(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分割予定ラインが設定されたワークを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持された前記ワークにレーザー光線を発振する発振器と、前記発振器によって発振されたレーザー光線を集光する集光レンズと、を有する加工手段と、
前記ワークの分割予定ライン上の高さバラつきよりも大きな範囲に前記集光レンズを前記保持手段の保持面に対して垂直方向に移動可能であり、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射しながら、前記集光レンズを垂直方向に所定量移動させて前記レーザー光線の集光点位置を調整する第１の集光点位置調整手段と、
前記垂直方向における移動範囲が前記第１の集光点位置調整手段よりも広く、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射する前に、前記第１の集光点位置調整手段を垂直方向に移動させることによって前記集光レンズによって集光される前記レーザー光線の集光点位置を適正な位置に位置付けて、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射している間は垂直方向における前記第１の集光点位置調整手段の位置を固定した状態に保つ第２の集光点位置調整手段と、
検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持手段に保持された前記ワークに照射し、前記ワークの上面で反射した反射光の光量が一定になるように前記第１の集光点位置調整手段によって前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記集光レンズのレンズ移動情報を取得することにより前記高さバラつきを測定する高さ位置検出手段と、
前記高さ位置検出手段で得られた前記レンズ移動情報に基づいて、前記第１の集光点位置調整手段と前記第２の集光点位置調整手段と前記加工手段とを制御する制御手段と、
を有するレーザー加工装置であって、
前記制御手段は、前記高さ位置検出手段によって前記高さバラつきを測定した際に、前記高さ位置検出手段によって検出された前記高さバラつきの最上位置および最下位置から算出される中央位置が、前記第１の集光点位置調整手段が移動可能な所定量の中央値である加工範囲基準値に一致しない場合は、次の前記分割予定ラインの高さバラつきを測定する前に、前記高さバラつきの中央位置が前記加工範囲基準値に一致するように前記第２の集光点位置調整手段によって前記第１の集光点位置調整手段の垂直方向における位置を調整した後、次の前記分割予定ラインに沿って前記検出用光線を照射し、前記第１の集光点位置調整手段によって前記集光レンズを垂直方向に移動させて次の前記分割予定ライン上の高さバラつきを測定するレーザー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハなどのワーク（被加工物）に対してレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるワークの表面に格子状に配列された分割予定ラインによって区画された複数の領域それぞれにＩＣ，ＬＳＩなどのデバイスが形成され、分割予定ラインに沿ってワークを切断することによって個々のチップへと分割する。ワークの切断には、ダイサーと称される切削装置による加工方法の他、レーザー光線を照射して切断する加工方法も適用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、ワーク表面に微小な凹凸形状（以下、うねりと記す）が存在する場合、ワークの厚さバラつきが原因となり、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に均一に改質層を形成できない。したがって、うねりを有するワークに対して内部の所定深さ位置に均一に改質層を形成するためには、あらかじめレーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追従させて加工することが必要となる。
【０００４】
これに対して、保持テーブルに保持されたワークの表面に可視光レーザー光線を照射し、ワークの表面で反射した反射光の光量に基づいてワークの表面高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備えたレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
このような高さ位置検出手段は、検出可能域に限りがあることが一般的である。このため、ワーク表面の高さバラつきの範囲が、高さ位置検出手段の検出可能域内にあるにもかかわらず、ワーク表面の高さバラつきを測定できない場合がある。このような場合、高さバラつきを測定できないためにレーザー加工を施すことができず、生産性が著しく低下してしまう。
【０００６】
これに対して、ワーク表面の高さバラつきの測定ができない場合に、自動的に高さ位置検出手段とワークとの位置関係を調整して、測定および加工を続行するレーザー加工装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開２００７−１５２３５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ワーク表面の高さバラつきが測定できない場合に、自動的に高さ位置検出手段とワークとの位置関係を調整して、測定および加工を続行するレーザー加工装置においては、ワーク表面の分割予定ライン上における高さバラつきが測定できなかった場合に、当該測定ができなかった分割予定ラインを再度測定しなおす必要がある。したがって、自動的な調整の回数が多いほど生産性が低下するという問題が生じていた。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ワーク表面の高さバラつきの測定に起因する生産性の低下を抑制できるレーザー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】
【００１０】
本発明のレーザー加工装置は、分割予定ラインが設定されたワークを保持する保持手段と、前記保持手段に保持された前記ワークにレーザー光線を発振する発振器と、前記発振器によって発振されたレーザー光線を集光する集光レンズと、を有する加工手段と、前記ワークの分割予定ライン上の高さバラつきよりも大きな範囲に前記集光レンズを前記保持手段の保持面に対して垂直方向に移動可能であり、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射しながら、前記集光レンズを垂直方向に所定量移動させて前記レーザー光線の集光点位置を調整する第１の集光点位置調整手段と、前記垂直方向における移動範囲が前記第１の集光点位置調整手段よりも広く、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射する前に、前記第１の集光点位置調整手段を垂直方向に移動させることによって前記集光レンズによって集光される前記レーザー光線の集光点位置を適正な位置に位置付けて、前記分割予定ラインに対して前記レーザー光線を照射している間は垂直方向における前記第１の集光点位置調整手段の位置を固定した状態に保つ第２の集光点位置調整手段と、検出用光線を前記集光レンズによって集光して前記保持手段に保持された前記ワークに照射し、前記ワークの上面で反射した反射光の光量が一定になるように前記第１の集光点位置調整手段によって前記集光レンズを垂直方向に移動させ、前記集光レンズのレンズ移動情報を取得することにより前記高さバラつきを測定する高さ位置検出手段と、前記高さ位置検出手段で得られた前記レンズ移動情報に基づいて、前記第１の集光点位置調整手段と前記第２の集光点位置調整手段と前記加工手段とを制御する制御手段と、を有するレーザー加工装置であって、前記制御手段は、前記高さ位置検出手段によって前記高さバラつきを測定した際に、前記高さ位置検出手段によって検出された前記高さバラつきの最上位置および最下位置から算出される中央位置が、前記第１の集光点位置調整手段が移動可能な所定量の中央値である加工範囲基準値に一致しない場合は、次の前記分割予定ラインの高さバラつきを測定する前に、前記高さバラつきの中央位置が前記加工範囲基準値に一致するように前記第２の集光点位置調整手段によって前記第１の集光点位置調整手段の垂直方向における位置を調整した後、次の前記分割予定ラインに沿って前記検出用光線を照射し、前記第１の集光点位置調整手段によって前記集光レンズを垂直方向に移動させて次の前記分割予定ライン上の高さバラつきを測定することを特徴とする。
【００１１】
このレーザー加工装置によれば、高さ位置検出手段によって検出された高さバラつきの最上位置および最下位置から算出される中央位置が、第１の集光点位置調整手段が移動可能な所定量の中央値である加工範囲基準値に一致しない場合は、次の分割予定ラインの高さバラつきを測定する前に、高さバラつきの中央位置が加工範囲基準値に一致するように第２の集光点位置調整手段によって第１の集光点位置調整手段の垂直方向における位置を調整することにより、次の分割予定ラインを含むワーク表面の高さバラつきが高さ位置検出手段の測定範囲から逸脱する確率を低減できる構成となっている。そのため、ワーク表面の高さバラつきを測定できずに検出対象となる分割予定ラインを再度測定する事態の発生頻度を低減できるので、ワーク表面の高さバラつきの測定に起因する生産性の低下を抑制できるレーザー加工装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ワーク表面の高さバラつきの測定に起因する生産性の低下を抑制できるレーザー加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施の形態に係るレーザー加工装置の全体を示す斜視図である。
【図２】上記レーザー加工装置の光学系構成を含む全体構成を示す概略側面図である。
【図３】図２に示した光学系の一部を拡大して示す図である。
【図４】レーザー加工用プログラムに従って制御手段によって実行されるレーザー加工方法を示す概略フローチャートである。
【図５】レーザー加工用プログラムに従って制御手段によって実行されるレーザー加工方法を示す概略フローチャートである。
【図６】ワークの分割予定ライン上における高さバラつきの最上位置が、第１の集光点位置調整手段の移動可能範囲の上限値を超えた場合についての説明図である。
【図７】ワークの分割予定ライン上における高さバラつきの最下位置が、第１の集光点位置調整手段の移動可能範囲の下限値を超えた場合についての説明図である。
【図８】ワークの分割予定ライン上における高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段の加工範囲基準値に一致しない場合についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るレーザー加工装置１の全体を示す斜視図である。図１に示すように、レーザー加工装置１は、ワークＷを保持するチャックテーブル４と、レーザー照射ユニット５とを相対移動させて、ワークＷに対して検出用光線を照射してワークＷ表面の高さバラつきを測定するとともに、高さバラつき検出後のワークＷに対してレーザー光線を照射して、ワークＷ上の分割予定ラインに沿ってレーザー加工を施すように構成される。
【００１５】
ここで、レーザー加工装置１の被加工物であるワークＷについて説明する。ワークＷは、略円板状に形成されており、表面に分割予定ラインが格子状に配列され、この分割予定ラインによって区画された複数の領域それぞれに図示しないデバイスが形成されている。また、ワークＷは、デバイスが形成された面を下向きにして、支持テープ２を介して環状フレーム３に支持される。
【００１６】
なお、本実施の形態においては、ワークＷとしてシリコンウェーハなどの半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、ワークＷは特に限定されるものではなく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）などの半導体ウェーハや、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）系の無機材料基板、さらにはミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料をワークＷとしてもよい。
【００１７】
レーザー加工装置１は、加工台６にＸ軸方向に形成された一対のＸ軸ガイドレール７ａ，７ｂが配設されている。Ｘ軸テーブル８は、Ｘ軸ガイドレール７ａ，７ｂに沿ってＸ軸方向に移動自在に載置されている。Ｘ軸テーブル８の背面側には、図示しないナット部が形成され、ナット部にボールねじ９が螺合されている。そして、ボールねじ９の端部には、駆動モータ１０が連結され、駆動モータ１０によりボールねじ９が回転駆動される。
【００１８】
Ｘ軸テーブル８上には、Ｙ軸方向に形成された一対のＹ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂが配設されている。Ｙ軸テーブル１２は、Ｙ軸ガイドレール１１ａ，１１ｂに沿ってＹ軸方向に移動自在に載置されている。Ｙ軸テーブル１２の背面側には図示しないナット部が形成され、ナット部にボールねじ１３が螺合されている。そして、ボールねじ１３の端部には、駆動モータ１４が連結され、駆動モータ１４によりボールねじ１３が回転駆動される。
【００１９】
Ｙ軸テーブル１２上に、保持手段としてのチャックテーブル４が設置されている。チャックテーブル４は、テーブル支持部４ａと、テーブル支持部４ａの上部に設けられた分割予定ラインが設定されたワークＷを吸着保持するワーク保持部４ｂと、環状フレーム３を保持するフレーム保持部４ｃとを備える。テーブル支持部４ａの内部には、ワーク保持部４ｂにワークＷを吸着保持する吸引源が設けられている。
【００２０】
また、加工台６上には支柱部１５が立設されており、支柱部１５にはＺ軸方向（垂直方向）に形成された一対のＺ軸ガイドレール１６ａ，１６ｂが配設されている。支柱部１５の上端部からチャックテーブル４の上方に延びたアーム１７は、Ｚ軸ガイドレール１６ａ，１６ｂに沿ってＺ軸方向に移動自在に取り付けられている。アーム１７に、加工手段としてのレーザー照射ユニット５および撮像手段１９が支持される。レーザー照射ユニット５は、チャックテーブル４のワーク保持部４ｂ上に保持されたワークＷにパルス状の加工用レーザー光線を照射してレーザー加工する。レーザー照射ユニット５には、後述する光学系が収納され、アーム１７を介して第２の集光点位置調整手段１８によってＺ軸方向に移動可能に移動自在に設けられている。第２の集光点位置調整手段１８は、ボールねじ１８ａ、図示しないナット部、駆動モータ１８ｂを含んで構成される。
【００２１】
第２の集光点位置調整手段１８は、ワークＷの分割予定ラインに対してレーザー光線を照射する前には、アーム１７内に配設された第１の集光点位置調整手段２１をＺ軸方向（垂直方向）に移動してレーザー照射ユニット５内に備わる集光レンズ５ｃによって集光されるレーザー光線の集光点位置を適切な位置に位置付け、さらに、ワークＷの分割予定ラインに対してレーザー光線を照射する間には、Ｚ軸方向における第１の集光点位置調整手段２１の位置を固定した状態に保つ。
【００２２】
撮像手段１９は、ワーク保持部４ｂ上に保持されたワークＷの表面を撮像し、レーザー照射ユニット５から照射されるレーザー光線によって加工すべき領域を検出する。撮像手段１９は、撮像素子（ＣＣＤ）などで構成され、撮像した画像信号を制御手段２０に送る。
【００２３】
次に、図２を参照して、レーザー加工装置１における光学系の駆動機構について説明する。図２は、光学系構成を含む全体構成を示す概略側面図である。本実施の形態に係る光学系は、レーザー光線発振手段５ａから出射されたレーザー光線をミラー５ｂで反射し、反射した光を集光レンズ５ｃでワークＷ上に集光するように構成される。
【００２４】
レーザー光線発振手段５ａは、チャックテーブル４のワーク保持部４ｂに保持されたワークＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線を発振する。レーザー光線発振手段５ａは、例えば、ＹＡＧレーザー発振器またはＹＶＯ４レーザー発振器で構成され、波長１０６４ｎｍのパルス状のレーザー光線を発振する。
【００２５】
アーム１７内には、第１の集光点位置調整手段２１が配設されている。第１の集光点位置調整手段２１は、例えばピエゾモータなどの駆動モータを駆動源として、ワークＷの分割予定ラインに対してレーザー光線を照射しながら同時に、矢印Ａで示すようにチャックテーブル４のワーク保持部４ｂに対してＺ軸方向（垂直方向）に集光レンズ５ｃを移動して、集光レンズ５ｃによって集光されたレーザー光線の集光点位置を調節する。なお、第１の集光点位置調整手段２１による集光レンズ５ｃのＺ軸方向における移動可能範囲は、ワークＷ表面の高さバラつきよりも大きい。
【００２６】
アーム１７は、第２の集光点位置調整手段１８の駆動モータ１８ｂを駆動源として、矢印Ｂで示すようにチャックテーブル４のワーク保持部４ｂに対してＺ軸方向（垂直方向）に移動する。なお、Ｚ軸方向における移動可能範囲は、第２の集光点位置調整手段１８の方が、第１の集光点位置調整手段２１よりも広い（すなわち、Ｂ＞Ａ）。
【００２７】
制御手段２０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭなどのハードウェア資源で構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されている制御用ソフトウェアを読み出してプログラムに従って処理を実行する。制御手段２０は、第１の集光点位置調整手段２１、第２の集光点位置調整手段１８およびレーザー照射ユニット５に対して、それぞれ制御信号を入力する。
【００２８】
また、アーム１７内には、チャックテーブル４に保持されたワークＷ表面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段２２が備えられている。続いて、この高さ位置検出手段２２について、図３を参照して説明する。図３は、図２に示した光学系の一部を拡大して示す図である。図３に示す高さ位置検出手段２２は、検出光学系として、検出光発光部２２ａと、フォトディテクター２２ｂ，２２ｃと、シリンドリカルレンズ２２ｄと、スリット２２ｅと、ハーフミラー２２ｆ，２２ｇと、ダイクロイックミラー２２ｈと、集光レンズ５ｃと、を備える。
【００２９】
検出光発光部２２ａは、レーザー光線発振手段５ａから発振されるレーザー光線とは異なる周波数の検出用光線を発振する。検出光発光部２２ａは、例えば、ＣＷレーザー発振器で構成され、波長６３５ｎｍの検出用光線を発振する。検出光発光部２２ａから出射された検出用光線は、ハーフミラー２２ｇを透過した後、ダイクロイックミラー２２ｈおよびミラー５ｂによって反射し、反射した光は集光レンズ５ｃによってワークＷ上に集光する。なお、ハーフミラー２２ｇは、検出光発光部２２ａから発振された検出用光線をダイクロイックミラー２２ｈ側に透過する一方、ダイクロイックミラー２２ｈ側で反射された光をハーフミラー２２ｆ側に反射する。また、ダイクロイックミラー２２ｈは、ハーフミラー２２ｇを透過した光をミラー５ｂ側に反射する一方、レーザー光線発振手段５ａから発振されたレーザー光線をミラー５ｂ側に透過する。
【００３０】
ハーフミラー２２ｆは、ワークＷ表面で反射した検出用光線を光路Ｏａ，Ｏｂに分光する。そして、フォトディテクター２２ｂは、光路Ｏａに導かれた光すべてを受光し、受光量に応じた電圧信号を制御手段２０に出力する。
【００３１】
一方、フォトディテクター２２ｃは、光路Ｏｂに導かれ、シリンドリカルレンズ２２ｄおよびスリット２２ｅにおいて規制された光を受光し、受光量に応じた電圧信号を制御手段２０に出力する。光路Ｏｂ上に配置されたシリンドリカルレンズ２２ｄは、ワークＷで反射された検出用光線を線状に集光する。本実施の形態において、シリンドリカルレンズ２２ｄは、Ｙ軸方向に集光性を有する一方、Ｚ軸方向には集光性を有さないように配置される。また、シリンドリカルレンズ２２ｄとフォトディテクター２２ｃとの間に位置するスリット２２ｅは、所定幅の開口長手方向がシリンドリカルレンズ２２ｄの集光方向と直交するように配置される。
【００３２】
制御手段２０における高さ位置検出手段２２の検出系機能部には、フォトディテクター２２ｂ，２２ｃにおける受光量の検出比と、ワークＷの上面および集光レンズ５ｃ間距離との関係があらかじめメモリ内に格納されている。したがって、ワークＷ表面で反射した検出用光線のフォトディテクター２２ｂ，２２ｃにおける受光量の検出比に基づいて、ワークＷの上面および集光レンズ５ｃ間の距離情報が取得できる。すなわち、ワークＷ表面の高さ位置は、順次取得されるワークＷの上面および集光レンズ５ｃ間の距離情報が所定の一定値となるように第１の集光点位置調整手段２１を駆動して集光レンズ５ｃをＺ軸方向（垂直方向）に移動し、このときの第１の集光点位置調整手段２１の駆動情報を記憶して集光レンズ５ｃの移動情報を取得することによって検出できる。
【００３３】
続いて、レーザー加工装置１を使用したワークＷのレーザー加工方法について説明する。図４および図５は、レーザー加工用プログラムに従って制御手段２０によって実行されるレーザー加工方法を示す概略フローチャートである。加工に際して、まず、ワークＷがチャックテーブル４に載置され、図示しない吸引源によりワーク保持部４ｂに吸着される。その後、ワークＷを吸引保持したチャックテーブル４が撮像手段１９の直下に位置付けられ、ワークＷのレーザー加工すべき領域を検出するアライメント作業が実行される。すなわち、ワークＷに形成された分割予定ラインが検出され、レーザー加工位置のアライメントが行われる。アライメント作業終了後、制御手段２０は、ワークＷの分割予定ラインに沿って高さバラつき検出処理およびレーザー加工処理を実行する。ここで、ワークＷのＸ軸方向に配列された分割予定ラインの各ラインをＬとし、加工対象となる最初のラインをＬ＝１と規定する。
【００３４】
まず、レーザー加工装置１の駆動モータ１４を駆動してＹ軸テーブル１２を移動することにより、チャックテーブル４をレーザー照射ユニット５の直下に移動する。このとき、分割予定ラインＬ＝１を集光レンズ５ｃの直下に位置付け、加工対象ラインをＬ＝１とする（ステップＳＴ１）。
【００３５】
続いて、第２の集光点位置調整手段１８の駆動モータ１８ｂを駆動してアーム１７を移動することにより、レーザー照射ユニット５の集光レンズ５ｃによって集光されるレーザー光線の集光点位置が分割予定ラインＬ＝１上となるように調節する（ステップＳＴ２）。
【００３６】
続いて、駆動モータ１０を駆動してＸ軸テーブル８を移動することにより、チャックテーブル４をＸ軸方向に所定の速度で移動する。これにより、チャックテーブル４のワーク保持部４ｂに吸引保持されたワークＷは、分割予定ラインＬ＝１の先頭からＸ軸方向に所定の速度で加工送りされる（ステップＳＴ３）。
【００３７】
ステップＳＴ３と同時に、高さ位置検出手段２２の検出光発光部２２ａから検出用光線を発振し、集光レンズ５ｃによって集光して分割予定ラインＬ＝１に沿って照射する。そして、ワークＷ表面で反射した検出用光線をフォトディテクター２２ｂ，２２ｃによって検出し、受光量の検出比を取得する（ステップＳＴ４）。
【００３８】
続いて、ステップＳＴ４で取得した受光量の検出比があらかじめ設定された所定の一定値であるか否か、より具体的には、フォトディテクター２２ｃで検出される反射光の光量が一定値であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。すなわち、フォトディテクター２２ｃで検出される反射光の光量が、ワークＷ表面のうねりの影響を受けて変動するのに対し、フォトディテクター２２ｂで検出される反射光の光量は、その影響を受けることはない。ステップＳＴ４においては、フォトディテクター２２ｃで検出される反射光の光量が一定値であるか否かを判定することにより、ワークＷ表面で反射した反射光の受光量の検出比が一定であるかを判定している。
【００３９】
ワークＷ表面のうねりが原因となりフォトディテクター２２ｃで検出される反射光の光量に変動が生じているため、取得される受光量の検出比が所定の一定値に一致しない場合には（ステップＳＴ５：Ｎｏ）、第１の集光点位置調整手段２１を駆動して、反射光の光量の変動を打ち消すように集光レンズ５ｃをＺ軸方向（垂直方向）に移動する（ステップＳＴ６）。そして、再びステップＳＴ４に戻り、フォトディテクター２２ｂ，２２ｃによって検出される受光量の検出比が所定の一定値に一致するまでステップＳＴ４以降の処理を繰り返す。
【００４０】
このように第１の集光点位置調整手段２１を駆動しながら分割予定ラインＬ＝１全体の検出処理が終わったならば、Ｘ軸方向の各座標位置における第１の集光点位置調整手段２１の駆動情報を、第１の集光点位置調整手段２１を駆動することによるフィードバック制御動作も含めて、制御手段２０におけるメモリに記憶させ、記憶された第１の集光点位置調整手段２１の駆動情報より集光レンズ５ｃの移動情報を取得する。そして、この集光レンズ５ｃの移動情報に基づいて、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における各座標位置での表面高さ位置を測定する（ステップＳＴ７）。なお、必要であれば、Ｘ軸方向の各座標位置における第１の集光点位置調整手段２１の駆動情報に加えて、フォトディテクター２２ｂ、２２ｃによって検出された受光量の検出比情報もワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における各座標位置での表面高さ位置を測定するのに用いてもよい。
【００４１】
続いて、ステップＳＴ７の測定処理において、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１において検出できない表面高さ位置が存在しないか否かを判定する（ステップＳＴ８）。
【００４２】
表面高さ位置が検出できない座標位置が存在する場合としては、図６（ａ）に示すように、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における各座標位置での表面高さ位置の分布を示す高さバラつきが発生した場合が挙げられる。図６は、ワークＷの分割予定ラインＬ上における高さバラつきの最上位置が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の上限値を超えた場合についての説明図である。図６（ａ）においては、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最下位置から最上位置までの幅（Ｚ２）が第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲（Ｚ１）より小さいにもかかわらず（すなわち、Ｚ１＞Ｚ２）、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最上位置が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の上限値を超えている場合について示している（ステップＳＴ８：Ｎｏ，ステップＳＴ９：Ｙｅｓ）。この場合には、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最下位置を記憶し（ステップＳＴ１０）、その後、図６（ｂ）に示すように、第２の集光点位置調整手段１８を駆動して、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の下限値が、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１の高さバラつきの最下位置よりΔｈだけ下側となるように位置付ける（ステップＳＴ１１）。そして、再びステップＳＴ３に戻り、すべての座標位置で表面高さ位置が検出できるまでステップＳＴ３以降の処理を繰り返す。なお、図６においては、縦軸にワークＷの表面高さ位置を示し、横軸に分割予定ラインＬ上における座標位置を示している。また、図６において、曲線Ｃは、分割予定ラインＬ上におけるうねりに対応する高さバラつきを示している。以下に示す図７および図８においても同様である。
【００４３】
また、表面高さ位置が検出できない座標位置が存在する別の場合としては、図７（ａ）に示すように、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における各座標位置での表面高さ位置の分布を示す高さバラつきが発生した場合が挙げられる。図７は、ワークＷの分割予定ラインＬ上における高さバラつきの最下位置が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の下限値を超えた場合についての説明図である。図７（ａ）においては、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最下位置から最上位置までの幅（Ｚ２）が第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲（Ｚ１）より小さいにもかかわらず（すなわち、Ｚ１＞Ｚ２）、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最下位置が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の下限値を超えている場合について示している（ステップＳＴ８：Ｎｏ，ステップＳＴ９：Ｎｏ）。この場合には、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最上位置を記憶し（ステップＳＴ１２）、その後、図７（ｂ）に示すように、第２の集光点位置調整手段１８を駆動して、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の上限値が、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１の高さバラつきの最上位置よりΔｈだけ上側となるように位置付ける（ステップＳＴ１３）。そして、再びステップＳＴ３に戻り、すべての座標位置で表面高さ位置が検出できるまでステップＳＴ３以降の処理を繰り返す。  
【００４４】
そして、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最下位置から最上位置までの幅（Ｚ２）がすべて第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲（Ｚ１）に存在することにより、すべての座標位置で表面高さ位置が検出できる状態となった場合は（ステップＳＴ８：Ｙｅｓ）、駆動モータ１０を駆動してＸ軸テーブル８を移動することにより、チャックテーブル４をＸ軸方向に所定の速度で移動して、分割予定ラインＬ＝１の先頭からＸ軸方向に所定の速度で加工送りしながら、レーザー照射ユニット５のレーザー光線発振手段５ａからレーザー光線を発振し、集光レンズ５ｃによって集光して分割予定ラインＬ＝１に沿って照射する。このとき、高さ位置検出手段２２により取得された集光レンズ５ｃの移動情報に基づいて、第１の集光点位置調整手段２１を駆動して集光レンズ５ｃの集光点位置を調整しながらレーザー光線を照射する（ステップＳＴ１４）。すなわち、集光レンズ５ｃの集光点位置をワークＷの分割予定ラインＬ＝１上の高さバラつきに追従させることにより、レーザー光線は常にワークＷ表面から所定深さに集光され、これによりワークＷ表面から所定深さに分割予定ラインＬ＝１に沿った改質層が形成される。なお、ステップＳＴ１５実行中は、第２の集光点位置調整手段１８は移動させず、その高さ位置は固定される。
【００４５】
なお、高さ位置検出手段２２によるワークＷの分割予定ラインＬ＝１の高さバラつきの検出動作において、集光レンズ５ｃの移動情報に変動が生じた場合の第１の集光点位置調整手段２１および集光レンズ５ｃの追従動作にはタイムラグが生じる。そのため、レーザー加工時における集光レンズ５ｃの移動情報に基づく第１の集光点位置調整手段２１の駆動に際しては、このタイムラグ分を考慮して補正してもよい。
【００４６】
このようなレーザー加工を、ワークＷの分割予定ラインＬ＝１の加工が終了するまで繰り返す（ステップＳＴ１５：Ｎｏ）。ワークＷの分割予定ラインＬ＝１のレーザー加工が終了した場合は（ステップＳＴ１５：Ｙｅｓ）、加工対象ラインＬ＝１が最終ラインか否かを判定する（ステップＳＴ１６）。
【００４７】
加工対象ラインＬ＝１が最終ラインでない場合は（ステップＳＴ１６：Ｎｏ）、次にワークＷの分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの最上位置および最下位置から算出される高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の中央値である加工範囲基準値に一致するか否かを判定する（ステップＳＴ１７）。分割予定ラインＬ＝１上における高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１の加工範囲基準値に一致する場合には（ステップＳＴ１７：Ｙｅｓ）、加工対象ラインＬを＋１インクリメントして次の分割予定ラインＬ＝Ｌ＋１に加工対象を移し（ステップＳＴ１９）、ステップＳＴ３以降の処理を繰り返す。
【００４８】
図８（ａ）に示すように、ワークＷの分割予定ラインＬ＝Ｎ上における高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１の加工範囲基準値に一致せず、高さバラつきの中央位置が加工範囲基準値より大きさＺ３だけ上側に存在する場合、次の分割予定ラインＬ＝Ｎ＋１上における高さバラつきを測定した際に、高さバラつきの最上位置が第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲Ｚ１の上限値を超える傾向がある。この場合、図４に示したフローチャートに従って、再度分割予定ラインＬ＝Ｎ＋１上における高さバラつきを測定する必要が生じる。
【００４９】
そこで、分割予定ラインＬ＝Ｎ上における高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１の加工範囲基準値に一致しない場合には（ステップＳＴ１７：Ｎｏ）、図８（ｂ）に示すように、ワークＷの分割予定ラインＬ＝Ｎ上における高さバラつきの中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１の加工範囲基準値に一致するように、第２の集光点位置調整手段１８を駆動して、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲の下限値および上限値がそれぞれ大きさＺ３だけ上側に移動するように調節する。これに伴い、集光レンズ５ｃの集光点位置も調節される（ステップＳＴ１８）。このように調節することで、次の分割予定ラインＬ＝Ｎ＋１上における高さバラつきを測定した際に、ワークＷの分割予定ラインＬ＝Ｎ＋１上における高さバラつきの最下位置から最上位置までの幅（Ｚ２）が、第１の集光点位置調整手段２１の移動可能範囲（Ｚ１）から逸脱する確率を低減することが可能となる。
【００５０】
ステップＳＴ１８における調整後、加工対象ラインＬを＋１インクリメントして次の分割予定ラインＬ＝Ｌ＋１に加工対象を移し（ステップＳＴ１９）、ステップＳＴ３以降の処理を繰り返す。
【００５１】
加工対象ラインＬが最終ラインである場合は（ステップＳＴ１６：Ｙｅｓ）、ワークＷのＸ軸方向に配列された分割予定ラインについてのレーザー加工処理を終了する。同様に、ワークＷのＹ軸方向に配列された分割予定ラインに沿って高さバラつき検出処理およびレーザー加工処理を実行するため、チャックテーブル４を９０°回転して処理を開始する。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態に係るレーザー加工装置１によれば、高さ位置検出手段２２によって検出された加工対象である分割予定ライン上における高さバラつきの最上位置および最下位置から算出される中央位置が、第１の集光点位置調整手段２１が移動可能な所定量の中央値である加工範囲基準値に一致しない場合は、次に加工する分割予定ラインの高さバラつきを測定する前に、高さバラつきの中央位置が加工範囲基準値に一致するように第２の集光点位置調整手段１８によって第１の集光点位置調整手段２１の垂直方向における位置を調整することにより、次に加工する分割予定ラインを含むワークＷ表面の高さバラつきが高さ位置検出手段２２の測定範囲から逸脱する確率を低減できる構成となっている。そのため、ワークＷ表面の高さバラつきを測定できずに検出対象となる分割予定ラインを再度測定する事態の発生頻度を低減できるので、ワークＷ表面の高さバラつきの測定に起因する生産性の低下を抑制できるレーザー加工装置を提供することが可能となる。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、さまざまに変更して実施可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更が可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施可能である。
【００５４】
例えば、上記実施の形態においては、レーザー加工工程のステップＳＴ１８においてワークＷの加工対象分割予定ライン上における高さバラつきの中央位置が加工範囲基準値に一致するか否かを判定する構成としたが、ここでの一致とは、完全一致に限られず、ある程度の幅を許容する構成とすることも可能である。一致するか否かの判定において、ある程度の幅を許容することにより、高さバラつきの中央位置が加工範囲基準値に一致するように第２の集光点位置調整によって集光点位置を調整するステップＳＴ１９を実行する頻度を低減できる。したがって、高さバラつきの測定に起因する生産性の低下をより抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、半導体ウェーハなどのワーク（被加工物）に対してレーザー加工を施すレーザー加工装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１  レーザー加工装置
２  支持テープ
３  環状フレーム
４  チャックテーブル
４ａ  テーブル支持部
４ｂ  ワーク保持部
４ｃ  フレーム保持部
５ａ  レーザー光線発振手段（発振器）
５ｂ  ミラー
５ｃ  集光レンズ
６  加工台
７ａ，７ｂ  Ｘ軸ガイドレール
８  Ｘ軸テーブル
９  ボールねじ
１０  駆動モータ
１１ａ，１１ｂ  Ｙ軸ガイドレール
１２  Ｙ軸テーブル
１３  ボールねじ
１４  駆動モータ
１５  支柱部
１７  アーム
１８  第２の集光点位置調整手段
１８ａ  ボールねじ
１８ｂ  駆動モータ
１９  撮像手段
２０  制御手段
２１  第１の集光点位置調整手段
２２  高さ位置検出手段
２２ａ  検出光発光部
２２ｂ，２２ｃ  フォトディテクター
２２ｄ  シリンドリカルレンズ
２２ｅ  スリット
２２ｆ，２２ｇ  ハーフミラー
２２ｈ  ダイクロイックミラー
【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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【図８】
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