JP2015038438A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】被加工物に加工が施された加工状態を３次元で検証することができる加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持する被加工物保持手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段と、被加工物保持手段と加工手段とを加工送り方向（X軸方向）に加工送りする加工送り手段とを具備する加工装置であって、X軸方向、X軸方向と直交するY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向において３次元で被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を出力する３次元撮像機構と、３次元撮像機構から出力された画像信号に基づいて３次元画像を生成する処理手段と、処理手段によって生成された３次元画像を出力する出力手段とを具備している。【選択図】図３

Description

本発明は、ウエーハ等の被加工物に所定の加工を施すためのレーザー加工装置や切削装置や研削装置等の加工装置に関する。
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状であるウエーハの表面に格子状に配列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等のデバイスを形成する。そして、ウエーハの裏面を研削して所定の厚みに形成した後に、分割予定ライン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デバイスを製造している。
ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを備えた研削手段と、ウエーハの厚みを計測する厚み計測手段等を具備している（例えば、特許文献１参照）。
また、上述したウエーハの分割予定ラインに沿った分割は、切削装置やレーザー加工装置によって行われている。
切削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削ブレードを備えた切削手段と、チャックテーブルに保持されたウエーハに形成された分割予定ラインを検出する撮像手段等を具備している（例えば、特許文献２参照）。
また、レーザー加工装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、チャックテーブルに保持されたウエーハに形成された分割予定ラインを検出する撮像手段等を具備している（例えば、特許文献３参照）。
そして、切削装置やレーザー加工装置においては、撮像手段によって切削溝やレーザー加工溝を撮像することによって切削溝の状態やレーザー加工溝の状態を検出し、加工条件を調整することができる（例えば、特許文献４参照）。
特開２００２−３１９５５９号公報 特開平７−４５５５６号公報 特開２００８−１２５６６号公報 特開平５−３２６７００号公報
而して、撮像手段によって撮像される画像は、２次元画像であり、切削溝の深さや断面形状、レーザー加工溝の深さや断面形状やデブリの状態等を検出できず、３次元の加工に基づいて加工条件を調整することができないという問題がある。
また、撮像手段によって撮像される画像は２次元画像であるため、研削装置においては研削痕の凹凸状態を検証できないという問題がある。
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、被加工物に加工が施された加工状態を３次元で検証することができる加工装置を提供することにある。
上記主たる技術的課題を解決するために、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該被加工物保持手段と該加工手段とを加工送り方向（X軸方向）に加工送りする加工送り手段と、を具備する加工装置において、
X軸方向、X軸方向と直交するY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向において３次元で該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を出力する３次元撮像機構と、
該３次元撮像機構から出力された画像信号に基づいて３次元画像を生成する処理手段と、
該処理手段によって生成された３次元画像を出力する出力手段と、を具備している、
ことを特徴とする加工装置が提供される。
上記３次元撮像機構は、複数の画素がX軸方向とY軸方向に配列された撮像素子手段と、被加工物保持手段の保持面に対向する集光器と、該集光器を通して被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に光を照射する光照射手段と、被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物で反射した戻り光と干渉光を生成する干渉光生成手段と、集光器をZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該Z軸移動手段により移動せしめられる集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段とを備え、上記処理手段は、Z軸方向位置検出手段からのZ軸方向位置信号と撮像素子手段からの撮像信号に基づいて、Z軸方向位置毎に該干渉光生成手段で生成された強い光を捉えた撮像素子手段の画素のX座標とY座標を求め、Z軸方向位置毎に求めたX座標とY座標に基づいて３次元画像を作成する。
また、上記集光器は、集光器ケースと該集光器ケースに配設された対物レンズを具備しており、上記干渉光生成手段は、集光器ケース内において対物レンズから被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物側に配設され中央に微細なミラーを備えた干渉光を生成するガラスプレートと、該ガラスプレートから被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物側に配設され上記光照射手段から照射された光を透過して被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に照射するとともに該ガラスプレートの微細なミラーに向けて光を反射する第１のビームスプリッターとによって構成され、上記光照射手段は、光源と、撮像素子手段と集光器との間に配設され光源からの光を集光器に導くとともに被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物で反射した光を該撮像素子手段に導く第２のビームスプリッターとによって構成されている。
更に、上記Z軸移動手段は、３次元撮像機構をZ軸方向に移動する第１のZ軸移動手段と、集光器をZ軸方向に移動する第２のZ軸移動手段とからなっていることが望ましく、第２のZ軸移動手段は、ピエゾモータからなっていることがより望ましい。
本発明による加工装置は、X軸方向、X軸方向と直交するY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向において３次元で被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を出力する３次元撮像機構と、該３次元撮像機構から出力された画像信号に基づいて３次元画像を生成する処理手段と、該処理手段によって生成された３次元画像を表示する表示手段等の出力手段とを具備しているので、出力手段としての表示手段等に表示された３次元画像に基づいて加工手段によって加工された加工部の加工状態を検証することができるため、加工条件を調整して適正な加工条件を設定することができる。
本発明に従って構成された加工装置としてのレーザー加工装置の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される３次元撮像機構の構成部材を分解して示す斜視図。 図２に示す３次元撮像機構の要部断面図。 図３に示す３次元撮像機構を構成する集光器および干渉光生成手段の説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される処理手段のブロック構成図。 ピエゾモータからなるアクチュエータに印加する電圧とピエゾモータの軸方向変位との関係を設定した制御マップ。 被加工物としての半導体ウエーハが環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に装着された状態の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によるレーザー加工溝形成工程の説明図。 図１に示すレーザー加工装置によるレーザー加工溝確認工程の説明図。 ３次元撮像機構の他の実施形態を示す説明図。 ３次元撮像機構の更に他の実施形態を示す説明図。
以下、本発明によって構成された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、更に詳細に説明する。
図１には、本発明によって構成された加工装置としての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１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上に配設された加工手段である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。
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に加工送り方向である矢印Ｘで示す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X軸方向と直交する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カバーテーブル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板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。
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。
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、X軸方向と直交する割り出し送り方向である矢印Yで示す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。
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装置ケーシング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、レーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６を具備している。レーザー光線照射手段５は、装置ケーシング４２内に配設され図示しないパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段および該パルスレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光しチャックテーブル３６に保持された被加工物に照射する加工ヘッド５１を具備している。
上記撮像手段６は、装置ケーシング４２に加工ヘッド５１からX軸方向の同一線上に所定距離おいて配設されている。この撮像手段６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出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を図示しない制御手段に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記装置ケーシング４２に配設されたX軸方向、X軸方向と直交するY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向において３次元でチャックテーブル３６に保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を出力する３次元撮像機構７を具備している。３次元撮像機構７は、装置ケーシング４２に配設された第１のZ軸移動手段８によってZ軸方向に移動可能に支持されている。３次元撮像機構７および第１のZ軸移動手段８について、図２乃至図４を参照して説明する。
図２乃至図４に示す３次元撮像機構７は、所謂ミラウ型３次元撮像機構で、図３に詳細に示すように機構ハウジング７１と、該機構ハウジング７１の上部に配設され撮像素子手段７２と、機構ハウジング７１の下部に配設されチャックテーブル３６の保持面（上面）に対向する集光器７３と、該集光器７３を通してチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物に光を照射する光照射手段７４を具備している。撮像素子手段７２は、複数の画素がX軸方向とY軸方向に配列されており、撮像した画像信号を後述する処理手段に出力する。
３次元撮像機構７を構成する集光器７３は、集光器ケース７３１と、該集光器ケース７３１内に配設された対物レンズ７３２とからなっている。対物レンズ７３２は、図４に示すように後述する光照射手段７４からの光を集光点Pに集光する。なお、図示の実施形態においては、集光点Pの集光スポットはφ１００μmに設定されている。このように構成された集光器７３の集光器ケース７３１には、チャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物で反射した戻り光と干渉光を生成する干渉光生成手段７５が配設されている。干渉光生成手段７５は、該対物レンズ７３２からチャックテーブル３６側に配設されたガラスプレート７５１と、該ガラスプレート７５１からチャックテーブル３６側に配設された第１のビームスプリッター７５２とからなっている。ガラスプレート７５１は、中央に径が例えばφ０．５mmの微細なミラー７５１aを備えている。上記第１のビームスプリッター７５２は、光照射手段７４から照射され対物レンズ７３２によって集光された光を透過してチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物に照射するとともにガラスプレート７５１のミラー７５１aに向けて光を反射する。このように構成された集光器７３および干渉光生成手段７５は、集光点Pで反射した戻り光と第１のビームスプリッター７５２で反射した光がガラスプレート７５１において干渉したとき光強度の高い干渉光を生成し、上記撮像素子手段７２に向けて導く。
上記対物レンズ７３２と干渉光生成手段７５が配設された集光器７３の集光器ケース７３１は、図３に示すように機構ハウジング７１の底壁７１１に設けられた装着穴７１１aを通してチャックテーブル３６の保持面（上面）に対して垂直な方向（図３において上下方向）に移動可能に配設されている。そして、図示の実施形態においては機構ハウジング７１の底壁７１１と集光器ケース７３１の上端に設けられた鍔部７３１aとの間に集光器ケース７３１を図３において上下方向に移動するための第２のZ軸移動手段として機能するアクチュエータ７６が配設されている。アクチュエータ７６は、図示の実施形態においては印加する電圧値に対応して軸方向に延びる圧電素子によって構成されたピエゾモータからなっている。従って、ピエゾモータからなるアクチュエータ７６は、後述する制御手段によって制御され印加する電圧値に対応して集光器ケース７３１を図３において上下方向（チャックテーブル３６の保持面に垂直な方向）に移動することができる。なお、アクチュエータ７６は、ピエゾモータのように応答性が速いボイスコイルモータを用いてもよい。
上記光照射手段７４は、機構ハウジング７１の側方への突出部７１２に配設されたLEDからなる光源７４１と、機構ハウジング７１において撮像素子手段７２と集光器７３との間に配設され光源７４１からの光を集光器７３に導くとともにチャックテーブル３６の保持面に保持された被加工物で反射した光を撮像素子手段７２に導く第２のビームスプリッター７４２とからなっている。
次に、上記第１のZ軸移動手段８について、図２を参照して説明する。
第１のZ軸移動手段８は、上記３次元撮像機構７の機構ハウジング７１を矢印Zで示すZ軸方向（チャックテーブル３６の保持面に垂直な方向）に移動可能に支持する支持ケース８１と、該支持ケース８１に支持された機構ハウジング７１を矢印Zで示すZ軸方向に移動せしめる作動手段８２とからなっている。支持ケース８１は、上壁８１１と底壁８１２と両側壁８１３，８１４および後壁（図示せず）とからなり、両側壁８１３，８１４が前側に突出して案内レール８１３a，８１３bを構成している。上記作動手段８２は、支持ケース８１の両側壁８１３，８１４の間に平行に配設され上壁８１１と底壁８１２に回転可能に軸支された雄ネジロッド８２１と、上壁８１１に配設され雄ネジロッド８２１と伝動連結されたパルスモータ８２２等の駆動源を含んでいる。このように構成された作動手段８２の雄ネジロッド８２１に上記機構ハウジング７１の後壁に配設された雌ネジブロック７１３に形成された貫通雌ネジ穴７１３aが螺合される。従って、パルスモータ８２２によって雄ネジロッド８２１を正転および逆転駆動することにより、雌ネジブロック７１３が装着されている機構ハウジング７１は案内レール８１３a，８１４aに沿ってZ軸方向に移動せしめられる。
図示の実施形態における加工装置１は、上記第１のZ軸移動手段８によって移動せしめられる３次元撮像機構７のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段８０を具備している。Z軸方向位置検出手段８０は、上記案内レール８１３aに配設されたリニアスケール８０aと、上記３次元撮像機構７の機構ハウジング７１に取り付けられ機構ハウジング７１とともにリニアスケール８０aに沿って移動する読み取りヘッド８０bとからなっている。このZ軸方向位置検出手段８０の読み取りヘッド８０b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処理手段に送る。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記３次元撮像機構７の撮像素子手段７２から出力される検出信号に基づいて３次元画像を生成する図５に示す処理手段９を具備している。処理手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２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）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。処理手段９の入力インターフェース９４には、上記３次元撮像機構７の撮像素子手段７２、上記３次元撮像機構７のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段８０の読み取りヘッド８０b等からの検出信号が入力される。そして、処理手段９の出力インターフェース９５からは、上記第１のZ軸移動手段８のパルスモータ８２２、第２のZ軸移動手段として機能するピエゾモータからなるアクチュエータ７６、光照射手段７４の光源７４１、表示手段やプリンター等の出力手段９０等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３には、上記ピエゾモータからなるアクチュエータ７６に印加する電圧とピエゾモータの軸方向変位との関係を設定した図６に示す制御マップが格納されている。
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１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７には、上述したレーザー加工装置１によって加工される被加工物としての半導体ウエーハ１０が環状のフレームFに装着されたダイシングテープTの表面に装着された状態の斜視図が示されている。図７に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン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。
上述したレーザー加工装置１を用い、上記半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
先ず上述した図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０が貼着されたダイシングテープT側を載置し、該チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハ１０を吸引保持する。従って、チャックテーブル３６上にダイシングテープTを介して吸引保持された半導体ウエーハ１０は、表面１０ａが上側となる。なお、ダイシングテープTが装着された環状のフレームFは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。このようにして半導体ウエーハ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６の直下に位置付けられる。
チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および図示しない制御手段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６および図示しない制御手段は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１とレーザー光線照射手段５の加工ヘッド５１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、アライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されている分割予定ライン１０１に対しても、同様にアライメントが遂行される。
上述したように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８の（ａ）に示すように所定の分割予定ライン１０１の一端（８の（ａ）において左端）をレーザー光線照射手段５の加工ヘッド５１の直下に位置付ける。そして、加工ヘッド５１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の表面１０ａ（上面）付近に合わせる。次に、レーザー光線照射手段５の加工ヘッド５１から半導体ウエーハ１０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つつチャックテーブル３６を図８の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる。そして、分割予定ライン１０１の他端（図８の（ｂ）において右端）が加工ヘッド５１の直下位置に達したら、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、図８の（ｂ）および図８の（c）に示すように半導体ウエーハ１０には、分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される（レーザー加工溝形成工程）。
なお、上記レーザー加工溝形成工程は、例えば以下の加工条件で行われる。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：５W
集光スポット ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒
次に、上述したレーザー加工溝形成工程を実施することによって形成されたレーザー加工溝１１０がどのような状態に加工されているかを確認するためのレーザー加工溝確認工程を実施する。
レーザー加工溝確認工程は、先ず加工送り手段３７を作動して上記レーザー加工溝形成工程が実施された半導体ウエーハ１０が保持されているチャックテーブル３６を３次元撮像機構７の集光器７３の下側に移動するとともに、半導体ウエーハ１０に形成されたレーザー加工溝１１０を集光器７３の直下に位置付ける。次に、第１のZ軸移動手段８を作動して３次元撮像機構７を所定の待機位置から下降させるとともに、第２のZ軸移動手段としてのピエゾモータからなるアクチュエータ７６に例えば６０Vの電圧を印加しピエゾモータからなるアクチュエータ７６を図６に示すように６０μm伸びた状態とする。この状態において３次元撮像機構７の集光器７３から照射される光の集光点P（図４参照）がチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の表面１０a（上面）付近となるようにセットする。
次に、３次元撮像機構７を構成する撮像素子手段７２、光照射手段７４の光源７４１を作動するとともに、ピエゾモータからなるアクチュエータ７６に印加する電圧を６０Vから１Vずつ下げていく。この結果、図示の実施形態においては、図６に示すようにピエゾモータからなるアクチュエータ７６は１V毎に1μm短縮するので、集光器７３が1μmずつZ軸方向に下降する。このようにして集光器７３が1μmずつ下降する毎に、撮像素子手段７２で受光した画像が処理手段９に送られる。処理手段９は撮像素子手段７２から送られた撮像信号に基づいて、図９の(a)に示すように上述した光強度の高い干渉光を受光した画素のXY座標をZ軸方向位置毎（Z1、Z2、Z3・・・・）に求め、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納する。なお、Z軸方向位置（Z1、Z2、Z3・・・・）は、Z軸方向位置検出手段８０の読み取りヘッド８０bからの検出信号またはピエゾモータからなるアクチュエータ７６に印加する電圧信号から求められる。なお、ピエゾモータは高速で作動できるので、短時間に画像情報を取得できる。従って、Z軸方向位置検出手段８０およびピエゾモータからなるアクチュエータ７６に印加する電圧を制御する処理手段９自身も集光器７３のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段として機能する。そして、処理手段９は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されたZ軸方向位置毎（Z1、Z2、Z3・・・・）の光強度の高い干渉光を受光した画素のXY座標に基づいて図９の(b)に示すように半導体ウエーハ１０に形成されたレーザー加工溝１１０の３次元画像を作成し、出力手段９０に出力し、モニター等の表示手段に表示させたりプリンターによってプリントアウトさせる。このようにしてレーザー加工溝１１０の３次元画像を出力手段９０としてのモニター等の表示手段に表示させたりプリンターによってプリントアウトさせることにより、レーザー加工溝１１０の加工状態を検証することができるので、加工条件を調整して適正な加工条件を設定することができる。
なお、上述した実施形態においては、レーザー加工を実施するために半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６に保持した状態でレーザー加工溝確認工程を実施した例を示したが、レーザー加工溝確認工程を実施するためのテーブルを設け、該テーブルにレーザー加工溝１１０が形成された半導体ウエーハ１０を保持して上記レーザー加工溝確認工程を実施してもよい。
次に、３次元撮像機構の他の実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、図１０に示す３次元撮像機構７aは、所謂マイケルソン型３次元撮像機構で、上記図３および図４に示す３次元撮像機構７の構成部材における干渉光生成手段が相違するが他の構成部材は実質的に同様であるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図１０に示す３次元撮像機構７aの干渉光生成手段７５aは、対物レンズ７３２からチャックテーブル３６側に配設された第１のビームスプリッター７５２aと、対物レンズ７３２で集光され第１のビームスプリッター７５２aで反射された光の集光点位置に配設された反射ミラー７７aとからなっている。このように構成された干渉光生成手段７５aは、光照射手段７４の光源７４１から照射され第２のビームスプリッター７４２を介して対物レンズ７３２に導かれ該対物レンズ７３２によって集光され集光点Pで反射した戻り光と反射ミラー７７aで反射した光が第１のビームスプリッター７５２aにおいて干渉したとき光強度の高い干渉光を生成し、上記撮像素子手段７２に向けて導く。
次に、３次元撮像機構の更に他の実施形態について、図１１を参照して説明する。なお、図１１に示す３次元撮像機構７bは、所謂リニーク型３次元撮像機構で、上記図３、図４に示す３次元撮像機構７および図１０に示す３次元撮像機構７aの構成部材における干渉光生成手段が相違するが他の構成部材は実質的に同様であるので、同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
図１1に示す３次元撮像機構７bの干渉光生成手段７５bは、光照射手段７４の第２のビームスプリッター７４２と対物レンズ７３２との間に配設された第１のビームスプリッター７４２bと、該第１のビームスプリッター７４２bで反射した光を集光する集光レンズ７８bと、該集光レンズ７８bで集光された光の集光点位置に配設された反射ミラー７７bとからなっている。このように構成された干渉光生成手段７５bは、光照射手段７４の光源７４１から照射され第２のビームスプリッター７４２を介して第１のビームスプリッター７４２bを通り対物レンズ７３２に導かれ該対物レンズ７３２によって集光され集光点Pで反射した戻り光と反射ミラー７７bで反射した光が第１のビームスプリッター７４２bにおいて干渉したとき光強度の高い干渉光を生成し、上記撮像素子手段７２に向けて導く。
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。例えば、上述した実施形態においては、本発明をレーザー加工装置に適用した例を示したが、本発明は切削装置に適用して切削溝の深さや断面形状を検証したり、研削装置に適用して研削痕の凹凸状態を検証することができる。
また、上述した実施形態においてはレーザー加工溝１１０の３次元画像を出力手段９０に出力し、オペレータが３次元画像によりレーザー加工溝１１０の加工状態を検証して、適正な加工条件を設定する例を示したが、レーザー加工装置自身でレーザー加工溝１１０の３次元画像に基づいて加工条件を設定することもできる。即ち、適正な加工条件によって加工された複数のレーザー加工溝の３次元画像を予めランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納しておき、オペレータがこれから加工する被加工物に対するレーザー加工溝の３次元画像を入力する。そして、これから加工する被加工物に対して加工条件を変えながら試験加工を実施し、試験加工によるレーザー加工溝の３次元画像がランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納された３次元画像と一致したときの加工条件を適正な加工条件として決定する。
なお、上記撮像素子手段７２を構成するXY座標の画素数が例えば１００００×１００００である場合、特定された１０００×１０００の画素を使用すればメモリを小さくできるとともに記憶速度を１００倍に向上できる。
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
３８：割り出し送り手段
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：加工ヘッド
６：撮像手段
７：３次元撮像機構
７２：撮像素子手段
７３：集光器
７３２：対物レンズ
７４：光照射手段
７５：干渉光生成手段
７６：アクチュエータ
８：第１のZ軸移動手段
９：処理手段
１０：半導体ウエーハ

Claims (5)

  1. 被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に加工を施す加工手段と、該被加工物保持手段と該加工手段とを加工送り方向（X軸方向）に加工送りする加工送り手段と、を具備する加工装置において、
    X軸方向、X軸方向と直交するY軸方向、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向において３次元で該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物を撮像し、撮像した画像信号を出力する３次元撮像機構と、
    該３次元撮像機構から出力された画像信号に基づいて３次元画像を生成する処理手段と、
    該処理手段によって生成された３次元画像を出力する出力手段と、を具備している、
    ことを特徴とする加工装置。
  2. 該３次元撮像機構は、複数の画素がX軸方向とY軸方向に配列された撮像素子手段と、該被加工物保持手段の保持面に対向する集光器と、該集光器を通して該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に光を照射する光照射手段と、該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物で反射した戻り光と干渉光を生成する干渉光生成手段と、該集光器をZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該Z軸移動手段により移動せしめられる該集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段とを備え、
    該処理手段は、該Z軸方向位置検出手段からのZ軸方向位置信号と該撮像素子手段からの撮像信号に基づいて、Z軸方向位置毎に該干渉光生成手段で生成された強い光を捉えた該撮像素子手段の画素のX座標とY座標を求め、該Z軸方向位置毎に求めたX座標とY座標に基づいて３次元画像を作成する、請求項１記載の加工装置。
  3. 該集光器は、集光器ケースと該集光器ケースに配設された対物レンズを具備しており、
    該干渉光生成手段は、該集光器ケース内において該対物レンズから該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物側に配設され中央に微細なミラーを備えた干渉光を生成するガラスプレートと、該ガラスプレートから該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物側に配設され該光照射手段から照射された光を透過して該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物に照射するとともに該ガラスプレートの微細なミラーに向けて光を反射する第１のビームスプリッターとによって構成され、
    該光照射手段は、光源と、該撮像素子手段と該集光器との間に配設され該光源からの光を該集光器に導くとともに該被加工物保持手段の保持面に保持された被加工物で反射した光を該撮像素子手段に導く第２のビームスプリッターとによって構成されている、請求項２記載の加工装置。
  4. 該Z軸移動手段は、該３次元撮像機構をZ軸方向に移動する第１のZ軸移動手段と、該集光器をZ軸方向に移動する第２のZ軸移動手段とからなっている、請求項２又は３記載の加工装置。
  5. 該第２のZ軸移動手段は、ピエゾモータからなっている、請求項４記載の加工装置。
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