特許 6305013 加工装置

(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】6305013

(24)【登録日】2018年3月16日

(45)【発行日】2018年4月4日

(54)【発明の名称】加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/20 20060101AFI20180326BHJP

   G01B 11/02 20060101ALI20180326BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20180326BHJP

【ＦＩ】

   B23Q17/20 A

   G01B11/02 G

   B23Q17/24 B

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-223213(P2013-223213)

(22)【出願日】2013年10月28日

(65)【公開番号】特開2015-85397(P2015-85397A)

(43)【公開日】2015年5月7日

【審査請求日】2016年8月10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】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 優作

(72)【発明者】

【氏名】大庭 龍吾

(72)【発明者】

【氏名】九鬼 潤一

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−１６８６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０８２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５２２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３０８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １７／２０

Ｂ２３Ｑ １７／２４

Ｇ０１Ｂ １１／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、を備えた加工装置であって、
該測定手段は、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する３次元測定手段と、
該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備え、
該３次元測定手段は、
複数の画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列された撮像素子部と、
被加工物に対向する対物レンズを備えた干渉対物レンズユニットと、
該干渉対物レンズユニットを通して被加工物に光を照射する光照射部と、
該干渉対物レンズユニットをＺ軸方向に移動してＺ座標を生成するＺ軸移動部と、を含み、
該処理手段は、
該干渉対物レンズユニットで生成された干渉光を捉えた該撮像素子部の画素のＸ座標及びＹ座標を記憶するＸＹ座標記憶部と、
該画素のＸ座標及びＹ座標に対応して該Ｚ軸移動部で生成されたＺ座標を記憶するＺ座標記憶部と、
該ＸＹ座標記憶部に記憶されているＸＹ座標の画素を該Ｚ座標記憶部に記憶されているＺ座標に従って立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、
生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、
被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、
該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、
被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、
該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、
加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置。

【請求項2】

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、を備えた加工装置であって、
該測定手段は、
互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する共焦点顕微鏡を備えた３次元測定手段と、
該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備え、
該３次元測定手段は、
複数の画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列された撮像素子部と、
被加工物に対向する対物レンズを備えた集光器と、
該集光器を通して被加工物に光を照射する光照射部と、
該集光器をＺ軸方向に移動してＺ座標を生成するＺ軸移動部と、を含み、
該処理手段は、
該撮像素子部で撮像された複数の撮像画像を記憶する撮像画像記憶部と、
該各撮像画像に対応して該Ｚ軸移動部から生成されたＺ座標を記憶するＺ座標記憶部と、
該複数の撮像画像を該Ｚ座標記憶部に記憶されたＺ座標に従って立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、
生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、
被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、
該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、
被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、
該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、
加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置。

【請求項3】

被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、該測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備えた加工装置であって、
該測定手段は、レーザー変位計から構成され、
該処理手段は、
該レーザー変位計で生成される３次元位置情報を記憶する３次元位置情報記憶部と、
該３次元位置情報記憶部に記憶されている３次元位置情報を立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、
生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、
被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、
該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、
被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、
該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、
加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置。

【請求項4】

前記基準測定値記憶部は、前記加工手段により適正な加工が施された被加工物の基準値を記憶する請求項１〜３のいずれかに記載の加工装置。

【請求項5】

前記処理手段は、該基準測定値記憶部に記憶されている基準値と、前記加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、を比較し、該加工手段による加工を中止するか否か、又は該加工条件を変更するか否かを判定する判定部、を更に含む請求項１〜４のいずれかに記載の加工装置。

【請求項6】

前記加工手段は、レーザービームを照射するレーザービーム照射手段から構成される請求項１〜５のいずれかに記載の加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザー加工装置、切削装置等の加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ，ＬＳＩ，ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。

【0003】

ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイヤモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、ウエーハを個々のデバイスへと分割する。

【0004】

一方、近年では、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ウエーハに照射することでウエーハにレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿ってブレーキング装置でウエーハを割断して個々のデバイスへと分割する方法が提案されている。

【0005】

レーザー加工装置によるレーザー加工溝の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を速くすることができるとともに、サファイアやＳｉＣ等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。

【0006】

また、加工溝を例えば１０μｍ以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ１枚当たりのデバイス取り量を増やすことができるというメリットがある。

【0007】

ダイシング装置、レーザー加工装置においては、顕微鏡及びＣＣＤカメラ等のカメラを備えた撮像手段によって切削溝の状態、又はレーザー加工溝の状態を撮像して加工条件を最適値に調整するように制御している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平５−３２６７００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかし、顕微鏡及びカメラを備えた撮像手段によって撮像される画像は２次元画像であり、切削やレーザー加工による加工溝の幅や深さ、デブリの高さや幅は大まかにしか測定できず、加工溝の断面形状、デブリの体積については装置内では検出することができない。

【0010】

従って、被加工物をダイシング装置やレーザー加工装置で加工した後、別の測定装置へと被加工物を持っていき、別途測定作業を実施する必要があった。そして、測定作業で得られた３次元の加工状態の測定結果に基づいて加工条件を調整するようにしていた。研削装置においては、研削痕の凹凸状態の測定も同様の状況であった。

【0011】

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定可能な加工装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

請求項１記載の発明によると、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、を備えた加工装置であって、該測定手段は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する３次元測定手段と、該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備え、該３次元測定手段は、複数の画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列された撮像素子部と、被加工物に対向する対物レンズを備えた干渉対物レンズユニットと、該干渉対物レンズユニットを通して被加工物に光を照射する光照射部と、該干渉対物レンズをＺ軸方向に移動してＺ座標を生成するＺ軸移動部と、を含み、該処理手段は、該干渉対物レンズユニットで生成された干渉光（干渉信号）を捉えた該撮像素子部の画素のＸ座標及びＹ座標を記憶するＸＹ座標記憶部と、該画素のＸ座標及びＹ座標に対応して該Ｚ軸移動部で生成されたＺ座標を記憶するＺ座標記憶部と、該ＸＹ座標記憶部に記憶されているＸＹ座標の画素を該Ｚ座標記憶部に記憶されているＺ座標に従って立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置が提供される。

【0013】

請求項２記載の発明によると、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、を備えた加工装置であって、該測定手段は、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向において３次元で被加工物を測定し形状情報を取得する共焦点顕微鏡を備えた３次元測定手段と、該３次元測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備え、該３次元測定手段は、複数の画素がＸ軸方向及びＹ軸方向に配列された撮像素子部と、被加工物に対向する対物レンズを備えた集光器と、該集光器を通して被加工物に光を照射する光照射部と、該集光器をＺ軸方向に移動してＺ座標を生成するＺ軸移動部と、を含み、該処理手段は、該撮像素子部で撮像された複数の撮像画像を記憶する撮像画像記憶部と、該各撮像画像に対応して該Ｚ軸移動部から生成されたＺ座標を記憶するＺ座標記憶部と、該複数の撮像画像を該Ｚ座標記憶部に記憶されたＺ座標に従って立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置が提供される。

【0014】

請求項３記載の発明によると、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を設定された加工条件に基づいて加工する加工手段と、該保持手段と該加工手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、該加工手段によって加工された被加工物の加工領域を測定する測定手段と、該測定手段によって測定された結果を出力する出力手段と、該測定手段によって取得された情報を処理し画像情報を生成する処理手段と、を備えた加工装置であって、該測定手段は、レーザー変位計から構成され、該処理手段は、該レーザー変位計で生成される３次元位置情報を記憶する３次元位置情報記憶部と、該３次元位置情報記憶部に記憶されている３次元位置情報を立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する画像情報生成部と、生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する算出部と、被加工物の測定対象の測定値の判定基準となる基準値を記憶する基準測定値記憶部と、を含み、該算出部は、該基準測定値記憶部に記憶された基準値と、該加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、からなる比較データを生成する比較データ生成部を含み、被加工物の測定対象は、該加工手段によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、該加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、該加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含み、該出力手段は、該画像情報生成部によって生成された３次元の画像情報を表示し、加工後の被加工物を加工装置から取り出すことなく加工領域を測定できることを特徴とする加工装置が提供される。

【0015】

好ましくは、前記基準測定値記憶部は、前記加工手段により適正な加工が施された被加工物の基準値を記憶する。

【0016】

好ましくは、前記処理手段は、該基準測定値記憶部に記憶されている基準値と、前記加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値と、を比較し、該加工手段による加工を中止するか否か、又は該加工条件を変更するか否かを判定する判定部を含んでいる。前記加工手段は、レーザービームを照射するレーザービーム照射手段から構成されても良い。

【発明の効果】

【0017】

本発明の加工装置によると、切削溝、レーザー加工溝、チッピング、デブリ、又は研削痕等の３次元画像、断面画像からそれらの幅や高さ、体積のデータを加工直後に加工装置内で取得して加工状態を検証することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態の３次元測定手段を備えたレーザー加工装置の斜視図である。

【図2】図２（Ａ）は第１実施形態の３次元測定手段の分解斜視図、図２（Ｂ）はその斜視図である。

【図3】第１実施形態の処理手段のブロック図である。

【図4】図４（Ａ）はウエーハにレーザービームを照射してレーザー加工溝を形成する模式的断面図、図４（Ｂ）は形成されたレーザー加工溝及びデブリを示す模式的断面図である。

【図5】出力手段としての表示モニタ上に表示されたレーザー加工溝の測定結果の一例を示す図である。

【図6】図６（Ａ）はダイシングによる加工溝の状態を示すウエーハの模式的平面図、図６（Ｂ）はその模式的断面図を示している。

【図7】３次元測定手段としてレーザー変位計を採用した場合の処理手段のブロック図である。

【図8】図８（Ａ）は第３実施形態の３次元測定手段の縦断面図、図８（Ｂ）は干渉対物レンズユニットの模式的説明図である。

【図9】圧電素子に印加する電圧と伸びとの関係を示すグラフである。

【図10】干渉対物レンズユニットで生成された強い光を捉えた撮像素子部の画素のＺ軸座標がＺ１〜Ｚ３位置におけるＸＹ座標を示す図である。

【図11】第３実施形態の３次元測定手段を採用した時の処理手段のブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【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を参照すると、第１実施形態の３次元測定手段を具備したレーザー加工装置の斜視図が示されている。レーザー加工装置２は、静止基台４上にＹ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。

【0020】

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から構成される割出し送り機構１２により、一対のガイドレール１４に沿って割り出し送り方向、即ちＹ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Ｘ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、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から構成される加工送り機構２２により、一対のガイドレール２４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

【0022】

第２スライドブロック１６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は割り出し送り機構１２及び加工送り機構２２によりＹ軸方向及びＸ軸方向に移動可能である。

【0023】

チャックテーブル２８には、チャックテーブル２８に吸引保持されたウエーハをダイシングテープを介して支持する環状フレームをクランプするクランプ３０が設けられている。

【0024】

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照射ユニット３４が取り付けられている。レーザービーム照射ユニット３４は、ケーシング３６内に収容されたレーザービーム発生ユニットと、レーザービーム発生ユニットから発生されたレーザービームをチャックテーブル２８に保持された被加工物に照射するケーシング３６に取り付けられた集光器（レーザーヘッド）３８とから構成される。

【0025】

ケーシング３６には、図２（Ａ）に示すように、凹部４２を有する支持ブロック４０が固定されており、この支持ブロック４０にはボールねじ４４と、ボールねじ４４の一端に連結されたパルスモータ４６が配設されている。

【0026】

４８は本発明第１実施形態の３次元測定ユニット（３次元測定手段）であり、３次元測定ユニット４８の嵌合部５０が支持ブロック４０の凹部４２に嵌合し、嵌合部５０に形成された貫通穴５２内にボールねじ４４が貫通し、ボールねじ４４が嵌合部５０に内蔵されたナットに螺合している。

【0027】

３次元測定ユニット４８は、対物レンズ及び共焦点顕微鏡を収容した集光器（画像拡大ユニット）５４と、集光器５４で拡大した画像を撮像するＣＣＤ等の撮像素子を有するカメラ（撮像素子部）５６と、対物レンズ及び共焦点顕微鏡を収容した集光器５４を介して被加工物に光を照射する白色ＬＥＤからなる光照射部５８を含んでいる。

【0028】

パルスモータ４６を駆動するとボールねじ４４が回転し、ボールねじ４４に螺合しているナットを介して３次元測定ユニット４８が上下方向に移動される。共焦点顕微鏡を備えた集光器５４によれば、ピントが合った部分だけを切り取ったような拡大画像を得ることができる。

【0029】

図３を参照すると、第１実施形態の３次元測定ユニット４８によって取得された情報を処理し画像情報を生成する第１実施形態の処理手段のブロック図が示されている。上述したように、共焦点顕微鏡を収容した集光器５４によれば、共焦点顕微鏡により、合焦点部位のみがピンホールに集光するため、非合焦部位の光をカットし、コントラストの良い画像が得られると同時に、ハーフミラーをＸＹ方向にラスタースキャンさせ、レンズをＺ方向に駆動させることで、３次元画像が構築でき、パルスモータ４６を駆動して３次元測定ユニット４８を上下方向に移動し、集光器５４で拡大した画像をカメラ５６で撮像する。

【0030】

３次元測定ユニット４８を上下方向に非常に微小な距離段階的に移動しながら、被加工物の拡大画像をカメラ５６で撮像し、複数枚の撮像画像を撮像画像記憶部６４で記憶する。

【0031】

これと同時に、各撮像画像を撮像した時の３次元測定ユニット４８の高さ位置（Ｚ座標）をＺ座標記憶部６６で記憶する。拡大撮像画像としては、例えばレーザー加工溝の撮像画像が挙げられる。

【0032】

画像情報生成部６８では、撮像画像記憶部６４で記憶している複数枚の撮像画像とＺ座標記憶部６６で記憶している各撮像画像取得時のＺ座標に従って、複数枚の撮像画像を立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する。

【0033】

算出部７０では、画像情報生成部６８で生成された３次元の画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する。測定対象としては、加工手段（本実施形態ではレーザービーム照射ユニット３４）によって被加工物に形成された加工溝の幅、深さ、形状及び位置と、加工溝付近に堆積したデブリの幅、高さ、体積及び形状と、加工溝のエッジ部の欠けの幅、深さ、形状のいずれかを含む。

【0034】

基準測定値記憶部７４には、測定値の判定基準となる基準値が記憶されている。この基準値は、加工手段により適正な加工が施された被加工物の加工領域の測定値である。算出部７０は、基準測定値記憶部７４に記憶された基準測定値と、加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値とからなる比較データを生成する比較データ生成部７２を有している。

【0035】

判定部７６では、基準測定値記憶部７４で記憶されている基準測定値と、算出部７０で算出された加工手段により加工が施された被加工物の加工領域の測定値とを比較し、加工手段による加工を中止するか又は加工条件を変更するかを判定する。

【0036】

加工条件設定部７８は、加工条件記憶部８０と、適正画像情報記憶部８２と、加工条件調整部８４とを含んでいる。判定部７６で加工条件を変更すべきと判定した場合には、加工条件調整部８４で加工条件を最適な値に調整する。

【0037】

一方、被加工物の加工領域の測定値が基準測定値から大きくはずれており、加工条件を変更しただけでは最適な加工ができないと判断した場合には、加工手段による加工を中止する。本実施形態では、撮像画像記憶部６４、Ｚ座標記憶部６６、画像情報生成部６８、算出部７０、基準測定値記憶部７４及び判定部７６で処理手段を構成する。

【0038】

次に、図４及び図５を参照して、レーザー加工溝に第１実施形態の３次元測定手段による測定方法を適用した場合について説明する。図４（Ａ）に示すように、被加工物の一種である半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）８６の表面には分割予定ライン９０を挟んでデバイス８８が形成されている。ウエーハ８６の表面にはＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の水溶性樹脂からなる保護膜８７が形成されている。

【0039】

ウエーハ８６に対して吸収性を有する波長（例えば３５５ｎｍ）のパルスレーザービーム９１を分割予定ライン９０に沿って照射すると、アブレーション加工により図４（Ｂ）に示すようなレーザー加工溝９２が形成される。

【0040】

ところが、ウエーハ８６にパルスレーザービーム９１を照射すると、パルスレーザービーム９１が照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリ９４が発生し、このデブリ９４が保護膜８７に付着する。

【0041】

３次元測定ユニット４８でレーザー加工溝９２を測定し、撮像画像記憶部６４に記憶されている複数の撮像画像及びＺ座標記憶部６６に記憶されている各撮像画像取得時のＺ座標に基づいて、画像情報生成部６８で各撮像画像を立体的に組み立てて３次元の画像情報を生成する。

【0042】

そして、算出部７０で、生成された３次元画像情報に基づいてウエーハ８６のレーザー加工溝９２の測定値を算出する。この測定値としては、レーザー加工溝９２の幅Ｗ１、深さＤ１、レーザー加工溝９２の形状及び位置と、レーザー加工溝９２付近に堆積したデブリ９４の幅、高さ、体積及び形状を含んでいる。

【0043】

画像情報生成部６８で生成された３次元画像情報９５及び算出部７０で算出された測定値９６は、図５に示すように、出力手段としての表示モニタ６２上に表示される。同時に、例えばデブリ体積の比較データ９８も表示される。この比較データ９８は、デブリ９４の幅、高さ等であってもよい。

【0044】

次に、図６を参照して、ダイシングによる加工溝について説明する。図６（Ａ）はウエーハ８６の一部平面図、図６（Ｂ）はウエーハ８６の一部断面図である。切削ブレードを使用したダイシングにより、ウエーハ８６の分割予定ライン９０に沿ってダイシング加工溝１００を形成すると、ダイシング加工溝１００の両側にチッピング（欠け）１０２が発生することがある。

【0045】

そこで、３次元測定ユニット４８でダイシング加工溝１００を測定し、撮像画像記憶部６４に複数枚の撮像画像を記憶し、Ｚ座標記憶部６６に各撮像画像取得時のＺ座標を記憶する。

【0046】

撮像画像記憶部６４に記憶されている複数枚の撮像画像と各撮像画像取得時のＺ座標とに基づいて、画像情報生成部６８で各撮像画像を立体的に組み立ててダイシング加工溝１００の３次元画像情報を生成する。

【0047】

算出部７０では、画像情報生成部６８で生成された３次元画像情報に基づいてウエーハ８６に形成されたダイシング加工溝１００の測定値を算出する。測定値としては、ダイシング加工溝１００の幅、深さ、形状及びエッジ部に形成されたチッピング（欠け）１０２の幅等が挙げられる。

【0048】

画像情報生成部６８で生成されたダイシング加工溝１００の３次元画像及び算出部７０で算出されたダイシング加工溝１００の各測定値は、図５に示したレーザー加工の場合と同様に、表示モニタ６２上に表示される。

【0049】

上述した実施形態では、３次元測定ユニット４８として図２に示すような共焦点顕微鏡を利用した構成について説明したが、第２実施形態では、３次元測定手段として、レーザー変位計（レーザー測定器）を使用するようにしてもよい。

【0050】

即ち、レーザー変位計１０４で測定対象である例えば図４（Ｂ）に示すようなレーザー加工溝９２を走査し、図７に示すように、３次元位置情報記憶部１０６でレーザー加工溝９２の３次元位置情報を記憶する。

【0051】

この場合、レーザー変位計１０４は図１に示すケーシング３６に固定し、チャックテーブル２８をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動して、レーザー加工溝９２の３次元位置情報を取得する。

【0052】

画像情報生成部６８Ａでは、３次元位置情報記憶部１０６に記憶されている３次元位置情報を立体的に組み立てて３次元画像情報を生成する。算出部７０、基準測定値記憶部７４、判定部７６及び加工条件設定部７８の作用は、図３に示した第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

【0053】

このように、本実施形態では、３次元測定手段としてレーザー変位計１０４を使用するので、測定対象物の３次元座標を直ちに取得することができ、この３次元位置情報を３次元位置情報記憶部１０６で記憶する。本実施形態では、３次元位置情報記憶部１０６、画像情報生成部６８Ａ、算出部７０、基準測定値記憶部７４及び判定部７６で処理手段を構成する。

【0054】

次に、３次元測定手段として干渉対物レンズを利用した本発明の第３実施形態を図８乃至図１１を参照して説明する。本実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、３次元測定ユニット４８Ａを支持ブロック４０に上下動可能に取り付ける。

【0055】

１１０は３次元測定ユニット４８Ａのハウジングであり、ハウジング１１０には干渉対物レンズユニット１１２及び撮像素子部（カメラ）５６が装着されている。ハウジング１１０内には更に、白色ＬＥＤからなる光照射部１１８及びハーフミラー１２０が配設されている。

【0056】

パルスモータ４６を駆動するとボールねじ４４が回転し、ボールねじ４４に螺合しているナットを介して３次元測定ユニット４８Ａが上下方向に移動される。従って、３次元測定ユニット４８Ａで加工領域の測定を行いたい場合には、パルスモータ４６を駆動して３次元測定ユニット４８Ａを測定領域上方の測定開始位置に位置付ける。

【0057】

１１４は圧電素子であり、電源１１６から供給される可変電圧に応じて例えば図９に示すようにその長さが変位（伸長）する。従って、圧電素子１１４の変位量に応じて、干渉対物レンズユニット１１２の高さ位置（Ｚ座標）が変化する。

【0058】

図８（Ｂ）を参照すると、干渉対物レンズユニット１１２の模式図が示されている。干渉対物レンズユニット１１２は、対物レンズ１２２と、ガラス板１２４に配設された参照ミラー２６と、ハーフミラー１２８とを有している。

【0059】

ハーフミラー１２８に対して、対物レンズ１２２の焦点位置と対称位置に参照ミラー１２６を配設する。このように構成された干渉対物レンズユニット１１２にはミラウ（ミロー）型干渉対物レンズユニットやマイケルソン型等がある。

【0060】

白色光源１１８から出射された白色光は、ハーフミラー１２０で反射されて干渉対物レンズユニット１１２を介して被加工物表面に照射される。被加工物表面からの反射光と参照ミラー１２６から反射した光が干渉すると、対物レンズ１２２の焦点が合っている位置では両方が重なり合って鮮明な干渉縞を生じ、焦点が合った位置で干渉光（干渉信号）が発生する。

【0061】

従って、圧電素子１１４に印加する電圧を変化させて、干渉対物レンズユニット１１２を通して被加工物表面を撮像素子部５６で撮像すると、図１０に示すように、測定対象物の焦点が合った位置で光が強く干渉するためドット１１として検出できる。

【0062】

干渉対物レンズユニット１１２の高さを図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示すようにＺ１〜Ｚ３に変化させて、撮像素子部５６で複数の画像を撮像する。Ｚ１はレーザー加工溝の底部近辺、Ｚ２は中程、Ｚ３は表面近辺のドット１１を示している。

【0063】

３次元測定ユニット４８Ａで生成された干渉光（干渉信号）を捉えた撮像素子部５６の画素のＸ座標及びＹ座標を、図１１に示すように、ＸＹ座標記憶部１３０で記憶する。これと同時に、干渉光を捉えた画素のＸ座標及びＹ座標に対応して図９に示すグラフから圧電素子１１４の変位量を求め、この変位量から干渉対物レンズユニット１１２のＺ座標を求め、このＺ座標をＺ座標記憶部６６で記憶する。

【0064】

画像情報生成部６８Ｂでは、ＸＹ座標記憶部１３０に記憶されている画素のＸＹ座標と、Ｚ座標記憶部６６に記憶されている当該画素取得時のＺ座標を立体的に組み立てて３次元画像情報を生成する。

【0065】

算出部７０では、生成された３次元画像情報に基づいて被加工物の測定対象の測定値を算出する。尚、算出部７０、基準測定値記憶部７４、判定部７６及び加工条件設定部７８の作用は図３に示した第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。本実施形態では、Ｚ座標記憶部６６、ＸＹ座標記憶部１３０、画像情報生成部６８Ｂ、算出部７２、基準測定値記憶部７４及び判定部７６で処理手段を構成する。

【0066】

本実施形態では、干渉対物レンズユニット１１２を利用して３次元測定ユニット４８Ａを構成する。従って、上述した第１及び第２実施形態と同様に、加工後の切削溝、レーザー加工溝、チッピング、デブリ、又は研削装置による研削痕等の３次元画像を取得し、断面画像からそれらの幅や高さ、体積のデータを加工直後に加工装置内で取得して被加工物の加工状態を検証することができる。

【0067】

上述したように、３次元測定手段は、顕微鏡による画像を高さ方向で重ねて処理し３次元画像を生成する第１実施形態の共焦点顕微鏡、第２実施形態のレーザー変位計１０４、干渉対物レンズユニット１１２を利用する３次元測定ユニットを含んでいる。

【0068】

３次元測定手段を備えた本発明の加工装置によると、複数の異なる加工条件を連続して実施し、それぞれの加工条件ごとに連続して加工状態を測定し、その測定結果を比較することができ、加工条件の選定を効率的に行えることができる。

【0069】

以下、上述した本発明の加工装置の適用可能範囲について概略的に説明する。本発明は、３次元顕微鏡による定量測定であり、適用可能範囲は以下の６項目に分類される。

【0070】

（１）良好な加工の測定範囲内を入力し良否判定する。この良否判定は、レーザー出力、送り速度、レンズデフォーカス、レーザー周波数、ビーム形状等の加工条件を変更して実施する。

【0071】

（２）加工中に良好な測定範囲内を入力し良否判定する。この良否判定は、レーザー出力、送り速度、レンズデフォーカス、レーザー周波数、ビーム形状等の加工条件を変更しながら実施する。測定結果が否と判定された場合には、加工を停止する。

【0072】

（３）複数の加工条件を入力し、加工結果の変化量をディスプレイ上に表示する。例えば、パラメーター変化による加工結果をグラフ化して表示する。

【0073】

（４）所定部位の良好な加工の測定範囲を入力し、自動最適加工条件を探索する。

【0074】

（５）比較画像（基準画像）と対象画像の変化量は、デブリ堆積量、カーフ幅、デブリ高さ、加工深さ、カット位置等を含んでいる。それぞれの変化量は、加工溝形成を深さ方向に複数回実施する複数パス及び加工溝形成を面方向に複数回実施するマルチカットを含む。

【0075】

（６）カーフ幅及び加工深さを変化させる複数カットによる自動焦点出し

【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ユニット
３８ 集光器（レーザーヘッド）
４８，４８Ａ ３次元測定ユニット
５４ 顕微鏡ユニット
５６ カメラ（撮像素子部）
６２ 表示モニタ
６４ 撮像画像記憶部
６６ Ｚ座標記憶部
６８，６８Ａ，６８Ｂ 画像情報生成部
７０ 算出部
７４ 基準測定値記憶部
７６ 判定部
７８ 加工条件設定部
８６ 半導体ウエーハ
８８ デバイス
９０ 分割予定ライン
９１ レーザービーム
９２ レーザー加工溝
９４ デブリ
９５ ３次元画像
９６ 測定値
９８ 比較データ
１００ ダイシング加工溝
１０２ チッピング（欠け）
１０４ レーザー変位計
１０６ ３次元位置情報記憶部
１１２ 干渉対物レンズユニット
１２２ 対物レンズ
１２６ 参照ミラー
１２８ ハーフミラー
１３０ ＸＹ座標記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】