特許 6285784 高さ位置検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285784

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】高さ位置検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/02 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/02 Z

【請求項の数】3

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-80331(P2014-80331)

(22)【出願日】2014年4月9日

(65)【公開番号】特開2015-200601(P2015-200601A)

(43)【公開日】2015年11月12日

【審査請求日】2017年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(74)【代理人】

【識別番号】100186897

【弁理士】

【氏名又は名称】平川 さやか

(72)【発明者】

【氏名】能丸 圭司

【審査官】 櫻井 仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０９２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２２１４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２５５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３１１０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−９６８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１３７１７８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００−１１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する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の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該被加工物保持手段と該高さ位置検出手段とを相対的に移動する移動手段と、を具備する高さ位置検出装置において、
該高さ位置検出手段は、所定の波長帯域を有する光源と、該光源から発せられた光を伝送する第１のシングルモードファイバーと、該第１のシングルモードファイバーに連結されたファイバーカプラーと、該光源と該ファイバーカプラーとの間で該第１のシングルモードファイバーに連結され該波長帯域から単一波長の光を所定の周期で順次掃引して伝送するファブリーペローチューナブルフィルターと、該ファブリーペローチューナブルフィルターから放出される単一波長の光を集光し該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、被加工物で反射し該色収差レンズを介して該ファイバーカプラーで分岐される戻り光を伝送する第２のシングルモードファイバーと、該第２のシングルモードファイバーから放出される戻り光を受光し受光した光の強度に対応した信号を出力する受光素子と、波長と高さとの関係を設定したテーブルを格納するメモリを備えた制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該ファブリーペローチューナブルフィルターが単一波長の光を掃引する所定の周期に同期させ該受光素子が受光した単一波長の光の波長を求め、該波長と該テーブルに記録された波長と高さとを照合することにより該被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を求める、
ことを特徴とする高さ位置検出装置。

【請求項2】

該移動手段による該被加工物保持手段と該高さ位置検出手段との相対的な移動方向をX座標とした場合、該制御手段はX座標に対応して該被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を求め該メモリに格納する、請求項１記載の高さ位置検出装置。

【請求項3】

該高さ位置検出手段は、被加工物を保持する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加工を施す加工手段と、該被加工物保持手段と該加工手段とをX軸方向に相対的に移動せしめるX軸移動手段と、該被加工物保持手段と該加工手段とをX軸方向と直交するY軸方向に相対的に移動せしめるY軸移動手段とによって構成された加工機に装着される、請求項１又は２記載の高さ位置検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工機等の加工機に装備されるチャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出装置に関する。

【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、半導体ウエーハを分割予定ライン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分割予定ライン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例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ライン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分割予定ライン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分割予定ライン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分割予定ライン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分割予定ライン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。

【0005】

しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあるため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を形成する場合、ウエーハの厚さにバラツキがあるとレーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さ位置に均一に改質層を形成することができない。また、ウエーハに形成された分割予定ラインに沿ってレーザー加工溝を形成する場合にもその厚さにバラツキがあると、均一な深さのレーザー加工溝を形成することができない。

【0006】

上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された半導体ウエーハ等の被加工物の上面高さを検出することができる高さ位置検出装置が下記特許文献３に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３４０８８０５号公報

【特許文献2】特開２０１０−２７２６９７号公報

【特許文献3】特開２０１１−８２３５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

而して、上記特許文献３に開示された高さ位置検出装置は、発光手段から斜めに照射された光が被加工物の上面で反射し、その反射光の受光位置によって高さ位置を検出する技術であるため、高さが変化することによって分割予定ラインから外れた位置に照射され適正な位置の上面高さを検出することができないという問題がある。

【0009】

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、被加工物保持手段に保持された半導体ウエーハ等の被加工物における設定された領域の高さ位置を正確に検出することができる高さ位置検出装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該被加工物保持手段と該高さ位置検出手段とを相対的に移動する移動手段と、を具備する高さ位置検出装置において、
該高さ位置検出手段は、所定の波長帯域を有する光源と、該光源から発せられた光を伝送する第１のシングルモードファイバーと、該第１のシングルモードファイバーに連結されたファイバーカプラーと、該光源と該ファイバーカプラーとの間で該第１のシングルモードファイバーに連結され該波長帯域から単一波長の光を所定の周期で順次掃引して伝送するファブリーペローチューナブルフィルターと、該ファブリーペローチューナブルフィルターから放出される単一波長の光を集光し該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、被加工物で反射し該色収差レンズを介して該ファイバーカプラーで分岐される戻り光を伝送する第２のシングルモードファイバーと、該第２のシングルモードファイバーから放出される戻り光を受光し受光した光の強度に対応した信号を出力する受光素子と、波長と高さとの関係を設定したテーブルを格納するメモリを備えた制御手段と、を具備し、
該制御手段は、該ファブリーペローチューナブルフィルターが単一波長の光を掃引する所定の周期に同期させ該受光素子が受光した単一波長の光の波長を求め、該波長と該テーブルに記録された波長と高さとを照合することにより該被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を求める、
ことを特徴とする高さ位置検出装置が提供される。

【0011】

上記移動手段による被加工物保持手段と高さ位置検出手段との相対的な移動方向をX座標とした場合、制御手段はX座標に対応して被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を求めメモリに格納する。
また、上記高さ位置検出手段は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物に加工を施す加工手段と、被加工物保持手段と加工手段とをX軸方向に相対的に移動せしめるX軸移動手段と、被加工物保持手段と加工手段とをX軸方向と直交するY軸方向に相対的に移動せしめるY軸移動手段とによって構成された加工機に装着される。

【発明の効果】

【0012】

本発明による高さ位置検出装置においては、被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を検出する高さ位置検出手段は、所定の波長帯域を有する光源と、該光源から発せられた光を伝送する第１のシングルモードファイバーと、該第１のシングルモードファイバーに連結されたファイバーカプラーと、光源とファイバーカプラーとの間で第１のシングルモードファイバーに連結され波長帯域から単一波長の光を所定の周期で順次掃引して伝送するファブリーペローチューナブルフィルターと、該ファブリーペローチューナブルフィルターから放出される単一波長の光を集光し被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する色収差レンズと、被加工物で反射し色収差レンズを介してファイバーカプラーで分岐される戻り光を伝送する第２のシングルモードファイバーと、該第２のシングルモードファイバーから放出される戻り光を受光し受光した光の強度に対応した信号を出力する受光素子と、波長と高さとの関係を設定したテーブルを格納するメモリを備えた制御手段とを具備し、制御手段は、ファブリーペローチューナブルフィルターが単一波長の光を掃引する所定の周期に同期させ受光素子が受光した単一波長の光の波長を求め、波長と該テーブルに記録された波長と高さとを照合することにより被加工物保持手段に保持された被加工物の高さ位置を求めるので、被加工物の検出位置から外れた位置に光が照射され検出位置から外れた位置の高さを検出するという問題が解消する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に従って構成された高さ位置検出装置が装備されたレーザー加工機の斜視図。

【図2】図１に示すレーザー加工機に装備される高さ位置検出装置の構成を示すブロック図。

【図3】図２に示す高さ位置検出装置を構成するファブリーペローチューナブルフィルターに印加される交流波に沿って各波長の光を所定周期で順次掃引して伝送する状態を示す説明図。

【図4】図２に示す高さ位置検出装置を構成する色収差レンズの集光状態を示す説明図。

【図5】図１に示すレーザー加工機に装備される制御手段のブロック構成図。

【図6】波長と高さとの関係を設定した制御テーブル。

【図7】被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。

【図8】図７に示す半導体ウエーハが環状のフレームに装着された保護テープに貼着された状態を示す斜視図。

【図9】図７に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工機のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図。

【図10】図２に示す高さ位置検出装置によって検出された高さ位置データに基づいて作成されるXY座標に対応した基準位置に対するバラツキを示す説明図。

【図11】図１に示すレーザー加工機に装備された高さ位置検出装置によって実施される高さ位置検出工程の説明図。

【図12】図１に示すレーザー加工機によって図７に示す半導体ウエーハに改質層を形成するレーザー加工工程の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に従って構成された高さ位置検出装置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。

【0015】

図１には、本発明に従って構成された高さ位置検出装置を装備した加工機としてのレーザー加工機の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工機は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す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X軸方向と直交する矢印Ｙで示す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。

【0016】

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にX軸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X軸方向に移動可能に配設された第１の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に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。

【0017】

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Y軸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X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１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動させるためのX軸移動手段３７を具備している。X軸移動手段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１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってX軸方向に移動せしめられる。

【0018】

図示の実施形態におけるレーザー加工機は、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。

【0019】

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、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Y軸方向に移動させるための第１のY軸移動手段３８を具備している。第１のY軸移動手段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Y軸方向に移動せしめられる。

【0020】

図示の実施形態におけるレーザー加工機は、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Y軸方向位置を検出する。

【0021】

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Z軸方向（集光点位置調整方向）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Y軸方向に移動させるための第２のY軸移動手段４３を具備している。第２のY軸移動手段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Y軸方向に移動せしめられる。

【0022】

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、Z軸方向に移動可能に支持される。

【0023】

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Z軸方向に移動させるためのZ軸移動手段５３を具備している。Z軸移動手段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。

【0024】

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。

【0025】

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。このケーシング５２１内には図示しないＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器や繰り返し周波数設定手段を備えたパルスレーザー光線発振手段が配設されている。上記ケーシング５２１の先端部には、パルス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するための集光器５２２が装着されている。

【0026】

上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、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、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該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撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

【0027】

また、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、チャックテーブル３６に保持された被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置検出装置７が配設されている。この高さ位置検出装置７は、図２に示す高さ位置検出手段７０を具備している。図２に示す高さ位置検出手段７０は、所定の波長帯域を有する光源７１と、該光源７１から発せられた光を伝送する第１のシングルモードファイバー７２と、該第１のシングルモードファイバー７２に連結されたファイバーカプラー７３と、光源７１とファイバーカプラー７３との間で第１のシングルモードファイバー７２に連結され波長帯域から単一波長の光を所定の周期で順次掃引して伝送するファブリーペローチューナブルフィルター７４と、該ファブリーペローチューナブルフィルター７４から放出される単一波長の光を集光しチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射する色収差レンズ７５と具備している。なお、上記光源７１は、波長帯域が例えば３００〜９００nm光を発する。上記ファブリーペローチューナブルフィルター７４は、所定の周波数（例えば５０kHz）の交流電源印加手段７６に接続されており、図３に示すように交流波に沿って各波長の光を所定周期で順次掃引して伝送する。なお、交流波に沿って各波長の光は、交流波の直線に近い領域である４００〜８００nmを使用することが望ましい。また、上記色収差レンズ７５は、図４に示すように入光された光の波長に応じて集光点位置が異なるように機能し、例えば波長が４００nmの光はP1に集光し、波長が６００nmの光はP2に集光し、波長が８００nmの光はP3に集光するようになっている。なお、図示の実施形態においては、波長が６００nmの集光点P2を中心として波長が４００nm集光点P1と波長が８００nmの集光点P3との間隔は１００μmに設定されている。

【0028】

図２を参照して説明を続けると、上記色収差レンズ７５を介して照射され被加工物Wの上面で反射した戻り光は、色収差レンズ７５を介してファイバーカプラー７３に導かれる。図示の高さ位置検出手段７０は、ファイバーカプラー７３に導かれ分岐される戻り光を伝送する第２のシングルモードファイバー７７と、該第２のシングルモードファイバー７７から放出される戻り光を増幅する増幅器７８と、該増幅器７８によって増幅された戻り光を受光し受光した光の強度に対応した信号を出力する受光素子７９を具備しており、受光素子７９は受光した戻り光の各波長に対応した光強度を後述する制御手段に送る。

【0029】

図示の実施形態におけるレーザー加工機は、図５に示す制御手段９を具備している。制御手段９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）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２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）９３と、入力インターフェース９４および出力インターフェース９５とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９４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軸移動手段５３、撮像手段６、受光素子７９等からの検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９５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等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３は、図６に示す波長と高さとの関係を設定した制御テーブルを格納する第１の記憶領域９３a、後述する被加工物の設計値のデータを記憶する第２の記憶領域９３b、後述する被加工物のXY座標における基準位置に対するバラツキを記憶する第３の記憶領域９３cや他の記憶領域を備えている。なお、図６に示す波長と高さとの関係を設定した制御テーブルは、波長が６００nmのときに設定された高さ位置（０）として、波長が６００nmより短い場合は＋（μm）とし、波長が６００nmより長い場合は−（μm）としている。このように構成された制御手段９は、上記ファブリーペローチューナブルフィルター７４が単一波長の光を掃引する所定の周期に同期させ受光素子７９が受光した波長のうち光強度の最も高い波長を求め、該波長と図６に示す制御テーブルに設定された波長と高さとを照合することにより、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wの高さ位置、即ち波長が６００nmのときに設定された高さ位置（０）（基準位置）に対するバラツキを求める。

【0030】

図示の実施形態における高さ位置検出装置を装備したレーザー加工機は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
図７には、被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図７に示す半導体ウエーハ１０は、例えば厚みが２００μmのシリコンウエーハからなっており、表面１０ａには格子状に形成された複数の分割予定ライン１０１によって区画された複数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１０２が形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、図８に示すように環状のフレームFに装着されたポリオレフィン等の合成樹脂シートからなる例えば厚みが３００μmの保護テープTに表面１０ａ側を貼着する（保護テープ貼着工程）。従って、半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。

【0031】

上述したレーザー加工装置を用い、上記半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿ってレーザー光線を照射し、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、半導体ウエーハ１０の内部に改質層を形成する際に、半導体ウエーハの厚さにバラツキがあると、所定の深さに均一に改質層を形成することができない。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した高さ位置検出装置７によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の上面高さ位置を計測する。

【0032】

チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の上面高さ位置を計測するには、先ず上述した図１に示すレーザー加工機のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の保護テープT 側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、保護テープTを介して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３６上に吸引保持する（ウエーハ保持工程）。従って、チャックテーブル３６上に保護テープTを介して保持された半導体ウエーハ１０は、裏面１０bが上側となる。このようにして、ウエーハ保持工程を実施したならば、加工送り手段３７を作動して半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６を撮像手段６の直下に位置付ける。

【0033】

チャックテーブル３６が撮像手段６の直下に位置付けられると、撮像手段６および制御手段９によって半導体ウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段６および制御手段９は、半導体ウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０１がX軸方向と平行に位置付けられているか否かのアライメントを遂行する。また、半導体ウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されている分割予定ライン１０１に対しても、同様にアライメントが遂行される。このとき、半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段６が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かして分割予定ライン１０１を撮像することができる。

【0034】

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の半導体ウエーハ１０は、図９の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図９の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち分割予定ラインを図９の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

【0035】

なお、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における半導体ウエーハ１０に形成された各分割予定ライン１０１の送り開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と送り終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)および送り開始位置座標値(C1,C2,C3・・・Cn)と送り終了位置座標値(D1,D2,D3・・・Dn)は、その設計値のデータが制御手段９のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３の第２の記憶領域９３bに格納されている。

【0036】

上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ１０に形成された分割予定ライン１０１を検出し、検出位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１を高さ位置検出装置７の色収差レンズ７５直下に位置付ける。そして、更に図１１示すように半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１の一端（図１１において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図９の（ａ）参照）を色収差レンズ７５の直下に位置付ける。そして、高さ位置検出装置７を作動するとともに、チャックテーブル３６を図１１において矢印Ｘ１で示す方向に所定の送り速度（例えば、２００mm／秒）で移動し、X軸方向位置検出手段３７４からの検出信号に基づいて送り終了位置座標値(B1)まで移動する（高さ位置検出工程）。この結果、半導体ウエーハ１０の図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１における高さ位置、即ち波長が６００nmのときに設定された高さ位置（０）（基準位置）に対するバラツキを上述したように検出することができる。そして、制御手段９は、波長が６００nmのときに設定された高さ位置（０）（基準位置）に対するバラツキに基づいて、図１０で示すように半導体ウエーハ１０のXY座標における基準位置に対するバラツキを求め、このXY座標における基準位置に対するバラツキを上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第３の記憶領域９３cに格納する。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って高さ位置検出工程を実施し、各分割予定ライン１０１のXY座標における基準位置に対するバラツキを上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第３の記憶領域１０３cに格納する。以上のように高さ位置検出装置７は、色収差レンズ７５を介してチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面に垂直に照射される光の戻り光における光強度の最も高い波長を求めることにより被加工物Wの高さ位置を検出するので、分割予定ライン１０１から外れた位置に光が照射され分割予定ライン１０１から外れた位置の高さを検出するという問題が解消する。

【0037】

以上のようにして半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って高さ位置検出工程を実施したならば、半導体ウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０１に沿って改質層を形成するレーザー加工を実施する。
レーザー加工を実施するには、先ずチャックテーブル３６を移動して図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０１をレーザー光線照射手段５２の集光器５２２の直下に位置付ける。そして、更に図１２の（ａ）で示すように分割予定ライン１０１の一端（図１２の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図９の（ａ）参照）を集光器５２２の直下に位置付ける。制御手段９は、Z軸移動手段５３を作動して集光器５２２から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを半導体ウエーハ１０の裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に合わせる。次に、制御手段９は、レーザー光線照射手段５２を作動し、集光器５２２からパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー加工工程）。そして、図１２の(b)で示すように集光器５２２の照射位置が分割予定ライン１０１の他端（図１２の(b)において右端）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。このレーザー加工工程においては、制御手段９はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３の第３の記憶領域１０３cに格納されている分割予定ライン１０１のXY座標に対応した基準位置に対するバラツキに基いて、Z軸移動手段５３のパルスモータ５３２を制御し、図１２の(b)で示すように集光器５２２を半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１における高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この結果、半導体ウエーハ１０の内部には、図１２の(b)で示すように裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に裏面１０b(上面)と平行に改質層１１０が形成される。

【0038】

なお、上記レーザー加工工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー ：ＹＶＯ４ パルスレーザー
波長 ：１０４０ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
平均出力 ：１W
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：３００ｍｍ／秒

【0039】

以上のようにして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行する。このようにして、半導体ウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０１に沿って上記レーザー加工工程を実行したならば、半導体ウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ１０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。

【0040】

以上、本発明によるチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出装置をレーザー加工機に適用した例を示したが、本発明はチャックテーブルに保持された被加工物を加工する種々の加工機に適用することができる。

【符号の説明】

【0041】

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：X軸移動手段
３７４：X軸方向位置検出手段
３８：第１のY軸移動手段
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
４３：第２のY軸移動手段
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
６：撮像手段
７：高さ位置検出装置
７１：光源
７２：第１のシングルモードファイバー
７３：ファイバーカプラー
７４：ファブリーペローチューナブルフィルター
７５：色収差レンズ
７６：交流電源印加手段
７７：第２のシングルモードファイバー
７８：増幅器
７９：受光素子
９：制御手段
１０：半導体ウエーハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】