(57)【要約】【課題】回折を用いる場合に所望の次数の回折光の全ての波長を検出に利用できるようにする。【解決手段】反射光のうちワーク１表面付近で焦点を結んだ光以外の光の通過を規制する光ファイバ１２１と、光ファイバ１２１を通過した反射光を同一平面内に広がる回折光に分岐させる回折光学素子１２２と、回折光に含まれる１次回折光と高次回折光とのうちで１次回折光のみを検出する１次回折光検出手段１３０とを有する高さ検出手段１２０を備え、１次回折光検出手段１３０は、回折光を集光する回折光集光レンズ１３１と、集光される回折光を、同一平面外の方向へ波長毎に異なった角度で屈折させる波長分散フィルタ１３２と、１次回折光が集光される箇所にのみ検出部を有し、１次回折光のみの波長毎の光強度を検出する波長検出センサ１３３と、色収差レンズ１０２によって集光される白色光の各波長の焦点距離を記憶した制御マップを格納するメモリ１３４とを含む。【選択図】図３
2010266407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工機に装備され、保持手段に保持されたワークの高さを検出する高さ検出装置であって、
白色光を発光する白色光源と、
前記白色光に含まれる各波長をそれぞれ集光して、前記ワークに向かう光軸上に複数の集光点を形成する色収差レンズと、
該色収差レンズで集光されて前記ワークで反射した反射光を検出する高さ検出手段と、
を備え、
前記高さ検出手段は、
前記ワーク表面で反射した光のうち該ワーク表面付近で焦点を結んだ光以外の光の通過を規制する光規制手段と、
該光規制手段を通過した前記反射光を同一平面内に広がる回折光に分岐させる回折光学素子と、
前記回折光に含まれる所定のｎ次回折光（ｎは、整数）と該ｎ次とは次数の異なる異次回折光とのうちで前記ｎ次回折光のみを検出するｎ次回折光検出手段と、
を有し、
該ｎ次回折光検出手段は、
前記ｎ次回折光と前記異次回折光とを含む前記回折光を集光する回折光集光レンズと、
前記回折光集光レンズによって集光される前記ｎ次回折光と前記異次回折光とを含む前記回折光を、前記同一平面外の方向へ波長毎に異なった角度で屈折させる波長分散フィルタと、
該波長分散フィルタによって波長毎に異なった箇所に集光される前記ｎ次回折光と前記異次回折光とのうちで前記ｎ次回折光が集光される箇所にのみ検出部を有し、前記ｎ次回折光のみの波長毎の光強度を検出する波長検出センサと、
前記色収差レンズによって集光される前記白色光に含まれる各波長の焦点距離を記憶した制御マップを格納するメモリと、
を含み、
前記波長検出センサからの信号と前記制御マップとに基づいて前記保持手段に保持された前記ワークの高さ位置を求めることを特徴とする高さ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばレーザ加工される半導体ウエーハ等のワーク表面の高さ位置を測定する高さ検出装置に関するものである。
【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ワークの表面に格子状に配列されたストリート（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等の回路が形成されている半導体ワークをストリートに沿って切断することにより回路毎に分割して個々の半導体チップを製造している。半導体ワークのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称される切削装置によって行われているが、レーザビームを照射して切断する加工方法も試みられている。
【０００３】
例えば、光デバイスウエーハ等のワークをストリートに沿って分割する方法として、ワークに対して吸収性を有する波長のパルスレーザビームをストリートに沿って照射することによりレーザ加工溝を形成し、このレーザ加工溝に沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ワークに対して透過性を有する波長のパルスレーザビームを用い、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ビームを照射するレーザ加工方法も試みられている。このレーザ加工方法を用いた分割方法は、ワークの一方の面側から内部に集光点を合わせてワークに対して透過性を有する波長のパルスレーザビームを照射し、ワークの内部にストリートに沿った改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、ワークを分割するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、ウエーハ等の板状のワークにはウネリがあり、ワークの表面高さ位置が一定でない。そのため、上述したようないずれの加工方法においても外力付与時に品質よくワークをチップに分割できるようにするためには、ワーク表面の高さ位置を検出し、その検出結果に基づいてレーザ加工時にレーザビームの焦点位置を補正することでレーザ加工溝や改質層を均一に形成する必要がある。そこで、例えば白色光を用いてワーク表面の高さ位置を検出する検出装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。すなわち、色収差レンズを通過した白色光が波長によって異なる焦点距離を有することを利用し、ピンホールを透過した反射光の波長を特定することで焦点距離を求め、ワークの表面高さ位置を計測するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献３】特開２００８−１７０３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これらの提案例によりワーク表面の高さ位置を精度良く計測することが可能となった。しかしながら、回折を用いて光を波長毎に分散させる場合、隣り合う次数のスペクトルが一部重なり合う現象が起こるため、重なりの生じない自由スペクトル領域の波長しか検出に利用できなかった。すなわち、検出に利用可能な波長域が制限されてしまうものである。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回折を用いる場合に所望の次数の回折光の全ての波長を検出に利用することができる高さ検出装置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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる高さ検出装置は、加工機に装備され、保持手段に保持されたワークの高さを検出する高さ検出装置であって、白色光を発光する白色光源と、前記白色光に含まれる各波長をそれぞれ集光して、前記ワークに向かう光軸上に複数の集光点を形成する色収差レンズと、該色収差レンズで集光されて前記ワークで反射した反射光を検出する高さ検出手段と、を備え、前記高さ検出手段は、前記ワーク表面で反射した光のうち該ワーク表面付近で焦点を結んだ光以外の光の通過を規制する光規制手段と、該光規制手段を通過した前記反射光を同一平面内に広がる回折光に分岐させる回折光学素子と、前記回折光に含まれる所定のｎ次回折光（ｎは、整数）と該ｎ次とは次数の異なる異次回折光とのうちで前記ｎ次回折光のみを検出するｎ次回折光検出手段と、を有し、該ｎ次回折光検出手段は、前記ｎ次回折光と前記異次回折光とを含む前記回折光を集光する回折光集光レンズと、前記回折光集光レンズによって集光される前記ｎ次回折光と前記異次回折光とを含む前記回折光を、前記同一平面外の方向へ波長毎に異なった角度で屈折させる波長分散フィルタと、該波長分散フィルタによって波長毎に異なった箇所に集光される前記ｎ次回折光と前記異次回折光とのうちで前記ｎ次回折光が集光される箇所にのみ検出部を有し、前記ｎ次回折光のみの波長毎の光強度を検出する波長検出センサと、前記色収差レンズによって集光される前記白色光に含まれる各波長の焦点距離を記憶した制御マップを格納するメモリと、を含み、前記波長検出センサからの信号と前記制御マップとに基づいて前記保持手段に保持された前記ワークの高さ位置を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回折を用いる場合に所望の次数の回折光の全ての波長を検出に利用することができる高さ検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の高さ検出装置を装備したレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図である。
【図２】図２は、当該レーザ加工装置による加工に用いられるワークを示す斜視図である。
【図３】図３は、本実施の形態の高さ検出装置を概略的に示す構成図である。
【図４】図４は、集光位置の様子を示す模式図である。
【図５】図５は、図３中のＡ部分を拡大して示す構成図である。
【図６】図６は、図３中のＢ部分を拡大して示す構成図である。
【図７】図７は、ワークが保持手段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である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態である高さ検出装置について図面を参照して説明する。本実施の形態は、格子状に配列された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成された半導体ウエーハ等のワークを検出対象物としてその高さ位置を検出する高さ検出装置を、ワークにストリートに沿って加工用レーザビームを照射してレーザ加工を施す加工機であるレーザ加工装置へ搭載した適用例を示す。
【００１３】
図１は、本実施の形態の高さ検出装置を装備したレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図であり、図２は、当該レーザ加工装置による加工に用いられるワークを示す斜視図である。本実施の形態のレーザ加工装置２０は、ワーク１を保持する保持面２１ａを有する保持手段２１と、保持手段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ビームを照射してレーザ加工する加工用レーザビーム照射手段２２と、保持手段２１の保持面２１ａ上に保持されたワーク１を検出対象物としてその表面の高さ位置を検出する高さ検出装置１００とを備えている。また、保持手段２１は、ワーク１を吸引保持するとともに、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。
【００１４】
まず、加工対象となるワーク１は、図２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に表面１ａを上側にして貼着された状態で用意される。このようなワーク１は、特に限定されないが、例えば半導体ウエーハ等のウエーハや、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。本実施の形態のワーク１は、半導体ウエーハ等をベースとし、表面１ａに格子状に配列されたＸ軸方向に延びる複数の第１のストリート４ａとＹ軸方向に延びる複数の第２のストリート４ｂと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５が形成されている。
【００１５】
また、保持手段２１は、２段の滑動ブロック２５，２６上に搭載されている。保持手段２１は、滑動ブロック２５に対してボールネジ２７、ナット（図示せず）、パルスモータ２８等により構成された加工送り手段２９によって水平方向となるＸ軸方向に移動可能に設けられ、搭載されたワーク１を加工用レーザビーム照射手段２２が照射するパルスレーザビームに対して相対的に加工送りさせる。保持手段２１は、同様に、滑動ブロック２６に対してボールネジ３０、ナット（図示せず）、パルスモータ３１等により構成された割り出し送り手段３２によって水平方向となるＹ軸方向に移動可能に設けられ、搭載されたワーク１を加工用レーザビーム照射手段２２が照射するパルスレーザビームに対して相対的に割り出し送りさせる。
【００１６】
ここで、加工送り手段２９に対しては、保持手段２１の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３３が付設されている。加工送り量検出手段３３は、Ｘ軸方向に沿って配設されたリニアスケール３３ａと、滑動ブロック２５に配設され滑動ブロック２５とともにリニアスケール３３ａに沿って移動する図示しない読み取りヘッドとからなっている。この加工送り量検出手段３３は、例えば１μｍ毎に１パルスのパルス信号を図示しない制御手段に送ることで、この制御手段は、入力したパルス信号をカウントして保持手段２１の加工送り量を検出する。
【００１７】
同様に、割り出し送り手段３２に対しては、保持手段２１の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３４が付設されている。割り出し送り量検出手段３４は、Ｙ軸方向に沿って配設されたリニアスケール３４ａと、滑動ブロック２６に配設され滑動ブロック２６とともにリニアスケール３４ａに沿って移動する図示しない読み取りヘッドとからなっている。この割り出し送り量検出手段３４は、例えば１μｍ毎に１パルスのパルス信号を制御手段に送ることで、この制御手段は、入力したパルス信号をカウントして保持手段２１の割り出し送り量を検出する。
【００１８】
また、加工用レーザビーム照射手段２２は、実質上水平に配置されたケーシング３５を含んでおり、支持ブロック３６に対してこのケーシング３５を介して図示しないＺ軸移動手段によってＺ軸方向に移動可能に設けられている。加工用レーザビーム照射手段２２は、ケーシング３５内に配設された図示しないレーザビーム発振手段および伝送光学系と、ケーシング３５の先端に配設されレーザビーム発振手段によって発振されたパルス状の加工用レーザビームを保持手段２１に保持されたワーク１に照射する集光器３９を具備している。レーザビーム発振手段は、ＹＡＧレーザ発振器或いはＹＶＯ４レーザ発振器からなるレーザビーム発振器等から構成されている。集光器３９内には、加工用レーザビームをワーク１に対して集光照射するための加工用集光レンズが設けられている。また、加工用集光レンズに対しては、Ｚ軸方向の焦点合わせの微調整を高速で行うＺ軸用のレンズアクチュエータが設けられている。
【００１９】
また、ケーシング３５の先端部に装着された高さ検出装置１００は、保持手段２１の保持面２１ａ上に保持されたワーク１の加工対象となるストリート上に加工用レーザビーム照射手段２２に先行して検出光を照射して、ストリート上の表面高さ位置を検出するためのものである。表面高さの検出は、ワーク１の表面１ａの高さ位置が変動しても加工用レーザビームの集光位置を表面１ａの高さ位置に合わせることで、良好なるレーザ加工溝を形成するためである。高さ検出装置１００により検出された表面高さ位置の情報は、制御手段に送られ、当該ストリートのレーザ加工に際してワーク１に対して加工用レーザビームを照射する集光器３９内の図示しない加工用集光レンズの焦点合わせを行うためのＺ軸用のレンズアクチュエータの制御に供される。
【００２０】
図３は、本実施の形態の高さ検出装置１００を概略的に示す構成図であり、図４は、集光位置の様子を示す模式図であり、図５は、図３中のＡ部分を拡大して示す構成図であり、図６は、図３中のＢ部分を拡大して示す構成図である。本実施の形態の高さ検出装置１００は、主に、白色光源１０１と色収差レンズ１０２と高さ検出手段１２０とを備える。
【００２１】
白色光源１０１は、複数の波長の光を含む白色光を発光する光源であり、タングステンランプ、ハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等を用い得るが、本実施の形態では、例えばハロゲンランプが用いられている。色収差レンズ１０２は、白色光源１０１から発せられた白色光を、保持手段２１の保持面２１ａ（ワーク１）側に向けて集光照射させるためのものである。ここで、この色収差レンズ１０２は、白色光に含まれる波長毎にワーク１側に向けて光軸上に複数の焦点を形成する集光レンズである。すなわち、色収差レンズ１０２によって集光される白色光は、波長によって屈折率が異なるため、波長によって焦点距離が異なることとなる。このような色収差レンズ１０２としては、例えば開口数ＮＡ＝０．６８、視野角ＷＤ＝１．５６ｍｍの非球面レンズが用いられている。
【００２２】
ここで、白色光源１０１と色収差レンズ１０２との間には、コリメートレンズ１０５、集光レンズ１０６、照射側光ファイバ１０７、コリメートレンズ１０８が順に配置されている。照射側光ファイバ１０７は、第１の光路１０９ａを形成し、白色光源１０１から出射された白色光に関して色収差レンズ１０２に必要な白色光のみを安定して伝搬させるためのものである。また、コリメートレンズ１０５、集光レンズ１０６は、白色光源１０１から発せられた白色光を平行ビーム化させた後、集光させて効率よく照射側光ファイバ１０７の入射端部に入射させるためのレンズであり、いずれも色収差の影響を抑制したレンズが用いられている。また、照射側光ファイバ１０７の出射端側には、光ファイバ１２１の入射端側と一体化させるファイバカプラ１１０が設けられ、共通光ファイバ１１１と連結されている。この共通光ファイバ１１１と色収差レンズ１０２との間に設けられたコリメートレンズ１０８は、照射側光ファイバ１０７を経て共通光ファイバ１１１から出射される白色光を平行ビーム化させて色収差レンズ１０２に導くための色収差の影響を抑制したレンズである。
【００２３】
また、高さ検出手段１２０は、色収差レンズ１０２で集光されてワーク１の表面で反射した白色光の反射光に基づきワーク１の表面高さ位置を検出するためのものである。この高さ検出手段１２０は、主に、光ファイバ１２１と、回折光学素子１２２と、１次回折光検出手段１３０とを備える。光ファイバ１２１は、第１の光路１０９ａとは異なる第２の光路１０９ｂを形成し、ワーク１の表面で反射した白色光の反射光のうちワーク１の表面付近で焦点を結んだ光以外の光の通過を規制するための光規制手段である。ここに、規制とは、光を完全に通さない場合だけでなく、一部通さない場合も含む意味である。光ファイバ１０７，１１１，１２１としては、コアとクラッドとからなり、例えばコア径が５０μｍのマルチモードファイバが用いられている。
【００２４】
また、回折光学素子１２２は、光ファイバ１２１を通過した反射光が有する波長成分に対応した検出用回折光に変換するための回折格子である。このために、本実施の形態の回折光学素子１２２は、光ファイバ１２１によって第２の光路１０９ｂに導かれて光ファイバ１２１出射端のコリメートレンズ１２３により平行化された反射光を、同一平面内、例えばＹＺ平面内に広がる回折光に分散させる。なお、コリメートレンズ１２３も色収差の影響を抑制したレンズである。
【００２５】
また、１次回折光検出手段１３０は、回折光学素子１２２により分岐された回折光に含まれる１次回折光と２次回折光等の高次回折光とのうちの１次回折光のみを検出するための検出手段であり、ｎ次回折光検出手段として設けられている。この１次回折光検出手段１３０は、主に、回折光集光レンズ１３１と、波長分散フィルタ１３２と、波長検出センサ１３３と、メモリ１３４と、表面高さ位置演算部１３５とを備える。
【００２６】
回折光集光レンズ１３１は、回折光学素子１２２により分岐された１次回折光（ｎ次回折光）と高次回折光（異次回折光）とを含む回折光を波長検出センサ１３３に向けて集光させるためのものである。また、波長分散フィルタ１３２は、回折光集光レンズ１３１によって集光される１次回折光と高次回折光とを含む回折光を、回折光学素子１２２が分岐させたＹＺ平面（同一平面）外の方向、すなわち、Ｘ軸方向に広がりを持たせるように、波長毎に異なった角度で屈折させるための光学素子であり、例えばプリズム等を用いることができる。
【００２７】
また、波長検出センサ１３３は、波長分散フィルタ１３２によって波長毎に異なった箇所に集光される１次回折光と高次回折光とのうちで１次回折光が集光される箇所にのみ検出部を有し、１次回折光のみの波長毎の光強度を検出するためのものである。すなわち、波長検出センサ１３３は、回折光学素子１２２により分岐されて、回折集光レンズ１３１によって波長に応じた異なる位置に入射する回折光のうちで１次回折光のみを検出部で受光することにより、波長毎の光強度を検出する。この波長検出センサ１３３としては、回折集光レンズ１３１によって集光される回折光の波長を検出可能なＣＣＤラインセンサ、ＣＭＯＳセンサ等を用い得る。
【００２８】
ここで、回折光学素子１２２、回折集光レンズ１３１および波長分散フィルタ１３２を経て波長検出センサ１３３に集光される回折光の集光位置の様子について図４を参照して説明する。例えば、自色光に基づく１次回折光として、４００〜１０００ｎｍの波長領域を使用しようとする場合、回折光学素子１２２、回折集光レンズ１３１を経た１次回折光における各波長光４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００ｎｍは、図３に示すように、同一平面（ＹＺ平面）内で波長に応じた位置に広がるように分岐されて集光される。この際、高次回折光として、例えば隣り合う次数光である２次回折光のスペクトルの一部が、１次回折光の長波長側スペクトルに重なり合ってしまう。具体的には、回折光学素子１２２、回折集光レンズ１３１を経た２次回折光における波長光４００，５００ｎｍは、１次回折光における８００，１０００ｎｍに、それぞれ同一平面（ＹＺ平面）内でほぼ重なる位置に集光される。この結果、波長検出センサ１３３において、１次回折光８００ｎｍと２次回折光４００ｎｍ、１次回折光１０００ｎｍと２次回折光５００ｎｍとの区別がつかず、波長７００ｎｍ以下の１次回折光なる自由スペクトル領域に使用が制約されてしまう。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、波長分散フィルタ１３２を付加し、１次回折光と２次回折光とを、回折光学素子１２２が分岐させたＹＺ平面（同一平面）外の方向に波長毎に異なった角度で屈折させ、図４に示すように、Ｘ軸方向に２次元的な広がりを持たせることで、１次回折光と２次回折光との判別を可能としている。波長検出センサ１３３の検出部１３３ａは、波長分散フィルタ１３２によって波長毎に異なった箇所に集光される１次回折光と２次回折光（高次回折光）とのうちで１次回折光が集光される箇所にのみ感度を持つように配設される。これにより、検出部１３３ａにおいて１次回折光と２次回折光との重なり領域はなく、所望の１次回折光として、４００〜１０００ｎｍの波長領域全域の使用が可能となる。
【００３０】
また、表面高さ位置演算部１３５は、予め色収差レンズ１０２によって集光される白色光に含まれる各波長光の焦点距離とワーク１の表面高さ位置との関係を設定してメモリ１３４に格納された制御マップを参照して波長検出センサ１３３の検出結果に基づきワークＷの表面高さ位置を算出して高さ位置情報を取得するものである。なお、各波長の焦点距離を設定してメモリ１３４に格納された制御マップは、Ｚ軸高さ（ワーク１の表面１ａの高さ位置）と波長検出センサ１３３により検出されるピークの検出波長との関係を予め測定して取得したものである。
【００３１】
次いで、本実施の形態におけるワーク１の表面１ａの高さ位置の検出原理について説明する。白色光源１０１から発せられた白色光は、光ファイバ１０７，１１１を介してファイバ端より出力され、コリメートレンズ１０８により平行ビームにされた後、色収差レンズ１０２を通してワーク１の表面１ａ上に集光される。表面１ａで反射した白色光は、光路を逆行するが、この際、ワーク１の表面１ａで焦点の合う光は、特定の波長の光のみである。よって、白色光のうちで、表面１ａに焦点の合った波長の光が共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）の小径のコアに最も強く再結合し、他の波長の光は共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）のコアに殆ど再結合せず遮断される。
【００３２】
これにより、共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）のコアに再結合した、焦点の合った波長の光が光ファイバ１２１によって効率よく検出手段１２０中の回折光学素子１２２側に導かれる。そして、回折光学素子１２２により所定のＹＺ平面内に広がる回折光に分岐される。分岐された回折光は、回折集光レンズ１３１によって波長に応じた角度で波長検出センサ１３３により集光される。この際、回折集光レンズ１３１により集光される回折光には、１次回折光の他に２次回折光も含まれる場合があるが、波長分散フィルタ１３２を経ることにより、１次回折光と２次回折光とでは所定のＹＺ平面に対してＹＺ平面外となるＸ軸方向へ波長に応じて異なる角度で屈折される。そして、１次回折光のみが波長検出センサ１３３の検出部１３３ａにより受光される。この波長検出センサ１３３は、受光した光（１次回折光）の波長を測定し、その測定波長のピークを算出することで、ワーク１の表面１ａに焦点の合った光の波長を検出することができる。
【００３３】
よって、表面高さ位置演算部１３５は、波長検出センサ１３３から検出結果としてピーク波長の情報を取得し、メモリ１３４に格納された制御マップを参照することで、現在のワーク１の表面１ａの高さ位置を算出して高さ位置情報を取得することとなる。ここで、分光器を用いた波長検出センサ１３３は、サンプリングレート１ｋＨｚ以上の高速でピーク波長情報を順次取得できるため、例えばワーク１が６００ｍｍ／ｓの速度で移動する場合、各ストリートＳ１，Ｓ２上において０．６ｍｍ間隔でワーク１の表面１ａの高さ測定が可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態では、色収差レンズ１０２により白色光を集光させて保持面２１ａ側に向けて照射させているので、単一波長光を用いた場合に比べて、ワーク１の表面１ａの高さ位置にばらつきがあっても、焦点のピークパワーが必ず帰ってくるポイントがあるので、高精度に表面１ａの高さ位置を検出することができる。
【００３５】
この点について、図５を参照して、さらに詳細に説明する。前述したように、白色光源１０１から発せられた白色光は、色収差レンズ１０２を通して保持手段２１の保持面２１ａ上に保持されたワーク１に向けて照射される。この際、色収差レンズ１０２は、通過した白色光が波長によって異なる焦点距離を有する。すなわち、この色収差レンズ１０２は、白色光に含まれる波長毎にワーク１に向けて光軸上に複数の焦点を形成する。よって、図５に示すように、色収差レンズ１０２の光軸中心直下の範囲Ｌには、白色光に含まれる波長毎に無数の焦点が存在することとなる。したがって、無数の焦点が存在するこの範囲Ｌ内にワーク１の表面１ａが存在するように、白色光を照射すれば、ワーク１の表面１ａの高さ位置のばらつきによらず、焦点が合って反射される光が必ず存在することとなり、確実にワーク１の表面１ａの高さ位置を検出することができる。
【００３６】
なお、焦点のばらつきを示す範囲Ｌに関しては、色収差レンズ１０２の開口数ＮＡ、材質、あるいは色収差レンズ１０２として回折レンズを用いる等の対応により、数μｍから数ｍｍまで自由に設計可能である。
【００３７】
また、ワーク１の表面１ａで反射される光は、光路を逆行して共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）に入射する。この際、例えば焦点の合っていない保持面２１ａなどで反射された光は、共通光ファイバ１１１に再結合しにくく、入射光量が少ないため、波長検出センサ１３３により検出される光強度は小さくなる。一方、白色光のうちで、ワーク１の表面１ａの高さ位置のばらつきによらず、表面１ａ付近に合焦状態で照射された波長の光は、図６に示すように、共通光ファイバ１１１のクラッド１１１ｂに囲まれたコア１１１ａに最も強く再結合する。これにより、共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）で第２の光路１０９ｂに導かれて波長検出センサ１３３により検出される光強度は大きくなる。
【００３８】
このように本実施の形態によれば、ワーク１の表面１ａで反射した白色光を例えばコア径が５０μｍの共通光ファイバ１１１（光ファイバ１２１）で波長検出センサ１３３側に導いて入射させているので、空間フィルタとしての精度が高く、配置の自由度が高いものとなる。
【００３９】
つづいて、上述したような高さ検出装置１００を備えるレーザ加工装置２０の作用について説明する。まず、保持手段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手段２１を図示しない撮像手段の直下に位置付け、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第１のストリート４ａと、この第１のストリート４ａに沿って集光器３９内の図示しない加工用集光レンズ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。第２のストリート４ｂについても同様である。
【００４０】
このようにしてアライメントが行なわれると、保持手段２１上のワーク１は、図７（ａ）に示すような座標位置に位置付けられた状態となる。図７は、ワーク１が保持手段２１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である。なお、図７（ｂ）は、保持手段２１、すなわちワーク１を図７（ａ）に示す状態から９０度回転させて第２のストリート４ｂを加工対象とする状態を示している。
【００４１】
そして、保持手段２１に保持されているワーク１に形成されている第１のストリート４ａ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、制御手段は、このようにしてワーク１に形成された加工対象となる第１のストリート４ａに沿ってワーク表面高さの検出処理を実行する。すなわち、保持手段２１を移動させて、図７（ａ）中の最下位の第１のストリート４ａを色収差レンズ１０２の直下に位置付ける。そこで、高さ検出装置１００を作動させるとともに、保持手段２１を加工送り方向に所定の加工送り速度に合わせて移動させる。この処理により、最下位の第１のストリート４ａに関して、最下位の第１のストリート４ａ上の各部の表面１ａの高さ位置が順次検出される。検出された表面高さの情報は、それぞれの検出時点のＸ，Ｙ座標に関連付けて、一旦、図示しないメモリに格納される。
【００４２】
なお、表面１ａの高さ位置は、波長検出センサ１３３のサンプリングレートに従い順次取得されるもので、前述したように、サンプリングレートが１ｋＨｚで、ワーク１が６００ｍｍ／ｓの速度で移動する場合であれば、ストリート４ａ上において０．６ｍｍ間隔でワーク１の表面１ａの高さが順次検出される。
【００４３】
最下位の第１のストリート４ａの関する検出処理が終了すると、制御手段は、保持手段２１を移動させて、図７（ａ）中の最下位の第１のストリート４ａを加工用集光レンズの直下に位置付ける。このとき、色収差レンズ１０２は、先行する次の第１のストリート４ａの直下に位置付けられるように設定されている。そして、制御手段は、最下位の第１のストリート４ａに対するレーザ加工処理と、先行する次の第１のストリート４ａに対するワーク表面高さの検出処理とを並行して実行する。
【００４４】
すなわち、保持手段２１を加工送り方向に所定の加工送り速度に合わせて移動させる。この処理において、制御手段２０は、メモリに格納されている最下位の第１のストリート４ａに関する表面高さの情報を参照してレーザ加工動作を制御する。
【００４５】
まず、加工用集光レンズがビーム照射開始位置Ａ１に到達した時点で加工用レーザビームが照射されるように、加工用レーザビーム照射手段３を駆動させることで、ワーク１に対する加工用レーザビームの照射を開始させる。そして、ワーク１の表面高さ情報に基づき図示しないＺ軸用のレンズアクチュエータを制御することで、加工用集光レンズから照射される加工用レーザビームの集光点がワーク１の表面１ａに一致するように高さ位置を調整しながら、ワーク１の表面１ａに最下位の第１のストリート４ａに沿ってレーザ加工溝を形成するレーザ加工を実施する。この結果、加工用集光レンズから照射される加工用レーザビームの集光点はワーク１の表面１ａに合わせられ、ワーク１の表面１ａの凹凸に関係なく表面１ａに確実にレーザ加工溝が形成される。
【００４６】
そして、第１の集光レンズ４がビーム照射終了位置Ｂ１に到達した時点で加工用レーザビームの照射が停止するように、加工用レーザビーム照射手段３の駆動を停止させることで、ワーク１に対する加工用レーザビームの照射を停止させる。
【００４７】
一方、このような加工動作と並行して、高さ検出装置１００を作動させることにより、次の先行する第１のストリート４ａに関して、第１のストリート４ａ上の各部の表面１ａの高さ位置を順次検出する。検出された表面高さの情報は、それぞれの検出時点のＸ，Ｙ座標に関連付けて、一旦、メモリに格納される。
【００４８】
以後、このようなレーザ加工処理と高さ検出装置１００による検出処理とを、以降の第１のストリート４ａについても同様に並行処理として繰り返し実行する。そして、全ての第１のストリート４ａに対するレーザ加工処理と高さ検出装置１００による検出処理とを実行したら、保持手段２１を９０度回転させて、図７（ｂ）に示すような状態に位置付け、第２のストリート４ｂの全てについても同様に、レーザ加工処理と高さ検出装置１００による検出処理とを実行する。全ての処理が終了すると、ワーク１を保持している保持手段２１は最初にワーク１を吸引保持した位置に戻され、ここでワーク１の吸引保持を解除する。そして、ワーク１は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
【００４９】
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、上記実施の形態では、回折光に含まれる１次回折光を検出対象となる所定の次数の回折光とする１次回折光検出手段１３０をｎ次回折光検出手段とする例で説明したが、所定の次数の回折光は１次回折光に限らない。要は、回折光に含まれる所定のｎ次回折光（ｎは、整数）と該ｎ次とは次数の異なる異次回折光とのうちでｎ次回折光のみを検出するｎ次回折光検出手段であればよく、他の次数の回折光を所定の回折光としてもよく、さらには、検出対象となる回折光が低次側でなく高次側となるようにしてもよい。
【００５０】
また、例えば、上記実施の形態では、ワーク１に吸収される波長の加工用レーザビームを照射することでレーザ加工溝を形成するレーザ加工例で説明したが、ワーク１を透過する波長の加工用レーザビームを照射することで改質層を形成するレーザ加工の場合であっても同様に適用することで、表面１ａの変動に関係なく、表面１ａから一定の深さ位置に改質層を形成させることができる。
【００５１】
また、上記の実施の形態では、ダイシングテープ３を用いるワーク１の例で説明したが、ダイシングテープ３を用いずに、ワーク１を直接的に保持手段２１の保持面２１ａ上に保持させるタイプのものであっても同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  ワーク
２０  レーザ加工装置
２１  保持手段
２１ａ  保持面
１００  高さ検出装置
１０１  白色光源
１０２  色収差レンズ
１２０  高さ検出手段
１２１  光ファイバ
１２２  回折光学素子
１３０  １次回折光検出手段
１３１  回折光集光レンズ
１３２  波長分散フィルタ
１３３  波長検出センサ
１３３ａ  検出部
１３４  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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