工物に対して照射できるようになっていてもよい。斜光照明光Ｌ６が照射される場合、表面観察手段１６においては観察対象の暗視野像を得ることが出来る。被加工物の材質や表面状態に応じて落射照明光Ｌ５と斜光照明光Ｌ６とを適宜に切り替えることによって、材質等によらず好適な観察像を得ることが出来る。

また、ステージ７の下方には、同軸照明光源Ｓ３から発せられた同軸照明光Ｌ３が、図示しない鏡筒内に設けられたハーフミラー９で反射され、集光レンズ８にて集光されたうえで、ステージ７を介して被加工物に照射されるようになっていてもよい。さらに好ましくは、ステージ７の下方に斜光照明光源Ｓ４を備えており、斜光照明光Ｌ４をステージ７を介して被加工物に対して照射できるようになっていてもよい。これらの同軸照明光源Ｓ３や斜光照明光源Ｓ４は、例えば被加工物の表面側に不透明な金属層などがあって表面観察部５０Ａによる表面側からの観察が該金属層からの反射が生じて困難な場合などに、裏面観察部５０Ｂによって被加工物の裏面側を観察する際に好適に用いることできる。

以上、説明したように、本実施の形態に係るレーザー加工装置５０は、レーザー光による加工に際して被加工物の表面側からの照明光の照射と観察とを行う表面観察部５０Ａを備えるとともに、被加工物の表面側から透過照明を照射しつつ裏面側から観察を行うことができる裏面観察部５０Ｂをも備えることで、落射照明による被加工物の表面側からの観察のみならず、裏面からの観察も行うことができ、それぞれの観察結果に基づいて加工位置を特定することが出来るので、より様々な材質や状態の被加工物の加工を行うことが出来る。特に、透明性基板の上にデバイスパターンが形成されている積層体１０については、該デバイスパターンが形成されている側に粘着シート４を貼り付けたうえで透明なステージ７に固定し、裏面観察部５０Ｂにて観察することで、デバイスパターンの形状を明確に特定することが出来る。これにより、観察結果に基づいて精度良く加工位置を決定することが可能となる。

＜２．第２の実施の形態＞
上記実施の形態では、例えばレーザー加工装置５０の裏面観察部５０Ｂにおいて、入射角が９０°の同軸照明光Ｌ１と入射角が鋭角である斜光照明光Ｌ２とを同時に照射した状態で、積層体１０を観察すると説明したが、観察方法はもちろんこれに限られるものではない。

図４は、第２の実施の形態に係るレーザー加工装置５００の構成を概略的に示す模式図である。なお、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置５０と同様の構成については、同符号を付し、適宜説明を省略する。

レーザー加工装置５００は、一般的なコンピュータなどからなる制御部Ｃを備えている。制御部Ｃは、図示しないケーブルによりレーザー加工装置５００に付属する各機構と接続されており、オペレータからの入力指示や各種センサなどからの信号に基づいて、レーザー加工装置５００の各機構を制御する。

図３には図示されていないが、第１の実施の形態に係るレーザー加工装置５０においても、一般的なコンピュータなどからなる制御部を備えており、既述した各制御はその制御部による制御下で行われる。しかしながら、この第２の実施の形態のレーザー加工装置５００で使用される制御部Ｃは、後述するように、２種類の照射光の交互照射制御と、各照射光を単独で発生させたときの２種類の観察画像の画像合成演算を実行するという点で、第１の実施の形態における制御部と異なる機能を持つ。

図５は、同軸照明光Ｌ１を照射したときに、カメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ２の一例を示す図である。また、図６は、斜光照明光Ｌ２を照射したときに、カメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ３の一例を示す図である。

本実施の形態では、制御部Ｃは、同軸照明光源Ｓ１および斜光照明光源Ｓ２をそれぞれ独立して駆動することにより、積層体１０に対して同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とを別々に、すなわち時間的にずらせて照射する。そして、制御部Ｃは、積層体１０に対して同軸照明光Ｌ１のみを照射したときにカメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ２と、積層体１０に対して斜光照明光Ｌ２のみを照射したときにカメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ３とを、制御部Ｃが備える記憶部（図示せず）に格納する。なお、観察像Ｉ２と観察像Ｉ３とが取得される順番は、どちらが先であってもよい。

また、本実施の形態では、カメラ６ａは、１ビット表現（２階調）を用いたモノクロ（２値）画像を取得するものとするが、これに限られるものではなく、複数ビットを用いたモノクロ多階調（例えば４ビット＝１６階調、８ビット＝２５６階調）での２値画像を取得してもよい。もっとも、ここでの「多階調」とは、各画素が複数ビットで表現されているというだけであり、実際には「黒」、「白」の２つのレベル（例えば４ビット表現では階調値＝０，１５、８ビット表現では階調値＝０，２５５）が用いられる。またその他にも、裏面観察部５０Ｂを、カメラ６ａによりグレースケール（またはフルカラー）の観察像を撮像し、当該観察像を制御部Ｃにおいてモノクロ化（２値化）する構成としてもよい。

ステージ７に載置した積層体１０に対して上側から同軸照明光Ｌ１を照射し、積層体１０の下側（照射と反対の側）からカメラ６ａによって撮像した場合には、図５に示すように、明視野像の観察像Ｉ２が取得される。観察像Ｉ２では、デバイスパターン３部分については、暗い（黒色の）デバイスパターン像ＩＰ２が観察される。すなわちデバイスパターン３自体については、透明性基板１０１に対して高いコントラストで識別可能に観察される。さらに、図５に示すように、気泡５に対応する部分の観察像ＩＢ２についても、照明光の屈折により暗く観察される。

一方、ステージ７に載置した積層体１０に対して上側から斜光照明光Ｌ２を照射し、積層体１０の下側（照射と反対の側）からカメラ６ａによって撮像した場合には、図６に示すように、暗視野像の観察像Ｉ３が取得される。観察像Ｉ２と比較したとき、観察像Ｉ３では、図５および図６に示すように、デバイスパターン像ＩＰ３以外の部分の明暗が反転している。すなわち、デバイスパターン３に対応する部分は、暗いデバイスパターン像ＩＰ３として観察されるが、気泡５に対応する部分ＩＢ３は、明るく（白色として）観察される。

図７は、図５に示す観察像Ｉ２と図６に示す観察像Ｉ３とに基づいて合成された、合成画像Ｉ４を示す図である。観察像Ｉ２と観察像Ｉ３とを記憶部に格納した制御部Ｃは、これら観察像Ｉ２，Ｉ３に基づいて、図示しない演算部によりビット演算処理（具体的には、論理和演算処理）を行う。より具体的には、演算部は、観察像Ｉ２に含まれる特定画素の階調値と、当該特定画素と位置的に対応する観察像Ｉ３に含まれる画素の階調値とが、ともに「黒（階調値＝０）」であるときには、当該特定画素の階調値を０とする処理を行う。また、その他の組合せ（すなわち、観察像Ｉ２に含まれる特定画素の階調値、および、当該特定画素と位置的に対応する観察像Ｉ３に含まれる画素の階調値のうちの少なくとも一方の階調値が「白（階調値＝１）」）のときには、当該特定画素の階調値を常に１とする処理を行う。制御部Ｃは、以上のような演算処理を行うことによって、図７に示すような、合成画像Ｉ４を取得する。

図７に示すように、合成画像Ｉ４では、気泡５に対応する部分ＩＢ４がほぼ消失しているとともに、デバイスパターン３に対応する部分（デバイスパターン像ＩＰ４）が透明性基板１に対して高いコントラストで識別される。すなわち、本実施の形態では、裏面観察部５０Ｂにおいて積層体１０を観察する際に、同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とをそれぞれ別個に照射して、観察像Ｉ２,Ｉ３を取得して制御部Ｃ内の記憶手段に記憶させ、しかる後に演算処理により当該観察像Ｉ２，Ｉ３を画像合成（論理和演算処理）する。これにより、透明性基板１の透明部分とデバイスパターン３の不透明部分とを明瞭に識別することが可能となる。

また、第１の実施の形態では、同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とを同時に照射していたため、光量などを調整する場合に、どちらか一方の光量を固定して調整する必要がある。そのため、例えば両照明光の光量を３段階に分けて調整する場合には、計９回（＝３×３）の撮像作業が必要となる。一方、本実施の形態では、計６回（＝３＋３）の撮像作業を行い、制御部Ｃによって全９パターンの画像合成を行うことができるため、裏面観察部５０Ｂにおける照明関係の調整時間を短くすることができる。

なお、詳細な説明を省略するが、上述のような観察方法は、裏面観察部５０Ｂにおいて、積層体１０に同軸照明光Ｌ３および斜光照明光Ｌ４を照射して観察する場合にも適用することができる。

＜３．変形例＞
上述の実施の形態においては、斜光照明光源Ｓ２は例えば白色ＬＥＤなどで同軸透過照明光Ｌ１の照射方向が対称軸となるように対称配置するようにしているが、これに代わり、該対称軸を取り囲むようなドーナツ型の照明光源や、ドーム型の照明光源を、斜光照明光源Ｓ２として用いる態様であってもよい。

上述の第１の実施の形態においては、同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とをステージの上方側から透過照明光として重畳的に与えつつ、ステージの下方に備わる裏面観察手段６によって観察を行うようにしているが、これに代わり、透明性基板１の上にデバイスパターン３が形成されている積層体１０を上述の場合と同様に粘着シート４を用いてステージ７に固定した状態で、ステージ７の下方から同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２とを重畳的に与え、ステージ７の上方に設けた観察手段２６にて観察を行うようにしてもよい。図８は、係る場合の観察方法について説明するための図である。この場合も、観察像においては、デバイスパターン３に対応して、暗い（黒色の）デバイスパターン像が観察され、デバイスパターン像ＩＰ１以外の部分は明るく観察される。また、気泡５に対応する部分ＩＢ１についても十分に明るく観察される。すなわち、図８のような構成で観察を行う場合も、黒色のデバイスパターン像が、他の部分と十分なコントラストをもって明瞭に識別されることになる。また、このような変形例に係る観察装置の構成においても、第２の実施の形態で説明した観察方法を適用してもよい。

なお、係る態様は、例えば上述したレーザー加工装置５０の表面観察部５０Ａにおいてステージ７の下方に同軸照明光Ｌ１と斜光照明光Ｌ２の照射光源を設けることでも実現可能ではあるが、係る場合、加工時に照射されるレーザー光がステージ７透過してこれらの照射光源にまで達し、これらの照明光源に悪影響を与えるおそれがあるため、このような構成を取る場合には、少なくともレーザー光の照射時における照明光源の配置を工夫する必要がある。これは、装置構成が複雑化するというデメリットを招来することにもなる。このような配慮が不要である点において、上述の実施の形態の方が優れているとも言える。

あるいは、ステージの配置は水平である必要はなく、垂直あるいは傾斜させて設けられていてもよい。係る場合、照明光源や観察手段は、ステージとの相対的な位置関係が図１に示す場合と同様となるように配置されればよい。

また、上述の実施の形態においては、透明なステージに観察対象である積層体を固定しているが、これに代わり、観察手段が、同軸透過照明光と斜光透過照明光を照射した状態でデバイスパターンを得ることが出来る態様であれば、固定方法はこれに限られるものではない。例えば、積層体の観察対象部分以外（例えば端部のみ）を所定の支持手段によって粘着シートごと保持し、観察対象部分（の粘着シート）が観察手段に対して直接に露出するような態様で観察を行うようにしても、上述の実施の形態と同様の観察結果を得ることが可能である。

また、上述の実施の形態においては、デバイスパターン３を主たる観察対象としているが、より一般化な、透明性基板の上に形成された不透明部を周囲の部分と識別することを目的とする観察を行う際には、上述した観察方法を同様に適用することが出来る。

また、上述の実施の形態に係るレーザー加工装置５０，５００では、裏面観察部５０Ｂにてデバイスパターン３（不透明部分）の位置が、あらかじめ、詳細に特定される。そしてレーザー加工装置５０，５００は、移動機構７ｍによってステージ７を表面観察部５０Ａへ向けて移動させることで、積層体１０を表面観察部５０Ａに搬送し、透明性基板１に分割起点を形成するためのレーザー加工を行う。すなわち、レーザー加工装置５０，５００において、主に裏面観察部５０Ｂと移動機構７ｍとが、位置決め機構としての機能を有している。透明性基板１の上に、デバイスパターン３のような不透明部分が形成されているような場合、このような位置決め機構を適用することによって、基板の精密な位置決めを行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る観察方法について説明するための図である。 同軸透過照明光Ｌ１の照射と斜光透過照明光Ｌ２の照射とについて、より詳細に示す図である。 レーザー加工装置５０の構成を概略的に示す模式図である。 第２の実施の形態に係るレーザー加工装置５００の構成を概略的に示す模式図である。 同軸照明光Ｌ１を照射したときに、ＣＣＤカメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ２の一例を示す図である。 斜光照明光Ｌ２を照射したときに、ＣＣＤカメラ６ａによって撮像される観察像Ｉ３の一例を示す図である。 図５に示す観察像Ｉ２と図６に示す観察像Ｉ３とに基づいて合成された、合成画像Ｉ４を示す図である。 変形例に係る観察方法について説明するための図である。 デバイスパターンと透明性基板との間に拡散層が設けられている積層体を落射照明を用いて観察する場合について説明するための図である。 デバイスパターンと透明性基板との間に拡散層が設けられている積層体を透過照明を用いて観察する場合について説明するための図である。

符号の説明

１、１０１ 透明性基板
２、１０２ 拡散層
３、１０３ デバイスパターン
４、１０４ 粘着シート
５、１０５ 気泡
６ 裏面観察手段
６ａ、１６ａ ＣＣＤカメラ
６ｂ、１６ｂ モニタ
１０、１００ 積層体
１６ 表面観察手段
７、１０７、２０７ ステージ
７ｍ 移動機構
２６、１０６ 観察手段
５０、５００ レーザー加工装置
５０Ａ 表面観察部
５０Ｂ 裏面観察部
Ｃ 制御部
Ｄ 拡散板
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ１００１、Ｉ１００２ 観察像
Ｉ４ 合成画像
ＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ３、ＩＰ１００１、ＩＰ１００２ デバイスパターン像
Ｌ１ 同軸（透過）照明光
Ｌ１ｔ、Ｌ１００２ｔ 透過光
Ｌ２ 斜光（透過）照明光
Ｌ３ 同軸照明光
Ｌ４、Ｌ６ 斜光照明光
Ｌ５、Ｌ１００１ 落射照明光
Ｌ１００２ 透過照明光
ＬＢ レーザー光
Ｓ１、Ｓ３ 同軸照明光源
Ｓ２、Ｓ４、Ｓ６ 斜光照明光源
Ｓ５ 落射照明光源
ＳＬ レーザー光源

Claims (3)

1. 被加工物である一方の主面側にデバイスパターンが形成されている透明性基板の一方の主面側に形成された不透明部分を観察するための観察装置を備えるレーザー加工装置であって、
   前記観察装置は、
   前記デバイスパターンが形成された側の主面に粘着シートが貼り付けられた前記透明性基板を支持する支持手段と、
   同軸照明光を照射する同軸照明光源と、
   斜光照明光を照射する斜光照明光源と、
   前記透明性基板の第１の主面の側から前記透明性基板を観察する観察手段と、
   前記観察手段によって把握される、観察領域における前記透明性基板の前記不透明部分以外についての光量が前記観察領域の全体について同一となるように、前記同軸照明光と前記斜光照明光の少なくとも一方についての照射状態を調整する調整手段と、
   を備え、
   前記支持手段は、前記観察手段が観察可能に前記透明性基板を支持し、
   前記同軸照明光源と前記斜光照明光源は前記透明性基板の前記第１の主面と反対側の主面である第２の主面の側から前記透明性基板に対して前記同軸照明光と前記斜光照明光とをそれぞれ照射する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
   
2. 請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
   前記透明性基板に前記同軸照明光と前記斜光照明光とを重畳的に照射した状態で、前記観察手段が前記透明性基板の観察像を取得することを特徴とするレーザー加工装置。
3. 請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
   前記透明性基板に前記同軸照明光を照射したときに前記観察手段によって観察される第１観察像と、前記透明性基板に前記斜光照明光を照射したときに前記観察手段によって観察される第２観察像との合成画像を得る合成手段、
   をさらに備えることを特徴とするレーザー加工装置。