(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の位置を検出する被加工物の高さ位置計測装置において、
所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材の環状の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備している、
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計測装置。
【請求項２】
被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の位置を検出する高さ位置計測装置とを具備し、該レーザー光線照射手段はレーザー光線を発振するレーザー光線発振器と該レーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物に照射する集光器とを具備しているレーザー加工機において、
該高さ位置計測装置は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該集光レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材の環状の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備し、
該検出光照射手段が該集光器に隣接して配設されている、
ことを特徴とするレーザー加工機。
【請求項３】
該レーザー光線照射手段の該集光器を該チャックテーブルの保持面に対して垂直な集光点位置調整方向に移動せしめる集光点位置調整手段を備えており、
該制御手段は、該基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差に基づいて該集光点位置調整手段を制御する、請求項２記載のレーザー加工機。
【請求項４】
該検出光照射手段は、該集光器の加工送り方向両側にそれぞれ配設されている、請求項２又は３記載のレーザー加工機。
【請求項５】
被加工物を保持する保持面を有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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する計測装置と、を具備するレーザー加工機において、
該計測装置は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備し、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該基準光路長設定部材と該対物レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を該対物レンズに向けて方向変換するダイクロイックミラーと、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工機。
【請求項６】
該基準光路長設定部材と該ダイクロイックミラーとの間に配設され該コリメーションレンズによって形成された平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズを具備している、請求項５記載のレーザー加工機。
【請求項７】
該レーザー光線照射手段の該対物レンズを該チャックテーブルの保持面に対して垂直な集光点位置調整方向に移動せしめる集光点位置調整手段を備えており、
該制御手段は、該基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差に基づいて該集光点位置調整手段を制御する、請求項５又は６記載のレーザー加工機。
【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高さを計測する高さ位置計測装置およびレーザー加工機に関する。
【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半導体デバイスを製造している。
【０００３】
また、光デバイス製造工程においては、サファイア基板や炭化珪素基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成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発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って切断することにより光デバイスが形成された領域を分割して個々の光デバイスを製造している。
【０００４】
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを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が試みられている。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波長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ストリートに沿って外力を加えることにより、ウエーハを分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿って内部に変質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【０００５】
また、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハを分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）このようにウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にも、ウエーハの所定高さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【０００６】
しかるに、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ため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成する場合、ウエーハ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位置に均一に変質層を形成することができない。また、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にもその厚さにバラツキがあると、均一な深さのレーザー加工溝を形成することができない。
【０００７】
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ウエーハ等の被加工物の上面高さを確実に計測することができる高さ位置計測装置が下記特許文献３に開示されている。下記特許文献３に開示された計測装置は、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て、その反射光によって波長を特定することにより焦点距離を求めるので、チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を正確に計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０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】
【０００９】
而して、白色光を色収差レンズによって集光すると、光軸上に各波長に対応した集光点が位置付けられるが、波長が長くなるに従って集光レンズの内側(光軸側)に位置付けられ実質的にNA値が小さくなるため、焦光点がボケて正確な表面高さ位置を検出することができないという問題がある。
【００１０】
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半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物の高さを正確に計測することができる高さ位置計測装置および高さ位置計測装置を装備したレーザー加工機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の位置を検出する被加工物の高さ位置計測装置において、
所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材の環状の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備している、
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計測装置が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物の位置を検出する高さ位置計測装置とを具備し、該レーザー光線照射手段はレーザー光線を発振するレーザー光線発振器と該レーザー光線発振器から発振されたレーザー光線を集光して該チャックテーブルの保持面に保持された被加工物に照射する集光器とを具備しているレーザー加工機において、
該高さ位置計測装置は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該集光レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材環状の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備し、
該検出光照射手段が該集光器に隣接して配設されている、
ことを特徴とするレーザー加工機が提供される。
【００１３】
上記レーザー光線照射手段の集光器をチャックテーブルの保持面に対して垂直な集光点位置調整方向に移動せしめる集光点位置調整手段を備えており、上記制御手段は基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と基準光路長設定部材の光通過孔の入光部からチャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差に基づいて集光点位置調整手段を制御する。
上記検出光照射手段は、集光器の加工送り方向両側にそれぞれ配設されている。
【００１４】
また、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を有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にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置を検出する計測装置と、を具備するレーザー加工機において、
該計測装置は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、
該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く光分岐手段と、
該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、
該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を該チャックテーブルに保持された被加工物に導く対物レンズと、
該コリメーションレンズと該対物レンズとの間に配設され中央に光を通過させる光通過孔を備え該コリメーションレンズ側の端面に環状の受光面を有するとともに該対物レンズ側の端面に環状の反射ミラーが形成され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材と、
該基準光路長設定部材の反射ミラーによって反射し該基準光路長設定部材と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持された被加工物で反射し該対物レンズと該基準光路長設定部材の該光通過孔と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、
該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、
該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と該基準光路長設定部材の該光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求める制御手段と、を具備し、
該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該基準光路長設定部材と該対物レンズとの間に配設され該レーザー光線発振手段から発振されたレーザー光線を該対物レンズに向けて方向変換するダイクロイックミラーと、を具備している、
ことを特徴とするレーザー加工機が提供される。
【００１５】
上記基準光路長設定部材とダイクロイックミラーとの間に配設されコリメーションレンズによって形成された平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズを具備している。
また、上記レーザー光線照射手段の対物レンズをチャックテーブルの保持面に対して垂直な集光点位置調整方向に移動せしめる集光点位置調整手段を備えており、上記制御手段は基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と基準光路長設定部材の光通過孔の入光部からチャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差に基づいて集光点位置調整手段を制御する。
【発明の効果】
【００１６】
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、イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、基準光路長設定部材の受光面から環状の反射ミラーまでの基準光路長と基準光路長設定部材の光通過孔の入光部から該チャックテーブルに保持された被加工物までの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいてチャックテーブルの表面からチャックテーブルに保持された被加工物の上面までの距離を求めるので、チャックテーブルに保持された被加工物の上面位置を正確に計測することができる。
また、本発明によるレーザー加工機は上記高さ位置計測装置を装備しているので、チャックテーブルに保持された被加工物の上面位置を基準とした所定の位置に正確にレーザー加工を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工機の斜視図。
【図２】図1に示すレーザー加工機に装備されるレーザー光線照射手段および高さ位置計測装置のブロック構成図。
【図３】図２に示す高さ位置計測装置を構成する制御手段によって求められる分光干渉波形を示す説明図。
【図４】図２に示す高さ位置計測装置を構成する制御手段によって求められる被加工物の表面までの光路長差を示す説明図。
【図５】図２に示す高さ位置計測装置を構成する制御手段によって求められる被加工物の表面までの光路長差と被加工物の表面までの光路長差および被加工物の厚みを示す光路長差の説明図。
【図６】図1に示すレーザー加工機によって加工される被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図。
【図７】図１に示すレーザー加工機によって図６に示す光デバイスウエーハに変質層を形成するレーザー加工工程の一実施形態を示す説明図。
【図８】本発明に従って構成されたレーザー加工機の他の実施形態を示すブロック構成図。
【図９】本発明に従って構成されたレーザー加工機の更に他の実施形態を示すブロック構成図。
【図１０】図６に示す光デバイスウエーハが図９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１１】図９に示すレーザー加工機に装備されたチャックテーブルに保持された被加工物の計測装置によって実施される高さ位置検出工程の説明図。
【図１２】図９に示すレーザー加工機によって図７に示す光デバイスウエーハに変質層を形成する加工工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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計測装置およびレーザー加工機の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
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位置を計測する計測装置を装備した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１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、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（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。
【００２０】
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１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支持テーブル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の上面である保持面上に被加工物である例えば円形形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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。
【００２１】
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加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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１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。
【００２２】
図示の実施形態におけるレーザー加工機１は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段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。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の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の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が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の加工送り量を検出することもできる。
【００２３】
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の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー加工機１は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段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。この送り量検出手段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の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が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の割り出し送り量を検出することもできる。
【００２５】
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上に矢印Ｙで示す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の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段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。
【００２６】
図示の実施形態の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に取り付けられた円筒形状のユニットハウジング５２を具備しており、ユニットホルダ５１が上記可動支持基台４２の装着部４２２に一対の案内レール４２３、４２３に沿って移動可能に配設されている。ユニットホルダ５１に取り付けられたユニットハウジング５２には、図２に示すレーザー光線照射手段６が配設されている。レーザー光線照射手段６は、パルスレーザー光線発振手段６１と、該パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線を図２において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー６２と、該方向変換ミラー６２によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物Wに照射する集光器６３を具備している。パルスレーザー光線発振手段６１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器６１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段６１２とから構成されており、例えば波長が１０６４nmのパルスレーザー光線を発振する。集光器６３は、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線を集光する対物レンズ６３１と、該対物レンズ６３１を収容するレンズケース６３２とからなっており、このレンズケース６３２はボイスコイルモータやリニアモータ等からなる第１の集光点位置調整手段６４によって図２において上下方向即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめられるようになっている。この第１の集光点位置調整手段６４は、後述する制御手段によって制御される。
【００２７】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工機１は、ユニットホルダ５１を可動支持基台４２の装着部４２２に設けられた一対の案内レール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）即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な方向に移動させるための第２の集光点位置調整手段５３を具備している。第２の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、上記レーザー光線照射ユニット５を案内レール４２３、４２３に沿って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ユニット５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ユニット５を下方に移動するようになっている。
【００２８】
上記レーザー光線照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の前端部には、撮像手段６５が配設されている。この撮像手段６５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。
【００２９】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工機１は、チャックテーブルに保持された被加工物の位置を検出する高さ位置計測装置７を具備している。この高さ位置計測装置７について、図２を参照して説明する。
図２に示す高さ位置計測装置７は、所定の波長領域を有する光を発する発光源７１と、該発光源７１からの光を光ファイバー７０からなる第１の経路７aに導くとともに該第１の経路７aを逆行する反射光を第２の経路７ｂに導く光分岐手段７２と、第１の経路７aに導かれた光をチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する検出光照射手段７３を具備している。上記発光源７１は、例えば波長が８２０〜８７０nm領域の光を発光するLED、SLD、LD、ハロゲン電源、ASE電源、スーパーコンティニアム電源を用いることができる。
【００３０】
上記検出光照射手段７３は、第１の経路７aに導かれた光を平行光に形成する第１のコリメーションレンズ７３１と、該第１のコリメーションレンズ７３１によって平行光に形成された光をチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに導く対物レンズ７３２と、第１のコリメーションレンズ７３１と対物レンズ７３２との間に配設され空気よりも屈折率が大きく実質的に光路長を伸ばす透明体からなる円筒状の基準光路長設定部材７３３とからなっている。円筒状の基準光路長設定部材７３３は、合成石英ガラスによって円筒状に形成され、中央に光を通過させる光通過孔７３３aが設けられている。この円筒状の基準光路長設定部材７３３の第１のコリメーションレンズ７３１側には光通過孔７３３aの入光部７３３ｂが開口しているとともに該入光部７３３ｂを囲繞する端面に環状の受光面７３３ｃが設けられている。また、円筒状の基準光路長設定部材７３３の対物レンズ７３２側には光通過孔７３３aの出光部７３３dが開口しているとともに該出光部７３３dを囲繞する端面に環状面に反射ミラー７３３eが形成されている。なお、反射ミラー７３３eは、例えば円筒状の基準光路長設定部材７３３の出光部７３３dを囲繞する環状の端面に銀を蒸着して形成されている。このように構成された円筒状の基準光路長設定部材７３３は、図示の実施形態においては屈折率が１．４５の合成石英ガラスによって形成されているので、環状の受光面７３３ｃで受光した光の反射ミラー７３３eまでの基準光路長が、光通過孔７３３aの入光部７３３ｂから出光部７３３dまでの光路長の１．４５倍となる。
【００３１】
上記第２の経路７ｂには、第２のコリメーションレンズ７４と回折格子７５およびラインイメージセンサー７６が配設されている。第２のコリメーションレンズ７４は、円筒状の基準光路長設定部材７３３の反射ミラー７３３eによって反射し円筒状の基準光路長設定部材７３３と第１のコリメーションレンズ７３１および第１の経路７aを逆行して光分岐手段７２から第２の経路２bに導かれた反射光と、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射し対物レンズ７３２と円筒状の基準光路長設定部材７３３の光通過孔７３３aと第１のコリメーションレンズ７３１および第１の経路７aを逆行して光分岐手段７２から第２の経路２bに導かれた反射光を平行光に形成する。上記回折格子７５は、第２のコリメーションレンズ７４によって平行光に形成された上記両反射光の干渉を回折し、各波長に対応する回折信号をラインイメージセンサー７６に送る。上記ラインイメージセンサー７６は、回折格子７５によって回折した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段８０に送る。
【００３２】
制御手段８０は、ラインイメージセンサー７６による検出信号から分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、円筒状の基準光路長設定部材７３３の環状の受光面７３３ｃで受光した光の反射ミラー７３３eまでの基準光路長と円筒状の基準光路長設定部材７３３の入光部７３３ｂからからチャックテーブル３６に保持された被加工物Wまでの光路長との光路長差を求め、該光路長差に基づいてチャックテーブル３６の表面からチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面までの距離を求める。即ち、制御手段８０は、ラインイメージセンサー７６からの検出信号に基づいて図３に示すような分光干渉波形を求める。図３において横軸は反射光の波長を示し、縦軸は光強度を示している。
【００３３】
以下、制御手段８０が上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて実行する波形解析の一例について説明する。
上記円筒状の基準光路長設定部材７３３の環状の受光面７３３ｃと反射ミラー７３３eまでの長さを（L）とすると屈折率（図示の実施形態においては１．４５）を乗算した１．４５Lが光路長となりこの光路長を基準光路長（L1）とし、円筒状の基準光路長設定部材７３３の入光部７３３ｂからからチャックテーブル３６に保持された被加工物Wまでの光路長を（L2）とし、基準光路長（L1）と光路長（L2）との差を光路長差（d＝L1−L2）とする。なお、図示の実施形態において光路長差（d＝L1−L2）は、例えば５００μmに設定されているものとする。
【００３４】
次に、制御手段８０は、上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行する。この波形解析は、例えばフーリエ変換理論やウエーブレット変換理論に基づいて実行することができるが、以下に述べる実施形態においては下記数式１、数式２、数式３に示すフーリエ変換式を用いた例について説明する。
【００３５】
【数１】
0005513272.tif 000002
【００３６】
【数２】
0005513272.tif 000003
【００３７】
【数３】
0005513272.tif 000004
【００３８】
上記数式において、λは波長、dは上記光路長差（L1−L2）、W(λi)は窓関数である。
上記数式１は、cosの理論波形と上記分光干渉波形（I（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い光路長差(d)を求める。また、上記数式２は、sinの理論波形と上記分光干渉波形（I（λn））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い））、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い光路長差(d)を求める。そして、上記数式３は、数式１の結果と数式２の結果の平均値を求める。
【００３９】
制御手段８０は、上記数式１、数式２、数式３に基づく演算を実行することにより、図４に示すように信号強度が高い光路長差(d)を求める。図４において横軸は光路長差(d)を示し、縦軸は信号強度を示している。図４の(a)は光路長差(d)が６３０μmの場合であり、この場合チャックテーブル３６の表面から被加工物Wの表面（上面）までの距離は図示の実施形態においては１３０μmである。図４の(b)は光路長差(d)が５８０μmの場合であり、この場合チャックテーブル３６の表面から被加工物Wの表面（上面）までの距離は図示の実施形態においては８０μmである。このように、上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行して光路長差(d)を求めることにより、チャックテーブル３６の表面から被加工物Wの上面までの距離を求めることができる。なお、制御手段８０は、上記図４に示す解析結果を表示手段８１に表示する。
【００４０】
上述した実施形態においては、被加工物Wがシリコンウエーハのように上記波長領域の光を透過しない場合について説明したが、次に被加工物Wがサファイアやガラス等の光が透過する材料によって形成されている場合について説明する。
光が透過する被加工物Wの場合には、被加工物Wに照射された光は被加工物Wの表面（上面）で反射する反射光と被加工物Wの裏面（下面）で反射する反射光が生成され、この両反射光が対物レンズ７３２と円筒状の基準光路長設定部材７３３の光通過孔７３３aと第１のコリメーションレンズ７３１および第１の経路７aを逆行して第１の光分岐手段７２から第２の経路２bに導かれる。一方、上述したように円筒状の基準光路長設定部材７３３の反射ミラー７３３eによって反射した反射光も円筒状の基準光路長設定部材７３３と第１のコリメーションレンズ７３１および第１の経路７aを逆行して第１の光分岐手段７２から第２の経路２bに導かれる。このようにして第２の経路６bに導かれた各反射光が第２のコリメーションレンズ７４によって平行光に形成され、更に回折格子７５によって回折されてラインイメージセンサー７６に導かれる。そして、ラインイメージセンサー７６は回折格子７５によって回折した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段８０に送る。このように被加工物Wの表面（上面）と裏面（下面）および円筒状の基準光路長設定部材７３３の反射ミラー７３３eによって反射した各反射光による分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて上述した波形解析を実行すると、図５に示すように信号強度が高い光路長差(d)が３個求められる。図５において横軸は光路長差(d)を示し、縦軸は信号強度を示している。図５に示す例においては、光路長差(d)が６２０μmの位置と光路長差(d)が５００μmの位置と光路長差(d)が１２０μmの位置で信号強度が高く表されている。光路長差(d)が６２０μmの位置の信号強度(A)は被加工物Wの表面（上面）を表し、この場合チャックテーブル３６の表面から被加工物Wの表面（上面）までの距離は図示の実施形態においては１２０μmである。また、光路長差(d)が５００μmの位置の信号強度(B)は被加工物Wの裏面（下面）を表し、この場合チャックテーブル３６の表面から被加工物Wの裏面（下面）までの距離は図示の実施形態においては零（０）である。一方、光路長差(d)が１２０μmの位置の信号強度(C)は被加工物Wの厚みを表しており、被加工物Wの厚みが１２０μmであることが直接求められる。なお、制御手段８０は、上記図５に示す解析結果を表示手段８１に表示する。
【００４１】
図示の実施形態におけるレーザー加工機１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光デバイスウエーハ１０の斜視図が示されている。図６に示す光デバイスウエーハ１０は、厚みが例えば１００μmのサファイアウエーハからなっており、その表面１０ａに窒化ガリウム系化合物半導体からなる光デバイス層が積層され格子状に形成された複数のストリート１０１によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１０２が形成されている。
【００４２】
上述したレーザー加工機１を用い、上記光デバイスウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、光デバイスウエーハ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、光デバイスウエーハ１０の内部に変質層を形成する際に、光デバイスウエーハ１０の厚さ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に際しては、上述した高さ位置計測装置７によってチャックテーブル３６の保持面に保持された光デバイスウエーハ１０の上面位置を計測しつつレーザー光線を照射する。
【００４３】
高さ位置計測装置７によってチャックテーブル３６の保持面に保持された光デバイスウエーハ１０の上面位置を計測しつつレーザー光線を照射するには、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の保持面上に光デバイスウエーハ１０の裏面１０ｂを上にして載置し、チャックテーブル３６の保持面上に光デバイスウエーハ１０を吸引保持する。このようにしてチャックテーブル３６に光デバイスウエーハ１０を吸引保持したならば、加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を撮像手段６５の直下に位置付ける。
【００４４】
チャックテーブル３６が撮像手段６５の直下に位置付けられると、撮像手段６５および制御手段９０によって光デバイスウエーハ１０のレーザー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。即ち、撮像手段６５および制御手段８０は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、該ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射する集光器６３との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、検出位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート１０１に対しても、同様に検出位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ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、光デバイスウエーハ１０を形成するサファイアウエーハは透明体であるため、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。
【００４５】
以上のようにしてチャックテーブル３６の保持面に保持された光デバイスウエーハ１０に形成されているストリート１０１を検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、加工送り手段３７および第１の割り出し送り手段３８を作動して図７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６の集光器６３が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定のストリート１０１の一端（図７の（ａ）において左端）を高さ位置計測装置７を構成する検出光照射手段７３の直下に位置付ける。次に、高さ位置計測装置７を作動するとともに加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図７の(a)において矢印Ｘ１で示す加工送り方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。このようにして高さ位置計測装置７を作動することにより、上述したように光デバイスウエーハ１０の上面（裏面）における所定のストリート１０１に沿った高さ位置が計測される。そして、制御手段８０は、加工送り量検出手段３７４からの検出信号と高さ位置計測装置７からの計測信号に基づいて、光デバイスウエーハ１０の移動位置に対応する上面（裏面）の高さ位置を上述したように求め、この光デバイスウエーハ１０の移動位置に対応する上面（裏面）の高さ位置を内蔵するメモリに格納する。
【００４６】
次に、制御手段８０は、加工送り量検出手段３７４から送られる検出信号に基づいてチャックテーブル３６のX1で示す方向への移動距離を求める。そして、この移動距離が図７の (b)に示すように検出光照射手段７３と集光器６３の中心間距離Sに達したら、制御手段８０は光デバイスウエーハ１０の所定のストリート１０１の一端（図７の（b）において左端）が集光器６３の直下に達したと判断し、レーザー光線照射手段６を作動し集光器６３からパルスレーザー光線を照射する。このとき、制御手段８０は、メモリに格納されたストリート１０１の一端（図７の（b）において左端）の上面（裏面）の高さ位置に基づいて、集光器６３から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pをストリート１０１の上面（裏面）の高さ位置から内部に所定距離（例えば５０μm）の深さ位置に位置付けるように第１の集光点位置調整手段６４を制御する。以後、制御手段８０は、加工送り量検出手段３７４から送られる検出信号と検出光照射手段７３からの計測信号に基づいて、検出光照射手段７３と集光器６３の中心間距離Sだけ遅らせて集光器６３から照射されるパルスレーザー光線の集光点Pをストリート１０１の上面（裏面）の高さ位置から内部に所定距離（例えば５０μm）の深さ位置に位置付けるように、第１の集光点位置調整手段６４を制御する。そして、図７の(c)で示すように集光器６３の照射位置にストリート１０１の他端（図７の(b)において右端）が達したら、制御手段８０は、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（レーザー加工工程）。この結果、光デバイスウエーハ１０の内部には、図７の(c)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。
【００４７】
なお、上記レーザー加工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。
レーザー光線            ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長                    ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数          ：８０ｋＨｚ
パルス幅                ：１２０ns
平均出力                ：１．２W
集光スポット径          ：φ２μｍ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／秒
【００４８】
以上のようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工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交する方向に延びる各ストリート１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行する。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、光デバイスウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に光デバイスウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで光デバイスウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ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。
【００４９】
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工機の他の実施形態について、図８を参照して説明する。なお、図８に示す実施形態においては、上記図２に示すレーザー加工機の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図８に示すレーザー加工機は、２個の検出光照射手段７３a、７３bを備え、レーザー光線照射手段６の集光器６３に近接し加工送り方向（Ｘ軸方向）の両側にそれぞれ配設される。そして、光分岐手段７２と２個の検出光照射手段７３a、７３bとの間に形成される第１の経路７aを構成する光ファイバー７０a、７０bと光分岐手段７２との間に光スイッチ９が配設されている。この光スイッチ９は、上記一方の検出光照射手段７３aから光ファイバー７０aに導かれた反射光と他方の検出光照射手段７３bから光ファイバー７０bに導かれた反射光を切り替えて、いずれか一方を光分岐手段７２に導く機能を有し、上記制御手段８０によって制御される。なお、図８に示すレーザー加工機における他の構成部材は上記図２に示すレーザー加工機の構成部材と実質的に同一である。このように、２個の検出光照射手段７３a、７３bをレーザー光線照射手段６の集光器６３に近接し加工送り方向（Ｘ軸方向）の両側にそれぞれ配設することにより、チャックテーブル３６を加工送り方向（Ｘ軸方向）に往復動する際に、チャックテーブル３６に保持された被加工物の上面の高さ位置を計測しつつレーザー加工することができる。
【００５０】
次に、本発明に従って構成されたレーザー加工機の更に他の実施形態について、図９を参照して説明する。なお、図９に示す実施形態においては、上記図２に示すレーザー加工機の構成部材と同一部材には同一符号を付して、その説明は省略する。
図９に示すレーザー加工機は、高さ位置計測装置７の検出光照射手段７３を構成する円筒状の基準光路長設定部材７３３の光通過孔７３３aを通過した光をレーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する対物レンズ６３１を通してチャックテーブル３６に保持された被加工物に照射するように構成されている。そして、高さ位置計測装置７の検出光照射手段７３を構成する円筒状の基準光路長設定部材７３３とレーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する対物レンズ６３１との間に、レーザー光線照射手段６のパルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線を集光器６３を構成する対物レンズ６３１に向けて方向変換するダイクロイックミラー６５が配設される。このダイクロイックミラー６５は、円筒状の基準光路長設定部材７３３の光通過孔７３３aからの光は通過させるが、パルスレーザー光線発振手段６１から発振されたパルスレーザー光線を対物レンズ６３１に向けて方向変換する。また、円筒状の基準光路長設定部材７３３とダイクロイックミラー６５との間には、第１のコリメーションレンズ７３１によって形成された平行光を集光し対物レンズ６３１に集光点を位置付けて対物レンズ６３１からの光を擬似平行光に生成する集光レンズ６６が配設されている。このように円筒状の基準光路長設定部材７３３とダイクロイックミラー６５との間に集光レンズ６６を配設して対物レンズ６３１からの光を擬似平行光に生成することにより、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射した反射光が対物レンズ６３１と集光レンズ６６と円筒状の基準光路長設定部材７３３の光通過孔７３３aおよび第１のコリメーションレンズ７３１を介して逆行する際に第１の経路７aを構成する光ファイバー７０に収束させることができる。このように構成されたレーザー加工機においては、レーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する対物レンズ６３１が高さ位置計測装置７の検出光照射手段７３を構成する対物レンズとして機能するように構成されている。
【００５１】
図９に示す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９に示すレーザー加工機を用いて、上記光デバイスウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、光デバイスウエーハ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。即ち、先ずチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の裏面１０ｂを上にして載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸引保持する。そして、上述したように光デバイスウエーハ１０のレーザー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。
【００５２】
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上の光デバイスウエーハ１０は、図１０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１０の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ１０を図１０の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。
【００５３】
なお、図１０の（ａ）および図１０の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における光デバイスウエーハ１０に形成された各ストリート１０１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、その設計値のデータが制御手段８０のメモリに格納されている。
【００５４】
上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている光デバイスウエーハ１０に形成されたストリート１０１を検出し、検出位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図１０の（ａ）において最上位のストリート１０１をレーザー光線照射手段６の集光器６３の直下に位置付ける。そして、更に図１１で示すようにストリート１０１の一端（図８において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図１０の（ａ）参照）を集光器６３を構成する対物レンズ６３１の直下に位置付ける。そして、位置計測装置７を作動するとともに、チャックテーブル３６を図１１において矢印Ｘ１で示す方向に移動し、送り終了位置座標値(B1)まで移動する（高さ位置検出工程）。この結果、光デバイスウエーハ１０の図１０の（ａ）において最上位のストリート１０１に沿って上面の高さ位置が高さ位置計測装置７によって上述したように計測される。この計測された上記光路長差(d)および高さ位置は、上記制御手段８０のメモリに格納される。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って高さ位置検出工程を実施し、各ストリート１０１における上面の高さ位置を制御手段８０のメモリに格納する。
【００５５】
以上のようにして光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って高さ位置検出工程を実施したならば、光デバイスウエーハ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を実施する。
このレーザー加工を実施するためには、先ずチャックテーブル３６を移動して図１０の（ａ）において最上位のストリート１０１をレーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する集光レンズ６３１の直下に位置付ける。そして、更に図１２の（ａ）で示すようにストリート１０１の一端（図１２の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図９の（ａ）参照）を対物レンズ６３１の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する対物レンズ６３１から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０の裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に合わせる。次に、レーザー光線照射手段６を作動し、対物レンズ６３１から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（レーザー加工工程）。そして、図１２の(b)で示すように対物レンズ６３１の照射位置がストリート１０１の他端（図１２の(b)において右端）に達したら、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。このレーザー加工工程においては、制御手段８０はメモリに格納されている光デバイスウエーハ１０のストリート１０１における裏面１０b(上面)の高さ位置に基いて、第１の集光点位置調整手段６４を制御し、集光器６３をZ軸方向（集光点位置調整方向）に移動し、レーザー光線照射手段６の集光器６３を構成する対物レンズ６３１を図１２の(b)で示すように光デバイスウエーハ１０のストリート１０１における裏面１０b(上面)の高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この第１の集光点位置調整手段６４の制御においては、制御手段８０は上記光路長差(d)が所定の値になるように制御する。この結果、光デバイスウエーハ１０の内部には、図１２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。
【００５６】
なお、上記レーザー加工工程における加工条件は、上記図７に示すレーザー加工工程の加工条件と同じでよい。
以上のようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工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交する方向に延びる各ストリート１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行する。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、光デバイスウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に光デバイスウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで光デバイスウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ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。
【００５７】
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計測装置をレーザー加工機に適用した例を示したが、本発明による計測装置は切削ブレードを装備した切削加工機等の他の加工機に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５８】
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：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
５：レーザー光線照射ユニット
５３：第２の集光点位置調整手段
６：レーザー光線照射手段
６１：パルスレーザー光線発振手段
６３：集光器
６３１：対物レンズ
６４：第１の集光点位置調整手段
６５：撮像手段
７：高さ位置計測装置
７１：発光源
７２：光分岐手段
７３：検出光照射手段
７３１：第１のコリメーションレンズ
７３２：対物レンズ
７３３：円筒状の基準光路長設定部材
７４：第２のコリメーションレンズ
７５：回折格子
７６：ラインイメージセンサー
８０：制御手段
１０：光デバイスウエーハ
【図１】
0005513272.tif 000005
【図２】
0005513272.tif 000006
【図３】
0005513272.tif 000007
【図４】
0005513272.tif 000008
【図５】
0005513272.tif 000009
【図６】
0005513272.tif 000010
【図７】
0005513272.tif 000011
【図８】
0005513272.tif 000012
【図９】
0005513272.tif 000013
【図１０】
0005513272.tif 000014
【図１１】
0005513272.tif 000015
【図１２】
0005513272.tif 000016