KR102113353B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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와카나 오노에
도모히로 엔도
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Abstract

본 발명은, 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피가공물의 상면 높이를 신속 및 정확하게 계측할 수 있는 높이 위치 검출 기능을 구비한 레이저 가공 장치를 제공한다.
척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 집광하여 조사하는 대물 집광 렌즈를 구비한 레이저 광선 조사 수단과, 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면으로부터 반사되는 광과 기준광의 간섭에 의해 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 간섭식 높이 위치 검출 수단과, 대물 집광 렌즈를 척 테이블의 유지면에 대하여 수직인 방향으로 이동시키는 집광점 위치 조정 수단과, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치에 기초하여 집광점 위치 조정 수단을 제어하는 제어 수단과, 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 포함하는 레이저 가공 장치로서, 제어 수단은, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치와, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치의 차를 보정값으로서 설정하며, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치를 보정값에 따라 보정한 높이 위치에 기초하여 집광점 위치 조정 수단을 제어한다.

Description

레이저 가공 장치{LASER MACHINING APPARATUS}
본 발명은, 피가공물을 유지하는 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 기능을 구비한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 프로세스에서는, 대략 원판 형상인 반도체 웨이퍼의 표면에 격자형으로 배열된 스트리트라고 불리는 분할 예정 라인에 의해 복수의 영역이 구획되고, 이 구획된 영역에 IC, LSI 등의 디바이스를 형성한다. 그리고, 반도체 웨이퍼를 스트리트를 따라 절단함으로써 디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 반도체 디바이스를 제조하고 있다. 또한, 대략 원판 형상인 사파이어 기판, 탄화규소 기판, 질화갈륨 기판 등의 표면에 n형 반도체층 및 p형 반도체층으로 이루어지는 발광층이 적층되어 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광 디바이스를 형성하여 광 디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광 디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라 분할함으로써 개개의 광 디바이스를 제조하고 있다.
전술한 반도체 웨이퍼나 광 디바이스 웨이퍼 등의 스트리트를 따라 분할하는 방법으로서, 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 펄스 레이저 광선을 이용하여, 분할하여야 하는 영역의 내부에 집광점을 맞추어 펄스 레이저 광선을 조사하는 레이저 가공 방법이 시도되고 있다. 이 레이저 가공 방법을 이용한 분할 방법은, 웨이퍼의 한쪽의 면측으로부터 내부에 집광점을 맞추어 웨이퍼에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하고, 웨이퍼의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 연속적으로 형성하며, 이 개질층이 형성됨으로써 강도가 저하한 스트리트를 따라 외력을 가하여, 피가공물을 분할하는 것이다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이와 같이 피가공물에 형성된 스트리트를 따라 내부에 개질층을 형성하는 경우, 피가공물의 상면으로부터 정해진 깊이 위치에 레이저 광선의 집광점을 위치시키는 것이 중요하다.
그런데, 반도체 웨이퍼 등의 판형의 피가공물에는 굴곡이 있어, 그 두께에 불균일이 있기 때문에, 균일한 레이저 가공을 실시하는 것이 어렵다. 즉, 웨이퍼의 내부에 스트리트를 따라 개질층을 형성하는 경우, 웨이퍼의 두께에 불균일이 있으면 레이저 광선을 조사할 때에 굴절률의 관계로 정해진 깊이 위치에 균일하게 개질층을 형성할 수 없다.
전술한 문제를 해소하기 위해, 피가공물을 유지하는 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상면으로부터 반사되는 광과 기준광의 간섭에 의해 웨이퍼의 상면 위치를 검출하는 간섭식 높이 위치 검출 장치가, 하기 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 개시되어 있다.
또한, 피가공물을 유지하는 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상면 높이 위치를 검출하기 위한 검출 장치로서, 공초점(共焦点) 광학식 높이 위치 검출 장치가 하기 특허문헌 4에 개시되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제3408805호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2011-122894호 공보 특허문헌 3 : 일본 특허 공개 제2012-2604호 공보 특허문헌 4 : 일본 특허 공개 제2009-63446호 공보
전술한 간섭식 높이 위치 검출 장치는 측정 범위가 크며 검출 속도가 빠르다고 하는 특징이 있고, 한편 공초점 광학식 높이 위치 검출 장치는 검출 속도는 높이 위치 검출 장치보다 느리지만 피가공물의 높이 위치를 정확히 계측할 수 있다고 하는 이점이 있다.
피가공물을 유지하는 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상면 높이 위치를 검출하고, 웨이퍼의 상면 높이 위치에 대응하여 레이저 광선의 집광점 위치를 제어하면서 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치에서는, 측정 범위가 크며 검출 속도가 빠른 간섭식 높이 위치 검출 장치를 장비하는 것이 바람직하지만, 사파이어 기판의 표면에 발광층이 적층되며 사파이어 기판의 이면에 휘도를 향상시키는 DBR(Distributed Bragg Reflector)막이라고 불리는 반사막이 형성되어 있는 광 디바이스 웨이퍼에 있어서는, 레이저 광선을 조사하여야 하는 척 테이블에 유지된 웨이퍼의 상면 위치로부터 반사되는 광과 기준광의 간섭에 혼란이 생겨 적정한 웨이퍼의 상면 위치를 계측할 수 없는 경우가 있다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술적 과제는, 척 테이블에 유지된 반도체 웨이퍼 등의 피가공물의 상면 높이를 신속 또한 정확하게 계측할 수 있는 높이 위치 검출 기능을 구비한 레이저 가공 장치를 제공하는 것이다.
상기 주된 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따르면, 레이저 가공 장치로서, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 집광하여 조사하는 대물 집광 렌즈를 갖는 레이저 광선 조사 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면으로부터 반사되는 반사광과 기준광의 간섭에 의해 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 간섭식 높이 위치 검출 수단과, 상기 대물 집광 렌즈를 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직인 방향으로 이동시키는 집광점 위치 조정 수단과, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치에 기초하여 상기 집광점 위치 조정 수단을 제어하는 제어 수단과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치와, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치의 차를 보정값으로서 설정하며, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치를 상기 보정값에 따라 보정한 높이 위치에 기초하여 상기 집광점 위치 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에서는, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치와, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치의 차를 보정값으로서 설정하고, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치를 보정값에 따라 보정한 높이 위치에 기초하여 집광점 위치 조정 수단을 제어하기 때문에, 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의한 높이 위치의 계측에 있어서 피가공물의 상면으로부터 반사되는 광과 기준광의 간섭에 혼란이 생겨도, 높이 위치의 계측이 정확한 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단의 계측값에 따라 보정하기 때문에, 피가공물의 적정한 상면 높이 위치를 계측할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛을 구성하는 위치 검출 장치 및 레이저 광선 조사 수단의 블록 구성도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비되는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단의 일례를 나타내는 블록 구성도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 구성하는 환형 스폿 형성 수단에 의해 원형 스폿 형상의 레이저 광선을 환형 스폿 형상으로 형성하는 상태를 나타내는 설명도 및 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 구성하는 제1 빔 스플리터에 의해 분기된 반사광의 일부가 핀홀 마스크에 의해 차단되며 다른 일부가 통과하는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 도 3에 나타내는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 척 테이블에 유지된 두께가 다른 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 상태를 나타내는 설명도이다.
도 7은 도 3에 나타내는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 구성하는 제1 수광 소자로부터 출력되는 전압값(V1)과 제2 수광 소자로부터 출력되는 전압값(V2)의 비와, 집광기로부터 피가공물의 상면까지의 거리의 관계를 나타내는 제어 맵이다.
도 8은 피가공물로서의 광 디바이스 웨이퍼의 사시도 및 주요부 확대 단면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 반도체 웨이퍼가 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치의 척 테이블의 정해진 위치에 유지된 상태에서의 좌표 위치와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 10은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비된 간섭식 높이 위치 검출 수단 및 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 실시되는 높이 위치 검출의 설명도이다.
도 11은 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 장비된 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 실시되는 높이 위치 검출 공정의 설명도이다.
도 12는 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치에 의해 실시하는 개질층 형성 공정의 설명도이다.
이하, 본 발명에 따라 구성된 레이저 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에는, 본 발명에 따라서 구성된 레이저 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)는, 정지 베이스(2)와, 상기 정지 베이스(2)에 화살표 X로 나타내는 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하게 배치되어 피가공물을 유지하는 척 테이블 기구(3)와, 정지 베이스(2)에 상기 X축 방향과 직교하는 화살표 Y로 나타내는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)와, 상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)에 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동 가능하게 배치된 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 구비하고 있다.
상기 척 테이블 기구(3)는, 정지 베이스(2) 상에 X축 방향을 따라 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(31, 31)과, 상기 안내 레일(31, 31) 상에 X축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제1 슬라이딩 블록(32)과, 상기 제1 슬라이딩 블록(32) 상에 Y축 방향으로 이동 가능하게 배치된 제2 슬라이딩 블록(33)과, 상기 제2 슬라이딩 블록(33) 상에 원통 부재(34)에 의해 지지된 지지 테이블(35)과, 피가공물 유지 수단으로서의 척 테이블(36)을 구비하고 있다. 이 척 테이블(36)은 다공성 재료로 형성된 흡착 척(361)을 구비하고 있으며, 흡착 척(361)의 상면인 유지면 상에 피가공물인, 예컨대 원형 형상의 반도체 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 유지하도록 되어 있다. 이와 같이 구성된 척 테이블(36)은, 원통 부재(34) 내에 배치된 도시하지 않은 펄스 모터에 의해 회전된다. 또한, 척 테이블(36)에는, 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 보호 테이프를 통해 지지하는 환형의 프레임을 고정하기 위한 클램프(362)가 배치되어 있다.
상기 제1 슬라이딩 블록(32)은, 그 하면에 상기 한쌍의 안내 레일(31, 31)과 감합되는 한쌍의 피안내홈(321, 321)이 형성되어 있으며, 그 상면에 X축 방향을 따라 평행하게 형성된 한쌍의 안내 레일(322, 322)이 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 제1 슬라이딩 블록(32)은, 피안내홈(321, 321)이 한쌍의 안내 레일(31, 31)에 감합됨으로써, 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제1 슬라이딩 블록(32)을 한쌍의 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동시키기 위한 가공 이송 수단(37)을 구비하고 있다. 가공 이송 수단(37)은, 상기 한쌍의 안내 레일(31과 31) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(371)와, 상기 수나사 로드(371)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(372) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(371)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 베어링 블록(373)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(372)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(371)는, 제1 슬라이딩 블록(32)의 중앙부 하면에 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(372)에 의해 수나사 로드(371)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제1 슬라이딩 블록(32)은 안내 레일(31, 31)을 따라 X축 방향으로 이동된다.
레이저 가공 장치(1)는, 상기 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출하기 위한 가공 이송량 검출 수단(374)을 구비하고 있다. 가공 이송량 검출 수단(374)은, 안내 레일(31)을 따라 배치된 리니어 스케일(374a)과, 제1 슬라이딩 블록(32)에 배치되며 제1 슬라이딩 블록(32)과 함께 리니어 스케일(374a)을 따라 이동하는 판독 헤드(374b)로 이루어져 있다. 이 이송량 검출 수단(374)의 판독 헤드(374b)는, 본 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출한다. 한편, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 펄스 모터(372)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(372)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내어, 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 가공 이송량을 검출할 수도 있다.
상기 제2 슬라이딩 블록(33)은, 그 하면에 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 설치된 한쌍의 안내 레일(322, 322)과 감합되는 한쌍의 피안내홈(331, 331)이 형성되어 있고, 이 피안내홈(331, 331)을 한쌍의 안내 레일(322, 322)에 감합함으로써, Y축 방향으로 이동 가능하게 구성된다. 도시된 실시형태에서의 척 테이블 기구(3)는, 제2 슬라이딩 블록(33)을 제1 슬라이딩 블록(32)에 설치된 한쌍의 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1 인덱싱 이송 수단(38)을 구비하고 있다. 제1 인덱싱 이송 수단(38)은, 상기 한쌍의 안내 레일(322와 322) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(381)와, 상기 수나사 로드(381)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(382) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(381)는, 그 일단이 상기 제1 슬라이딩 블록(32)의 상면에 고정된 베어링 블록(383)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(382)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(381)는, 제2 슬라이딩 블록(33)의 중앙부 하면에 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 관통 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(382)에 의해 수나사 로드(381)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 제2 슬라이딩 블록(33)은 안내 레일(322, 322)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
레이저 가공 장치(1)는, 상기 제2 슬라이딩 블록(33)의 인덱싱 이송량을 검출하기 위한 인덱싱 이송량 검출 수단(384)을 구비하고 있다. 인덱싱 이송량 검출 수단(384)은, 안내 레일(322)을 따라 배치된 리니어 스케일(384a)과, 제2 슬라이딩 블록(33)에 배치되며 제2 슬라이딩 블록(33)과 함께 리니어 스케일(384a)을 따라 이동하는 판독 헤드(384b)로 이루어져 있다. 이 인덱싱 이송량 검출 수단(384)의 판독 헤드(384b)는, 도시된 실시형태에서는 1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보낸다. 그리고 후술하는 제어 수단은, 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량을 검출한다. 한편, 상기 제1 인덱싱 이송 수단(38)의 구동원으로서 펄스 모터(382)를 이용한 경우에는, 펄스 모터(382)에 구동 신호를 출력하는 후술하는 제어 수단의 구동 펄스를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량을 검출할 수도 있다. 또한, 상기 가공 이송 수단(37)의 구동원으로서 서보 모터를 이용한 경우에는, 서보 모터의 회전수를 검출하는 로터리 인코더가 출력하는 펄스 신호를 후술하는 제어 수단에 보내어, 제어 수단이 입력한 펄스 신호를 카운트함으로써, 척 테이블(36)의 인덱싱 이송량을 검출할 수도 있다.
상기 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 정지 베이스(2) 상에 Y축 방향을 따라 평행하게 배치된 한쌍의 안내 레일(41, 41)과, 상기 안내 레일(41, 41) 상에 화살표 Y로 나타내는 방향으로 이동 가능하게 배치된 가동 지지 베이스(42)를 구비하고 있다. 이 가동 지지 베이스(42)는, 안내 레일(41, 41) 상에 이동 가능하게 배치된 이동 지지부(421)와, 상기 이동 지지부(421)에 부착된 장착부(422)로 이루어져 있다. 장착부(422)는, 일측면에 Z축 방향으로 연장되는 한쌍의 안내 레일(423, 423)이 평행하게 설치되어 있다. 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구(4)는, 가동 지지 베이스(42)를 한쌍의 안내 레일(41, 41)을 따라 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 인덱싱 이송 수단(43)을 구비하고 있다. 제2 인덱싱 이송 수단(43)은, 상기 한쌍의 안내 레일(41, 41) 사이에 평행하게 배치된 수나사 로드(431)와, 상기 수나사 로드(431)를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(432) 등의 구동원을 포함하고 있다. 수나사 로드(431)는, 그 일단이 상기 정지 베이스(2)에 고정된 도시하지 않은 베어링 블록에 회전 가능하게 지지되어 있고, 그 타단이 상기 펄스 모터(432)의 출력축에 전동 연결되어 있다. 또한, 수나사 로드(431)는, 가동 지지 베이스(42)를 구성하는 이동 지지부(421)의 중앙부 하면에 돌출하여 설치된 도시하지 않은 암나사 블록에 형성된 암나사 구멍에 나사 결합되어 있다. 이 때문에, 펄스 모터(432)에 의해 수나사 로드(431)를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 가동 지지 베이스(42)는 안내 레일(41, 41)을 따라 Y축 방향으로 이동된다.
위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)은, 유닛 홀더(51)와, 상기 유닛 홀더(51)에 부착된 원통 형상의 유닛 하우징(52)을 구비하고 있고, 유닛 홀더(51)가 상기 가동 지지 베이스(42)의 장착부(422)에 한쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 이동 가능하게 배치되어 있다. 유닛 홀더(51)에 부착된 유닛 하우징(52)에는, 상기 척 테이블(36)에 유지된 피가공물의 높이 위치를 검출하는 간섭식 높이 위치 검출 수단 및 척 테이블(36)에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 조사하는 레이저 광선 조사 수단이 배치되어 있다. 이 간섭식 높이 위치 검출 수단 및 레이저 광선 조사 수단에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.
간섭식 높이 위치 검출 수단(6)은, 정해진 파장 영역을 갖는 광을 발하는 발광원(61)과, 상기 발광원(61)으로부터의 광을 제1 경로(6a)로 인도하며 상기 제1 경로(6a)를 역행하는 반사광을 제2 경로(6b)로 유도하는 제1 광 분기 수단(62)과, 제1 경로(6a)에 유도된 광을 평행광으로 형성하는 커리메이션 렌즈(63)와, 상기 커리메이션 렌즈(63)에 의해 평행광으로 형성된 광을 제3 경로(6c)와 제4 경로(6d)로 나누는 제2 광 분기 수단(64)을 구비하고 있다.
발광원(61)은, 예컨대 파장이 820 ㎚∼870 ㎚ 영역의 광을 발광하는 LED, SLD, LD, 할로겐 전원, ASE 전원, 슈퍼 컨티넘 전원을 이용할 수 있다. 상기 제1 광 분기 수단(62)은, 편파 유지 파이버 커플러, 편파 유지 파이버 서큐레이터, 싱글 모드 파이버 커플러, 싱글 모드 파이버 커플러 서큐레이터 등을 이용할 수 있다. 상기 제2 광 분기 수단(64)은, 빔 스플리터(641)와, 방향 변환 미러(642)에 의해 구성되어 있다. 또한, 상기 발광원(61)으로부터 제1 광 분기 수단(62)까지의 경로 및 제1 경로(6a)는, 광 파이버에 의해 구성되어 있다.
상기 제3 경로(6c)에는, 제3 경로(6c)에 유도된 광을 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 유도하는 대물 집광 렌즈(65)와, 상기 대물 집광 렌즈(65)와 상기 제2 광 분기 수단(64) 사이에 집광 렌즈(66)가 배치되어 있다. 이 집광 렌즈(66)는, 제2 광 분기 수단(64)으로부터 제3 경로(6c)에 유도된 평행광(콜리메이트 빔)을 집광하여 대물 집광 렌즈(65) 내에 집광점을 위치시켜 대물 집광 렌즈(65)로부터의 광을 의사 평행광으로 생성한다. 이와 같이 대물 집광 렌즈(65)와 제2 광 분기 수단(64) 사이에 집광 렌즈(66)를 배치하여 대물 집광 렌즈(65)로부터의 광을 의사 평행광으로 생성함으로써, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에서 반사한 반사광이 대물 집광 렌즈(65)와 집광 렌즈(66)와 제2 광 분기 수단(64) 및 커리메이션 렌즈(63)를 통해 역행할 때에, 반사광을 제1 경로(6a)를 구성하는 광 파이버에 수속시킬 수 있다. 또한, 대물 집광 렌즈(65)는 렌즈 케이스(651)에 장착되어 있고, 이 렌즈 케이스(651)는 보이스 코일 모터나 리니어 모터 등으로 이루어지는 제1 집광점 위치 조정 수단(650)에 의해, 도 2에 있어서 상하 방향, 즉 척 테이블(36)의 유지면에 대하여 수직인 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향)으로 이동되도록 되어 있다. 이 제1 집광점 위치 조정 수단(650)은, 후술하는 제어 수단에 의해 제어된다.
상기 제4 경로(6d)에는, 제4 경로(6d)에 유도된 평행광을 반사하여 제4 경로(6d)에 반사광을 역행시키는 반사 미러(67)가 배치되어 있다. 이 반사 미러(67)는, 본 실시형태에 있어서는 상기 대물 집광 렌즈(65)의 렌즈 케이스(651)에 장착되어 있다.
상기 제2 경로(6b)에는, 커리메이션 렌즈(68)와 회절 격자(69)와 집광 렌즈(70) 및 라인 이미지 센서(71)가 배치되어 있다. 커리메이션 렌즈(68)는, 반사 미러(67)에 의해 반사되며 제4 경로(6d)와 제2 광 분기 수단(64)과 커리메이션 렌즈(63) 및 제1 경로(6a)를 역행하여 제1 광 분기 수단(62)으로부터 제2 경로(6b)에 유도된 반사광과, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에서 반사되며 대물 집광 렌즈(65)와 집광 렌즈(66)와 제2 광 분기 수단(64)과 커리메이션 렌즈(63) 및 제1 경로(6a)를 역행하여 제1 광 분기 수단(62)으로부터 제2 경로(6b)에 유도된 반사광을 평행광으로 형성한다. 상기 회절 격자(69)는, 커리메이션 렌즈(68)에 의해 평행광으로 형성된 상기 양반사광의 간섭을 회절하고, 각 파장에 대응하는 회절 신호를 집광 렌즈(70)를 통해 라인 이미지 센서(71)에 보낸다. 상기 라인 이미지 센서(71)는, 회절 격자(69)에 의해 회절된 반사광의 각 파장에 있어서의 광 강도를 검출하여, 검출 신호를 제어 수단(80)에 보낸다.
제어 수단(80)은, 라인 이미지 센서(71)에 의한 검출 신호로부터 분광 간섭 파형을 구하고, 상기 분광 간섭 파형과 이론상의 파형 함수에 기초하여 파형 해석을 실행하여, 제3 경로(6c)에서의 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)까지의 광로 길이와, 제4 경로(6d)에서의 반사 미러(67)까지의 광로 길이의 광로 길이차를 구하며, 상기 광로 길이차에 기초하여 척 테이블(36)의 표면으로부터 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면까지의 거리, 즉 피가공물(W)의 상면 높이 위치를 구한다. 한편, 분광 간섭 파형과 이론상의 파형 함수에 기초하여 실행하는 푸리에 변환 이론에 기초한 파형 해석에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 제2011-122894호 공보에 기재되어 있으며, 본 명세서에서는, 상기 공개 공보의 내용을 참조하여 인용함으로써, 상세한 설명은 생략한다.
도 2에 기초하여 설명을 계속하면, 도 1에 나타내는 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)의 유닛 하우징(52)에 배치된 레이저 광선 조사 수단(9)은, 펄스 레이저 광선 발진 수단(91)과, 상기 펄스 레이저 광선 발진 수단(91)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선을 상기 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 방향 변환하는 다이크로익 미러(92)를 구비하고 있다. 펄스 레이저 광선 발진 수단(91)은, YAG 레이저 발진기 혹은 YVO4 레이저 발진기로 이루어지는 펄스 레이저 광선 발진기(911)와, 이것에 부설된 반복 주파수 설정 수단(912)으로 구성되어 있고, 예컨대 파장이 1064 ㎚인 펄스 레이저 광선을 발진한다. 다이크로익 미러(92)는, 상기 집광 렌즈(66)와 대물 집광 렌즈(65) 사이에 배치되고, 집광 렌즈(66)로부터의 광은 통과시키지만, 펄스 레이저 광선 발진 수단(91)으로부터 발진된, 예컨대 파장이 1064 ㎚인 펄스 레이저 광선을 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 반사한다. 따라서, 펄스 레이저 광선 발진 수단(91)으로부터 발진된 펄스 레이저 광선(LB)은, 다이크로익 미러(92)에 의해 반사되어 대물 집광 렌즈(65)에 입사하며, 대물 집광 렌즈(65)에 의해 집광되어 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)에 조사된다. 따라서, 대물 집광 렌즈(65)는, 레이저 광선 조사 수단(9)을 구성하는 대물 집광 렌즈로서의 기능을 갖는다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속하면, 레이저 가공 장치(1)는, 유닛 홀더(51)를 가동 지지 베이스(42)의 장착부(422)에 설치된 한쌍의 안내 레일(423, 423)을 따라 화살표 Z로 나타내는 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향), 즉 척 테이블(36)의 유지면에 대하여 수직인 방향으로 이동시키기 위한 제2 집광점 위치 조정 수단(53)을 구비하고 있다. 제2 집광점 위치 조정 수단(53)은, 한쌍의 안내 레일(423, 423) 사이에 배치된 수나사 로드(도시 생략)와, 상기 수나사 로드를 회전 구동시키기 위한 펄스 모터(532) 등의 구동원을 포함하고 있고, 펄스 모터(532)에 의해 도시하지 않은 수나사 로드를 정회전 및 역회전 구동시킴으로써, 상기 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 안내 레일(423, 423)을 따라 Z축 방향으로 이동시킨다. 한편, 본 실시형태에 있어서는, 펄스 모터(532)를 정회전 구동시킴으로써 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 위쪽으로 이동시키고, 펄스 모터(532)를 역회전 구동시킴으로써 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 아래쪽으로 이동시키도록 되어 있다.
위치 검출 겸 레이저 광선 조사 유닛(5)은, 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 구성하는 유닛 하우징(52)의 집광점 위치 조정 방향(Z축 방향) 위치를 검출하기 위한 Z축 방향 위치 검출 수단(54)을 구비하고 있다. Z축 방향 위치 검출 수단(54)은, 상기 안내 레일(423, 423)과 평행하게 배치된 리니어 스케일(54a)과, 상기 유닛 홀더(51)에 부착되며 유닛 홀더(51)와 함께 리니어 스케일(54a)을 따라 이동하는 판독 헤드(54b)로 이루어져 있다. 이 Z축 방향 위치 검출 수단(54)의 판독 헤드(54b)는, 도시된 실시형태에서는 0.1 ㎛마다 1 펄스의 펄스 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다.
상기 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 구성하는 유닛 하우징(52)의 전단부에는, 촬상 수단(95)이 배치되어 있다. 이 촬상 수단(95)은, 가시 광선에 의해 촬상하는 통상의 촬상 소자(CCD) 외에, 피가공물에 적외선을 조사하는 적외선 조명 수단과, 상기 적외선 조명 수단에 의해 조사된 적외선을 포착하는 광학계와, 상기 광학계에 의해 포착된 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성되어 있으며, 촬상한 화상 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다.
도 2를 참조하여 설명을 계속하면, 레이저 가공 장치(1)는, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)을 구비하고 있다. 이 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)의 일례에 대해서, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3에 나타내는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은, 검사용 레이저 광선을 제1 광로(11a)에 발진하는 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)과, 상기 제1 광로(11a)에 배치되어 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)에 의해 발진된 검사용 레이저 광선의 스폿 형상(단면 형상)을 환형으로 형성하는 환형 스폿 형성 수단(112)과, 상기 환형 스폿 형성 수단(112)에 의해 스폿 형상(단면 형상)이 환형으로 형성된 검사용 레이저 광선을 제2 광로(11b)에 분기시키는 제1 편광 빔 스플리터(113)와, 환형 스폿 형성 수단(112)과 제1 편광 빔 스플리터(113) 사이에 배치된 1/2 파장판(114)을 구비하고 있다.
검사용 레이저 광선 발진 수단(111)은, 예컨대 파장이 635 ㎚인 검사용 레이저 광선(LB1a)을 발진하는 He-Ne 펄스 레이저 발진기를 이용할 수 있다. 본 실시형태에서 환형 스폿 형성 수단(112)은, 검사용 레이저 광선(LB1a)의 광로를 따라 정해진 간격을 가지고 직렬로 배치된 제1 원추 렌즈(112a)와 제2 원추 렌즈(112b)에 의해 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서 제1 원추 렌즈(112a)와 제2 원추 렌즈(112b)는, 정점을 서로 마주보게 하여 배치한 예를 나타내었지만, 서로 등지게 하여 배치하여도 좋고 같은 방향을 향하게 하여 배치하여도 좋다. 이와 같이 구성된 환형 스폿 형성 수단(112)은, 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)에 의해 발진된 스폿 형상이 원형의 검사용 레이저 광선(LB1a)을 스폿 형상이 환형인 레이저 광선(LB1b)으로 한다. 상기 1/2 파장판(114)은, 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)에 의해 발진되며 환형 스폿 형성 수단(112)에 의해 환형의 레이저 광선(LB1b)에 형성된 직선 편광의 검사용 레이저 광선의 편광면을 제1 편광 빔 스플리터(113)에 대하여 S 편광이 되도록 조정한다. 상기 제1 편광 빔 스플리터(113)는, 1/2 파장판(114)에 의해 S 편광이 되도록 조정된 환형의 레이저 광선(LB1b)에 형성된 직선 편광의 검사용 레이저 광선을 제2 광로(11b)에 반사한다. 또한, 상기 제1 편광 빔 스플리터(113)는, 검사용 레이저 광선의 후술하는 반사광을 제3 광로(11c)에 유도한다.
상기 제2 광로(11b)에는, 1/4 파장판(115)이 배치되어 있으며, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)의 제3 광로(6c)와의 교점에 다이크로익 미러(116)가 배치되어 있다. 1/4 파장판(115)은, 상기 1/2 파장판(114)에 의해 S 편광이 되도록 조정된 환형의 레이저 광선(LB1b)에 형성된 직선 편광의 검사용 레이저 광선을 원편광으로 변환한다. 상기 다이크로익 미러(116)는, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)의 집광 렌즈(66)로부터의 광은 통과시키지만, 1/4 파장판(115)에 의해 원편광으로 변환된, 예컨대 파장이 635 ㎚인 검사용 레이저 광선을 상기 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 반사한다. 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 방향 변환된 검사용 레이저 광선은, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면에 조사되고, 그 반사광이 다이크로익 미러(116)를 통해 1/4 파장판(115)에 도달한다. 1/4 파장판(115)에 도달한 원편광의 검사용 레이저 광선의 반사광은, P 편광으로 변환되어 제1 편광 빔 스플리터(113)에 도달한다. 제1 편광 빔 스플리터(113)에 도달한 P 편광의 반사광은, 제1 편광 빔 스플리터(113)를 통과하여 제3 광로(11c)에 유도된다.
공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은, 제3 광로(11c)에 배치되며 정해진 직경보다 큰 직경의 반사광의 통과를 규제하는 핀홀(117a)을 구비한 핀홀 마스크(117)와, 상기 핀홀 마스크(117)를 통과한 반사광의 편광면을 제2 편광 빔 스플리터(119)에 대하여 45도로 조정하는 1/2 파장판(118)과, 상기 1/2 파장판(118)을 통과한 반사광을 제4 광로(11d)와 제5 광로(11e)에 분기시키는 제2 편광 빔 스플리터(119)와, 상기 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제4 광로(11d)에 분기된 반사광을 100％ 집광하는 집광 렌즈(120)와, 상기 집광 렌즈(120)에 의해 집광된 반사광의 전부를 수광하는 제1 수광 소자(121)를 구비하고 있다. 제1 수광 소자(121)는, 수광한 광량에 대응한 전압 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다. 또한, 상기 핀홀 마스크(117)에 형성된 핀홀(117a)은, 그 직경이, 예컨대 1 ㎜로 설정되어 있다. 또한, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은, 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제5 경로(11e)에 분기된 반사광을 수광하는 제2 수광 소자(122)와, 상기 제2 수광 소자(122)가 수광하는 반사광의 수광 영역을 규제하는 수광 영역 규제 수단(123)을 구비하고 있다. 수광 영역 규제 수단(123)은, 본 실시형태에서는 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제5 광로(11e)에 분기된 반사광을 1차원으로 집광하는 실린더리컬 렌즈(124)와, 상기 실린더리컬 렌즈(124)에 의해 1차원으로 집광된 반사광을 단위 길이로 규제하는 1차원 마스크(125)로 이루어져 있다. 상기 1차원 마스크(125)를 통과한 반사광을 수광하는 제2 수광 소자(122)는, 수광한 광량에 대응한 전압 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다.
공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.
도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)으로부터 발진된 원형의 스폿 형상(S1)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1a)은, 환형 스폿 형성 수단(112)에 의해 환형의 스폿 형상(S2)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1b)에 형성된다. 즉, 환형 스폿 형성 수단(112)은, 직경이 2 ㎜인 레이저 광선(LB1a)을, 예컨대 외직경(D1)이 10 ㎜, 내직경(D2)이 8 ㎜인 환형의 레이저 광선(LB1b)으로 확장하며, 평행한 광선으로 형성한다. 환형 스폿 형성 수단(112)에 의해 환형의 스폿 형상(S2)으로 형성된 직선 편광의 검사용 레이저 광선(LB1b)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1/2 파장판(114)에 의해 편광면이 제1 편광 빔 스플리터(113)에 대하여 S 편광이 되도록 조정되고, 제1 편광 빔 스플리터(113)에 유도되며, 제1 편광 빔 스플리터(113)에 의해 제2 광로(11b)에 반사된다. 제2 광로(11b)에 유도된 검사용 레이저 광선(LB1b)은, 다이크로익 미러(116)에 도달하며, 상기 다이크로익 미러(116)에 의해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 반사된다. 대물 집광 렌즈(65)를 향하여 반사된 검사용 레이저 광선(LB1b)은, 다이크로익 미러(92)를 통과하여 대물 집광 렌즈(65)에 의해 집광된다.
상기한 바와 같이 하여 환형의 스폿 형상(S2)으로 형성된 검사용 레이저 광선(LB1b)을 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면에 조사하는 경우에는, 제2 집광점 위치 조정 수단(53)을 작동시켜, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 집광점(Pb)을 피가공물(W)의 상면보다 레이저 광선 조사 방향의 상류측(상측)에 위치하도록 조정한다. 이 결과, 환형의 스폿 형상(S2)으로 형성된 검사용 레이저 광선(LB1b)은, 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면에 환형의 스폿 형상(S3)으로 조사되어, 환형의 스폿 형상(S3)의 크기로 반사된다(제1 반사광). 이때, 피가공물(W)이 투명성을 갖는 사파이어나 석영에 의해 형성되어 있는 경우에는, 검사용 레이저 광선(LB1b)은 피가공물(W)을 투과하여 하면에 도달하며, 환형의 스폿 형상(S4)의 크기로 반사된다(제2 반사광).
이와 같이 피가공물(W)의 상면에서 반사된 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광과, 피가공물(W)의 하면에서 반사한 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광은, 대물 집광 렌즈(65), 다이크로익 미러(92)를 통하여 다이크로익 미러(116)에 도달하며, 상기 다이크로익 미러(116)에 의해 제2 광로(11b)에 반사된다. 제2 광로(11b)에 유도된은 원편광의 검사용 레이저 광선의 반사광은 회전 방향이 역회전하고 있기 때문에, 1/4 파장판(115)에 의해 P 편광으로 변환되어 제1 편광 빔 스플리터(113)에 도달한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 제1 편광 빔 스플리터(113)에 도달한 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)과 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광(LB2d)은, 제1 편광 빔 스플리터(113)를 통과하여 제3 광로(11c)에 유도되어, 핀홀 마스크(117)에 도달한다. 핀홀 마스크(117)에 형성된 핀홀(117a)은, 예컨대 직경이 1 ㎜로 설정되어 있고, 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은 통과하지만, 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광(LB2d)은 차단된다. 또한, 핀홀 마스크(117)에 형성되는 핀홀(117a)의 직경은, 피가공물(W)의 두께나 상기 집광점(Pb)의 위치 등을 고려하여, 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은 통과하지만 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광(LB2d)은 차단하는 값으로 설정한다. 이와 같이, 피가공물(W)의 하면에서 반사된 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광(LB2d)은 핀홀 마스크(117)에 의해 차단되고, 피가공물(W)의 상면에서 반사된 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)만이 핀홀 마스크(117)의 핀홀(117a)을 통과하게 된다.
상기한 바와 같이, 핀홀 마스크(117)의 핀홀(117a)을 통과한 피가공물(W)의 상면에서 반사된 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 1/2 파장판(118)에 의해 제2 편광 빔 스플리터(119)에 대하여 편광면이 45도로 조정되어 제2 편광 빔 스플리터(119)에 도달한다. 제2 편광 빔 스플리터(119)에 도달한 제1 반사광(LB2c)은, 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제4 광로(11d)와 제5 광로(11e)에 분기된다. 제4 광로(11d)에 분기된 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은, 집광 렌즈(120)에 의해 100％ 집광되어 제1 수광 소자(121)에 수광된다. 그리고, 제1 수광 소자(121)가 수광한 광량에 대응한 전압 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다. 한편, 제5 광로(11e)에 분기된 환형 스폿 형상(S3)의 제2 반사광(LB2d)은, 수광 영역 규제 수단(123)의 실린더리컬 렌즈(124)에 의해 1차원으로 집광되며, 1차원 마스크(125)에 의해 정해진 단위 길이로 규제되어 제2 수광 소자(122)에 수광된다. 그리고, 제2 수광 소자(122)는, 수광한 광량에 대응한 전압 신호를 상기 제어 수단(80)에 보낸다.
여기서, 제1 수광 소자(121)와 제2 수광 소자(122)에 의해 수광되는 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)의 수광량에 대해서 설명한다.
제1 수광 소자(121)에 수광되는 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은, 집광 렌즈(120)에 의해 100％ 집광되기 때문에 수광량은 일정하며, 제1 수광 소자(121)로부터 출력되는 전압값(V1)은 일정(예컨대, 10 V)하게 된다. 한편, 제2 수광 소자(122)에 의해 수광되는 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)은, 실린더리컬 렌즈(124)에 의해 1차원으로 집광된 후, 1차원 마스크(125)에 의해 정해진 단위 길이로 규제되어 제2 수광 소자(122)에 수광되기 때문에, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 검사용 레이저 광선(LB1b)이 피가공물(W)의 상면에 조사될 때에, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리, 즉 피가공물(W)의 높이 위치(두께)에 따라 제2 수광 소자(122)의 수광량은 변화한다. 따라서, 제2 수광 소자(122)로부터 출력되는 전압값(V2)은, 검사용 레이저 광선(LB1b)이 조사되는 피가공물(W)의 상면 높이 위치에 따라 변화한다.
예컨대, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)의 높이 위치가 높으며[피가공물(W)의 두께가 두꺼우며] 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)가 작은 경우에는, 검사용 레이저 광선(LB1b)은 피가공물(W)의 상면에 조사되는 환형의 스폿(S3a)에서 반사된다. 전술한 바와 같이, 이 반사광은 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제4 광로(11d)와 제5 광로(11e)에 분기되지만, 제4 광로(11d)에 분기된 환형의 스폿(S3a)의 반사광은, 집광 렌즈(120)에 의해 100％ 집광되기 때문에 반사광의 모든 광량이 제1 수광 소자(121)에 수광된다. 한편, 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제5 광로(11e)에 분기된 환형의 스폿(S3a)의 반사광은, 실린더리컬 렌즈(124)에 의해 1차원으로 집광되기 때문에 단면이 대략 직사각형이 된다. 이와 같이 하여 단면이 대략 직사각형으로 집중된 반사광은, 1차원 마스크(125)에 의해 정해진 단위 길이로 규제되기 때문에, 제5 경로(11e)에 분기된 반사광의 일부가 제2 수광 소자(122)에 의해 수광되게 된다. 따라서, 제2 수광 소자(122)에 수광되는 반사광의 광량은, 전술한 제1 수광 소자(121)에 수광되는 광량보다 적어진다.
다음에, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)의 높이 위치가 낮으며[피가공물(W)의 두께가 얇으며] 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)가 큰 경우에는, 검사용 레이저 광선(LB1b)은 피가공물(W)의 상면에 조사되는 환형의 스폿(S3b)에서 반사된다. 이 환형의 스폿(S3b)은 상기 환형의 스폿(S3a)보다 크다. 이 환형의 스폿(S3b)의 반사광은, 전술한 바와 같이, 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제4 경로(11d)와 제5 광로(11e)에 분기되지만, 제4 광로(11d)에 분기된 환형의 스폿(S3b)의 반사광은, 집광 렌즈(120)에 의해 100％ 집광되기 때문에, 반사광의 모든 광량이 제1 수광 소자(121)에 수광된다. 한편, 제2 편광 빔 스플리터(119)에 의해 제5 광로(11e)에 분기된 환형의 스폿(S3b)의 반사광은, 실린더리컬 렌즈(124)에 의해 1차원으로 집광되기 때문에 단면이 대략 직사각형이 된다. 이 대략 직사각형의 긴 변의 길이는, 반사광의 환형의 스폿(S3b)이 상기 환형의 스폿(S3a)보다 크기 때문에 환형의 스폿(S3a)의 경우보다 길어진다. 이와 같이 하여, 단면이 대략 직사각형으로 집광된 반사광은, 1차원 마스크(125)에 의해 정해진 길이로 구획되며 일부가 제2 수광 소자(122)에 의해 수광된다. 따라서, 제2 수광 소자(122)에 의해 수광되는 광량은, 상기 도 6의 (a)에 나타내는 경우보다 적어진다. 이와 같이 제2 수광 소자(122)에 수광되는 반사광의 광량은, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1), 즉 피가공물(W)의 높이 위치가 높을수록[피가공물(W)의 두께가 두꺼울수록] 많아지고, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1), 즉 피가공물(W)의 높이 위치가 낮을수록[피가공물(W)의 두께가 얇을수록] 적어진다.
여기서, 상기 제1 수광 소자(121)로부터 출력되는 전압값(V1)과 제2 수광 소자(122)로부터 출력되는 전압값(V2)의 비와, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H), 즉 피가공물(W)의 높이 위치와의 관계에 대해서, 도 7에 나타내는 제어 맵을 참조하여 설명한다. 한편, 도 7에서, 횡축은 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)이며, 종축은 제1 수광 소자(121)로부터 출력되는 전압값(V1)과 제2 수광 소자(122)로부터 출력되는 전압값(V2)의 비(V1/V2)를 나타내고 있다. 도 7에 나타내는 예에 있어서는, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)가 30.0 ㎜인 경우 상기 전압값의 비(V1/V2)는 "1"이며, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H)가 30.6 ㎜인 경우 상기 전압값의 비(V1/V2)는 "10"으로 설정되어 있다. 따라서, 전술한 바와 같이, 제1 수광 소자(121)로부터 출력되는 전압값(V1)과 제2 수광 소자(122)로부터 출력되는 전압값(V2)의 비(V1/V2)를 구하고, 이 전압값의 비(V1/V2)를 도 7에 나타내는 제어 맵에 대조함으로써, 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)를 구할 수 있다. 또한, 도 7에 나타내는 제어 맵은, 상기 제어 수단(80)의 메모리에 저장된다. 이와 같이 하여 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)를 구하였다면, 대물 집광 렌즈(65)로부터 척 테이블(36)의 표면까지의 거리(H2)로부터 대물 집광 렌즈(65)로부터 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H1)를 감산함으로써, 척 테이블(36)의 표면으로부터 척 테이블(36)에 유지된 피가공물(W)의 상면까지의 거리(H), 즉 피가공물(W)의 상면 높이 위치를 구할 수 있다. 또한, 대물 집광 렌즈(65)로부터 척 테이블(36)의 표면까지의 거리(H2)는, 상기 Z축 방향 위치 검출 수단(54)으로부터의 검출 신호에 의해 구할 수 있다.
공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은 이상과 같이 구성되고, 검사용 레이저 광선 발진 수단(111)으로부터 발진된 원형의 스폿 형상(S1)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1a)을 환형 스폿 형성 수단(112)에 의해 환형의 스폿 형상(S2)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1b)으로 형성하고, 이 환형의 스폿 형상(S2)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1b)을 피가공물(W)에 조사한다. 따라서, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 피가공물(W)에 조사된 환형의 스폿 형상(S2)을 갖는 검사용 레이저 광선(LB1b)은, 상면에서 환형의 스폿 형상(S3)으로 반사되며, 피가공물(W)이 투명성을 갖는 경우에는 하면에서 환형의 스폿 형상(S4)으로 반사된다. 그리고, 피가공물(W)의 하면에서 반사된 환형 스폿 형상(S4)의 제2 반사광(LB2d)은 핀홀 마스크(117)에 의해 차단하고, 핀홀 마스크(117)의 핀홀(117a)을 통과한 피가공물(W)의 상면에서 반사된 환형 스폿 형상(S3)의 제1 반사광(LB2c)에 기초하여 수광량을 검출하기 때문에, 피가공물(W)이 투명성을 갖는 경우라도 피가공물(W)의 상면 위치를 정확하게 검출할 수 있다.
이상, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단의 일례에 대해서 설명하였지만, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단으로서는, 상기 도 3 내지 도 7에 나타내는 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단으로서는, 백색광을 각종 파장으로 분광하여 파장마다 상이한 집광점을 광축 상에 복수 배열하여 피가공물의 표면으로부터 반사된 파장의 광을 가지고 피가공물의 상면 위치를 검출하는 일본 특허 공개 제2008-170366호 공보에 개시된 광학계, 및 피가공물의 상면을 촬상하여 화상 처리에 의해 피가공물의 상면 위치를 검출하는 일본 특허 공개 제2007-331049호 공보, 일본 특허 공개 제2006-324397호 공보, 일본 특허 공개 소화61-198204호 공보에 개시된 광학계에 의한 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단을 이용할 수도 있다.
본 실시형태에서의 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)은 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작용에 대해서 설명한다.
도 8에는 레이저 가공되는 피가공물로서의 광 디바이스 웨이퍼의 사시도 및 주요부 단면 확대도가 도시되어 있다. 도 8에 나타내는 광 디바이스 웨이퍼(10)는, 예컨대 직경이 50 ㎜, 두께가 200 ㎛인 사파이어 기판(100)의 표면에 질화물 반도체로 이루어지는 발광층(에피택셜층)(101)이 5 ㎛의 두께로 적층되어 있다. 그리고, 발광층(에피택셜층)(101)이 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(102)에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광 디바이스(103)가 형성되어 있다. 이 광 디바이스 웨이퍼(10)를 구성하는 사파이어 기판(100)의 이면에는, 광 디바이스(103)의 휘도를 향상시키기 위한 산화규소 등으로 이루어지는 투과성을 갖는 DBR막이라고 불리는 반사막(104)이 형성되어 있다.
전술한 레이저 가공 장치(1)를 이용하여, 상기 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 분할 예정 라인(111)을 따라 개질층을 형성하는 방법에 대해서 설명한다. 한편, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 개질층을 형성할 때에, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 두께에 불균일이 있으면, 전술한 바와 같이, 굴절률의 관계로 정해진 깊이에 균일하게 개질층을 형성할 수 없다. 그래서, 레이저 가공을 실시하기 전에, 전술한 간섭식 높이 위치 검출 수단(6) 및 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)에 의해 척 테이블(36)에 유지된 광 디바이스 웨이퍼(10)의 상면 위치를 계측한다. 즉, 우선 전술한 도 1에 나타내는 레이저 가공 장치(1)의 척 테이블(36) 상에 광 디바이스 웨이퍼(10)의 이면(10b)[반사막(104)이 형성되어 있는 측]을 위로 하여 배치하고, 상기 척 테이블(36) 상에 광 디바이스 웨이퍼(10)를 흡인 유지한다. 광 디바이스 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 척 테이블(36)은, 가공 이송 수단(37)에 의해 촬상 수단(95)의 바로 아래에 위치된다.
척 테이블(36)이 촬상 수단(95)의 바로 아래에 위치되면, 촬상 수단(95) 및 제어 수단(80)에 의해 광 디바이스 웨이퍼(10)의 레이저 가공하여야 하는 가공 영역을 검출하는 얼라이먼트 작업을 실행한다. 즉, 촬상 수단(95) 및 제어 수단(80)은, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(102)과, 상기 분할 예정 라인(102)을 따라 반도체 웨이퍼(10)의 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 구성하는 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)의 대물 집광 렌즈(65)의 위치 정렬을 행하기 위한 패턴 매칭 등의 화상 처리를 실행하여, 검출 위치의 얼라이먼트를 수행한다. 또한, 광 디바이스 웨이퍼(10)에 형성되어 있는 제1 방향과 직교하는 방향으로 형성되어 있는 분할 예정 라인(102)에 대해서도, 마찬가지로 검출 위치의 얼라이먼트가 수행된다. 이때, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(102)이 형성되어 있는 표면(10a)은 하측에 위치하고 있지만, 전술한 바와 같이, 촬상 수단(95)이 적외선 조명 수단과 적외선을 포착하는 광학계 및 적외선에 대응한 전기 신호를 출력하는 촬상 소자(적외선 CCD) 등으로 구성된 촬상 수단을 구비하고 있기 때문에, 이면(10b)으로부터 투과하여 분할 예정 라인(102)을 촬상할 수 있다.
전술한 바와 같이, 얼라이먼트가 행해지면, 척 테이블(36) 상의 광 디바이스 웨이퍼(10)는, 도 9의 (a)에 나타내는 좌표 위치에 위치된 상태가 된다. 또한, 도 9의 (b)는 척 테이블(36), 즉 광 디바이스 웨이퍼(10)를, 도 9의 (a)에 나타내는 상태로부터 90도 회전시킨 상태를 나타내고 있다.
한편, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타내는 좌표 위치에 위치된 상태에서의 광 디바이스 웨이퍼(10)에 형성된 각 분할 예정 라인(111)의 이송 개시 위치 좌표값(A1, A2, A3···An)과 이송 종료 위치 좌표값(B1, B2, B3···Bn) 및 이송 개시 위치 좌표값(C1, C2, C3···Cn)과 이송 종료 위치 좌표값(D1, D2, D3···Dn)은, 그 설계값의 데이터가 제어 수단(80)의 메모리에 저장되어 있다.
다음에, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)과 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)에 의해 각각 광 디바이스 웨이퍼(10)의 높이 위치를 검출한다. 이 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)과 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)에 의한 높이 위치의 검출은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 임의의 분할 예정 라인(102)을 대물 집광 렌즈(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 우선, 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)을 작동시켜, 전술한 바와 같이, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 높이 위치(Ha)를 검출한다. 다음에, 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)을 작동시켜, 전술한 바와 같이, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 높이 위치(Hb)를 검출한다. 이와 같이 하여, 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)에 의한 광 디바이스 웨이퍼(10)의 높이 위치(Ha)와 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)에 의한 광 디바이스 웨이퍼(10)의 높이 위치(Hb)를 검출하였다면, 제어 수단(80)은 높이 위치(Ha)와 높이 위치(Hb)의 차(Hx)를 구하고, 이 차를 보정값(Hx)=(Ha)-(Hb)으로서 설정하여 메모리에 저장한다.
전술한 바와 같이, 보정값(Hx)=(Ha)-(Hb)을 구하였다면, 척 테이블(36)을 이동시켜 도 9의 (a)에 있어서 최상위의 분할 예정 라인(102)을 대물 집광 렌즈(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 도 11에서 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인(102)의 일단(도 11에 있어서 좌단)인 이송 개시 위치 좌표값(A1)[도 9의 (a) 참조]을 대물 집광 렌즈(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)을 작동시키며, 척 테이블(36)을 도 11에서 화살표 X1로 나타내는 방향으로 이동시켜, 이송 종료 위치 좌표값(B1)까지 이동시킨다(높이 위치 검출 공정). 이 결과, 분할 예정 라인(102)의 도 9의 (a)에 있어서 최상위의 분할 예정 라인(102)을 따라 상면의 높이 위치가 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)에 의해, 전술한 바와 같이 계측된다. 이 계측된 높이 위치는, 상기 제어 수단(80)의 메모리에 저장된다. 이와 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)에 형성된 모든 분할 예정 라인(102)을 따라 높이 위치 검출 공정을 실시하고, 각 분할 예정 라인(102)에서의 상면의 높이 위치를 제어 수단(80)의 메모리에 저장한다. 그리고, 제어 수단(80)은, 높이 위치 검출 공정에 의해 검출한 각 분할 예정 라인(102)에서의 상면의 높이 위치를 상기 보정값(Hx)에 따라 보정한 값을 보정 높이 위치로서 메모리에 저장한다. 이에 의해, 간섭식 높이 위치 검출 수단(6)에 의해 계측된 각 분할 예정 라인(102)에 있어서의 상면의 높이 위치는, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 상면으로부터 반사되는 광과 기준광의 간섭에 혼란이 생겨도, 높이 위치의 계측이 정확한 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단(11)의 계측값에 따라 보정된 것이 된다.
이상과 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)에 형성된 모든 분할 예정 라인(102)을 따라 높이 위치 검출 공정을 실시하였다면, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에 분할 예정 라인(102)을 따라 개질층을 형성하는 개질층 형성 공정을 실시한다.
이 개질층 형성 공정을 실시하기 위해서는, 우선 척 테이블(36)을 이동시켜 도 9의 (a)에 있어서 최상위의 분할 예정 라인(102)을 대물 집광 렌즈(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 도 12의 (a)에서 나타내는 바와 같이, 분할 예정 라인(102)의 일단[도 12의 (a)에 있어서 좌단]인 이송 개시 위치 좌표값(A1)[도 9의 (a) 참조]을 대물 집광 렌즈(65)의 바로 아래에 위치시킨다. 그리고, 레이저 광선 조사 수단(9)을 구성하는 대물 집광 렌즈(65)로부터 조사되는 펄스 레이저 광선의 집광점(Pa)을 분할 예정 라인(102)의 이면(10b)(상면)으로부터 정해진 깊이 위치에 맞춘다. 다음에, 레이저 광선 조사 수단(9)을 작동시켜, 대물 렌즈(65)로부터 사파이어 기판에 대하여 투과성을 갖는 파장의 펄스 레이저 광선을 조사하면서 척 테이블(36)을 화살표 X1로 나타내는 방향으로 정해진 가공 이송 속도로 이동시킨다(레이저 가공 공정). 그리고, 도 12의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 대물 집광 렌즈(65)의 조사 위치가 분할 예정 라인(102)의 타단[도 12의(b)에 있어서 우단]에 도달하였다면, 펄스 레이저 광선의 조사를 정지하며, 척 테이블(36)의 이동을 정지한다. 이 개질층 형성 공정에서는, 제어 수단(80)은 메모리에 저장되어 있는 광 디바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(102)에서의 이면(10b)(상면)의 높이 위치에 기초하여, 제1 집광점 위치 조정 수단(650)을 제어하고, 위치 검출 겸 레이저 조사 유닛(5)을 Z축 방향(집광점 위치 조정 방향)으로 이동시켜, 레이저 광선 조사 수단(9)을 구성하는 대물 집광 렌즈(65)를, 도 12의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 분할 예정 라인(102)에서의 이면(10b)(상면)의 높이 위치에 대응하여 상하 방향으로 이동시킨다. 이 결과, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 내부에는, 도 12의 (b)에서 나타내는 바와 같이, 이면(10b)(상면)으로부터 정해진 깊이 위치에 이면(10b)(상면)과 평행하게 개질층(105)이 형성된다.
상기 개질층 형성 공정에서의 가공 조건은, 예컨대 다음과 같이 설정되어 있다.
광원: LD 여기 Q 스위치 Nd: YVO4 펄스 레이저
파장: 1064 ㎚
반복 주파수: 100 ㎑
평균 출력: 0.3 W
집광 스폿 직경: φ1 ㎛
가공 이송 속도: 400 ㎜/초
이상과 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)의 제1 방향으로 연장되는 모든 분할 예정 라인(102)을 따라 상기 개질층 형성 공정을 실행하였다면, 척 테이블(36)을 90도 회동시켜, 상기 제1 방향에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 각 분할 예정 라인(102)을 따라 상기 개질층 형성 공정을 실행한다. 이와 같이 하여, 광 디바이스 웨이퍼(10)에 형성된 모든 분할 예정 라인(102)을 따라 상기 개질층 형성 공정을 실행하였다면, 광 디바이스 웨이퍼(10)를 유지하고 있는 척 테이블(36)은, 최초에 광 디바이스 웨이퍼(10)를 흡인 유지한 위치로 복귀되고, 여기서 광 디바이스 웨이퍼(10)의 흡인 유지를 해제한다. 그리고, 광 디바이스 웨이퍼(10)는, 도시하지 않은 반송 수단에 의해 분할 공정으로 반송된다.
이상, 본 발명을 도시된 실시형태에 기초하여 설명하였지만, 본 발명은 실시형태에만 한정되는 것이 아니며 본 발명의 취지의 범위에서 여러가지의 변형은 가능하다. 예컨대, 간섭식 높이 위치 검출 수단을 대물 집광 렌즈(65)의 가공 이송 방향 양측에 각각 배치하고, 척 테이블의 왕복에 대응하여 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하면서 레이저 가공을 행하는 일본 특허 공개 제2012-2604호 공보에 기재된 레이저 가공 장치에 본 발명을 적용할 수 있다.
2 : 정지 베이스 3 : 척 테이블 기구
36 : 척 테이블 37 : 가공 이송 수단
374 : 가공 이송량 검출 수단 38 : 제1 인덱싱 이송 수단
4 : 레이저 광선 조사 유닛 지지 기구
42 : 가동 지지 베이스 43 : 제2 인덱싱 이송 수단
5 : 높이 검출 겸 레이저 조사 유닛
53 : 제2 집광점 위치 조정 수단 6 : 간섭식 높이 위치 검출 수단
61 : 발광원 62 : 제1 광 분기 수단
63 : 커리메이션 렌즈 64 : 제2 광 분기 수단
65 : 대물 집광 렌즈 66 : 집광 렌즈
67 : 반사 미러 68 : 커리메이션 렌즈
69 : 회절 격자 70 : 집광 렌즈
71 : 라인 이미지 센서 80 : 제어 수단
9 : 레이저 광선 조사 수단 91 : 펄스 레이저 광선 발진 수단
92 : 다이크로익 미러 10 : 광 디바이스 웨이퍼
11 : 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단
111 : 검사용 레이저 광선 발진 수단
112 : 환형 스폿 형성 수단 113 : 제1 빔 스플리터
114 : 1/2 파장판 115 : 1/4 파장판
116 : 다이크로익 미러 117 : 핀홀 마스크
118 : 1/2 파장판 119 : 제2 빔 스플리터
120 : 집광 렌즈 121 : 제1 수광 소자
122 : 제2 수광 소자 123 : 수광 영역 규제 수단

Claims (1)

  1. 레이저 가공 장치로서,
    피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 피가공물에 레이저 광선을 집광하여 조사하는 대물 집광 렌즈를 갖는 레이저 광선 조사 수단과,
    상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면으로부터 반사되는 반사광과 기준광의 간섭에 의해 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 간섭식 높이 위치 검출 수단과,
    상기 대물 집광 렌즈를 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직인 방향으로 이동시키는 집광점 위치 조정 수단과,
    상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치에 기초하여 상기 집광점 위치 조정 수단을 제어하는 제어 수단, 그리고
    상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치를 검출하는 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단
    을 포함하며, 상기 제어 수단은, 상기 공초점 광학식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치와, 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 상면 높이 위치의 차를 보정값으로서 설정하고,
    상기 척 테이블을 가공 이송하면서 상기 레이저 광선 조사 수단을 작동시켜 피가공물에 대하여 레이저 가공을 실시하는 레이저광선을 조사하면서 상기 간섭식 높이 위치 검출 수단에 의해 검출된 피가공물의 상면 높이 위치를 상기 보정값에 따라 보정한 높이 위치에 기초하여 상기 집광점 위치 조정 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
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