JP2015099026A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物に加工が施された加工状態を正確に検証することができる検出装置を提供する。
【解決手段】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干渉式撮像機構と、保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段と、保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、干渉式撮像機構から出力される画像信号に基づいて画像情報を生成する制御手段と、制御手段によって生成された画像情報を出力する出力手段とを具備し、制御手段は、干渉式撮像機構の撮像位置をZ軸方向の所定位置に位置付けて作動するとともに、保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向またはY軸方向に移動してXY２次元画像の画像情報を生成し、画像情報を出力手段に出力する。
【選択図】図９

Description

本発明は、ウエーハ等の被加工物に加工されたレーザー加工溝や切削溝等の加工溝の加工状態や、研削加工された被加工面の研削痕の凹凸状態を検出するための検出装置に関する。

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、表面における２次元画像であり、表面から所定深さの２次元画像、切削溝やレーザー加工溝の深さや断面形状の３次元画像、デブリの状態等の３次元画像を検出できず、加工状態を詳細に検証することができないという問題がある。
また、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正確に検証することができる検出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を撮像し撮像した画像信号を出力する干渉式撮像機構と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該干渉式撮像機構から出力される画像信号に基づいて画像情報を生成する制御手段と、該制御手段によって生成された画像情報を出力する出力手段と、を具備し、
該制御手段は、該干渉式撮像機構の撮像位置をZ軸方向の所定位置に位置付けて作動するとともに、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向またはY軸方向に移動してX Y２次元画像の画像情報を生成し、該画像情報を該出力手段に出力する、
ことを特徴とする検出装置が提供される。

上記制御手段は、該XY２次元画像における特定された領域において、被加工物保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にZ軸方向に移動してXYZ３次元画像の画像情報を生成し、該画像情報を出力手段に出力する。
また、上記干渉式撮像機構は、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、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を備え、
上記制御手段は、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軸方向およびY軸方向の座標を記憶するXY座標記憶領域とZ軸方向位置毎のXY座標を記憶するXYZ座標記憶領域とを備えたメモリを具備し、該メモリに記憶されたXY座標に基づいてXY２次元画像の画像情報を生成し、XYZ座標に基づいてXYZ３次元画像の画像情報を生成する。

本発明による加工状態検出装置は、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を撮像し撮像した画像信号を出力する干渉式撮像機構と、被加工物保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向に移動すると、被加工物保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、被加工物保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、干渉式撮像機構から出力される画像信号に基づいて画像情報を生成する制御手段と、該制御手段によって生成された画像情報を出力する出力手段とを具備し、制御手段は、干渉式撮像機構の撮像位置をZ軸方向の所定位置に位置付けて作動するとともに、被加工物保持手段と干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向またはY軸方向に移動してX Y２次元画像の画像情報を生成し、該画像情報を出力手段に出力するので、加工状態を検出したい深さに干渉式撮像機構の集光点（撮像位置）を位置付けて２次元画像を効率よく取得して加工状態を検証することができる。

本発明に従って構成された検出装置が装備された加工機としてのレーザー加工機の斜視図。 図１に示すレーザー加工機に装備された検出装置を構成する干渉式撮像機構の構成部材を分解して示す斜視図。 図２に示す干渉式撮像機構の要部断面図。 図３に示す干渉式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に示す検出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機によるレーザー加工溝形成工程の説明図。 図１に示す検出装置によるレーザー加工溝確認工程の説明図。 図１に示す検出装置による詳細なレーザー加工溝確認工程の説明図。

以下、本発明によって構成された検出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検出装置が装備された加工機としてのレーザー加工機の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工機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被加工物保持機構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。

上記被加工物保持機構３は、静止基台２上に矢印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被加工物保持機構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X軸移動手段３７を具備している。X軸移動手段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。

図示の実施形態におけるレーザー加工機１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X軸移動手段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X軸移動手段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。

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被加工物保持機構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Y軸移動手段３８を具備している。Y軸移動手段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。

図示の実施形態におけるレーザー加工機１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Y軸移動手段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Y軸移動手段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。

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機体ケーシング４２と、該機体ケーシング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、機体ケーシング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、機体ケーシング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機１には、チャックテーブル３６に保持された被加工物に加工が施された加工状態を検出するための検出装置７が配設されている。検出装置７は、上記機体ケーシング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干渉式撮像機構７０を具備している。干渉式撮像機構７０は、機体ケーシング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。干渉式撮像機構７０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に示す干渉式撮像機構７０は、所謂ミラウ型干渉式撮像機構で、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の上部に配設されたｌ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制御手段に出力する。

干渉式撮像機構７０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（撮像位置）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（撮像位置）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、上記干渉式撮像機構７０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，８１３b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検出装置７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干渉式撮像機構７０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、上記干渉式撮像機構７０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。このように構成された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制御手段に送る。

図示の実施形態における検出装置７は、上記干渉式撮像機構７０の撮像素子手段７２から出力される画像信号に基づいて画像情報を生成する図５に示す制御手段９を具備している。なお、制御手段９は、加工状態検出装置７の構成手段以外にレーザー加工機１の各構成手段も制御するようになっている。制御手段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。制御手段９の入力インターフェース９４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、撮像手段６、上記干渉式撮像機構７０の撮像素子手段７２、上記干渉式撮像機構７０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、制御手段９の出力インターフェース９５からは、上記X軸移動手段３７のパルスモータ３７２、Y軸移動手段３８のパルスモータ３８２、レーザー光線照射手段５、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に示す制御マップを格納する制御マップ記憶領域９３aと、干渉式撮像機構７０の干渉光生成手段７５で生成された強い光を捉えた撮像素子手段７２の画素のX軸方向およびY軸方向の座標を記憶するXY座標記憶領域９３bと、干渉式撮像機構７０の干渉光生成手段７５で生成された強い光を捉えた撮像素子手段７２の画素のZ軸方向位置毎のXY座標を記憶するXYZ座標記憶領域９３cと、その他の記憶領域を備えている。

図示の実施形態におけるレーザー加工機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機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機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、X軸移動手段３７によって撮像手段６の直下に位置付けられる。

上記のようにしてチャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段９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９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、制御手段９はチャックテーブル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（図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、制御手段９は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X軸移動手段３７を作動してチャックテーブル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、レーザー光線照射手段５による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、X軸移動手段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を干渉式撮像機構７０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を作動して干渉式撮像機構７０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。この状態において干渉式撮像機構７０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、制御手段９は干渉式撮像機構７０を構成する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２０V下げて４０Vとする。この結果、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は電圧を１V下げる毎に1μm短縮するので、集光器７３が２０μmだけZ軸方向に下降する。従って、干渉式撮像機構７０を構成する集光器７３の集光点P（撮像位置）は、半導体ウエーハ１０の表面１０a（上面）からZ軸方向に２０μmだけ下降した位置に位置付けられる。次に、制御手段９は干渉式撮像機構７０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、X軸移動手段３７を作動する。そして、撮像素子手段７２で受光した画像が制御手段９に送られる。制御手段９は撮像素子手段７２から送られた画像信号をX軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて例えば１００μｍ毎に取り込み、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X軸方向位置毎（X1,X2.X3・・・・）のY座標を求め、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３のXY座標記憶領域９３bに格納する。次に、制御手段９は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納されたX軸方向位置毎（X1,X2.X3・・・・）の光強度の高い干渉光を受光した画素のY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２次元画像を作成し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納するとともに出力手段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２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、加工状態を検出したいレーザー加工溝１１０の所定深さ位置(図示の実施形態においては深さ２０μmの位置)の２次元画像を効率よく取得して加工状態を検証することができる。

上述したように加工状態を検出したいレーザー加工溝１１０の所定深さ位置の２次元画像によって加工状態を検証した結果、特に気になる個所については、３次元画像を生成して加工状態を検証する。以下、レーザー加工溝１１０の加工状態において特に気になる個所(例えば上記X３位置)の詳細なレーザー加工溝確認工程について説明する。
先ず、制御手段９はX軸移動手段３７を作動して半導体ウエーハ１０が保持されているチャックテーブル３６を干渉式撮像機構７０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のX３位置を集光器７３の直下に位置付ける。次に、第１のZ軸移動手段８を作動して干渉式撮像機構７０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。この状態において干渉式撮像機構７０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、制御手段９は干渉式撮像機構７０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は電圧を１V下げる毎に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で受光した画像が制御手段９に送られる。制御手段９は撮像素子手段７２から送られた画像信号に基づいて、図１０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のXYZ座標記憶領域９３c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制御手段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、制御手段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１０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X３位置における３次元画像を作成し、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納するとともに出力手段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の上記２次元画像での加工状態の検証において特に気になる個所(図示の実施形態においてはX３位置)の３次元画像を取得することにより、加工状態を詳細に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。

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機に適用した例を示したが、本発明は切削加工機に適用して切削溝の深さや断面形状を検証したり、研削加工機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干渉式撮像機構７０としてミラウ型干渉式撮像機構を用いた例を示したが、所謂マイケルソン型干渉式撮像機構や所謂リニーク型干渉式撮像機構等の他の干渉式撮像機構を用いることができる。

２：静止基台
３：被加工物保持機構
３６：チャックテーブル
３７：Ｘ軸移動手段
３８：Ｙ軸移動手段
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：検出装置
７０：干渉式撮像機構
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：制御手段
１０：半導体ウエーハ

Claims (3)

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を撮像し撮像した画像信号を出力する干渉式撮像機構と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向に移動するX軸移動手段と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向と直交するY軸方向に移動するY軸移動手段と、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に移動するZ軸移動手段と、該干渉式撮像機構から出力される画像信号に基づいて画像情報を生成する制御手段と、該制御手段によって生成された画像情報を出力する出力手段と、を具備し、
   該制御手段は、該干渉式撮像機構の撮像位置をZ軸方向の所定位置に位置付けて作動するとともに、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にX軸方向またはY軸方向に移動してXY２次元画像の画像情報を生成し、該画像情報を該出力手段に出力する、
   ことを特徴とする検出装置。
2. 該制御手段は、該XY２次元画像における特定された領域において、該被加工物保持手段と該干渉式撮像機構とを相対的にZ軸方向に移動してXYZ３次元画像の画像情報を生成し、該画像情報を該出力手段に出力する、請求項１記載の検出装置。
3. 該干渉式撮像機構は、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を備え、
   該制御手段は、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軸方向およびY軸方向の座標を記憶するXY座標記憶領域とZ軸方向位置毎のXY座標を記憶するXYZ座標記憶領域とを備えたメモリを具備し、該メモリに記憶されたXY座標に基づいて該XY２次元画像の画像情報を生成し、XYZ座標に基づいて該XYZ３次元画像の画像情報を生成する、請求項１又は２記載の検出装置。

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