(57)【要約】【課題】被加工物に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とすること。【解決手段】反射率測定ユニットは、レーザービーム２１を発振するレーザー発振器２２と、レーザービーム２１を集光して被加工物２００に照射する第一の集光レンズ２４と、レーザービーム２１の反射光２５を検出する検出ユニット２６と、検出ユニット２６に入射される反射光２５を集光する第二の集光レンズ２７と、被加工物２００には非集光状態で照射され、検出ユニット２６には集光状態で入射するようにレーザービーム２１の外周部の位相を遅らせる位相遅延レンズ２８と、レーザービーム２１の集光領域２５−１が延在した状態で検出ユニット２６に入射されるようにレーザービーム２１に球面収差を付与する球面収差付与レンズ２９とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された被加工物の反射率を測定する反射率測定ユニットと、
該反射率測定ユニットを制御する制御ユニットと、
を備えた反射率測定装置であって、
該反射率測定ユニットは、
該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを発振するレーザー発振器と、
該レーザー発振器から発振されるレーザービームを集光して被加工物に照射する第一の集光レンズと、
該第一の集光レンズを通過して被加工物に照射されたレーザービームの反射光を検出する検出ユニットと、
該検出ユニットに入射される反射光を集光する第二の集光レンズと、を有し、
該被加工物には該レーザービームが非集光状態で照射され、該検出ユニットには該レーザービームが集光状態で入射するように、該レーザービームの外周部の位相を遅らせる位相遅延ユニットと、
該レーザービームの集光領域が延在した状態で該検出ユニットに入射されるように該レーザービームに球面収差を付与する球面収差付与ユニットと、
を更に含むことを特徴とする、反射率測定装置。
【請求項２】
該位相遅延ユニットはＤＯＥを含み、
該球面収差付与ユニットは凹レンズを含むことを特徴とする、請求項１に記載の反射率測定装置。
【請求項３】
該位相遅延ユニットおよび該球面収差付与ユニットの機能は、空間光位相変調器（ＬＣＯＳ）により実現されることを特徴とする、請求項１に記載の反射率測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の反射率測定装置を備えたレーザー加工装置であって、
該反射率測定ユニットのレーザー発振器から発振されたレーザービームを、該位相遅延ユニットを介さずに該第一の集光レンズを用いて集光し、
該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を位置付けて照射することで改質層を形成することを特徴とする、レーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射率測定装置およびレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハ等の被加工物をチップサイズに分割するために、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを集光照射して被加工物の内部に分割起点となる改質層を形成する加工方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、被加工物の裏面にレーザービームが透過しにくい酸化膜や窒化膜等の膜が被覆されている場合があり、このようなウェーハでは、所望の領域に改質層を形成できないといった不具合がある。
【０００４】
そこで、被加工物裏面に光を照射して、その反射光量から反射率を算出し、予めコントローラのメモリに格納された膜種類ごとの反射率とパルスエネルギーとの相関関係から適切なパルスエネルギーを決定して被加工物に加工を施すレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開２０１３−２３０４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献２に示されたレーザー加工装置は、反射率を測定するために被加工物に照射したレーザービームによって被加工物にダメージが入ってしまうという課題がある。
【０００７】
また、反射光を検出する検出ユニットに入射される光は加工点と同じ状態になるよう設計されているため、チャックテーブルが熱により膨張した場合などは、チャックテーブルに載置された被加工物に非集光状態でレーザーが照射されることになる。この結果、検出ユニットにも非集光状態で反射光が入射されるため、集光状態で入射された場合と比較して反射光の強度が変化してしまい、反射率の正確な測定が出来ないという課題も存在していた。
【０００８】
本願発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工物に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とする反射率測定装置およびレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の反射率測定装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の反射率を測定する反射率測定ユニットと、該反射率測定ユニットを制御する制御ユニットと、を備えた反射率測定装置であって、該反射率測定ユニットは、該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを発振するレーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されるレーザービームを集光して被加工物に照射する第一の集光レンズと、該第一の集光レンズを通過して被加工物に照射されたレーザービームの反射光を検出する検出ユニットと、該検出ユニットに入射される反射光を集光する第二の集光レンズと、を有し、該被加工物には該レーザービームが非集光状態で照射され、該検出ユニットには該レーザービームが集光状態で入射するように、該レーザービームの外周部の位相を遅らせる位相遅延ユニットと、該レーザービームの集光領域が延在した状態で該検出ユニットに入射されるように該レーザービームに球面収差を付与する球面収差付与ユニットと、を更に含むことを特徴とする。
【００１０】
前記反射率測定装置では、該位相遅延ユニットはＤＯＥを含み、該球面収差付与ユニットは凹レンズを含んでも良い。
【００１１】
前記反射率測定装置では、該位相遅延ユニットおよび該球面収差付与ユニットの機能は、空間光位相変調器（ＬＣＯＳ）により実現されても良い。
【００１２】
本発明のレーザー加工装置は、前記反射率測定装置を備えたレーザー加工装置であって、該反射率測定ユニットのレーザー発振器から発振されたレーザービームを、該位相遅延ユニットを介さずに該第一の集光レンズを用いて集光し、該チャックテーブルに保持された被加工物の内部に集光点を位置付けて照射することで改質層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明は、被加工物に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図３】図３は、図２に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物の反射率を測定する際の被加工物上のレーザービームの平面図である。
【図４】図４は、図２に示された反射率測定ユニットが被加工物の反射率を測定する際の検出ユニットの受光面上のレーザービームの平面図である。
【図５】図５は、図２に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物に改質層を形成する状態を模式的に示す図である。
【図６】図６は、実施形態２に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。
【００１６】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る反射率測定ユニットおよびレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。図３は、図２に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物の反射率を測定する際の被加工物上のレーザービームの平面図である。図４は、図２に示された反射率測定ユニットが被加工物の反射率を測定する際の検出ユニットの受光面上のレーザービームの平面図である。図５は、図２に示されたレーザービーム照射ユニットが被加工物に改質層を形成する状態を模式的に示す図である。
【００１７】
実施形態１に係るレーザー加工装置１は、図１に示す被加工物２００に対してレーザービーム２１を照射して、レーザー加工を施す装置である。図１に示されたレーザー加工装置１の加工対象である被加工物２００は、シリコン、サファイア、ガリウムヒ素などの基板２０１を有する円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。
【００１８】
被加工物２００は、基板２０１の表面に格子状に設定された図示しない分割予定ラインと、分割予定ラインによって区画された領域に形成されたデバイスと、を有している。デバイスは、例えば、ＩＣ（Integrated  Circuit）、又はＬＳＩ（Large  Scale  Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）、又はＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等のイメージセンサである。
【００１９】
被加工物２００は、基板２０１の裏面に酸化膜又は窒化膜等の膜２０２が被覆されている。実施形態１において、被加工物２００は、環状フレーム２１０が外縁部に貼着されかつ被加工物２００の外径よりも大径なテープ２１１が表面に貼着されて、裏面側の膜２０２を露出させた状態で環状フレーム２１０の開口内に支持される。
【００２０】
実施形態１において、被加工物２００は、分割予定ラインに沿って被加工物２００の基板２０１に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１が照射されて、改質層が分割予定ラインに沿って形成された後、個々のデバイスに分割される。レーザービーム２１の膜２０２の反射率は、膜２０２を構成する材質、又は膜２０２の厚みにより変化する。なお、改質層とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。また、改質層は、被加工物２００の他の部分よりも機械的な強度等が低い。
【００２１】
レーザー加工装置１は、図１に示すように、チャックテーブル１０と、反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット２０と、移動ユニット３０と、撮像ユニット９０と、制御ユニット１００とを備える。
【００２２】
チャックテーブル１０は、被加工物２００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物２００を吸引保持する。実施形態１では、保持面１１は、水平方向と平行な平面である。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物２００を開口内に支持する環状フレーム２１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。また、チャックテーブル１０は、移動ユニット３０の回転移動ユニット３３により鉛直方向と平行なＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転移動ユニット３３及びチャックテーブル１０は、移動ユニット３０のＸ軸移動ユニット３１により水平方向と平行なＸ軸方向に移動される。
【００２３】
レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。また、レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の膜２０２のレーザービーム２１の反射率を測定するものでもある。
【００２４】
レーザービーム照射ユニット２０は、図２に示すように、被加工物２００に対して透過性を有する波長のレーザービーム２１を発振するレーザー発振器２２と、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１をチャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物２００に向けて反射するダイクロイックミラー２３と、ダイクロイックミラー２３により反射されたレーザー発振器２２から発振されるレーザービーム２１を集光して被加工物２００に照射する第一の集光レンズ２４と、図示しない集光点位置調整手段と、第一の集光レンズ２４を通過して被加工物２００に照射されたレーザービーム２１の反射光２５を検出する検出ユニット２６と、検出ユニット２６に入射される反射光２５を集光する第二の集光レンズ２７とを有する。
【００２５】
レーザー発振器２２は、ダイクロイックミラー２３に向けてレーザービーム２１を照射する。ダイクロイックミラー２３は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１を第一の集光レンズ２４に向けて反射するとともに、被加工物２００に照射されたレーザービーム２１の反射光２５を透過する。第一の集光レンズ２４は、ダイクロイックミラー２３により反射されたレーザービーム２１を透過し、レーザービーム２１を被加工物２００に集光させるとともに、被加工物２００に照射されたレーザービーム２１の反射光２５を透過する。集光点位置調整手段は、レーザービーム２１の集光点２１−１の位置を鉛直方向と平行なＺ軸方向に変位させる。
【００２６】
検出ユニット２６は、反射光２５を受光する受光面２６１を備える。実施形態１では、検出ユニット２６は、受光面２６１に集光された反射光２５の出力を検出可能なＣＭＯＳ（Complementary  MOS）カメラであるが、本発明では、ＣＭＯＳカメラに限定されない。検出ユニット２６は、受光面２６１に集光されたレーザービーム２１の出力を示す情報を制御ユニット１００に出力する。第二の集光レンズ２７は、ダイクロイックミラー２３を透過した反射光２５を透過するとともに、反射光２５を受光面２６１に集光する。
【００２７】
また、レーザービーム照射ユニット２０は、図２に示すように、位相遅延ユニットである位相遅延レンズ２８と、球面収差付与ユニットである球面収差付与レンズ２９とを更に含む。
【００２８】
位相遅延レンズ２８は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００には、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１が図３に示すように非集光状態で照射され、検出ユニット２６の受光面２６１には図４に示すようにレーザービーム２１の反射光２５が集光状態で入射するように、レーザービーム２１の外周部の位相を中央部よりも遅らせるものである。実施形態１では、位相遅延レンズ２８は、レーザー発振器２２とダイクロイックミラー２３との間に配置され、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１を透過可能である。
【００２９】
位相遅延レンズ２８は、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１をダイクロイックミラー２３に向けて透過する図２に示す反射率測定位置と、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１の光路から退避してレーザービーム２１を透過しない図示しない退避位置とに亘って図示しない駆動機構により移動自在に設けられている。実施形態１では、位相遅延レンズ２８は、透過するレーザービーム２１の外周部の位相を中央部の位相よりも遅らせるＤＯＥ（Diffractive  Optical  Element：回折光学素子）２８１を含んでいる。
【００３０】
球面収差付与レンズ２９は、ダイクロイックミラー２３を透過したレーザービーム２１の反射光２５の集光領域２５−１がレーザービーム２１の光軸方向に延在した状態で、検出ユニット２６の受光面２６１に入射されるようにレーザービーム２１の反射光２５に球面収差を付与するものである。実施形態１では、球面収差付与レンズ２９は、第二の集光レンズ２７と検出ユニット２６の受光面２６１との間に配置され、ダイクロイックミラー２３を透過したレーザービーム２１の反射光２５を透過可能であるとともに、反射光り２５に球面収差を付与する。実施形態１では、球面収差付与レンズ２９は、凹レンズである。即ち、本発明の球面収差付与ユニットは、凹レンズを含んでいる。
【００３１】
実施形態１では、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる光学系の一部は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した立設板３に基端部が取り付けられた支持柱４の先端に取り付けられている。
【００３２】
移動ユニット３０は、レーザービーム照射ユニット２０とチャックテーブル１０とを相対的に移動させるものである。移動ユニット３０は、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動ユニット３１と、チャックテーブル１０を水平方向と平行でかつＸ軸方向と直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット３２と、チャックテーブル１０をＸ軸方向およびＹ軸方向と直交するＺ軸方向と平行な軸心回りに回転させる回転移動ユニット３３とを備える。
【００３３】
実施形態１では、Ｙ軸移動ユニット３２は、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置され、Ｘ軸移動ユニット３１を支持した移動プレート３４をＹ軸方向に移動させる。Ｘ軸移動ユニット３１は、移動プレート３４上に設置され、チャックテーブル１０及び回転移動ユニット３３をＸ軸方向に移動自在に支持している。
【００３４】
Ｘ軸移動ユニット３１及びＹ軸移動ユニット３２は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ３１１，３２１、ボールねじ３１１，３２１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ３１２，３２２及び移動プレート１４、チャックテーブル１０及び回転移動ユニット３３をＸ軸方向又はＹ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール３１３，３２３を備える。
【００３５】
また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０のＸ軸方向の位置を検出するため図示しないＸ軸方向位置検出ユニットと、チャックテーブル１０のＹ軸方向の位置を検出するための図示しないＹ軸方向位置検出ユニットと、を備える。各位置検出ユニットは、検出結果を制御ユニット１００に出力する。
【００３６】
撮像ユニット９０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を撮像するものである。撮像ユニット９０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００を裏面の膜２０２側から撮像する分割予定ラインを検出する赤外線カメラにより構成される。実施形態１では、撮像ユニット９０は、支持柱４の先端に取り付けられて、レーザービーム照射ユニット２０に含まれる光学系の一部とＸ軸方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット９０は、被加工物２００を撮像して、被加工物２００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得て、得た画像を制御ユニット１００に出力する。
【００３７】
制御ユニット１００は、レーザー加工装置１の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実施させるものである。なお、制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central  processing  unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read  only  memory）又はＲＡＭ（random  access  memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有するコンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１を制御するための制御信号を入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１の上述した構成要素に出力して、制御ユニット１００の機能を実現する。
【００３８】
また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される表示ユニット１０１と、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる図示しない入力ユニットと、図示しない報知ユニットとが接続されている。入力ユニットは、表示ユニット１０１に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。報知ユニットは、音と光のうち少なくとも一方を発して、オペレータに報知するものである。また、チャックテーブル１０、レーザービーム照射ユニット２０及び制御ユニット１００は、実施形態１に係る反射率測定装置４０を構成する。即ち、レーザー加工装置１は、反射率測定装置４０を備える。
【００３９】
前述した構成のレーザー加工装置１は、入力ユニット１０２を介してオペレータが入力した加工内容情報を制御ユニット１００が受け付けて制御ユニット１００の記憶装置に記憶し、チャックテーブル１０上にテープ２１１を介して被加工物２００が載置される。なお、加工内容情報は、レーザー発振器２２のレーザービーム２１の出力を示す情報、被加工物２００の膜２０２のレーザービーム２１の反射率の上限値を示す情報及び下限値を示す情報が含まれる。実施形態１では、反射率の上限値と下限値は、上限値以上でかつ下限値以下の反射率であれば、加工対象の被加工物２００に適切な材料でかつ適切な厚みの膜２０２が形成されていることを示し、上限値を超え又は下限値未満の反射率であれば、加工対象の被加工物２００に不適切な膜２０２が形成されていることを示す値である。
【００４０】
レーザー加工装置１は、入力ユニット１０２を介してオペレータが入力した加工開始指示を受け付けると、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０に被加工物２００を吸引保持し、クランプ部１２で環状フレーム２１０をクランプする。レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、図示しない駆動ユニットを制御して、位相遅延レンズ２８を図２に示す反射率測定位置に位置付け、改質層を形成する際と同様に集光点位置調整手段を制御し、レーザー発振器２２を制御して、レーザー発振器２２からレーザービーム２１を発振する。
【００４１】
すると、レーザー発振器２２から出射されたレーザービーム２１は、位相遅延レンズ２８を透過して、ダイクロイックミラー２３により反射されて、第一の集光レンズ２４により集光される。レーザービーム２１は、位相遅延レンズ２８を透過する際に、ＤＯＥ２８１により外周部の位相が中央部の位相よりも遅らせられるので、図２に示すように、集光点２１−１が被加工物２００の内部に位置付けられることなく、図３に示すように、被加工物２００の裏面の膜２０２に非集光状態で照射される。なお、実施形態１では、集光点２１−１は、被加工物２００の膜２０２よりも上方（チャックテーブル１０から離れた側）に形成される。
【００４２】
レーザービーム２１の被加工物２００の膜２０２からの反射光２５は、第一の集光レンズ２４、ダイクロイックミラー２３、第二の集光レンズ２７及び球面収差付与レンズ２９を順に透過して、検出ユニット２６の受光面２６１に入射する。反射光２５は、球面収差付与レンズ２９により球面収差が付与されるので、図２に示すように、集光点２５−２が反射光２５の光軸方向にばらつくこととなり、反射光２５が集光する複数の集光点２５−２で構成される集光領域２５−１が光軸方向に形成される。このために、反射光２５は、図４に示すように、検出ユニット２６の受光面２６１に集光状態で入射する。
【００４３】
検出ユニット２６は、受光面２６１に集光状態で入射した反射光２５の出力を検出し、検出結果を制御ユニット１００に出力する。制御ユニット１００は、検出ユニット２６の検出結果と、レーザー発振器２２のレーザービーム２１の出力を示す情報などから膜２０２の反射率を算出し、算出した反射率が、加工内容情報の上限値以上でかつ下限値以下であるか否かを判定する。こうして、反射率測定装置４０の反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット２０は、制御ユニット１００などと共同して、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の膜２０２の反射率を測定する。
【００４４】
制御ユニット１００は、膜２０２の反射率が上限値以上でかつ下限値以下ではないと判定すると、報知ユニットを動作させてオペレータに音と光との少なくとも一方により報知する。制御ユニット１００は、膜２０２の反射率が上限値以上でかつ下限値以下ではあると判定すると、加工動作を開始する。加工動作では、レーザー加工装置１の制御ユニット１００は、Ｘ軸移動ユニット３１にチャックテーブル１０を移動させて、撮像ユニット９０にチャックテーブル１０上の被加工物２００を撮像させる。レーザー加工装置１は、被加工物２００を撮像して得た画像から分割予定ラインを検出し、被加工物２００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行する。
【００４５】
レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０とレーザービーム照射ユニット２０とを分割予定ラインに沿って相対的に移動させながら被加工物２００にレーザービーム２１を照射する。レーザー加工装置１は、図５に示すように、レーザービーム照射ユニット２０のレーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を、位相遅延レンズ２８を介さずに第一の集光レンズ２４を用いて集光し、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の内部に集光点２１−１を位置付けてレーザービーム２１を照射することで改質層を形成する。
【００４６】
こうして、レーザー加工装置１は、被加工物２００の内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成する。レーザー加工装置１は、全ての分割予定ラインに沿って被加工物２００の内部に改質層を形成すると、加工動作を終了する。なお、実施形態１では、被加工物２００の膜２０２の反射率を測定する際のレーザービーム２１の出力を、改質層を形成する際のレーザービーム２１の出力よりも弱くしたが、本発明では、これに限定されない。
【００４７】
以上説明したように、実施形態１に係る反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、膜２０２の反射率を測定する際に、位相遅延レンズ２８のＤＯＥ２８１により被加工物２００にはレーザービーム２１が非集光状態で照射され、かつ、球面収差付与レンズ２９により検出ユニット２６の受光面２６１には反射光２５が集光状態で入射されるため、被加工物２００のダメージを抑制することが可能となる。
【００４８】
また、反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、球面収差付与レンズ２９により集光領域２５−１を形成して、検出ユニット２６の受光面２６１に入射される反射光２５の集光点２５−２が光軸方向に延在する構成としたため、チャックテーブル１０の膨張、被加工物２００と保持面１１との間の異物の挟み込み等、保持面１１の高さが少量変化して、検出ユニット２６の受光面２６１に対する集光点２５−２の光軸方向の相対的な位置が変化しても、検出ユニット２６の受光面２６１に集光状態で反射光２５を入射することができる。このために、反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、被加工物２００の膜２０２の正確な反射率の測定が可能になった。
【００４９】
その結果、反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、反射率測定の安定性が向上し、スペックから外れた被加工物２００の加工を未然に防いだり、反射率に応じた適切な加工条件を設定できる等の効果を奏するとともに、被加工物２００に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。
【００５０】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る反射率測定ユニットおよびレーザー加工装置を図面に基づいて説明する。図６は、実施形態２に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す図である。なお、図６は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
実施形態２に係るレーザー加工装置の反射率測定ユニットであるレーザービーム照射ユニット２０は、図６に示すように、位相遅延レンズ２８及び球面収差付与レンズ２９の代わりに、空間光位相変調器（Liquid  Crystal  on  Silicon-Spatial  Light  Modulator：ＬＣＯＳ−ＳＬＭ）５０を備えていること以外、実施形態１と構成が同じである。
【００５２】
空間光位相変調器５０は、被加工物２００の膜２０２の反射率を測定する際には、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００には、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１の反射光２５が非集光状態で照射され、検出ユニット２６の受光面２６１にはレーザービーム２１が集光状態で入射するように、レーザービーム２１の外周部の位相を中央部よりも遅らせる位相遅延ユニットと、ダイクロイックミラー２３を透過したレーザービーム２１の反射光２５の集光領域２５−１がレーザービーム２１の光軸方向に延在した状態で、検出ユニット２６の受光面２６１に入射されるようにレーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１に球面収差を付与する球面収差付与ユニットの機能を実現するものである。
【００５３】
実施形態２では、空間光位相変調器５０は、レーザー発振器２２とダイクロイックミラー２３との間に配置されている。空間光位相変調器５０は、被加工物２００の膜２０２の反射率を測定する際には、制御ユニット１００によりレーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１の外周部の位相を中央部の位相よりも遅らせるとともに、レーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１に球面収差を付与する駆動条件に設定される。また、空間光位相変調器５０は、改質層を形成する際には、被加工物２００の厚み方向の所定の位置に改質層を形成する駆動条件に設定される。これらの駆動条件は、レーザー加工装置１の加工内容情報に含まれる。
【００５４】
実施形態２に係る反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、膜２０２の反射率を測定する際に、空間光位相変調器５０によりレーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１の外周部の位相が中央部の位相よりも遅らせられかつレーザー発振器２２が出射したレーザービーム２１に球面収差が付与されるので、被加工物２００にはレーザービーム２１が非集光状態で照射され、かつ、検出ユニット２６の受光面２６１には反射光２５が集光状態で入射される。その結果、実施形態２に係る反射率測定装置４０およびレーザー加工装置１は、被加工物２００に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とするという効果を奏する。なお、実施形態２では、空間光位相変調器５０がレーザー発振器２２とダイクロイックミラー２３との間に配置されているので、被加工物２００の膜２０２の反射率を測定する際には、被加工物２００に球面収差が付与されたレーザービーム２１が照射される。
【００５５】
次に、本発明の発明者らは、本発明の反射率測定装置４０の効果を確認した。結果を以下の表１に示す。
【００５６】
【表１】
2020203304.tif 000003
【００５７】
表１は、本発明品及び比較例の検出ユニット２６が反射光２５の光量強度の変化の影響を受けることなく反射光２５の出力を測定可能な反射光２５の光軸方向の範囲を測定した。比較例は、実施形態１に示された位相遅延レンズ２８及び球面収差付与レンズ２９を備えていないこと以外、実施形態１に係る反射率測定装置４０と構成が等しいものである。本発明品は、実施形態１に係る反射率測定装置４０である。
【００５８】
表１によれば、比較例は、検出ユニット２６が反射光２５の出力を測定可能な範囲が±０．２μｍであるのに対し、本発明品は、検出ユニット２６が反射光２５の出力を測定可能な範囲が±１．５μｍであった。よって、表１によれば、位相遅延ユニットと球面収差付与ユニットとを備えることで、反射率測定の安定性が向上し、被加工物２００に与えるダメージを抑制しながらも正確な反射率の測定を可能とすることができることが明らかとなった。
【００５９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  レーザー加工装置
１０  チャックテーブル
２０  レーザービーム照射ユニット（反射率測定ユニット）
２１  レーザービーム
２１−１  集光点
２２  レーザー発振器
２４  第一の集光レンズ
２５  反射光
２６  検出ユニット
２７  第二の集光レンズ
２８  位相遅延レンズ（位相遅延ユニット）
２９  球面収差付与レンズ（球面収差付与ユニット、凹レンズ）
３０  移動ユニット
４０  反射率測定装置
５０  空間光位相変調器（ＬＣＯＳ）
１００  制御ユニット
２００  被加工物
２８１  ＤＯＥ
【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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