(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度なレーザー加工が可能なレーザー加工装置を提供する。【解決手段】高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付けて保持手段と高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、保持手段と高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、集光器を上下に移動させながら集光器と保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、集光器を記憶された高さ情報に基づいて集光器を上下に移動させながらウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す復路加工ステップを備える。【選択図】図４
2018183788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー加工装置であって、
ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射しウエーハの内部に加工を施す集光器を備えたレーザー照射手段と、該保持手段と該集光器とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該集光器とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、レーザー光線の集光点が位置付けられるウエーハの上面高さを検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段が検出した高さ情報を加工送り方向の座標に対応して記憶する記憶手段と、各手段を制御する制御手段と、を少なくとも備え、
該制御手段は、
該高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付けて該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、
該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、
該集光器を高さ情報が記憶されたウエーハの加工すべき領域に位置付け該往路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、
該集光器をウエーハの次に加工すべき領域に位置付け該復路高さ記憶ステップに記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す復路加工ステップと、を備え、
該往路高さ記憶ステップと、該復路高さ記憶ステップと、該往路加工ステップと、該復路加工ステップと、を繰り返して実行する、ウエーハに加工を施すレーザー加工装置。
【請求項２】
ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射しウエーハの内部に加工を施す集光器を備えたレーザー照射手段と、該保持手段と該集光器とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該集光器とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、レーザー光線の集光点が位置付けられるウエーハの上面高さを検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段が検出した高さ情報を加工送り方向の座標に対応して記憶する記憶手段と、各手段を制御する制御手段と、を少なくとも備えたレーザー加工装置によって実行されるレーザー加工方法であって、
該高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付けて該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、
該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、
該集光器をウエーハの加工すべき領域に位置付け該往路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、
該集光器をウエーハの次に加工すべき領域に位置付け該復路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させてウエーハの次に加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置づけて加工を施す復路加工ステップと、を備え、
該往路高さ記憶ステップと、該復路高さ記憶ステップと、該往路加工ステップと、該復路加工ステップと、を繰り返し実施してウエーハに加工を施すレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハの高さを適正に計測し、レーザー加工を実施できるレーザー加工装置、及びレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され携帯電話、通信機器、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
レーザー加工装置は、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射しウエーハの内部に改質層を形成する加工を施す集光器を備えたレーザー照射手段と、該保持手段と該集光器とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸方向送り手段と、該保持手段と該集光器とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、レーザー光線の集光点が位置付けられるウエーハの上面高さを検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段が検出した高さ情報を加工送り方向の座標に対応して記憶する記憶手段と、各手段を制御する制御手段と、を少なくとも備えていて、該レーザー加工を施すことにより分割予定ラインに沿って分割の起点を形成する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
上記特許文献１に記載されたレーザー加工方法によれば、ウエーハの高さを検出する高さ検出手段によって分割予定ラインに対応する領域の高さを予め検出して記憶し、記憶された高さ情報に基づいて集光器を上下に移動しながら集光点を適正な位置に位置付け所望の加工を施している。
【０００５】
一般的に加工領域の上面高さを検出して記憶し、該高さ情報に基づいて加工を施すことを想定した場合、全ての加工領域の上面高さを計測して全ての高さ情報を記憶することは、制御手段に備えられるメモリ領域に限りがあることから、現実には困難である場合が多い。
よって、高さ情報を記憶するメモリを節約すべく、加工が予定される加工領域、例えば複数の分割予定ライン毎に一つの分割予定ラインを選択して、一方向（例えば往路方向）に高さ検出手段をなぞりながら計測した高さ情報を代表値として記憶し、該高さの計測を実施した分割予定ラインのみならず、高さ計測をしていない近傍の分割予定ラインに対して該高さ情報を代用値として適用し、加工用のレーザー光線の集光点位置を調整してレーザー加工を施すことが試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、一部の分割予定ラインの高さ情報を代用値として検出し、該高さ情報に基づいてウエーハの内部の所定の位置にレーザー光線の集光点を位置付けてレーザー加工を施す場合、どうしても正確性に欠け、精密なレーザー加工とならない問題がある。さらに、加工効率を向上させるために、ウエーハを保持する保持手段が往路方向、復路方向いずれに移動している場合にもレーザー光線を照射して加工する際に、計測用光を一方向に移動させながら取得した該高さ情報に基づいてレーザー加工を施す場合、集光器が高さ情報に正確に追随しない場合があり、集光点が適正な位置に位置付けられず高精度な加工ができないという問題が生じることが判明した。
【０００８】
上記問題について。出願人が鋭意検討を行ったところ、次のような点が原因であることが判明した。まず、従来におけるウエーハの上面高さの検出は、各分割予定ラインにおける計測条件を同一にすべく、ウエーハを保持する保持手段をＸ軸方向における一の方向に移動させながら、ウエーハの上面高さを計測し、Ｘ軸方向のＸ座標に対応させて上面高さを記憶している。そして、該高さを計測した分割予定ラインのみならず、隣接する近傍の分割予定ラインに対しても、この一の方向に保持手段を移動させながら計測した高さ情報に基づいてレーザー加工時の集光点位置を調整してレーザー加工を実施することとしている。ここで、該保持手段を一の方向に移動させる場合と該一の方向とは逆の方向に移動させる場合とでは移動手段において微少なヒステリシスが存在している。したがって、該保持手段を、高さ計測を行った際の方向とは逆の方向に移動させる場合は、該一の方向に移動させる場合との間で、ヒステリシスの分だけＸ軸方向にずれが生じ、レーザー加工を施す際の集光点位置を適正な位置に位置付けられず、その結果、高精度な加工ができないという問題が生じていたのである。
【０００９】
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、計測したウエーハの高さ情報に基づいて高精度なレーザー加工が可能なレーザー加工装置、及びレーザー加工方法に解決すべき課題がある。
【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、レーザー加工装置であって、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射しウエーハの内部に加工を施す集光器を備えたレーザー照射手段と、該保持手段と該集光器とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該集光器とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、レーザー光線の集光点が位置付けられるウエーハの上面高さを検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段が検出した高さ情報を加工送り方向の座標に対応して記憶する記憶手段と、各手段を制御する制御手段と、を少なくとも備え、該制御手段は、該高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付けて該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、該集光器を高さ情報が記憶されたウエーハの加工すべき領域に位置付け該往路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、該集光器をウエーハの次に加工すべき領域に位置付け該復路高さ記憶ステップに記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す復路加工ステップと、を備え、該往路高さ記憶ステップと、該復路高さ記憶ステップと、該往路加工ステップと、該復路加工ステップと、を繰り返して実行する、ウエーハに加工を施すレーザー加工装置が提供される。
【００１１】
また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、ウエーハを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射しウエーハの内部に加工を施す集光器を備えたレーザー照射手段と、該保持手段と該集光器とを相対的にＸ軸方向に加工送りするＸ軸送り手段と、該保持手段と該集光器とをＸ軸方向に直交するＹ軸方向に相対的に加工送りするＹ軸送り手段と、レーザー光線の集光点が位置付けられるウエーハの上面高さを検出する高さ検出手段と、該高さ検出手段が検出した高さ情報を加工送り方向の座標に対応して記憶する記憶手段と、各手段を制御する制御手段と、を少なくとも備えたレーザー加工装置によって実行されるレーザー加工方法であって、該高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付けて該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、該保持手段と該高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、該集光器をウエーハの加工すべき領域に位置付け該往路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、該集光器をウエーハの次に加工すべき領域に位置付け該復路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて該集光器を上下に移動させながら該集光器と該保持手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させてウエーハの次に加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置づけて加工を施す復路加工ステップと、を備え、該往路高さ記憶ステップと、該復路高さ記憶ステップと、該往路加工ステップと、該復路加工ステップと、を繰り返し実施してウエーハに加工を施すレーザー加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレーザー加工方法装置、及びレーザー加工方法によれば、高さ検出手段をウエーハの加工すべき領域に位置付け該保持手段と高さ検出手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させながら高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する往路高さ記憶ステップと、保持手段と高さ検出手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させながらウエーハの次に加工すべき領域の高さを検出してＸ座標に対応して高さ情報を該記憶手段に記憶する復路高さ記憶ステップと、集光器を高さ情報が記憶されたウエーハの加工すべき領域に位置付け往路高さ記憶ステップで記憶された高さ情報に基づいて集光器を上下に移動させながら集光器と保持手段とを相対的に往路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す往路加工ステップと、集光器をウエーハの次に加工すべき領域に位置付け復路高さ記憶ステップに記憶された高さ情報に基づいて集光器を上下に移動させながら集光器と保持手段とを相対的に復路のＸ軸方向に移動させてウエーハの加工すべき領域の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて加工を施す復路加工ステップと、を備え、往路高さ記憶ステップと、復路高さ記憶ステップと、往路加工ステップと、復路加工ステップと、を繰り返して実行することにより、高さを検出する方向と、レーザー加工を施す方向とが一致することから、ヒステリシスの減少がなくなり、高さ情報に基づいて集光器を上下に移動させることができ、往路、復路で効率よくレーザー加工を実施する際にも、予め計測して記憶した高さ情報に追随してウエーハの内部に集光点を適正に位置付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に基づき構成されたレーザー加工装置の全体斜視図である。
【図２】図１に示されたレーザー加工装置を構成するレーザー照射手段を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の高さ検出、レーザー加工を説明するためのウエーハの一部拡大断面図である。
【図４】本発明の往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップ、往路加工ステップ、復路加工ステップを説明するためのイメージ図である。
【図５】図１に示すレーザー加工装置の制御手段における高さ情報の演算方法を説明するためのイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工装置の一実施形態、及び該レーザー加工装置を用いて実施されるレーザー加工方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本実施形態のレーザー加工装置２、及び被加工物であるウエーハ１０の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、ウエーハ１０を保持する保持手段６と、静止基台２ａ上に配設され保持手段６を移動させる移動手段８と、保持手段６に保持されるウエーハ１０にレーザー光線を照射するレーザー照射手段２４と、静止基台２ａ上の移動手段８の側方に立設される垂直壁部５１、及び垂直壁部５１の上端部から水平方向に延びる水平壁部５２からなる枠体５０とを備えている。枠体５０の水平壁部５２内部には、レーザー照射手段２４の光学系が内蔵されており、水平壁部５２の先端下面には、レーザー照射手段２４の集光器２４ａが配設されている。また、集光器２４ａに対しＸ軸方向に隣接した位置には、赤外線を照射して被加工物を透過し被加工物の下面側に形成されたデバイスや分割予定ラインを検出できる撮像手段２６が配設される。保持手段６には、図に示すように、環状のフレームＦに保護テープＴを介して裏面１０ｂ側を上方にして保持されたウエーハ１０が吸引保持される。
【００１６】
保持手段６は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台２ａに搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３０と、図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３０に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向可動板３１の上面に固定された円筒状の支柱３２と、支柱３２の上端に固定された矩形状のカバー板３３とを含む。カバー板３３には、Ｘ軸方向に保持手段６、及び後述する移動手段８を覆う蛇腹が配設され（図示は省略している。）、カバー板３３上に形成されたＹ軸方向に伸びる長穴を通って上方に延びる円形状の被加工物を保持し、図示しない回転駆動手段により周方向に回転可能に構成されたチャックテーブル３４が配設されている。チャックテーブル３４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック３５が配置されている。吸着チャック３５は、支柱３２を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。なお、Ｘ軸方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸方向は矢印Ｙで示す方向であってＸ軸方向に直交する方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で規定される平面は実質上水平である。
【００１７】
移動手段８は、Ｘ軸送り手段４０と、Ｙ軸送り手段４１と、を含む。Ｘ軸送り手段４０は、ボールねじ４０ａを介してモータ４０ｂの回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板３０に伝達し、基台２ａ上の案内レールに沿ってＸ軸方向可動板３０をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸送り手段４１は、ボールねじ４１ａを介してモータ４１ｂの回転運動を直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３１に伝達し、Ｘ軸方向可動板３０上の案内レールに沿ってＹ軸方向可動板３１をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸送り手段４０、Ｙ軸送り手段４１、該回転駆動手段には、それぞれ位置検出手段が配設されており、チャックテーブル３４のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、図示しない制御手段から指示される信号に基づいてＸ軸送り手段４０、Ｙ軸送り手段４１、及び該回転駆動手段が駆動され、任意の位置および角度にチャックテーブル３４を正確に位置付けることが可能になっている。
【００１８】
図２に基づいて、本実施形態におけるレーザー加工装置２を構成するレーザー照射手段２４をより具体的に説明する。図２に示すように、レーザー照射手段２４は、加工用のレーザー光線であって、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなるウエーハ１０に対して透過性を有する１０６４ｎｍ波長のレーザー光線ＬＢを集光器２４ａから照射するためのレーザー発振器２４１を備えている。レーザー発振器２４１から発振されたレーザー光線ＬＢの光路上には、可視光線の波長を含む６００〜８００ｎｍ波長の光を反射し、他の波長領域の光を透過させるダイクロイックミラー２４２が配設される。レーザー発振器２４１から発振されたレーザー光線ＬＢがダイクロイックミラー２４２を直進した後の光路上には、反射ミラー２４３が配設されている。反射ミラー２４３にて進行方向が変換されたレーザー光線ＬＢは、集光器２４ａに内蔵された集光レンズ２４４にて集光され、チャックテーブル３４に保持されたウエーハ１０に照射される。集光レンズ２４４は、図に示すように、磁石とコイルによって所謂ボイスコイルモータ２４５を構成し、制御手段２０からの制御信号を受けることにより、ウエーハ１０を保持する保持面に対して垂直な集光点位置調整方向、すなわち図中矢印Ｚで示すＺ方向における所望の位置に移動させることが可能である。
【００１９】
さらに、図２に示すように、本実施形態のレーザー照射手段２４は、ウエーハ１０の上面高さを計測し記憶する高さ計測工程を実施する高さ検出手段２５を備えている。高さ検出手段２５は、可視光線（７００ｎｍ波長）である計測用光ＬＢ１を発光する発光手段２５１と、発光手段２５１から照射された計測用光ＬＢ１を上記ダイクロイックミラー２４２に向けて通過させる第１のビームスプリッター２５２と、図３（ａ）に示すようにウエーハ１０の上面にて反射し戻ってきた戻り光ＬＢ１’を反射するダイクロイックミラー２４２及び第１のビームスプリッター２５２にて反射された戻り光ＬＢ１’のみを通過させるべく設置される６８０〜７２０ｎｍ波長の光が通過可能なバンドパスフィルター２５３と、バンドパスフィルター２５３を通過した戻り光ＬＢ１’を、１：１の割合で透過光ＬＢ１’ａと、反射光ＬＢ１’ｂとに分離する第２のビームスプリッター２５４と、第２のビームスプリッター２５４を透過した透過光ＬＢ１’ａを集光する集光レンズ２５５と、集光レンズ２５５により集光された透過光ＬＢ１’ａの光強度Ｄ１を電圧で出力する受光素子２５６と、第２のビームスプリッター２５４にて反射した反射光ＬＢ１’ｂを集光する集光レンズ２５７と、集光レンズ２５７にて集光された反射光ＬＢ１’ｂが最も小さく集光された場合のスポット径と同等の幅を有するスリット２５９が形成されたマスク２５８と、マスク２５８のスリット２５９を通過した反射光ＬＢ１’ｂの光強度Ｄ２を電圧で出力する受光素子２６０と、と備えている。受光素子２５６、２６０によって検出される光強度Ｄ１、Ｄ２を示す電圧信号は、制御手段２０に出力される。なお、説明の都合上、マスク２５８は、図中にてスリット２５９が見えるように示しているが、実際は上下方向に開口するスリットである。以下に、高さ検出手段２５によりウエーハ１０の上面の高さが計測される原理について具体的に説明する。
【００２０】
計測用光ＬＢ１は上述したように、可視光線（７００ｎｍ波長）であり、集光器２４ａの集光レンズ２４４からウエーハ１０に対して照射される際の集光点は、チャックテーブル３４の吸着チャック３５の表面から所定の距離だけ上方（例えばウエーハの厚みが２００μｍの場合は２２０μｍ）にある基準位置に設定される。該基準位置は、ウエーハ１０の厚さに多少のばらつきがあったとしても、ウエーハ１０の上面よりも常に上方の位置になるように設定され、高さ計測中にその基準位置は変化しないように固定される。
【００２１】
ここで、第２のビームスプリッター２５４にて分離された一方の透過光ＬＢ１’ａは、集光レンズ２５５によって全て集光され、常に１００％が受光素子２５６によって受光される。よって、ウエーハ１０の上面の高さが変化して反射位置が変化したとしても、発光手段２５１が照射する光源の光量が変化しない限り、受光素子２５６から出力される光強度Ｄ１も一定となる。
【００２２】
他方、第２のビームスプリッター２５４にて反射させられ受光素子２６０にて受光される反射光ＬＢ１’ｂは、ウエーハ１０の上面の高さが変化するに伴い、適宜変化する値となる。なぜなら、ウエーハ１０の上面の高さが変化すると、ウエーハ１０の上面に形成されるスポットの大きさが変化する。ウエーハ１０の上面の高さが高くなると、計測用光ＬＢ１の集光点が設定された基準位置に近づくため、ウエーハ１０の上面で反射する際のスポット形状が小さくなる。これにより、戻り光ＬＢ１’の断面積も小さくなり、集光レンズ２５７によって集光された後、マスク２５８に到達した際のスポットの形状も小さくなって、スリット２５９を通過できる反射光ＬＢ１’ｂの割合が増大する。よって、ウエーハ１０の上面高さが高くなるほど、スリット２５９を通過する反射光ＬＢ１’ｂの量が増加し、受光素子２６０で検出される光強度Ｄ２は大きな値となり、逆にウエーハ１０の上面の高さが低くなるほど光強度Ｄ２の値は小さな値となる。
【００２３】
ここで、受光素子２５７にて検出される光強度Ｄ１は、上述したようにウエーハ１０の上面の高さに関わらず一定であるから、光強度Ｄ１とＤ２の光強度比Ｄ１／Ｄ２は、ウエーハ１０の上面の高さに応じて変化する値となり、Ｄ１／Ｄ２が１に近づくほどウエーハ１０の上面高さが高い、すなわち、該基準位置に近い位置にあること、Ｄ１／Ｄ２が大きい値になるほど該基準位置から離れた低い位置にあることが理解される。よって、光強度比Ｄ１／Ｄ２に対応する基準位置からの距離を予め実験により得てｍａｐを作成しておくことにより、上記した光強度比Ｄ１／Ｄ２から、ウエーハ１０の上面の高さを容易に算出することができる。
【００２４】
制御手段２０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略する。）。制御手段２０には、光強度Ｄ１、Ｄ２に基づいて光強度比Ｄ１／Ｄ２を演算するＤ１／Ｄ２演算部２０１と、上述した光強度比Ｄ１／Ｄ２に基づいてウエーハ１０の上面の高さを算出するｍａｐと、該ｍａｐに基づいて算出されたウエーハ上面の高さを計測用光ＬＢ１が照射された座標位置に対応させて記憶する高さ記憶部２０２と、が設定されている。
【００２５】
上記レーザー加工装置２は、概ね以上のような構成を備えており、レーザー加工装置２によって実行される制御、及びウエーハの加工方法について、以下詳細に説明する。
【００２６】
図１には、本実施形態によって加工されるシリコン（Ｓｉ）により構成され、例えば厚みが２００μｍの円形のウエーハ１０が示されている。ウエーハ１０の表面１０ａには、格子状に配列された本実施形態において加工領域となる分割予定ラインによって複数の領域に区画されている。該分割予定ラインによって区画された各領域には、デバイスが形成されている。ウエーハ１０は、保護テープＴを介して環状のフレームＦに保持されたウエーハ１０が載置される。図に示すように、保護テープＴには、ウエーハ１０の表面１０ａが貼着され、裏面１０ｂ側が上方になるように保持される。よって、本実施形態におけるウエーハ１０の「上面」とは、ウエーハの裏面１０ｂ側となる。
【００２７】
本発明に基づき構成されるレーザー加工装置２では、以下のようなレーザー加工方法を実施することによりウエーハ１０に対するレーザー加工を実施する。
【００２８】
レーザー加工装置２に搬送されたウエーハ１０は、保護テープＴを介して環状のフレームＦに支持された状態でチャックテーブル３４に載置され、吸引保持される。次いで、チャックテーブル３４を、移動手段８を作動して、ウエーハ１０を透過する赤外線を照射して撮像可能な撮像手段２６の直下に位置付ける。ウエーハ１０が撮像手段２６の直下に位置付けられたならば、パターンマッチング等の画像処理手段を実行し、集光器２４ａとウエーハ１０上の加工位置である分割予定ラインとの位置合わせ（アライメント）を実施し、該位置合わせの結果は、制御手段２０に送られ記憶される。
【００２９】
そして、上記したアライメントが行われたならば、チャックテーブル３４を移動して、図４（ａ）に示す往路ｒ１の高さ計測開始位置Ｑ１を集光器２４ａの直下に位置付ける。そして、高さ検出手段２５を作動して計測用光ＬＢ１が集光される際の集光点位置を、高さを計測する際の基準位置となる吸着チャック３５の表面から２２０μｍ上方の位置に位置付け、計測用光ＬＢ１を照射しながら、Ｘ軸送り手段４０を作動してチャックテーブル３４をＸ軸方向に移動させる。この際、チャックテーブル３４が移動する方向は、集光器２４ａから照射される計測用光ＬＢ１が、図４（ａ）の往路ｒ１上に矢印で示す方向に移動させる方向である。計測用光ＬＢ１の照射位置が、計測開始位置Ｑ１から計測終端位置Ｑ２まで移動することにより、ウエーハ１０の往路ｒ１における各所定位置のＸ座標（Ｘｍ）に対応した光強度Ｄ１、Ｄ２が受光素子２５６、及び受光素子２６０から制御手段２０に出力され、Ｄ１／Ｄ２演算部２０１にて、光強度比Ｄ１／Ｄ２を得る。
【００３０】
光強度比Ｄ１／Ｄ２が得られたならば、その都度、図５に記載されたような制御手段２０に記憶されたｍａｐを参照し、各所定位置のＸ座標（Ｘ１〜Ｘｍ）に対応付けられてウエーハ１０の上面が、該基準位置に対してどの程度の高さであるのか検出される。ここで、例えば所定のＸ座標における上面が基準位置に対して−１９μｍであることが検出された場合は、−１９μｍを基準位置の高さ２２０μｍに加算することにより、ウエーハ１０の実際の上面の高さが算出（２２０μｍ−１９μｍ＝２０１μｍ）され、制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に構成されている高さ記憶部２０２の往路高さ記憶部２０２ａに、Ｘ座標に対応させられた値として格納される。このようにして往路ｒ１における全ての所定位置（Ｘ１、Ｘ２・・・、Ｘｍ−１、Ｘｍ）におけるウエーハ１０の高さ（Ｚ１、Ｚ２、・・・、Ｚｍ−１、Ｚｍ）が順に測定されて、制御手段２０の往路高さ記憶部２０２ａに格納され（図５を参照。）、往路高さ記憶ステップが完了する。
【００３１】
該往路高さ記憶ステップが実行されたならば、Ｙ軸送り手段４１を作動して、チャックテーブル３４を、集光器２４ａに対してＹ軸方向にインデックス送りし、次の加工領域（分割予定ライン）を含むよう設定された復路ｒ２の高さ計測開始位置Ｑ３が集光器２４ａの直下になるように位置付ける。
【００３２】
該インデックス送りが実行されたならば、上記した往路高さ記憶ステップと同様に、高さ検出手段２５を作動して計測用光ＬＢ１が集光される際の集光点位置を、基準位置となる吸着チャック３５の表面から２２０μｍ上方の位置に位置付け、計測用光ＬＢ１を照射しながら、Ｘ軸送り手段４０を作動してチャックテーブル３４をＸ軸方向に移動させる。この際、上記した往路高さ記憶ステップとは逆の方向にチャックテーブル３４を移動させて高さを計測することが重要であり、計測用光ＬＢ１が図中復路ｒ２上に矢印で示す方向に移動するようにチャックテーブル３４を移動させ、計測終端位置Ｑ４まで移動させる。この結果、ウエーハ１０の復路ｒ２における各Ｘ座標に対応した光強度Ｄ１、Ｄ２が受光素子２５６、及び受光素子２６０から制御手段２０に出力され、Ｄ１／Ｄ２演算部２０１にて、光強度比Ｄ１／Ｄ２を得る。光強度比Ｄ１／Ｄ２が得られたならば、その都度、図５に記載されたようなｍａｐを参照し、各Ｘ座標に対応して、該基準位置に対してどの程度の高さであるのか検出される。ウエーハ１０の実際の上面の高さの算出方法は、上記した往路高さ記憶ステップにおいて実行された方法と同様であり、ここではその説明を省略する。こうして、図５に示す制御手段２０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の復路高さ記憶部２０２ｂには、計測用光ＬＢ１を復路ｒ２上に矢印で示す方向に移動させた場合の分割予定ライン１２上の高さ（Ｚｍ’、Ｚｍ−１’・・・Ｚ２’、Ｚ１）が、Ｘ座標（Ｘｍ’、Ｘｍ−１’・・・Ｘ２’、Ｘ１’）に対応づけられて、順に計測され格納され、復路高さ記憶ステップが完了する。
【００３３】
したがって、往路ｒ１の所定のＸ座標（Ｘ１〜Ｘｍ）におけるウエーハ１０の高さ（Ｚ１〜Ｚｍ）と、復路ｒ２の所定のＸ座標（Ｘ１’〜Ｘｍ’）におけるウエーハ１０の高さ（Ｚ１’〜Ｚｍ’）は、それぞれ逆の方向にチャックテーブル３４を移動して順に計測され、制御手段２０の高さ記憶部２０２の往路高さ記憶部２０２ａ、復路高さ記憶部２０２ｂのそれぞれに格納される。
【００３４】
なお、後述するように、Ｘ座標に対応させて高さ情報を記憶する際に、図５の高さ記憶部２０２に示すように、往路ｒ１、復路ｒ２が位置するＹ座標（Ｙｎ、Ｙｎ’）も合わせて記憶するようにしてもよい。
【００３５】
以上のようにしてウエーハ１０の加工領域のうち、往路ｒ１、及び隣接する復路ｒ２に沿って該往路高さ記憶ステップと、該復路高さ記憶ステップとが実施されたならば、次に、ウエーハ１０の内部に集光点を位置付けて、往路ｒ１上に設定される加工領域１００、復路ｒ２上に設定される加工領域１００’（図４（ｂ）を参照。）に沿って加工用レーザー光線ＬＢを照射してウエーハ１０の内部に改質層を形成する往路加工ステップと、復路加工ステップとを順に実行する。
【００３６】
往路加工ステップ、及び復路加工ステップでは、上述した該往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップにて記憶された高さ情報に基づいて加工用レーザー光線ＬＢを照射する。より具体的には、まず、図４（ｂ）に点線で示された往路加工領域１００の一端部が集光器２４ａの直下に位置付けられ、加工用レーザー光線ＬＢの集光点位置がウエーハ内部の所定の位置Ｐに位置付けられる（図３（ｂ）を参照。）。そして図中の往路加工領域１００の矢印で示す方向にレーザー加工が行われるように、Ｘ軸送り手段４０を作動してチャックテーブル３４を移動させる。そして、加工用レーザー光線ＬＢを照射する際には、往路高さ記憶部２０２ａに記憶されたウエーハ１０の上面の高さ情報に基づきボイスコイルモータ２４５を制御して、集光点位置Ｐを上下に調整する。これにより、加工用レーザー光線ＬＢを照射する際の集光点位置Ｐを常にウエーハ１０の内部の一定の位置に精密に調整することができ、ウエーハ１０の上面から一定の距離、すなわち上面に対して平行な改質層が一定の深さで形成される。このようにして往路加工領域１００に沿ってレーザー加工が実施され、改質層が往路加工領域１００の他端部まで形成され、往路加工ステップが完了する。
【００３７】
上記往路加工ステップが完了したならば、集光器２４ａが次の復路加工領域１００’に位置付けられるようにＹ軸送り手段４１によってインデックス送りされる。次の復路加工領域１００’の加工開始位置は、上記した往路加工領域１００の他端側に隣接する位置であり、復路高さ記憶ステップを実行したときの高さ計測開始位置Ｑ３の近傍に位置するウエーハ１０の端部である。そして、Ｘ軸送り手段４０を作動して、往路加工領域１００をレーザー加工した際の移動方向とは逆の方向にチャックテーブル３４を移動させながら、復路加工領域１００’の一端側から他端側までウエーハ１０の内部に改質層を形成するレーザー加工を実施する。この際、加工用レーザー光線ＬＢを照射すると共に、復路高さ記憶部２０２ｂに記憶されたウエーハ１０の上面の高さのデータに基づきボイスコイルモータ２４５を制御して、集光点位置を調整する。これにより、加工用レーザー光線ＬＢを照射する際の集光点位置Ｐを常にウエーハ１０の内部の一定の位置に正確に調整することができ、ウエーハ１０の表面に平行な改質層が一定の深さで形成され、復路加工ステップが完了する。上記した往路加工ステップ、復路加工ステップにおけるチャックテーブル３４の移動方向は、往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップにおいてチャックテーブル３４を移動させた方向と一致する。
【００３８】
なお、上記した改質層形成工程は、例えば以下のようなレーザー加工条件にて実施される。
波長            ：１０６４ｎｍ
繰り返し周波数  ：５０ｋＨｚ
平均出力        ：０．５Ｗ
加工送り速度    ：２００ｍｍ／秒
【００３９】
上述した往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップを実行し、往路加工領域１００、復路加工領域１００’に対して改質層を形成する往路加工ステップ、復路加工ステップが実行されたならば、制御手段２０の高さ記憶部２０２に記憶された往路ｒ１、復路ｒ２に関する高さ情報はリセットされる。そして、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、次の往路加工領域１０１、復路加工領域１０１’に改質層を形成すべく、往路ｒ３の高さ計測開始位置Ｑ１’（図４（ｃ）を参照。）が集光器２４ａの直下になるようにチャックテーブル３４を位置付ける。その後、上記と同様に、Ｘ軸送り手段４０、Ｙ軸送り手段４１を作動して、計測用光ＬＢ１の照射位置が高さ計測終端位置Ｑ２’、高さ計測開始位置Ｑ３’、高さ計測終端位置Ｑ４’となるようにチャックテーブル３４を移動させて、往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップを実行する。さらに、図４（ｄ）に示すように、往路加工領域１０１、復路加工領域１０１’に対して上記した往路加工領域１００、復路加工領域１００’に実施したのと同様の方法により改質層を形成するレーザー加工を実施する。このように、往路高さ記憶ステップ、復路高さ記憶ステップ、往路加工ステップ、復路加工ステップを順に繰り返し実施して、ウエーハ１０上に設定された全ての加工領域（分割予定ライン）に対して改質層を形成するレーザー加工を実施する。
【００４０】
本実施形態によれば、往路高さ記憶ステップ時のチャックテーブル３４の移動方向と、復路高さ記憶ステップ時のチャックテーブル３４の移動方向はそれぞれ逆方向に設定され、往路ｒ１に沿った加工領域１００、および復路ｒ２に沿った加工領域１００’に改質層を形成するレーザー加工を実行する際には、各加工領域の上面高さを計測した際のチャックテーブル３４の移動方向と一致するようにチャックテーブル３４が移動させられ、高さ記憶部２０２に記憶された高さ情報に基づいて集光点位置が上下に調整される。これにより、チャックテーブル３４を往復動させながらウエーハ１０の加工領域の内部にレーザー加工を施す際にも、集光器２４ａを高さ情報に正確に追随させることが可能になり、集光点が適正な位置に位置付けられ高精度な加工が実現される。
【００４１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に含まれる限り種々の変形例が想定される。例えば、上述した実施形態では、デバイスが形成された表面１０ａ側を下方に向けテープＴを介してフレームＦにて保持し、裏面１０ｂ側が上方になるようにチャックテーブル３４に吸引保持して、高さ検出手段２５によって裏面１０ｂ側の高さを検出するようにし、且つ改質層を形成するレーザー加工もウエーハ１０の裏面１０ｂ側から実施するようにしたが、これに限定されず、ウエーハ１０の表面１０ａ側を上方にして、表面１０ａ側から高さを計測すると共にレーザー加工を行う場合にも適用することが可能である。
【００４２】
さらに、上述した実施形態で実施されるレーザー加工は、ウエーハ１０の内部にレーザー光線の集光点を位置付けて改質層を形成するものであったが、本発明はこれに限定されず、ウエーハ１０の内部に集光点を位置付けてレーザー加工を実施することにより、分割予定ラインに沿って、細孔と該細孔を囲繞する非晶質とからなる、いわゆるシールドトンネルを形成するものであってもよい。
【符号の説明】
【００４３】
２：レーザー加工装置
６：保持手段
８：移動手段
１０：ウエーハ
２０：制御手段
２４：レーザー照射手段
２４ａ：集光器
２４１：レーザー発振器
２４２：ダイクロイックミラー
２４３：反射ミラー
２４４：集光レンズ
２４５：ボイスコイルモータ
２５：高さ検出手段
２５１：発光手段
２５２：第１のビームスプリッター
２５３：バンドパスフィルター
２５４：第２のビームスプリッター
２５６：受光素子
２５８：マスク
２５９：スリット
２６０：受光素子
２６：撮像手段
４０：Ｘ軸送り手段
４１：Ｙ軸送り手段
【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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