JP4555092B2

JP4555092B2 - Laser processing equipment

Info

Publication number: JP4555092B2
Application number: JP2005000821A
Authority: JP
Inventors: 重松　　孝一
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-01-05
Also published as: CN100556605C; JP2006187782A; CN1799752A; TWI343849B; TW200624206A

Description

本発明は、チャックテーブルに保持された板状の被加工物に所定の加工予定ラインに沿ってレーザー加工を施すレーザー加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus that performs laser processing on a plate-like workpiece held on a chuck table along a predetermined processing line.

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等の回路を形成する。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回路が形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハも分割予定ラインに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、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。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially disc-shaped semiconductor wafer, and circuits such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in these partitioned regions. Form. Then, by cutting the semiconductor wafer along the planned dividing line, the region where the circuit is formed is divided to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers with gallium nitride compound semiconductors laminated on the surface of sapphire substrates are also divided into individual optical devices such as light-emitting diodes and laser diodes by cutting along the planned division lines, and are widely used in electrical equipment. It's being used.

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の分割予定ラインに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物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被加工物を切削するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径３μｍ程度のダイヤモンド砥粒を電鋳によって基台に固定し厚さ２０μｍ程度に形成されている。 The cutting along the division lines such as the semiconductor wafer and the optical device wafer described above is usually performed by a cutting apparatus called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a workpiece such as a semiconductor wafer or an optical device wafer, a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, and a chuck table and the cutting means. And a cutting feed means for moving it. The cutting means includes a spindle unit having a rotary spindle, a cutting blade mounted on the spindle, and a drive mechanism for driving the rotary spindle to rotate. The cutting blade is composed of a disk-shaped base and an annular cutting edge mounted on the outer periphery of the side surface of the base. The cutting edge is fixed to the base by electroforming, for example, diamond abrasive grains having a particle size of about 3 μm. It is formed to a thickness of about 20 μm.

しかるに、サファイヤ基板、炭化珪素基板等はモース硬度が高いため、上記切削ブレードによる切断は必ずしも容易ではない。更に、切削ブレードは２０μｍ程度の厚さを有するため、デバイスを区画する分割予定ラインとしては幅が５０μｍ程度必要となる。このため、例えば大きさが３００μｍ×３００μｍ程度のデバイスの場合には、ストリートの占める面積比率が１４％にもなり、生産性が悪いという問題がある。 However, since the sapphire substrate, the silicon carbide substrate, etc. have high Mohs hardness, cutting with the cutting blade is not always easy. Furthermore, since the cutting blade has a thickness of about 20 μm, the dividing line that divides the device needs to have a width of about 50 μm. For this reason, for example, in the case of a device having a size of about 300 μm × 300 μm, there is a problem that the area ratio occupied by the street is 14% and the productivity is poor.

一方、近年半導体ウエーハ等の板状の被加工物を分割する方法として、その被加工物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も試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、被加工物の一方の面側から内部に集光点を合わせて被加工物に対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、被加工物の内部に分割予定ラインに沿って変質層を連続的に形成し、この変質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ライン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。）
特許第３４０８８０５号公報 On the other hand, in recent years, as a method for dividing a plate-like workpiece such as a semiconductor wafer, a pulse laser beam that uses a pulsed laser beam that is transparent to the workpiece and aligns the condensing point inside the region to be divided is used. A laser processing method for irradiating the film has also been attempted. The dividing method using this laser processing method irradiates a pulse laser beam having a wavelength of 1064 nm, for example, having a light converging point from one surface side of the work piece and having a converging point inside, and transmitting the work piece. The workpiece is divided by continuously forming a deteriorated layer along the planned division line inside the workpiece and applying external force along the planned division line whose strength has been reduced by the formation of this modified layer. To do. (For example, refer to Patent Document 1.)
Japanese Patent No. 3408805

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に均一に変質層を形成することができない。従って、半導体ウエーハ等の内部の所定深さに均一に変質層を形成するためには、予め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。 However, plate-like workpieces such as semiconductor wafers have undulation, and if there is variation in thickness, an altered layer is uniformly formed at a predetermined depth due to the refractive index when irradiated with a laser beam. I can't. Therefore, in order to uniformly form a deteriorated layer at a predetermined depth inside a semiconductor wafer or the like, it is necessary to detect irregularities in a region irradiated with a laser beam in advance and process the irregularities by following the irregularities of the laser beam irradiation means. .

また、板状の被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光線を照射し、被加工物の内部にマーキングを施すレーザー加工も実用化されているが、被加工物の内部の所定深さにマーキングを施すには被加工物の表面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。 In addition, laser processing has been put into practical use by applying a laser beam to the inside of a plate-shaped workpiece to irradiate a laser beam and marking the inside of the workpiece, but a predetermined depth inside the workpiece. In order to mark the surface of the workpiece, it is necessary to follow the irregularities on the surface of the workpiece by processing the laser beam irradiation means.

上述した問題を解消するために、ワークテーブルに載置されたワークの高さ位置を検出する高さ位置検出手段を設け、該高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を検出し、切削領域の高さマップを作成し、このマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御するようにしたダイシング装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平２００３−１６８６５５号公報 In order to solve the above-described problem, a height position detecting means for detecting the height position of the work placed on the work table is provided, and the height position of the cutting area of the work is detected by the height position detecting means. A dicing apparatus has been proposed in which a height map of a cutting area is created and a cutting position of a cutting blade is controlled based on the map. (For example, refer to Patent Document 1.)
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-168655

上記公報に開示された技術は、高さ位置検出手段によってワークの切削領域の高さ位置を検出して切削領域の高さマップを作成し、その後に作成したマップに基づいて切削ブレードの切り込み位置を制御しつつ切削加工を実施するもので、高さ位置検出工程と切削工程が分離されているため、生産性の面で効率的ではない。 In the technique disclosed in the above publication, the height position of the cutting area of the workpiece is detected by the height position detecting means to create a height map of the cutting area, and then the cutting position of the cutting blade is based on the created map. The cutting process is performed while controlling the height, and the height position detection process and the cutting process are separated, which is not efficient in terms of productivity.

そこで、本出願人は、板状物の厚さにバラツキがあっても板状物における所望位置に効率よくレーザー加工を施すことができるレーザー加工装置を特願２００４−１１７４９６として提案した。このレーザー加工装置は、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被加工物における集光器から照射されるレーザー光線の照射位置の高さ位置を検出し、その検出信号に基づいて集光器をチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向に移動調整するようにしたものである。 Therefore, the present applicant has proposed, as Japanese Patent Application No. 2004-117396, a laser processing apparatus that can efficiently perform laser processing at a desired position in a plate-like object even if the thickness of the plate-like object varies. This laser processing device detects the height position of the irradiation position of the laser beam irradiated from the collector on the workpiece held on the chuck table by the height position detecting means, and the collector based on the detection signal Is adjusted to move in a direction perpendicular to the holding surface of the chuck table.

而して、長時間に亘ってレーザー加工装置を稼動すると、レーザー加工装置の構成部材に熱歪が生じて上記高さ検出手段とレーザー光線照射手段の集光器との位置関係にズレが発生する。この結果、高さ検出手段によって検出された被加工物の上面の高さ位置に基づいて集光器の位置を制御しても、集光器から照射されるレーザー光線の集光点を被加工物の所望位置に位置付けることができない。 Thus, when the laser processing apparatus is operated for a long time, thermal distortion occurs in the constituent members of the laser processing apparatus, and the positional relationship between the height detection means and the condenser of the laser beam irradiation means is shifted. . As a result, even if the position of the concentrator is controlled based on the height position of the upper surface of the workpiece detected by the height detection means, the condensing point of the laser beam irradiated from the concentrator is processed. Cannot be positioned at the desired position.

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、レーザー光線照射手段の集光器から照射されるレーザー光線の集光点と高さ検出手段との位置関係を検出することができる機能を備えたレーザー加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to detect the positional relationship between the condensing point of the laser beam irradiated from the condenser of the laser beam irradiating means and the height detecting means. It is providing the laser processing apparatus provided with the function which can do.

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面を備えたチャックテーブルと、該チャックテーブルの上方から加工用レーザー光線を照射するための、集光器を備えたレーザー光線照射手段と、該集光器を該被加工物保持面に垂直な方向に移動して該集光器から照射されるレーザー光線の集光点を該被加工物保持面に垂直な方向に移動するための集光点位置調整手段と、高さ位置検出手段と、該高さ位置検出手段によって検出される、該被加工物保持面に保持された被加工物の上面の高さ位置に基づいて該集光点位置調整手段の作動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隣接して集光点検出テーブルが配設されており、
該レーザー光線照射手段は、該被加工物保持面に保持された被加工物に加工用レーザー光線に照射することができると共に、該集光点検出テーブルに集光点検出用レーザー光線を照射することができ、
該高さ位置検出手段は、該チャックテーブル及び該集光点検出テーブルの上方に配設され且つ高さ位置を検出すべき該被加工物の上面及び該集光点検出テーブルの上面にレーザー光線を照射し該被加工物の上面及び該集光点検出テーブルの上面によって反射されたレーザー光線を受光することによって該高さ位置検出手段に対する該被加工物の上面及び該集光点検出テーブルの上面の相対的高さ位置を検出する形態であり、
該制御手段は、該高さ位置検出手段によって該集光点検出テーブルの高さ位置を検出し、該レーザー光線照射手段の設計値に基づいて該集光点位置調整手段の作動を制御して、該集光器から照射されるレーザー光線の集光点が該集光点検出テーブルの上面に位置する基準位置に該集光器を位置付け、次いで該基準位置に位置付けられた該集光器から該集光点検出テーブルに照射される集光点検出用レーザー光線の、該集光点検出テーブルの上面に形成されるスポットをスポット検出手段によって検出し、該スポット検出手段が検出するスポットのスポット径（Ｄ）と該集光器から照射されるレーザー光線の焦点位置での集光スポット径(d)との関係から、該高さ位置検出手段と該集光器との高さ位置関係を検出する、
ことを特徴とするレーザー加工装置が提供される。 In order to solve the main technical problem, according to the present invention, a chuck table having a workpiece holding surface for holding a workpiece, and a condensing beam for irradiating a machining laser beam from above the chuck table. A laser beam irradiating means provided with a container, and a condensing point of the laser beam irradiated from the condenser by moving the condenser in a direction perpendicular to the workpiece holding surface and perpendicular to the workpiece holding surface. A focusing point position adjusting means for moving in any direction , a height position detecting means, and a height of the upper surface of the workpiece held by the workpiece holding surface detected by the height position detecting means. A laser processing apparatus comprising: control means for controlling the operation of the condensing point position adjusting means based on the position;
A condensing point detection table is disposed adjacent to the chuck table,
The laser beam irradiation means can irradiate the workpiece held on the workpiece holding surface with the processing laser beam and irradiate the focusing point detection table with the focusing point detection laser beam. ,
The height position detecting means is disposed above the chuck table and the condensing point detection table and emits a laser beam to the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table whose height position is to be detected. By receiving the laser beam irradiated and reflected by the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table, the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table with respect to the height position detecting means It is a form to detect the relative height position,
The control means detects the height position of the condensing point detection table by the height position detecting means, and controls the operation of the condensing point position adjusting means based on the design value of the laser beam irradiation means, The condensing point of the laser beam emitted from the condensing device is positioned at a reference position where the condensing point of the laser beam is located on the upper surface of the condensing point detection table, and then the collecting point is collected from the concentrator positioned at the reference position. The spot formed on the upper surface of the condensing point detection table of the condensing point detecting laser beam irradiated on the light spot detecting table is detected by the spot detecting means, and the spot diameter (D) of the spot detected by the spot detecting means ) And the condensing spot diameter (d) at the focal position of the laser beam irradiated from the condenser, the height position relation between the height position detecting means and the condenser is detected .
A laser processing apparatus is provided.

上記集光点検出テーブルは、テーブル本体と該テーブル本体の上面に着脱可能に保持される集光点検出板からなっていることが望ましい。該制御手段は、該スポット検出手段が検出する該スポットのスポット径(D)と該集光器から照射されるレーザー光線の該集光スポット径(d)に基づいて、該高さ位置検出手段と該集光器との位置関係のズレに対応する補正値(±S)を次式によって求め、
±S＝(D−d)／2tanβ 但し、βは集光器の対物集光レンズのＮＡ値に関連する
集光角度
該補正値(±S)に基づいて該集光点位置調整手段を制御するのが好適である。好適実施形態においては、該集光点検出用レーザー光線の出力は、加工時に照射されるレーザー光線の出力より小さい値に設定されている。 The condensing point detection table preferably includes a table main body and a condensing point detection plate that is detachably held on the upper surface of the table main body . The control means based on the converged spot diameter of the laser beam to be irradiated (d) from the condenser unit and the spot of the spot diameter (D) of said spot detection means detects a height-position detecting means A correction value (± S) corresponding to the positional deviation with the condenser is obtained by the following equation,
± S = (D−d) / 2tanβ where β is related to the NA value of the objective condenser lens of the condenser
It is preferable to control the condensing point position adjusting means based on the condensing angle and the correction value (± S) . In good suitable embodiment, the output of said population light spot detection laser beam is set to an output value smaller than the laser beam applied during processing.

本発明によるレーザー加工装置によれば、集光器から照射される集光点検出用レーザー光線の集光点と高さ位置検出手段との位置関係を検出するための集光点検出テーブルがチャックテーブルに隣接して配設されているので、検出板をチャックテーブルにその都度乗せ換える必要がなく、被加工物の加工中であってもレーザー光線照射手段の集光器から照射されるレーザー光線の集光点と高さ検出手段との位置関係を検出することができる。 According to the laser processing apparatus of the present invention, the condensing point detection table for detecting the positional relationship between the condensing point of the condensing point detecting laser beam irradiated from the concentrator and the height position detecting means is the chuck table. Since it is arranged adjacent to the laser beam, there is no need to transfer the detection plate to the chuck table each time, and the laser beam focused from the laser beam irradiator is collected even while the workpiece is being processed. The positional relationship between the points and the height detection means can be detected.

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板状の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で示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し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で示す焦点位置調整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。 FIG. 1 is a perspective view of a laser processing apparatus constructed according to the present invention. The laser processing apparatus shown in FIG. 1 includes a stationary base 2, a chuck table mechanism 3 that is disposed on the stationary base 2 so as to be movable in a machining feed direction indicated by an arrow X, and holds a plate-like workpiece. A laser beam irradiation unit support mechanism 4 disposed on the stationary base 2 so as to be movable in an indexing direction indicated by an arrow Y perpendicular to the direction indicated by the arrow X, and a focal position indicated by an arrow Z on the laser beam irradiation unit support mechanism 4 And a laser beam irradiation unit 5 disposed so as to be movable in the adjustment direction.

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上に矢印Ｙで示す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被加工物保持面３６１を備えており、被加工物保持面３６１上に板状の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。また、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。 The chuck table mechanism 3 includes a pair of guide rails 31, 31 arranged in parallel along the direction indicated by the arrow X on the stationary base 2, and the direction indicated by the arrow X on the guide rails 31, 31. A first sliding block 32 movably disposed, a second sliding block 33 movably disposed on the first sliding block 32 in a direction indicated by an arrow Y, and the second sliding block A support table 35 supported by a cylindrical member 34 on a block 33 and a chuck table 36 as a workpiece holding means are provided. The chuck table 36 is formed of a porous material and includes a workpiece holding surface 361. A plate-like workpiece, for example, a disk-shaped semiconductor wafer is placed on the workpiece holding surface 361 by suction means (not shown). It comes to hold. Further, the chuck table 36 is rotated by a pulse motor (not shown) disposed in the cylindrical member 34.

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の出力軸に図示しない減速装置を介して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に移動せしめられる。 The first sliding block 32 is provided with a pair of guided grooves 321 and 321 fitted to the pair of guide rails 31 and 31 on the lower surface thereof, and along the direction indicated by the arrow Y on the upper surface thereof. A pair of guide rails 322 and 322 formed in parallel are provided. The first sliding block 32 configured as described above has the guided grooves 321 and 321 fitted into the pair of guide rails 31 and 31, thereby the direction indicated by the arrow X along the pair of guide rails 31 and 31. It is configured to be movable. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment includes a processing feed means 37 for moving the first sliding block 32 in the direction indicated by the arrow X along the pair of guide rails 31, 31. The processing feed means 37 includes a male screw rod 371 disposed in parallel between the pair of guide rails 31 and 31, and a drive source such as a pulse motor 372 for rotationally driving the male screw rod 371. One end of the male screw rod 371 is rotatably supported by a bearing block 373 fixed to the stationary base 2, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 372 via a reduction gear (not shown). ing. The male screw rod 371 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the first sliding block 32. Therefore, when the male screw rod 371 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 372, the first sliding block 32 is moved along the guide rails 31, 31 in the machining feed direction indicated by the arrow X.

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の出力軸に図示しない減速装置を介して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に移動せしめられる。 The second sliding block 33 is provided with a pair of guided grooves 331 and 331 which are fitted to a pair of guide rails 322 and 322 provided on the upper surface of the first sliding block 32 on the lower surface thereof. By fitting the guided grooves 331 and 331 to the pair of guide rails 322 and 322, the guided grooves 331 and 331 are configured to be movable in the direction indicated by the arrow Y. The chuck table mechanism 3 in the illustrated embodiment is a first for moving the second slide block 33 along the pair of guide rails 322 and 322 provided in the first slide block 32 in the direction indicated by the arrow Y. The indexing and feeding means 38 is provided. The first index feed means 38 includes a male screw rod 381 disposed in parallel between the pair of guide rails 322 and 322, and a drive source such as a pulse motor 382 for rotationally driving the male screw rod 381. It is out. One end of the male screw rod 381 is rotatably supported by a bearing block 383 fixed to the upper surface of the first sliding block 32, and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 382 via a reduction gear (not shown). Are connected. The male screw rod 381 is screwed into a penetrating female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the second sliding block 33. Therefore, by driving the male screw rod 381 forward and backward by the pulse motor 382, the second sliding block 33 is moved along the guide rails 322 and 322 in the indexing feed direction indicated by the arrow Y.

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の出力軸に図示しない減速装置を介して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に移動せしめられる。 The laser beam irradiation unit support mechanism 4 includes a pair of guide rails 41, 41 arranged in parallel along the direction indicated by the arrow Y on the stationary base 2, and the arrow Y on the guide rails 41, 41. A movable support base 42 is provided so as to be movable in the direction. The movable support base 42 includes a movement support portion 421 that is movably disposed on the guide rails 41, 41, and a mounting portion 422 that is attached to the movement support portion 421. The mounting portion 422 is provided with a pair of guide rails 423 and 423 extending in the direction indicated by the arrow Z on one side surface in parallel. The laser beam irradiation unit support mechanism 4 in the illustrated embodiment includes a second index feed means 43 for moving the movable support base 42 in the direction indicated by the arrow Y along the pair of guide rails 41, 41. Yes. The second index feeding means 43 includes a male screw rod 431 disposed in parallel between the pair of guide rails 41, 41 and a drive source such as a pulse motor 432 for rotationally driving the male screw rod 431. It is out. One end of the male screw rod 431 is rotatably supported by a bearing block (not shown) fixed to the stationary base 2 and the other end is connected to the output shaft of the pulse motor 432 via a reduction gear (not shown). Has been. The male screw rod 431 is screwed into a female screw hole formed in a female screw block (not shown) provided on the lower surface of the central portion of the moving support portion 421 constituting the movable support base 42. For this reason, when the male screw rod 431 is driven to rotate forward and backward by the pulse motor 432, the movable support base 42 is moved along the guide rails 41, 41 in the index feed direction indicated by the arrow Y.

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と、該ユニットホルダ５１に取り付けられた加工手段としての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で示す方向に移動可能に支持される。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment includes a unit holder 51 and laser beam irradiation means 52 as processing means attached to the unit holder 51. The unit holder 51 is provided with a pair of guided grooves 511 and 511 that are slidably fitted to a pair of guide rails 423 and 423 provided in the mounting portion 422. By being fitted to the guide rails 423 and 423, the guide rails 423 and 423 are supported so as to be movable in the direction indicated by the arrow Z.

図示のレーザー光線照射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する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に示すようにパルスレーザー光線発振手段５２２と伝送光学系５２３とが配設されている。パルスレーザー光線発振手段５２２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５２２ａと、これに付設された繰り返し周波数設定手段５２２ｂとから構成されている。このパルスレーザー光線発振手段５２２は、レーザー加工用のパルスレーザー光線の外に集光点検出用のパルスレーザー光線を発振する。伝送光学系５２３は、ビームスプリッタの如き適宜の光学要素を含んでいる。 The illustrated laser beam application means 52 includes a cylindrical casing 521 that is fixed to the unit holder 51 and extends substantially horizontally. In the casing 521, as shown in FIG. 2, a pulse laser beam oscillation means 522 and a transmission optical system 523 are arranged. The pulse laser beam oscillation means 522 is composed of a pulse laser beam oscillator 522a composed of a YAG laser oscillator or a YVO4 laser oscillator, and a repetition frequency setting means 522b attached thereto. The pulse laser beam oscillation means 522 oscillates a pulse laser beam for detecting a condensing point in addition to a pulse laser beam for laser processing. The transmission optical system 523 includes an appropriate optical element such as a beam splitter.

図示の実施形態におけるレーザー光線照射手段５２は、上記ケーシング５２１の先端に装着された加工ヘッド５２４を備えている。この加工ヘッド５２４について、図２および図４を参照して説明する。
加工ヘッド５２４は、方向変換ミラー手段５２５と、該方向変換ミラー手段５２５の下部に装着された集光器５２６とからなっている。方向変換ミラー手段５２５は、ミラーケース５２５aと、該ミラーケース５２５a内に配設された方向変換ミラー５２５ｂを含んでいる（図２参照）。方向変換ミラー５２５bは、図2に示すように上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振され伝送光学系５２３を通して照射されたレーザー光線を下方即ち集光器５２６に向けて偏向する。 The laser beam irradiation means 52 in the illustrated embodiment includes a processing head 524 attached to the tip of the casing 521. The machining head 524 will be described with reference to FIGS.
The processing head 524 includes a direction changing mirror means 525 and a condenser 526 attached to the lower part of the direction changing mirror means 525. The direction changing mirror means 525 includes a mirror case 525a and a direction changing mirror 525b disposed in the mirror case 525a (see FIG. 2). The direction conversion mirror 525b deflects the laser beam emitted from the pulse laser beam oscillation means 522 and irradiated through the transmission optical system 523 downward, that is, toward the condenser 526 as shown in FIG.

図４に戻って説明を続けると、集光器５２６は、集光器ケース５２６aと、該集光器ケース５２６a内に配設された周知の組レンズから構成される集光レンズ（図示せず）とを具備している。集光器ケース５２６aの下部外周面には雄ネジ５２６bが形成されており、この雄ネジ５２６bが上記ミラーケース５２５aの下部内周面に形成された雌ネジ（図示せず）と螺合することにより、集光器ケース５２６aはミラーケース５２５aに上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１ａに垂直な方向（矢印Ｚ方向）に移動可能に装着される。従って、集光器ケース５２６aをミラーケース５２５aに対して移動することにより、集光器ケース５２６aが生成する集光点を矢印Ｚで示す方向に移動させることができる。 Returning to FIG. 4 and continuing the description, the condenser 526 includes a condenser lens (not shown) including a condenser case 526a and a well-known group lens disposed in the condenser case 526a. ). A male screw 526b is formed on the lower outer peripheral surface of the collector case 526a, and this male screw 526b is screwed with a female screw (not shown) formed on the lower inner peripheral surface of the mirror case 525a. Thus, the collector case 526a is mounted on the mirror case 525a so as to be movable in a direction (arrow Z direction) perpendicular to the workpiece holding surface 361a of the chuck table 36. Accordingly, by moving the collector case 526a with respect to the mirror case 525a, the condensing point generated by the collector case 526a can be moved in the direction indicated by the arrow Z.

上述したように構成されたレーザー光線照射手段５２においては、図２に示すように上記パルスレーザー光線発振手段５２２から発振されたレーザー光線は、伝送光学系５２３を介し、更に方向変換ミラー５２５ｂによって９０度方向変換されて集光器５２６に至り、集光器５２６から上記チャックテーブル３６に保持される被加工物に所定の集光スポット径Ｄ（集光点）で照射される。この集光スポット径Ｄは、図３に示すようにガウス分布を示すパルスレーザー光線が集光器５２６の対物集光レンズ５２６ｂを通して照射される場合、Ｄ（μｍ）＝４×λ×ｆ／（π×Ｗ）、ここでλはパルスレーザー光線の波長（μｍ）、Ｗは対物集光レンズ５２６bに入射されるパルスレーザー光線の直径（ｍｍ）、ｆは対物集光レンズ５２６bの焦点距離（ｍｍ）、で規定される。 In the laser beam irradiating means 52 configured as described above, the laser beam oscillated from the pulse laser beam oscillating means 522, as shown in FIG. 2, is further changed in direction by 90 ° by the direction changing mirror 525b via the transmission optical system 523. Then, the light reaches the condenser 526, and the workpiece held on the chuck table 36 is irradiated from the condenser 526 with a predetermined condensing spot diameter D (condensing point). As shown in FIG. 3, the focused spot diameter D is D (μm) = 4 × λ × f / (π when a pulsed laser beam having a Gaussian distribution is irradiated through the objective condenser lens 526b of the condenser 526. × W), where λ is the wavelength (μm) of the pulse laser beam, W is the diameter (mm) of the pulse laser beam incident on the objective condenser lens 526b, and f is the focal length (mm) of the objective condenser lens 526b. It is prescribed.

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、図４に示すように上記集光器５２６を矢印Ｚで示す方向に、即ち上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１に対して垂直な方向に移動するための第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、上記ミラーケース５２５aに取り付けられたパルスモータ５３１と、該パルスモータ５３１の回転軸５３１aに装着された駆動歯車５３２と、上記集光器ケース５２６aの外周面に装着され駆動歯車５３２と噛み合いする被駆動歯車５３３とからなっている。このように構成された第１の集光点位置調整手段５３は、パルスモータ５３１を正転または逆転駆動することにより、集光器５２６をミラーケース５２５aに沿って矢印Ｚで示す集光点位置調整方向に移動せしめる。従って、第１の集光点位置調整手段５３は、集光器５２５から照射するレーザー光線の集光点の位置を調整する機能を有する。 The laser beam irradiation unit 5 in the illustrated embodiment moves the condenser 526 in the direction indicated by the arrow Z, that is, in the direction perpendicular to the workpiece holding surface 361 of the chuck table 36, as shown in FIG. First focusing point position adjusting means 53 is provided. The first condensing point position adjusting means 53 includes a pulse motor 531 attached to the mirror case 525a, a driving gear 532 attached to the rotating shaft 531a of the pulse motor 531 and an outer periphery of the condenser case 526a. A driven gear 533 is mounted on the surface and meshes with the driving gear 532. The first condensing point position adjusting means 53 configured as described above condenses the condenser 526 along the mirror case 525a by the arrow Z by driving the pulse motor 531 forward or backward. Move in the adjustment direction. Therefore, the first condensing point position adjusting means 53 has a function of adjusting the position of the condensing point of the laser beam irradiated from the condenser 525.

また、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、図１に示すように上記ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２３、４２３に沿って矢印Ｚで示す方向、即ち上記チャックテーブル３６の被加工物保持面３６１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５４を具備している。第２の集光点位置調整手段５４は、上記各送り手段と同様に一対の案内レール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５４２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５４２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とレーザー光線照射手段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に移動せしめる。 In the illustrated embodiment, the laser beam irradiation unit 5 holds the unit holder 51 in the direction indicated by the arrow Z along the pair of guide rails 423 and 423, that is, the workpiece holding of the chuck table 36, as shown in FIG. Second focusing point position adjusting means 54 for moving in a direction perpendicular to the surface 361 is provided. The second condensing point position adjusting means 54 is a male threaded rod (not shown) disposed between a pair of guide rails 423 and 423, and the male threaded rod is rotationally driven in the same manner as the above-mentioned feeding means. A drive source such as a pulse motor 542 is included, and a male screw rod (not shown) is driven to rotate forward and reverse by the pulse motor 542, whereby the unit holder 51 and the laser beam irradiation means 52 are moved along the guide rails 423 and 423 along the arrow Z. It is moved in the condensing point position adjustment direction indicated by.

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上に保持される板状の被加工物の上面、即ちレーザー光線を照射する側の面の高さ位置を検出する高さ位置検出手段６を備えている。高さ位置検出手段６について図４乃至図６を参照して説明する。
図示の実施形態における高さ位置検出手段６は、図４に示すようにＵ字状に形成された枠体６１を具備しており、この枠体６１が支持ブラケット７を介して上記レーザー光線照射手段５２のケーシング５２１に取り付けられている。枠体６１には、上記集光器５２６を挟んで発光手段６２と受光手段６３が矢印Ｙで示す方向に対向して配設されている。発光手段６２は、図６に示すように発光素子６２１と投光レンズ６２２を具備している。発光素子６２１は、例えば波長が６７０n mのパルスレーザー光線を図５および図６に示すように上記チャックテーブル３６上に保持される被加工物Ｗに投光レンズ６２２を通して所定の入射角αをもって照射する。この発光手段６２によるレーザー光線の照射位置は、集光器５２６から被加工物Ｗに照射されるレーザー光線の照射位置と略一致させて設定されている。なお、入射角αは、集光器５２６の対物集光レンズ５２６bのＮＡ値に関連する集光角度βより大きく９０度より小さい角度に設定されている。受光手段６３は、光位置検出素子６３１と受光レンズ６３２を具備しており、上記発光手段６２から照射されたレーザー光線が被加工物Ｗで正反射する位置に配設されている。また、図示の実施形態における高さ位置検出手段６は、上記発光手段６２および受光手段６３の傾斜角度を調整するための角度調整ツマミ６２aおよび６３aを備えている。この角度調整ツマミ６２aおよび６３aを回動することにより、発光手段６２から照射されるレーザー光線の入射角αおよび受光手段６３の受光角度を調整することができる。 The laser processing apparatus in the embodiment is provided with a height position detecting means 6 for detecting the height position of the surface on the side irradiated upper surface of the plate-like workpiece held on the chuck table 36, namely a laser beam Yes. The height position detection means 6 will be described with reference to FIGS.
The height position detection means 6 in the illustrated embodiment includes a frame body 61 formed in a U-shape as shown in FIG. 4, and the frame body 61 is provided with the laser beam irradiation means via the support bracket 7. 52 is attached to the casing 521. In the frame 61, the light emitting means 62 and the light receiving means 63 are arranged opposite to each other in the direction indicated by the arrow Y with the condenser 526 interposed therebetween. The light emitting means 62 includes a light emitting element 621 and a light projecting lens 622 as shown in FIG. The light emitting element 621 irradiates the workpiece W held on the chuck table 36 with a predetermined incident angle α through the projection lens 622 as shown in FIGS. 5 and 6, for example, with a pulse laser beam having a wavelength of 670 nm. . The irradiation position of the laser beam by the light emitting means 62 is set to be substantially coincident with the irradiation position of the laser beam irradiated from the condenser 526 to the workpiece W. The incident angle α is set to an angle larger than the condensing angle β related to the NA value of the objective condensing lens 526b of the condenser 526 and smaller than 90 degrees. The light receiving means 63 includes an optical position detecting element 631 and a light receiving lens 632, and is disposed at a position where the laser beam emitted from the light emitting means 62 is regularly reflected by the workpiece W. The height position detecting means 6 in the illustrated embodiment includes angle adjusting knobs 62a and 63a for adjusting the inclination angles of the light emitting means 62 and the light receiving means 63. By turning the angle adjusting knobs 62a and 63a, the incident angle α of the laser beam emitted from the light emitting means 62 and the light receiving angle of the light receiving means 63 can be adjusted.

以上のように構成された高さ位置検出手段６による被加工物Ｗの高さ位置の検出について、図6を参照して説明する。
被加工物Ｗの高さ位置が図６において１点鎖線で示す位置である場合には、発光素子６２１から投光レンズ６２２を通して被加工物Ｗの上面に照射されたレーザー光線は１点鎖線で示すように反射し、受光レンズ６３２を通して光位置検出素子６３１のＡ点で受光される。一方、被加工物Ｗの高さ位置が図６において２点鎖線で示す位置である場合には、発光素子６２１から投光レンズ６２２を通して被加工物Ｗの上面に照射されたレーザー光線は２点鎖線で示すように反射し、受光レンズ６３２を通して光位置検出素子６３１のＢ点で受光される。このようにして光位置検出素子６３１が受光したデータは、後述する制御手段に送られる。そして、後述する制御手段は光位置検出素子６３１によって検出されたＡ点とＢ点との間隔Ｈに基づいて、被加工物Ｗの高さ位置の変位ｈを演算する（ｈ＝Ｈ／sin α）。従って、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物Ｗの高さ位置の基準値が図6において１点鎖線で示す位置である場合、被加工物Ｗの高さ位置が図６において２点鎖線で示す位置に変位した場合には、高さｈだけ下方に変位したことが判る。 The detection of the height position of the workpiece W by the height position detecting means 6 configured as described above will be described with reference to FIG.
When the height position of the workpiece W is the position indicated by the one-dot chain line in FIG. 6, the laser beam irradiated from the light emitting element 621 through the projection lens 622 to the upper surface of the workpiece W is indicated by the one-dot chain line. And is received at point A of the optical position detection element 631 through the light receiving lens 632. On the other hand, when the height position of the workpiece W is a position indicated by a two-dot chain line in FIG. 6, the laser beam irradiated on the upper surface of the workpiece W from the light emitting element 621 through the projection lens 622 is a two-dot chain line. , And is received at point B of the optical position detecting element 631 through the light receiving lens 632. The data received by the optical position detection element 631 in this way is sent to the control means described later. Then, the control means described later calculates the displacement h of the height position of the workpiece W based on the distance H between the points A and B detected by the optical position detection element 631 (h = H / sin α ). Therefore, when the reference value of the height position of the workpiece W held on the chuck table 36 is the position indicated by the one-dot chain line in FIG. 6, the height position of the workpiece W is the two-dot chain line in FIG. When it is displaced to the position indicated by, it can be seen that it has been displaced downward by the height h.

図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル機構３の支持テーブル３５の上面には、チャックテーブル３６に隣接して集光点検出テーブル８が配設されている。集光点検出テーブル８は、図７に示すように例えばシリコンによって円柱状に形成されており、その上面が鏡面に加工されている。図８は集光点検出テーブルの他の実施形態を示すもので、図８に示す集光点検出テーブル８は、テーブル本体８１と、該テーブル本体８１の上面に保持される集光点検出板８２とからなっている。テーブル本体８１は、上記チャックテーブル３６と同様に多孔性材料から形成され保持面８１１を備えており、保持面８１１上に集光点検出板８２を図示しない吸引手段によって着脱可能に保持するようになっている。集光点検出板８２は、例えばシリコンからなるダミーウエーハを用いることができる。このように図８に示す集光点検出テーブル８は、テーブル本体８１と集光点検出板８２によって構成されているので、集光点検出板８２が損傷した場合に容易に交換することができる。 Returning to FIG. 1, the description will be continued. On the upper surface of the support table 35 of the chuck table mechanism 3, a condensing point detection table 8 is disposed adjacent to the chuck table 36. As shown in FIG. 7, the condensing point detection table 8 is formed in a cylindrical shape with, for example, silicon, and its upper surface is processed into a mirror surface. FIG. 8 shows another embodiment of the condensing point detection table. The condensing point detection table 8 shown in FIG. 8 includes a table main body 81 and a condensing point detection plate held on the upper surface of the table main body 81. 82. The table main body 81 is formed of a porous material like the chuck table 36 and includes a holding surface 811, and the condensing point detection plate 82 is detachably held on the holding surface 811 by suction means (not shown). It has become. As the condensing point detection plate 82, for example, a dummy wafer made of silicon can be used. As described above, the condensing point detection table 8 shown in FIG. 8 includes the table main body 81 and the condensing point detection plate 82, and therefore can be easily replaced when the condensing point detection plate 82 is damaged. .

図２に基づいて説明を続けると、図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、上記集光点検出テーブル８にレーザー光線照射手段５２から照射される集光点検出用レーザー光線のスポットを検出するスポット検出手段９を備えている。スポット検出手段９は、図示の実施形態においては、上記加工ヘッド５２４のミラーケース５２５aに配設されたビームスプリッタ９１と、該ビームスプリッタ９１によって反射された集光点検出用レーザー光線を撮像する撮像手段９２とからなっている。ビームスプリッタ９１は、図９に示すように方向変換ミラー手段５２５によって偏光されたレーザー光線は通過させ、集光点検出テーブル８で反射されたレーザー光線を略直角に反射する。撮像手段９２は集光点検出テーブル８で反射されたレーザー光線を撮像する撮像素子（ＣＣＤ）を備え、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。 Continuing the description with reference to FIG. 2, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment is a spot detecting unit that detects a spot of the condensing point detecting laser beam irradiated from the laser beam irradiating unit 52 to the condensing point detecting table 8. 9 is provided. In the illustrated embodiment, the spot detection means 9 is an image pickup means for picking up an image of a beam splitter 91 disposed in the mirror case 525a of the processing head 524 and a condensing point detection laser beam reflected by the beam splitter 91. 92. As shown in FIG. 9, the beam splitter 91 allows the laser beam polarized by the direction changing mirror means 525 to pass therethrough and reflects the laser beam reflected by the condensing point detection table 8 at a substantially right angle. The image pickup means 92 includes an image pickup device (CCD) for picking up an image of the laser beam reflected by the condensing point detection table 8, and sends the picked-up image signal to a control means described later.

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の前端部には、上記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アライメント手段１１が配設されている。このアライメント手１１は、図示の実施形態において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。 Returning to FIG. 1, the description will be continued. At the front end portion of the casing 521 constituting the laser beam irradiation means 52, an alignment means 11 for detecting a processing region to be laser processed by the laser beam irradiation means 52 is disposed. . In the illustrated embodiment, the alignment hand 11 includes, in addition to a normal imaging device (CCD) that captures an image with visible light, an infrared illumination unit that irradiates a workpiece with infrared rays, and an infrared ray that is irradiated by the infrared illumination units. And an imaging device (infrared CCD) that outputs an electrical signal corresponding to infrared rays captured by the optical system, and sends the captured image signal to a control means described later.

図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、制御手段１０を具備している。制御手段１０は、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。このように構成された制御手段１０の入力インターフェース１０４には、上記高さ位置検出手段６やスポット検出手段９の撮像手段９２およびアライメント手段１１等からの検出信号が入力される。また、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５３１、パルスモータ５４２、レーザー光線照射手段５２等に制御信号を出力する。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment includes a control means 10. The control means 10 includes a central processing unit (CPU) 101 that performs arithmetic processing according to a control program, a read only memory (ROM) 102 that stores a control program and the like, and a read / write random access memory (RAM) that stores arithmetic results and the like. 103, an input interface 104, and an output interface 105. Detection signals from the height position detection means 6, the imaging means 92 of the spot detection means 9, the alignment means 11, and the like are input to the input interface 104 of the control means 10 configured as described above. Further, the output interface 105 outputs control signals to the pulse motor 372, pulse motor 382, pulse motor 432, pulse motor 531, pulse motor 542, laser beam irradiation means 52, and the like.

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、板状の被加工物としての半導体ウエーハの斜視図が示されている。図１０に示す半導体ウエーハ２０は、シリコンウエーハからなる半導体基板２１の表面２１ａに格子状に配列された複数の分割予定ライン（加工予定ライン）２１１（複数の分割予定ラインは互いに平行に形成されている）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等の回路２１２が形成されている。 The laser processing apparatus in the illustrated embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
FIG. 10 shows a perspective view of a semiconductor wafer as a plate-like workpiece. A semiconductor wafer 20 shown in FIG. 10 has a plurality of planned division lines (scheduled processing lines) 211 (a plurality of planned division lines formed in parallel to each other) arranged in a lattice pattern on the surface 21a of a semiconductor substrate 21 made of a silicon wafer. A plurality of regions are partitioned, and a circuit 212 such as an IC or an LSI is formed in the partitioned region.

上述したように構成された半導体ウエーハ２０は、図１に示すレーザー加工装置のチャックテーブル３６の被加工物保持面３６１上に裏面２１ｂを上側にして搬送され、該吸着チャック３６１に表面２１ａ側が吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ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の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめられレーザー光線照射ユニット５に配設されたアライメント手段１１の直下に位置付けられる。 The semiconductor wafer 20 configured as described above is transported on the workpiece holding surface 361 of the chuck table 36 of the laser processing apparatus shown in FIG. 1 with the back surface 21b facing upward, and the surface 21a side is attracted to the suction chuck 361. Retained. The chuck table 36 that sucks and holds the semiconductor wafer 20 in this manner is moved along the guide rails 31 and 31 by the operation of the processing feed means 37 and is positioned immediately below the alignment means 11 provided in the laser beam irradiation unit 5. It is done.

チャックテーブル３６がアライメント手段１１の直下に位置付けられると、アライメント手段１１および制御手段１０によって半導体ウエーハ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、アライメント手段１１および制御手段１０は、半導体ウエーハ２０の所定方向に形成されている分割予定ライン２１１と、分割予定ライン２１１に沿ってレーザー光線を照射するレーザー光線照射ユニット５の集光器５２６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２０に形成されている上記所定方向に対して直角に延びる分割予定ライン２１１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。このとき、半導体ウエーハ２０の分割予定ライン２１１が形成されている表面２１ａは下側に位置しているが、アライメント手段１１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２１ｂから透かして分割予定ライン２１１を撮像することができる。 When the chuck table 36 is positioned immediately below the alignment unit 11, the alignment unit 11 and the control unit 10 execute an alignment operation for detecting a processing region to be laser processed of the semiconductor wafer 20. In other words, the alignment unit 11 and the control unit 10 include a division line 211 formed in a predetermined direction of the semiconductor wafer 20 and a condenser 526 of the laser beam irradiation unit 5 that irradiates a laser beam along the division line 211. Image processing such as pattern matching for alignment is performed, and alignment of the laser beam irradiation position is performed. In addition, alignment of the laser beam irradiation position is similarly performed on the division line 211 formed on the semiconductor wafer 20 and extending at right angles to the predetermined direction. At this time, the surface 21a on which the division line 211 of the semiconductor wafer 20 is formed is positioned on the lower side. However, the alignment unit 11 corresponds to the infrared illumination unit, the optical system for capturing infrared rays, and the infrared ray as described above. Since the image pickup device configured with an image pickup device (infrared CCD) or the like that outputs an electric signal is provided, the planned division line 211 can be picked up through the back surface 21b.

以上のようにしてチャックテーブル３６上に保持されている半導体ウエーハ２０に形成されている分割予定ライン２１１を検出し、レーザビーム照射位置のアライメントが行われたならば、チャックテーブル３６を移動して図１１の(a)に示すように所定の分割予定ライン２１１の一端（図１１の(a)において左端）をレーザー光線照射手段５２の集光器５２６の直下に位置付ける。そして、集光器５２６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２０の表面２１a（下面）付近にあわせる。次に、集光器５２６から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（加工工程）。そして、図１１の(b)で示すように集光器５２６の照射位置が分割予定ライン２１１の他端（図１１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。この加工工程においては、上記高さ位置検出手段６によって集光器５２６から照射されるパルスレーザー光線の照射位置の高さ位置が検出され、その検出信号が随時制御手段１０に送られている。制御手段１０は、高さ位置検出手段６の検出信号に基づいて半導体ウエーハ２０の分割予定ライン２１１に沿った高さ位置の変位ｈを演算する（ｈ＝Ｈ／sin α）。そして、制御手段１０は、演算した高さ位置の変位ｈに対応して上記第１の焦点位置調整手段５３のパルスモータ５３１を正転または逆転駆動し、集光器５２６を上方または下方に移動する。従って、上記加工工程においては、集光器５２６は図１１の(b)で示すように分割予定ライン２１１に沿った高さ位置に追随して上方または下方に移動せしめられる。この結果、半導体ウエーハ２０の内部に形成される変質層２１０は、レーザー光線を照射する側と反対側の面（チャックテーブル３６上に保持される半導体ウエーハ２０の下面）に均一に露出して形成される。このように図示の実施形態におけるレーザー加工装置によれば、高さ位置検出手段６によってチャックテーブル３６に保持された半導体ウエーハ２０における集光器５２６から照射されるパルスレーザー光線の照射位置の高さ位置が随時検出され、その検出信号に基づいて制御手段１０が第１の集光点位置調整手段５３を制御するので、半導体ウエーハ２０の厚さにバラツキがあっても所望位置に効率よくてレーザー加工を施すことができる。 As described above, when the division planned line 211 formed on the semiconductor wafer 20 held on the chuck table 36 is detected and the laser beam irradiation position is aligned, the chuck table 36 is moved. As shown in FIG. 11A, one end (the left end in FIG. 11A) of the predetermined division line 211 is positioned directly below the condenser 526 of the laser beam irradiation means 52. Then, the condensing point P of the pulsed laser beam irradiated from the condenser 526 is matched with the vicinity of the surface 21 a (lower surface) of the semiconductor wafer 20. Next, the chuck table 36 is moved in the direction indicated by the arrow X1 at a predetermined processing feed speed while irradiating a pulse laser beam from the condenser 526 (processing step). When the irradiation position of the condenser 526 reaches the other end (the right end in FIG. 11B) as shown in FIG. 11B, the irradiation of the pulse laser beam is stopped, The movement of the chuck table 36 is stopped. In this processing step, the height position of the irradiation position of the pulse laser beam emitted from the condenser 526 is detected by the height position detection means 6, and the detection signal is sent to the control means 10 as needed. The control means 10 calculates the displacement h of the height position along the scheduled division line 211 of the semiconductor wafer 20 based on the detection signal of the height position detection means 6 (h = H / sin α). Then, the control means 10 drives the pulse motor 531 of the first focal position adjustment means 53 in the forward or reverse direction in accordance with the calculated displacement h of the height position, and moves the condenser 526 upward or downward. To do. Accordingly, in the above processing step, the condenser 526 is moved upward or downward following the height position along the scheduled division line 211 as shown in FIG. As a result, the altered layer 210 formed in the semiconductor wafer 20 is uniformly exposed on the surface opposite to the laser beam irradiation side (the lower surface of the semiconductor wafer 20 held on the chuck table 36). The As described above, according to the laser processing apparatus in the illustrated embodiment, the height position of the irradiation position of the pulse laser beam irradiated from the condenser 526 in the semiconductor wafer 20 held on the chuck table 36 by the height position detecting means 6. Is detected at any time, and the control means 10 controls the first focusing point position adjusting means 53 based on the detection signal. Therefore, even if the thickness of the semiconductor wafer 20 varies, the laser processing can be efficiently performed at a desired position. Can be applied.

なお、上記加工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。
レーザー：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：１０６４ｎｍ
平均出力：２W
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
集光スポット径：φ１μｍ
加工送り速度：１００ｍｍ／秒 In addition, the processing conditions in the said processing process are set as follows, for example.
Laser: YVO4 pulse laser Wavelength: 1064nm
Average output: 2W
Repetition frequency: 100 kHz
Condensing spot diameter: φ1μm
Processing feed rate: 100 mm / sec

なお、半導体ウエーハ２０の厚さが厚い場合には、図１２に示すように集光点Ｐを段階的に変えて上述したレーザー光線照射工程を複数回実行することにより、複数の変質層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃを形成することが望ましい。この変質層２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの形成は、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃの順番でレーザー光線の集光点を段階的に変位して行うことが好ましい。 When the thickness of the semiconductor wafer 20 is large, the plurality of altered layers 210a and 210b are obtained by changing the condensing point P stepwise as shown in FIG. , 210c is desirable. The altered layers 210a, 210b, and 210c are preferably formed by stepwise shifting the condensing point of the laser beam in the order of 210a, 210b, and 210c.

以上のようにして、半導体ウエーハ２０の所定方向に延在する全ての分割予定ライン２１１に沿って上記加工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角に延びる各分割予定ラインに沿って上記加工工程を実行する。このようにして、半導体ウエーハ２０に形成された全ての分割予定ライン２１１に沿って上記加工工程を実行したならば、半導体ウエーハ２０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に半導体ウエーハ２０を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ２０の吸引保持を解除する。そして、半導体ウエーハ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。 As described above, when the processing step is performed along all the division planned lines 211 extending in the predetermined direction of the semiconductor wafer 20, the chuck table 36 is rotated by 90 degrees to make the predetermined direction with respect to the predetermined direction. Then, the processing step is executed along each division line extending at a right angle. In this way, if the above-described processing steps are executed along all the division planned lines 211 formed on the semiconductor wafer 20, the chuck table 36 holding the semiconductor wafer 20 first sucks the semiconductor wafer 20. Returning to the held position, the suction holding of the semiconductor wafer 20 is released here. Then, the semiconductor wafer 20 is transferred to the dividing step by a transfer means (not shown).

以上、本発明に従って構成されたレーザー加工装置を用いて半導体ウエーハ２０に形成された分割予定ライン２１１に沿って内部に変質層２１０を形成する加工例を説明したが、本発明によるレーザー加工装置を用いて被加工物の表面に溝を形成するレーザー加工を実施することにより、被加工物の表面に沿って所定深さの溝を形成することができる。この加工においては、被加工物の表面に溝が形成され表面状態が変化するので、高さ位置検出手段６による被加工物の高さ位置の検出は、加工点の２〜３ｍｍ前方の位置で実施する。なお、レーザー加工溝を形成する加工条件は例えば次のように設定される。
レーザー：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長：３５５ｎｍ
平均出力：４W
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
集光スポット径(d) ：φ３μｍ
加工送り速度：６０ｍｍ／秒 As described above, the processing example in which the altered layer 210 is formed along the division line 211 formed on the semiconductor wafer 20 using the laser processing apparatus configured according to the present invention has been described. By performing laser processing to form a groove on the surface of the workpiece, the groove having a predetermined depth can be formed along the surface of the workpiece. In this processing, grooves are formed on the surface of the workpiece and the surface state changes, so that the height position of the workpiece is detected by the height position detecting means 6 at a position 2-3 mm ahead of the processing point. carry out. The processing conditions for forming the laser processing groove are set as follows, for example.
Laser: YVO4 pulse laser Wavelength: 355nm
Average output: 4W
Repetition frequency: 100 kHz
Condensing spot diameter (d): φ3μm
Processing feed rate: 60 mm / sec

以上のようにしてレーザー加工を長時間実施すると、レーザー加工装置のレーザー光線照射手段５２の構成部材に熱歪が生ずる。この結果、高さ検出手段とレーザー光線照射手段の集光器との位置関係にズレが発生する。この結果、高さ検出手段６によって検出された被加工物である半導体ウエーハ２０の上面の高さ位置に基づいて集光器５２６の位置を制御しても、集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光点を半導体ウエーハ２０の所望位置に位置付けることができない。このような問題を解消するために図示の実施形態におけるレーザー加工装置は、所定時間稼動したら集光器５２６と高さ検出手段６との位置関係を検出して確認し、両者の位置関係を調整する。 When laser processing is performed for a long time as described above, thermal distortion occurs in the constituent members of the laser beam irradiation means 52 of the laser processing apparatus. As a result, a deviation occurs in the positional relationship between the height detection means and the condenser of the laser beam irradiation means. As a result, even if the position of the condenser 526 is controlled based on the height position of the upper surface of the semiconductor wafer 20 that is the workpiece detected by the height detection means 6, the laser beam emitted from the condenser 526. Cannot be positioned at a desired position of the semiconductor wafer 20. In order to solve such a problem, the laser processing apparatus in the illustrated embodiment detects and confirms the positional relationship between the condenser 526 and the height detecting means 6 after operating for a predetermined time, and adjusts the positional relationship between the two. To do.

以下、集光器５２６と高さ検出手段６との位置関係を確認し、両者の位置関係を調整する手順について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップS1において、高さ検出手段６を集光点検出テーブル８の直上に位置付け、高さ検出手段６によって集光点検出テーブル８の上面の高さ位置を上述したように検出する（集光点検出テーブルの高さ位置検出工程）。そして、高さ検出手段６は検出結果を制御手段１０に送り、制御手段１０は入力した検出結果をランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１０３に一時格納する。 Hereinafter, a procedure for confirming the positional relationship between the condenser 526 and the height detecting means 6 and adjusting the positional relationship between them will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, in step S1, the height detection means 6 is positioned immediately above the condensing point detection table 8, and the height detection means 6 detects the height position of the upper surface of the condensing point detection table 8 as described above (collection). (Light spot detection table height position detection step). The height detection means 6 sends the detection result to the control means 10, and the control means 10 temporarily stores the input detection result in a random access memory (RAM) 103.

ステップS１において集光点検出テーブルの高さ位置検出工程を実施したならば、制御手段１０はステップS2に進んで、上記高さ検出手段６の検出結果に基づき集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光点が検出された高さ位置と対応するように、第１の集光点位置調整手段５３を制御して集光器５２６を基準位置に位置付ける（集光器位置付け工程）。この集光器５２６の基準位置は、レーザー光線照射手段５２の構成部材に熱歪が発生していない状態（即ち、設計値）において、集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光点が高さ位置検出手段６によって検出された高さ位置になるように、集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係が予め設定されている。 If the step of detecting the height position of the condensing point detection table is performed in step S1, the control means 10 proceeds to step S2 and the laser beam emitted from the condenser 526 based on the detection result of the height detecting means 6 described above. The first condensing point position adjusting means 53 is controlled to position the concentrator 526 at the reference position so as to correspond to the detected height position (condenser positioning step). The reference position of the condenser 526 is such that the condensing point of the laser beam emitted from the condenser 526 is high when no thermal strain is generated in the constituent members of the laser beam application means 52 (that is, the design value). The positional relationship between the condenser 526 and the height position detecting means 6 is set in advance so that the height position detected by the position detecting means 6 is obtained.

次に、制御手段はステップS3に進んで、集光器５２６を集光点検出テーブル８の直上に位置付け、レーザー光線照射手段５２を制御し集光点検出用のレーザー光線を集光器５２６を通して集光点検出テーブル８の上面に照射せしめる。なお、集光点検出用レーザー光線は、その出力が上述した加工用のレーザー光線の出力より低い値、即ち集光点検出テーブル８をレーザー加工しない出力（例えば、０．０５Ｗ）に設定されている。このように集光点検出テーブル８の上面に照射された集光点検出用レーザー光線は、集光点検出テーブル８の上面に照射されたスポット径の状態で図９において破線で示すように集光点検出テーブル８の上面で反射し、更にビームスプリッタ９１によって撮像手段９２に向けて反射せしめられる。この反射光を撮像手段９２によって撮像する(スポット撮像工程)。このようにして集光点検出テーブル８の上面に照射された集光点検出用レーザー光線のスポットを撮像した撮像手段９２は、その画像信号を制御手段１０に送る。 Next, the control means proceeds to step S3, the condenser 526 is positioned immediately above the condensing point detection table 8, and the laser beam irradiation means 52 is controlled to condense the condensing point detection laser beam through the condenser 526. The top surface of the point detection table 8 is irradiated. The output of the condensing point detection laser beam is set to a value lower than the output of the processing laser beam described above, that is, an output (for example, 0.05 W) in which the condensing point detection table 8 is not laser processed. Thus, the condensing point detection laser beam irradiated on the upper surface of the condensing point detection table 8 is condensed as shown by the broken line in FIG. 9 in the state of the spot diameter irradiated on the upper surface of the condensing point detection table 8. The light is reflected on the upper surface of the point detection table 8 and further reflected by the beam splitter 91 toward the imaging means 92. The reflected light is imaged by the imaging means 92 (spot imaging process). The imaging unit 92 that has captured the spot of the condensing point detection laser beam irradiated on the upper surface of the condensing point detection table 8 in this way sends the image signal to the control unit 10.

上記集光点検出用レーザー光線のスポットの画像信号を入力した制御手段１０は、ステップS４に進んでスポットの径(D)を測定する(スポット径計測工程)。 The control means 10 that has received the image signal of the spot of the condensing point detecting laser beam proceeds to step S4 and measures the spot diameter (D) (spot diameter measuring step).

次に、制御手段１０はステップS５に進んで、スポット径計測工程によって測定されたスポット径(D)と集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光スポットの径(ｄ)が一致しているか否か、即ち集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係が正常であるかズレているかを判定する（ズレ判定工程）。図示の実施形態においては、集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光スポット径(ｄ)はφ１μmであるから、上記スポット径計測工程によって測定された集光点検出用レーザー光線のスポットの径(D)がφ１μmであれば、集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係は、正常な位置関係であると判定する。この場合には、集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係を調整する必要はない。一方、上記スポット径計測工程によって測定された集光点検出用レーザー光線のスポットの径(D)が集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光スポット径(d)（φ１μm）より大きい場合は、レーザー光線照射手段５２の構成部材に発生する熱歪などの影響で集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係が正常な状態からズレていると判定する。そして、制御手段１０は、上記ズレを補正値(±S)として算出する（ステップS6）。即ち、補正値(±S)は、±S＝(D−d)／2tanβ で求められる。ここで、βは図５に示す集光器５２６の対物集光レンズ５２６bのＮＡ値に関連する集光角度である。 Next, the control means 10 proceeds to step S5, where the spot diameter (D) measured in the spot diameter measuring step matches the diameter (d) of the focused spot of the laser beam emitted from the condenser 526. In other words, it is determined whether the positional relationship between the condenser 526 and the height position detecting means 6 is normal or misaligned (deviation determination step). In the illustrated embodiment, since the condensing spot diameter (d) of the laser beam emitted from the condenser 526 is φ1 μm, the diameter of the spot of the condensing point detection laser beam (measured by the spot diameter measuring step) If D) is φ1 μm, it is determined that the positional relationship between the condenser 526 and the height position detecting means 6 is a normal positional relationship. In this case, it is not necessary to adjust the positional relationship between the condenser 526 and the height position detecting means 6. On the other hand, when the spot diameter (D) of the laser beam for condensing point detection measured by the spot diameter measuring step is larger than the condensing spot diameter (d) (φ1 μm) of the laser beam irradiated from the condenser 526, It is determined that the positional relationship between the condenser 526 and the height position detecting means 6 is shifted from the normal state due to the influence of thermal strain or the like generated on the constituent members of the laser beam irradiation means 52. Then, the control means 10 calculates the deviation as a correction value (± S) (step S6). That is, the correction value (± S) is obtained by ± S = (D−d) / 2 tan β. Here, β is a condensing angle related to the NA value of the objective condensing lens 526b of the condenser 526 shown in FIG.

上記ズレ検出工程において、集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係が正常な状態からズレていると判定した場合には、制御手段１０はステップS７に進んで、上述したように算出した補正値(±S)に基づいて第１の集光点位置調整手段５３を制御して集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係を調整する(集光器調整工程)。この集光器調整工程においては、上記ステップS6で算出した補正値(±S)では集光器５２６と高さ位置検出手段６との位置関係がプラス側かマイナス側か不明であるため、第１の集光点位置調整手段５３によって集光器５２６を一方（例えば、下側）に移動し、集光器から集光点検出テーブル８に照射される集光点検出用のレーザー光線のスポットの径(D)が小さくなる場合には、上記ステップS6で算出した補正値(±S)まで集光器５２６を作動する。なお、第１の集光点位置調整手段５３によって集光器５２６を一方（例えば、下側）に移動し、集光器から集光点検出テーブル８に照射される集光点検出用のレーザー光線のスポットの径(D)が小さくならずに大きくなる場合には、第１の集光点位置調整手段５３によって集光器５２６を他方（例えば、上側）に移動して戻し、更に上記ステップS6で算出した補正値(±S)まで集光器５２６を作動する。この結果、集光器５２６から照射されるレーザー光線の集光点は高さ位置検出手段６によって検出された高さ位置となる。従って、以後の加工工程においては、制御手段１０が高さ位置検出手段６からの検出信号に基づいて第１の集光点位置調整手段５３を制御することにより、半導体ウエーハ２０の厚さにバラツキがあっても所望位置に効率よくてレーザー加工を施すことができる。 In the deviation detection step, when it is determined that the positional relationship between the condenser 526 and the height position detection means 6 is shifted from the normal state, the control means 10 proceeds to step S7, as described above. Based on the calculated correction value (± S), the first condensing point position adjusting means 53 is controlled to adjust the positional relationship between the concentrator 526 and the height position detecting means 6 (condenser adjusting step). . In this concentrator adjustment process, since the positional relationship between the concentrator 526 and the height position detecting means 6 is unknown whether the correction value (± S) calculated in step S6 is positive or negative. The condensing point position adjusting means 53 moves the condensing unit 526 to one side (for example, the lower side), and the spot of the condensing point detecting laser beam irradiated to the condensing point detecting table 8 from the condensing unit. When the diameter (D) decreases, the condenser 526 is operated up to the correction value (± S) calculated in step S6. The condensing point detection means 53 moves the condensing unit 526 to one side (for example, the lower side), and the condensing point detection laser beam irradiated to the condensing point detection table 8 from the condensing unit. If the spot diameter (D) is increased without increasing, the first condensing point position adjusting means 53 moves the condenser 526 back to the other (for example, the upper side), and further, the above step S6. The condenser 526 is operated up to the correction value (± S) calculated in (1). As a result, the condensing point of the laser beam irradiated from the condenser 526 becomes the height position detected by the height position detecting means 6. Accordingly, in the subsequent processing steps, the control means 10 controls the first light condensing point position adjusting means 53 based on the detection signal from the height position detecting means 6 so that the thickness of the semiconductor wafer 20 varies. Even if there is, laser processing can be efficiently performed at a desired position.

なお、上述した集光器５２６と高さ検出手段６との位置関係を検出して確認し、両者の位置関係を調整する作業は、例えばチャックテーブル３６にダミーウエーハ等の検出板を保持して実施することも可能であるが、その都度検出板を載置しなければならず、被加工物の加工中に上記作業を実施することは実質的に困難である。しかるに、本発明によれば、集光点検出テーブル８がチャックテーブル３６に隣接して配設されているので、検出板をその都度乗せ換える必要がなく、被加工物の加工中であっても上記作業を適宜実施することができる。 The above-described operation of detecting and confirming the positional relationship between the condenser 526 and the height detecting means 6 and adjusting the positional relationship between them is performed by holding a detection plate such as a dummy wafer on the chuck table 36, for example. Although it is possible to carry out, it is necessary to place a detection plate each time, and it is substantially difficult to carry out the above operation during the processing of the workpiece. However, according to the present invention, since the condensing point detection table 8 is disposed adjacent to the chuck table 36, there is no need to change the detection plate each time, and even while the workpiece is being processed. The above operations can be performed as appropriate.

本発明に従って構成されたレーザー加工装置の斜視図。The perspective view of the laser processing apparatus comprised according to this invention. 図１に示すレーザー加工装置に装備されるレーザビーム加工手段の構成を簡略に示すブロック図。The block diagram which shows simply the structure of the laser beam processing means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図２に示すレーザビーム加工手段から照射されるレーザー光線の集光スポット径を説明するための簡略図。FIG. 3 is a simplified diagram for explaining a focused spot diameter of a laser beam irradiated from the laser beam processing unit shown in FIG. 2. 図１に示すレーザー加工装置に装備される加工ヘッドおよび高さ位置検出手段を示す斜視図。The perspective view which shows the processing head and height position detection means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図４に示す高さ位置検出手段を構成する発光手段と受光手段およびレーザー光線照射手段の集光器との位置関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the positional relationship of the light-emission means which comprises the height position detection means shown in FIG. 4, a light-receiving means, and the collector of a laser beam irradiation means. 図４に示す高さ検出手段の検出状態を示す説明図。Explanatory drawing which shows the detection state of the height detection means shown in FIG. 図１に示すレーザー加工装置に装備される集光点検出テーブルの一実施形態を示す斜視図。The perspective view which shows one Embodiment of the condensing point detection table with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図１に示すレーザー加工装置に装備される集光点検出テーブルの他の実施形態を示す斜視図。The perspective view which shows other embodiment of the condensing point detection table with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 図１に示すレーザー加工装置に装備されるスポット検出手段のブロック構成図。The block block diagram of the spot detection means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped. 被加工物としての半導体ウエーハの斜視図。The perspective view of the semiconductor wafer as a to-be-processed object. 図１に示すレーザー加工装置によって被加工物を加工する加工工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows the process process which processes a to-be-processed object with the laser processing apparatus shown in FIG. 被加工物の厚さが厚い場合の加工工程を示す説明図。Explanatory drawing which shows a process process in case the thickness of a to-be-processed object is thick. 図１に示すレーザー加工装置に装備される制御手段の動作手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the operation | movement procedure of the control means with which the laser processing apparatus shown in FIG. 1 is equipped.

Explanation of symbols

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３１：案内レール
３６：チャックテーブル
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：レーザー光線照射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：レーザー光線加工手段（加工手段）
５２４：方向変換ミラー手段
５２５：集光器
５３：第１の集光点位置調整手段
５４：第２の集光点位置調整手段
６：高さ位置検出手段
８：集光点検出テーブル
９：スポット検出手段
９１：ビームスプリッタ
９２：撮像手段
１０：制御手段
１１：アライメント手段
２０：半導体ウエーハ
２１：半導体基板
２１０：変質層
２１１：分割予定ライン（加工予定ライン）
２１２：回路 2: stationary base 3: chuck table mechanism 31: guide rail 36: chuck table 4: laser beam irradiation unit support mechanism 41: guide rail 42: movable support base 5: laser beam irradiation unit 51: unit holder 52: laser beam processing means ( Processing means)
524: Direction conversion mirror means 525: Condenser 53: First condensing point position adjusting means 54: Second condensing point position adjusting means 6: Height position detecting means 8: Condensing point detecting table 9: Spot Detection means 91: Beam splitter 92: Imaging means 10: Control means 11: Alignment means 20: Semiconductor wafer 21: Semiconductor substrate 210: Altered layer 211: Planned division line (planned processing line)
212: Circuit

Claims

A chuck table having a workpiece holding surface for holding a workpiece, for irradiating the machining laser beam from above the chuck table, said a laser beam application means having a condenser, a light-concentrating device A condensing point position adjusting means for moving the condensing point of the laser beam irradiated from the condenser by moving in a direction perpendicular to the workpiece holding surface in a direction perpendicular to the workpiece holding surface ; Based on the height position detection means and the height position of the upper surface of the workpiece held by the workpiece holding surface, which is detected by the height position detection means, the operation of the focusing point position adjustment means is performed. In a laser processing apparatus comprising a control means for controlling,
A condensing point detection table is disposed adjacent to the chuck table,
The laser beam irradiation means can irradiate the workpiece held on the workpiece holding surface with the processing laser beam and irradiate the focusing point detection table with the focusing point detection laser beam. ,
The height position detecting means is disposed above the chuck table and the condensing point detection table and emits a laser beam to the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table whose height position is to be detected. By receiving the laser beam irradiated and reflected by the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table, the upper surface of the workpiece and the upper surface of the condensing point detection table with respect to the height position detecting means It is a form to detect the relative height position,
The control means detects the height position of the condensing point detection table by the height position detecting means, and controls the operation of the condensing point position adjusting means based on the design value of the laser beam irradiation means, The condensing point of the laser beam emitted from the condensing device is positioned at a reference position where the condensing point of the laser beam is located on the upper surface of the condensing point detection table, and then the collecting point is collected from the concentrator positioned at the reference position. The spot formed on the upper surface of the condensing point detection table of the condensing point detecting laser beam irradiated on the light spot detecting table is detected by the spot detecting means, and the spot diameter (D) of the spot detected by the spot detecting means ) And the condensing spot diameter (d) at the focal position of the laser beam irradiated from the condenser, the height position relation between the height position detecting means and the condenser is detected .
Laser processing equipment characterized by that.

The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the condensing point detection table includes a table main body and a condensing point detection plate that is detachably held on an upper surface of the table main body.

Control means, based on the focused spot diameter of the laser beam to be irradiated (d) from the condenser unit and the spot of the spot diameter (D) of said spot detection means detects a height-position detecting means A correction value (± S) corresponding to the positional deviation with the condenser is obtained by the following equation,
± S = (D−d) / 2tanβ where β is related to the NA value of the objective condenser lens of the condenser
Controlling the said population point position adjusting means based on the collection angle the correction value (± S), laser processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein.

The output of said population light spot detection laser beam is set to an output value smaller than the laser beam applied during processing, laser processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.