(57)【要約】【課題】加工することなく板状物のドープ量を把握することができること。【解決手段】ドープ量検出方法は、板状物に対して板状物の加工閾値を超えない出力でレーザービームを照射しながら、レーザービームの照射によって板状物から生じる弾性波を検出する弾性波検出ステップＳＴ２と、弾性波検出ステップＳＴ２で検出した弾性波の最大強度に基づいて板状物に含まれる不純物のドープ量を判定するドープ量判定ステップＳＴ３と、を含む。さらに、板状物の加工方法では、ドープ量判定ステップＳＴ３で判定されたドープ量に対応する加工条件を選定する加工条件選定ステップＳＴ６と、加工条件選定ステップＳＴ６で選定された加工条件で板状物に対してレーザービームを照射し加工を遂行する加工ステップＳＴ７と、を含む。【選択図】図８
2020092212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状物に含まれる不純物のドープ量を検出するドープ量検出方法であって、
該板状物に対して該板状物の加工閾値を超えない出力でレーザービームを照射しながら、レーザービームの照射によって該板状物から生じる弾性波を検出する弾性波検出ステップと、
該弾性波検出ステップで検出した弾性波の大きさに基づいて該板状物に含まれる不純物のドープ量を判定するドープ量判定ステップと、
を含むことを特徴とするドープ量検出方法。
【請求項２】
該弾性波検出ステップを様々な不純物ドープ量の板状物に対して実施し、
該板状物に含まれる不純物のドープ量と、該ドープ量に対応する弾性波の大きさと、の対応グラフを予め作成しておくことを特徴とする、請求項１に記載のドープ量検出方法。
【請求項３】
該弾性波検出ステップにおける弾性波の検出は、ＡＥセンサを用いることを特徴とする、請求項１に記載のドープ量検出方法。
【請求項４】
板状物を加工する板状物の加工方法であって、
該板状物に対して該板状物の加工閾値を超えない出力でレーザービームを照射しながら、レーザービームの照射によって該板状物から生じる弾性波を検出する弾性波検出ステップと、
該弾性波検出ステップで検出した弾性波の大きさに基づいて該板状物に含まれる不純物のドープ量を判定するドープ量判定ステップと、
該ドープ量判定ステップで判定されたドープ量に対応する加工条件を選定する加工条件選定ステップと、
該加工条件選定ステップで選定された加工条件で該板状物に対してレーザービームを照射し加工を遂行する加工ステップと、
を含むことを特徴とする板状物の加工方法。
【請求項５】
該弾性波検出ステップを様々な不純物ドープ量の板状物に対して実施し、該板状物に含まれる不純物のドープ量と、該ドープ量に対応する弾性波の大きさと、の対応グラフを予め作成しておくことを特徴とする、請求項４に記載の板状物の加工方法。
【請求項６】
該弾性波検出ステップにおける弾性波の検出は、ＡＥセンサを用いることを特徴とする、請求項４に記載の板状物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドープ量検出方法および板状物の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエーハからチップを生成するために、板状物であるウエーハに対して透過性を有するレーザービームを照射してウエーハ内部に改質層を形成し、強度等が低下した改質層を起点として分割する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に示された技術は、改質層を形成する際、ウエーハに不純物がドープされていると、ドープされている不純物の量などによってレーザービームの透過率や屈折率が異なるため、同じ厚みのウエーハであっても集光点位置が変化して適正な位置に改質層を形成することができなかったり、厚み方向に深い位置に改質層を形成できないという問題があった。例えば、ドープされた不純物の量が増加すると、電気が流れるため抵抗値が低下する。この抵抗値が１Ω／ｃｍの場合には、改質層を形成することができるが、ウエーハの抵抗値が０．００８Ω／ｃｍの場合には、厚み方向に深い位置に改質層を形成することができない。
【０００４】
上記の特許文献１に示された技術の問題に対して、ウエーハに添加されている不純物に対応した適切な加工条件で改質層を形成することが可能なウエーハの加工方法が提案されている（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】特開２００２−１９２３７０号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５８２５３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に示されたウエーハの加工方法は、適切な加工条件を求めるために、分割予定ラインに改質層を形成する前に外周余剰領域に対して改質層を形成しければならず、ウエーハの機械的な強度が必要以上に低下してしまう虞があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工することなく板状物のドープ量を把握することができる板状物のドープ量検出方法および板状物の加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のドープ量検出方法は、板状物に含まれる不純物のドープ量を検出するドープ量検出方法であって、該板状物に対して該板状物の加工閾値を超えない出力でレーザービームを照射しながら、レーザービームの照射によって該板状物から生じる弾性波を検出する弾性波検出ステップと、該弾性波検出ステップで検出した弾性波の大きさに基づいて該板状物に含まれる不純物のドープ量を判定するドープ量判定ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
前記ドープ量検出方法において、該弾性波検出ステップを様々な不純物ドープ量の板状物に対して実施し、該板状物に含まれる不純物のドープ量と、該ドープ量に対応する弾性波の大きさと、の対応グラフを予め作成しておいても良い。
【００１０】
前記ドープ量検出方法において、該弾性波検出ステップにおける弾性波の検出は、ＡＥセンサを用いても良い。
【００１１】
本発明の板状物の加工方法は、板状物を加工する板状物の加工方法であって、該板状物に対して該板状物の加工閾値を超えない出力でレーザービームを照射しながら、レーザービームの照射によって該板状物から生じる弾性波を検出する弾性波検出ステップと、該弾性波検出ステップで検出した弾性波の大きさに基づいて該板状物に含まれる不純物のドープ量を判定するドープ量判定ステップと、該ドープ量判定ステップで判定されたドープ量に対応する加工条件を選定する加工条件選定ステップと、該加工条件選定ステップで選定された加工条件で該板状物に対してレーザービームを照射し加工を遂行する加工ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記板状物の加工方法において、該弾性波検出ステップを様々な不純物ドープ量の板状物に対して実施し、該板状物に含まれる不純物のドープ量と、該ドープ量に対応する弾性波の大きさと、の対応グラフを予め作成しておいても良い。
【００１３】
前記板状物の加工方法において、該弾性波検出ステップにおける弾性波の検出は、ＡＥセンサを用いても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本願発明は、加工することなく板状物のドープ量を把握することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１に係るドープ量検出方法の検出対象及び板状物の加工方法の加工対象の板状物の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示された板状物を裏面側からみた斜視図である。
【図３】図３は、実施形態１に係るドープ量検出方法及び板状物の加工方法を実施するレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
【図４】図４は、図３に示されたレーザー加工装置のＡＥ解析ユニットが解析した弾性波の一例を示す図である。
【図５】図５は、図３に示されたレーザー加工装置のＡＥ解析ユニットが解析した弾性波の他の例を示す図である。
【図６】図６は、図３に示されたレーザー加工装置のドープ量判定部が予め記憶した対応グラフの一例を示す図である。
【図７】図７は、図３に示されたレーザー加工装置の加工条件選定部が予め記憶した加工条件選定条件の一例を示す図である。
【図８】図８は、実施形態１に係る板状物の加工方法の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、図８に示された板状物の加工方法の弾性波検出ステップを模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態２に係るドープ量検出方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、置換又は変更を行うことができる。
【００１７】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るドープ量検出方法及び板状物の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るドープ量検出方法の検出対象及び板状物の加工方法の加工対象の板状物の一例を示す斜視図である。図２は、図１に示された板状物を裏面側からみた斜視図である。図３は、実施形態１に係るドープ量検出方法及び板状物の加工方法を実施するレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。図４は、図３に示されたレーザー加工装置のＡＥ解析ユニットが解析した弾性波の一例を示す図である。図５は、図３に示されたレーザー加工装置のＡＥ解析ユニットが解析した弾性波の他の例を示す図である。図６は、図３に示されたレーザー加工装置のドープ量判定部が予め記憶した対応グラフの一例を示す図である。図７は、図３に示されたレーザー加工装置の加工条件選定部が予め記憶した加工条件選定条件の一例を示す図である。
【００１８】
実施形態１に係るドープ量検出方法は、図１及び図２に示す板状物１の不純物のドープ量２０１−２，２０２−２（図６に示す）を検出する方法であるとともに、実施形態１に係る板状物の加工方法は、図１に示す板状物１を加工する方法である。
【００１９】
実施形態１では、板状物１は、図１及び図２に示すように、シリコン、サファイア、又はガリウムヒ素などを基板２とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハである。板状物１は、図１に示すように、交差する複数の分割予定ライン３で区画された基板２の表面４の複数の領域それぞれにデバイス５が形成されたデバイス領域６と、デバイス領域６を囲繞しかつデバイス５が形成されていない外周余剰領域７とを備える。デバイス５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。
【００２０】
（レーザー加工装置）
実施形態１に係るドープ量検出方法及び板状物の加工方法は、図３に示されるレーザー加工装置１０により実施される。実施形態１において、レーザー加工装置１０は、表面４の裏側の裏面８側にレーザービーム３１を照射して、分割予定ライン３に沿って板状物１の内部に分割起点となる改質層を形成する加工装置である。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。改質層の機械的な強度は、周囲の機械的な強度よりも低い。
【００２１】
レーザー加工装置１０は、図３に示すように、板状物１を保持面２１で保持するチャックテーブル２０と、レーザービーム照射ユニット３０と、チャックテーブル２０を保持面２１と平行な方向であるＸ方向に加工送りさせるＸ軸移動ユニット４０と、チャックテーブル２０を保持面２１と平行でかつＸ方向と直交する方向であるＹ方向に割り出し送りさせるＹ軸移動ユニット５０と、撮像ユニット６０と、制御ユニット１００とを備える。
【００２２】
チャックテーブル２０は、図示しない保護部材を介して板状物１の表面４側を保持面２１で保持する。チャックテーブル２０は、円盤形状であり、板状物１を保持する保持面２１がポーラスセラミック等から形成されている。チャックテーブル２０は、図示しない真空吸引源と接続され、真空吸引源により吸引されることで、保持面２１に載置された板状物１を吸引、保持する。実施形態１では、保持面２１は、水平方向と平行な平面である。実施形態１において、チャックテーブル２０の外径は、板状物１の外径よりも小さい。
【００２３】
また、チャックテーブル２０は、回転ユニット２２により鉛直方向と平行なＺ方向と平行な中心軸線回りに回転される。回転ユニット２２及びチャックテーブル２０は、Ｘ軸移動ユニット４０によりＸ方向に移動される移動基台２３上に設置されている。移動基台２３は、回転ユニット２２及びチャックテーブル２０とともに、Ｙ軸移動ユニット５０によりＹ方向に移動される。
【００２４】
Ｘ軸移動ユニット４０、及びＹ軸移動ユニット５０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ４１，５１、ボールねじ４１，５１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ４２，５２及びチャックテーブル２０及び回転ユニット２２をＸ方向、又はＹ方向に移動自在に支持する周知のガイドレール４３，５３を備える。
【００２５】
また、レーザー加工装置１０は、チャックテーブル２０のＸ方向の位置を検出するため図示しないＸ方向位置検出ユニットと、チャックテーブル２０のＹ方向の位置を検出するための図示しないＹ方向位置検出ユニットとを備える。Ｘ方向位置検出ユニット及びＹ方向位置検出ユニットは、Ｘ方向、又はＹ方向と平行に設置されたリニアスケールと、Ｘ方向、又はＹ方向にチャックテーブル２０とともに移動するリニアスケールを読み取る図示しない読み取りヘッドとにより構成することができる。Ｘ方向位置検出ユニット、及びＹ方向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。
【００２６】
レーザービーム照射ユニット３０は、板状物１に対して透過性を有する波長のパルス状のレーザービーム３１をチャックテーブル２０に保持した板状物１に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３０は、板状物１に対して透過性を有する波長のレーザービーム３１を、集光点３５（図９に示す）を裏面８から所定の深さとなる板状物１の内部に設定して板状物１に照射し、板状物１の内部に分割予定ライン３に沿った改質層を形成するユニットでもある。
【００２７】
レーザービーム照射ユニット３０は、レーザー加工装置１０の装置本体１１から立設した壁部１２に連なった支持柱１３の先端に取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３０は、図３に示すように、集光器３２と、レーザービーム発振器３３と、図示しない集光点位置調整ユニットとを備える。集光器３２は、チャックテーブル２０の保持面２１に対向して配置され、レーザービーム３１をチャックテーブル２０に保持された板状物１の内部に集光する。
【００２８】
レーザービーム発振器３３は、パルス状のレーザービーム３１を発振し、発振したレーザービーム３１をミラー３４を介して、集光器３２に照射する。ミラー３４は、レーザービーム発振器３３と集光器３２との間におけるレーザービーム３１の光路上に配置されている。ミラー３４は、レーザービーム３１を集光器３２に向けて反射する。レーザービーム発振器３３が発振するレーザービーム３１は、例えば、ＹＡＧレーザービームまたはＹＶＯレーザービームである。実施形態１において、板状物１の基板２がシリコンで構成される場合、レーザービーム３１の波長は、例えば、１０６４ｎｍであるが、これに限定されない。
【００２９】
集光点位置調整ユニットは、レーザービーム３１の集光点３５（図９に示す）の位置をＺ方向に変位させるものである。集光点位置調整ユニットは、集光器３２を保持するレンズホルダ、レンズホルダをＺ方向に移動させるための周知のボールねじやパルスモータ、ピエゾモータにより構成される。
【００３０】
撮像ユニット６０は、チャックテーブル２０に保持された板状物１を撮像するものであり、レーザービーム照射ユニット３０とＸ方向に並列する位置に配設されている。実施形態１では、撮像ユニット６０は、支持柱１３の先端に取り付けられて、レーザービーム照射ユニット３０とＸ方向に並ぶ位置に配置されている。撮像ユニット６０は、チャックテーブル２０に保持された板状物１を撮像する赤外線カメラにより構成される。
【００３１】
制御ユニット１００は、レーザー加工装置１０の上述した構成要素をそれぞれ制御して、板状物１に対する加工動作をレーザー加工装置１０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１０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１０の上述した構成要素に出力する。
【００３２】
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図示しない表示ユニットと、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、報知ユニット１１０とが接続されている。入力ユニットは、表示ユニット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１１０は、音と光とのうちの少なくとも一方を発して、オペレータに報知する。
【００３３】
また、レーザー加工装置１０は、チャックテーブル２０に保持された板状物１の弾性波２０１，２０２（図４及び図５に示す）を検出する弾性波検出部７０を備えている。弾性波２０１，２０２は、レーザービーム照射ユニット３０がチャックテーブル２０に保持された板状物１に板状物１の加工閾値を超えない出力のレーザービーム３１を照射した際に、板状物１に含まれる不純物のドープ量２０１−２，２０２−２に応じた強度で板状物１の内部に発生するものである。ドープ量とは、板状物１に含まれる不純物の量を示している。加工閾値を超えない出力は、板状物１の内部に改質層が形成されない程度のレーザービーム３１の出力である。
【００３４】
弾性波２０１，２０２は、板状物１に含まれるドープ量が多くなる程、レーザービーム３１が不純物により吸収される量が増加して、大きくなり、ドープ量が少なくなる程、レーザービーム３１が不純物により吸収される量が減少して、小さくなる。このために、図４に示す弾性波２０１は、図５に示す弾性波２０２よりも板状物に含まれるドープ量が多いことを示している。
【００３５】
弾性波検出部７０は、ＡＥ（Acoustic  Emission）センサ７１と、ＡＥ（Acoustic  Emission）解析ユニット７２とを備える。ＡＥセンサ７１は、チャックテーブル２０の保持面２１に保持された板状物１の弾性波２０１，２０２（図４及び図５に示す）を検出するものである。
【００３６】
実施形態１において、ＡＥセンサ７１は、チタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック製圧電素子から構成されている。ＡＥセンサ７１は、チャックテーブル２０の保持面２１に保持された板状物１に接触するように、上面が保持面２１と同一平面上に位置して、移動基台２３上に設置されている。ＡＥセンサ７１は、検出した弾性波２０１，２０２をＡＥ解析ユニット７２に出力する。
【００３７】
ＡＥ解析ユニット７２は、ＡＥセンサ７１が検出した弾性波２０１，２０２を解析するユニットである。実施形態１では、ＡＥ解析ユニット７２は、ＡＥセンサ７１が検出した弾性波の大きさである最大強度２０１−１，２０２−１（図４及び図５に示す）を検出して、検出した最大強度２０１−１，２０２−１を制御ユニット１００に出力する。実施形態１では、ＡＥ解析ユニット７２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。ＡＥ解析ユニット７２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、最大強度２０１−１，２０２−１を検出し、検出した最大強度２０１−１，２０２−１を入出力インターフェース装置を介して制御ユニット１００に出力する。
【００３８】
また、レーザー加工装置１０は、制御ユニット１００がドープ量判定部１０１と加工条件選定部１０２とを備える。ドープ量判定部１０１は、ＡＥ解析ユニット７２から入力した弾性波の大きさである最大強度２０１−１，２０２−１に基づいて、板状物１に含まれる不純物のドープ量２０１−２，２０２−２を判定するものである。ドープ量判定部１０１は、予め図６に示す対応グラフ３００を記憶している。
【００３９】
対応グラフ３００は、板状物に含まれる不純物のドープ量２０１−２，２０２−２と、ドープ量２０１−２，２０２−２に対応する弾性波２０１，２０２の最大強度２０１−１，２０２−１との関係を示すものである。実施形態１では、対応グラフ３００は、不純物のドープ量２０１−２，２０２−２が既知でかつ異なる板状物１の表面４側を順にチャックテーブル２０に保持し、各板状物１に対して板状物１の加工閾値を超えない出力でレーザービーム照射ユニット３０からレーザービーム３１を照射しながらＡＥセンサ７１でレーザービーム３１の照射によって板状物１から生じる弾性波２０１，２０２を検出して、得られる。即ち、対応グラフ３００は、後述する弾性波検出ステップＳＴ２を様々な不純物のドープ量２０１−２，２０２−２の板状物１に対して実施して、予め作成される。また、実施形態１では、集光点３５を裏面８に設定して、加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を照射して、対応グラフ３００を予め作成するのが望ましい。
【００４０】
ドープ量判定部１０１は、対応グラフ３００からＡＥ解析ユニット７２から入力した弾性波の大きさである最大強度２０１−１，２０２−１に対応したドープ量２０１−２，２０２−２を読み出して、板状物１に含まれる不純物のドープ量２０１−２，２０２−２を判定する。例えば、ドープ量判定部１０１は、最大強度２０１−１である場合、ドープ量２０１−２と判定し、最大強度２０２−１である場合、ドープ量２０２−２と判定する。
【００４１】
加工条件選定部１０２は、ドープ量判定部１０１が判定したドープ量２０１−２，２０２−２に対応する加工条件を選定するものである。加工条件選定部１０２は、例えば、図７に示す加工条件選定条件４００を記憶している。加工条件選定条件４００は、ドープ量２０１−２，２０２−２と加工条件とを１対１で対応付けたものである。なお、実施形態１では、加工条件は、改質層を形成する際のレーザービーム３１の繰り返し周波数、レーザービーム３１の平均出力、レーザービーム３１のパルス幅、集光点３５のスポット径、集光点３５の裏面８からの距離、レーザービーム照射ユニット３０と板状物１との相対速度のうち少なくとも一つである。加工条件選定条件４００は、不純物のドープ量２０１−２，２０２−２が既知でかつ異なる板状物１の表面４側を順にチャックテーブル２０に保持し、各板状物１に対して加工条件を変化させながらレーザービーム照射ユニット３０から改質層を形成するレーザービーム３１を照射して、適切に改質層が形成される加工条件が選択されて、得られる。
【００４２】
加工条件選定部１０２は、加工条件選定条件４００からドープ量判定部１０１が判定したドープ量２０１−２，２０２−２に最も近いドープ量２０１−２，２０２−２を読み出し、この最も近いドープ量２０１−２，２０２−２に加工条件選定条件４００において対応付けられた加工条件を読み出して記憶する。制御ユニット１００は、板状物１に改質層を形成する際に、加工条件選定部１０２が読み出した加工条件で板状物１にレーザービーム３１を照射する。
【００４３】
前述したドープ量判定部１０１及び加工条件選定部１０２の機能は、記憶装置が対応グラフ３００及び加工条件選定条件４００等を記憶し、演算処理装置が記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
【００４４】
実施形態１に係る板状物の加工方法は、実施形態１に係るドープ量検出方法を含む。図８は、実施形態１に係る板状物の加工方法の流れを示すフローチャートである。図９は、図８に示された板状物の加工方法の弾性波検出ステップを模式的に示す図である。
【００４５】
実施形態１に係る板状物の加工方法は、図３に示すレーザー加工装置１０により実施される、即ちレーザー加工装置１０の加工動作の一部である。実施形態１において、板状物１の加工方法は、板状物１の内部に分割予定ライン３に沿った改質層を形成する方法である。
【００４６】
オペレータが加工内容情報を制御ユニット１００に登録し、板状物１の表面４側を保護部材を介してチャックテーブル２０の保持面２１に載置し、オペレータから加工動作の開始指示があると、制御ユニット１００は、加工動作を開始する。
【００４７】
加工動作では、制御ユニット１００は、チャックテーブル２０の保持面２１に板状物１を吸引保持し、実施形態１に係る板状物の加工方法を実施する。実施形態１に係る板状物の加工方法は、図８に示すように、弾性波検出ステップＳＴ２と、ドープ量判定ステップＳＴ３と、加工条件選定ステップＳＴ６と、加工ステップＳＴ７とを備える。
【００４８】
板状物の加工方法では、制御ユニット１００は、板状物１に含まれる不純物のドープ量を検出するタイミングであるかを判定する（ステップＳＴ１）。制御ユニット１００は、板状物１に含まれる不純物のドープ量を検出するタイミングであると判定する（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）と、弾性波検出ステップＳＴ２に進む。実施形態１において、板状物１に含まれる不純物のドープ量を検出するタイミングは、板状物１の製造時のロッドが変化した直後であるが、本発明では、これに限定されることない。
【００４９】
弾性波検出ステップＳＴ２は、図９に示すように、板状物１に対して板状物１の加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を照射しながら、レーザービーム３１の照射によって板状物１から生じる弾性波を検出するステップである。弾性波検出ステップＳＴ２では、制御ユニット１００は、撮像ユニット６０によりチャックテーブル２０に保持された板状物１を撮像させて、レーザービーム照射ユニット３０を板状物１の外周余剰領域７の裏面８に対向させた後、チャックテーブル２０の保持面２１に保持した板状物１の外周余剰領域７の表面にＡＥセンサ７１を接触させた状態で、板状物１の加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を板状物１の外周余剰領域７の裏面８に照射しながらＡＥセンサ７１で弾性波を検出する。なお、実施形態１では、弾性波検出ステップＳＴ２では、制御ユニット１００は、レーザービーム３１の集光点３５を板状物１の裏面８に設定する。実施形態１では、弾性波検出ステップＳＴ２では、レーザービーム３１を板状物１の外周余剰領域７の裏面８に照射したが、本発明は、デバイス５が形成されていない箇所であれば外周余剰領域７でなくても問題ないので、デバイス５が形成されていない箇所にレーザービーム３１を照射しても良い。
【００５０】
すると、レーザービーム３１の照射によって、不純物のドープ量に応じた強度で板状物１から弾性波が生じ、板状物１から生じた弾性波をＡＥセンサ７１が検出して、ＡＥセンサ７１が検出した弾性波をＡＥ解析ユニット７２に出力する。このように、弾性波検出ステップＳＴ２における弾性波の検出は、ＡＥセンサ７１を用いる。弾性波検出ステップＳＴ２では、ＡＥ解析ユニット７２が弾性波の最大強度を検出して制御ユニット１００に出力して、ドープ量判定ステップＳＴ３に進む。
【００５１】
ドープ量判定ステップＳＴ３は、弾性波検出ステップＳＴ２で検出した弾性波の最大強度に基づいて板状物１に含まれる不純物のドープ量を判定するステップである。ドープ量判定ステップＳＴ３では、ドープ量判定部１０１が、ＡＥ解析ユニット７２から入力した弾性波の最大強度と図６に示す対応グラフ３００とに基づいて、板状物１に含まれる不純物のドープ量を判定し、判定したドープ量を一旦記憶する。
【００５２】
制御ユニット１００は、ドープ量判定ステップＳＴ３においてドープ量を判定した後、判定されたドープ量が加工可能な範囲内であるかを判定する加工可否判定ステップＳＴ４を実施する。なお、実施形態１では、加工可能な範囲とは、図７に示された加工条件選定条件４００で定められたドープ量のうち最大のドープ量と最小のドープ量との間の範囲を示し、レーザービーム３１で板状物１の内部に改質層を形成することが可能なドープ量の範囲を示している。制御ユニット１００は、判定されたドープ量が加工可能な範囲内ではない、即ち、加工条件選定条件４００で定められたドープ量のうち最大のドープ量と最小のドープ量との間の範囲内ではないと判定する（加工可否判定ステップＳＴ４：Ｎｏ）と、実施形態１では、報知ユニット１１０に報知させ（ステップＳＴ５）て、板状物１の加工を中止して、板状物の加工方法を終了する。
【００５３】
制御ユニット１００は、判定されたドープ量が加工可能な範囲内である、即ち、加工条件選定条件４００で定められたドープ量のうち最大のドープ量と最小のドープ量との間の範囲内であると判定する（加工可否判定ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）と、加工条件選定ステップＳＴ６に進む。加工条件選定ステップＳＴ６は、ドープ量判定ステップＳＴ３で判定された板状物１に含まれる不純物のドープ量に対応する加工条件を選定するステップである。加工条件選定ステップＳＴ６では、加工条件選定部１０２が一旦に記憶したドープ量を読み出して、読み出したドープ量と図７に示す加工条件選定条件４００とに基づいて、加工条件を選定し、選定した加工条件を記憶装置に記憶して、加工ステップＳＴ７に進む。
【００５４】
加工ステップＳＴ７は、加工条件選定ステップＳＴ６で選定された加工条件で板状物１にレーザービーム３１を照射し加工を遂行するステップである。加工ステップＳＴ７では、制御ユニット１００が記憶装置に記憶した加工条件を読み出し、撮像ユニット６０にチャックテーブル２０に保持された板状物１を撮像させて、チャックテーブル２０に保持された板状物１の分割予定ライン３と、レーザービーム照射ユニット３０との位置合わせを行なうためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、アライメントを遂行する。
【００５５】
そして、制御ユニット１００は、読み出した加工条件及び加工内容情報に基づいて、Ｘ軸移動ユニット４０とＹ軸移動ユニット５０と回転ユニット２２により、レーザービーム照射ユニット３０と板状物１とを分割予定ライン３に沿って相対的に移動させて、レーザービーム照射ユニット３０からレーザービーム３１を照射して板状物１の内部に分割予定ライン３に沿った改質層を形成する。加工ステップＳＴ７では、全ての分割予定ライン３に沿って改質層を形成すると、レーザービーム３１の照射を停止する。
【００５６】
また、実施形態１に係る板状物の加工方法は、制御ユニット１００は、板状物１に含まれる不純物のドープ量を検出するタイミングではないと判定する（ステップＳＴ１：Ｎｏ）と、既存条件加工ステップＳＴ８に進む。既存条件加工ステップＳＴ８は、記憶装置に記憶された加工条件で板状物１にレーザービーム３１を照射し加工を遂行するステップである。この記憶装置に記憶された加工条件は、既存条件加工ステップＳＴ８を実施する前に、弾性波検出ステップＳＴ２、ドープ量判定ステップＳＴ３、及び加工条件選定ステップＳＴ６等を実施して、記憶装置に記憶された加工条件である。
【００５７】
既存条件加工ステップＳＴ８では、制御ユニット１００が記憶装置に記憶した加工条件を読み出し、撮像ユニット６０にチャックテーブル２０に保持された板状物１を撮像させて、アライメントを遂行する。そして、制御ユニット１００は、読み出した加工条件及び加工内容情報に基づいて、加工ステップＳＴ７と同様に、レーザービーム照射ユニット３０からレーザービーム３１を照射して改質層を形成する。既存条件加工ステップＳＴ８では、全ての分割予定ライン３に沿って改質層を形成すると、レーザービーム３１の照射を停止する。このように、実施形態１に係る板状物の加工方法は、光音響法（Photoacoustic  Spectroscopy：ＰＡＳ）を用いて、板状物１のドープ量を検出し、各板状物１に改質層を形成する度に実施される。また、図８に示された板状物の加工方法の弾性波検出ステップＳＴ２とドープ量判定ステップＳＴ３は、実施形態１に係るドープ量検出方法を構成する。
【００５８】
実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法は、弾性波検出ステップＳＴ２において板状物１の加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を照射しながら板状物１から生じる弾性波を検出し、ドープ量判定ステップＳＴ３において弾性波の最大強度に基づいてドープ量を判定する。このために、実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法は、板状物１に改質層を形成することなく、即ち板状物１を加工することなく、板状物１のドープ量を把握することができる。その結果、実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法は、板状物１に加工を実施することなくドープ量を把握することが出来るため、板状物１にダメージを与えることなく、板状物１の加工性を判断できるという効果を奏する。
【００５９】
また、実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法では、予め弾性波の強度とドープ量の対応グラフ３００を作成しておく。この対応グラフ３００に基づいて、弾性波検出ステップＳＴ２で検出された弾性波からドープ量を判定する。このために、実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法は、板状物１のドープ量を把握することができる。
【００６０】
また、実施形態１に係る板状物の加工方法及びドープ量検出方法は、弾性波検出ステップＳＴ２においてＡＥセンサ７１を用いるので、加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を照射しながら板状物１から生じる弾性波を検出することができる。
【００６１】
また、実施形態１に係る板状物の加工方法は、ドープ量判定ステップＳＴ３で判定されたドープ量に対応する加工条件を選定する加工条件選定ステップＳＴ６を備えているので、板状物１の不純物のドープ量に対して適切な加工条件で板状物を加工することができる。
【００６２】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係るドープ量検出方法を図面に基づいて説明する。図１０は、実施形態２に係るドープ量検出方法の流れを示すフローチャートである。図１０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。
【００６３】
実施形態２に係るドープ量検出方法は、実施形態１と同様にレーザー加工装置１０により実施され、図１０に示すように、弾性波検出ステップＳＴ２とドープ量判定ステップＳＴ３とを備える。このように、実施形態２に係るドープ量検出方法では、制御ユニット１００は、チャックテーブル２０に板状物１の表面４側が載置された後、オペレータからドープ量検出の開始指示があると、チャックテーブル２０に板状物１を吸引保持した後、実施形態１と同様に、弾性波検出ステップＳＴ２とドープ量検出ステップＳＴ３とを順に実施する。
【００６４】
実施形態２に係るドープ量検出方法では、ドープ量検出ステップＳＴ３において、実施形態１と同様に、ドープ量判定部１０１が、ＡＥ解析ユニット７２から入力した弾性波の最大強度と図６に示す対応グラフ３００とに基づいて、板状物１に含まれる不純物のドープ量を判定する。実施形態２に係るドープ量検出方法では、ドープ量検出ステップＳＴ３において、判定したドープ量を一旦記憶すると、レーザービーム３１の照射を停止して、制御ユニット１００が、チャックテーブル２０をオペレータにより板状物１が載置された位置まで移動させた後、板状物１の吸引保持を解除して終了する。
【００６５】
実施形態２に係るドープ量検出方法は、弾性波検出ステップＳＴ２において板状物１の加工閾値を超えない出力でレーザービーム３１を照射しながら板状物１から生じる弾性波を検出し、ドープ量判定ステップＳＴ３において弾性波の最大強度に基づいてドープ量を判定する。このために、実施形態２に係るドープ量検出方法は、実施形態１と同様に、板状物１に改質層を形成することなく、即ち板状物１を加工することなく、板状物１のドープ量を把握することができるという効果を奏する。
【００６６】
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。上記実施形態では、弾性波検出ステップＳＴ２において板状物１に対して透過性を有する波長のパルス状のレーザービーム３１を集光点３５を裏面８に設定して照射したが、本発明は、これに限定されることなく、弾性波検出ステップＳＴ２において板状物１に対して吸収性を有する波長のパルス状のレーザービームを集光点を裏面８に設定して照射しても良い。また、上記実施形態では、弾性波検出ステップＳＴ２において板状物１にＡＥセンサ７１を接触させて弾性波２０１,２０２を検出したが、本発明では、ＡＥセンサ７１を予め板状物１に貼り付けても良く、ＡＥセンサ７１を予めチャックテーブル２０に取り付けても良い。また、本発明では、ＡＥセンサ７１の代わりに、板状物１の裏面８等の振動をレーザー変位計等を用いて計測して、弾性波を検出しても良い。
【００６７】
また、前述した実施形態１では、ＡＥ解析ユニット７２が、弾性波の最大強度を検出したが、本発明では、ＡＥ解析ユニット７２は、弾性波の大きさである積分値を算出して、制御ユニット１００に出力しても良い。この場合、対応グラフ３００は、板状物に含まれる不純物のドープ量と弾性波の積分値との関係を示し、ドープ量判定部１０１が、対応グラフ３００からＡＥ解析ユニット７２から入力した積分値に対応したドープ量を読み出して、ドープ量を判定するのが望ましい。
【符号の説明】
【００６８】
１  板状物
３１  レーザービーム
７１  ＡＥセンサ
２０１，２０２  弾性波
２０１−１，２０２−１  最大強度（弾性波の大きさ）
２０１−２，２０２−２  ドープ量
３００  対応グラフ
ＳＴ２  弾性波検出ステップ
ＳＴ３  ドープ量判定ステップ
ＳＴ６  加工条件選定ステップ
ＳＴ７  加工ステップ
【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】
2020092212.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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