レーザー加工装置の集光スポット位置検出方法
【課題】レーザー光線を集光する集光器によって集光される集光スポットの光軸方向（Z軸方向）の位置を適正に検出することができるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法を提供する。
【解決手段】レーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、集光器を位置付ける検出位置のZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、板状物に形成されたレーザー加工溝を撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程とを含む。
【解決手段】レーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、集光器を位置付ける検出位置のZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、板状物に形成されたレーザー加工溝を撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置におけるレーザー光線を集光する集光器の集光スポット位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる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等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
【０００３】
上述した半導体ウエーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿って内部に改質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【０００４】
また、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にも、被加工物の所定高さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、レーザー光線を集光する集光器によって集光される集光スポットの集光点の位置は、集光器の設計値NAによって決定されるが、集光器と被加工物保持手段との間隔が高精度に維持されない場合には加工物保持手段に保持された被加工物に対して集光スポットを適正に位置付けることができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザー光線を集光する集光器によって集光される集光スポットの光軸方向（Z軸方向）の位置を適正に検出することができるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物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集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）に相対的に加工送りする加工送り手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該レーザー光線照射手段を該被加工物保持手段の保持面に垂直な集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめる集光点位置調整手段と、該集光点位置調整手段による該集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段と、を具備するレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法であって、
該被加工物保持手段の保持面に所定の厚みを有する板状物を保持する板状物保持工程と、
該集光器によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって該集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、
該基準位置から誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、該集光器を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、
該検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける該検出位置に該集光器を順次位置付けるとともに該集光器の該検出位置を変更する都度割り出し送り手段を作動して所定間隔割り出し送りし、該集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、
該レーザー加工溝形成工程によって板状物に形成されたレーザー加工溝を該撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、
該レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法においては、検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける集光器の検出位置においてそれぞれ被加工物保持手段の保持面に保持された板状物に形成されたレーザー加工溝を、検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するので、最も細いレーザー加工溝（集光スポットによって形成されたレーザー加工溝）を見分けることが極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による集光スポット位置検出方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段を示すブロック図。
【図３】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法に用いる板状物を環状のフレームに装着された粘着テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法における検出位置設定工程において設定された検出位置のZ軸方向位置を示す説明図。
【図５】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図６】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図７】図５および図６に示す本発明による集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程が実施された板状物の平面図。
【図８】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法において作成されるレーザー加工溝マップを示す図。
【図９】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝表示工程において表示手段に表示されるレーザー加工溝を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明による集光スポット位置検出方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に（X軸方向）移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。
【００１６】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。
【００１８】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１９】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、レーザー光線照射手段５２のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５５を具備している。Z軸方向位置検出手段５５は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５５１と、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２は、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００２２】
図示のレーザー光線照射手段５２は、ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段（図示せず）と、ケーシング５２１の先端に配設されレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光して上記被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６上に保持された被加工物に照射する集光器５２２を具備している。
【００２３】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、図２に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、Z軸方向位置検出手段５５、撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２および表示手段７等に制御信号を出力する。
【００２５】
上述したレーザー加工装置１においては、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの光軸方向である集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置は、集光器５２２と被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６との間隔が高精度に維持されない場合にはチャックテーブル３６に保持された被加工物に対して集光スポットを適正に位置着けることができないという問題がある。従って、レーザー加工作業を開始するに際して、集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの光軸方向である集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置を検出することが必要である。以下、集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置の検出方法について説明する。
【００２６】
本発明による集光スポット位置検出方法を実施するには、先ず検出用の板状物を用意する。図示の実施形態においては、図３に示すように所定の厚みを有するシリコン基板からなる円形状の板状物８を環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着した状態で用意する。このようにして環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着された板状物８は、上記図１に示すレーザー加工装置１の被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６の上面である保持面に粘着テープTを介して載置する。次に、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル３６上に粘着テープTを介して板状物８を吸引保持する（板状物保持工程）。そして、クランプ３６２によって環状のフレームFを固定する。
【００２７】
次に、集光器５２２によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物８の厚み（および図示の実施形態においては粘着テープTの厚み）とによって集光器５２２におけるZ軸方向の基準位置を設定する（基準位置設定工程）。即ち、集光器５２２の焦点距離の設計値に基づいてチャックテーブル３６上に粘着テープTを介して吸引保持された板状物８の上面に集光器５２２によって集光されるレーザー光線の設計値における集光スポットが位置付けられる基準位置を設定する。
【００２８】
上述したように基準位置設定工程を実施したならば、基準位置から設計値と実際の集光スポット位置との誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、集光器５２２を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する（検出位置設定工程）。即ち、集光器５２２による集光スポット位置の誤差範囲が基準位置に対して例えばプラス・マイナス４０μmであるならば、余裕をみて検出領域を基準位置に対して例えばプラス・マイナス５０μmに設定する。そして、集光器５２２を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を、例えば図４に示すように１０μm間隔で設定する。このように設定された集光器５２２を位置付ける検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（マイナス５０μm）までにおけるZ軸方向位置は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。
【００２９】
次に、検出位置設定工程において設定した始点から終点までの各検出位置に集光器５２２を順次位置付けるとともに集光器５２２の検出位置を変更する都度、割り出し送り手段（図示の実施形態においては第１の割り出し送り手段３８）を作動して所定間隔割り出し送りし、集光器５２２の各検出位置においてレーザー光線照射手段５２および加工送り手段３７を作動して被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６に保持された板状物８にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。即ち、図５の(a)に示すようにチャックテーブル３６をパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、チャックテーブル３６に保持された板状物８におけるレーザー加工溝形成領域を集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２のZ軸方向位置を上記検出位置設定工程において設定した検出位置の始点位置（基準位置プラス５０μm）に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からシリコン基板からなる板状物８に対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線を照射しつつ加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー光線照射工程）。そして、図５の（b）に示すようにチャックテーブル３６を所定距離移動し設定されたX方向位置が集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、板状物８の上面には集光器５２２の検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０が形成される。
【００３０】
上述したように集光器５２２を検出位置の始点位置（基準位置プラス５０μm）に位置付けて、板状物８にレーザー加工溝８０を形成したならば、第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を図５の（b）において紙面に垂直な方向に例えば１０mm割り出し送りし、チャックテーブル３６を図６の（ａ）示す状態に位置付ける。そして、集光器５２２のZ軸方向位置を上記検出位置設定工程において設定した検出位置の始点位置から２番目の検出位置（基準位置プラス４０μm）に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつ加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図６の（ａ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー光線照射工程）。そして、図６の（b）に示すようにチャックテーブル３６を所定距離移動し設定されたX方向位置が集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、板状物８の上面には集光器５２２の始点位置から２番目の検出位置（基準位置プラス４０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０が形成される。
【００３１】
以後、上記割り出し送りと集光器５２２の各検出位置への位置付けおよびレーザー光線照射工程を順次実施し、上記検出位置設定工程において設定した検出位置の終点（基準位置マイナス５０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０を形成することにより、レーザー加工溝形成工程を終了する。このようにして、レーザー加工溝形成工程を実施することにより、図示の実施形態においては板状物８の上面には図７に示すように１１本のレーザー加工溝８０は１０mm間隔（L）で形成される。なお、レーザー加工溝８０の間隔は、後述するレーザー加工溝撮像工程において撮像手段６によって１本のレーザー加工溝８０を撮像し、表示手段７に表示する際に隣接するレーザー加工溝８０が表示されない値に設定される。
【００３２】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施したならば、板状物８に形成された１１本のレーザー加工溝８０をそれぞれ撮像手段６によって撮像するレーザー加工溝撮像工程を実施する。即ち、レーザー加工溝形成工程が実施された板状物８を保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の撮像領域に位置付ける。そして、板状物８の上面に形成された１１本のレーザー加工溝８０を順次撮像し、撮像した画像信号を制御手段１０に送る。
【００３３】
制御手段１０は、撮像手段６からの画像信号を入力したならば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されている上記検出位置設定工程において設定された上記図４に示す集光器５２２の検出位置に対応するレーザー加工溝８０を照合し、図８で示すレーザー加工溝マップを作成する。しかるに、図８で示すレーザー加工溝マップをそのまま表示すると、集光スポットの位置を見分けることが必ずしも容易ではない。そこで、本発明においては、制御手段１０は図８で示すレーザー加工溝マップのデータに基づいて、表示手段７に図９に示すように検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（基準位置マイナス５０μm）までの各検出位置に対応するレーザー加工溝８０を一直線上に表示する（レーザー加工溝表示工程）。このように検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（基準位置マイナス５０μm）までの各検出位置に対応するレーザー加工溝８０を一直線上に表示することにより、最も細い（最も幅が狭い）レーザー加工溝８０（図示の実施形態においては基準位置マイナス２０μmに対応するレーザー加工溝８０）を見分けることが極めて容易となる。従って、設計値から２０μm下方位置が集光スポット位置であることが容易に判る。
【符号の説明】
【００３４】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５３：集光点位置調整手段
５５：Z軸方向位置検出手段
６：撮像手段
７：表示手段
８：板状物
１０：制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工装置におけるレーザー光線を集光する集光器の集光スポット位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる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等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。
【０００３】
上述した半導体ウエーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿って内部に改質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【０００４】
また、半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってメカニカルブレーキング装置によって割断する方法が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にも、被加工物の所定高さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３４０８８０５号公報
【特許文献２】特開平１０−３０５４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、レーザー光線を集光する集光器によって集光される集光スポットの集光点の位置は、集光器の設計値NAによって決定されるが、集光器と被加工物保持手段との間隔が高精度に維持されない場合には加工物保持手段に保持された被加工物に対して集光スポットを適正に位置付けることができないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、レーザー光線を集光する集光器によって集光される集光スポットの光軸方向（Z軸方向）の位置を適正に検出することができるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物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集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）に相対的に加工送りする加工送り手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該レーザー光線照射手段を該被加工物保持手段の保持面に垂直な集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめる集光点位置調整手段と、該集光点位置調整手段による該集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段と、を具備するレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法であって、
該被加工物保持手段の保持面に所定の厚みを有する板状物を保持する板状物保持工程と、
該集光器によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって該集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、
該基準位置から誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、該集光器を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、
該検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける該検出位置に該集光器を順次位置付けるとともに該集光器の該検出位置を変更する都度割り出し送り手段を作動して所定間隔割り出し送りし、該集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、
該レーザー加工溝形成工程によって板状物に形成されたレーザー加工溝を該撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、
該レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法においては、検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける集光器の検出位置においてそれぞれ被加工物保持手段の保持面に保持された板状物に形成されたレーザー加工溝を、検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するので、最も細いレーザー加工溝（集光スポットによって形成されたレーザー加工溝）を見分けることが極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による集光スポット位置検出方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。
【図２】図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段を示すブロック図。
【図３】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法に用いる板状物を環状のフレームに装着された粘着テープに貼着した状態を示す斜視図。
【図４】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法における検出位置設定工程において設定された検出位置のZ軸方向位置を示す説明図。
【図５】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図６】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程の説明図。
【図７】図５および図６に示す本発明による集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝形成工程が実施された板状物の平面図。
【図８】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法において作成されるレーザー加工溝マップを示す図。
【図９】本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法におけるレーザー加工溝表示工程において表示手段に表示されるレーザー加工溝を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明によるレーザー加工装置の集光スポット位置検出方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１２】
図１には、本発明による集光スポット位置検出方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット５とを具備している。
【００１３】
上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す加工送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す加工送り方向に（X軸方向）移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持されたカバーテーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３６は、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３６には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。
【００１４】
上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。
【００１５】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出するためのX軸方向位置検出手段３７４を備えている。X軸方向位置検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。このX軸方向位置検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のX軸方向位置を検出する。
【００１６】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１７】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記第２の滑動ブロック３３のY軸方向位置を検出するためのY軸方向位置検出手段３８４を備えている。Y軸方向位置検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。このY軸方向位置検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６のY軸方向位置を検出する。
【００１８】
上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。
【００１９】
図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。
【００２０】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための集光点位置調整手段５３を具備している。集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびレーザー光線照射手段５２を案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することによりレーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。
【００２１】
図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、レーザー光線照射手段５２のZ軸方向位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５５を具備している。Z軸方向位置検出手段５５は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５５１と、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５５１に沿って移動する読み取りヘッド５５２とからなっている。このZ軸方向位置検出手段５５の読み取りヘッド５５２は、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。
【００２２】
図示のレーザー光線照射手段５２は、ケーシング５２１内に配設されたパルスレーザー光線発振手段（図示せず）と、ケーシング５２１の先端に配設されレーザー光線発振手段から発振されたパルスレーザー光線を集光して上記被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６上に保持された被加工物に照射する集光器５２２を具備している。
【００２３】
上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、上記レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段６が配設されている。この撮像手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００２４】
図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、図２に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記X軸方向位置検出手段３７４、Y軸方向位置検出手段３８４、Z軸方向位置検出手段５５、撮像手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、レーザー光線照射手段５２および表示手段７等に制御信号を出力する。
【００２５】
上述したレーザー加工装置１においては、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの光軸方向である集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置は、集光器５２２と被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６との間隔が高精度に維持されない場合にはチャックテーブル３６に保持された被加工物に対して集光スポットを適正に位置着けることができないという問題がある。従って、レーザー加工作業を開始するに際して、集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの光軸方向である集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置を検出することが必要である。以下、集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光スポットの集光点位置調整方向（Z軸方向）の位置の検出方法について説明する。
【００２６】
本発明による集光スポット位置検出方法を実施するには、先ず検出用の板状物を用意する。図示の実施形態においては、図３に示すように所定の厚みを有するシリコン基板からなる円形状の板状物８を環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着した状態で用意する。このようにして環状のフレームFに装着された粘着テープTの表面に貼着された板状物８は、上記図１に示すレーザー加工装置１の被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６の上面である保持面に粘着テープTを介して載置する。次に、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル３６上に粘着テープTを介して板状物８を吸引保持する（板状物保持工程）。そして、クランプ３６２によって環状のフレームFを固定する。
【００２７】
次に、集光器５２２によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物８の厚み（および図示の実施形態においては粘着テープTの厚み）とによって集光器５２２におけるZ軸方向の基準位置を設定する（基準位置設定工程）。即ち、集光器５２２の焦点距離の設計値に基づいてチャックテーブル３６上に粘着テープTを介して吸引保持された板状物８の上面に集光器５２２によって集光されるレーザー光線の設計値における集光スポットが位置付けられる基準位置を設定する。
【００２８】
上述したように基準位置設定工程を実施したならば、基準位置から設計値と実際の集光スポット位置との誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、集光器５２２を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する（検出位置設定工程）。即ち、集光器５２２による集光スポット位置の誤差範囲が基準位置に対して例えばプラス・マイナス４０μmであるならば、余裕をみて検出領域を基準位置に対して例えばプラス・マイナス５０μmに設定する。そして、集光器５２２を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を、例えば図４に示すように１０μm間隔で設定する。このように設定された集光器５２２を位置付ける検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（マイナス５０μm）までにおけるZ軸方向位置は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。
【００２９】
次に、検出位置設定工程において設定した始点から終点までの各検出位置に集光器５２２を順次位置付けるとともに集光器５２２の検出位置を変更する都度、割り出し送り手段（図示の実施形態においては第１の割り出し送り手段３８）を作動して所定間隔割り出し送りし、集光器５２２の各検出位置においてレーザー光線照射手段５２および加工送り手段３７を作動して被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６に保持された板状物８にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程を実施する。即ち、図５の(a)に示すようにチャックテーブル３６をパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５２の集光器５２２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、チャックテーブル３６に保持された板状物８におけるレーザー加工溝形成領域を集光器５２２の直下に位置付ける。そして、集光器５２２のZ軸方向位置を上記検出位置設定工程において設定した検出位置の始点位置（基準位置プラス５０μm）に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からシリコン基板からなる板状物８に対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線を照射しつつ加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図５の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー光線照射工程）。そして、図５の（b）に示すようにチャックテーブル３６を所定距離移動し設定されたX方向位置が集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、板状物８の上面には集光器５２２の検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０が形成される。
【００３０】
上述したように集光器５２２を検出位置の始点位置（基準位置プラス５０μm）に位置付けて、板状物８にレーザー加工溝８０を形成したならば、第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を図５の（b）において紙面に垂直な方向に例えば１０mm割り出し送りし、チャックテーブル３６を図６の（ａ）示す状態に位置付ける。そして、集光器５２２のZ軸方向位置を上記検出位置設定工程において設定した検出位置の始点位置から２番目の検出位置（基準位置プラス４０μm）に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５２の集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつ加工送り手段３７を作動してチャックテーブル３６を図６の（ａ）において矢印Ｘ２で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー光線照射工程）。そして、図６の（b）に示すようにチャックテーブル３６を所定距離移動し設定されたX方向位置が集光器５２２の直下位置に達したら、パルスレーザー光線の照射を停止するとともにチャックテーブル３６の移動を停止する。この結果、板状物８の上面には集光器５２２の始点位置から２番目の検出位置（基準位置プラス４０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０が形成される。
【００３１】
以後、上記割り出し送りと集光器５２２の各検出位置への位置付けおよびレーザー光線照射工程を順次実施し、上記検出位置設定工程において設定した検出位置の終点（基準位置マイナス５０μm）に対応したスポット径におけるレーザー加工溝８０を形成することにより、レーザー加工溝形成工程を終了する。このようにして、レーザー加工溝形成工程を実施することにより、図示の実施形態においては板状物８の上面には図７に示すように１１本のレーザー加工溝８０は１０mm間隔（L）で形成される。なお、レーザー加工溝８０の間隔は、後述するレーザー加工溝撮像工程において撮像手段６によって１本のレーザー加工溝８０を撮像し、表示手段７に表示する際に隣接するレーザー加工溝８０が表示されない値に設定される。
【００３２】
上述したレーザー加工溝形成工程を実施したならば、板状物８に形成された１１本のレーザー加工溝８０をそれぞれ撮像手段６によって撮像するレーザー加工溝撮像工程を実施する。即ち、レーザー加工溝形成工程が実施された板状物８を保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の撮像領域に位置付ける。そして、板状物８の上面に形成された１１本のレーザー加工溝８０を順次撮像し、撮像した画像信号を制御手段１０に送る。
【００３３】
制御手段１０は、撮像手段６からの画像信号を入力したならば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納されている上記検出位置設定工程において設定された上記図４に示す集光器５２２の検出位置に対応するレーザー加工溝８０を照合し、図８で示すレーザー加工溝マップを作成する。しかるに、図８で示すレーザー加工溝マップをそのまま表示すると、集光スポットの位置を見分けることが必ずしも容易ではない。そこで、本発明においては、制御手段１０は図８で示すレーザー加工溝マップのデータに基づいて、表示手段７に図９に示すように検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（基準位置マイナス５０μm）までの各検出位置に対応するレーザー加工溝８０を一直線上に表示する（レーザー加工溝表示工程）。このように検出位置の始点（基準位置プラス５０μm）から終点（基準位置マイナス５０μm）までの各検出位置に対応するレーザー加工溝８０を一直線上に表示することにより、最も細い（最も幅が狭い）レーザー加工溝８０（図示の実施形態においては基準位置マイナス２０μmに対応するレーザー加工溝８０）を見分けることが極めて容易となる。従って、設計値から２０μm下方位置が集光スポット位置であることが容易に判る。
【符号の説明】
【００３４】
１：レーザー加工装置
２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
５２：レーザー光線照射手段
５２２：集光器
５３：集光点位置調整手段
５５：Z軸方向位置検出手段
６：撮像手段
７：表示手段
８：板状物
１０：制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物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集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）に相対的に加工送りする加工送り手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該レーザー光線照射手段を該被加工物保持手段の保持面に垂直な集光点の光軸方向（Z軸方向）に移動せしめる集光点位置調整手段と、該集光点位置調整手段による該集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段と、を具備するレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法であって、
該被加工物保持手段の保持面に所定の厚みを有する板状物を保持する板状物保持工程と、
該集光器によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって該集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、
該基準位置から設計値と実際の集光スポット位置との誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、該集光器を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、
該検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける該検出位置に該集光器を順次位置付けるとともに該集光器の該検出位置を変更する都度割り出し送り手段を作動して所定間隔割り出し送りし、該集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、
該レーザー加工溝形成工程によって板状物に形成されたレーザー加工溝を該撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、
該レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法。
【請求項１】
被加工物を保持する保持面を備えた被加工物保持手段と、該被加工物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集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）に相対的に加工送りする加工送り手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを加工送り方向（X軸方向）と直交する割り出し送り方向（Y軸方向）に相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、該レーザー光線照射手段を該被加工物保持手段の保持面に垂直な集光点の光軸方向（Z軸方向）に移動せしめる集光点位置調整手段と、該集光点位置調整手段による該集光器のZ軸方向位置を検出するZ軸方向位置検出手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を撮像する撮像手段と、該撮像手段によって撮像された画像を表示する表示手段と、を具備するレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法であって、
該被加工物保持手段の保持面に所定の厚みを有する板状物を保持する板状物保持工程と、
該集光器によって集光されるレーザー光線の集光スポットの設計値と板状物の厚みとによって該集光器のZ軸方向の基準位置を設定する基準位置設定工程と、
該基準位置から設計値と実際の集光スポット位置との誤差範囲を超える検出領域を設定するとともに、該集光器を位置付ける検出位置の始点から終点までにおけるZ軸方向位置を設定する検出位置設定工程と、
該検出位置設定工程において設定した始点から終点までにおける該検出位置に該集光器を順次位置付けるとともに該集光器の該検出位置を変更する都度割り出し送り手段を作動して所定間隔割り出し送りし、該集光器の各検出位置においてレーザー光線照射手段および加工送り手段を作動して該被加工物保持手段に保持された板状物にそれぞれ所定長さのレーザー加工溝を形成するレーザー加工溝形成工程と、
該レーザー加工溝形成工程によって板状物に形成されたレーザー加工溝を該撮像手段によって撮像するレーザー加工溝撮像工程と、
該レーザー加工溝撮像工程によって撮像されたレーザー加工溝を該検出位置の始点から終点までの各検出位置に対応して一直線上に表示するレーザー加工溝表示工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工装置における集光スポット位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−７８７８５（Ｐ２０１３−７８７８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０３６８（Ｐ２０１１−２２０３６８）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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