JP2021010936A - レーザ加工装置 - Google Patents

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篤 植木
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Abstract

【課題】改質層の高さ位置に応じた集光レンズの適切な高さ位置を算出する。【解決手段】算出部が、設定部によって設定された改質層の高さ値Ｈ１と、以下の（１）式とを用いて、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する。Ｄｅｆｏｃｕｓ＝（ウェーハ１の厚みＴ１−高さ値Ｈ１−ｂ）／ａ・・（１）すなわち、設定部によって設定された改質層の高さ値Ｈ１に応じて、算出部が、（１）式を用いて、集光レンズ１８３の適切な高さ位置を算出できる。したがって、まず、空気とウェーハ１との屈折率の比に応じて集光レンズの高さ位置を粗く求め、その後、この高さ位置を、予め実施された実験結果に応じて微調整する、という２段階の調整を実施する必要がない。したがって、集光レンズの高さ位置を、より容易に決定することができる。さらに、微調整のための面倒な実験を実施する必要もない。【選択図】図５

Description

本発明は、レーザ加工装置に関する。
板状の被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を被加工物の上面側から入射し、レーザ光線の集光点を被加工物の内部に位置付け、集光点を分割予定ラインに沿って移動させ、被加工物の内部に改質層を形成する、というレーザ加工方法がある。この方法では、被加工物の下面から一定の高さに集光点を位置づけたいという要望がある。
そのため、加工前に、被加工物の厚みを測定し、測定結果に応じて、改質層を形成するための集光レンズの高さを決定している。被加工物の厚みの測定については、たとえば、特許文献１〜４に開示されている。
特開２０１１−１４３４８８号公報 特開２０１１−１５１２９９号公報 特開２０１８−０６３１４８号公報 特開２０１０−０４８７１５号公報
集光レンズを透過するレーザ光線の集光点は、被加工物がシリコンである場合、シリコンと空気との屈折率の比が約４（３．７）であることから、被加工物内では、集光レンズの移動量の約４倍の距離を移動することが知られている。
そのため、改質層の形成では、まず、被加工物の上面から改質層の形成予定位置までの距離を求める。そして、集光レンズを、集光点が被加工物の上面に位置づけられるような位置から、該距離の１／４だけ、被加工物に近づける。この状態で、レーザ光線を被加工物に照射することによって、改質層を形成している。
しかし、従来の方法では、被加工物の厚みに若干の差があると、形成される改質層の高さ位置が上下方向にずれてしまう。
また、上記の方法では、被加工物の屈折率を考慮して、集光レンズを移動すると、レーザ光線の集光点が、被加工物内では、集光レンズの移動量の４倍の距離を移動する、ということを前提としている。しかし、必ずしも集光レンズの移動距離の４倍の距離を集光点が移動するわけではない。このため、従来の方法では、被加工物内に改質層を形成する実験を実施し、実験結果に基づいて、集光レンズの位置を微調整する、という作業が必要となる。したがって、被加工物の下面から所定の高さに改質層を形成できるようになるには、時間が掛かる。
したがって、本発明の目的は、被加工物における改質層の形成位置（被加工物の下面から所定の高さ位置）を設定した後、この高さ位置に応じた集光レンズの適切な高さ位置を算出することにある。
本発明のレーザ加工装置（本レーザ加工装置）は、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光レンズで集光させた集光点を、被加工物の内部に位置づけて、該集光点によって被加工物の内部に改質層を形成する加工手段と、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に平行な方向に加工送りする加工送り手段と、該集光レンズを該保持面に垂直な方向に移動させる昇降手段と、制御手段と、を備えるレーザ加工装置であって、被加工物の内部における下面から所定の高さ位置に改質層を形成するために、該所定の高さ位置の下面からの高さ値を設定する設定部と、該設定部によって設定された該高さ値と、定数ａおよび定数ｂを含む以下の（１）式とを用いて、該集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する算出部と、をさらに備え、
Ｄｅｆｏｃｕｓ＝（被加工物の厚み−高さ値−ｂ）／ａ・・（１）
該算出部は、該集光レンズの集光点を被加工物の上面から段階的に下げながら、高さの違う少なくとも２点に該集光レンズを位置づけて、被加工物に、深さの異なる少なくとも２つの改質層を形成し、改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）を縦軸とし、該集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を横軸とする座標系に、該少なくとも２つの改質層に対応する点をプロットし、各改質層に対応する点を通る近似直線の以下の（２）式で示される一次関数における、傾きとしての定数ａおよび切片としての定数ｂを求め、
Ｄｅｐｔｈ＝ａ×Ｄｅｆｏｃｕｓ＋ｂ・・（２）
この（２）式を、改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）に関する以下の（３）式に適用することにより、前記（１）式を求め、
Ｄｅｐｔｈ＝被加工物の厚み−高さ値・・（３）
該設定部によって設定された被加工物の下面からの高さ位置に改質層を形成する。
また、本レーザ加工装置では、前記算出部は、前記（１）式に用いられる該定数ａおよび該定数ｂを、改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）に応じて切り換えてもよい。
本レーザ加工装置では、設定部によって設定された改質層の高さ値に応じて、算出部が、（１）式を用いて、集光レンズの適切な高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出することができる。したがって、まず、空気と被加工物との屈折率の比に応じて集光レンズの高さ位置を粗く求め、その後、この集光レンズの高さ位置を、予め実施された実験結果に応じて微調整する、という２段階の調整を実施する必要がない。したがって、レーザ加工における集光レンズの高さ位置を、より容易に決定することができる。さらに、微調整のための面倒な実験を実施する必要もない。
また、算出部は、（１）式に用いられる定数ａおよび定数ｂを、形成される改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）に応じて切り換えてもよい。これにより、（１）式の精度を高めることができるので、集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を、より正確に算出することができる。
本実施形態にかかるレーザ加工装置の構成を示す斜視図である。 ワークセットにおける分割予定ラインとレーザユニットとを示す説明図である。 レーザユニットの構成を示す斜視図である。 制御手段の構成を示す説明図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、図１に示したレーザ加工装置におけるレーザ加工の動作を示す説明図である。 集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）と改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）との関係を示すグラフである。 図６に示したグラフにおける、Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−６μｍ〜−３４μｍの第１の範囲のみに関するグラフである。 図６に示したグラフにおける、Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−９０μｍ〜−１２０μｍの第２の範囲のみに関するグラフである。
図１に示すように、本実施形態にかかるレーザ加工装置１０は、直方体状の基台１１、基台１１の一端に立設された立壁部１３、および、基台１１上に配されたチャックテーブル部４０を備えている。
チャックテーブル部４０は、概略円形状のウェーハ１を保持するために用いられる。図１に示すように、被加工物であるウェーハ１は、リングフレームＦ、粘着テープＳおよびウェーハ１を含むワークセットＷとして、チャックテーブル部４０に保持される。ウェーハ１は、格子状の分割予定ラインＭを有している。分割予定ラインＭによって区画された各領域には、デバイス（図示せず）が形成されている。ウェーハ１を分割予定ラインＭに沿って分割することによって、チップを形成することができる。
チャックテーブル部４０は、ウェーハ１を保持する保持面４３ａを有する保持手段としてのチャックテーブル４３、チャックテーブル４３の周囲に設けられたクランプ部４５、および、チャックテーブル４３を支持するθテーブル４７を有している。
θテーブル４７は、Ｘ軸テーブル３２の上面に、ＸＹ平面内で回転可能に設けられている。チャックテーブル４３は、円板状に形成されており、θテーブル４７上に設けられている。
チャックテーブル４３の上面には、ウェーハ１を吸着保持するための、ポーラスセラミックス材を含む保持面４３ａが形成されている。この保持面４３ａは、吸引源（図示せず）に連通されている。チャックテーブル４３の周囲には、支持アームを含む４つのクランプ部４５が設けられている。４つのクランプ部４５は、エアアクチュエータ（図示せず）により駆動されることで、チャックテーブル４３に保持されているウェーハ１の周囲のリングフレームＦを、四方から挟持固定する。
レーザ加工装置１０の立壁部１３は、チャックテーブル部４０の後方に立設されている。立壁部１３の前面には、集光レンズを含むレーザユニット１２をＺ軸方向に移動するための昇降部材５０が設けられている。
昇降部材５０は、Ｚ軸方向に延びる一対のガイドレール５１、ガイドレール５１上に載置されたＺ軸テーブル５２、ガイドレール５１と平行に延びるボールネジ５３、および、ボールネジ５３を回転させる駆動モータ５５を備えている。
一対のガイドレール５１は、Ｚ軸方向に平行に、立壁部１３の前面に配置されている。Ｚ軸テーブル５２は、一対のガイドレール５１上に、これらのガイドレール５１に沿ってスライド可能に設置されている。Ｚ軸テーブル５２には、アーム部１５およびレーザユニット１２が取り付けられている。
ボールネジ５３は、Ｚ軸テーブル５２に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ５５は、ボールネジ５３の一端部に連結されており、ボールネジ５３を回転駆動する。ボールネジ５３が回転駆動されることで、Ｚ軸テーブル５２、アーム部１５およびレーザユニット１２が、ガイドレール５１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。
アーム部１５は、Ｚ軸テーブル５２から、チャックテーブル部４０の方向に突出している。レーザユニット１２は、チャックテーブル部４０のチャックテーブル４３に対向するように、アーム部１５の先端に支持されている。
レーザユニット１２は、ウェーハ１をレーザ加工するための装置である。レーザユニット１２は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１をレーザ光線によって加工する加工手段１８、ならびに、加工手段１８を挟むように設けられた一対の厚み測定手段１６および一対の上面高さ測定手段１７を有している。
厚み測定手段１６は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の厚みを測定する。上面高さ測定手段１７は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の上面高さを測定する。
なお、ウェーハ１の上面高さは、たとえば、Ｘ軸テーブル３２あるいは基台１１の上面からウェーハ１の上面までの高さを意味する。
また、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７としては、たとえば、それぞれ、特許文献１〜４に開示されている技術を用いた厚み測定器および高さ測定器を用いることができる。
図２に示すように、レーザユニット１２は、ワークセットＷにおけるウェーハ１の分割予定ラインＭ上で、Ｘ軸方向に沿って、ウェーハ１に対して相対的に移動される。
また、図３に示すように、レーザユニット１２の加工手段１８は、集光器１８１およびアクチュエータ１８２を備えている。
集光器１８１は、レーザ発振器および集光レンズを備えており、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１の内部に、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光させる。アクチュエータ１８２は、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１に対する集光器１８１（集光レンズ）の高さを調整する。すなわち、アクチュエータ１８２は、集光器１８１（集光レンズ）をチャックテーブル４３の保持面４３ａに垂直な方向に移動させる昇降手段の一例である。
このような構成を有する加工手段１８は、レーザ光線を集光レンズで集光させた集光点を、ウェーハ１の内部に位置づけて、この集光点によってウェーハ１の内部に改質層を形成する。
また、図１に示すように、基台１１の上面には、チャックテーブル４３を移動させるチャックテーブル移動機構１４が設けられている。チャックテーブル移動機構１４は、チャックテーブル４３を割り出し送り方向に移動する割り出し送り部２０、および、チャックテーブル４３を加工送り方向に移動する加工送り部３０を備えている。
割り出し送り部２０は、Ｙ軸方向に延びる一対のガイドレール２３、ガイドレール２３に載置されたＹ軸テーブル２４、ガイドレール２３と平行に延びるボールネジ２５、および、ボールネジ２５を回転させる駆動モータ２６を含んでいる。
一対のガイドレール２３は、Ｙ軸方向に平行に、基台１１の上面に配置されている。Ｙ軸テーブル２４は、一対のガイドレール２３上に、これらのガイドレール２３に沿ってスライド可能に設置されている。Ｙ軸テーブル２４上には、加工送り部３０およびチャックテーブル部４０が載置されている。
ボールネジ２５は、Ｙ軸テーブル２４の下面側に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ２６は、ボールネジ２５の一端部に連結されており、ボールネジ２５を回転駆動する。ボールネジ２５が回転駆動されることで、Ｙ軸テーブル２４、加工送り部３０およびチャックテーブル部４０が、ガイドレール２３に沿って、割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動する。
加工送り部３０は、チャックテーブル４３と加工手段１８とを、相対的に、チャックテーブル４３の保持面４３ａに平行な方向であるＸ軸方向に加工送りする。本実施形態では、加工送り部３０は、チャックテーブル４３を加工送り方向に移動する。
加工送り部３０は、Ｘ軸方向に延びる一対のガイドレール３１、ガイドレール３１上に載置されたＸ軸テーブル３２、ガイドレール３１と平行に延びるボールネジ３３、および、ボールネジ３３を回転させる駆動モータ３５を備えている。一対のガイドレール３１は、Ｘ軸方向に平行に、Ｙ軸テーブル２４の上面に配置されている。Ｘ軸テーブル３２は、一対のガイドレール３１上に、これらのガイドレール３１に沿ってスライド可能に設置されている。Ｘ軸テーブル３２上には、チャックテーブル部４０が載置されている。
ボールネジ３３は、Ｘ軸テーブル３２の下面側に設けられたナット部（図示せず）に螺合されている。駆動モータ３５は、ボールネジ３３の一端部に連結されており、ボールネジ３３を回転駆動する。ボールネジ３３が回転駆動されることで、Ｘ軸テーブル３２およびチャックテーブル部４０が、ガイドレール３１に沿って、加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動する。
また、レーザ加工装置１０は、レーザ加工装置１０の各構成要素を制御する制御手段６１を備えている。
図４に示すように、制御手段６１は、種々のプログラムおよびデータを記憶するための記憶部６２と、ウェーハ１における改質層の形成位置を設定する設定部６３と、集光器１８１における集光レンズの高さ位置を算出する算出部６４とを備えている。
次に、レーザ加工装置１０によるウェーハ１に対するレーザ加工の動作について説明する。
レーザ加工装置１０では、制御手段６１の制御により、ウェーハ１に対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光させた集光点を、ウェーハ１の内部に位置づけて、分割予定ラインＭに沿って加工送りする。これによって、ウェーハ１の内部に改質層を形成する。
詳細には、まず、作業者が、図に示すチャックテーブル部４０のチャックテーブル４３に、ウェーハ１を載置する。制御手段６１は、チャックテーブル４３の保持面４３ａを吸引源に連通し、保持面４３ａにウェーハ１を吸引保持させる。さらに、制御手段６１は、クランプ部４５を制御して、ウェーハ１の周囲のリングフレームＦを四方から挟持固定する。
次に、制御手段６１は、図２に示すように、ウェーハ１に対してレーザユニット１２を相対的に移動しながら、ウェーハ１の分割予定ラインＭにレーザ光線を照射して、レーザ加工を実施する。
この際、まず、制御手段６１は、図１に示す割り出し送り部２０およびチャックテーブル部４０を制御して、ウェーハ１における１本の分割予定ラインＭをＸ軸と平行とし、その分割予定ラインＭの一端部を、レーザユニット１２、すなわち、厚み測定手段１６、上面高さ測定手段１７および加工手段１８の直下に配置する（アライメント）。この分割予定ラインＭが、レーザ光線によって加工される。
アライメントの後、制御手段６１は、加工送り部３０を制御して、チャックテーブル４３に保持されたウェーハ１を、Ｘ軸方向に沿って加工送りする。これにより、たとえば、レーザユニット１２が、ウェーハ１に対して相対的に＋Ｘ方向に移動する。
この際、制御手段６１は、図５（ａ）に示すように、加工手段１８における集光器１８１（集光レンズ１８３）の高さ位置を制御する。
この制御に関し、まず、図４に示した制御手段６１の設定部６３が、図５（ａ）に示すように、ウェーハ１の内部における下面ＬＳから所定の高さ位置Ｐに改質層を形成するために、この所定の高さ位置Ｐにおけるウェーハ１の下面ＬＳからの高さ値Ｈ１を設定する。
この高さ値Ｈ１の設定は、たとえば、作業者によって指定された値に従って実施される。
さらに、制御手段６１の算出部６４が、設定部６３によって設定された高さ値Ｈ１と、定数ａおよび定数ｂを含む以下の（１）式とを用いて、集光レンズ１８３の適切な高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する。
Ｄｅｆｏｃｕｓ＝（ウェーハ１の厚みＴ１−高さ値Ｈ１−ｂ）／ａ・・（１）
なお、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）は、たとえば、図５（ａ）（ｂ）に示す例では、ウェーハ１の上面ＵＳに集光点Ｃが位置するような集光レンズ１８３の高さ位置（基準位置）を０とするような位置である。
この場合、改質層の形成時では、集光点Ｃはウェーハ１の内部に配置されるため、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）は、基準位置よりも低くなり、マイナスの値となる（図５（ｂ）参照）。
なお、図５（ａ）（ｂ）に示した例では、ウェーハ１の材質がシリコンである場合、シリコンと空気との屈折率の比が約４であることから、ウェーハ１内では、集光レンズ１８３におけるＤｅｆｏｃｕｓ＝０からの移動量の約４倍深い位置に、集光点Ｃが位置づけられる。たとえば、集光レンズ１８３の高さ位置が１０μｍ下がる（Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−１０）と、集光点Ｃの位置（改質層の形成位置）は、約４０μｍ下がる。このため、図５（ｂ）に示すように、集光点Ｃによって形成される改質層の深さ（ウェーハ１の上面ＵＳからの改質層までの距離；Ｄｅｐｔｈ）は、約４０μｍとなる。
また、（１）式におけるウェーハ１の厚みＴ１の値は、図１に示した厚み測定手段１６によって測定された値でもよいし、作業者によって予め入力され、記憶部６２に記憶されている値でもよい。
制御手段６１は、アクチュエータ１８２（図３参照）を用いて、集光器１８１の実際の高さ位置を、算出部６４によって求められた高さ位置に設定する。
これにより、設定部６３によって設定されたウェーハ１の下面ＬＳからの高さ値Ｈ１に対応する高さ位置Ｐに集光点Ｃを配置して、ここに改質層を形成することができる。
ここで、上述の（１）式の導出について説明する。本実施形態では、制御手段６１の算出部６４が、レーザ加工の準備工程として、予め（１）式（定数ａおよび定数ｂ）を導出する算出式導出工程を実施する。
この算出式導出工程では、算出部６４は、たとえばテスト用のウェーハ１をチャックテーブル４３に保持させた状態で、加工手段１８（集光レンズ１８３）を含むレーザユニット１２をウェーハ１上に配置する。
そして、算出部６４は、集光レンズ１８３の集光点Ｃをウェーハ１の上面ＵＳから段階的に下げながら、高さの違う少なくとも２点に集光レンズ１８３を位置づけて、ウェーハ１内に、深さ（図５（ｂ）のＤｅｐｔｈ）の異なる少なくとも２つの改質層を形成する。
その後、算出部６４は、形成された各改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）の測定結果を得る。そして、算出部６４は、深さ（Ｄｅｐｔｈ）を縦軸とし、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を横軸とする座標系に、形成された少なくとも２つの改質層に対応する点（測定点）をプロットする。すなわち、算出部６４は、各改質層の形成時における集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）に応じた、測定された各改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）を、座標系にプロットする。このようにして、算出部６４は、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）と改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）との関係を示すグラフを取得する。
そして、算出部６４は、各改質層に対応する点を通る近似直線の以下の（２）式で示される一次関数における、傾きとしての定数ａおよび切片としての定数ｂを求める。これらの定数ａおよび定数ｂは、たとえば、ウェーハ１の材質（屈折率）および形成される改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）に応じた値となる。
Ｄｅｐｔｈ＝ａ×Ｄｅｆｏｃｕｓ＋ｂ・・（２）
さらに、算出部６４は、この（２）式を、改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）に関する以下の（３）式に適用することにより、前記の（１）式を求める。
Ｄｅｐｔｈ＝ウェーハ１の厚み−高さ値Ｈ１・・（３）
以下に、（１）式の導出例を示す。この例では、図６に示すように、算出部６４は、所定の基準位置からの集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を、−６μｍ〜−３４μｍの第１の範囲内で１５通りに、かつ、−９０μｍ〜−１２０μｍの第２の範囲内で１６通りに変えながら、ウェーハ１内の３１箇所に改質層を形成し、各改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）を示す測定点を、上述した座標軸にプロットしている。この例におけるウェーハ１の厚みは、７００μｍである。
そして、これらの測定点から、算出部６４は、上記の（２）式に対応する一次関数として、以下の（２ａ）式を得る。
Ｄｅｐｔｈ（ｙ）＝−４．１９８５×Ｄｅｆｏｃｕｓ（ｘ）＋３６．５１９・・（２ａ）
この式から、算出部６４は、一次関数の傾きとしての定数ａ＝−４．１９８５および切片としての定数ｂ＝３６．５１９を求める。そして、算出部６４は、この例に関する上述の（１）式に対応する式として、以下の（１ａ）式を得る。
Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−（ウェーハ１の厚みＴ１−高さ値Ｈ１−３６．５１９）／４．１９８５・・（１ａ）
その後のレーザ加工では、算出部６４は、ウェーハ１の厚み（Ｔ１）と、設定部６３によって設定された高さ値（Ｈ１）とに基づいて、（１ａ）式を用いて、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する。
以上のように、本実施形態では、設定部６３が、所定の高さ位置Ｐに改質層を形成するために、この所定の高さ位置Ｐにおけるウェーハ１の下面からの高さ値Ｈ１を設定する。そして、算出部６４が、設定部６３によって設定された高さ値Ｈ１と、上記の（１）式とを用いて、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する。
このように、本実施形態では、設定部６３によって設定された改質層の高さ値Ｈ１に応じて、算出部６４が、集光レンズ１８３の適切な高さ位置を算出することができる。したがって、まず、空気とウェーハ１との屈折率の比に応じて集光レンズ１８３の高さ位置を粗く求め、その後、この集光レンズ１８３の高さ位置を、予め実施された実験結果に応じて微調整する、という２段階の調整を実施する必要がない。したがって、レーザ加工における集光レンズ１８３の高さ位置を、より容易に決定することができる。さらに、微調整のための面倒な実験を実施する必要もない。
なお、形成される改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）は、ウェーハ１の下面ＬＳからの高さ値Ｈ１が同じであっても、ウェーハ１の厚みＴ１に応じて異なる。
そして、形成される改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）が異なる場合、ウェーハ１の材質が同様であっても、上述した（１）式に用いられるべき適切な定数ａおよび定数ｂが異なる場合もある。
たとえば、図６に示したグラフにおける、Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−６μｍ〜−３４μｍの第１の範囲のみ（ウェーハ１の浅い位置のみ）に関する上記の（２）式は、図７に示すように、以下の（２ｂ）式のようになり、定数ａおよび定数ｂは、それぞれ、ａ＝−４．３３７７およびｂ＝３３．７９１である。
Ｄｅｐｔｈ（ｙ）＝−４．３３７７×Ｄｅｆｏｃｕｓ（ｘ）＋３３．７９１・・（２ｂ）
一方、図６に示したグラフにおける、Ｄｅｆｏｃｕｓ＝−９０μｍ〜−１２０μｍの第２の範囲のみ（ウェーハ１の深い位置のみ）に関する上記の（２）式は、図８に示すように、以下の（２ｃ）式のようになり、定数ａおよび定数ｂは、それぞれ、ａ＝−４．１３７２およびｂ＝４２．９０２である。
Ｄｅｐｔｈ（ｙ）＝−４．１３７２×Ｄｅｆｏｃｕｓ（ｘ）＋４２．９０２・・（２ｃ）
そこで、算出部６４は、改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）に応じた複数種類の定数ａおよび定数ｂを、予め取得しておいてもよい。そして、算出部６４は、（１）式に用いる定数ａおよび定数ｂを、改質層の深さ（Ｄｅｐｔｈ）に応じて、すなわち、設定部６３によって設定される改質層の高さ値Ｈ１およびウェーハ１の厚みＴ１に応じて切り換えてもよい。これにより、（１）式の精度を高めることができるので、集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を、より正確に算出することができる。
また、１つのウェーハ１の加工中に、加工送り位置の変化に応じて、ウェーハ１の厚みＴ１および／またはチャックテーブル４３の保持面４３ａの高さが変化する場合もありえる。このような場合には、制御手段６１は、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７によって、ウェーハ１の厚みＴ１およびウェーハ１の上面ＵＳの高さを測定し、測定結果に応じて集光レンズ１８３の高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を微調整してもよい。
また、図１に示したレーザ加工装置１０では、レーザユニット１２に、一対の厚み測定手段１６および一対の上面高さ測定手段１７が備えられている。これに代えて、レーザユニット１２は、１つずつの厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７を備えてもよい。
また、図１に示したレーザ加工装置１０では、厚み測定手段１６と上面高さ測定手段１７とが、別体の部材として構成されている。これに限らず、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７の機能を有する部材、すなわち、ウェーハ１の厚みと上面高さとを測定可能な１つの部材を、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７に代えて、レーザユニット１２に備えてもよい。
また、算出部６４が、ウェーハ１の厚みＴ１として記憶部６２に記憶されている値を用いる場合、レーザ加工装置１０は、厚み測定手段１６を備えなくてもよい。
さらに、１つのウェーハ１の加工中における、加工送り位置の変化に応じたウェーハ１の厚みＴ１およびチャックテーブル４３の保持面４３ａの高さの変化が小さい場合、レーザ加工装置１０は、厚み測定手段１６および上面高さ測定手段１７を備えなくてもよい。
また、図６に示した算出式導出工程の例では、算出部６４は、（１）式を導出するために、深さ（Ｄｅｐｔｈ）の異なる２つの範囲において、３１箇所に改質層を形成している。これに関し、算出式導出工程では、算出部６４は、集光レンズ１８３の集光点Ｃをウェーハ１の上面から段階的に下げながら、高さの違う少なくとも２点に集光レンズ１８３を位置づけて、ウェーハ１に、深さの異なる少なくとも２つの改質層を形成すればよい。
１：ウェーハ、Ｆ：リングフレーム、Ｓ：粘着テープ、Ｗ：ワークセット、
１０：レーザ加工装置、１１：基台、１３：立壁部、
１４：チャックテーブル移動機構、１５：アーム部、
２０：割り出し送り部、３０：加工送り部、５０：昇降部材、
４３：チャックテーブル、４３ａ：保持面
６１：制御手段、６２：記憶部、６３：設定部、６４：算出部、
１２：レーザユニット、１６：厚み測定手段、１７：上面高さ測定手段、
１８：加工手段、１８１：集光器、１８２：アクチュエータ、１８３：集光レンズ

Claims (2)

  1. 被加工物に対して透過性を有する波長のレーザ光線を集光レンズで集光させた集光点を、被加工物の内部に位置づけて、該集光点によって被加工物の内部に改質層を形成する加工手段と、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に該保持面に平行な方向に加工送りする加工送り手段と、該集光レンズを該保持面に垂直な方向に移動させる昇降手段と、制御手段と、を備えるレーザ加工装置であって、
    被加工物の内部における下面から所定の高さ位置に改質層を形成するために、該所定の高さ位置の下面からの高さ値を設定する設定部と、
    該設定部によって設定された該高さ値と、定数ａおよび定数ｂを含む以下の（１）式とを用いて、該集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を算出する算出部と、をさらに備え、
    Ｄｅｆｏｃｕｓ＝（被加工物の厚み−高さ値−ｂ）／ａ・・（１）
    該算出部は、
    該集光レンズの集光点を被加工物の上面から段階的に下げながら、高さの違う少なくとも２点に該集光レンズを位置づけて、被加工物に、深さの異なる少なくとも２つの改質層を形成し、
    改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）を縦軸とし、該集光レンズの高さ位置（Ｄｅｆｏｃｕｓ）を横軸とする座標系に、該少なくとも２つの改質層に対応する点をプロットし、
    各改質層に対応する点を通る近似直線の以下の（２）式で示される一次関数における、傾きとしての定数ａおよび切片としての定数ｂを求め、
    Ｄｅｐｔｈ＝ａ×Ｄｅｆｏｃｕｓ＋ｂ・・（２）
    この（２）式を、改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）に関する以下の（３）式に適用することにより、前記（１）式を求め、
    Ｄｅｐｔｈ＝被加工物の厚み−高さ値・・（３）
    該設定部によって設定された被加工物の下面からの高さ位置に改質層を形成する、レーザ加工装置。
  2. 前記算出部は、前記（１）式に用いられる該定数ａおよび該定数ｂを、改質層から被加工物の上面までの距離（Ｄｅｐｔｈ）に応じて切り換える、
    請求項１記載のレーザ加工装置。
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