JP6683500B2 - 検査装置及びレーザー加工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、透明材料から形成された被検査部材に存在するクラックを検出可能な検査装置、及び透明材料から形成された被加工物に存在するクラックを検出可能なレーザー加工装置に関する。
下記特許文献１には、複数の分割予定ラインによって複数の領域に表面が区画され、複数の領域のそれぞれに表面弾性波（ＳＡＷ：Surface Acoustic Wave）デバイスが形成された、リチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ３）又はリチウムナイオベート（ＬｉＮｂＯ３）等の透明材料製ウエーハにレーザー加工溝を形成するレーザー加工方法が開示されている。このレーザー加工方法では、パルス幅が２００ｐｓ以下に、繰り返し周波数が５０ｋＨｚ以下にそれぞれ設定されたパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿ってウエーハの表面に照射する。そして、このレーザー加工方法によれば、ウエーハにクラックを発生させることなく、分割予定ラインに沿ってウエーハの表面にレーザー加工溝が形成される。レーザー加工溝が形成されたウエーハは、分割予定ラインに沿って外力が付与されることにより個々のＳＡＷデバイスに分割される。
特開２０１２−１９５４７２号公報
上記特許文献１に開示されたレーザー加工方法を使用すると、レーザー光線の照射によってウエーハに新たなクラックが発生しないものの、あるデバイスに微細なクラックが既に存在していた場合には、そのクラックがレーザー光線の照射によって伸長するときがある。このときには、レーザー光線の照射前にはクラックが存在していなかったデバイスにまでクラックが伸長するおそれがある。
上記事実に鑑みてなされた本発明の課題は、透明材料から形成された被検査部材に存在するクラックを簡素な構成で検出可能な検査装置、及び透明材料から形成された被加工物に存在するクラックを簡素な構成で検出可能なレーザー加工装置を提供することである。
上記課題を解決するために本発明の第１局面が提供するのは、以下の検査装置である。すなわち、透明材料製部材の周縁に配置され、該部材を側方から照明する照明手段と、該部材に対面して配置され、該照明手段により照明された該部材を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を表示する表示手段とを含み、該照明手段は、該部材を収容可能な内径を有する環状板と、該環状板の片面に周方向に間隔をおいて配置された複数個の光源とを有する検査装置である。
好ましくは、該撮像手段が撮像した画像と、該撮像手段が撮像した画像に基づいて検出された該部材のクラックの位置とを記憶する記憶手段を更に含む。
本発明の第２局面が提供するのは上記のとおりの検査装置を備えるレーザー加工装置であって、該部材を保持する保持手段と、Ｘ方向及び該Ｘ方向に直交するＹ方向に該保持手段を移動させる移動手段と、該保持手段に保持された該部材にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを備えるレーザー加工装置である。
好適には、該部材を保持した該保持手段を該移動手段が移動させつつ、該撮像手段が該部材の片面における全領域を撮像する。該部材は、リチウムタンタレート又はリチウムナイオベートから形成されたウエーハであるのが好都合である。
本発明が提供する検査装置及びレーザー加工装置では、透明材料製部材の周縁に配置された照明手段が透明材料製部材を側方から照明し、透明材料性部材に対面して配置された撮像手段が照明手段により照明された透明材料製部材を撮像するので、透明材料製部材に存在するクラックの撮像が可能となり、そして撮像手段が撮像した画像が表示手段によって表示される。したがって、表示手段に表示された画像に基づいて透明材料製部材のクラックを検出することができる。
粘着テープを介して環状フレームに支持されたウエーハの斜視図。 本発明に従って構成された検査装置の模式図。 本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。 図３に示すレーザー加工装置で検査を行っている状態を示す模式図。
まず、本発明に従って構成された検査装置の実施形態について、ウエーハを被検査部材として、図１及び図２を参照しつつ説明する。
図１に示す被検査部材としてのウエーハ２は、リチウムタンタレート又はリチウムナイオベート等の透明硬脆材料から形成されている。円盤状のウエーハ２の表面４には複数の分割予定ライン６が格子状に形成され、分割予定ライン６によってウエーハ２の表面４が複数の領域に区画されている。複数の領域のそれぞれには、ＳＡＷデバイス８が形成されている。図示の実施形態では、周縁が環状フレーム１０に固定された粘着テープ１２にウエーハ２の裏面が貼り付けられている。なお、ウエーハ２の表面４が粘着テープ１２に貼り付けられていてもよい。
図２を参照して説明する。検査装置１４は、照明手段１６、撮像手段１８及び表示手段２０を含む。図示の実施形態における照明手段１６は、ウエーハ２の直径よりも大きい内径を有する環状板２２と、環状板２２の片面に周方向に間隔をおいて配置された複数個の光源２４とを有する。環状板２２の外径は環状フレーム１０の内径よりも小さいのが好都合である。白色光でよい光源２４は径方向内方に向かって光を照射する。撮像手段１８は可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）を含む。撮像手段１８が撮像した画像の信号は、画面を有する表示手段２０に出力される。
検査装置１４は記憶手段を含むのが好ましい。図示の実施形態では図２に示すとおり、コンピュータから構成される制御手段２６が撮像手段１８に接続され、制御手段２６は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２８と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）３０と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３２とを有する。そして図示の実施形態では、検査装置１４の記憶手段は、制御手段２６のランダムアクセスメモリ３２から構成されている。
検査装置１４を用いる検査工程について説明する。ウエーハ２を検査する際は、まず適宜の支持台３４にウエーハ２を載せる。次いで、ウエーハ２の周縁に照明手段１６を配置すると共に、ウエーハ２の表面４に対面するように撮像手段１８を配置する。次いで、照明手段１６により側方から照明されたウエーハ２を撮像手段１８により撮像する。このような照明手段１６及び撮像手段１８の配置によって、透明硬脆材料から形成されたウエーハ２に存在するクラックの撮像が可能となる。撮像の際は、撮像手段１８を適宜移動させることにより、ウエーハ２の表面全体を撮像する。そして、撮像手段１８が撮像した画像が表示手段２０の画面に表示されるため、その画像に基づいてウエーハ２のクラック（クラックの例を図２に符号３６で示す。）を検出することができる。この検査は、個々のＳＡＷデバイス８に分割する前に、円盤状のウエーハ２の状態で行うことができるので、分割後に各ＳＡＷデバイス８の検査を行う場合と比較して効率的である。
検査装置１４を用いる検査は、分割予定ライン６にレーザー光線を照射し、分割予定ライン６に沿って強度低下部を形成するレーザー加工の前後に行うことができる。したがって、レーザー加工前後に検査装置１４を用いる検査を行うことで、レーザー光線の照射がクラックの伸張に及ぼす影響を検証することができる。すなわち、レーザー加工前の検査でウエーハ２のクラックを検出した場合は、クラックを含む領域の画像とクラックの位置とをランダムアクセスメモリ３２に記憶させると共に、レーザー加工後の検査においてレーザー加工前にランダムアクセスメモリ３２に記憶させた領域（クラックを含む領域）と同じ領域を撮像し、その領域の画像とクラックの位置とをランダムアクセスメモリ３２に記憶させる。そして、レーザー加工前の画像とレーザー加工後の画像とを比較することによって、レーザー光線の照射がクラックの伸張に及ぼす影響を検証することができる。
ウエーハ２を個々のＳＡＷデバイス８に分割した後には、クラックの無いデバイスと、クラックを有するデバイスとを選別する作業が行われる。この作業の際、ランダムアクセスメモリ３２に記憶させたクラックの位置を参照することにより、デバイスごとにクラックの有無を検査する必要がなくなるため、選別作業の効率が向上する。
なお図示の実施形態では、ウエーハ２が粘着テープ１２を介して環状フレーム１０に支持された状態で検査装置１４を用いる検査を行う例を説明したが、ウエーハ２を環状フレーム１０に支持させず、適宜の支持台にウエーハ２を直接載せた状態で検査装置１４を用いる検査を行ってもよい。
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の実施形態について、ウエーハを被加工物として、図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、検査装置の実施形態における構成と同一の構成でよいものについては、検査装置の実施形態と同一の符号を付しその説明を省略する。
図３に示すレーザー加工装置４０は、基台４２と、被加工物を保持する保持手段４４と、保持手段４４を移動させる移動手段４６と、保持手段４４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４８と、撮像手段５０と、表示手段５２と、照明手段１６とを備える。レーザー加工装置４０は記憶手段を含むのが好適であり、図示の実施形態では図４に示すとおり、コンピュータから構成される制御手段５４をレーザー加工装置４０は更に備え、記憶手段は制御手段５４のランダムアクセスメモリ９０から構成されている。
保持手段４４は、Ｘ方向において移動自在に基台４２に搭載された矩形状のＸ方向可動板５６と、Ｙ方向において移動自在にＸ方向可動板５６に搭載された矩形状のＹ方向可動板５８と、Ｙ方向可動板５８の上面に固定された円筒状の支柱６０と、支柱６０の上端に固定された矩形状のカバー板６２とを含む。カバー板６２にはＹ方向に延びる長穴６２ａが形成されている。長穴６２ａを通って上方に延びる円形状のチャックテーブル６４が支柱６０の上端に回転自在に搭載されている。チャックテーブル６４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック６６が配置されている。吸着チャック６６は、支柱６０を通る流路によって吸引手段（図示していない。）に接続されている。チャックテーブル６４の周縁には、周方向に間隔をおいて複数個のクランプ６８が配置されている。なお、Ｘ方向は図３に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ方向は図３に矢印Ｙで示す方向であってＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向及びＹ方向が規定する平面は実質上水平である。
移動手段４６は、Ｘ方向移動手段７０と、Ｙ方向移動手段７２と、回転手段（図示していない。）とを含む。Ｘ方向移動手段７０は、基台４２上においてＸ方向に延びるボールねじ７４と、ボールねじ７４の片端部に連結されたモータ７６とを有する。ボールねじ７４のナット部（図示していない。）は、Ｘ方向可動板５６の下面に固定されている。そしてＸ方向移動手段７０は、ボールねじ７４によりモータ７６の回転運動を直線運動に変換してＸ方向可動板５６に伝達し、基台４２上の案内レール４２ａに沿ってＸ方向可動板５６をＸ方向に進退させる。Ｙ方向移動手段７２は、Ｘ方向可動板５６上においてＹ方向に延びるボールねじ７８と、ボールねじ７８の片端部に連結されたモータ８０とを有する。ボールねじ７８のナット部（図示していない。）は、Ｙ方向可動板５８の下面に固定されている。そしてＹ方向移動手段７２は、ボールねじ７８によりモータ８０の回転運動を直線運動に変換してＹ方向可動板５８に伝達し、Ｘ方向可動板５６上の案内レール５６ａに沿ってＹ方向可動板５８をＹ方向に進退させる。回転手段は、支柱６０に内蔵され、支柱６０に対してチャックテーブル６４を回転させる。
レーザー光線照射手段４８は、基台４２の上面から上方に延び次いで実質上水平に延びる枠体８２に内蔵されたパルスレーザー光線発振手段（図示していない。）と、枠体８２の先端下面に配置された集光器８４とを含む。撮像手段５０は、集光器８４とＸ方向に間隔をおいて枠体８２の先端下面に付設されている。集光器８４及び撮像手段５０は、チャックテーブル６４に上方に位置する。撮像手段５０は、可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段により照射された赤外線を捕らえる光学系と、光学系が捕らえた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）とを含む（いずれも図示していない。）。撮像手段５０が撮像した画像の信号が出力される表示手段５２は、枠体８２の先端上面に搭載されている。図４に示すとおり、制御手段５４は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８６と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８８と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９０とを有する。制御手段５４は、移動手段４６、レーザー光線照射手段４８、撮像手段５０及び表示手段５２に接続され、これらの作動を制御する。
レーザー加工装置４０を用いる検査及び加工の工程について説明する。まず、被加工物としてのウエーハ２を保持手段４４に保持させる保持工程を実施する。保持工程では、吸着チャック６６の上面に表面４を上側としてウエーハ２を載せ、吸引手段を作動させることにより吸着チャック６６の上面に負圧を発生させ、ウエーハ２の裏面側（粘着テープ側）を吸着チャック６６の上面に吸着させる。また、環状フレーム１０の外周縁部を複数のクランプ６８によって固定する。図示の実施形態では、検査装置の実施形態と同様に、周縁が環状フレーム１０に固定された粘着テープ１２にウエーハ２の裏面が貼り付けられているが、ウエーハ２の表面４が粘着テープ１２に貼り付けられていてもよい。
保持工程を実施した後、レーザー加工前の検査である加工前検査工程を実施する。図４に示すとおり、加工前検査工程では、まず、照明手段１６を吸着チャック６６に載せ、ウエーハ２の周縁に配置する。次いで、撮像手段５０がウエーハ２の表面４に対面するように、保持手段４４を移動手段４６により移動させる。次いで、照明手段１６により側方から照明されたウエーハ２を撮像手段５０により撮像する。このような照明手段１６及び撮像手段５０の配置によって、透明硬脆材料から形成されたウエーハ２に存在するクラックの撮像が可能となる。撮像の際は、移動手段４６によって保持手段４４を適宜移動させることにより、ウエーハ２の表面全体を撮像手段５０が撮像する。そして、撮像手段５０が撮像した画像が表示手段５２の画面に表示されるため、その画像に基づいてウエーハ２のクラックを検出することができる。この検査は、個々のＳＡＷデバイス８に分割する前に、円盤状のウエーハ２の状態で行うことができるので、分割後に各ＳＡＷデバイス８の検査を行う場合と比較して効率的である。加工前検査工程でウエーハ２のクラックを検出した場合は、クラックを含む領域の画像とクラックの位置とを制御手段５４のランダムアクセスメモリ９０に記憶させる。
加工前検査工程を実施した後、照明手段１６を吸着チャック６６から除去して、レーザー光線照射位置の位置合わせのためのアライメント工程を実施する。アライメント工程では、パターンマッチング等の画像処理が制御手段５４により行われる。すなわち、撮像手段５０が撮像したウエーハ２の画像に基づいて、制御手段５４が移動手段４６を適宜作動させることによって、格子状の分割予定ライン６をＸ方向及びＹ方向に整合させると共に、分割予定ライン６と集光器８４との位置合わせを行う。
アライメント工程を実施した後、レーザー加工工程を実施する。レーザー加工工程では、まず、移動手段４６によって保持手段４４を移動させ、所定の分割予定ライン６の長手方向片端部を集光器８４の直下に位置付ける。次いで、レーザー光線照射手段４８を作動させ、集光器８４から所定の分割予定ライン６にパルスレーザー光線を照射しつつ、Ｘ方向移動手段７０によって保持手段４４を所定の加工送り速度でＸ方向に移動させる。所定の分割予定ライン６の長手方向他端部が集光器８４の直下に達したら、レーザー光線照射手段４８及びＸ方向移動手段７０を停止させる。これによって、所定の分割予定ライン６に沿って強度低下部が形成される。また、他の分割予定ライン６においても強度低下部を形成する。
加工前検査工程でウエーハ２のクラックを検出した場合は、レーザー加工工程を実施した後に加工後検査工程を実施する。加工後検査工程では、まず、撮像手段５０がウエーハ２の表面４に対面するように、保持手段４４を移動手段４６により移動させる。次いで、照明手段１６によりウエーハ２が側方から照明された状態において、加工前検査でランダムアクセスメモリ９０に記憶させた領域（クラックを含む領域）と同じ領域を撮像手段５０により撮像する。次いで、その領域の画像とクラックの位置とをランダムアクセスメモリ９０に記憶させる。そして、加工前検査工程の画像と加工後検査工程の画像とを比較することによって、レーザー光線の照射がクラックの伸張に及ぼす影響を検証することができる。また、ランダムアクセスメモリ９０に記憶させたクラックの位置を参照することにより、ウエーハ２を個々のＳＡＷデバイス８に分割した後に行われるデバイス選別作業の効率が向上する。
なお、レーザー加工装置４０の照明手段については、検査装置１４の照明手段１６と同様のものを使用する例を説明したが、チャックテーブル６４の径方向外方においてチャックテーブル６４の周方向に間隔をおいてカバー板６２に複数個の光源が配置されていてもよい。
２：ウエーハ
１４：検査装置
１６：照明手段
１８：撮像手段
２０：表示手段
３２：ランダムアクセスメモリ（記憶手段）
４０：レーザー加工装置
４４：保持手段
４６：移動手段
４８：レーザー光線照射手段
５０：撮像手段
５２：表示手段
９０：ランダムアクセスメモリ（記憶手段）

Claims (5)

  1. 透明材料製部材の周縁に配置され、該部材を側方から照明する照明手段と、該部材に対面して配置され、該照明手段により照明された該部材を撮像する撮像手段と、該撮像手段が撮像した画像を表示する表示手段とを含み、
    該照明手段は、該部材を収容可能な内径を有する環状板と、該環状板の片面に周方向に間隔をおいて配置された複数個の光源とを有する検査装置。
  2. 該撮像手段が撮像した画像と、該撮像手段が撮像した画像に基づいて検出された該部材のクラックの位置とを記憶する記憶手段を更に含む、請求項１記載の検査装置。
  3. 請求項１又は２記載の検査装置を備えるレーザー加工装置であって、
    該部材を保持する保持手段と、Ｘ方向及び該Ｘ方向に直交するＹ方向に該保持手段を移動させる移動手段と、該保持手段に保持された該部材にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段とを備えるレーザー加工装置。
  4. 該部材を保持した該保持手段を該移動手段が移動させつつ、該撮像手段が該部材の片面における全領域を撮像する、請求項３記載のレーザー加工装置。
  5. 該部材は、リチウムタンタレート又はリチウムナイオベートから形成されたウエーハである、請求項３記載のレーザー加工装置。
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