(57)【要約】【課題】高精度な断面形状の検出を可能にする。【解決手段】撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながらＺ座標方向に深さを有する箇所中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得工程（ステップＳ１〜Ｓ４）と、階層毎に取得されメモリに記憶された撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいてＺ座標方向に深さを有する箇所の断面形状を求める演算工程（ステップＳ５〜Ｓ７）と、を含む。【選択図】図３
2010271252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に配列された複数の画素により撮像データを取得する撮像カメラでの撮像により、ＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する箇所の断面形状を検出する断面形状検出方法であって、
前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得工程と、
前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所の断面形状を求める演算工程と、
を含むことを特徴とする断面形状検出方法。
【請求項２】
前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所は、加工機構によって形成された溝であり、
前記演算工程は、
前記空間強度分布をフーリエ変換して前記ライン集合画素の前記空間強度分布に含まれる空間周波数成分を階層毎に求める第１の演算工程と、
Ｙ座標で特定されたＺ座標毎の中で最も長波長成分が少ない空間周波数成分を有するＺ座標を焦点位置としてＹ座標毎に検出する第２の演算工程と、
Ｙ座標毎に焦点位置として検出されたＺ座標を繋ぎ合わせて前記溝の断面形状を求める第３の演算工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の断面形状検出方法。
【請求項３】
Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に表面が位置するようにワークを保持する保持機構と、該保持機構に保持された前記ワークにＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する溝を形成する加工機構と、ＸＹ座標面に配列された複数の画素により前記ワーク表面の撮像データを取得することにより該ワークの位置及び／又は向きを検出する撮像カメラと、該撮像カメラの焦点位置を前記ワークに対してＺ座標方向に進退自在に移動させる撮像カメラ焦点駆動機構と、を含む加工装置であって、
前記撮像カメラ焦点駆動機構により前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する溝中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得手段と、
前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する溝の断面形状を求める演算手段と、
を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項４】
Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に表面が位置するようにワークを保持する保持機構と、該保持機構に保持された前記ワークにＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する溝を形成する加工機構と、ＸＹ座標面に配列された複数の画素により前記ワーク表面の撮像データを取得することにより該ワークの位置及び／又は向きを検出する撮像カメラと、該撮像カメラの焦点位置を前記ワークに対してＺ座標方向に進退自在に移動させる撮像カメラ焦点駆動機構と、を含む加工装置が備えるコンピュータに、
前記撮像カメラ焦点駆動機構により前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する溝中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得工程と、
前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する溝の断面形状を求める演算工程と、
を実行させることを特徴とする断面形状検出用プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエーハ表面等に形成される加工跡の断面形状を検出する断面形状検出方法、加工装置および断面形状検出用プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリート（分割予定ライン）に沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このように半導体ウエーハをダイシングする装置としては、切削装置（例えば、特許文献１参照）やレーザ加工装置（例えば、特許文献２参照）が用いられている。
【０００３】
これらの装置を用いて、半導体ウエーハに溝や穴を形成することもあるが、その場合には加工品質のチェック等のため溝や穴の断面形状を検出することが求められる場合がある。そこで、切削溝を所定幅毎にサンプリングして底を検出することにより、切削溝の深さを求めるようにした溝深さ検出方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５２０９号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献３】特開平１１−２５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に示されるような溝深さ検出方法では高精度な断面形状は検出できず、さらに高度な断面形状検出方法の開発が要望されている。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高精度な断面形状の検出が可能な断面形状検出方法、加工装置および断面形状検出用プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる断面形状検出方法は、Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に配列された複数の画素により撮像データを取得する撮像カメラでの撮像により、ＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する箇所の断面形状を検出する断面形状検出方法であって、前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得工程と、前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所の断面形状を求める演算工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる断面形状検出方法は、上記発明において、前記Ｚ座標方向に深さを有する箇所は、加工機構によって形成された溝であり、前記演算工程は、前記空間強度分布をフーリエ変換して前記ライン集合画素の前記空間強度分布に含まれる空間周波数成分を階層毎に求める第１の演算工程と、Ｙ座標で特定されたＺ座標毎の中で最も長波長成分が少ない空間周波数成分を有するＺ座標を焦点位置としてＹ座標毎に検出する第２の演算工程と、Ｙ座標毎に焦点位置として検出されたＺ座標を繋ぎ合わせて前記溝の断面形状を求める第３の演算工程と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる加工装置は、Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に表面が位置するようにワークを保持する保持機構と、該保持機構に保持された前記ワークにＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する溝を形成する加工機構と、ＸＹ座標面に配列された複数の画素により前記ワーク表面の撮像データを取得することにより該ワークの位置及び／又は向きを検出する撮像カメラと、該撮像カメラの焦点位置を前記ワークに対してＺ座標方向に進退自在に移動させる撮像カメラ焦点駆動機構と、を含む加工装置であって、前記撮像カメラ焦点駆動機構により前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する溝中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得手段と、前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する溝の断面形状を求める演算手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる断面形状検出用プログラムは、Ｘ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に表面が位置するようにワークを保持する保持機構と、該保持機構に保持された前記ワークにＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する溝を形成する加工機構と、ＸＹ座標面に配列された複数の画素により前記ワーク表面の撮像データを取得することにより該ワークの位置及び／又は向きを検出する撮像カメラと、該撮像カメラの焦点位置を前記ワークに対してＺ座標方向に進退自在に移動させる撮像カメラ焦点駆動機構と、を含む加工装置が備えるコンピュータに、前記撮像カメラ焦点駆動機構により前記撮像カメラの焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながら前記Ｚ座標方向に深さを有する溝中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリに記憶させる撮像データ取得工程と、前記階層毎に取得され前記メモリに記憶された前記撮像データ中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分の該撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、該ライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて前記Ｚ座標方向に深さを有する溝の断面形状を求める演算工程と、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、断面形状の検出対象となるＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分を撮像カメラの撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるようにしてＺ座標方向に焦点位置を変化させながら撮像し、各Ｙ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ複数の画素をライン集合画素としたので、Ｙ座標方向に関しては高分解能で、撮像カメラの焦点の合っているＺ座標位置を判定することができ、よって、高精度な断面形状の検出が可能な断面形状検出方法および加工装置および断面形状検出用プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の加工装置の主要部を示す外観斜視図である。
【図２】図２は、図１中の主要部を拡大して示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施の形態の断面形状検出方法を示す概略フローチャートである。
【図４】図４は、焦点位置を順次ずらしながら溝部分を撮像カメラにより撮像して階層毎の撮像データを取得する様子を模式的に示す説明図である。
【図５】図５は、第１の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。
【図６】図６は、第２の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。
【図７】図７は、第３の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。
【図８】図８は、演算結果による断面形状と撮像データとの組み合わせ表示例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態である断面形状検出方法、加工装置および断面形状検出用プログラムについて図面を参照して説明する。本実施の形態は、半導体ウエーハ等のワークに加工用レーザ光線を照射してレーザ加工を施す加工装置によって形成された溝の断面形状を検出する場合への適用例を示す。
【００１４】
まず、ワーク１にレーザ加工を施すためのレーザ加工装置について説明する。図１は、本実施の形態の加工装置の主要部を示す外観斜視図であり、図２は、図１中の主要部を拡大して示す斜視図である。本実施の形態の加工装置２０は、ワーク１を保持する保持面２１ａを有する保持機構２１と、保持機構２１の保持面２１ａ上に保持されたワーク１にパルス状の加工用レーザ光線を照射してレーザ加工する加工機構２２と、保持面２１ａ上に保持されたワーク１を撮像する撮像カメラ１００と、撮像カメラ焦点駆動機構１２０と、制御部２００とを備えている。
【００１５】
ワーク１は、例えば図１中に示すように環状のフレーム２に装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなるダイシングテープ３上に貼着された状態で用意される。また、保持機構２１は、水平面内に設定されたＸ座標に直交する方向の座標をＹ座標とした場合にＸＹ座標面に表面が位置するようにワーク１を吸引保持するチャックテーブル構造からなり、円筒部２４内の図示しないモータに連結されて回転可能に設けられている。さらに、保持機構２１には、環状フレーム２を固定するためのクランプ２１ｂが配設されている。
【００１６】
また、保持機構２１は、２段の滑動ブロック２５，２６上に搭載されている。滑動ブロック２５は、ボールネジ２７ａ、ナット（図示せず）、パルスモータ２７ｂ等により構成された送り機構２７によってＹ座標方向に移動可能に設けられ、滑動ブロック２５に搭載された保持機構２１上のワーク１を加工機構２２が照射するパルス状の加工用レーザ光線に対してＹ座標方向に相対的に移動する。同様に、滑動ブロック２６は、ボールネジ２８ａ、ナット（図示せず）、パルスモータ２８ｂ等により構成された送り機構２８によって水平面内でＹ座標方向と直交するＸ座標方向に移動可能に設けられ、滑動ブロック２６に搭載された保持機構２１上のワーク１を加工機構２２が照射するパルス状の加工用レーザ光線に対してＸ座標方向に相対的に移動する。
【００１７】
ここで、送り機構２７に対しては、保持機構２１のＹ座標方向の送り量を検出するための送り量検出手段２９が付設され、送り機構２8に対しては、保持機構２１のＸ座標方向の送り量を検出するための送り量検出手段３０が付設されている。
【００１８】
また、加工機構２２は、保持機構２１に保持されたワーク１に加工用レーザ光線を照射してＸＹ座標面に直交するＺ座標方向に深さを有する溝を形成するためのものであり、実質上水平に配置されたケーシング３１を含み、支持ブロック３２により支持されている。この加工機構２２は、ケーシング３１内に配設された加工用レーザ光線発振手段および伝送光学系と、ケーシング３１の先端の集光部３１ａに配設された図示しない集光レンズとミラーとを具備している。加工用レーザ光線発振手段は、保持機構２１の保持面２１ａに保持されたワーク１に対して透過性を有する波長、例えば３５５ｎｍのパルス状の加工用レーザ光線を発振するためのものであり、ＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器からなるレーザ光線発振器等から構成されている。また、集光レンズは、加工用レーザ光線発振手段によって発振されたパルス状の加工用レーザ光線を保持機構２１の保持面２１ａに保持されたワーク１に向けて集光させて照射するための組レンズ等からなる。ミラーは、加工用レーザ光線発振手段によって発振されたパルス状の加工用レーザ光線をワーク１側に向けて反射させるためのものである。
【００１９】
また、ケーシング３１の先端部に装着された撮像カメラ１００は、例えばワーク１に対向配置される図示しない対物レンズや撮像箇所を照明する照明部１０１を含む顕微鏡構造体と、この顕微鏡構造体によるワーク１の拡大観察像を撮像する図示しないＣＣＤ等の２次元撮像素子とからなる。２次元撮像素子は、ＸＹ座標面に２次元的に配列された複数の画素、例えば２５６×２５６の画素を有する。このような撮像カメラ１００は、保持機構２１上に保持されたワーク１の上面を照明部１０１により照明しながら撮像し、ＸＹ座標面に配列された複数の画素によりワーク１表面の撮像データを取得することによりワーク１をアライメント（位置合わせ）してワーク１の位置又は向きを検出するためのものである。
【００２０】
また、撮像カメラ焦点駆動機構１２０は、撮像カメラ１００の焦点位置をワーク１に対してＺ座標方向に進退自在に移動させるためのものであり、ボールネジ１２１、ナット（図示せず）、パルスモータ１２２等により構成されている。この撮像カメラ焦点駆動機構１２０は、特に図示しないが、Ｚ座標方向における撮像カメラ１００の焦点位置の移動量を例えば１μｍ単位で検出するためのスケール付きとされている。
【００２１】
また、制御部２００は、ＲＯＭ（図示せず）に格納された制御プログラムに従い演算処理を実行するＣＰＵ（図示せず）やＲＡＭ（図示せず）を備えるマイクロコンピュータからなる。この制御部２００は、加工装置２０全体の制御を司るものであるが、本実施の形態では、特に、断面形状検出用プログラムに従い断面形状検出動作を実行する撮像データ取得手段２０１と演算手段２０２とメモリ２０３とを備える。撮像データ取得手段２０１は、詳細は後述するが、撮像カメラ焦点駆動機構１２０により撮像カメラ１００の焦点位置をＺ座標方向に順次変化させながらＺ座標方向に深さを有する溝中でＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分を撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるように撮像して各焦点位置のＺ座標で特定される階層毎の撮像データを取得してメモリ２０３に記憶させるための処理を実行する。また、演算手段２０２は、詳細は後述するが、階層毎に取得されメモリ２０３に記憶された撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、このライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいてＺ座標方向に深さを有する溝の断面形状を求め、求められた結果を例えば表示部２１０に表示させる処理を実行する。
【００２２】
次いで、このような加工装置２０を用いた断面形状検出方法について説明する。本実施の形態の断面形状検出方法（測定原理）は、基本的には、焦点の合っている高さでは像のコントラストがはっきりしており、像をフーリエ変換した際に空間周波数の違いとして現れる事象を利用するものである。しかしながら、溝の断面形状を上記の原理により再現しようとすると、画素数の多い高分解能の撮像カメラで撮像データを取得する必要がある。
【００２３】
そこで、本実施の形態では、レーザ加工により形成された溝の断面形状という一方向、例えばＸ座標方向には一様な形状の断面形状を測定することを目的としているため、溝方向（Ｘ座標方向）に平行な１画素ライン（ライン集合画素）毎にフーリエ変換を行い、ライン集合画素毎に含まれる複数の空間周波数の周波数分布（空間周波数成分）を取得して１次元データとする。そして、このような処理を、順次変化させた複数の焦点位置における撮像データ全てに適用することで、焦点位置（Ｚ座標）とＹ座標とを関数とする２次元配列データを作成する。その後、２次元配列データのＹ列の配列中から高い空間周波数を多く有するライン集合画素が存在する焦点深さ（Ｚ座標）を見出す。そして、各Ｙ列の配列中において前述の１次元データが存在する焦点深さ（Ｚ座標）を見出すことで、溝の断面形状（カーフ・プロファイル）を求めるものである。
【００２４】
図３は、断面形状検出用プログラムに従い制御部２００によって実行される断面形状検出方法を示す概略フローチャートである。まず、検出動作に先立ち、Ｚ座標方向に深さを有する箇所として、加工装置２０の加工機構２２のレーザ光線照射により形成された溝（カーフ）１０を有するワーク１を用意する。本実施の形態では、説明を簡単にするため、図１中に示すように、１本の溝１０が表面に形成されたワーク１の例とする。この溝１０は、一方向に一様な断面形状を有する略Ｖ字状の溝である。そして、このようなワーク１を保持機構２１の保持面２１ａ上に載置し、吸引保持させる。そして、ワーク１を吸引保持した保持機構２１を撮像カメラ１００の直下に位置付け、ワーク１の表面の撮像データを取得することにより溝１０の向きを検出するアライメント作業を実行する。そして、１本の溝１０の方向（溝方向）がＸ座標方向となるように保持機構２１の水平面内での回転動作によりワーク１の向きを調整する。これにより、溝１０は、Ｘ座標方向には一様な断面形状を有する溝となる。
【００２５】
このような前処理の後、撮像データ取得手段２０１は、撮像カメラ焦点駆動機構１２０にＺ座標方向の動作指令を出力し、撮像カメラ１００の焦点位置ＦをＺ座標方向の第１の焦点位置Ｚ１に設定する（ステップＳ１）。そして、この焦点位置Ｆで撮像カメラ１００に画像取得指令を出力し、溝１０付近を照明部１０１により照明しながら撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるように撮像することで焦点位置ＦのＺ座標で特定される撮像データを取得し、メモリ２０３に記憶させる（ステップＳ２）。ここで、「Ｘ座標に平行となるように撮像する」とは、どのＸ座標位置でＹＺ座標断面を見ても断面形状がほぼ同じになるように撮像することを意味する。
【００２６】
ついで、撮像カメラ１００の焦点位置ＦがＺ座標方向の第Ｎの焦点位置ＺＮに達したか否かを判定し（ステップＳ３）、第Ｎの焦点位置ＺＮに達していなければ（ステップＳ３：Ｎｏ）、撮像データ取得手段２０１は、撮像カメラ焦点駆動機構１２０にＺ座標方向の動作指令を出力し、スケールに従い、撮像カメラ１００の焦点位置ＦをＺ座標方向にΔＺずつ（例えば、１μｍずつ）順次変化させる（ステップＳ４）。そして、それぞれの焦点位置Ｆで撮像カメラ１００に画像取得指令を出力し、溝１０を撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるように撮像することで焦点位置ＦのＺ座標で特定される撮像データを取得し、メモリ２０３に記憶させる（ステップＳ２）。これらのステップＳ１〜Ｓ４の処理が、撮像データ取得工程として実行され、各焦点位置ＦのＺ座標で特定される階層毎の撮像データが取得されメモリ２０３に記憶される。
【００２７】
図４は、撮像カメラ１００の焦点位置Ｆを第１の焦点位置Ｚ１から第５の焦点位置Ｚ５まで順次ずらしながら溝１０部分を撮像カメラ１００により撮像して階層毎の撮像データを取得する様子を模式的に示す説明図である。
【００２８】
このような撮像データの取得後、制御部２００は、演算手段２０２によって、階層毎に取得されメモリ２０３に記憶された撮像データを構成する複数の画素の中でＹ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ画素をライン集合画素とし、このライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて溝１０の断面形状を求め、求められた結果を例えば表示部２１０に表示させる処理を実行する。このための処理として、本実施の形態では、演算手段２０２によって、第１の演算工程（ステップＳ５）、第２の演算工程（ステップＳ６）、第３の演算工程（ステップＳ７）を順次実行する。
【００２９】
第１の演算工程においては、空間強度分布をフーリエ変換してライン集合画素の空間強度分布に含まれる空間周波数成分を階層毎に求める処理を実行する。図５は、第１の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。図５は、例えば第１の焦点位置Ｚ１において撮像カメラ１００により撮像された２次元の撮像データ例を示している。このような撮像データを構成する複数の画素の中で、各Ｙ座標により特定されるＸ座標方向に並んだ複数の画素群をライン集合画素とする。そして、このようなライン集合画素から得られる撮像データの一群を空間強度分布とする。すなわち、空間強度分布とは、各画素が検出した信号の強度分布を意味する。
【００３０】
ここで、それぞれのライン集合画素は、そのラインに含まれる空間周波数成分に応じた空間強度分布を示す。そこで、各空間強度分布をフーリエ変換してライン集合画素の空間強度分布に含まれる空間周波数成分を求める。このようなフーリエ変換処理を、階層毎（順次変化させた焦点位置毎）に行う。高い空間周波数が多く含まれる空間強度分布に対応する箇所はコントラストがはっきりしている部分であって、撮像カメラ１００のピントがあっている部分といえる。ここで、撮像に際して焦点位置をＺ座標方向に順次変化させた場合、それぞれの焦点位置でピントの合う部分は、溝１０を形成する斜面上に現れる。よって、このような処理結果を階層毎（順次変化させた焦点位置毎）に積み重ねることにより、溝１０の断面形状が判る。
【００３１】
そこで、第２の演算工程においては、Ｙ座標で特定されたＺ座標（階層）毎の中で例えば高い空間周波数を最も多く含む空間強度分布が存在するＺ座標を焦点位置としてＹ座標毎に検出する処理を実行する。図６は、第２の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。すなわち、同じＹ座標を持つライン集合画素の空間周波数成分を、順次変化させた各焦点位置における撮像データから抽出して比較し、同じＹ座標で特定されるライン集合画素の中で例えば高い空間周波数を最も多く有するライン集合画素の焦点位置を検出する。つまり、図６中に示すように、順次変化させた全ての焦点位置のライン集合画素の情報をＺ座標方向に重ね合わせるイメージである。図６中の灰色で示す部分１１が、同じＹ座標で特定されるライン集合画素の中で高い空間周波数を最も多く有するライン集合画素の焦点位置として検出された部分を示している。
【００３２】
ついで、第３の演算工程においては、Ｙ座標毎に焦点位置として検出されたＺ座標を繋ぎ合わせて溝１０の断面形状を求める。図７は、第３の演算工程による処理例のイメージを示す模式図である。すなわち、同じＹ座標を持つライン集合画素の中で最も高い空間周波数を最も多く有するライン集合画素の焦点位置を繋ぎ合わせることで、Ｙ座標方向と焦点位置方向（Ｚ座標方向）とで特定される溝１０の断面形状を求める。求められた溝１０の断面形状は、表示部２１０に表示される。
【００３３】
なお、実際のワーク１は、半導体ウエーハ等をベースとし、表面に格子状に配列された複数の分割予定ラインによって区画された複数の矩形領域が形成され、この複数の矩形領域にデバイスが形成されている。このようなワーク１は、特に限定されないが、例えばシリコンウエーハ等の半導体ウエーハや、チップ実装用としてウエーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈ  Ｆｉｌｍ）等の粘着部材、あるいは半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス系あるいはシリコン系の基板、さらには、μｍオーダの精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【００３４】
そして、加工に際して、まず、保持機構２１の保持面２１ａ上にワーク１を載置し、吸引保持させる。そして、ワーク１を吸引保持した保持機構２１を撮像カメラ１００の直下に位置付け、ワーク１のレーザ加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。すなわち、ワーク１の所定方向に形成されている分割予定ラインと加工機構２２中の集光レンズとの位置合わせを行うために撮像カメラ１００によりワーク１の表面を撮像して撮像データを取得することで、パターンマッチング等の画像処理を実行する。これらの分割予定ラインに直交する他方の分割予定ラインについても同様である。
【００３５】
このようにしてアライメントが行なわれると、保持機構２１上のワーク１は、分割予定ラインがＸＹ座標面上のＸ座標方向、Ｙ座標方向に位置付けられた状態となる。そして、保持機構２１に保持されているワーク１に形成されている所定方向の分割予定ラインを検出し、レーザ加工位置のアライメントが行なわれると、加工機構２２は、その分割予定ラインに沿ってレーザ加工処理を実行し、溝を形成する。同一方向の分割予定ラインの全てについて溝を形成すると、保持機構２１によりワーク１を９０度回転させることで、直交する他方の分割予定ラインについても溝が形成される。すなわち、溝は、ワーク１においてＸＹ座標方向に交差するように格子状に形成される。
【００３６】
このように格子状に形成される溝の断面形状の検出に際しては、分割予定ラインに沿って形成された溝のうち、溝同士が交差する位置を避けてＸ座標方向に延びる部分をＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分として抽出して撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるように撮像して撮像データを取得すればよい。こうすることで、空間周波数を取得するための空間強度分布のデータを効率よく得ることができる。また、他方の分割予定ラインに沿って形成された溝部分に関しては、ワーク１を９０度回転させた後、同様に撮像すればよい。
【００３７】
なお、上記説明では、Ｘ座標方向には一様な断面形状をなす部分が撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるように撮像して撮像データを取得することで、演算工程において撮像データをそのまま用いることができるようにしたが、座標方向には一様な断面形状をなす部分がＸ座標に平行となるように撮像し、演算工程において、撮像データ中で、溝同士が交差する部分の撮像データを除き、Ｘ座標方向には一様な断面形状をなす部分の撮像データに処理範囲を限定するようにしてもよい。
【００３８】
このように、本実施の形態によれば、断面形状の検出対象となる溝１０のうちでＸ座標方向には一様な断面形状をなす部分を撮像カメラ１００の撮像範囲全域に亘ってＸ座標に平行となるようにしてＺ座標方向に焦点位置を変化させながら撮像し、Ｙ座標で特定されるＸ座標方向に並んだ複数の画素をライン集合画素とし、これらのライン集合画素から得られる空間強度分布に基づいて溝１０の断面形状を求めるようにしたので、Ｙ座標方向に関しては高分解能で、撮像カメラ１００の焦点の合っているＺ座標位置を判定することができ、よって、溝１０の高精度な断面形状の検出が可能となる。すなわち、画素数が比較的少ない撮像カメラ１００を利用する場合であっても、高精度な３次元画像解析を行うことができる。特に、ライン集合画素から得られる空間強度分布につき、ライン集合画素毎にフーリエ変換を行うことで、高分解能な断面形状の検出が可能となる。また、本実施の形態によれば、ダイシング用の既存の加工装置２０が備える撮像カメラ１００その他のハード構成をそのまま利用して、簡単に断面形状検出機能を追加することができる。
【００３９】
さらには、同じＹ座標を持つＸ座標方向に並んだ複数の画素から得られた空間強度分布全体を基に断面形状を演算するので、Ｘ座標方向の１箇所に例えば加工屑等によるイレギュラーな箇所があっても、その影響を小さくすることができる。
【００４０】
また、演算結果を表示部２１０を通じてオペレータに提示する際に、撮像カメラ１００が撮像した実際の撮像データも合わせて表示させることができる。特に、断面形状と併せて各焦点位置での画像とを組み合わせて表示出力させることで、オペレータにとって感覚的にわかりやすいものとなり、撮像範囲内で異常があった場合にはオペレータが視覚的に気づくこともできる。図８は、例えば演算結果による断面形状と１μｍ毎に変化させた各焦点位置Ｚ１〜Ｚ１８での撮像データとの組み合わせ表示例を示す正面図である。図８中、曲線が演算結果による断面形状を示し、下地の濃淡部分が各焦点位置Ｚ１〜Ｚ１８での撮像データ例を示している。これらの焦点位置Ｚ１〜Ｚ１８毎の撮像データ例は、例えば図６中の左側に焦点位置Ｚ１〜Ｚ５毎に示した模式的に撮像データと同様な１８個分の撮像データをＸ方向に焦点位置間隔に圧縮してＺ方向に割り振ったものに相当する。
【００４１】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、空間強度分布毎にフーリエ変換して各ライン集合画素の空間周波数成分を求めるようにしているが、ライン（Ｙ座標）の位置によっては、撮像に際しての照明部１０１による照明光量が強すぎ、あるいは弱すぎることに起因して、各画素が検出する信号の強度データが飽和してしまい、正常に空間強度分布が取得できない場合がある。このような場合には、例えば、正常に空間強度分布が取得できなかった位置に該当する焦点位置（Ｚ座標）での該当ライン（Ｙ座標）につき、照明部１０１による照明光量を調整して、各画素が検出する信号の強度データが飽和しない照明光量にて撮像し直し、該当する焦点位置（Ｚ座標）での該当ライン（Ｙ座標）について、各画素が検出する信号の強度データの絶対値は無視して、照明光量を調整して取得した空間強度分布から空間周波数成分を求めるようにすればよい。
【００４２】
また、本実施の形態は、撮像カメラ１００による撮像データにつき、焦点の合っている部分ではコントラストがはっきりしていることを確認するためにフーリエ変換を行うことで空間周波数成分の違いを利用するようにしたが、フーリエ変換以外の手法、例えば、空間強度分布を構成する撮像データ値そのものを用いて焦点の合っているＺ座標位置を判定させるようにしてもよい。例えば、異なる焦点位置で同じＹ座標についての各画素が検出した信号の強度データが“１１１１１２２２２２２３３３３２２２２２２”の様に並ぶ場合と、“１２１２１２３２３２３２３２３２３２３２３”の様に並ぶ場合、前者は同一データの連続が多いためぼやけている一方、後者は隣接画素のデータ値が区別されておりコントラストが出ていると判定することで、後者の撮像データを取得したＺ座標が焦点の合っている位置と判定させるようにしてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態の加工装置２０は、ワーク１にレーザ加工を施す加工機構２２を備えるレーザ加工装置の例で説明したが、レーザ加工に限らず、例えば切削ブレードを用いてワーク１に切削溝を形成する加工機構を備えるものであってもよい。また、本発明の断面形状検出方法は、加工機構によって形成された溝以外にも適用が可能である。
【００４４】
また、高い空間周波数を多く有するライン集合画素を直接検出することが困難である場合は、低い空間周波数の分布が少ないライン集合画素を検出することにより、高い空間周波数を多く有するライン集合画素を間接的に検出するようにしてもよい。
【００４５】
１  ワーク
１０    溝
２０  加工装置
２１  保持機構
２２  加工機構
１００  撮像カメラ
１１０  撮像カメラ焦点駆動機構
２０１  撮像データ取得手段
２０２  演算手段
２０３  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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