JP5521332B2 - 観察装置、位置決め装置、レーザー加工装置および観察方法 - Google Patents

Description

この発明は、複数のデバイス素子が形成された透明性の基板を観察するための技術に関し、特にデバイス素子間に設けられるストリート部と、デバイス素子との境界である境界領域を観察するための技術に関する。

短波長ＬＤ（レーザーダイオード）やＬＥＤ（発光ダイオード）等のデバイス素子が複数形成された、硬度が高くかつ脆性を有するサファイア等からなる透明性の基板に対して、パルスレーザーを照射することにより、デバイス素子ごとに分割するための分割起点を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

この分割起点が形成される位置は、通常、デバイス素子とデバイス素子との間の所定幅の帯状部分（ストリート部）に設定される。この分割起点の位置を決定するために、従来では、ＣＣＤカメラ等を含む観察装置により観察像を撮像し、得られた画像に基づいて、基板上の所定の位置基準物の座標情報を取得してから、所定の演算処理により分割起点を形成すべき位置が特定されていた（例えば、特許文献２）。

なお、上記の位置基準物としては、基板に予め形成されている位置決め用のマーカーや、デバイス素子の構造物自体（例えば不透明な電極部分等）等が該当する。

国際公開第２００６／０６１２０１７号 特開２００８−２６４８６９号公報

ところが、例えば電極を位置基準物として分割位置を決定する場合において、仮に当該電極が基板上の理想位置から大きくずれた位置に形成されていると、ストリート部の位置が実際とは異なる位置として特定されてしまう。そのため、分割起点がストリート部の位置から大きくずれて設定されるため、均一なサイズのデバイス素子を得ることが困難となる等のおそれがある。このような問題は、基板上に別途設けた位置決め用のマーカー等を位置基準物とした場合にも起こりえる。

また、ストリート部を位置基準物として直接的に観察することにより、分割起点の位置を決定することも考えられる。しかし、一般的に、基板に分割起点を形成する際には、基板のデバイス素子が形成されている側の主面に粘着シートが貼り付けられており、この粘着シートと基板との界面部分に気泡が混入していることが多い。したがって、ストリート部に多数の気泡が存在するため、従来の観察方法では、気泡により観察用の光が乱反射してしまい、ストリート部の位置を正確に特定することが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板に形成されている複数のデバイス素子間のストリート部の位置を高精度に特定するための技術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、第１の態様は、一方側の主面に複数のデバイス素子が形成されている透明性の基板を観察するための観察装置であって、基板を支持する支持部と、前記支持部に支持された基板の第１主面の側を斜光照明する光源と、前記光源からの照明光が照射されている前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面の側から前記基板を観察するための観察部とを備え、前記光源は、前記基板に形成されたデバイス素子間に設けられているストリート部と、前記デバイス素子との境界である境界領域が、前記観察部により観察可能とされる所定範囲内の照度の前記照明光を、前記基板に対して照射することを特徴とする。

また、第２の態様は、第１の態様に係る観察装置において、前記光源は、前記照明光の主光線が、前記境界領域の延びる方向に対して略直角に交わるように、前記照明光を照射することを特徴とする。

また、第３の態様は、第１または第２の態様に係る観察装置において、前記支持部は、前記デバイス素子が形成されている主面の側に、透明性の粘着シートが貼り付けられている基板を支持することを特徴とする。

また、第４の態様は、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る観察装置において、前記光源は、所定方向に延びるストリート部を基準として、一方の側から前記照明光を照射する第１光源と、前記所定方向に延びるストリート部を挟んだ他方の側から前記照明光を照射する第２光源とを含むことを特徴とする。

また、第５の態様は、第４の態様に係る観察装置において、前記観察部は、観察像を撮像する撮像部、を含み、前記撮像部は、前記第１光源と前記第２光源のいずれかから前記照明光が照射されている状態の前記基板の観察像を撮像することを特徴とする。

また、第６の態様は、第１〜第５のいずれか１つの態様に係る観察装置において、前記デバイス素子が、ＬＥＤ素子であることを特徴とする。

また、第７の態様は、一方側の主面にデバイス素子が形成されている透明性の基板上の位置基準物の位置情報に基づいて、特定の対象の位置を決定する位置決め装置であって、第１〜第６のいずれか１つの態様に係る観察装置と、前記観察装置により取得される観察像に基づいて、前記境界領域の位置情報から前記ストリート部の位置を特定する位置特定部とを備えることを特徴とする。

また、第８の態様は、一方側の主面にデバイス素子が形成されている透明性の基板に分割のための分割起点を形成するレーザー加工装置であって、第７の態様に係る位置決め装置と、前記位置決め装置により特定される前記ストリート部の位置に、分割起点を形成するためのレーザーを出射するレーザー出射部とを備えることを特徴とする。

また、第９の態様は、一方側の主面にデバイス素子が形成されている透明性の基板を観察するための観察方法であって、(a)基板を支持する工程と、(b)前記(a)工程により支持されている基板の第１主面の側を斜光照明する工程と、(c)前記(b)工程にて斜光照明されている前記基板の第１主面とは反対側の第２主面の側から前記基板を観察する工程とを備え、前記(b)工程は、前記基板に形成されたデバイス素子間に設けられるストリート部と、前記デバイス素子との間の境界領域が、前記(c)工程にて観察可能とされる所定範囲内の照度の照明光を、前記基板に対して照射することを特徴とする。

本発明の第１の態様に係る観察装置によると、ストリート部とデバイス素子との間の境界領域を明瞭に観察できる。したがって、ストリート部の位置をより高精度に特定することが可能となる。

また、第２の態様に係る観察装置によると、境界領域をより高コントラストで観察することが可能となる。

また、第３の態様に係る観察装置によると、デバイス素子が形成されている主面に粘着シートを貼り付けることで、粘着シートを設けない場合に比べて境界領域をより明瞭に観察できる。

また、第４の態様に係る観察装置によると、それぞれの光源から照明光を照射することで、所定方向に延びるストリート部の両サイドについてのデバイス素子との間の境界領域を明瞭に観察できる。

また、第５の態様に係る観察装置によると、一度に全光源から照射する場合よりも、境界領域を明瞭に観察できる。

第７の態様に係る位置決め装置によると、ストリート部とデバイス素子との間の境界領域が観察部により明瞭に観察できるため、ストリート部の位置を直接的に特定できる。したがって、ストリート部の位置を特定する際に、他の目標物に基づいて特定する場合よりも、高精度に位置決めできる。

第８の態様に係るレーザー加工装置によると、高精度に位置決めされたストリート部に対してレーザー加工を施すため、より正確な位置に分割起点を形成することができる。

本発明の第１実施形態に係る観察装置の構成を概略的に示す正面図である。 第１実施形態に係る観察装置の観察対象である積層体を示す部分断面図である。 第１実施形態に係る観察装置の概略を示す上面図である。 図１に示す観察装置により観察される観察像を模式的に示す図である。 本実施形態に係る積層体の各部分を透過する照明光がＣＣＤカメラの受光面に到達する様子を示す図である。 本実施形態に係る観察装置を適用したレーザー加工装置の構成を概略的に示す正面図である。 図４に示す観察像を２値化した２値画像を示す図である。 図７に示す検出範囲を複数に等分した状態を示す図である。 図７に示す２値画像について、変化点を設定した様子を示す図である。 図９に示す変化点に基づいて、決定される近似直線を示す図である。 様々な態様で基板を観察したときの観察像を示す図である。

＜１． 第１実施形態＞
＜１．１． 観察装置＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る観察装置１０の構成を概略的に示す正面図である。また、図２は、第１実施形態に係る観察装置１０の観察対象である積層体６の概略を示す部分断面図である。また、図３は、第１実施形態に係る観察装置１０の概略を示す上面図である。

なお、図１およびその他の各図において、図示および説明の都合上、Ｚ軸方向が鉛直方向を表し、ＸＹ平面が水平面を表すものとして定義するが、それらは位置関係を把握するために便宜上定義するものであって、以下に説明する各方向を限定するものではない。

本実施形態に係る観察装置１０は、主に、光源１と、観察部２と、ステージ３とを備える。観察装置１０は、一方側（図中、−Ｚ側）の主面に拡散層が下地層として設けられ（図示せず）、当該拡散層上にＧａＮ層（金属配線や電極等からなるデバイス素子４０を含む層）４が形成されたサファイア等の光を透過する透明性基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）を観察対象としている。なお、本実施形態では、デバイス素子４０としてＬＥＤ素子が形成されているものとするが、観察装置１０は、ＬＥＤ素子以外のデバイス素子が形成されている基板Ｗを観察する場合にも適用できる。

基板Ｗには、デバイス素子４０が形成されている主面側に対して、アクリル樹脂等からなる粘着シート５が貼り付けられており、基板ＷとＧａＮ層４と粘着シート５とで積層体６が形成されている。そして、当該積層体６の粘着シート５側がステージ３に対して固定されている。

＜光源１＞
図１に示すように、光源１は、ステージ３の上方（図中、＋Ｚ側）に備えられ、ステージ３に保持された基板Ｗに向けて、斜め上方から照明光Ｌ１を照射する。照明光Ｌ１は、その主光線（光束の中心の光線）が積層体６の主面に対して斜めに入射するように、基板Ｗを含む積層体６を照明する。

本実施形態に係る観察装置１０では、光源１として、４つの光源１ａ〜１ｄを備えている（図３参照）。光源１ａ〜１ｄのそれぞれは、観察部位ＯＰに対して、順に（−Ｙ）側、（＋Ｙ）側、（−Ｘ）側および（＋Ｘ）側の４方向から斜光照明するように照明光Ｌ１を照射する。光源１ａ〜１ｄのいずれも、各々の主光線が積層体６の主面に対して斜めに入射する位置に設置されている。

なお、光源１としては、例えば、指向性の強い（例えば、照射角度が１５°程度の）高輝度の白色ＬＥＤ等を用いることが好ましいが、一般的なランプや光ファイバーの出射端面等を適宜組み合わせて用いてもよい。

＜観察部２＞
観察部２は、主にＣＣＤカメラ２１およびモニタ２２を備えている。ＣＣＤカメラ２１は、照明光Ｌ１が照射されている積層体６の一部分（観察部位ＯＰ）を観察するために、ステージ３の下側（−Ｚ側）に備えられている。光源１が積層体６を斜光照明すると、光源１からの照明光Ｌ１が積層体６を透過する。ＣＣＤカメラ２１は、その透過光を対物レンズで集光して、観察像Ｉ１を撮像する。そして、モニタ２２は、ＣＣＤカメラ２１により撮像された積層体６の観察像Ｉ１を表示する。

本実施形態では、ＣＣＤカメラ２１は、照明光Ｌ１の主光線に対して所定方向に傾いた方向から、積層体６の観察像Ｉ１を撮像する。すなわち、基板Ｗを観察するＣＣＤカメラ２１の光軸が照明光Ｌ１の主光線に対して所定方向に傾くように、光源１とＣＣＤカメラ２１とが配置されている。したがって、本実施形態では、積層体６を観察する際に、観察部位ＯＰが暗視野で観察されるように、光源１およびＣＣＤカメラ２１の位置が設定されている。

なお、図１では、その光軸が積層体６に対して垂直となるように、ＣＣＤカメラ２１が所定位置に配置されているが、必ずしもこのように配置される必要はない。照明光Ｌ１の主光線と、ＣＣＤカメラ２１の光軸とが形成する角度は、後述のＣＣＤカメラ２１による観察像において、デバイス素子４０の像とストリート部Ｓの像との境界が識別できるように撮像できる角度であればよく、最も顕著に識別できる角度が最適角度である。

＜ステージ３＞
ステージ３は、例えば光を透過する石英製の板状部材であり、基板Ｗ（すなわち、積層体６）を水平姿勢で固定して保持する。なお、図示を省略するが、ステージ３は、所定の駆動機構を備えており、水平面内でのＸＹ方向への移動、および、水平面内での所定角度の範囲内での回転移動が可能とされている。これにより、ステージ３に固定されている基板Ｗを水平面内で水平移動および回転移動させることができる。なお、ステージ３に、鉛直方向への移動を可能とする移動機構を備えていてもよい。

また、積層体６のステージ３に対する固定方法は、公知の手法により実現可能である。例えば、ステージ３の上面に、同心円状に複数の吸引溝を設けるとともに、当該吸引溝の底部に吸引ポンプ等に接続された吸引孔を設ける。そして、ステージ３に積層体６が載置されている状態で上記吸引ポンプ等を動作させることで、積層体６が吸引力の作用によりステージ３の上面に固定できる。

図２に示すように、基板Ｗに形成されているデバイス素子４０とデバイス素子４０との間には、所定幅のストリート部Ｓが形成されている。一般的に、ストリート部Ｓは、ダイシングのための分割起点が形成される部分となっている。このストリート部Ｓとデバイス素子４０との境界部分である境界領域Ｒ１には、高さ位置の異なる段差が形成されている。詳細には、基板Ｗの主面を基準としたときに、ストリート部Ｓの上端面がデバイス素子４０の上端面に比べて低い位置となっている。また、本実施形態では、このようなストリート部Ｓが略Ｘ軸および略Ｙ軸方向に沿って帯状に延びるように、複数のデバイス素子４０が基板Ｗの主面上に形成されている。

このようにストリート部Ｓが基板Ｗ上に形成されていることにより、光源１ａ〜１ｄのそれぞれから照射される照明光Ｌ１の主光線のそれぞれは、略Ｘ軸又は略Ｙ軸方向に沿って延びる境界領域Ｒ１に対して、平面視において略直交するように照射されることとなる。より詳細には、光源１ａ，１ｂからは、略Ｘ軸方向に沿って延びる境界領域Ｒ１に対して、平面視において略直交する主光線の照明光Ｌ１が照射される。また、光源１ｃ，１ｄからは、略Ｙ軸方向に沿って延びる境界領域Ｒ１に対して、平面視において略直交する主光線の照明光Ｌ１が照射されることとなる。

なお、図２では、粘着シート５と基板Ｗとを貼り合わせた際に、その界面部分に発生する気泡５１を図示している。本実施形態に係る観察装置１０は、基板Ｗと粘着シート５との間に気泡５１が混入しているような場合であっても、境界領域Ｒ１を明瞭に観察できるという優れた作用効果を奏する。

図４は、図１に示す観察装置１０により観察される観察像Ｉ１を模式的に示す図である。なお、図４は、基板Ｗ上方の（−Ｙ）側に偏った位置に設置された光源１ａから照明光Ｌ１を照射しているときに、モニタ２２上に表示される観察像Ｉ１を示している。観察像Ｉ１は、４つのデバイス素子４０の間に設けられた縦横方向（ＸＹ方向）に延びる帯状のストリート部Ｓを観察したときの画像であり、デバイス素子４０とストリート部Ｓとの間の境界を破線で示している。また、同図中、ストリート部Ｓに２点鎖線で示す分割線ＳＬは、後述のレーザー加工装置により、デバイス素子４０ごとに分割するための分割起点が形成されるべき位置である。

前述のように、本実施形態では、積層体６を斜め上の方向から斜光照明し、照明光Ｌ１の主光線に対して光軸が所定方向に傾けられているＣＣＤカメラ２１により暗視野で積層体６を撮像する。つまり、光源１からの照明光Ｌ１の主光線が、ＣＣＤカメラ２１の光軸に対して所定方向に傾いているため、積層体６を透過した照明光Ｌ１のほとんどは、ＣＣＤカメラ２１の受光面には到達しない。

したがって、図４に示すように、デバイス素子４０やストリート部Ｓの大部分は、暗く観察されることとなる。また、デバイス素子４０の電極部分は、照明光Ｌ１をほぼ全反射してしまうため、電極部分に相当する電極像ＩＰが特に暗く観察されている。

一方、ＣＣＤカメラ２１の受光面に到達する光は、照明光Ｌ１が積層体６を透過する際に、空気と基板Ｗとの界面や、基板ＷとＧａＮ層４との界面、ＧａＮ層４と粘着シート５との界面、粘着シート５と空気との界面、および、積層体６に形成されている拡散層等において生ずる散乱光である。ＣＣＤカメラ２１は、それら散乱光のうち、対物レンズに至った僅かな光を集光して、受光面にて結像させることにより、積層体６の像を撮像する。

そして、同図に示すように、ストリート部Ｓとデバイス素子４０との境界部分について、ストリート部Ｓの両側の境界領域Ｒ１のうち光源１ａが配置されている側（すなわち、−Ｙ側）の境界領域Ｒ１が、境界像ＩＢとして明るく観察される（図中、白色で示す）。

なお、光源１ａから照射する照明光Ｌ１の照度が強すぎる場合には、観察像Ｉ１が全体的に明るくなってしまい、境界像ＩＢがデバイス素子４０の像とストリート部Ｓの像との境界として識別できなくなるおそれがある。したがって、光源１ａから照射する照明光Ｌ１は、境界像ＩＢがデバイス素子４０の像やストリート部Ｓの像の境界として観察可能とされる程度の照度に調整される。

実際に光源１からの照明光Ｌ１の照度は、次のような事前準備プロセスにより決定できる。すなわち、サンプル用の基板Ｗをステージ３上に載置してＣＣＤカメラ２１に接続されたモニタ２２により画像の観察を行いつつ、光源１ａ等からの照明光Ｌ１の照度をゼロから順次に増加させていく。そして、モニタ２２において基板Ｗ上のデバイス素子４０とストリート部Ｓとの間の境界部分（境界領域Ｒ１）が判定できると判断された照度を最小照度とし、そのときの光源１ａ等への電力供給値を記録しておく。

これに続いて、最小照度からさらに照明光Ｌ１の照度を増加させていき、モニタ２２上において境界領域Ｒ１の判定が困難となる照度を最大照度として、そのときの光源１ａ等への電力供給値を記録しておく。

このようにして特定された最小照度と最大照度との間の照度範囲を利用可能範囲とし、また、その中でも特に境界領域Ｒ１の像が鮮明と判断されるときの照度を最適照度とする。最適照度のときの光源１ａ等への電力供給値を最適値として、実際の基板Ｗの観察の際には、その最適値の電力を光源１ａ等へ供給して観察を行う。

なお、境界領域Ｒ１の観察が可能かどうかの判定は、上述のようにモニタ２２上の表示画像をオペレータが目視で確認することで実現されてもよいし、適当な画像処理ソフトを利用して境界領域Ｒ１部分の画像のコントラスト等から特定される画像の鮮鋭度が、所定の閾値を越えるときの照度範囲を利用可能範囲とするようにしてもよい。

また、本実施形態では、光源１ａ〜１ｄから照射する照明光Ｌ１の主光線は、所定方向に延びる境界領域Ｒ１に対して、上面視にて（図１中、＋Ｚ側から見て）垂直に交わるように入射することが最も好適であるが、必ずしも９０°で交差する必要はなく、例えば、主光線が上面視にて９０°±１０°の範囲内で境界領域Ｒ１に対して入射するような場合であっても、境界領域Ｒ１を明瞭に観察できる。

次に、観察装置１０において、図４に示すような観察像Ｉ１が観察される原理について、図５を参照しつつ説明する。

図５は、本実施形態に係る積層体６の各部分を透過する照明光Ｌ１がＣＣＤカメラ２１の受光面に到達する様子を示す図である。図５に示すように、本実施形態に示す観察部位ＯＰの断面は、上から基板Ｗ（屈折率ｎ＝１．７７）、ＧａＮ層４（屈折率ｎ＝２．４）、粘着シート５（屈折率ｎ＝１．４５）、ステージ３（屈折率ｎ＝１．４６）といったように、それぞれ固有の屈折率を有する物質で構成されている。なお、図示を省略するが、粘着シート５とＧａＮ層４との間には、これらを互いに接着させるための接着剤層（粘着シート５と同程度の屈折率を有する。）が存在する。照明光Ｌ１は、このような構造体を透過して、その一部が観察部２のＣＣＤカメラ２１の受光面に至る。

光源１ａから積層体６の各部分を透過する照明光Ｌ１のうち、各ストリート部Ｓの（−Ｙ）側の境界領域Ｒ１（ストリート部Ｓの、光源１ａ側に隣り合うデバイス素子４０との境界部分）を透過する照明光線Ｌ１ａについては、境界領域Ｒ１にて回折が起こり、回折光が観察部２の観察用対物レンズにより集光されて光検出のＣＣＤカメラ２１の受光面にて結像する。

一方、ストリート部Ｓの（＋Ｙ）側（すなわち、光源の反対側）の境界領域Ｒ１部分を透過する照明光線Ｌ１ｂについては、エッジ部分にて回折が起こるものの、ＣＣＤカメラ２１の受光面へ至る方向へ回折することが少なく、ＣＣＤカメラ２１の受光面ではほとんど検出されない。

また、ストリート部Ｓ上を透過する照明光線Ｌ１ｃについては、ストリート部Ｓの気泡５１部分を透過する透過光、および、気泡５１以外の部分を透過する透過光とのどちらについても、ＣＣＤカメラ２１の受光面にほとんど到達しない。同様に、ストリート部Ｓの外側（すなわち、デバイス素子４０）を透過する照明光線Ｌ１ｄについても、ＣＣＤカメラ２１の受光面にほとんど到達しない。

以上のように積層体６の各部分を照明光Ｌ１が透過するため、図４に示す観察像Ｉ１において、各ストリート部Ｓの両サイドの境界領域Ｒ１のうちの照射側の境界領域Ｒ１が、他の部分とは明瞭に識別される高コントラストの観察像Ｉ１が観察されることとなる。

なお、本実施形態では、ステージ３上方に配置した光源１ａ〜１ｄのそれぞれから、基板Ｗに対して個別に照明光Ｌ１を照射する。したがって、光源１ｂから照明光Ｌ１を照射する場合には、略Ｘ軸方向に延びるストリート部Ｓの（＋Ｙ）側のエッジ部分が明るく観察される。また、光源１ｃから照明光Ｌ１を照射する場合には略Ｙ軸方向に延びるストリート部Ｓの（−Ｘ）側の境界領域Ｒ１が、光源１ｄから照明光Ｌ１を照射した場合には略Ｙ軸方向に延びるストリート部Ｓの（＋Ｘ）側の境界領域Ｒ１が明るく観察される。

このように、４方向のそれぞれから個別に照明光Ｌ１を基板Ｗに照射して、境界領域Ｒ１を観察することにより、全方向から同時に照明した場合に比べて、ストリート部Ｓとデバイス素子４０の境界部分に対応する境界像ＩＢをより明瞭に観察できる。したがって、ストリート部Ｓのエッジ部分の検出を高精度に行うことができる。これにより、ストリート部Ｓの位置を高精度に特定することが可能となる。

また、本実施形態では、観察像Ｉ１を取得するために、例えばＣＣＤカメラ２１において、開口数が０．１５や０．２である対物レンズを使用する場合には、照明光Ｌ１の主光線の入射角が３０°〜４０°の範囲とされる。また、対物レンズの開口数が０．５や０．７の場合には、照明光Ｌ１の主光線の入射角が４０°以上となるように設定される。もちろん、これらの数値は単に例示するものであり、状況に応じて適宜に設定することができる。

＜１．２． レーザー加工装置＞
図６は、本実施形態に係る観察装置１０を適用したレーザー加工装置１００の構成を概略的に示す正面図である。レーザー加工装置１００は、観察装置１０の他に、ステージ３に載置された被加工物（ここでは、基板Ｗ）にレーザーを照射するレーザー照射部７と、各構成要素の動作を制御する制御部８とを主に備える。

レーザー照射部７は、レーザー光ＬＢ（パルス光）を発振するレーザー光源７１と、レーザー光ＬＢをステージ３に固定された被加工物に向けて反射するハーフミラー７２ａと、ハーフミラー７２ａで反射したレーザー光ＬＢを被加工物の被加工部位にて合焦する集光レンズ７３とを主に備える。レーザー照射部７は、集光レンズ７３により合焦したレーザー光ＬＢを基板Ｗに照射することで、ストリート部Ｓ上に分割のための分割起点を形成する。具体的には、特許文献１に記載のレーザー加工装置と同様の加工処理を実行する。

さらに、レーザー照射部７は、落射照明光Ｌ２を出射する落射照明光源７４と、落射照明光Ｌ２を被加工物に向けて反射させるハーフミラー７２ｂと、ハーフミラー７２ｂの上方に設けられるＣＣＤカメラ２１ａと、ＣＣＤカメラ２１ａに接続されたモニタ２２ａとを備える。レーザー照射部７では、落射照明光Ｌ２を照射している状態で、リアルタイムに被加工物の反射明視野像の観察を行うことができる。なお、モニタ２２ａの機能を、観察装置１０が備えるモニタ２２に兼用させることで、モニタ２２ａを省略することも可能である。

また、レーザー加工装置１００は、一般的なコンピュータである制御部８の制御に基づいて、加工位置決定のための演算処理を行い、当該演算結果に基づいてレーザー光ＬＢの照射を実行する。本実施形態では、ストリート部Ｓに、分割のための分割起点を形成する加工処理を行うために、ストリート部Ｓの位置が決定される。ここで、レーザー加工装置１００による加工位置決定のための位置決め機構について説明する。

図７は、図４に示す観察像Ｉ１を２値化した２値画像Ｉ２を示す図である。制御部８は、図４に示す観察像Ｉ１を所定の閾値で２値化することで、ストリート部Ｓの境界領域Ｒ１（境界像ＩＢ）が抽出されている２値画像Ｉ２のデータを取得する。この取得された画像データは、制御部８に備えられる記憶部に適宜格納される。

制御部８は、この２値画像Ｉ２から、所定方向に延びる境界領域Ｒ１に近似させたライン（近似直線）を決定する。具体的には、制御部８は、元の観察像Ｉ１（図４）の電極像ＩＰに基づいて、所定のパターンマッチング処理を行うことにより、ストリート部Ｓのエッジを検出するための検出範囲Ｒ２を２値画像Ｉ２上に設定する。これにより、同図に示すように、Ｘ軸方向に延びる境界像ＩＢに対応する部分に検出範囲Ｒ２が設定される。

なお、上述したように、光源１ａから照明光Ｌ１を照射する場合には、Ｘ軸方向に延びるストリート部Ｓの（−Ｙ）側（照射側）の境界領域Ｒ１が明瞭に観察されるため、ここでは、Ｘ軸方向に延びるストリート部Ｓの（＋Ｙ）側および（−Ｙ）側の両サイドの境界領域Ｒ１のうち、（−Ｙ）側の境界像ＩＢに対応する部分の付近に検出範囲Ｒ２が設定される。

図８は、図７に示す検出範囲Ｒ２を複数に等分した状態を示す図である。検出範囲Ｒ２を設定すると、制御部８は、図８示すように、当該検出範囲Ｒ２をＸ軸方向に沿って所定数（例えば１００）に均等分割する。制御部８は、図８に示すように分割した各位置で、コントラストの変化の最も大きい変化点（画素）を検出して、各分割位置の変化点Ｐを決定する。

図９は、図７に示す２値画像Ｉ２について、変化点Ｐを設定した様子を示す図である。なお、図９に示す例では、（−Ｙ）側から（＋Ｙ）側へ向かって、コントラストが変化する点（図中、「黒画素」から「白画素」へ変化する画素）を変化点Ｐとしているが、（＋Ｙ）側から（−Ｙ）側へ向かってコントラストが変化する点を変化点Ｐとしてもよい。

図１０は、図９に示す変化点Ｐに基づいて、決定される近似直線ＡＬを示す図である。制御部８は、全変化点Ｐを決定すると、これら全変化点Ｐの座標位置情報に基づいて、近似直線ＡＬを算出する。なお、この近似直線ＡＬは、最小二乗法等を適用することで決定される。そして、制御部８は、近似直線ＡＬの任意方向（例えば、Ｘ軸方向やＹ軸方向）に対する傾斜角度が所定の角度判定で許容範囲内（例えば、所定の傾斜角度以内）であると判定される場合に、当該近似直線ＡＬを境界領域Ｒ１の近似線として採用する。このようにして、ストリート部Ｓとデバイス素子４０の境界としての近似線が決定される。

なお、制御部８は、観察装置１０により他の光源１ｂ〜１ｄから照明光Ｌ１をそれぞれ照射したときに取得される観察像から、上記と同様に境界領域Ｒ１についての近似線を決定する。そして、制御部８は、決定した全ての近似線に基づいて、例えば、各ストリート部Ｓの中央の位置を算出する。レーザー加工装置１００は、このようにして特定されたストリート部Ｓの中央位置に対して、分割起点を形成する加工を行うこととなる。

以上が、ストリート部Ｓの位置決め方法の説明である。なお、この位置決めは、上記制御部８が備えるＣＰＵが、所定の記憶部にあらかじめ記憶されている所定のプログラムに従って動作することにより実現されるものとする。また、上述の位置決め方法は、一例として挙げるものであり、これに限定されるものではない。また、ストリート部Ｓの位置決めは、専用の演算回路を備える画像処理装置によりハードウェア的に実現されてもよい。

このように、本実施形態によれば、観察装置１０により境界領域Ｒ１が高コントラストで観察される観察像Ｉ１を取得できる。したがって、基板Ｗ上の位置基準物（例えば、電極等）の座標位置に基づいて、間接的にストリート部Ｓの位置決めを行う場合よりも、高精度にストリート部Ｓの位置決めを行うことができる。また、このように観察装置１０と制御部８とを組み合わせることで、観察装置１０を位置決め装置として機能させることができる。

次に、様々な態様で基板Ｗを観察した場合について、本実施形態の場合と比較して説明する。

図１１は、様々な態様で基板Ｗを観察したときの観察像Ｉ１ａ〜Ｉ１ｈを示す図である。同図に示す観察像Ｉ１ａ〜Ｉ１ｈは、いずれも、図１に示すように基板Ｗをステージ３上に固定している状態で観察したときに得られる観察像である。

ただし、図１１において、「表面カメラ」とは、ステージ３の（＋Ｚ）側に観察部２を設けて、基板Ｗを上方から観察していることを示している。これに対して、「裏面カメラ」とは、図１に示すように、観察部２をステージ３の（−Ｚ）側に設けて基板Ｗを下方から観察していることを示している。

また、図１１において、「反射暗視野」とは、光源１と観察部２とをステージ３に対して同じ側に配置していることを示している（すなわち、観察部２は、基板Ｗを反射した光を受光する）。また、「透過暗視野」とは、光源１と観察部２とをステージ３を挟んだ両側にそれぞれ配置していることを示す（すなわち、観察部２は、基板Ｗを透過した光を受光する）。

また、図１１において、「粘着シート有り」とは、基板Ｗに粘着シート５を貼り付けた状態でステージ３に固定した場合（すなわち、図１に示す状態）を示しており、「粘着シート無し」とは、粘着シート５を貼り付けずに、基板Ｗをステージ３に固定した場合を示している。

さらに、図１１に示す観察像Ｉ１ａ〜Ｉ１ｈについては、いずれも、同時に４方向から照明光Ｌ１を基板Ｗに対して照射している状態で観察している。また、基板Ｗに縦横方向に沿って帯状に延びるストリート部Ｓが形成されている部分を観察している。なお、上記で説明した本実施形態に係る観察装置１０での観察条件は、「裏面カメラ」「透過暗視野」「粘着シート有り」であるため、同図中、観察像Ｉ１ｄの状態で観察されることとなる。

まず、「粘着シート有り」であって、「反射暗視野」の条件下では、観察像Ｉ１ａ，Ｉ１ｂに示すように、「表面カメラ」「裏面カメラ」のどちらの場合であっても、ストリート部Ｓ上の気泡５１が観察され、ストリート部Ｓとデバイス素子４０との間の境界領域Ｒ１を観察することが困難となっている。

これに対して、「透過暗視野」の条件下では、「表面カメラ」「裏面カメラ」のいずれの場合も、観察像Ｉ１ｃ，Ｉ１ｄのように、気泡５１が観察されなくなっている。そして、「裏面カメラ」の場合に、ストリート部Ｓのエッジ部分をより高コントラストの状態で観察することができている（観察像Ｉ１ｄ）。

しかし、「粘着シート無し」の場合、ストリート部Ｓ上に気泡５１が発生しないため、観察像Ｉ１ｅ〜Ｉ１ｈに示すように、観察されないものの、境界領域Ｒ１を明瞭に観察することが困難となっている。特に、「透過暗視野」の場合であって、「裏面カメラ」の場合（観察像Ｉ１ｈ）、「粘着シート有り」の場合に比べて（観察像Ｉ１ｄ）境界領域Ｒ１を観察すること極めて困難となっている。したがって、ストリート部Ｓとデバイス素子４０の境界領域Ｒ１を観察するためには、粘着シート５を貼り付けた状態で観察することがより好ましいといえる。

以上の観察結果からも明らかなように、基板Ｗのデバイス素子４０が形成されている側に粘着シート５を貼り付けて、その粘着シート５側をステージ３に固定し（図２参照）、基板Ｗ側から照明光Ｌ１を照射してステージ３側から基板Ｗを観察することで（図１参照）、ストリート部Ｓとデバイス素子４０との境界である境界領域Ｒ１をより明瞭に観察できる。したがって、ストリート部Ｓの位置を高精度に特定できるため、分割起点のための位置決めを正確に行うことができる。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、光源１ａ〜１ｄからそれぞれ個別的に照明光Ｌ１を照射して、それぞれの観察像Ｉ１から境界領域Ｒ１の位置を決定するとしているが、光源１ａ〜１ｄの全てから同時に照明光Ｌ１を基板Ｗに照射して、境界領域Ｒ１を抽出するようにしてもよい。

また、光源１ａ〜１ｄの中から、照明光Ｌ１を照射する光源１を組み合わせて、ストリート部Ｓのエッジ部分を観察するようにしてもよい。例えば、光源１ａおよび光源１ｃから同時に照明光Ｌ１を照射して観察像を取得し、そして光源１ｂおよび光源１ｄから同時に照明光Ｌ１を照射して観察像を取得するようにしてもよい。なお、略Ｘ軸および略Ｙ軸方向に延びるストリート部Ｓの位置決めを行うためには、各ストリート部Ｓの両サイドの境界領域Ｒ１を検出するために、少なくとも４方向の全てについて照明光Ｌ１を照射して得られる観察像から、近似線を決定することが望ましい。

さらに、上記実施形態では、４方向から照明光Ｌ１を照射するとしているが、より多くの方向から照明光Ｌ１を照射するようにしてもよい。照射する方向を増やすことにより、様々な方向に延びるストリート部Ｓの両サイドの境界領域Ｒ１を明瞭に観察できるようになる。

また、上記実施形態に係るレーザー加工装置１００では、観察装置１０の上方にレーザー照射部７を設けていたが、観察装置１０から離れた位置にレーザー照射部７を設置してもよい。この場合には、観察装置１０にて観察像を取得した後に、レーザー照射部７までステージ３を移動させればよい。

また、上記実施形態では、ストリート部Ｓとデバイス素子４０との境界である境界領域Ｒ１において、デバイス素子４０のエッジ部分の断面が略直角となっている場合を具体例に挙げて説明しているが（図２参照）、観察装置１０により観察される境界領域Ｒ１の形状は、このようなものに限られるものではない。例えば、デバイス素子４０のエッジ部分の断面が鋭角となっている場合や、鈍角となっている場合であっても、本発明を適用できる。また、エッジ部分の形状が、断面視において角張っている場合のほか、曲線を含むように丸みを帯びた形状を有する場合にも本発明は有効である。

また、上記各実施形態および各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

１０ 観察装置
１００ レーザー加工装置
１ａ〜１ｄ 光源
２ 観察部
３ ステージ
４ ＧａＮ層
４０ デバイス素子
５ 粘着シート
５１ 気泡
６ 積層体
７ レーザー照射部
８ 制御部
Ｉ１ 観察像
ＩＢ 境界像
ＩＰ 電極像
Ｌ１ 照明光
Ｒ１ 境界領域
Ｓ ストリート部
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 一方側の主面に複数のデバイス素子が形成され、前記デバイス素子が形成されている主面の側に透明性の粘着シートが貼り付けられている透明性の基板を観察するための観察装置であって、
   基板を支持する支持部と、
   前記支持部に支持された基板の第１主面の側を斜光照明する光源と、
   前記光源からの照明光が照射されている前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面の側から前記基板を観察するための観察部と、
   を備え、
   前記光源は、前記基板に形成されたデバイス素子間に設けられているストリート部と、前記デバイス素子との境界である高さ位置の異なる段差が形成されている境界領域が、境界像として前記観察部により観察可能とされる所定範囲内の照度の前記照明光を、前記基板に対して、前記照明光の主光線が前記境界領域の延びる方向に対して略直角に交わるように照射することを特徴とする観察装置。
2. 請求項１に記載の観察装置において、
   前記光源は、
   所定方向に延びるストリート部を基準として、一方の側から前記照明光を照射する第１光源と、
   前記所定方向に延びるストリート部を挟んだ他方の側から前記照明光を照射する第２光源と、
   を含むことを特徴とする観察装置。
3. 請求項２に記載の観察装置において、
   前記観察部は、
   観察像を撮像する撮像部、
   を含み、
   前記撮像部は、
   前記第１光源と前記第２光源のいずれかから前記照明光が照射されている状態の前記基板の観察像を撮像することを特徴とする観察装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の観察装置において、
   前記デバイス素子が、ＬＥＤ素子であることを特徴とする観察装置。
5. 一方側の主面にデバイス素子が形成されている透明性の基板上の位置基準物の位置情報に基づいて、特定の対象の位置を決定する位置決め装置であって、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の観察装置と、
   前記観察装置により取得される観察像に基づいて、前記境界領域の位置情報から前記ストリート部の位置を特定する位置特定部と、
   を備えることを特徴とする位置決め装置。
6. 一方側の主面にデバイス素子が形成されている透明性の基板に分割のための分割起点を形成するレーザー加工装置であって、
   請求項５に記載の位置決め装置と、
   前記位置決め装置により特定される前記ストリート部の位置に、分割起点を形成するためのレーザーを出射するレーザー出射部と、
   を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
7. 一方側の主面にデバイス素子が形成され、前記デバイス素子が形成されている主面の側に透明性の粘着シートが貼り付けられている透明性の基板を観察するための観察方法であって、
   (a) 基板を支持する工程と、
   (b) 前記(a)工程により支持されている基板の第１主面の側を斜光照明する工程と、
   (c) 前記(b)工程にて斜光照明されている前記基板の第１主面とは反対側の第２主面の側から前記基板を観察する工程と、
   を備え、
   前記(b)工程は、前記基板に形成されたデバイス素子間に設けられるストリート部と、前記デバイス素子との間の高さ位置の異なる段差が形成されている境界領域が、境界像として前記(c)工程にて観察可能とされる所定範囲内の照度の照明光を、前記基板に対して、前記照明光の主光線が前記境界領域の延びる方向に対して略直角に交わるように照射することを特徴とする観察方法。