(57)【要約】      （修正有）【課題】チャックテーブルに載置された被加工物の上面高さ位置を広範囲に渡って同時に計測することができる高さ位置計測装置を提供する。【解決手段】高さ位置検出手段７は多波長光源７１と、多波長光源７１が発光した検出光の波長に対応してX軸方向に直交するY軸方向に分光するグレーディングミラー７２と、グレーディングミラー７２によって分光された検出光を集光して被加工物の上面に照射する第１の色収差補正型集光レンズ７３と、第１の色収差補正型集光レンズを通して照射されチャックテーブルに保持された被加工物Ｗの上面で反射した検出光を集光する第２の色収差補正型集光レンズ７４と、第２の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光する受光手段７５と、制御手段とを具備している。制御手段は、X軸方向位置検出手段および受光手段７５からの検出信号に基づいて被加工物ＷのX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求める。【選択図】図２
2010145230.tif 000002
【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上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該チャックテーブルと該高さ位置検出手段とを相対的にX軸方向に移動せしめるX軸方向移動手段と、チャックテーブルのX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段と、を具備するチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置において、
該高さ位置検出手段は、多波長光源と、該多波長光源が発光した検出光の波長に対応してX軸方向に直交するY軸方向に分光するグレーディングミラーと、該グレーディングミラーによって分光された検出光を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に照射する第１の色収差補正型集光レンズと、該第１の色収差補正型集光レンズを通して照射されチャックテーブルに保持された被加工物の上面で反射した検出光を集光する第２の色収差補正型集光レンズと、該第２の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光する受光手段と、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物の高さ位置を求める制御手段と、を具備し、
該受光手段は、Y軸方向に分光された検出光の波長に対応してX軸方向およびY軸方向と垂直なZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素を備えており、
該制御手段は、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物のX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求める、
ことを特徴とするチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。
【請求項２】
該多波長光源は白色光源である、請求項１記載のチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。
【請求項３】
該グレーディングミラーによってY軸方向に分光され第１の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光は、被加工物のY軸方向の長さに対応する範囲に設定されている、請求項１又は記載のチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工機等の加工機に装備されるチャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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ストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々のデバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【０００４】
しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあると、レーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の内部の所定深さに均一に変質層を形成するためには、予めレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。
【０００５】
上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射し集光点を生成する集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該集光器が生成する集光点を被加工物保持面に垂直な方向に移動する集光点位置調整手段と、チャックテーブルに保持された被加工物におけるレーザー光線が照射される直前の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段によって検出された高さ位置信号に基づいて集光点位置調整手段を制御する制御手段とを具備した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。）
【特許文献２】特開平２００８−１２５６６号公報
【０００６】
しかるに、上記特許文献２に開示されたレーザー加工装置においては、高さ位置検出手段によってレーザー光線が照射される直前の高さ位置を検出しても、僅かに時間的ズレが生じるために、高さ位置検出手段によって検出された高さ位置に追随して正確にレーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線の集光点の位置を調整することが困難である。
【０００７】
一方、上述したような問題を解消する技術として、チャックテーブルに載置されたワークの高さ位置を検出する高さ位置検出手段を設け、該高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を計測して切削領域の高さマップを作成し、このマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御するようにしたダイシング装置が提案されている。（例えば、特許文献３参照。）
【特許文献３】特開平２００３−１６８６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、上記特許文献３に開示された技術を応用し、チャックテーブルに載置されたウエーハに形成されている複数のストリートの高さ位置を計測して高さマップを作成するには、ストリート毎に高さ位置を検出するため、ストリートの本数に比例して検出時間を要することから生産性が悪いという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を広範囲に渡って同時に計測することができるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、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上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該チャックテーブルと該高さ位置検出手段とを相対的にX軸方向に移動せしめるX軸方向移動手段と、チャックテーブルのX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段と、を具備するチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置において、
該高さ位置検出手段は、多波長光源と、該多波長光源が発光した検出光の波長に対応してX軸方向に直交するY軸方向に分光するグレーディングミラーと、該グレーディングミラーによって分光された検出光を集光して該チャックテーブルに保持された被加工物の上面に照射する第１の色収差補正型集光レンズと、該第１の色収差補正型集光レンズを通して照射されチャックテーブルに保持された被加工物の上面で反射した検出光を集光する第２の色収差補正型集光レンズと、該第２の色収差補正型集光レンズによって集光された検出光を受光する受光手段と、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物の高さ位置を求める制御手段と、を具備し、
該受光手段は、Y軸方向に分光された検出光の波長に対応してX軸方向およびY軸方向と垂直なZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素を備えており、
該制御手段は、該X軸方向位置検出手段および該受光手段からの検出信号に基づいて被加工物のX,Y座標値におけるZ軸方向の位置を求める、
ことを特徴とするチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置。
【００１１】
上記多波長光源は白色光源であることが望ましい。
上記グレーディングミラーによってY軸方向に分光され第１の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光は、被加工物のY軸方向の長さに対応する範囲に設定されていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置は以上のように構成され、多波長光源から発光されグレーディングミラーによってY軸方向に分光され第１の色収差補正型集光レンズを通して照射される検出光によって被加工物の高さ位置が検出されるので、被加工物の高さ位置を広範囲に渡って同時に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置が装備された加工機としてのレーザー加工機の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工機は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記X軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４にX軸方向およびX軸方向に直交する矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１５】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にX軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１６】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にX軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸方向移動手段３７を具備している。X軸方向移動手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。
【００１８】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１のY軸方向移動手段３８を具備している。第１のY軸方向移動手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
【００１９】
図示の実施形態におけるレーザー加工機は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。
【００２０】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上にY軸方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２のY軸方向移動手段４３を具備している。第２のY軸方向移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、Z軸方向に移動可能に支持される。
【００２２】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２３】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、レーザー光線照射手段５２のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５５を具備している。Z軸方向位置検出手段５５は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５５１と、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２は、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００２４】
図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には被加工物であるウエーハに対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段が配設されている。また、円筒形状のケーシング５２１の先端には、上記パルスレーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線を集光して上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に照射せしめる集光器６を具備している。
【００２５】
実施形態におけるレーザー加工機は、上記円筒形状のケーシング５２１の先端に装着され、チャックテーブル３６上に保持される被加工物の上面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段７を備えている。この高さ位置検出手段７について図２乃至図４を参照して説明する。
図示の実施形態における高さ位置検出手段７は、白色光源等の多波長光源７１と、該多波長光源７１が発光した検出光の波長に対応してY軸方向に分光するグレーディングミラー７２と、該グレーディングミラー７２によって分光された検出光を集光してチャックテーブル３６上に保持された被加工物としてのウエーハWの上面に照射する第１の色収差補正型集光レンズ７３と、該第１の色収差補正型集光レンズ７３を通して照射されチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの上面で反射した検出光を集光する第２の色収差補正型集光レンズ７４と、該第２の色収差補正型集光レンズ７４によって集光された検出光を受光するY軸方向とZ軸方向にマトリックス状に複数のCCD画素を備えた受光手段７５とを具備している。なお、第２の色収差補正型集光レンズ７４と受光手段７５との間に、２点差線で示すように４０〜６０MHzの周波数の範囲の音波を用いて屈折率を変化させる音響光学チューナブルフィルタ７６を配設し、特定の波長を選択するようにしてもよい。
【００２６】
上記多波長光源７１によって発光された検出光は、図３に示すようにグレーディングミラー７２によってY軸方向に分光され、第１の色収差補正型集光レンズ７３を通してチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの上面に所定の入射角α（図２参照）をもって照射される。なお、図３に示す実施形態においては、グレーディングミラー７２によってY軸方向に分光される検出光の波長は例えば７００nmから９００nmの範囲を示している。そして、この７００nmから９００nmの範囲の波長の検出光が照射される範囲は、図示の実施形態においてはチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの直径（被加工物のY軸方向長さ）をカバーする範囲に設定されている。
【００２７】
このようにしてチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの上面に照射された検出光における特定波長の検出光について図２を参照して説明する。
多波長光源７１から発光されグレーディングミラー７２によって分光された特定波長の検出光は、第１の色収差補正型集光レンズ７３を通してチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの上面に所定の入射角αをもって照射される。ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は、ウエーハWの上面で正反射し第２の色収差補正型集光レンズ７４を通って受光手段７５によって受光される。例えば、ウエーハWの高さ位置が図２において１点鎖線で示す位置である場合には、ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は１点鎖線で示すように反射し、第２の色収差補正型集光レンズ７４を通して受光手段７５のＡ点で受光される。一方、ウエーハＷの高さ位置が図２において２点鎖線で示す位置である場合には、ウエーハWの上面に照射された特定波長の検出光は２点鎖線で示すように反射し、受第２の色収差補正型集光レンズ７４を通して受光手段７５のＢ点で受光される。このようにして受光手段７５が受光したデータは、後述する制御手段に送られる。そして、後述する制御手段は受光手段７５によって検出されたＡ点とＢ点との間隔Ｈに基づいて、被加工物Ｗの高さ位置の変位ｈを演算する（ｈ＝Ｈ／2sinα）。従って、上記チャックテーブル３６に保持されたウエーハＷの高さ位置の基準値が図２において１点鎖線で示す位置である場合、ウエーハＷの高さ位置が図２において２点鎖線で示す位置に変位した場合には、高さｈだけ下方に変位したことが判る。従って、設定された所定の高さ位置からの変位量を検出ことにより、ウエーハＷの高さ位置を求めることができる。このように、チャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの上面に照射される全波長の検出光の反射光を受光手段７５によって受光することにより、ウエーハWのY軸方向の全高さ位置を同時に検出することができる。
【００２８】
ここで、高さ位置検出手段７の受光手段７５について、図４を参照して説明する。
図４に示す受光手段７５は、Y軸方向とZ軸方向にマトリックス状に配列された複数の画素７５１を備えた撮像素子（ＣＣＤ）によって構成されている。受光手段７５のY軸方向は、図示の実施形態においては上記グレーディングミラー７２によってY軸方向に分光される検出光の波長における７００nmから９００nmの範囲に設定されている。このため、図示の実施形態においては、チャックテーブル３６上に保持されたウエーハWのX軸方向の所定位置におけるY軸方向の高さ位置（Z軸方向位置）を同時に検出することができる。従って、チャックテーブル３６をX軸方向に移動しつつ高さ位置検出手段７の受光手段７５によって受光された受光信号を後述する制御手段に送ることにより、制御手段はチャックテーブル３６上に保持されたウエーハWの各X、Y座標における高さ位置（Z軸方向位置）を求めることができる。
【００２９】
図1に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段８が配設されている。この撮像手段８は、図示の実施形態においては可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００３０】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図５に示す制御手段９を具備している。制御手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２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）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。このように構成された制御手段９の入力インターフェース９４には、上記X軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４b、Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b、Z軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２、高さ位置検出手段７の受光手段７５、撮像手段８等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース９５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２、高さ位置検出装置７の多波長光源７１等に制御信号を出力する。
【００３１】
図示の実施形態におけるレーザー加工機は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図６にはレーザー加工される被加工物としてのウエーハ１０の斜視図が示されている。図６に示すは、シリコンウエーハからなっており、その表面１０ａに格子状に配列された複数のストリート１０１によって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等の光デバイス１０２が形成されている。
【００３２】
上述したウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成するには、ウエーハ１０を図７に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着する。このとき、ウエーハ１０は、裏面１０ｂを上にして表面２０ａ側をダイシングテープTに貼着する。
【００３３】
上述したレーザー加工機を用い、上記ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、ウエーハ１０の内部に変質層を形成する際に、ウエーハ１０の厚みにバラツキがあると、上述したように屈折率の関係で所定の深さに均一に変質層を形成することができない。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した高さ位置検出装置７によってチャックテーブル３６に保持されたウエーハ１０の高さ位置を計測する。即ち、先ず上述した図１に示すレーザー加工機のチャックテーブル３６上にウエーハ１０が貼着されたダイシングテープT側を載置し、該チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介してウエーハ１０を吸引保持する。従って、チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して吸引保持されたウエーハ１０は、裏面１０ｂが上側となる。なお、ウエーハ１０が貼着されたダイシングテープTが装着された環状のフレームFは、クランプ３６２によって固定される。このようにしてウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段８の直下に位置付けられる。
【００３４】
チャックテーブル３６が撮像手段８の直下に位置付けられると、撮像手段８および制御手段９によってウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１がX軸方向と平行に位置付けられているか否かを検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段８はウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１を撮像し、撮像した画像信号を制御手段９に送る。制御手段９は撮像手段８から送られた画像信号に基づいて撮像したストリート１０１がX軸方向と平行か否かを判定し、ストリート１０１がX軸方向と平行でない場合にはチャックテーブル３６を回動してストリート１０１がX軸方向と平行となるように調整する。このとき、ウエーハ１０のストリート１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段８が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かしてストリート１０１を撮像することができる。
【００３５】
上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上のウエーハ１０は、図８の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図８の（ｂ）はチャックテーブル３６即ちウエーハ１０を図８の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。
【００３６】
上述したようにアライメントを実施したならば、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を高さ位置検出手段７の下方に移動し、高さ位置検出手段７の多波長光源７１から発光されグレーディングミラー７２によってY軸方向に分光され第１の色収差補正型集光レンズ７３によって集光される検出光の照射位置を図９の(a)および図１０において１点鎖線Cで示す計測開始位置に位置付ける。このようにして計測開始位置に位置付けられたチャックテーブル３６上のウエーハ１０のX,Y座標値と高さ位置検出手段７から照射される検出光の波長（７００nmから９００nm）のY座標値との関係は図１０に示すように設計値に基づいて設定されている。従って、チャックテーブル３６上のウエーハ１０に形成された各ストリート１０１と検出光の波長との関係がそれぞれ設定される。例えば、y1座標に位置するストリート１０１には７１０nmの波長の検出光が対応し、y2座標に位置するストリート１０１には７３０nmの波長の検出光が対応し、yn座標に位置するストリート１０１には８９０nmの波長の検出光が対応するように設定されている。なお、この図１０に示すウエーハ１０の各ストリート１０１と検出光の波長（７００nmから９００nm）の座標値の関係は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されている。
【００３７】
上述したようにウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を計測開始位置に位置付けたならば、高さ位置検出手段７を作動して検出光をチャックテーブル３６に保持されたウエーハ１０に向けて照射するとともに、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６を図９の(a)において矢印X1で示す方向に移動し、図９の(ｂ)に示すように２点鎖線Dで示す計測終了位置が高さ位置検出手段７から照射される検出光の照射位置に達したら高さ位置検出手段７の作動を停止するとともに、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６の移動を停止する（高さ計測工程）。なお、この高さ計測工程を実施している際に、制御手段９にはX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bからの検出信号を入力している。ここで、ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６の所定の移動位置（X軸方向位置）において高さ位置検出手段７の受光手段７５によって受光される受光信号について図１１を参照して説明する。受光手段７５は、ウエーハ１０の上面で反射した検出光に対応して例えば図１１において黒で塗りつぶした画素７５１が受光する。この受光した画素７５１からの信号に基づいて制御手段９は、y1座標のストリート１０１と対応する波長（７１０nm）のZ軸方向位置（高さ位置）、y2座標のストリート１０１と対応する波長（７3０nm）のZ軸方向位置（高さ位置）、・・・・yn座標のストリート１０１と対応する波長（８９０nm）のZ軸方向位置（高さ位置）をそれぞれ求める。この高さ計測工程を図１０において１点鎖線Cで示す位置（図９の(a)に示す位置）から２点鎖線Dで示す位置（図９の(b)に示す位置）まで実施することにより、チャックテーブル３６に保持されたウエーハWに形成された各ストリート１０１と対応する裏面（上面）の各X、Y座標における高さ位置（Z軸方向位置）を求めることができる。そして、制御手段９は、このようにして求めた各ストリート１０１と対応する裏面（上面）の各X、Y座標における高さ位置（Z軸方向位置）をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納する。即ち、図１１においてチャックテーブルの表面位置を(H0)とすると、Y座標のy1、y2・・・・ynに対応する黒で塗りつぶした画素までの距離が(H)となり、図９の(a)に示すようにチャックテーブルを矢印X1で示す方向に移動する際のX座標（ｘ1、ｘ2・・・・xm）とともに、ｈ＝Ｈ／2sinαで求められる(h)の値がZ座標（z1、z2・・・・zm）としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納される。このように、図示の実施形態におけるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置においては、多波長光源７１から発光されグレーディングミラー７２によってY軸方向に分光され第１の色収差補正型集光レンズ７３を通して照射される検出光によって被加工物の高さ位置が検出されるので、被加工物の高さ位置を広範囲に渡って同時に検出することができる。
【００３８】
上述したようにウエーハ１０の所定方向に形成されたストリート１０１に対して高さ計測工程を実施したならば、チャックテーブル３６を９０度回動し、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１０を図８の（ｂ）に示す状態に位置付ける。そして、上記高さ計測工程を実施することによりウエーハ１０の所定方向と直交する方向に形成された各ストリート１０１のX、Y座標値に対する高さ位置（Z軸方向位置）を求めることができる。この各ストリート１０１のX、Y座標値に対する高さ位置（Z軸方向位置）は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納される。
【００３９】
なお、被加工物としてのウエーハ１０の径が大きい場合には、図１２に示すように高さ位置検出手段７によるY軸方向の計測範囲(E)を複数に分け、上記高さ計測工程を複数回実施して各ストリート１０１のX、Y座標値に対する高さ位置（Z軸方向位置）を求め、各ストリート１０１のX、Y座標値に対する高さ位置（Z軸方向位置）をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納される。
【００４０】
以上のようにして高さ計測工程を実施したならば、ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。
変質層形成工程は、先ず図１３の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５２の集光器６が位置するレーザー光線照射領域に移動し、チャックテーブル３６に保持されたウエーハ１０の所定のストリート１０１の一端（図１３の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器６の直下に位置付ける。そして、集光器６からウエーハ１０に対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図１３の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、図１２の（ｂ）で示すようにレーザー光線照射手段５２の集光器６の照射位置にストリート１０１の他端（図１３の（b）において右端）が達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この変質層形成工程においては、パルスレーザー光線の集光点Ｐをウエーハ１０の厚み方向の中間部に合わせる。この変質層形成工程においては、制御手段９はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されているウエーハ１０のストリート１０１におけるX,Y座標値に対応した高さ位置に基いて、集光点位置調整手段５３のパルスモータ５３２を制御し、図１３の(b)で示すように集光器６をウエーハ１０のストリート１０１における高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この結果、ウエーハ１０の内部には、図１３の(b)で示すように裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に裏面１０b(上面)と平行に変質層１１０が形成される。
【００４１】
なお、上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー                ：ＹＶＯ４  パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
パルス出力              ：２．５μJ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００４２】
以上のようにして、ウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直角に延びる各ストリート１０１に沿って上記変質層形成工程を実行する。このようにして、ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上記加工工程を実行したならば、ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初にウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここでウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、ウエーハ１０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
【００４３】
以上、本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置をレーザー加工機に適用した例を示したが、本発明はチャックテーブルに保持された被加工物を加工する種々の加工機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置を装備したレーザー加工機の斜視図。
【図２】本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置を構成する高さ位置検出手段の構成を示すブロック図。
【図３】図２に示す高さ位置検出手段によってチャックテーブルに保持された被加工物に検出光を照射する状態を示す説明図。
【図４】図２に示す高さ位置検出手段を構成する受光手段の説明図。
【図５】本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置を構成する制御手段を示すブロック図。
【図６】被加工物としてのウエーハの斜視図。
【図７】図６に示すウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。
【図８】図６に示すウエーハが図１に示すレーザー加工機のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図。
【図９】本発明に従って構成されたチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置計測装置によって実施する高さ計測工程の説明図。
【図１０】チャックテーブルに保持されたウエーハのX,Y座標値と高さ位置検出手段から照射される検出光の波長のY座標値との関係を示す説明図。
【図１１】図２に示す高さ位置検出手段を構成する受光手段が検出光を受光した状態を示す説明図。
【図１２】被加工物としてのウエーハの径が大きい場合における高さ計測工程の説明図。
【図１３】図１に示すレーザー加工機によって図６に示すウエーハに変質層を形成する変質層形成工程の説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１：レーザー加工機
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：X軸方向移動手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１のY軸方向移動手段 
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２のY軸方向移動手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５３：集光点位置調整手段
５５：Z軸方向位置検出手段
６：集光器
７：高さ位置検出手段
７１：多波長光源
７２：グレーディングミラー
７３：第１の色収差補正型集光レンズ
７４：第２の色収差補正型集光レンズ
７５：受光手段
８：撮像手段
９：制御手段
１０：ウエーハ（被加工物）
【図１】
2010145230.tif 000003
【図２】
2010145230.tif 000004
【図３】
2010145230.tif 000005
【図４】
2010145230.tif 000006
【図５】
2010145230.tif 000007
【図６】
2010145230.tif 000008
【図７】
2010145230.tif 000009
【図８】
2010145230.tif 000010
【図９】
2010145230.tif 000011
【図１０】
2010145230.tif 000012
【図１１】
2010145230.tif 000013
【図１２】
2010145230.tif 000014
【図１３】
2010145230.tif 000015