特許 7355637 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】

(24)【登録日】2023-09-25

(45)【発行日】2023-10-03

(54)【発明の名称】検出装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20230926BHJP

   G01N 29/06 20060101ALI20230926BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20230926BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20230926BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 C

G01N29/06

H01L21/66 J

H01S3/00 F

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019226474

(22)【出願日】2019-12-16

(65)【公開番号】P2021097098

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-10-21

(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】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(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】100202496

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿角 剛二

(74)【代理人】

【識別番号】100202692

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 吉文

(72)【発明者】

【氏名】能丸 圭司

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－００６８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０３６２１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１０１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２６０１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０７８４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－３１８０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８１０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０８１６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１０８９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｓ ３／００

Ｇ０１Ｎ ２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物を保持するＸ軸座標、及びＹ軸座標で規定される保持面を備えた保持手段と、該保持手段に保持された被測定物の内部を検出する検出機構と、を少なくとも備える検出装置であって、
該検出機構は、広帯域波長のパルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振した１パルス毎のパルスレーザー光線を波長毎に時間差を持たせる波長別遅延手段と、波長毎に時間差を持ったパルスレーザー光線をリング状に生成すると共にパルスレーザー光線を波長毎に小リング光から大リング光に分光するリング生成手段と、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって第一の方向に分岐されたパルスレーザー光線をＸ軸座標に走査する走査スキャナーと、該パルスレーザー光線をＹ軸座標に割り出しする割出スキャナーと、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被測定物のＸ軸座標、及びＹ軸座標で特定された上面に照射するｆθレンズと、該ビームスプリッターによって分岐される第二の方向に配設された検出用レーザー光線を照射するレーザー光線照射器と、該レーザー光線照射器と該ビームスプリッターとの間に配設されるハーフミラーと、該ハーフミラーとで該ビームスプリッターを挟むように配設され該ハーフミラーを通過した検出用レーザー光線を該ハーフミラーに戻すリターンミラーと、該ハーフミラーで反射した光を受光するホトデテクターと、該ホトデテクターが受光した光の強度と該パルスレーザー光線が照射された被測定部の上面のＸ軸座標及びＹ軸座標とから画像を生成する画像生成手段と、から少なくとも構成され、
該保持手段に保持された被測定物の上面に該小リング光から該大リング光に時間差をもって分光されたパルスレーザー光線が照射されることによって生成される超音波の干渉波が、被測定物の内部の所定のＺ軸座標で集束して振動を発生させ、該振動の上面に該検出用レーザー光線が照射されて反射した該振動の変調を捉えた第一の戻り光と、該リターンミラーで戻された検出用レーザー光線によって生成された第二の戻り光との干渉光が該ハーフミラーによって該ホトデテクターに導かれ、該画像生成手段によって該超音波の干渉波が集束する点近傍の状態を示す画像が生成され表示される検出装置。

【請求項2】

該リング生成手段によって波長毎に小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線の時間差を該波長別遅延手段によって調整して、被測定物の内部で超音波が集束する点のＺ軸座標を調整する請求項１に記載の検出装置。

【請求項3】

被測定物の内部において超音波が集束する点から被測定物の上面の大リング光に至る距離をＨ１とし、該超音波が集束する点から該大リング光に隣接するリング光に至る距離をＨ２とし、被加工物の内部を伝播する超音波の速度をＶとした場合、
（Ｈ１－Ｈ２）／Ｖ＝ｔ
によって演算される時間ｔを、該波長別遅延手段によって遅延させることで、超音波が集束する点のＺ軸座標を調整する請求項２に記載の検出装置。

【請求項4】

該リング生成手段は、一対のアキシコンレンズ及び回折格子を備えたアキシコンレンズ体、又は回折光学素子である請求項１乃至３のいずれかに記載された検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持手段に保持された被測定物の内部を検出する検出機構を備えた検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＩＣ、ＬＳＩ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ウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

【0003】

また、ＭＥＭＳ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の汚れを嫌うデバイスが表面に形成されたウエーハを個々のデバイスチップに分割する場合、該ウエーハの表面を保護テープで保持し、赤外線カメラによってウエーハの裏面から表面に形成された分割予定ラインを検出し、裏面側からダイシング加工、又はレーザー加工を施している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０７－７５９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ウエーハの裏面に金属膜が被覆されているウエーハにおいては、赤外線が透過せず、赤外線カメラによってウエーハの裏面から表面に形成された分割予定ラインを検出することができないという問題がある。

【0006】

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、赤外線カメラによって被測定物の裏面から表面に形成された分割予定ラインを検出することができない場合であっても、被測定物の裏面から表面の分割予定ラインを検出することができる検出装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被測定物を保持するＸ軸座標、及びＹ軸座標で規定される保持面を備えた保持手段と、該保持手段に保持された被測定物の内部を検出する検出機構と、を少なくとも備える検出装置であって、該検出機構は、広帯域波長のパルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振した１パルス毎のパルスレーザー光線を波長毎に時間差を持たせる波長別遅延手段と、波長毎に時間差を持ったパルスレーザー光線をリング状に生成すると共にパルスレーザー光線を波長毎に小リング光から大リング光に分光するリング生成手段と、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって第一の方向に分岐されたパルスレーザー光線をＸ軸座標に走査する走査スキャナーと、該パルスレーザー光線をＹ軸座標に割り出しする割出スキャナーと、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被測定物のＸ軸座標、及びＹ軸座標で特定された上面に照射するｆθレンズと、該ビームスプリッターによって分岐される第二の方向に配設された検出用レーザー光線を照射するレーザー光線照射器と、該レーザー光線照射器と該ビームスプリッターとの間に配設されるハーフミラーと、該ハーフミラーとで該ビームスプリッターを挟むように配設され該ハーフミラーを通過した検出用レーザー光線を該ハーフミラーに戻すリターンミラーと、該ハーフミラーで反射した光を受光するホトデテクターと、該ホトデテクターが受光した光の強度と該パルスレーザー光線が照射された被測定部の上面のＸ軸座標及びＹ軸座標とから画像を生成する画像生成手段と、から少なくとも構成され、該保持手段に保持された被測定物の上面に該小リング光から該大リング光に時間差をもって分光されたパルスレーザー光線が照射されることによって生成される超音波の干渉波が、被測定物の内部の所定のＺ軸座標で集束して振動を発生させ、該振動の上面に該検出用レーザー光線が照射されて反射した該振動の変調を捉えた第一の戻り光と、該リターンミラーで戻された検出用レーザー光線によって生成された第二の戻り光との干渉光が該ハーフミラーによって該ホトデテクターに導かれ、該画像生成手段によって該超音波の干渉波が集束する点近傍の状態を示す画像が生成され表示される検出装置が提供される。

【0008】

該リング生成手段によって波長毎に小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線の時間差を該波長別遅延手段によって調整して、被測定物の内部で超音波が集束する点のＺ軸座標を調整することができる。また、被測定物の内部において超音波が集束する点から被測定物の上面の大リング光に至る距離をＨ１とし、該超音波が集束する点から該大リング光に隣接するリング光に至る距離をＨ２とし、被加工物の内部を伝播する超音波の速度をＶとした場合、
（Ｈ１－Ｈ２）／Ｖ＝ｔ
によって演算される時間ｔを、該波長別遅延手段によって遅延させることで、超音波が集束する点のＺ軸座標を調整するようにしてもよい。さらに、該リング生成手段は、一対のアキシコンレンズ及び回折格子を備えたアキシコンレンズ体、又は回折光学素子とすることができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の検出装置は、被測定物を保持するＸ軸座標、及びＹ軸座標で規定される保持面を備えた保持手段と、該保持手段に保持された被測定物の内部を検出する検出機構と、を少なくとも備える検出装置であって、該検出機構は、広帯域波長のパルスレーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振した１パルス毎のパルスレーザー光線を波長毎に時間差を持たせる波長別遅延手段と、波長毎に時間差を持ったパルスレーザー光線をリング状に生成すると共にパルスレーザー光線を波長毎に小リング光から大リング光に分光するリング生成手段と、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を分岐するビームスプリッターと、該ビームスプリッターによって第一の方向に分岐されたパルスレーザー光線をＸ軸座標に走査する走査スキャナーと、該パルスレーザー光線をＹ軸座標に割り出しする割出スキャナーと、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線を該保持手段に保持された被測定物のＸ軸座標、及びＹ軸座標で特定された上面に照射するｆθレンズと、該ビームスプリッターによって分岐される第二の方向に配設された検出用レーザー光線を照射するレーザー光線照射器と、該レーザー光線照射器と該ビームスプリッターとの間に配設されるハーフミラーと、該ハーフミラーとで該ビームスプリッターを挟むように配設され該ハーフミラーを通過した検出用レーザー光線を該ハーフミラーに戻すリターンミラーと、該ハーフミラーで反射した光を受光するホトデテクターと、該ホトデテクターが受光した光の強度と該パルスレーザー光線が照射された被測定部の上面のＸ軸座標及びＹ軸座標とから画像を生成する画像生成手段と、から少なくとも構成され、該保持手段に保持された被測定物の上面に該小リング光から該大リング光に時間差をもって分光されたパルスレーザー光線が照射されることによって生成される超音波の干渉波が、被測定物の内部の所定のＺ軸座標で集束して振動を発生させ、該振動の上面に該検出用レーザー光線が照射されて反射した該振動の変調を捉えた第一の戻り光と、該リターンミラーで戻された検出用レーザー光線によって生成された第二の戻り光との干渉光が該ハーフミラーによって該ホトデテクターに導かれ、該画像生成手段によって該超音波の干渉波が集束する点近傍の状態を示す画像が生成され表示されるようになっていることから、被測定物の裏面側に金属膜が被覆されている等により、赤外線が透過せず、赤外線カメラによって裏面から表面の状態が検出できない場合であっても、裏面側から表面側に形成された、例えば分割予定ラインを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態の検出装置を備えたレーザー加工装置の全体斜視図である。

【図2】図１に示す検出装置の検出機構の構成を示すブロック図である。

【図3】ウエーハ（被測定物）に照射される複数のリング光に基づき超音波を発生させてウエーハの状態を検出する態様を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に基づいて構成される検出装置に係る実施形態について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

【0012】

図１は、本実施形態の検出装置が配設された装置の一例として示されるレーザー加工装置１の全体斜視図である。

【0013】

図１に示すレーザー加工装置１は、被加工物を保持する保持手段２０と、保持手段２０を移動させる移動手段３０と、保持手段２０に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４０と、表示手段５０と、保持手段２０と共に本実施形態の検出装置を構成する検出機構６０と、を備えている。

【0014】

保持手段２０は、図中に矢印Ｘで示すＸ軸方向において移動自在に基台２に載置される矩形状のＸ軸方向可動板２１と、図中に矢印Ｙで示すＹ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板２１に載置される矩形状のＹ軸方向可動板２２と、Ｙ軸方向可動板２２の上面に固定された円筒状の支柱２３と、支柱２３の上端に固定された矩形状のカバー板２６とを含む。カバー板２６には、カバー板２６上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状のチャックテーブル２５が配設されている。チャックテーブル２５は、図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。チャックテーブル２５の上面を構成するＸ軸座標、及び該Ｘ軸座標に直交するＹ軸座標により規定される保持面２５ａは、多孔質材料から形成されて通気性を有し、支柱２３の内部を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。チャックテーブル２５には、保護テープＴを介して被加工物を支持する環状のフレームＦを固定するためのクランプ２７も配設される。なお、本実施形態における被加工物は、例えば、図１に示すように、シリコン基板上にデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画され表面１０ａに形成されたウエーハ１０であり、表面１０ａを保護すべく反転されて、裏面１０ｂ側を上方に向け、表面１０ａ側を保護テープＴに貼着して環状のフレームＦによって保持されている。裏面１０ｂには、金属膜が形成されており、赤外線を照射して表面１０ａ側を検出することはできない。

【0015】

移動手段３０は、基台２上に配設され、保持手段２０をＸ軸方向に加工送りするＸ軸方向送り手段３１と、Ｙ軸可動板２２をＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸方向送り手段３２と、を備えている。Ｘ軸方向送り手段３１は、パルスモータ３３の回転運動を、ボールねじ３４を介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板２１に伝達し、基台２上の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板２１をＸ軸方向において進退させる。Ｙ軸方向送り手段３２は、パルスモータ３５の回転運動を、ボールねじ３６を介して直線運動に変換してＹ軸方向可動板２２に伝達し、Ｘ軸方向可動板２１上の案内レール２１ａ、２１ａに沿ってＹ軸方向可動板２２をＹ軸方向において進退させる。なお、図示は省略するが、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及びチャックテーブル２５には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２５のＸ軸座標、Ｙ軸座標、周方向の回転位置が正確に検出されて、その位置情報は、図示しない制御手段に送られる。そして、その位置情報に基づいて該制御手段から指示される指示信号により、Ｘ軸方向送り手段３１、Ｙ軸方向送り手段３２、及び図示しないチャックテーブル２５の回転駆動手段が駆動されて、基台２上の所望の位置にチャックテーブル２５を位置付けることができる。

【0016】

図１に示すように、移動手段３０の側方には、枠体４が立設される。枠体４は、基台２上に配設される垂直壁部４ａ、及び垂直壁部４ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部４ｂと、を備えている。枠体４の水平壁部４ｂの内部には、レーザー光線照射手段４０を含む光学系（図示は省略する）が収容されており、該光学系の一部を構成する集光器４２が水平壁部４ｂの先端部下面に配設されている。

【0017】

レーザー加工装置１の枠体４の水平壁部４ｂの内部には、上記したレーザー光線照射手段４０に加え、保持手段２０に保持されたウエーハ１０の内部を検出する検出機構６０が配設されており、上記した保持手段２０とにより、本実施形態の検出装置を構成する。

【0018】

図２に、検出機構６０の光学系を示すブロック図を示す。検出機構６０は、広帯域波長（例えば４００ｎｍ～８００ｎｍ）のパルスレーザー光線ＰＬ０を発振する発振器６１と、発振器６１が発振した１パルス毎のパルスレーザー光線ＰＬ０を波長毎に時間差を持たせてパルスレーザー光線ＰＬ１として出力する波長別遅延手段６２と、パルスレーザー光線ＰＬ１を、リング光に生成すると共に波長毎に小リング光から大リング光に分光してパルスレーザー光線ＰＬ２を生成して出力するリング生成手段６４と、通過する光を適宜の方向に分岐する機能を有するビームスプリッター６５と、ビームスプリッター６５によって第一の方向Ｄ１に分岐されたパルスレーザー光線ＰＬ２を保持手段２０のチャックテーブル２５上におけるＹ軸座標方向で割り出しする、例えばガルバノスキャナーで構成される割出スキャナー６７と、パルスレーザー光線ＰＬ２をチャックテーブル２５上のＸ軸座標に走査する、例えばレゾナントスキャナーで構成される走査スキャナー６８と、小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線ＰＬ２をチャックテーブル２５に保持されたウエーハ１０の上面である裏面１０ｂの該Ｘ軸座標及び該Ｙ軸座標で特定された位置に集光して照射するｆθレンズ６９１を含む検出用集光器６９と、を備えている。

【0019】

発振器６１から発振されるパルスレーザー光線ＰＬ０は光ファイバー６２０を介して波長別遅延手段６２に導かれる。波長別遅延手段６２は、例えば、波長分散を生じさせる光ファイバーを利用することで実現可能である。より具体的に言えば、波長別遅延手段６２の内部に含まれる光ファイバー（図示は省略）の中に、波長毎に反射位置が異なるように回折格子を形成して、例えば、長い波長の光の反射距離を短く、短い波長の光の反射距離が長くなるように設定したもので実現される。これにより、図２に示す波長別遅延手段６２の出力側に設定される光ファイバー６２１を介して、１パルス毎に、波長が長い順に所定の時間差をもたせ、例えば、赤色光ＰＬ１ａ、黄色光ＰＬ１ｂ、緑色光ＰＬ１ｃ、及び青色光ＰＬ１ｄが所定の時間差をもって出力されるパルスレーザー光線ＰＬ１が生成される。

【0020】

波長別遅延手段６２によって波長毎に時間差を持たされたパルスレーザー光線ＰＬ１は、必要に応じて設定されるコリメーションレンズ６３によって平行光とされ、リング生成手段６４に導入される。リング生成手段６４は、例えば、一対のアキシコンレンズ６４１、６４２と、ドーナツ型で半径方向に対称となっている回折格子６４３とを備えるアキシコンレンズ体で実現される。パルスレーザー光線ＰＬ１は、一対のアキシコンレンズ６４１、６４２を通過することでリング状の光とされ、さらに回折格子６４３を通過させることで、波長毎に小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線ＰＬ２を生成する。上記した一対のアキシコンレンズ６４１、６４２の間隔を調整することで、パルスレーザー光線ＰＬ２を構成するリング光の大きさを調整することが可能である。なお、本実施形態においては、パルスレーザー光線ＰＬ１を波長毎に小リング光から大リング光に分光する手段として、上記したアキシコンレンズ体を用いる例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、回折光学素子（ＤＥＯ）を用いてもよい。

【0021】

波長毎に小リング光から大リング光に分光されたパルスレーザー光線ＰＬ２は、ビームスプリッター６５に導入される。ビームスプリッター６５に導入されたパルスレーザー光線ＰＬ２は、反射面６５ａを透過して第一の方向Ｄ１に導かれ、必要に応じて配設される反射ミラー６６によって光路が変更されて、パルスレーザー光線ＰＬ２をＹ軸座標に割り出しする割出スキャナー６７に導かれる。割出スキャナー６７は、図示しない制御手段によって反射面６７ａの角度が制御され、チャックテーブル２５上においてパルスレーザー光線ＰＬ２が照射される位置を、図面に対して垂直な割出送り方向（Ｙ軸方向）で精密に制御する。さらに、割出スキャナー６７において反射されたパルスレーザー光線ＰＬ２は、走査スキャナー６８に導かれる。走査スキャナー６８は、図示しない制御手段によって反射面６８ａの角度が制御され、チャックテーブル２５上においてパルスレーザー光線ＰＬ２が照射される位置を、図面に対して左右方向に設定される走査方向（Ｘ軸方向）で精密に制御する。割出スキャナー６７及び走査スキャナー６８で照射方向が制御されたパルスレーザー光線ＰＬ２は、ｆθレンズ６９１に導かれて集光され、ウエーハ１０の上面（裏面１０ｂ）の所定のＸ軸座標、Ｙ軸座標位置に照射される。

【0022】

本実施形態の検出機構６０は、さらに、ビームスプリッター６５によって分岐される第二の方向Ｄ２に配設され、検出用レーザー光線ＬＢ０を照射するレーザー光線照射器７１と、レーザー光線照射器７１とビームスプリッター６５との間に配設されるハーフミラー７２と、ハーフミラー７２とでビームスプリッター６５を挟むように反対側に配設されたリターンミラー７３と、ビームスプリッター６５を介して戻り、ハーフミラー７２に導かれて反射した光を受光するするホトデテクター７４と、ホトデテクター７４が受光した光の強度、及び該パルスレーザー光線ＰＬ２が照射されたチャックテーブル２５上のＸ軸座標、Ｙ軸座標の情報とから画像を生成する画像生成手段７５（アナライザー）とを備えている。

【0023】

レーザー光線照射器７１は、例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）によって構成される。レーザー光線照射器７１から照射された検出用レーザー光線ＬＢ０は、ハーフミラー７２を透過して、ビームスプリッター６５に導入され、ビームスプリッター６５の反射面６５ａにて反射して第一の方向Ｄ１に進む分光ＬＢ１と、反射面６５ａを透過する分光ＬＢ２とに分岐される。反射面６５ａにて反射した分光ＬＢ１は、上記したパルスレーザー光線ＰＬ２の中心を進み、割出スキャナー６７及び走査スキャナー６８によって走査されて、ｆθレンズ６９１を経て、ウエーハ１０の裏面１０ｂの所定のＸ軸座標、Ｙ軸座標に照射される。

【0024】

ウエーハ１０の裏面１０ｂに照射される分光ＬＢ１は、ウエーハ１０の上面（裏面１０ｂ）で反射されて第一の戻り光ＬＢ１’となり、走査スキャナー６８、割出スキャナー６７、反射ミラー６６を経てビームスプリッター６５の反射面６５ａで反射されて、第二の方向Ｄ２に進み、ハーフミラー７２に導かれる。この際、第一の戻り光ＬＢ１’の光路は、ビームスプリッター６５の反射面６５ａを透過してリターンミラー７３にて反射された第二の戻り光ＬＢ２’の光路と同一になるように設定されており、第一の戻り光ＬＢ１’と、第二の戻り光ＬＢ２’とが一体とされて生成された干渉光は、ハーフミラー７２によって反射されてホトデテクター７４に導かれる。ホトデテクター７４が受光した光（第一の戻り光ＬＢ１’＋第二の戻り光ＬＢ２’の干渉光）の強度と、検出用レーザー光線ＬＢ１が照射されたウエーハ１０の裏面１０ｂ上の位置を示すＸ軸座標、Ｙ軸座標とに基づいて、画像生成手段７５によって画像の情報が生成されて、該画像を表示手段５０に出力する。

【0025】

検出機構６０は、概ね上記したとおりの構成を備えており、検出機構６０の機能、作用について、図３も併せて参照しながら以下に説明する。

【0026】

図１に示すように、被加工物であるウエーハ１０を用意したならば、保持手段２０のチャックテーブル２５に吸引保持して、クランプ２７によって固定する。チャックテーブル２５にウエーハ１０を固定したならば、移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５を移動し、ｆθレンズ６９１を備えた検出用集光器６９の直下に、ウエーハ１０の所定の検出領域を位置付ける。次いで、発振器６１を作動して、パルスレーザー光線ＰＬ０を発振し、波長別遅延手段６２、リング生成手段６４を介して、波長毎に時間差を持たせ、且つ波長毎に小リング光から大リング光に分光された複数のリング光を含むパルスレーザー光線ＰＬ２を生成して出力する。パルスレーザー光線ＰＬ２は、ビームスプリッター６５を透過して、第一の方向Ｄ１に分岐され、図示しない制御手段によって制御された割出スキャナー６７、走査スキャナー６８、ｆθレンズ６９１を介してウエーハ１０の裏面１０ｂの検出領域における所定のＸ軸座標、Ｙ軸座標位置に照射される。

【0027】

本実施形態においては、図３に示すように、パルスレーザー光線ＰＬ２は、径が大きい順に、赤色光ＰＬ１ａから生成されたリング光ＰＬ２ａ、黄色光ＰＬ１ｂから生成されたリング光ＰＬ２ｂ、緑色光ＰＬ１ｃから生成されたリング光ＰＬ２ｃ、及び青色光ＰＬ１ｄから生成されたリング光ＰＬ２ｄから構成され、ウエーハ１０の裏面１０ｂ上に中心をＣとする同心円状に照射される。チャックテーブル２５に保持されたウエーハ１０の裏面１０ｂに対して最も早く到達するのは、最も径が大きいリング光ＰＬ２ａであり、以降、径が大きい順に、時間差ｔ１をもってリング光ＰＬ２ｂが到達し、次いで、時間差ｔ２をもってリング光ＰＬ２ｃが到達し、最後に、時間差ｔ３をもってリング光ＰＬ２ｄが到達する。なお、本実施形態においては、説明の都合上、４つの波長域に対応して分光する例に基づいて説明するが、実際は１０～２０の波長域に対応して分光される。

【0028】

本実施形態のウエーハ１０の裏面１０ｂには金属膜が形成されており、上記したリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄによって構成されるパルスレーザー光線ＰＬ２はウエーハ１０を透過しない。しかし、各リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄが裏面１０ｂに到達することによって、各到達点からウエーハ１０内を伝播する超音波が生成される。各リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄがウエーハ１０の裏面１０ｂに到達する際の時間差ｔ１～ｔ３を適切に設定することにより、この超音波の干渉波を、ウエーハ１０の裏面１０ｂに照射される各リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの中心Ｃにおけるウエーハ１０の厚み方向の所望のＺ軸座標Ｐｚの位置Ｐに集束させることが可能である。なお、本実施形態においては、ウエーハ１０の表面１０ａ近傍の状態を検出すべく、該位置Ｐを表面１０ａの近傍になるように設定している。

【0029】

上記した時間差ｔ１～ｔ３を適切に設定する手順は、以下のとおりである。ウエーハ１０の裏面１０ｂに照射されたリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの径は、上記したリング生成手段６４に含まれる回折格子６４３によって設定される値であり、例えば、図３に示すように、ａ１～ａ４となるように設定される。そして、リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの中心Ｃからウエーハ１０の厚さ方向において、オペレータが各リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄによって発生する超音波を集束させたい所望の位置ＰまでのＺ軸座標（深さ）をＰｚとすると、ウエーハ１０の裏面１０ｂにおける各リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄが到達した点から該位置Ｐまでの距離Ｈ１～Ｈ４は、以下の式により演算される。
Ｈ１＝（ａ１^２＋Ｐｚ^２）^１／２
Ｈ２＝（ａ２^２＋Ｐｚ^２）^１／２
Ｈ３＝（ａ３^２＋Ｐｚ^２）^１／２
Ｈ４＝（ａ４^２＋Ｐｚ^２）^１／２

【0030】

ここで、上記したように、リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄが時間差ｔ１～ｔ３をもってウエーハ１０の裏面１０ｂに到達して、各リング光がウエーハ１０の内部を伝播する超音波を生成する場合に、各超音波により構成される干渉波を位置Ｐに集束させるためには、以下の式を満たす時間差ｔ１～ｔ３を設定すればよい。なお、Ｖは、ウエーハ１０の内部を該超音波が伝播する際の速度（ｍ／ｓ）であり、ウエーハ１０の材質によって決まる速度である。
（Ｈ１－Ｈ２）／Ｖ＝ｔ１
（Ｈ２－Ｈ３）／Ｖ＝ｔ２
（Ｈ３－Ｈ４）／Ｖ＝ｔ３

【0031】

上記した時間差ｔ１～ｔ３は、波長別遅延手段６２によって調整することができ、上記した波長別遅延手段６２においては、波長別遅延手段６２を構成する光ファイバー内に波長に対応して配設される回折格子（図示は省略）の位置を、上記した時間差ｔ１～ｔ３が生じるように変更すればよい。

【0032】

上記した条件を満たす時間差ｔ１～ｔ３をもってウエーハ１０の裏面１０ｂにリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄが照射され、リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄによって生成されウエーハ１０内を伝播した超音波の干渉波は、位置Ｐにて集束し強い振動を生じさせる。その一部が、位置Ｐの近傍で反射してウエーハ１０内を伝播して、該振動が発生した位置Ｐの上面、すなわち、ウエーハ１０の裏面１０ｂにおけるリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの中心Ｃに到達して裏面１０ｂを振動させる。この振動は、上記した超音波が集光された位置Ｐ近傍の状態に応じた振動である。

【0033】

ここで、本実施形態では、レーザー光線照射器７１から検出用レーザー光線ＬＢ０が照射されており、ビームスプリッター６５によって分岐された分光ＬＢ１が、ウエーハ１０の裏面１０ｂにおけるリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの中心Ｃに照射される。分光ＬＢ１が裏面１０ｂの該中心Ｃに到達して反射する際には、上記した裏面１０ｂの振動の変調をとらえた第一の戻り光ＬＢ１’となる。ウエーハ１０の裏面１０ｂで反射して該変調を捉えた第一の戻り光ＬＢ１’は、走査スキャナー６８、割出スキャナー６７、反射ミラー６６、及びビームスプリッター６５の反射面６５ａを経て、ハーフミラー７２に到達する。また、これと同時に、レーザー光線照射器７１から照射されてビームスプリッター６５を透過した検出用レーザー光線ＬＢ０の分光ＬＢ２も、リターンミラー７３で反射して第二の戻り光ＬＢ２’となり、ビームスプリッター６５の反射面６５ａにて、第一の戻り光ＬＢ１’と一体とされてハーフミラー７２に到達する。ハーフミラー７２によって反射された第一の戻り光ＬＢ１’と、ウエーハ１０の影響を受けない参照光として機能する第二の戻り光ＬＢ２’とにより干渉光が生成され、ホトデテクター７４によってその光強度が検出される。検出された光強度は、上記したウエーハ１０の裏面１０ｂ上の中心ＣのＸ軸座標、Ｙ軸座標と共に画像生成手段７５に伝達される。

【0034】

上記したように、本実施形態では、走査スキャナー６８と、割出スキャナー６７を備えており、走査スキャナー６８と、割出スキャナー６７とを作動して、リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄ、及び分光ＬＢ１を、Ｘ軸座標、Ｙ軸座標によって規定された所定の検出領域全域に順次照射し、その都度、ホトデテクター７４によって光強度を検出し、パルスレーザー光線ＰＬ２、及び分光ＬＢ１が照射された位置の情報、すなわち、リング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄの中心ＣのＸ軸座標、Ｙ軸座標の位置情報と共に画像生成手段７５に伝達される。

【0035】

画像生成手段７５は、第一の戻り光ＬＢ１’と第二の戻り光ＬＢ２’とにより干渉波を生成することにより明確に把握される第一の戻り光ＬＢ１’の光強度の変化に基づいて、該検出領域における検出用レーザー光線の分光ＬＢ１が照射された位置に対応する表面１０ａ側の画像を生成する。例えば、ウエーハ１０内において超音波が集束する位置Ｐの近傍にデバイス１２がある場合は、集束された超音波がデバイス１２で反射して、その振動が裏面１０ｂの中心Ｃに到達するため、ホトデテクター７４によって強い干渉波形が検出される。これに対し、位置Ｐが、分割予定ライン１４の近傍に位置付けられている場合は、超音波が殆ど反射せず、ウエーハ１０の裏面１０ｂに変調が発生しないため、ホトデテクター７４によって干渉波形が殆ど検出されない。

【0036】

上記したように、検出された表面１０ａのデバイス１２、及び分割予定ライン１４の位置情報を含む画像情報は、図２に示すように表示手段５０に表示され、表示手段５０に表示された検出領域の画像情報を、対応するＸ軸座標、及びＹ軸座標の情報と共に図示しない制御手段に記憶する。移動手段３０を作動して、チャックテーブル２５を移動して、検出機構６０によって検出される検出領域にウエーハ１０の領域を順次位置付けて、上記した手順によりウエーハ１０の表面１０ａのデバイス１２、及び分割予定ライン１４を検出して記憶する。このようにして、ウエーハ１０の表面１０ａ側の状態が検出されたならば、チャックテーブル２５をレーザー光線照射手段４０の集光器４２の直下に位置づけて、当該位置情報を利用して、レーザー加工を実施する。

【0037】

本実施形態によれば、被測定物であるウエーハ１０の裏面１０ｂ側に金属膜が被覆されている等により、赤外線が透過せず、赤外線カメラによってウエーハ１０の裏面１０ｂから表面１０ａに形成された分割予定ライン１４が検出できない場合であっても、ウエーハ１０の裏面１０ｂ側から表面１０ａに形成された分割予定ライン１４を検出することができる。

【0038】

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されない。例えば、上記した実施形態では、パルスレーザー光線ＰＬ０を、４つの波長領域毎に時間差をもたせ、４つのリング光ＰＬ２ａ～ＰＬ２ｄに分光する例を示したが、本発明はこれに限定されず、複数のリング光に分割して照射するものであれば、その数には限定されない。

【符号の説明】

【0039】

１：レーザー加工装置
２：基台
４：枠体
４ａ：垂直壁部
４ｂ：水平壁部
１０：ウエーハ
１０ａ：表面
１０ｂ：裏面
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
２０：保持手段
２５：チャックテーブル
２５ａ：保持面
３０：移動手段
４０：レーザー光線照射手段
５０：表示手段
６０：検出機構
６１：発振器
６２：波長別遅延手段
６２０、６２１：光ファイバー
６４：リング生成手段
６５：ビームスプリッター
６５ａ：反射面
６７：割出スキャナー
６８：走査スキャナー
６９：検出用集光器
６９１：ｆθレンズ
７１：レーザー光線照射器
７２：ハーフミラー
７３：リターンミラー
７４：ホトデテクター
７５：画像生成手段

【図1】

【図2】

【図3】