JP2020142284A - レーザー加工装置及びレーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工用レーザー光の集光点とワークの裏面との間の距離を適切に調整することが可能なレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供する。【解決手段】 ワーク加工方法は、集光レンズ（２４）を用いて加工用レーザー光をワーク（Ｗ）の表面側から照射してレーザー加工領域（Ｐ）を形成する際に、ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するステップと、ワーク厚みプロファイルに基づいて、加工用レーザー光の集光点（ＦＰ）のワークの裏面からの距離が所定の範囲内になるように、集光レンズの位置を調整するステップとを備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザー光を利用してワークを加工するためのレーザー加工装置及びレーザー加工方法に関する。

従来のレーザー加工技術として、ワーク上をスキャンしながら、集光レンズを介して加工用レーザー光をワークの表面またはその内部に集光させて加工する技術が知られている。このようなレーザー加工技術では、加工用レーザー光の集光点の高さ（又は加工深さ）を一定に保つために、オートフォーカス機能を利用して、ワークの表面（レーザ光照射面）の変位に集光レンズが追従するように集光レンズの位置を調節するフィードバック制御が行われている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２００５−１９３２８４号公報 特開２００９−２９７７７３号公報

ワークを作成する際には、例えば、バックグラインド等によりワークの厚みを薄くする等の成形加工が行われるが、このワークの成形加工の不安定性等により、ワークの厚みにはバラツキが生じる（図９参照）。レーザー加工時に、オートフォーカス機能により加工用レーザー光の集光点ＦＰ１とワークＷ１の表面（上面）Ｗ１_Ｕとの間の距離を所望の距離に維持した場合、加工用レーザーの集光点ＦＰ１とワークＷ１の裏面（下面）Ｗ１_Ｂとの間の距離がこの厚みバラツキに応じて変化する。

半導体デバイスが形成されたウェーハの加工を行う場合、半導体デバイスが形成された面を下側にして表面側（上側）から加工用レーザー光を照射する場合がある。この場合、加工用レーザー光の集光点ＦＰ１とワークＷの裏面Ｗ１_Ｂとの間の距離は、半導体デバイスの品質に重大な影響を与える。例えば、加工用レーザー光の集光点ＦＰ１とワークＷの裏面Ｗ１_Ｂとの間の距離が長くなり過ぎると、レーザー加工領域Ｐ１から裏面Ｗ１_Ｂへの亀裂の伸展が不十分になり、ウェーハが分断する際に引き割られることになる。ウェーハが引き割られると、半導体デバイスの周縁部及び側面の形状が蛇行したり粗くなり、半導体デバイスが損傷しやすくなる。一方、加工用レーザー光の集光点とワークＷの裏面Ｗ１_Ｂとの間の距離が近づき過ぎると、半導体デバイスに加工レーザー光による熱ダメージが発生しやすくなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、加工用レーザー光の集光点とワークの裏面との間の距離を適切に調整することが可能なレーザー加工装置及びレーザー加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、以下の発明を提供する。

本発明の第１態様に係るレーザー加工装置は、加工用レーザー光をワークの表面側から照射する集光レンズと、ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するワーク厚みプロファイル取得手段と、ワーク厚みプロファイルに基づいて、加工用レーザー光の集光点のワークの裏面からの距離が所定の範囲内になるように、集光レンズの位置を調整する制御手段とを備える。

第１の態様によれば、加工用レーザー光の集光点とワークの裏面との間の距離を適切に調整することができる。これにより、レーザー加工領域からワークの裏面側にクラックが十分に伸展するように、レーザー加工領域を形成することができる。さらに、加工用レーザー光に起因するワークの裏面側へのレーザー光の熱の伝導を抑制することができる。また、第１の態様では、例えば、ワークの裏面から所望の距離に加工用レーザー光の集光点を設定することができる。これにより、加工用レーザー光がワークの裏面に到達して、ワークの裏面に形成された半導体デバイスに熱ダメージを与えることを抑制することができる。

本発明の第２態様に係るレーザー加工装置は、第１の態様において、制御手段が、加工用レーザー光の集光点のワークの裏面からの距離を一定にするようにしたものである。

本発明の第３態様に係るレーザー加工装置は、第１又は第２の態様において、ワークが保持されるステージの表面の高さ位置を示すステージ高さプロファイルを取得するステージ高さプロファイル取得手段と、集光レンズを介して、ステージに保持されたワークに検出用レーザー光を照射して、ワークの表面からの反射光に基づいてワークの表面の高さ位置を測定し、ワークの表面の高さ位置を示すワーク高さプロファイルを取得するワーク高さプロファイル取得手段とをさらに備え、ワーク厚みプロファイル取得手段は、ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するようにしたものである。

本発明の第４態様に係るレーザー加工装置は、第３の態様において、ワーク厚みプロファイル取得手段が、少なくとも１本のスキャンラインに沿って測定されたワークの高さ位置、及びステージ高さプロファイルから、スキャンラインに沿うワークの厚みを算出し、ワークの形状の対称性に基づいてワーク厚みプロファイルを算出するようにしたものである。

第４の態様によれば、ワークの対称性を利用することで、ワークの表面の高さ位置の測定を行うスキャンラインの数を減らすことができ、測定に要するコストを削減することができる。

本発明の第５態様に係るレーザー加工装置は、第４の態様において、ワーク高さプロファイル取得手段が、ワークの対称中心を通るスキャンラインに沿って測定されたワークの高さ位置、及びステージ高さプロファイルから、スキャンラインに沿うワークの厚みを算出し、ワークの形状の対称性に基づいてワーク厚みプロファイルを算出するようにしたものである。

第５の態様によれば、ワークの対称中心を通るスキャンラインに沿う測定結果を利用することで、ワーク厚みプロファイルの算出精度を高めることができる。

本発明の第６態様に係るレーザー加工方法は、集光レンズを用いて加工用レーザー光をワークの表面側から照射してレーザー加工領域を形成するレーザー加工方法であって、ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するステップと、ワーク厚みプロファイルに基づいて、加工用レーザー光の集光点のワークの裏面からの距離が所定の範囲内になるように、集光レンズの位置を調整するステップとを備える。

本発明によれば、加工用レーザー光の集光点とワークの裏面との間の距離を適切に調整することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置の概略を示した構成図である。 図２は、ワークの内部の集光点近傍に形成されるレーザー加工領域を説明する概念図である。 図３は、制御装置の構成を示したブロック図である。 図４は、ワーク厚みプロファイルを説明するための図である。 図５は、オフセット量を説明するための図である。 図６は、レーザー加工領域Ｐの形成工程を示す断面図である。 図７は、ワークＷの加工位置ごとのオフセット量を示すテーブルである。 図８は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 図９は、加工用レーザー光の集光点とワークの表面との間の距離を維持してレーザー加工を行った例を示す断面図である。

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。

（レーザー加工装置）
図１は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置１０の概略を示した構成図である。図１に示すように、本実施形態のレーザー加工装置１０は、ワークＷを移動させるステージ１２と、ワークＷに加工用レーザー光Ｌ１を照射し、また加工用レーザー光Ｌ１の集光点の位置（加工深さ）を調節する光学系装置２０と、レーザー加工装置１０の各部を制御する制御装置５０とを備える。

なお、ワークＷとしては、特に限定されるものではないが、例えば、シリコンウェーハ等の半導体基板、ガラス基板、圧電セラミック基板、ガラス基板などを適用することができる。

ステージ１２は、ＸＹＺθ方向に移動可能に構成される。なお、本実施形態では、ステージ１２が光学系装置２０に対して移動するようにしたが、光学系装置２０の少なくとも一方が移動するようにしてもよいし、ステージ１２及び光学系装置２０の両方が移動するようにしてもよい。

ステージ１２は、ワークＷを吸着保持する。ワークＷは、その表面Ｗ_Ｕ（レーザー光照射面）がデバイス面とは反対側の面となるようにステージ１２上に載置される。

なお、図１に示す例では、ＸＹＺの３方向は互いに直交し、このうちＸ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。またθ方向は、鉛直方向軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転方向である。

光学系装置２０は、ワークＷに対向する位置に配置されており、ワークＷの内部にレーザー加工領域Ｐを形成するための加工用レーザー光Ｌ１をワークＷに対して照射する。

光学系装置２０は、レーザー光源２１と、ダイクロイックミラー２３と、加工用対物レンズ（集光レンズ）２４と、アクチュエータ２５と、ＡＦ（Automatic Focus）センサー３０とを備える。

レーザー光源２１は、ワークＷの内部にレーザー加工領域Ｐを形成するための加工用レーザー光Ｌ１を出射する。

ダイクロイックミラー２３は、加工用レーザー光Ｌ１を透過し、かつ後述するＡＦセンサー３０から出射される検出用レーザー光Ｌ２を反射する。なお、本実施形態においては、ダイクロイックミラー２３によって、検出用レーザー光Ｌ２の光軸と加工用レーザー光Ｌ１の光軸とを同軸にして出射する構成となっている。

レーザー光源２１から出射された加工用レーザー光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２３を通過した後、集光レンズ２４によりワークＷの内部に集光される。加工用レーザー光Ｌ１の集光点ＦＰの位置（焦点位置）は、アクチュエータ２５によって集光レンズ２４をＺ方向に微小移動させることにより調節される。

図２は、ワークＷの内部の集光点近傍に形成されるレーザー加工領域を説明する概念図である。図２の２Ａは、ワークＷの内部に入射された加工用レーザー光Ｌ１が集光点にレーザー加工領域Ｐを形成した状態を示し、図２の２Ｂは断続するパルス状の加工用レーザー光Ｌ１の下でワークＷが水平方向に移動され、不連続なレーザー加工領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表している。図２の２Ｃは、ワークＷの内部にレーザー加工領域Ｐが多層に形成された状態を示している。

図２の２Ａに示すように、ワークＷの表面から入射した加工用レーザー光Ｌ１の集光点がワークＷの厚み方向の内部に設定されていると、ワークＷの表面を透過した加工用レーザー光Ｌ１は、ワークＷの内部の集光点でエネルギーが集中し、ワークＷの内部の集光点近傍にレーザー加工領域Ｐが形成される。ここで、レーザー加工領域Ｐとは、レーザー光の照射によってワークＷの内部の密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいい、例えば、クラック領域を含む。

図２の２Ｂに示すように、断続するパルス状の加工用レーザー光Ｌ１をワークＷに照射して複数のレーザー加工領域Ｐ、Ｐ、…を分割予定ライン（以下、「加工ライン」という。）に沿って形成することで、ワークＷは分子間力のバランスが崩れ、レーザー加工領域Ｐ、Ｐ、…を起点として自然に割断するか、或いは僅かな外力を加えることによって割断される。

また、厚さの厚いワークＷの場合は、レーザー加工領域Ｐの層が１層では割断することが困難であるため、図２の２Ｃに示すように、ワークＷの厚み方向に加工用レーザー光Ｌ１の集光点を移動し、レーザー加工領域Ｐを多層に形成させて割断する。

なお、図２の２Ｂ及び２Ｃに示した例では、断続するパルス状の加工用レーザー光Ｌ１で不連続なレーザー加工領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、加工用レーザー光Ｌ１の連続波の下で連続的なレーザー加工領域Ｐを形成するようにしてもよい。不連続のレーザー加工領域Ｐを形成した場合は、連続したレーザー加工領域Ｐを形成した場合に比べて割断され難いので、ワークＷの厚さや搬送中の安全等の状況によって、加工用レーザー光Ｌ１の連続波を用いるか、断続波を用いるかが適宜選択される。

図１に戻って、ＡＦセンサー３０は、加工ラインに沿ってレーザー加工領域Ｐを形成する際に加工ラインに沿ったワークＷの表面Ｗ_Ｕ（レーザー光照射面）の凹凸形状情報を示すプロファイルを取得するために設けられている。なお、ワークＷの表面Ｗ_Ｕは、本発明における「ワークの主面」の一例である。

ＡＦセンサー３０は、検出用レーザー光Ｌ２を出射する検出用光源部（不図示）を備える。検出用レーザー光Ｌ２は、加工用レーザー光Ｌ１とは異なる波長であってワークＷの表面Ｗ_Ｕ（レーザー光照射面）で反射可能な波長を有する。

ＡＦセンサー３０から出射された検出用レーザー光Ｌ２は、ダイクロイックミラー２３で反射され、集光レンズ２４により集光されてワークＷの表面Ｗ_Ｕに照射される。ワークＷで反射された検出用レーザー光Ｌ２の反射光は、集光レンズ２４を経由してダイクロイックミラー２３で反射され、ＡＦセンサー３０に設けられる光検出器の受光面で受光される。そして、ＡＦセンサー３０は、その受光した反射光に基づいて、ワークＷの表面Ｗ_Ｕの高さに応じた検出信号を検出して制御装置５０に出力する。

ここで、ワークＷの表面Ｗ_Ｕで反射された検出用レーザー光Ｌ２の反射光の分布と光量は、集光レンズ２４からワークＷまでの距離、すなわち、ワークＷの表面Ｗ_Ｕの凹凸形状（表面変位）に応じて変化する。ＡＦセンサー３０は、この性質を利用して、ワークＷの表面Ｗ_Ｕで反射された検出用レーザー光Ｌ２の反射光の分布と光量の変化に基づいてワークＷの表面Ｗ_Ｕの位置を求める。なお、ＡＦセンサー３０におけるワークＷの表面Ｗ_Ｕの位置の測定方法としては、例えば、非点収差方式、ナイフエッジ方式などを好ましく用いることができる。これらの方式については公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

上述のようなＡＦセンサー３０によるワークＷの表面Ｗ_Ｕの位置の測定は、所定の加工ライン上で連続的に行われる。これにより、加工ラインに沿ってワークＷの内部にレーザー加工領域Ｐを形成する際に、ＡＦセンサー３０の測定結果に基づいて加工用レーザー光Ｌ１の集光位置をリアルタイムで制御することが可能となる。

なお、本実施形態では、光学系装置２０内にＡＦセンサー３０が設けられており、検出用レーザー光Ｌ２の光軸をダイクロイックミラー２３により加工用レーザー光Ｌ１の光軸と同軸にして出射する構成となっているが、この構成に限らない。例えば、ＡＦセンサー３０が光学系装置２０とは独立して隣接した位置に設けられていてもよい。

図１に示す制御装置５０は、レーザー加工装置１０の各部の動作の制御及び加工に必要なデータの記憶等を行う。

制御装置５０は、例えば、パーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現することができる。

制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェース等を備えている。制御装置５０では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、図３に示した制御装置５０内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。

図３は、制御装置５０の構成を示したブロック図である。図３に示すように、制御装置５０は、制御部５２、記憶部５４、ワーク厚み情報算出部５６、オフセットデータ算出部５８、フォーカスずれ量算出部６０、制御データ算出部６２及びＡＦ制御部６４として機能する。

制御部５２は、レーザー加工装置１０の各部を統括的に制御する機能部である。例えば、制御部５２は、ワークＷの内部にレーザー加工領域Ｐを形成する際に、所定の加工ラインに沿ってワークＷに対して加工用レーザー光Ｌ１が走査されるように、ステージ１２の移動制御を行う。また、制御部５２は、加工用レーザー光Ｌ１の出射制御を行い、例えば、加工用レーザー光Ｌ１の波長、パルス幅、強度、出射タイミング、繰り返し周波数などを制御する。

ワーク厚み情報算出部５６（ワーク厚みプロファイル取得手段）は、ワークＷの表面Ｗ_Ｕの位置ごとの高さを示すワーク高さプロファイルＰ１及びステージ１２の表面の位置ごとの高さを示すステージ高さプロファイルＰ２を取得する。そして、ワーク厚み情報算出部５６は、ワーク高さプロファイルＰ１及びステージ高さプロファイルＰ２から、ワークＷのレーザー加工位置（ｉ，ｊ）ごとの厚みを示すワーク厚みプロファイルＰ３を算出する（図４参照。詳細後述）。ワーク厚み情報算出部５６によって算出されたワーク厚みプロファイル（ワーク厚み情報）Ｐ３は、記憶部５４に格納される。

なお、本実施形態では、レーザー加工装置１０により測定したワーク高さプロファイルＰ１及びステージ高さプロファイルＰ２からワーク厚みプロファイルＰ３を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワーク厚みプロファイルＰ３は、レーザー加工装置１０とは別の装置により作成されたものを取得して用いてもよい。また、同一の装置により成形加工された同一形状のワークＷに対して同じワーク厚みプロファイルＰ３を使用するようにしてもよい。

記憶部５４は、各種のデータが格納されるストレージデバイスである。記憶部５４としては、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の磁気ディスクを含む装置、ｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等のフラッシュメモリを含む装置等を用いることができる。

オフセットデータ算出部５８は、ワーク厚みプロファイルＰ３に基づいて、加工用レーザー光Ｌ１の集光点ＦＰとワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離が一定になるように、集光レンズ２４の移動量（オフセット量）を算出する。なお、加工用レーザー光Ｌ１の集光点ＦＰとワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離は、例えば、ワークＷの材質、加工用レーザー光Ｌ１の強度、照射時間、レーザー加工領域Ｐの大きさ、間隔、層の数等に応じて、レーザー加工領域ＰからワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側にクラックが十分に伸展し、かつ、裏面Ｗ_Ｂに形成された半導体デバイス等に加工用レーザー光Ｌ１による熱ダメージが発生しない範囲で実験的に決定することが可能である。

フォーカスずれ量算出部６０は、ＡＦセンサー３０からの出力に基づいて、加工用レーザー光Ｌ１の集光点ＦＰの位置と目標値との間のずれ量（フォーカスずれ量）を算出する。

制御データ算出部６２は、フォーカスずれ量とオフセット量とに基づいて、アクチュエータ２５による集光レンズ２４の移動量を算出し、アクチュエータ２５の制御のための制御データを算出する。

ＡＦ制御部６４は、制御データ算出部６２によって算出された制御データに基づいて、アクチュエータ２５の移動量を制御し、加工用レーザー光Ｌ１のＡＦ制御を行う。

（レーザー加工の手順）
次に、レーザー加工の手順について、図４から図６を参照して説明する。

まず、ワークＷのワーク厚みプロファイルＰ３について説明する。図４は、ワーク厚みプロファイルを説明するための図である。なお、図４では、ワークＷ及びステージ１２の表面の高さ位置の変化の詳細については図示を省略する。

まず、制御部５２（ステージ高さプロファイル取得手段）は、スキャン方向（主走査方向。例えば、Ｘ方向）に沿ってステージ１２を移動させながら、ＡＦセンサー３０によりステージ１２の表面の位置ごとの高さを測定する（図４（ａ）参照）。ステージ１２の表面の高さの測定は、厚みが既知（例えば、一定）の校正用ワークをステージ１２の表面に吸着保持した状態で、校正用ワークの表面の高さ位置（Ｚ座標）の測定を行う。そして、校正用ワークの表面の高さ位置から既知の校正用ワークの厚みを減算することにより、ステージ１２の表面の高さ位置を算出することができる。ここで、校正用ワークは、例えば、加工対象のワークＷと平面形状が同一か、又は大きいものを用いることが好ましい。

ステージ高さプロファイルＰ２を作成する際には、スキャン方向に垂直な方向（副走査方向。例えば、Ｙ方向）に光学系装置２０を移動させて、副走査方向の所定間隔おきにステージ１２の高さ位置の測定を繰り返す。そして、ステージ１２の高さ位置の測定結果を補間することにより、ステージ１２のワークＷが吸着保持される領域の全面について、ステージ高さプロファイルＰ２を作成することができる。

なお、本実施形態では、校正用ワークを用いたが、校正用ワークを用いずにステージ１２の表面の高さを直接測定することも可能である。

次に、制御部５２は、ステージ１２の表面の位置ごとの高さに基づいて、ステージ１２の表面の凹凸形状を示すステージ高さプロファイルＰ２を作成する（図４（ｃ）参照）。このステージ高さプロファイルＰ２は記憶部５４に格納され、ワークＷの加工時にワーク高さプロファイルＰ３を算出するために使用される。

なお、ワークＷの加工が所定回数行われるごと、レーザー加工装置１０（ステージ１２）の使用期間が所定期間を越えるごとに、又は、オペレータの指示により、ステージ１２の表面の位置ごとの高さの測定を行って、ステージ高さプロファイルＰ２を更新するようにしてもよい。

次に、加工対象のワークＷの測定を行う。制御部５２（ワーク高さプロファイル取得手段）は、ワークＷがステージ１２に吸着保持された状態で、主走査方向に伸びる加工ラインＤＬｉに沿ってステージ１２を移動させながら、ＡＦセンサー３０によりワークＷの表面Ｗ_Ｕの位置ごとの高さを測定する。そして、光学系装置２０を副走査方向に移動させて、ワークＷの表面の高さ位置の測定を繰り返す。これにより、すべての加工ラインＤＬｉにおけるワークＷの表面Ｗ_Ｕの凹凸形状を示すワーク高さプロファイルＰ１を作成する（図４（ｂ）参照）。

ワーク厚み情報算出部５６は、ワーク高さプロファイルＰ１からステージ高さプロファイルＰ２を減算することで、ワークＷの位置ごとの高さを示すワーク厚みプロファイルＰ３を作成する（図４（ｄ）参照）。ワーク厚み情報算出部５６によって算出されたワーク厚みプロファイルＰ３は記憶部５４に格納される。

ところで、一般に、ワークＷが円形又は矩形等のウェーハの場合、ウェーハの成形加工における研削方法に起因して、ウェーハの形状及び厚みはその中心（研削時の中心）に対してほぼ点対称となる。この場合、ウェーハの厚みは、その中心から同心円状に変化し、面方向に滑らかに変化する。したがって、このワークＷの対称性を利用して、ワーク厚みプロファイルＰ３を作成することも可能である。

この場合、図４（ａ）に示すように、ワーク厚み情報算出部５６は、ワークＷの中心Ｃを通るスキャンラインＤＬｃに沿って光学系装置２０を移動させながら、ワークＷの表面Ｗ_Ｕの高さ位置を測定し、スキャンラインＤＬｃに沿うワーク高さプロファイルＰ１ｃを作成する（図４（ｂ）参照）。そして、スキャンラインＤＬｃに沿うワーク高さプロファイルＰ１ｃ及びステージ高さプロファイルＰ２ｃに基づいて、スキャンラインＤＬｃに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｃを作成する。

次に、ワーク厚み情報算出部５６は、ワークＷの対称性と、スキャンラインＤＬｃに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｃとに基づいて、すべての加工ラインＤＬｉに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｉを作成する（図４（ｄ）参照）。具体的には、ワーク厚み情報算出部５６は、ワークＷの形状及び厚みの変化が中心Ｃに対して点対称であると仮定して、スキャンラインＤＬｃに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｃから加工ラインＤＬｉに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｉを算出する。これにより、すべての加工ラインＤＬｉに沿うワーク厚みプロファイルＰ３を作成することが可能である。

ワークＷの対称性を利用してワーク厚みプロファイルＰ３を作成する場合、ワークの高さ位置のスキャンラインを減らすことができ、測定に要する時間を短縮することが可能になる。

なお、加工ラインＤＬｉに沿うワーク高さプロファイルＰ１ｉは、加工ラインＤＬｉに沿うワーク厚みプロファイルＰ３ｉとステージ高さプロファイルＰ２ｉとを加算することで算出可能である。

また、この場合のスキャンラインは、ワークＷの中心Ｃを通るＤＬｃ１本に限定されない。例えば、複数本のスキャンラインにおける測定結果と、ワークＷの形状の対称性に基づいて、ワーク厚みプロファイルＰ３を作成するようにしてもよい。

また、ワークＷは、形状が点対称のものに限定されるものではない。ワーク厚みプロファイルＰ３の算出には、例えば、研削加工の態様又はワークＷの材質に応じて生じる点対称その他の形状の対称性を利用することが可能である。

なお、ワークＷの対称性を利用する場合には、スキャンラインのうちの少なくとも１本は、対称中心（対称点）を通ることが好ましい。例えば、ワークＷが線対称の場合には、スキャンラインが対称線及び対称線と交差する線を含むことが好ましい。スキャンラインを上記のように設定することにより、ワーク厚みプロファイルＰ３の算出精度を高めることができる。

次に、オフセット量について、図５から図７を参照して説明する。図５は、オフセット量を説明するための図であり、図６は、レーザー加工領域Ｐの形成工程を示す断面図である。図７は、ワークＷの加工位置ごとのオフセット量を示すテーブルである。

オフセットデータ算出部５８は、加工ラインＤＬｉ上の各レーザー加工位置におけるワークＷの裏面Ｗ_Ｂの高さ位置を算出する。ワークＷの裏面Ｗ_Ｂの高さ位置は、例えば、ワーク高さプロファイルＰ１からワーク厚みプロファイルＰ３を減算することにより算出することが可能である。また、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂの高さ位置は、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂにバックグラインドテープを貼付しない場合には、ステージ高さプロファイルＰ２に基づいて算出することも可能である。

そして、オフセットデータ算出部５８は、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂの高さ位置に基づいて、加工用レーザー光Ｌ１の集光点ＦＰとワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離が一定になるように、集光レンズ２４の移動量（オフセット量）を算出する。

ここで、オフセットデータ算出部５８は、ワークＷの表面Ｗ_Ｕの凹凸形状（基準点からの変化量）と、レーザー加工環境（例えば、空気）の屈折率及びワークＷの屈折率の相違とに基づいてオフセット量を算出する。図５に示すように、加工用レーザー光Ｌ１が表面Ｗ_Ｕを通過してワークＷに入射するときの入射角をθ、屈折角（あるいは、ワークＷから空気側への入射角）をθ_ｎ、空気の絶対屈折率（以下、単に屈折率という。）を１．０、ワークＷの屈折率をｎとすると、スネルの法則から下記の式（１）が得られる。

sinθ＝ｎ・sinθ_ｎ （１）
式（１）を変形すると、下記の式（２）が得られる。

θ_ｎ＝arcsin(sinθ/ｎ) （２）
ワークＷの表面Ｗ_Ｕから集光点ＦＰまでの距離をｄ_ｎ、屈折がないとした場合（θ＝θ_ｎ）のワークＷの表面Ｗ_Ｕから集光点ＦＰ_０までの距離をｄとすると、下記の式（３）が得られる。

tanθ・ｄ＝tanθ_ｎ・ｄ_ｎ （３）
式（３）を変形して式（２）を代入すると、下記の式（４）が得られる。

ｄ_ｎ/ｄ＝tanθ/tanθ_ｎ
ｄ_ｎ/ｄ＝tanθ/tan{arcsin(sinθ/ｎ)} （４）
ワークＷの表面Ｗ_Ｕの基準点（例えば、Ｚ座標が最大の点）の高さ位置をＺ_０、加工ラインＤＬｉ上のレーザー加工位置（ｉ，ｊ）の表面Ｗ_Ｕの高さ位置をＺ_ｉ，ｊ、レーザー加工位置（ｉ，ｊ）におけるワークＷの基準点からの厚みの変化量ΔＺ（＝｜Ｚ_０−Ｚ_ｉ，ｊ｜）とすると、オフセット量Ｋ_ｉ，ｊは下記の式（５）により求められる。

Ｋ_ｉ，ｊ＝ΔＺ／（ｄ_ｎ／ｄ） （５）
これにより、図７に示すように、加工ラインＤＬｉ上のレーザー加工位置（ｉ，ｊ）におけるオフセット量Ｋ_ｉ，ｊ（ｉ＝１，…，ｐ，ｊ＝１，…，ｑ）が求められる。

ワークＷをシリコンウェーハとし、屈折率ｎをｎ≒３．５、集光レンズ２４の開口数（Numerical Aperture）をＮＡ＝１・sinθ＝０．４とすると、ｄ_ｎ／ｄは下記により求められる。

ｄ_ｎ／ｄ＝tanθ/tan{arcsin(sinθ/ｎ)}
ｄ_ｎ／ｄ≒tan{arcsin(0.4)}/tan{arcsin(0.4/3.5)}
ｄ_ｎ／ｄ≒３．８
上記のように、ワークＷがシリコンウェーハの場合、ワークＷの屈折率ｎは空気の屈折率よりも大きいため、ワークＷの厚みの変化量ΔＺよりも小さい約３．８分の１のオフセット量を与えることにより、集光点ＦＰの高さ位置が適切に調整される。

各レーザー加工位置（ｉ，ｊ）においてレーザー加工を行う際には、フォーカスずれ量算出部６０は、各レーザー加工位置（ｉ，ｊ）において、ＡＦセンサー３０からの出力に基づいてフォーカスずれ量を算出する。そして、制御データ算出部６２は、このフォーカスずれ量と、レーザー加工位置（ｉ，ｊ）におけるオフセット量Ｋ_ｉ，ｊとに基づいて、アクチュエータ２５による集光レンズ２４の移動量を算出し、アクチュエータ２５の制御のための制御データを算出する。

ＡＦ制御部６４（制御手段）は、制御データ算出部６２によって算出された制御データに基づいて、アクチュエータ２５の移動量を制御し、加工用レーザー光Ｌ１のＡＦ制御を行う。これにより、ワークＷの各加工位置（ｉ，ｊ）において、レーザー加工領域ＰからワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側に伸展するクラックを利用してワークＷを引き割ることなく割断することができる。さらに、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側への熱の伝導を抑制することができる。また、加工用レーザー光Ｌ１の集光点とワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離Ｚ_Ｔを適切に調整することができるので、例えば、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂから所望の距離に加工用レーザー光Ｌ１の集光点を設定することができ、加工用レーザー光Ｌ１がワークＷの裏面Ｗ_Ｂに到達して半導体デバイスに熱ダメージを与えることを抑制することができる。

なお、図６では、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊとワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離Ｚ_Ｔが一定となっているが、本発明はこれに限定されない。レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊは、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊからワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側にクラックが十分に伸展し、かつ、裏面Ｗ_Ｂに形成された半導体デバイス等に加工用レーザー光Ｌ１による熱ダメージが発生しない範囲であれば、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊごとにＺ_Ｔは異なっていてもよい。

（レーザー加工方法）
次に、レーザー加工方法について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。

まず、制御部５２は、ＡＦセンサー３０によりワーク高さプロファイルＰ１の測定を行う（ステップＳ１０）。

次に、ワーク厚み情報算出部５６は、記憶部５４からテーブル高さプロファイルＰ２を取得し（ステップＳ１２）、ワーク高さプロファイルＰ１からテーブル高さプロファイルＰ２を減算して、ワーク厚みプロファイルＰ３を算出する（ステップＳ１４）。ワーク厚みプロファイルＰ３を算出する際には、ステップＳ１０において、すべての加工ラインＤＬｉについてワークＷの表面Ｗ_Ｕの高さ位置の測定を行って、ワーク高さプロファイルＰ１を作成し、このワーク高さプロファイルＰ１を用いてワーク厚みプロファイルＰ３を算出してもよい。また、ステップＳ１０におけるスキャンライン（ＤＬｃ）を限定して、ワークＷの対称性を利用してワーク厚み高さプロファイルＰ３を算出してもよい。

次に、オフセットデータ算出部５８は、加工ラインＤＬｉごとに、各レーザー加工位置におけるオフセット量Ｋ_ｉ，ｊを算出する（ステップＳ１６）。

そして、ステップＳ１６において算出したオフセット量Ｋ_ｉ，ｊと、各レーザー加工位置（ｉ，ｊ）におけるフォーカスずれ量に基づいて、加工ラインＤＬｉごとにレーザー加工が繰り返される（ステップＳ１８）。そして、すべての加工ラインＤＬｉについてレーザー加工が終了すると（ステップＳ２０のＹｅｓ）、ワークＷに対するレーザー加工が終了する。

本実施形態によれば、ワークＷの各加工位置（ｉ，ｊ）において、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊとワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離Ｚ_Ｔを調整して、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊからワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側にクラックが十分に伸展し、かつ、裏面Ｗ_Ｂに形成された半導体デバイス等に加工用レーザー光Ｌ１による熱ダメージが発生しない範囲にすることができる。これにより、レーザー加工領域Ｐ_ｉ，ｊからワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側に伸展するクラックを利用してワークＷを引き割ることなく割断することができる。さらに、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂ側への熱の伝導を抑制することができる。また、本実施形態によれば、加工用レーザー光Ｌ１の集光点とワークＷの裏面Ｗ_Ｂとの間の距離Ｚ_Ｔを適切に調整することができるので、例えば、ワークＷの裏面Ｗ_Ｂから所望の距離に加工用レーザー光Ｌ１の集光点を設定することができ、加工用レーザー光Ｌ１がワークＷの裏面Ｗ_Ｂに到達して半導体デバイスに熱ダメージを与えることを抑制することができる。

１０…レーザー加工装置、１２…ステージ、１４…ステージエンコーダ、２０…光学系装置、２１…レーザー光源、２３…ダイクロイックミラー、２４…加工用対物レンズ（集光レンズ）、２５…アクチュエータ、３０…ＡＦセンサー、５０…制御装置、５２…制御部、５４…記憶部、５６…ワーク厚み情報算出部、５８…オフセットデータ算出部、６０…フォーカスずれ量算出部、６２…制御データ算出部、６４…ＡＦ制御部、Ｌ１…加工用レーザー光、Ｌ２…検出用レーザー光

Claims (6)

1. 加工用レーザー光をワークの表面側から照射する集光レンズと、
   前記ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するワーク厚みプロファイル取得手段と、
   前記ワーク厚みプロファイルに基づいて、前記加工用レーザー光の集光点の前記ワークの裏面からの距離が所定の範囲内になるように、前記集光レンズの位置を調整する制御手段と、
   を備えるレーザー加工装置。
2. 前記制御手段は、前記加工用レーザー光の集光点の前記ワークの裏面からの距離を一定にする、
   請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 前記ワークが保持されるステージの表面の高さ位置を示すステージ高さプロファイルを取得するステージ高さプロファイル取得手段と、
   前記集光レンズを介して、前記ステージに保持された前記ワークに検出用レーザー光を照射して、前記ワークの表面からの反射光に基づいて前記ワークの表面の高さ位置を測定し、前記ワークの表面の高さ位置を示すワーク高さプロファイルを取得するワーク高さプロファイル取得手段とをさらに備え、
   前記ワーク厚みプロファイル取得手段は、前記ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得する、
   請求項１又は２記載のレーザー加工装置。
4. 前記ワーク厚みプロファイル取得手段は、少なくとも１本のスキャンラインに沿って測定された前記ワークの高さ位置、及び前記ステージ高さプロファイルから、前記スキャンラインに沿う前記ワークの厚みを算出し、前記ワークの形状の対称性に基づいて前記ワーク厚みプロファイルを算出する、
   請求項３記載のレーザー加工装置。
5. 前記ワーク高さプロファイル取得手段は、前記ワークの対称中心を通るスキャンラインに沿って測定された前記ワークの高さ位置、及び前記ステージ高さプロファイルから、前記スキャンラインに沿う前記ワークの厚みを算出し、前記ワークの形状の対称性に基づいて前記ワーク厚みプロファイルを算出する、
   請求項４記載のレーザー加工装置。
6. 集光レンズを用いて加工用レーザー光をワークの表面側から照射してレーザー加工領域を形成するレーザー加工方法であって、
   前記ワークのレーザー加工位置における厚みを示すワーク厚みプロファイルを取得するステップと、
   前記ワーク厚みプロファイルに基づいて、前記加工用レーザー光の集光点の前記ワークの裏面からの距離が所定の範囲内になるように、前記集光レンズの位置を調整するステップと、
   を備えるレーザー加工方法。

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