JP6814588B2 - パルスレーザー光線のスポット形状検出方法 - Google Patents

パルスレーザー光線のスポット形状検出方法 Download PDF

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Description

本発明は、パルスレーザー光線の照射によってウェーハに形成されたレーザースポットの形状を検出するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法に関する。
半導体デバイス製造工程において、略円板形状である半導体ウェーハの表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成される。半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウェーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することにより破断の起点となるレーザー加工溝を形成し、この破断の起点となるレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１において、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、発振器が発振したレーザー光線を集光してウェーハに照射する集光器と、発振器と集光器との間に配設されて発振器が発振したレーザー光線を伝送する光学系とを備えている。
特開２００６−２９４６７４号公報
上記レーザー光線照射手段では、集光器や光学系にてレーザー光線が通過するレンズ等にデブリ等の不純物が付着する場合がある。この場合、付着した不純物の影響でレンズ等が膨張し、集光スポット形状が必ずしも円形等の意図した形状に集光されるとは限らなくなる。この結果、レーザー光線の集光スポット形状に歪みが生じてしまい所望の加工が施せなくなる。そこで、加工した集光スポット形状を確認する方法として、オペレータが顕微鏡等を用いて目視する方法が考えられる。
ところが、上述のようなオペレータによる目視では、オペレータの熟練度等に応じて精度が不安定になり、また、確認作業に要する時間も長くなる、という問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、レーザースポット形状を容易に判定することができるパルスレーザー光線のスポット形状検出方法を提供することを目的の１つとする。
本発明の一態様のパルスレーザー光線のスポット形状検出方法は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、保持手段とレーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、保持手段に保持された被加工物の上面を撮像する撮像手段と、制御手段と、を具備し、レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、レーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、レーザー光線発振手段と集光器との間に配設されレーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を伝送する光学系とを具備しているレーザー加工装置において、レーザー光線発振手段によって発振されたパルスレーザー光線のスポット形状を検出するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法であって、保持手段上に検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、検査用ウェーハ上面に集光点を位置づけて検査用ウェーハ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隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、レーザースポット形成ステップを実施した後に、撮像手段によりレーザースポットを撮像し、制御手段により撮像したレーザースポット画像からレーザースポットの輪郭を抽出し、予め記憶手段に記憶されている理想のレーザースポット形状の輪郭との類似度を算出し、類似度がしきい値を下回る場合に、レーザースポット形状は適正でないと判定する判定ステップと、判定ステップでレーザースポット形状が適正でないと判定された場合に、その旨を報知する報知ステップと、から構成され、レーザースポット形成ステップにおいて、光学系又は集光器に不純物が付着している場合にパルスレーザー光線が光学系及び集光器を通過するとパルスレーザー光線の通過経路の部材が発熱し膨張が生じる所定時間経過後に、検査用ウェーハ上にレーザースポットを形成することを特徴とする。
この方法によれば、撮像手段でレーザースポットを撮像し、制御手段で撮像した画像に基づきレーザースポットが適正でないと判定できるので、オペレータによる確認作業をなくすことができる。これにより、オペレータが変わることで精度が変わるようなことがなくなり、レーザースポットを安定して容易に判定することができる。また、オペレータの目視に比べて判定に要する処理時間を短縮することができ、検出の効率化を図ることができる。
本発明によれば、制御手段で撮像した画像に基づきレーザースポットが適正でないと判定できるので、レーザースポット形状を容易に判定することができる。
本実施の形態のレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。 上記レーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図である。 レーザースポット形成ステップが実施されたウェーハの部分拡大図である。 判定ステップでの処理の流れを示すフロー図である。 レーザースポットの撮像結果の例を示す図である。 レーザースポットの撮像結果の例を示す図である。
以下、添付図面を参照して、本実施の形態に係るパルスレーザー光線のスポット形状検出方法ついて説明する。図１は、本実施の形態に係るレーザー加工装置の一例を示す斜視図である。なお、本実施の形態に係るパルスレーザー光線のスポット形状検出方法で用いられるレーザー加工装置は、図１に示す構成に限定されるものでなく、本実施の形態と同様にウェーハを加工可能であれば、どのような加工装置でもよい。
図１に示すように、レーザー加工装置１は、基台２上のチャックテーブル（保持手段）３に保持された円板状のウェーハ（被加工物）Ｗを、チャックテーブル３の上方に設けられたレーザー光線照射手段４により加工するように構成されている。ウェーハＷは、表面に格子状に形成された複数のストリートＳＴによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスＤが形成されている。ウェーハＷの裏面には、合成樹脂シートからなる保護テープＴが貼着され、保護テープＴを介して環状のフレームＦにウェーハＷが装着されている。なお、ウェーハＷは、後述のようにパルスレーザー光線によってレーザースポットが形成される限りにおいて、種々のものが採用できる。例えば、シリコン、ガリウム砒素等の半導体基板にＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスが形成された半導体ウェーハでもよいし、サファイア、炭化ケイ素等の無機材料基板にＬＥＤ等の光デバイスが形成された光デバイスウェーハでもよい。
チャックテーブル３の表面には、ポーラスセラミック材によりウェーハＷを裏面側から吸引保持する保持面３ａが形成されている。保持面３ａは、チャックテーブル３内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。チャックテーブル３は、円盤形状を有し、図示しない回転手段によって円盤中心を軸に回転可能に設けられている。チャックテーブル３の周囲には、支持アームを介して一対のクランプ部９が設けられている。各クランプ部９がエアアクチュエータにより駆動されることで、半導体ウェーハＷの周囲のフレームＦがＸ軸方向両側から挟持固定される。
チャックテーブル３の下方には、円筒部材１０によって支持されたカバー１１が設けられている。円筒部材１０は、割り出し送り手段１３の上方に設置されている。割り出し送り手段１３は、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール１４及びボールネジ１５と、一対のガイドレール１４にスライド可能に設置されたＹ軸テーブル１６とを有している。Ｙ軸テーブル１６の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ１５が螺合されている。そして、ボールネジ１５の一端部に連結された駆動モータ１７が回転駆動されることで、Ｙ軸テーブル１６がガイドレール１４に沿って割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動される。
割り出し送り手段１３は、加工送り手段２０を構成するＸ軸テーブル２１上に設けられている。加工送り手段２０は、基台２上に配置されたＸ軸方向に平行な一対のガイドレール２２及びボールネジ２３を更に含み、一対のガイドレール２２にＸ軸テーブル２１がスライド可能に設置されている。Ｘ軸テーブル２１の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ２３が螺合されている。そして、ボールネジ２３の一端部に連結された駆動モータ２４が回転駆動されることで、Ｘ軸テーブル２１がガイドレール２２に沿って加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動される。
レーザー光線照射手段４は、支持機構２７によってチャックテーブル３の上方でＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能に設けられる。支持機構２７は、基台２上に配置されたＹ軸方向に平行な一対のガイドレール２８と、一対のガイドレール２８にスライド可能に設置されたモータ駆動のＹ軸テーブル２９とを有している。Ｙ軸テーブル２９は上面視矩形状に形成されており、そのＸ軸方向における一端部には側壁部３０が立設している。
また、支持機構２７は、側壁部３０の壁面に設置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール３２（１つのみ図示）と、一対のガイドレール３２にスライド可能に設置されたＺ軸テーブル３３とを有している。また、Ｙ軸テーブル２９、Ｚ軸テーブル３３の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３４，３５が螺合されている。そして、ボールネジ３４、３５の一端部に連結された駆動モータ３６、３７が回転駆動されることで、レーザー光線照射手段４がガイドレール２８、３２に沿ってＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。
レーザー光線照射手段４は、Ｚ軸テーブル３３に片持ち支持された円筒形状のケーシング４０と、ケーシング４０の先端に装着された集光器４４とを含んでいる。かかるレーザー光線照射手段４について、図２を参照して以下に説明する。図２は、上記レーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図である。図２に示すように、レーザー光線照射手段４は、図１のケーシング４０内に配設されるレーザー光線発振手段４２と、レーザー光線発振手段４２によって発振されたパルスレーザー光線を伝送する光学系４３と、光学系４３によって伝送されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３に保持されたウェーハＷに照射する集光器４４と、光学系４３と集光器４４との間に配設されレーザー光線発振手段４２によって発振されたパルスレーザー光線の波長をウェーハＷの加工に適した短波長に変換する波長変換機構４５とを備えている。
レーザー光線発振手段４２は、例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振器４２１と、パルスレーザー光線発振器４２１が発振するパルスレーザー光線の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定手段４２２とから構成されている。光学系４３は、レーザー光線発振手段４２と集光器４４との間に配設される。光学系４３は、レーザー光線発振手段４２から発振されたパルスレーザー光線のビーム径を調整するビーム径調整器４３１と、レーザー光線発振手段４２から発振されたパルスレーザー光線の出力を所定の出力に調整する出力調整手段４３２とからなっている。レーザー光線発振手段４２のパルスレーザー光線発振器４２１および繰り返し周波数設定手段４２２、光学系４３のビーム径調整器４３１および出力調整手段４３２は、後述する制御手段６０によって制御される。
集光器４４は、レーザー光線発振手段４２から発振され光学系４３によって伝送されるとともに後述する波長変換機構４５によって波長変換されたパルスレーザー光線をチャックテーブル３に向けて方向変換する方向変換ミラー４４１と、方向変換ミラー４４１によって方向変換されたパルスレーザー光線を集光してウェーハＷに照射する集光レンズ４４２とを備えている。波長変換機構４５は、光学系４３と集光器４４との間に配設される。波長変換機構４５では、例えば光学系４３を通過した波長１０６４ｎｍのパルスレーザー光線が、波長５３２ｎｍ或いは２６６ｎｍのパルスレーザー光線に変換される。
図１に戻り、ケーシング４０の前端部には、撮像手段５０が配設されている。撮像手段５０は、顕微鏡によって所定倍率に拡大して投影されたウェーハＷの表面領域を撮像可能に設けられている。撮像手段５０は、ＣＣＤなどの撮像素子（不図示）を備え、撮像素子は、複数の画素で構成されて各画素の受ける光量に応じた電気信号が得られるようになっている。従って、撮像手段５０は、ウェーハＷの表面を撮像することで、ストリートＳＴを撮像して検出可能となっている。撮像手段５０の撮像画像に基づいて、レーザー光線照射手段４とウェーハＷとがアライメントされる。
レーザー加工装置１には、装置各構成要素を統括制御する制御手段６０が設けられている。制御手段６０は各種処理を実行するプロセッサで構成される。制御手段６０には、撮像手段５０が検出した信号の他、図示省略した各種検出器からの検出結果が入力される。制御手段６０からは、駆動モータ１７、２４、３６、３７、レーザー光線発振手段４２等に制御信号を出力する。
また、レーザー加工装置１には、各種パラメータやプログラム等を記憶する記憶手段６１が設けられている。記憶手段６１はメモリによって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成される。記憶手段６１には、後述する理想のレーザースポットＬＳ（図３参照）の形状の輪郭についてのデータや、かかる輪郭についての後述する類似度のしきい値等が記憶されている。
続いて、ウェーハの加工方法について説明する。本実施の形態のレーザー加工装置による加工方法では、ウェーハＷのストリートＳＴに沿って複数のレーザースポットＬＳ（図３参照）を所定間隔毎に形成する。
本実施の形態の加工方法では、先ず、ウェーハ載置ステップが実施される。ウェーハ載置ステップでは、不図示の搬送手段等によって、図１に示すチャックテーブル３に対し、環状のフレームＦに保護テープＴを介して支持されたウェーハＷが載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することによりウェーハＷが保護テープＴを介してチャックテーブル３に吸引保持される。また、フレームＦは、クランプ９によって固定される。
ウェーハ載置ステップが実施された後にレーザースポット形成ステップが実施される。レーザースポット形成ステップでは、先ず、加工送り手段２０によってチャックテーブル３が撮像手段５０の直下に位置付けられ、撮像手段５０及び制御手段６０によってウェーハ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が行われる。アライメントでは、レーザー光線照射手段４の集光器４４とウェーハＷとの位置合わせのため、撮像手段５０によって撮像されたウェーハＷのストリートＳＴに対しパターンマッチング等の画像処理が制御手段６０にて行われる。
その後、制御手段６０での算出結果に基づいてチャックテーブル３の移動、回転が制御され、直交するストリートＳＴの何れか一方がＸ軸方向と平行となって伸長するようにウェーハＷが位置付けられる。次いで、チャックテーブル３上のウェーハＷに対し、レーザー光線照射手段４の集光器４４がＸ軸方向と平行となるストリートＳＴに位置付けられる。また、集光器４４から照射されるパルスレーザー光線の集光点が、チャックテーブル３に保持されたウェーハＷの上面に位置付けられる。そして、ウェーハＷに対して集光器４４から吸収性を有する波長のパルスレーザー光線が照射されながら、加工送り手段２０によってチャックテーブル３と集光器４４とが加工送り方向となるＸ軸方向に相対的に移動される。
これにより、図３に示すように、ウェーハＷの上面では、ストリートＳＴに沿ってパルスレーザー光線の波長に基づくパルスピッチ毎に複数のレーザースポットＬＳが形成される。言い換えると、パルスレーザー光線の連続照射によって、隣接するレーザースポットＬＳ間に隙間Ｓが介在された状態として形成される。図３は、レーザースポット形成ステップが実施されたウェーハの部分拡大図である。図３では、レーザースポットＬＳの形状を角丸四角形状或いは長穴状に形成したが、これに限られるものでなく、円形、楕円形、方形にする等、種々の変更が可能である。
対象のストリートＳＴに沿って複数のレーザースポットＬＳを形成した後には、パルスレーザー光線の照射が停止され、チャックテーブル３と集光器４４とがＹ軸方向にストリートＳＴの間隔に対応して相対移動（割り出し送り）される。これにより、集光器４４を、対象のストリートＳＴに隣接するストリートＳＴに合わせることができる。続いて、隣接するストリートＳＴに沿って同様に複数のレーザースポットＬＳが形成される。この動作を繰り返し、Ｘ軸方向に伸びる全てのストリートＳＴに沿ってレーザースポットＬＳが形成され、その後、チャックテーブル３を回転軸の周りに９０°回転させて、Ｙ軸方向に伸びるストリートＳＴに沿ってレーザースポットＬＳが形成される。
次いで、上記のように形成されるレーザースポットＬＳの形状を検出する検出方法について説明する。かかる検出方法では、上記のウェーハＷに代えて検査用ウェーハを用いる。検査用ウェーハとしては、上記と同様にレーザースポットＬＳが形成できる限りにおいて、製品を製造するために用いるウェーハＷと同じものを用いてもよいし、かかるウェーハＷと異なる材質（異なる価格）のものを用いてもよい。
本実施の形態におけるレーザースポットＬＳの形状を検出する検出方法では、上記加工方法に対しウェーハＷが検査用ウェーハに変更になり、上記と同様にウェーハ載置ステップが実施された後、レーザースポット形成ステップが実施される。従って、検査用ウェーハとして、図１及び図３のウェーハＷの符号に括弧書きにて、符号ＴＳを併記して、ウェーハ載置ステップについての説明は省略する。本実施の形態におけるレーザースポットＬＳの形状を検出する検出方法は、ウェーハ載置ステップ、レーザースポット形成ステップ、判定ステップ、報知ステップの順に実施される。
レーザースポットＬＳの形状を検出する検出方法におけるレーザースポット形成ステップでは、上記加工方法のレーザースポット形成ステップと同様にして検査用ウェーハＴＳ上にレーザースポットＬＳが形成される。但し、判定ステップで後述するように判定されるレーザースポットＬＳを形成する場合、以下の条件を満たすことが求められる。その条件は、光学系４３または集光器４４に不純物が付着していると仮定した場合に、検査用ウェーハＴＳに対してレーザースポットＬＳを複数形成した後、パルスレーザー光線が光学系４３及び集光器４４を通過するとパルスレーザー光線の通過経路の部材（例えば、集光レンズ４４２等）が発熱して膨張が生じる所定の膨張時間が経過する直前までレーザースポットＬＳを形成する。つまり、例えば上記膨張時間が経験的に５分であると特定できる場合、複数のレーザースポットＬＳを形成してから５分が経過する直前まで、判定ステップによる判定用のレーザースポットＬＳが形成される。このようにレーザースポット形成ステップが実施された後に判定ステップが実施される。
図４は、判定ステップでの処理の流れを示すフロー図である。図４に示すように、判定ステップでは、撮像ステップＳＰ１、抽出ステップＳＰ２、算出ステップＳＰ３、適正診断ステップＳＰ４が実施される。
撮像ステップＳＰ１では、撮像手段５０の直下に複数のレーザースポットＬＳが位置付けられ、加工送り方向となるＸ軸方向の複数箇所にて撮像手段５０によりレーザースポットＬＳが撮像される。撮像箇所としては、レーザースポット形成ステップにおけるパルスレーザー光線の照射開始時、該開始時から照射終了までの中間時、照射が終了する上述した膨張時間が経過する直前等が例示できる。撮像されたレーザースポットＬＳの画像データは制御手段６０に入力される。
撮像ステップＳＰ１が実施された後、抽出ステップＳＰ２が実施される。抽出ステップＳＰ２では、撮像したレーザースポットＬＳの画像データから、そのレーザースポットＬＳの輪郭が抽出される適宜な処理が制御手段６０にて実施される。例を挙げると、レーザースポットＬＳの画像データから、所定のアルゴリズムによってレーザースポットＬＳの輪郭を線状に抽出する画像処理が実施される。
抽出ステップＳＰ２が実施された後、算出ステップＳＰ３が実施される。算出ステップＳＰ３が実施される前には、パルスレーザー光線の照射条件等に基づき、レーザースポットＬＳの形状として理想となる輪郭の基準データが記憶手段６１に予め記憶される。算出ステップＳＰ３では、抽出ステップＳＰ２で抽出したレーザースポットＬＳの画像データと、記憶手段６１に記憶された基準データとが制御手段６０にて比較され、パターンマッチング等によって基準データに対する画像データの類似度が算出される。類似度は、基準データに対する画像データのずれを表すものであり、ずれが大きくなると類似度が低くなり、ずれが小さい場合には類似度が高くなる。
算出ステップＳＰ３が実施された後、適正診断ステップＳＰ４が実施される。適正診断ステップＳＰ４が実施される前には、類似度のしきい値が記憶手段６１に予め記憶される。しきい値としては、例えば、レーザースポットＬＳの形状が良好な場合には、レーザースポット形成ステップにおけるパルスレーザー光線の照射開始時と膨張時間経過直前とでほぼ同等の類似度になるので、照射開始時の類似度を基準に予め設けておく。また、レーザースポットＬＳを起点としてウェーハＷを破断する際に、レーザースポットＬＳが起点として適正に機能し得るときの類似度の値と、適正に機能しないときの類似度の値との間の値より若干高い値を設定することが例示できる。適正診断ステップＳＰ４では、算出ステップＳＰ３にて算出された類似度と、記憶手段６１に記憶されたしきい値とが制御手段６０にて比較される。類似度がしきい値より高い場合には、レーザースポットＬＳの形状が適正であると判定され（ステップＳＰ４：Ｙｅｓ）、レーザースポットＬＳの形状検出が完了して製品用のウェーハＷの加工に移行される。一方、類似度がしきい値を下回る場合に、レーザースポットＬＳの形状は適正でないと判定され（ステップＳＰ４：Ｎｏ）、報知ステップが実施される。
報知ステップでは、上記のようにレーザースポットＬＳの形状は適正でないと判定された場合に、制御手段６０により図示省略したディスプレイ、ランプ、アラーム等が制御され、適正でない旨が報知される。この報知のタイミングにおいて、作業者は、レーザー光線照射手段４の光学系４３や集光器４４の清掃やメンテナンスを実施したり、新品の光学系４３や集光器４４に交換したりする。
以上のように、本実施の形態の検出方法では、レーザースポットＬＳの撮像結果に基づきレーザースポットＬＳの形状が適正か否かを制御手段６０で判定することができる。これにより、オペレータによる目視を行わなくてよくなり、オペレータの熟練度によって検出精度が不安定になることを防ぐことができ、精度良く安定してレーザースポットＬＳの形状を検出することができる。また、オペレータの目視に比べて判定に要する処理時間を短縮することができ、検出の効率化を図ることができる。
しかも、ウェーハＷのアライメントで用いる撮像手段５０を用いてレーザースポットＬＳを検出でき、かかる検出のためのセンサや撮像機器を増設しなくてもよくなり、装置構成の簡略化を図ることができる。
更に、本実施の形態の検出方法におけるレーザースポット形成ステップにて、判定ステップによる判定用のレーザースポットＬＳが形成される前に、上述した膨張時間を経過させている。これにより、レーザー光線が通過する構成部分にデブリ等の不純物が付着したにも拘らず、構成部分が膨張前でレーザースポットＬＳを適正とした判定がなされることを回避できる。この結果、適正とした判定後、製品用のウェーハＷの加工でレーザー光線が通過する構成部分が発熱して膨張し、レーザースポットＬＳが不適正に形成されることを防止することができる。
図５及び図６は、レーザースポットの撮像結果の例を示す図であり、撮像画像を線図として表したものである。図５は、適正と判定される場合のレーザースポットを示し、図６は、適正でないと判定される場合のレーザースポットを示す。そして、図５及び図６ともに、（ａ）がパルスレーザー光線照射開始時であり上述した膨張時間の経過前、（ｂ）が膨張時間中間時、（ｃ）が膨張時間経過直前となり、（ａ）から（ｃ）に経時的に並べている。
図５では、縦長の角丸四角形状となるレーザースポットの輪郭が照射開始から終了まで略一定となり、レーザースポットが適正に形成されている。この場合、上記実施の形態のようにレーザースポットを検出しても、判定ステップにおいてレーザースポットの形状が適正と判定される。
図６では、レーザースポットの輪郭が照射開始位置では適正となるもののパルスレーザー光線の照射が進行するに従って輪郭が変形したり歪んだりしてしまい、レーザースポットが適正に形成されていない。これは、レーザー光線照射手段４の集光器４４や光学系４３にデブリ等の不純物が付着した影響でレンズ等が膨張したことが一因であり、膨張するとレーザースポット形状が必ずしも照射開始時の意図した形状に集光されなくなる。この場合において、上記実施の形態のようにレーザースポットを検出した場合、判定ステップにおいて図６の（ｃ）のレーザースポットの形状が適正でないと判定される。従って、上記実施の形態では、レーザースポットの形状に歪みが生じたときに、撮像結果に基づいて適正なレーザースポットを形成できるか否かを容易に把握することができる。
図５及び図６のようにレーザースポットを形成して上記のように適正診断ステップを実施するにあたり、仮に、図５及び図６それぞれの（ａ）の状態（照射開始時）で類似度を８０、しきい値（７０〜９０）とする。このとき、図５の（ｂ）では類似度７９、図５の（ｃ）では類似度７８となり、しきい値（６０〜１００）の範囲内となるのでレーザースポットの形状が適正と判定される。一方、図６の（ｂ）では類似度７０、図６の（ｃ）では類似度５０となり、（ｃ）の膨張時間経過直前にてしきい値（６０〜１００）の範囲を下回るので、レーザースポットの形状が適正でないと判定され、レンズ等のメンテナンスが必要になると把握できる。
なお、本発明の実施の形態は上記の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。
上記実施の形態では、判定ステップにおいてパターンマッチングを利用して理想のレーザースポット形状との類似度を算出したが、２つのレーザースポット形状の類似度の算出方法は、それらの相関の程度が算出できる限りにおいて、特に限定されずに種々の方法を採用することができる。
また、レーザースポット形成ステップでは、上記の膨張時間経過後にパルスレーザー光線の照射を再開してレーザースポットＬＳを形成したが、膨張時間の影響を受けずにレーザースポット形状が不純物等で変形する場合には、膨張時間を確保しなくてもよい。
また、撮像手段５０は、レーザースポットＬＳの検出とウェーハＷのアライメントとで兼用する場合を説明したが、それぞれに専用の撮像手段を設けることを妨げるものでない。
以上説明したように、本発明は、レーザースポット形状が適正でないと容易に判定できるという効果を有し、被加工物にレーザー光線を照射して形成されたレーザースポットの形状を検出する際に有用である。
１ レーザー加工装置
３ チャックテーブル（保持手段）
４ レーザー光線照射手段
２０ 加工送り手段
４２ レーザー光線発振手段
４３ 光学系
４４ 集光器
５０ 撮像手段
６０ 制御手段
６１ 記憶手段
ＬＳ レーザースポット
Ｓ 隙間
ＴＳ 検査用ウェーハ
Ｗ ウェーハ（被加工物）

Claims (1)

  1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動させる加工送り手段と、該保持手段に保持された被加工物の上面を撮像する撮像手段と、制御手段と、を具備し、該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するレーザー光線発振手段と、該レーザー光線発振手段が発振したパルスレーザー光線を集光して該保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該レーザー光線発振手段と該集光器との間に配設されレーザー光線発振手段が発振したレーザー光線を伝送する光学系とを具備しているレーザー加工装置において、該レーザー光線発振手段によって発振された該パルスレーザー光線のスポット形状を検出するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法であって、
    該保持手段上に検査用ウェーハを載置する検査用ウェーハ載置ステップと、
    該検査用ウェーハ載置ステップを実施した後に、該検査用ウェーハ上面に集光点を位置づけて該検査用ウェーハ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隣接するレーザースポット間に隙間を介在させて連続して照射し、複数のレーザースポットを形成するレーザースポット形成ステップと、
    該レーザースポット形成ステップを実施した後に、該撮像手段によりレーザースポットを撮像し、該制御手段により撮像したレーザースポット画像から該レーザースポットの輪郭を抽出し、予め記憶手段に記憶されている理想のレーザースポット形状の輪郭との類似度を算出し、該類似度がしきい値を下回る場合に、該レーザースポット形状は適正でないと判定する判定ステップと、
    該判定ステップで該レーザースポット形状が適正でないと判定された場合に、その旨を報知する報知ステップと、から構成され、
    該レーザースポット形成ステップにおいて、該光学系又は該集光器に不純物が付着している場合にパルスレーザー光線が光学系及び該集光器を通過するとパルスレーザー光線の通過経路の部材が発熱し膨張が生じる所定時間経過後に、該検査用ウェーハ上にレーザースポットを形成するパルスレーザー光線のスポット形状検出方法。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109822231A (zh) * 2019-02-15 2019-05-31 英特尔产品（成都）有限公司 检测用于晶圆划片的激光光束的质量的方法和装置
CN112828451B (zh) * 2020-12-31 2023-09-22 华灿光电（浙江）有限公司 发光二极管芯片的激光切割方法及装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0899186A (ja) * 1994-09-30 1996-04-16 A G Technol Kk レーザ加工装置
JP2001044532A (ja) * 1999-07-28 2001-02-16 Nec Corp レーザビーム品質監視システム
JP2001284281A (ja) * 2000-03-30 2001-10-12 Sumitomo Heavy Ind Ltd レーザ加工装置及び方法
KR100486088B1 (ko) * 2002-08-21 2005-04-29 주식회사 이오테크닉스 포스트 비젼 카메라를 이용한 레이저 마킹시스템의 마킹보정방법
US7846152B2 (en) * 2004-03-24 2010-12-07 Amo Manufacturing Usa, Llc. Calibrating laser beam position and shape using an image capture device
JP4231349B2 (ja) * 2003-07-02 2009-02-25 株式会社ディスコ レーザー加工方法およびレーザー加工装置
JP4684717B2 (ja) 2005-04-06 2011-05-18 株式会社ディスコ ウエーハのレーザー加工方法およびレーザー加工装置
JPWO2010137637A1 (ja) * 2009-05-27 2012-11-15 株式会社ニコン 形状測定装置、形状測定方法、および、製造方法
JP5797963B2 (ja) * 2011-07-25 2015-10-21 株式会社ディスコ レーザー光線のスポット形状検出方法
JP5902490B2 (ja) * 2012-01-25 2016-04-13 株式会社ディスコ レーザー光線のスポット形状検出方法およびスポット形状検出装置
KR101358287B1 (ko) * 2012-04-27 2014-02-05 (주)하드램 레이저 빔 스캔 장치의 캘리브레이션 시스템
KR101531816B1 (ko) * 2014-05-21 2015-06-25 주식회사 엘아이에스 웨이퍼 마킹장치의 마킹위치 보정방법
US20150364374A1 (en) * 2014-06-12 2015-12-17 Toshiba Corporation Semiconductor Device Die Singulation by Discontinuous Laser Scribe and Break
JP6328521B2 (ja) * 2014-08-18 2018-05-23 株式会社ディスコ レーザー光線のスポット形状検出方法
KR102313363B1 (ko) * 2015-01-12 2021-10-18 삼성디스플레이 주식회사 레이저 어닐링 장치
CN106595482B (zh) * 2016-12-14 2019-06-04 海信集团有限公司 激光投影系统的光斑测量方法及装置

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