JP2021048269A - レーザー加工方法及びレーザー加工装置 - Google Patents

レーザー加工方法及びレーザー加工装置 Download PDF

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Abstract

【課題】レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くする。【解決手段】被加工物の上面側にレーザービームを照射して被加工物を加工する加工ステップと、加工ステップ中の所定のタイミングで被加工物の上面側を撮像し、レーザービームが照射される上面側の被照射領域が撮像された画像を取得する撮像ステップと、撮像ステップで取得した画像において、他の領域に比べて明るい領域である被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する検出ステップと、被加工物の異なる複数の領域に対して加工ステップ中の撮像ステップと検出ステップとを繰り返し、又は、複数の被加工物のそれぞれに対して加工ステップ中の撮像ステップ及び検出ステップを行い、各検出ステップで検出された被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する算出ステップと、を備えるレーザー加工方法を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、被加工物にレーザービームを照射して当該被加工物を加工するレーザー加工方法及びレーザー加工装置に関する。
半導体ウェーハ等の被加工物を加工して分割するためには、例えば、レーザー加工装置が用いられる。レーザー加工装置は、例えば、パルス状のレーザービームを出射するレーザー発振器と、レーザー発振器から出射されたレーザービームを被加工物に対して集光するための集光器と、集光器の下方に配置されたチャックテーブルとを備える。
例えば、被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームで被加工物を加工する場合には、まず、被加工物をチャックテーブルで保持する。次いで、被加工物の分割予定ライン（即ち、ストリート）にレーザービームの集光点を位置付け、集光点とチャックテーブルとを分割予定ラインに沿って相対的に移動させる。これにより、被加工物は、移動の経路に沿ってアブレーション加工され、レーザー加工溝が形成される。
アブレーション加工時には、レーザー加工溝が設計通りに形成されているか否かが検査される。例えば、レーザービームの集光スポットの位置が所定の加工位置からずれているか否かかが検査される（例えば、特許文献１参照）。また、アブレーション加工時には、レーザー加工溝の幅が、設定値からずれているか否かが検査される場合もある（例えば、特許文献２参照）。
なお、被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを被加工物に照射し、レーザービームの被照射領域に生じるビームプラズマを確認する場合もある（例えば、特許文献３参照）。ビームプラズマを撮像することにより加工領域の画像を取得し、この画像に基づいてレーザービームの照射位置と予め定められた加工位置とのずれが測定される。
また、被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを被加工物に照射し、レーザービームの被照射領域に生じる発光領域を確認する場合がある（例えば、特許文献４参照）。発光領域を撮像することにより加工領域の画像を取得して、発光領域の形状が予め定められた形状からずれているか否かが判定される。
レーザービームが照射されている被照射領域が撮像された画像において、被照射領域は、他の領域に比べて明るい領域であり、レーザー加工の様子をリアルタイムに観察するために利用される。
しかし、レーザー加工装置に特に異常がない場合であっても、画像中の被照射領域の形状が突発的に変化している場合がある。また、被照射領域の位置が突発的にレーザービームの照射位置からずれている場合もある。
加えて、集光器の下部に設けられたカバーガラスにはアブレーション加工で生じたデブリ（Debris）が付着するが、加工が進むにつれてデブリの付着量が増加すると、被照射領域の形状及び位置のばらつき大きくなる。
特開２０１６−１０４４９１号公報 特開２０１７−２８０３０号公報 特開２０１７−１２０８２０号公報 特開２０１８−２０２４６８号公報
画像中の被照射領域の形状が予め定められた形状からずれている場合、設計通りの加工が行われていない可能性がある。また、画像中の被照射領域の位置が予め定められた加工位置からずれている場合、被加工物に形成されているデバイスが損傷する可能性もある。
しかし、画像中の被照射領域の形状及び位置は突発的な要因で変化している場合があるので、突発的に生じた一時的な異常であるのか、非一時的な異常であるのか分かり難いという問題がある。本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くすることを目的とする。
本発明の一態様によれば、被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを該被加工物に照射して該被加工物を加工するレーザー加工方法であって、該被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持テーブルで保持された該被加工物の上面側に該レーザービームを照射して該被加工物を加工する加工ステップと、該加工ステップ中の所定のタイミングで該被加工物の該上面側を撮像し、該レーザービームが照射される該上面側の被照射領域が撮像された画像を取得する撮像ステップと、該撮像ステップで取得した画像において、他の領域に比べて明るい領域である該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する検出ステップと、該被加工物の異なる複数の領域に対して該加工ステップ中の該撮像ステップと該検出ステップとを繰り返し、又は、複数の該被加工物のそれぞれに対して該加工ステップ中の該撮像ステップ及び該検出ステップを行い、各検出ステップで検出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する算出ステップと、を備えるレーザー加工方法が提供される。
好ましくは、レーザー加工方法は、該算出ステップで算出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきが、予め設定された閾値を超えたときに、警告を発する警告ステップを更に備える。
本発明の他の態様によれば、被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを該被加工物に照射して該被加工物を加工するレーザー加工装置であって、該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルで保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、該レーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、該保持テーブルで保持された該被加工物の上面側に該レーザービーム照射ユニットから該レーザービームを照射することで該被加工物を加工している所定のタイミングで、該レーザービームが照射される該上面側の被照射領域を該撮像ユニットで撮像して得られた画像において、他の領域に比べて明るい領域である該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する検出部と、該検出部で検出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する算出部と、を備えるレーザー加工装置が提供される。
本発明の一態様に係るレーザー加工方法では、加工ステップ中の所定のタイミングで被加工物の上面側を撮像し、レーザービームが照射される上面側の被照射領域が撮像された画像を取得する（撮像ステップ）。そして、撮像ステップで取得した画像において、他の領域に比べて明るい領域である被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する（検出ステップ）。
更に、被加工物の異なる複数の領域に対して加工ステップ中の撮像ステップと検出ステップとを繰り返す、又は、複数の該被加工物のそれぞれに対して該加工ステップ中の該撮像ステップ及び該検出ステップを行う。そして、各検出ステップで検出された被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する（算出ステップ）。
算出ステップでは、被照射領域の形状及び位置の少なくともいずれかのばらつきを定量的に評価するので、オペレーターは、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くなる。これにより、レーザー加工の異常が見過ごされることを防止でき、加工品質の悪化を防止できる。
レーザー加工装置の斜視図である。 レーザービーム照射ユニットの構成例を示す図である。 ウェーハの撮像を説明するタイミングチャートである。 レーザー加工方法のフロー図である。 保持ステップを示すウェーハ等の一部断面側面図である。 加工ステップを示すウェーハ等の一部断面側面図である。 撮像ステップで得られた画像の例である。 被照射領域のサイズのばらつきを示すグラフである。 図９（Ａ）は分割予定ラインの中心線と被照射領域の中心線とが一致している場合の画像の例であり、図９（Ｂ）は分割予定ラインの中心線と被照射領域の中心線とが一致していない場合の画像の例である。 第２の実施形態に係る２つの被照射領域を有する画像の例である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の斜視図である。なお、図１では、レーザー加工装置２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。
レーザー加工装置２を用いることにより、例えば、主としてシリコン等の半導体材料で形成されているウェーハ（被加工物）１１が加工される。ウェーハ１１は、円盤形状を有しており、表面１１ａから裏面１１ｂまでの厚さが、例えば、１０μｍから８００μｍ程度である。
なお、被加工物の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、被加工物は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などシリコン以外の他の半導体材料やガラス、樹脂、セラミックス等で主として形成されていてもよく、円形でなくてもよい。
ウェーハ１１には、複数の分割予定ライン（ストリート）１３が設定されている（図３参照）。複数の分割予定ライン１３で区画された表面１１ａ側の各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）等のデバイス１５が設けられている。各デバイス１５の最表面には、キーパターン２７（図９参照）（ターゲットパターン又はアライメントマークとも呼ばれる）が含まれている。
ウェーハ１１の周囲には、ウェーハ１１の径よりも大きな径の開口を有する金属製の環状のフレーム１７が配置されている。フレーム１７の一面とウェーハ１１の裏面１１ｂとには、フレーム１７の開口よりも大きな径を有する略円形状の保護テープ１９が貼り付けられている。
保護テープ１９は、樹脂製のフィルムであり、粘着性を有する粘着層（不図示）と、粘着性を有しない基材層（不図示）との積層構造を有する。粘着層は、例えば、紫外線硬化型の樹脂層であり、樹脂製の基材層の一面の全体に設けられている。
保護テープ１９の粘着層側を、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側と、フレーム１７の外周部とに密着させて貼り付けることで、ウェーハ１１が保護テープ１９を介してフレーム１７に支持されたウェーハユニット２１が形成される。
レーザー加工装置２は、各構成要素が搭載される略直方体形状の基台４を備える。基台４の上面側には、ウェーハユニット２１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）６が設けられている。
チャックテーブル６の下方には、チャックテーブル６をＸ軸方向（加工送り方向）及びＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動させる水平移動機構（加工送り手段、割り出し送り手段）８が設けられている。
水平移動機構８は、基台４の上面に固定されＸ軸方向に概ね平行な一対のＸ軸ガイドレール１０を備える。Ｘ軸ガイドレール１０には、Ｘ軸移動テーブル１２がスライド可能に取り付けられている。
Ｘ軸移動テーブル１２の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１０に概ね平行なＸ軸ボールネジ１４が回転可能な態様で結合されている。
Ｘ軸ボールネジ１４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１６でＸ軸ボールネジ１４を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１２は、Ｘ軸ガイドレール１０に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル１２の表面（上面）には、Ｙ軸方向に概ね平行な一対のＹ軸ガイドレール１８が固定されている。Ｙ軸ガイドレール１８には、Ｙ軸移動テーブル２０がスライド可能に取り付けられている。
Ｙ軸移動テーブル２０の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１８に概ね平行なＹ軸ボールネジ２２が回転可能な態様で結合されている。
Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２４でＹ軸ボールネジ２２を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル２０はＹ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動テーブル２０の表面（上面）には、テーブルマウント２６が設けられており、このテーブルマウント２６の上部には、カバー２８を介してチャックテーブル６が配置されている。
チャックテーブル６の上面は、ウェーハ１１を保持する保持面６ａになっている。保持面６ａの一部は、円盤形状のポーラス部材で構成されており、このポーラス部材は、チャックテーブル６の内部に形成された吸引路（不図示）等を介してエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
吸引源を動作させると、ポーラス部材の上面（保持面６ａの一部）には負圧が発生する。保護テープ１９側が保持面６ａに接触する様にウェーハユニット２１が保持面６ａに載置されている場合に、負圧を発生させると、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側は、保持面６ａで吸引保持される。
保持面６ａの周囲には、フレーム１７を四方から固定するための４個のクランプユニット６ｂが設けられている。また、テーブルマウント２６には、回転駆動源（不図示）が連結されており、チャックテーブル６は、この回転駆動源によってＺ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
基台４の上面のうち水平移動機構８とは異なる領域には、支持構造３０が設けられている。支持構造３０は、柱状の柱部３０ａを有する。柱部３０ａの上端には、水平移動機構８側に突き出す様にＹ軸方向に沿って延伸するアーム部３０ｂが設けられている。
アーム部３０ｂには、レーザービーム照射ユニット３２が設けられている。レーザービーム照射ユニット３２は、チャックテーブル６で吸引して保持されたウェーハ１１にレーザービームを照射するための集光器３２ａを有する。集光器３２ａは、アーム部３０ｂの先端側に位置している。
集光器３２ａに隣接する位置には、チャックテーブル６に保持されたウェーハ１１等を撮像する第１のカメラユニット３４が設けられている。第１のカメラユニット３４は、例えば、ウェーハ１１とレーザービーム照射ユニット３２との位置の調整（即ち、アライメント）に使用される。
ここで、図２を参照して、レーザービーム照射ユニット３２の詳細について説明する。図２は、レーザービーム照射ユニット３２の構成例を示す図である。なお、図２では、レーザービーム照射ユニット３２の構成要素の一部を機能ブロックで示す。
また、図２では、フレーム１７及び保護テープ１９を省略しているが、ウェーハ１１は、表面１１ａが露出する態様で、ウェーハ１１の裏面１１ｂ側が保護テープ１９を介して保持面６ａで保持されている。
レーザービーム照射ユニット３２は、レーザービーム生成部３６を有する。レーザービーム生成部３６は、パルス状のレーザービームを出射するレーザー発振器３８を有する。レーザー発振器３８は、レーザー発振に適したＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ４等のレーザー媒質を含む。
レーザー発振器３８には、レーザービームのパルスの繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定部４０が接続されている。レーザービーム生成部３６から出射されたレーザービームＬは、例えば、ウェーハ１１に吸収される波長を有する。
ウェーハ１１が主としてシリコンで形成されている場合に、ウェーハ１１に吸収される波長は、例えば、３５５ｎｍである。また、使用されるレーザービームＬの繰り返し周波数は、例えば５０ｋＨｚであり、レーザービームＬの平均出力は、例えば３．０Ｗである。
なお、レーザービーム生成部３６は、レーザー発振器３８が出射したレーザービームの波長を変換する波長変換部、当該レーザービームのパルス幅を調整するパルス幅調整部、当該レーザービームの出力を調整するパワー調整部（いずれも不図示）等も有する。
レーザービーム生成部３６の近傍にはダイクロイックミラー４２が設けられている。ダイクロイックミラー４２は、レーザービームＬの波長（例えば、３５５ｎｍ）の光を反射するが、その他の波長帯域の光を透過させる。
ダイクロイックミラー４２の下方には、集光器３２ａが設けられている。集光器３２ａ内には、レーザービームＬをウェーハ１１の表面（上面）１１ａ側に集光させるための集光レンズ３２ｂが設けられている。
レーザービーム生成部３６から出射されたレーザービームＬは、ダイクロイックミラー４２で反射された後、集光レンズ３２ｂを経て、ウェーハ１１の表面１１ａ側に集光される。ウェーハ１１に照射されるレーザービームＬの集光スポットにより、ウェーハ１１は、例えば、アブレーション加工される。
本例のレーザービーム照射ユニット３２は、レーザービーム生成部３６に加えて、ストロボ光照射部５０を有する。ストロボ光照射部５０は、白色光を瞬間的に発光するストロボ光源５２を有する。ストロボ光源５２は、例えば、キセノンフラッシュランプである。
ストロボ光源５２は、例えば、１００μｓ間隔で定期的に発光し、白色光を放射する。ストロボ光源５２から出た光は、絞り５４を通り、コリメートレンズ５６に入射する。絞り５４は、ストロボ光源５２からコリメートレンズ５６に入射する光の量を調節し、コリメートレンズ５６は、絞り５４を通過した光を平行光とする。
コリメートレンズ５６に対して絞り５４とは反対側には、ミラー５８が設けられている。コリメートレンズ５６から出射された光は、ミラー５８で反射されて、ダイクロイックミラー４２へ進行する。
ミラー５８と、ダイクロイックミラー４２との間には、ビームスプリッター６０が設けられている。ビームスプリッター６０は、上述の様に、ミラー５８で反射された光の一部をダイクロイックミラー４２へ透過させる。ダイクロイックミラー４２を透過した光は、集光レンズ３２ｂを経てウェーハ１１の表面１１ａ側へ照射される。
そして、ウェーハ１１の表面１１ａ側から反射された光は、ダイクロイックミラー４２を透過して、その一部がビームスプリッター６０で反射され、第２のカメラユニット（撮像ユニット）６２へ導かれる。
第２のカメラユニット６２は、収差補正レンズ６４ａと結像レンズ６４ｂとを有する組レンズ６４を含む。組レンズ６４は、ビームスプリッター６０からの入射光を、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等で構成された撮像素子６６へ導く。
そして、撮像素子６６での光電変換を経て、画像を構成するための情報（電気信号）が形成される。この画像を構成する情報は、後述する制御ユニット７０へ出力される。ここで、撮像素子６６が受ける光について、図３を用いて説明する。
図３は、ウェーハ１１の撮像を説明するタイミングチャートである。横軸は時間（μｓ）である。上述の様に、レーザービーム照射ユニット３２の繰り返し周波数が５０ｋＨｚである場合、１つのパルスのレーザービームＬが２０μｓ毎にウェーハ１１に照射される。図３では、レーザービームＬを示すパルスにＬｓを付す。
また、ストロボ光源５２は、レーザービームＬの照射タイミングとは異なるタイミングで、ウェーハ１１へ照射される。本例のストロボ光は、所定のタイミング（図３では、時間５０μｓ）でウェーハ１１へ照射され、その後、１００μｓ毎にウェーハ１１へ照射される。図３では、ストロボ光を示すパルスにＳｔを付している。
第２のカメラユニット６２にはシャッター（不図示）が設けられており、シャッターの開閉タイミングを適宜制御することにより、撮像のタイミング、撮像時間等が調整される。本例では、所定のタイミングでのストロボ光の発光直前にシャッターを開き、例えば、５０μｓ以上７０μｓ以下の所定時間、シャッターを開状態として撮像素子６６に光を取り込むことにより、撮像を行う。なお、図３では、撮像時間をｔで示している。
第２のカメラユニット６２により、レーザービームＬがウェーハ１１の一部をアブレーション加工することによりレーザービームＬの被照射領域で生じた光（プラズマ光）を含む画像が取得される。なお、当該画像には、ストロボ光で照らされた分割予定ライン１３及びその周囲（例えば、後述するキーパターン）も含まれる。この様に、ウェーハ１１の加工中の所定のタイミングで、レーザービームＬの被照射領域での発光、ストロボ光の反射光等を含む画像が取得される。
ここで、図１に戻り、レーザー加工装置２の他の構成要素について説明する。レーザー加工装置２は、制御ユニット７０を備える。制御ユニット７０は、ウェーハ１１が適切に加工されるように、水平移動機構８、レーザービーム照射ユニット３２、第１のカメラユニット３４等の各構成要素の動作を制御する。
制御ユニット７０は、例えばコンピュータであり、ホスト・コントローラを介して相互に接続されるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ、入出力装置等を有する。ＣＰＵは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等の記憶部分に格納されたプログラム、データ等に基づいて演算処理等を行う。
ＣＰＵが記憶部分に格納されたプログラムを読み込むことにより、制御ユニット７０は、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働した具体的手段として機能する。制御ユニット７０は、検出部７２を有する。検出部７２は、例えば、記憶部分に格納されたプログラムで構成される。
検出部７２は、例えば、第２のカメラユニット６２で得られた画像に対してエッジ検出の処理を行う画像処理部である。検出部７２は、測定対象の所定の方向の長さの測定に加えて、測定対象のエッジの座標の算出等も行う。それゆえ、画像におけるレーザービームＬの被照射領域２５（図７参照）のサイズ及び位置の少なくともいずれかが検出部７２により検出される。
被照射領域２５は、第２のカメラユニット６２で取得された画像において他の領域に比べて明るい領域である。なお、取得された画像の明暗が反転される場合には、被照射領域２５は暗く表示されることもあるが、この場合であっても被照射領域２５を特定するのに支障はない。
制御ユニット７０は、算出部７４を更に有する。算出部７４は、例えば、記憶部分に格納されたプログラムで構成される。算出部７４は、予め定められた関数に従い、ウェーハ１１の異なる複数の領域に対して、検出部７２で検出された被照射領域２５のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する。
レーザー加工装置２には、モニター（不図示）が設けられている。モニターは、例えば、タッチパネル式のモニターである。モニターは、オペレーターからの入力を受け付ける入力部、及び、加工条件、加工結果等が表示される表示部として機能する。
なお、モニターは、レーザー加工装置２に異常が生じた場合に、異常発生等の警告を表示する様に設定されている。また、レーザー加工装置２には、スピーカー及び警告ランプ（いずれも不図示）が設けられており、レーザー加工装置２に異常が生じた場合に、スピーカーは警報音を発し、警告ランプは点滅するよう設定されている。
次に、レーザー加工装置２を用いてウェーハ１１をアブレーション加工するレーザー加工方法について説明する。図４は、レーザー加工方法のフロー図である。第１の実施形態に係るレーザー加工方法では、まず、表面１１ａ側が露出する態様で、ウェーハユニット２１を保持面６ａに載置する。
次に、吸引源を動作させて、裏面１１ｂ側を保持面６ａで保持する（保持ステップ（Ｓ１０））。図５は、保持ステップ（Ｓ１０）を示すウェーハ１１等の一部断面側面図である。
次に、チャックテーブル６を集光器３２ａの直下に位置付け、第１のカメラユニット３４を用いてアライメントを行い、回転駆動源及び水平移動機構８を動作させて、１つの分割予定ライン１３をＸ軸と平行に位置付ける。
そして、レーザービームＬの集光点を表面１１ａ側の１つの分割予定ライン１３に位置付けた状態で、チャックテーブル６を所定の加工送り速度（例えば、１００ｍｍ／ｓ）でＸ軸方向に移動させる。
これにより、表面１１ａ側には集光点の移動の経路に沿ってレーザービームＬが照射されて、ウェーハ１１は１つの分割予定ライン１３に沿ってアブレーション加工される（加工ステップ（Ｓ２０））。図６は、加工ステップ（Ｓ２０）を示すウェーハ１１等の一部断面側面図である。
本実施形態では、加工ステップ（Ｓ２０）中の所定のタイミングで、第２のカメラユニット６２を用いて表面１１ａ側を撮像する。例えば、１つの分割予定ライン１３につき、表面１１ａ側を１回撮像する。これにより、レーザービームＬが照射される表面１１ａ側の被照射領域２５を撮像して、画像を取得する（撮像ステップ（Ｓ３０））。
図７は、撮像ステップ（Ｓ３０）で得られた画像の例である。この例では、集光点の移動経路に対応する加工痕２３が表示されているが、撮像の仕方によっては、加工痕２３は必ずしも表示されていなくてもよい。
画像の略中央には、比較的明るく表示されるレーザービームＬの被照射領域２５が存在している。レーザービームＬの照射により発生したプラズマの発光領域の範囲は、レーザービームＬの被照射領域２５の範囲に対応している。
本例の被照射領域２５は、Ｘ軸方向の幅に比べてＹ軸方向の幅の方が長い（即ち、細長の領域である）。本実施形態では、検出部７２が、被照射領域２５のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する（検出ステップ（Ｓ４０））。
また、１つの分割予定ライン１３に沿ってレーザービームＬを照射した後、水平移動機構８を用いて、チャックテーブル６をＹ軸方向に移動させる。これにより、１つの分割予定ライン１３に対してＹ軸方向に隣接する他の１つの分割予定ライン１３の直上に集光器３２ａを位置付ける。
そして、同様に、加工ステップ（Ｓ２０）、撮像ステップ（Ｓ３０）及び検出ステップ（Ｓ４０）を行う。この様にして、Ｘ軸方向に沿う全ての分割予定ライン１３に対して、加工ステップ（Ｓ２０）、撮像ステップ（Ｓ３０）及び検出ステップ（Ｓ４０）を行った後、回転駆動源を動作させてチャックテーブル６を９０度回転させる。
その後、同様に、Ｘ軸方向に沿う全ての分割予定ライン１３に対して、加工ステップ（Ｓ２０）、撮像ステップ（Ｓ３０）及び検出ステップ（Ｓ４０）を行う。この様にして、ウェーハ１１の異なる複数の領域に対して、加工ステップ（Ｓ２０）中の撮像ステップ（Ｓ３０）と検出ステップ（Ｓ４０）とが繰り返される。
算出部７４は、各検出ステップ（Ｓ４０）で検出された被照射領域２５のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する（算出ステップ（Ｓ５０））。なお、算出ステップ（Ｓ５０）を行うタイミングは、被加工物の種類、加工条件等に応じて適宜設定される。まず、算出ステップ（Ｓ５０）で、被照射領域２５のサイズのばらつきを算出する例を説明する。
図８は、被照射領域２５のサイズのばらつきを示すグラフである。横軸は、被照射領域２５を取得した順番であり、加工開始からの経過時間に対応する。縦軸は、加工中の分割予定ライン１３の長手方向に直交する方向（即ち、Ｙ軸方向）における被照射領域２５の長手方向の寸法、即ち、サイズ（μｍ）である。
本例では、２０個の被照射領域２５について、被照射領域２５の長手方向のサイズ（以下、被照射領域２５のサイズ）を測定する度に、標準偏差ｓを算出した。標準偏差ｓは、下記の数式１で表される。
Figure 2021048269
ここで、ｉ及びｎは自然数であり、ｉは取得された被照射領域２５の順番を示し、ｎは取得された被照射領域２５の合計数を示す。ｘｉは、ｉ番目に取得された被照射領域２５のサイズである。また、ｘの上部にバーが付された文字は、ｘ１からｘｎまでの平均値である。
本例では、ｎ＝２０の場合、ｓ＝０．１９となった。また、ｎ＝４０の場合、ｓ＝０．２１となり、ｎ＝６０の場合、ｓ＝０．２８となった。この様に、本例の標準偏差ｓは、測定を進めるにつれて徐々に増加した。つまり、加工時間が経過すると共に、被照射領域２５のサイズのばらつきが大きくなった。
算出ステップ（Ｓ５０）では、被照射領域２５の形状のばらつきが定量的に評価されるので、オペレーターは、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くなる。これにより、レーザー加工の異常が見過ごされることを防止でき、加工品質の悪化を防止できる。なお、被照射領域２５のサイズのばらつき（即ち、図８に示すグラフ）は、レーザー加工装置２のモニターに表示されてもよい。
加工時間の経過と共に、被照射領域２５のサイズのばらつきは大きくなる傾向にあるので、ばらつきの閾値を予め設定しておいてもよい。この場合、算出ステップ（Ｓ５０）で算出された被照射領域２５のサイズのばらつきが、予め設定された閾値を超えたときに、レーザー加工装置２は、警告表示、警告音、ランプの点滅等の警告を発する（警告ステップ（Ｓ６０））。
これにより、オペレーターは、レーザー加工装置２に異常が生じたことを明確に把握できる。レーザー加工装置２から警告が発せられた場合、オペレーターは、レーザー加工装置２の稼働を停止させ、応急手当（例えば、集光器３２ａに付着したデブリの除去）を施す。更に、異常が生じた原因を特定することが好ましい。
次に、算出ステップ（Ｓ５０）で、被照射領域２５の位置のばらつきを算出する例を説明する。図９（Ａ）は、分割予定ライン１３の中心線１３ａと被照射領域２５の中心線２５ａとが一致している場合の画像の例である。
なお、分割予定ライン１３の中心線１３ａは、例えば、デバイス１５を上面視した場合のデバイス１５の角部に設けられた所定の幾何学的形状を有する金属等のパターン（即ち、キーパターン２７）に基づいて、検出部７２により検出される。
図９（Ｂ）は、分割予定ライン１３の中心線１３ａと被照射領域２５の中心線２５ａとが一致していない場合の画像の例である。図９（Ｂ）に示す中心線２５ａのＹ座標は、中心線１３ａのＹ座標からＹ軸方向に距離ｄだけずれている。
中心線２５ａのＹ座標についても、算出部７４が数式１を用いて標準偏差ｓを算出する。但し、数式１のｘｉに代えて中心線２５ａのＹ座標を示すｙｉが用いられ、ｘ１からｘｎまでの平均値に代えて、ｙ１からｙｎまでの平均値が用いられる。
この様に、算出ステップ（Ｓ５０）では、被照射領域２５の位置（即ち、中心線２５ａのＹ座標）のばらつきが定量的に評価されるので、オペレーターは、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くなる。これにより、レーザー加工の異常が見過ごされることを防止でき、加工品質の悪化を防止できる。なお、算出ステップ（Ｓ５０）で得られた被照射領域２５の位置のばらつきは、レーザー加工装置２のモニターに表示されてもよい。
また、被照射領域２５の位置のばらつきの閾値を予め設定しておいてもよい。この場合、算出ステップ（Ｓ５０）で算出された被照射領域２５の位置のばらつきが、予め設定された閾値を超えたときに、レーザー加工装置２は、警告表示、警告音、ランプの点滅等の警告を発する（警告ステップ（Ｓ６０））。
これにより、オペレーターは、レーザー加工装置２に異常が生じたことを明確に把握できる。なお、算出ステップ（Ｓ５０）及び警告ステップ（Ｓ６０）では、被照射領域２５のサイズのばらつきと、被照射領域２５の位置のばらつきとの両方又はいずれか一方が利用されてよい。
上述した第１の実施形態では、１つの分割予定ライン１３につき１回の撮像を行い、１つの被照射領域２５を検出した。しかし、１つの分割予定ライン１３につき１回の撮像を行い、１つの分割予定ライン１３につき複数個の被照射領域２５を検出してもよい。図１０は、第２の実施形態に係る２つの被照射領域２５を有する画像の例である。
第２の実施形態では、１つの分割予定ライン１３において異なる２箇所に同時にレーザービームＬを照射して、２個の被照射領域２５を検出する。例えば、レーザービーム照射ユニット３２から出射されたレーザービームＬを２つに分岐させることで、１つの分割予定ライン１３の異なる２箇所を同時にレーザー加工できる。
第２の実施形態でも、保持ステップ（Ｓ１０）から警告ステップ（Ｓ６０）までを行うことで、被照射領域２５のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを定量的に評価する。それゆえ、オペレーターは、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くなる。これにより、レーザー加工の異常が見過ごされることを防止でき、加工品質の悪化を防止できる。
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、１つのウェーハ１１につき加工ステップ（Ｓ２０）中の撮像ステップ（Ｓ３０）及び検出ステップ（Ｓ４０）を１回行う。但し、この加工ステップ（Ｓ２０）中の撮像ステップ（Ｓ３０）及び検出ステップ（Ｓ４０）を複数のウェーハ１１に対して行うことで、算出ステップ（Ｓ５０）において被照射領域２５のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する。
第３の実施形態においても、オペレーターは、レーザー加工における非一時的な異常に気づき易くなる。これにより、レーザー加工の異常が見過ごされることを防止でき、加工品質の悪化を防止できる。
その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。例えば、算出ステップ（Ｓ５０）で用いられるばらつきの指標は、標準偏差ｓに限定されない。標準偏差ｓを二乗することで得られる分散や、他の指標が用いられてもよい。
１１ ウェーハ（被加工物）
１１ａ 表面（上面）
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン
１３ａ 中心線
１５ デバイス
１７ フレーム
１９ 保護テープ
２１ ウェーハユニット
２３ 加工痕
２５ 被照射領域
２５ａ 中心線
２７ キーパターン
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ チャックテーブル（保持テーブル）
６ａ 保持面
６ｂ クランプユニット
８ 水平移動機構（加工送り手段、割り出し送り手段）
１０ Ｘ軸ガイドレール
１２ Ｘ軸移動テーブル
１４ Ｘ軸ボールネジ
１６ Ｘ軸パルスモータ
１８ Ｙ軸ガイドレール
２０ Ｙ軸移動テーブル
２２ Ｙ軸ボールネジ
２４ Ｙ軸パルスモータ
２６ テーブルマウント
２８ カバー
３０ 支持構造
３０ａ 柱部
３０ｂ アーム部
３２ レーザービーム照射ユニット
３２ａ 集光器
３２ｂ 集光レンズ
３４ 第１のカメラユニット
３６ レーザービーム生成部
３８ レーザー発振器
４０ 繰り返し周波数設定部
４２ ダイクロイックミラー
５０ ストロボ光照射部
５２ ストロボ光源
５４ 絞り
５６ コリメートレンズ
５８ ミラー
６０ ビームスプリッター
６２ 第２のカメラユニット（撮像ユニット）
６４ 組レンズ
６４ａ 収差補正レンズ
６４ｂ 結像レンズ
６６ 撮像素子
７０ 制御ユニット
７２ 検出部
７４ 算出部
Ｌ レーザービーム
ｄ 距離

Claims (3)

  1. 被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを該被加工物に照射して該被加工物を加工するレーザー加工方法であって、
    該被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、
    該保持テーブルで保持された該被加工物の上面側に該レーザービームを照射して該被加工物を加工する加工ステップと、
    該加工ステップ中の所定のタイミングで該被加工物の該上面側を撮像し、該レーザービームが照射される該上面側の被照射領域が撮像された画像を取得する撮像ステップと、
    該撮像ステップで取得した画像において、他の領域に比べて明るい領域である該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する検出ステップと、
    該被加工物の異なる複数の領域に対して該加工ステップ中の該撮像ステップと該検出ステップとを繰り返し、又は、複数の該被加工物のそれぞれに対して該加工ステップ中の該撮像ステップ及び該検出ステップを行い、各検出ステップで検出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する算出ステップと、を備えることを特徴とするレーザー加工方法。
  2. 該算出ステップで算出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきが、予め設定された閾値を超えたときに、警告を発する警告ステップを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のレーザー加工方法。
  3. 被加工物に吸収される波長を有するパルス状のレーザービームを該被加工物に照射して該被加工物を加工するレーザー加工装置であって、
    該被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルで保持された該被加工物を撮像する撮像ユニットと、
    該レーザービームを照射するレーザービーム照射ユニットと、
    該保持テーブルで保持された該被加工物の上面側に該レーザービーム照射ユニットから該レーザービームを照射することで該被加工物を加工している所定のタイミングで、該レーザービームが照射される該上面側の被照射領域を該撮像ユニットで撮像して得られた画像において、他の領域に比べて明るい領域である該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかを検出する検出部と、
    該検出部で検出された該被照射領域のサイズ及び位置の少なくともいずれかのばらつきを算出する算出部と、を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
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