(57)【要約】【課題】高さ位置計測手段によって検出された高さ位置情報に対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができるレーザー加工装置を提供する。【解決手段】チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段を備えたレーザー加工装置であって、加工送り手段および高さ位置計測手段を作動しX軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置データを作成し、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを移動しつつレーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された集光点位置調整手段の作動遅れ時間とチャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルの実際の移動位置より遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、高さ位置データの高さ位置に対応する制御信号を集光点位置調整手段に出力する。【選択図】図２
2013022614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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をレーザー加工するためのレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段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を備えた集光器とを有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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工送り手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段と、該集光器によるレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該高さ位置計測手段からの計測信号を入力し該集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工送り手段および該高さ位置計測手段を作動し該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置情報を作成し、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを移動しつつ該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された該集光点位置調整手段の作動遅れ時間と該チャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルの実際の移動位置より該遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、該高さ位置情報の高さ位置に対応する制御信号を該集光点位置調整手段に出力する、
ことを特徴と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、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手段を装備した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改質層を連続的に形成し、この改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改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改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改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手段および高さ位置計測手段を装備したレーザー加工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に開示されたレーザー加工装置は、被加工物を保持したチャックテーブルの加工送り位置に対応する被加工物の高さ位置を計測して、被加工物における加工領域の高さ位置マップを作成し、この高さ位置マップとチャックテーブルの高さ位置計測手段からの加工送り位置信号に基づいてレーザー光線を集光する集光器を集光点調整方向へ移動するアクチュエータを制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【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、上記特許文献３に開示されたレーザー加工装置においては、チャックテーブルの加工送り位置検出手段からの加工送り位置信号に基づいてレーザー光線を集光する集光器を集光点調整方向へ移動するアクチュエータを制御するので、作動遅れが生じ、作成された高さ位置マップに対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射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、高さ位置計測手段によって検出された高さ位置情報に対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができるレーザー加工装置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、被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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をレーザー加工するためのレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と該レーザー光線発振手段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を備えた集光器とを有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を加工送り方向（X軸方向）に相対的に移動せしめる加工送り手段と、該加工送り手段による該チャックテーブル移動位置を検出するX軸方向位置検出手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測する高さ位置計測手段と、該集光器によるレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該高さ位置計測手段からの計測信号を入力し該集光点位置調整手段、該レーザー光線照射手段、該加工送り手段を制御する制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該加工送り手段および該高さ位置計測手段を作動し該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置情報を作成し、
該加工送り手段を作動して被加工物を保持した該チャックテーブルを移動しつつ該レーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された該集光点位置調整手段の作動遅れ時間と該チャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、該X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいて該チャックテーブルの実際の移動位置より該遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、該高さ位置情報の高さ位置に対応する制御信号を該集光点位置調整手段に出力する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるレーザー加工装置は、加工送り手段および高さ位置計測手段を作動しX軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を計測して高さ位置データを作成し、加工送り手段を作動して被加工物を保持したチャックテーブルを移動しつつレーザー光線照射手段を作動して被加工物にレーザー加工を施す際には、予め設定された集光点位置調整手段の作動遅れ時間とチャックテーブルの移動速度に対応した遅れ距離を求め、X軸方向位置検出手段からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブルの実際の移動位置より遅れ距離だけ移動方向上流側の位置で、高さ位置データの高さ位置に対応する制御信号を集光点位置調整手段に出力するので、作成された高さ位置マップに対応した高さ位置に正確にレーザー光線を照射することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図1に示すレーザー加工装置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手段のブロック構成図。
【図３】図1に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。
【図４】図1に示すレーザー加工装置に装備される集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータに印加する電圧を設定した制御マップ。
【図５】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。
【図６】図５に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着された保護テープの表面に貼着した状態を示す斜視図。
【図７】図５に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置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８】図１に示すレーザー加工装置に装備された高さ位置計測手段によって実施する高さ位置計測工程の説明図。
【図９】図８に示す高さ位置計測工程において作成された高さ位置マップ。
【図１０】図１に示すレーザー加工装置によって実施する往路改質層形成工程の説明図。
【図１１】図１に示すレーザー加工装置によって実施する復路改質層形成工程の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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装置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。
【００１５】
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装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、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上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。
【００１６】
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。
【００１７】
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Ｙ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。
【００１８】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段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X軸方向位置検出手段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X軸方向位置を検出する。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X軸方向位置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X軸方向位置を検出することもできる。
【００１９】
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割り出し送り手段３８を具備している。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。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段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Y軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４b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Y軸方向位置を検出する。なお、上記割り出し送り手段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Y軸方向位置を検出することもできる。また、上記第１の割り出し送り手段３８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Y軸方向位置を検出することもできる。
【００２１】
上記レーザー光線照射ユニット４は、上記静止基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されチャックテーブル３６に保持された被加工物の高さ位置を検出する高さ位置計測手段６と、レーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段７を具備している。なお、撮像手段７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後述する制御手段に送る。
【００２２】
上記レーザー光線照射手段５および高さ位置計測手段６について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１から発振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に保持された被加工物に照射する集光器５２を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１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５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。
【００２３】
上記集光器５２は、上記パルスレーザー光線発振手段５１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５２１と、該方向変換ミラー５２１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光する集光レンズ５２２と、該集光レンズ５２２を収容したケース５２３をチャックテーブル３６の保持面（上面）に対して垂直な方向（図２において上下方向）に移動するためのアクチュエータ５２４を具備している。アクチュエータ５２４は、図示の実施形態においてはプラス（＋）電圧を印加すると印加する電圧値に対応して軸方向に延び、マイナス（−）電圧を印加すると印加する電圧値に対応して軸方向に縮む圧電素子によって構成されたピエゾモータからなっており、上面が固定されている。従って、ピエゾモータからなるアクチュエータ５２４は、プラス（＋）電圧を印加すると集光レンズ５２２を収容したケース５２３を下方に変位せしめ、マイナス（−）電圧を印加すると集光レンズ５２２を収容したケース５２３を上方に変位せしめる。このように構成されたピエゾモータからなるアクチュエータ５２４は、後述する制御手段によって制御され集光レンズ５２２を図２において上下方向（チャックテーブル３６の被加工物保持面に垂直な方向）に移動することによりパルスレーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段として機能する。
【００２４】
上記高さ位置計測手段６は、チャックテーブル３６に保持された被加工物の上面に検出光を照射し、その反射光に基づいてチャックテーブル３６に保持された被加工物の上面高さ位置を計測するもので、計測信号を後述する制御手段に送る。このような高さ位置計測手段としては、例えば特開２００８−１７０３６６号公報に記載された計測装置を用いることができる。なお、高さ位置計測手段６は、上記レーザー光線照射手段５の集光器５２とX軸方向に間隔Lをもって配設されている。
【００２５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３に示す制御手段８を具備している。制御手段８はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）８１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）８２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３と、入力インターフェース８４および出力インターフェース８５とを備えている。制御手段８の入力インターフェース８４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、高さ位置計測手段６、撮像手段７等からの検出信号が入力される。そして、制御手段８の出力インターフェース８５からは、上記加工送り手段３７、割り出し送り手段３８、パルスレーザー光線発振手段５１、ピエゾモータからなるアクチュエータ５２４等に制御信号を出力する。
【００２６】
上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３には、上記ピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に印加する電圧を設定した図４に示す制御マップが格納されている。図４に示す制御マップにおいて、横軸は上記高さ位置計測手段６によって計測された値の基準位置を（０）とした高さ位置（μm）、縦軸は高さ位置に対応して印加する電圧(V)を示す。図４に示す制御マップにおいては、上記基準位置（０）のとき０Vに設定されている。そして、高さ位置（μm）が基準位置（０）より低い場合には集光器５２を下降させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ５２４にプラス（＋）電圧を印加し、また、高さ位置（μm）が基準位置（０）より高い場合には集光器５２を上昇させるためにピエゾモータからなるアクチュエータ５２４にマイナス（−）電圧を印加するように設定されている。従って、図４に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に印加する電圧を制御することにより、集光器５２から半導体ウエーハ１０の上面までの距離は、一定の値に制御される。
【００２７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置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５には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図５に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが２００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには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ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図６に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる例えば厚みが１００μmの保護テープTに表面１０ａ側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。
【００２８】
上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ１０のストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って改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、半導体ウエーハ１０の内部に改質層を形成する際に、半導体ウエーハ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改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前に、上述した高さ位置計測手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の上面位置を計測する。
【００２９】
チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の上面位置を計測するには、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープT 側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保護テープTを介して保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。
【００３０】
上述したように半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段７の直下に位置付けられる。このようにしてチャックテーブル３６が撮像手段７の直下に位置付けられると、撮像手段７および制御手段８によって半導体ウエーハ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７および制御手段８は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１０１と、ストリート１０１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５を構成する集光器５２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、レーザー光線照射位置のアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている上記所定方向に対して直交する方向に延びるストリート１０１に対しても、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ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、撮像手段７が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および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）等で構成された撮像手段を備えているので、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。
【００３１】
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上の半導体ウエーハ１０は、図７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７の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち半導体ウエーハ１０を図７の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。
【００３２】
なお、図７の（ａ）および図７の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における半導体ウエーハ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８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている。
【００３３】
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半導体ウエーハ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７の（ａ）において最上位のストリート１０１を高さ位置計測手段６の直下に位置付ける。そして、更に図８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７の（ａ）参照）を高さ位置計測手段６の直下に位置付ける。そして、高さ位置計測手段６を作動するとともに、チャックテーブル３６を図８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（高さ位置計測工程）。この結果、半導体ウエーハ１０の図７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手段６によって上述したように計測される。この計測された高さ位置は、上記制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納される。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って高さ位置計測工程を実施し、各ストリート１０１における上面の高さ位置を制御手段８のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。なお、高さ位置計測工程によって計測された各ストリートの高さ位置は、チャックテーブル３６の上面からの高さ位置として計測される。
【００３４】
図示の実施形態においては、半導体ウエーハ１０の厚みが２００μmに設定され、保護テープTの厚みが１００μmに設定されているので、チャックテーブル３６の上面からの高さ位置が３００μmを基準として計測され、図９に示すように３００μmを基準（０）とした高さ位置(Z)マップを作成しランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納する。
【００３５】
以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って高さ位置計測工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って改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際には、X軸方向位置検出手段３７４からのX軸方向位置情報に基づいて上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)マップに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に出力する。しかるに、アクチュエータ５２４には作動遅れがあり、また、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３６は所定の加工送り速度で移動しているので、アクチュエータ５２４の作動遅れ時間とチャックテーブル３６の移動速度に対応した遅れ距離を加味して、アクチュエータ５２４に制御信号を出力する必要がある。
【００３６】
ここで、上記アクチュエータ５２４の作動遅れ時間とチャックテーブル３６の移動速度に対応した遅れ距離の求め方について説明する。
なお、X軸方向位置検出手段３７４がチャックテーブル３６のX軸方向位置情報を出力してから高さ位置(Z)マップに対応する制御信号に基づいてアクチュエータ５２４が作動するまでの作動遅れ時間が図示の実施形態においては５ｍsであると予め設定されており、また、チャックテーブル３６の加工送り速度は４５０ｍｍ／秒であるとする。このようにアクチュエータ５２４の作動遅れ時間が５ｍsでチャックテーブル３６の加工送り速度は４５０ｍｍ／秒であると、遅れ距離（δ）＝４５０ｍｍ／秒×５ｍs＝２．２５mmとなる。従って、レーザー加工を実施する際には、X軸方向位置検出手段３７４からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル３６の実際の移動位置より２．２５mmだけ移動方向上流側の位置で、上記高さ位置計測工程において作成した高さ位置(Z)データに対応する制御信号を集光点位置調整手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に出力すればよい。
【００３７】
次に、上記アクチュエータ５２４の作動遅れ時間とチャックテーブル３６の移動速度に対応した遅れ距離（δ）を加味して、半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って改質層を形成するレーザー加工について説明する。
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ユニット４を構成するレーザー光線照射手段５の集光器５２の直下に位置付ける。そして、更に図１０の（ａ）で示すようにストリート１０１の一端（図１０の（ａ）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５２の直下より少なくとも遅れ距離（δ）（２．２５mm）以上の間隔をもってチャックテーブル３６の矢印Ｘ１で示す移動方向の上流側に位置付ける。従って、この位置は、高さ位置計測手段６によって開始位置座標値(A1)を計測したときにおけるX軸方向位置検出手段３７４によって検出されたx1(図９参照)の位置に、高さ位置計測手段６とレーザー光線照射手段５の集光器５２とのX軸方向の間隔Lを加算した値から遅れ距離（δ）（２．２５mm）を減算した位置（x1＋L−δ）に相当する位置よりチャックテーブル３６の矢印Ｘ１で示す移動方向の上流側の位置となる。
【００３８】
上述したようにストリート１０１の一端（図１０の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)を集光器５２の直下より少なくとも遅れ距離（δ）（２．２５mm）以上の間隔をもってチャックテーブル３６の矢印Ｘ１で示す移動方向の上流側に位置付けたならば、レーザー光線照射手段５の集光器５２から照射される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の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の基準高さ位置から所定の深さ位置に合わせる。次に、チャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に４５０ｍｍ／秒の加工送り速度で移動せしめる。そして、ストリート１０１の一端（図１０の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)が集光器５２の直下に達したら、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２からパルスレーザー光線を照射する。このようにしてチャックテーブル３６を移動しつつパルスレーザー光線を照射する際に、X軸方向位置検出手段３７４からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル３６が上記（x1＋L−δ）の位置に達したら、制御手段８はアクチュエータ５２４を制御し、チャックテーブル３６の実際の移動位置より遅れ距離（δ）（２．２５mm）だけ移動方向上流側の位置（x＋L−δ）でランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている高さ位置(Z)マップに基づき、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている図４に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に印加する電圧を制御する。（往路改質層形成工程）。そして、図１０の(b)で示すように集光器５２の照射位置がストリート１０１の他端（図１０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。この結果、半導体ウエーハ１０の内部には、図１０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。
【００３９】
なお、改質層形成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。
レーザー光線の波長      ：１０４５ｎｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
平均出力                ：０．３μJ
集光スポット径          ：φ１μｍ
加工送り速度            ：４５０ｍｍ／秒
【００４０】
上述した往路改質層形成工程を実施したならば、割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６をY軸方向にストリート１０１の間隔分移動して図１１の（ａ）で示すようにストリート１０１の他端（図１１の（ａ）において右端）を集光器５２の直下より少なくとも遅れ距離（δ）（２．２５mm）以上の間隔をもってチャックテーブル３６の矢印Ｘ2で示す移動方向の上流側に位置付ける。従って、この位置は、高さ位置計測手段６によって計測したときにおけるX軸方向位置検出手段３７４によって検出されたxn(図９参照)の位置に、高さ位置計測手段６とレーザー光線照射手段５の集光器５２とのX軸方向の間隔Lを加算した値に遅れ距離（δ）（２．２５mm）を加算した位置（xｎ＋L＋δ）に相当する位置よりチャックテーブル３６の矢印Ｘ2で示す移動方向の上流側の位置となる。
【００４１】
上述したようにストリート１０１の他端（図１１の（ａ）において右端）である送り開始位置座標値(A1)を集光器５２の直下より少なくとも遅れ距離（δ）（２．２５mm）以上の間隔をもってチャックテーブル３６の矢印Ｘ2で示す移動方向の上流側に位置付けたならば、レーザー光線照射手段５の集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の基準高さ位置から所定の深さ位置に合わせる。次に、チャックテーブル３６を矢印Ｘ2で示す方向に４５０ｍｍ／秒の加工送り速度で移動せしめる。そして、ストリート１０１の他端（図１１の（ａ）において右端）が集光器５２の直下に達したら、レーザー光線照射手段５を作動して集光器５２からパルスレーザー光線を照射する。このようにしてチャックテーブル３６を移動しつつパルスレーザー光線を照射する際に、X軸方向位置検出手段３７４からのX軸方向位置情報に基づいてチャックテーブル３６が上記（xｎ＋L＋δ）の位置に達したら、制御手段８はアクチュエータ５２４を制御し、チャックテーブル３６の実際の移動位置より遅れ距離（δ）（２．２５mm）だけ移動方向上流側の位置（x＋L＋δ）でランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている高さ位置(Z)マップに基づき、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８３に格納されている図４に示す制御マップに従ってピエゾモータからなるアクチュエータ５２４に印加する電圧を制御する（復路改質層形成工程）。そして、図１１の(b)で示すように集光器５２の照射位置がストリート１０１の一端（図１１の(b)において左端）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。この結果、半導体ウエーハ１０の内部には、図１１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。
【００４２】
以上のようにして、往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を交互に実施することにより半導体ウエーハ１０の内部に所定方向に延在する全てのストリート１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、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に沿って上記往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を交互に実行する。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全てのストリート１０１に沿って上記往路改質層形成工程および復路改質層形成工程を実施することにより半導体ウエーハ１０の内部にストリート１０１に沿って変質層１１０を形成したならば、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ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。
【００４３】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。上述した実施形態においてはチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に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内部に集光点を位置付けて照射し、上面と平行に変質層１１０を形成する例を示したが、本発明によるレーザー加工装置はチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に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上面付近に集光点を位置付けて照射し、上面と平行にレーザー加工溝を形成することもできる。
【００４４】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変更は可能である。上述した実施形態においては、集光器５２と高さ位置計測手段６がX軸方向に間隔Lをもって配設されている例について説明したが、集光器５２を通して検出光を照射するようにした高さ位置計測手段を用いることもできる。この場合、検出光を集光器５２から照射されるレーザー光線の光軸より遅れ時間（例えば５ms）に相当する遅れ距離（例えば２．２５mm）以上加工送り方向上流側に照射するように構成し、レーザー光線の光軸より遅れ時間（例えば５ms）に相当する遅れ距離（例えば２．２５mm）以上先行して高さ位置データを検出する必要がある。このように構成することにより、被加工物の高さ位置を検出しつつレーザー加工を施すことができる。
【符号の説明】
【００４５】
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：X軸方向位置検出手段
３８：割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：集光器
５２２：集光レンズ
５２４：アクチュエータ
６：高さ位置計測手段
７：撮像手段
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：保護テープ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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