JP2022062899A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】改質層形成中に、所定深さに改質層を形成しているか判断する。【解決手段】改質層形成中にウェーハ下面高さを測定する手段７は、集光器６０２を通過するレーザーの第１光路に配置しレーザーを透過させ、かつ、第２光路の光源７０からの測定光を反射させ第１光路へと導くミラー７１と、測定光をリング状にするレンズ７２と、ミラー７１とレンズ７２との間に配置し測定光とウェーハからの反射光を透過させる１／４波長板７３と、１／４波長板７３とレンズ７２との間に配置し測定光を透過させ反射光を反射させ第３光路へ導くビームスプリッタ７４と、ウェーハ下面の反射光を通過させウェーハ上面の反射光を遮光するアパーチャー７５と、アパーチャー７５を通過した反射光を通過可能な隙間を有するスリット７６と、隙間通過後の反射光の電圧を測定する測定器７７と、を備え、測定電圧値が設定電圧レンジを外れていたら改質層が所定深さで形成されないと判断するレーザー加工装置１。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。

複数のデバイスを配置しデバイスとデバイスとの間に分割予定ラインを配置したウェーハの内部に分割予定ラインに沿った改質層を形成するレーザー加工装置は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているように、ウェーハの上面の高さを測定して、その上面の高さに応じて上面から所定の深さにレーザー光線を集光させた集光点で改質層を形成している。さらに、この発明を利用して、レーザー光線をウェーハに対して透過性を有する波長に変更することでウェーハの下面の高さを測定し、ウェーハの下面の高さから所定の距離上方の高さ位置に改質層を形成し、改質層を起点にウェーハを分割することができる。

特開２０１１－１５１２９９号公報 特開２００９－６３４４６号公報

しかし、ウェーハの下面の高さを誤って測定し、ウェーハの誤った深さに改質層を形成してしまったとしても、加工中に改質層が所定の深さに形成されていないことを検知することができないため、ウェーハの分割予定ライン全てにおいてレーザー加工を施した後、改質層を起点にウェーハを分割すると、分割ができなかったり、分割予定ラインに沿って分割できなかったりすることで、デバイスを破損してしまうという問題がある。

したがって、レーザー加工装置においては、ウェーハに改質層を形成している加工中に、ウェーハの所定の深さに改質層を形成しているか否かを検知して、所定の位置に改質層を形成していなかったら装置を停止させる等して、デバイスの破損を防止できるようにするという課題がある。

上記課題を解決するための本発明は、保持面でウェーハを保持する保持テーブルと、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウェーハの上面から入射させ内部に集光させた集光点で改質層を形成するレーザー加工手段と、該保持テーブルと該レーザー加工手段とを相対的に該保持面に平行な水平方向に加工送りする加工送り手段と、を備えるレーザー加工装置であって、該レーザー加工手段は、該レーザー光線を発振するレーザー発振器と、該レーザー光線をウェーハの内部に集光させる集光器と、を備え、該改質層を形成しながらウェーハの下面の高さを測定する下面高さ測定手段を備え、該下面高さ測定手段は、ウェーハに対して透過性を有する波長でかつ該レーザー光線とは異なる波長の測定光を発光する測定光源と、ウェーハに向かって該集光器を通過する該レーザー光線の第１光路に配置し該レーザー光線を透過させ、かつ、該第１光路に直交する方向の第２光路の該測定光を反射させ該第１光路へと導くダイクロイックミラーと、該第２光路に配置し該測定光源から発光された該測定光の断面形状をリング状にするアキシコンレンズと、該ダイクロイックミラーと該アキシコンレンズとの間の該第２光路に配置し該測定光とウェーハで該測定光が反射した反射光とを透過させる１／４波長板と、該１／４波長板と該アキシコンレンズとの間の該第２光路に配置し該測定光を透過させ該反射光を反射させ該第２光路に直交する第３光路へ該反射光を導く偏光ビームスプリッタと、該第３光路に導かれた該反射光のうちウェーハの下面で反射した該反射光を通過させるピンホールを有しウェーハの上面で反射した該反射光を遮光するアパーチャーと、該アパーチャーを通過した該反射光を通過可能な所定の幅の隙間を有するスリットと、該隙間を通過した該反射光の電圧を測定する電圧測定器と、を備え、さらに、該電圧測定器によって測定した電圧値が、予め設定した電圧以上予め設定した電圧以下の電圧レンジを外れていたら該改質層を形成した深さが所定の深さではないと判断しレーザー加工を停止させる制御部を備えるレーザー加工装置である。

本発明に係るレーザー加工装置においては、前記アパーチャーと前記スリットとの間の前記第３光路に配置し、該アパーチャーを通過したウェーハの下面で反射した前記反射光の断面形状を楕円リング状にするシリンドリカルレンズを備えると好ましい。

本発明に係るレーザー加工装置においては、前記アパーチャーと前記スリットとの間の前記第３光路に配置し前記反射光を２分岐ｎさせるハーフミラーと、該ハーフミラーで２分岐した一方の該反射光の電圧を前記電圧測定器で測定し、他方の該反射光を集光させる反射光集光器と、該反射光集光器で集光した集光点で該反射光の電圧を測定し前記集光器の下方におけるウェーハの有無を判断するウェーハ有無判断部とを備えると好ましい。

本発明に係るレーザー加工装置は、改質層を形成しながらウェーハの下面の高さを測定する下面高さ測定手段を備え、下面高さ測定手段は、ウェーハに対して透過性を有する波長でかつレーザー光線とは異なる波長の測定光を発光する測定光源と、ウェーハに向かって集光器を通過するレーザー光線の第１光路に配置しレーザー光線を透過させ、かつ、第１光路に直交する方向の第２光路の測定光を反射させ第１光路へと導くダイクロイックミラーと、第２光路に配置し測定光源から発光された測定光の断面形状をリング状にするアキシコンレンズと、ダイクロイックミラーとアキシコンレンズとの間の第２光路に配置し測定光とウェーハで測定光が反射した反射光とを透過させる１／４波長板と、１／４波長板とアキシコンレンズとの間の第２光路に配置し測定光を透過させ反射光を反射させ第２光路に直交する第３光路へ反射光を導く偏光ビームスプリッタと、第３光路に導かれた反射光のうちウェーハの下面で反射した反射光を通過させるピンホールを有しウェーハの上面で反射した反射光を遮光するアパーチャーと、アパーチャーを通過した反射光を通過可能な所定の幅の隙間を有するスリットと、隙間を通過した反射光の電圧を測定する電圧測定器と、を備えることで、制御部が電圧測定器によって測定した電圧値が、予め設定した電圧以上予め設定した電圧以下の電圧レンジを外れていたらウェーハに改質層を形成した深さが所定の深さではないと判断しレーザー加工を停止させることが可能となる。したがって、全ての分割予定ラインの加工をしなくとも、レーザー加工を行っている最中に改質層をウェーハの所定の深さに正常に形成できているか否かを判断してウェーハのデバイスを破損させないようにすることが可能となり、また、全ラインを加工して加工不良のウェーハを生み出してしまうことが無い。

本発明に係るレーザー加工装置において、アパーチャーとスリットとの間の第３光路に配置し、アパーチャーを通過したウェーハの下面で反射した反射光の断面形状を楕円リング状にするシリンドリカルレンズを備えることで、アパーチャーを通過した反射光が断面形状がリング状である場合よりも楕円リング状である場合の方が、反射光の光量の増減が小さくてもスリットで変化量を増幅させて検出することが可能となり、結果、電圧測定器により測定されたスリットの隙間を通過した反射光の電圧値を電圧レンジと比較した際に、該電圧値が電圧レンジに含まれるか否かをより明確に判断可能となる。

本発明に係るレーザー加工装置において、アパーチャーとスリットとの間の第３光路に配置し反射光を２分岐させるハーフミラーと、ハーフミラーで２分岐した一方の反射光の電圧を電圧測定器で測定し、他方の反射光を集光させる反射光集光器とを備えることで、ウェーハ有無判断部が反射光集光器で集光した集光点で反射光の電圧を測定し集光器の下方におけるウェーハの有無を判断することが可能となる。

レーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 レーザー加工手段、及び下面高さ測定手段を説明する説明図である。 測定光のウェーハに対する照射、並びにウェーハの上面で反射した反射光、及びウェーハの下面で反射した反射光を説明する説明図である。 アパーチャーが、ウェーハの下面で反射した反射光をピンホールで通過させ、ウェーハの上面で反射した反射光を遮光する状態を説明する平面図である。 ウェーハの上面から所定の深さに改質層を形成した際に、ウェーハの下面で反射しシリンドリカルレンズで断面形状が楕円リング状になった反射光がスリットに僅かに遮られつつ、スリットの隙間を通過する状態を説明する平面図である。 ウェーハの上面から所定の深さに改質層が形成されている場合と、加工送り位置の変化により保持面の高さが正規の高さより高くなり、ウェーハの上面から所定の深さよりも深い深さに改質層が形成される場合とを説明する説明図である。 電圧測定器が測定した電圧値と予め制御部に設定されている電圧レンジとの関係を説明する棒グラフである。 ウェーハにウェーハの上面から所定の深さよりも深い深さに改質層を形成した際に、ウェーハの下面で反射しシリンドリカルレンズで断面形状が楕円リング状になった反射光がスリットの所定幅の隙間に遮られることなく、全てスリットを通過する状態を説明する平面図である。 ウェーハの上面から所定の深さに改質層が形成されている場合と、加工送り位置の変化により保持面の高さが正規の高さより低くなり、ウェーハの上面から所定の深さよりも浅い深さに改質層が形成される場合とを説明する説明図である。 ウェーハの上面から所定の深さよりも浅い深さに改質層を形成した際に、ウェーハの下面で反射しシリンドリカルレンズで断面形状が楕円リング状になった反射光がスリットに多く遮られつつ、スリットの隙間を通過する状態を説明する平面図である。

図１に示すレーザー加工装置１は、保持テーブル３０に保持したウェーハ８０にレーザー光線を照射して加工を施す加工装置である。

図１に示すウェーハ８０は、例えば、シリコンからなる円形の半導体ウェーハであり、ウェーハ８０の下面８００には複数の分割予定ライン８０３がそれぞれ直交するように設定されている。そして、分割予定ライン８０３によって区画された格子状の領域には、デバイス８０４がそれぞれ形成されている。なお、ウェーハ８０の構成は、本実施形態に示す例に限定されるものではない。例えば、ウェーハ８０はガリウムヒ素、サファイア、セラミックス、樹脂、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等で構成されていてもよい。

ウェーハ８０は、下面８００にウェーハ８０よりも大径のテープ８０６が貼着され、テープ８０６の粘着面の外周部は、環状フレーム８０８に貼着されている。そして、ウェーハ８０は、環状フレーム８０８によるハンドリングが可能な状態となっている。なお、テープ８０６は、いわゆるＳＤＢＧ加工に用いられるＤＡＦであってもよい。

環状フレーム８０８に支持されたウェーハ８０は、図１に示すウェーハカセット８３に棚状に複数枚収容された状態で、レーザー加工装置１に搬送される。

レーザー加工装置１の基台１０上には、割り出し送り方向であるＹ軸方向に保持テーブル３０を往復移動させる割り出し送り手段２０が配設されている。割り出し送り手段２０は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ２００と、ボールネジ２００と平行に配設された一対のガイドレール２０１と、ボールネジ２００を回動させるモータ２０２と、内部のナットがボールネジ２００に螺合し底部がガイドレール２０１に摺接する可動板２０３とから構成される。そして、モータ２０２がボールネジ２００を回動させると、これに伴い可動板２０３がガイドレール２０１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動板２０３上に加工送り手段２１及び回転手段３２介して配設された保持テーブル３０が可動板２０３の移動に伴いＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸方向に延在する可動板２０３上には、保持テーブル３０とレーザー加工手段６０とを相対的に保持面３０２に平行な水平方向（Ｘ軸方向）に加工送りする加工送り手段２１が配設されている。加工送り手段２１は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ２１０と、ボールネジ２１０と平行に配設された一対のガイドレール２１１と、ボールネジ２１０を回動させるモータ２１２と、内部のナットがボールネジ２１０に螺合し底部がガイドレール２１１に摺接する可動板２１３とから構成される。そして、モータ２１２がボールネジ２１０を回動させると、これに伴い可動板２１３がガイドレール２１１にガイドされてＸ軸方向に移動し、可動板２１３上に配設された保持テーブル３０が可動板２１３の移動に伴いＸ軸方向に移動する。

ウェーハ８０を保持する保持テーブル３０は、その外形が平面視円形であり、図示しない吸引源に連通する上面であり平坦な保持面３０２上でウェーハ８０を吸引保持する。保持テーブル３０は底面側に配設された回転手段３２により軸方向が鉛直方向（Ｚ軸方向）である回転軸を軸に回転可能である。保持テーブル３０の周囲には、ウェーハ８０を支持する環状フレーム８０８を固定する固定クランプ３３が、周方向に均等間隔を空けて例えば４つ配設されている。

基台１０の＋Ｘ方向側の手前側の一角には、カセット載置台１３が連結されており、カセット載置台１３上には、環状フレーム８０８で支持されたウェーハ８０を複数枚収容したウェーハカセット８３が載置される。カセット載置台１３に載置されたウェーハカセット８３は、昇降エレベータ１４によってカセット載置台１３とともにＺ軸方向に往復移動可能となっている。

カセット載置台１３上に載置されたウェーハカセット８３の近傍となる位置には、後述するプッシュプル１５１によりウェーハカセット８３から引き出されたウェーハ８０を一定の位置に位置合わせする一対のガイドレールからなるセンタリングガイド１５３が配設されている。断面がＬ字状に形成されＹ軸方向に延在する各ガイドレールは、Ｘ軸方向に相互に離間又は接近可能であり、段状のガイド面（内側面）が対向するように配置されている。保持テーブル３０にウェーハ８０が搬入される際には、プッシュプル１５１により環状フレーム８０８が把持されてウェーハカセット８３からウェーハ８０が引き出されてセンタリングガイド１５３に載置される。また、加工され洗浄されたウェーハ８０は、図１に示す搬送手段１７によってセンタリングガイド１５３に載置されてから、プッシュプル１５１によりウェーハカセット８３の中に押し入れられる。
センタリングガイド１５３の一対のガイドレールは、ウェーハ８０の載置時には相互に接近して環状フレーム８０８の外周縁部を支持してウェーハ８０の位置決め（センタリング）をする。

基台１０の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１１が立設されており、コラム１１の前面（－Ｙ方向側の面）には、ウェーハ８０に対して透過性を有する波長のレーザー光線を例えばウェーハ８０の上面８０２から入射させ内部に集光させた集光点で改質層を形成するレーザー加工手段６０が配設されている。なお、レーザー加工手段６０は、電動スライダー等によってＺ軸方向に往復移動可能となっていてもよい。

また、コラム１１の前面には、センタリングガイド１５３から保持テーブル３０にウェーハ８０を搬入する、又は保持テーブル３０から加工されたウェーハ８０を搬出する搬送手段１７が配設されている。搬送手段１７は、環状フレーム８０８を保持する搬送パッド１７０と、搬送パッド１７０をＸ軸方向に移動させる搬送パッド移動手段１７１と、搬送パッド１７０を昇降させる昇降手段１７２とを具備している。

搬送パッド１７０は、例えば平面視Ｈ状の外形を有しており、その上面に昇降手段１７２の下端側が取り付けられている。搬送パッド１７０は、環状フレーム８０８を吸着する４個の吸着盤１７０４をその下面に有している。各吸着盤１７０４は、吸着力を生み出す図示しない吸引源に連通している。

搬送パッド移動手段１７１は、例えば、コラム１１の前面に配設されており、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ１７１２と、ボールネジ１７１２と平行に配設された一対のガイドレール１７１３と、ボールネジ１７１２の一端に連結されたモータ１７１４と、ボールネジ１７１２に螺合するナットを内部に備え昇降手段１７２を支持する可動ブロック１７１６とを備えている。モータ１７１４がボールネジ１７１２を回動させると、これに伴い可動ブロック１７１６が一対のガイドレール１７１３にガイドされつつＸ軸方向に移動し、昇降手段１７２の下端側に取り付けられた搬送パッド１７０がＸ軸方向に移動する。
昇降手段１７２は、電動アクチュエータ又はエアアクチュエータ等で構成されており、搬送パッド１７０をＺ軸方向に昇降させる。

搬送パッド１７０の移動経路下には、洗浄手段１８が配設されている。洗浄手段１８は、例えば、枚葉式のスピンナー洗浄装置であり、搬送されてきた加工済みのウェーハ８０をスピンナテーブル１８０で吸引保持し、スピンナテーブル１８０の上方で旋回する洗浄ノズル１８１から純水等の洗浄液をウェーハ８０に対して噴射して洗浄する。

レーザー加工手段６０は、図２に示すレーザー光線を発振するレーザー発振器６００と、レーザー光線をウェーハ８０の内部に集光させる集光器６０２と、を備えている。

レーザー発振器６００は、例えば、図１に示すコラム１１の前面に固定された例えば直方体状のケーシング１２内に配設されている。ケーシング１２は、－Ｙ方向に向かって水平に延在しており、ケーシング１２の先端側前面には、集光器６０２とアライメント手段５０とがＸ軸方向に並べて設けられている。

図１に示すアライメント手段５０は、例えば、赤外線をウェーハ８０に落射照明又は斜光照明する照明５００と、赤外線を捉える光学系および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）等で構成された撮像手段５０２とを備えている。保持テーブル３０に吸引保持された分割予定ライン８０３が形成されているウェーハ８０の下面８００は下側に位置し、撮像手段５０２と直接対向してはいないが、撮像手段５０２によりウェーハ８０を上面８０２側から赤外線を透過させて分割予定ライン８０３を撮像することができる。そして、撮像手段５０２により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理を実施して、ウェーハ８０のレーザー照射すべき分割予定ライン８０３の座標位置を検出することができる。アライメント手段５０とレーザー加工手段６０とは連動して水平方向に移動する。

図２に示すレーザー発振器６００は、例えば、波長１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を発信するＹＡＧレーザーであるがこれに限定されるものではない。レーザー発振器６００から－Ｙ方向側に向かって水平に発振されたレーザー光線ＬＢは、図２に示すミラー６０８によって－Ｚ方向に向かうように反射される。このミラー６０８によって反射された－Ｚ方向に向かうレーザー光線ＬＢを第１光路とする。さらに、レーザー光線ＬＢが、ダイクロイックミラー７１を透過し集光器６０２に至り、集光器６０２の内部の集光レンズ６０２０に入光することで、レーザー光線ＬＢをウェーハ８０内の所定の高さ位置に集光して照射できる。集光器６０２によって集光されるレーザー光線ＬＢの集光点位置は、図示しない集光点位置調整手段によってＺ軸方向に調整可能となっている。

レーザー加工装置１は、ウェーハ８０に改質層を形成しながらウェーハ８０の下面８００の高さを測定する図２に示す下面高さ測定手段７を備えている。
下面高さ測定手段７は、ウェーハ８０に対して透過性を有する波長でかつレーザー光線ＬＢ（例えば、波長１０６４ｎｍ）とは異なる波長（例えば、波長１３００ｎｍ）の測定光ＭＬを発光する測定光源７０と、ウェーハ８０に向かって集光器６０２を通過するレーザー光線ＬＢの第１光路に配置しレーザー光線ＬＢを透過させ、かつ、第１光路に直交する方向（図２においては、Ｙ軸方向）の第２光路の測定光ＭＬ１を反射させ第１光路へと導くダイクロイックミラー７１と、第２光路に配置し測定光源７０から発光された測定光ＭＬの断面形状をリング状に成形するアキシコンレンズ７２と、ダイクロイックミラー７１とアキシコンレンズ７２との間の第２光路に配置し測定光ＭＬ１とウェーハ８０で測定光ＭＬ１が反射した反射光ＲＬとを透過させる１／４波長板７３と、１／４波長板７３とアキシコンレンズ７２との間の第２光路に配置し測定光ＭＬ１を透過させ反射光ＲＬを反射させ第２光路に直交する－Ｚ方向の第３光路へ反射光ＲＬを導く偏光ビームスプリッタ７４と、第３光路に導かれた反射光ＲＬのうちウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１（図３参照）を通過させるピンホール７５０を有しウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光ＲＬ２（図３参照）を遮光するアパーチャー７５と、図２に示すアパーチャー７５を通過した反射光ＲＬ１を通過可能な所定の幅の隙間７６０を有するスリット７６と、隙間７６０を通過した反射光ＲＬ１の電圧を測定する電圧測定器７７と、を備えている。

図２に示す測定光源７０が発光する測定光ＭＬの波長は１３００ｎｍに限定されるものではない。即ち、ウェーハ８０内部の所望の深さの集光点付近で、測定光ＭＬ１が対象材料の加工閾値を超えないエネルギー密度であればよい。
図２に示すダイクロイックミラー７１は、レーザー光線の波長帯域に応じてレーザー光線を透過させたり反射したりする光学部材である。ダイクロイックミラー７１は、例えば、波長１０６４ｎｍのレーザー光線ＬＢを透過させて、その下方に位置する集光器６０２に導く。また、測定光源７０から発光され－Ｙ方向に直進してくる例えば波長１３００ｎｍの測定光ＭＬ１を－Ｚ方向に向かうように直角に反射させて集光器６０２へと導く。

図２に示す測定光源７０から発光された測定光ＭＬがまず入射するアキシコンレンズ７２は、例えば、平凸形状の２枚のアキシコンレンズを互いの円錐状の凸側がＹ軸方向において向かい合うように構成されたものであるが、Ｙ軸方向において互いに背中合わせで構成されたものであってもよいし、例えば、平凹形状のアキシコンレンズと、平凸形状のアキシコンレンズ又は球面レンズとをＹ軸方向において向かい合わせて構成されたものであってもよい。アキシコンレンズ７２は、その中心が測定光ＭＬの光束の中心と精度良く一致している。なお、アキシコンレンズ７２は、例えば、平凸形状の２枚のアキシコンレンズのＹ軸方向における間隔が調整可能となっており、測定光源７０から発光された測定光ＭＬをリング状のビームプロファイルにするとともに、リング外径の大きさを可変できるようになっていてもよい。

アキシコンレンズ７２により断面形状がリング状に成形された測定光ＭＬは、次いで、偏光ビームスプリッタ７４に入射する。偏光ビームスプリッタ７４は、例えば、平板ガラスのプレートタイプ又は直角プリズムを合わせたキューブタイプのものであるがこれに限定されない。そして測定光ＭＬは、偏光ビームスプリッタ７４を透過し利用する偏光面のＰ偏光の測定光ＭＬ１（第２光路）と偏光ビームスプリッタ７４で反射され利用しない偏光面のＳ偏光の測定光ＭＬ２とに分岐される。

偏光ビームスプリッタ７４で反射されたＳ偏光の測定光ＭＬ２は、利用しない偏光面を有する測定光ＭＬ２として、偏光ビームスプリッタ７４の上方に配設されたビームダンパー７４４で吸収されて熱に変わる。

図２において偏光ビームスプリッタ７４の隣には、ウェーハ８０からの反射光ＲＬを測定光源７０に入射させないように、即ち、戻り反射の防止のために、偏光ビームスプリッタ７４とセットで用いられる１／４波長板７３が配設されている。そして、光アイソレーターを構築する１／４波長板７３がダイクロイックミラー７１とアキシコンレンズ７２との間の第２光路に配設されていることで、Ｐ偏光の測定光ＭＬ１は、１／４波長板７３に導かれ、所定の回転方向の円偏光に変換される。１／４波長板７３によって円偏光に変換された測定光ＭＬ１は、ダイクロイックミラー７１で反射され、第１光路に導かれる。また、後述するウェーハ８０で反射した反射光ＲＬは、再度１／４波長板７３を通過する際にはＳ偏光に変換される。Ｓ偏光となった反射光ＲＬは、今度は偏光ビームスプリッタ７４にて反射し、図中の－Ｚ方向の第３光路に向けて進行方向が変換される。

上記のように１／４波長板７３によって円偏光に変換された断面形状がリング状の測定光ＭＬ１は、ダイクロイックミラー７１で反射され、第１光路に導かれ、図３に示すように、集光器６０２を通り、保持テーブル３０に保持されたウェーハ８０の上面８０２に対して、水平方向で切った断面形状が図３に示すリング状Ｓ２の状態で照射され、リング状Ｓ２の大きさで反射する。これをウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光ＲＬ２とする。さらに、波長１３００ｎｍで断面形状がリング状の測定光ＭＬ１は、ウェーハ８０を透過して下面８００に達し、リング状Ｓ２よりも小径のリング状Ｓ１の大きさで反射する。これをウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１とする。
なお、レーザー光線ＬＢ（図２参照）の集光点の高さ位置と測定光ＭＬ１の集光点の高さ位置とは同一の高さ位置となる。
なお、ウェーハ８０は、例えば、改質層を形成した後に、上面８０２を研削砥石でバックグラインドされて薄化されつつ研削圧力が加えられた改質層を起点に分割されるため、集光点もウェーハ８０の上面８０２よりもデバイス形成面であるウェーハ８０の下面８００により近い高さ位置（低い位置）に形成しており、ウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光ＲＬ２のリング状Ｓ２よりもウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１のリング状Ｓ１が小径となるのが基本である。それゆえ、後述するアパーチャー７５はリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１は通過するがリング状Ｓ２の反射光ＲＬ２は遮断する。
なお、改質層はウェーハ８０の下面８００の近くに一層形成するものでなく、ウェーハ８０の上面８０２に向かって高さ位置を変えて複数層を形成してもよい。このような複数層は、ウェーハ８０の下面８００に最も近い層から形成する。その時、リング状Ｓ１の反射光ＲＬ１はアパーチャー７５を通過する。

このように反射光ＲＬ、即ち、ウェーハ８０の上面８０２で反射したリング状Ｓ２の反射光ＲＬ２と、ウェーハ８０の下面８００で反射したリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１とは、図２に示す集光器６０２内の集光レンズ６０２０、ダイクロイックミラー７１を介して、１／４波長板７３を通過してＳ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ７４に達する。

偏光ビームスプリッタ７４に達したリング状Ｓ２の反射光ＲＬ２とリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１とは偏光ビームスプリッタ７４によって第３光路に導かれ、図４に示すようにアパーチャー７５に達する。アパーチャー７５に形成されたピンホール７５０は図示の実施形態においては例えば直径が１ｍｍ～１０ｍｍ（現状７ｍｍ）に設定されており、リング状Ｓ１の反射光ＲＬ１はピンホール７５０を通過するが、リング状Ｓ２の反射光ＲＬ２はアパーチャー７５で遮断される。なお、アパーチャー７５に形成されるピンホール７５０の直径は、ウェーハ８０の厚みや測定光ＭＬ１の集光点の高さ位置等を考慮して、リング状Ｓ１の反射光ＲＬ１は通過するがリング状Ｓ２の反射光ＲＬ２は遮断する値に設定する。

図２に示すスリット７６は、例えば反射光ＲＬ１を遮光できる色でセラミックスや所定の金属等の材質からなる２枚の水平板等で構成されており、Ｙ軸方向を幅方向とする隙間７６０の大きさは、ウェーハ８０の厚みや測定光ＭＬ１の集光点の高さ位置等を考慮して設定される。スリット７６の隙間７６０は２枚の水平板がＹ軸方向に移動可能であることで、大きさを可変となっていてもよい。
図２に示す電圧測定器７７は、例えば、受光素子（光電変換素子）としてフォトコンダクタ又はフォトダイオード等を備えたフォトディテクタであり、スリット７６の直下に配設されている。

例えば、本実施形態におけるレーザー加工装置１の下面高さ測定手段７は、アパーチャー７５とスリット７６との間の第３光路に配置し、アパーチャー７５を通過したウェーハ８０の下面８００で反射したリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１の断面形状を図５に示す楕円リング状Ｓ７にするシリンドリカルレンズ７８を備える。

図２に示すシリンドリカルレンズ７８は、例えば円柱の一部を切り取った形状をしており、シリンドリカルレンズ７８を通過した像の一方向のみの倍率を変更して像を拡大又は縮小できる。そして、本実施形態では、シリンドリカルレンズ７８によって、反射光ＲＬ１が、次に到達するスリット７６上において、図４に示すリング状Ｓ１であった反射光ＲＬ１の形状がスリット７６の隙間７６０の幅方向（Ｙ軸方向）と短軸の方向が平行の楕円リング状Ｓ７になるように、シリンドリカルレンズ７８がアパーチャー７５の下方に配設される。これによって、反射光ＲＬ１がリング状Ｓ１である場合よりも、長軸を隙間７６０の長手方向に合わせた楕円リング状Ｓ７の場合の方が反射光ＲＬ１の光量の増減をより大きく電圧測定器７７側に対して伝えることができる。シリンドリカルレンズ７８の中心は反射光ＲＬ１の中心、及びスリット７６の隙間７６０の中心と精度良く一致している。

例えば、本実施形態におけるレーザー加工装置１は、図２に示すように、アパーチャー７５とスリット７６との間の第３光路に配置しリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１を２分岐させるハーフミラー７９０と、ハーフミラー７９０で２分岐した一方の反射光ＲＬ１の電圧を電圧測定器７７で測定し、他方の反射光ＲＬ１２を集光させる反射光集光器７９２と、反射光集光器７９２で集光した集光点で反射光ＲＬ１２の電圧を測定し集光器６０２に下方におけるウェーハ８０の有無を判断するウェーハ有無判断部７９９と、を備える。

本実施形態において、例えばキューブタイプのハーフミラー７９０はアパーチャー７５とシリンドリカルレンズ７８との間に配設されており、図２に示す例においては、ハーフミラー７９０は、アパーチャー７５から導かれた反射光ＲＬ１の半分である他方の反射光ＲＬ１２を反射面７９０２にて反射して直角に＋Ｙ方向へ導き、他方の反射光ＲＬ１２を反射光集光器７９２に導く。

ウェーハ有無判断部７９９は、例えば、受光素子（光電変換素子）としてフォトコンダクタ又はフォトダイオードを備えたフォトディテクタであり、集光レンズ等からなる反射光集光器７９２の焦点位置に合わせて配設される。

図１に示すように、レーザー加工装置１は、上記のように説明したレーザー加工装置１の各構成要素を制御可能な制御部９を備えている。ＣＰＵ及びメモリ等の記憶媒体９０等で構成される制御部９は、例えば、割り出し送り手段２０、加工送り手段２１、レーザー加工手段６０、及び下面高さ測定手段７等に電気的に接続されている。例えば、制御部９の制御の下で、割り出し送り手段２０によるレーザー加工手段６０の割り出し送り動作、加工送り手段２１による保持テーブル３０の加工送り動作が各モータのフィードバック制御等によって制御される。例えば、制御部９によるレーザー加工手段６０の制御の一例は、レーザー発振器６００内部のＱスイッチのＯＮ／ＯＦＦや、集光器６０２によって集光されるレーザー光線ＬＢの集光点位置の図示しない集光点位置調整手段によるＺ軸方向における調整制御等である。

以下に、図１に示すレーザー加工装置１を用いてウェーハ８０の内部に分割予定ライン８０３に沿った改質層を形成する場合の、レーザー加工装置１の動作について説明する。
ウェーハカセット８３から一枚のウェーハ８０を支持する環状フレーム８０８がプッシュプル１５１によってセンタリングガイド１５３上に引き出され、センタリングガイド１５３によってウェーハ８０のセンタリングがなされる。その後、搬送手段１７によって環状フレーム８０８を介して吸引保持されたウェーハ８０が、保持テーブル３０の保持面３０２の中心とウェーハ８０の中心とが略合致するように位置合わせされ、ウェーハ８０をテープ８０６側を下にして保持テーブル３０上に載置する。そして、保持テーブル３０に接続された図示しない吸引源が作動しウェーハ８０を保持テーブル３０上に吸引保持する。また、各固定クランプ３３によって環状フレーム８０８が固定される。

次いで、加工送り手段２１により、保持テーブル３０に保持されたウェーハ８０が－Ｘ方向（往方向）に送られるとともに、アライメント手段５０により分割予定ライン８０３の座標位置が検出される。そして、割り出し送り手段２０によって、レーザー加工手段６０がＹ軸方向に駆動され、レーザー光線ＬＢ（図２参照）を照射する分割予定ライン８０３と集光器６０２とのＹ軸方向における位置合わせがなされる。この位置合わせは、例えば、図２に示す集光レンズ６０２０の中心の直下に狙いの分割予定ライン８０３の中心線が位置するように行われる。

図１に示す制御部９は、予め、加工されるウェーハ８０の厚み、テープ８０６の厚み、及び保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置についての情報を作業者が入力することで認識しているため、保持テーブル３０に保持されたウェーハ８０内部の改質層を形成したい所望の高さ位置Ｚ１（図３及び図６参照）、即ち、下面８００から所定の距離だけ上方の集光点（ビームウェスト）となる所定の高さ位置Ｚ１の情報を記憶媒体９０に記憶している。
なお、例えば、レーザー加工装置１において、特許文献１や特許文献２に開示されている技術を用いて保持テーブル３０に保持されたウェーハ８０の上面８０２の高さ位置が測定され、さらに、例えば下面高さ測定手段７を用いウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光とウェーハ８０を透過した後にウェーハ８０の下面８００で反射した反射光との光路長差によって生成される分光干渉波形によってウェーハ８０の厚みを計測される。さらに、ウェーハ８０の上面８０２の高さ位置とウェーハ８０の厚みとから、ウェーハ８０の下面８００の高さ位置が算出され、算出されたウェーハ８０の下面８００の高さ位置に基づいて、ウェーハ８０の下面８００から所定の距離だけ上方の所定の高さ位置Ｚ１が記憶媒体９０に設定されてもよい。
また、ウェーハ８０の上面８０２から高さ位置Ｚ１までの深さを図６に示す改質層を形成したい所定の深さＤ１とする。

図６に示すように、集光レンズ６０２０によって集光されるレーザー光線ＬＢの集光点位置が、例えば記憶媒体９０に記憶されているウェーハ８０の内部の高さ位置Ｚ１に図示しない集光点位置調整手段によって位置付けされる。そして、ウェーハ８０を、例えば、数百ｍｍ／秒の加工送り速度で－Ｘ方向へ送ると共に、図２に示すレーザー発振器６００からレーザー光線ＬＢ（例えば、波長１０６４ｎｍ）を所定の繰り返し周波数でパルス発振させる。レーザー光線ＬＢは、先に説明したように第１光路となり、ウェーハ８０の内部に高さ位置Ｚ１を集光点として照射される。集光点となる高さ位置Ｚ１に到達する前のレーザー光線ＬＢは、ウェーハ８０に対して透過性を有しているが、集光点位置に到達したレーザー光線ＬＢはウェーハ８０に対して局所的に高い吸収特性を示す。そのため、集光点位置付近のウェーハ８０はレーザー光線ＬＢを吸収して改質され、集光点位置から主に上方向に向かって改質層８０９（図６参照）が伸びるように形成される。なお、改質層８０９からクラックが上下に発生するようにレーザー光線ＬＢの出力を設定しておいてもよい。

レーザー光線ＬＢを図１に示す分割予定ライン８０３に沿ってウェーハ８０に上面８０２側から照射しつつ、図６に示すようにウェーハ８０を－Ｘ方向に所定の加工送り速度で加工送りし、－Ｘ方向から＋Ｘ方向に向かって分割予定ライン８０３に沿ってＸ軸方向に微小間隔を設けてウェーハ８０の内部に高さ位置Ｚ１を起点とする改質層８０９が直線状に配列され形成されていく。

改質層８０９を形成するために、集光点をウェーハ８０の内部の下面８００から所定の距離だけ上方の所定の高さ位置Ｚ１に位置付けて加工送りする際、例えばウェーハ８０の厚みのばらつき、図６に示す本例の保持テーブル３０の保持面３０２の高さのばらつき、および／または、テープ８０６の厚みのばらつきといった要因により、改質層８０９がウェーハ８０の内部の下面８００から所定の距離だけ上方の所定の高さ位置Ｚ１に、即ち、ウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に形成できない場合がある。そこで、本発明に係るレーザー加工装置１は、改質層８０９を形成しながらウェーハ８０の下面８００の高さを測定する図２に示す下面高さ測定手段７と図１に示す制御部９とによって、ウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に改質層８０９が形成されていないといった事態が発生するのを防止する。

具体的には、上記のようなレーザー加工手段６０によるウェーハ８０内部における改質層８０９の形成と同時に、図２に示す測定光源７０が例えば波長１３００ｎｍの測定光ＭＬを発する。測定光ＭＬは、アキシコンレンズ７２を通過して断面形状がリング状になり、さらに、偏光ビームスプリッタ７４を通過して利用する偏光面のＰ偏光の測定光ＭＬ１（第２光路）となる。さらに、１／４波長板７３によって円偏光に変換された測定光ＭＬ１は、ダイクロイックミラー７１で反射され、第１光路に導かれ集光器６０２によって、ウェーハ８０の内部の下面８００から所定の距離だけ上方の所定の高さ位置Ｚ１に集光されて照射される。

そして、先に説明したように、ウェーハ８０の上面８０２で反射した図３、図４に示すリング状Ｓ２の反射光ＲＬ２と、ウェーハ８０の下面８００で反射したリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１とは、図２に示す集光器６０２、ダイクロイックミラー７１を介して、１／４波長板７３を通過して、偏光ビームスプリッタ７４に達することで－Ｚ方向に向かう第３光路に導かれる。

リング状Ｓ１の反射光ＲＬ１はアパーチャー７５のピンホール７５０を通過するが、リング状Ｓ２の反射光ＲＬ２はアパーチャー７５で遮断される。そして、本実施形態においては、ハーフミラー７９０によってアパーチャー７５から導かれた反射光ＲＬ１の半分の反射光ＲＬ１２をハーフミラー７９０の反射面７９０２にて反射して直角に＋Ｙ方向へと変更して、他方の反射光ＲＬ１２を反射光集光器７９２に導く。反射光ＲＬ１２の利用については後述する。

ハーフミラー７９０によって分岐されずに第３光路である－Ｚ方向を直進する反射光ＲＬ１は、本実施形態では、シリンドリカルレンズ７８によって、次に到達するスリット７６上において、図４に示すリング状Ｓ１であった反射光ＲＬ１の形状がスリット７６の隙間７６０の幅方向（Ｙ軸方向）と短軸の方向が平行の図５に示す楕円リング状Ｓ７になるように変化する。

図６では、－Ｘ方向に移動する保持テーブル３０に吸引保持されたウェーハ８０に対する相対的な集光器６０２のＸ軸方向における位置の移り変わりをＸ軸位置Ｐ１、及びＸ軸位置Ｐ２で示している。
図５に示す楕円リング状Ｓ７の反射光ＲＬ１は、Ｘ軸位置Ｐ１でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成された際の、測定光ＭＬ１のウェーハ８０の下面８００からの反射光である。そして、Ｘ軸位置Ｐ１でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成された際においては、保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置は制御部９に把握されている正規の高さ位置、即ち、深さＤ１で改質層８０９をウェーハ８０に形成する際の基準を構成する高さ位置であるとする。

ここで、正規の高さ位置の保持面３０２に保持されているウェーハ８０に集光点をウェーハ８０の内部の下面８００から所定の距離だけ上方の所定の高さ位置Ｚ１に位置付けて改質層８０９を形成している際に、図５に示すスリット７６の隙間７６０を通過する楕円リング状Ｓ７の反射光ＲＬ１は、楕円のＹ軸方向両側がスリット７６によって僅かに遮られて、図２に示す電圧測定器７７に入射する。そして、電圧測定器７７によって反射光ＲＬ１の電圧値が例えば図７に示す電圧値Ｖ３と測定される。図２に示す電圧測定器７７は、測定した電圧値Ｖ３についての情報を図１に示す制御部９に送信する。

制御部９の記憶媒体９０には、理論的に、又は過去の実験等によって得られた改質層８０９をウェーハ８０に形成した上面８０２からの深さが所望の所定の深さＤ１（図６参照）である場合に電圧測定器７７が測定する電圧値である図７に示す上限値の電圧Ｖ１～下限値の電圧Ｖ２が、予め設定されて、電圧Ｖ１～電圧Ｖ２の範囲を電圧レンジとして記憶する。
制御部９は、電圧測定器７７から送られてきた測定電圧値Ｖ３を、記憶媒体９０に記憶されている電圧レンジＶ１～Ｖ２に入っているか否かを判断する。ここで、測定電圧値Ｖ３は電圧レンジＶ１～Ｖ２に入っているため、制御部９は、ウェーハ８０の改質層８０９を形成している深さが上面８０２からの所望の所定の深さＤ１であると判断する。

－Ｘ方向に移動する図６に示す保持テーブル３０に吸引保持されたウェーハ８０に対する相対的な集光器６０２のＸ軸方向における位置がＸ軸位置Ｐ２となった場合について以下に説明する。
図６に示すリング状Ｓ３の反射光ＲＬ１は、Ｘ軸位置Ｐ２でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成される／された際の、測定光ＭＬ１のウェーハ８０の下面８００からの反射光である。そして、Ｘ軸位置Ｐ２でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成される／された際においては、保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置は制御部９に把握されている正規の高さ位置よりも保持面３０２の高さのばらつきによって所定の距離（μｍ）高くなっている。即ち、加工送り位置の変化に応じて保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置が正規の高さ位置よりも高くなってしまい、このためにウェーハ８０の上面８０２及び下面８００の高さ位置も高くなってしまっている。

そして、高さ位置が固定されている集光器６０２から照射される図２に示すレーザー光線ＬＢの集光点の高さ位置Ｚ１とウェーハ８０の下面８００との間の距離が、Ｘ軸位置Ｐ２の場合はＸ軸位置Ｐ１の場合よりも小さくなり、ウェーハ８０の上面８０２から集光点までの深さが、深さＤ１よりも深い深さＤ３となり、従来ならばウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に改質層８０９が形成されていない事態が連続して生じてしまい、全ての分割予定ライン８０３（図１参照）に沿って改質層８０９を形成した後でなければ、該事態が発生していたことを判断できなかった。

しかし、下面高さ測定手段７により上記事態が生じることを防ぐことができる。まず、Ｘ軸位置Ｐ２におけるリング状Ｓ３の反射光ＲＬ１は、Ｘ軸位置Ｐ１におけるリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１よりもリング径が小さくなる。即ち、正規の高さ位置よりも高い保持面３０２に保持されているウェーハ８０に集光点をウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１よりも深い深さＤ３に位置付けて改質層８０９を形成しようとしている際／した際に、先に説明したルートを通りスリット７６の隙間７６０を通過する図８に示す楕円リングＳ８状（図５に示す楕円リング状Ｓ７よりもリング外径が小さくリング幅は同じである楕円リングＳ８状）の反射光ＲＬ１は、スリット７６に遮られることなく例えば全て図２に示す電圧測定器７７に入射する。そして、電圧測定器７７によって楕円リングＳ８状の反射光ＲＬ１の電圧値が例えば図７に示す電圧値Ｖ４と測定され、電圧値Ｖ４は、電圧値Ｖ３よりも高い電圧値となる。電圧測定器７７は、測定した電圧値Ｖ４についての情報を図１に示す制御部９に送信する。

制御部９は、電圧測定器７７から送られてきた測定電圧値Ｖ４が予め設定された電圧レンジＶ１～Ｖ２に入っておらず、即ち、上限の電圧Ｖ１を超えているため、ウェーハ８０の改質層８０９を形成しようとしている深さが上面８０２からの所定の深さＤ１ではないと判断する。

そして、制御部９は、例えば、図２に示すレーザー発振器６００のＱスイッチをＯＦＦしたり、図１、図６に示す保持テーブル３０の－Ｘ方向への加工送りを停止したりして、ウェーハ８０に対し所定の深さＤ１でない改質層８０９が連続して形成されないように、レーザー加工を停止させる制御を行う。

－Ｘ方向に移動する図９に示す保持テーブル３０に吸引保持されたウェーハ８０に対する相対的な集光器６０２のＸ軸方向における位置が例えばＸ軸位置Ｐ１からＸ軸位置Ｐ３となった場合について以下に説明する。
図９に示すリング状Ｓ４の反射光ＲＬ１は、Ｘ軸位置Ｐ３でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成された際の、測定光ＭＬ１のウェーハ８０の下面８００からの反射光である。そして、Ｘ軸位置Ｐ３でウェーハ８０にレーザー加工手段６０によって改質層８０９が形成される際／された際においては、保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置は制御部９に把握されている正規の高さ位置よりも保持面３０２の高さのばらつきによって所定の距離（μｍ）低くなっている。即ち、加工送り位置の変化に応じて保持テーブル３０の保持面３０２の高さ位置が正規の高さ位置よりも低くなってしまい、このためにウェーハ８０の上面８０２及び下面８００の高さ位置も正規の高さいちよりも相対的に低くなってしまっている。

そして、高さ位置が固定されている集光器６０２から照射される図２に示すレーザー光線ＬＢの集光点の高さ位置Ｚ１とウェーハ８０の下面８００との間の距離が、Ｘ軸位置Ｐ３の場合においてはＸ軸位置Ｐ１の場合よりも大きくなり、ウェーハ８０の上面８０２から集光点までの深さが、深さＤ１よりも浅い深さＤ４となり、従来であればウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に改質層８０９が形成されていない事態が連続して生じてしまい、全ての分割予定ライン８０３に沿って改質層８０９を形成した後でなければ、該事態が発生していたことを判断できなかった。

しかし、下面高さ測定手段７により上記事態が生じることを防ぐことができる。まず、Ｘ軸位置Ｐ３におけるリング状Ｓ４の反射光ＲＬ１は、Ｘ軸位置Ｐ１におけるリング状Ｓ１の反射光ＲＬ１よりもリング径が大きくなる。即ち、正規の高さ位置よりも低い保持面３０２に保持されているウェーハ８０に、集光点をウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１よりも浅い深さＤ４に位置付けて改質層８０９を形成しようとしている際／した際に、先に説明したルートを通りスリット７６の隙間７６０を通過する図１０に示す楕円リングＳ９状（図５に示す楕円リング状Ｓ７よりもリング外径が大きくリング幅は同じ楕円リングＳ９状）の反射光ＲＬ１は、図５に示す場合よりも図９に示すように多く遮られて図２に示す電圧測定器７７に入射する。そして、電圧測定器７７によって楕円リングＳ９状の反射光ＲＬ１の電圧値が、例えば図７に示す電圧値Ｖ５と測定される。電圧値Ｖ５は、電圧値Ｖ３よりも低い電圧値となる。電圧測定器７７は、測定した電圧値Ｖ５についての情報を図１に示す制御部９に送信する。

制御部９は、電圧測定器７７から送られてきた図７に示す測定電圧値Ｖ５が予め設定された電圧レンジＶ１～Ｖ２に入っておらず、即ち、下限の電圧Ｖ２未満となっているため、ウェーハ８０の改質層８０９を形成しようとしている深さが上面８０２からの所定の深さＤ１ではないと判断する。

そして、制御部９は、例えば、レーザー発振器６００のＱスイッチをＯＦＦしたり、保持テーブル３０の－Ｘ方向への加工送りを停止したりして、ウェーハ８０に対し所定の深さＤ１でない改質層８０９が連続して形成されないように、レーザー加工を停止させる制御を行う。

下面高さ測定手段７と制御部９とによって、ウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に改質層８０９が形成されていないといった事態が発生するのが防止されつつ、図２に示すレーザー光線ＬＢを図１に示す分割予定ライン８０３に沿って照射しつつ、ウェーハ８０を－Ｘ方向に所定の速度で加工送りしていく。例えば、一本の分割予定ライン８０３に対してレーザー光線ＬＢを照射し終えるＸ軸方向の所定の位置までウェーハ８０が－Ｘ方向に進行すると、ウェーハ８０の－Ｘ方向（往方向）での加工送り、及びレーザー光線ＬＢの発振を一度停止させる。

次いで、図１に示す保持テーブル３０をＹ軸方向へ割り出し送りして、レーザー光線ＬＢが照射された分割予定ライン８０３の隣に位置しレーザー光線ＬＢがまだ照射されていない分割予定ライン８０３と集光器６０２とのＹ軸方向における位置づけを行う。そして、ウェーハ８０を＋Ｘ方向（復方向）へ加工送りし、往方向でのレーザー光線ＬＢの照射と同様に分割予定ライン８０３に沿ってレーザー光線ＬＢが照射される。順次同様のレーザー光線ＬＢの照射を行うことにより、同方向の全ての分割予定ライン８０３にレーザー光線ＬＢが照射される。さらに、保持テーブル３０を９０度回転させてから同様のレーザー光線ＬＢの照射を行うと、縦横全ての分割予定ライン８０３に沿ってレーザー光線ＬＢが照射され、縦横全ての分割予定ライン８０３に沿って上面８０２からの所定の深さＤ１の位置に改質層８０９が形成される。

上記一本の分割予定ライン８０３に対してレーザー光線ＬＢを照射し終えるＸ軸方向の所定の位置までウェーハ８０が－Ｘ方向に進行したことの判断を、本実施形態においては例えばウェーハ有無判断部７９９が判断してもよい。具体的には、下面高さ測定手段７と制御部９とによって、ウェーハ８０の上面８０２から所定の深さＤ１に改質層８０９が形成されていないといった事態が発生するのが防止されつつ、図２に示すハーフミラー７９０によって分岐されたリング状Ｓ１の他方の反射光ＲＬ１２が反射光集光器７９２によって集光されてウェーハ有無判断部７９９に照射されている。

ウェーハ有無判断部７９９は、予め、理論的に、又は過去の実験等によって得られた集光器６０２の下方におけるウェーハ８０の有無、即ち、保持テーブル３０に保持されているウェーハ８０にレーザー光線ＬＢとともに測定光ＭＬ１が照射されているか、又は、一本の分割予定ライン８０３に対してレーザー光線ＬＢを照射し終えるＸ軸方向の所定の位置までウェーハ８０が例えば－Ｘ方向に進行することで、レーザー光線ＬＢとともに測定光ＭＬ１がウェーハ８０の外周縁を超えてウェーハ８０から外れてテープ８０６を透過して保持テーブル３０の保持面３０２に照射されているか否かを判断できる所定の閾値（電圧値）が記憶されている。

そして、レーザー光線ＬＢとともに測定光ＭＬ１がウェーハ８０の外周縁を超えてテープ８０６を透過して保持テーブル３０の保持面３０２に照射されることで、測定光ＭＬ１の大部分が保持面３０２に反射されることによってウェーハ有無判断部７９９が測定する電圧値が増大して閾値を超えると、ウェーハ有無判断部７９９は集光器６０２の下方におけるウェーハ８０の有無、即ち、保持テーブル３０に保持されているウェーハ８０にレーザー光線ＬＢが照射されていないと判断して、該情報を制御部９に送信する。そして、制御部９は、例えば、一時的にレーザー加工手段６０からのレーザー光線ＬＢの照射を停止するとともに、保持テーブル３０をＹ軸方向に割り出し送りして、レーザー光線ＬＢが照射された分割予定ライン８０３の隣に位置しレーザー光線ＬＢがまだ照射されていない分割予定ライン８０３と集光器６０２とのＹ軸方向における位置づける制御を行うことができる。

上記のように本発明に係るレーザー加工装置１は、改質層８０９を形成しながらウェーハ８０の下面８００の高さを測定する下面高さ測定手段７を備え、下面高さ測定手段７は、ウェーハ８０に対して透過性を有する波長でかつレーザー光線ＬＢとは異なる波長の測定光ＭＬを発光する測定光源７０と、ウェーハ８０に向かってレーザー加工手段６０の集光器６０２を通過するレーザー光線ＬＢのＺ軸方向の第１光路に配置しレーザー光線ＬＢを透過させ、かつ、第１光路に直交する方向（Ｙ軸方向）の第２光路の測定光ＭＬ１を反射させ第１光路へと導くダイクロイックミラー７１と、第２光路に配置し測定光源７０から発光された測定光ＭＬの断面形状をリング状にするアキシコンレンズ７２と、ダイクロイックミラー７１とアキシコンレンズ７２との間の第２光路に配置し測定光ＭＬ１とウェーハ８０で測定光ＭＬ１が反射した反射光ＲＬ（ウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光ＲＬ２、及びウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１）とを透過させる１／４波長板７３と、１／４波長板７３とアキシコンレンズ７２との間の第２光路に配置し測定光ＭＬを透過させ利用する偏光面を有する測定光ＭＬ１の反射光ＲＬを反射させ第２光路に直交するＺ軸方向の第３光路へ反射光ＲＬを導く偏光ビームスプリッタ７４と、第３光路に導かれた反射光ＲＬのうちウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１を通過させるピンホール７５０を有しウェーハ８０の上面８０２で反射した反射光ＲＬ２を遮光するアパーチャー７５と、アパーチャー７５を通過した反射光ＲＬ１を通過可能な所定の幅の隙間７６０を有するスリット７６と、隙間７６０を通過した反射光ＲＬ１の電圧を測定する電圧測定器７７と、を備えることで、制御部９が電圧測定器７７によって測定した電圧値が、予め設定した電圧以上予め設定した電圧以下の電圧レンジを外れていたら改質層８０９を形成した深さが適切な所定の深さではないと判断しレーザー加工を停止させることが可能となる。したがって、全ての分割予定ライン８０３の加工をしなくとも、レーザー加工を行っている最中に改質層８０９をウェーハ８０の所定の深さに正常に形成できているかいないかを判断してウェーハ８０のデバイス８０４を破損させないようにすることが可能となり、また、全ての分割予定ライン８０３を加工して加工不良のウェーハ８０を生み出してしまうことが無い。

本発明に係るレーザー加工装置１において、アパーチャー７５とスリット７６との間の第３光路に配置し、アパーチャー７５を通過したウェーハ８０の下面８００で反射した反射光ＲＬ１の断面形状を楕円リング状にするシリンドリカルレンズ７８を備えることで、アパーチャー７５を通過した反射光ＲＬ１が断面形状がリング状である場合よりも楕円リング状である場合の方が、反射光の光量の増減が小さくてもスリット７６で変化量を増幅させて検出することが可能となり、結果、電圧測定器７７により測定されたスリット７６の隙間７６０を通過した反射光ＲＬ１の電圧値を電圧レンジと比較した際に該電圧値が電圧レンジに含まれるか否かをより明確に判断可能となる。

本発明に係るレーザー加工装置１において、アパーチャー７５とスリット７６との間の第３光路に配置し反射光ＲＬ１を２分岐させるハーフミラー７９０と、ハーフミラー７９０で２分岐した一方の反射光ＲＬ１の電圧を電圧測定器７７で測定し、他方の反射光ＲＬ１２を集光させる反射光集光器６０２とを備えることで、フォトディテクタ等のウェーハ有無判断部７９９が反射光集光器６０２で集光した集光点で反射光ＲＬ１２の電圧を測定して、集光器６０２の下方におけるウェーハ８０の有無を判断することが可能となる。

なお、本発明に係るレーザー加工装置１は上記実施形態に限定されるものではなく、また、添付図面に図示されているレーザー加工装置１の各構成の形状等についても、これに限定されず、本発明の効果を発揮できる範囲内で適宜変更可能である。

８０：ウェーハ ８００：ウェーハの下面 ８０３：分割予定ライン ８０４：デバイス
８０２：ウェーハの上面 ８０６：テープ ８０８：環状フレーム ８３：ウェーハカセット
１：レーザー加工装置 １０：基台 １１：コラム １３：カセット載置台
１４：昇降エレベータ １５１：プッシュプル １５３：センタリングガイド
２０：割り出し送り手段 ２１：加工送り手段 ２１０：ボールネジ ２１２：モータ
３０：保持テーブル ３０２：保持面 ３２：回転手段 ３３：固定クランプ
１７：搬送手段 １７０：搬送パッド １７１：搬送パッド移動手段 １７２：昇降手段
１８：洗浄手段 １８０：スピンナテーブル １８１：洗浄ノズル
５０：アライメント手段 ５００：照明 ５０２：撮像手段
６０：レーザー加工手段 ６００：レーザー発振器 ６０２：集光器 ６０２０：集光レンズ ６０８：ミラー
７：下面高さ測定手段 ７０：測定光源 ７１：ダイクロイックミラー
７２：アキシコンレンズ
７３：１／４波長板 ７４：偏光ビームスプリッタ
７５：アパーチャー ７５０：ピンホール
７６：スリット ７６０：隙間 ７７：電圧測定器
７８：シリンドリカルレンズ
７９０：ハーフミラー ７９２：反射光集光器 ７９９：ウェーハ有無判断部
ＬＢ：レーザー光線 ＭＬ：測定光 ＲＬ：反射光 ＲＬ１：ウェーハの下面で反射した反射光 ＲＬ２：ウェーハの上面で反射した反射光

Claims (3)

1. 保持面でウェーハを保持する保持テーブルと、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウェーハの上面から入射させ内部に集光させた集光点で改質層を形成するレーザー加工手段と、該保持テーブルと該レーザー加工手段とを相対的に該保持面に平行な水平方向に加工送りする加工送り手段と、を備えるレーザー加工装置であって、
   該レーザー加工手段は、該レーザー光線を発振するレーザー発振器と、該レーザー光線をウェーハの内部に集光させる集光器と、を備え、
   該改質層を形成しながらウェーハの下面の高さを測定する下面高さ測定手段を備え、
   該下面高さ測定手段は、ウェーハに対して透過性を有する波長でかつ該レーザー光線とは異なる波長の測定光を発光する測定光源と、ウェーハに向かって該集光器を通過する該レーザー光線の第１光路に配置し該レーザー光線を透過させ、かつ、該第１光路に直交する方向の第２光路の該測定光を反射させ該第１光路へと導くダイクロイックミラーと、該第２光路に配置し該測定光源から発光された該測定光の断面形状をリング状にするアキシコンレンズと、該ダイクロイックミラーと該アキシコンレンズとの間の該第２光路に配置し該測定光とウェーハで該測定光が反射した反射光とを透過させる１／４波長板と、該１／４波長板と該アキシコンレンズとの間の該第２光路に配置し該測定光を透過させ該反射光を反射させ該第２光路に直交する第３光路へ該反射光を導く偏光ビームスプリッタと、該第３光路に導かれた該反射光のうちウェーハの下面で反射した該反射光を通過させるピンホールを有しウェーハの上面で反射した該反射光を遮光するアパーチャーと、該アパーチャーを通過した該反射光を通過可能な所定の幅の隙間を有するスリットと、該隙間を通過した該反射光の電圧を測定する電圧測定器と、を備え、
   さらに、該電圧測定器によって測定した電圧値が、予め設定した電圧以上予め設定した電圧以下の電圧レンジを外れていたら該改質層を形成した深さが所定の深さではないと判断しレーザー加工を停止させる制御部を備えるレーザー加工装置。
2. 前記アパーチャーと前記スリットとの間の前記第３光路に配置し、該アパーチャーを通過したウェーハの下面で反射した前記反射光の断面形状を楕円リング状にするシリンドリカルレンズを備える請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 前記アパーチャーと前記スリットとの間の前記第３光路に配置し前記反射光を２分岐させるハーフミラーと、該ハーフミラーで２分岐した一方の該反射光の電圧を前記電圧測定器で測定し、他方の該反射光を集光させる反射光集光器と、該反射光集光器で集光した集光点で該反射光の電圧を測定し前記集光器の下方におけるウェーハの有無を判断するウェーハ有無判断部と、を備える請求項１又は請求項２記載のレーザー加工装置。

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