JP7137930B2 - 被加工物の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物の内部に形成された改質層の分割予定ラインに対する相対的な位置を確認する被加工物の加工方法に関する。

シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物であるウエーハは、表面の格子状の分割予定ラインに区画された複数の領域にデバイスが形成されている。ウエーハは、レーザー加工装置又は切削装置等の加工装置により分割予定ラインに沿って改質層、レーザー加工溝又は切削溝等の加工痕が形成されて、個々のデバイスに分割される。

前述した加工痕を分割予定ラインに沿って形成する加工装置は、所定のタイミングで加工痕の分割予定ラインに対する相対的な位置を確認するカーフチェックを遂行する（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１９７４９２号公報

特許文献１等に示されたカーフチェックを遂行する加工装置として、ウエーハの裏面側からレーザー光線を照射して内部に加工痕である改質層を形成するレーザー加工装置が用いられている。この種のレーザー加工装置は、カーフチェックを遂行する際に、裏面側からウエーハを赤外線カメラで撮像する。しかしながら、前述したレーザー加工装置は、裏面側からウエーハの内部に形成された改質層を撮像するために、改質層を検出しにくい場合があり、この場合、改質層の検出精度が低下してしまう。

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、改質層の検出精度の低下を抑制することができる被加工物の加工方法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、本発明の被加工物の加工方法は、表面に分割予定ラインによって区画された複数のデバイスが形成された被加工物を該分割予定ラインによって分割する被加工物の加工方法であって、該被加工物の表面側を保持テーブルに保持する保持ステップと、該被加工物の裏面側から該分割予定ラインに沿って該被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射して内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、該被加工物の裏面側から赤外線を含む照明光を照射しながら赤外線カメラで該改質層を撮像し、該分割予定ラインに対する該改質層の相対的な位置を確認する改質層確認ステップと、を備え、該改質層確認ステップにおいて、撮像される領域は、該被加工物の表面に金属部品が形成されて、該金属部品に該改質層が重なっている領域であることを特徴とする。
前記被加工物の加工方法において、該改質層確認ステップでは、該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が有るか否かを判定し、該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が有ると判定すると、該金属部品の上方に該赤外線カメラを位置付けて、該赤外線カメラで被加工物の裏面側を撮像し、該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が無いと判定すると、該金属部品が存在している分割予定ラインのうち最も最近に該改質層を形成した分割予定ラインに存在する該金属部品の上方に該赤外線カメラを位置付けて、該赤外線カメラで被加工物の裏面側を撮像しても良い。

前記被加工物の加工方法において、該保持ステップの実施後に、該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に相対移動させながら任意の該分割予定ラインを撮像して、金属部品が形成されている第１の方向の座標を記憶する第１方向座標記憶ステップと、該第１方向座標記憶ステップの実施後に、金属部品が形成されている第１の方向の座標に該赤外線カメラを合わせた状態で、該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に交差する第２の方向に相対移動させながら金属部品が形成されている第２の方向の座標を検出する第２方向座標記憶ステップと、を備え、該改質層確認ステップで撮像する領域は、該第１方向座標記憶ステップ及び該第２方向座標記憶ステップとで記憶された座標であっても良い。

前記被加工物の加工方法において、該第１方向座標記憶ステップ及び該第２方向座標記憶ステップにおいて、該赤外線カメラによって撮像された画像における白と黒の割合から金属部品の有無を判断しても良い。

本発明の被加工物の加工方法は、改質層の検出精度の低下を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る被加工物の加工方法で用いられるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。 図３は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の流れを示すフローチャートである。 図４は、図３に示された被加工物の加工方法の保持ステップを示す斜視図である。 図５は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて被加工物の赤外線カメラが撮像する領域を示す平面図である。 図６は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。 図７は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の他の例を示す図である。 図８は、図３に示された被加工物の加工方法の改質層形成ステップを示す斜視図である。 図９は、図３に示された被加工物の加工方法の改質層形成ステップにおいて制御ユニットが繰り返し実行するフローチャートである。 図１０は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。 図１１は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の比較例を示す図である。 図１２は、実施形態２に係る被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて被加工物の赤外線カメラが撮像する領域を示す平面図である。 図１３は、図１に示す被加工物の変形例の要部を示す平面図である。 図１４は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。

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。さらに、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、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る被加工物の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る被加工物の加工方法で用いられるレーザー加工装置の構成例を示す斜視図である。

実施形態１に係る被加工物の加工方法は、図１に示す被加工物１を加工する方法である。実施形態１に係る被加工物の加工方法の加工対象の被加工物１は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。被加工物１は、図１に示すように、表面２に複数の分割予定ライン３によって格子状に区画された複数のデバイス４が形成されている。分割予定ライン３は、互いに交差（実施形態１では、直交）している。

また、被加工物１は、分割予定ライン３に金属部品であるＴＥＧ（Test Element Group）５を形成している。ＴＥＧ５は、金属等で形成され、デバイス４の設計、製造上の問題を見つけ出すためのテストパターンである。ＴＥＧ５は、被加工物１の分割予定ライン３の予め定められた所定位置に配置されている。

また、実施形態１において、ＴＥＧ５は、分割予定ライン３同士が交差する交差部６に設けられているが、本発明では、ＴＥＧ５が設けられる位置は、交差部６に限定されない。また、実施形態１において、ＴＥＧ５は、第１の方向であるＸ軸方向と第２の方向であるＹ軸方向とのそれぞれにおいて、一つおきの交差部６に設けられて、表面２に周期的に配置されているが、本発明では、ＴＥＧ５は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれにおいて、周期的に配置されていなくても良い。

また、実施形態１では、被加工物１は、分割予定ライン３に金属部品であるＴＥＧ５を形成したが、本発明では、ＴＥＧ５に限定されることなく、金属部品としてＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）用のダミーパターンを形成しても良い。ＣＭＰのダミーパターンは、ＣＭＰ研磨時に被加工物１が均一に削れて、厚みのばらつきを抑制するために、分割予定ライン３に形成されるものであり、金属等から構成される。また、実施形態１において、被加工物１は、表面２に保護テープ９が貼着されて、図２に示すレーザー加工装置１０により加工される。なお、被加工物１は、母材が赤外線を透過し、ＴＥＧ５及びデバイス４が赤外線を反射する。

図２に示すレーザー加工装置１０は、被加工物１の内部に分割予定ライン３に沿って図１に点線で示す改質層１００を形成する装置である。レーザー加工装置１０は、図２に示すように、被加工物１の表面２側を保持面１１で保持する保持テーブル１２と、被加工物１が透過性を有する波長のレーザー光線２００（図８に示す）を保持テーブル１２に保持された被加工物１に照射するレーザー光線照射ユニット２０と、保持テーブル１２をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動ユニット３０と、保持テーブル１２をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動ユニット４０とを備える。また、レーザー加工装置１０は、保持テーブル１２に保持された被加工物１の裏面７側から撮像する赤外線カメラ５０と、各構成要素を制御する制御ユニット６０とを備える。

保持テーブル１２は、円盤形状であり、被加工物１を保持する保持面１１がポーラスセラミック等から形成されている。また、保持テーブル１２は、Ｘ軸移動ユニット３０によりＸ軸方向に移動自在で回転駆動源１３により鉛直方向に沿ったＺ軸方向と平行な軸心回りに回転自在に設けられている。保持テーブル１２は、保持面１１に保護テープ９を介して被加工物１の表面２側が載置される。保持テーブル１２は、保持面１１が図示しない真空吸引源と接続され、真空吸引源により吸引されることで、被加工物１の表面２側を吸引、保持する。

レーザー光線照射ユニット２０は、保持テーブル１２に保持された被加工物１に対して対向して配置されている。レーザー光線照射ユニット２０は、被加工物１の裏面７側から各分割予定ライン３に沿って被加工物１に対してレーザー光線２００を照射して、被加工物１の内部に破断起点となる改質層１００を形成するものである。なお、改質層１００とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲のそれとは異なる状態になった領域のことを意味し、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域、及びこれらの領域が混在した領域等を例示できる。レーザー光線照射ユニット２０は、レーザー加工装置１０の装置本体１４から立設した壁部１５に連なった支持柱１６の先端に取り付けられている。

赤外線カメラ５０は、保持テーブル１２に保持された被加工物１を撮像するものであり、実施形態１では、レーザー光線照射ユニット２０とＸ軸方向に並列する位置に配設されている。実施形態１では、赤外線カメラ５０は、支持柱１６の先端に取り付けられている。赤外線カメラ５０は、保持テーブル１２に保持された被加工物１に赤外線を含む照明光を照射する図示しない照明器と、保持テーブル１２に保持された被加工物１で反射された反射光のうち主に赤外線を受光するＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子等を備える。照明器は、Ｚ軸方向に沿って照明光を被加工物１に照射する同軸照明と、Ｚ軸方向に対して交差する方向に沿って照明光を被加工物１に照射する斜光照明とを備える。なお、実施形態１において、同軸照明及び斜光照明の照明光の光量は、撮像素子が受光するデバイス４及びＴＥＧ５から反射された赤外線の光量が分割予定ライン３及び改質層１００から反射された赤外線の光量よりも多く、かつ分割予定ライン３から反射された赤外線の光量が改質層１００から反射された赤外線の光量よりも多くなるように調整される。赤外線カメラ５０は、撮像素子が赤外線を受光して得た画像を制御ユニット６０に出力する。

また、レーザー加工装置１０は、保持テーブル１２のＸ軸方向の位置を検出するため図示しないＸ方向位置検出ユニットと、保持テーブル１２のＹ軸方向の位置を検出するための図示しないＹ方向位置検出ユニットとを備える。Ｘ方向位置検出ユニット及びＹ方向位置検出ユニットは、Ｘ軸方向又はＹ軸方向と平行なリニアスケールと、保持テーブル１２と一体にＸ軸方向又はＹ軸方向に移動する読み取りヘッドとを備える。Ｘ方向位置検出ユニット及びＹ方向位置検出ユニットは、保持テーブル１２のＸ軸方向又はＹ軸方向の位置を制御ユニット６０に出力する。

制御ユニット６０は、レーザー加工装置１０の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物１に対する加工動作をレーザー加工装置１０に実施させるものである。なお、制御ユニット６０は、コンピュータである。制御ユニット６０は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。

制御ユニット６０の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、レーザー加工装置１０を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介してレーザー加工装置１０の上述した構成要素に出力する。また、制御ユニット６０は、加工動作の状態や画像などを表示する表示ユニット６１及びオペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力ユニット６２とが接続されている。入力ユニット６２は、表示ユニット６１に設けられたタッチパネルと、キーボード等の外部入力装置とのうち少なくとも一つにより構成される。

制御ユニット６０は、被加工物１の加工前に被加工物１を裏面７側から赤外線カメラ５０に撮像させ、赤外線カメラ５０が撮像して得た画像に基づいて、被加工物１とレーザー光線照射ユニット２０との位置合わせを行なうアライメントを遂行する。また、制御ユニット６０は、所定の改質層確認タイミングにおいて、分割予定ライン３に実際に形成された改質層１００の分割予定ライン３に対する相対的な位置を確認する。なお、赤外線カメラ５０は、アライメントを遂行する際及び改質層１００の分割予定ライン３に対する相対的な位置を確認する際に、例えば、被加工物１の数ｍｍ(実施形態１では、５ｍｍ程度)四方の領域を撮像する。

実施形態１に係る被加工物の加工方法は、被加工物１を分割予定ライン３によって分割する方法である。図３は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の流れを示すフローチャートである。図４は、図３に示された被加工物の加工方法の保持ステップを示す斜視図である。図５は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて被加工物の赤外線カメラが撮像する領域を示す平面図である。図６は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。図７は、図３に示された被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の他の例を示す図である。図８は、図３に示された被加工物の加工方法の改質層形成ステップを示す斜視図である。

被加工物の加工方法は、図３に示すように、保持ステップＳＴ１と、第１方向座標記憶ステップＳＴ２と、第２方向座標記憶ステップＳＴ３と、改質層形成ステップＳＴ４と、分割ステップＳＴ５とを備える。実施形態１において、第１方向座標記憶ステップＳＴ２と、第２方向座標記憶ステップＳＴ３と、改質層形成ステップＳＴ４とは、レーザー加工装置１０により実施される。

保持ステップＳＴ１は、被加工物１の表面２側を保持テーブル１２に保持するステップである。実施形態１において、保持ステップＳＴ１は、オペレータが入力ユニット６２を操作して加工内容情報を制御ユニット６０に登録し、オペレータが保持テーブル１２に保護テープ９を介して被加工物１の表面２側を載置し、オペレータから加工動作の開始指示があった場合に実施される。

保持ステップＳＴ１では、図４に示すように、オペレータが被加工物１の表面２側を保護テープ９を介して保持面１１に載置した後に、制御ユニット６０は、オペレータから加工動作の開始指示があると、真空吸引源を駆動させて保持テーブル１２に被加工物１を吸引保持する。保持ステップＳＴ１では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０に保持テーブル１２に保持された被加工物１の予め設定された所定箇所を撮像させて、アライメントを遂行し、アライメント結果に基づいて、互いに直交する分割予定ライン３のうち一方をＸ軸方向と平行にして、第１方向座標記憶ステップＳＴ２に進む。

第１方向座標記憶ステップＳＴ２は、制御ユニット６０が、保持ステップＳＴ１の実施後に、赤外線カメラ５０と保持テーブル１２とをＸ軸方向に相対移動させながら赤外線カメラ５０が任意の分割予定ライン３を撮像して、ＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向の座標を記憶するステップである。なお、実施形態１において、被加工物１のＸ軸方向とＹ軸方向とを含む平面内での位置は、図５に示すように、被加工物１の予め定められた基準位置からのＸ軸方向の距離と、Ｙ軸方向の距離とで定められる。なお、Ｘ軸方向は、互いに直交する分割予定ライン３のうち一方と平行な方向であり、Ｙ軸方向は、互いに直交する分割予定ライン３のうち他方と平行な方向である。なお、本発明でいうＸ軸方向の座標は、図５に示すように、被加工物１の基準位置からのＸ軸方向の距離で定められる。

第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０が、Ｘ軸方向と平行な複数の分割予定ライン３のうち予め定められた任意の分割予定ライン３の一端の上方に赤外線カメラ５０を位置付けた後、赤外線カメラ５０で照射光を照射して分割予定ライン３を撮像しながら赤外線カメラ５０が他端の上方に向かうように保持テーブル１２をＸ軸移動ユニット３０によりＸ軸方向に移動させる。このとき、赤外線カメラ５０の照明器が照射した照明光のうち赤外線は、被加工物１の母材を透過するとともに、デバイス４及びＴＥＧ５により反射される。このために、赤外線カメラ５０の撮像素子は、デバイス４及びＴＥＧ５により反射された赤外線を受光する。

実施形態１では、第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、図６及び図７に示すように、赤外線カメラ５０が撮像した画像３００，３０１のうち赤外線カメラ５０の撮像素子の受光量が予め定められた閾値を超える領域を白（２値化の１ともいい、図６及び図７中に白地で示す）とし、閾値以下の領域を黒（２値化の零ともいい、図６及び図７中に密な平行斜線で示す）とする。閾値は、赤外線カメラ５０の撮像素子のデバイス４及びＴＥＧ５により反射された赤外線の受光量よりも小さくかつ赤外線カメラ５０の撮像素子の分割予定ライン３及び改質層１００により反射された赤外線の受光量よりも大きな値である。

第１方向座標記憶ステップＳＴ２において、制御ユニット６０は、図６及び図７に示す赤外線カメラ５０によって撮像された画像３００，３０１における白と黒の割合からＴＥＧ５の有無を判断する。具体的には、第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、図７に示す白の割合が所定値よりも大きな画像３０１にはＴＥＧ５が有ると判断する。第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、図６に示す白の割合が所定値以下の画像３００にはＴＥＧ５が無いと判断する。

なお、実施形態１では、閾値を超えるデバイス４及びＴＥＧ５が設けられた領域を白で示し、受光量が閾値以下のＴＥＧ５が設けられていない分割予定ライン３である領域を黒で示しているが、本発明では、デバイス４及びＴＥＧ５が設けられた領域、ＴＥＧ５が設けられていない分割予定ライン３である領域を示す方法は、これらに限定されない。

第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が分割予定ライン３の他端の上方に到達しても、一度もＴＥＧ５が有ると判断できなかった場合には、被加工物１と赤外線カメラ５０とをＹ軸方向に相対的に移動させた後、赤外線カメラ５０を他の分割予定ライン３の一端の上方に位置付けて、赤外線カメラ５０を他端に向かうように保持テーブル１２をＸ軸移動ユニット３０によりＸ軸方向に移動させながら撮像させる。制御ユニット６０は、ＴＥＧ５を検出するまで、赤外線カメラ５０と保持テーブル１２とをＸ軸方向に相対移動させながら赤外線カメラ５０にＸ軸方向と平行な分割予定ライン３を撮像させる。

第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が分割予定ライン３の他端の上方に到達した際に、少なくとも一度ＴＥＧ５が有ると判断できた場合には、撮像したＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標をＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向の座標として記憶する。実施形態１では、第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が撮像した全てのまたは少なくとも一つのＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標をＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向の座標として記憶する。即ち、制御ユニット６０は、加工内容情報等としてすべてのＴＥＧ５同士の相対的な位置関係をすでに登録されていれば、第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、一つのＴＥＧ５のＸ軸方向の座標のみを記憶しても良い。第１方向座標記憶ステップＳＴ２では、制御ユニット６０は、ＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標を記憶すると、第２方向座標記憶ステップＳＴ３に進む。こうして、実施形態１では、第１方向座標記憶ステップＳＴ２において、制御ユニット６０は、図５に一点鎖線４００で囲んで示すＸ軸方向と平行な分割予定ライン３のＴＥＧ５を検出する。

第２方向座標記憶ステップＳＴ３は、制御ユニット６０が、第１方向座標記憶ステップＳＴ２の実施後に、ＴＥＧ５が形成されているＸ軸方向の座標に赤外線カメラ５０を合わせた状態で、赤外線カメラ５０と保持テーブル１２とをＹ軸方向に相対移動させながらＴＥＧ５が形成されている領域のＹ軸方向の座標を検出するステップである。なお、実施形態１において、Ｙ軸方向の座標は、図５に示すように、被加工物１の基準位置からのＹ軸方向の距離で定められる。

第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０が、第１方向座標記憶ステップＳＴ２で記憶したＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標のうち任意の一つのＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標に赤外線カメラ５０を位置付ける。即ち、第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０が、第１方向座標記憶ステップＳＴ２で撮像した分割予定ライン３に設けられた任意の一つのＴＥＧ５の上方に赤外線カメラ５０を位置付ける。

第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０が、赤外線カメラ５０を上方に位置付けた任意の一つのＴＥＧ５のＹ軸方向の中央の座標をＴＥＧ５が形成されている領域のＹ軸方向の座標として記憶する。第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０が、赤外線カメラ５０で照射光を照射して分割予定ライン３を撮像しながら赤外線カメラ５０が分割予定ライン３に沿って移動するようにＹ軸移動ユニット４０により保持テーブル１２をＹ軸方向に移動させる。

実施形態１では、第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０は、第１方向座標記憶ステップＳＴ２と同様に、図６及び図７に示すように、赤外線カメラ５０が撮像した画像３００，３０１のうち赤外線カメラ５０の撮像素子の受光量が予め閾値を超える領域を白とし、閾値以下の領域を黒とし、画像３００，３０１における白と黒の割合からＴＥＧ５の有無を判断する。

第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０は、Ｙ軸移動ユニット４０により保持テーブル１２をＹ軸方向に移動させながら赤外線カメラ５０が分割予定ライン３の全てを撮像しても、一度もＴＥＧ５が有ると判断できなかった場合には、被加工物１と赤外線カメラ５０とをＸ軸方向に相対的に移動させて、第１方向座標記憶ステップＳＴ２で記憶したＴＥＧ５のＸ軸方向の中央の座標のうち任意の他の一つのＴＥＧ５のＸ軸方向の中央に座標に赤外線カメラ５０を位置付けて、赤外線カメラ５０が分割予定ライン３に沿って移動するように保持テーブル１２をＹ軸方向に移動させながら撮像させる。制御ユニット６０は、ＴＥＧ５を検出するまで、赤外線カメラ５０と保持テーブル１２とをＹ軸方向に相対移動させながら赤外線カメラ５０にＹ軸方向と平行な分割予定ライン３を撮像させる。

第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が分割予定ライン３を撮像した際に、少なくとも一度ＴＥＧ５が有ると判断できた場合には、撮像したＴＥＧ５のＹ軸方向の中央の座標をＴＥＧ５が形成されている領域のＹ軸方向の座標として記憶する。実施形態１では、第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が撮像した全てのＴＥＧ５のＹ軸方向の中央の座標をＴＥＧ５が形成されている領域のＹ軸方向の座標として記憶する。第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０は、ＴＥＧ５のＹ軸方向の中央の座標を記憶すると、改質層形成ステップＳＴ４に進む。こうして、実施形態１では、第２方向座標記憶ステップＳＴ３において、制御ユニット６０は、図５に一点鎖線４０１で囲んで示すＹ軸方向と平行な分割予定ライン３のＴＥＧ５を検出する。

改質層形成ステップＳＴ４は、被加工物１の裏面７側から分割予定ライン３に沿って被加工物１に対して透過性を有するレーザー光線２００を照射して内部に改質層１００を形成するステップである。改質層形成ステップＳＴ４では、制御ユニット６０が、図８に示すように、アライメント結果に基づいて、被加工物１を保持した保持テーブル１２とレーザー光線照射ユニット２０とを分割予定ライン３に沿って相対的に移動させながら集光点を被加工物１の内部に合わせてレーザー光線照射ユニット２０からレーザー光線２００を被加工物１の裏面７側に照射する。改質層形成ステップＳＴ４では、制御ユニット６０が、レーザー光線照射ユニット２０からレーザー光線２００を被加工物１に照射して、被加工物１の内部に分割予定ライン３に沿った改質層１００を形成する。被加工物の加工方法は、改質層形成ステップＳＴ４において、被加工物１の内部に全ての分割予定ライン３に沿った改質層１００を形成すると、制御ユニット６０が、レーザー光線照射ユニット２０からのレーザー光線２００の照射を終了して、保持テーブル１２を被加工物１が載置された位置まで移動させた後、被加工物１の吸引保持を解除して、分割ステップＳＴ５に進む。

分割ステップＳＴ５は、被加工物１を改質層１００を起点に個々のデバイス４に分割するステップである。実施形態１において、分割ステップＳＴ５では、オペレータ等が改質層１００が形成された被加工物１に図示しないエキスパンドシートを貼着し、被加工物１から保護テープ９を剥がした後、被加工物１を図示しないエキスパンド装置に搬送する。分割ステップＳＴ５ででは、オペレータが被加工物１をエキスパンド装置に取り付けた後、エキスパンド装置によりエキスパンドシートを面方向に拡張して外力を付与するなどして、被加工物１を個々のデバイス４に分割する。被加工物の加工方法は、被加工物１を個々のデバイス４に分割すると終了する。

また、実施形態１に係る被加工物の加工方法では、改質層形成ステップＳＴ４において、制御ユニット６０は、図９に示すフローチャートを繰り返し実行する。図９は、図３に示された被加工物の加工方法の改質層形成ステップにおいて制御ユニットが繰り返し実行するフローチャートである。図１０は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。図１１は、実施形態１に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の比較例を示す図である。

改質層形成ステップＳＴ４では、制御ユニット６０は、所定の改質層確認タイミングであるか否かを確認する（ステップＳＴ６）。改質層確認タイミングは、分割予定ライン３に対する改質層１００の相対的な位置を確認するタイミングである。実施形態１において、改質層確認タイミングは、予め定められた所定数（例えば、５又は１０等）の分割予定ライン３に改質層１００を形成する毎であるが、本発明では、これらに限定されない。改質層形成ステップＳＴ４では、制御ユニット６０は、改質層確認タイミングではないと判定する（ステップＳＴ６：Ｎｏ）と、ステップＳＴ６を繰り返す。制御ユニット６０は、改質層確認タイミングであると判定する（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）と、改質層確認ステップＳＴ７に進む。即ち、実施形態１に係る被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７を備える。

改質層確認ステップＳＴ７は、被加工物１の裏面７側から赤外線カメラ５０で改質層１００を撮像し、分割予定ライン３に対する改質層１００の相対的な位置を確認するステップである。改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、改質層１００が形成されたばかりの分割予定ライン３上に座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３において座標を記憶したＴＥＧ５が有るか否かを判定する。

改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、改質層１００が形成されたばかりの分割予定ライン３上に座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３において座標を記憶したＴＥＧ５が有ると判定すると、記憶したＴＥＧ５のうちいずれかのＴＥＧ５の上方に赤外線カメラ５０を位置付けて、赤外線カメラ５０で被加工物１の裏面７側に照明光を照射しながら撮像する。また、改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、改質層１００が形成されたばかりの分割予定ライン３上に座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３において座標を記憶したＴＥＧ５が無いと判定すると、座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３において座標を記憶したＴＥＧ５が存在している分割予定ライン３のうち最も最近に改質層１００を形成した分割予定ライン３を抽出する。改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、抽出した分割予定ライン３に存在するＴＥＧ５のうちいずれかのＴＥＧ５の上方に赤外線カメラ５０を位置付けて、赤外線カメラ５０で被加工物１の裏面７側に照明光を照射しながら撮像する。

また、改質層形成ステップＳＴ４では、制御ユニット６０は、ＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を記憶し、記憶したＸ軸方向の座標及びＹ軸方向の座標を用いて改質層確認ステップＳＴ７をするように設定してもよい。ゆえに、本発明では、制御ユニット６０は、改質層形成ステップＳＴ４において、改質層確認タイミングであるか否かを確認するステップＳＴ６を経ず、事前に改質層確認ステップＳＴ７をすべきタイミング、位置を定めていても良い。

このように、赤外線カメラ５０が、改質層確認ステップＳＴ７で撮像する領域は、第１方向座標記憶ステップＳＴ２及び第２方向座標記憶ステップＳＴ３とで記憶されたＴＥＧ５のＸ軸方向及びＹ軸方向の中央の座標である。また、改質層確認ステップＳＴ７において、被加工物１の赤外線カメラ５０で撮像される領域は、被加工物１の表面２にＴＥＧ５が形成されている領域である。

すると、ＴＥＧ５が赤外線を反射するので、図１０に示す赤外線カメラ５０が撮像した画像５００では、改質層１００から反射された赤外線の受光量がＴＥＧ５から反射された赤外線の受光量よりも少なくなる。また、実施形態１では、ＴＥＧ５が設けられていない分割予定ライン３が反射し撮像素子が受光する赤外線の受光量よりも、改質層１００が反射し撮像素子が受光する赤外線の受光量が少ない。

実施形態１において、改質層確認ステップＳＴ７では、図１０に示すように、制御ユニット６０は、座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３と同様に、赤外線カメラ５０が撮像した画像５００のうち受光量が閾値を超える領域を白（図１０中に白地で示す）とし、閾値以下の領域を黒（図１０中に密な平行斜線で示す）とする。また、制御ユニット６０は、ＴＥＧ５が設けられていない分割予定ライン３が反射し撮像素子が受光する赤外線の受光量よりも小さく、かつ、改質層１００が反射し撮像素子が受光する赤外線の受光量よりも大きな値を第２の閾値とする。このために、第２の閾値は、閾値よりも小さい。制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が撮像した画像５００のうち受光量が閾値以下の領域のうち第２の閾値を下回る領域を図１０に粗な平行斜線で示すように改質層１００として検出する。すると、赤外線カメラ５０が撮像した画像５００は、ＴＥＧ５と改質層１００とが重なっている。こうして、改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、赤外線カメラ５０が撮像した画像５００からＴＥＧ５及び分割予定ライン３を検出する。

改質層確認ステップＳＴ７では、制御ユニット６０は、分割予定ラインの幅方向の中央の位置と、改質層１００の幅方向の中央の位置とを算出して、分割予定ライン３に対する改質層１００の相対的な位置を確認して、ステップＳＴ６に戻る。制御ユニット６０は、分割予定ライン３の幅方向の中央の位置と、改質層１００の幅方向の中央の位置とのＹ軸方向のずれが零となるように、以後の改質層１００の形成時にＹ軸移動ユニット４０等を制御する。このように、改質層確認ステップＳＴ７の前に、制御ユニット６０は、被加工物１の表面２のＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を記憶しており、改質層確認ステップＳＴ７では、記憶したＴＥＧが形成されている領域を赤外線カメラ５０に撮像させて、分割予定ライン３に対する改質層１０００の相対的な位置を確認する。

実施形態１に係る被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７において赤外線カメラ５０でＴＥＧ５が設けられている領域を撮像するので、赤外線カメラ５０が撮像して得た画像５００では、図１０に示すように、ＴＥＧ５に改質層１００が重なる。なお、実施形態１では、改質層１００の幅方向の両縁がＴＥＧ５に重なっている。このために、実施形態１に係る被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７において赤外線カメラ５０が撮像して得た画像５００では、図１０に示すように、図１１に示すＴＥＧ５が設けられていない領域を撮像して得た画像５０１よりも改質層１００を鮮明に認識でき、改質層１００の幅方向の両縁を正確に検出することができる。その結果、被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７における改質層１００の検出精度の低下を抑制することができる。なお、図１１は、図１０と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

また、被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７で赤外線カメラ５０が撮像する領域が座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３で記憶されたＴＥＧ５が形成されている領域のＸ軸方向及びＹ軸方向の座標である。このために、被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７においてＴＥＧ５が形成されている領域を確実に撮像でき、ＴＥＧ５に改質層１００が重なる画像５００に基づいて分割予定ライン３に対する改質層１００の相対的な位置を確認することができる。

また、被加工物の加工方法は、座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３において、画像３００，３０１における白と黒の割合からＴＥＧ５の有無を判断するので、ＴＥＧ５が有る位置と無い位置とを区別することができる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２に係る被加工物の加工方法を図面に基づいて説明する。図１２は、実施形態２に係る被加工物の加工方法の第１方向座標記憶ステップ及び第２方向座標記憶ステップにおいて被加工物の赤外線カメラが撮像する領域を示す平面図である。図１２は、実施形態１と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

実施形態２に係る被加工物の加工方法は、座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３が異なること以外、実施形態１と同じである。実施形態２に係る被加工物の加工方法は、第１方向座標記憶ステップＳＴ２において、制御ユニット６０は、図１２に一点鎖線４００－２で囲んで示すように、複数の分割予定ライン３を赤外線カメラ５０で撮像し、各分割予定ライン３のＴＥＧ５のＸ軸方向の座標を記憶する。実施形態２に係る被加工物の加工方法は、第１方向座標記憶ステップＳＴ２において、制御ユニット６０は、撮像した複数の分割予定ライン３に設けられたＴＥＧ５のうちＸ軸方向の座標が最も近いＴＥＧ５が設けられたＹ軸方向と平行な分割予定ライン３を第２方向座標記憶ステップＳＴ３において撮像し、ＴＥＧ５のＹ軸方向の座標を記憶する。

実施形態２に係る被加工物の加工方法は、実施形態１と同様に、改質層確認ステップＳＴ７において赤外線カメラ５０でＴＥＧ５が設けられている領域を撮像するので、改質層確認ステップＳＴ７において赤外線カメラ５０が撮像して得た画像５００では、改質層１００を鮮明に認識でき、改質層１００の幅方向の両縁を正確に検出することができる。その結果、被加工物の加工方法は、改質層確認ステップＳＴ７における改質層１００の検出精度の低下を抑制することができる。

前述した各実施形態に係る被加工物の加工方法によれば、以下のレーザー加工装置が得られる。
（付記１）
表面に分割予定ラインによって区画された複数のデバイスが形成された被加工物の内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成するレーザー加工装置であって、
該被加工物の表面側を保持する保持テーブルと、
該被加工物の裏面側から該分割予定ラインに沿って該被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射して内部に改質層を形成するレーザー光線照射ユニットと、
該被加工物の裏面側から撮像する赤外線カメラと、
各構成要素を制御する制御ユニットと、を備え、
該制御ユニットは、
該被加工物の表面の金属部品が形成されている領域の位置を記憶しており、記憶した該金属部品が形成されている領域を該赤外線カメラに撮像させて、該分割予定ラインに対する該改質層の相対的な位置を確認することを特徴とするレーザー加工装置。
（付記２）
該制御ユニットは、
該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に相対移動させながら任意の該分割予定ラインを撮像して金属部品が形成されている第１の方向の座標を、該金属部品が形成されている領域として記憶し、
該金属部品が形成されている領域の第１の方向の座標に該赤外線カメラの第１の方向の位置を合わせた状態で、該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に交差する第２の方向に相対移動させながら金属部品が形成されている第２の方向の座標を、該金属部品が形成されている領域として記憶する
ことを特徴とする付記１に記載のレーザー加工装置。

上記レーザー加工装置は、各実施形態に係る被加工物の加工方法と同様に、分割予定ラインに対する改質層の相対的な位置を確認する際に、赤外線カメラで金属部品が設けられている領域を撮像するので、赤外線カメラが撮像して得た画像では、改質層を鮮明に認識でき、改質層の幅方向の両縁を正確に検出することができる。その結果、レーザー加工装置は、分割予定ラインに対する改質層の相対的な位置を確認する際に、改質層の検出精度の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、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。なお、前述した実施形態１及び実施形態２では、各ＴＥＧ５が一つの金属部品であるが、本発明では、図１３に示すように、互いの間の間隔８が所定距離以下の複数のＴＥＧ５－２を一つのＴＥＧ５として検出しても良い。また、前述した実施形態１及び実施形態２では、改質層確認ステップＳＴ７において、改質層１００の幅方向の両縁がＴＥＧ５と重なっているが、本発明では、改質層１００の幅が予め定められているのであれば、図１４に示すように、改質層１００の幅方向の一方の縁がＴＥＧ５に重なっていれば良い。なお、図１３は、図１に示す被加工物の変形例の要部を示す平面図である。図１４は、実施形態１及び実施形態２の変形例に係る被加工物の加工方法の改質層確認ステップにおいて赤外線カメラが撮像した画像の一例を示す図である。なお、図１３及び図１４は、実施形態１及び実施形態２と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。

また、本発明では、座標記憶ステップＳＴ２，ＳＴ３間で軸心回りに被加工物１を９０度回転させても良い。この場合、第２方向座標記憶ステップＳＴ３では、制御ユニット６０が、赤外線カメラ５０で照射光を照射して分割予定ライン３を撮像しながら赤外線カメラ５０が分割予定ライン３に沿って移動するようにＸ軸移動ユニット３０により保持テーブル１２をＸ軸方向に移動させて、ＴＥＧ５が形成されている領域の被加工物１のＹ軸方向の座標を検出する。

１ 被加工物
２ 表面
３ 分割予定ライン
４ デバイス
５ ＴＥＧ（金属部品）
７ 裏面
１２ 保持テーブル
５０ 赤外線カメラ
１００ 改質層
２００ レーザー光線
ＳＴ１ 保持ステップ
ＳＴ２ 第１方向座標記憶ステップ
ＳＴ３ 第２方向座標記憶ステップ
ＳＴ４ 改質層形成ステップ
Ｘ 第１の方向
Ｙ 第２の方向

Claims (4)

1. 表面に分割予定ラインによって区画された複数のデバイスが形成された被加工物を該分割予定ラインによって分割する被加工物の加工方法であって、
   該被加工物の表面側を保持テーブルに保持する保持ステップと、
   該被加工物の裏面側から該分割予定ラインに沿って該被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射して内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
   該被加工物の裏面側から赤外線を含む照明光を照射しながら赤外線カメラで該改質層を撮像し、該分割予定ラインに対する該改質層の相対的な位置を確認する改質層確認ステップと、を備え、
   該改質層確認ステップにおいて、撮像される領域は、該被加工物の表面に金属部品が形成されて、該金属部品に該改質層が重なっている領域であることを特徴とする被加工物の加工方法。
2. 該改質層確認ステップでは、
   該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が有るか否かを判定し、
   該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が有ると判定すると、該金属部品の上方に該赤外線カメラを位置付けて、該赤外線カメラで被加工物の裏面側を撮像し、
   該改質層が形成されたばかりの分割予定ライン上に該金属部品が無いと判定すると、該金属部品が存在している分割予定ラインのうち最も最近に該改質層を形成した分割予定ラインに存在する該金属部品の上方に該赤外線カメラを位置付けて、該赤外線カメラで被加工物の裏面側を撮像することを特徴とする請求項１に記載の被加工物の加工方法。
3. 該保持ステップの実施後に、該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に相対移動させながら任意の該分割予定ラインを撮像して、金属部品が形成されている第１の方向の座標を記憶する第１方向座標記憶ステップと、
   該第１方向座標記憶ステップの実施後に、金属部品が形成されている第１の方向の座標に該赤外線カメラを合わせた状態で、該赤外線カメラと該保持テーブルとを第１の方向に交差する第２の方向に相対移動させながら金属部品が形成されている第２の方向の座標を検出する第２方向座標記憶ステップと、を備え、
   該改質層確認ステップで撮像する領域は、該第１方向座標記憶ステップ及び該第２方向座標記憶ステップとで記憶された座標である事を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被加工物の加工方法。
4. 該第１方向座標記憶ステップ及び該第２方向座標記憶ステップにおいて、
   該赤外線カメラによって撮像された画像における白と黒の割合から金属部品の有無を判断する事を特徴とする請求項３に記載の被加工物の加工方法。

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