JP2014190870A

JP2014190870A - 被加工材内部の収差測定方法及びレーザ加工方法

Info

Publication number: JP2014190870A
Application number: JP2013067326A
Authority: JP
Inventors: Takashi Noguchi; 俊野口; Kiyotaka Chiba; 清隆千葉; Kazuji Hyakumura; 和司百村
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-06

Abstract

【課題】被加工材内部の収差を容易に、かつ正確に測定して定量化することができる被加工材内部の収差測定方法を提供する。
【解決手段】板状の被加工材の内部に集光用レンズ１５ｂの集光点を合わせてレーザ光Ｌを照射し、内部に改質層を形成するための被加工材内部の収差測定方法であって、被加工材と同じ材質で、同じ厚さに形成された高屈折媒質の測定用加工材３０にレーザ光Ｌを照射し、該測定用加工材３０を透過したレーザ光Ｌを測定用加工材３０の屈折率よりも低い屈折率を有する大気中に配置された光検出素子１４で受け、光検出素子１４でレーザ光Ｌの強度を電気信号に変換して測定用加工材３０の収差を測定し、該測定結果を被加工材内部の収差とする。
【選択図】図１

Description

本発明は被加工材内部の収差測定方法及びレーザ加工方法に関するものであり、特に、半導体ウエハ等の被加工材の内部に集光用レンズによりレーザ光を照射し、内部に改質層を形成する際等に事前に被加工材内部における実際の収差を確認するのに用いられる被加工材内部の収差測定方法及びその測定されたデータに基づいて被加工材にレーザ光を照射し、被加工材内部に改質層を形成するレーザ加工方法に関するものである。

従来、半導体製造装置の製造において、所定の回路を縦横に整列配置させて形成された半導体ウエハを、その加工ライン(「ストリートライン」とも言う)に沿って縦横に切断して半導体チップ(半導体素子)を製造するステルスダイシング工程がある。

ステルスダイシングを用いた半導体チップ製造工程では、半導体ウエハの内部に集光用レンズの集光点を合わせて、レーザ光を加工ラインに沿って照射して半導体ウエハ内部に改質層を形成し、その後、半導体ウエハに外力を加え、改質層を起点に切断している。このような加工工程で、半導体チップの切断面を綺麗に仕上げるためには、半導体ウエハの内部に形成される改質層の深さが一定となるようにすることが重要である。

そこで、従来、半導体ウエハの表面高さを測定して集光用レンズと半導体ウエハまでの距離を知り、その半導体ウエハに対する集光用レンズの集光点を自動調整してレーザ光を照射することにより、半導体ウエハのほぼ一定の深さの位置に集光点が得られるようにしている(例えば、特許文献１参照)。

また、集光用レンズの波面収差を考慮して集光用レンズの半導体ウエハに対する集光点を調整する技術も、従来から知られている(例えば、特許文献２〜特許文献６参照)。

特許第４８１３９９３号公報特開２００６−２２１７６４号公報特開２００６−１０７６７１号公報特許２００４−２７１３６５号公報特開平０８−２１９７４３号公報特許第４３３２７９９号公報

しかしながら、半導体チップを製造するための半導体ウエハをステルスダイシングする加工において、半導体ウエハ内部の収差は集光用レンズの集光に大きな影響を及ぼすことが知られているが、特許文献１による加工では半導体ウエハ内部における収差は考慮されていない。これと同様に、従来のレーザ光を使用したステルスダイシングの加工では、被加工内部の収差の測定は実際に行わず、理論的に求め、集光用レンズの集光点はその理論上の収差に基づいて決定していた。そして、ステルスダイシングの加工を行った際に形成される実際の改質状況は、亀裂の延び、改質層の幅・色・凹凸等から間接的に判断をしていた。このため、実際に半導体ウエハを一度加工して確認をする必要があるので、時間がかかると共に定量化が難しいという問題点があった。

一方、集光用レンズの波面収差を考慮してなる、集光用レンズの集光点を調整する技術では、被加工材内部の収差は考慮していない。そのため、ここでの調整技術もステルスダイシングの加工を行った際に形成される改質状況は、実際に半導体ウエハを一度加工して確認をする必要があり、時間がかかると共に定量化が難しいという問題点があった。

そこで、被加工材内部の収差を容易に、かつ正確に測定して定量化することができる被加工材内部の収差測定方法、及びその測定方法で得られたデータに基づいて被加工材に対するレーザ光による加工を正確、かつ容易に行うことができるようにしたレーザ加工方法を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、板状の被加工材の内部に集光用レンズの集光点を合わせてレーザ光を照射し、内部に改質層を形成するための被加工材内部の収差測定方法であって、前記被加工材と同じ材質で、同じ厚さに形成された高屈折媒質の測定用加工材にレーザ光を照射し、該測定用加工材を透過したレーザ光を前記測定用加工材の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折媒質内に配置された光検出素子で受け、該光検出素子でレーザ光の強度を電気信号に変換して前記測定用加工材の収差を測定し、該測定結果を前記被加工材内部の収差とする収差測定方法を提供する。

この方法によれば、例えば高屈折媒質である半導体ウエハ等の被加工材と同じ材質で、また同じ厚さに形成された測定用加工材、すなわち被加工材と同じ仕様の測定用加工材を使用し、その測定用加工材を実際に透過して来るレーザ光を、その測定用加工材の屈折率よりも低い屈折率の、例えば大気等の低屈折媒質内に配置された光検出素子で受け、その光検出素子でレーザ光の強度を電気信号に変換して集光特性を取得し、この集光特性を測定用加工材の収差として定量化(データ化)する。したがって、ここで使用された測定用加工材の材質及び厚さは、実際に加工される被加工材と同じであり、測定された収差は被加工材内の収差である。そして、ここでの測定値を定量化しておくことにより、被加工材における実際の収差を事前に確認しておくことができ、またステルスダイシング加工を行うような時には、その加工条件を基に、例えば補正環で集光レンズの集光点を光軸方向(Ｚ
方向)に調整すると、集光点を被加工材内部の一定の深さ位置に合わせて改質層等を精度
良く形成することができる。

また、高屈折媒質を透過したレーザ光は、測定用加工材の屈折率よりも低い屈折率である低屈折媒質内に入ることによって、屈折角が大きな状態に戻される。そして、その大きな屈折角に戻されたレーザ光を光検出素子で検出することになるので、Ｚ方向の検出感度が上がり、検出が容易になる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記光検出素子を、大気中に配設して測定する被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、光検出素子を大気中に配設することができるので、構造の簡略化が図れる。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記測定用加工材を透過したレーザ光を、ピンホールを通して上記光検出素子で受ける被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、測定用加工材を透過したレーザ光を、ピンホールを通して受光する
ことにより、不要な周辺光を遮断して、透過したレーザ光だけを精度良く測定することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記測定用加工材を上記集光用レンズと上記ピンホール及び上記光検出素子との間に配置し、かつ、前記測定用加工材に対して前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて測定する被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、ピンホールと光検出素子をそれぞれ、測定用加工材に対してＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて、その測定用加工材の収差を容易に測定することができる。

請求項５記載の発明は、請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記測定用加工材と上記ピンホールと上記光検出素子を一体移動可能に配置し、前記集光レンズに対して前記測定用加工材と前記ピンホールと光検出素子をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて測定する被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、測定用加工材とピンホールと光検出素子を一体に、集光レンズに対してＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて、その測定用加工材の収差を容易に測定することができる。

請求項６記載の発明は、請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記測定用加工材と上記ピンホール及び上記光検出素子を一体移動可能に配置し、前記集光レンズに対して前記測定用加工材と前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ方向に移動させるとともに、前記集光レンズをＺ方向に移動させて測定する被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、測定用加工材とピンホール及び光検出素子を一体に集光レンズに対してＸ、Ｙ方向に移動させるとともに集光レンズをＺ方向に移動させて、その測定用加工材の収差を容易に測定することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の被加工材内部の収差測定方法において、上記測定用加工材を上記集光用レンズと上記ピンホール及び上記光検出素子との間に配置し、かつ、前記測定用加工材に対して前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ方向に移動させるとともに、前記集光レンズをＺ方向に移動させて測定する被加工材内部の収差測定方法を提供する。

この方法によれば、測定用加工材を所定の位置に固定し、測定用加工材に対して、ピンホール及び光検出素子を一体にＸ、Ｙ方向に移動させるとともに集光レンズをＺ方向に移動させて、その測定用加工材の収差を容易に測定することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の被加工材内部の収差測定方法で得られたデータに基づいて集光レンズの集光点を調整してレーザ加工を行うレーザ加工方法を提供する。

この方法によれば、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の測定方法で得られた測定値を定量化しておき、その測定結果から加工条件である収差を事前に確認し、その加工条件を基に補正環等により集光レンズの集光点を光軸方向(Ｚ方向)に調整してステルスダイシング加工等を効果的に行うことが可能になる。

本発明によれば、実際に加工される被加工材と同じ材質で、同じ厚さに形成された測定用加工材を使用して、その測定用加工材内の収差を測定し、これを定量化しておくことにより、被加工材の加工条件である実際の収差を事前に確認することができる。そして、被加工材を実際に加工するときには、その定量化されたデータを考慮して例えば補正環で集光用レンズにおける集光点の調整を行うことにより、集光点を被加工材内部の一定の深さ位置に合わせて精度の良い加工を行うことが可能になる。また、測定用のレーザ光を高屈折媒質の測定用加工材を透過させた後、その測定用加工材の屈折率よりも低い屈折率で、レーザ光が大きな屈折角に戻る、大気中等の低屈折媒質内に配置される光検出素子により検出するので、Ｚ方向の測定感度が上がり、また容易に測定することができる。これにより、測定精度の向上と作業性の向上が期待できる。

本発明の一実施形態に係る被加工材内部の収差測定方法を実施するための測定装置を概略的に示す全体斜視図ある。同上測定装置のピンホールステージと光検出素子の配置構成を説明する図である。集光用レンズの集光点が、測定用加工材の上面の位置(Ｐａ点)にある場合に集光レンズの焦光点での収差量を説明する図で、(ａ)は集光レンズを通して測定用加工材の上面にレーザ光を照射している全体図を示し、(ｂ)は(ａ)のＡ部拡大図、(ｃ)は集光点Ｐａ点での波面収差量(ｑR)を示す図である。集光用レンズの集光点が、測定用加工材の下面の位置(Ｐｂ点)にある場合に集光レンズの焦光点での収差量を説明する図で、(ａ)は集光レンズを通して測定用加工材の上面位置にレーザ光を照射している全体図を示し、(ｂ)は(ａ)のＢ部拡大図、(ｃ)は集光点Ｐｂ点での波面収差量(ｑR)を示す図である。集光用レンズの集光点が、測定用加工材を透過した後の位置(Ｐｃ点)にある場合に集光レンズの焦光点での収差量を説明する図で、(ａ)は集光レンズを通して測定用加工材にレーザ光を照射している全体図を示し、(ｂ)は(ａ)のＣ部拡大図、(ｃ)は集光点Ｐｃ点での波面収差量(ｑR)を示す図である。データの取得方法を説明する図で、(ａ)は一平面上で得られたデータを模式的に示し、(ｂ)は複数平面を蓄積したデータを模式的に示している。測定装置の一変形例を説明する図である。測定装置の別の変形例を説明する図である。測定装置の更に別の変形例を説明する図である。

本発明は、加工材内部の収差を容易に、かつ正確に測定して定量化することができる被加工材内部の収差測定方法を提供するという目的を達成するために、板状の被加工材の内部に集光用レンズの集光点を合わせてレーザ光を照射し、内部に改質層を形成するための被加工材内部の収差測定方法であって、前記被加工材と同じ材質で、同じ厚さに形成された高屈折媒質の測定用加工材にレーザ光を照射し、該測定用加工材を透過したレーザ光を前記測定用加工材の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折媒質内に配置された光検出素子で受け、該光検出素子でレーザ光の強度を電気信号に変換して前記測定用加工材の収差を測定し、該測定結果を前記被加工材内部の収差とする、ようにしたことにより実現した。

以下、図面を参照して本発明に係る被加工材内部の収差測定方法の実施例を説明する。

図１は本発明に係る被加工材内部の収差測定方法を実施するための測定装置を概略的に示す全体斜視図である。

図１において、測定装置１０は、半導体チップの製造において、所定の回路が縦横に整列配置形成された、被加工材の内部、すなわち半導体ウエハ内部の収差を測定するためのものである。この測定装置１０では、高屈折媒質である半導体ウエハの材質、例えば屈折率が３．６程度であるＳｉ(シリコン)と同じ材質で、また同じ厚み(例えば、４００μｍ)で形成された板状の測定用加工材３０を使用して測定する。

前記測定装置１０は、Ｘ方向に移動可能なＸステージ１１ａとＹ方向に移動可能なＹステージ１１ｂを有するＸＹステージ１１と、光軸方向(Ｚ方向)に移動可能なＺステージ１２と、該Ｚステージ１２上に配設されたピンホールステージ１３及び光検出素子１４と、ピンホールステージ１３の上方に固定して配設された集光ユニット１５と、測定装置１０の全体を制御する制御部１６と、で構成されており、集光ユニット１５とピンホールステージ１３の間に上記測定用加工材３０が配設されるようになっている。また、Ｚステージ１２はＸＹステージ１１上に取り付けられている。したがって、Ｚステージ１２上に配設されたピンホールステージ１３及び光検出素子１４は、ＸＹステージ１１及びＺステージ１２の動作により、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向に移動する。

前記制御部１６は、測定装置１０の全体を決められた手順に従って制御するものであり、各種の演算等を行うＣＰＵ１６ａと、該ＣＰＵ１６ａにおいて用いられるプログラム等が記憶されたＲＯＭ及び光検出素子で測定されたデータを一時記憶しておく読み書き可能なＲＡＭ等を備えるメモリ１６ｂと、各種データの授受を行うＩ／Ｏインターフェース１６ｃ等により構成されている。また、制御部１６では、前記Ｘステージ１１ａ、Ｙステージ１１ｂ、Ｚステージ１２の各移動を制御する。

前記集光ユニット１５は、レーザ光Ｌを発生するレーザ光源１５ａと、該レーザ光源１５ａの下側に配置され、そのレーザ光源１５ａからのレーザ光Ｌを集光して測定用加工材３０に向けて照射する集光用レンズ１５ｂとを備えている。なお、集光用レンズ１５ｂは対物レンズである。また、ここでの集光ユニット１５、すなわちレーザ光Ｌ及び集光用レンズ１５ｂは、ステルスダイシング加工を行うレーザ加工装置におけるレーザ光(例えば、赤外線レーザ光)及び集光用レンズと同一のものを使用し、集光用レンズ１５ｂは波面収差のない理想的なレンズであると仮定する。

図２に示すように、前記ピンホールステージ１３には、集光用レンズ１５ｂの光軸方向に貫通されたピンホール１３ａが形成されている。ピンホール１３ａは、例えば直径が約０．２μｍである。また、ピンホール１３ａの下側には、前記光検出素子１４がピンホールステージ１３に固定して取り付けられている。光検出素子１４は、ピンホール１３ａを通って入射されるレーザ光Ｌを受けて、そのレーザ光Ｌの強さを電気信号に変換して制御部１６に出力するようになっている。

次に、このように構成された測定装置１０の作用を説明する。まず、図１に示すように測定用加工材３０を集光ユニット１５とピンホールステージ１３との間に固定して配置する。測定用加工材３０のセットが終了したら、制御部１６が集光ユニット１５のレーザ光源１５ａを起動させ、レーザ光源１５ａから測定用のレーザ光Ｌを発生させるとともに、このレーザ光Ｌを集光用レンズ１５ｂで集光させて測定用加工材３０に照射する。この照射されたレーザ光Ｌは測定用加工材３０を透過し、ピンホールステージ１３上に向かう。

また、集光ユニット１５によるレーザ光Ｌの照射と同時に、Ｚステージ１２を固定した状態で、ＸＹステージ１１のＸステージ１１ａ及びＹステージ１１ｂをそれぞれＸ、Ｙ方向に移動させて、ピンホール１３ａを光検出素子１４と共にレーザ光Ｌに対してＸ、Ｙ平面でスキャンする。そして、ピンホール１３ａを通って入射されるレーザ光Ｌを光検出素
子１４で順次受ける。光検出素子１４では、その受けたレーザ光Ｌの量(光量)に応じた電気信号を制御部１６に出力する。

そのスキャンでは、例えば集光用レンズ１５ｂの集光点が、図３(ａ)及び(ｂ)に示すように測定用加工材３０の上面の位置(Ｐａ点)にある場合は、位置(Ｐａ点)での波面収差は０になる。なお、図３の(ｃ)は集光点Ｐａ点での波面収差量(ｑR)を示している。

また、集光用レンズ１５ｂの集光点が、図４(ａ)及び(ｂ)に示すように測定用加工材３０の下面の位置(Ｐｂ点)にある場合の波面収差は、(ｃ)に集光点Ｐｂ点での波面収差量(ｑR)で示すような状態になる。

また、集光用レンズ１５ｂの集光点が、図５(ａ)及び(ｂ)に示すように測定用加工材３０を透過した後の位置(Ｐｃ点)にある場合の波面収差は、(ｃ)に集光点Ｐｂ点での波面収差量(ｑR)で示すような状態になる。

そして、制御部１６では、Ｚステージ１２を固定した状態で、Ｘステージ１１ａ及びＹステージ１１ｂをＸ、Ｙ方向に移動させて、そのＸ、Ｙ平面内で、ピンホール１３ａ及び光検出素子１４をレーザ光Ｌに対してスキャンさせる。そして、このスキャン時に光検出素子１４で検出されたレーザ光の強度分布データを取得する。図６(ａ)は1つのＸ、Ｙ平
面で取得されたレーザ光強度分布データである。制御部１６は、そのレーザ光強度分布データの中から最大光量(ピーク光量)Ｐｚを算出するとともに、その最大光量Ｐｚを与える点が最大光量に対して一定の割合(例えば１３．５％)となる部分、例えば図６(ａ)中に符号Ｓで示す部分の面積を算出し、それを定量化(データ化)してメモリ１６ｂに記憶する。

次いで、Ｚステージ１２を微少量移動、すなわちピンホール１３ａと光検出素子１４を光軸方向(Ｚ方向)に微少量移動させ、移動後、再びＺステージ１２を固定した状態で、Ｘステージ１１ａ及びＹステージ１１ｂをＸ、Ｙ方向に移動させて、レーザ光Ｌに対してピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンし、レーザ光強度分布データを取得する。また、取得後は、前と同様に、そのレーザ光強度分布データの中から最大光量(ピーク光量)Ｐｚを算出するとともに、その最大光量Ｐｚを与える点が最大光量に対して一定の割合、すなわち１３．５％となる部分Ｓの面積を算出し、データ化してメモリ１６ｂに記憶する。以後、同じ動作を繰り返し、図６(ｂ)に示すように、繰り返される度毎に得られるデータを順にメモリ１６ｂに記憶し、最大光量に対して一定の割合なる部分の面積を集光特性の値として、これから測定用加工材３０の収差を求める。この測定用加工材３０の収差は、被加工材の収差である。こうすることにより、被加工材の加工条件である被加工材内部の実際の収差を事前に確認することができる。

したがって、この実施例の被加工材内部の収差を測定する方法によれば、例えば高屈折媒質である半導体ウエハ等の被加工材と同じ材質で、また同じ厚さに形成された測定用加工材３０、すなわち被加工材と同じ仕様の測定用加工材３０を使用し、その測定用加工材３０を実際に透過して来るレーザ光Ｌを、その測定用加工材３０の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折媒体である大気内において光検出素子１４で受けるようにしている。高屈折媒質を出て低屈折媒質に入ったレーザ光Ｌは屈折角が大きくなり、この屈折角が大きくなったレーザ光を光検出素子１４で受け、これを電気信号に変換して集光特性を取得するので、Ｚ方向の測定の感度が上がり、また容易に行うことができる。

なお、光検出素子１４が配置されるのは、必ずしも大気中で無くても、測定用加工材３０の屈折率よりも低い屈折率を有する低屈折媒質内であればよい。また、光検出素子１４は、測定用加工材３０を実際に透過して来るレーザ光Ｌを、必ずしもピンホール１３を通して受光しなくも良いが、ピンホール１３を通して受光した場合では周辺光を遮光するこ
とができるので、精度の良い測定が行える。さらに、ピンホールを通して受光する以外に、ＣＣＤ等のイメージセンサを使用して受光するようにしてもよい。

また、半導体ウエハ等の被加工材の内部に集光用レンズによりレーザ光を照射し、半導体ウエハ内部に改質層を形成するステルスダイシング加工を行う場合では、被加工材の加工条件である実際の収差(集光特性)を事前に確認し、その加工条件を基に補正環で集光レンズの集光点を光軸方向(Ｚ方向)に調整して加工を行う。これにより、集光レンズの集光点を被加工材内部の一定の深さ位置に合わせて改質層等を精度良く形成することができる。

なお、上記実施例では、ピンホール１３ａ及び光検出素子１４を光軸方向に微小量移動させ、その後、レーザ光Ｌに対してピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ方向にスキャンする手段として、Ｚステージ１２をＸＹステージ１１上に配置し、そのＺステージ１２上にピンホールステージ１３及び光検出素子１４を配置してなる構造を開示したが、この構造に限定されるものではなく、例えば図７，図８、図９に示すような構成にしても良いものである。

すなわち、図７に示す構成は、ピンホールステージ１３上に測定用加工材３０を取り付け、Ｘステージ１１ａとＹステージ１１ｂとピンホールステージ１３と光検出素子１４と測定用加工材３０が、一体に移動するようにしたものである。この構成では、集光レンズ１５に対して測定用加工材３０とピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンし、一面でのスキャンが終了したらＺステージ１２により測定用加工材３０とピンホールステージ１３及び光検出素子１４を一体に光軸方向(Ｚ方向)に移動させ、その後、再び測定用加工材３０とピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンして測定する。

図８に示す構成は、ＸＹステージ１１上にＹステージ１１ｂに固定された固定ステージ１８を設け、この固定ステージ１８上に、ピンホールステージ１３と光検出素子１４と測定用加工材３０を一体移動可能に配置するとともに、集光ユニット１５側にＺステージ１２を設けたものである。この構成では、集光レンズ１５に対して測定用加工材３０とピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンし、一面でのスキャンが終了したらＺステージ１２により集光ユニット１５を光軸方向(Ｚ方向)に移動させ、その後、再び測定用加工材３０とピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンして測定する。

図９の構成は、ＸＹステージ１１上にＹステージ１１ｂに固定された固定ステージ１８を設け、この固定ステージ１８上にピンホールステージ１３及び光検出素子１４一体移動可能に取り付けるとともに、集光ユニット１５側にＺステージ１２を設け、かつ、測定用加工材３０を集光ユニット１５(集光用レンズ１５ｂ)とピンホールステージ１３(ピンホ
ール１３ａ)及び光検出素子１４との間に配置したものである。この構成では、集光レン
ズ１５及び測定用加工材３０に対してピンホール１３ａと光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンし、一面でのスキャンが終了したら、Ｚステージ１２により集光ユニット１５を光軸方向(Ｚ方向)に移動させ、その後、再びピンホール１３ａ及び光検出素子１４をＸ、Ｙ平面でスキャンして測定する。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明は半導体ウエハ内の収差を測定する以外にも、レーザ加工される板状材の収差を
測定する場合にも応用できる。

１０レーザ加工装置
１１ＸＹステージ
１１ａＸステージ
１１ｂＹステージ
１２Ｚステージ
１３ピンホールステージ
１３ａピンホール
１４光検出素子
１５集光ユニット
１５ａレーザ光源
１５ｂ集光用レンズ
１６制御部
１６ａＣＰＵ
１６ｂメモリ
１６ｃＩ／Ｏインターフェース
１８固定ステージ
３０測定用加工材
Ｌレーザ光
Ｐｚ最大光量
Ｓ最大光量に対して一定の割合となる部分

Claims

板状の被加工材の内部に集光用レンズの集光点を合わせてレーザ光を照射し、内部に改質層を形成するための被加工材内部の収差測定方法であって、
前記被加工材と同じ材質で、同じ厚さに形成された高屈折媒質の測定用加工材にレーザ光を照射し、該測定用加工材を透過したレーザ光を前記測定用加工材の屈折率よりも低い屈折媒質内に配置された光検出素子で受け、該光検出素子で前記測定用加工材の収差を測定し、該測定結果を前記被加工材内部の収差とすることを特徴とする被加工材内部の収差測定方法。
上記光検出素子を、大気中に配設して測定することを特徴とする請求項１記載の被加工材内部の収差測定方法。
上記測定用加工材を透過したレーザ光を、ピンホールを通して上記光検出素子で受けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の被加工材内部の収差測定方法。
上記測定用加工材を上記集光用レンズと上記ピンホール及び上記光検出素子との間に配置し、かつ、前記測定用加工材に対して前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて測定することを特徴とする請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法。
上記測定用加工材と上記ピンホールと上記光検出素子を一体移動可能に一体化し、前記集光レンズに対して前記測定用加工材と前記ピンホールと光検出素子をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動させて測定することを特徴とする請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法。
上記測定用加工材と上記ピンホールと上記光検出素子を一体移動可能に配置し、前記集光レンズに対して前記測定用加工材と前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ方向に移動させるとともに、前記集光レンズをＺ方向に移動させて測定することを特徴とする請求項３記載の被加工材内部の収差測定方法。
上記測定用加工材を上記集光用レンズと上記ピンホール及び上記光検出素子との間に配置し、かつ、前記測定用加工材に対して前記ピンホール及び光検出素子をＸ、Ｙ方向に移動させるとともに、前記集光レンズをＺ方向に移動させて測定することを特徴とする請求項６記載の被加工材内部の収差測定方法。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の被加工材内部の収差測定方法で得られたデータに基づいて集光レンズの集光点を調整して被加工材にレーザ光を照射し、該被加工材内部に改質層を形成することを特徴とするレーザ加工方法。