JP2019136765A

JP2019136765A - 加工装置

Info

Publication number: JP2019136765A
Application number: JP2018024998A
Authority: JP
Inventors: 智裕遠藤; Tomohiro Endo
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-02-15
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JP6991668B2

Abstract

【課題】従来の加工装置に比べて３次元的な画像を短時間に取得できる加工装置を提供する。【解決手段】加工装置であって、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、保持手段をＸ軸方向に移動させる加工送り手段と、加工手段によって被加工物に形成される加工溝を含む被加工物の上面の形状を測定する測定手段と、測定手段の測定によって得られる結果を出力する出力手段と、を備え、測定手段は、２次元レーザ変位センサと、３次元画像生成部と、を含み、加工手段によって加工溝を形成しながら、加工溝を含む被加工物の形状を測定手段によって測定する。【選択図】図１

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する際に用いられる加工装置に関する。

各種の電子機器に組み込まれるデバイスチップは、基材となるウェーハの表面をストリートと呼ばれる分割予定ラインで複数の領域に区画し、各領域に集積回路等のデバイスを形成した上で、このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより得られる。ウェーハの分割には、例えば、切削ブレードを回転させて切り込ませる切削装置や、高出力のレーザビームを照射できるレーザ加工装置等の加工装置が用いられる。

切削装置やレーザー加工装置等の加工装置では、例えば、ウェーハ等の被加工物を加工する際に生じる加工痕（溝等）を撮像ユニットで撮像し、得られた画像を元に加工痕の状態を確認することによって、加工の条件等を調整している（例えば、特許文献１参照）。ところが、通常の撮像ユニットでは、対象を平面的にしか撮像できないので、加工痕の深さや断面の形状、加工によって発生するデブリの状態等を十分に把握できないという問題があった。

近年では、被加工物に生じる加工痕の状態を３次元的に検証できる加工装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この加工装置では、ミラウ型の干渉計が組み込まれた撮像ユニットをＺ軸方向（高さ方向）に移動させながら被加工物を撮像し、得られた複数の画像をＺ軸方向に重ね合わせることで３次元的な画像を形成している。

特開平５−３２６７００号公報特開２０１５−３８４３８号公報

しかしながら、ミラウ型の干渉計が組み込まれた撮像ユニットを備える上述の加工装置では、３次元的な画像を形成するために撮像ユニットをＺ軸方向に移動させなくてはならないので、画像の形成に時間が掛かるという問題がある。そのため、３次元的な画像をより短時間に取得できる加工装置が求められていた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の加工装置に比べて３次元的な画像を短時間に取得できる加工装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、該保持手段をＸ軸方向に移動させる加工送り手段と、該加工手段によって被加工物に形成される加工溝を含む被加工物の上面の形状を測定する測定手段と、該測定手段の測定によって得られる結果を出力する出力手段と、を備え、該測定手段は、Ｘ軸方向に垂直なＺ軸方向における被加工物の該上面の位置を、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に沿って複数の被検出点で一度に検出して、該加工溝を含む被加工物のＹ軸方向及びＺ軸方向に平行な断面の形状に相当する断面データを生成する２次元レーザ変位センサと、該２次元レーザ変位センサで被加工物の該上面の位置を検出しながら該保持手段をＸ軸方向に移動させることで得られる複数の該断面データを元に、該加工溝を含む被加工物の３次元形状を示す３次元画像を生成する３次元画像生成部と、を含み、該２次元レーザ変位センサは、該上面の位置の測定に使用される測定用レーザビームを被加工物に向けて放射する測定用レーザビーム発振器と、被加工物の該上面において該測定用レーザビームの形状をＹ軸方向に長い帯状に整形するシリンドリカルレンズと、被加工物で反射された該測定用レーザビームの反射光を検出して該断面データを生成する検出部と、を含み、該加工手段と該測定手段の該２次元レーザ変位センサを含む一部とは、該加工溝を形成する際に該保持手段を移動させる方向の前方側が該加工手段、後方側が該測定手段の該一部となるように配置されており、該加工手段によって該加工溝を形成しながら、該加工溝を含む被加工物の形状を該測定手段によって測定する加工装置が提供される。

本発明の一態様において、該測定手段は、それぞれが該２次元レーザ変位センサを含む第１測定ユニット及び第２測定ユニットを有し、該１測定ユニットは、Ｘ軸方向に沿って該加工手段の一方側に配置されており、該２測定ユニットは、Ｘ軸方向に沿って該加工手段の他方側に配置されていることが好ましい。

また、本発明の一態様において、該加工手段は、被加工物の加工に用いられる加工用レーザビームを発振する加工用レーザビーム発振器と、該加工用レーザビーム発振器によって発振された該加工用レーザビームを集光する集光器と、該加工用レーザビーム発振器と該集光器との間に設けられ該加工用レーザビームを走査して該集光器に導くレーザビーム走査部と、を含み、該レーザビーム走査部は、該加工用レーザビーム発振器から発振された該加工用レーザビームの進行方向を変更する音響光学偏向器と、該音響光学偏向器で進行方向が変更された該加工用レーザビームの進行方向を更に変更して該集光器に導くポリゴンスキャナーと、を含み、該音響光学偏向器による該加工用レーザビームの進行方向の変更と該ポリゴンスキャナーによる該加工用レーザビームの進行方向の変更とによって該加工用レーザビームを走査して該保持手段に保持された被加工物に該加工用レーザビームを照射することが好ましい。

本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、保持手段をＸ軸方向に移動させる加工送り手段と、加工手段によって被加工物に形成される加工溝を含む被加工物の上面の形状を測定する測定手段と、を備え、測定手段は、Ｘ軸方向に垂直なＺ軸方向における被加工物の上面の位置を、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に沿って複数の被検出点で一度に検出する２次元レーザ変位センサを含んでいる。

また、加工手段と測定手段の一部とは、加工溝を形成する際に保持手段を移動させる方向の前方側が加工手段、後方側が測定手段の一部となるように配置されている。よって、加工手段によって加工溝を形成しながら、この加工溝を含む被加工物の形状を測定手段によって測定できる。つまり、本発明の一態様に係る加工装置によれば、加工溝の形成と、加工溝を含む被加工物の形状の測定とを並行して行うことができるので、従来の加工装置に比べて３次元的な画像を短時間に取得できる。

レーザ加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。被加工物の構成例を模式的に示す斜視図である。レーザ照射ユニットの構成例を模式的に示す図である。図４（Ａ）は、２次元レーザ変位センサの構成例を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、２次元レーザ変位センサの構成例を模式的に示す一部断面側面図である。図５（Ａ）は、断面データの一例であり、図５（Ｂ）は、３次元画像の一例である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るレーザ加工装置２の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、図１では、レーザ加工装置２の一部の構成要素を機能ブロックで示している。また、以下の説明で用いられるＸ軸方向（加工送り方向）、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）、及びＺ軸方向（高さ方向）は、互いに垂直である。

図１に示すように、レーザ加工装置２は、各構成要素を支持する基台４を備えている。基台４の上面後端には、壁状（又は柱状）の支持構造６が設けられている。また、基台４の上面中央側には、移動機構（加工送り手段、割り出し送り手段）８が配置されている。移動機構８は、基台４の上面に固定されＹ軸方向に概ね平行な一対のＹ軸ガイドレール１０を備えている。Ｙ軸ガイドレール１０には、Ｙ軸移動テーブル１２がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動テーブル１２の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１２に概ね平行なＹ軸ボールネジ１４が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ１４の一端部には、Ｙ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ１６でＹ軸ボールネジ１４を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル１２は、Ｙ軸ガイドレール１０に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル１２の上面には、Ｘ軸方向に概ね平行な一対のＸ軸ガイドレール１８が設けられている。Ｘ軸ガイドレール１８には、Ｘ軸移動テーブル２０がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル２０の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１８に概ね平行なＸ軸ボールネジ２２が螺合されている。Ｘ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｘ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２４でＸ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル２０は、Ｘ軸ガイドレール１８に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル２０の上面側には、被加工物１１（図２参照）を保持するチャックテーブル（保持手段）２６が配置されている。このチャックテーブル２６は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル２６は、上述した移動機構８によってＸ軸移動テーブル２０とともにＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する（加工送り及び割り出し送り）。

図２は、被加工物１１の構成例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハである。この被加工物１１の表面１１ａ側は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイス１５が形成されている。

被加工物１１の裏面１１ｂ側には、被加工物１１よりも径の大きい粘着テープ（ダイシングテープ）２１が貼付されている。粘着テープ２１の外周部分は、環状のフレーム２３に固定されている。すなわち、被加工物１１は、粘着テープ２１を介してフレーム２３に支持されている。

なお、本実施形態では、シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハを被加工物１１としているが、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を被加工物１１として用いることもできる。同様に、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。被加工物１１には、デバイスが形成されていなくても良い。

チャックテーブル２６の上面の一部は、被加工物１１（図２参照）を保持するための保持面２６ａになっている。保持面２６ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して概ね平行に形成され、チャックテーブル２６の内部に形成された吸引路（不図示）等を介して吸引源（不図示）に接続されている。また、チャックテーブル２６の周囲には、被加工物１１を支持する環状のフレーム２３を四方から固定する４個のクランプ２８が設けられている。

支持構造６の前面側には、前方に突出する支持板６ａが設けられている。支持板６ａの前端側には、下方に向けて加工用レーザビームを照射するレーザ照射ユニット（加工手段）３０が配置されている。また、Ｘ軸方向の一方側でレーザ照射ユニット３０に隣接する位置には、被加工物１１の上面（本実施形態では、表面１１ａ）側の形状を測定する２次元レーザ変位センサ（第１測定ユニット、測定手段）３２ａが配置されている。

更に、Ｘ軸方向の他方側でレーザ照射ユニット３０に隣接する位置には、被加工物１１の上面（表面１１ａ）側の形状を測定する２次元レーザ変位センサ（第２測定ユニット、測定手段）３２ｂが配置されている。すなわち、レーザ照射ユニット３０、２次元レーザ変位センサ３２ａ、及び２次元レーザ変位センサ３２ｂは、Ｘ軸方向に沿って並んでいる。レーザ照射ユニット３０は、２次元レーザ変位センサ３２ａと２次元レーザ変位センサ３２ｂとの間の領域に配置されている。

移動機構８、チャックテーブル２６、レーザー照射ユニット３０、２次元レーザ変位センサ３２ａ、２次元レーザ変位センサ３２ｂ等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット（測定手段）３４に接続されている。この制御ユニット３４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算装置や、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の記憶装置等で構成される。

制御ユニット３４は、被加工物１１の加工に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。また、制御ユニット３４には、ユーザインタフェースとなるタッチパネル式のモニタ（出力手段）３６が接続されている。このモニタ３６は、例えば、支持板６ａの上面に配置される。

図３は、レーザ照射ユニット３０の構成例を模式的に示す図である。なお、図３では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。図３に示すように、レーザ照射ユニット３０は、被加工物１１に対して吸収性を示す波長の加工用レーザビームＬ１をパルス発振する加工用レーザビーム発振器３８を含む。例えば、被加工物１１がシリコン等の半導体材料でなるウェーハの場合には、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザ媒質によって波長が３５５ｎｍの加工用レーザビームＬ１を発振できる加工用レーザビーム発振器３８を用いることができる。

加工用レーザビーム発振器３８に隣接する位置には、加工用レーザビーム発振器３８から放射された加工用レーザビームＬ１の光量を調整するアッテネーター等の調整器４０が配置されている。調整器４０で光量を調整された加工用レーザビームＬ１は、例えば、ミラー４２、４４等で反射された後、音響光学偏向器（レーザビーム走査部）４６に入射する。音響光学偏向器４６は、供給される高周波電圧（ＲＦ電圧）の周波数に応じて加工用レーザビームＬ１の進行方向を変更（偏向）する。

音響光学偏向器４６によって進行方向が変えられた加工用レーザビームＬ１は、複数の反射面を持つポリゴンミラー（レーザビーム走査部）４８に入射する。このポリゴンミラー４８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されている。ポリゴンミラー４８を回転させることによって、このポリゴンミラー４８の反射面で反射される加工用レーザビームＬ１の進行方向が変更される。ポリゴンミラー４８の回転数は、例えば、５０００ｒｐｍ〜３００００ｒｐｍ程度である。

ポリゴンミラー４８で反射された加工用レーザビームＬ１は、集光器５０によって被加工物１１の上面（表面１１ａ）又は内部に集光される。集光器５０は、テレセントリックｆθレンズ５２を含んでおり、例えば、ポリゴンミラー４８の等速回転運動によるレーザビームＬ１の移動（進行方向の変更）を、焦点平面上での等速直線運動に変換するとともに、被加工物１１の上面（表面１１ａ）に対してレーザビームＬ１を垂直に入射させる。焦点平面での加工用レーザビームＬ１の径は、例えば、１μｍ〜１０μｍ程度である。

なお、本実施形態のレーザ照射ユニット３０では、被加工物１１に照射される加工用レーザビームＬ１の進行方向が、音響光学偏向器４６によりＹ軸方向に沿って変更され、ポリゴンミラー４８によりＸ軸方向に沿って変更される。すなわち、本実施形態のレーザ照射ユニット３０では、音響光学偏向器４６による加工用レーザビームＬ１の進行方向の変更と、ポリゴンミラー４８による加工用レーザビームＬ１の進行方向の変更と、を組み合わせて加工用レーザビームＬ１を走査する。

レーザ照射ユニット３０によって加工用レーザビームＬ１が走査される範囲は、例えば、Ｘ軸方向において５ｍｍ〜１０ｍｍ、代表的には、８ｍｍであり、Ｙ軸方向において２０μｍ〜１００μｍ、代表的には、５０μｍである。ただし、このレーザ照射ユニット３０によって加工用レーザビームＬ１が走査される範囲に特段の制限はない。

そのため、チャックテーブル２６によって保持された被加工物１１に対し、レーザ照射ユニット３０から加工用レーザビームＬ１を照射しながらチャックテーブル２６をＸ軸方向に移動させることで、Ｙ軸方向に所定の幅を持つ加工溝（加工痕）１７（図４（Ａ）等参照）をＸ軸方向に沿って形成できる。なお、この加工溝１７の幅は、Ｙ軸方向において加工用レーザビームＬ１が走査される範囲に概ね等しくなる。

このように、所定の範囲で加工用レーザビームＬ１を走査しながら被加工物１１とレーザ照射ユニット３０とを相対的に移動させることで、底の平坦性が高い加工溝１７を被加工物１１に形成してデバイスチップの抗折強度を高められる。ただし、本実施形態に係るレーザ加工装置２が備えるレーザ照射ユニットの構成に特段の制限はない。レーザ加工装置２は、加工用レーザビームＬ１を走査しない一般的なレーザ照射ユニットのみを備えても良い。

図４（Ａ）は、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂの構成例を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂの構成例を模式的に示す一部断面側面図である。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、一部の構成要素を機能ブロックで示している。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂは、それぞれ、被加工物１１に向けて測定用レーザビームＬ２を放射する測定用レーザビーム発振器５４を備えている。

測定用レーザビーム発振器５４は、少なくとも、被加工物１１で十分に反射する波長の測定用レーザビームＬ２を発振できる必要がある。このような測定用レーザビーム発振器５４としては、例えば、波長が４００ｎｍ〜８００ｎｍの測定用レーザビームＬ２を連続発振できる半導体レーザ等を用いることができる。

測定用レーザビーム発振器５４に隣接する位置には、測定用レーザビーム発振器５４から放射された測定用レーザビームＬ２を、進行方向に垂直な断面で帯状となるように整形して被加工物１１に照射するシリンドリカルレンズ５６が配置されている。本実施形態では、測定用レーザビームＬ２が照射される被加工物１１の上面（表面１１ａ）で、測定用レーザビームＬ２の形状、すなわち、被加工物１１の被照射領域１１ｃの形状がＹ軸方向に長い帯状となるようにシリンドリカルレンズ５６が配置される。

被加工物１１の被照射領域１１ｃで反射された測定用レーザビームＬ２の反射光は、レンズ５８等を介して検出部６０に入射する。検出部６０は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の検出素子、及びＣＰＵ等の演算装置を含んでいる。

検出部６０の検出素子は、被照射領域１１ｃ内の複数の位置（以下、被検出点）で反射された測定用レーザビームＬ２の反射光を、Ｙ軸方向において一度に検出できるように構成されている。そのため、検出部６０は、被加工物１１で反射された測定用レーザビームＬ２の反射光を検出して、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に平行な断面の形状に相当する断面データを短時間に生成できる。

図５（Ａ）は、検出部６０で検出される断面データの一例である。このように、本実施形態の２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂでは、加工溝１７を含む被加工物１１の上面の高さ（Ｚ軸方向の位置）をＹ軸方向に沿って複数の被検出点で一度に検出する。そのため、この２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂで被加工物１１の上面の高さを検出しながら、チャックテーブル２６をＸ軸方向に移動させて複数の断面データを取得することで、加工溝１７を含む被加工物１１の３次元形状を示す３次元画像を短時間に生成できるようになる。

なお、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂで一度に測定される被検出点のＹ軸方向における間隔（プロファイルデータ間隔）は、加工溝１７の幅や、測定に許容される時間等の条件に応じて設定される。例えば、加工溝１７の幅が５０μｍ程度の場合には、被検出点の間隔を５μｍ以下にすることが好ましい。

２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂで生成された断面データは、レーザ加工装置２の制御ユニット３４へと送られる。併せて、この断面データが生成された際のチャックテーブル２６のＸ軸方向の位置に関する情報が、制御ユニット３４へと送られる。制御ユニット３４は、複数の断面データを元に３次元画像を生成する３次元画像生成部３４ａを含んでいる。

３次元画像生成部３４ａは、複数の断面データを、各断面データが生成された際のチャックテーブル２６のＸ軸方向における位置に関する情報に応じて重ね合わせ、３次元画像を生成する。３次元画像生成部３４ａで生成された３次元画像は、例えば、モニタ３６に表示される。図５（Ｂ）は、３次元画像生成部３４ａで生成される３次元画像の一例である。

なお、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂで取得され、３次元画像生成部３４ａで重ね合わせられる複数の断面データのＸ軸方向の間隔に特段の制限はない。本実施形態のレーザ加工装置２では、図４（Ｂ）に示すように、レーザ照射ユニット３０によって加工溝１７を形成しながら、この加工溝１７の形状を測定することが想定されている。

このように、加工溝１７の形成と、形状の測定とを並行して行う場合には、加工溝１７を形成する際のチャックテーブル２６のＸ軸方向への移動速度と、２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂの測定に要する時間と、の関係で複数の断面データのＸ軸方向の間隔が決まる。ただし、複数の断面データのＸ軸方向の間隔が大きくなりすぎると、適切な３次元画像を取得できなくなる。そのため、このＸ軸方向の間隔は、５００μｍ以下であることが好ましい。

上述したレーザ加工装置２を用いて被加工物１１を加工する際の手順（加工方法）の一例を説明する。まず、被加工物１１に貼付されている粘着テープ２１をチャックテーブル２６の保持面２６ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。併せて、クランプ２８でフレーム２３を固定する。これにより、被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出した状態でチャックテーブル２６及びクランプ２８に保持される。

次に、チャックテーブル２６を回転させて、例えば、加工の対象となる分割予定ライン１３（分割予定ライン１３の長手方向）をＸ軸方向に合わせる。また、チャックテーブル２６を移動させて、対象となる分割予定ライン１３の延長線上方にレーザ照射ユニット３０の位置を合わせる。

そして、このレーザ照射ユニット３０から被加工物１１の上面（表面１１ａ）に向けて加工用レーザビームＬ１を照射しながらチャックテーブル２６をＸ軸方向に移動させる。これにより、加工の対象となる分割予定ライン１３に沿って加工用レーザビームＬ１を照射し、この分割予定ライン１３に沿う加工溝１７を被加工物１１の上面（表面１１ａ）側に形成できる。

本実施形態のレーザ加工装置２では、この加工溝１７の形成と並行して、形成された直後の加工溝１７を含む被加工物１１の上面の形状を測定する。具体的には、レーザ照射ユニット３０に対し、加工溝１７を形成する際にチャックテーブル２６を移動させる方向の後方側に配置されるいずれかの２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂを用いて、形成された直後の加工溝１７を含む被加工物１１の上面の形状を測定する。

すなわち、いずれかの２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂが備える測定用レーザビーム発振器５４から測定用レーザビームＬ２を放射し、被加工物１１の上面において反射される反射光を、同じ２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂ内の検出部６０で検出する。これにより、被加工物１１に対して加工溝１７を形成しながら、この加工溝１７を含む被加工物１１の上面の形状を測定できる。

このように、本実施形態に係るレーザ加工装置２は、被加工物１１を保持する保持面２６ａを有するチャックテーブル（保持手段）２６と、チャックテーブル２６に保持された被加工物１１を加工するレーザ照射ユニット（加工手段）３０と、チャックテーブル２６をＸ軸方向に移動させる移動機構（加工送り手段）８と、移動機構８によって被加工物１１に形成される加工溝１７を含む被加工物１１の上面の形状を測定する２次元レーザ変位センサ（測定手段）３２ａ、３２ｂ及び制御ユニット（測定手段）３４と、を備えている。

この２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂは、Ｘ軸方向に垂直なＺ軸方向における被加工物１１の上面の位置を、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に沿って複数の被検出点で一度に検出する。また、レーザ照射ユニット３０と２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂとは、加工溝１７を形成する際にチャックテーブル２６を移動させる方向の前方側がレーザ照射ユニット３０、後方側が２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂとなるように配置されている。

よって、レーザ照射ユニット３０によって加工溝１７を形成しながら、この加工溝１７を含む被加工物１１の形状を２次元レーザ変位センサ３２ａ、３２ｂによって測定できる。つまり、本実施形態に係るレーザ加工装置２によれば、加工溝１７の形成と、加工溝１７を含む被加工物１１の形状の測定とを並行して行うことができるので、従来の加工装置に比べて３次元的な画像を短時間に取得できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、Ｘ軸方向の一方側でレーザ照射ユニット３０に隣接する２次元レーザ変位センサ（第１測定ユニット、測定手段）３２ａと、Ｘ軸方向の他方側でレーザ照射ユニット３０に隣接する２次元レーザ変位センサ（第２測定ユニット、測定手段）３２ｂと、を含むレーザ加工装置２について説明しているが、本発明のレーザ加工装置が備える２次元レーザ変位センサ（測定ユニット、測定手段）は、１組でも良い。

この場合には、例えば、加工溝１７を形成する際にチャックテーブル２６を移動させる方向に合わせて、レーザ照射ユニット３０と２次元レーザ変位センサとのＸ軸方向の位置関係を入れ替えることができるように構成する。これにより、上記実施形態と同様に、レーザ照射ユニット３０によって加工溝１７を形成しながら、この加工溝１７を含む被加工物１１の形状を２次元レーザ変位センサによって測定できるようになる。

また、上記実施形態では、レーザ照射ユニット３０を備えるレーザ加工装置２について説明しているが、本発明の加工装置は、切削ブレードが装着される切削ユニット（加工手段）を備えた切削装置等でも良い。

また、上記実施形態では、被加工物１１の表面１１ａ側から加工用レーザビームＬ１及び測定用レーザビームＬ２を照射しているが、被加工物１１の裏面１１ａ側から加工用レーザビームＬ１及び測定用レーザビームＬ２を照射しても良い。この場合には、被加工物１１の表面１１ａ側に粘着テープ２１を貼付し、この表面１１ａ側をチャックテーブル２６で保持して裏面１１ｂを上方に露出させることになる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２レーザ加工装置
４基台
６支持構造
６ａ支持板
８移動機構（加工送り手段、割り出し送り手段）
１０Ｙ軸ガイドレール
１２Ｙ軸移動テーブル
１４Ｙ軸ボールネジ
１６Ｙ軸パルスモータ
１８Ｘ軸ガイドレール
２０Ｘ軸移動テーブル
２２Ｘ軸ボールネジ
２４Ｘ軸パルスモータ
２６チャックテーブル（保持手段）
２６ａ保持面
２８クランプ
３０レーザ照射ユニット（加工手段）
３２ａ２次元レーザ変位センサ（第１測定ユニット、測定手段）
３２ｂ２次元レーザ変位センサ（第２測定ユニット、測定手段）
３４制御ユニット（測定手段）
３４ａ３次元画像生成部
３６モニタ（出力手段）
３８加工用レーザビーム発振器
４０調整器
４２、４４ミラー
４６音響光学偏向器（レーザビーム走査部）
４８ポリゴンミラー（レーザビーム走査部）
５０集光器
５２テレセントリックｆθレンズ
５４測定用レーザビーム発振器
５６シリンドリカルレンズ
５８レンズ
６０検出部
１１被加工物
１１ａ表面
１１ｂ裏面
１３分割予定ライン（ストリート）
１５デバイス
１７加工溝（加工痕）
２１粘着テープ（ダイシングテープ）
２３フレーム
Ｌ１加工用レーザビーム
Ｌ２測定用レーザビーム

Claims

被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、
該保持手段に保持された被加工物を加工する加工手段と、
該保持手段をＸ軸方向に移動させる加工送り手段と、
該加工手段によって被加工物に形成される加工溝を含む被加工物の上面の形状を測定する測定手段と、
該測定手段の測定によって得られる結果を出力する出力手段と、を備え、
該測定手段は、
Ｘ軸方向に垂直なＺ軸方向における被加工物の該上面の位置を、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に垂直なＹ軸方向に沿って複数の被検出点で一度に検出して、該加工溝を含む被加工物のＹ軸方向及びＺ軸方向に平行な断面の形状に相当する断面データを生成する２次元レーザ変位センサと、
該２次元レーザ変位センサで被加工物の該上面の位置を検出しながら該保持手段をＸ軸方向に移動させることで得られる複数の該断面データを元に、該加工溝を含む被加工物の３次元形状を示す３次元画像を生成する３次元画像生成部と、を含み、
該２次元レーザ変位センサは、
該上面の位置の測定に使用される測定用レーザビームを被加工物に向けて放射する測定用レーザビーム発振器と、
被加工物の該上面において該測定用レーザビームの形状をＹ軸方向に長い帯状に整形するシリンドリカルレンズと、
被加工物で反射された該測定用レーザビームの反射光を検出して該断面データを生成する検出部と、を含み、
該加工手段と該測定手段の該２次元レーザ変位センサを含む一部とは、該加工溝を形成する際に該保持手段を移動させる方向の前方側が該加工手段、後方側が該測定手段の該一部となるように配置されており、
該加工手段によって該加工溝を形成しながら、該加工溝を含む被加工物の形状を該測定手段によって測定することを特徴とする加工装置。
該測定手段は、それぞれが該２次元レーザ変位センサを含む第１測定ユニット及び第２測定ユニットを有し、
該１測定ユニットは、Ｘ軸方向に沿って該加工手段の一方側に配置されており、
該２測定ユニットは、Ｘ軸方向に沿って該加工手段の他方側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
該加工手段は、
被加工物の加工に用いられる加工用レーザビームを発振する加工用レーザビーム発振器と、
該加工用レーザビーム発振器によって発振された該加工用レーザビームを集光する集光器と、
該加工用レーザビーム発振器と該集光器との間に設けられ該加工用レーザビームを走査して該集光器に導くレーザビーム走査部と、を含み、
該レーザビーム走査部は、
該加工用レーザビーム発振器から発振された該加工用レーザビームの進行方向を変更する音響光学偏向器と、
該音響光学偏向器で進行方向が変更された該加工用レーザビームの進行方向を更に変更して該集光器に導くポリゴンスキャナーと、を含み、
該音響光学偏向器による該加工用レーザビームの進行方向の変更と該ポリゴンスキャナーによる該加工用レーザビームの進行方向の変更とによって該加工用レーザビームを走査して該保持手段に保持された被加工物に該加工用レーザビームを照射することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。