JP5117920B2 - レーザー加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエーハ等のウエーハに形成されたストリートに沿ってレーザー加工を施すウエーハのレーザー加工方法および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基板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デバイスを製造している。また、サファイヤ基板の表面にフォトダイオード等の受光素子やレーザーダイオード等の発光素子等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々のフォトダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハをストリートに沿って分割する方法として、ウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って破断する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平１０−３０５４２０号公報

上述したウエーハに形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成する加工方法においては、ウエーハに対して吸収性を有する波長（例えば３５５nm）のパルスレーザー光線が用いられ、集光点をウエーハの加工面に位置付けて加工する。

しかるに、ウエーハにはウネリがあり、そ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集光点を加工面に位置付けることができず、均一な深さのレーザー加工溝を形成することができない。従って、ウエーハに均一な深さのレーザー加工溝を形成するためには、レーザー光線を照射する領域の凹凸を検出し、その凹凸にレーザー光線照射手段を追随させて加工する必要がある。

上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持された被加工物の表面（上面）に可視光のレーザー光線を照射し、被加工物の表面（上面）で反射した面積に対応した光量に基いて被加工物の表面（上面）の高さ位置を検出する高さ位置検出手段を備えたレーザー加工装置を提案した。（例えば、特許文献２参照。）
特開２００７−１５２３５５号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示された高さ位置検出手段においては、被加工物としてのウエーハがシリコンによって形成されている場合には可視光のレーザー光線が透過しないため、被加工物の表面（上面）で反射した面積に対応した光量を正確に測定することができるが、ウエーハが透明性を有するサファイヤや石英によって形成されている場合にはレーザー光線が被加工物の表面（上面）で反射するとともに被加工物の裏面（下面）でも反射するため、被加工物の表面（上面）で反射した光だけを測定することができない。従って、上記公報に開示された高さ位置検出手段においては、透明性を有する材料によって形成された被加工物の表面位置を検出することができない。

このように問題を解消するために本出願人は、透明性を有する材料によって形成された被加工物であっても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確実に検出するための高さ位置検出装置を特願２００７−２３１９０７号として提案した。この高さ位置検出装置は、検出用のレーザー光線発振手段から発振された円形のスポット形状を有する検出用のレーザー光線を環状スポット形成手段によって環状のスポット形状を有するレーザー光線に形成し、この環状のスポット形状を有する検出用のレーザー光線を被加工物に照射する。このように被加工物に照射された環状のスポット形状を有する検出用のレーザー光線は、上面で環状のスポット形状で反射するとともに、被加工物が透明性を有する場合には下面で環状のスポット形状で反射する。そして、被加工物の下面で反射した環状の反射光の径は被加工物の上面で反射した環状の反射光の径より大きいため、被加工物の下面で反射した環状の反射光をピンホールマスクによって遮断し、ピンホールマスクのピンホールを通過した被加工物の上面で反射した環状スポット形状の反射光に基いて受光量を検出する。

而して、上記検出用のレーザー光線（例えば波長が６３５nm）を集光する対物レンズは、被加工物の上面で反射する反射光の径と被加工物の下面で反射する反射光の径の大きさを明確に区別するためにNAを比較的大きくする必要がある。一方、加工用のレーザー光線（例えば波長が３５５nm）を集光する対物レンズのNAは比較的小さい（例えば０．２）。従って、同軸上に検出用のレーザー光線と加工用のレーザー光線を同時に導入して、検出用のレーザー光線によって被加工物の上面の高さ位置を検出しつつ加工用のレーザー光線の集光点位置を追随させることができないという問題がある。

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、透明性を有する材料によって形成された被加工物であっても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しつつ加工用のレーザー光線の集光点位置を追随させることができるレーザー加工装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、板状の被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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の上面側から加工用レーザー光線を照射する加工用レーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該加工用レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段が加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と該加工用レーザー光線発振手段によって発振された加工用レーザー光線を集光する集光器とを具備しているレーザー加工装置において、
該集光器によって集光される加工用レーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段からの検出信号に基いて該集光点位置調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
該高さ位置検出装置は、該加工用レーザー光線の波長と異なる波長の検出用レーザー光線を発振する検出用レーザー光線発振手段と、該検出用レーザー光線発振手段によって発振された検出用レーザー光線のスポット形状を環状に形成する環状スポット形成手段と、該環状スポット形成手段によってスポット形状が環状に形成された検出用レーザー光線を該集光器に導く検出用レーザー光線照射経路と、該検出用レーザー光線照射経路を介して該集光器から該チャックテーブルに保持された被加工物に照射され反射した反射光を導く検出用レーザー光線反射経路と、該検出用レーザー光線反射経路に配設され被加工物の上面で反射した反射光は通過させるが被加工物の下面で反射した反射光は遮断するピンホールマスクと、該ピンホールマスクを通過した反射光を分析し分析結果を該制御手段に送る反射光分析手段とを具備ており、
該集光器は、該加工用レーザー光線および該検出用レーザー光線を集光する対物レンズと、該加工用レーザー光線は集光しないがスポット形状が環状の該検出用レーザー光線は集光するウインドウレンズを備えている、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。

上記加工用レーザー光線照射手段は、集光器によって集光される加工用パルスレーザー光線の光軸を加工送り方向に変更する光軸変更手段を具備していることが望ましい。

本発明によるレーザー加工装置は上記のように構成され、加工用レーザー光線および検出用レーザー光線を集光する集光器は加工用レーザー光線および検出用レーザー光線を集光する対物レンズと、加工用レーザー光線は集光しないが検出用レーザー光線を集光するウインドウレンズを備えているので、被加工物に照射される環状のスポット形状を有する検査用レーザー光線は対物レンズおよびウインドウレンズによって集光されるため、集光レンズのNAが大きくなった状態となる。従って、被加工物の上面で反射する環状のスポット形状と被加工物の下面で反射する環状のスポット形状の比が大きくなるので、被加工物の下面で反射した環状スポット形状の反射光をピンホールマスクによって確実に遮断することができ、透明性を有する材料によって形成された被加工物であっても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しつつ加工用のレーザー光線の集光点位置を追随させることができる。

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、更に詳細に説明する。

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に上記矢印Ｘで示す方向（X軸方向）と直角な矢印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、該レーザー光線ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向（Z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上に矢印Ｘで示す加工送り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上に矢印Ｘで示す加工送り方向に（X軸方向）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カバーテーブル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、被加工物保持面としての吸着チャック３６１上に被加工物である例えば円盤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、後述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、その上面に矢印Ｙで示す割り出し送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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に沿って矢印Ｘで示す加工送り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、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に移動せしめられる。

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、矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

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上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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、一側面に矢印Ｚで示す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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（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、該雄ねじロッド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に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動せしめられる。

図示の実施形態のおけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたレーザー光線照射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２３、４２３に摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１１、５１１が設けられており、この被案内溝５１１、５１１を上記案内レール４２３、４２３に嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向（Z軸方向）に移動可能に支持される。

図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って上記チャックテーブル３６被加工物保持面に垂直な方向である矢印Ｚで示す焦点位置調整方向（Z軸方向）に移動させるための第１の集光点位置調整手段５３を具備している。第１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、ユニットホルダ５１およびレーザビーム照射手段５２を案内レール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）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レーザー光線照射手段５２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レーザー光線照射手段５２を下方に移動するようになっている。

図示のレーザー光線照射手段５２は、実質上水平に配置された円筒形状のケーシング５２１を含んでいる。ケーシング５２１内には図２に示すように加工用パルスレーザー光線発振手段６と、このケーシング５２１内には図２に示すように加工用パルスレーザー光線発振手段６が配設されており、ケーシング５２１の先端には加工用パルスレーザー光線発振手段６が発振する加工用パルスレーザー光線を上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に照射せしめる集光器７が配設されている。加工用パルスレーザー光線発振手段６は、被加工物であるウエーハに対して吸収性を有する波長の加工用パルスレーザー光線LB1を発振する。この加工用パルスレーザー光線発振手段6は、例えば波長が３５５ｎｍである加工用パルスレーザー光線LB１を発振するＹＶＯ４パルスレーザー発振器或いはＹＡＧパルスレーザー発振器を用いることができる。また、図示のレーザー光線照射手段５２は、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線を集光器７に導く経路に配設され加工用パルスレーザー光線LB１の光軸を図１において矢印Ｘで示す加工送り方向（X軸方向）に変更する光軸変更手段としてのスキャニングミラー６０を具備している。

上記集光器７は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB1を図２において下方に向けて方向変換する方向変換ミラー７１と、該方向変換ミラー７１によって方向変換された加工用パルスレーザー光線LB1を集光する凹レンズ７２１と凸レンズ７２２とからなる対物レンズ７２と、該対物レンズ７２を通過した加工用パルスレーザー光線LB1は集光しないが後述する検出用レーザー光線は集光するウインドウレンズ７３を具備している。ウインドウレンズ７３は、断面が台形状に形成され中央平面部７３１を通過する光線は集光しないが外周傾斜部７３２を通過する光線は集光するようになっている。また、集光器７は、対物レンズ７２およびウインドウレンズ７３はケースに収容した状態でチャックテーブル３６の保持面（上面）に対して垂直な方向（図２において上下方向）に移動するためのアクチュエータ７４を具備している。アクチュエータ７４は、図示の実施形態においては印加する電圧値に対応して軸方向に延びる圧電素子によって構成されたピエゾモータからなっている。従って、ピエゾモータからなるアクチュエータ７４は、後述する制御手段によって制御され対物レンズ７２およびウインドウレンズ７３を図２において上下方向に移動することにより加工用パルスレーザー光線LB1の集光点位置を変位せしめる第２の集光点位置調整手段として機能する。

上記スキャニングミラー６０は、後述する制御手段によって図２において実線で示す位置と1点鎖線で示す位置および２点鎖線で示す位置に選択的に移動せしめられるようになっている。このスキャニングミラー６０が実線で示す位置に位置付けられると、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線は、実線で示すように集光点Pに集光される。また、スキャニングミラー６０が1点鎖線で示す位置に位置付けられると、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線は、1点鎖線で示すように集光点Pから加工送り方向Xに所定距離左側の集光点P1に集光される。更に、スキャニングミラー６０が２点鎖線で示す位置に位置付けられると、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線は、２点鎖線で示すように集光点Pから加工送り方向Xに所定距離右側の集光点P2に集光される。従って、スキャニングミラー６０は、加工用パルスレーザー光線の光軸を加工送り方向に変更する光軸変更手段として機能する。

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、チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置検出手段８を具備している。高さ位置検出手段８は、検査用レーザー光線を発振する検査用レーザー光線発振手段８０と、上記スキャニングミラー６０と集光器７と間の経路に配設され検査用レーザー光線発振手段８０から発振された検査用レーザー光線を集光器７に向けて分光せしめるダイクロックミラー８１と、該ダイクロックミラー８１と検査用レーザー光線発振手段８０との間に配設され検査用レーザー光線発振手段８０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８２と、該環状スポット形成手段８２とダイクロックミラー８１との間に配設され環状スポット形成手段８２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ダイクロックミラー８１に向ける第１の経路８３aに導く第1のビームスプリッター８３を具備している。

検査用レーザー光線発振手段８０は、上記加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振される加工用パルスレーザー光線の波長と異なる波長の例えば波長が６３５ｎｍの検査用レーザー光線LB2a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。なお、検査用レーザー光線発振手段８０から発振される検査用レーザー光線LB2aの出力は、図示の実施形態においては１０mWに設定されている。ダイクロックミラー８１は、加工用パルスレーザー光線LB1は通過するが検査用レーザー光線発振手段８０から発振された検査用レーザー光線を集光器７に向けて反射せしめる。環状スポット形成手段８２は、図示の実施形態においては検査用レーザー光線LB2a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８２１と第２の円錐レンズ８２２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８２１と第２の円錐レンズ８２２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８２は、検査用レーザー光線発振手段８０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LB2aをスポット形状が環状のレーザー光線LB2bにする。なお、環状スポット形成手段８２としては、環状の穴を備えたマスク部材を用いてもよい。上記第1のビームスプリッター８３は、環状スポット形成手段８２によってスポット形状が環状に形成されたレーザー光線LB2bを上記ダイクロックミラー８１に向けた第１の経路８３aに導くとともに、ダイクロックミラー８１によって分光された後述する反射光を第２の経路８３bに導く。

図示の実施形態における高さ位置検出手段８は、第２の経路８３bに配設され第1のビームスプリッター８３によって反射された反射光のうち検査用レーザー光線LB2の波長（図示の実施形態においては６３５ｎｍ）に対応する反射光のみを通過せしめるバンドパスフィルター８３０と、該バンドパスフィルター８３０を通過した反射光のうち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８４１を備えたピンホールマスク８４と、該ピンホールマスク８４を通過した反射光を分析し分析結果を後述する制御手段に送る反射光分析手段８５を具備している。ピンホールマスク８４に形成されたピンホール８４１は、その直径が例えば１mmに設定されている。上記反射光分析手段８５は、ピンホールマスク８４のピンホール８４１を通過した反射光を第３の経路８５aと第４の経路８５bに分光する第２のビームスプリッター８５１と、該第２のビームスプリッター８５１によって第３の経路８５aに分光された反射光を１００％集光する集光レンズ８５２と、該集光レンズ８５２によって集光された反射光を受光する第1の受光素子８５３を具備している。第1の受光素子８５３は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。また、図示の実施形態における反射光分析手段８５は、第２のビームスプリッター８５１によって第４の経路８５bに分光された反射光を受光する第２の受光素子８５４と、該第２の受光素子８５４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８５５を具備している。受光領域規制手段８５５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８５１によって第４の経路８５bに分光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８５５aと、該シリンドリカルレンズ８５５a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８５５bとからなっている。該一次元マスク８５５bを通過した反射光を受光する第２の受光素子８５４は、受光した光量に対応した電圧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高さ位置検出手段８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３に示すように検査用レーザー光線発振手段８０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LB2aは、環状スポット形成手段8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LB2bに形成される。即ち、環状スポット形成手段８２は、直径が２mmのレーザー光線LB2aを例えば外径(D1)が１０mm、内径(D2)が８mmの環状のレーザー光線LB2b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８２によっ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LB2bは、図２に示すように第1のビームスプリッター８３によって第１の経路８３aに導かれ、ダイクロックミラー８１に達し、該ダイクロックミラー８１によって集光器７に向けて反射される。集光器７に向けて反射された検査用レーザー光線LB2bは、上記加工用パルスレーザー光線LB1と同様に方向変換ミラー７１によって図２において下方に方向変換され、凹レンズ７２１と凸レンズ７２２とからなる対物レンズ７２およびウインドウレンズ７３によって集光される。

ここで、集光器７によって集光される検査用レーザー光線LB2bと加工用パルスレーザー光線LB１との集光点について、図４を参照して説明する。
例えば直径が２mmの加工用パルスレーザー光線LB１は、対物レンズ７２を構成する凹レンズ７２１によって拡径された後に凸レンズ７２２によって集光され、ウインドウレンズ７３の中央平面部７３１を通過して集光点Pで集光される。一方、検査用レーザー光線LB2bは、外径(D1)が１０mm、内径(D2)が８mmの環状のスポット形状S2に形成されているので、対物レンズ７２を構成する凹レンズ７２１によって拡径された後に凸レンズ７２２によって集光され、ウインドウレンズ７３の外周傾斜部７３２を通過するため更に集光されて集光点Paで集光される。従って、検査用レーザー光線LB2bの集光点Paは、加工用パルスレーザー光線LB１の集光点Pよりレーザー光線照射方向の上流側（上側）となる。

そして、加工用パルスレーザー光線LB１の集光点Pをチャックテーブル３６に保持された被加工物Wの上面に位置付けるように上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に所定の電圧（例えば５V）の電圧を印加する。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LB2b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ヤ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LB2b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、集光レンズ７２、方向変換ミラー７１、ダイクロックミラー８１を介して第1のビームスプリッター８３に至り、該第1のビームスプリッター８３によって第２の経路８３bに分光され、バンドパスフィルター８３０に達する。なお、上記加工用パルスレーザー光線LB1の反射光も検査用レーザー光線LB2と同様に経路を介してバンドパスフィルター８３０に達する。バンドパスフィルター８３０は上述したように検査用レーザー光線LB2の周波数に対応する反射光のみを通過せしめるように構成されているので、加工用パルスレーザー光線LB1の反射光はバンドパスフィルター８３０によって遮断される。このようにしてバンドパスフィルター８３０を通過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、ピンホールマスク８４に達する。ピンホールマスク８４に形成されたピンホール８４１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、図５に示すように環状スポット形状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８４に形成されるピンホール８４１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８４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８４のピンホール８４１を通過することになる。

上記のようにピンホールマスク８４のピンホール８４１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２に示すように反射光分析手段８５を構成する第２のビームスプリッター８５１によって第３の経路８５aと第４の経路８５bに分光される。第３の経路８５aに分光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８５２によって１００％集光され第1の受光素子８５３に受光される。そして、第1の受光素子８５３は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。一方、第４の経路に８５bに分光された環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、受光領域規制手段８５５のシリンドリカルレンズ８５５aによって一次元に集光され、一次元マスク８５５bによって所定の単位長さに規制されて第２の受光素子８５４に受光される。そして、第２の受光素子８５４は、受光した光量に対応した電圧信号を後述する制御手段に送る。

ここで、第1の受光素子８５３と第２の受光素子８５４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８５３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８５２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８５３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８５４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、受光領域規制手段８５５のシリンドリカルレンズ８５５aによって一次元に集光された後、一次元マスク８５５bによって所定の単位長さに規制されて第２の受光素子８５４に受光されるので、図４に示すように検査用レーザー光線LB2bが被加工物Wの上面に照射される際に、集光器７のウインドウレンズ７３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８５４の受光量は変化する。従って、第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）は、検査用レーザー光線LB2b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）集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が小さい場合には、検査用レーザー光線LB2b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８５１によって第３の経路８５aと第４の経路８５bに分光されるが、第３の経路８５aに分光された環状のスポットS3aの反射光は集光レンズ８５２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８５３に受光される。一方、第２のビームスプリッター８５１によって第４の経路８５bに分光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８５５a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８５５bによって所定の単位長さに規制されるので、第４の経路８５bに分光された反射光の一部が第２の受光素子８５４によって受光されることになる。従って、第２の受光素子８５４に受光される反射光の光量は上述した第1の受光素子８５３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）集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が大きい場合には、検査用レーザー光線LB2b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８５１によって第３の経路８５aと第４の経路８５bに分光されるが、第３の経路８５aに分光された環状のスポットS３bの反射光は集光レンズ８５２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８５３に受光される。一方、第２のビームスプリッター８５１によって第４の経路８５bに分光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８５５a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８５５bによって所定の長さに区切られ一部が第２の受光素子８５４によって受光される。従って、第２の受光素子８５４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８５４に受光される反射光の光量は、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち被加工物Wの高さ位置が高い（被加工物Wの厚みが厚い）程多く、集光器７のウインドウレンズ７３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８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比と、集光器７のウインドウレンズ７３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において横軸は第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）で、縦軸は集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの所定の距離（基準値）に対する変位量を示している。図７に示す例においては、上述したように上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に所定の電圧（例えば５V）の電圧を印加した状態において、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が３０．０mmの場合を基準値（０）として、上記電圧値の比（V1/V2）が“５”に設定されている。そして、チャックテーブルに保持された被加工物Wの高さ位置が低い（被加工物Wの厚みが薄い）場合には、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が長くなるので、電圧値の比（V1/V2）が“５”より大きくなる。一方、チャックテーブルの保持された被加工物Wの高さ位置が高い（被加工物Wの厚みが厚い）場合には、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が短くなるので、電圧値の比（V1/V2）が“５”より小さくなる。従って、上述したように第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４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、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)、即ち上記基準値からの変位量を求めることができる。なお、図７に示す制御マップは、後述する制御手段のメモリに格納される。

図示の実施形態における高さ位置検出手段８は以上のように構成され、検査用レーザー光線発振手段８０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LB2aを環状スポット形成手段８２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LB2b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LB2bを被加工物Wに照射する。従って、図４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LB2b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８４によって遮断し、ピンホールマスク８４のピンホール８４１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。しかも、被加工物Wに照射される環状のスポット形状S2を有する検査用レーザー光線LB2bは、凹レンズ７２１と凸レンズ７２２とからなる対物レンズ７２およびウインドウレンズ７３によって集光されるので、集光レンズのNAが大きくなった状態となり、被加工物Wの上面で反射する環状のスポット形状S3と被加工物Wの下面で反射する環状のスポット形状S4の比が大きくなるので、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を上記ピンホールマスク８４によって確実に遮断することができる。

図１に戻って説明を続けると、上記レーザー光線照射手段５２を構成するケーシング５２１の先端部には、レーザー光線照射手段５２によってレーザー加工すべき加工領域を検出する撮像手段９が配設されている。この撮像手段９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８に示す制御手段１０を具備している。制御手段１０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）１０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１０２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）１０３と、入力インターフェース１０４および出力インターフェース１０５とを備えている。制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記第1の受光素子８５３、第２の受光素子８５４および撮像手段９等からの検出信号が入力される。そして、制御手段１０の出力インターフェース１０５からは、上記パルスモータ３７２、パルスモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５３２、加工用パルスレーザー光線発振手段６、スキャニングミラー６０、第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４、検査用レーザー光線発振手段８０等に制御信号を出力する。なお、上記ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３は、上述した図７に示す制御マップを格納する第１の記憶領域１０３a、図９に示すように上記第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）に対応して第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に印加する電圧を設定した制御マップを格納する第２の記憶領域１０３bや他の記憶領域を備えている。なお、図９に示す制御マップは、上記電圧値比（V1/V2）が“５”のとき５Vに設定されている。そして、電圧値比（V1/V2）が“５”より小さい場合にはアクチュエータ７４に印加する電圧は低く、また、電圧値比（V1/V2）が“５”より大きい場合にはアクチュエータ７４に印加する電圧は高くなるように設定されている。従って、図９に示す制御マップに従ってアクチュエータ７４に印加する電圧を制御することにより、高さ位置検出手段８の第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）が“５”になるように制御されることになる。この結果、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)は、一定の値に制御される。

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１０にはレーザー加工される被加工物として光デバイスウエーハ２０の斜視図が示されている。図１０に示すは、サファイヤウエーハからなっており、その表面２０ａに格子状に配列された複数のストリート２０１によって複数の領域が区画され、この区画された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２０２が形成されている。

上述した光デバイスウエーハ２０のストリート２０１に沿ってレーザー加工溝を形成するには、光デバイスウエーハ２０を図１１に示すように環状のフレームFに装着されたダイシングテープTに貼着する。このとき、光デバイスウエーハ２０は、表面２０ａを上にして裏面側をダイシングテープTに貼着する。

上述したレーザー加工装置を用い、上記光デバイスウエーハ２０の分割予定ライン２０１に沿ってレーザー光線を照射し、光デバイスウエーハ２０にストリート２０１に沿ってレーザー加工溝を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。
即ち、先ず上述した図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ２０の表面２０ａ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２０を吸引保持する。光デバイスウエーハ２０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９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９の直下に位置付けられると、撮像手段９および制御手段１０によって光デバイスウエーハ２０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９および制御手段１０は、光デバイスウエーハ２０の所定方向に形成されているストリート２０１と、レーザー光線照射手段５２の集光器７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、アライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ２０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ストリート２０１に対しても、同様にアライメントが遂行される。

上述したようにアライメントが実施されたならば、チャックテーブル３６を移動して図１２の（ａ）に示すように所定のストリート２０１の一端（１２の（ａ）において左端）を集光器７の直下に位置付ける。そして、加工用パルスレーザー光線の光軸を変更する光軸変更手段としてのスキャニングミラー６０を図２において1点鎖線で示す位置に位置付け、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB1が1点鎖線で示すように集光点P1に集光されるようにセットし、上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に所定の電圧（例えば５V）の電圧を印加するとともに、上記第１の集光点位置調整手段５３を作動して集光器７のウインドウレンズ７３から光デバイスウエーハ２０までの距離を３０mmにする。

次に、高さ位置検出手段８を作動し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２０の上面に検査用レーザー光線LB2bを照射するとともに、チャックテーブル３６を１２の（ａ）において矢印Ｘ１で示す方向に移動し、上述したように光デバイスウエーハ２０の高さ位置を検出する。そして、制御手段１０は高さ位置検出手段８の第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）を演算し、この電圧値の比（V1/V2）に基いて図９に示す制御マップから上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に印加する電圧を求め、１２の（b）に示すように光デバイスウエーハ２０の左端が加工用パルスレーザー光線LB1が照射される位置に達したら、求めた電圧をアクチュエータ７４に印加する。このようにアクチュエータ７４に電圧を印加するタイミングは、光デバイスウエーハ２０の左端に検査用レーザー光線LB2bが照射されてから光デバイスウエーハ２０の左端が加工用パルスレーザー光線LB1が照射される位置に達するまで遅延手段によって遅延される。この遅延時間はチャックテーブル３６の移動速度に対応して予め設定されている。例えば、上記集光点Pと集光点P1との間隔が２mmで加工速度が１００ｍｍ／秒のときは２／１００秒（０．０２秒）遅延させる。このようにして制御手段１０は、アクチュエータ７４に電圧を印加するとともに、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動する。以後、制御手段１０は、高さ位置検出手段８の第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）が“５”になるようにアクチュエータ７４に印加する電圧を制御する。この結果、１２の（c）に示すように集光器７が光デバイスウエーハ２０の凹凸に対応して上下し、集光器７の対物レンズ７２およびウインドウレンズ７３から光デバイスウエーハ２０上面までの距離(H)は所定の値に制御される。従って、光デバイスウエーハ２０には、１２の（c）に示すように上面から均一な深さのレーザー加工溝２１０が形成される。

なお、上記レーザー加工における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー ：ＹＶＯ４ パルスレーザー
波長 ：３５５ｎｍ
繰り返し周波数 ：１００ｋＨｚ
平均出力 ：５W
集光スポット径 ：φ１０μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上述したように光デバイスウエーハ２０に形成された所定のストリート２０１に沿って上記レーザー加工を実行したならば、第１の割り出し送り手段３８を作動してチャックテーブル３６を光デバイスウエーハ２０に形成されたストリート２０１の間隔分だけ図１３に示す状態から紙面に垂直や方向（図１において矢印Ｙで示す割り出し送り方向）に移動する。そして、図１３の（ａ）に示すようにストリート２０１の他端（１３の（ａ）において右端）を集光器７の直下に位置付ける。そして、加工用パルスレーザー光線の光軸を変更する光軸変更手段としてのスキャニングミラー６０を図２において２点鎖線で示す位置に位置付け、加工用パルスレーザー光線発振手段６から発振された加工用パルスレーザー光線LB1が２点鎖線で示すように集光点P2に集光されるようにセットするとともに、上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に所定の電圧（例えば５V）の電圧を印加する。次に、高さ位置検出手段８を作動し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２０の上面に検査用レーザー光線LB2bを照射するとともに、チャックテーブル３６を１３の（ａ）において矢印Ｘ２で示す方向に移動し、上述したように光デバイスウエーハ２０の高さ位置を検出する。そして、制御手段１０は高さ位置検出手段８の第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）を演算し、この電圧値の比（V1/V2）に基いて図９に示す制御マップから上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に印加する電圧を求め、１３の（b）に示すように光デバイスウエーハ２０の右端が加工用パルスレーザー光線LB1が照射される位置に達したら、求めた電圧を遅延手段を介してアクチュエータ７４に印加する。このようにして制御手段１０は、アクチュエータ７４に電圧を印加するとともに、加工用パルスレーザー光線発振手段６を作動する。以後、制御手段１０は、高さ位置検出手段８の第1の受光素子８５３から出力される電圧値（V1）と第２の受光素子８５４から出力される電圧値（V2）との比（V1/V2）が“５”になるようにアクチュエータ７４に印加する電圧を制御する。

以上のようにして、光デバイスウエーハ２０の所定方向に延在する全てのストリート２０１に沿って上記レーザー加工を実行したならば、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角に延びる各ストリート２０１に沿って上記レーザー加工を実行する。このようにして、光デバイスウエーハ２０に形成された全てのストリート２０１に沿って上記加工工程を実行したならば、光デバイスウエーハ２０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２０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２０の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ２０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。

次に、高さ位置検出手段８の他の実施形態について、図１４を参照して説明する。なお、図１４に示す高さ位置検出手段８は、反射光分析手段８５以外は上記図２に示す高さ位置検出手段８と実質的に同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
図１４に示す高さ位置検出手段８を構成する反射光分析手段８５は、ピンホールマスク８４のピンホール８４１を通過したスポット形状が環状の反射光をライン状のスポット形状に変換する円錐ミラー８５７と、該円錐ミラー８５７によってライン状のスポット形状に変換された反射光の位置を検出する位置検出器８５８とからなっている。位置検出器８５８は、位置敏感型検出器(PSD)やCCDラインセンサー等を用いることができ、その検出信号を上記図８に示す制御手段１０に送る。

図１５に示す高さ位置検出手段８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。
上記図２に示す高さ位置検出手段８と同様に、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LB2c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、上記図５に示すようにピンホールマスク８４に達する。そして、上述したように被加工物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８４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８４のピンホール８４１を通過することになる。

上記のようにピンホールマスク８４のピンホール８４１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、反射光分析手段８５を構成する円錐ミラー８５７によりライン状のスポット形状に変換されて位置検出器８５８に向けて反射せしめられる。ここで、ピンホールマスク８４のピンホール８４１を通過して円錐ミラー８５に入光する環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cが、円錐ミラー８５７によって反射されるライン状のスポットの位置について、図１５を参照して説明する。

ピンホールマスク８４のピンホール８４１を通過する環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cにおいては、上記図６に示すように径が小さい環状スポット形状S3aは円錐ミラー８５の先端部（図１５において左端部）で反射し、ライン状のスポットとなって位置検出器８５８に照射される。一方、径が大きい環状スポット形状S3bは円錐ミラー８５７の後端部（図１５において右端部）で反射し、ライン状のスポットとなって位置検出器８５８に照射される。このように、円錐ミラー８５７によって反射される環状スポット形状S3の第１の反射光LB2cは、環状スポットの径の大きさによって位置検出器８５８に照射される位置が異なる。なお、第１の反射光LB2cの環状スポットの径の大きさは、上記検査用レーザー光線LB2b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、上記図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）上記集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が小さい場合には、検査用レーザー光線LB2b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。この環状のスポットS3aは径が小さい。一方、上記図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）集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)大きい場合には、検査用レーザー光線LB2b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より径が大きい。このように、被加工物Wの上面で反射された第１の反射光LB2cの環状のスポットは、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が小さい程径が小さく、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が大きい程径が大きくなる。従って、被加工物Wの上面で反射された第１の反射光LB2cを上記図１５に示すようにピンホールマスク８４のピンホール８４１を通過させた後、反射光分析手段８５の円錐ミラー８５７でライン状のスポットに変換して位置検出器８５８に照射し、該位置検出器８５８に照射されたライン状のスポットの位置に基いて被加工物Wの上面高さ位置を求めることができる。

ここで、上記位置検出器８５８に照射されたライン状のスポットの位置に対応して位置検出器８６から出力される位置信号と、集光器７のウインドウレンズ７３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１６に示す制御マップを参照して説明する。なお、図１６において横軸は位置検出器８６から出力される位置信号(G)で、縦軸は集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの所定の距離（基準値）に対する変位量を示している。図１６に示す例においては、上述したように上記第２の集光点位置調整手段としてのアクチュエータ７４に所定の電圧（例えば５V）の電圧を印加した状態において、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が３０．０mmの場合、上記位置検出器８６から出力される位置信号(G)が“５”に設定されている。そして、チャックテーブルに保持された被加工物Wの高さ位置が低い（被加工物Wの厚みが薄い）場合には、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が長くなるので、上記位置検出器８６から出力される位置信号(G)が“５”より大きくなる。一方、チャックテーブルの保持された被加工物Wの高さ位置が高いい（被加工物Wの厚みが厚い）場合には、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H)が短くなるので、上記位置検出器８６から出力される位置信号(G)が“５”より小さくなる。従って、上述したように位置検出器８６から出力される位置信号(G)を図１６に示す制御マップに照合することにより、集光器７のウインドウレンズ７３から被加工物Wの上面までの距離(H) 、即ち上記基準値からの変位量を求めることができる。なお、図１６に示す制御マップは、上記図８に示す制御手段１０のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に格納される。

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およびチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出手段の構成を示すブロック図。 図２に示す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。 図２に示すレーザー光線照射手段および高さ位置検出装置を構成する集光器による加工用のレーザー光線と検査用のレーザー光線の集光状態を示す説明図。 図２に示す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光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２に示す高さ位置検出装置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２に示す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所定距離を基準とした変異との関係を示す制御マップ。 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段を示すブロック図。 図２に示す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、集光器を構成するアクチュエータに印加する電圧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。 図１０に示す光デバイス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図１０に示す光デバイスウエーハのストリートに沿ってレーザー加工を実施している状態を示す説明図。 図１に示すレーザー加工装置によって図１０に示す光デバイスウエーハのストリートに沿ってレーザー加工を実施している状態を示す説明図。 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およびチャックテーブルに保持された被加工物の高さ位置検出手段の他の実施形態を示す構成を示すブロック図。 図１４に示す高さ位置検出装置を構成する円錐ミラーによって反射されるライン状のスポットの位置が環状スポットの径の大きさによって変化する状態を示す説明図。 図１４に示す高さ位置検出装置の位置検出器から出力される位置信号(G)と、集光器から被加工物の上面までの所定距離を基準とした変異との関係を示す制御マップ。

符号の説明

１：レーザー加工装置
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：X軸方向位置検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
３８４：Y軸方向位置検出手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：レーザー光線照射ユニット
６：加工用パルスレーザー光線発振手段
７：集光器
７１：方向変換ミラー
７２：対物レンズ
７３：ウインドウレンズ
７４：アクチュエータ
８：高さ位置検出装置
８０：検査用レーザー光線発振手段
８１：ダイクロックミラー
８２：環状スポット形成手段
８３：第1のビームスプリッター
８３０：バンドパスフィルター
８４：ピンホールマスク
８５：反射光分析手段
８５１：第２のビームスプリッター
８５２：集光レンズ
８５３：第1の受光素子
８５４：第２の受光素子
８５５：受光領域規制手段
８５７：円錐ミラー
８５８：位置検出器
９：撮像手段
１０：制御手段
２０：光デバイスウエーハ

Claims (2)

1. 板状の被加工物を保持する被加工物保持面を備えた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の上面側から加工用レーザー光線を照射する加工用レーザー光線照射手段と、該チャックテーブルと該加工用レーザー光線照射手段とを加工送り方向に相対的に移動せしめる加工送り手段とを具備し、該レーザー光線照射手段が加工用レーザー光線を発振する加工用レーザー光線発振手段と該加工用レーザー光線発振手段によって発振された加工用レーザー光線を集光する集光器とを具備しているレーザー加工装置において、
   該集光器によって集光される加工用レーザー光線の集光点位置を変位せしめる集光点位置調整手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の上面高さ位置を検出するための高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段からの検出信号に基いて該集光点位置調整手段を制御する制御手段と、を具備し、
   該高さ位置検出装置は、該加工用レーザー光線の波長と異なる波長の検出用レーザー光線を発振する検出用レーザー光線発振手段と、該検出用レーザー光線発振手段によって発振された検出用レーザー光線のスポット形状を環状に形成する環状スポット形成手段と、該環状スポット形成手段によってスポット形状が環状に形成された検出用レーザー光線を該集光器に導く検出用レーザー光線照射経路と、該検出用レーザー光線照射経路を介して該集光器から該チャックテーブルに保持された被加工物に照射され反射した反射光を導く検出用レーザー光線反射経路と、該検出用レーザー光線反射経路に配設され被加工物の上面で反射した反射光は通過させるが被加工物の下面で反射した反射光は遮断するピンホールマスクと、該ピンホールマスクを通過した反射光を分析し分析結果を該制御手段に送る反射光分析手段とを具備ており、
   該集光器は、該加工用レーザー光線および該検出用レーザー光線を集光する対物レンズと、該加工用レーザー光線は集光しないがスポット形状が環状の該検出用レーザー光線は集光するウインドウレンズを備えている、
   ことを特徴とするレーザー加工装置。
2. 該加工用レーザー光線照射手段は、該集光器によって集光される該加工用パルスレーザー光線の光軸を加工送り方向に変更する光軸変更手段を具備している、請求項１記載のレーザー加工装置。

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