特許 7481090 厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた加工装置

(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】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた加工装置

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

G01B11/06 101G

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019001584

(22)【出願日】2019-01-09

(65)【公開番号】P2020112381

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-11-11

【審判番号】

【審判請求日】2023-05-18

(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

(72)【発明者】

【氏名】木村 展之

(72)【発明者】

【氏名】能丸 圭司

【合議体】

【審判長】濱野 隆

【審判官】濱本 禎広

【審判官】九鬼 一慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－４４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－３６２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－９７６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２３２１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－１３３５１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

G01B 9/00-11/30

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状物の厚みを計測する厚み計測装置であって、
板状物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された板状物の厚みを非接触で計測する厚み計測手段と、を少なくとも含み、
該厚み計測手段は、
白色光源と、
該白色光源が発した白色光を波長に対応して時間差を生じさせ分光して照射する分光手段と、
該分光手段により分光された光が導かれ該保持手段に保持された板状物のＸ軸方向及びＹ軸方向で規定される２次元領域に該光を照射するビームスプリッターと、
該板状物の２次元領域の上面及び下面から反射した戻り光を、該ビームスプリッターを介して受光する２次元イメージセンサーと、
該２次元イメージセンサーを構成し該板状物の該２次元領域に対応したＸ軸方向、及びＹ軸方向に並ぶ複数の画素が時間差によって順次受け取る分光された波長に対応する戻り光の強度を分光干渉波形として記憶する記憶部と、
複数種類の見本分光干渉波形を板状物の厚みに対応して記録した波形テーブルと、
該記憶部に記憶された画素毎の分光干渉波形に基づいて板状物の該２次元領域を規定する座標位置の厚みを決定する厚み決定部と、
を備え、
該厚み決定部は、
該記憶部に記憶された分光干渉波形と、該波形テーブルの各見本分光干渉波形とを比較して該分光干渉波形と波形が一致した見本分光干渉波形に対応する厚みを該板状物の厚みとして決定する厚み計測装置。

【請求項2】

該厚み計測手段は、
該分光手段と、該ビームスプリッターとの間に配設される集光レンズと、
該ビームスプリッターから拡散した光を平行光として該保持手段に保持された板状物のＸ軸方向、及びＹ軸方向で規定される２次元領域に照射するテレセントリックレンズと、
該ビームスプリッターと該２次元イメージセンサーとの間に配設され、該板状物の上面及び下面から反射した戻り光を平行光に生成するコリメーションレンズと、
を備える請求項１に記載の厚み計測装置。

【請求項3】

該白色光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、のいずれかである請求項１、又は２に記載の厚み計測装置。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の厚み計測装置を備えた加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板状物の厚みを計測する厚み計測装置、及び厚み計測装置を備えた加工装置に関する。

【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、研削装置によって裏面が研削され薄化された後、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】

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを回転可能に備えた研削手段と、該チャックテーブルに保持されたウエーハの厚みを計測する計測手段と、から概ね構成されていて、ウエーハを所望の厚みに加工することができる。

【0004】

該研削装置に配設される厚みを計測する計測手段としては、プローバ（センサ端子）をウエーハの研削面に接触させてウエーハの厚みを計測する接触タイプが知られているが、該接触タイプの厚み計測手段を用いると研削面に傷を付けることから、ウエーハの研削面から反射した光とウエーハを透過してウエーハの下面から反射した光との光路長差によって生成される分光干渉波形によって厚みを計測する非接触タイプの計測手段が使用されている（例えば、特許文献１を参照。）。

【0005】

上記した厚みを計測する計測手段は、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射して、ウエーハの内部に改質層を形成する加工装置にも使用され、ウエーハの厚みを正確に計測することで、集光点の位置をウエーハの上面から所望の位置に正確に位置付けることを可能にしている（例えば、特許文献２を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１２－０２１９１６号公報

【文献】特開２０１１－１２２８９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記した特許文献１、及び特許文献２に開示された技術は、厚みを計測するウエーハの一点に光を照射してウエーハの上面と下面とから得た反射光を回析格子で分光し、波長毎に分光された光の強度に基づく分光干渉波形をフーリエ変換理論等の波形解析を実施する演算処理によって、ウエーハの厚みを局所的に検出する構成である。よって、ウエーハの全面に渡って厚みを計測する場合は、ウエーハの全面を走査して、各点の厚みを一々演算しなくてはならず、効率が悪いという問題がある。

【0008】

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、板状物の厚みを広範囲に効率よく計測することができる厚み計測装置、及び該厚み計測装置を備えた加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状物の厚みを計測する厚み計測装置であって、板状物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された板状物の厚みを非接触で計測する厚み計測手段と、を少なくとも含み、該厚み計測手段は、白色光源と、該白色光源が発した白色光を波長に対応して時間差を生じさせ分光して照射する分光手段と、該分光手段により分光された光が導かれ該保持手段に保持された板状物のＸ軸方向及びＹ軸方向で規定される２次元領域に該光を照射するビームスプリッターと、該板状物の２次元領域の上面及び下面から反射した戻り光を、該ビームスプリッターを介して受光する２次元イメージセンサーと、該２次元イメージセンサーを構成し該板状物の該２次元領域に対応したＸ軸方向、及びＹ軸方向に並ぶ複数の画素が時間差によって順次受け取る分光された波長に対応する戻り光の強度を分光干渉波形として記憶する記憶部と、複数種類の見本分光干渉波形を板状物の厚みに対応して記録した波形テーブルと、該記憶部に記憶された画素毎の分光干渉波形に基づいて板状物の該２次元領域を規定する座標位置の厚みを決定する厚み決定部と、を備え、該厚み決定部は、該記憶部に記憶された分光干渉波形と、該波形テーブルの各見本分光干渉波形とを比較して該分光干渉波形と波形が一致した見本分光干渉波形に対応する厚みを該板状物の厚みとして決定する厚み計測装置が提供される。

【0010】

該厚み計測手段は、該分光手段と、該ビームスプリッターとの間に配設される集光レンズと、該ビームスプリッターから拡散した光を平行光として該保持手段に保持された板状物のＸ軸方向、及びＹ軸方向で規定される２次元領域に照射するテレセントリックレンズと、該ビームスプリッターと該２次元イメージセンサーとの間に配設され、該板状物の上面及び下面から反射した戻り光を平行光に生成するコリメーションレンズと、を備えることができる。また、該白色光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、スーパーコンティニウム光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源、のいずれかであることが好ましい。

【0011】

本発明によれば、上記した厚み計測装置を備えた加工装置が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の厚み計測装置は、板状物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された板状物の厚みを非接触で計測する厚み計測手段と、を少なくとも含み、該厚み計測手段は、白色光源と、該白色光源が発した白色光を波長に対応して時間差を生じさせ分光して照射する分光手段と、該分光手段により分光された光が導かれ該保持手段に保持された板状物のＸ軸方向及びＹ軸方向で規定される２次元領域に該光を照射するビームスプリッターと、該板状物の２次元領域の上面及び下面から反射した戻り光を、該ビームスプリッターを介して受光する２次元イメージセンサーと、該２次元イメージセンサーを構成し該板状物の該２次元領域に対応したＸ軸方向、及びＹ軸方向に並ぶ複数の画素が時間差によって順次受け取る分光された波長に対応する戻り光の強度を分光干渉波形として記憶する記憶部と、複数種類の見本分光干渉波形を板状物の厚みに対応して記録した波形テーブルと、該記憶部に記憶された画素毎の分光干渉波形に基づいて板状物の該２次元領域を規定する座標位置の厚みを決定する厚み決定部と、を備え、該厚み決定部は、該記憶部に記憶された分光干渉波形と、該波形テーブルの各見本分光干渉波形とを比較して該分光干渉波形と波形が一致した見本分光干渉波形に対応する厚みを該板状物の厚みとして決定することにより、一度に、広い領域の板状物の厚みを計測することができる。そして、この厚み計測装置を備えた加工装置は、一度に、広い領域の板状物の厚みを計測することができることから、被加工物である板状物の厚み情報を使用する加工を、効率よく実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態の厚み計測装置を備えたレーザー加工装置の斜視図である。

【図2】図１に示す厚み計測装置の概略を示すブロック図である。

【図3】図２に示す厚み計測装置の厚み計測手段に配設される波形テーブルを示す図である。

【図4】ウエーハの２次元領域を説明するための概念図である。

【図5】図４に示すウエーハの２次元領域に対応して設定される２次元イメージセンサーの受光領域を示す図である。

【図6】厚み計測手段により生成される分光干渉波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に基づき構成された厚み計測装置を備えた加工装置に係る実施形態について添付図面を参照して、詳細に説明する。

【0015】

図１に、板状物（例えば、シリコンからなるウエーハＷ）に対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点を内部に位置付けて照射して、ウエーハＷの内部に改質層を形成する本実施形態のレーザー加工装置１の斜視図を示す。

【0016】

レーザー加工装置１は、保護テープＴを介して環状のフレームＦに支持されたウエーハＷ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に保持されたウエーハＷにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段４０と、アライメント手段５０と、厚み計測手段６０を含む厚み計測装置６と、を備えている。

【0017】

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２４が配設されている。チャックテーブル２４はウエーハＷを保持し、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２４の上面には、多孔質材料から形成され実質上水平に延在する円形状の吸着チャック２５が配置されている。吸着チャック２５は、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２４には、保護テープＴを介してウエーハＷ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も配設される。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向で規定される平面は実質上水平である。

【0018】

移動手段３０は、静止基台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、保持手段２０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２４には、位置検出手段が配設されており、チャックテーブル２４のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、周方向の回転位置が正確に検出され、後述する制御手段１０（図２を参照。）に伝達され、制御手段１０から指示される指示信号に基づいて、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２４の回転駆動手段が駆動され、任意の座標位置、及び回転角度にチャックテーブル２４を位置付けることが可能である。

【0019】

制御手段１０は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。なお、この制御手段１０は、上記したレーザー加工装置の各作動部を制御する制御手段として機能すると共に、後述する厚み計測装置６の記憶部１２０、厚み決定部１３０、波形テーブル１４０を備えている。

【0020】

図１に戻り説明を続けると、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の光学系（図示は省略する。）が内蔵されている。水平壁部４ｂの先端部下面には、レーザー光線照射手段４０の一部を構成する集光器４２が配設され、集光器４２の内部には、図示しない集光レンズ等が内蔵されている。レーザー光線照射手段４０には、レーザー発振器（図示は省略する。）が配設され、該レーザー発振器から発振されたレーザー光線は、集光器４２の該集光レンズによって集光され、保持手段２０に保持されるウエーハＷの所定の位置に照射される。

【0021】

アライメント手段５０は、水平壁部４ｂの先端部下面において、集光器４２のＸ軸方向で隣接する位置に配設される。アライメント手段５０は、可視光線により撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）と、被加工物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り照射された赤外線を捕える光学系と、該光学系が捕えた赤外線に対応する電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）とを含む（いずれも図示は省略する。）。

【0022】

図１に加え、図２も参照しながら、厚み計測装置６について説明する。厚み計測装置６は、ウエーハＷを保持する保持手段２０と、厚み計測手段６０とを含む。厚み計測手段６０は、水平壁部４ｂの先端部下面において、アライメント手段５０のＸ軸方向で隣接する位置に配設される。厚み計測手段６０は、白色光源６１と、分光手段６２と、集光レンズ６３と、ビームスプリッター６４と、テレセントリックレンズ６５と、コリメーションレンズ６６と、２次元イメージセンサー６７と、制御手段１０に構成された記憶部１２０と、厚み決定部１３０と、波形テーブル１４０と、を備える。２次元イメージセンサー６７は、制御手段１０に接続される。

【0023】

記憶部１２０は、制御手段１０に配設される図示しないＲＡＭ、図示しない外部記憶装置、又はその組み合わせで構成することができ、２次元イメージセンサー６７が検出した情報を記憶することができる。波形テーブル１４０は、図３に示すように、板状物の厚みに対応して複数種類の見本分光干渉波形を記録したものであり、厚み決定部１３０は、２次元イメージセンサー６７が検出した情報（分光干渉波形）、及び波形テーブル１４０に記録された見本分光干渉波形に基づき、ウエーハＷの厚みを決定する。厚み決定部１３０は、制御手段１０に配設される図示しないＲＯＭに記憶された演算プログラムによって構成することができる。波形テーブル１４０は、予め実施される実験、又はシミュレーション等により作成され、制御手段１０の図示しないＲＯＭ、又は外部記憶装置に記憶される。厚み決定部１３０によって決定された厚み情報は、適宜記憶部１２０に記憶される。なお、記憶部１２０、厚み決定部１３０、及び波形テーブル１４０は、制御手段１０内に構成されることに限定されず、制御手段１０とは別の独立した装置で構成してもよい。

【0024】

白色光源６１は、波長が４００ｎｍ～９００ｎｍの範囲で、可視光をバランスよく含む白色光Ｌ０を発する光源であり、例えば、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、ＳＣ光源、ＬＥＤ光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源等のいずれかから選択することができる。

【0025】

白色光源６１から照射される白色光Ｌ０は、分光手段６２に導かれる。分光手段６２は、白色光源６１の白色光Ｌ０を構成する光の波長に対応して時間差を生じさせて分光Ｌ１を照射するいわゆるスイープデバイスである。分光手段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り、より具体的に言えば、光ファイバーの中に、波長毎に反射位置が異なるように回析格子を形成して、短い波長の光の反射距離が短く、長い波長の光の反射距離が長くなるように設定されたもので実現される。これにより、分光手段６２から照射される分光Ｌ１は、図２に示すように、最も早く照射される短い波長の青色光ｌａ、その後、波長が短い順で照射される緑色光ｌｂ、黄色光ｌｃ、及び赤色光ｌｄで構成される。なお、図２に示す実施形態では、説明の都合上、分光手段６２が、単純な４種類の波長の光（青色光ｌａ、緑色光ｌｂ、黄色光ｌｃ、赤色光ｌｄ）で構成される分光Ｌ１を生成して照射するように説明したが、実際は、図２に示すような４種類の波長の光のみに分光して照射するのではなく、青色光ｌａ、緑色光ｌｂ、黄色光ｌｃ、赤色光ｌｄのそれぞれ、さらには、各色の境界部でさらに細かく波長毎に時間差をもって変化する分光Ｌ１を生成して照射する。

【0026】

分光手段６２から照射された分光Ｌ１の光路上に集光レンズ６３、及びビームスプリッター６４が配設される。本実施形態では、ビームスプリッター６４としてハーフミラーが採用されている。ビームスプリッター６４は、集光レンズ６３から導かれた分光Ｌ１を反射面６４２にて反射して直角に光路を変更し拡散して、テレセントリックレンズ６５に導く。テレセントリックレンズ６５に導かれた分光Ｌ１は径が拡大され平行光となった拡大分光Ｌ２とされて、保持手段２０に保持されたウエーハＷのＸ軸方向、及びＹ軸方向で規定される２次元領域に照射される。

【0027】

ウエーハＷの該２次元領域に対して上方から垂直に照射された拡大分光Ｌ２は、該２次元領域における上面Ｗａと下面Ｗｂとで反射した戻り光Ｌ３となってテレセントリックレンズ６５に導かれる。なお、拡大分光Ｌ２と戻り光Ｌ３は同一の光路を通過することから、図では、下方に向く矢印Ｌ２、上方に向く矢印Ｌ３で示すことにより区別している。テレセントリックレンズ６５によって集光された戻り光Ｌ３は、再びビームスプリッター６４に導かれる。ビームスプリッター６４に導かれた戻り光Ｌ３は、反射面６４２を透過して、ビームスプリッター６４と２次元イメージセンサー６７との間に配設されるコリメーションレンズ６６に導かれる。

【0028】

戻り光Ｌ３は、コリメーションレンズ６６によって平行光とされた戻り光Ｌ４となり、２次元イメージセンサー６７の受光領域６７２で受光される。２次元イメージセンサー６７の受光領域６７２は、ウエーハＷ上において拡大分光Ｌ２が照射される２次元領域に対応して規定されるＸ軸方向、Ｙ軸方向に並ぶ複数の画素から構成される。各画素は、時間差によって順次受け取る分光された波長に対応する戻り光Ｌ４の強度を分光干渉波形として制御手段１０に出力し、画素毎の分光干渉波形を制御手段１０の記憶部１２０に記憶する。そして、厚み決定部１３０の作用により、記憶部１２０に記憶された分光干渉波形と、波形テーブル１４０の各見本分光干渉波形とを比較して、分光干渉波形と波形が一致した見本分光干渉波形に対応する厚みを求め、ウエーハＷの所定の座標位置における厚みとして決定する。厚み決定部１３０において決定された各厚みは、ウエーハＷ上の該座標位置に対応付けられて、記憶部１２０に記憶される。

【0029】

なお、上記した実施形態では、ビームスプリッター６４としてハーフミラーを採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、偏光ビームスプリッターを採用することもできる。ただし、ビームスプリッター６４として偏光ビームスプリッターを採用する場合には、ビームスプリッター６４と、テレセントリックレンズ６５との間に、１／４波長板を配設する。１／４波長板を配設することにより、ビームスプリッター６４の反射面６４２で反射した分光Ｌ１（Ｓ偏光）は円偏光に変換され、ウエーハＷで反射した戻り光Ｌ３（円偏光）は１／４波長板でＰ偏光に変換され、ビームスプリッター６４の反射面６４２を透過して、コリメーションレンズ６６を介して２次元イメージセンサー６７に導かれる。

【0030】

本実施形態の厚み計測装置６、及び厚み計測装置６を備えたレーザー加工装置１は概ね上記したとおりの構成を備えており、厚み計測装置６、及びレーザー加工装置１の作用について以下に説明する。

【0031】

図１に示すように、本実施形態のレーザー加工装置１によってレーザー加工を実施する際には、加工が施される板状物としてのウエーハＷを用意する。例えば、ウエーハＷは、シリコンからなり、表面に分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成され、保護テープＴを介して環状のフレームＦに支持されている。

【0032】

上記したウエーハＷを用意したならば、ウエーハＷを保持手段２０のチャックテーブル２４上に載置し、図示しない吸引手段を作動することにより、チャックテーブル２４の吸着チャック２５に吸引保持する。チャックテーブル２４にウエーハＷを吸引保持したならば、クランプを作動してフレームＦを把持して固定する。

【0033】

次いで、保持手段２０を構成するＸ軸方向移動手段３１、及びＹ軸方向移動手段３２を作動して、図２に示す矢印Ｘで示すＸ軸方向、及び紙面に垂直なＹ軸方向で移動して、チャックテーブル２４を厚み計測手段６０が配設された領域の直下に移動させる。

【0034】

チャックテーブル２４を厚み計測手段６０の直下に移動させたならば、厚みの計測を開始する。厚みの計測を開始するに際し、まず、白色光源６１を作動して、波長が４００ｎｍ～９００ｎｍの光をバランスよく含む白色光Ｌ０を照射する。白色光Ｌ０は、分光手段６２に入射され、分光手段６２は、白色光Ｌ０を構成する光の波長に対応して時間差を生じさせた分光Ｌ１を生成して照射する。より具体的には、図２に示すように、青色光ｌａ、緑色光ｌｂ、黄色光ｌｃ、赤色光ｌｄを、時間差をもって順に、すなわち、分光Ｌ１を構成する波長４００ｎｍ・・・５００ｎｍ・・・６００ｎｍ・・・９００ｎｍの光を、時間差をもって順に照射する。

【0035】

分光手段６２から照射された分光Ｌ１は、集光レンズ６３に導かれて集光されビームスプリッター６４に導かれる。ビームスプリッター６４に導かれた分光Ｌ１は、ビームスプリッター６４の反射面６４２で反射し、直角に光路が変更されて、保持手段２０のチャックテーブル２４に保持されたウエーハＷ側に照射される。ビームスプリッター６４にて反射し拡散した分光Ｌ１は、まずテレセントリックレンズ６５に導かれる。テレセントリックレンズ６５に導かれた分光Ｌ１は、平行光とされ、径が拡大された拡大分光Ｌ２となって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の座標で規定されるウエーハＷ上の２次元領域に照射する。ここで、ウエーハＷのＸ軸方向、Ｙ軸方向の座標で規定される２次元領域について、図４を参照しながら説明する。

【0036】

ウエーハＷの全面を含む２次元領域Ｒは、図４中に点線で示すように、Ａ１～Ａ４、Ｂ１～Ｂ４、Ｃ１～Ｃ４、及びＤ１～Ｄ４で区画され、各区画はＸ軸方向、Ｙ軸方向のＸ座標、Ｙ座標で規定される。ここで、上記した拡大分光Ｌ２が、ウエーハＷの２次元領域Ｒを構成する区画Ａ１に照射される場合について説明する。

【0037】

図４に１点鎖線の円形で示すＬ２’が、拡大分光Ｌ２が照射される照射領域である。照射領域Ｌ２’内には区画Ａ１全体が含まれており、区画Ａ１は、図中下段に示すように、さらに、Ｘ座標、Ｙ座標で細かい領域に区分され（図中１１～１１０で示す。）、Ｘ座標、Ｙ座標によってその位置が特定される。なお、他の区画Ａ２～Ａ４、Ｂ１～Ｂ４、Ｃ１～Ｃ４、及びＤ１～Ｄ４も、同様に区分されており、ウエーハＷ上の所定の位置は、各区分により特定される。

【0038】

図２に示すように、ウエーハＷ上に上方から垂直に照射された拡大分光Ｌ２は、照射領域Ｌ２’におけるウエーハＷの上面Ｗａと、下面Ｗｂとで反射して戻り光Ｌ３となり、再び、テレセントリックレンズ６５に入射される。テレセントリックレンズ６５に入射された戻り光Ｌ３は、テレセントリックレンズ６５によって集光されてビームスプリッター６４に導かれる。戻り光Ｌ３は、該反射面６４２を透過して、拡散しながら上方に進み、上方に配設されたコリメーションレンズ６６に導かれる。コリメーションレンズ６６に導かれた戻り光Ｌ３は、平行光とされた戻り光Ｌ４となり、２次元イメージセンサー６７の受光領域６７２で受光される。

【0039】

ここで、２次元イメージセンサー６７を構成する受光領域６７２は、図５に示すように、ウエーハＷの２次元領域Ｒに対応したＸ軸方向、及びＹ軸方向の座標位置によって規定される領域に、各区分１１～区分１１０に対応する複数の画素１１～画素１１０を配設することにより構成されている。これにより、例えば、ウエーハＷの区画Ａ１における区分１１０で反射した戻り光Ｌ４は、受光領域６７２の画素１１０で受光される。すなわち、区画Ａ１の区分１１～区分１１０のそれぞれで反射した戻り光Ｌ４は、区分１１～区分１１０に対応するように規定された受光領域６７２の画素１１～画素１１０のそれぞれによって受光される。ここで、画素１１～画素１１０が受光する戻り光Ｌ４は、ウエーハＷの上面Ｗａと、下面Ｗｂとで反射した光路長差を有する光で構成されている。よって、各画素は、時間差によって順次受け取る分光された波長に対応する戻り光Ｌ４の強度を、図６に示すような分光干渉波形Ｈとして制御手段１０に出力する。そして、制御手段１０に出力された各分光干渉波形Ｈは、２次元領域Ｒの区画Ａ１の区分１１～１１０に対応する画素１１～画素１１０のそれぞれに関連付けられて、記憶部１２０に記憶される。

【0040】

上記した記憶部１２０に記憶された分光干渉波形に基づいて、厚み決定部１３０によって厚みを演算する手順について説明する。仮に、図６に示す分光干渉波形Ｈが、図５に示す受光領域６７２を構成する画素１１０によって出力された分光干渉波形であるとし、厚み決定部１３０によって、画素１１０に対応するウエーハＷの区画Ａ１の区分１１０の厚みを演算する場合、厚み決定部１３０は、画素１１０から送られ記憶部１２０に記憶された分光干渉波形Ｈと、波形テーブル１４０に記憶された各見本分光干渉波形との比較を実施し、分光干渉波形Ｈと各見本分光干渉波形とが一致するか否かを判定する。より具体的には、厚み決定部１３０は、分光干渉波形Ｈと比較して、形状、及び位相の一致度が最も高い見本分光干渉波形を判定する。本実施形態では、画素１１０によって出力された分光干渉波形Ｈと、図３に示す波形テーブル１４０中の見本分光干渉波形Ｓとの一致度が最も高いと判定され、見本分光干渉波形Ｓが、３５５μｍの厚みに対応するものとして記憶されていることから、厚み決定部１３０は、この３５５μｍを、区画Ａ１の区分１１０におけるウエーハＷの上面Ｗａで反射した光と、下面Ｗｂで反射した光との光路長差に基づき検出される厚みとして決定することができる。

【0041】

上記した画素１１０によって得られた分光干渉波形Ｈに基づき決定された厚みの情報は、区画Ａ１の区分１１０を特定するためのＸ座標、Ｙ座標の情報と共に記憶部１２０に記憶される。そして、同様の演算を残りの他の画素１１～画素１０９によって得られた分光干渉波形に対しても同時に実施し、画素１１～画素１０９に対応する各区分のＸ座標、Ｙ座標の情報と共に厚み情報を記憶部１２０に記憶する。

【0042】

本実施形態に備えられた厚み計測装置６は、白色光Ｌ０を、分光手段６２により、波長に対応して時間差を生じさせ分光して照射する構成を備えていることから、ウエーハＷの1つの区画を構成する各区分の厚みに応じて発生する分光干渉波形を同時に得ることができる。よって、上記したような各区分の厚みを算出する演算を、区分１１～区分１１０に対して一気に実施することができ、一度に広い領域の厚みを効率よく計測することができる。

【0043】

上記した手順によれば、区画Ａ１を構成する区分１１～区分１１０の厚みが速やかに効率よく決定される。そして、区画Ａ１全域の厚みを記憶部１２０に記憶したならば、移動手段３０を作動させることにより、チャックテーブル２４をＸ軸方向に適宜移動して、厚み計測装置６の直下であって、拡大分光Ｌ２の照射領域Ｌ２’に、区画Ａ１に隣接した区画Ａ２を位置付ける。そして、上記区画Ａ１に対して実施したのと同様の厚みを決定するための演算を実施することで、区画Ａ２を構成する区分１１～１１０の厚みを速やかに決定して、記憶部１２０に記憶することができる。そして、チャックテーブル２４をＸ軸方向、Ｙ軸方向に適宜移動して、同様の演算を、残りの区画Ａ３～Ａ４、Ｂ１～Ｂ４、Ｃ１～Ｃ４、Ｄ１～Ｄ４に対して実施する。以上により、ウエーハＷの２次元領域Ｒ全体の厚みが効率よく細かく決定され、制御手段１０の記憶部１２０に記憶される。

【0044】

上記したように、ウエーハＷの２次元領域Ｒ全体の厚みが決定され計測されたならば、ウエーハＷの内部に、分割予定ラインに沿った分割起点となる改質層を形成する。より具体的には、図１に示すレーザー加工装置１のアライメント手段５０を作動して、ウエーハＷの加工位置と、レーザー光線照射手段４０によるレーザー光線の照射位置との位置合わせ（アライメント）を実施する。該アライメントを実施したならば、ウエーハＷを集光器４２の直下に位置付けて、レーザー光線照射手段４０を起動する。そして、ウエーハＷに対して透過性を有する波長のレーザー光線を、レーザー光線照射手段４０に配設された図示しないレーザー発振器により発振し、ウエーハＷの所定の内部に集光点を位置付け、分割予定ラインに沿ってレーザー光線を照射し、Ｘ軸方向移動手段３１を作動して、チャックテーブル２４を矢印Ｘで示す方向に所定の加工送り速度で移動させる。この際、本実施形態では、保持手段２０に保持されたウエーハＷの座標位置により規定される２次元領域Ｒの各区分における厚みが予め決定されて記憶部１２０に記憶されている。この記憶部１２０に記憶された厚みの情報に基づいて、レーザー光線の集光点を、上面Ｗａを基準とした所定の内部位置に正確に位置付けることができる。このようにして、上述した制御手段１０により、レーザー光線照射手段５０、Ｘ軸方向移動手段３１、Ｙ軸方向移動手段３２、及びチャックテーブル２４を回転させる図示しない回転手段等を制御して、全ての分割予定ラインに沿って分割起点となる改質層を所望の内部位置に形成する。

【0045】

なお、上記レーザー光線照射手段５０により実行される改質層を形成する工程は、例えば、以下のようなレーザー加工条件で実施される。
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
パルス幅 ：１ｎｓ
スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

【0046】

上記したように、本実施形態によれば、保持手段２０に保持されたウエーハＷにおける、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の座標位置により規定される２次元領域Ｒの各区分における厚みが効率よく計測されて記憶部１２０に記憶されており、記憶部１２０に記憶された厚みの情報をレーザー加工装置１に適用して、ウエーハＷの内部に改質層を形成するため、レーザー加工装置１を利用したレーザー加工を効率よく実施することができる。

【0047】

本発明によれば、上記した実施形態に限定されず、種々の変形例が提供される。上記した実施形態では、厚み計測手段６０において白色光源６１から照射された白色光Ｌ０を、分光手段６２を介して分光した後、集光レンズ６３を介して集光してビームスプリッター６４に導き、テレセントリックレンズ６５、コリメーションレンズ６６を介して２次元イメージセンサー６７にて受光して厚みを計測したが、必ずしも、集光レンズ６３、テレセントリックレンズ６５、コリメーションレンズ６６を介する必要はなく、分光手段６２によって分光した分光Ｌ１を、そのままビームスプリッター６４で反射させてウエーハＷに照射して、ウエーハＷで反射した戻り光Ｌ３を、そのままビームスプリッター６４を透過させて２次元イメージセンサー６７で受光してもよい。また、上記した実施形態では、ウエーハＷの２次元領域Ｒを、１６の区画（Ａ１～Ａ４、Ｂ１～Ｂ４、Ｃ１～Ｃ４、Ｄ１～Ｄ４）に分割して設定し、各区画に対応するように、集光レンズ６３、及びテレセントリックレンズ６５によって拡大分光Ｌ２を生成して照射したが、本発明はこれに限定されず、計測対象となる板状物（ウエーハＷ）の大きさや、厚みを計測したい点の数等に応じて、分割する区画の範囲（面積）を適宜変更することができ、それに合わせて拡大分光Ｌ２の照射領域Ｌ２’の大きさを適宜調整すればよい。

【0048】

さらに、上記した実施形態では、本実施形態に係る厚み計測手段６０を、ウエーハＷの内部に改質層を形成するためのレーザー加工装置１に適用した例を示したが、本発明はこれに限定されず、板状物を被加工物とするあらゆる加工装置、例えば、板状物の表面を研削、研磨する装置、板状物の表面にレーザー光線の集光点を位置付けてアブレーション加工を実施するレーザー加工装置、切削ブレードを使用して切削するダイシング装置等に適用することが可能であり、板状物の厚み情報を必要とする加工装置であれば、加工効率の向上に寄与することができる。

【0049】

また、上記した実施形態では、厚み計測装置６０をレーザー加工装置１に備えた例を示したが、必ずしも加工装置と一体的に構成することに限定されず、専ら厚みを計測する独立した厚み計測装置としてもよい。その場合は、計測され記憶された厚みの情報を適宜の加工装置に伝達して加工に使用すればよい。

【符号の説明】

【0050】

１：レーザー加工装置
６：厚み計測装置
６０：厚み計測手段
６１：白色光源
６２：分光手段
６３：集光レンズ
６４：ビームスプリッター
６５：テレセントリックレンズ
６６：コリメーションレンズ
６７：２次元イメージセンサー
６７２：受光領域
１０：制御手段
１２０：記憶部
１３０：厚み決定部
１４０：波形テーブル
２０：保持手段
２４：チャックテーブル
３０：移動手段
３１：Ｘ軸方向移動手段
３２：Ｙ軸方向移動手段
４０：レーザー光線照射手段
５０：アライメント手段
Ｗ：ウエーハ（板状物）
Ｌ０：白色光
Ｌ１：分光
Ｌ２：拡大分光
Ｌ３、Ｌ４：戻り光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】