JP2021194693A - レーザー加工装置の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物のばらつきおよび測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができるレーザー加工装置の検査方法を提供すること。【解決手段】レーザー加工装置の検査方法は、レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップ２０１と、集光点位置付けステップ２０１の後、レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを撮像ユニットで撮像する撮像ステップ２０２と、撮像ステップ２０２で撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップ２０３と、測定ステップ２０３で測定したプラズマ強度に基づいてレーザー加工装置の合否を判定する判定ステップ２０４と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー加工装置の検査方法に関する。

半導体ウェーハ等の被加工物をチップサイズに分割する方法として、被加工物の表面に設定した分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射するレーザー加工装置が知られている（特許文献１参照）。レーザー加工装置は、一般的に、搭載したレーザー発振器から発振したレーザービームが、ミラーやレンズ等の様々な光学部品を経て伝播され、集光器によって集光されて被加工物の加工点に照射される構成となっている。

このようなレーザー加工装置では、振動等によって各々の光学部品の配置が変化すると、各々の光学部品を伝播するレーザービームの加工点での状態が変化して、適切な加工結果が得られなくなる場合がある。そこで、集光器の光軸方向の位置を変化させながら各々の位置で加工を行った際の加工状態を確認することで、適切な焦点位置を確認する作業が行なわれている（特許文献２参照）。

特開２００７−２７５９１２号公報 特開２０１３−０７８７８５号公報

ところで、上記の確認作業では、確認作業用のウェーハを用意する必要がある上に、用意したウェーハ自体のばらつきや、加工済のウェーハを測定する測定者による誤差が生じる可能性がある。また、レーザー加工装置に設定する加工条件が確認作業時と量産時とで異なる場合、確認作業時には問題ないと判断されても、量産時に加工不良が起こる可能性がある。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加工物のばらつきおよび測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができるレーザー加工装置の検査方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のレーザー加工装置の検査方法は、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるＺ軸方向移動ユニットと、該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、該測定ステップで測定したプラズマ強度に基づいて該レーザー加工装置の合否を判定する判定ステップと、を有することを特徴とする。

また、該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間に所定のパターンを表示させる液晶層を有した空間光変調器を備え、該測定ステップでは、被加工物を加工する際に該空間光変調器の液晶層に表示させるパターンを表示させた状態で、該レーザー発振器から発振したレーザービームのプラズマ強度を測定してもよい。

また、該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間にレーザービームを分岐させるビーム分岐ユニットを備え、該測定ステップでは、該ビーム分岐ユニットにより分岐され、該集光器によって集光されたレーザービームのプラズマ強度を測定してもよい。

本願発明は、被加工物のばらつきおよび測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができる。

図１は、実施形態に係るレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示されたレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。 図３は、実施形態に係るレーザー加工装置の検査方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示す集光点位置付けステップの一例を示す模式図である。 図５は、図３に示す撮像ステップで撮像される画像の一例を示す図である。 図６は、図３に示す測定ステップによるプラズマ強度の分布の一例を示すグラフである。 図７は、第１変形例に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。 図８は、第２変形例に係るレーザー加工装置のレーザービーム照射ユニットの構成を模式的に示す模式図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換または変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１の検査方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るレーザー加工装置１の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示されたレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２０の構成を模式的に示す模式図である。以下の説明において、Ｘ軸方向は、水平面における一方向である。Ｙ軸方向は、水平面において、Ｘ軸方向に直交する方向である。Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に直交する方向である。実施形態のレーザー加工装置１は、加工送り方向がＸ軸方向であり、割り出し送り方向がＹ軸方向である。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、出力測定ユニット３０と、Ｘ軸方向移動ユニット４０と、Ｙ軸方向移動ユニット５０と、Ｚ軸方向移動ユニット６０と、撮像ユニット７０と、表示ユニット８０と、制御ユニット９０と、を備える。

実施形態に係るレーザー加工装置１は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対して、レーザービーム照射ユニット２０によってレーザービーム２１を照射することにより、被加工物１００を加工する装置である。レーザー加工装置１による被加工物１００の加工は、例えば、被加工物１００の表面に溝を形成する溝加工、ステルスダイシングによって被加工物１００の内部に改質層を形成する改質層形成加工、または分割予定ラインに沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。

実施形態において、被加工物１００は、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）等を基板とする円板状の半導体ウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハであり、量産加工用のウェーハである。なお、被加工物１００は実施形態に限定されず、本発明では円板状でなくともよい。被加工物１００は、例えば、環状フレーム１１０が貼着されかつ被加工物１００の外径よりも大径なテープ１１１が被加工物１００の裏面に貼着されて、環状フレーム１１０の開口内に支持される。

チャックテーブル１０は、被加工物１００を保持面１１で保持する。保持面１１は、ポーラスセラミック等から形成された円板形状である。保持面１１は、実施形態において、水平方向と平行な平面である。保持面１１は、例えば、真空吸引経路を介して真空吸引源と接続している。チャックテーブル１０は、保持面１１上に載置された被加工物１００を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、被加工物１００を支持する環状フレーム１１０を挟持するクランプ部１２が複数配置されている。

チャックテーブル１０は、回転ユニット１３によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転される。回転ユニット１３は、Ｘ軸方向移動プレート１４に支持される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、Ｘ軸方向移動ユニット４０によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３およびチャックテーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、Ｘ軸方向移動ユニット４０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、Ｙ軸方向移動ユニット５０によりＹ軸方向に移動される。

レーザービーム照射ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物１００に対してパルス状のレーザービーム２１を照射するユニットである。図２に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザー発振器２２と、ミラー２６と、集光器２８と、を含む。なお、図２の矢印は、加工送り時のチャックテーブル１０の移動方向を示す。

レーザー発振器２２は、被加工物１００を加工するための所定の波長を有するレーザービーム２１を発振する。レーザービーム照射ユニット２０が照射するレーザービーム２１は、被加工物１００に対して透過性または吸収性を有する波長である。

ミラー２６は、レーザービーム２１をチャックテーブル１０の保持面１１に保持した被加工物１００に向けて反射する。実施形態において、ミラー２６は、レーザー発振器２２が発振したレーザービーム２１を、集光器２８へ向けて反射する。

集光器２８は、実施形態において、両凸の単レンズである。集光器２８は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を、集光点２９に集光させる。集光点２９は、例えば、空気中に位置付けられる（例えば、図４参照）。集光点２９は、例えば、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００の表面または内部に位置付けられる。集光器２８は、実施形態において、ミラー２６により反射されたレーザービーム２１を集光点２９に集光する。レーザービーム照射ユニット２０のうち、少なくとも集光器２８は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されるＺ軸方向移動ユニット６０に支持される（図１参照）。

出力測定ユニット３０は、受光面３１を含む。受光面３１は、集光器２８を通過したレーザービーム２１の出力値を測定する。出力測定ユニット３０は、例えば、レーザパワーメータを含む。レーザパワーメータは、受光面３１に入射したレーザービーム２１の強さに応じた信号を、レーザー加工装置１の制御ユニット９０に出力するセンサを含む。受光面３１にレーザービーム２１が照射されることによって、レーザービーム２１の出力値に応じた信号を制御部に出力し、集光器２８を透過したレーザービーム２１の出力値を測定できる。

出力測定ユニット３０は、実施形態において、チャックテーブル１０の近傍に設置されるが、集光器２８を透過したレーザービーム２１の出力値を測定できる位置であればどこに設置されてもよい。出力測定ユニット３０は、チャックテーブル１０とともに移動自在に設置されてもよく、チャックテーブル１０と独立して設置されていてもよい。受光面３１の平面形状は、実施形態において円形であるが、受光面３１の位置および形状は、特に限定されず、レーザービーム２１の出力値が測定できる範囲で適宜設定してよい。

図１に示すように、Ｘ軸方向移動ユニット４０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを加工送り方向であるＸ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＸ軸方向に移動させる。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。

Ｘ軸方向移動ユニット４０は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。Ｘ軸方向移動ユニット４０は、周知のボールねじ４１と、周知のパルスモータ４２と、周知のガイドレール４３と、を含む。ボールねじ４１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ４２は、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる。ガイドレール４３は、Ｘ軸方向移動プレート１４をＸ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール４３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

Ｙ軸方向移動ユニット５０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを割り出し送り方向であるＹ軸方向に相対的に移動させるユニットである。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、チャックテーブル１０をＹ軸方向に移動させる。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２上に設置されている。

Ｙ軸方向移動ユニット５０は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。Ｙ軸方向移動ユニット５０は、周知のボールねじ５１と、周知のパルスモータ５２と、周知のガイドレール５３と、を含む。ボールねじ５１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ５２は、ボールねじ５１を軸心回りに回転させる。ガイドレール５３は、Ｙ軸方向移動プレート１５をＹ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、装置本体２に固定して設けられる。

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、集光器２８によって集光されたレーザービーム２１の集光点２９を、チャックテーブル１０の保持面１１に垂直な光軸方向に移動させるユニットである。より詳しくは、Ｚ軸方向移動ユニット６０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０とを集光点位置調整方向であるＺ軸方向に相対的に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、実施形態において、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置されている。

Ｚ軸方向移動ユニット６０は、レーザービーム照射ユニット２０のうち少なくとも集光器２８（図２参照）をＺ軸方向に移動自在に支持する。Ｚ軸方向移動ユニット６０は、周知のボールねじ６１と、周知のパルスモータ６２と、周知のガイドレール６３と、を含む。ボールねじ６１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ６２は、ボールねじ６１を軸心回りに回転させる。ガイドレール６３は、レーザービーム照射ユニット２０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール６３は、柱３に固定して設けられる。

図２に示すように、撮像ユニット７０は、例えば、レーザービーム照射ユニット２０の集光器２８の直上から下方を撮像するように配置されている。撮像ユニット７０は、レーザービーム照射ユニット２０の集光器２８によって集光されるレーザービーム２１の集光点２９で発生するプラズマを撮像する。撮像ユニット７０は、同軸カメラ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラまたは赤外線カメラを含む。撮像ユニット７０は、被加工物１００とレーザービーム照射ユニット２０との位置合わせを行うアライメントを遂行するための画像を得るためにチャックテーブル１０に保持された被加工物１００を撮像するカメラと同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。

図１に示すように、表示ユニット８０は、液晶表示装置等により構成される表示部である。表示ユニット８０は、撮像ユニット７０が撮像した画像、加工条件の設定画面、加工動作の状態等を表示する表示面を含む。表示面がタッチパネルを含む場合、表示ユニット８０は、入力部を含んでもよい。入力部は、オペレータが加工内容情報を登録する等の各種操作を受付可能である。入力部は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。表示ユニット８０は、表示面に表示される情報や画像が入力部等からの操作により切り換えられる。表示ユニット８０は、報知部を含んでもよい。報知部は、音および光の少なくとも一方を発してレーザー加工装置１のオペレータに予め定められた報知情報を報知する。報知部は、スピーカーまたは発光装置等の外部報知装置であってもよい。表示ユニット８０は、制御ユニット９０に接続している。

制御ユニット９０は、レーザー加工装置１の上述した各構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１００に対する加工動作をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット９０は、レーザービーム照射ユニット２０、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０、Ｚ軸方向移動ユニット６０、撮像ユニット７０、および表示ユニット８０を制御する。制御ユニット９０は、演算手段としての演算処理装置と、記憶手段としての記憶装置と、通信手段としての入出力インターフェース装置と、を含むコンピュータである。演算処理装置は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを含む。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）またはＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する。演算処理装置は、記憶装置に格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行う。演算処理装置は、演算結果に従って、入出力インターフェース装置を介して各種制御信号を上述した各構成要素に出力し、レーザー加工装置１の制御を行う。

制御ユニット９０は、例えば、Ｚ軸方向移動ユニット６０を駆動させて、レーザービーム照射ユニット２０の集光器２８を移動させることにより、集光点２９を所定の位置に位置付ける。制御ユニット９０は、例えば、レーザービーム２１の出力をさせながら、各々の出力において、撮像ユニット７０に集光点２９を撮像させる。制御ユニット９０は、例えば、撮像ユニット７０が撮像した集光点２９で発生したプラズマの画像から、レーザービーム２１の各々の出力におけるプラズマ強度を測定する。

次に、レーザー加工装置１による検査方法について説明する。図３は、実施形態に係るレーザー加工装置１の検査方法の流れを示すフローチャートである。レーザー加工装置１の検査方法は、集光点位置付けステップ２０１と、撮像ステップ２０２と、測定ステップ２０３と、判定ステップ２０４と、を有する。

（集光点位置付けステップ２０１）
図４は、図３に示す集光点位置付けステップ２０１の一例を示す模式図である。集光点位置付けステップ２０１は、レーザービーム照射ユニット２０の集光器２８によって集光されるレーザービーム２１の集光点２９を空気中に位置付けるステップである。

集光点位置付けステップ２０１では、Ｘ軸方向移動ユニット４０、Ｙ軸方向移動ユニット５０およびＺ軸方向移動ユニット６０を駆動させて、レーザービーム照射ユニット２０により集光される集光点２９を所定位置まで移動させる。具体的には、集光器２８によって集光されるレーザービーム２１の集光点２９が空気中に位置付けられるように、Ｚ軸方向移動ユニット６０によって、集光器２８を光軸方向であるＺ軸方向に移動させる。

また、実施形態の集光点位置付けステップ２０１では、集光点２９を出力測定ユニット３０の受光面３１の直上に位置付ける。具体的には、集光点２９が出力測定ユニット３０の受光面３１の直上に位置付けられるように、Ｘ軸方向移動ユニット４０およびＹ軸方向移動ユニット５０によって、出力測定ユニット３０をＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させる。本発明では必ずしも集光点２９を出力測定ユニット３０の直上に位置付けなくてもよいが、実施形態のように集光点２９を出力測定ユニット３０の直上に位置付けることによって、レーザービーム２１の出力の測定を同時に行うことが可能である。

（撮像ステップ２０２）
図５は、図３に示す撮像ステップ２０２で撮像される画像の一例を示す図である。撮像ステップ２０２は、レーザービーム２１の出力を変化させながら、各々の出力において集光点２９で発生するプラズマを撮像ユニット７０で撮像するステップである。撮像ステップ２０２は、集光点位置付けステップ２０１の後に行われる。

撮像ステップ２０２では、まず、集光点２９が空気中に位置付けられている状態で、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１の集光点２９で発生するプラズマを、撮像ユニット７０によって撮像する。次に、レーザービーム２１の出力を変化させて、出力を変化させたレーザービーム２１の集光点２９で発生するプラズマを、撮像ユニット７０によって撮像する。同様に、レーザービーム２１の出力を変化させながら、各々のレーザービーム２１の出力において集光点２９で発生するプラズマを、撮像ユニット７０によって撮像する。制御ユニット９０は、撮像ユニット７０が撮像した各々の画像を取得する。

図５に示すように、撮像画像では、集光点２９を基準点としたＸ−Ｙ平面におけるプラズマの分布が確認可能である。図５に示す一例では、輝度が高いほど、プラズマ強度が高いことを示す。また、図５に示す一例では、基準点を通るＸ軸方向の輝度のガウシアン分布、および基準点を通るＹ軸方向の輝度のガウシアン分布を取得できる。

（測定ステップ２０３）
図６は、図３に示す測定ステップ２０３によるプラズマ強度９１の分布の一例を示すグラフである。測定ステップ２０３は、撮像ステップ２０２で撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度９１を測定するステップである。

測定ステップ２０３では、撮像ステップ２０２で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム２１の出力において集光点２９で発生したプラズマ強度９１を測定する。例えば、撮像ステップ２０２で取得した画像の輝度のガウシアン分布に基づいて、プラズマ強度９１を測定する。

（判定ステップ２０４）
判定ステップ２０４は、測定ステップ２０３で測定したプラズマ強度９１に基づいてレーザー加工装置１の合否を判定するステップである。

判定ステップ２０４では、まず、図６に示すように、測定ステップ２０３で測定したプラズマ強度９１について、各々のレーザービーム２１の出力と、集光点２９で発生したプラズマ強度９１との関係の近似関数９２を算出する。次に、近似関数９２において、プラズマ発生閾値９３となる切片、すなわちプラズマ強度が０となるレーザービーム２１の出力が、所定の範囲内か否かを判定する。判定ステップ２０４では、プラズマ発生閾値９３が所定の範囲内であると判定した場合、レーザー加工装置１が合格であると判定する。判定ステップ２０４では、プラズマ発生閾値９３が所定の範囲内でないと判定した場合、レーザー加工装置１が不合格であると判定する。

判定ステップ２０４における判定基準は、上記に限定されず、例えば、近似関数９２の傾きが所定範囲内であるか否かを判定してもよい。また、判定結果を逐次記憶して、レーザー加工装置１の状態の経年変化を検知するようにしてもよい。

以上説明したように、実施形態に係るレーザー加工装置１の検査方法は、レーザービーム２１を空気中に集光させ、出力を変化させながら空気中の集光点２９でのプラズマ強度９１を測定し、各々の出力に対するプラズマ強度９１に基づいてレーザー加工装置１の合否を判定する。合否の判定基準は、例えば、プラズマ発生閾値９３、または出力に対するプラズマ強度９１の関係の近似関数９２の傾き等に基づく。

実施形態の検査方法は、空気中で集光させた際に生じるプラズマを観察するので、確認作業用の被加工物１００に対する加工および加工状態の確認が不要となり、確認作業における加工状態の測定者による誤差によって生じる加工不良を抑制することができる。確認作業のための被加工物１００への加工が不要となるので、例えば、確認作業のための加工時に被加工物１００から生じたデブリが、レーザービーム照射ユニット２０を構成するレンズ等の光学部品に付着することを抑制できる。また、確認作業用の被加工物１００が不要となるため、材料、厚み、ドープ量等の被加工物１００毎のばらつきの影響によって生じる加工状態の変化を抑制することができる。

また、確認用の加工条件でなく、実際に量産加工する際の集光状態における検査ができる。具体的には、量産加工時と同じ状態で、レーザービーム２１のビーム径やエネルギー密度を確認することができる。このため、より正確な検査結果が得られるという効果を奏する。検査で不合格となった場合には、例えば、レーザー発振器２２自体の出力が落ちていないかを確認したり、光軸調整をやり直したり等の作業を実施すればよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、集光点位置付けステップ２０１において、実施形態では集光点２９を出力測定ユニット３０の受光面３１の直上に位置付けたが、本発明ではこれに限定されず、チャックテーブル１０の直上等に位置付けてもよい。また、撮像ステップ２０２において、図４に示す実施形態では集光点２９に対して光軸の延長上である直上からプラズマを撮像したが、本発明では集光点２９に対して光軸の延長上の直下から撮像してもよい。また、プラズマを撮像するための光路が別途設けられてもよい。すなわち、撮像ユニット７０がプラズマを撮像する位置は、直上または直下に限定されない。

本発明の検査方法は、集光点２９でプラズマが発生するレーザー加工に有用である。すなわち、本発明の検査方法は、集光点２９でプラズマが発生するピコ秒以下のレーザー発振器２２を搭載したレーザー加工装置１に適用可能である。また、本発明の検査方法は、アブレーション加工にも適用可能であるが、開口数が高いステルスダイシング加工の方がよりプラズマが発生しやすいため、より有用である。例えば、本発明に係る検査方法は、後述の第１変形例に示す空間光変調器２４を備えるレーザー加工装置や、第２変形例に示すビーム分岐ユニット２７を備えるレーザー加工装置にも適用可能である。

〔第１変形例〕
第１変形例にかかるレーザー加工装置１の検査方法を図面に基づいて説明する。図７は、第１変形例に係るレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット１２０の構成を模式的に示す模式図である。なお、図７に示す第１変形例のレーザービーム照射ユニット１２０において、図２に示す実施形態のレーザービーム照射ユニット２０と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図７に示すように、第１変形例のレーザービーム照射ユニット１２０は、実施形態のレーザービーム照射ユニット２０と比較して、偏光板２３と、空間光変調器２４と、レンズ群２５と、を更に含む点で異なる。

偏光板２３は、第１変形例において、レーザー発振器２２と空間光変調器２４との間に設けられる。偏光板２３は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１を特定方向の光に偏光させる。

空間光変調器２４は、レーザー発振器２２と集光器２８との間に設けられる。空間光変調器２４は、入射したレーザービーム２１の位相変調を行う。空間光変調器２４は、レーザー発振器２２から発振されたレーザービーム２１の、振幅、位相、偏光等の空間的な分布を電気的に制御することによって、レーザービーム２１の位相を変調させる。
る。

実施形態の空間光変調器２４は、液晶層２４１を有する。液晶層２４１は、所定のパターンを表示させる。パターンとは、空間光変調器２４に印加する電圧をマップ化したものである。パターンは、例えば、レーザービーム２１の集光点２９での光学的特性を調整する。光学的特性の調整は、例えば、レーザービーム２１の形状の変更および強度の減衰等を含む。

空間光変調器２４は、液晶層２４１に表示させたパターンに応じた電圧が印加されることによって、レーザービーム２１を所望のビーム形状に成形する。すなわち、レーザー加工装置１は、空間光変調器２４に印加する電圧を変更することによって、集光点２９における出力およびスポット形状を調整できる。

空間光変調器２４は、実施形態ではレーザービーム２１を反射させて出力するが、本発明ではレーザービーム２１を透過させて出力させてもよい。また、レーザービーム照射ユニット１２０は、空間光変調器２４に代えて、デフォーマブルミラーを備えていてもよい。デフォーマブルミラーは、パターンに応じた電圧が印加されると、パターンに応じてミラー膜を変形させる。空間光変調器２４の使用波長が４０５ｎｍ以上のグリーン、ＩＲ（赤外線）であるのに対して、デフォーマブルミラーは、３５５ｎｍでも使用可能であるため、ＵＶ（紫外線）によるアブレーション加工にも利用することができる。

レンズ群２５は、空間光変調器２４と集光器２８との間に設けられる。レンズ群２５は、レンズ２５１およびレンズ２５２の２枚のレンズから構成される４ｆ光学系である。４ｆ光学系とは、レンズ２５１の後側焦点面とレンズ２５２の前側焦点面とが一致し、レンズ２５１の前側焦点面の像がレンズ２５２の後側焦点面に結像する光学系である。レンズ群２５は、空間光変調器２４から出力されるレーザービーム２１のビーム径を拡大または縮小させる。第１変形例において、レンズ群２５を通過したレーザービーム２１は、ミラー２６によって、集光器２８へ反射される。

第１変形例のレーザービーム照射ユニット１２０を備えるレーザー加工装置の検査方法において、集光点位置付けステップ２０１では、パターンを空間光変調器２４の液晶層２４１に表示させた状態で、レーザービーム２１の集光点２９を空気中に位置付ける。この際液晶層２４１に表示させるパターンは、被加工物１００を加工する際に空間光変調器２４の液晶層２４１に表示させるパターンである。レーザービーム２１の集光点２９を位置付ける方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。

第１変形例の撮像ステップ２０２では、パターンを空間光変調器２４の液晶層２４１に表示させた状態でレーザー発振器２２から発振したレーザービーム２１の集光点２９で発生するプラズマを撮像する。第１変形例の撮像ステップ２０２では、実施形態と同様に、レーザービーム２１の出力を変化させながら、各々のレーザービーム２１の出力において集光点２９で発生するプラズマを、撮像ユニット７０によって撮像する。

第１変形例の測定ステップ２０３では、実施形態と同様に、撮像ステップ２０２で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム２１の出力において集光点２９で発生したプラズマ強度を測定する。すなわち、パターンを空間光変調器２４の液晶層２４１に表示させた状態で、レーザー発振器２２から発振したレーザービーム２１の集光点２９で発生するプラズマのプラズマ強度を測定する。

第１変形例の判定ステップ２０４では、測定ステップ２０３で測定したプラズマ強度に基づいて、空間光変調器２４を備えるレーザー加工装置の合否を判定する。レーザー加工装置の合否の判定方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。

〔第２変形例〕
次に、第２変形例にかかるレーザー加工装置１の検査方法を図面に基づいて説明する。図８は、第２変形例に係るレーザー加工装置１のレーザービーム照射ユニット２２０の構成を模式的に示す模式図である。図７に示す第２変形例のレーザービーム照射ユニット２２０において、図２に示す実施形態のレーザービーム照射ユニット２０と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。図８に示すように、第２変形例のレーザービーム照射ユニット２２０は、実施形態のレーザービーム照射ユニット２０と比較して、ビーム分岐ユニット２７を更に含む点で異なる。

ビーム分岐ユニット２７は、レーザー発振器２２と集光器２８との間に設けられる。ビーム分岐ユニット２７は、第２変形例において、レーザー発振器２２から発振されかつミラー２６によって反射されたレーザービーム２１が入射する。ビーム分岐ユニット２７は、入射するレーザービーム２１を少なくとも２以上に分岐させて集光器２８へと透過させる。レーザービーム２１が分岐する方向は、第２変形例において、Ｘ軸方向（加工送り方向）である。

ビーム分岐ユニット２７は、例えば、回折型光学素子（Diffractive Optical Element）である。回折型光学素子は、回折現象を利用して入射されたレーザービーム２１を複数のレーザービームに分岐させる機能を有する。ビーム分岐ユニット２７は、例えば、ウォラストンプリズムであってもよい。ウォラストンプリズムは、複屈折を利用した変更プリズムであって、入射されたレーザービーム２１を直交する２つの直線偏光のレーザービームに分離させる機能を有する。

ビーム分岐ユニット２７によって分岐された複数のレーザービーム２１は、各々の集光点２９に集光される。第２変形例において、各々の集光点２９は、Ｘ軸方向に直線状かつ等間隔に並ぶ。

第２変形例のレーザービーム照射ユニット２２０を備えるレーザー加工装置の検査方法において、集光点位置付けステップ２０１では、ビーム分岐ユニット２７によって分岐され、集光器２８によって集光されたレーザービーム２１の集光点２９を空気中に位置付ける。レーザービーム２１の集光点２９を位置付ける方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。

第２変形例の撮像ステップ２０２では、ビーム分岐ユニット２７によって分岐され、集光器２８によって集光されたレーザービーム２１の各々の集光点２９で発生するプラズマを撮像する。第２変形例の撮像ステップ２０２では、実施形態と同様に、レーザービーム２１の出力を変化させながら、各々のレーザービーム２１の出力において各々の集光点２９で発生するプラズマを、撮像ユニット７０によって撮像する。

第２変形例の測定ステップ２０３では、実施形態と同様に、撮像ステップ２０２で撮像した各々の画像に基づいて、各々のレーザービーム２１の出力において各々の集光点２９で発生したプラズマ強度を測定する。すなわち、ビーム分岐ユニット２７によって分岐され、集光器２８によって集光されたレーザービーム２１の各々の集光点２９で発生するプラズマのプラズマ強度を測定する。

第２変形例の判定ステップ２０４では、測定ステップ２０３で測定したプラズマ強度に基づいて、ビーム分岐ユニット２７を備えるレーザー加工装置の合否を判定する。レーザー加工装置の合否の判定方法は、実施形態と同様であるため説明を省略する。

第１変形例および第２変形例に示すように、空間光変調器２４で集光状態を変化させた場合や、複数の集光点２９を有するようにレーザービーム２１を分岐させた場合であっても、本発明の検査方法は適用可能である。すなわち、第１変形例のように、空間光変調器２４で集光状態を変化させた集光点２９で発生したプラズマを観察することによって、レーザー加工装置の合否を判定可能である。また、第２変形例のように、レーザービーム２１を分岐させた各々の集光点２９で発生したプラズマを観察することによって、レーザー加工装置の合否を判定可能である。

１ レーザー加工装置
１０ チャックテーブル
２０、１２０、２２０ レーザービーム照射ユニット
２１ レーザービーム
２２ レーザー発振器
２３ 偏光板
２４ 空間光変調器
２４１ 液晶層
２５ レンズ群
２５１、２５２ レンズ
２６ ミラー
２７ 分岐ユニット
２８ 集光器
２９ 集光点
３０ 出力測定ユニット
３１ 受光面
６０ Ｚ軸方向移動ユニット
７０ 撮像ユニット
９０ 制御ユニット
９１ プラズマ強度
９２ 近似関数
９３ プラズマ発生閾値
１００ 被加工物

Claims (3)

1. 被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
   レーザー発振器と、該レーザー発振器から発振されたレーザービームを集光する集光器と、を備えたレーザービーム照射ユニットと、
   該集光器によって集光された該レーザービームの集光点を、該チャックテーブルの保持面に垂直な光軸方向に移動させるＺ軸方向移動ユニットと、
   該レーザービームの集光点で発生するプラズマを撮像可能な撮像ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、
   を備えたレーザー加工装置の検査方法であって、
   該レーザービーム照射ユニットの集光器によって集光されるレーザービームの集光点を空気中に位置付ける集光点位置付けステップと、
   該集光点位置付けステップの後、該レーザービームの出力を変化させながら、各々の出力において集光点で発生するプラズマを該撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、
   該撮像ステップで撮像した画像から、各々の出力におけるプラズマ強度を測定する測定ステップと、
   該測定ステップで測定したプラズマ強度に基づいて該レーザー加工装置の合否を判定する判定ステップと、
   を有することを特徴とする、レーザー加工装置の検査方法。
2. 該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間に所定のパターンを表示させる液晶層を有した空間光変調器を備え、
   該測定ステップでは、被加工物を加工する際に該空間光変調器の液晶層に表示させるパターンを表示させた状態で、該レーザー発振器から発振したレーザービームのプラズマ強度を測定することを特徴とする、
   請求項１に記載のレーザー加工装置の検査方法。
3. 該レーザービーム照射ユニットは、該レーザー発振器と該集光器との間にレーザービームを分岐させるビーム分岐ユニットを備え、
   該測定ステップでは、該ビーム分岐ユニットにより分岐され、該集光器によって集光されたレーザービームのプラズマ強度を測定することを特徴とする、
   請求項１に記載のレーザー加工装置の検査方法。

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