(57)【要約】【課題】レーザー加工用のレーザー焦点位置を容易且つ確実に検出できるようにすること。【解決手段】検査用ウェーハ（ＴＳ）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。この照射によって、垂直方向での集光位置の異なる複数のレーザースポット（ＬＳ）を形成し、隣接するレーザースポット間には隙間（Ｓ）が介在される。その後、撮像手段（５０）により各レーザースポットを撮像し、制御手段（６０）により撮像した各レーザースポットの画像から各レーザースポットの輪郭を抽出し、記憶手段（６１）に予め記憶されている理想のレーザースポット形状の輪郭との類似度を算出する。そして、最大の類似度の集光位置をジャストフォーカス位置であると決定する。【選択図】図４
2019188424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面側から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レーザー光線の集光点を該保持手段の被加工物保持面に垂直な方向に移動させる集光点位置調整手段と、該保持手段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させる加工送り手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面を撮像する撮像手段と、制御手段と、を具備しているレーザー加工装置において、該レーザー光線照射手段によって照射される該レーザー光線の焦点位置を検出する焦点位置検出方法であって、
該保持手段上に表裏面平坦な検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、
該検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、該レーザー光線集光位置を該検査用ウェーハ上面位置を挟んだ垂直方向の所定範囲で複数回変化させて位置づけて該検査用ウェ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して隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、所定範囲の複数の集光位置で複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、
該レーザースポット形成ステップを実施した後に、該撮像手段により各集光位置のレーザースポットを撮像し、該制御手段により撮像したレーザースポット画像から該レーザースポット形状を抽出し、予め記録手段に記録されている理想のレーザースポット形状との類似度を各集光位置毎に算出し、最大の類似度の集光位置をジャストフォーカス位置であると決定するジャストフォーカス位置決定ステップと、
から構成されることを特徴とするレーザー光線の焦点位置検出方法。
【請求項２】
該ジャストフォーカス位置決定ステップにおいて、各集光位置における該類似度の近似曲線を算出し、該近似曲線における最大類似度の集光位置をジャストフォーカス位置であると決定すること、を特徴とする請求項１記載のレーザー光線の焦点位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置のレーザー光線発振手段から発振され集光器によって集光されるレーザー光線の焦点位置を検査するレーザー光線の焦点位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程において、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に形成された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等のデバイスが形成される。半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウェ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集光器により所望の位置に集光して分割予定ラインに沿って照射することにより破断の起点となるレーザー加工溝を形成する。この破断の起点となるレーザー加工溝が形成された分割予定ライン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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体ウェーハを保持するチャックテーブルを交換した場合や、レーザー加工装置の使用に伴う光学系の状態変化等が生じた場合に、集光位置が変化することがある。このような場合に対応するべく、検査用ウェーハに集光位置を変化させてパルスレーザー痕を形成し、どの集光位置でパルスレーザー痕のエッジがクリアになるかを操作者の目視で判断して、ジャストフォーカス位置を検出及び補正していた。そのため、操作者の主観が入る煩雑な作業となっており、信頼性、作業性において課題があった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、容易且つ確実にレーザー光線の焦点位置を検出できるレーザー光線の焦点位置検出方法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】
【０００６】
本発明は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面側から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レーザー光線の集光点を該保持手段の被加工物保持面に垂直な方向に移動させる集光点位置調整手段と、該保持手段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させる加工送り手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面を撮像する撮像手段と、制御手段と、を具備しているレーザー加工装置において、該レーザー光線照射手段によって照射される該レーザー光線の焦点位置を検出する焦点位置検出方法であって、該保持手段上に表裏面平坦な検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、該検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、該レーザー光線集光位置を該検査用ウェーハ上面位置を挟んだ垂直方向の所定範囲で複数回変化させて位置づけて該検査用ウェ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して隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、所定範囲の複数の集光位置で複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、該レーザースポット形成ステップを実施した後に、該撮像手段により各集光位置のレーザースポットを撮像し、該制御手段により撮像したレーザースポット画像から該レーザースポット形状を抽出し、予め記録手段に記録されている理想のレーザースポット形状との類似度を各集光位置毎に算出し、最大の類似度の集光位置をジャストフォーカス位置であると決定するジャストフォーカス位置決定ステップと、から構成されることを特徴とする。
【０００７】
ジャストフォーカス位置決定ステップにおいて、各集光位置における類似度の近似曲線を算出し、該近似曲線における最大類似度の集光位置をジャストフォーカス位置であると決定するとよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のレーザー光線の焦点位置検出方法によれば、検査用ウェーハに対して異なる複数の集光位置で形成したレーザースポットを撮像手段で撮像し、理想のレーザースポット形状との類似度を算出してジャストフォーカス位置を検出するので、特殊な機構を別途設置する必要なく、簡単且つ確実に自動で検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態のレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。
【図２】上記レーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図である。
【図３】レーザースポット形成ステップが実施されたウェーハの部分拡大図である。
【図４】本実施の形態の焦点位置検出方法におけるレーザースポット形成ステップで形成された、集光位置の異なる複数のレーザースポットを示す斜視図である。
【図５】各レーザースポットの画像データと基準データとの類似度判定の態様を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るパルスレーザー光線の焦点位置検出方法について説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係るパルスレーザー光線の焦点位置検出方法で用いられるレーザー加工装置は、図１に示す構成に限定されるものでなく、本実施の形態と同様にウェーハを加工可能であれば、どのような加工装置でもよい。
【００１１】
図１に示すように、レーザー加工装置１は、基台２上のチャックテーブル（保持手段）３に保持された円板状のウェーハ（被加工物）Ｗを、チャックテーブル３の上方に設けられたレーザー光線照射手段４により加工するように構成されている。ウェーハＷは、表面に格子状に形成された複数のストリートＳＴ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Ｄが形成されている。ウェーハＷの裏面には、合成樹脂シートからなる保護テープＴが貼着され、保護テープＴを介して環状のフレームＦにウェーハＷが装着されている。なお、ウェーハＷは、後述のようにパルスレーザー光線によってレーザースポットが形成される限りにおいて、種々のものが採用できる。例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。
【００１２】
チャックテーブル３の表面には、ポーラスセラミック材によりウェーハＷを裏面側から吸引保持する保持面（被加工物保持面）３ａが形成されている。保持面３ａは、チャックテーブル３内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル３は、円盤形状を有し、図示しない回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。チャックテーブル３の周囲には、支持アームを介して一対のクランプ９が設けられている。各クランプ９がエアアクチュエータにより駆動されることで、ウェーハＷの周囲のフレームＦがＸ軸方向両側から挟持固定される。
【００１３】
チャックテーブル３の下方には、円筒部材１０によって支持されたカバー１１が設けられている。円筒部材１０は、割り出し送り手段１３の上方に設置されている。割り出し送り手段１３は、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール１４及びボールネジ１５と、一対のガイドレール１４にスライド可能に設置されたＹ軸テーブル１６とを有している。Ｙ軸テーブル１６の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ１５が螺合されている。そして、ボールネジ１５の一端部に連結された駆動モータ１７が回転駆動されることで、Ｙ軸テーブル１６がガイドレール１４に沿って割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動される。
【００１４】
割り出し送り手段１３は、加工送り手段２０を構成するＸ軸テーブル２１上に設けられている。加工送り手段２０は、基台２上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール２２及びボールネジ２３を更に含み、一対のガイドレール２２にＸ軸テーブル２１がスライド可能に設置されている。Ｘ軸テーブル２１の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ２３が螺合されている。そして、ボールネジ２３の一端部に連結された駆動モータ２４が回転駆動されることで、Ｘ軸テーブル２１がガイドレール２２に沿って加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動される。
【００１５】
レーザー光線照射手段４は、支持機構（集光点位置調整手段）２７によってチャックテーブル３の上方でＹ軸方向及びＺ軸方向（垂直方向）に移動可能に設けられる。支持機構２７は、基台２上に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール２８と、一対のガイドレール２８にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル２９とを有している。Ｙ軸テーブル２９は上面視矩形状に形成されており、そのＸ軸方向における一端部には側壁部３０が立設している。
【００１６】
また、支持機構２７は、側壁部３０の壁面に設置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３２（１つのみ図示）と、一対のガイドレール３２にスライド可能に設置されたＺ軸テーブル３３とを有している。また、Ｙ軸テーブル２９、Ｚ軸テーブル３３の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３４、３５が螺合されている。そして、ボールネジ３４、３５の一端部に連結された駆動モータ３６、３７が回転駆動されることで、レーザー光線照射手段４がガイドレール２８、３２に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。
【００１７】
レーザー光線照射手段４は、Ｚ軸テーブル３３に片持ち支持された円筒形状のケーシング４０と、ケーシング４０の先端に装着された集光器４４とを含んでいる。かかるレーザー光線照射手段４について、図２を参照して以下に説明する。図２は、上記レーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図である。図２に示すように、レーザー光線照射手段４は、図１のケーシング４０内に配設されるレーザー光線発振手段４２と、レーザー光線発振手段４２によって発振されたパルスレーザー光線を伝送する光学系４３と、光学系４３によって伝送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３に保持されたウェーハＷに照射して集光点を生成する集光器４４と、光学系４３と集光器４４との間に配設されレーザー光線発振手段４２によって発振されたパルスレーザー光線の波長をウェーハＷの加工に適した短波長に変換する波長変換機構４５とを備えている。
【００１８】
レーザー光線発振手段４２は、例えば波長が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器４２１と、パルスレーザー光線発振器４２１が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段４２２とから構成されている。光学系４３は、レーザー光線発振手段４２と集光器４４との間に配設される。光学系４３は、レーザー光線発振手段４２から発振されたパルスレーザー光線のビーム径を調整するビーム径調整器４３１と、レーザー光線発振手段４２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する出力調整手段４３２とからなっている。レーザー光線発振手段４２のパルスレーザー光線発振器４２１および繰り返し周波数設定手段４２２、光学系４３のビーム径調整器４３１および出力調整手段４３２は、後述する制御手段６０によって制御される。
【００１９】
集光器４４は、レーザー光線発振手段４２から発振され光学系４３によって伝送されるとともに後述する波長変換機構４５によって波長変換されたパルスレーザー光線をチャックテーブル３に向けて方向変換する方向変換ミラー４４１と、方向変換ミラー４４１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ウェーハＷに照射する集光レンズ４４２とを備えている。波長変換機構４５は、光学系４３と集光器４４との間に配設される。波長変換機構４５では、例えば光学系４３を通過した波長１０６４ｎｍのパルスレーザー光線が、波長５３２ｎｍ或いは２６６ｎｍのパルスレーザー光線に変換される。
【００２０】
図１に戻り、ケーシング４０の前端部には、撮像手段５０が配設されている。撮像手段５０は、顕微鏡によって所定倍率に拡大して投影されたウェーハＷの表面領域を撮像可能に設けられている。撮像手段５０は、ＣＣＤ等の撮像素子（不図示）を備え、撮像素子は、複数の画素で構成されて各画素の受ける光量に応じた電気信号が得られるようになっている。従って、撮像手段５０は、ウェーハＷの表面を撮像することで、ストリートＳＴを撮像して検出可能となっている。撮像手段５０の撮像画像に基づいて、レーザー光線照射手段４とウェーハＷとがアライメントされる。
【００２１】
レーザー加工装置１には、装置の各構成要素を統括制御する制御手段６０が設けられている。制御手段６０は各種処理を実行するプロセッサで構成される。制御手段６０には、撮像手段５０が検出した信号の他、図示省略した各種検出器からの検出結果が入力される。制御手段６０からは、駆動モータ１７、２４、３６、３７、レーザー光線発振手段４２等に制御信号を出力する。
【００２２】
また、レーザー加工装置１には、各種パラメータやプログラム等を記憶する記憶手段６１が設けられている。記憶手段６１はメモリによって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。記憶手段６１には、後述する理想のレーザースポットＬＳ（図３参照）の形状の輪郭についてのデータや、かかる輪郭についての後述する類似度の閾値等が記憶されている。
【００２３】
続いて、ウェーハの加工方法について説明する。本実施の形態のレーザー加工装置による加工方法では、ウェーハＷのストリートＳＴに沿って複数のレーザースポットＬＳ（図３参照）を所定間隔毎に形成する。
【００２４】
本実施の形態の加工方法では、先ず、ウェーハ載置ステップが実施される。ウェーハ載置ステップでは、不図示の搬送手段等によって、図１に示すチャックテーブル３に対し、環状のフレームＦに保護テープＴを介して支持されたウェーハＷが載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することによりウェーハＷが保護テープＴを介してチャックテーブル３に吸引保持される。また、フレームＦは、クランプ９によって固定される。
【００２５】
ウェーハ載置ステップが実施された後にレーザースポット形成ステップが実施される。レーザースポット形成ステップでは、先ず、加工送り手段２０によってチャックテーブル３が撮像手段５０の直下に位置付けられ、撮像手段５０及び制御手段６０によってウェーハＷ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が行われる。アライメントでは、レーザー光線照射手段４の集光器４４とウェーハＷとの位置合わせのため、撮像手段５０によって撮像されたウェーハＷのストリートＳＴに対しパターンマッチング等の画像処理が制御手段６０にて行われる。
【００２６】
その後、制御手段６０での算出結果に基づいてチャックテーブル３の移動、回転が制御され、直交するストリートＳＴの何れか一方がＸ軸方向と平行となって伸長するようにウェーハＷが位置付けられる。次いで、チャックテーブル３上のウェーハＷに対し、レーザー光線照射手段４の集光器４４がＸ軸方向と平行となるストリートＳＴに位置付けられる。また、集光器４４から照射されるパルスレーザー光線の集光点が、チャックテーブル３に保持されたウェーハＷ上に位置付けられる。そして、ウェーハＷに対して集光器４４から吸収性を有する波長のパルスレーザー光線が照射されながら、加工送り手段２０によってチャックテーブル３と集光器４４とが加工送り方向となるＸ軸方向に相対的に移動される。
【００２７】
これにより、図３に示すように、ウェーハＷ上に、ストリートＳＴに沿ってパルスレーザー光線の波長に基づくパルスピッチ毎に複数のレーザースポットＬＳが形成される。言い換えると、パルスレーザー光線の連続照射によって、隣接するレーザースポットＬＳ間に隙間Ｓが介在された状態として形成される。図３は、レーザースポット形成ステップが実施されたウェーハの部分拡大図である。図３では、レーザースポットＬＳの形状を角丸四角形状或いは長穴状に形成したが、これに限られるものでなく、円形、楕円形、矩形（方形）にする等、種々の変更が可能である。
【００２８】
対象のストリートＳＴに沿って複数のレーザースポットＬＳを形成した後には、パルスレーザー光線の照射が停止され、チャックテーブル３と集光器４４とがＹ軸方向にストリートＳＴの間隔に対応して相対移動（割り出し送り）される。これにより、集光器４４を、対象のストリートＳＴに隣接するストリートＳＴに合わせることができる。続いて、隣接するストリートＳＴに沿って同様に複数のレーザースポットＬＳが形成される。この動作を繰り返し、Ｘ軸方向に伸びる全てのストリートＳＴに沿ってレーザースポットＬＳが形成され、その後、チャックテーブル３を回転軸の周りに９０°回転させて、Ｙ軸方向に伸びるストリートＳＴに沿ってレーザースポットＬＳが形成される。
【００２９】
ところで、レーザー加工時に照射されるレーザー光線は、ウェーハＷに対してＺ軸方向（垂直方向）の所定の位置に焦点を結んでレーザースポットＬＳを形成するように設定される。レーザー加工装置１の出荷時には、レーザー光線照射手段４から照射されるレーザー光線の集光位置は、設計値として設定されている。チャックテーブル３を交換した場合や、装置使用に伴うレーザー光線照射手段４の状態変化（レンズの変形や汚れ、光学系の微細な位置ずれ等）によって、レーザー光線を照射したときのウェーハＷに対する集光位置が設計値から変化することがあるため、加工を行う前に、実際のレーザー光線の集光位置を検出する必要がある。
【００３０】
本実施の形態は、このようなレーザー光線の焦点位置検出を制御手段６０の制御により自動で行うものであり、その検出方法について説明する。かかる検出方法では、上記のウェーハＷに代えて検査用ウェーハを用いる。検査用ウェーハとしては、上記と同様にレーザースポットＬＳが形成できる限りにおいて、製品を製造するために用いるウェーハＷと同じものを用いてもよいし、かかるウェーハＷと異なる材質（異なる価格）のものを用いてもよい。
【００３１】
本実施の形態におけるレーザー光線の焦点位置検出方法は、ウェーハ載置ステップ、レーザースポット形成ステップ、ジャストフォーカス位置決定ステップの順に実施される。
【００３２】
本実施の形態におけるレーザー光線の焦点位置検出方法では、上記加工方法に対しウェーハＷが検査用ウェーハに変更になり、上記と同様にウェーハ載置ステップが実施された後、レーザースポット形成ステップが実施される。従って、検査用ウェーハとして、図１及び図３のウェーハＷの符号に括弧書きにて符号ＴＳを併記して、ウェーハ載置ステップについての詳細な説明は省略する。図４に示すように、検査用ウェーハＴＳは表裏面が平坦であり、ウェーハ載置ステップでチャックテーブル３上に保持した状態で、検査用ウェーハＴＳの上面Ｕ（図４）が水平となる。なお、図４はＸ軸方向及びＹ軸方向における検査用ウェーハＴＳの一部分を示したものであり、検査用ウェーハＴＳの実際の外形形状は、図４に示したものとは異なる。
【００３３】
焦点位置検出方法におけるレーザースポット形成ステップでは、上記加工方法のレーザースポット形成ステップと同様にして検査用ウェーハＴＳ上に、Ｘ軸方向の隙間Ｓを介在させて複数のレーザースポットＬＳが形成される。但し、これらのレーザースポットＬＳを形成する際に、図４に示すように、レーザー光線の集光位置を、検査用ウェーハＴＳの上面Ｕ位置を挟んだＺ軸方向（垂直方向）の所定範囲で複数回変化させて位置づけて（デフォーカス量を変化させて）、Ｚ軸方向で異なる複数の位置に各レーザースポットＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ６）を形成する。図４において、各レーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６を形成するＺ軸方向の集光位置の違いを一点鎖線Ｍで仮想的に示した。なお、レーザースポット形成ステップで形成するレーザースポットの数は任意であり、図４に示す数に限定されない。
【００３４】
このようにレーザースポット形成ステップが実施された後にジャストフォーカス位置決定ステップが実施される。ジャストフォーカス位置決定ステップでは、撮像ステップ、抽出ステップ、算出ステップ、決定ステップが実施される。
【００３５】
撮像ステップでは、撮像手段５０の直下に、先のレーザースポット形成ステップで形成された集光位置（デフォーカス量）の異なる複数のレーザースポットＬＳ（図４）が位置付けられ、加工送り方向となるＸ軸方向の複数箇所にて撮像手段５０により各レーザースポットＬＳが撮像される。撮像された各集光位置でのレーザースポットＬＳの画像データは制御手段６０に入力される。
【００３６】
撮像ステップが実施された後、抽出ステップが実施される。抽出ステップでは、撮像した各集光位置でのレーザースポットＬＳの画像データから、そのレーザースポットＬＳの輪郭が抽出される適宜な処理が制御手段６０にて実施される。例を挙げると、各集光位置でのレーザースポットＬＳの画像データから、所定のアルゴリズムによって当該レーザースポットＬＳの輪郭を線状に抽出する画像処理が実施される。次の算出ステップで適切な算出結果を得るために、抽出ステップでの輪郭の抽出処理は、全ての集光位置でのレーザースポットＬＳの画像データに対して同条件で行われる。
【００３７】
抽出ステップでは、撮像ステップで撮像された各レーザースポットＬＳのうち、図３に破線の枠で囲んだ両端部分Ｅを対象として輪郭の抽出処理を行う。レーザースポットＬＳの両端部分Ｅは、シンプルな直線ではなく特徴的な形状を含んでいるためエッジ検出に適しており、輪郭の抽出を高精度に行うことができる。なお、図３のような角丸四角形のレーザースポットＬＳではない場合も、レーザースポットの長手方向の両端部分を輪郭の抽出対象とすることが好ましい。
【００３８】
抽出ステップが実施された後、算出ステップが実施される。算出ステップが実施される前の段階で、パルスレーザー光線の照射条件等に基づき、レーザースポットＬＳの形状として理想となる輪郭の基準データが記憶手段６１に予め記憶される。ここでの理想の形状とは、例えば、レーザースポットＬＳを形成するためのレーザー光線の通過をコントロールするマスク形状等から設定可能である。
【００３９】
算出ステップでは、抽出ステップで抽出した各集光位置でのレーザースポットＬＳ（図４）の個々の画像データ（特に両端部分Ｅの輪郭の画像データ）と、記憶手段６１に記憶された基準データとが制御手段６０にてそれぞれ比較され、パターンマッチング等の所定の画像判定法によって、基準データに対する個々の画像データの類似度が算出される。類似度は、基準データに対する画像データのずれを表すものであり、ずれが大きくなると類似度が低くなり、ずれが小さい場合には類似度が高くなる。
【００４０】
図４に示すように、集光位置を異ならせて形成した複数のレーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６は、Ｚ軸方向における形成箇所がそれぞれ異なる。そのため、デフォーカス量の違いにより、撮像ステップで撮像したときの各レーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６の輪郭の鮮明度（ボケ量）がそれぞれ異なる。この鮮明度の違いに基づいて、抽出ステップで個々のレーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６から抽出される画像データがそれぞれ異なるものとなる。その結果、算出ステップにおいて、基準データに対する各レーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６の画像データの類似度に相違が生じる。すなわち、算出ステップで算出される類似度の違いは、個々の各レーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６の集光位置の差に対応している。
【００４１】
算出ステップが実施された後、決定ステップが実施される。決定ステップでは、複数のレーザースポットＬＳの画像データについて算出ステップで算出した類似度のうち、上記理想の輪郭に対する類似度が最大のレーザースポットＬＳの集光位置がジャストフォーカス位置であると決定される。
【００４２】
図５は、集光位置の異なる複数のレーザースポットＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ６）を対象とした類似度判定の概念を示したものである。図５の例では、各レーザースポットＬＳ１〜ＬＳ６のうち、レーザースポットＬＳ４の画像データが、基準データに対する類似度が最大となっている。決定ステップの第１の態様として、この最大類似度のレーザースポットＬＳ４の集光位置を直接的にジャストフォーカス位置であると決定する。
【００４３】
決定ステップの第２の態様として、各レーザースポットＬＳの集光位置（デフォーカス量）と、各レーザースポットＬＳの画像データの輪郭の鮮明度（基準データとの類似度）との関係から、類似度の近似曲線ＡＣ（図５）を作成し、該近似曲線ＡＣにおける最大類似度の集光位置ＬＳ−Ｖ（図５）をジャストフォーカス位置であると決定する。このように近似曲線を作成することで、撮像ステップで撮像を行っていない集光位置でもジャストフォーカス位置として設定が可能であり、より高精度なジャストフォーカス判定を実現できる。
【００４４】
制御手段６０は、以上の各ステップを経て決定したジャストフォーカス位置を基準としてレーザー光線の集光位置を位置付けて、上記検出方法を完了する。そして、この検出後（補正後）の集光位置に基づいて、レーザー光線照射手段４のＺ軸方向位置を制御して、上記加工方法でのウェーハＷに対するレーザー加工を実行する。
【００４５】
以上のように、本実施の形態の検出方法では、レーザースポットＬＳの撮像結果に基づき、ジャストフォーカス位置であるレーザー集光位置を制御手段６０で決定することができる。これにより、オペレータによる目視を行わなくてよくなり、オペレータの熟練度によって検出精度が不安定になることを防ぐことができ、精度良く安定してレーザー光線の焦点位置を検出することができる。また、オペレータの目視に比べて判定に要する処理時間を短縮することができ、検出の効率化を図ることができる。
【００４６】
しかも、ウェーハＷのアライメントで用いる撮像手段５０を用いてレーザースポットＬＳを検出でき、かかる検出のためのセンサや撮像機器を増設しなくてもよいため、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００４７】
なお、決定ステップでの基準データとの類似度判定に閾値を設定してもよい。撮像ステップ及び抽出ステップで取得した複数のレーザースポットＬＳの画像データの全てが、算出ステップで算出した基準データに対する類似度において閾値を下回っている（類似度が低すぎる）場合、レーザー光線照射手段４でのレーザー照射や検査用ウェーハＴＳの保持状態等に何らかのエラーが生じてレーザースポットが適切に形成されていない可能性がある。このような場合には、制御手段６０は、決定ステップでのジャストフォーカス位置の決定を行わないと共に、表示や音声等の報知手段（図示略）を用いてオペレータにエラー状態を報知してもよい。
【００４８】
なお、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
【００４９】
上記実施の形態では、算出ステップにおいてパターンマッチングを利用して理想のレーザースポット形状との類似度を算出したが、２つのレーザースポット形状の類似度の算出方法は、それらの相関の程度が算出できる限りにおいて、特に限定されずに種々の方法を採用することができる。
【００５０】
また、撮像手段５０は、レーザースポットＬＳの検出とウェーハＷのアライメントとで兼用する場合を説明したが、それぞれに専用の撮像手段を設けることを妨げるものでない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明したように、本発明は、レーザー光線の焦点位置を容易且つ確実に判定できるという効果を有し、被加工物にレーザー光線を照射してレーザースポットを形成して加工する際に有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１        ：レーザー加工装置
３        ：チャックテーブル（保持手段）
３ａ      ：保持面（被加工物保持面）
４        ：レーザー光線照射手段
１３      ：割り出し送り手段
１６      ：Ｙ軸テーブル
２０      ：加工送り手段
２１      ：Ｘ軸テーブル
２７      ：支持機構（集光点位置調整手段）
２９      ：Ｙ軸テーブル
３３      ：Ｚ軸テーブル
４２      ：レーザー光線発振手段
４３      ：光学系
４４      ：集光器
４５      ：波長変換機構
５０      ：撮像手段
６０      ：制御手段
６１      ：記憶手段
ＡＣ      ：近似曲線
ＬＳ      ：レーザースポット
ＬＳ−Ｖ  ：近似曲線上の最大類似度の集光位置
ＴＳ      ：検査用ウェーハ
Ｗ        ：ウェーハ（被加工物）
【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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