ワークのエッジ検出装置及びレーザー加工方法及び装置
【課題】ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合にも、ワークのエッジを精度良く検出可能なワークのエッジ検出装置を提供する。
【解決手段】エッジ検出用レーザービーム発振手段と、該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、を具備する。
【解決手段】エッジ検出用レーザービーム発振手段と、該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークのエッジ検出装置及び該エッジ検出装置を使用したレーザー加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板等の表面に格子状に形成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、この区画されたそれぞれの領域に窒化ガリウム系化合物半導体等から形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、ストリートに沿って個々の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
このような光デバイスウエーハのストリートに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかし、サファイア基板はモース硬度が高く難切削材であるため、切削加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
【０００４】
近年、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームをストリートに沿って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外力を付与することによりウエーハを個々の光デバイスに割断する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。
【０００５】
一方、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工を施すには、ウエーハの加工始点及び加工終点となるウエーハのエッジを検出してウエーハが存在する範囲だけにレーザービームを照射する必要がある。
【０００６】
ウエーハのエッジを検出する方法として、ウエーハのエッジに対応する部分に高反射率面を設けたウエーハステージを利用することにより、ウエーハとウエーハを保持するステージの反射率の違いによってウエーハのエッジを検出する方法が特開平１０−１４４７４８号で提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示されたウエーハステージを利用する方法では、予め高反射率面を形成した位置が固定されているため、ウエーハステージ上に搭載するウエーハのインチ径も高反射率面の位置に応じて決定されるので、サイズの異なるウエーハに対しては利用できないという問題がある。
【０００８】
そこで、ステージ上に高反射率面を形成することなく、エッジ検出用レーザービームをウエーハ及びステージに照射して、その反射率の相違によってウエーハのエッジを検出する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、ワークがサファイアウエーハ等の透明物質によって形成されている場合には、この方式ではそのエッジを精度良く検出することは困難である。これは、一般的なサファイアは波長０．３μｍ〜５．０μｍに渡る光に対して８０パーセント前後の高い透過率を有するがゆえに、レーザービームをワークへと照射中にもワークを透過し、ワークを保持するステージからの反射光が高い強度で検出される。
【００１０】
レーザービームはコヒーレントビームであるため、ワーク表面での反射光がステージからの反射光との間で干渉を起こし、ワーク反射光の強度を大きく撹乱させる。この現象により、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合には、ワーク反射光の強度を利用してワークのエッジを精度良く検出することができないという問題がある。
【００１１】
よって、本発明の目的は、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合にも、ワークのエッジを精度良く検出可能なワークのエッジ検出装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合にも、ワークのエッジを検出してワークを加工可能なワークのレーザー加工方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明によると、保持面を有する保持手段で保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークのエッジを検出するワークのエッジ検出装置であって、エッジ検出用レーザービームを第１の光路に発振するエッジ検出用レーザービーム発振手段と、該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、を具備したことを特徴とするワークのエッジ検出装置が提供される。
【００１４】
好ましくは、ワークのエッジ検出装置は、コヒーレンス低下手段で変換された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを第１及び第２レーザービームに分岐するビーム分岐手段を更に具備し、前記ビームスプリッター及び前記受光素子は、第１及び第２レーザービームに対応して、それぞれ第１及び第２ビームスプリッター及び第１及び第２受光素子から構成される。
【００１５】
請求項４記載の発明によると、請求項１〜３のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置と、加工用レーザービームを発振する加工用レーザービーム発振手段とを備えたレーザー加工装置であって、前記集光器によって加工用レーザービームを集光し前記保持面に保持された前記ワークの表面に照射することを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１６】
請求項５記載の発明によると、保持面を有する保持手段に保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークを加工用レーザービームにより加工するレーザー加工方法であって、該保持面又は該ワークの表面に低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを照射して、該ワークのエッジ部を検出するワークエッジ位置検出工程と、該ワークエッジ位置検出工程で検出したワークエッジ位置に基づいて、該ワークにレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を具備したことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のワークのエッジ検出装置によると、サファイアウエーハ等のエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークであっても、反射光の干渉成分を取り除くことができ、ワーク表面からの反射光の強度と保持面からの反射光の強度との差から精度良くワークのエッジを検出することが可能となる。
【００１８】
また、コヒーレンス低下手段によりコヒーレンスが低下された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームをワーク上に集光させることによって、白色光等のインコヒーレントビームに比較してその焦点のスポット径をより小さくすることができ、エッジの位置情報に関しても高い分解能を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のワークのエッジ検出装置を採用したレーザー加工装置の概略構成図を示している。
【００２０】
レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００２１】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００２２】
第２スライドブロック１０上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたＬＥＤウエーハ等のワークをクランプするクランパ３０が設けられている。
【００２３】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザービーム発振手段３４を収容したケーシング３５が取り付けられている。レーザービーム発振手段３４は、後で詳細に説明するように、加工用レーザービーム発振手段とワークのエッジ検出用レーザービーム発振手段を含んでいる。
【００２４】
これらのレーザービーム発振手段から発振された加工用及びエッジ検出用レーザービームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６の対物レンズによって集光されてチャックテーブル２８に保持されているＬＥＤウエーハ等のワークに照射される。
【００２５】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列して加工用レーザービーム照射手段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３８が配設されている。
【００２６】
撮像手段３８は、可視光によって撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子の他に、ワークに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号は後述するコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２７】
コントローラ４０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）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４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）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２８】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２９】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００３０】
撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザービーム照射手段３４等に制御信号が出力される。
【００３１】
図２に示すように、レーザー加工装置２の加工対象であるＬＥＤウエーハ等の光デバイスウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数の光デバイスＤが形成されている。
【００３２】
光デバイスウエーハＷは、サファイア基板の上述したように区画されたそれぞれの領域に窒化ガリウム系化合物半導体等から形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスが積層されて構成されている。
【００３３】
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ３０により環状フレームＦをクランプすることによりチャックテーブル２８上に支持固定される。
【００３４】
図１に示したレーザー加工装置２でＬＥＤウエーハ等のウエーハＷをレーザービームで加工するには、加工用レーザービームをウエーハＷ表面だけに照射するために、ウエーハＷのエッジを検出する必要がある。
【００３５】
そこで、エッジ検出用レーザービームを光デバイスウエーハＷ及びダイシングテープＴに照射して、その反射率の相違によってウエーハＷのエッジを検出する方法が考えられる。
【００３６】
しかし、上述したように、ウエーハＷがサファイア基板等の透明物質によって形成されている場合には、この方式ではエッジを精度良く検出することは困難である。その理由は、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、ウエーハＷ表面での反射光がダイシングテープＴからの反射光との間で干渉を起こし、ウエーハＷ反射光の強度を大きく撹乱させるからである。これを以下に説明する。
【００３７】
観測時刻ｔにおいて、ウエーハの表面からの反射光Ｉ１とウエーハＷの裏面及びダイシングテープＴとの接合面からの反射光Ｉ２との合成強度をＩとすると、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋２（Ｉ１Ｉ２）１／２ＲｅＶ１（ｔ１）Ｖ２（ｔ２） … （１）
となり、ウエーハＷの表面からの反射光Ｉ１とウエーハＷの裏面及びダイシングテープＴとの接合面からの反射光Ｉ２との和の他に干渉に関する項が現れる。
【００３８】
ただし、Ｖ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）は各々の光の波動関数であり、その直交積の期待値〔Ｖ１（ｔ１）Ｖ２（ｔ２）〕は相互コヒーレンス関数と呼ばれ、これを低下させることによって干渉の与える光強度への影響を緩和することが可能となる。
【００３９】
相互コヒーレンス関数の値を低下させるための手段として、本発明では空間的コヒーレンスを低下させる方法を提案する。まず、従来型のエッジ検出器で用いるコヒーレント光として、位相が揃っており、空間的に一様方向に伝播していく場合を考える。コヒーレント光源から出射された光が位相の揃った球面波とすると、
【００４０】
【数１】
【００４１】
と表記する。ここで、Ａｍは出射位置に依存する光強度、ｒｍは光線の出射位置で、ｅｉ（ｋｒｍ−ｗｔ）／ｒｍ２は振動項である。波面が揃っているため、
ｔ−ｒｍ／ｃ＝一定 … （３）
であり、式（１）は、
【００４２】
【数２】
【００４３】
となる。
【００４４】
コヒーレント伝播光のモデルをインターフェログラムを用いて評価した一例を図３に示す。この系においては、自己コヒーレンス関数を低下させる要因として、光の出射位置依存による波動関数のばらつきの程度であり、式（１）における干渉光の影響が大きく現れている。
【００４５】
次に、図４に示すように空間コヒーレンス外乱領域６６を設けたモデルを考える。コヒーレント光源６２から出射されたコヒーレントセンシングビーム６４は空間コヒーレンス外乱領域６６を通過することにより波面のばらつきが生じ、
【００４６】
【数３】
【００４７】
となる。ただし、波面のばらつきによる波動関数のずれを、光強度の項に遅延時間τを加えることにより与えている。これを式（４）と比較すると、干渉する各々の光の相互相関性が低下する。
【００４８】
このような特性を持つ光をインターフェログラムを用いてその干渉性を評価した一例を図５に示す。このような特性を有する光を採用することによって、干渉の影響を小さくすることが可能である。
【００４９】
次に、図６を参照して本発明実施形態のワークのエッジ検出装置について説明する。符号６８は加工用レーザービームを発振するＹＡＧレーザーであり、例えばＹＡＧレーザーの第３高調波発生（ＴＨＧ）である波長３５５ｎｍのレーザービームを加工用レーザービームとして利用する。
【００５０】
ＹＡＧレーザー６８から出射された加工用レーザービームは対物レンズ７０によりチャックテーブル２８上にダイシングテープＴを介して保持されたサファイアウエーハ等の光デバイスウエーハＷ中に集光され、ウエーハＷ内にストリートＳ１又はＳ２に沿った変質層を形成する。
【００５１】
７２はコヒーレント光源としてのＨｅ−Ｎｅレーザーであり、ウエーハＷのエッジ検出用のコヒーレントセンシングレーザービームを出射する。Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されるレーザービームは、例えば波長６３３ｎｍ、出力１０ｍＷ、ビーム径１．０ｍｍである。
【００５２】
本実施形態では、空間コヒーレンス外乱領域を与える光学素子としてマルチモード光ファイバ７８を採用する。マルチモード光ファイバは、Ｖ値（アッベ数）が単一モード定数２．４よりも十分大きいコア径を有する光ファイバであり、ファイバ内に複数の伝搬経路を持たせることによって空間的コヒーレンスを低下させる。尚、空間コヒーレンス外乱領域を与える光学素子はマルチモード光ファイバに限定されるものではなく、例えばディフュザー、光拡散ガラス等も採用可能である。
【００５３】
コヒーレントレーザービームのコヒーレンスを本発明の目的に合うように十分低下させるには、３〜１０ｍのマルチモード光ファイバが必要であり、好ましくは４〜７ｍのマルチモード光ファイバ７８を使用する。
【００５４】
Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されたセンシングレーザービーム７４は、レンズ７６によりマルチモード光ファイバ７８に結合される。マルチモード光ファイバ７８を伝搬するセンシングビームはその中間に配置されたカプラ８０によりその強度比を１対１に２分岐され、マルチモード光ファイバ８２，８４中を伝搬する。
【００５５】
マルチモード光ファイバ７８，８２，８４を伝搬中に、Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されたコヒーレントセンシングレーザービーム７４はそのコヒーレンスを低下され、低コヒーレントレーザービームとなってファイバ端に配置されたコリメートレンズ８６ａ，８６ｂに入射される。
【００５６】
本明細書で使用する低コヒーレントレーザービームという用語は、白色光等のインコヒーレントビームではなく、ある程度のコヒーレンスを維持している状態をいう。マルチモード光ファイバ７８，８２，８４は例えばプラスチック光ファイバから形成される。
【００５７】
カプラ８０としては、例えば２本のマルチモード光ファイバをスプライシング接続することにより得ることができる。この場合、本実施形態では、マルチモード光ファイバ７８とマルチモード光ファイバ８２が同一光ファイバであり、マルチモード光ファイバ７８の中間部分にマルチモード光ファイバ８４をスプライシング接続することにより、分岐比１対１のカプラ８０を得ることができる。
【００５８】
カプラ８０により２分割されたセンシングビームはマルチモード光ファイバ８２，８４を伝搬して、ファイバ端に配置されたコリメートレンズ８６ａ，８６ｂによりＨｅ−Ｎｅレーザー７２が出射するレーザービームと同程度のビーム径へとコリメートされる。
【００５９】
コリメートレンズ８６ａによりコリメートされたセンシングビーム８８ａは無偏光ビームスプリッタ９０ａにより約１：１に分割され、コリメートレンズ８６ｂによりコリメートされたセンシングビーム８８ｂは無偏光ビームスプリッター９０ｂにより約１対１に分割される。
【００６０】
ビームスプリッター９０ａ，９０ｂを透過したセンシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０に到達する前に符号９２で示す位置で交差される。センシングビームをこのように対物レンズ７０の前で交差させることにより、反射ビームを同一の光路に戻すことができる。
【００６１】
センシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０により集光され、チャックテーブル２８によりその第１焦点近傍の高さ位置に保持されたウエーハＷ又はダイシングテープＴに照射される。
【００６２】
チャックテーブル２８をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、ウエーハＷ及びダイシングテープＴはセンシングビーム８８ａ，８８ｂに対してその検出位置を変化させる。
【００６３】
ここで、ダイシングテープＴはセンシングビームの反射率がウエーハＷに対して小さいものを採用するのが好ましいが、同程度の反射率であってもセンシングビームがウエーハＷに照射された場合には、センシングビームがウエーハＷ表面及びウエーハＷとダイシングテープＴの界面で反射されるため、その合成反射光はダイシングテープＴのみからの反射光よりもその強度が強いため、ウエーハＷのエッジを検出可能である。
【００６４】
エッジ検出器によるセンシングビームを加工用レーザービームに比して時間的に先行させなければならないため、各々のセンシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０の光軸との位置関係に特定の傾きを持つように設定されており、これによってセンシングビーム８８ａ，８８ｂによる第１焦点が加工用レーザービームの焦点よりも加工方向前方に形成される。
【００６５】
加工屑の飛散を考慮すると、例えば加工用レーザービームの焦点から１．５ｍｍ以上前方に第１焦点が形成されるのが好ましい。このように設定することにより、１回のウエーハ走査でウエーハＷのエッジ検出と、エッジ検出に基づいたウエーハＷの加工を行うことができる。
【００６６】
尚、本実施形態で二つのセンシングビーム８８ａ，８８ｂを加工用レーザービームの両側に照射しているのは、チャックテーブル２８の一方向の移動だけでなく両方向の移動に対してレーザー加工を可能とするためである。
【００６７】
ウエーハＷへ照射されたセンシングビームは、ウエーハＷ表面及びウエーハＷとダイシングテープＴとの界面により反射され、対物レンズ７０を逆送して無偏光ビームスプリッター９０ａ，９０ｂに到達する。
【００６８】
無偏光ビームスプリッター９０ａ，９０ｂで反射されたセンシングビームは、集光レンズ９４ａ，９４ｂにより例えばフォトダイオード（ＰＤ）等のフォトディテクタ９６ａ，９６ｂの受光面近傍にその第２焦点をそれぞれ形成する。フォトディテクタ９６ａ，９６ｂとしては、センシングビームの波長（６３３ｎｍ）に対して十分に感度の高いものを採用する。
【００６９】
フォトディテクタ９６ａ，９６ｂはセンシングビームの受光量に応じた大きさの電気信号を出力し、この電気信号は図１に示したコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力され、コントローラ４０内で処理される。フォトディテクタ９６ａ，９６ｂの電気信号は、カプラ８０により分割されたセンシングビーム８８ａ，８８ｂの内その第１焦点が加工方向前方に位置する方のものを採用する。
【００７０】
チャックテーブル２８の移動によって第１焦点がウエーハＷからダイシングテープＴへ変化したときの、フォトディテクタ９６ａ又は９６ｂからの出力として得られる信号強度の一例を図７に示す。
【００７１】
図７において、９８，１０２はダイシングテープＴで反射されたセンシングビームの信号強度であり、１００はウエーハＷ表面とウエーハＷとダイシングテープＴとの界面で反射された合成反射光からなるセンシングビームの信号強度を示している。ここで、信号閾値１０１を設定し、信号強度が信号閾値１０１を超えた際の座標を読むことによって、ウエーハＷのエッジの位置１０４，１０６を検出することができる。
【００７２】
本実施形態では、センシングレーザービーム７４をマルチモード光ファイバ７８を通過させることにより、そのコヒーレンスの程度を低下させたセンシングビームをウエーハＷ又はダイシングテープＴに照射することにより、サファイアウエーハ等のエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークであっても、反射光の干渉成分を取り除くことができ、ウエーハＷ表面からの反射光とウエーハＷとダイシングテープＴとの界面からの反射光との合成反射光の強度とダイシングテープＴからの反射光の強度との差から精度良くウエーハＷのエッジ位置を検出することができる。
【００７３】
また、マルチモード光ファイバ７８によりコヒーレンスが低下された低コヒーレントセンシングビームをウエーハＷ上に集光させることによって、白色光等のインコヒーレントビームに比較してその焦点のスポット径をより小さくすることができ、エッジの位置情報に関しても高い分解能を達成することができる。
【００７４】
上述した実施形態では、本発明のエッジ検出装置をサファイアウエーハＷに適用した例について説明したが、本発明のワークはこれに限定されるものではなく、センシングビームに対して透明なガラス、基板、パッケージ等が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明のワークのエッジ検出装置が適用可能なレーザー加工装置の概略構成図である。
【図２】フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。
【図３】コヒーレント光源からの出射ビームによる干渉の例を示す図である。
【図４】コヒーレント光源からの出射ビームのコヒーレンスを低下させる手段の説明図である。
【図５】コヒーレンスを低下されたセンシングビームの干渉の例を示す図である。
【図６】本発明実施形態のワークのエッジ検出装置の概略構成図である。
【図７】本発明実施形態のエッジ検出装置の信号出力の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
２ レーザー加工装置
２８ チャックテーブル
３４ レーザービーム照射手段
３６ 集光器
３８ 撮像手段
４０ コントローラ
６２ コヒーレント光源
６６ 空間コヒーレンス外乱領域
６８ ＹＡＧレーザー
７０ 対物レンズ
７２ Ｈｅ−Ｎｅレーザー
７８，８２，８４ マルチモード光ファイバ
８６ａ，８６ｂ コリメートレンズ
８８ａ，８８ｂ センシングビーム
９０ａ，９０ｂ 無偏光ビームスプリッター
９６ａ，９６ｂ フォトディテクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークのエッジ検出装置及び該エッジ検出装置を使用したレーザー加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板等の表面に格子状に形成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、この区画されたそれぞれの領域に窒化ガリウム系化合物半導体等から形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、ストリートに沿って個々の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
このような光デバイスウエーハのストリートに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかし、サファイア基板はモース硬度が高く難切削材であるため、切削加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
【０００４】
近年、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザービームをストリートに沿って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外力を付与することによりウエーハを個々の光デバイスに割断する方法が提案されている（例えば、特開平１０−３０５４２０号公報参照）。
【０００５】
一方、ウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工を施すには、ウエーハの加工始点及び加工終点となるウエーハのエッジを検出してウエーハが存在する範囲だけにレーザービームを照射する必要がある。
【０００６】
ウエーハのエッジを検出する方法として、ウエーハのエッジに対応する部分に高反射率面を設けたウエーハステージを利用することにより、ウエーハとウエーハを保持するステージの反射率の違いによってウエーハのエッジを検出する方法が特開平１０−１４４７４８号で提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０５４２０号公報
【特許文献２】特開平１０−１４４７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示されたウエーハステージを利用する方法では、予め高反射率面を形成した位置が固定されているため、ウエーハステージ上に搭載するウエーハのインチ径も高反射率面の位置に応じて決定されるので、サイズの異なるウエーハに対しては利用できないという問題がある。
【０００８】
そこで、ステージ上に高反射率面を形成することなく、エッジ検出用レーザービームをウエーハ及びステージに照射して、その反射率の相違によってウエーハのエッジを検出する方法が考えられる。
【０００９】
しかし、ワークがサファイアウエーハ等の透明物質によって形成されている場合には、この方式ではそのエッジを精度良く検出することは困難である。これは、一般的なサファイアは波長０．３μｍ〜５．０μｍに渡る光に対して８０パーセント前後の高い透過率を有するがゆえに、レーザービームをワークへと照射中にもワークを透過し、ワークを保持するステージからの反射光が高い強度で検出される。
【００１０】
レーザービームはコヒーレントビームであるため、ワーク表面での反射光がステージからの反射光との間で干渉を起こし、ワーク反射光の強度を大きく撹乱させる。この現象により、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合には、ワーク反射光の強度を利用してワークのエッジを精度良く検出することができないという問題がある。
【００１１】
よって、本発明の目的は、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合にも、ワークのエッジを精度良く検出可能なワークのエッジ検出装置を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、ワークがエッジ検出用レーザービームに対して透明である場合にも、ワークのエッジを検出してワークを加工可能なワークのレーザー加工方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１記載の発明によると、保持面を有する保持手段で保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークのエッジを検出するワークのエッジ検出装置であって、エッジ検出用レーザービームを第１の光路に発振するエッジ検出用レーザービーム発振手段と、該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、を具備したことを特徴とするワークのエッジ検出装置が提供される。
【００１４】
好ましくは、ワークのエッジ検出装置は、コヒーレンス低下手段で変換された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを第１及び第２レーザービームに分岐するビーム分岐手段を更に具備し、前記ビームスプリッター及び前記受光素子は、第１及び第２レーザービームに対応して、それぞれ第１及び第２ビームスプリッター及び第１及び第２受光素子から構成される。
【００１５】
請求項４記載の発明によると、請求項１〜３のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置と、加工用レーザービームを発振する加工用レーザービーム発振手段とを備えたレーザー加工装置であって、前記集光器によって加工用レーザービームを集光し前記保持面に保持された前記ワークの表面に照射することを特徴とするレーザー加工装置が提供される。
【００１６】
請求項５記載の発明によると、保持面を有する保持手段に保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークを加工用レーザービームにより加工するレーザー加工方法であって、該保持面又は該ワークの表面に低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを照射して、該ワークのエッジ部を検出するワークエッジ位置検出工程と、該ワークエッジ位置検出工程で検出したワークエッジ位置に基づいて、該ワークにレーザー加工を施すレーザー加工工程と、を具備したことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のワークのエッジ検出装置によると、サファイアウエーハ等のエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークであっても、反射光の干渉成分を取り除くことができ、ワーク表面からの反射光の強度と保持面からの反射光の強度との差から精度良くワークのエッジを検出することが可能となる。
【００１８】
また、コヒーレンス低下手段によりコヒーレンスが低下された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームをワーク上に集光させることによって、白色光等のインコヒーレントビームに比較してその焦点のスポット径をより小さくすることができ、エッジの位置情報に関しても高い分解能を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明のワークのエッジ検出装置を採用したレーザー加工装置の概略構成図を示している。
【００２０】
レーザー加工装置２は、静止基台４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック６を含んでいる。第１スライドブロック６は、ボールねじ８及びパルスモータ１０から構成される加工送り手段１２により一対のガイドレール１４に沿って加工送り方向、すなわちＸ軸方向に移動される。
【００２１】
第１スライドブロック６上には第２スライドブロック１６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第２スライドブロック１６はボールねじ１８及びパルスモータ２０から構成される割り出し送り手段２２により一対のガイドレール２４に沿って割り出し方向、すなわちＹ軸方向に移動される。
【００２２】
第２スライドブロック１０上には円筒支持部材２６を介してチャックテーブル２８が搭載されており、チャックテーブル２８は加工送り手段１２及び割り出し送り手段２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたＬＥＤウエーハ等のワークをクランプするクランパ３０が設けられている。
【００２３】
静止基台４にはコラム３２が立設されており、このコラム３２にはレーザービーム発振手段３４を収容したケーシング３５が取り付けられている。レーザービーム発振手段３４は、後で詳細に説明するように、加工用レーザービーム発振手段とワークのエッジ検出用レーザービーム発振手段を含んでいる。
【００２４】
これらのレーザービーム発振手段から発振された加工用及びエッジ検出用レーザービームは、ケーシング３５の先端に取り付けられた集光器３６の対物レンズによって集光されてチャックテーブル２８に保持されているＬＥＤウエーハ等のワークに照射される。
【００２５】
ケーシング３５の先端部には、集光器３６とＸ軸方向に整列して加工用レーザービーム照射手段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３８が配設されている。
【００２６】
撮像手段３８は、可視光によって撮像する通常のＣＣＤ等の撮像素子の他に、ワークに赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号は後述するコントローラ（制御手段）４０に送信される。
【００２７】
コントローラ４０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）４２と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４４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）４６と、カウンタ４８と、入力インターフェイス５０と、出力インターフェイス５２とを備えている。
【００２８】
５６は案内レール１４に沿って配設されたリニアスケール５４と、第１スライドブロック６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段５６の検出信号はコントローラ４０の入力エンターフェイス５０に入力される。
【００２９】
６０はガイドレール２４に沿って配設されたリニアスケール５８と第２スライドブロック１６に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段６０の検出信号はコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。
【００３０】
撮像手段３８で撮像した画像信号もコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力される。一方、コントローラ４０の出力インターフェイス５２からはパルスモータ１０、パルスモータ２０、レーザービーム照射手段３４等に制御信号が出力される。
【００３１】
図２に示すように、レーザー加工装置２の加工対象であるＬＥＤウエーハ等の光デバイスウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数の光デバイスＤが形成されている。
【００３２】
光デバイスウエーハＷは、サファイア基板の上述したように区画されたそれぞれの領域に窒化ガリウム系化合物半導体等から形成された発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光デバイスが積層されて構成されている。
【００３３】
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ３０により環状フレームＦをクランプすることによりチャックテーブル２８上に支持固定される。
【００３４】
図１に示したレーザー加工装置２でＬＥＤウエーハ等のウエーハＷをレーザービームで加工するには、加工用レーザービームをウエーハＷ表面だけに照射するために、ウエーハＷのエッジを検出する必要がある。
【００３５】
そこで、エッジ検出用レーザービームを光デバイスウエーハＷ及びダイシングテープＴに照射して、その反射率の相違によってウエーハＷのエッジを検出する方法が考えられる。
【００３６】
しかし、上述したように、ウエーハＷがサファイア基板等の透明物質によって形成されている場合には、この方式ではエッジを精度良く検出することは困難である。その理由は、発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、ウエーハＷ表面での反射光がダイシングテープＴからの反射光との間で干渉を起こし、ウエーハＷ反射光の強度を大きく撹乱させるからである。これを以下に説明する。
【００３７】
観測時刻ｔにおいて、ウエーハの表面からの反射光Ｉ１とウエーハＷの裏面及びダイシングテープＴとの接合面からの反射光Ｉ２との合成強度をＩとすると、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＋２（Ｉ１Ｉ２）１／２ＲｅＶ１（ｔ１）Ｖ２（ｔ２） … （１）
となり、ウエーハＷの表面からの反射光Ｉ１とウエーハＷの裏面及びダイシングテープＴとの接合面からの反射光Ｉ２との和の他に干渉に関する項が現れる。
【００３８】
ただし、Ｖ１（ｔ），Ｖ２（ｔ）は各々の光の波動関数であり、その直交積の期待値〔Ｖ１（ｔ１）Ｖ２（ｔ２）〕は相互コヒーレンス関数と呼ばれ、これを低下させることによって干渉の与える光強度への影響を緩和することが可能となる。
【００３９】
相互コヒーレンス関数の値を低下させるための手段として、本発明では空間的コヒーレンスを低下させる方法を提案する。まず、従来型のエッジ検出器で用いるコヒーレント光として、位相が揃っており、空間的に一様方向に伝播していく場合を考える。コヒーレント光源から出射された光が位相の揃った球面波とすると、
【００４０】
【数１】
【００４１】
と表記する。ここで、Ａｍは出射位置に依存する光強度、ｒｍは光線の出射位置で、ｅｉ（ｋｒｍ−ｗｔ）／ｒｍ２は振動項である。波面が揃っているため、
ｔ−ｒｍ／ｃ＝一定 … （３）
であり、式（１）は、
【００４２】
【数２】
【００４３】
となる。
【００４４】
コヒーレント伝播光のモデルをインターフェログラムを用いて評価した一例を図３に示す。この系においては、自己コヒーレンス関数を低下させる要因として、光の出射位置依存による波動関数のばらつきの程度であり、式（１）における干渉光の影響が大きく現れている。
【００４５】
次に、図４に示すように空間コヒーレンス外乱領域６６を設けたモデルを考える。コヒーレント光源６２から出射されたコヒーレントセンシングビーム６４は空間コヒーレンス外乱領域６６を通過することにより波面のばらつきが生じ、
【００４６】
【数３】
【００４７】
となる。ただし、波面のばらつきによる波動関数のずれを、光強度の項に遅延時間τを加えることにより与えている。これを式（４）と比較すると、干渉する各々の光の相互相関性が低下する。
【００４８】
このような特性を持つ光をインターフェログラムを用いてその干渉性を評価した一例を図５に示す。このような特性を有する光を採用することによって、干渉の影響を小さくすることが可能である。
【００４９】
次に、図６を参照して本発明実施形態のワークのエッジ検出装置について説明する。符号６８は加工用レーザービームを発振するＹＡＧレーザーであり、例えばＹＡＧレーザーの第３高調波発生（ＴＨＧ）である波長３５５ｎｍのレーザービームを加工用レーザービームとして利用する。
【００５０】
ＹＡＧレーザー６８から出射された加工用レーザービームは対物レンズ７０によりチャックテーブル２８上にダイシングテープＴを介して保持されたサファイアウエーハ等の光デバイスウエーハＷ中に集光され、ウエーハＷ内にストリートＳ１又はＳ２に沿った変質層を形成する。
【００５１】
７２はコヒーレント光源としてのＨｅ−Ｎｅレーザーであり、ウエーハＷのエッジ検出用のコヒーレントセンシングレーザービームを出射する。Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されるレーザービームは、例えば波長６３３ｎｍ、出力１０ｍＷ、ビーム径１．０ｍｍである。
【００５２】
本実施形態では、空間コヒーレンス外乱領域を与える光学素子としてマルチモード光ファイバ７８を採用する。マルチモード光ファイバは、Ｖ値（アッベ数）が単一モード定数２．４よりも十分大きいコア径を有する光ファイバであり、ファイバ内に複数の伝搬経路を持たせることによって空間的コヒーレンスを低下させる。尚、空間コヒーレンス外乱領域を与える光学素子はマルチモード光ファイバに限定されるものではなく、例えばディフュザー、光拡散ガラス等も採用可能である。
【００５３】
コヒーレントレーザービームのコヒーレンスを本発明の目的に合うように十分低下させるには、３〜１０ｍのマルチモード光ファイバが必要であり、好ましくは４〜７ｍのマルチモード光ファイバ７８を使用する。
【００５４】
Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されたセンシングレーザービーム７４は、レンズ７６によりマルチモード光ファイバ７８に結合される。マルチモード光ファイバ７８を伝搬するセンシングビームはその中間に配置されたカプラ８０によりその強度比を１対１に２分岐され、マルチモード光ファイバ８２，８４中を伝搬する。
【００５５】
マルチモード光ファイバ７８，８２，８４を伝搬中に、Ｈｅ−Ｎｅレーザー７２から出射されたコヒーレントセンシングレーザービーム７４はそのコヒーレンスを低下され、低コヒーレントレーザービームとなってファイバ端に配置されたコリメートレンズ８６ａ，８６ｂに入射される。
【００５６】
本明細書で使用する低コヒーレントレーザービームという用語は、白色光等のインコヒーレントビームではなく、ある程度のコヒーレンスを維持している状態をいう。マルチモード光ファイバ７８，８２，８４は例えばプラスチック光ファイバから形成される。
【００５７】
カプラ８０としては、例えば２本のマルチモード光ファイバをスプライシング接続することにより得ることができる。この場合、本実施形態では、マルチモード光ファイバ７８とマルチモード光ファイバ８２が同一光ファイバであり、マルチモード光ファイバ７８の中間部分にマルチモード光ファイバ８４をスプライシング接続することにより、分岐比１対１のカプラ８０を得ることができる。
【００５８】
カプラ８０により２分割されたセンシングビームはマルチモード光ファイバ８２，８４を伝搬して、ファイバ端に配置されたコリメートレンズ８６ａ，８６ｂによりＨｅ−Ｎｅレーザー７２が出射するレーザービームと同程度のビーム径へとコリメートされる。
【００５９】
コリメートレンズ８６ａによりコリメートされたセンシングビーム８８ａは無偏光ビームスプリッタ９０ａにより約１：１に分割され、コリメートレンズ８６ｂによりコリメートされたセンシングビーム８８ｂは無偏光ビームスプリッター９０ｂにより約１対１に分割される。
【００６０】
ビームスプリッター９０ａ，９０ｂを透過したセンシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０に到達する前に符号９２で示す位置で交差される。センシングビームをこのように対物レンズ７０の前で交差させることにより、反射ビームを同一の光路に戻すことができる。
【００６１】
センシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０により集光され、チャックテーブル２８によりその第１焦点近傍の高さ位置に保持されたウエーハＷ又はダイシングテープＴに照射される。
【００６２】
チャックテーブル２８をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより、ウエーハＷ及びダイシングテープＴはセンシングビーム８８ａ，８８ｂに対してその検出位置を変化させる。
【００６３】
ここで、ダイシングテープＴはセンシングビームの反射率がウエーハＷに対して小さいものを採用するのが好ましいが、同程度の反射率であってもセンシングビームがウエーハＷに照射された場合には、センシングビームがウエーハＷ表面及びウエーハＷとダイシングテープＴの界面で反射されるため、その合成反射光はダイシングテープＴのみからの反射光よりもその強度が強いため、ウエーハＷのエッジを検出可能である。
【００６４】
エッジ検出器によるセンシングビームを加工用レーザービームに比して時間的に先行させなければならないため、各々のセンシングビーム８８ａ，８８ｂは対物レンズ７０の光軸との位置関係に特定の傾きを持つように設定されており、これによってセンシングビーム８８ａ，８８ｂによる第１焦点が加工用レーザービームの焦点よりも加工方向前方に形成される。
【００６５】
加工屑の飛散を考慮すると、例えば加工用レーザービームの焦点から１．５ｍｍ以上前方に第１焦点が形成されるのが好ましい。このように設定することにより、１回のウエーハ走査でウエーハＷのエッジ検出と、エッジ検出に基づいたウエーハＷの加工を行うことができる。
【００６６】
尚、本実施形態で二つのセンシングビーム８８ａ，８８ｂを加工用レーザービームの両側に照射しているのは、チャックテーブル２８の一方向の移動だけでなく両方向の移動に対してレーザー加工を可能とするためである。
【００６７】
ウエーハＷへ照射されたセンシングビームは、ウエーハＷ表面及びウエーハＷとダイシングテープＴとの界面により反射され、対物レンズ７０を逆送して無偏光ビームスプリッター９０ａ，９０ｂに到達する。
【００６８】
無偏光ビームスプリッター９０ａ，９０ｂで反射されたセンシングビームは、集光レンズ９４ａ，９４ｂにより例えばフォトダイオード（ＰＤ）等のフォトディテクタ９６ａ，９６ｂの受光面近傍にその第２焦点をそれぞれ形成する。フォトディテクタ９６ａ，９６ｂとしては、センシングビームの波長（６３３ｎｍ）に対して十分に感度の高いものを採用する。
【００６９】
フォトディテクタ９６ａ，９６ｂはセンシングビームの受光量に応じた大きさの電気信号を出力し、この電気信号は図１に示したコントローラ４０の入力インターフェイス５０に入力され、コントローラ４０内で処理される。フォトディテクタ９６ａ，９６ｂの電気信号は、カプラ８０により分割されたセンシングビーム８８ａ，８８ｂの内その第１焦点が加工方向前方に位置する方のものを採用する。
【００７０】
チャックテーブル２８の移動によって第１焦点がウエーハＷからダイシングテープＴへ変化したときの、フォトディテクタ９６ａ又は９６ｂからの出力として得られる信号強度の一例を図７に示す。
【００７１】
図７において、９８，１０２はダイシングテープＴで反射されたセンシングビームの信号強度であり、１００はウエーハＷ表面とウエーハＷとダイシングテープＴとの界面で反射された合成反射光からなるセンシングビームの信号強度を示している。ここで、信号閾値１０１を設定し、信号強度が信号閾値１０１を超えた際の座標を読むことによって、ウエーハＷのエッジの位置１０４，１０６を検出することができる。
【００７２】
本実施形態では、センシングレーザービーム７４をマルチモード光ファイバ７８を通過させることにより、そのコヒーレンスの程度を低下させたセンシングビームをウエーハＷ又はダイシングテープＴに照射することにより、サファイアウエーハ等のエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークであっても、反射光の干渉成分を取り除くことができ、ウエーハＷ表面からの反射光とウエーハＷとダイシングテープＴとの界面からの反射光との合成反射光の強度とダイシングテープＴからの反射光の強度との差から精度良くウエーハＷのエッジ位置を検出することができる。
【００７３】
また、マルチモード光ファイバ７８によりコヒーレンスが低下された低コヒーレントセンシングビームをウエーハＷ上に集光させることによって、白色光等のインコヒーレントビームに比較してその焦点のスポット径をより小さくすることができ、エッジの位置情報に関しても高い分解能を達成することができる。
【００７４】
上述した実施形態では、本発明のエッジ検出装置をサファイアウエーハＷに適用した例について説明したが、本発明のワークはこれに限定されるものではなく、センシングビームに対して透明なガラス、基板、パッケージ等が含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明のワークのエッジ検出装置が適用可能なレーザー加工装置の概略構成図である。
【図２】フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。
【図３】コヒーレント光源からの出射ビームによる干渉の例を示す図である。
【図４】コヒーレント光源からの出射ビームのコヒーレンスを低下させる手段の説明図である。
【図５】コヒーレンスを低下されたセンシングビームの干渉の例を示す図である。
【図６】本発明実施形態のワークのエッジ検出装置の概略構成図である。
【図７】本発明実施形態のエッジ検出装置の信号出力の例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
２ レーザー加工装置
２８ チャックテーブル
３４ レーザービーム照射手段
３６ 集光器
３８ 撮像手段
４０ コントローラ
６２ コヒーレント光源
６６ 空間コヒーレンス外乱領域
６８ ＹＡＧレーザー
７０ 対物レンズ
７２ Ｈｅ−Ｎｅレーザー
７８，８２，８４ マルチモード光ファイバ
８６ａ，８６ｂ コリメートレンズ
８８ａ，８８ｂ センシングビーム
９０ａ，９０ｂ 無偏光ビームスプリッター
９６ａ，９６ｂ フォトディテクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持面を有する保持手段で保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークのエッジを検出するワークのエッジ検出装置であって、
エッジ検出用レーザービームを第１の光路に発振するエッジ検出用レーザービーム発振手段と、
該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、
該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、
該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、
該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、
該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、
を具備したことを特徴とするワークのエッジ検出装置。
【請求項２】
前記コヒーレンス低下手段で変換された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを第１及び第２レーザービームに分岐するビーム分岐手段を更に具備し、
前記ビームスプリッター及び前記受光素子は、第１及び第２レーザービームに対応して、それぞれ第１及び第２ビームスプリッター及び第１及び第２受光素子から構成されることを特徴とする請求項１記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項３】
前記第１及び第２レーザービームの光路は前記集光器に到達する前に交差することを特徴とする請求項２記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項４】
前記コヒーレンス低下手段は空間的コヒーレンスを低下させる請求項１〜３のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置と、加工用レーザービームを発振する加工用レーザービーム発振手段とを備えたレーザー加工装置であって、
前記集光器によって加工用レーザービームを集光し前記保持面に保持された前記ワークの表面に照射することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項６】
保持面を有する保持手段に保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークを加工用レーザービームにより加工するレーザー加工方法であって、
該保持面又は該ワークの表面に低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを照射して、該ワークのエッジ部を検出するワークエッジ位置検出工程と、
該ワークエッジ位置検出工程で検出したワークエッジ位置に基づいて、該ワークにレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
を具備したことを特徴とするレーザー加工方法。
【請求項１】
保持面を有する保持手段で保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークのエッジを検出するワークのエッジ検出装置であって、
エッジ検出用レーザービームを第１の光路に発振するエッジ検出用レーザービーム発振手段と、
該エッジ検出用レーザービーム発振手段から発振されたエッジ検出用レーザービームのコヒーレンスを低下させ、低コヒーレントエッジ検出用レーザービームに変換するコヒーレンス低下手段と、
該低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを集光して前記保持面又は前記ワークの表面に照射する集光器と、
該保持面又は該ワーク表面で反射した低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを第２の光路に導くビームスプリッターと、
該ビームスプリッターで第２の光路に導かれた該低コヒーレントエッジ検出用反射ビームを受光して光強度に応じた電気信号を出力する受光素子と、
該電気信号に基づいて前記ワークのエッジ位置を求める制御手段と、
を具備したことを特徴とするワークのエッジ検出装置。
【請求項２】
前記コヒーレンス低下手段で変換された低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを第１及び第２レーザービームに分岐するビーム分岐手段を更に具備し、
前記ビームスプリッター及び前記受光素子は、第１及び第２レーザービームに対応して、それぞれ第１及び第２ビームスプリッター及び第１及び第２受光素子から構成されることを特徴とする請求項１記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項３】
前記第１及び第２レーザービームの光路は前記集光器に到達する前に交差することを特徴とする請求項２記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項４】
前記コヒーレンス低下手段は空間的コヒーレンスを低下させる請求項１〜３のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のワークのエッジ検出装置と、加工用レーザービームを発振する加工用レーザービーム発振手段とを備えたレーザー加工装置であって、
前記集光器によって加工用レーザービームを集光し前記保持面に保持された前記ワークの表面に照射することを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項６】
保持面を有する保持手段に保持されたエッジ検出用レーザービームに対して透明なワークを加工用レーザービームにより加工するレーザー加工方法であって、
該保持面又は該ワークの表面に低コヒーレントエッジ検出用レーザービームを照射して、該ワークのエッジ部を検出するワークエッジ位置検出工程と、
該ワークエッジ位置検出工程で検出したワークエッジ位置に基づいて、該ワークにレーザー加工を施すレーザー加工工程と、
を具備したことを特徴とするレーザー加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２２９２６６（Ｐ２００９−２２９２６６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７５５５６（Ｐ２００８−７５５５６）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【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２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【Ｆターム（参考）】
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