(57)【要約】【課題】ワーク表面の金属層等の異物質層の存在の有無とワークの表面高さ位置とを同時に検出することができるようにする。【解決手段】ワークＷで反射されて第１の光路６０ａに分光された検出用光ＬＢの一部を受光する第１の受光素子５７の受光量とワークＷで反射されて第２の光路６０ｂに分光された検出用光ＬＢの全てを受光する第２の受光素子５８の受光量との検出比とワークＷの表面高さ位置との関係を予め設定した制御マップ５９ｃを参照して、第１の受光素子５７が受光した受光量と第２の受光素子５８が受光した受光量との検出比に基づきワークＷの表面高さ位置を検出する表面高さ検出部５９ａを備える。また、ワークＷで反射されて第２の光路６０ｂに分光された検出用光ＬＢの全てを受光する第２の受光素子５８の受光量を所定の閾値ＴＨと比較してこの閾値ＴＨを超えた場合に異物質層Ｄを検出する異物質層検出部５９ｂを備える。【選択図】        図２
2010115679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持された前記ワークにレーザビームを照射するレーザ照射手段と、前記ワークの表面状態を検出する状態検出手段と、を含むレーザ加工装置であって、
前記状態検出手段は、
検出用光を発する光源と、
前記検出用光を前記ワークに集光する集光レンズと、
前記ワークで反射された前記検出用光を第１の光路と第２の光路とに分光する分光手段と、
前記第１の光路に導かれた光の一部を規制する規制手段と、
該規制手段で規制された光を受光する第１の受光素子と、
前記第２の光路に導かれた光全てを受光する第２の受光素子と、
前記第１の受光素子の受光量と前記第２の受光素子の受光量との検出比と前記ワークの表面高さ位置との関係を予め設定した制御マップを参照して、前記第１の受光素子が受光した受光量と前記第２の受光素子が受光した受光量との検出比に基づき前記ワークの表面高さ位置を検出する表面高さ検出部と、
前記第２の受光素子が受光した受光量を所定の閾値と比較し該閾値を超えた場合に異物質層を検出する異物質層検出部と、
を含むことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
前記異物質層は、金属層であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記規制手段は、
前記第１の光路に設置されたシリンドリカルレンズと、
該シリンドリカルレンズと前記第１の受光素子との間に位置させて長手方向が前記シリンドリカルレンズの集光方向に交差するように前記第１の光路に設置されたスリットと、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスウェーハ等のワークにパルスレーザビームを照射して加工するレーザ加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板等の表面に格子状に形成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窒化ガリウム系化合物半導体等の光デバイスが積層された光デバイスウェーハは、ストリートに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電子機器に広く利用されている。
【０００３】
このような光デバイスウェーハのストリートに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかしながら、サファイア基板はモース硬度が高く難削材であるため、加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
【０００４】
上述した光デバイスウェーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウェーハに対して透過性を有する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、ウェーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウェーハ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、ウェ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ストリート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）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ウェーハの内部に変質層を形成するために用いられる対物レンズ（集光レンズ）はＮＡが大きいので、ウェーハ表面に近接して対物レンズが配置されるため、ストリート上に意図せずイレギュラーで存在する金属層に誤ってレーザを照射するとデブリと呼ばれる飛散物で対物レンズが汚れてしまうという問題がある。
【０００７】
また、品質良くウェーハを分割するためには、ウェーハの表面から一定の深さに変質層を形成する必要があり、ウェーハの表面高さ位置も検出する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワーク表面の金属層等の異物質層の存在の有無とワークの表面高さ位置とを同時に検出することができるレーザ加工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、本発明にかかるレーザ加工装置は、ワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持された前記ワークにレーザビームを照射するレーザ照射手段と、前記ワークの表面状態を検出する状態検出手段と、を含むレーザ加工装置であって、前記状態検出手段は、検出用光を発する光源と、前記検出用光を前記ワークに集光する集光レンズと、前記ワークで反射された前記検出用光を第１の光路と第２の光路とに分光する分光手段と、前記第１の光路に導かれた光の一部を規制する規制手段と、該規制手段で規制された光を受光する第１の受光素子と、前記第２の光路に導かれた光全てを受光する第２の受光素子と、前記第１の受光素子の受光量と前記第２の受光素子の受光量との検出比と前記ワークの表面高さ位置との関係を予め設定した制御マップを参照して、前記第１の受光素子が受光した受光量と前記第２の受光素子が受光した受光量との検出比に基づき前記ワークの表面高さ位置を検出する表面高さ検出部と、前記第２の受光素子の受光量を所定の閾値と比較し該閾値を超えた場合に異物質層を検出する異物質層検出部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかるレーザ加工装置は、上記発明において、前記異物質層は、金属層であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるレーザ加工装置は、上記発明において、前記規制手段は、前記第１の光路に設置されたシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズと前記第１の受光素子との間に位置させて長手方向が前記シリンドリカルレンズの集光方向に交差するように前記第１の光路に設置されたスリットと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワークの表面に金属層等の異物質層が存在する場合には存在しない場合に比して反射率が高くなり、ワークで反射される検出用光の受光量が変化することに着目し、ワークで反射された検出用光中で第２の光路に導かれた光全てを受光する第２の受光素子が受光した受光量を所定の閾値と比較し該閾値を超えた場合に異物質層を検出するようにしたので、ワーク表面の金属層等の異物質層の存在の有無をワークの表面高さ位置とともに検出することができるレーザ加工装置を提供することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態であるレーザ加工装置について図面を参照して説明する。本実施の形態は、ワークの所望の加工予定位置であるストリート（分割予定ライン）に沿ってパルスレーザビームを、ワーク内部に焦点を合わせて照射することにより改質層を形成して切断させるレーザ加工装置への適用例で説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図である。本実施の形態のレーザ加工装置２０は、ワークＷを保持する保持手段２１と、保持手段２１上に保持されたワークＷに透過性を有する波長のパルスレーザビームを照射するレーザ照射手段２２と、保持手段２１上に保持されたワークＷを撮像する撮像手段２３とを備えている。また、保持手段２１は、ワークＷを吸引保持するとともに、モータ２４に連結されて回転可能に設けられている。また、保持手段２１は、ボールネジ２５、ナット（図示せず）、パルスモータ２６等により構成された加工送り手段２７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Ｗをレーザ照射手段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。
【００１５】
また、レーザ照射手段２２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング２８を含んでおり、このケーシング２８を介してボールネジ（図示せず）、ナット（図示せず）、パルスモータ２９等により構成されたＺ軸移動手段３０によってＺ軸方向に移動可能に設けられている。さらに、レーザ照射手段２２は、ケーシング２８、Ｚ軸移動手段３０を搭載した基台３１、ボールネジ３２、ナット（図示せず）、パルスモータ３３等により構成された割り出し送り手段３４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、レーザ照射手段２２を保持手段２１上のワークＷに対して相対的に割り出し送りさせる。
【００１６】
ここで、ケーシング２８内には、図２に示すようにパルスレーザビーム発振手段４１が設けられ、ケーシング２８の先端部には、このパルスレーザビーム発振手段４１が発振する加工用パルスレーザビームをチャックテーブル２１に保持されたワークＷに照射させる集光器４２が装着されている。パルスレーザビーム発振手段４１は、ワークＷに対して透過性を有する波長、例えば１０６４ｎｍの加工用パルスレーザビームを発振するＹＶＯ４パルスレーザ発振器あるいはＹＡＧレーザ発振器等が用いられている。また、集光器４２は、加工用パルスレーザビームをワークＷ側に向けて反射させるミラー４２ａと、反射された加工用パルスレーザビームをワークＷに対して集光させる組レンズ等の周知構成からなる集光レンズ４２ｂとからなる。なお、図２では、Ｚ軸移動手段３０を簡略化して示している。
【００１７】
また、ケーシング２８の先端部に装着された撮像手段２３は、保持手段２１上に保持されたワークＷの表面を撮像し、レーザ照射手段２２の集光器４２から照射されるパルスレーザビームによって加工すべき領域を検出するためのものである。この撮像手段２３は、撮像素子（ＣＣＤ）等で構成され、撮像した画像信号を後述の制御手段に送る。
【００１８】
また、本実施の形態のレーザ加工装置２０は、レーザ照射手段２２の一部を利用して、保持手段２１に保持されたワークＷの表面状態を検出するための状態検出手段５０を備えている。図２は、状態検出手段５０の構成例をレーザ照射手段２２の一部とともに示す概略図である。状態検出手段５０は、光源５１と、ダイクロイックミラー５２と、ハーフミラー５３と、集光レンズ５４と、分光手段であるハーフミラー５５と、規制手段５６と、第１の受光素子５７と、第２の受光素子５８と、制御手段５９とを備える。
【００１９】
光源５１は、レーザ照射手段２２中のパルスレーザビーム発振手段４１から発振される加工用パルスレーザビームの周波数とは異なる周波数の検出用光ＬＢを発振するためのものである。本実施の形態では、波長が例えば６３５ｎｍの検出用光ＬＢを発振するＣＷレーザ光源が用いられている。
【００２０】
ダイクロイックミラー５２は、パルスレーザビーム発振手段４１とミラー４２ａとの間に設置され、パルスレーザビーム発振手段４１から発せられた加工用パルスレーザビームは透過させ、光源５１から発せられる検出用光ＬＢをミラー４２ａ（集光レンズ４２ｂ）側に向けて反射させるためのものである。また、ハーフミラー５３は、光源５１から発せられる検出用光ＬＢをダイクロイックミラー５２側に透過させる一方、ワークＷで反射されてダイクロイックミラー５２で反射される検出用光ＬＢを反射させるためのものである。
【００２１】
また、集光レンズ５４は、ハーフミラー５３を透過し、ダイクロイックミラー５２、ミラー４２ａで反射された検出用光ＬＢを集光して保持手段２１に保持されたワークＷに照射するためのレンズである。ここで、本実施の形態では、集光レンズ５４は、レーザ照射手段２２中の集光レンズ４２ｂが兼用使用されている。
【００２２】
また、ハーフミラー５５は、ワークＷで反射された検出用光ＬＢを第１の光路６０ａと第２の光路６０ｂとに分光するためのものである。規制手段５６は、第１の光路６０ａに導かれた光の一部を規制するためのものであり、本実施の形態では、シリンドリカルレンズ５６ａと、スリット５６ｂとからなる。シリンドリカルレンズ５６ａは、第１の光路６０ａに設置されて、ワークＷで反射された検出用光ＬＢを１次元に集光する集光機能を有するレンズである。本実施の形態では、シリンドリカルレンズ５６ａは、図２において紙面表裏方向に集光性を有し、紙面上下方向には集光性を有しないように配置されている。また、スリット５６ｂは、シリンドリカルレンズ５６ａと第１の受光素子５７との間に位置させて所定幅の開口長手方向がシリンドリカルレンズ５６ａの集光方向に交差、例えば直交するように第１の光路６０ａに設置されたものである。
【００２３】
さらに、第１の受光素子５７は、ワークＷで反射された検出用光ＬＢ中、第１の光路６０ａに導かれ規制手段５６で規制された光を受光するフォトディテクタからなる。この第１の受光素子５７は、受光量に対応した電圧信号を制御手段５９に出力する。また、第２の受光素子５８は、ワークＷで反射された検出用光ＬＢ中、第２の光路６０ｂに導かれた光全てを受光するフォトディテクタからなる。この第２の受光素子５８は、受光量に対応した電圧信号を制御手段５９に出力する。
【００２４】
また、制御手段５９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）を備えるコンピュータからなる。この制御手段５９は、レーザ加工装置２０全体の制御を司るとともに、第１，第２の受光素子５７，５８によって検出された反射光の受光量に基づいて保持手段２１に保持されたワークＷの表面高さ位置を算出する処理を実行する表面高さ検出部５９ａと、第２の受光素子５８によって検出された反射光の受光量に基づいてワークＷ上の異物質層の有無を検出する異物質層検出部５９ｂとの機能部を備える。
【００２５】
表面高さ検出部５９ａは、第１の受光素子５７の受光量と第２の受光素子５８の受光量との検出比とワークＷの表面高さ位置との関係を予め設定してメモリ中に格納された制御マップ５９ｃを参照して、第１の受光素子５７が受光した受光量と第２の受光素子５８が受光した受光量との検出比に基づきワークＷの表面高さ位置を検出するものである。検出された表面高さ位置の情報は、ＲＡＭの一部のメモリ領域５９ｄに一旦格納される。また、異物質層検出部５９ｂは、ワークＷ上に意図せずにイレギュラーで載ってしまった金属層などの異物質層を検出対象とするもので、第２の受光素子５８が受光した受光量を所定の閾値ＴＨと比較しこの閾値ＴＨを超えた場合に異物質層を検出するものである。検出された異物質層の位置情報は、ＲＡＭの一部のメモリ領域５９ｅに一旦格納される。制御手段５９は、一旦これらのメモリ領域５９ｄ，５９ｅに格納された表面高さ位置の情報や異物質層の位置情報を参照して、Ｚ軸移動手段３０やレーザ発振器４１の動作を制御する動作制御部５９ｆを備える。
【００２６】
このような構成からなる状態検出手段５０の作用について説明する。まず、光源５１から発振された検出用光ＬＢは、図２に示すように、ハーフミラー５３、ダイクロイックミラー５２を介してミラー４２ａ側に導かれ、集光レンズ５４（４２ｂ）によってワークＷ上に集光される。このような検出用光ＬＢを保持手段２１に保持されたワークＷの表面で照射する場合には、Ｚ軸移動手段３０を作動させて集光点ＰｂをワークＷの表面よりレーザビーム照射方向の上流側（上側）に位置するように調整する。この結果、検出用光ＬＢは、保持手段２１に保持されたワークＷの表面に照射されて反射される。
【００２７】
このようにワークＷの表面で反射された検出用光ＬＢは、集光レンズ５２（４２ｂ）、ミラー４２ａ、ダイクロイックミラー５２を経て、ハーフミラー５３で反射される。ハーフミラー５３で反射された検出用光ＬＢは、さらにハーフミラー５５によって第１の光路６０ａと第２の光路６０ｂとに分光される。第１の光路６０ａに分光された検出用光ＬＢは、シリンドリカルレンズ５６ａによって１次元に集光され、スリット５６ｂによって所定のスリット幅に規制された一部の光が第１の受光素子５７で受光される。第１の受光素子５７は、受光した受光量に対応する電圧信号を制御手段５９中の表面高さ検出部５９ａに送出する。第２の光路６０ｂに分光された検出用光ＬＢは、その全てが第２の受光素子５８で受光される。第２の受光素子５８は、受光した受光量に対応する電圧信号を制御手段５９中の表面高さ検出部５９ａと異物質層検出部５９ｂとに送出する。
【００２８】
ここで、第１，第２の受光素子５７，５８によって受光される、ワークＷの表面で反射された検出用光ＬＢの受光量について説明する。まず、第２の受光素子５８に受光される検出用光ＬＢは、ハーフミラー５５により反射されて全て受光されるので、その受光量はほぼ一定であり、第２の受光素子５８から出力される受光量対応の電圧値（Ｖ２）は、一定（例えば１０Ｖ）となる。
【００２９】
一方、第１の受光素子５７に受光される検出用光ＬＢは、シリンドリカルレンズ５６ａによって１次元に集光され、スリット５６ｂによって所定のスリット幅に規制された一部の光が第１の受光素子５７で受光される。よって、検出用光ＬＢがワークＷの表面に照射される際に、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離、すなわち、ワークＷの表面高さ位置によって第１の受光素子５７の受光量は変化する。したがって、第１の受光素子５７から出力される受光量対応の電圧値（Ｖ１）は、検出用光ＬＢが照射されるワークＷの表面高さ位置によって変化する。
【００３０】
例えば、図３（ａ）に示すように、ワークＷの表面高さ位置が高く（ワークＷの厚みが厚く）、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが小さい場合には、検出用光ＬＢは、ワークＷの表面に照射されるスポットＳａで反射する。この反射光は、上述したように、ハーフミラー５５によって第１の光路６０ａと第２の光路６０ｂとに分光されるが、第２の光路６０ｂに分光されたスポットＳａの反射光は全てが第２の受光素子５８に受光される。一方、第１の光路６０ａに分光されたスポットＳａの反射光は、シリンドリカルレンズ５６ａによって１次元に集光されるので、断面が略長楕円形状となる。そして、このように断面が略長楕円形状に絞られた反射光は、スリット５６ｂによって所定のスリット幅に規制されるので、第１の光路６０ａに分光されたスポットＳａの反射光の一部が第１の受光素子５７によって受光されることになる。したがって、第１の受光素子５７によって受光される反射光の受光量は、上述した第２の受光素子５８によって受光される受光量より少なくなる。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、ワークＷの表面高さ位置が低く（ワークＷの厚みが薄く）、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが大きい場合には、検出用光ＬＢは、ワークＷの表面に照射されるスポットＳｂで反射する。この反射光は、上述したように、ハーフミラー５５によって第１の光路６０ａと第２の光路６０ｂとに分光されるが、第２の光路６０ｂに分光されたスポットＳｂの反射光は全てが第２の受光素子５８に受光される。一方、第１の光路６０ａに分光されたスポットＳｂの反射光は、シリンドリカルレンズ５６ａによって１次元に集光されるので、断面が略長楕円形状となる。そして、この断面が略長楕円形状の長辺の長さはスポットＳａの場合よりも長くなる。このように断面が略長楕円形状に絞られた反射光は、スリット５６ｂによって所定のスリット幅に規制されるので、第１の光路６０ａに分光されたスポットＳｂの反射光の一部が第１の受光素子５７によって受光されることになる。この際、第１の受光素子５７によって受光される反射光の受光量は、図３（ａ）の場合に受光される受光量より少なくなる。
【００３２】
このように、第１の受光素子５７によって受光される反射光の受光量は、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが小さい程（すなわち、ワークＷの表面高さ位置が高い程）、多くなる一方、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが大きい程（すなわち、ワークＷの表面高さ位置が低い程）、少なくなる。
【００３３】
ここで、第２の受光素子５８から出力される受光量対応の電圧値Ｖ２と第１の受光素子５７から出力される受光量対応の電圧値Ｖ１との検出比と、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈ（すなわち、ワークＷの表面高さ位置）との関係について、図４に示す制御マップを参照して説明する。なお、図４において、横軸は集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈで、縦軸は第２の受光素子５８から出力される電圧値Ｖ２と第１の受光素子５７から出力される電圧値Ｖ１との検出比（Ｖ２／Ｖ１）を示している。図４に示す例においては、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが３０．０ｍｍの場合、電圧値の検出比（Ｖ２／Ｖ１）は“１”で、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈが３０．６ｍｍの場合、電圧値の検出比（Ｖ２／Ｖ１）は“１０”に設定されている。この図４に示すような制御マップ５９ｃは、図２に示したように制御手段５９中のＲＡＭ等に予め格納されている。
【００３４】
なお、第１の受光素子５７によって受光される反射光の受光量は、図３（ｂ）に示したように、ワークＷの表面が集光レンズ５４から遠ざかる程（集光点Ｐｂから離れる程）、少なくなるだけでなく、逆に、集光点Ｐｂを越えてワークＷの表面が集光レンズ５４に近づく程、少なくなる。そこで、ワークＷの表面の凹凸の程度を考慮して、検出用光ＬＢの反射位置が集光点Ｐｂを越えて集光レンズ５４に近づかないように、例えば図３（ａ）に示すように集光点ＰｂからワークＷ側にずらした位置を反射位置の基準位置として設定することで、上下に反射位置がずれたときの受光量がリニアに変化するようにしている。これにより、図４に示した制御マップのようにリニアに変化する領域で距離Ｈの検出を可能としている。
【００３５】
したがって、表面高さ検出部５９ａは、第２の受光素子５８から出力される受光量対応の電圧値Ｖ２と第１の受光素子５７から出力される受光量対応の電圧値Ｖ１との検出比（Ｖ２／Ｖ１）を求め、この検出比（Ｖ２／Ｖ１）を制御マップ５９ｃを参照することにより、集光レンズ５４からワークＷの表面までの距離Ｈを求めることができ、ワークＷの表面高さ位置に換算することができる。
【００３６】
また、前述したように、第２の受光素子５８に受光される検出用光ＬＢは、ハーフミラー５５により反射されて全て受光されるので、その受光量はほぼ一定であり、第２の受光素子５８から出力される受光量対応の電圧値（Ｖ２）もほぼ一定となる。ところが、詳細には、ワークＷの表面にイレギュラーで載ってしまった金属層等の異物質層Ｄ（図２参照）が存在する場合、ワークＷ自体の表面の場合よりも反射率が高いので、この異物質層Ｄ部分に検出用光ＬＢが照射された場合の反射光の光量は増えることとなる。すなわち、第２の受光素子５８から出力される受光量対応の電圧値（Ｖ２）は、通常は、ほぼ一定であるが、異物質層Ｄからの反射光を受光した場合の受光量対応の電圧値（Ｖ２）は、通常よりも大きな値を示すこととなる。
【００３７】
したがって、ワークＷ自体の表面から反射される反射光による通常の電圧値（Ｖ２）と、ワークＷの表面に金属層等の異物質層Ｄが存在する場合に反射される反射光によるイレギュラーな電圧値（Ｖ２）とを予め測定して両者の境界値として適正な閾値ＴＨを設定しておき、異物質層検出部５９ｂは、第２の受光素子５８の受光量対応の電圧値Ｖ２をこの所定の閾値ＴＨと比較することで、この閾値ＴＨを超えた場合には異物質層Ｄが存在することを検出できる。
【００３８】
このように、本実施の形態の状態検出手段５０によれば、ワークＷで反射されて第１の光路６０ａに分光された検出用光ＬＢの一部を受光する第１の受光素子５７の受光量とワークＷで反射されて第２の光路６０ｂに分光された検出用光ＬＢの全てを受光する第２の受光素子５８の受光量との検出比とワークＷの表面高さ位置との関係を予め設定した制御マップ５９ｃを参照して、第１の受光素子５７が受光した受光量と第２の受光素子５８が受光した受光量との検出比に基づきワークＷの表面高さ位置を検出する表面高さ検出部５９ａを備えるので、ワークＷの表面高さ位置を検出することができる。また、ワークＷの表面に金属層等の異物質層Ｄが存在する場合には存在しない場合に比して反射率が高くなり、ワークＷで反射される検出用光ＬＢの受光量が変化することに着目し、ワークＷで反射されて第２の光路６０ｂに分光された検出用光ＬＢの全てを受光する第２の受光素子５８の受光量を所定の閾値ＴＨと比較してこの閾値ＴＨを超えた場合に異物質層Ｄを検出する異物質層検出部５９ｂを備えるので、ワークＷの表面に金属層等の異物質層Ｄが存在するか否かを適正に検出することができる。
【００３９】
続いて、上述したような状態検出手段５０を備えるレーザ加工装置１０の作用について説明する。図５は、レーザ加工装置１０で用いるワークＷの構成例を示す斜視図である。ワークＷは、特に限定されないが、本実施の形態では、例えばサファイアや石英等の材料製のものが用いられている。例えば、サファイア製のワークＷは、その表面Ｗａに格子状に配列された複数のストリート６１によって複数の矩形領域が区画され、この区画された矩形領域に発光ダイオード、レーザダイオード等の光デバイス６２が形成されている。
【００４０】
そこで、レーザ加工装置１０を用い、ワークＷのストリート６１に沿ってパルスレーザビームを照射し、ワークＷの内部にストリート６１に沿って変質層を形成するレーザ加工を行なう場合について説明する。なお、ワークＷの内部に変質層を形成する際に、ワークＷの厚さにバラツキがあると、所定深さ位置に均一に変質層を形成することができない。また、ストリート６１上にイレギュラーな金属層等の異物質層Ｄが存在する場合に、誤ってレーザを照射するとデブリと呼ばれる飛散物で集光レンズ４２ｂ（５４）が汚れてしまう。このようなことから、本実施の形態では、上述した状態検出手段５０の表面高さ検出部５９ａによって保持手段２１に保持されたワークＷのストリート６１部分の表面高さ位置を検出するとともに、異物質層検出部５９ｂによってワークＷのストリート６１上における異物質層Ｄの存在の有無を検出し、検出結果に応じて動作制御部５９ｆによってＺ軸移動手段３０でＺ軸位置を調整しながら、かつ、異物質層Ｄが存在する部分ではパルスレーザビームを照射しないようにレーザ発振器４１の発振動作を制御し、レーザ照射手段２２によってレーザ加工を施すものである。
【００４１】
まず、保持手段２１上にワークＷの裏面Ｗｂを上にして載置し、保持手段２１上にワークＷを吸引保持させる。ワークＷを吸引保持した保持手段２１は、加工送り手段２７によって撮像手段２３の直下に位置付けられる。
【００４２】
保持手段２１が撮像手段２３の直下に位置付けられると、撮像手段２３および制御手段５９によってワークＷ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、撮像手段２３および制御手段５９は、ワークＷの所定方向に形成されているストリート６１とこのストリート６１に沿って集光レンズ４２ｂ（５４）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。
【００４３】
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Ｗは、図６（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６は、ワークＷ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６（ｂ）は、保持手段２１、すなわちワークＷを図６（ａ）に示す状態から９０度回転させた状態を示している。
【００４４】
なお、図６（ａ）（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態におけるワークＷに形成された各ストリート６１の送り開始位置座標値（Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・，Ａｎ）と送り終了位置座標値（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，・・・，Ｂｎ）および送り開始位置座標値（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，・・・，Ｃｎ）と送り終了位置座標値（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・，Ｄｎ）は、制御手段５９中のＲＡＭ中に格納されている。
【００４５】
そして、保持手段２１に保持されているワークＷに形成されているストリート６１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、保持手段２１を移動させて、図６（ａ）中の最上位のストリート６１を集光レンズ５４の直下に位置付ける。図７は、状態検出工程および変質層を形成するレーザ加工工程を合わせて示す説明図である。そこで、さらに図７に示すようにストリート６１の一端（図７において左端）である送り開始位置座標値Ａ１を集光レンズ５４の直下に位置付ける。そして、状態検出手段５０を作動させるとともに、保持手段２１を図７において矢印Ｘ１で示す方向に送り終了位置座標値Ｂ２まで移動させる。
【００４６】
この結果、ワークＷの図６（ａ）中の最上位のストリート６１における表面高さ位置（集光レンズ５４からワークＷの表面（裏面Ｗｂ）までの距離Ｈ）が表面高さ検出部５９ａにより順次検出される。表面高さ検出部５９ａにより検出された最上位のストリート６１における表面高さ位置の情報は、メモリ領域５９ｄに一旦格納される。また、ワークＷの図６（ａ）中の最上位のストリート６１における異物質層Ｄの存在の有無に関して異物質層検出部５９ｂにより検出され、異物質層Ｄが存在した場合にはその異物質層Ｄの存在位置座標値が異物質層情報として、メモリ領域５９ｄに一旦格納される。
【００４７】
このような最上位のストリート６１に関して状態検出が行われた後、再び加工対象となるこの最上位のストリート６１の一端（図７において左端）である送り開始位置座標値Ａ１を集光レンズ４２ｂの直下に位置付ける。そして、保持手段２１を図７において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度に合わせて移動させ、送り終了位置座標値Ｂ２まで移動させる。この際、メモリ領域５９ｄ，５９ｅに格納された当該最上位のストリート６１に関する表面高さ位置の情報、異物質層情報を参照して、動作制御部５９ｆによってＺ軸移動手段３０のパルスモータ２９をフィードバック制御して、集光レンズ４２ｂから照射されるパルスレーザビームの集光点の高さ位置を調整しながら、かつ、異物質層Ｄが存在する部分ではパルスレーザビームを照射しないようにレーザ発振器４１の発振動作を制御することで、ワークＷの内部にストリート６１に沿ってレーザ照射手段２２によって変質層を形成するレーザ加工を実施する。
【００４８】
この結果、集光レンズ４２ｂから照射される加工用パルスレーザビームの集光点は、ワークＷの裏面Ｗｂ（表面）から所定深さ位置に合わせられ、ワークＷの内部には、図７中に示すように、裏面Ｗｂ（表面）から所定の深さ位置に裏面Ｗｂ（表面）と平行に変質層６３が形成される。また、異物質層Ｄが存在する部分ではパルスレーザビームが照射されないので、デブリと呼ばれる飛散物で集光レンズ４２ｂが汚れてしまうような不具合は生じない。
【００４９】
そして、図７中に示すように集光レンズ４２ｂの照射位置がストリート６１の他端（図７において右端）に達したら、パルスレーザビームの照射を停止させるとともに、保持手段２１の移動を停止させる。
【００５０】
以上のようにして、ワークＷの所定方向に延在する全てのストリート６１に沿って上述したような状態検出処理およびこの状態検出処理に続いてレーザ加工処理を実行したら、保持手段２１を９０度回転させて、上記の所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート６１に沿って同様に状態検出処理およびこの状態検出処理に続いてレーザ加工処理を実行する。このようにして、ワークＷに形成された全てのストリート６１に沿って状態検出処理およびレーザ加工処理を実行したら、ワークＷを保持している保持手段２１は最初にワークＷを吸引保持した位置に戻され、ここでワークＷの吸引保持を解除する。そして、ワークＷは、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。
【００５１】
なお、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。本実施の形態では、ワークＷは、サファイアや石英等の材料製のものとしたが、特に限定されるものでなく、例えばシリコンウェーハ等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェ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、シリコン系の基板、各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの精度が要求される各種加工材料が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態のレーザ加工装置の主要部を示す外観斜視図である。
【図２】状態検出手段の構成例をレーザ照射手段の一部とともに示す概略図である。
【図３】厚みが異なるワークにレーザビームを照射する状態を示す説明図である。
【図４】制御マップの一例を示す特性図である。
【図５】レーザ加工装置で用いるワークの構成例を示す斜視図である。
【図６】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。
【図７】状態検出工程および変質層を形成するレーザ加工工程を合わせて示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
２１  保持手段
２２  レーザ照射手段
５０  状態検出手段
５１  光源
５４  集光レンズ
５５  分光手段
５６  規制手段
５６ａ  シリンドリカルレンズ
５６ｂ  スリット
５７  第１の受光素子
５８  第２の受光素子
５９ａ  表面高さ検出部
５９ｂ  異物質層検出部
５９ｃ  制御マップ
６０ａ  第１の光路
６０ｂ  第２の光路
Ｗ  ワーク
Ｄ  異物質層
ＬＢ  検出用光
【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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