JP2011151299A - レーザー加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の表面に機能層が形成されたウエーハの内部に機能層を損傷することなく変質層を形成することができるレーザー加工方法を提供する。
【解決手段】基板の表面に機能層が積層された基板の内部にレーザー光線を照射し、基板の内部にストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工方法であって、レーザー加工装置のチャックテーブル上にウエーハを基板の裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、保持されたウエーハの基板の裏面側から照射し、基板の裏面および表面で反射した反射光に基づいてチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第２の高さ位置を計測する高さ位置計測工程と、計測された第1の高さ位置と第2の高さ位置との中間部にレーザー光線の集光点を位置付けて照射することにより基板の内部に機能層に達しない変質層を形成する変質層形成工程とを含む。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のウエーハの内部に変質層を形成するためのレーザー加工方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体デバイスを製造している。また、サファイア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ストリート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。

上述した半導体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、ウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いた分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する例えば波長が１０６４ｎｍのパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部にストリートに沿って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ストリートに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである。（例えば、特許文献１参照。）このようにウエーハに形成されたストリートに沿って内部に変質層を形成する場合、ウエーハの上面から所定の深さ位置にレーザー光線の集光点を位置付けて照射している。

しかるに、ウエーハにはウネリがあり、その厚みにバラツキがあるため、均一なレーザー加工を施すことが難しい。即ち、ウエーハの内部にストリートに沿って変質層を形成する場合、ウエーハの厚み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レーザー光線を照射する照射面から所定の深さ位置に均一に変質層を形成することができない。

上述した問題を解消するために、チャックテーブルに保持されたウエーハの上面高さ位置を検出し、検出されたウエーハの上面高さ位置に基づいてレーザー光線を照射する集光器による集光点位置を制御するレーザー加工装置が下記特許文献２に開示されている。

特許第３４０８８０５号 特開２００５−３１３１８２号公報

而して、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線をウエーハの裏面から所定深さに集光点を位置付けて照射して変質層を形成すると、基板の厚みが薄い箇所では基板の表面に積層して形成された機能層に変質層が達する場合がある。このようにレーザー光線を照射することによって基板に形成された変質層が機能層に達したり極めて近くまで接近すると、機能層がレーザー光線を照射することによるエネルギーの影響を受けて損傷するという問題がる。このような問題は、サファイア基板の表面にn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層を積層した光デバイスが形成された光デバイスウエーハの裏面側からサファイア基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、サファイア基板の内部にストリートに沿って変質層を形成する場合に特に多く発生する。

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、基板の表面に機能層が形成されたウエーハの内部に機能層を損傷することなくストリートに沿って変質層を形成することができるレーザー加工方法を提供することである。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、基板の表面に機能層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されているウエーハにおける基板の内部に、基板の裏面側から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板の内部にストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工方法であって、
レーザー加工装置の被加工物を保持するチャックテーブル上にウエーハを基板の裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、
チャックテーブルに保持されたウエーハの基板に対して透過性を有する波長の検出光を基板の裏面側からストリートに沿って照射し、基板の裏面および表面で反射した反射光に基づいてストリートに沿ってチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置(h1)およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第2の高さ位置(h2)を計測する高さ位置計測工程と、
該高さ位置計測工程において計測された該第1の高さ位置(h1)と該第2の高さ位置(h2)との中間部にレーザー光線の集光点を位置付けてストリートに沿って照射することにより基板の内部にストリートに沿って機能層に達しない変質層を形成する変質層形成工程と、を含む、
ことを特徴とするレーザー加工方法が提供される。

上記厚み計測工程は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持されたウエーハに導く対物レンズと、該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持されたウエーハで反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持されたウエーハまでの光路長との光路長差(d)を求め、該光路長差(d)に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持されたウエーハの基板の裏面および表面までの距離を求める制御手段とを具備している計測装手段を用い、基板の裏面で反射した第１の光路長差(d1)と基板の表面で反射した第２の光路長差(d2)とに基づいてチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置(h1)およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第2の高さ位置(h2)を計測する。

上記変質層形成工程は、第1の高さ位置(h1)と第2の高さ位置(h2)とに基づいて、レーザー光線の集光点を{ h2＋（h1−h2）／２}の位置に位置付けて実施する。
上記変質層形成工程は、第1の高さ位置(h1)と該第2の高さ位置(h2)とに基づいて、基板の厚みが設定値以上の箇所においてはレーザー光線の集光点を{ h2＋（h1−h2）／２}の位置に位置付けて実施し、基板の厚みが設定値厚み未満の箇所においてはレーザー光線の照射を停止する。

本発明によるレーザー加工方法においては、チャックテーブルに保持されたウエーハの基板に対して透過性を有する波長の検出光を基板の裏面側からストリートに沿って照射し、基板の裏面および表面で反射した反射光に基づいてストリートに沿ってチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置(h1)およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第2の高さ位置(h2)を計測する高さ位置計測工程と、高さ位置計測工程において計測された第1の高さ位置(h1)と第2の高さ位置(h2)との中間部にレーザー光線の集光点を位置付けてストリートに沿って照射することにより基板の内部にストリートに沿って機能層に達しない変質層を形成する変質層形成工程とを含んでいるので、基板にうねりがあり基板の厚みが薄い箇所があっても、基板の表面に積層して形成された機能層を損傷させることなく変質層を形成することができる。

本発明によるレーザー加工方法よって加工されるウエーハとしての光デバイスウエーハの斜視図および要部拡大断面図。 本発明によるレーザー加工方法を実施するためのレーザー加工装置の斜視図。 図２に示すレーザー加工装置に装備される位置計測兼レーザー照射ユニットを構成する位置計測装置およびレーザー光線照射手段のブロック構成図。 図３に示す位置計測装置を構成する制御手段によって求められる分光干渉波形を示す説明図。 図３に示す位置計測装置を構成する制御手段によって求められる被加工物の裏面までの光路長差と被加工物の表面までの光路長差および被加工物の厚みを示す光路長差の説明図。 図１に示す光デバイスウエーハが図２に示すレーザー加工装置のチャックテーブルの所定位置に保持された状態における座標位置との関係を示す説明図。 図２に示すレーザー加工装置に装備されたチャックテーブルに保持された被加工物の計測装置によって実施される高さ位置検出工程の説明図。 図２に示すレーザー加工装置によって図１に示す光デバイスウエーハに変質層を形成する変質層形成工程の第1の実施形態を示す説明図。 図２に示すレーザー加工装置によって図１に示す光デバイスウエーハに変質層を形成する変質層形成工程の第２の実施形態を示す説明図。

以下、本発明によるレーザー加工方法の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１の(a)および(b)には、本発明によるレーザー加工方法によって加工される光デバイスウエーハの斜視図および要部を拡大して示す断面図が示されている。図１の(a)および(b)に示す光デバイスウエーハ１０は、例えば厚みが１２０μmのサファイア基板１１の表面１１aにn型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層とからなる光デバイス層（エピ層）１２（機能層）が例えば１０μｍの厚みで積層されている。そして、光デバイス層（エピ層）１２が格子状に形成された複数のストリート１２１によって区画された複数の領域に発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイス１２２が形成されている。なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１にうねりがあると、図１の(b)に示すようにサファイア基板１１および光デバイス層（エピ層）１２の厚みにバラツキが生ずる。以下、サファイア基板１１および光デバイス層（エピ層）１２の厚みにバラツキがある光デバイスウエーハ１０の基板１１の裏面側から基板１１に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板１１の内部にストリート１２１に沿って変質層を形成するレーザー加工方法について説明する。

図２には、本発明によるレーザー加工方法を実施するためレーザー加工装置の斜視図が示されている。図２に示すレーザー加工装置１は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に上記Ｘ軸方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し送り方向（Y軸方向）に移動可能に配設されたレーザー光線照射ユニット支持機構４と、該レーザー光線照射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動可能に配設された位置計測兼レーザー照射ユニット５とを具備している。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上にＸ軸方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上にY軸方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、被加工物保持手段としてのチャックテーブル３６を具備している。このチャックテーブル３６は多孔性材料から形成された吸着チャック３６１を具備しており、吸着チャック３６１の上面である保持面上に被加工物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、被加工物を保護テープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３６２が配設されている。

上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面にＸ軸方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第１の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってＸ軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記チャックテーブル３６の加工送り量を検出するための加工送り量検出手段３７４を備えている。加工送り量検出手段３７４は、案内レール３１に沿って配設されたリニアスケール３７４aと、第１の滑動ブロック３２に配設され第１の滑動ブロック３２とともにリニアスケール３７４aに沿って移動する読み取りヘッド３７４bとからなっている。この送り量検出手段３７４の読み取りヘッド３７４bは、図示の実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出する。なお、上記加工送り手段３７の駆動源としてパルスモータ３７２を用いた場合には、パルスモータ３７２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の加工送り量を検出することもできる。

上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、Y軸方向に移動可能に構成される。図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１は、上記第２の滑動ブロック３３の割り出し加工送り量を検出するための割り出し送り量検出手段３８４を備えている。割り出し送り量検出手段３８４は、案内レール３２２に沿って配設されたリニアスケール３８４aと、第２の滑動ブロック３３に配設され第２の滑動ブロック３３とともにリニアスケール３８４aに沿って移動する読み取りヘッド３８４bとからなっている。この送り量検出手段３８４の読み取りヘッド３８４bは、図示に実施形態においては1μm毎に１パルスのパルス信号を後述する制御手段に送る。そして後述する制御手段は、入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出する。なお、上記第１の割り出し送り手段３８の駆動源としてパルスモータ３８２を用いた場合には、パルスモータ３８２に駆動信号を出力する後述する制御手段の駆動パルスをカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。また、上記加工送り手段３７の駆動源としてサーボモータを用いた場合には、サーボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダが出力するパルス信号を後述する制御手段に送り、制御手段が入力したパルス信号をカウントすることにより、チャックテーブル３６の割り出し送り量を検出することもできる。

上記レーザー光線照射ユニット支持機構４は、静止基台２上にY軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面にZ軸方向に延びる一対の案内レール４２３、４２３が平行に設けられている。図示の実施形態におけるレーザー光線照射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第２の割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ネジロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿ってY軸方向に移動せしめられる。

図示の実施形態のおける位置計測兼レーザー照射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられた円筒形状のユニットハウジング５２を具備しており、ユニットホルダ５１が上記可動支持基台４２の装着部４２２に一対の案内レール４２３、４２３に沿って移動可能に配設されている。ユニットホルダ５１に取り付けられたユニットハウジング５２には、上記チャックテーブル３６に保持された被加工物である上記光デバイスウエーハ１０の高さ位置を検出する位置計測手段およびチャックテーブル３６に保持された被加工物にレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段が配設されている。この位置計測手段およびレーザー光線照射手段について、図３を参照して説明する。

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

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

上記第３の経路６cには、第３の経路６cに導かれた光をチャックテーブル３６に保持された被加工物としての上記光デバイスウエーハ１０に導く対物レンズ６５と、該対物レンズ６５と上記第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６が配設されている。この集光レンズ６６は、第２の光分岐手段６４から第３の経路６cに導かれた平行光を集光し対物レンズ６５内に集光点を位置付けて対物レンズ６５からの光を擬似平行光に生成する。このように対物レンズ６５と第２の光分岐手段６４との間に集光レンズ６６を配設して対物レンズ６５からの光を擬似平行光に生成することにより、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０で反射した反射光が対物レンズ６５と集光レンズ６６と第２の光分岐手段６４およびコリメーションレンズ６３を介して逆行する際に第１の経路６aを構成する光ファイバーに収束させることができる。なお、光デバイスウエーハ１０は、光デバイス層（エピ層）１２側がチャックテーブル３６上に載置される。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１bが上側となる（ウエーハ保持工程）。上記対物レンズ６５はレンズケース６５１に装着されており、このレンズケース６５１はボイスコイルモータやリニアモータ等からなる第１の集光点位置調整手段６５０によって図３において上下方向即ちチャックテーブル３６の保持面に対して垂直な集光点位置調整方向（Z軸方向）に移動せしめられるようになっている。この第１の集光点位置調整手段６５０は、後述する制御手段によって制御される。

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

上記第２の経路６ｂには、コリメーションレンズ６８と回折格子６９と集光レンズ７０およびラインイメージセンサー７１が配設されている。コリメーションレンズ６８は、反射ミラー６７によって反射し第４の経路６ｄと第２の光分岐手段６４とコリメーションレンズ６３および第１の経路６aを逆行して第１の光分岐手段６２から第２の経路６bに導かれた反射光と、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０で反射し対物レンズ６５と集光レンズ６６と第２の光分岐手段６４とコリメーションレンズ６３および第１の経路６aを逆行して第１の光分岐手段６２から第２の経路６ｂに導かれた反射光を平行光に形成する。上記回折格子６９は、コリメーションレンズ６８によって平行光に形成された上記両反射光の干渉を回折し、各波長に対応する回折信号を集光レンズ７０を介してラインイメージセンサー７１に送る。上記ラインイメージセンサー７１は、回折格子６９によって回折した反射光の各波長における光強度を検出し、検出信号を制御手段８０に送る。

制御手段８０は、イメージセンサー７１による検出信号から分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、第４の経路６dにおける反射ミラー６７までの光路長と第３の経路６cにおけるチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの光路長との第１の光路長差(d1)を求めるとともに、第４の経路６dにおける反射ミラーまでの光路長と第３の経路６cにおけるチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの光路長との第２の光路長差(d2)を求める。即ち、制御手段１０は、イメージセンサー７１からの検出信号に基づいて図４に示すような分光干渉波形を求める。図４において横軸は反射光の波長を示し、縦軸は光強度を示している。

以下、制御手段８０が上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて実行する波形解析の一例について説明する。
上記第３の経路６cにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１からチャックテーブル３５の上面（保持面）までの光路長を（L0）とし、上記第４の経路６dにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１から反射ミラー６７までの光路長を（L1）とし、光路長（L1）と光路長（L0）との差を光路長差（d＝L1−L0）とする。なお、図示の実施形態において光路長差（d＝L1−L0）は、例えば５００μmに設定されているものとする。なお、上記第４の経路６dにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１から反射ミラー６７までの光路長を（L1）とし、上記第３の経路６cにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１からチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの光路長を（L2）とし、上記第３の経路６cにおける第２の光分岐手段６４のビームスプリッター６４１からチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの光路長を（L3）とし、光路長（L1）と光路長（L2）との差を第１の光路長差（d1＝L1−L2）とし、光路長（L1）と光路長（L3）との差を第２の光路長差（d2＝L1−L3）とする。

次に、制御手段８０は、上記分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行する。この波形解析は、例えばフーリエ変換理論やウエーブレット変換理論に基づいて実行することができるが、以下に述べる実施形態においては下記数式１、数式２、数式３に示すフーリエ変換式を用いた例について説明する。

上記数式において、λは波長、dは上記第１の光路長差（d1＝L1−L2）および第２の光路長差（d2＝L1−L3）、W(λi)は窓関数である。
上記数式１は、cosの理論波形と上記分光干渉波形（I（λ_n））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い）、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が高い光路長差(d)を求める。また、上記数式２は、sinの理論波形と上記分光干渉波形（I（λ_n））との比較で最も波の周期が近い（相関性が高い））、即ち分光干渉波形と理論上の波形関数との相関係数が第１の光路長差（d1＝L1−L2）および第２の光路長差（d2＝L1−L3）を求める。そして、上記数式３は、数式１の結果と数式２の結果の平均値を求める。

制御手段８０は、上記数式１、数式２、数式３に基づく演算を実行することにより、図５に示すように信号強度が第１の光路長差（d1＝L1−L2）および第２の光路長差（d2＝L1−L3）を求める。図５において横軸は光路長差(d)を示し、縦軸は信号強度を示している。図５に示す例においては、光路長差(d)が６３０μmの位置と光路長差(d)が５１０μmの位置で信号強度が高く表されている。光路長差(d)が６３０μmの位置の信号強度(A)は第１の光路長差（d1＝L1−L2）の位置で、チャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の（上面）までの第1の高さ位置(h1)を表している。また、光路長差(d)が５１０μmの位置の信号強度(B)は第２の光路長差（d2＝L1−L3）の位置で、チャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第2の高さ位置(h2)を表している。なお、制御手段８０は、上記図５に示す解析結果を表示手段８１に表示する。

図３に戻って説明を続けると、図２に示す位置計測兼レーザー照射ユニット５のユニットハウジング５２に配設されレーザー光線照射手段９は、パルスレーザー光線発振手段９１と、該パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線を上記対物レンズ６５に向けて方向変換するダイクロイックミラー９２を具備している。パルスレーザー光線発振手段９１は、ＹＡＧレーザー発振器或いはＹＶＯ４レーザー発振器からなるパルスレーザー光線発振器９１１と、これに付設された繰り返し周波数設定手段９１２とから構成されており、例えば波長が１０６４nmのパルスレーザー光線を発振する。ダイクロイックミラー９２は、上記集光レンズ６６と対物レンズ６５との間に配設され、集光レンズ６６からの光は通過させるが、パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線を対物レンズ６５に向けて方向変換する。従って、パルスレーザー光線発振手段９１から発振されたパルスレーザー光線(LB)は、ダイクロイックミラー９２によって９０度方向変換されて対物レンズ６５に入光し、対物レンズ６５によって集光されてチャックテーブル３６に保持された被加工物としての上記光デバイスウエーハ１０に照射される。従って、対物レンズ６５は、レーザー光線照射手段７を構成する集光レンズとしての機能を有する。

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

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

図示の実施形態におけるレーザー加工装置１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。

上述したレーザー加工装置1を用い、上記光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面側から基板１１に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、サファイア基板１１の内部にストリート１２１に沿って変質層を形成するレーザー加工の実施形態について説明する。なお、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部に変質層を形成する際に、サファイア基板１１にうねりがあり厚みにバラツキがあると、レーザー光線をサファイア基板１１の裏面１１b（上面）から所定の深さ位置に集光点を位置付けて照射すると、サファイア基板１１の厚みが薄い箇所においてはサファイア基板１１の表面１１aに積層されて形成された光デバイス層（エピ層）１２にレーザー光線のエネルギーの影響で光デバイス層（エピ層）１２を損傷させるという問題がる。そこで、レーザー加工を施す前に、上述した位置計測手段６によってチャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）位置と光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）の位置を計測する。即ち、先ず上述した図２に示すレーザー加工装置１のチャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０の光デバイス層（エピ層）１２側を載置し、該チャックテーブル３６上に光デバイスウエーハ１０を吸引保持する。従って、チャックテーブル３６に保持された光デバイスウエーハ１０は、サファイア基板１１の裏面１１bが上側となる（ウエーハ保持工程）。光デバイスウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３６は、加工送り手段３７によって撮像手段９５の直下に位置付けられる。

チャックテーブル３６が撮像手段９５の直下に位置付けられると、撮像手段９５および制御手段８によって光デバイスウエーハ１０のレーザー加工すべき加工領域を検出するアライメント作業を実行する。即ち、撮像手段９５および制御手段８０は、光デバイスウエーハ１０の所定方向に形成されているストリート１２１と、該ストリート１２１に沿って光デバイスウエーハ１０の位置計測兼レーザー照射ユニット５を構成する位置測定装置６の対物レンズ６５との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、検出位置のアライメントを遂行する。また、光デバイスウエーハ１０に形成されている所定方向と直交する方向に形成されているストリート１２１に対しても、同様に検出位置のアライメントが遂行される。このとき、光デバイスウエーハ１０のストリート１２１が形成されている表面１０ａは下側に位置しているが、サファイア基板１１は透明体であるため、可視光線であってもサファイア基板１１の裏面１１bから透かしてストリート１２１を撮像することができる。

上述したようにアライメントが行われると、チャックテーブル３６上の光デバイスウエーハ１０は、図６の（ａ）に示す座標位置に位置付けられた状態となる。なお、図６の（ｂ）はチャックテーブル３６即ち光デバイスウエーハ１０を図６の（ａ）に示す状態から９０度回転した状態を示している。

なお、図６の（ａ）および図６の（ｂ）に示す座標位置に位置付けられた状態における半導体ウエーハ１０に形成された各ストリート１０１の送り開始位置座標値(A1,A2,A3・・・An)と送り終了位置座標値(B1,B2,B3・・・Bn)および送り開始位置座標値(C1,C2,C3・・・Cn)と送り終了位置座標値(D1,D2,D3・・・Dn)は、その設計値のデータが制御手段８０のメモリに格納されている。

上述したようにチャックテーブル３６上に保持されている光デバイスウエーハ１０に形成されたストリート１２１を検出し、検出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６の（ａ）において最上位のストリート１２１を位置計測兼レーザー照射ユニット５を構成する位置計測手段６の対物レンズ６５の直下に位置付ける。そして、更に図７で示すようにストリート１２１の一端（図７において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図６の（ａ）参照）を対物レンズ６５の直下に位置付ける。そして、位置計測手段６を作動するとともに、チャックテーブル３６を図７において矢印Ｘ１で示す方向に移動し、送り終了位置座標値(B1)まで移動する。この結果、光デバイスウエーハ１０の図６の（ａ）において最上位のストリート１２１に沿って、上記第１の光路長差（d1＝L1−L2）およびチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの第1の高さ位置(h1)と、上記第２の光路長差（d2＝L1−L3）およびチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第２の高さ位置(h2)が位置計測手段６によって上述したように計測される（高さ計測検出工程）。この計測されたチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの第1の高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第2の高さ位置(h2)は、上記制御手段８０のメモリに格納される。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１２１に沿って高さ位置計測工程を実施し、各ストリート１２１におけるチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの高さ位置(h2)を制御手段８０のメモリに格納する。

以上のようにして光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１２１に沿って高さ位置計測工程を実施したならば、光デバイスウエーハ１０の内部にストリート１２１に沿って変質層を形成する変質層形成工程を実施する。この変質層形成工程の第１の実施形態について、図８を参照して説明する。
変質層形成工程の第１の実施形態は、先ずチャックテーブル３６を移動して図６の（ａ）において最上位のストリート１２１を位置計測兼レーザー照射ユニット５を構成するレーザー光線照射手段９の集光レンズとして機能する対物レンズ６５の直下に位置付ける。そして、更に図８の（ａ）で示すようにストリート１２１の一端（図８の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図６の（ａ）参照）を対物レンズ６５の直下に位置付ける。そして、レーザー光線照射手段９を構成する対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐを光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の厚みの中間位置（５０％の位置）に合わせる。即ち、制御手段８０は、上記高さ位置計測工程において検出されメモリに格納されているチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）まで第1の高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第２の高さ位置(h2)に基づいて、対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐが{h2＋（h1−h2）／２}の位置になるように第１の集光点位置調整手段６５０を制御する。

次に、レーザー光線照射手段９を作動し、対物レンズ６５から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。そして、図８の(b)で示すように対物レンズ６５の照射位置がストリート１０１の他端（図８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。この変質層形成工程においては、制御手段８０はメモリに格納されている光デバイスウエーハ１０のストリート１２１におけるチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの第１高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第２の高さ位置(h2)に基づいて、第１の集光点位置調整手段６５０を制御し、位置計測兼レーザー照射ユニット５をZ軸方向（集光点位置調整方向）に移動し、レーザー光線照射手段９を構成する対物レンズ６５を図８の(b)で示すように対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐが{h2＋（h1−h2）／２}の位置になるように上下方向に移動せしめる。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部には、図８の(b)で示すように厚みの中間位置（５０％の位置）に変質層１１０が形成される。

なお、上記変質層形成工程における加工条件は、例えば次のように設定されている。
レーザー ：ＹＶＯ４ パルスレーザー
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１．２W
繰り返し周波数 ：８０ｋＨｚ
パルス幅 ：１２０ns
集光スポット径 ：φ２μｍ
加工送り速度 ：１００ｍｍ／秒

上記加工条件によって変質層形成工程を実施すると、厚みが５０μm程度の変質層１１０がサファイア基板１１の中間位置にストリート１２１に沿って形成される。従って、サファイア基板１１にうねりがありサファイア基板１１の厚みが薄い箇所があっても、サファイア基板１１の表面１１aに積層して形成された光デバイス層（エピ層）１２に達しない変質層１１０が形成されるので、レーザー光線が作用して光デバイス層（エピ層）１２を損傷させるという問題が解消される。

以上のようにして、光デバイスウエーハ１０の所定方向に延在する全てのストリート１２１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、チャックテーブル３６を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して直交する方向に延びる各ストリート１２１に沿って上記変質層形成工程を実行する。このようにして、光デバイスウエーハ１０に形成された全てのストリート１２１に沿って上記変質層形成工程を実行したならば、光デバイスウエーハ１０を保持しているチャックテーブル３６は、最初に光デバイスウエーハ１０を吸引保持した位置に戻され、ここで光デバイスウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、光デバイスウエーハ１０は、図示しない搬送手段によって分割工程に搬送される。

次に、変質層形成工程の第２の実施形態について、図９を参照して説明する。
第２の実施形態においても、図９の（ａ）で示すようにストリート１２１の一端（図９の（ａ）において左端）である送り開始位置座標値(A1)（図６の（ａ）参照）を対物レンズ６５の直下に位置付ける。そして、制御手段８０はメモリに格納されている光デバイスウエーハ１０のストリート１２１におけるチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）までの第1の高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第２の高さ位置(h2)に基づいて、サファイア基板１１の厚み(t＝h1−h2)が設定厚み（例えば、図示の実施形態の場合９０μｍ）以上の場合には、対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐが光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の厚みの中間位置（５０％の位置）、即ち上記高さ位置計測工程において検出されメモリに格納されているチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の裏面１１b（上面）まで第1の高さ位置(h1)とチャックテーブル３６の上面から光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の表面１１a（光デバイス層１２との境界面）までの第２の高さ位置(h2)に基づいて、対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐが{h2＋（h1−h2）／２}の位置になるように第１の集光点位置調整手段６５０を制御する。

次に、レーザー光線照射手段９を作動し、対物レンズ６５から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。そして、図９の(a)においてD部に示すようにサファイア基板１１の厚み(t＝h1−h2)が設定厚み（例えば、図示の実施形態の場合９０μｍ）未満の場合には、レーザー光線を照射することによって基板に形成される変質層が光デバイス層１２に達したり極めて近くまで接近（例えば、２０μｍ未満）すると光デバイス層１２を損傷させる虞があるので、制御手段８０はパルスレーザー光線の照射を停止する。そして、更にチャックテーブル３６を矢印Ｘ１で示す方向に移動して図９の(a)においてD部が対物レンズ６５の直下を通過し、サファイア基板１１の厚み(t＝h1−h2)が第１の設定厚み（例えば、図示の実施形態の場合９０μｍ）以上になったならば、制御手段８０は再び対物レンズ６５から照射されるパルスレーザー光線の集光点Ｐが{h2＋（h1−h2）／２}の位置になるように第１の集光点位置調整手段６５０を制御するとともにレーザー光線照射手段９を作動して対物レンズ６５からパルスレーザー光線を照射する。そして、図９の(b)で示すように対物レンズ６５の照射位置がストリート１２１の他端（図９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。この結果、光デバイスウエーハ１０を構成するサファイア基板１１の内部には、図９の(b)で示すようにサファイア基板１１にうねりがありサファイア基板１１の厚みが設定厚み（例えば、図示の実施形態の場合９０μｍ）以上の箇所にはサファイア基板１１の厚みの中間位置（５０％の位置）に変質層１１０が形成され、サファイア基板１１の厚みが設定厚み（例えば、図示の実施形態の場合９０μｍ）未満の箇所においては変質層が形成されない。このように、サファイア基板１１の厚みが薄い箇所においてはパルスレーザー光線の照射を停止するので、光デバイス層（エピ層）１２の損傷を未然に防止することができる。

２：静止基台
３：チャックテーブル機構
３６：チャックテーブル
３７：加工送り手段
３７４：加工送り量検出手段
３８：第１の割り出し送り手段
４：レーザー光線照射ユニット支持機構
４２：可動支持基台
４３：第２の割り出し送り手段
５：高さ計測兼レーザー照射ユニット
５３：集光点位置調整手段
６：位置計測装置
６１：発光源
６２：第１の光分岐手段
６３：コリメーションレンズ
６４：第２の光分岐手段
６５：対物レンズ６５
６６：集光レンズ
６７：反射ミラー
６８：コリメーションレンズ
６９：回折格子
７０：集光レンズ
７１：ラインイメージセンサー
８０：制御手段
９：レーザー光線照射手段
９１：パルスレーザー光線発振手段
９２：ダイクロイックミラー
１０：光デバイスウエーハ

Claims (4)

1. 基板の表面に機能層が積層され格子状に形成された複数のストリートによって区画された複数の領域にデバイスが形成されているウエーハにおける基板の内部に、基板の裏面側から基板に対して透過性を有する波長のレーザー光線を照射し、基板の内部にストリートに沿って変質層を形成するレーザー加工方法であって、
   レーザー加工装置の被加工物を保持するチャックテーブル上にウエーハを基板の裏面を上側にして保持するウエーハ保持工程と、
   チャックテーブルに保持されたウエーハの基板に対して透過性を有する波長の検出光を基板の裏面側からストリートに沿って照射し、基板の裏面および表面で反射した反射光に基づいてストリートに沿ってチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置(h1)およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第２の高さ位置(h2)を計測する高さ位置計測工程と、
   該高さ位置計測工程において計測された該第1の高さ位置(h1)と該第2の高さ位置(h2)との中間部にレーザー光線の集光点を位置付けてストリートに沿って照射することにより基板の内部にストリートに沿って機能層に達しない変質層を形成する変質層形成工程と、を含む、
   ことを特徴とするレーザー加工方法。
2. 該厚み計測工程は、所定の波長領域を有する光を発する発光源と、該発光源からの光を第１の経路に導くとともに該第１の経路を逆行する反射光を第２の経路に導く第１の光分岐手段と、該第１の経路に導かれた光を平行光に形成するコリメーションレンズと、該コリメーションレンズによって平行光に形成された光を第３の経路と第４の経路に分ける第２の光分岐手段と、該第３の経路に配設され該第３の経路に導かれた光を該チャックテーブルに保持されたウエーハに導く対物レンズと、該第２の光分岐手段と該対物レンズとの間に配設され該第３の経路に導かれた平行光を集光し該対物レンズに集光点を位置付けて該対物レンズからの光を擬似平行光に生成する集光レンズと、該第４の経路に配設され該第４の経路に導かれた平行光を反射して該第４の経路に反射光を逆行せしめる反射ミラーと、該反射ミラーによって反射し該第４の経路と該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光と、該チャックテーブルに保持されたウエーハで反射し該対物レンズと該集光レンズと該第２の光分岐手段と該コリメーションレンズおよび該第１の経路を逆行して該第１の光分岐手段から該第２の経路に導かれた反射光との干渉を回折する回折格子と、該回折格子によって回折した反射光の所定の波長域における光強度を検出するイメージセンサーと、該イメージセンサーからの検出信号に基づいて分光干渉波形を求め、該分光干渉波形と理論上の波形関数に基づいて波形解析を実行し、該第４の経路における該反射ミラーまでの光路長と該第３の経路における該チャックテーブルに保持されたウエーハまでの光路長との光路長差(d)を求め、該光路長差(d)に基づいて該チャックテーブルの表面から該チャックテーブルに保持されたウエーハの基板の裏面および表面までの距離を求める制御手段とを具備している計測装手段を用い、基板の裏面で反射した第１の光路長差(d1)と基板の表面で反射した第２の光路長差(d2)とに基づいてチャックテーブルの上面から基板の裏面までの第1の高さ位置(h1)およびチャックテーブルの上面から基板の表面までの第2の高さ位置(h2)を計測する、請求項１記載のレーザー加工方法。
3. 該変質層形成工程は、該第1の高さ位置(h1)と該第2の高さ位置(h2)とに基づいて、レーザー光線の集光点を{ h2＋（h1−h2）／２}の位置に位置付けて実施する、請求項１又は２に記載のレーザー加工方法。
4. 該変質層形成工程は、該第1の高さ位置(h1)と該第2の高さ位置(h2)とに基づいて、基板の厚みが設定値以上の箇所においてはレーザー光線の集光点を{ h2＋（h1−h2）／２}の位置に位置付けて実施し、基板の厚みが設定値厚み未満の箇所においてはレーザー光線の照射を停止する、請求項３記載のレーザー加工方法。

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