JP2015200537A

JP2015200537A - 凹凸検出装置

Info

Publication number: JP2015200537A
Application number: JP2014078504A
Authority: JP
Inventors: 圭司能丸; Keiji Nomaru
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-04-07
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2015-11-12
Also published as: CN104972229A; US20150287179A1; TWI637143B; KR20150116400A; TW201538927A; US9470516B2; CN104972229B

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】凹凸検出装置７は、所定波長帯を有する光を発するパルス点灯光源７２と、第１の収束レンズ７３と、ハーフミラー７４と、分岐した光を被加工物保持手段３６に保持された被加工物Ｗに照射する色収差レンズ７５と、被加工物で反射した戻り光を集光する第１の集光レンズ７６と、マスク７７と、第２の収束レンズ７８と、回折格子７９と、第２の集光レンズ８０と、撮像素子８１と、撮像素子によって生成された画像を格納するメモリを備えた制御手段と、画像を表示する出力手段とを具備し、被加工物の凹凸を検出する検出領域の幅方向をY軸方向とし、長手方向をＸ軸方向とした場合、マスクにはY軸方向に延びるスリットが形成され、撮像素子は、マスクに形成されたスリットを通過した戻り光に基づいてY軸方向の２次元断面形状を生成する。【選択図】図２

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凹凸検出装置に関する。

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凹凸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、被加工物保持手段に保持された被加工物の凹凸を検出する凹凸検出装置であって、
所定波長帯を有する光を発するパルス点灯光源と、該パルス点灯光源が発した光を収束する第１の収束レンズと、該第１の収束レンズによって収束された光を分岐するハーフミラーと、該ハーフミラーで分岐した光を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、該被加工物保持手段に保持された被加工物で反射し該色収差レンズおよび該ハーフミラーを通過した戻り光を集光する第１の集光レンズと、該第１の集光レンズの集光点位置に配設され集光された戻り光のみを通過させるマスクと、該マスクを通過した戻り光を収束する第２の収束レンズと、該第２の収束レンズによって収束された戻り光の波長に対応して分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を集光する第２の集光レンズと、該第２の集光レンズの集光点位置に配設された撮像素子と、該撮像素子によって生成された画像を格納するメモリを備えた制御手段と、該制御手段のメモリに格納された画像を表示する出力手段と、を具備し、
該被加工物保持手段に保持された被加工物の凹凸を検出する検出領域の幅方向をY軸方向とし、長手方向をＸ軸方向とした場合、該マスクにはY軸方向に延びるスリットが形成されていて、
該撮像素子は、該マスクに形成されたスリットを通過した戻り光に基づいてY軸方向の２次元断面形状を生成する、
ことを特徴とする凹凸検出装置が提供される。

上記制御手段は、被加工物保持手段をＸ軸方向に移動しながらY軸方向の２次元断面形状をメモリに格納し、該メモリに格納されたY軸方向の２次元断面形状をＸ軸方向に並べて３次元形状を生成する。
また、上記凹凸検出装置は、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相対的に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機に配設される。

本発明による凹凸検出装置は、所定波長帯を有する光を発するパルス点灯光源と、該パルス点灯光源が発した光を収束する第１の収束レンズと、該第１の収束レンズによって収束された光を分岐するハーフミラーと、該ハーフミラーで分岐した光を集光して保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、被加工物保持手段に保持された被加工物で反射し色収差レンズおよびハーフミラーを通過した戻り光を集光する第１の集光レンズと、該第１の集光レンズの集光点位置に配設され集光された戻り光のみを通過させるマスクと、該マスクを通過した戻り光を収束する第２の収束レンズと、該第２の収束レンズによって収束された戻り光の波長に対応して分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を集光する第２の集光レンズと、該第２の集光レンズの集光点位置に配設された撮像素子と、該撮像素子によって生成された画像を格納するメモリを備えた制御手段と、該制御手段のメモリに格納された画像を表示する出力手段とを具備し、被加工物保持手段に保持された被加工物の凹凸を検出する検出領域の幅方向をY軸方向とし、長手方向をＸ軸方向とした場合、該マスクにはY軸方向に延びるスリットが形成されていて、撮像素子は、マスクに形成されたスリットを通過した戻り光に基づいてY軸方向の２次元断面形状を生成するので、レーザー加工溝や切削溝等の凹凸状態を２次元断面形状で検出することができ、レーザー加工条件や切削条件等を調整して適正な加工条件を設定することができる。
また、加工物保持手段をＸ軸方向に移動しながらY軸方向の２次元断面形状をメモリに格納し、該メモリに格納されたY軸方向の２次元断面形状をＸ軸方向に並べて３次元形状を生成することができ、レーザー加工溝や切削溝等３次元形状に基づいてレーザー加工条件や切削条件等の加工条件を更に精度よく調整することができる。

本発明に従って構成された凹凸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。本発明に従って構成された凹凸検出装置の要部断面図。図２に示す凹凸検出装置を構成する色収差レンズの集光状態を示す説明図。図１に示すレーザー加工機に装備される凹凸検出装置および凹凸検出装置をZ軸方向に移動可能に支持するZ軸移動手段を分解して示す斜視図。本発明に従って構成された凹凸検出装置の制御手段を示すブロック構成図。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。本発明に従って構成された凹凸検出装置の撮像素子によって出力される２次元断面形状画像の説明図。図８に示すY軸方向の２次元断面形状に基づいて生成されたレーザー加工溝の３次元形状の説明図。

以下、本発明によって構成された凹凸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凹凸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後述する制御手段に送る。

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凹凸検出装置７が配設されている。凹凸検出装置７は、機体ケーシング４２に配設されたZ軸移動手段９によってZ軸方向に移動可能に支持されている。凹凸検出装置７は、図２に示すようにZ軸移動手段９に支持される装置ハウジング７１に配設され所定波長帯（例えば４００〜８００nm）を有する周波数が例えば１０kHzのパルス点灯光源７２と、該パルス点灯光源７２が発した光を収束する第１の収束レンズ７３と、該第１の収束レンズ７３によって収束された光を分岐するハーフミラー７４と、該ハーフミラー７４で分岐した光を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する色収差レンズ７５と、からなる検出光照射手段７０を具備している。なお、上記パルス点灯光源７２としては、キセノンフラッシュランプやパルス点灯白色LED等を用いることができる。また、上記色収差レンズ７５は、図３に示すように入光された光の波長に応じて集光点位置が異なるように機能し、例えば波長が４００nmの光はP1に集光し、波長が６００nmの光はP2に集光し、波長が８００nmの光はP3に集光するようになっている。なお、集光点P1からP3までの距離は例えば１００μmに設定されている。

図２に戻って説明を続けると、図示の実施形態における凹凸検出装置７は、上記検出光照射手段７０を構成する第１の収束レンズ７３を通して検出光が照射され、ハーフミラー７４によって反射して色収差レンズ７５に導かれた検出光がチャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射し色収差レンズ７５およびハーフミラー７４を通過した戻り光を集光する第１の集光レンズ７６と、該第１の集光レンズ７６の集光点位置に配設され集光された戻り光のみを通過させるマスク７７と、該マスク７７を通過した戻り光を収束する第２の収束レンズ７８と、該第２の収束レンズ７８によって収束された戻り光の波長に対応して分光する回折格子７９と、該回折格子７９によって分光された戻り光を集光する第２の集光レンズ８０と、第２の集光レンズ８０の集光点位置に配設された撮像素子８１を具備している。なお、上記マスク７７には、Y軸方向に延びるスリット７７１が形成されている。このスリット７７１は、図示の実施形態においては幅（Y軸方向と直交するX軸方向）が０.５mm、長さ（Y軸方向）が１０mmに設定されている。

次に、上記凹凸検出装置７をZ軸方向に移動可能に支持するZ軸移動手段９について、図４を参照して説明する。
Z軸移動手段９は、上記凹凸検出装置７の装置ハウジング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９１と、該支持ケース９１に支持された装置ハウジング７１を矢印Zで示すZ軸方向に移動せしめる作動手段９２とからなっている。支持ケース９１は、上壁９１１と底壁９１２と両側壁９１３，９１４および後壁（図示せず）とからなり、両側壁９１３，９１４が前側に突出して案内レール９１３a，９１３bを構成している。上記作動手段９２は、支持ケース９１の両側壁９１３，９１４の間に平行に配設され上壁９１１と底壁９１２に回転可能に軸支された雄ネジロッド９２１と、上壁９１１に配設され雄ネジロッド９２１と伝動連結されたパルスモータ９２２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９２の雄ネジロッド９２１に上記装置ハウジング７１の後壁に配設された雌ネジブロック７１１に形成された貫通雌ネジ穴７１１aが螺合される。従って、パルスモータ９２２によって雄ネジロッド９２１を正転および逆転駆動することにより、雌ネジブロック７１１が装着されている装置ハウジング７１は案内レール９１３a，９１３b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Z軸移動手段９は、凹凸検出装置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９０を具備している。Z軸方向位置検出手段９０は、上記案内レール９１３aに配設されたリニアスケール９０aと、上記凹凸検出装置７の装置ハウジング７１に取り付けられ装置ハウジング７１とともにリニアスケール９０aに沿って移動する読み取りヘッド９０b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９０の読み取りヘッド９０b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凹凸検出装置７は、上記撮像素子８１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１０を具備している。なお、制御手段１０は、凹凸検出装置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１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２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）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４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、撮像素子８１、Z軸方向位置検出手段９０の読み取りヘッド９０b等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５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Z軸移動手段９のパルスモータ９２２、パルス点灯光源７２、表示手段やプリンター等の出力手段１００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）１０３は、上記撮像素子８１によって生成された画像等を格納する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６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２０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６に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなっており、表面２０ａに複数の分割予定ライン２０１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２０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス２０２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２０の分割予定ライン２０１に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ２０の内部に分割予定ライン２０１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２０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２０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２０は、表面２０ａ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２０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１０によって半導体ウエーハ２０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および制御手段１０は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されている分割予定ライン２０１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２０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２０１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１０はチャックテーブル３６を移動して図７の（ａ）に示すように所定の分割予定ライン２０１の一端（図７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２０の表面２０ａ（上面）付近に合わせる。次に、制御手段１０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２０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７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２０１の他端（図７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７の（ｂ）および図７の（c）に示すように半導体ウエーハ２０には、分割予定ライン２０１に沿ってレーザー加工溝２１０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２１０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２０が保持されているチャックテーブル３６を凹凸検出装置７の下側に移動するとともに、半導体ウエーハ２０に形成されたレーザー加工溝２１０を色収差レンズ７５の直下に位置付ける。次に、Z軸移動手段９を作動して凹凸検出装置７を待機位置から下降させ所定の検出位置に位置付ける。

次に、凹凸検出装置７の検出光照射手段７０を構成するパルス点灯光源７２を作動して所定波長帯（例えば４００〜８００nm）を有する光を発する。パルス点灯光源７２が発した光は、第１の収束レンズ７３、ハーフミラー７４、色収差レンズ７５を介して半導体ウエーハ２０に形成されたレーザー加工溝２１０に向けて照射される。このようにして半導体ウエーハ２０に形成されたレーザー加工溝２１０に向けて照射された光は、半導体ウエーハ２０の表面およびレーザー加工溝２１０の壁面で反射し、戻り光が色収差レンズ７５、ハーフミラー７４、第１の集光レンズ７６、マスク７７のスリット７７１、第２の収束レンズ７８を介して回折格子７９に導かれる。回折格子７９に導かれた戻り光は、波長に対応して分光され第２の集光レンズ８０を介して撮像素子８１に達する。撮像素子８１は、波長に対応して分光された光の光強度に基づいて図８に示すようにY軸方向（レーザー加工溝２１０の幅方向）とZ軸方向（レーザー加工溝２１０の深さ方向）との２次元断面形状を生成し制御手段１０に出力する。この作業を実施する際に制御手段１０は、X軸移動手段３７を作動し、図８に示すようにX軸方向位置毎（X1,X2,X3・・・・）にY軸方向（レーザー加工溝２１０の幅方向）とZ軸方向（レーザー加工溝２１０の深さ方向）との関係を求め、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納するとともに出力手段１００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２１０の２次元断面形状を出力手段１００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２１０の加工状態を検証することができる。

次に、制御手段１０はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されたX軸方向位置毎（X1,X2,X3・・・・）のY軸方向（レーザー加工溝２１０の幅方向）Z軸方向（レーザー加工溝２１０の深さ方向）との２次元断面形状をX軸方向に並べて、図９に示すように３次元形状を作成してランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納するとともに出力手段１００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２１０の３次元形状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。

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：凹凸検出装置
７０：検出光照射手段
７２：パルス点灯光源
７３：第１の収束レンズ
７４：ハーフミラー
７５：色収差レンズ
７６：第１の集光レンズ
７７：マスク
７８：第２の収束レンズ
７９：回折格子
８０：第２の集光レンズ
８１：撮像素子
９：Ｚ軸移動手段
１０：制御手段
２０：半導体ウエーハ

Claims

被加工物保持手段に保持された被加工物の凹凸を検出する凹凸検出装置であって、
所定波長帯を有する光を発するパルス点灯光源と、該パルス点灯光源が発した光を収束する第１の収束レンズと、該第１の収束レンズによって収束された光を分岐するハーフミラーと、該ハーフミラーで分岐した光を集光して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、該被加工物保持手段に保持された被加工物で反射し該色収差レンズおよび該ハーフミラーを通過した戻り光を集光する第１の集光レンズと、該第１の集光レンズの集光点位置に配設され集光された戻り光のみを通過させるマスクと、該マスクを通過した戻り光を収束する第２の収束レンズと、該第２の収束レンズによって収束された戻り光の波長に対応して分光する回折格子と、該回折格子によって分光された戻り光を集光する第２の集光レンズと、該第２の集光レンズの集光点位置に配設された撮像素子と、該撮像素子によって生成された画像を格納するメモリを備えた制御手段と、該制御手段のメモリに格納された画像を表示する出力手段と、を具備し、
該被加工物保持手段に保持された被加工物の凹凸を検出する検出領域の幅方向をY軸方向とし、長手方向をＸ軸方向とした場合、該マスクにはY軸方向に延びるスリットが形成されていて、
該撮像素子は、該マスクに形成されたスリットを通過した戻り光に基づいてY軸方向の２次元断面形状を生成する、
ことを特徴とする凹凸検出装置。
該制御手段は、該被加工物保持手段をＸ軸方向に移動しながらY軸方向の２次元断面形状をメモリに格納し、該メモリに格納されたY軸方向の２次元断面形状をＸ軸方向に並べて３次元形状を生成する、請求項１記載の凹凸検出装置。
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相対的に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機に配設される、請求項１又は２記載の凹凸検出装置。