JP2014200822A - レーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物上面高さを迅速かつ正確に計測する高さ位置検出機能を備えたレーザー加工装置の提供。【解決手段】チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗにレーザー照射する対物集光レンズ６５を備えたレーザー光線照射手段９と、反射光と基準光との干渉により被加工物上面高さ検出する干渉式高さ位置検出手段６と、対物集光レンズを垂直方向に移動せしめる集光点位置調整手段６５０と、干渉式高さ位置検出手段で検出された被加工物上面高さ位置に基づき集光点位置調整手段を制御する制御手段８０とを具備するレーザー加工装置であって、被加工物上面高さ位置検出する共焦点光学式高さ位置検出手段１１を備え、制御手段は共焦点光学式高さ位置検出手段による上面高さ位置と干渉式高さ位置検出手段による上面高さ位置との差を補正値として設定し、干渉式高さ位置検出手段で検出された被加工物上面高さ位置を補正値により集光点位置調整手段を制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する機能を備えた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ストリートと呼ばれる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、半導体ウエーハをストリート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。また、略円板形状であるサファイア基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等の表面にn型半導体層およびp型半導体層からなる発光層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスを形成して光デバイスウエーハを構成する。そして、光デバイスウエーハをストリートに沿って分割することにより個々の光デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下したストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）このように被加工物に形成されたストリートに沿って内部に改質層を形成する場合、被加工物の上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けることが重要である。

しかるに、半導体ウエーハ等の板状の被加工物にはウネリがあり、その厚さにバラツキがあるため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、ウエーハの内部にストリートに沿って改質層を形成する場合、ウエーハの厚さにバラツキがあるとレーザー光線を照射する際に屈折率の関係で所定の深さ位置に均一に改質層を形成することができない。

上述した問題を解消するために、被加工物を保持するチャックテーブルに保持されたウエーハの上面から反射する光と基準光との干渉によってウエーハの上面位置を検出する干渉式高さ位置検出装置が下記特許文献２および特許文献３に開示されている。

また、被加工物を保持するチャックテーブルに保持されたウエーハの上面高さ位置を検出するための検出装置として、共焦点光学式高さ位置検出装置が下記特許文献４に開示されている。

特許第３４０８８０５号公報 特開２０１１−１２２８９４号公報 特開２０１２−２６０４号公報 特開２００９−６３４４６号公報

上述した干渉式高さ位置検出装置は測定範囲が大きく検出速度が速いという特徴があり、一方共焦点光学式高さ位置検出装置は検出速度は高さ位置検出装置より遅いが被加工物の高さ位置を正確に計測することができるという利点がある。
被加工物を保持するチャックテーブルに保持されたウエーハの上面高さ位置を検出し、ウエーハの上面高さ位置に対応してレーザー光線の集光点位置を制御しつつレーザー加工を施すレーザー加工装置においては、測定範囲が大きく検出速度が速い干渉式高さ位置検出装置を装備することが望ましいが、サファイア基板の表面に発光層が積層されサファイア基板の裏面に輝度を向上させるDBR膜と呼ばれる反射膜が形成されている光デバイスウエーハにおいては、レーザー光線を照射すべきチャックテーブルに保持されたウエーハの上面位置から反射する光と基準光との干渉に乱れが生じて適正なウエーハの上面位置を計測することができない場合があ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、その主たる技術的課題は、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の上面高さを迅速かつ正確に計測することができる高さ位置検出機能を備えたレーザー加工装置を提供することである。

上記主たる技術的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保持面を有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被加工物にレーザー光線を集光して照射する対物集光レンズを備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面から反射する光と基準光との干渉によって被加工物の上面高さ位置を検出する干渉式高さ位置検出手段と、該対物集光レンズを該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめる集光点位置調整手段と、該干渉式高さ位置検出手段によって検出された被加工物の上面高さ位置に基づいて該集光点位置調整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において、
該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する共焦点光学式高さ位置検出手段を備え、
該制御手段は、該共焦点光学式高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置と該干渉式高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置との差を補正値として設定し、該干渉式高さ位置検出手段によって検出された被加工物の上面高さ位置を該補正値によって補正した高さ位置に基いて該集光点位置調整手段を制御する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

本発明によるレーザー加工装置においては、共焦点光学式高さ位置検出手段によって検出されたチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置と干渉式高さ位置検出手段によって検出されたチャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置との差を補正値として設定し、干渉式高さ位置検出手段によって検出された被加工物の上面高さ位置を補正値によって補正した高さ位置に基いて集光点位置調整手段を制御するので、干渉式高さ位置検出手段による高さ位置の計測において被加工物の上面から反射する光と基準光との干渉に乱れが生じても高さ位置の計測が正確な共焦点光学式高さ位置検出手段の計測値によって補正するので、被加工物の適正な上面高さ位置を計測することができる。

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位置検出兼レーザー照射ユニットを構成する位置検出装置および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共焦点光学式高さ位置検出手段の一例を示すブロック構成図。 図３に示す共焦点光学式高さ位置検出手段を構成する環状スポット形成手段によって円形スポット形状のレーザー光線を環状スポット形状に形成する状態を示す説明図およびチャックテーブルに保持された被加工物にレーザー光線を照射する状態を示す説明図。 図３に示す共焦点光学式高さ位置検出手段を構成する第１のビームスプリッターによって分岐された反射光の一部がピンホールマスクによって遮断されるとともに他の一部が通過する状態を示す説明図。 図３に示す共焦点光学式高さ位置検出手段によってチャックテーブルに保持された厚みが異なる被加工物にレーザー光線を照射する状態を示す説明図。 図３に示す共焦点光学式高さ位置検出手段を構成する第1の受光素子から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子から出力される電圧値（V2）との比と、集光器から被加工物の上面までの距離との関係を示す制御マップ。 被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。 図８に示す半導体ウエーハが図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備された干渉式高さ位置検出手段および共焦点光学式高さ位置検出手段によって実施される高さ位置検出の説明図。 図１に示すレーザー加工装置に装備された干渉式高さ位置検出手段によって実施される高さ位置検出工程の説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって実施する改質層形成工程の説明図。

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１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（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、静止基台２に上記Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設された位置検出兼レーザー照射ユニット５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一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に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Ｘ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加工送り手段３７を具備している。加工送り手段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１は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段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。この送り量検出手段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の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段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の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段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の加工送り量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第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段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１は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段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。この割り出し送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に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の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段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の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段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の割り出し送り量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支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロック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４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１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雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおける位置検出兼レーザー照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられた円筒形状のユニットハウジング５２を具備しており、ユニットホルダ５１が上記可動支持基台４２の装着部４２２に一対の案内レール４２３、４２３に沿って移動可能に配設されている。ユニットホルダ５１に取り付けられたユニットハウジング５２には、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物の高さ位置を検出する干渉式高さ位置検出手段およびチャックテーブル３６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が配設されている。この干渉式高さ位置検出手段およびレーザー光線照射手段について、図２を参照して説明する。

図示の実施形態における干渉式高さ位置検出手段６は、所定の波長領域を有する光を発する発光源６１と、該発光源６１からの光を第１の経路６aに導くとともに該第１の経路６aを逆行する反射光を第２の経路6ｂに導く第１の光分岐手段６２と、第１の経路６aに導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズ６３と、該コリメーションレンズ６３によって平行光に形成された光を第３の経路６cと第４の経路６ｄに分ける第２の光分岐手段６４とを具備している。

発光源６１は、例えば波長が８２０〜８７０nm領域の光を発光するLED、SLD、LD、ハロゲン電源、ASE電源、スーパーコンティニアム電源を用いることができる。上記第１の光分岐手段６２は、偏波保持ファイバーカプラ、偏波保持ファイバーサーキュレーター、シングルモードファイバーカプラ、シングルモードファイバーカプラサーキュレーターなどを用いることができる。上記第２の光分岐手段６４は、図示の実施形態においてはビームスプリッター６４１と、方向変換ミラー６４２とによって構成されている。なお、上記発光源６１から第１の光分岐手段６２までの経路および第１の経路６aは、光ファイバーによって構成されている。

上記第３の経路６cには、第３の経路６cに導かれた光をチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに導く対物集光レンズ６５と、該対物集光レンズ６５と上記第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６が配設されている。この集光レンズ６６は、第２の光分岐手段６４から第３の経路６cに導かれた平行光を集光し対物集光レンズ６５内に集光点を位置付けて対物集光レンズ６５からの光を擬似平行光に生成する。このように対物集光レンズ６５と第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６を配設して対物集光レンズ６５からの光を擬似平行光に生成することにより、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射した反射光が対物集光レンズ６５と集光レンズ６６と第２の光分岐手段６４およびコリメーションレンズ６３を介して逆行する際に第１の経路６aを構成する光ファイバーに収束させることができる。なお、対物集光レンズ６５はレンズケース６５１に装着されており、このレンズケース６５１はボイスコイルモータやリニアモータ等からなる第１の集光点位置調整手段６５０によって図２において上下方向即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめられるようになっている。この第１の集光点位置調整手段６５０は、後述する制御手段によって制御される。

上記第４の経路６ｄには、第４の経路６ｄに導かれた平行光を反射して第４の経路６ｄに反射光を逆行せしめる反射ミラー６７が配設されている。この反射ミラー６７は、図示の実施形態においては上記対物集光レンズ６５のレンズケース６５１に装着されている。

上記第２の経路６ｂには、コリメーションレンズ６８と回折格子６９と集光レンズ７０およびラインイメージセンサー７１が配設されている。コリメーションレンズ６８は、反射ミラー６７によって反射し第４の経路６ｄと第２の光分岐手段６４とコリメーションレンズ６３および第１の経路６aを逆行して第１の光分岐手段６２から第２の経路６bに導かれた反射光と、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wで反射し対物集光レンズ６５と集光レンズ６６と第２の光分岐手段６４とコリメーションレンズ６３および第１の経路６aを逆行して第１の光分岐手段６２から第２の経路６ｂに導かれた反射光を平行光に形成する。上記回折格子６９は、コリメーションレンズ６８によって平行光に形成された上記両反射光の干渉を回折し、各波長に対応する回折信号を集光レンズ７０を介してラインイメージセンサー７１に送る。上記ラインイメージセンサー７１は、回折格子６９によって回折した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段８０に送る。

制御手段８０は、ラインイメージセンサー７１による検出信号から分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、第３の経路６cにおけるチャックテーブル３６に保持された被加工物Wまでの光路長と第４の経路６dにおける反射ミラー６７までの光路長の光路長差を求め、該光路長差に基づいてチャックテーブル３６の表面からチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面までの距離、即ち被加工物Wの上面高さ位置を求める。なお、分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて実行するフーリエ変換理論に基づく波形解析については、例えば特開２０１１−１２２８９４号公報に記載されており、詳細な説明は省略する。

図２に基づいて説明を続けると、図１に示す位置検出兼レーザー照射ユニット５のユニットハウジング５２に配設されたレーザー光線照射手段９は、パルスレーザー光線発振手段９１と、該パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線を上記対物集光レンズ６５に向けて方向変換するダイクロイックミラー９２を具備している。パルスレーザー光線発振手段９１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器９１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段９１２とから構成されており、例えば波長が１０６４nmのパルスレーザー光線を発振する。ダイクロイックミラー９２は、上記集光レンズ６６と対物集光レンズ６５との間に配設され、集光レンズ６６からの光は通過させるが、パルスレーザー光線発振手段９１から発振された例えば波長が１０６４nmのパルスレーザー光線を対物集光レンズ６５に向けて方向変換する。従って、パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線(LB)は、ダイクロイックミラー９２によって９０度方向変換されて対物集光レンズ６５に入光し、対物集光レンズ６５によって集光されてチャックテーブル３６に保持された被加工物Wに照射される。従って、対物集光レンズ６５は、レーザー光線照射手段９を構成する対物集光レンズとしての機能を有する。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、ユニットホルダ５１を可動支持基台４２の装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な方向に移動させるための第２の集光点位置調整手段５３を具備している。第２の集光点位置調整手段５３は、一対の案内レール４２３、４２３の間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、上記位置検出兼レーザー照射ユニット５を案内レール４２３、４２３に沿ってZ軸方向に移動せしめる。なお、図示の実施形態においてはパルスモータ５３２を正転駆動することにより位置検出兼レーザー照射ユニット５を上方に移動し、パルスモータ５３２を逆転駆動することにより位置検出兼レーザー照射ユニット５を下方に移動するようになっている。

図示の実施形態における位置検出兼レーザー光線照射ユニット５は、位置検出兼レーザー照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の集光点位置調整方向（Z軸方向）位置を検出するためのZ軸方向位置検出手段５４を具備している。Z軸方向位置検出手段５４は、上記案内レール４２３、４２３と平行に配設されたリニアスケール５４aと、上記ユニットホルダ５１に取り付けられユニットホルダ５１とともにリニアスケール５４aに沿って移動する読み取りヘッド５４bとからなっている。このZ軸方向位置検出手段５４の読み取りヘッド５４bは、図示の実施形態においては０．1μm毎に１パルスのパルス信号を上記制御手段８０に送る。

上記位置検出兼レーザー照射ユニット５を構成するユニットハウジング５２の前端部には、撮像手段９５が配設されている。この撮像手段９５は、可視光線によって撮像する通常の撮像素子（ＣＣＤ）の外に、被加工物に赤外線を照射する赤外線照明手段と、該赤外線照明手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、該光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成されており、撮像した画像信号を上記制御手段８０に送る。

図２を参照して説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、チャックテーブル３６に保持された被加工物の上面高さ位置を検出する共焦点光学式高さ位置検出手段１１を具備している。この共焦点光学式高さ位置検出手段１１の一例について、図３を参照して説明する。図３に示す実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１は、検査用レーザー光線を第１の光路１１aに発振する検査用レーザー光線発振手段１１１と、該第１の光路１１aに配設され検査用レーザー光線発振手段１１１によって発振された検査用レーザー光線のスポット形状（断面形状）を環状に形成する環状スポット形成手段１１２と、該環状スポット形成手段１１２によってスポット形状（断面形状）が環状に形成された検査用レーザー光線を第２の光路１１bに分岐せしめる第1のビームスプリッター１１３と、環状スポット形成手段１１２と第1のビームスプリッター１１３との間に配設された１／２波長板１１４を具備している。

検査用レーザー光線発振手段１１１は、例えば波長が６３５ｎｍの検査用レーザー光線LB1aを発振するHe-Neパルスレーザー発振器を用いることができる。環状スポット形成手段１１２は、図示の実施形態においては検査用レーザー光線LB1aの光軸に沿って所定の間隔を持って直列に配設された一対の第１の円錐レンズ１１２aと第２の円錐レンズ１１２bとによって構成されている。なお、図示の実施形態においては一対の第１の円錐レンズ１１２aと第２の円錐レンズ１１２bは、頂点を互いに向かい合わせて配設した例を示したが、互いに背中合わせでも同じ方向に向けて配設してもよい。このように構成された環状スポット形成手段１１２は、検査用レーザー光線発振手段１１１によって発振されたスポット形状が円形の検査用レーザー光線LB1aをスポット形状が環状のレーザー光線LB1bにする。上記１／２波長板１１４は、検査用レーザー光線発振手段１１１によって発振され環状スポット形成手段１１２によって環状のレーザー光線LB1bに形成された直線偏光の検査用レーザー光線の偏光面を第1のビームスプリッター１１３に対してS偏光になるように調整する。上記第1のビームスプリッター１１３は、１／２波長板１１４によってS偏光になるように調整された環状のレーザー光線LB1bに形成された直線偏光の検査用レーザー光線を第２の光路１１bに導く。また、上記第1のビームスプリッター１１３は、検査用レーザー光線の後述する反射光を第３の光路１１cに導く。

上記第２の光路１１bには、１／４波長板１１５が配設されているとともに、上記干渉式高さ位置検出手段６の第３の光路６cとの交点にダイクロイックミラー１１６が配設されている。１／４波長板１１５は、上記１／２波長板１１４によってS偏光になるように調整された環状のレーザー光線LB1bに形成された直線偏光の検査用レーザー光線を円偏光に変換する。上記ダイクロイックミラー１１６は、上記干渉式高さ位置検出手段６の集光レンズ６６からの光は通過させるが、１／４波長板１１５によって円偏光に変換された例えば波長が６３５nmの検査用レーザー光線を上記対物集光レンズ６５に向けて方向変換する。対物集光レンズ６５に向けて方向変換された検査用レーザー光線は、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面に照射され、その反射光がダイクロイックミラー１１６を介して１／４波長板１１５に達する。１／４波長板１１５に達した円偏光の検査用レーザー光線の反射光は、P偏光に変換されて第1のビームスプリッター１１３に達する。第1のビームスプリッター１１３に達したP偏光の反射光は、第1のビームスプリッター１１３を通過して第３の光路１１cに導かれる。

図示の実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１は、第３の光路１１cに配設され所定の径より大きい径の反射光の通過を規制するピンホール１１７aを備えたピンホールマスク１１７と、該ピンホールマスク１１７を通過した反射光の偏光面を４５度に調整する１／２波長板１１８と、該１／２波長板１１８を通過した反射光を第４の光路１１dと第５の光路１１eに分岐する第２のビームスプリッター１１９と、該第２のビームスプリッター１１９によって第４の光路１１dに分岐された反射光を１００％集光する集光レンズ１２０と、該集光レンズ１２０によって集光された反射光の全てを受光する第1の受光素子１２１を具備している。第1の受光素子１２１は、受光した光量に対応した電圧信号を上記制御手段８０に送る。なお、上記ピンホールマスク１１７に形成されたピンホール１１７aは、その直径が例えば１mmに設定されている。また、図示の実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１は、第２のビームスプリッター１１９によって第５の経路１１eに分岐された反射光を受光する第２の受光素子１２２と、該第２の受光素子１２２が受光する反射光の受光領域を規制する受光領域規制手段１２３を具備している。受光領域規制手段１２３は、図示の実施形態においては第２のビームスプリッター１１９によって第５の光路１１eに分岐された反射光を一次元に集光するシリンドリカルレンズ１２４と、該シリンドリカルレンズ１２４によって一次元に集光された反射光を単位長さに規制する一次元マスク１２５とからなっている。該一次元マスク１２５を通過した反射光を受光する第２の受光素子１２２は、受光した光量に対応した電圧信号を上記制御手段８０に送る。

図示の実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１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の(a)に示すように検査用レーザー光線発振手段１１１から発振された円形のスポット形状S1を有する検査用レーザー光線LB1aは、環状スポット形成手段１１２によって環状のスポット形状S2を有する検査用レーザー光線LB1bに形成される。即ち、環状スポット形成手段１１２は、直径が２mmのレーザー光線LB1aを例えば外径(D1)が１０mm、内径(D2)が８mmの環状のレーザー光線LB1bに拡張するとともに、平行な光線に形成する。環状スポット形成手段１１２によって環状のスポット形状S2に形成された直線偏光の検査用レーザー光線LB1bは、図３に示すように１／２波長板１１４によって偏光面が第1のビームスプリッター１１３に対してS偏光になるように調整され、第1のビームスプリッター１１３に導かれ、第1のビームスプリッター１１３によって第２の光路１１bに導かれる。第２の光路１１bに導かれた検査用レーザー光線LB1bは、ダイクロックミラー１１６に達し、該ダイクロックミラー１１６によって図２に示すように上記対物集光レンズ６５に向けて反射される。対物集光レンズ６５に向けて反射された検査用レーザー光線LB1bは、ダイクロイックミラー９２を通過して対物集光レンズ６５によって集光される。

上記のようにして環状のスポット形状S2に形成された検査用レーザー光線LB1bをチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面に照射する場合には、第２の集光点位置調整手段５３を作動して図４の(b)に示すように集光点Pbを被加工物Wの上面よりレーザー光線照射方向の上流側（上側）に位置するように調整する。この結果、環状のスポット形状S2に形成された検査用レーザー光線LB1bは、チャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面に環状のスポット形状S3で照射され、環状のスポット形状S3の大きさで反射する（第１の反射光）。このとき、被加工物Wが透明性を有するサファイアや石英によって形成されている場合には、検査用レーザー光線LB1bは被加工物Wを透過して下面に達し、環状のスポット形状S4の大きさで反射する（第２の反射光）。

このように被加工物Wの上面で反射した環状スポット形状S3の第１の反射光と、被加工物Wの下面で反射した環状スポット形状S4の第２の反射光は、対物集光レンズ６５、ダイクロイックミラー９２通してダイクロックミラー１１６に達し、該ダイクロックミラー１１６によって第２の光路１１bに導かれる。第２の光路１１bに導かれた円偏光の検査用レーザー光線の反射光は回転方向が逆転しているので、１／４波長板１１５によってP偏光に変換されて第1のビームスプリッター１１３に達する。図５に示すように第1のビームスプリッター１１３に達した環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cと環状スポット形状S4の第２の反射光LB2dは、第1のビームスプリッター１１３を通過して第２の光路１１bに導かれ、ピンホールマスク１１７に達する。ピンホールマスク１１７に形成されたピンホール１１７aは図示の実施形態においては例えば直径が１mmに設定されており、環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは通過するが、環状スポット形状S4の第２の反射光LB2dは遮断される。なお、ピンホールマスク１１７に形成されるピンホール１１７aの直径は、被加工物Wの厚みや上記集光点Pbの位置等を考慮して、環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは通過するが環状スポット形状S4の第２の反射光LB2dは遮断する値に設定する。このように、被加工物Wの下面で反射した環状スポット形状S4の第２の反射光LB2dはピンホールマスク１１７によって遮断され、被加工物Wの上面で反射した環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cだけがピンホールマスク１１７のピンホール１１７aを通過することになる。

上記のようにピンホールマスク１１７のピンホール１１７aを通過した被加工物Wの上面で反射した環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、図３に示すように１／２波長板１１８によって偏光面を４５度に調整されて第２のビームスプリッター１１９に達する。第２のビームスプリッター１１９に達した第１の反射光LB2cは、第２のビームスプリッター１１９によって第４の光路１１dと第５の光路１１eに分岐される。第４の光路１１dに分岐された環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、集光レンズ１２０によって１００％集光され第1の受光素子１２１に受光される。そして、第1の受光素子１２１が受光した光量に対応した電圧信号を上記制御手段８０に送る。一方、第５の光路１１eに分岐された環状スポット形状S3の第２の反射光LB2dは、受光領域規制手段１２３のシリンドリカルレンズ１２４によって一次元に集光され、一次元マスク１２５によって所定の単位長さに規制されて第２の受光素子１２２に受光される。そして、第２の受光素子１２２は、受光した光量に対応した電圧信号を上記制御手段８０に送る。

ここで、第1の受光素子１２１と第２の受光素子１２２によって受光される環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cの受光量について説明する。
第1の受光素子１２１に受光される環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、集光レンズ１２０によって１００％集光されるので受光量は一定であり、第1の受光素子１２１から出力される電圧値（V1）は一定（例えば１０V）となる。一方、第２の受光素子１２２によって受光される環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、シリンドリカルレンズ１２４によって一次元に集光された後、一次元マスク１２５によって所定の単位長さに規制されて第２の受光素子１２２に受光されるので、図４の(b)に示すように検査用レーザー光線LB1bが被加工物Wの上面に照射される際に、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離、即ち被加工物Wの高さ位置（厚み）によって第２の受光素子１２２の受光量は変化する。従って、第２の受光素子１２２から出力される電圧値（V2）は、検査用レーザー光線LB１bが照射される被加工物Wの上面高さ位置によって変化する。

例えば、図６の(a)に示すように被加工物Wの高さ位置が高く（被加工物Wの厚みが厚く）対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)が小さい場合には、検査用レーザー光線LB１bは被加工物Wの上面に照射される環状のスポットS3aで反射する。この反射光は上述したように第２のビームスプリッター１１９によって第４の光路１１dと第５の光路１１eに分岐されるが、第４の光路１１dに分岐された環状のスポットS3aの反射光は集光レンズ１２０によって１００％集光されるので、反射光の全ての光量が第1の受光素子１２１に受光される。一方、第２のビームスプリッター１１９によって第５の光路１１eに分岐された環状のスポットS3aの反射光は、シリンドリカルレンズ１２４によって一次元に集光されるので断面が略長方形となる。このようにして断面が略長方形に絞られた反射光は、一次元マスク１２５によって所定の単位長さに規制されるので、第５の経路１１eに分岐された反射光の一部が第２の受光素子１２２によって受光されることになる。従って、第２の受光素子１２２に受光される反射光の光量は上述した第1の受光素子１２１に受光される光量より少なくなる。

次に、図６の(b)に示すように被加工物Wの高さ位置が低く（被加工物Wの厚みが薄く）対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)大きい場合には、検査用レーザー光線LB１bは被加工物Wの上面に照射される環状のスポットS3ｂで反射する。この環状のスポットS3ｂは上記環状のスポットS3aより大きい。この環状のスポットS3ｂの反射光は上述したように第２のビームスプリッター１１９によって第４の経路１１dと第５の光路１１eに分岐されるが、第４の光路１１dに分岐された環状の面積S３bの反射光は集光レンズ１２０によって１００％集光されるので、反射光の全ての光量が第1の受光素子１２１に受光される。一方、第２のビームスプリッター１１９によって第５の光路１１eに分岐された環状のスポットS3ｂの反射光は、シリンドリカルレンズ１２４によって一次元に集光されるので断面が略長方形となる。この略長方形の長辺の長さは、反射光の環状のスポットS3ｂが上記環状のスポットS3aより大きいので環状のスポットS3aの場合より長くなる。このようにして断面が略長方形に集光された反射光は、一次元マスク１２５によって所定の長さに区切られ一部が第２の受光素子１２２によって受光される。従って、第２の受光素子１２２によって受光される光量は、上記図６の(a)に示す場合より少なくなる。このように第２の受光素子１２２に受光される反射光の光量は、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)、即ち被加工物Wの高さ位置が高い（被加工物Wの厚みが厚い）程多く、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)、即ち被加工物Wの高さ位置が低い（被加工物Wの厚みが薄い）程少なくなる。

ここで、上記第1の受光素子１２１から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子１２２から出力される電圧値（V2）との比と、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの高さ位置との関係について、図７に示す制御マップを参照して説明する。なお、図７において横軸は対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)で、縦軸は第1の受光素子１２１から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子１２２から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）を示している。図７に示す例においては、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)が３０．０mmの場合上記電圧値の比（V1/V2）は“１”で、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H)が３０．６mmの場合上記電圧値の比（V1/V2）は“１０”に設定されている。従って、上述したように第1の受光素子１２１から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子１２２から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）を求め、この電圧値の比（V1/V2）を図７に示す制御マップに照合することにより、対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)を求めることができる。なお、図７に示す制御マップは、上記制御手段８０のメモリに格納される。このようにして対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)を求めたならば、対物集光レンズ６５からチャックテーブル３６の表面までの距離(H2)から対物集光レンズ６５から被加工物Wの上面までの距離(H1)を減算することにより、チャックテーブル３６の表面からチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの上面高さ位置を求めることができる。なお、対物集光レンズ６５からチャックテーブル３６の表面までの距離(H2)は、上記Z軸方向位置検出手段５４からの検出信号によって求めることができる。

図示の実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１は以上のように構成され、検査用レーザー光線発振手段１１１から発振された円形のスポット形状S1を有する検査用レーザー光線LB1aを環状スポット形成手段１１２によって環状のスポット形状S2を有する検査用レーザー光線LB1bに形成し、この環状のスポット形状S2を有する検査用レーザー光線LB1bを被加工物Wに照射する。従って、図４の(b)に示すように被加工物Wに照射された環状のスポット形状S2を有する検査用レーザー光線LB１bは、上面で環状のスポット形状S3で反射するとともに、被加工物Wが透明性を有する場合には下面で環状のスポット形状S4で反射する。そして、被加工物Wの下面で反射した環状スポット形状S4の第２の反射光LB2dはピンホールマスク１１７によって遮断し、ピンホールマスク１１７のピンホール１１７aを通過した被加工物Wの上面で反射した環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cに基いて受光量を検出するので、被加工物Wが透明性を有する場合であっても被加工物Wの上面位置を正確に検出することができる。

以上、共焦点光学式高さ位置検出手段の一例について説明したが、共焦点光学式高さ位置検出手段としては上記図３乃至図７に示す実施形態に限定されるものではない。共焦点光学式高さ位置検出手段としては、白色光を各種の波長に分光して波長ごとに異なる集光点を光軸上に複数並べ被加工物の表面から反射した波長の光をもって被加工物の上面位置を検出する特開２００８−１７０３６６号公報に開示された光学系、および被加工物の上面を撮像し画像処理によって被加工物の上面位置を検出する特開２００７−３３１０４９号公報、特開２００６−３２４３９７号公報、特開昭６１−１９８２０４号公報に開示された光学系による共焦点光学式高さ位置検出手段を用いることができる。

図示の実施形態における共焦点光学式高さ位置検出手段１１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８にはレーザー加工される被加工物としての光デバイスウエーハの斜視図および要部断面拡大図が示されている。図８に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば直径が５０mm、厚みが２００μmのサファイア基板１００の表面に窒化物半導体からなる発光層（エピ層）１０１が５μｍの厚みで積層されている。そして、発光層（エピ層）１０１が格子状に形成された複数の分割予定ライン１０２によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１０３が形成されている。この光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１００の裏面には、光デバイス１０３の輝度を向上させるための酸化珪素等からなる透過性を有するDBR膜と呼ばれる反射膜１０４が形成されている。

上述したレーザー加工装置1を用い、上記光デバイスウエーハ１０の内部に分割予定ライン１１１に沿って改質層を形成する方法について説明する。なお、光デバイスウエーハ１０の内部に改質層を形成する際に、光デバイスウエーハ１０の厚さにバラツキがあると、上述したように屈折率の関係で所定の深さに均一に改質層を形成することができない。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した干渉式高さ位置検出手段６および共焦点光学式高さ位置検出手段１１によってチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０の上面位置を計測する。即ち、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の裏面１０ｂ（反射膜１０４が形成されている側）を上にして載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸引保持する。光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段９５の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３６が撮像手段９５の直下に位置付けられると、撮像手段９５および制御手段８０によって光デバイスウエーハ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、撮像手段９５および制御手段８０は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されている分割予定ライン１０２と、該分割予定ライン１０２に沿って半導体ウエーハ１０の位置検出兼レーザー照射ユニット５を構成する干渉式高さ位置検出手段６の対物集光レンズ６５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、検出位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ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１０２に対しても、同様に検出位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１０２が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、撮像手段９５が上述したように赤外線照明手段と赤外線を捕らえる光学系および赤外線に対応した電気信号を出力する撮像素子（赤外線ＣＣＤ）等で構成された撮像手段を備えているので、裏面１０ｂから透かして分割予定ライン１０２を撮像することができる。

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の光デバイスウエーハ１０は、図９の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図９の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ１０を図９の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

なお、図９の（ａ）および図９の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における光デバイスウエーハ１０に形成された各分割予定ライン１１１の送り開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と送り終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)および送り開始位置座標値(C1,C2,C3・・・Cn)と送り終了位置座標値(D1,D2,D3・・・Dn)は、その設計値のデータが制御手段８０のメモリに格納されている。

次に、上記干渉式高さ位置検出手段６と共焦点光学式高さ位置検出手段１１によってそれぞれ光デバイスウエーハ１０の高さ位置を検出する。この干渉式高さ位置検出手段６と共焦点光学式高さ位置検出手段１１による高さ位置の検出は、図１０に示すように任意の分割予定ライン１０２を対物集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、先ず干渉式高さ位置検出手段６を作動して上述したように光デバイスウエーハ１０の高さ位置（Ｈａ）を検出する。次に、共焦点光学式高さ位置検出手段１１を作動して上述したように光デバイスウエーハ１０の高さ位置（Ｈb）を検出する。このようにして、干渉式高さ位置検出手段６による光デバイスウエーハ１０の高さ位置（Ｈａ）と共焦点光学式高さ位置検出手段１１による光デバイスウエーハ１０の高さ位置（Ｈb）を検出したならば、制御手段８０は高さ位置（Ｈａ）と高さ位置（Ｈb）との差（Hｘ）を求め、この差を補正値（Hｘ）＝（Ｈａ）−（Ｈb）として設定しメモリに格納する。

上述したように補正値（Hｘ）＝（Ｈａ）−（Ｈb）を求めたならば、チャックテーブル３６を移動して図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０２を対物集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、更に図１１で示すように分割予定ライン１０２の一端（図１１において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図９の（ａ）参照）を対物集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、干渉式高さ位置検出手段６を作動するとともに、チャックテーブル３６を図１１において矢印Ｘ１で示す方向に移動し、送り終了位置座標値(B1)まで移動する（高さ位置検出工程）。この結果、分割予定ライン１０２の図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０２に沿って上面の高さ位置が干渉式高さ位置検出手段６によって上述したように計測される。この計測された高さ位置は、上記制御手段８０のメモリに格納される。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０２に沿って高さ位置検出工程を実施し、各分割予定ライン１０２における上面の高さ位置を制御手段８０のメモリに格納する。そして、制御手段８０は、高さ位置検出工程によって検出した各分割予定ライン１０２における上面の高さ位置を上記補正値（Hｘ）によって補正した値を補正高さ位置としてメモリに格納する。これにより、干渉式高さ位置検出手段６によって計測された各分割予定ライン１０２における上面の高さ位置は、光デバイスウエーハ１０の上面から反射する光と基準光との干渉に乱れが生じても高さ位置の計測が正確な共焦点光学式高さ位置検出手段１１の計測値によって補正されたことになる。

以上のようにして光デバイスウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０２に沿って高さ位置検出工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０の内部に分割予定ライン１０２に沿って改質層を形成する改質層形成工程を実施する。
この改質層形成工程を実施するためには、先ずチャックテーブル３６を移動して図９の（ａ）において最上位の分割予定ライン１０２を対物集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、更に図１２の（ａ）で示すように分割予定ライン１０２の一端（図１２の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図９の（ａ）参照）を対物集光レンズ６５の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段９を構成する対物集光レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐaを分割予定ライン１０２の裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に合わせる。次に、レーザー光線照射手段９を作動し、対物レンズ６５からサファイア基板に対して透過性を有する波長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を矢印Ｘ１で示す方向に所定の加工送り速度で移動せしめる（レーザー加工工程）。そして、図１２の(b)で示すように対物集光レンズ６５の照射位置が分割予定ライン１０２の他端（図１２の(b)において右端）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。この改質層形成工程においては、制御手段８０はメモリに格納されている光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１０２における裏面１０b(上面)の高さ位置に基いて、第１の集光点位置調整手段６５０を制御し、位置検出兼レーザー照射ユニット５をZ軸方向（集光点位置調整方向）に移動し、レーザー光線照射手段９を構成する対物集光レンズ６５を図１２の(b)で示すように光デバイスウエーハ１０の分割予定ライン１０２における裏面１０b(上面)の高さ位置に対応して上下方向に移動せしめる。この結果、光デバイスウエーハ１０の内部には、図１２の(b)で示すように裏面１０b(上面)から所定の深さ位置に裏面１０b(上面)と平行に改質層１０５が形成される。

上記改質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
光源 ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４レーザー
波長 ：１０６４ｎｍのパルスレーザー
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：０．３Ｗ
集光スポット径 ：φ１μｍ
加工送り速度 ：４００ｍｍ／秒

以上のようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン１０２に沿って上記改質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各分割予定ライン１０２に沿って上記改質層形成工程を実行する。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全ての分割予定ライン１０２に沿って上改質層形成工程を実行したならば、光デバイスウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に光デバイスウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで光デバイスウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ１０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。

以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、干渉式高さ位置検出手段を対物集光レンズ６５の加工送り方向両側にそれぞれ配設し、チャックテーブルの往復に対応して被加工物の上面高さ位置を検出しつつレーザー加工を行う特開２０１２−２６０４号公報に記載されたレーザー加工装置に本発明を適用することができる。

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：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：高さ検出兼レーザー照射ユニット
５３：第２の集光点位置調整手段
６：干渉式高さ位置検出手段
６１：発光源
６２：第１の光分岐手段
６３：コリメーションレンズ
６４：第２の光分岐手段
６５：対物集光レンズ
６６：集光レンズ
６７：反射ミラー
６８：コリメーションレンズ
６９：回折格子
７０：集光レンズ
７１：ラインイメージセンサー
８０：制御手段
９：レーザー光線照射手段
９１：パルスレーザー光線発振手段
９２：ダイクロイックミラー
１０：光デバイスウエーハ
１１：共焦点光学式高さ位置検出手段
１１１：検査用レーザー光線発振手段
１１２：環状スポット形成手段
１１３：第1のビームスプリッター
１１４：１／２波長板
１１５：１／４波長板
１１６：ダイクロイックミラー
１１７：ピンホールマスク
１１８：１／２波長板
１１９：第２のビームスプリッター
１２０：集光レンズ
１２１：第1の受光素子
１２２：第２の受光素子
１２３：受光領域規制手段

Claims (1)

1. 被加工物を保持する保持面を有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被加工物にレーザー光線を集光して照射する対物集光レンズを備えたレーザー光線照射手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面から反射する光と基準光との干渉によって被加工物の上面高さ位置を検出する干渉式高さ位置検出手段と、該対物集光レンズを該チャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動せしめる集光点位置調整手段と、該干渉式高さ位置検出手段によって検出された被加工物の上面高さ位置に基づいて該集光点位置調整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において、
   該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出する共焦点光学式高さ位置検出手段を備え、
   該制御手段は、該共焦点光学式高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置と該干渉式高さ位置検出手段によって検出された該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置との差を補正値として設定し、該干渉式高さ位置検出手段によって検出された被加工物の上面高さ位置を該補正値によって補正した高さ位置に基いて該集光点位置調整手段を制御する、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。

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