JP2023042966A - 計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの厚み方向に関する値を算出するための演算時間を短縮することができる計測装置を提供する。【解決手段】光源６１と、光源６１が発した光をワークに照射する照射器６８と、ワークで反射した反射光を分光する回折格子７３Ａと、回折格子７３Ａによって複数の異なる広帯域の波長に分光された光を電気信号に変換するイメージセンサー７１と、イメージセンサー７１によって電気信号に変換された干渉波形をフーリエ変換してワークの厚み方向に関する値を算出する算出手段８０と、を含む計測装置６であって、各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと各波長（λ）が検出されるイメージセンサー７１の領域とが対応するように調整されたプリズム体１００Ａが配設され、算出手段８０においてフーリエ変換によりワークの厚み方向に関する値を算出する際に、分光された光を検出するイメージセンサー７１の領域に基づき波数（１／λ）の演算が省略可能に構成された計測装置６が提供される。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークの厚み方向に関する値を算出する算出手段を備えた計測装置に関する。

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た表面に形成されたウエーハは、レーザー加工装置によって分割予定ラインに加工が施され、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、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段と、を相対的に加工送りする送り手段と、を含み構成され、ウエーハを高精度に加工することができる（例えば特許文献１を参照）。

上記の特許文献１に開示されたレーザー光線照射手段は、レーザー光線の集光点をウエーハ内部の所望の位置に正確に位置付けるため、レーザー光線をウエーハの加工領域に照射して反射させて回折格子によって波長毎に分光し、分光された光の干渉波形をフーリエ変換して、ウエーハの上面の位置を含む厚み方向の値、例えばウエーハの上面に高さ位置を精密に算出して制御手段に記憶し、該制御手段に記憶されたウエーハの加工領域上面の高さ位置に関する情報に基づいてレーザー光線の集光点をウエーハの内部の所望の位置に位置付けてレーザー加工を行う。

また、特許文献２には、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該レーザー光線照射手段と、を相対的に加工送りする送り手段と、集光点位置調整手段と、受光素子によって受光される検査用レーザー光線の反射光の光量に基づいて、ウエーハの上面高さ位置を検出する高さ位置検出手段とを含み構成され、レーザー加工工程において、該高さ位置検出手段によってウエーハの上面の高さを検出し集光点位置調整手段により集光点の高さを調整しながら、加工用のレーザー光線を照射することも提案されている。

特開２０１１－１２２８９４号公報 特開２００７－１５２３５５号公報

上記した特許文献２に記載のレーザー加工装置においては、ウエーハの上面高さを検出しながらレーザー加工を実施するため、ウエーハにうねりがあり加工位置によって上面の高さ位置が変化する場合であっても、ウエーハの上面高さを検出する工程を別途実施することなく該うねりに追従してレーザー加工を実施することができる。しかし、高さ位置検出手段におけるウエーハの上面の高さの演算では、検査用レーザー光線の反射光のうち、一次元マスク（スリット）を通過する光の光量と、一次元マスクを通過させない基準となる光量との比を用いているため、ウエーハの上面の高さを算出する際の精度に課題がある。これに対し、上記した特許文献１に記載されたウエーハの厚みの方向に関する値を算出する際には、反射光を回折格子によって複数の異なる広帯域の波長に分光して干渉波形を生成し、フーリエ変換を含む演算を用いているため、より高精度にウエーハの上面の高さを算出することができることから、当該算出手段を上記の特許文献２に記載のレーザー加工装置に適用することが考えられる。しかし、特許文献１に記載の算出手段において実施されるフーリエ変換を含む演算では、分光された干渉波形の波長λ毎に波数（１／λ）を算出する必要があることから、上記の特許文献２に記載のレーザー加工装置に適用した場合、該演算に時間が掛かり、レーザー光線を照射するタイミングにずれが生じて、適切にレーザー加工を実施することができな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、ワークの厚み方向に関する値を算出するための演算時間を短縮することができる計測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、光源と、該光源が発した光をワークに照射する照射器と、ワークで反射した反射光を分光する回折格子と、該回折格子によって複数の異なる広帯域の波長に分光された光を電気信号に変換するイメージセンサーと、該イメージセンサーによって電気信号に変換された干渉波形をフーリエ変換してワークの厚み方向に関する値を算出する算出手段と、を含む計測装置であって、各波長における波数の大きさと各波長が検出される該イメージセンサーの領域とが対応するように調整されたプリズム体が配設され、該算出手段においてフーリエ変換によりワークの厚み方向に関する値を算出する際に、分光された光を検出するイメージセンサーの領域に基づき該波数の演算が省略可能に構成された計測装置が提供される。

該プリズム体は、第一のプリズムと、第二のプリズムとを備え、該第一のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角をなす頂点が指向する方向と、該第二のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角をなす頂点が指向する方向とが、対向するように配設されることが好ましい。また、該第一のプリズムの頂角と該第二のプリズムの頂角とが異なるか、又は該第一のプリズムの硝材と該第二のプリズムの硝材とが異なることが好ましい。

該プリズム体は、該回折格子と該イメージセンサーとの間に配設されるか、又は該回折格子に対して該イメージセンサーの反対側に配設されるようにしてもよい。該回折格子は、透過型、反射型のいずれかを選択することができる。また、該広帯域の波長とは、該回折格子によって分光される短い波長と長い波長との間隔が、２００ｎｍ～５００ｎｍであることが好ましい。該短い波長は４６０ｎｍであり、該長い波長は９００ｎｍであることが好ましい。ロングパスフィルターが該回折格子によって分光される長い波長側に配設され、２次回折光が該イメージセンサーに至るのを防止することが好ましい。該ワークの厚み方向に関する値とは、ワークの上面の位置、ワークの下面の位置、ワークの厚み、のいずれかであることが好ましい。

本発明の計測装置は、光源と、該光源が発した光をワークに照射する照射器と、ワークで反射した反射光を分光する回折格子と、該回折格子によって複数の異なる広帯域の波長に分光された光を電気信号に変換するイメージセンサーと、該イメージセンサーによって電気信号に変換された干渉波形をフーリエ変換してワークの厚み方向に関する値を算出する算出手段と、を含む計測装置であって、各波長における波数の大きさと各波長が検出される該イメージセンサーの領域とが対応するように調整されたプリズム体が配設され、該算出手段においてフーリエ変換によりワークの厚み方向に関する値を算出する際に、分光された光を検出するイメージセンサーの領域に基づき該波数の演算が省略可能に構成されていることから、干渉波形をフーリエ変換してウエーハの上面位置を計測するための演算時間が短縮され、レーザー光線を照射するタイミングにずれが生じて適正な加工ができないという問題が解消する。

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装着された計測装置の光学系の概略を示すブロック図である。 （ａ）～（ｃ）図２に示す計測装置の要部の第一～第三の実施形態の光学系を示すブロック図である。 本実施形態の各波長における波数の大きさと各波長を撮像するイメージセンサーの領域の大きさとが対応することを説明する概念図である。 本実施形態の制御手段によって算出される光路長差と信号強度の概念図である。

以下、本発明に基づいて構成される計測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、本実施形態の計測装置６が装着されたレーザー加工装置２と、本実施形態のワークとして加工されるウエーハＷが示されている。図示のウエーハＷは、粘着テープＴを介して環状のフレームＦに保持されている。なお、図示のレーザー加工装置２に配設された計測装置６は、レーザー加工装置２において、ウエーハＷに対してレーザー加工を実施するレーザー光線照射手段９も備えている（図２を参照）。

レーザー加工装置２は、基台２ａ上に配置され、ウエーハＷの厚み方向の値を算出する計測装置６と、ウエーハＷを保持する保持手段２０と、保持手段２０に保持されたウエーハＷを撮像しアライメントを実行するアライメント手段４と、該アライメント手段４と保持手段２０、及び計測装置６と保持手段２０を相対的に移動させる移動手段３０と、基台２ａ上の移動手段３０の側方に立設される垂直壁部８ａ及び垂直壁部８ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部８ｂからなる枠体８と、を備えている。

枠体８の水平壁部８ｂの内部には、上記の計測装置６を構成する光学系（詳細については後述する）が収容されている。水平壁部８ｂの先端部下面側には、該計測装置６の一部を構成し、後述する光源６１が発した光をウエーハＷに照射する照射器として機能する集光器６８が配設される。アライメント手段４は、前記の集光器６８に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。なお、図１に矢印で示すＸ軸方向及びＹ軸方向により規定される面は実質的に水平である。

保持手段２０は、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２ａに搭載された矩形状のＸ軸方向可動板２１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に搭載された矩形状の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２４とを含む。カバー板２４にはカバー板２４上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル２５が配設されている。チャックテーブル２５は、支柱２３内に収容された図示しない回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル２５の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック２６が配設されている。吸着チャック２６は、支柱２３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、吸着チャック２６の周囲には、間隔をおいてクランプ２７が４つ配置されている。クランプ２７は、ウエーハＷをチャックテーブル２５に固定する際に、ウエーハＷを保持するフレームＦを固定する。

移動手段３０は、Ｘ軸送り手段３１と、Ｙ軸送り手段３２と、を含む。Ｘ軸送り手段３１は、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２ａ上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２ｂ、２ｂ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軸送り手段３２は、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、Ｙ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２８、２８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。

図１に示すレーザー加工装置２に装着された計測装置６について、図２を参照しながらより具体的に説明する。

図２には、上記の計測装置６の光学系の概略を示すブロック図が示されている。図示の実施形態における計測装置６は、計測用の広帯域の光（例えば白色光）を発する光源６１と、該光源６１からの光を第１の経路６ａに導くとともに該第１の経路６ａを逆行する反射光を第２の経路６ｂに導く第１の光分岐手段６２と、光源６１から照射され第１の経路６aに導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズ６３と、該コリメーションレンズ６３によって平行光に形成された光を第３の経路６cと第４の経路６ｄに分岐する第２の光分岐手段６４とを備えている。

光源６１は、例えば波長が４６０～９００ｎｍの広帯域の光を含み発光するＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、レーザー光源等から適宜選択して用いることができる。上記第１の光分岐手段６２は、偏波保持ファイバーカプラ、偏波保持ファイバーサーキュレーター、シングルモードファイバーカプラ、シングルモードファイバーカプラサーキュレーター等を用いることができる。上記第２の光分岐手段６４は、図示の実施形態においてはビームスプリッター６４１と、方向変換ミラー６４２とによって構成されている。なお、上記光源６１から第１の光分岐手段６２までの経路および第１の経路６aは、光ファイバーによって構成されている。

第３の経路６ｃには、第３の経路６ｃに導かれた光をチャックテーブル２５に保持されたウエーハＷに導く集光器６８に収容された対物レンズ６５と、該対物レンズ６５と上記第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６が配設されている。この集光レンズ６６は、第２の光分岐手段６４から第３の経路６ｃに導かれた平行光を集光し対物レンズ６５内に集光点を位置付けて対物レンズ６５からの光を平行光に生成する。このように対物レンズ６５と第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６を配設して対物レンズ６５からの光を平行光に生成することにより、チャックテーブル２５に保持されたウエーハＷで反射した反射光が対物レンズ６５と集光レンズ６６と第２の光分岐手段６４およびコリメーションレンズ６３を介して逆行する際に、第１の経路６ａを構成する光ファイバーに収束させることができる。なお、上記の集光器６８は、ボイスコイルモータやリニアモータ等からなる集光点位置調整手段６９によって、図２において上下方向、即ちチャックテーブル２５の吸着チャック２６の保持面に対して垂直な方向において、所望の位置に移動可能になっている。この集光点位置調整手段６９は、制御手段８０によって精密に制御される。

上記第４の経路６ｄには、第４の経路６ｄに導かれた平行光を反射して第４の経路６ｄにおいて反射光を逆行させる反射ミラー６７が配設されている。この反射ミラー６７は、図示の実施形態においては上記対物レンズ６５を収容する集光器６８に固定されている。

上記第２の経路６ｂには、計測装置６の要部７を構成する光学系が配設されている。該要部７の光学系には、照射された光を波長毎に受光し電気信号に変換するイメージセンサー７１が配設され、制御手段８０に接続されている。制御手段８０には、本実施形態の算出手段として機能するアルゴリズムが記憶されており、該アルゴリズムに基づいて、該イメージセンサー７１によって電気信号に変換し得られた干渉波形をフーリエ変換により演算してウエーハＷの厚み方向に関する値を算出する。

上記した要部７に関する第一実施形態の要部７Ａを、図３（ａ）に示す。該要部７Ａには、少なくともウエーハＷで反射し第一の光分岐手段６２において分岐された反射光を分光する反射型の回折格子７３Ａと、該回折格子７３Ａによって分光された光の各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと各波長の光を撮像する該イメージセンサーの領域の大きさとが対応するように調整されたプリズム体１００Ａとが含まれる。該要部７Ａの光学系には、必要に応じて、照射された光を平行光とするコリメーションレンズ７２Ａ、７４Ａと、イメージセンサー７１の受光素子面７１ａに向けて入射された光を集光する集光レンズ７５Ａ、７６Ａとが配設される。なお、図３（ａ）では、コリメーションレンズ７２Ａ、７４Ａ、集光レンズ７５Ａ、７６Ａを、説明の都合上、簡易的に表記しているが、複数のレンズから構成される組レンズであってもよい。

本実施形態の要部７Ａに配設されたプリズム体１００Ａは、第一のプリズム１１０Ａと、第二のプリズム１２０Ａとを備えている。上記した光源６１から照射された光が、ウエーハＷで反射し、第３の経路６ｃ、第４の経路６ｄ、第１の経路６ａを逆行する。第１の光分岐手段６２によって第２の経路６ｂに分岐される光Ｐ１には、上記したウエーハＷの表面Ｗａ、裏面Ｗｂ及び集光器６８に固定された反射ミラー６７において反射した反射光が含まれている。図３（ａ）に示すように、第２の経路６ｂに分岐された光Ｐ１は、反射型の回折格子７３Ａに照射されて反射される際に、複数の異なる広帯域の波長の光に分光される。そして、プリズム体１００Ａに導かれた光Ｐ１は、第一のプリズム１１０Ａの入射面１１２Ａに入射されて、波長毎に異なる屈折角度の作用により、第一のプリズム１１０Ａ内を進行する角度が調整されて、出射面１１４Ａから出射される。出射面１１４Ａから出射された光Ｐ１は、さらに、隣接して配設される第二のプリズム１２０Ａの入射面１２２Ａから入射し、波長毎に異なる屈折角度の作用により、波長毎に光Ｐ１の進行方向が調整されて、出射面１２４Ａから出射される。出射面１２４Ａから出射された光Ｐ１は、コリメーションレンズ７４Ａ、集光レンズ７５Ａ、７６Ａを透過して集光されて、イメージセンサー７１の受光素子面７１ａに照射される。なお、図３（ａ）に示す第一の実施形態においては、イメージセンサー７１の受光素子面７１ａの図中上方側に長い波長（９００ｎｍ）の光が導かれ、下方側に短い波長（４６０ｎｍ）の光が導かれる。

ここで、上記のプリズム体１００Ａに配設される第一のプリズム１１０Ａ及び第二のプリズム１２０Ａの配置、及び角度の調整は、以下の技術思想に基づいて調整される。

イメージセンサー７１の受光素子面７１ａには、複数の受光素子が長手方向に直列に配設され、個々の受光素子が受光した光が電気信号に変換されて、制御手段８０に送られる。従来においては、受光素子面７１ａの受光素子は、回折格子によって波長（λ）の間隔が均一になるように分光された場合の波長（λ）にイメージセンサー７１の受光素子が対応させられており、例えば、４００ｎｍ～５００ｎｍの波長の分光を受光するイメージセンサー７１の受光素子が配列された領域の長さと、５００ｎｍ～６００ｎｍの波長の分光を受光するイメージセンサー７１の受光素子が配列された領域の長さは同一となっていた。この場合、イメージセンサー７１によって電気信号に変換され得られた干渉波形を、フーリエ変換等してウエーハ１０の厚み方向に関する値を算出する算出過程においては、波長（λ）毎に波数（１／λ）を演算する必要があり、制御手段８０の演算負荷が大きくなり、短時間で演算が完了しないという問題があった。

そこで、本実施形態においては、図４の右方側に示すように、波長（λ）における波数（１／λ）の大きさを示す曲線を予め求め、図４左方側に示すように、各波長（λ）における波数（１/λ）の大きさと、各波長の光強度を撮像するイメージセンサー７１の受光素子面７１ａの領域の大きさとを対応させるようにし、イメージセンサー７１に入射する光Ｐ１の波長が、これに合致するように、上記の第一のプリズム１１０Ａと、第二のプリズム１２０Ａの位置、相対的な角度を調整することとした。これにより、プリズム体１００Ａを透過してイメージセンサー７１において受光される光Ｐ１は、各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと、各波長を撮像する該イメージセンサーの領域の大きさとが対応した状態となる。この際、プリズム体１００Ａを構成する第一のプリズム１１０Ａと、第二のプリズム１２０Ａとは、第一のプリズム１１０Ａの入射面１１２Ａと出射面１１４Ａとにより形成される頂角をなす頂点１１６Ａが指向する方向Ｒ１と、第二のプリズム１２０Ａの入射面１２２Ａと出射面１２４Ａとにより形成される頂角をなす頂点１２６Ａが指向する方向Ｒ２とが、対向するように配設される。

第一のプリズム１１０Ａと第二のプリズム１２０Ａとを、上記したような配置にすることで、各波長（λ）における波数（１/λ）の大きさと、各波長の光を撮像するイメージセンサー７１の受光素子面７１ａの領域の大きさとを対応させることが可能になり、回折格子７３Ａによって波長（λ）毎に分光された光を撮像して得られた電気信号を制御手段８０に送る。ここで、上記したように設定されていることにより、ウエーハＷの厚み方向に関する値を算出すべくフーリエ変換を実行する際に、改めて波数（１／λ）を演算する必要がなくなる。なお、該制御手段８０には、表示手段８１が接続されており、表示手段８１には、レーザー加工装置２における加工条件や、画像情報が適宜表示される。

図２に戻って説明を続けると、上記した計測装置６に配設されたレーザー光線照射手段９は、パルスレーザー光線発振手段９１と、該パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを上記した集光器６８の対物レンズ６５に向けて方向変換するダイクロイックミラー９２とを備えている。パルスレーザー光線発振手段９１は、パルスレーザー光線発振器９１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段９１２とから構成されており、例えば、ウエーハＷに対して透過性を有する波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線ＬＢを発振する。ダイクロイックミラー９２は、上記集光レンズ６６と対物レンズ６５との間に配設され、集光レンズ６６からの光は通過させるが、パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを対物レンズ６５に向けて反射する特性を備えている。従って、パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線ＬＢは、ダイクロイックミラー９２によって９０度方向変換されて対物レンズ６５に入光し、対物レンズ６５によって集光されてチャックテーブル２５に保持されたウエーハＷに照射される。

本実施形態の計測装置６を装着したレーザー加工装置２において、計測装置６によってウエーハＷの厚み方向の値を算出しつつ、ウエーハＷに対してレーザー加工を実施する態様について説明する。

本実施形態のレーザー加工装置２によってレーザー加工を施すに際し、先ず上記した図１に示すレーザー加工装置２のチャックテーブル２５上にウエーハＷを載置して吸引保持し、ウエーハＷを吸引保持したチャックテーブル２５を、移動手段３０を作動してアライメント手段４の直下に位置付ける。

チャックテーブル２５がアライメント手段４の直下に位置付けられ、アライメント手段４によってウエーハＷの上面を撮像し、制御手段８０によって、パターンマッチング等の画像処理を実行し、ウエーハＷのレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメントを実行する。該アライメントが行われると、ウエーハＷ上の加工すべき加工領域のＸ座標、Ｙ座標を検出して、制御手段８０に記憶する。次いで、制御手段８０に記憶された加工領域の位置情報に基づき、上記の移動手段３０を作動して、ウエーハＷの加工領域の加工開始位置を、集光器６８の直下に位置付ける。

次いで、上記の計測装置６を作動して、光源６１から計測用の白色光を発して、集光器６８を介してウエーハＷに向けて照射する。上記した図２において、上下方向に移動可能な集光器６８を初期の状態にセットした場合の、上記第３の経路６ｃにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１からチャックテーブル２５の吸着チャック２６の表面（ウエーハＷの裏面）までの光路長をＬ１とし、第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１からチャックテーブル２５に保持されたウエーハＷの上面までの光路長をＬ２とし、上記第４の経路６ｄにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１から反射ミラー６７までの光路長をＬ３とする。

制御手段８０は、上記したフーリエ変換等に基づく演算を実行することにより、図５に示すように、各光路長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３間の光路長差を示す信号強度の波形（Ａ）～（Ｃ）が算出される。図５において横軸は光路長差を示し、縦軸は信号強度を示している。すなわち、本実施形態の計測装置６の制御手段８０の算出手段が実行されることで、図５の（Ａ）に示された波形は、光路長Ｌ１と光路長Ｌ３との光路長差である６２０μｍを示し、図５の（Ｂ）に示された波形は、光路長Ｌ２と光路長Ｌ３との光路長差である５００μｍを示し、図５の（Ｃ）に示された波形は、光路長Ｌ１と光路長Ｌ２との光路長差である１２０μｍが算出され、この場合、チャックテーブル２５の吸着チャック２６の表面からウエーハＷの表面Ｗａ（上面）までの距離、すなわち上ウエーハＷの厚みは１２０μｍであることが計測される。このように、計測装置６によって、フーリエ変換を含む波形解析が実行され、光路長差Ｌ１～Ｌ３が算出されることにより、チャックテーブル２５の吸着チャック２６の表面からウエーハＷの上面までの高さを求めることができる。上記したように、本実施形態においては、回折格子７３Ａによって分光された光の各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと各波長の光を撮像する該イメージセンサーの領域の大きさとが対応するようにプリズム体１００Ａが調整されており、波長（λ）毎に、波数（１／λ）を算出ことが省略され、フーリエ変換を伴う演算を実行したとしても、制御手段８０における演算時間が短縮される。

制御手段８０によってウエーハＷの上面の高さ位置が計測されたならば、制御手段８０からは、集光点位置制御手段６９に制御信号が送信され、集光器６８が上下方向に移動されて、集光器６８により調整される集光点が、ウエーハＷの上面から所望の内部位置に位置付けられる。

次に、制御手段８０は、レーザー光線照射手段９を作動して加工用のパルスレーザー光線ＬＢを照射してチャックテーブル２５を所定の加工送り速度で移動させ、ウエーハＷの内部に改質層を形成する。そして、集光器６８の照射位置がウエーハＷの加工領域の終端位置に達したら、該パルスレーザー光線ＬＢの照射を停止するとともに、チャックテーブル２５の移動を停止する。この加工工程においては、上記した計測装置６の制御手段８０によってウエーハＷの上面の高さ位置が常に計測されており、該計測値に基づいて、集光点位置調整手段６９が常に制御されている。この結果、パルスレーザー光線ＬＢの集光点が、常にウエーハＷの内部の所望の深さに位置付けられ、ウエーハＷの上面から所望の深さに改質層が形成される。

以上のようにして、ウエーハＷの所定方向に延在する全ての加工領域に沿って上記加工工程を実行したならば、チャックテーブル２５を９０度回動して、上記所定方向に対して直交する各加工領域に沿って上記した改質層を形成する加工工程を実行する。このようにして、ウエーハＷに形成された全ての加工領域に沿って上記した改質層を形成する加工工程を実行したならば、ウエーハＷを保持しているチャックテーブル２５を最初にウエーハＷを吸引保持した位置に戻し、ウエーハＷの吸引保持を解除する。そして、ウエーハＷを、図示しない搬送手段によってウエーハＷを収容するカセットに搬送するか、又は次工程（例えば分割工程）に搬送する。

上記したように、上記の実施形態におけるレーザー加工装置２に配設された計測装置６では、イメージセンサー７１によって電気信号に変換され得られた干渉波形をフーリエ変換してウエーハＷ（ワーク）の厚み方向に関する値を算出する場合であっても、波長（λ）毎に、波数（１／λ）を演算することが省略され、演算処理が速やかに完了することから、上記のパルスレーザー光線ＬＢの集光点を所望の位置に位置付けて照射するタイミングにずれが生じて適正な加工ができないという問題が解消される。

本発明は、上記した実施形態に限定されず、様々な変形例が含む。例えば、上記の計測装置６を構成する要部７は、上記の第一の実施形態である要部７Ａのように、プリズム体１００Ａを回折格子７３Ａとイメージセンサー７１との間に配設することに限定されず、上記の要部７Ａに替えて、図３（ｂ）に示す第二の実施形態として示す要部７Ｂとして構成することも可能である。図３（ｂ）に示す計測装置６の要部７Ｂでは、プリズム体１００Ｂは、第一のプリズム１１０Ｂと、第二のプリズム１２０Ｂとにより構成され、回折格子７３Ｂに対してイメージセンサー７１の反対側、すなわち、第一の光分岐手段６２側に配設される。図に示す要部７Ｂであっても、必要に応じて、照射された光を平行光とするコリメーションレンズ７２Ｂ、７４Ｂと、イメージセンサー７１の受光素子面７１ａに向けて入射された光を集光する集光レンズ７５Ｂ、７６Ｂとが配設される。このように配設することによっても、上記の要部７Ａと同様の作用効果を得ることが可能である。なお、プリズム体１００Ｂを構成する第一のプリズム１１０Ｂと、第二のプリズム１２０Ｂとは、上記の要部７Ａと同様に、第一のプリズム１１０Ｂの入射面１１２Ｂと出射面１１４Ｂとにより形成される頂角をなす頂点１１６Ｂが指向する方向Ｒ３と、第二のプリズム１２０Ｂの入射面１２２Ｂと出射面１２４Ｂとにより形成される頂角をなす頂点１２６Ｂが指向する方向Ｒ４とが、対向するように配設される。また、図３（ｂ）に示す第二の実施形態の要部７Ｂにおいては、回折格子７３Ｂによって分光される長波長側に、合成石英等で形成されたロングパスフィルター７７Ｂを配設している。該ロングパスフィルター７７Ｂが配設されていることによって、回折格子７３Ｂで反射した一次回折光の長波長側に混じる二次回折光の短波長の光がカットされ、ウエーハＷの厚み方向に関する値を演算する際の計測精度が向上する。該ロングパスフィルター７７Ｂは、上記の第一の実施形態の要部７Ａの光学系や、後述する第三の実施形態の要部７Ｃの光学系にも配設することができる。

本発明の計測装置６に配設される要部７は、上記の第一、第二の実施形態に限定されず、図３（ｃ）に示す第三の実施形態として示す要部７Ｃであってもよい。上記の第一、第二の実施形態で使用された回折格子７３Ａ、７３Ｂは、反射型の回折格子を採用していたが、図３（ｃ）に示す要部７Ｃでは、透過型の回折格子７３Ｃが採用され、該回折格子７３Ｃによって分光された光がプリズム体１００Ｃに照射される。該要部７Ｃの光学系にも、必要に応じて、照射された光を平行光とするコリメーションレンズ７２Ｃ、７４Ｃと、イメージセンサー７１の受光素子面７１ａに向けて入射された光を集光する集光レンズ７５Ｃ、７６Ｃとが配設される。また、プリズム体１００Ｃを構成する第一のプリズム１１０Ｃと、第二のプリズム１２０Ｃとは、上記の要部７Ａ、要部７Ｂと同様に、第一のプリズム１１０Ｃの入射面１１２Ｃと出射面１１４Ｃとにより形成される頂角をなす頂点１１６Ｃが指向する方向Ｒ５と、第二のプリズム１２０Ｃの入射面１２２Ｃと出射面１２４Ｃとにより形成される頂角をなす頂点１２６Ｃが指向する方向Ｒ６とが、対向するように配設される。このような構成を採用した場合でも、上記の第一、第二の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上記した第一～第三の実施形態に示す要部７Ａ～７Ｃの光学系に採用されるプリズム体１００Ａ～１００Ｃに採用される第一のプリズムと第二のプリズムは、異なる材質、又は異なる頂角のプリズムが採用されることが好ましい。より具体的には、図３（ｂ）に示す要部７Ｂの第一のプリズム１１０Ｂの材質としてＳ－ＴＩＨ１１を採用し、第二のプリズム１２０Ｂとして合成石英を採用することで、上記した各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと、各波長（λ）を撮像するイメージセンサー７１の領域の大きさと、が対応するようになされる調整が適正に実施される。

また、上記した第一～第三の実施形態に示す要部７Ａ～７Ｃの光学系に採用されるプリズム体１００Ａ～１００Ｃに採用される第一のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角をなす頂点と、該第二のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角が異なるプリズムを採用することが好ましい。例えば、図３（ｃ）に示すように、プリズム体１００Ｃに採用される第一のプリズム１１０ｃの入射面１１２ｃと出射面１１４ｃとにより形成される頂角θ１と、該第二のプリズム１２０ｃの入射面１２２ｃと出射面１２４ｃとにより形成される頂角θ２とが異なることが好ましい。このように第一のプリズム１１０ｃと、第二のプリズム１２０ｃとを選択することで、上記と同様に、各波長（λ）における波数（１／λ）の大きさと、各波長（λ）を撮像する該イメージセンサー７１の領域の大きさとが対応するようになされる調整が適正に実施される。

上記した実施形態では、光源６１から照射される光の波長が４６０～９００ｎｍの広帯域の光であるように設定したが、上記の回折格子７３Ａ～７３Ｃによって分光される短い波長と長い波長との間隔は、２００ｎｍ～５００ｎｍであることが好ましい。このように設定することで、イメージセンサー７１によって電気信号に変換された干渉波形に基づきフーリエ変換して、ワークの厚み方向に関する値を算出する際に、適切に演算することができる。

さらに、上記した実施形態では、レーザー加工工程を実施するに際し、ワークの厚み方向に関する値として、ウエーハの上面の高さ位置を算出して実施したが、本発明はこれに限定されず、ワークの厚み方向に関する値として、ワークの下面の位置、ワークの厚みの値を算出して、加工を実施するものであってもよい。

２：レーザー加工装置
２ａ：基台
２ｂ：案内レール
４：アライメント手段
６：計測装置（レーザー光線照射手段）
６ａ：第１の経路
６ｂ：第２の経路
６ｃ：第３の経路
６ｄ：第４の経路
６１：光源
６２：第１の光分岐手段
６３：コリメーションレンズ
６４：第２の光分岐手段
６４１：ビームスプリッター
６４２：方向転換ミラー
６５：対物レンズ
６６：集光レンズ
６７：反射ミラー
６８：集光器
６９：集光点位置調整手段
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ：要部
７１：イメージセンサー
７１ａ：受光素子面
７３Ａ、７３Ｂ：回折格子（反射型）
７３Ｃ：回折格子（透過型）
８：枠体
８ａ：垂直壁部
８ｂ：水平壁部
９：レーザー光線照射手段
９１：パルスレーザー光線発振手段
９１１：レーザー発振器
９１２：繰り返し周波数設定手段
９２：ダイクロイックミラー
２０：保持手段
２１：Ｘ軸方向可動板
２２：Ｙ軸方向可動板
２３：支柱
２４：カバー板
２５：チャックテーブル
２６：吸着チャック
２７：クランプ
２８：案内レール
３０：移動手段
３１：Ｘ軸送り手段
３２：Ｙ軸送り手段
３３：モータ
３４：ボールねじ
３５：モータ
３６：ボールねじ
８０：制御手段
８１：表示手段
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ：プリズム体
１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃ：第一のプリズム
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ：第二のプリズム

Claims (9)

1. 光源と、該光源が発した光をワークに照射する照射器と、ワークで反射した反射光を分光する回折格子と、該回折格子によって複数の異なる広帯域の波長に分光された光を電気信号に変換するイメージセンサーと、該イメージセンサーによって電気信号に変換された干渉波形をフーリエ変換してワークの厚み方向に関する値を算出する算出手段と、を含む計測装置であって、
   各波長における波数の大きさと各波長が検出される該イメージセンサーの領域とが対応するように調整されたプリズム体が配設され、
   該算出手段においてフーリエ変換によりワークの厚み方向に関する値を算出する際に、分光された光を検出するイメージセンサーの領域に基づき該波数の演算が省略可能に構成された計測装置。
2. 該プリズム体は、第一のプリズムと、第二のプリズムとを備え、該第一のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角をなす頂点が指向する方向と、該第二のプリズムの入射面と出射面とにより形成される頂角をなす頂点が指向する方向とが、対向するように配設される請求項１に記載の計測装置。
3. 該第一のプリズムの頂角と該第二のプリズムの頂角とが異なるか、又は該第一のプリズムの硝材と該第二のプリズムの硝材とが異なる請求項２に記載の計測装置。
4. 該プリズム体は、該回折格子と該イメージセンサーとの間に配設されるか、又は該回折格子に対して該イメージセンサーの反対側に配設される請求項１に記載の計測装置。
5. 該回折格子は、透過型、反射型のいずれかである請求項１に記載の計測装置。
6. 該広帯域の波長とは、該回折格子によって分光される短い波長と長い波長との間隔が、２００ｎｍ～５００ｎｍである請求項１に記載の計測装置。
7. 該短い波長は４６０ｎｍであり、該長い波長は９００ｎｍである請求項６に記載の計測装置。
8. ロングパスフィルターが該回折格子によって分光される長い波長側に配設され、２次回折光が該イメージセンサーに至るのを防止する請求項１に記載の計測装置。
9. 該ワークの厚み方向に関する値とは、ワークの上面の位置、ワークの下面の位置、ワークの厚み、のいずれかである請求項１に記載の計測装置。

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