JP2023043342A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空間光変調器の異常を高速に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、発振器２２と集光器２３との間に配設され、表示部２４１に表示した位相パターンに応じて入射したレーザービーム２１を変調して出射する空間光変調器２４を含むレーザービーム照射ユニット２０と、レーザービーム２１の集光点２１１が被加工物１００に設定された分割予定ラインの終点を通過して次に加工する分割予定ラインの始点に到達するまでの間に、表示部２４１に表示する位相パターンを異なる位相パターンに切り替える切り替え制御を行う制御部と、切り替え制御により切り替えられた位相パターンにおけるレーザービーム２１の強度を検出する光検出ユニット３０と、レーザービーム２１の強度に基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザー加工装置に関する。

半導体デバイスを製造するために、レーザービームの集光点をウエーハの内部に位置づけ、ストリート（分割予定ライン）に沿って照射することで改質層を形成し、外力を加えることで分割する加工方法が知られている（特許文献１参照）。上述した加工方法を実現するレーザー加工装置では、発振器から出射したレーザービームが空間光変調器により変調され、集光レンズにより集光されてウエーハへと照射される。このレーザー加工装置において、空間光変調器が不良や異常により正常に動作しない場合、レーザービームの変調が適切に行われず、加工不良を引き起こす可能性がある。

そこで、空間光変調器の動作不良を検知するために、様々な方法が提案されている。例えば、特許文献２には、集光レンズの瞳面に入射しない一部を変調するマーキングを含む位相パターンを空間光変調器に表示させ、マーキングを含む位相パターンの強度分布を取得することで、動作を確認する方法が開示されている。

特開２０１１－０５１０１１号公報 特開２０１７－１３１９４５号公報

しかしながら、特許文献２の方法は、加工中に動作異常を確認することができる一方で、二次元の強度分布を取得する必要があり、処理に時間がかかるという問題がある。

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、空間光変調器の異常を高速に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、複数の分割予定ラインが設定された被加工物に対してレーザービームを照射して該分割予定ラインに沿って加工を施すレーザー加工装置であって、レーザービームを出射する発振器と、該発振器から出射されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、該発振器と該集光器との間に配設され、位相パターンを表示する表示部を有し、該表示部に入射したレーザービームを該位相パターンに応じて変調して出射する空間光変調器と、を含むレーザービーム照射ユニットと、該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルと該レーザービームの集光点とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送りユニットと、該保持テーブルと該レーザービームの集光点とを該加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動させる割り出し送りユニットと、該空間光変調器の該表示部に表示する位相パターンを制御する制御部と、を備え、該空間光変調器から出射された該レーザービームの強度を検出する光検出ユニットと、該光検出ユニットにより検出した該レーザービームの強度に基づいて、該空間光変調器が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、を更に備え、該制御部は、該レーザービームの集光点が該被加工物に設定された分割予定ラインの終点を通過して次に加工する分割予定ラインの始点に到達するまでの間に、該表示部に表示する位相パターンを、該レーザービームの集光点が該被加工物の内部に位置づけられている時とは異なる位相パターンに切り替える切り替え制御を行い、該光検出ユニットは、該切り替え制御により切り替えられた位相パターンにおけるレーザービームの強度を検出す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、該レーザービームの集光点と該被加工物との位置関係を検出する検出部を更に備えてもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該検出部は、該保持テーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットを含み、該制御部は、該高さ位置検出ユニットからの検出信号に基づいて該被加工物の水平方向における外縁である境界位置を検出し、検出された該境界位置に基づいて該表示部に表示する位相パターンの切り替え制御を行ってもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該レーザービーム照射ユニットは、該空間光変調器から出射したレーザービームを該集光器に向けて反射するミラーを有し、該光検出ユニットは、該ミラーで反射されずに透過したレーザービームの透過光を受光することで、該レーザービームを該被加工物に照射しつつ該レーザービームの出力を検出してもよい。

また、本発明のレーザー加工装置において、該光検出ユニットは、フォトダイオードであってもよい。

本発明は、空間光変調器の異常を高速に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に示すレーザー加工装置の加工対象である被加工物の一例を示す斜視図である。 図３は、図１に示すレーザービーム照射ユニットの概略構成を示す模式図である。 図４は、図３に示す空間光変調器の表示部に表示する位相パターンの一例を示す模式図である。 図５は、図３に示す空間光変調器の表示部に表示する位相パターンの別の一例を示す模式図である。 図６は、被加工物を加工する際のレーザービームの集光点の軌跡の一例を模式的に示す平面図である。 図７は、変形例に係るレーザービーム照射ユニット周辺の概略構成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に示すレーザー加工装置１の加工対象である被加工物１００の一例を示す斜視図である。図３は、図１に示すレーザービーム照射ユニット２０の概略構成を示す模式図である。図４は、図３に示す空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２の一例を示す模式図である。図５は、図３に示す空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２の別の一例を示す模式図である。図６は、被加工物１００を加工する際のレーザービーム２１の集光点２１１の軌跡１０７の一例を模式的に示す平面図である。

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軸方向であり、集光点位置調整方向がＺ軸方向である。

レーザー加工装置１は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０と、光検出ユニット３０（図３参照）と、撮像手段３１と、移動ユニット６０と、撮像ユニット７０と、入力手段８０と、制御部９０と、判定部９１と、を備える。実施形態に係るレーザー加工装置１は、加工対象である被加工物１００に対して、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、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１０６（図３参照）を形成する改質層形成加工、被加工物１００の表面１０２に溝を形成する溝加工、または分割予定ライン１０３に沿って被加工物１００を切断する切断加工等である。実施形態では、被加工物１００に改質層１０６を形成する構成について説明する。

被加工物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１０１（図２参照）とする円板状の半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハ等のウエーハである。なお、被加工物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。被加工物１００は、例えば、環状のフレーム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１０５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。

図２に示すように、被加工物１００は、基板１０１の表面１０２に格子状に設定された分割予定ライン１０３と、分割予定ライン１０３によって区画された領域に形成されたデバイス１０４と、を有している。デバイス１０４は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）、またはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサである。

実施形態において、被加工物１００は、分割予定ライン１０３に沿って改質層１０６（図３参照）が形成される。被加工物１００は、分割予定ライン１０３に形成された改質層１０６に沿って個々のデバイス１０４に分割されて、チップに個片化される。なお、チップは、実施形態では正方形状であるが、本発明では長方形状であってもよい。

図１等に示す保持テーブル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。保持テーブル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。保持テーブル１０の周囲には、被加工物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。

保持テーブル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および保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４を介して、後述の加工送りユニット６１によりＸ軸方向に移動される。回転ユニット１３および保持テーブル１０は、Ｘ軸方向移動プレート１４、加工送りユニット６１およびＹ軸方向移動プレート１５を介して、後述の割り出し送りユニット６２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、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射するユニットである。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２３（図３参照）は、レーザー加工装置１の装置本体２から立設した柱３に設置される後述の集光点位置調整ユニット６３に支持される。図３に示すように、レーザービーム照射ユニット２０は、発振器２２と、集光器２３と、空間光変調器２４と、偏光板２５と、リレーレンズ２６と、アパーチャ２７と、リレーレンズ２８と、ミラー２９と、を含む。また、レーザービーム照射ユニット２０は、光検出ユニット３０とミラー２９との間に、集光レンズ３２と、拡散板３３と、フィルタ３４と、を含む。

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を出射する。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のレーザービームであり、改質層形成加工を行う実施形態においては、透過性を有する波長のレーザービームである。

集光器２３は、発振器２２から出射されたレーザービーム２１を、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に集光して、被加工物１００に照射させる集光レンズである。集光器２３は、空間光変調器２４によって変調されたレーザービーム２１を、被加工物１００に集光する。集光器２３によって集光されたレーザービーム２１の集光点２１１は、実施形態の改質層形成加工において、被加工物１００の内部に位置づけられる。なお、図３に示す例では、被加工物１００の裏面１０５側を保持テーブル１０に保持して表面１０２側からレーザービーム２１を照射するが、本発明では表面１０２側を保持テーブル１０に保持して裏面１０５側からレーザービーム２１を照射してもよい。

空間光変調器２４は、発振器２２と集光器２３との間に設けられる。空間光変調器２４は、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、入射したレーザービーム２１を変調させる。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。

空間光変調器２４は、表示部２４１を有する。図４および図５に示すように、表示部２４１は、所定の位相パターン２４２を表示する。位相パターン２４２は、表示部２４１において、レーザービーム２１が当たる領域２１２に表示される。空間光変調器２４は、表示部２４１に入射したレーザービーム２１を、位相パターン２４２に応じて変調して出射する。空間光変調器２４は、位相パターン２４２を表示部２４１に表示させることによって、被加工物１００に照射されるレーザービーム２１の出力を調整する。

ここで、レーザービーム２１の集光点２１１は、被加工物１００に設定された分割予定ライン１０３に沿って、例えば、図６に示す軌跡１０７上を移動する。レーザービーム２１の集光点２１１は、分割予定ライン１０３に沿う軌跡１０７（図６の実線で示す）上において、被加工物１００の内部に位置づけられる。この際、表示部２４１は、例えば図４に示す位相パターン２４３を表示する。位相パターン２４３は、レーザービーム２１の集光点２１１が被加工物１００の内部を加工中に、表示部２４１に表示するための加工用の位相パターン２４３である。

また、レーザービーム２１の集光点２１１が１つの分割予定ライン１０３の終点１０３－１を通過して次に加工する分割予定ライン１０３の始点１０３－２に到達するまでの間、すなわち、被加工物１００の外縁より外側の軌跡１０７（図６の破線で示す）上にある間、表示部２４１は、例えば図５に示す位相パターン２４４を表示する。位相パターン２４４は、レーザービーム２１の集光点２１１が被加工物１００の外部を通過中に、表示部２４１に表示するための通過用の位相パターン２４４である。位相パターン２４３は、図４に示す加工のための位相パターン２４３とは異なる。

図３に示すように、偏光板２５は、発振器２２と空間光変調器２４との間に設けられる。偏光板２５は、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。

リレーレンズ２６は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される集束レンズである。リレーレンズ２６は、レーザービーム２１を集束する。実施形態において、リレーレンズ２６を透過したレーザービーム２１は、アパーチャ２７に向かって集束して照射され、一部が遮光されると共に一部が開口を通過する。

アパーチャ２７は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される。アパーチャ２７は、リレーレンズ２６の焦点位置または焦点位置の近傍に位置づけられる。アパーチャ２７には、リレーレンズ２６を透過して集束されたレーザービーム２１が入射し、一部が開口を通過する。アパーチャ２７は、空間光変調器２４において位相パターン２４２によって変調されたレーザービーム２１を通過または一部遮光させる。なお、アパーチャ２７の開口は、円形状でもよいし、矩形状でもよい。

リレーレンズ２８は、空間光変調器２４と集光器２３との間に配設される。リレーレンズ２８は、リレーレンズ２６によって集束されてアパーチャ２７を通過したレーザービーム２１を、ミラー２９へ透過させる。

ミラー２９は、空間光変調器２４から出射したレーザービーム２１を集光器２３に向けて反射する。すなわち、ミラー２９は、レーザービーム２１を、保持テーブル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２９は、リレーレンズ２８を透過したレーザービーム２１を集光器２３へ向けて反射する。また、ミラー２９は、リレーレンズ２８を透過したレーザービーム２１を透過光２１３として透過させる。より詳しくは、ミラー２９は、空間光変調器２４において、加工用の位相パターン２４３によって変調されたレーザービーム２１を集光器２３へ向けて反射するとともに透過光２１３として透過させる。また、ミラー２９は、空間光変調器２４において、通過用の位相パターン２４４によって変調されたレーザービーム２１を集光器２３へ向けて反射するとともに透過光２１３として透過させる。

光検出ユニット３０は、受光した光を検知する。光検出ユニット３０は、例えば、空間光変調器２４から出射されたレーザービーム２１の強度を検出する。より詳しくは、光検出ユニット３０は、位相パターン２４２により変調され表示部２４１から出射したレーザービーム２１の強度を検出する。実施形態において、光検出ユニット３０は、ミラー２９で反射されずに透過したレーザービーム２１の透過光２１３を受光することで、レーザービーム２１を被加工物１００に照射しつつ、加工用の位相パターン２４３および通過用の位相パターン２４４に照射され変調されたレーザービーム２１の出力を検出する。

光検出ユニット３０は、例えば、フォトダイオードである。フォトダイオードは、受光したレーザービーム２１の受光量により変化する電圧値を制御部９０へ出力する。光検出ユニット３０は、フォトダイオードに限定されず、例えば、ＣＣＤ撮像素子またはＣＭＯＳ撮像素子等の撮像素子を備えた撮像ユニットでもよいし、パワーメータでもよい。

撮像手段３１は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００に照射されるレーザービーム２１による加工点（集光点２１１）を撮像する。撮像手段３１は、例えば、ＣＣＤカメラ等を含む。撮像手段３１は、後述の撮像ユニット７０と共通でもよい。

集光レンズ３２は、ミラー２９と光検出ユニット３０との間に配設される。集光レンズ３２は、ミラー２９を透過したレーザービーム２１の透過光２１３を光検出ユニット３０の手前に集光する。

拡散板３３は、ミラー２９と集光レンズ３２との間に配設される。拡散板３３は、入射したレーザービーム２１の透過光２１３を拡散させることにより、透過するレーザービーム２１の透過光２１３の強度のムラを解消する。

フィルタ３４は、拡散板３３と集光レンズ３２との間に配設される。フィルタ３４は、レーザービーム２１の透過光２１３の一部を透過するフィルタである。フィルタ３４は、例えば、レーザービーム２１の透過光２１３のうち、光検出ユニット３０が受光する波長のレーザービーム２１のみを透過する。フィルタ３４は、例えば、ＮＤ（Neutral Density）フィルタを含む。ＮＤフィルタは、所定の波長帯において波長を選ぶことなく、光量を一定量落として透過するフィルタである。

ここで、上述した通り、レーザービーム照射ユニット２０は、被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射する際、空間光変調器２４によって、加工用の位相パターン２４３に入射したレーザービーム２１を、集光器２３の入射瞳面に入射して被加工物１００を所望の加工条件で加工するように変調する。また、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザービーム２１の集光点２１１が、分割予定ライン１０３の終点１０３－１を通過して次に加工する分割予定ライン１０３の始点１０３－２に到達するまでの間、空間光変調器２４によって、通過用の位相パターン２４４に入射したレーザービーム２１を、光検出ユニット３０に入射するように変調する。すなわち、レーザービーム照射ユニット２０は、レーザービーム２１を被加工物１００に照射しつつ、１枚の被加工物１００に対してレーザー加工をしている途中で、通過用の位相パターン２４４に照射され変調されたレーザービーム２１の出力を光検出ユニット３０が検出する。

図１に示す移動ユニット６０は、レーザービーム２１の集光点２１１（図３参照）を被加工物１００に設定された複数の分割予定ライン１０３に沿って相対的に移動させるユニットである。移動ユニット６０は、加工送りユニット６１と、割り出し送りユニット６２と、集光点位置調整ユニット６３と、を含む。

加工送りユニット６１は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）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６１は、実施形態において、保持テーブル１０をＸ軸方向に移動させる。加工送りユニット６１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６１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。

割り出し送りユニット６２は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）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６２は、実施形態において、保持テーブル１０をＹ軸方向に移動させる。割り出し送りユニット６２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６２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。

集光点位置調整ユニット６３は、保持テーブル１０と、レーザービーム照射ユニット２０の集光点２１１（図３参照）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ユニットである。集光点位置調整ユニット６３は、実施形態において、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動させる。集光点位置調整ユニット６３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。集光点位置調整ユニット６３は、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動自在に支持する。

加工送りユニット６１、割り出し送りユニット６２、および集光点位置調整ユニット６３はそれぞれ、実施形態において、周知のボールねじと、周知のパルスモータと、周知のガイドレールと、を含む。ボールねじは、軸心回りに回転自在に設けられる。パルスモータは、ボールねじを軸心回りに回転させる。加工送りユニット６１のガイドレールは、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６１のガイドレールは、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６２のガイドレールは、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６２のガイドレールは、装置本体２に固定して設けられる。集光点位置調整ユニット６３のガイドレールは、レーザービーム照射ユニット２０の少なくとも集光器２３をＺ軸方向に移動自在に支持する。集光点位置調整ユニット６３のガイドレールは、柱３に固定して設けられる。

撮像ユニット７０は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００を撮像する。撮像ユニット７０は、ＣＣＤ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２０の集光器２３（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、被加工物１００を撮像して、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て、得た画像を出力する。

入力手段８０は、実施形態において、液晶表示装置等により構成される表示装置に含まれるタッチパネルである。入力手段８０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。入力手段８０は、キーボード等の外部入力装置であってもよい。

制御部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に対する加工動作等をレーザー加工装置１に実行させる。制御部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、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、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。

制御部９０は、空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２を制御する。制御部９０は、例えば、位相パターン２４２を、表示部２４１のレーザービーム２１が当たる領域２１２に表示させる。制御部９０は、例えば、分割予定ライン１０３に沿ってレーザービーム２１を照射する際、レーザービーム２１の集光点２１１が被加工物１００の内部に位置づけられている時、被加工物１００の内部を加工するための加工用の位相パターン２４３（例えば、図４参照）を表示部２４１に表示させる。制御部９０は、例えば、分割予定ライン１０３に沿ってレーザービーム２１を照射する際、分割予定ライン１０３の終点１０３－１（図６参照）を通過して次に加工する分割予定ライン１０３の始点１０３－２に到達するまでの間、表示部２４１に表示する位相パターン２４２を、加工用の位相パターン２４３から通過用の位相パターン２４４に切り替える切り替え制御を行う。この際、加工用の位相パターン２４３から通過用の位相パターン２４４に切り替えられることによって、光検出ユニット３０が受光する出力が所定値以上に変化するものとする。制御部９０は、切り替え制御を、１つの分割予定ライン１０３毎に行ってもよいし、所定数の分割予定ライン１０３毎に行ってもよい。

判定部９１は、光検出ユニット３０により検出したレーザービーム２１の強度に基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する。判定部９１は、制御部９０としてのコンピュータの一部として構成されてもよい。判定部９１は、例えば、制御部９０が表示部２４１に表示する位相パターン２４２を加工用の位相パターン２４３から通過用の位相パターン２４４に切り替え制御した際、光検出ユニット３０により検出したレーザービーム２１の強度が変化したか否かに基づいて、空間光変調器２４が正常に動作しているか否かを判定する。

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において、レーザービーム照射ユニット２０は、被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射する際、空間光変調器２４の表示部２４１に表示された位相パターン２４２に入射したレーザービーム２１を、位相パターン２４２に対応して変調する。具体的には、加工用の位相パターン２４３を表示している際には、レーザービーム２１を、集光器２３の入射瞳面に入射したレーザービーム２１が被加工物１００を所望の加工条件で加工するように変調する。これとともに、加工用の位相パターン２４３とは異なる通過用の位相パターン２４４を表示している際には、レーザービーム２１を、光検出ユニット３０に入射したレーザービーム２１の透過光２１３の出力が変化するように変調する。すなわち、レーザー加工装置１は、位相パターン２４２を切り替える切り替え制御をすることによって、レーザービーム照射ユニット２０が被加工物１００に対してレーザービーム２１を照射しつつ、通過用の位相パターン２４４に照射され変調されたレーザービーム２１の強度を光検出ユニット３０が検出することができる。

これにより、１つの被加工物１００を加工している間に空間光変調器２４の異常を高速に検知することが可能となるため、加工途中でも異常に気づくことができ、被加工物１００全体を加工して不良チップとしてしまう可能性を低減するという効果を奏する。

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。

〔変形例〕
例えば、レーザー加工装置１は、検出部４０を更に備えてもよい。図７は、変形例に係るレーザービーム照射ユニット２０－１周辺の概略構成を示す模式図である。変形例のレーザービーム照射ユニット２０－１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、検出部４０を備える点で異なり、その他の構成が同様である。なお、図７では、図３に示す実施形態と同様である発振器２２から集光器２３までの間の構成、すなわち、偏光板２５、空間光変調器２４、リレーレンズ２６、アパーチャ２７、リレーレンズ２８、ミラー２９、撮像手段３１、拡散板３３、フィルタ３４、集光レンズ３２、および光検出ユニット３０の記載を省略している。

検出部４０は、レーザービーム２１の集光点２１１と被加工物１００との位置関係を検出する。検出部４０は、ダイクロイックミラー４１と、高さ位置検出ユニット５０と、を含む。

ダイクロイックミラー４１は、発振器２２と集光器２３との間におけるレーザービーム２１の光路上に配置されている。ダイクロイックミラー４１は、発振器２２から出射されたレーザービーム２１を、保持テーブル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４１は、後述の高さ位置検出ユニット５０の光源５２から出射された検出用レーザービーム５１を、保持テーブル１０の保持面１１側へ反射させる。

高さ位置検出ユニット５０は、被加工物１００の上面（図７に示す例では、表面１０２）のＺ軸位置（高さ）を検出するユニットである。Ｚ軸位置は、例えば、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）を基準面（０μｍ）として設定される。高さ位置検出ユニット５０は、光源５２と、ビームエキスパンダ５３と、ミラー５４と、ビームスプリッタ５５と、レンズ５６と、非点収差付加ユニット５７と、検出素子５８と、を含む。

光源５２は、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００の上面のＺ軸位置（高さ）を検出するための検出用レーザービーム５１を出射する。光源５２は、例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源を含む。光源５２は、保持テーブル１０の保持面１１に保持された被加工物１００に対して集光器２３を通して検出用レーザービーム５１を照射する。

検出用レーザービーム５１の集光点は、変形例において、被加工物の上面に位置付けられる。光源５２から出射した検出用レーザービーム５１は、ビームエキスパンダ５３と、ミラー５４と、ビームスプリッタ５５と、レンズ５６と、を順に通過して、ダイクロイックミラー４１に照射される。ダイクロイックミラー４１は、検出用レーザービーム５１を、集光器２３側へ反射する。

ビームエキスパンダ５３は、光源５２から照射された検出用レーザービーム５１を所定倍率の平行光に変換させる。ミラー５４は、ビームエキスパンダ５３で平行光に変換された検出用レーザービーム５１を、ビームスプリッタ５５側へ反射させる。

ビームスプリッタ５５は、ミラー５４で反射された検出用レーザービーム５１を、ダイクロイックミラー４１側へ反射させる。また、ビームスプリッタ５５は、後述のとおり被加工物１００の上面（表面１０２）で反射された検出用レーザービーム５１の反射光５１１を、非点収差付加ユニット５７側へ透過させる。ビームスプリッタ５５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５１をダイクロイックミラー４１側に反射させて導くとともに、ダイクロイックミラー４１側から入射する反射光５１１を透過させて非点収差付加ユニット５７側へ導く。

レンズ５６は、ビームスプリッタ５５とダイクロイックミラー４１との間に配設される。レンズ５６は、検出用レーザービーム５１を拡大する。なお、検出用レーザービーム５１を拡大するためのレンズ５６は、検出用レーザービーム５１の焦点位置とレーザービーム２１の焦点位置とが異なる場合に必要であり、焦点位置が同じ位置の場合は不要である。

非点収差付加ユニット５７は、ビームスプリッタ５５を透過した反射光５１１に非点収差を付加する。非点収差付加ユニット５７は、凸レンズ５７１と、シリンドリカルレンズ５７２と、を含む。凸レンズ５７１は、ビームスプリッタ５５を透過した反射光５１１を集光する。凸レンズ５７１によって集光された反射光５１１は、シリンドリカルレンズ５７２に入射する。

シリンドリカルレンズ５７２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５７２は、例えば、該円柱の径方向に平行な一方向のみにレンズ効果を有し、該円柱の軸方向に平行な他方向においてはレンズ効果を有しない。このため、被加工物１００の上面で反射された検出用レーザービーム５１の反射光５１１は、シリンドリカルレンズ５７２を透過する際、一方向の焦点位置と他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５８に入射する。これにより、反射光５１１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。

検出素子５８は、非点収差付加ユニット５７によって非点収差を付加された反射光５１１を受光する。検出素子５８は、受光した反射光５１１の集光状態（集光像）に応じた検出値［Ｖ］を含む検出信号を出力する。検出素子５８が受光した反射光５１１の集光状態に基づいて、検出用レーザービーム５１の集光点の位置が被加工物１００の上面に対して上方か下方か同一かを判断することができる。これにより、検出部４０は、保持テーブル１０に保持された被加工物１００の上面高さ位置を検出する。

レーザービーム照射ユニット２０は、図６に示すように、１つの分割予定ライン１０３を加工した後、次の分割予定ライン１０３を加工するまでの間、レーザービーム２１の集光点２１１が被加工物１００の外縁より外側を通過する。同様に、検出用レーザービーム５１の集光点も、被加工物１００の内部と外縁より外側との両方を通過する。この際、被加工物１００の外縁より外側では、検出部４０が検出する高さ位置が、被加工物１００の上面の高さ位置から保持テーブル１０の保持面１１の高さ位置に変わる。すなわち、制御部９０は、高さ位置検出ユニット５０の検出素子５８から取得した検出信号に基づいて、被加工物１００の水平方向における外縁である境界位置１０８を検出することができる。また、制御部９０は、検出された境界位置１０８に基づいて、空間光変調器２４の表示部２４１に表示する位相パターン２４２の切り替え制御を行ってもよい。

１ レーザー加工装置
１０ 保持テーブル
１１ 保持面
２０、２０－１ レーザービーム照射ユニット
２１ レーザービーム
２１１ 集光点
２１２ 領域
２１３ 透過光
２２ 発振器
２３ 集光器
２４ 空間光変調器
２４１ 表示部
２４２、２４３、２４４ 位相パターン
２５ 偏光板
２６ リレーレンズ
２７ アパーチャ
２８ リレーレンズ
２９ ミラー
３０ 光検出ユニット
３１ 撮像手段
３２ 集光レンズ
３３ 拡散板
３４ フィルタ
４０ 検出部
５０ 高さ位置検出ユニット
６０ 移動ユニット
６１ 加工送りユニット
６２ 割り出し送りユニット
９０ 制御部
９１ 判定部
１００ 被加工物
１０３ 分割予定ライン
１０３－１ 終点
１０３－２ 始点
１０２ 表面
１０５ 裏面
１０６ 改質層
１０８ 境界位置

Claims (5)

1. 複数の分割予定ラインが設定された被加工物に対してレーザービームを照射して該分割予定ラインに沿って加工を施すレーザー加工装置であって、
   レーザービームを出射する発振器と、
   該発振器から出射されたレーザービームを集光して被加工物に照射する集光器と、
   該発振器と該集光器との間に配設され、位相パターンを表示する表示部を有し、該表示部に入射したレーザービームを該位相パターンに応じて変調して出射する空間光変調器と、
   を含むレーザービーム照射ユニットと、
   該被加工物を保持する保持テーブルと、
   該保持テーブルと該レーザービームの集光点とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送りユニットと、
   該保持テーブルと該レーザービームの集光点とを該加工送り方向と直交する割り出し送り方向に相対的に移動させる割り出し送りユニットと、
   該空間光変調器の該表示部に表示する位相パターンを制御する制御部と、
   を備え、
   該空間光変調器から出射された該レーザービームの強度を検出する光検出ユニットと、
   該光検出ユニットにより検出した該レーザービームの強度に基づいて、該空間光変調器が正常に動作しているか否かを判定する判定部と、
   を更に備え、
   該制御部は、
   該レーザービームの集光点が該被加工物に設定された分割予定ラインの終点を通過して次に加工する分割予定ラインの始点に到達するまでの間に、該表示部に表示する位相パターンを、該レーザービームの集光点が該被加工物の内部に位置づけられている時とは異なる位相パターンに切り替える切り替え制御を行い、
   該光検出ユニットは、
   該切り替え制御により切り替えられた位相パターンにおけるレーザービームの強度を検出することを特徴とする、
   レーザー加工装置。
2. 該レーザービームの集光点と該被加工物との位置関係を検出する検出部を更に備え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. 該検出部は、
   該保持テーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する高さ位置検出ユニットを含み、
   該制御部は、
   該高さ位置検出ユニットからの検出信号に基づいて該被加工物の水平方向における外縁である境界位置を検出し、
   検出された該境界位置に基づいて該表示部に表示する位相パターンの切り替え制御を行うことを特徴とする、
   請求項２に記載のレーザー加工装置。
4. 該レーザービーム照射ユニットは、
   該空間光変調器から出射したレーザービームを該集光器に向けて反射するミラーを有し、
   該光検出ユニットは、
   該ミラーで反射されずに透過したレーザービームの透過光を受光することで、該レーザービームを該被加工物に照射しつつ該レーザービームの出力を検出することを特徴とする、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。
5. 該光検出ユニットは、フォトダイオードであることを特徴とする、
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレーザー加工装置。

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