JP2017028030A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー加工溝の幅の変化を監視するレーザー加工装置を提供する。【解決手段】チャックテーブル３６に保持されたウェーハＷにレーザー照射するレーザ光線照射手段５と、チャックテーブルのＸ軸方向移動手段と、Ｙ軸方向移動手段と、レーザー光線照射手段とＸ軸方向移動手段とＹ軸方向移動手段の制御手段とを具備するレーザー加工装置である。レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線発振手段５１と、集光器５２と、ダイクロイックミラー５３と、ストロボ光照射手段５４と、ビームスプリッター５５と、撮像手段５６とを具備する制御手段は、パルスレーザー光線発振手段によって発振されチャックテーブルに保持されたウェーハに照射されるパルスレーザー光線のタイミングに合わせて、ストロボ光照射手段と撮像手段とを作動させ、撮像手段からの画像信号に基づいてパルスレーザー光線照射直後のレーザー加工溝の幅を検出する。【選択図】図２

Description

本発明は、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にレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。

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。

半導体ウエーハ等のウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有する波長のパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することによりアブレーション加工を施してレーザー加工溝を形成し、この破断起点となるレーザー加工溝が形成された分割予定ラインに沿って外力を付与することにより割断する技術が実用化されている。

上述したレーザー加工を行うレーザー加工装置は、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レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、被加工物保持手段とレーザー光線照射手段を相対的に移動する移動手段と、被加工物保持手段に保持された被加工物の加工すべき領域を検出するアライメント手段と、を具備している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２５３４３２号公報

しかるに、レーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線の出力が変化したり光学系に歪が生じると、レーザー加工溝の幅が広くなったり狭くなったりして、被加工物に所望の加工を施すことができなくなるという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、レーザー光線照射手段によって照射されるレーザー光線の出力の変化や光学系に歪が生じることによって発生するレーザー加工溝の幅の変化を監視することができるレーザー加工装置を提供することである。

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にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸方向移動手段と、該レーザー光線照射手段と該Ｘ軸方向移動手段と該Ｙ軸方向移動手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該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して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該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反射して該集光器に導くとともにパルスレーザー光線の波長以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーと該集光器との経路に光を照射するストロボ光照射手段と、該ストロボ光照射手段と該ダイクロイックミラーとの間に配設され該被加工物保持手段に保持された被加工物からの光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分岐された経路に配設された撮像手段と、を具備し、
該制御手段は、該パルスレーザー光線発振手段によって発振され該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるパルスレーザー光線のタイミングに合わせて該ストロボ光照射手段と該撮像手段とを作動し、該撮像手段からの画像信号に基づいてパルスレーザー光線が照射された直後のレーザー加工溝の幅を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記制御手段は、検出されたレーザー加工溝の幅が許容範囲外である場合には、レーザー光線照射手段の作動を停止して加工を中断する。
また、上記制御手段は、撮像手段からの画像信号に基づいて被加工物に設定された加工すべき領域を特定するターゲットから形成するレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離の設定値と、パルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量を検出する。
更に、上記制御手段は、上記設定値とパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量が許容値を超えた場合には、該Ｙ軸方向移動手段を制御してパルスレーザー光線が照射される位置を修正する。

本発明によるレーザー加工装置においては、被加工物保持手段に保持された被加工物にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該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して被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、パルスレーザー光線発振手段と集光器との間に配設されパルスレーザー光線を反射して集光器に導くとともにパルスレーザー光線の波長以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーと集光器との経路に光を照射するストロボ光照射手段と、該ストロボ光照射手段とダイクロイックミラーとの間に配設され被加工物保持手段に保持された被加工物からの光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分岐された経路に配設された撮像手段とを具備し、制御手段は、パルスレーザー光線発振手段によって発振され被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるパルスレーザー光線のタイミングに合わせてストロボ光照射手段と撮像手段とを作動し、撮像手段からの画像信号に基づいてパルスレーザー光線が照射された直後のレーザー加工溝の幅を検出するので、パルスレーザー光線の出力が変化したり光学系に歪が生じることによりレーザー加工溝の幅が広くなったり狭くなったりした場合には、リアルタイムでレーザー加工溝の異常を検出し、品質の低下を招く異常な加工を中断する等して対応することが可能となる。
また、上記撮像手段からの画像信号に基づいて被加工物に設定された加工すべき領域を特定するターゲットから形成するレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離の設定値と、パルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量を検出し、設定値とパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量が許容値を超えた場合には、上記Ｙ軸方向移動手段を制御してパルスレーザー光線が照射される位置を修正することにより、所望のレーザー加工を維持することができる。

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザー光線照射手段のブロック構成図。 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段のブロック構成図。 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。 図４に示す半導体ウエーハを環状のフレームに装着されたダイシングテープの表面に貼着した状態を示す斜視図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施するレーザー加工工程の説明図。 レーザー光線照射手段によって照射されるパルスレーザー光線とストロボ光照射手段によって照射される光のタイミングを示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施されるレーザー光線照射位置監視工程の説明図。

以下、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図が示されている。図１に示すレーザー加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向である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、基台２上に配設されたレーザー光線照射手段としてのレーザー光線照射ユニット４とを具備している。

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Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向である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支持テーブル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の上面である保持面上に被加工物である例えば円形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、半導体ウエーハ等の被加工物を保護テープを介して支持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。

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軸方向移動手段３７を具備している。Ｘ軸方向移動手段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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、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。なお、上記Ｘ軸方向移動手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルス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こともできる。また、上記Ｘ軸方向移動手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が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こともできる。

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Ｙ軸方向移動手段３８を具備している。Ｙ軸方向移動手段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。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、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。なお、上記Ｙ軸方向移動手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルス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こともできる。また、上記Ｙ軸方向移動手段３８の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が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こともできる。

上記レーザー光線照射ユニット４は、上記基台２上に配設された支持部材４１と、該支持部材４１によって支持され実質上水平に延出するケーシング４２と、該ケーシング４２に配設されたレーザー光線照射手段５と、ケーシング４２の前端部に配設されレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント手段６を具備している。なお、アライメント手段６は、被加工物を照明する照明手段と、該照明手段によって照明された領域を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）等を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

上記レーザー光線照射手段５について、図２を参照して説明する。
レーザー光線照射手段５は、パルスレーザー光線発振手段５１と、該パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線を集光してチャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗに照射する集光器５２と、パルスレーザー光線発振手段５１と集光器５２との間に配設されパルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線を集光器５２に導くダイクロイックミラー５３を具備している。パルスレーザー光線発振手段５１は、パルスレーザー光線発振器５１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段５１２とから構成されている。なお、パルスレーザー光線発振手段５１のパルスレーザー光線発振器５１１は、図示の実施形態においては波長が３５５ｎｍのパルスレーザー光線ＬＢを発振する。上記集光器５２は、上記パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを集光する集光レンズ５２１を具備している。上記パルスレーザー光線発振手段５１と集光器５２との間に配設されたダイクロイックミラー５３は、パルスレーザー光線発振手段５１から発振されたパルスレーザー光線ＬＢを反射して集光器５２に導くとともにパルスレーザー光線ＬＢの波長（図示の実施形態においては３５５ｎｍ）以外の波長の光を透過する機能を有している。

図示のレーザー光線照射手段５は、ダイクロイックミラー５３と集光器５２との経路に光を照射するストロボ光照射手段５４と、該ストロボ光照射手段５４とダイクロイックミラー５３との間に配設されチャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗからの光を分岐するビームスプリッター５５と、該ビームスプリッター５５によって分岐された経路に配設された撮像手段５６を具備している。ストロボ光照射手段５４は、キセノンフラッシュランプからなる白色光を発光するストロボ光源５４１と、該ストロボ光源５４１から発光された白色光の視野サイズを規定する絞り５４２と、該絞り５４２を通過した白色光をチャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗに集光するためのレンズ５４３と、該レンズ５４３によって集光された白色光を上記ビームスプリッター５５に向けて方向変換する方向変換ミラー５４４とからなっている。

上記ビームスプリッター５５は、上記ストロボ光照射手段５４の方向変換ミラー５４４によって導かれた白色光を上記ダイクロイックミラー５３に導くとともに、チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗからの光を撮像手段５６に向けて分岐する。

上記撮像手段５６は、収差補正レンズ５６１ａと結像レンズ５６１ｂとからなる組レンズ５６１と、該組レンズ５６１によって捕らえられた像を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）５６２とからなっており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、図３に示す制御手段７を具備している。制御手段７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）７１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）７２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）７３と、入力インターフェース７４および出力インターフェース７５とを備えている。制御手段７の入力インターフェース７４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、撮像手段５６の撮像素子（ＣＣＤ）５６２、アライメント手段６等からの検出信号が入力される。そして、制御手段７の出力インターフェース７５からは、上記Ｘ軸方向移動手段３７、Ｙ軸方向移動手段３８、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１、ストロボ光照射手段５４等に制御信号を出力する。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置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４には、上述したレーザー加工装置によって加工される被加工物としての半導体ウエーハ１０の斜視図が示されている。図４に示す半導体ウエーハ１０は、シリコンウエーハからなっており、表面１０ａに複数の分割予定ライン１０１が格子状に形成されているとともに、該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。

上述した半導体ウエーハ１０を分割予定ライン１０１に沿って分割するために、先ず、半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂに合成樹脂からなる粘着テープの表面を貼着するとともに粘着テープの外周部を環状のフレームによって支持する被加工物支持工程を実施する。即ち、図５に示すように、環状のフレームＦの内側開口部を覆うように外周部が装着された粘着テープＴの表面に半導体ウエーハ１０の裏面１０ｂを貼着する。なお、粘着テープＴは、図示の実施形態においては塩化ビニール（ＰＶＣ）シートによって形成されている。

上述したウエーハ支持工程を実施したならば、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に半導体ウエーハ１０の粘着テープ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、半導体ウエーハ１０を粘着テープＴを介してチャックテーブル３６上に吸引保持する（被加工物保持工程）。なお、半導体ウエーハ１０を粘着テープＴを介して支持した環状のフレームＦは、チャックテーブル３６に配設されたクランプ３６２によって固定される。

上述した被加工物保持工程を実施したならば、Ｘ軸方向移動手段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をアライメント手段６の直下に位置付ける。チャックテーブル３６がアライメント手段６の直下に位置付けられると、アライメント手段６および制御手段７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、アライメント手段６および制御手段７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に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段５の集光器５２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザー光線照射位置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、同様にレーザー光線照射位置のアライメントが遂行される。

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持された半導体ウエーハ１０に形成されている分割予定ラインを検出し、レーザー光線照射位置のアライメントが行われたならば、図６の（ａ）で示すようにチャックテーブル３６をレーザー光線照射手段５の集光器５２が位置するレーザー光線照射領域に移動し、所定の分割予定ライン１０１の一端（図６の（ａ）において左端）を集光器５２の直下に位置付ける。そして、集光器５２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の表面（上面）付近に位置付ける。次に、レーザー光線照射手段５の集光器５２から半導体ウエーハに対して吸収性を有する波長（図示の実施形態においては３５５ｎｍ）のパルスレーザー光線を照射しつつチャックテーブル３６を図６の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に所定の移動速度で移動せしめる。そして、分割予定ライン１０１の他端（図６の（ｂ）において右端）が集光器５２の直下位置に達したら、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。この結果、図６の（ｂ）および図６の（ｃ）に示すように半導体ウエーハ１０には、分割予定ライン１０１に沿ってレーザー加工溝１１０が形成される（レーザー加工工程）。

上記レーザー加工工程は、以下の加工条件で行われる。
レーザー光線の光源 ：ＹＶＯ４レーザーまたはＹＡＧレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：５０ｋＨｚ
平均出力 ：３Ｗ
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上述したレーザー加工工程を実施している際に、レーザー光線照射手段５の集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の出力が変化したり、パルスレーザー光線発振手段５１から集光器５２までの光学系に歪が生じると、レーザー加工溝の幅が広くなったり狭くなったりして、被加工物である半導体ウエーハ１０に所望のレーザー加工を施すことができなくなるという問題がある。そこで、図示の実施形態におけるレーザー加工装置においては、レーザー光線照射手段５の集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の出力の変化や光学系に歪が生じることによって発生するレーザー加工溝の幅の変化を監視するようにしている。即ち、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１から発振され集光器５２からチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に照射されるパルスレーザー光線の照射タイミングに合わせて上記ストロボ光照射手段５４を作動して半導体ウエーハ１０におけるパルスレーザー光線照射領域に白色光を照射し、半導体ウエーハ１０からの光を上記撮像手段５６によって撮像して撮像した画像信号を制御手段７に送ることにより、制御手段７が撮像手段５６の撮像素子（ＣＣＤ）５６２から送られた画像信号に基づいてパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の幅を検出するとともに、パルスレーザー光線が照射された位置と加工すべき位置とのズレを検出する（レーザー加工溝監視工程）。

上述したレーザー加工溝監視工程について、図７を参照して更に詳細に説明する。
図示の実施形態においては、レーザー光線照射手段５のパルスレーザー光線発振手段５１から発振されるパルスレーザー光線の繰り返し周波数が５０ｋＨｚであるから、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０には２０μｓ毎に１パルスのパルスレーザー光線ＬＢが照射される。このようにしてチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に照射されるパルスレーザー光線の照射位置およびパルスレーザー光線の照射によって半導体ウエーハ１０に形成されたレーザー加工溝１１０の幅を検出するために、制御手段７は、上記ストロボ光照射手段５４のストロボ光源５４１を作動する。このストロボ光源５４１を作動するタイミングは、パルスレーザー光線ＬＢと重ならないようにパルスレーザー光線ＬＢとパルスレーザー光線ＬＢとの間に照射されるように作動する。即ち、図示の実施形態においては図７に示すように最初はパルスレーザー光線の発振開始から５０μｓとし、以後１００μｓ毎に作動し、白色光ＷＬをチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に照射するように設定されている。従って、白色光ＷＬが照射される直前（１０μｓ前）にチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０に照射されたパルスレーザー光線により加工された領域からの光が集光レンズ５２１、ダイクロイックミラー５３、ビームスプリッター５５を介して撮像手段５６に導かれる。

撮像手段５６に導かれた光は、収差補正レンズ５６１ａおよび結像レンズ５６１ｂからなる組レンズ５６１を介して撮像素子（ＣＣＤ）５６２に結像される。そして、撮像素子（ＣＣＤ）５６２は、結像された画像信号を制御手段７に送る。このようにして、撮像素子（ＣＣＤ）５６２から１００μｓ毎に送られる画像信号を、制御手段７はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７３に格納する。図８の（ａ）には、チャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ１０の分割予定ライン１０１に沿って照射されたパルスレーザー光線によって形成されたレーザー加工溝１１０と撮像素子（ＣＣＤ）５６２から送られた第１の撮像画像ｎ１と第２の撮像画像ｎ２が示されている。図８の（ａ）に示す実施形態においては、半導体ウエーハ１０に形成されたデバイス１０２にはそれぞれ所定位置にターゲット１０２ａが設定されており、このターゲット１０２ａから隣接する分割予定ライン１０１の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離はＡ１（例えば３００μｍ）に設定されており、また、パルスレーザー光線の照射によって形成されるレーザー加工溝１１０の幅はＢ１（例えば１０μｍ）に設定されている。図８の（ａ）に示す実施形態においては、第１の撮像画像ｎ１においてターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ１が検出されるとともにパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝１１０の幅Ｂ１が検出された状態が示されており、第２の撮像画像ｎ２においてターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ１が検出されるとともにパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が検出された状態が示されている。

図８の（ａ）に示すように、第１の撮像画像ｎ１においてレーザー加工溝１１０の幅がＢ１（設定値：１０μｍ）と検出され、第２の撮像画像ｎ２において検出されたレーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が設定値（１０μｍ）と異なる場合には、制御手段７はレーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が許容範囲（例えば設定値：１０μｍ±２μｍ）内か否かをチェックする。そして、制御手段７は、レーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が許容範囲（設定値：１０μｍ±２μｍ）内である場合にはレーザー加工を継続し、レーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が許容範囲（設定値：１０μｍ±２μｍ）外の場合にはレーザー光線照射手段５の作動を停止してレーザー加工を中断する。例えば、レーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が１１μｍの場合には許容範囲（設定値：１０μｍ±２μｍ）内であるのでレーザー加工を継続し、レーザー加工溝１１０の幅Ｂ２が１３μｍの場合には許容範囲（設定値：１０μｍ±２μｍ）外となるのでレーザー光線照射手段５の作動を停止してレーザー加工を中断する。従って、レーザー加工溝１１０の幅が許容範囲から外れた状態でレーザー加工を継続することによる品質の低下を防止することができる。

次に、図８の（ｂ）に示す実施形態について説明する。
図８の（ｂ）に示す実施形態においては、第１の撮像画像ｎ１においてターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ１（設定値：３００μｍ）が検出されるとともにパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝１１０の幅Ｂ１（設定値：１０μｍ）が検出された状態が示されており、第２の撮像画像ｎ２においてターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ２が検出されるとともにパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝１１０の幅Ｂ１（設定値：１０μｍ）が検出された状態が示されている。

上述した図８の（ｂ）に示すように、第１の撮像画像ｎ１において検出されたターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ１（設定値：３００μｍ）と、第２の撮像画像ｎ２において検出されたターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ２が異なる場合には、制御手段７はＹ軸方向距離Ａ２とＹ軸方向距離Ａ１（設定値：３００μｍ）とのズレ量（Ａ２−Ａ１の絶対値）を求め、ズレ量（Ａ２−Ａ１の絶対値）が許容値（例えば１０μｍ）内か否かをチェックする。そして、制御手段７は、ズレ量（Ａ２−Ａ１の絶対値）が許容値（１０μｍ）内である場合にはレーザー加工を継続し、ズレ量（Ａ２−Ａ１の絶対値）が許容値（１０μｍ）を超えた場合には上記Ｙ軸方向移動手段３８を制御してレーザー光線照射手段５の集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の照射位置を修正する。例えば、ターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ２が３０９μｍの場合にはズレ量は９μｍ（３０９μｍ−３００μｍ）で許容値（１０μｍ）内であるのでレーザー加工を継続する。一方、ターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離Ａ２が３２０μｍの場合にはズレ量は２０μｍ（３２０μｍ−３００μｍ）で許容値（１０μｍ）を超えているので、上記Ｙ軸方向移動手段３８を制御してレーザー光線照射手段５の集光器５２から照射されるパルスレーザー光線の照射位置をターゲット１０２ａからレーザー加工溝１１０の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離が設定値（３００μｍ）となるように修正する。このとき、制御手段７は、Ｙ軸方向位置検出手段３８４からの検出信号に基づいてＹ軸方向移動手段３８を制御する。

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軸方向移動手段
３７４：Ｘ軸方向位置検出手段
３８：Ｙ軸方向移動手段
３８４：Ｙ軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット
５：レーザー光線照射手段
５１：パルスレーザー光線発振手段
５２：集光器
５３：ダイクロイックミラー
５４：ストロボ光照射手段
５４１：ストロボ光源
５５：ビームスプリッター
５６：撮像手段
５６２：撮像素子（ＣＣＤ）
６：アライメント手段
７：制御手段
１０：半導体ウエーハ
Ｆ：環状のフレーム
Ｔ：粘着テープ

Claims (4)

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にパルスレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的に加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動するＸ軸方向移動手段と、該被加工物保持手段と該レーザー光線照射手段とを相対的にＸ軸方向と直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動するＹ軸方向移動手段と、該レーザー光線照射手段と該Ｘ軸方向移動手段と該Ｙ軸方向移動手段を制御する制御手段と、を具備するレーザー加工装置であって、
   該レーザー光線照射手段は、パルスレーザー光線を発振するパルスレーザー光線発振手段と、該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して該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射する集光器と、該パルスレーザー光線発振手段と該集光器との間に配設され該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反射して該集光器に導くとともにパルスレーザー光線の波長以外の波長の光を透過するダイクロイックミラーと、該ダイクロイックミラーと該集光器との経路に光を照射するストロボ光照射手段と、該ストロボ光照射手段と該ダイクロイックミラーとの間に配設され該被加工物保持手段に保持された被加工物からの光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分岐された経路に配設された撮像手段と、を具備し、
   該制御手段は、該パルスレーザー光線発振手段によって発振され該被加工物保持手段に保持された被加工物に照射されるパルスレーザー光線のタイミングに合わせて該ストロボ光照射手段と該撮像手段とを作動し、該撮像手段からの画像信号に基づいてパルスレーザー光線が照射された直後のレーザー加工溝の幅を検出する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該制御手段は、検出されたレーザー加工溝の幅が許容範囲外である場合には、該レーザー光線照射手段の作動を停止して加工を中断する、請求項１記載のレーザー加工装置。
3. 該制御手段は、該撮像手段からの画像信号に基づいて被加工物に設定された加工すべき領域を特定するターゲットから形成するレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離の設定値と、パルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量を検出する、請求項１記載のレーザー加工装置。
4. 該制御手段は、該設定値とパルスレーザー光線の照射によって形成されたレーザー加工溝の中心（加工位置）までのＹ軸方向距離のズレ量が許容値を超えた場合には、該Ｙ軸方向移動手段を制御してパルスレーザー光線が照射される位置を修正する、請求項３記載のレーザー加工装置。