特開 2024-143712 溝形状測定方法及び溝形状測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024143712

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】溝形状測定方法及び溝形状測定装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/20 20060101AFI20241003BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20241003BHJP

   G01B 11/24 20060101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/20 Z

B23Q17/24 Z

G01B11/24 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056514

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】岩城 智

(72)【発明者】

【氏名】清水 翼

【テーマコード（参考）】

2F065

3C029

【Ｆターム（参考）】

2F065AA52

2F065BB02

2F065BB18

2F065CC19

2F065DD03

2F065DD06

2F065FF51

2F065GG24

2F065JJ03

2F065JJ26

2F065MM03

2F065MM07

2F065PP01

2F065PP12

2F065PP24

2F065QQ21

2F065QQ24

3C029BB01

3C029BB10

3C029EE20

(57)【要約】

【課題】処理負荷低減と、より確度の高い断面プロファイルの取得と、を実現可能な溝形状測定方法及び溝形状測定装置を提供する。
【解決手段】加工溝９を予め定めたピッチＰで複数の測定領域６０に区切り、さらに測定領域６０ごとに測定領域６０内にＮ個の小測定領域６２を設定する設定ステップ（ステップＳ４）と、複数の測定領域６０内の第Ｍ番目の小測定領域６２における加工溝９の複数の座標データ（３次元座標データ５０）を取得する座標データ取得ステップ（ステップＳ６）と、座標データ取得ステップで測定領域６０ごとに取得した第Ｍ番目の小測定領域６２に対応する座標データを２次元平面５２上に投影して、断面プロファイル５４を生成する断面プロファイル生成ステップ（ステップＳ７）と、を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工装置により被加工物に形成された加工溝の形状を測定する溝形状測定方法において、
前記加工溝を前記加工溝の長手方向に沿って予め定めたピッチで複数の測定領域に区切り、さらに２以上の自然数をＮとした場合に前記測定領域ごとに前記測定領域内に前記長手方向に沿ってＮ個の小測定領域を設定する設定ステップと、
１から前記Ｎまでの任意の自然数をＭとした場合に、前記複数の測定領域内の第Ｍ番目の前記小測定領域における前記加工溝の形状を表す複数の座標データを取得する座標データ取得ステップと、
前記座標データ取得ステップで取得した前記第Ｍ番目の前記小測定領域に対応する前記複数の座標データを２次元平面上に投影して、前記加工溝の断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップと、
を有する溝形状測定方法。

【請求項2】

前記設定ステップでは、前記測定領域ごとの前記第Ｍ番目の前記小測定領域の間隔を、前記ピッチに設定している請求項１に記載の溝形状測定方法。

【請求項3】

前記被加工物に対して予め定められた加工送り速度で相対移動される前記加工装置から前記被加工物へ照射されたパルスレーザ光により前記加工溝が形成される場合において、前記設定ステップでは、前記加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記パルスレーザ光の周波数をｆ（Ｈｚ）とし、前記ピッチをＰとした場合に前記ピッチをＰ＝Ｖ／ｆ（ｍｍ）又はＶ／ｆ（ｍｍ）の整数倍に設定する請求項２に記載の溝形状測定方法。

【請求項4】

前記加工溝の前記座標データを測定する座標データ測定ステップを有し、
前記座標データ取得ステップでは、前記座標データ測定ステップで予め測定された前記座標データから、前記測定領域ごとの前記第Ｍ番目の前記小測定領域に対応する前記座標データを取得する請求項１から３のいずれか１項に記載の溝形状測定方法。

【請求項5】

前記断面プロファイル生成ステップでは、前記第Ｍ番目の前記小測定領域に対応する前記座標データを、前記長手方向に対して垂直な前記２次元平面上に投影する請求項１から３のいずれか１項に記載の溝形状測定方法。

【請求項6】

加工装置により被加工物に形成された加工溝の形状を測定する溝形状測定装置において、
前記加工溝を前記加工溝の長手方向に沿って予め定めたピッチで複数の測定領域に区切り、さらに２以上の自然数をＮとした場合に前記測定領域ごとに前記測定領域内に前記長手方向に沿ってＮ個の小測定領域を設定する設定部と、
１から前記Ｎまでの任意の自然数をＭとした場合に、前記複数の測定領域内の第Ｍ番目の前記小測定領域における前記加工溝の形状を表す複数の座標データを取得する座標データ取得部と、
前記座標データ取得部が前記測定領域ごとに取得した前記第Ｍ番目の前記小測定領域に対応する前記複数の座標データを２次元平面上に投影して、前記加工溝の断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成部と、
を備える溝形状測定装置。

【請求項7】

前記被加工物に対して予め定められた加工送り速度で相対移動される前記加工装置から前記被加工物へ照射されたパルスレーザ光により前記加工溝が形成される場合において、前記設定部が、前記加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、前記パルスレーザ光の周波数をｆ（Ｈｚ）とし、前記ピッチをＰとした場合に前記ピッチをＰ＝Ｖ／ｆ（ｍｍ）又はＶ／ｆ（ｍｍ）の整数倍に設定する請求項６に記載の溝形状測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工装置により被加工物に形成された加工溝の断面プロファイルを測定する溝形状測定方法及び溝形状測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェーハ等のワークは、複数のデバイスが格子状のストリートによって格子状に区画されている。このようなワークに対してレーザ光学系をストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつレーザ光学系からパルスレーザ光をストリートに照射することでストリートに沿って加工溝を形成するレーザ加工（アブレーション溝加工ともいう）を実行するレーザ加工装置が知られている（特許文献１参照）。このレーザ加工装置では、加工溝の加工品質の良否判定、デブリの検出、及び加工溝の加工位置のずれ量の検出などのために、加工溝（カーフともいう）の断面プロファイルを測定している。

【0003】

例えば特許文献１に記載のレーザ加工装置は、共焦点顕微鏡をＺ方向に移動させながらＸ方向（加工送り方向）に沿って形成された加工溝のＸＹ平面画像の撮影を繰り返し行った後、各ＸＹ平面画像をＺ方向に積み重ねて加工溝の３次元データ（３次元モデルともいう）を構成する。また、特許文献１に記載のレーザ加工装置は、白色干渉顕微鏡あるいはレーザ変位計を用いて加工溝の形状を表す３次元座標データを測定して、この３次元座標データに基づいて加工溝の３次元データを構成する。そして、特許文献１に記載のレーザ加工装置は、加工溝の３次元データからある断面を切り出すことで加工溝の断面プロファイルを演算する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－０８５３９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上記特許文献１に記載のレーザ加工装置は、加工溝の３次元データを構成する必要があり、この構成処理を行うレーザ加工装置の制御装置、例えばＰＣ（Personal Computer）等の処理負荷が増加してしまう。

【0006】

処理負荷を軽減するための方法として、取得した加工溝のデータから３次元データを構成せず、加工溝のある一断面のデータのみを抜き出して処理することにより断面プロファイルを求める方法がある。この方法に依れば、最小のデータ処理量で断面プロファイルを求めることができる。

【0007】

図１２は、従来技術の課題を説明するための説明図であり、パルスレーザ光によるレーザ加工後の加工溝９をワークＷの上面側から見た図である。なお、図中の加工溝９内の黒丸表示及び白丸表示はチッピング或いはデブリ等を示す。また、図１３は、図１２中の領域１００における加工溝９の断面プロファイル１００Ａと、領域１０２における加工溝９の断面プロファイル１０２Ａとを示したグラフである。

【0008】

図１２に示すようにレーザ加工後のワークにはチッピングやデブリなどが生じ得る。また、パルスレーザ光を用いたレーザ加工では、各パルスの照射エネルギー、照射時間に微小なばらつきがあり、その影響で図１３に示すように加工溝９内の形状が変化し得る（図１３の断面プロファイル１００Ａ参照）。

【0009】

図１４は、従来技術の課題を説明するための説明図であり、パルスレーザ光によるレーザ加工後の加工溝９をワークＷの上面側から見た図である。また、図１５は、図１４中の立体領域２００における加工溝９の断面プロファイル２００Ａを示したグラフである。

【0010】

図１４に示すように、処理負荷を軽減するための他の方法として、加工溝９の所定の立体領域２００の断面データを抜き出し、その平均を計算する等統計的な手法を用いて図１５に示すような断面プロファイル２００Ａを求める方法がある。この方法を使えば、前記形状変化を統計的な手法で取り除くことができる可能性がある。

【0011】

しかしながら、パルスレーザ光を用いたレーザ加工では、ストリートに沿ったパルスレーザ光の照射の繰り返しによって加工溝９を形成するので、加工溝９には周期的な形状が出現し得る。このため、前述の所定の立体領域２００の断面データを抜き出して統計的な手法により取得した断面プロファイル２００Ａは、所定の立体領域２００内で平均化されたプロファイルとなる。そのため、このような統計的な手法では、特定の周波数のパルスレーザ光で形成された加工溝９の断面プロファイルを取得することが困難である。また、例えば、このような統計的な手法では、代表的な周波数のパルスレーザ光で形成された加工溝９の断面プロファイルを取得することが困難である。統計的な手法により取得した場合、断面プロファイルの確度が低下する虞がある（図１５の断面プロファイル２００Ａ参照)。

【0012】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、処理負荷低減と、より確度の高い断面プロファイルの取得と、を実現可能な溝形状測定方法及び溝形状測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の目的を達成するための溝形状測定方法は、加工装置により被加工物に形成された加工溝の形状を測定する溝形状測定方法において、加工溝を加工溝の長手方向に沿って予め定めたピッチで複数の測定領域に区切り、さらに２以上の自然数をＮとした場合に測定領域ごとに測定領域内に長手方向に沿ってＮ個の小測定領域を設定する設定ステップと、１からＮまでの任意の自然数をＭとした場合に、複数の測定領域内の第Ｍ番目の小測定領域における加工溝の形状を表す複数の座標データを取得する座標データ取得ステップと、座標データ取得ステップで測定領域ごとに取得した第Ｍ番目の小測定領域に対応する複数の座標データを２次元平面上に投影して、加工溝の断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成ステップと、を有する。

【0014】

この溝形状測定方法によれば、加工溝の３次元データを用いた３次元画像を生成するよりも処理負荷を軽減して、確度の高い断面プロファイルを取得することが可能である(図１３の断面プロファイル１００Ａ参照)。

【0015】

本発明の他の態様に係る溝形状測定方法において、設定ステップでは、測定領域ごとの第Ｍ番目の小測定領域の間隔を、上述のピッチに設定している。これにより、特定の条件のパルスレーザ光で形成した確度の高い断面プロファイルを取得することが可能となる。

【0016】

本発明の他の態様に係る溝形状測定方法において、設定ステップでは、Ｎ個の測定領域ごとの第Ｍ番目の小測定領域の間隔を用いて断面プロファイルを得る。これにより、パルスレーザ光の各パルスのばらつきに起因する周期的ではない形状差異は平均化される。

【0017】

本発明の他の態様に係る溝形状測定方法において、被加工物に対して予め定められた加工送り速度で相対移動される加工装置から被加工物へ照射されたパルスレーザ光により加工溝が形成される場合において、設定ステップでは、加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、パルスレーザ光の周波数をｆ（Ｈｚ）とし、ピッチをＰとした場合にピッチをＰ＝Ｖ／ｆ（ｍｍ）又はＶ／ｆ（ｍｍ）の整数倍に設定する。これにより、加工溝の断面プロファイルを測定する際に加工溝の長手方向に沿った周期的な形状が平均化されることが防止される。

【0018】

本発明の他の態様に係る溝形状測定方法において、加工溝の座標データを測定する座標データ測定ステップを有し、座標データ取得ステップでは、座標データ測定ステップで予め測定された座標データから、測定領域ごとの第Ｍ番目の小測定領域に対応する座標データを取得する。

【0019】

本発明の他の態様に係る溝形状測定方法において、断面プロファイル生成ステップでは、第Ｍ番目の小測定領域に対応する座標データを、長手方向に対して垂直な２次元平面上に投影する。

【0020】

本発明の目的を達成するための溝形状測定装置は、加工装置により被加工物に形成された加工溝の形状を測定する溝形状測定装置において、加工溝を加工溝の長手方向に沿って予め定めたピッチで複数の測定領域に区切り、さらに２以上の自然数をＮとした場合に測定領域ごとに測定領域内に長手方向に沿ってＮ個の小測定領域を設定する設定部と、１からＮまでの任意の自然数をＭとした場合に、複数の測定領域内の第Ｍ番目の小測定領域における加工溝の形状を表す複数の座標データを取得する座標データ取得部と、座標データ取得部が測定領域ごとに取得した第Ｍ番目の小測定領域に対応する複数の座標データを２次元平面上に投影して、加工溝の断面プロファイルを生成する断面プロファイル生成部と、を備える。

【0021】

本発明の他の態様に係る溝形状測定装置において、被加工物に対して予め定められた加工送り速度で相対移動される加工装置から被加工物へ照射されたパルスレーザ光により加工溝が形成される場合において、設定部が、加工送り速度をＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）とし、パルスレーザ光の周波数をｆ（Ｈｚ）とし、ピッチをＰとした場合にピッチをＰ＝Ｖ／ｆ（ｍｍ）又はＶ／ｆ（ｍｍ）の整数倍に設定する。

【発明の効果】

【0022】

本発明は、処理負荷低減と、より確度の高い断面プロファイルの取得と、を実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】レーザ加工装置のブロック図である。

【図2】レーザ光学系によるレーザ加工を説明するための説明図である。

【図3】制御装置の機能ブロック図である。

【図4】処理部により加工溝の断面プロファイルを演算する際の課題を説明するための説明図である。

【図5】設定部が加工溝をＸ方向に沿って複数の測定領域に区切る処理を説明するための説明図である。

【図6】設定部が各測定領域内に複数の小測定領域を設定する処理を説明するための説明図である。

【図7】座標データ取得部による三次元座標データの取得、及び断面プロファイル生成部による断面プロファイルの生成を説明するための説明図である。

【図8】断面プロファイル生成部が各測定領域の第１番目の小測定領域に対応する３次元座標データに基づいて生成した断面プロファイルと、形状測定範囲内の全ての３次元座標データを２次元平面上に投影して生成した断面プロファイルである比較例と、を比較したグラフである。

【図9】加工溝の各測定領域の第１番目の小測定領域と、加工溝の立体領域とを示した図である。

【図10】図９中の第１番目の小測定領域における断面プロファイル（本実施例）と、立体領域における断面プロファイル（比較例）とを示したグラフである。

【図11】レーザ加工装置によるレーザ加工後の加工溝の形状測定処理の流れを示したフローチャートである。

【図12】従来技術の課題を説明するための説明図であり、パルスレーザ光によるレーザ加工後の加工溝をワークの上面側から見た図である。

【図13】図１２中の領域１００における加工溝の断面プロファイルと、領域１０２における加工溝の断面プロファイルとを示したグラフである。

【図14】従来技術の課題を説明するための説明図であり、パルスレーザ光によるレーザ加工後の加工溝をワークの上面側から見た図である。

【図15】図１４中の立体領域における加工溝の断面プロファイルを示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［レーザ加工装置の構成］
図１は、本発明の加工装置に相当するレーザ加工装置１０のブロック図である。なお、図中のＸＹＺ方向は互いに直交し、このうちＸ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向（ワークＷの厚み方向）である。またθ方向は、Ｚ方向を回転軸とする回転方向である。

【0025】

図１に示すように、レーザ加工装置１０は、半導体ウェーハなどのワークＷ（本発明の被加工物に相当）を複数のチップに分割する割断プロセスの前工程として、後述の図２に示すようにワークＷのストリートＣに沿って加工溝９を形成するレーザ加工を実行する。また、レーザ加工装置１０は、レーザ加工により形成された加工溝９の断面形状を表す断面プロファイル５４（図８参照）を測定する機能を有する。このレーザ加工装置１０は、吸着ステージ１２と、ステージ駆動部１４と、加工ヘッド１６と、制御装置１８と、を備える。

【0026】

吸着ステージ１２は、ワークＷの表面とは反対側の裏面を吸着保持する。これにより、ワークＷはその表面側が加工ヘッド１６に対向するように吸着ステージ１２に保持される。

【0027】

ステージ駆動部１４は、モータ駆動機構及びリニアモータなどの公知のアクチュエータにより構成されており、吸着ステージ１２をＸＹＺ方向に移動させると共にθ方向に回転させる。これにより、吸着ステージ１２上のワークＷに対して加工ヘッド１６をＸＹＺθ方向に相対移動させることができる。なお、ワークＷに対して加工ヘッド１６をＸＹＺθ方向に相対移動させる方法は特に限定されず、加工ヘッド１６を移動させたり、或いは吸着ステージ１２及び加工ヘッド１６の双方を移動させたりしてもよい。

【0028】

加工ヘッド１６は、ワークＷのストリートＣ（図２参照）のレーザ加工に用いられ、吸着ステージ１２のＺ方向上方側の位置（ワークＷの表面に対向する位置）に配置されている。この加工ヘッド１６は、レーザ光学系２０、アライメント用顕微鏡２２、及び白色干渉顕微鏡２４を備える。なお、本実施形態ではレーザ光学系２０、アライメント用顕微鏡２２、及び白色干渉顕微鏡２４が別体で設けられているが、これらの一部又は全てが一体化されていてもよい。また、アライメント用顕微鏡２２及び白色干渉顕微鏡２４が加工ヘッド１６とは別体で設けられていてもよい。

【0029】

図２は、レーザ光学系２０によるレーザ加工を説明するための説明図である。図２及び既述の図１に示すように、レーザ光学系２０は、後述の制御装置１８の制御の下、ワークＷのストリートＣに向けてパルスレーザ光Ｌを照射する。なお、レーザ光学系２０の構成及びパルスレーザ光Ｌの種類について公知技術であるので、ここでは詳細な説明は省略する（例えば上記特許文献１及び特開2022-071402号公報等参照）。

【0030】

レーザ光学系２０からストリートＣに向けて周波数ｆ（Ｈｚ）のパルスレーザ光Ｌを照射した状態で、ステージ駆動部１４により吸着ステージ１２（ワークＷ）を加工送り方向であるＸ方向に加工送り速度［ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）］移動させる。これにより、図２の符号２Ａに示すようにストリートＣに沿って照射されるパルスレーザ光Ｌのパルスピッチはｖ／ｆ（ｍｍ）となる。そして、このパルスピッチｖ／ｆ（ｍｍ）のパルスレーザ光Ｌの照射によって、図２の符号２Ｂに示すようにストリートＣに沿って加工溝９が形成される。このようにストリートＣに沿ったパルスレーザ光Ｌの照射の繰り返しによって加工溝９を形成する場合には、周期的な形状が加工溝９の進行する方向に繰り返し形成される。

【0031】

アライメント用顕微鏡２２（照明光源、カメラを含む）は、後述の制御装置１８の制御の下、ワークＷのレーザ加工前にこのワークＷに形成されているアライメント基準（パターン等）の撮影を実行する。アライメント用顕微鏡２２がレーザ加工前に撮影したアライメント基準の撮影画像に基づいてワークＷに対するレーザ光学系２０のアライメントが実行される。

【0032】

白色干渉顕微鏡２４は、例えば、公知のミラウ型白色干渉計又はマイケルソン型白色干渉計であり、不図示のＺキャリッジによりＺ方向に移動自在に保持されている。白色干渉顕微鏡２４は、加工溝９の形状（立体形状）を表す３次元座標データ５０（３次元座標データ群又は点群データともいう、図４参照）の測定に用いられる。なお、白色干渉顕微鏡２４の代わりに、レーザ顕微鏡（レーザ変位計）などの各種被測定物の形状測定に使用される各種顕微鏡を用いてもよい。

【0033】

制御装置１８は、ＰＣなどの公知の演算装置であり、レーザ加工装置１０の各部を統括制御する。この制御装置１８は、ワークＷのレーザ加工時には、ワークＷのストリートＣに対するレーザ光学系２０のアライメント及びストリートＣのレーザ加工を制御する。また、制御装置１８は、加工溝９の断面プロファイル５４（図８参照）の測定時には、加工溝９の３次元座標データ５０（図４参照）の測定及び断面プロファイル５４の演算を制御する。

【0034】

［制御装置の機能］
図３は、制御装置１８の機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置１８は、各種のプロセッサ（Processor）及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置１８の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。

【0035】

制御装置１８は、不図示の制御プログラムを実行することで、アライメント制御部３０、加工制御部３２、測定制御部３４、データ格納部３６、及び処理部３８として機能する。

【0036】

アライメント制御部３０は、ワークＷのストリートＣに対するレーザ光学系２０のアライメントを制御する。アライメント制御部３０は、最初に、ステージ駆動部１４を駆動してアライメント用顕微鏡２２の撮影範囲内にワークＷのアライメント基準が含まれるようにワークＷの位置調整を行った後、アライメント用顕微鏡２２によるアライメント基準の撮影を実行させる。次いで、アライメント制御部３０は、アライメント用顕微鏡２２から出力されたアライメント基準の撮影画像に基づいて公知の方法で各ストリートＣとレーザ光学系２０とのＸＹＺ方向の相対位置関係を検出する。そして、アライメント制御部３０は、この相対位置関係の検出結果に基づいて、ステージ駆動部１４を駆動してストリートＣの加工開始位置にレーザ光学系２０の光軸を位置合わせするアライメントを実行する。

【0037】

加工制御部３２は、レーザ光学系２０によるワークＷの各ストリートＣに対するレーザ加工を制御する。加工制御部３２は、アライメント完了後にレーザ光学系２０からストリートＣに対してパルスレーザ光Ｌを照射させながら、ステージ駆動部１４を駆動してワークＷをＸ方向に移動させることで、ストリートＣに沿って加工溝９を形成する。そして、制御装置１８は、１ストリート分のレーザ加工が完了すると、ステージ駆動部１４を駆動して次のストリートＣの加工開始位置にレーザ光学系２０の光軸を位置合わせした後、レーザ光学系２０からのパルスレーザ光Ｌの照射と、ステージ駆動部１４によるワークＷのＸ方向の移動と、を繰り返し実行させる。以下同様にして、制御装置１８は全てのストリートのレーザ加工を実行させる。

【0038】

測定制御部３４は、上述のレーザ加工により形成された加工溝９の断面プロファイル５４（図８参照）の測定時において、白色干渉顕微鏡２４を用いた加工溝９の形状測定、より具体的には加工溝９の３次元座標データ５０（図４参照）の測定を制御する。

【0039】

例えば測定制御部３４は、ステージ駆動部１４を駆動して、加工溝９のＺ方向上方側に白色干渉顕微鏡２４が位置するようにワークＷに対する白色干渉顕微鏡２４の位置調整を実行する。次いで、測定制御部３４は、不図示のＺキャリッジを制御して、白色干渉顕微鏡２４をＺ方向に走査させながら、白色干渉顕微鏡２４による加工溝９への白色光の照射と、白色干渉顕微鏡２４の２次元撮像素子による干渉光（加工溝９からの反射光及び参照面からの参照光）の撮像と、を連続的に実行させる。なお、測定制御部３４は、加工溝９の形状測定範囲が白色干渉顕微鏡２４の測定可能範囲よりも広い場合には、ワークＷに対する白色干渉顕微鏡２４の位置を相対的にＸ方向に変化させた後、上述の白色干渉顕微鏡２４のＺ方向の走査と、白色干渉顕微鏡２４による照明光の照射及び干渉光の撮像と、を繰り返し実行させる。

【0040】

また、測定制御部３４は、白色干渉顕微鏡２４から出力される干渉光の撮像信号と、不図示のＺキャリッジから出力される白色干渉顕微鏡２４のＺ位置情報と、に基づいて、公知の方法で加工溝９の形状の各点の座標データを表す３次元座標データ５０（ＸＹＺ座標データ、図４参照）を取得する。

【0041】

データ格納部３６は、測定制御部３４が取得した加工溝９の３次元座標データ５０（図４参照）を記憶する。

【0042】

図４は、処理部３８により加工溝９の断面プロファイル５４を演算する際の課題を説明するための説明図である。図４及び既述の図３に示すように、処理部３８は、本発明の溝形状測定装置に相当する。この処理部３８は、データ格納部３６に格納されている加工溝９の３次元座標データ５０に基づいて、加工溝９の３次元画像（３次元モデル）の構成処理を実行することなく、加工溝９の断面プロファイル５４を生成する。

【0043】

このような断面プロファイル５４の生成処理とは、符号４Ａに示す３次元座標データ群のイメージ図に示すような加工溝９の３次元座標データ５０を加工溝９の長手方向（又は進行方向）であるＸ方向に対して垂直な仮想の２次元平面５２上（ＹＺ平面上）に投影することで、符号４Ｂに示すような加工溝９の断面プロファイル５４を生成する処理である。なお、図４では断面プロファイル５４を簡略的に図示している。

【0044】

このように３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影することで、従来のように加工溝９の３次元データを生成することなく、加工溝９の断面プロファイル５４を生成することができる。

【0045】

この際にパルスレーザ光Ｌを用いた加工溝９のレーザ加工では、既述の図２に示したように、パルスピッチｖ／ｆ（ｍｍ）のパルスレーザ光Ｌの照射によって加工溝９に進行方向に沿って周期的な形状が出現する。このため、図４に示したように加工溝９の形状測定範囲内の全ての３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル５４では、加工溝９のＸ方向に沿った周期的な形状が平均化されてしまう。その結果、必ずしも加工溝９の確度の高い断面プロファイル５４が得られない虞がある。

【0046】

そこで処理部３８は、以下に詳述するように、加工溝９の周期的な形状が平均化されない方法で、３次元座標データ５０の２次元平面５２上への投影及び断面プロファイル５４の生成を実行する。言い換えると、周期的な周波数の内の特定の周波数のレーザで形成した加工溝９の複数の位置の断面プロファイルを用いて加工溝９の断面プロファイル５４を生成する。この場合には処理部３８は、設定部４０、座標データ取得部４２、及び断面プロファイル生成部４４として機能する。

【0047】

図５は、設定部４０が加工溝９をＸ方向に沿って複数の測定領域６０に区切る処理を説明するための説明図である。なお、図中の符号Ｇは加工溝９の形状測定範囲（断面プロファイル５４の演算対象となるＸ方向範囲）を示す。図６は、設定部４０が各測定領域６０内に複数の小測定領域６２を設定する処理を説明するための説明図である。

【0048】

図５に示すように、最初に設定部４０は、加工溝９の形状測定範囲ＧをＸ方向に沿って予め定めたピッチＰで区切る。このピッチＰは、上述のパルスピッチｖ／ｆ（ｍｍ）に合わせて設定される。これにより、形状測定範囲ＧがＸ方向に沿って複数の矩形状（短冊状）の測定領域６０に区切られる。各測定領域６０は、それぞれＸ方向においてピッチＰ［Ｐ＝ｖ／ｆ（ｍｍ）］に相当する幅を有している。

【0049】

次いで、図６に示すように、設定部４０は、各測定領域６０内にそれぞれＸ方向に沿ってＮ（Ｎは２以上の自然数）個の矩形状の小測定領域６２を設定する。なお、図６ではＮ＝４個の場合を例に挙げて説明している。これにより、各測定領域６０内には、Ｘ方向に沿って第１番目の小測定領域６２、第２番目の小測定領域６２、…第Ｎ番目（ここではＮ＝４）の小測定領域６２がそれぞれ設定される。そして、１からＮまでの任意の自然数をＭとした場合に、各測定領域６０の第Ｍ番目の小測定領域６２は、形状測定範囲Ｇ内においてＸ方向にピッチＰに相当する間隔で設定される（図７参照）。なお、各測定領域６０内において、第１番目から第Ｎ番目の小測定領域６２が隙間なく設定されていてもよいし、或いは間隔をあけて設定されていてもよい。

【0050】

図７は、座標データ取得部４２による３次元座標データ５０の取得、及び断面プロファイル生成部４４による断面プロファイル５４の生成を説明するための説明図である。図８は、断面プロファイル生成部４４が各測定領域６０の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０に基づいて生成した断面プロファイル５４と、既述の形状測定範囲Ｇ内の全ての３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル５４である比較例５４Ａと、を比較したグラフである。

【0051】

図７及び既述の図３に示すように、座標データ取得部４２は、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第Ｍ番目、例えば、第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０（小測定領域６２のＸ方向のピクセル数が１の場合には２次元座標データでも可）をデータ格納部３６から取得して、断面プロファイル生成部４４へ出力する。

【0052】

断面プロファイル生成部４４は、最初に座標データ取得部４２から入力された少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０を、図７中の矢印Ａ１に示すように２次元平面５２上に投影して２次元投影データを生成する。次いで、図８に示すように、断面プロファイル生成部４４は、２次元投影データに対してノイズ除去処理等を施すことで、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する断面プロファイル５４（本実施例）を生成する。

【0053】

このように少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０のみを２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル５４（本実施例）では、形状測定範囲Ｇ内の全ての３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影して生成した比較例５４Ａとは異なり、加工溝９の断面形状が平均化されない。その結果、加工溝９の断面形状の凹凸が測定可能になる。

【0054】

図９は、加工溝９の各測定領域６０の第１番目の小測定領域６２と、既述の図１４に示した加工溝９の立体領域２００とを示した図である。図１０は、図９中の小測定領域６２における断面プロファイル５４（本実施例）と、既述の図１５に示した立体領域２００における断面プロファイル２００Ａ（比較例）とを示したグラフである。

【0055】

図９及び図１０に示すように、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０のみを２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル５４（本実施例）では、立体領域２００内の全ての３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル２００Ａ（比較例）とは異なり、加工溝９の断面形状が平均化されない。その結果、確度の高い断面プロファイル５４を取得可能である。

【0056】

また、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０のみを２次元平面５２上に投影して生成した断面プロファイル５４（本実施例）では１個の小測定領域を２次元平面５２上に投影して生成した場合とは異なり、パルスレーザ光の各パルスのばらつきに起因する周期的ではない形状差異は平均化される。つまり、特定の周波数のレーザで形成した複数の位置の加工溝９の断面形状を平均化した断面プロファイルを取得することができる。

【0057】

［本実施形態の作用］
図１１は、本発明の溝形状測定方法に係る、レーザ加工装置１０によるレーザ加工後の加工溝９の形状測定処理の流れを示したフローチャートである。

【0058】

図１１に示すように、加工対象のワークＷが吸着ステージ１２に吸着保持されると、制御装置１８のアライメント制御部３０が作動する。アライメント制御部３０は、ステージ駆動部１４及びアライメント用顕微鏡２２を制御して、ワークＷのアライメント基準の撮影画像データを取得する。そして、アライメント制御部３０は、この撮影画像データを解析して、ワークＷの各ストリートＣの位置を検出するアライメント検出を行う（ステップＳ１）。

【0059】

アライメント検出が完了すると加工制御部３２が作動して、ストリートＣのレーザ加工を開始する。最初に加工制御部３２は、アライメント制御部３０によるアライメント検出結果に基づいて、ステージ駆動部１４を駆動して、レーザ光学系２０の光軸を第１番目のストリートＣの加工開始位置に位置合わせするアライメントを実行する。このアライメントが完了すると、加工制御部３２は、レーザ光学系２０を制御して、周波数ｆ（Ｈｚ）のパルスレーザ光ＬをワークＷの表面のストリートＣに集光させる。これにより、レーザ加工が開始されて、少なくとも１つのストリートＣ上に少なくとも１つの加工溝９が形成される（ステップＳ２）。

【0060】

次いで、加工制御部３２は、ステージ駆動部１４を駆動して吸着ステージ１２をＸ方向に加工送り速度［ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）］で移動させることで、ワークＷに対して加工ヘッド１６をＸ方向に相対移動させる。これにより、ワークＷの表面の第１番目のストリートＣに沿って加工溝９が形成される。そして、以下同様に残りのストリートＣに沿った加工溝９の形成（レーザ加工）が繰り返し実行される。

【0061】

ワークＷのレーザ加工の完了後（レーザ加工中でも可）に、測定制御部３４が作動して白色干渉顕微鏡２４による加工溝９の３次元座標データ５０の測定が開始される。最初に測定制御部３４は、ステージ駆動部１４を駆動して加工溝９の形状測定範囲ＧのＺ方向上方側に白色干渉顕微鏡２４をセットする。

【0062】

次いで、測定制御部３４は、不図示のＺキャリッジを制御して、白色干渉顕微鏡２４をＺ方向に走査させながら、白色干渉顕微鏡２４による加工溝９への白色光の照射と、白色干渉顕微鏡２４の２次元撮像素子による干渉光の撮像と、を連続的に実行させる。そして、測定制御部３４は、白色干渉顕微鏡２４から出力される干渉光の撮像信号と、不図示のＺキャリッジから出力される白色干渉顕微鏡２４のＺ位置情報と、に基づいて、公知の方法で加工溝９の形状測定範囲Ｇにおける３次元座標データ５０を測定する（ステップＳ３、本発明の座標データ測定ステップに相当）。そして、測定制御部３４は、３次元座標データ５０をデータ格納部３６に格納させる。

【0063】

なお、加工溝９の形状測定範囲Ｇが白色干渉顕微鏡２４の測定可能範囲よりも広い場合には、ワークＷに対する白色干渉顕微鏡２４の位置を相対的にＸ方向に変化させた後、上述の白色干渉顕微鏡２４のＺ方向の走査と、白色干渉顕微鏡２４による白色光の照射及び干渉光の撮像と、を繰り返し実行させる。

【0064】

３次元座標データ５０の測定完了後に設定部４０が、既述の図５に示したように少なくとも１つの加工溝９の形状測定範囲ＧをＸ方向に沿って予め定めたピッチＰ［Ｐ＝ｖ／ｆ（ｍｍ）］で区切る。次いで、設定部４０が、既述の図６に示したように、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内にそれぞれＸ方向に沿ってＮ個の小測定領域６２を設定する（ステップＳ４、本発明の設定ステップに相当）。

【0065】

各小測定領域６２の設定が完了すると、座標データ取得部４２が、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第Ｍ番目、例えば、第１番目（Ｍ＝１）の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０をデータ格納部３６から選択・取得して、断面プロファイル生成部４４へ出力する（ステップＳ５，Ｓ６、本発明の座標データ取得ステップに相当）。

【0066】

次いで、断面プロファイル生成部４４が、座標データ取得部４２から入力された少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０を、既述の図７に示したように２次元平面５２上に投影する。これにより、形状測定範囲Ｇ内においてピッチＰの整数倍に相当する間隔で設定された少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０の各第１番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０のみが２次元平面５２上に投影される。この投影後に断面プロファイル生成部４４が、既述の図８に示したように少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の第１番目の小測定領域６２に対応する断面プロファイル５４を生成する（ステップＳ７、断面プロファイル生成ステップに相当）。

【0067】

以上のように本実施形態のレーザ加工装置１０では、少なくとも１つの加工溝９の複数の測定領域６０内の特定の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０を２次元平面５２上に投影して断面プロファイル５４を生成することで、加工溝９のＸ方向に沿った周期的な形状が平均化されることが防止され、加工溝９の確度の高い断面プロファイル５４が得られる。また、本実施形態のレーザ加工装置１０では、従来のように加工溝９の３次元データを生成してこの３次元データから断面を切り出す必要が無くなるので、制御装置１８の処理負荷が低減され、断面プロファイル５４の測定速度が向上する。その結果、レーザ加工装置１０では、処理負荷低減と、加工溝９の確度の高い断面プロファイル５４の取得と、が実現される。

【0068】

なお、レーザ加工装置１０により生成された各断面プロファイル５４に基づいて、加工溝９の加工品質の良否判定、デブリの検出、及び加工溝９の加工位置のずれ量の検出などの各種評価を実行して、この評価結果に基づいたレーザ加工の補正等（フィートバック制御）を実行してもよい。例えば、断面プロファイル５４ごとに加工溝９の底面の粗さのピークツーピーク値の最大値を求め、さらに断面プロファイル５４ごとの粗さの最大値の中の最大値を加工溝９の底面の粗さを示す値として決定して、この値に基づいてフィードバック制御を実行する。

【0069】

［その他］
上記実施形態では、設定部４０が加工溝９の形状測定範囲ＧをＸ方向に沿ってピッチＰ［Ｐ＝ｖ／ｆ（ｍｍ）］で区切っているが、例えば形状測定範囲ＧをＸ方向に沿ってｖ／ｆ（ｍｍ）の整数倍のピッチＰで区切り、このピッチＰ（ｍｍ）で区切られた各測定領域６０にそれぞれＮ個の小測定領域６２を設定してもよい。さらに、加工溝９の形状測定範囲ＧをＸ方向に沿って区切る場合のピッチＰは、必ずしもｖ／ｆ（ｍｍ）［その整数倍も含む］に限定されるものではなく、ｖ／ｆ（ｍｍ）の近傍の値或いは任意の値であってもよい。

【0070】

上記実施形態では、各測定領域６０内の第Ｍ番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０をＸ方向に垂直な２次元平面５２上に投影しているが、２次元平面５２がＸ方向に対して略垂直であってもよい。また、格子状のストリートＣの交差部では、Ｘ方向に平行な加工溝９の断面プロファイル５４と、Ｙ方向に平行な加工溝９の断面プロファイル５４と、を同時に測定可能である。この場合には、各測定領域６０内の第Ｍ番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０を、加工溝９の長手方向（Ｘ方向又はＹ方向）に垂直な２次元平面５２上に投影する。

【0071】

例えば、各測定領域６０内の第Ｍ番目の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０の取得と断面プロファイル５４の生成とを１回だけ実行してもよい。或いは、各測定領域６０の第１番目から第Ｎ番目の小測定領域６２の中で予め定めた複数の番号（例えば偶数番、奇数番等）の小測定領域６２に対応する３次元座標データ５０の取得と断面プロファイル５４の生成とを繰り返し実行してもよい。

【0072】

上記実施形態では、レーザ加工装置１０によるレーザ加工で形成された加工溝９の断面プロファイル５４を測定する場合を例に挙げて説明を行ったが、ブレードを用いてワークＷのストリートＣに対して切削加工を行うブレードダイサ（加工装置）により形成された加工溝９の断面プロファイル５４の測定にも本発明を適用可能である。

【符号の説明】

【0073】

９…加工溝、１０…レーザ加工装置、１２…吸着ステージ、１４…ステージ駆動部、１６…加工ヘッド、１８…制御装置、２０…レーザ光学系、２２…アライメント用顕微鏡、２４…白色干渉顕微鏡、３０…アライメント制御部、３２…加工制御部、３４…測定制御部、３６…データ格納部、３８…処理部、４０…設定部、４２…座標データ取得部、４４…断面プロファイル生成部、５０…３次元座標データ、５２…２次元平面、５４…断面プロファイル、６０…測定領域、６２…小測定領域、Ｃ…ストリート、ＣＰ１…切り出し位置、ＣＰ２…切り出し位置、Ｇ…形状測定範囲、Ｌ…パルスレーザ光、Ｗ…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】