CN109465541B - 高度检测装置和激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

提供高度检测装置和激光加工装置。高度检测装置具有：卡盘工作台，其保持被加工物；和高度检测单元，其检测被加工物的上表面高度。高度检测单元包含：光源，其向第1光路射出具有规定宽度的波段的光；聚光器，其配设在第1光路，使光会聚于被加工物；分束器，其配设在光源与聚光器之间，将第1光路的光分支到第2光路；反射镜，其配设在第2光路，生成基本的光路长度，将光反射到第2光路并经由分束器使光返回到第1光路；光分支部，其配设在分束器与光源之间，将在被加工物的上表面发生反射并经由聚光器返回第1光路的光和通过反射镜返回的光的干涉光从第1光路分支到第3光路；和计算单元，其配设在第3光路，根据干涉光计算被加工物的高度。

Description

高度检测装置和激光加工装置
技术领域
本发明涉及对保持于卡盘工作台的半导体晶片等被加工物的高度进行计测的高度检测装置和具有该高度检测装置的激光加工装置。
背景技术
由分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等多个器件的晶片被切割装置、激光加工装置等分割成各个器件芯片，分割得到的器件芯片被应用于移动电话、个人计算机等电子设备。
激光加工装置存在如下类型：将对于被加工物具有吸收性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的上表面而进行照射而实施烧蚀加工的类型(例如，参照专利文献1)；将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点定位在被加工物的内部而进行照射从而在内部形成改质层的类型(例如，参照专利文献2)；将对于被加工物具有透过性的波长的激光光线的聚光点或聚光区域定位在被加工物的内部而进行照射，从而形成由从上表面到背面的细孔和围绕该细孔的变质区域构成的多个盾构隧道的类型(例如，参照专利文献3)。
当被加工物的上表面上存在起伏时，无法将激光光线的聚光点定位在适当的位置，因此本申请人提出了如下技术：预先检测要照射激光光线的被加工物的加工区域的高度并生成高度信息，然后根据高度信息将激光光线的聚光点定位在适当的位置而进行照射，从而对被加工物进行加工(参照专利文献4)。
专利文献1：日本特开平10-305420号公报
专利文献2：日本特许第3408805号公报
专利文献3：日本特开2014-221483号公报
专利文献4：日本特开2011-122894号公报
根据上述专利文献4所记载的发明，即使被加工物的正面上存在起伏，也预先检测高度并进行存储，能够根据所存储的高度信息来修正激光加工时的聚光点位置从而照射激光光线，能够将激光加工时的激光光线的聚光点位置定位在希望的适当的位置而进行照射。
然而，在分光干涉型的高度检测装置中，对被加工物的上表面照射特定波段的光并利用图像传感器来捕捉反射光与基准光的干涉光并实施傅里叶变换等，从而检测被加工物的上表面高度，当在被加工物的上表面上层叠有氧化膜、绝缘膜等膜时，存在所设想的特定波段的光未被充分反射而无法适当地检测上表面高度的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供即使在被加工物的上表面上层叠有氧化膜、绝缘膜等膜的情况下也能够适当地检测上表面的高度的高度检测装置和具有高度检测装置的激光加工装置。
根据本发明的一个方面，提供高度检测装置，其是分光干涉型的高度检测装置，其中，该高度检测装置具有：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及高度检测单元，其对该卡盘工作台所保持的被加工物的上表面高度进行检测，该高度检测单元包含：光源，其向第1光路射出具有规定的宽度的波段的光；聚光器，其配设在该第1光路上，使光会聚于该卡盘工作台所保持的被加工物；分束器，其配设在该光源与该聚光器之间，将该第1光路的光分支到第2光路；反射镜，其配设在该第2光路上，生成基本的光路长度，将光反射到该第2光路并经由该分束器使光返回到该第1光路；光分支部，其配设在该分束器与该光源之间，将在该卡盘工作台所保持的被加工物的上表面上发生反射并经由该聚光器而返回到该第1光路的光和通过该反射镜而返回的光的干涉光从该第1光路分支到第3光路；以及计算单元，其配设在该第3光路上，根据该干涉光来计算被加工物的高度，该计算单元包含：波段分支部，其将该光源所射出的波段的光分支成至少两个波段；以及选择部，其对在该波段分支部中分支的任意的光进行选择，该高度检测装置利用图像传感器来捕捉该选择部所选择的波段的干涉光，从而计算被加工物的高度。
优选该波段分支部包含：分色镜，其使该光源所射出的规定的波段的光中的第1波段的光透过，对第2波段的光进行反射；第1带通滤波片，其配设在该第1波段的光的光路上，将噪声光去除；第1衍射光栅，其使来自该第1带通滤波片的光按照该第1波段分散；第2带通滤波片，其配设在该第2波段的光的光路上，将噪声光去除；以及第2衍射光栅，其使来自该第2带通滤波片的光按照该第2波段分散，该选择部包含遮光板，该遮光板遮挡该第1波段的光的光路和该第2波段的光的光路中的任意光路。
优选该计算单元包含存储部，该存储部根据被加工物的坐标对计算出的高度信息进行存储。
根据本发明的其他方面，提供激光加工装置，其具有上述高度检测装置，其中，该激光加工装置具有：激光振荡器，其振荡出对该卡盘工作台所保持的被加工物进行加工的激光光线；光学系统，其将该激光振荡器所振荡出的激光光线引导至该聚光器；以及驱动部，其配设在该聚光器上，根据存储于该存储部的高度信息而使该聚光器接近或远离该卡盘工作台所保持的被加工物。
优选该激光加工装置的该波段分支部由分色镜构成，该分色镜使该光源所射出的规定的波段的光中的第1波段的光透过，对第2波段的光进行反射，并且包含：第1带通滤波片，其配设在该第1波段的光的光路上，将噪声光去除；第1衍射光栅，其使来自该第1带通滤波片的光按照该第1波段分散；第2带通滤波片，其配设在该第2波段的光的光路上，将噪声光去除；以及第2衍射光栅，其使来自该第2带通滤波片的光按照该第2波段分散，该选择部包含遮光板，该遮光板遮挡该第1波段的光的光路和该第2波段的光的光路中的任意光路。
根据本发明的高度检测装置，即使在被加工物的上表面上层叠有氧化膜或绝缘膜等膜的情况下，也能够通过选择至少两个波段的光中的任意的光来适当地检测上表面高度。
根据具有上述高度检测装置的激光加工装置，能够一边根据高度信息将激光光线的聚光点定位在适当的位置，一边进行照射而实施希望的加工。
附图说明
图1是激光加工装置的整体立体图。
图2是配备在图1所示的激光加工装置中的高度检测装置和激光光线照射单元的框图。
图3的(a)、(b)是示出通过图2所示的高度检测装置求出的分光干涉波形的概念图。
图4是作为通过图1所示的激光加工装置来加工的被加工物的半导体晶片的立体图。
图5的(a)、(b)是示出图4所示的半导体晶片被保持在卡盘工作台的规定的位置的状态下的半导体晶片的各部位与坐标位置之间的关系的俯视图。
图6是用于说明通过配备在图1所示的激光加工装置中的高度检测装置来实施的高度位置检测工序的侧视图。
图7是用于说明配备在图1的激光加工装置中的控制单元的存储部所存储的高度信息的表。
标号说明
1：激光加工装置；3：卡盘工作台机构；36：卡盘工作台；37：加工进给单元；38：第1分度进给单元；4：激光光线照射单元支承机构；42：可动支承基台；43：第2分度进给单元；5：高度检测兼激光照射单元；53：第1聚光点位置调整单元；6：高度检测单元；61：光源；62：第1光分支部；63：准直透镜；64：第2光分支部；65、66：聚光透镜；67：反射镜；68：准直透镜；69：波段分支部；691、695：分色镜；692：选择部；692a：第1选择部；692b：第2选择部；693：第1带通滤波片；694：第1衍射光栅；697：第2带通滤波片；698：第2衍射光栅；70：聚光透镜；71：图像传感器；80：控制单元；81：显示单元；9：激光光线照射单元；91：脉冲激光光线振荡单元；92：分色镜；10：半导体晶片。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的被加工物的高度检测装置和激光加工装置进行详细说明。
图1示出了配备有本实施方式的计测高度的高度检测装置的激光加工装置的整体立体图。图1所示的激光加工装置1具有：静止基台2；保持被加工物的保持机构3，其以能够在箭头X所示的加工进给方向(X轴方向)上移动的方式配设在静止基台2上；激光光线照射单元支承机构4，其以能够在与上述X轴方向垂直的箭头Y所示的分度进给方向(Y轴方向)上移动的方式配设在静止基台2上；以及高度检测兼激光照射单元5，其以能够在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)上移动的方式配设在激光光线照射单元支承机构4上。
上述保持机构3具有：一对导轨31、31，它们沿着X轴方向平行地配设在静止基台2上；第1滑动块32，其以能够在X轴方向上移动的方式配设在导轨31、31上；第2滑动块33，其以能够在Y轴方向上移动的方式配设在第1滑动块32上；支承工作台35，其通过圆筒部件34被支承在第2滑动块33上；以及卡盘工作台36，其是保持被加工物的卡盘工作台。该卡盘工作台36具有由多孔质材料形成的吸附卡盘361，在作为吸附卡盘361的上表面的保持面上，通过未图示的吸引构件来保持作为被加工物的例如圆形形状的半导体晶片。这样构成的卡盘工作台36通过在圆筒部件34内配设的未图示的脉冲电动机而进行旋转。另外，在卡盘工作台36上配设有用于固定环状的框架的夹具362，该环状的框架借助保护带对半导体晶片等被加工物进行支承。
在上述第1滑动块32的下表面上设置有与上述一对导轨31、31嵌合的一对导槽321、321，并且在上述第1滑动块32的上表面设置有沿着X轴方向平行形成的一对导轨322、322。这样构成的第1滑动块32构成为通过使导槽321、321与一对导轨31、31嵌合而能够沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。本实施方式的保持机构3具有加工进给单元37，该加工进给单元37用于使第1滑动块32沿着一对导轨31、31在X轴方向上移动。加工进给单元37包含：外螺纹杆371，其平行地配设在上述一对导轨31与31之间；以及脉冲电动机372等驱动源，其用于旋转驱动该外螺纹杆371。外螺纹杆371的一端旋转自如地支承于轴承块373，该轴承块373固定在上述静止基台2上，外螺纹杆371的另一端与上述脉冲电动机372的输出轴进行传动连结。另外，外螺纹杆371与形成于未图示的内螺纹块的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置在第1滑动块32的中央部下表面上。因此，通过脉冲电动机372对外螺纹杆371进行正转和反转驱动，从而使第1滑动块32沿着导轨31、31在X轴方向上移动。
本实施方式的激光加工装置1具有用于检测上述卡盘工作台36的加工进给量的加工进给量检测单元374。加工进给量检测单元374包含：线性标尺374a，其沿着导轨31配设；以及读取头374b，其配设在第1滑动块32上，与第1滑动块32一起沿着线性标尺374a进行移动。在本实施方式中，该加工进给量检测单元374的读取头374b每隔1μm向后述的控制单元发送1个脉冲的脉冲信号。而且，后述的控制单元通过对输入的脉冲信号进行计数来检测卡盘工作台36的加工进给量。另外，在使用脉冲电动机372作为上述加工进给单元37的驱动源的情况下，也可以通过对向脉冲电动机372输出驱动信号的后述的控制单元的驱动脉冲进行计数来检测卡盘工作台36的加工进给量。并且，在使用伺服电动机作为上述加工进给单元37的驱动源的情况下，也可以将检测伺服电动机的转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送到后述的控制单元，控制单元对输入的脉冲信号进行计数从而检测卡盘工作台36的加工进给量。
上述第2滑动块33构成为：在其下表面上设置有与设置于上述第1滑动块32的上表面的一对导轨322、322嵌合的一对导槽331、331，通过使该导槽331、331与一对导轨322、322嵌合，上述第2滑动块33能够在Y轴方向上移动。本实施方式的保持机构3具有第1分度进给单元38，该第1分度进给单元38用于使第2滑动块33沿着设置于第1滑动块32的一对导轨322、322在Y轴方向上移动。第1分度进给单元38包含：外螺纹杆381，其平行地配设在上述一对导轨322与322之间；以及脉冲电动机382等驱动源，其用于旋转驱动该外螺纹杆381。外螺纹杆381的一端旋转自如地支承于轴承块383，该轴承块383固定于上述第1滑动块32的上表面上，外螺纹杆381的另一端与上述脉冲电动机382的输出轴进行传动连结。另外，外螺纹杆381与形成于未图示的内螺纹块的贯通内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置在第2滑动块33的中央部下表面上。因此，通过脉冲电动机382对外螺纹杆381进行正转和反转驱动，从而使第2滑动块33沿着导轨322、322在Y轴方向上移动。
本实施方式的激光加工装置1具有用于检测上述第2滑动块33的分度加工进给量的分度进给量检测单元384。分度进给量检测单元384包含：线性标尺384a，其沿着导轨322配设；以及读取头384b，其配设在第2滑动块33上，与第2滑动块33一起沿着线性标尺384a进行移动。在图示的实施方式中，该分度进给量检测单元384的读取头384b每隔1μm向后述的控制单元发送1个脉冲的脉冲信号。而且，后述的控制单元通过对输入的脉冲信号进行计数，检测卡盘工作台36的分度进给量。另外，在使用脉冲电动机382作为上述第1分度进给单元38的驱动源的情况下，也可以通过对向脉冲电动机382输出驱动信号的后述的控制单元的驱动脉冲进行计数来检测卡盘工作台36的分度进给量。并且，在使用伺服电动机作为上述加工进给单元37的驱动源的情况下，也可以将检测伺服电动机的转速的旋转编码器所输出的脉冲信号发送到后述的控制单元，控制单元对输入的脉冲信号进行计数从而检测卡盘工作台36的分度进给量。
上述激光光线照射单元支承机构4具有：一对导轨41、41，它们沿着Y轴方向平行地配设在静止基台2上；以及可动支承基台42，其以能够在箭头Y所示的方向上移动的方式配设在该导轨41、41上。该可动支承基台42包含：移动支承部421，其以能够移动的方式配设在导轨41、41上；以及安装部422，其安装于该移动支承部421。在安装部422的一个侧面上，平行地设置有沿Z轴方向延伸的一对导轨423、423。本实施方式的激光光线照射单元支承机构4具有第2分度进给单元43，该第2分度进给单元43用于使可动支承基台42沿着一对导轨41、41在Y轴方向上移动。第2分度进给单元43包含：外螺纹杆431，其在上述一对导轨41、41之间平行地配设；以及脉冲电动机432等驱动源，其用于旋转驱动该外螺纹杆431。外螺纹杆431的一端旋转自如地支承于未图示的轴承块，该轴承块固定在上述静止基台2上，外螺纹杆431的另一端与上述脉冲电动机432的输出轴进行传动连结。另外，外螺纹杆431与形成于未图示的内螺纹块的内螺纹孔螺合，该内螺纹块突出设置在构成可动支承基台42的移动支承部421的中央部下表面上。因此，通过脉冲电动机432对外螺纹杆431进行正转和反转驱动，从而使可动支承基台42沿着导轨41、41在Y轴方向上移动。
本实施方式的高度检测兼激光照射单元5具有单元保持架51和安装于该单元保持架51的圆筒形状的单元外壳52，单元保持架51以能够沿着一对导轨423、423移动的方式配设在上述可动支承基台42的安装部422上。在安装于单元保持架51的单元外壳52中配设有高度检测单元和激光光线照射单元，其中，该高度检测单元对保持于上述卡盘工作台36的半导体晶片10的高度位置进行检测，该激光光线照射单元向保持于卡盘工作台36的半导体晶片10照射激光光线。参照图2对该高度检测单元和激光光线照射单元进行说明。
本实施方式的高度检测装置包含：高度检测单元6，其检测被加工物的高度；以及卡盘工作台36，其对作为被加工物的半导体晶片10进行保持。高度检测装置由分光干涉型的高度检测装置构成，该分光干涉型的高度检测装置向半导体晶片10的上表面照射特定的波段的光，利用图像传感器来捕捉返回光与基准光的干涉光并实施傅里叶变换等，从而检测半导体晶片10的上表面高度。参照图2对高度检测单元6进行更具体说明。
高度检测单元6具有：光源61，其向第1光路6a射出具有宽范围的规定的波段的光；作为聚光器的聚光透镜65，其配设在第1光路6a上，使来自光源61的光会聚于被加工物而进行照射；第1光分支部62，其将来自光源61的光引导至第1光路6a，并且将沿第1光路6a逆行的光引导至接下来说明的第3光路6c；第2光分支部64，其具有分束器641，该分束器641使直接穿过第1光分支部62而到达半导体晶片10的光从第1光路6a向第2光路6b分支；反射镜67，其用于使被引导至第2光路6b的光返回到第1光路；以及计算单元7，其配设在第3光路6c上，根据干涉光来计算半导体晶片10的上表面高度。
关于光源61，可以使用发出具有宽范围的规定宽度的波段的光(例如，波长为620nm～870nm区域的光)的LED、SLD、LD、卤素光源、ASE光源、超连续谱光源。关于上述第1光分支部62，可以使用偏振波保持光纤耦合器、偏振波保持光纤环行器、单模光纤耦合器、单模光纤耦合环行器等。在本实施方式中，上述第2光分支部64由分束器641和方向转换镜642构成。另外，在从上述光源61到第1光分支部62的光路以及从第1光分支部62到卡盘工作台36上的半导体晶片10的第1光路6a中，从第1光分支部62到准直透镜63附近的光路由光纤构成。
在上述第1光路6a的分束器641与半导体晶片10之间配设有聚光透镜65，该聚光透镜65将被引导至该光路的光向卡盘工作台36所保持的半导体晶片10引导，在聚光透镜65与第2光分支部64之间配设有聚光透镜66。该聚光透镜66对从第2光分支部64引导出的平行光进行会聚并将聚光点定位在聚光透镜65内。通过以这种方式在聚光透镜65与第2光分支部64之间配设聚光透镜66，能够使被卡盘工作台36所保持的半导体晶片10反射而返回的光在经由聚光透镜65、聚光透镜66、第2光分支部64以及准直透镜63进行逆行时收敛于构成第1光路6a的光纤。另外，聚光透镜65安装在透镜外壳651中，该透镜外壳651通过由音圈电动机或线性电动机等构成的第1聚光点位置调整单元650而在图2中的上下方向即与卡盘工作台36的保持面垂直的聚光点位置调整方向(Z轴方向)上移动。该第1聚光点位置调整单元650被后述的控制单元80控制。
在上述第2光路6b上配设有反射镜67，该反射镜67对被引导至第2光路6b的平行光进行反射而形成基本的光路长度。该反射镜67在本实施方式中安装在上述聚光透镜65的透镜外壳651上。
在沿第1光路6a逆行的光被第1光分支部62分支而得的第3光路6c上配设有计算单元7。计算单元7具有：波段分支部69，其将光源61发出的光的波段分支成至少两个波段；以及选择部692，其对在波段分支部69中被分支的任意的光进行选择，该计算单元7利用图像传感器71来捕捉该选择部692所选择的波段的干涉光并通过控制单元80来计算半导体晶片10的高度。
具体而言，波段分支部69具有：分色镜691，其对通过准直透镜68而形成为平行光的光LB0进行分支，使一方的第1波段(600nm～800nm)的光LB1透过而引导至第1分支光路6d，并且对另一方的第2波段(800nm～900nm)的光LB2进行反射而引导至第2分支光路6e；以及选择部692(第1选择部692a、第2选择部692b)，其以如下方式发挥功能：对该分支出的光进行遮挡或使该分支出的光通过，从而选择任意方式。在第1选择部692a和第2选择部692b中配设有遮光板S1、遮光板S2，该遮光板S1、遮光板S2分别被未图示的驱动构件驱动而成为遮挡第1分支光路6d和第2分支光路6e或使光通过的状态。根据来自控制单元80的指示信号对遮光板S1和遮光板S2进行控制，从而能够对第1选择状态和第2选择状态进行切换，其中，在该第1选择状态下，波段分支部69选择而输出第1波段的光LB1，在该第2选择状态下，波段分支部69选择而输出第2波段的光LB2。
本实施方式的波段分支部69还具有：第1带通滤波片693，其仅使波长为820nm～870nm的光透过，以便将选择部692所选择的第1波段的光LB1的噪声光去除；第2带通滤波片697，其仅使波长为620nm～670nm的光透过，以便将第2波段的光LB2的噪声光去除；第1衍射光栅694，其使第1波段的光LB1中的通过了第1带通滤波片693的光LB1’分散；第2衍射光栅698，其使第2波段的光LB2中的通过了第2带通滤波片697的光LB2’分散；分色镜695，其使被第1衍射光栅694分散的光透过，并对被第2衍射光栅698分散的光进行反射而引导至聚光透镜70和图像传感器71。
在经分色镜695而输出的光的光路上，配设有上述聚光透镜70和图像传感器71，该图像传感器71对经由聚光透镜70衍射的光的各波长下的光强度进行检测，图像传感器71所检测出的检测信号被发送到控制单元80。即，控制单元80根据来自图像传感器71的检测信号，求出图3所示的分光干涉波形。控制单元80与显示单元81连接，能够显示包含该分光干涉波形在内的各种信息。在图3中，横轴表示干涉光的波长，纵轴表示光强度。
控制单元80根据图像传感器71的检测信号来求出分光干涉波形，并根据该分光干涉波形和理论上的波形函数通过傅里叶变换理论、小波变换理论来执行波形分析，求出从光源61到第1光路6a的卡盘工作台36所保持的半导体晶片10为止的光路长度与从光源61到第2光路6b的反射镜67为止的光路长度之间的光路长度差，根据该光路长度差来求出从卡盘工作台36的正面到保持于卡盘工作台36的半导体晶片10的上表面为止的距离。另外，关于具体的运算方法，例如，由于如专利文献4所记载的那样是公知的运算方法，所以省略详细的内容。
当回到图2继续说明时，配设在图1所示的高度检测兼激光照射单元5的单元外壳52中的激光光线照射单元9具有：脉冲激光光线振荡单元91，其用于对半导体晶片10实施激光加工；以及分色镜92，其使从脉冲激光光线振荡单元91振荡出的脉冲激光光线朝向上述聚光透镜65进行方向转换。脉冲激光光线振荡单元91包含：脉冲激光振荡器911，其由YAG激光振荡器或YVO4激光振荡器构成；以及重复频率设定单元912，其附设于脉冲激光振荡器911，脉冲激光光线振荡单元91振荡出例如波长为1064nm的脉冲激光光线。分色镜92配设在上述聚光透镜66与聚光透镜65之间，使来自聚光透镜66的光通过，但使从脉冲激光光线振荡单元91振荡出的脉冲激光光线朝向聚光透镜65进行方向转换。即，使波长为600nm～900nm的光透过，对其以外的波长(1064nm)进行反射。因此，从脉冲激光光线振荡单元91振荡出的脉冲激光光线LB通过分色镜92进行90度方向转换后入射到聚光透镜65，被聚光透镜65会聚而照射至卡盘工作台36所保持的半导体晶片10。
当回到图1继续说明时，本实施方式的激光加工装置1具有第2聚光点位置调整单元53，该第2聚光点位置调整单元53用于使单元保持架51沿着设置于可动支承基台42的安装部422的一对导轨423、423在箭头Z所示的聚光点位置调整方向(Z轴方向)即与卡盘工作台36的保持面垂直的方向上移动。第2聚光点位置调整单元53包含：外螺纹杆(省略图示)，其配设在一对导轨423、423之间；以及脉冲电动机532等驱动源，其用于旋转驱动该外螺纹杆，通过脉冲电动机532对未图示的外螺纹杆进行正转和反转驱动，从而使上述高度检测兼激光照射单元5沿着导轨423、423在Z轴方向上移动。另外，在本实施方式中，通过对脉冲电动机532进行正转驱动而使高度检测兼激光照射单元5向上方移动，通过对脉冲电动机532进行反转驱动而使高度检测兼激光照射单元5向下方移动。
在构成上述高度检测兼激光照射单元5的单元外壳52的前端部配设有拍摄单元95。除了利用可见光线进行拍摄的通常的拍摄元件(CCD)之外，该拍摄单元95还包含：红外线照明单元，其向半导体晶片10照射红外线；光学系统，其捕捉该红外线照明单元照射的红外线；以及拍摄元件(红外线CCD)等，其输出与该光学系统所捕捉到的红外线对应的电信号，该拍摄单元95将拍摄到的图像信号发送到后述的上述控制单元80。
本实施方式的激光加工装置1大致由以上那样构成，以下对其作用进行说明。
在图4中示出了要进行激光加工的半导体晶片10的立体图。图4所示的半导体晶片10由硅晶片构成，在其正面10a上由排列成格子状的多条间隔道101划分出多个区域，在该划分出的区域中形成有IC、LSI等器件102。
对使用上述激光加工装置1沿着上述半导体晶片10的间隔道101照射激光光线从而在半导体晶片10的内部沿着间隔道101形成变质层的激光加工的实施方式进行说明。另外，当在半导体晶片10的内部形成变质层时，如果半导体晶片10的厚度存在偏差，则无法如上述那样按照折射率的关系以规定的深度均匀地形成变质层。因此，在实施激光加工之前，通过上述高度检测单元6对保持于卡盘工作台36的半导体晶片10的上表面的高度位置进行检测。
即，首先，使半导体晶片10的背面10b朝上而将半导体晶片10载置在上述图1所示的激光加工装置1的卡盘工作台36上，将半导体晶片10吸引保持在该卡盘工作台36上。吸引保持着半导体晶片10的卡盘工作台36被加工进给单元37定位在拍摄单元95的正下方。
当卡盘工作台36被定位在拍摄单元95的正下方时，通过拍摄单元95和控制单元80来执行检测半导体晶片10的待激光加工的加工区域的对准作业。即，拍摄单元95和控制单元80执行图案匹配等图像处理，完成检测位置的对准，其中，该图案匹配等图像处理用于沿着该间隔道101进行半导体晶片10的形成于第1方向的间隔道101与构成半导体晶片10的高度检测兼激光照射单元5的高度检测单元6的聚光透镜65的对位。并且，对形成于半导体晶片10的形成在与第1方向垂直的方向上的间隔道101也同样地执行检测位置的对准。此时，半导体晶片10的形成有间隔道101的正面10a位于下侧，但由于拍摄单元95如上述那样具有由红外线照明单元、捕捉红外线的光学系统以及输出与红外线对应的电信号的拍摄元件(红外线CCD)等构成的拍摄单元，所以能够从背面10b透过而对间隔道101进行拍摄。
当如上述那样进行对准时，卡盘工作台36上的半导体晶片10成为被定位在图5的(a)所示的坐标位置的状态。另外，图5的(b)表示使卡盘工作台36即半导体晶片10从图5的(a)所示的状态起旋转了90度的状态。
将定位在图5的(a)和图5的(b)所示的坐标位置的状态下的半导体晶片10上所形成的各间隔道101的进给开始位置坐标值(A1，A2，A3…An)和进给结束位置坐标值(B1，B2，B3…Bn)以及进给开始位置坐标值(C1，C2，C3…Cn)和进给结束位置坐标值(D1，D2，D3…Dn)作为设计值的数据而存储在控制单元80的存储器中。
在如上述那样对形成于卡盘工作台36上所保持的半导体晶片10的间隔道101进行检测并进行了检测位置的对准之后，使卡盘工作台36移动而将图5的(a)中最上面的间隔道101定位在构成高度检测兼激光照射单元5的高度检测单元6的聚光透镜65的正下方。然后，如图6所示的那样进一步将作为间隔道101的一端(在图6中为左端)的进给开始位置坐标值(A1)(参照图5的(a))定位在聚光透镜65的正下方。
在将进给开始位置坐标值(A1)定位在聚光透镜65的正下方之后，使高度检测单元6进行动作而实施高度位置检测工序。当参照图2进行说明时，在实施高度位置检测工序时，构成选择部692的第1选择部692a和第2选择部692b根据来自控制单元80的指示信号而被设定为第1选择状态。具体而言，配设于第1分支光路6d的一方的第1选择部692a通过未图示的驱动构件来驱动遮光板S1，将遮光板S1驱动至不遮挡第1分支光路6d的位置即实线所示的位置。在该状态下，由分色镜691分支出的一方的第1波段的光LB1通过第1选择部692a。并且，配设于第2分支光路6e的另一方的第2选择部692b如图示的那样，根据来自控制单元80的指示信号，通过未图示的驱动构件来驱动遮光板S2，将遮光板S2驱动至遮挡第2分支光路6e的位置即实线所示的位置。由此，由分色镜691分支出的另一方的第2波段的光LB2被遮挡而不通过第2选择部692b。在该第1选择状态下，只有分支到第1分支光路6d的第1波段的光LB1通过选择部692，通过带通滤波片693去除了噪声后的光LB1’(波长为820nm～870nm的光)被第1衍射光栅694衍射并透过分色镜695到达图像传感器71。
将上述选择部692的状态设为第1选择状态，使高度检测单元6进行动作并且使卡盘工作台36沿图6中箭头X1所示的方向移动，移动到进给结束位置坐标值(B1)(高度位置检测工序)。其结果是，沿着半导体晶片10的图5的(a)中最上面的间隔道101，通过高度检测单元6对上表面的高度位置进行计测。
这里，在检测出从进给开始位置坐标值(A1)移动到进给结束位置坐标值(B1)的高度位置时，通过与控制单元80连接的显示单元81对图像传感器71所检测出的分光干涉波形进行确认。如上述那样，在分光干涉型的高度检测装置中，当在半导体晶片10的上表面上层叠有氧化膜或绝缘膜等膜时，光无法在半导体晶片10的正面上充分反射，很难根据所设想的特定波段的光(在本实施方式中为第1波段的光LB1)来形成分光干涉波形。因此，存在无法形成适合用于检测高度的分光干涉波形而无法检测半导体晶片10的高度的问题。这里，当在波段分支部69处于第1选择状态的状态下(即，在波段分支部69中选择了第1波段的光LB1的状态下)没有形成适当的分光干涉波形的情况下，判断为半导体晶片10的正面的状态不适合第1波段的光LB1的反射，根据控制单元80的指示信号，将选择部692设为第2选择状态，即，在波段分支部69中选择第2波段的光LB2的状态。具体而言，配设于第1分支光路6d的一方的第1选择部692a通过未图示的驱动构件来驱动遮光板S1，将遮光板S1驱动至遮挡第1分支光路6d的位置即双点划线所示的遮光板S1’的位置。在该状态下，由分色镜691分支出的第1波段的光LB1被遮挡而不通过第1选择部692a。并且，配设于第2分支光路6e的另一方的第2选择部692b如图示那样根据来自控制单元80的指示信号，将遮光板S2驱动至不遮挡第2分支光路6e的位置即双点划线所示的遮光板S2’的位置。由此，由分色镜691分支出的第2波段的光LB2在第2选择部692b中不被遮挡地通过。关于该第2选择状态，只有分支到第2分支光路6e的第2波段的光LB2通过选择部692，通过带通滤波片697去除了噪声光并被第2衍射光栅698衍射后的光LB2’(波长620～670nm的光)被分色镜695反射而经由聚光器70到达图像传感器71。去除了噪声的第2波段的光LB2’被选定为在层叠有氧化膜或绝缘膜等膜的情况下良好反射的光。因此，通过保持这种状态，能够获得图3的(b)所示的良好的分光干涉波形。在获得良好的分光干涉波形之后，对半导体晶片10上的各坐标值的高度位置进行检测。
如上述那样，对波段分支部69选择第1选择状态和第2选择状态中的任意状态，由此，即使半导体晶片10的正面的状态发生变化，也能够获得适当的分光干涉波形，能够通过计算单元7来准确地检测半导体晶片10的上表面的高度。以这种方式检测出的高度及其坐标位置被储存在上述控制单元80的存储器中。然后，沿着形成于半导体晶片10的全部的间隔道101实施高度位置检测工序，针对控制单元80的存储部(存储器)，如图7所示，将各间隔道101的各坐标位置(X1～Xn，Y1～Yn)处的上表面的高度Z(1，1)～Z(n，n)储存在控制单元80的存储器中。
在如以上那样沿着形成于半导体晶片10的全部的间隔道101实施了高度位置检测工序之后，实施在半导体晶片10的内部沿着间隔道101形成变质层的激光加工。
为了实施该激光加工，首先，使卡盘工作台36移动而将图5的(a)中最上面的间隔道101定位在聚光透镜65的正下方，该聚光透镜65作为构成高度检测兼激光照射单元5的激光光线照射单元9的聚光透镜来发挥功能。然后，将作为间隔道101的一端的进给开始位置坐标值(A1)定位在聚光透镜65的正下方。然后，使从构成激光光线照射单元7的聚光透镜65照射的脉冲激光光线的聚光点P与距离半导体晶片10的背面10b(上表面)为规定的深度的位置对齐。接着，使激光光线照射单元9进行动作，一边从聚光透镜65照射脉冲激光光线一边使卡盘工作台36按照规定的加工进给速度移动(激光加工工序)。然后，在聚光透镜65的照射位置到达间隔道101的另一端之后，停止脉冲激光光线的照射，并且停止卡盘工作台36的移动。在该激光加工工序中，控制单元80根据图7所示的储存于存储器的半导体晶片10的间隔道101上的背面10b(上表面)的高度位置，对第1聚光点位置调整单元650进行控制，使高度检测兼激光照射单元5在Z轴方向(聚光点位置调整方向)上移动而使构成激光光线照射单元9的聚光透镜65与半导体晶片10的间隔道101上的背面10b(上表面)的高度位置对应地在上下方向上移动。其结果是，在半导体晶片10的内部，在距离背面10b(上表面)为规定的深度的位置与背面10b(上表面)平行地形成变质层。
另外，上述激光加工工序的加工条件例如按照以下方式设定。
激光器：YVO4脉冲激光器
波长：1064nm
重复频率：100kHz
脉冲输出：2.5μJ
聚光光斑直径：1μm
加工进给速度：100mm/秒
如以上那样，在沿着半导体晶片10的在第1方向上延伸的全部的间隔道101执行了上述激光加工工序之后，使卡盘工作台36转动90度，沿着在与上述第1方向垂直的方向上延伸的各间隔道101执行上述激光加工工序。这样，在沿着形成于半导体晶片10的全部的间隔道101执行了上述激光加工工序之后，使保持着半导体晶片10的卡盘工作台36回到最初吸引保持半导体晶片10的位置，在这里解除半导体晶片10的吸引保持。然后，通过未图示的搬送构件将半导体晶片10搬送到分割工序。
以上，在本实施方式中，示出了将保持于卡盘工作台的被加工物的高度检测装置应用于激光加工装置的例子，但本发明并不限定于此，也可以将本发明的高度检测装置应用在配备了切削刀具的切削加工装置等其他加工装置中。
并且，在上述实施方式中，关于高度检测单元6所具有的光源61，被设定为作为从该光源61照射的具有规定的宽度的波段的光按照包含波段为620nm～870nm区域的光的方式发光。这是为了设定成能够获得在本实施方式中设想为被加工物的半导体晶片的上表面未层叠氧化膜或绝缘膜等膜的状态下可良好反射的光的波长为820nm～870nm的光、以及在半导体晶片的上表面层叠有氧化膜或绝缘膜等膜的情况下可良好反射的波长为620nm～670nm的光，但可以根据设想的被加工物的反射特性来自由设定。
并且，在上述实施方式中，在波段分支部69中，将从光源61照射的光分支成两个波段的光，但也可以根据形成于被加工物的正面的膜的种类而设定为分支成3个以上，适当地进行切换而实施高度检测。在该情况下，通过对由图2所示的波段分支部69的分色镜691分支出的第1分支光路和第2分支光路的任意一方或者双方进一步配置使光分支的分色镜、遮光板、衍射光栅以及分色镜等，能够分支成3个以上的波段的光。
在本实施方式的波段分支部69中，使用第1、第2带通滤波片693、697对第1波段的光LB1和第2波段的光LB2去除噪声光，但本发明并没有将第1、第2带通滤波片693、697视为必要条件，在使用分辨率较高的图像传感器的情况下，也可以不去除噪声光而利用衍射光栅来进行分光并进行分析。然而，如果通过将噪声光去除来限定形成分光干涉波形的波段，则即使是分辨率较差的图像传感器71，也能够对分光干涉波形进行分析而实施准确的高度计测。

Claims (3)

1.一种高度检测装置，其是分光干涉型的高度检测装置，其中，
该高度检测装置具有：
卡盘工作台，其对被加工物进行保持；以及
高度检测单元，其对该卡盘工作台所保持的被加工物的上表面高度进行检测，
该高度检测单元包含：
光源，其向第1光路射出具有规定的宽度的波段的光；
聚光器，其配设在该第1光路上，使光会聚于该卡盘工作台所保持的被加工物；
分束器，其配设在该光源与该聚光器之间，将该第1光路的光分支到第2光路；
反射镜，其配设在该第2光路上，生成基本的光路长度，将光反射到该第2光路并经由该分束器使光返回到该第1光路；
光分支部，其配设在该分束器与该光源之间，将在该卡盘工作台所保持的被加工物的上表面上发生反射并经由该聚光器而返回到该第1光路的光和通过该反射镜而返回的光的干涉光从该第1光路分支到第3光路；以及
计算单元，其配设在该第3光路上，根据该干涉光来计算被加工物的高度，
该计算单元包含：
波段分支部，其将该光源所射出的波段的光分支成至少两个波段；以及
选择部，其对在该波段分支部中分支的任意的光进行选择，
该高度检测装置利用图像传感器来捕捉该选择部所选择的波段的干涉光，从而计算被加工物的高度，
该波段分支部包含：
分色镜，其使该光源所射出的规定的波段的光中的第1波段的光透过，对第2波段的光进行反射；
第1带通滤波片，其配设在该第1波段的光的光路上，将噪声光去除；
第1衍射光栅，其使来自该第1带通滤波片的光按照该第1波段分散；
第2带通滤波片，其配设在该第2波段的光的光路上，将噪声光去除；以及
第2衍射光栅，其使来自该第2带通滤波片的光按照该第2波段分散，
该选择部包含遮光板，该遮光板遮挡该第1波段的光的光路和该第2波段的光的光路中的任意光路。
2.根据权利要求1所述的高度检测装置，其中，
该计算单元包含存储部，该存储部根据被加工物的坐标对计算出的高度信息进行存储。
3.一种激光加工装置，其具有权利要求2所述的高度检测装置，其中，
该激光加工装置具有：
激光振荡器，其振荡出对该卡盘工作台所保持的被加工物进行加工的激光光线；
光学系统，其将该激光振荡器所振荡出的激光光线引导至该聚光器；以及
驱动部，其配设在该聚光器上，根据存储于该存储部的高度信息而使该聚光器接近或远离该卡盘工作台所保持的被加工物。
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