JP2022072131A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光点位置の検出を自動的に実施できるレーザー加工装置の提供。【解決手段】チャックテーブル２５に保持された検査用ウェーハ１０に集光点Ｐを位置付けるＺ軸方向の位置を基準として、集光器６４をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向にチャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して複数の第１の加工痕を形成し、撮像手段７で第１の加工痕を撮像して記憶し、これを画像処理して、第１の最小加工痕を抽出し、検査用ウェーハに集光点を位置付ける第１の最小加工痕Ｚ位置を基準として、集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向にチャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、複数の第２の加工痕を形成し、これを撮像して記憶し、これを画像を処理して第２の加工痕の第２の最小加工痕を抽出し、第２の最小加工痕に対応した集光点のＺ軸方向の第２の最小加工痕Ｚ位置を記憶部１１０に記憶する。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

レーザー加工装置は、被加工物を保持するＸ軸及びＹ軸で規定され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に対して吸収性を有する波長のレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すレーザー照射手段と、該保持手段と該レーザー照射手段とを相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に加工送りする送り手段と、加工領域を撮像する撮像手段と、制御手段と、を少なくとも備え、該レーザー照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を集光する集光器と、該集光器を該保持面に直交するＺ軸方向に移動するＺ軸移動手段と、を備えて、ウエーハにレーザー加工を施すことができる。

レーザー加工装置においては、集光器によって集光されるレーザー光線の集光点が、Ｚ軸方向において所望の位置に正確に位置付けられなければならず、また、該集光点の位置は、レーザー加工装置によってレーザー加工が施される時間の経過と共にずれてしまうことから、オペレータの作業によって、定期的又は任意的に集光点の位置の確認を行い、必要に応じて集光点のＺ軸方向における基準位置の補正を実施している（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１３－７８７８５号公報

上記した特許文献１に記載の技術では、チャックテーブルに検査用のウエーハを保持し、レーザー光線を集光して照射する集光器をＺ軸方向に移動させると共に、該チャックテーブルをＸ軸方向又はＹ軸方向に移動してレーザー光線を照射して、直線状のレーザー加工溝（加工痕）を形成し、その後、撮像手段によって該レーザー加工溝を撮像して表示手段に表示し、該レーザー加工溝が最も細くなる位置に基づき、集光点位置に対応するＺ軸方向の位置を検出している。

しかし、上記した検出方法においてレーザー加工溝が最も細くなる位置を判別して、その位置を特定することは容易ではなく、集光器による集光点の位置を特定するのに時間が掛かり、生産性が悪いという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー光線の集光点位置の検出を、時間を掛けずに自動的に実施できる生産性に優れたレーザー加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持するＸ軸及びＹ軸で規定される保持面を備えたチャックテーブルを有する保持手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に加工送りする送り手段と、被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、制御手段と、を少なくとも備えたレーザー加工装置であって、該レーザー照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光器と、該集光器を該チャックテーブルの保持面に直交するＺ軸方向に移動するＺ軸移動手段とを備え、該制御手段は、該集光器によって位置付けられる集光点のＺ軸方向の位置を記憶するＺ位置記憶部と、該Ｚ位置記憶部に記憶された該位置を基準とする粗密間隔の検査範囲と精密範囲の検査範囲とを設定する検査範囲設定部と、該撮像手段によって撮像した被加工物の加工領域の画像を該粗密間隔の検査範囲及び該精密間隔の検査範囲に対応して記憶する画像記憶部と、該画像記憶部に記憶された該画像を処理する画像処理部と、を備え、該制御手段は、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付けるＺ軸方向の該位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該粗密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第１の加工痕を形成し、該撮像手段で該第１の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第１の加工痕の画像を処理して、該第１の加工痕の中で最も小さい第１の最小加工痕を抽出し、該第１の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向における第１の最小加工痕Ｚ位置を検出し、さらに、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付ける第１の最小加工痕Ｚ位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該精密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第２の加工痕を形成し、該撮像手段で該第２の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第２の加工痕の画像を処理して該第２の加工痕の中で最も小さい第２の最小加工痕を抽出し、該第２の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向の第２の最小加工痕Ｚ位置を検出し、該第２の最小加工痕Ｚ位置を該Ｚ位置記憶部に記憶するレーザー加工装置が提供される。

該粗密間隔の検査範囲とは、粗密間隔がＺ軸方向において５０μｍ以上であって、検査範囲が±２．０ｍｍ以上であり、該精密間隔の検査範囲とは、精密間隔がＺ軸方向において５μｍ以下であって、検査範囲が±０．２ｍｍ以下であることが好ましい。また、上記レーザー加工装置は、表示手段を備え、該表示手段は、該撮像手段が撮像した加工痕の画像を表示すると共に、該加工痕に対応する集光点のＺ座標位置を表示することが好ましい。

本発明のレーザー加工装置のレーザー照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光器と、該集光器をチャックテーブルの保持面に直交するＺ軸方向に移動するＺ軸移動手段とを備え、制御手段は、該集光器によって位置付けられる集光点のＺ軸方向の位置を記憶するＺ位置記憶部と、該Ｚ位置記憶部に記憶された該位置を基準とする粗密間隔の検査範囲と精密範囲の検査範囲とを設定する検査範囲設定部と、該撮像手段によって撮像した被加工物の加工領域の画像を該粗密間隔の検査範囲及び該精密間隔の検査範囲に対応して記憶する画像記憶部と、該画像記憶部に記憶された該画像を処理する画像処理部と、を備え、該制御手段は、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付けるＺ軸方向の該位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該粗密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第１の加工痕を形成し、該撮像手段で該第１の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第１の加工痕の画像を処理して、該第１の加工痕の中で最も小さい第１の最小加工痕を抽出し、該第１の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向における第１の最小加工痕Ｚ位置を検出し、さらに、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付ける第１の最小加工痕Ｚ位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該精密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第２の加工痕を形成し、該撮像手段で該第２の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第２の加工痕の画像を処理して該第２の加工痕の中で最も小さい第２の最小加工痕を抽出し、該第２の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向の第２の最小加工痕Ｚ位置を検出し、該第２の最小加工痕Ｚ位置を該Ｚ位置記憶部に記憶するようにしたので、自動的に加工痕が最も小さくなる集光点のＺ座標位置を求めることができ、生産性が向上する。

レーザー加工装置の全体斜視図である。 図１のレーザー加工装置に配設されたレーザー照射手段の光学系を示すブロック図である。 第１の加工痕を形成するレーザー加工の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）第１の加工痕を撮像手段により撮像する態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す実施態様で撮像された第１の加工痕の拡大図である。 第２の加工痕を形成するレーザー加工の実施態様を示す斜視図である。 （ａ）第２の加工痕を撮像手段により撮像する態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示す実施態様で撮像された第２の加工痕の拡大図である。

以下、本発明に基づいて構成されるレーザー加工装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態のレーザー加工装置１が示されている。レーザー加工装置１は、被加工物を保持する保持手段２と、保持手段２が配設される基台３と、レーザー照射手段６と、保持手段２とレーザー照射手段６とを相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に加工送りする送り手段として配設された移動手段３０と、撮像手段７と、表示手段９と、後述する制御手段（図２において１００で示す）とを備える。

保持手段２は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台３に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、Ｘ軸方向と直交する図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２３と、支柱２３の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には長穴を通って上方に延び、該Ｘ軸と該Ｙ軸で規定される保持面２５ａを有するチャックテーブル２５が配設されており、チャックテーブル２５は、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。保持面２５ａは、通気性を有する多孔質材料から形成されて、支柱２３の内部を通る流路によって図示しない吸引源に接続されている。なお、図１の左上方には、本実施形態のレーザー加工装置１によってレーザー加工が施される被加工物として用意された検査用ウエーハ１０が示されており、検査用ウエーハ１０は、表面及び裏面に何も形成されていない、例えばシリコンのウエーハであり、厚さは７００μｍのものが採用される。検査用ウエーハ１０は、粘着テープＴを介して、環状のフレームＦによって支持されている。

移動手段３０は、基台３上に配設され、保持手段２をＸ軸方向に加工送りするＸ軸方向送り手段３１と、Ｙ軸方向可動板２２をＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸方向送り手段３２と、を備えている。Ｘ軸方向送り手段３１は、パルスモータ３３の回転運動を、ボールねじ３４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台３上の案内レール３ａ、３ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向送り手段３２は、パルスモータ３５の回転運動を、ボールねじ３６を介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及びチャックテーブル２５には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２５のＸ軸座標、Ｙ軸座標、周方向の回転位置が正確に検出されて、その位置情報は、レーザー加工装置１の該制御手段に送られる。そして、その位置情報に基づき該制御手段から指示される指示信号により、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及び図示しないチャックテーブル２５の回転駆動手段が駆動されて、基台３上の所望の位置にチャックテーブル２５を位置付けることができる。

図１に示すように、保持手段２の側方には、枠体３７が立設される。枠体３７は、基台３上に配設され該Ｘ軸方向及び該Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向（上下方向）に沿って配設された垂直壁部３７ａ、及び垂直壁部３７ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部３７ｂと、を備えている。枠体３７の水平壁部３７ｂの内部には、レーザー照射手段６の光学系が収容されており、該光学系の一部を構成する集光器６４が水平壁部３７ｂの先端部下面に配設されている。

撮像手段７は、主として加工領域を撮像するアライメントに使用されるものであり、水平壁部３７ｂの先端部下面であって、レーザー照射手段６の集光器６４とＸ軸方向に間隔をおいた位置に配設されている。撮像手段７には、可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）、及び可視光線を照射する照明手段等が含まれる。撮像手段７によって撮像された画像は、該制御手段に送られる。

図２を参照しながら、レーザー加工装置１の水平壁部３７ｂに収容されるレーザー照射手段６の光学系について説明する。図２に示すように、レーザー照射手段６は、チャックテーブル２５に保持される検査用ウエーハ１０に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線ＬＢを発振する発振器６１と、発振器６１が発振したパルスレーザー光線ＬＢを所望の出力に調整するアッテネータ６２と、アッテネータ６２によって出力が調整されたパルスレーザー光線ＬＢの光路方向を任意の方向に変換する反射ミラー６３と、反射ミラー６３によって光路方向が変更されたパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光器６４と、を備えている。集光器６４には、チャックテーブル２５に保持された検査用ウエーハ１０に集光点Ｐを位置付ける集光レンズ６４１が配設されている。

レーザー照射手段６は、集光器６４をチャックテーブル２５の保持面２５ａに直交するＺ軸方向に沿って移動して集光点の位置を調整するＺ軸移動手段５と、集光器６４により集光されて形成される集光点のＺ軸方向の位置を検出するＺ位置検出手段８とを備えている。Ｚ軸移動手段５は、図に示す制御手段１００の駆動パルスによって駆動されるパルスモータ５１と、該パルスモータ５１の出力軸に接続されるボールねじ５２とを備え、パルスモータ５１の正転、逆転によって該ボールねじ５２が駆動されて、集光器６４がＺ軸方向において移動させられる。Ｚ位置検出手段８は、基台３に対して相対的にその位置が固定されたＺ軸スケール８１と、集光器６４に付帯して集光器６４と共にＺ軸方向に移動してＺ軸スケール８１のメモリを読み取るＺ位置読み取り部８２とを備えており、チャックテーブル２５の保持面２５ａを基準として、保持面２５ａからＺ位置読み取り部８２までの距離が検出される。Ｚ軸移動手段５と、Ｚ位置検出手段８は、図に示すように制御手段１００に接続されている。さらに、制御手段１００には、集光器６４に対してＸ軸方向で隣接した位置に配設された撮像手段７及び表示手段９が接続されており、撮像手段７によって撮像された画像は、制御手段１００に送られると共に、表示手段９に表示される。

制御手段１００は、コンピュータから構成され、集光器６４の集光点ＰのＺ軸方向の位置を記憶するＺ位置記憶部１１０と、Ｚ位置記憶部１１０に記憶された所定の位置を基準として集光点Ｐのずれを検査するための、粗密間隔の検査範囲と精密範囲の検査範囲とを設定する検査範囲設定部１２０と、撮像手段７によって撮像した画像を粗密間隔の検査範囲及び精密間隔の検査範囲に対応して記憶する画像記憶部１３０と、画像記憶部１３０に記憶された画像を処理する画像処理部１４０と、を備えている。

本実施形態のレーザー加工装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、本実施形態の機能・作用について、前記した図１に加え、図２～図６を参照しながら、以下に説明する。

本実施形態を実施するに際し、まず、図１に示す検査用ウエーハ１０を用意し、チャックテーブル２５の保持面２５ａに載置して、図示を省略する吸引源を作動して、粘着テープＴ、及び環状のフレームＦを介して吸引保持して固定する。

チャックテーブル２５に検査用ウエーハ１０を固定したならば、上記した制御手段１００に記憶された制御プログラムに基づいて、制御手段１００のＺ位置記憶部１１０に記憶された集光点ＰのＺ位置を補正すべく、レーザー加工装置１の実際の集光点の位置を検出する。より具体的には、まず、図２に示すように、上記した移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向及びＹ軸方向で移動し、検査用ウエーハ１０上の所定の加工開始位置をレーザー照射手段６の集光器６４の直下に位置付ける。

ここで、本実施形態の制御手段１００のＺ位置記憶部１１０には、集光器６４によって集光されるパルスレーザー光線ＬＢの集光点Ｐを検査用ウエーハ１０の上面を形成する表面１０ａに位置付けた場合の補正前のＺ軸方向の位置Ｚ０が予め記憶されている。そして、該位置Ｚ０に基づいて、Ｚ軸移動手段５が作動され、集光点Ｐが、検査用ウエーハ１０の表面１０ａ近傍に位置付けられる。本実施形態の集光器６４に配設された集光レンズ６４１の焦点距離Ｚａは、例えば５０ｍｍであり、集光点Ｐから該Ｚ位置読み取り部８２までの設計上の距離は１００ｍｍである。そして、本実施形態においては、検査用ウエーハ１０の厚みが７００μｍ（＝０．７ｍｍ）であることから、Ｚ位置記憶部１１０に記憶された補正前の集光点ＰのＺ軸方向の位置Ｚ０は１００．７ｍｍである。なお、本実施形態では、レーザー加工装置１において、レーザー加工が繰り返し実施されていることにより、Ｚ位置記憶部１１０に記憶された位置Ｚ０に基づき位置付けられる集光点Ｐは検査用ウエーハ１０の表面１０ａ上からＺ軸方向で所定量ずれているものとして以下説明を続ける。

Ｚ位置記憶部１１０に記憶された位置Ｚ０を基準として、制御手段１００の検査範囲設定部１２０によって設定される粗密間隔の検査範囲に基づきＺ軸移動手段５が作動される。そして、Ｚ軸移動手段５により、集光器６４をＺ軸方向に間欠的に移動すると共に、Ｘ軸方向にチャックテーブル２５を間欠的に移動してパルスレーザー光線ＬＢを照射する。より具体的には、検査範囲設定部１２０によって設定される粗密間隔は、例えば５０μｍであり、上記した位置Ｚ０に対する焦点Ｚ軸方向のずれ量は、経験的に±１．０ｍｍ未満であることから、その検査範囲は、例えば±１．０ｍｍに設定される。そして、まず、Ｚ軸移動手段５を作動させて、集光器６４を、Ｚ位置検出手段８によって検出されるＺ位置が、Ｚ０－１ｍｍとなる位置（図中下方側）に移動して、最初のパルスレーザー光線ＬＢを照射して、図３にＲ１で示す加工痕を形成する。これに続き、Ｚ軸移動手段５を作動して、集光器６４を、粗密間隔である５０μｍずつ上方に間欠的に移動すると共に、これと同期して移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向において間欠的に例えば５ｍｍずつ移動させ、この間欠的な動作と同期させてパルスレーザー光線ＬＢを１ショットずつ照射する。このようにして、Ｚ位置検出手段８によって検出されるＺ軸方向の位置が、Ｚ０＋１ｍｍとなるまで、集光器６４と移動手段３０とを間欠的に作動させると共に、パルスレーザー光線ＬＢを間欠的に１ショットずつ照射する。なお、パルスレーザー光線ＬＢを照射する際には、パルスレーザー光線ＬＢを照射した位置のＸ座標及びＹ座標に対応して、Ｚ位置検出手段８によって検出される集光点ＰのＺ軸方向の位置が制御手段１００に記憶される。以上により、図３に示すように、検査用ウエーハ１０の表面１０ａ上に間欠的に５ｍｍ間隔でアブレーション加工が施され、Ｘ軸方向に沿って、４１個の第１の加工痕Ｒｎが形成される。なお、図３では、説明の都合上、第一の加工痕Ｒｎを実際の寸法より大きく記載しており、また、第１の加工痕Ｒｎは実際よりも少ない数で記載している。

なお、上記したレーザー加工におけるレーザー加工条件は、例えば、以下のように設定される。
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：３Ｗ
焦点距離 ：５０ｍｍ
加工送り速度 ：２００ｍｍ／秒

上記したように４１個の第１の加工痕Ｒｎを形成したならば、図４（ａ）に示すように、検査用ウエーハ１０を、撮像手段７の直下に位置付けて、撮像手段７によって、検査用ウエーハ１０の表面１０ａに形成された第１の加工痕Ｒｎを撮像する。より具体的には、移動手段３０のＸ軸方向送り手段３１を作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向に移動しながら４１個の第１の加工痕Ｒｎについて、Ｒ１から順次１つずつ撮像する。このようにして撮像手段７によって撮像した第１の加工痕Ｒｎの画像を加工痕毎に制御手段１００の画像記憶部１３０に記憶する。撮像手段７によって撮像された画像は、制御手段１００を介して表示手段９に表示することができる。また、上記したように、各加工痕に対応して、各加工痕が形成された際に集光点Ｐが位置付けられたＺ軸方向の位置が制御手段１００に記憶されていることから、表示手段９に該画像を表示する際に、各加工痕と共に、各加工痕に対応してＺ位置検出手段８によって検出されたＺ座標位置を表示することができる。

次いで、画像記憶部１３０に記憶された第１の加工痕Ｒｎを画像処理部１４０によって画像処理を実施する。該画像処理とは、画像記憶部１３０に記憶された個々の加工痕の画像を解析し、各加工痕の面積を演算し、最も小さい加工痕を抽出する処理である。この画像処理部１４０の作用によって、図４（ｂ）に示すように、第１の加工痕Ｒｎに含まれる加工痕のうち、最も小さい第１の最小加工痕Ｒａを抽出する。第１の最小加工痕Ｒａを抽出したならば、第１の最小加工痕Ｒａに対応しＺ位置検出手段８によって検出されたＺ軸方向における位置を、該第１の最小加工痕Ｚ位置Ｚ１として、Ｚ位置記憶部１１０に記憶する。

次いで、移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５を、図５に矢印Ｙで示すＹ軸方向に割り出し送りすると共にＸ軸方向送り手段３１を作動してパルスレーザー光線ＬＢの照射開始位置（図中Ｓ１で示す位置）上に集光器６４を位置付け、制御手段１００の検査範囲設定部１２０に設定される精密間隔の検査範囲に基づいてＺ軸移動手段５を作動し、集光器６４をＺ軸方向に間欠的に移動すると共に、Ｘ軸方向にチャックテーブル２５を間欠的に移動してパルスレーザー光線ＬＢを照射する。より具体的には、検査範囲設定部１２０によって設定される精密間隔は、例えば５μｍであり、その検査範囲は、例えば±５０μｍに設定される。この検査範囲は、さらに小さい加工痕が確実に含まれるように余裕をみて設定される範囲である。そして、集光器６４のＺ軸方向の位置を移動して、Ｚ位置検出手段８によって検出される位置が、上記した第１の最小加工痕Ｚ位置であるＺ１－５０μｍとなる位置（図中下方側）に位置付けて、最初のパルスレーザー光線ＬＢを照射して、図５にＳ１で示す加工痕を形成する。これに続き、Ｚ軸移動手段５を作動して、集光器６４を精密間隔である５μｍずつ上方に間欠的に移動すると共に、移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向において間欠的に例えば５ｍｍずつ移動させながら、パルスレーザー光線ＬＢを１ショットずつ照射する。このようにして、Ｚ位置検出手段８によって検出されるＺ軸方向の位置が図中上方側のＺ１＋５０μｍとなるまで、集光器６４を間欠的にＺ軸方向で上昇させると共に、パルスレーザー光線ＬＢを間欠的に１ショットずつ照射して、検査用ウエーハ１０の表面１０ａ上に、２１個の第２の加工痕Ｓｎを形成する。なお、図５では、説明の都合上、第２の加工痕Ｓｎを実際の寸法より大きく、また、実際よりも少ない数で記載している。

上記したように第２の加工痕Ｓｎを形成したならば、図６（ａ）に示すように、検査用ウエーハ１０を、チャックテーブル２５と共にＸ軸方向に沿って移動し、撮像手段７の直下に位置付けて、撮像手段７によって、検査用ウエーハ１０の表面１０ａに形成された第２の加工痕Ｓｎを撮像する。より具体的には、上記した第１の加工痕Ｒｎを撮像したのと同様に、移動手段３０のＸ軸方向送り手段３１を作動して、チャックテーブル２５をＸ軸方向に移動しながら２１個の第２の加工痕Ｓｎについて、Ｓ１から順次１つずつ撮像する。このようにして撮像手段７によって撮像した第２の加工痕Ｓｎの画像を、加工痕毎に制御手段１００の画像記憶部１３０に記憶する。この場合も、上記した第１の加工痕Ｒｎのときと同様に、撮像手段７によって撮像された画像を、制御手段１００を介して表示手段９に表示することができる。また、各加工痕に対応して、各加工痕が形成された際にＺ位置検出手段８によって検出されたＺ軸方向の位置が各加工痕に対応して制御手段１００に記憶されていることから、表示手段９に該画像を表示する際に、各加工痕と共に、各加工痕に対応する集光点ＰのＺ座標位置を表示することができる。

次いで、画像記憶部１３０に記憶された第２の加工痕Ｓｎを画像処理部１４０によって処理し、第１の加工痕Ｒｎを処理したのと同様にして、図６（ｂ）に示すように、第２の加工痕Ｓｎに含まれる加工痕のうち、最も小さい第２の最小加工痕Ｓａを抽出する。第２の最小加工痕Ｓａを抽出したならば、第２の最小加工痕Ｓａに対応したＺ軸方向における第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２を検出して、該第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２をＺ位置記憶部１１０に記憶する。

上記した実施形態によれば、制御手段１００に備えられた制御プログラムを実行することによって、検査用ウエーハ１０の表面１０ａにおいて加工痕が最も小さくなる集光点Ｐの位置（第２の最小加工痕位置Ｚ２）を、自動的に高い精度で求めることが可能になり、生産性が向上する。そして、このようにして検出された最も加工痕が小さくなる集光点Ｐを形成するための第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２に基づけば、チャックテーブル２５に保持された被加工物（ウエーハ）に対して、集光点Ｐを適正に位置付けることが可能となる。

上記した実施形態では、第１の加工痕Ｒｎ、第２の加工痕Ｓｎを形成する際に、チャックテーブル２５をＸ軸方向に加工送りして実施したが、本発明はこれに限定されず、例えばＹ軸方向に加工送りすると共に、パルスレーザー光線ＬＢを間欠的に照射して第１の加工痕Ｒｎ、第２の加工痕Ｓｎを形成するようにしてもよい。

さらに、上記した実施形態では、粗密間隔の検査範囲と精密間隔の検査範囲とを設定して、第２の最小加工痕Ｓａに対応した第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２を検出し、第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２をＺ位置記憶部に記憶するようにしたが、集光点ＰのＺ軸方向の位置をさらに精密に検出したい場合は、上記精密間隔の検査範囲よりもさらに狭い、超精密間隔０．５μｍで検査範囲を±５μｍとする設定を加えて、上記した第２の最小加工痕Ｚ位置Ｚ２を検出した後、新たに２１個の第３の加工痕を形成して、第３の加工痕の中から、最も小さい第３の最小加工痕を検出し、該第３の最小加工痕に対応する第３の最小加工痕Ｚ位置を求めるようにしてもよい。

１：レーザー加工装置
２：保持手段
２５：チャックテーブル
２５ａ：保持面
３：基台
４：保持手段
５：Ｚ軸移動手段
５１：パルスモータ
５２：ボールねじ
６：レーザー照射手段
６１：発振器
６４：集光器
７：撮像手段
８：Ｚ位置検出手段
８１：Ｚ軸スケール
８２：Ｚ位置読み取り部
９：表示手段
１０：検査用ウエーハ
３０：移動手段（送り手段）
３１：Ｘ軸方向送り手段
３２：Ｙ軸方向送り手段
３７：枠体
３７ａ：垂直壁部
３７ｂ：水平壁部
１００：制御手段
１１０：Ｚ位置記憶部
１２０：検査範囲設定部
１３０：画像記憶部
１４０：画像処理部

Claims (3)

1. 被加工物を保持するＸ軸及びＹ軸で規定される保持面を備えたチャックテーブルを有する保持手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物に対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を照射してアブレーション加工を施すレーザー照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー照射手段とを相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に加工送りする送り手段と、被加工物の加工領域を撮像する撮像手段と、制御手段と、を少なくとも備えたレーザー加工装置であって、
   該レーザー照射手段は、パルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したパルスレーザー光線を集光する集光器と、該集光器を該チャックテーブルの保持面に直交するＺ軸方向に移動するＺ軸移動手段とを備え、
   該制御手段は、該集光器によって位置付けられる集光点のＺ軸方向の位置を記憶するＺ位置記憶部と、該Ｚ位置記憶部に記憶された該位置を基準とする粗密間隔の検査範囲と精密範囲の検査範囲とを設定する検査範囲設定部と、該撮像手段によって撮像した被加工物の加工領域の画像を該粗密間隔の検査範囲及び該精密間隔の検査範囲に対応して記憶する画像記憶部と、該画像記憶部に記憶された該画像を処理する画像処理部と、を備え、
   該制御手段は、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付けるＺ軸方向の該位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該粗密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第１の加工痕を形成し、該撮像手段で該第１の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第１の加工痕の画像を処理して、該第１の加工痕の中で最も小さい第１の最小加工痕を抽出し、該第１の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向における第１の最小加工痕Ｚ位置を検出し、さらに、該チャックテーブルに保持された検査用の被加工物の上面に集光点を位置付ける第１の最小加工痕Ｚ位置を基準として、該検査範囲設定部によって設定された該精密間隔の検査範囲において該集光器をＺ軸方向に間欠的に移動すると共にＸ軸方向又はＹ軸方向に該チャックテーブルを間欠的に移動してパルスレーザー光線を照射して、被加工物の上面に複数の第２の加工痕を形成し、該撮像手段で該第２の加工痕を撮像して該画像記憶部に記憶し、該画像処理部によって該画像記憶部に記憶された該第２の加工痕の画像を処理して該第２の加工痕の中で最も小さい第２の最小加工痕を抽出し、該第２の最小加工痕に対応した該集光点のＺ軸方向の第２の最小加工痕Ｚ位置を検出し、該第２の最小加工痕Ｚ位置を該Ｚ位置記憶部に記憶するレーザー加工装置。
2. 該粗密間隔の検査範囲とは、粗密間隔がＺ軸方向において５０μｍ以上であって、検査範囲が±１．０ｍｍ以上であり、該精密間隔の検査範囲とは、精密間隔がＺ軸方向において５μｍ以下であって、検査範囲が±０．０５ｍｍ以下である請求項１に記載のレーザー加工装置。
3. 表示手段を備え、該表示手段は、該撮像手段が撮像した加工痕の画像を表示すると共に、該加工痕に対応する集光点のＺ座標位置を表示する請求項１、又は２に記載のレーザー加工装置。

Images