JP2022179057A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】集光レンズの汚れを検知することができるレーザー加工装置を提供すること。【解決手段】レーザー加工装置は、保持された板状物１００に加工用レーザービーム４を照射する発振器４１と、加工用レーザービーム４を集光する集光器４２と、集光器４２集光器４２を通して板状物１００に検出用レーザービーム５を照射する光源６１と、板状物１００の上面１０１で反射された検出用レーザービーム５の反射光６に非点収差を付加する非点収差付加ユニット６６と、非点収差が付加された反射光６の集光状態に応じた検出値を出力する検出素子６９と、集光器４２集光器４２のＺ軸方向の各々の位置と検出値との相対関係情報を記憶する記憶部と、所定のタイミングで新たに取得した相対関係情報と既に記憶部に記憶されている相対関係情報とを比較する比較部と、比較した相対関係情報について所定以上の差異を有しているか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

半導体ウェーハをデバイスチップに分割する方法として、ウェーハに対して透過性を有する波長のレーザービームをウェーハの内部に集光点を位置付けて照射し、分割起点となる改質層を形成する方法が知られている（特許文献１参照）。

特許第３４０８８０５号公報

ところで、特許文献１のような方法でレーザー加工を行う際には、集光点をウェーハの上面近傍に位置付けるため、ウェーハの上面でアブレーションが起こってデブリが発生する場合がある。デブリが飛散して集光レンズに付着すると、集光レンズを透過するレーザービームがデブリによって遮られ、集光点に集光するレーザービームのエネルギー量が不十分となる。これにより、改質層の形成に悪影響を及ぼし、改質層に沿ってウェーハを分割することが困難になる可能性がある。

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、集光レンズの汚れを検知することができるレーザー加工装置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は、板状物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該保持面に保持された板状物に対して透過性を有する波長の加工用レーザービームを照射する発振器と該加工用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、該集光器を該保持面と直交する方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動ユニットと、該保持面に保持された板状物の上面の高さを検出する高さ位置検出ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットと、を含み、該高さ位置検出ユニットは、該保持面に保持された板状物に対して該集光器を通して検出用レーザービームを照射する光源と、該光源から該板状物に照射され、該板状物の上面で反射された検出用レーザービームの反射光に非点収差を付加する非点収差付加ユニットと、非点収差が付加された該反射光を受光して受光した該反射光の集光状態に応じた検出値を出力する検出素子と、を備え、該制御ユニットは、該集光器をＺ軸方向に移動させながら該板状物に対して該検出用レーザービームを照射した際の該検出素子による検出値を取得する検出部と、該集光器のＺ軸方向の各々の位置と該検出値との相対関係情報を記憶する記憶部と、所定のタイミングで新たに取得した該相対関係情報と既に該記憶部に記憶されている該相対関係情報とを比較する比較部と、該該比較部で比較した該相対関係情報について所定以上の差異を有しているか否かを判定して判定結果を出力する判定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のレーザー加工装置において、該検出用レーザービームの集光点が該板状物の上面に位置付けられた状態で得られる検出値を基準値とし、該比較部は、該検出値が基準値となる該集光器のＺ軸方向の位置について、既に該記憶部に記憶されている該相対関係情報における位置と、所定のタイミングで新たに取得した該相対関係情報における位置とを比較し、該判定部は、該比較部で比較した該位置について所定以上の差異を有しているか否かを判定して判定結果を出力してもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該検出用レーザービームの集光点は、該集光器の焦点と該集光器との間に位置づけられてもよい。

本発明は、集光レンズの汚れを検知することができる。

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に示すレーザービーム照射ユニットを含む加工点周辺の概略構成を示す模式図である。 図３は、図２に示す高さ位置検出ユニットが有する非点収差の説明図である。 図４は、図２に示す高さ位置検出ユニットの検出素子における反射光の平面形状が縦長楕円形の場合を示す説明図である。 図５は、図２に示す高さ位置検出ユニットの検出素子における反射光の平面形状が円形の場合を示す説明図である。 図６は、図２に示す高さ位置検出ユニットの検出素子における反射光の平面形状が横長楕円形の場合を示す説明図である。 図７は、集光器のＺ軸方向の位置と検出素子による検出値との関係を示す説明図である。 図８は、図２に示す集光器における集光位置の別の一例を示す模式図である。

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〕
まず、本発明の実施形態に係るレーザー加工装置１の構成について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ビーム照射ユニット４０を含む加工点周辺の概略構成を示す模式図である。図３は、図２に示す高さ位置検出ユニット６０が有する非点収差の説明図である。図４は、図２に示す高さ位置検出ユニット６０の検出素子６９における反射光６の平面形状が縦長楕円形の場合を示す説明図である。図５は、図２に示す高さ位置検出ユニット６０の検出素子６９における反射光６の平面形状が円形の場合を示す説明図である。図６は、図２に示す高さ位置検出ユニット６０の検出素子６９における反射光６の平面形状が横長楕円形の場合を示す説明図である。図７は、集光器４２のＺ軸方向の位置と検出素子６９による検出値との関係を示す説明図である。

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。

レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０と、加工送りユニット２０と、割り出し送りユニット３０と、レーザービーム照射ユニット４０と、Ｚ軸方向移動ユニット５０と、高さ位置検出ユニット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に保持された板状物１００に対して、レーザービーム照射ユニット４０によって加工用レーザービーム４を照射することにより、板状物１００を加工する装置である。レーザー加工装置１による板状物１００の加工は、例えば、板状物１００に対して透過性を有する波長の加工用レーザービーム４によって板状物１００の内部に改質層を形成する改質層形成加工等である。

板状物１００は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、またはリチウムタンタレート（ＬｉＴａ_３）等を基板とする円板状の半導体デバイスウェーハ、光デバイスウェーハ等のウェーハである。なお、板状物１００は、実施形態では円板状であるが、本発明では円板状でなくともよい。板状物１００は、例えば、環状のフレーム１１０が貼着されかつ板状物１００の外径よりも大径なテープ１１１が板状物１００の裏面に貼着されて、フレーム１１０の開口内に支持された状態で搬送および加工される。

チャックテーブル１０は、板状物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上に載置された板状物１００を吸引保持する。チャックテーブル１０の周囲には、板状物１００を支持する環状のフレーム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、加工送りユニット２０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、加工送りユニット２０およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、割り出し送りユニット３０によりＹ軸方向に移動される。

加工送りユニット２０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット４０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。加工送りユニット２０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。加工送りユニット２０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。

加工送りユニット２０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。加工送りユニット２０は、実施形態において、周知のボールねじ２１と、周知のパルスモータ２２と、周知のガイドレール２３と、を含む。ボールねじ２１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ２２は、ボールねじ２１を軸心回りに回転させる。ガイドレール２３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２３は、Ｙ軸方向移動プレート１５に固定して設けられる。

割り出し送りユニット３０は、チャックテーブル１０と、レーザービーム照射ユニット４０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。割り出し送りユニット３０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。割り出し送りユニット３０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。

割り出し送りユニット３０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。割り出し送りユニット３０は、実施形態において、周知のボールねじ３１と、周知のパルスモータ３２と、周知のガイドレール３３と、を含む。ボールねじ３１は、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータ３２は、ボールねじ３１を軸心回りに回転させる。ガイドレール３３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３３は、装置本体２に固定して設けられる。

レーザービーム照射ユニット４０は、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００に対して透過性を有する波長の加工用レーザービーム４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４０は、発振器４１と、集光器４２と、を含む。

発振器４１は、板状物１００を加工するための所定の波長を有する加工用レーザービーム４を出射する。レーザービーム照射ユニット４０が照射する加工用レーザービーム４は、板状物１００に対して透過性または吸収性を有する波長である。発振器４１が出射する加工用レーザービーム４は、例えば、ＹＡＧレーザービームまたはＹＶＯレーザービームである。加工用レーザービーム４の波長は、実施形態では例えば１０６４ｎｍであるが、本発明ではこれに限定されない。

集光器４２は、発振器４１から出射された加工用レーザービーム４を、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００に集光して、板状物１００に照射させる集光レンズである。集光器４２は、実施形態において、ダイクロイックミラー４３を透過した加工用レーザービーム４を、板状物１００に集光する。

ダイクロイックミラー４３は、発振器４１と集光器４２との間における加工用レーザービーム４の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー４３は、発振器４１から出射された加工用レーザービーム４を、チャックテーブル１０の保持面１１側へ透過させる。また、ダイクロイックミラー４３は、後述の高さ位置検出ユニット６０の光源６１から出射された検出用レーザービーム５を、チャックテーブル１０の保持面１１側へ反射させる。

図１に示すＺ軸方向移動ユニット５０は、図２に示す集光器４２によって集光された加工用レーザービーム４の集光点を、光軸方向に移動させるユニットである。光軸方向は、チャックテーブル１０の保持面１１と直交する方向であるＺ軸方向である。Ｚ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４０の少なくとも集光器４２とを、Ｚ軸方向に相対的に移動させる。Ｚ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から立設した立壁部３に設置されている。

Ｚ軸方向移動ユニット５０は、レーザービーム照射ユニット４０のうち、少なくとも集光器４２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５０は、実施形態において、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、レーザービーム照射ユニット４０をＺ軸方向に移動自在に支持する。ガイドレール５３は、立壁部３に固定して設けられる。

図２に示す高さ位置検出ユニット６０は、板状物１００の上面１０１のＺ軸位置（高さ）を検出するユニットである。なお、Ｚ軸位置は、実施形態において、保持面１１に載置された被加工物１００の所定の水平面内位置（Ｘ－Ｙ位置）における上面の高さ（Ｚ座標）が基準面（０μｍ）である。実施形態のレーザー加工装置１は、高さ位置検出ユニット６０を利用して、集光器４２のレンズ汚れを検出する（後述にて説明する）。高さ位置検出ユニット６０は、光源６１と、ビームエキスパンダ６２と、ミラー６３と、ビームスプリッタ６４と、非点収差付加ユニット６６と、検出素子６９と、を含む。

光源６１は、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００の上面１０１のＺ軸位置（高さ）を検出するための検出用レーザービーム５を出射する。光源６１は、例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源を含む。光源６１は、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００に対して集光器４２を通して検出用レーザービーム５を照射する。

検出用レーザービーム５の集光点は、実施形態において、加工用レーザービーム４の集光点と同一の位置に位置付けられる。実施形態において、光源６１は、ビームエキスパンダ６２と、ミラー６３と、ビームスプリッタ６４と、を順に通して、ダイクロイックミラー４３に照射する。ダイクロイックミラー４３は、検出用レーザービーム５を、集光器４２側へ反射する。

ビームエキスパンダ６２は、光源６１から照射された検出用レーザービーム５を所定倍率の平行光に変換させる。ミラー６３は、ビームエキスパンダ６２で平行光に変換された検出用レーザービーム５を、ビームスプリッタ６４側へ反射させる。

ビームスプリッタ６４は、ミラー６３で反射された検出用レーザービーム５を、ダイクロイックミラー４３側へ反射させる。また、ビームスプリッタ６４は、後述のとおり板状物１００の上面１０１で反射された検出用レーザービーム５の反射光６を、非点収差付加ユニット６６側へ透過させる。ビームスプリッタ６４は、例えば、反射：透過の比率が１：１であり、検出用レーザービーム５をダイクロイックミラー４３側に反射させて導くとともに、ダイクロイックミラー４３側から入射する反射光６を透過させて非点収差付加ユニット６６側へ導く。

非点収差付加ユニット６６は、ビームスプリッタ６４を透過した反射光６に非点収差を付加する。非点収差付加ユニット６６は、凸レンズ６７と、シリンドリカルレンズ６８と、を含む。凸レンズ６７は、ビームスプリッタ６４を透過した反射光６を集光する。凸レンズ６７によって集光された反射光６は、シリンドリカルレンズ６８に入射する。

図３に示すように、シリンドリカルレンズ６８は、円柱を軸方向に沿って半分にした略半円柱状である。シリンドリカルレンズ６８は、例えば、α方向のみにレンズ効果を有し、β方向においてはレンズ効果を有しない。すなわち、板状物１００の上面１０１で反射された検出用レーザービーム５の反射光６は、シリンドリカルレンズ６８を通過する際、α方向の焦点位置とβ方向の焦点位置がずれて非点収差が発生した状態で検出素子６９に入射する（図４、図５および図６参照）。

シリンドリカルレンズ６８を透過した反射光６は図３、図４、図５および図６に示すように、反射光６－１、６－２、６－３の平面形状が光軸上の位置によって縦長楕円形、円形、横長楕円形の順に変化する。このため、４分割フォトダイオードからなる検出素子６９で反射光６－１、６－２、６－３を受光すると、反射光６－１、６－２、６－３の平面形状に応じて、各分割領域６９－１、６９－２、６９－３、６９－４に入射する光量のバランスが変化する。

図４に示すように、反射光６－１が縦長楕円形である場合は、検出素子６９における分割領域６９－１および分割領域６９－３の入射光量が分割領域６９－２および分割領域６９－４の入射光量よりも大きい。この場合、分割領域６９－１および分割領域６９－３の入射光量の和と、分割領域６９－２および分割領域６９－４の入射光量の和との差分値は、正値（０よりも大きい値）となる。差分値が正値である場合、検出用レーザービーム５の集光点は、板状物１００の上面１０１より下方に位置する。

図５に示すように、反射光６－２が円形である場合は、検出素子６９における分割領域６９－１、６９－２、６９－３、６９－４の入射光量が等しい。この場合、分割領域６９－１および分割領域６９－３の入射光量の和と、分割領域６９－２および分割領域６９－４の入射光量の和との差分値は、０となる。差分値が０である場合、検出用レーザービーム５の集光点は、板状物１００の上面１０１に位置する。

図６に示すように、反射光６－１が横長楕円形である場合、検出素子６９における分割領域６９－２および分割領域６９－４の入射光量が分割領域６９－１および分割領域６９－３の入射光量よりも大きい。この場合、分割領域６９－１および分割領域６９－３の入射光量の和と、分割領域６９－２および分割領域６９－４の入射光量の和との差分値は、負値（０よりも小さい値）となる。差分値が負値である場合、検出用レーザービーム５の集光点は、板状物１００の上面１０１より上方に位置する。

検出素子６９は、非点収差付加ユニット６６によって非点収差を付加された反射光６を受光する。検出素子６９は、受光した反射光６の集光状態（集光像）に応じた検出値［Ｖ］を、後述の制御ユニット９０に出力する。検出値をＨとし、分割領域６９－１が検出した入射光量をＡとし、分割領域６９－２が検出した入射光量をＢとし、分割領域６９－３が検出した入射光量をＣとし、分割領域６９－４が検出した入射光量をＤとした場合、検出値は、Ｈ＝｛（Ａ＋Ｃ）－（Ｂ＋Ｄ）｝／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）に示す式から算出される。

図１に示す撮像ユニット７０は、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、保持面１１に保持された板状物１００を撮像する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、例えば、レーザービーム照射ユニット４０の集光器４２（図２参照）に隣接するように固定されている。撮像ユニット７０は、板状物１００を撮像して、板状物１００とレーザービーム照射ユニット４０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て、得た画像を制御ユニット９０に出力する。

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、例えば、加工条件の設定画面、撮像ユニット７０が撮像した板状物１００の状態、加工動作の状態、高さ位置検出ユニット６０による検出情報等を、表示面に表示させる。表示ユニット８０の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、報知装置を含んでもよい。報知装置は、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。報知装置は、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。

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、板状物１００に対する加工動作等をレーザー加工装置１に実行させる。制御ユニット９０は、加工送りユニット２０、割り出し送りユニット３０、レーザービーム照射ユニット４０、Ｚ軸方向移動ユニット５０、高さ位置検出ユニット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、撮像ユニット７０に板状物１００を撮像させる。制御ユニット９０は、例えば、撮像ユニット７０によって撮像した画像の画像処理を行う。制御ユニット９０は、例えば、画像処理によって板状物１００の加工ラインを検出する。制御ユニット９０は、例えば、加工用レーザービーム４の集光点である加工点が加工ラインに沿って移動するように加工送りユニット２０を駆動させると共に、レーザービーム照射ユニット４０に加工用レーザービーム４を照射させる。制御ユニット９０は、高さ位置検出ユニット６０による検出結果を取得する。図１に示すように、制御ユニット９０は、検出部９１と、記憶部９２と、比較部９３と、判定部９４と、報知部９５と、を有する。

検出部９１は、検出素子６９による検出値を取得する。検出部９１は、例えば、Ｚ軸方向移動ユニット５０によって集光器４２をＺ軸方向に移動させながら、チャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００に対して検出用レーザービーム５を照射した際の検出値を取得する。

記憶部９２は、集光器４２のＺ軸方向の各々の位置と、集光器４２が各々の位置にある場合に板状物１００に対して検出用レーザービーム５を照射した際の検出値と、の相対関係情報２００を記憶する（図７参照）。図７において、相対関係情報２０１は、集光器４２にデブリ等が付着しておらず集光器４２が正常に集光している状態において取得され、予め記憶されているデータである。また、図７において、相対関係情報２０２は、レーザー加工装置１の校正時等、所定のタイミングで新たに取得されたデータである。所定のタイミングとは、例えば、板状物１００を所定の枚数加工する毎であり、要するに集光器４２の清掃や交換等の後、少なくとも１枚以上の板状物１００を加工した後をいう。

比較部９３は、所定のタイミングで新たに取得した相対関係情報（例えば、図７の相対関係情報２０２）と、既に記憶部９２に記憶されている相対関係情報（例えば、図７の相対関係情報２０１）とを比較する。集光器４２にデブリ等が付着している場合、集光器４２を通過する検出用レーザービーム５がデブリ等に遮られることによって、検出素子６９に入射する入射光量が減少する。また、集光器４２を通過する検出用レーザービーム５がデブリ等に遮られることによって、検出用レーザービーム５の集光点のＺ軸方向の位置が変化する。

比較部９３は、例えば、検出値が基準値２１０となるＺ軸方向の位置［μｍ］について、既に記憶部９２に記憶されている相対関係情報２０１における位置２１１と、所定のタイミングで新たに取得した相対関係情報２０２における位置２１２とを比較する。基準値２１０は、実施形態において、検出用レーザービーム５の集光点がチャックテーブル１０の保持面１１に保持された板状物１００の上面１０１に位置付けられた状態で得られる検出値、すなわち、０である。

判定部９４は、比較部９３による比較結果を取得する。判定部９４は、比較部９３が比較した相対関係９２－１、９２－２について、所定以上の差異を有しているか否かを判定して、判定結果を出力する。判定部９４は、例えば、比較部９３で比較したＺ軸方向の位置２１１、２１２について、所定値以上の差異を有しているか否かを判定する。すなわち、判定部９４は、既に記憶部９２に記憶されている相対関係情報２０１における位置２１１と、所定のタイミングで新たに取得した相対関係情報２０２における位置２１２との差異が、所定の閾値２２０以上であるか否かを判定する。判定部９４は、Ｚ軸方向の位置２１１、２１２の差異が所定の閾値２２０以上である場合、集光器４２が汚れていると判断する。

報知部９５は、判定部９４が比較部９３で比較した相対関係情報２０１、２０２について、所定値以上の差異を有していると判定した場合に警告を報知する。報知部９５は、例えば、音および光の少なくともいずれかを発して、レーザー加工装置１のオペレータに予め設定された警告を報知する。報知部９５は、表示ユニット８０に含まれる報知装置または外部報知装置に警告を報知させてもよい。また、報知部９５は、判定部９４が比較部９３で比較した相対関係情報２０１、２０２が所定値以上の差異を有していないと判定した場合に警告を報知することがない。

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は、集光器４２（集光レンズ）がデブリ等によって汚染されると集光点のＺ軸方向の位置が変化する現象を利用してレンズ汚れを検出する。具体的には、板状物１００に対して照射した検出用レーザービーム５の反射光６に非点収差を付加し、集光状態（集光像）に応じた検出値に基づいて、集光器４２が板状物１００の上面１０１に集光点を位置付けた際のＺ軸方向の位置（集光位置）を検出する。

この集光位置が、集光器４２の汚染前における位置２１１から汚染後における位置２１２まで移動して、移動距離が所定の閾値２２０を超えた場合、集光器４２が汚染されており、清掃や交換が必要であると判定することができる。これにより、集光器４２の汚れを初期段階で検知することができるため、分割不良が発生する前に、集光器４２の清掃や交換を実施することができ、歩留まりの向上に貢献する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、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、非点収差付加ユニット６６は、シリンドリカルレンズ６８の代わりにトーリックレンズ等を含んでもよい。

また、例えば、検出用レーザービーム５の集光点は、実施形態では加工用レーザービーム４の集光点と同一の位置に位置付けられるが、本発明では加工用レーザービーム４の集光点と集光器４２との間に位置付けられてもよい。図８は、図２に示す集光器４２における集光位置の別の一例を示す模式図である。

図８に示すように、加工用レーザービーム４は、集光器４２に対して平行光で入射する。すなわち、集光器４２の焦点位置は、加工用レーザービーム４の集光点４－１の位置に等しい。図８に示す一例において、検出用レーザービーム５の集光点５－１は、加工用レーザービーム４の集光点４－１の位置、すなわち集光器４２の焦点と集光器４２との間に位置付けられる。

このように集光点４－１、５－１の位置が異なる場合は、例えば、図２に示すビームスプリッタ６４とダイクロイックミラー４３との間の光路に、検出用レーザービーム５を拡径するためのレンズ等を設ければよい。検出用レーザービーム５は、レンズ等によって拡径し、集光器４２に向かって徐々にスポット径が小さくなるように集光した状態で集光器４２に入射する。これにより、検出用レーザービーム５の焦点位置が浅くなって、検出素子６９で検出される反射光６のスポット径が小さくなるため、わずかな汚れでも焦点位置が変わりやすくなり、汚れの検知の精度を更に向上させることができる。

１ レーザー加工装置
４ 加工用レーザービーム
５ 検出用レーザービーム
６、６－１、６－２、６－３ 反射光
１０ チャックテーブル
１１ 保持面
４０ レーザービーム照射ユニット
４１ 発振器
４２ 集光器
５０ Ｚ軸方向移動ユニット
６０ 高さ位置検出ユニット
６１ 光源
６６ 非点収差付加ユニット
６９ 検出素子
９０ 制御ユニット
９１ 検出部
９２ 記憶部
９３ 比較部
９４ 判定部
９５ 報知部
１００ 板状物
１０１ 上面
２００、２０１、２０２ 相対関係情報
２１０ 基準値
２１１、２１２ 位置
２２０ 閾値

Claims (3)

1. レーザー加工装置であって、
   板状物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、
   該保持面に保持された板状物に対して透過性を有する波長の加工用レーザービームを照射する発振器と該加工用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、
   該集光器を該保持面と直交する方向であるＺ軸方向に移動させるＺ軸方向移動ユニットと、
   該保持面に保持された板状物の上面の高さを検出する高さ位置検出ユニットと、
   各構成要素を制御する制御ユニットと、
   を含み、
   該高さ位置検出ユニットは、
   該保持面に保持された板状物に対して該集光器を通して検出用レーザービームを照射する光源と、
   該光源から該板状物に照射され、該板状物の上面で反射された検出用レーザービームの反射光に非点収差を付加する非点収差付加ユニットと、
   非点収差が付加された該反射光を受光して受光した該反射光の集光状態に応じた検出値を出力する検出素子と、
   を備え、
   該制御ユニットは、
   該集光器をＺ軸方向に移動させながら該板状物に対して該検出用レーザービームを照射した際の該検出素子による検出値を取得する検出部と、
   該集光器のＺ軸方向の各々の位置と該検出値との相対関係情報を記憶する記憶部と、
   所定のタイミングで新たに取得した該相対関係情報と既に該記憶部に記憶されている該相対関係情報とを比較する比較部と、
   該比較部で比較した該相対関係情報について所定以上の差異を有しているか否かを判定して判定結果を出力する判定部と、
   を備えることを特徴とする、
   レーザー加工装置。
2. 該検出用レーザービームの集光点が該板状物の上面に位置付けられた状態で得られる検出値を基準値とし、
   該比較部は、該検出値が基準値となる該集光器のＺ軸方向の位置について、既に該記憶部に記憶されている該相対関係情報における位置と、所定のタイミングで新たに取得した該相対関係情報における位置とを比較し、
   該判定部は、該比較部で比較した該位置について所定以上の差異を有しているか否かを判定して判定結果を出力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。
3. 該検出用レーザービームの集光点は、該集光器の焦点と該集光器との間に位置づけられることを特徴とする、
   請求項１または２に記載のレーザー加工装置。

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