CN116252041A - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

一种用于通过对对象物照射激光而在所述对象物形成改质区域的激光加工装置，具备：支撑部，其支撑所述对象物；激光光源，其输出所述激光；第一聚光透镜，其将所述激光聚光于被所述支撑部支撑的所述对象物；第一标线，其具有投影于所述对象物的第一图案；照明光源，其对所述第一标线照射照明光；第一投影光学***，其利用通过了所述第一标线的所述照明光使所述第一标线的投影像成像于所述对象物，将所述第一图案投影于所述对象物；第一相机，其拍摄投影于所述对象物的所述第一图案的像而获取第一图案图像；以及显示部，其显示所述第一图案图像，所述第一图案具有相对于所述照明光的光轴的周围的所述第一标线的旋转角度不具有依赖性的形状。

Description

激光加工装置

技术领域

本公开涉及激光加工装置。

背景技术

在专利文献1中记载有激光切割装置。该激光切割装置具备使晶圆(wafer)移动的载物台、对晶圆照射激光的激光头、以及进行各部的控制的控制部。激光头具有：激光光源，其射出用于在晶圆的内部形成改质区域的加工用激光；分色镜以及聚光透镜，它们依次配置于加工用激光的光路上；以及AF装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5743123号

发明内容

发明想要解决的技术问题

然而，在对对象物照射激光而进行激光加工的情况下，有时进行使激光的聚光位置对准作为对象物的激光的入射面的一个表面的高度设定。在高度设定的一个工序中，考虑通过对标线照射照明光，从而将标线的图案投影到对象物的表面，并将该图案的焦点的对准位置设为对象物的一个表面进行检测。

在此，通常，作为标线的图案使用包含在与照明光的光轴交叉的2个方向上延伸的十字形状的图案。在该情况下，若照明光的光轴的周围的标线的设置角度中存在偏差，则投影于对象物的表面的图案的姿势也有偏差。该图案的姿势的偏差通过拍摄并显示包含图案的像的图案图像而被用户视觉确认。另外，该图案图像也被用于对象物的表面等的检测时的图像处理。其结果，即使在标线的图案的姿势的偏差不直接对激光加工造成影响的情况下，也有可能给用户带来不协调感，或者与由图像处理得到的标线的图案检测有关的时间变长。因此，为了不产生这样的图案的姿势的偏差，需要对标线的设置进行精密且复杂的调整。

本公开的目的在于提供一种能够容易地设置标线的激光加工装置。

用于解决技术问题的手段

本公开所涉及的激光加工装置是用于通过对对象物照射激光从而在对象物形成改质区域的激光加工装置，该激光加工装置具备：支撑部，其支撑对象物；激光光源，其输出激光；第一聚光透镜，其将激光聚光于被支撑部支撑的对象物；第一标线，其具有投影于对象物的第一图案；照明光源，其对第一标线照射照明光；第一投影光学***，其利用通过了第一标线的照明光将第一标线的投影像成像于对象物，由此将第一图案投影于对象物；第一相机，其拍摄投影于对象物的第一图案的像而获取第一图案图像；以及显示部，其显示第一图案图像，第一图案具有相对于照明光的光轴的周围的第一标线的旋转角度不具有依赖性的形状。

该激光加工装置具备与用于进行激光加工的激光光源分开地，对第一标线照射照明光的照明光源。因此，在高度设定时，对第一标线照射照明光，并且利用投影光学***，利用通过了第一标线的照明光将第一标线的投影像成像于对象物，由此能够将第一图案投影于对象物。因此，如果对投影于对象物的第一图案进行拍摄，则能够使用通过该拍摄而得到的第一图案图像来检测对象物的激光入射面。在此，第一图案相对于照明光的光轴的周围的第一标线的旋转角度不具有依赖性。因此，无论第一标线的该光轴的周围的旋转角度如何，投影于对象物的第一图案的姿势(第一图案图像内的姿势)都不变化。因此，即使在照明光的光轴的周围的第一标线的设置角度存在偏差，也不会给用户带来不适感，或者因图像处理而导致的第一标线的图案检测所涉及的时间变长。因此，在设置第一标线时，不需要调整照明光的光轴周围的旋转角度。其结果是，在该激光加工装置中，第一标线的设置变得容易。

在本公开所涉及的激光加工装置中，也可以是，第一投影光学***包含用于将由照明光得到的第一图案的像成像于对象物的第一聚光透镜，第一相机通过检测从对象物经由第一聚光透镜入射的照明光来获取第一图案图像。在该情况下，在用于投影第一标线的第一图案的投影光学***中，共用用于将激光聚光于对象物的第一聚光透镜而削减部件数量。

在本公开所涉及的激光加工装置中，也可以是，第一标线包括：透射部，从照明光的光轴方向观察，透射照明光；以及第一图案，其通过使照明光的透射率比透射部低，从而在对象物形成阴影，第一图案包含以光轴为图案中心的至少1个圆，在第一标线中，从光轴方向观察时包含图案中心的圆形的区域成为透射部，并且图案中心成为第一相机的视场角中央。如上所述，当在投影光学***中共用第一聚光透镜时，激光的反射光与照明光一起经由第一聚光透镜入射到第一相机。因此，在由第一相机获取的第一图案图像中产生激光的光斑。因此，通过将第一图案的图案中心以不形成阴影的方式设为透射部，并且设为第一相机的视场角中央，从而能够通过该图案中心与激光的光斑的位置的比较来确认激光的光轴偏移。

本公开所涉及的激光加工装置可以具备：第一Z轴移动部，其使激光加工头沿着与对象物的激光入射面交叉的Z方向移动，其中所述激光加工头至少包含第一聚光透镜、第一标线、照明光源、第一投影光学***及第一相机；以及第一控制部，其基于第一图案图像的图像处理，以第一图案的像与激光入射面对准的方式控制第一Z轴移动部。在该情况下，能够基于第一图案图像的图像处理，调整激光加工头的Z方向的位置。特别地，如上所述，在该激光加工装置中，无论第一标线的光轴的周围的旋转角度如何，投影于对象物的第一图案的姿势(第一图案图像内的姿势)都不变化。因此，能够避免由第一图案的姿势的偏差引起的图像处理的长时间化。

本发明所涉及的激光加工装置具备用于进行对象物的观察的观察装置，观察装置具有：透射光源，其对对象物输出具有透射性的透射光；第二聚光透镜，其用于将透射光聚光于对象物；第二标线，其配置于透射光源与第二聚光透镜之间的透射光的光路上，并具有投影于对象物的第二图案；第二投影光学***，其包含第二聚光透镜，利用通过了第二标线的透射光将第二标线的投影像成像于对象物，从而将第二图案投影于对象物；以及第二相机，其通过检测从对象物经由第二聚光透镜入射的透射光，从而获取由透射光得到的对象物的观察图像和包含第二图案的像的第二图案图像，第二图案可以具有相对于透射光的光轴的周围的第二标线的旋转角度不具有依赖性的形状。在该情况下，对于激光加工装置，具备用于进行对象物的观察的观察装置，对于该观察装置，也在用于进行对象物的观察的透射光的光路上设置有第二标线。而且，投影到对象物的第二标线的第二图案不具有相对于透射光的光轴的周围的第二标线的旋转角度的依赖性。因此，不管第二标线的该光轴的周围的旋转角度如何，投影到对象物的第二图案的姿势(第二图案图像内的姿势)都不变化。因此，即使透射光的光轴的周围的第二标线的设置角度存在偏差，也不会给用户带来不适感，或者因图像处理而导致的第二标线的图案检测所涉及的时间变长。因此，在设置第二标线时，不需要调整透射光的光轴周围的旋转角度。这样，在该激光加工装置中，也能够容易地设置观察装置的第二标线。

在本公开所涉及的激光加工装置中，也可以是，观察装置具有：第二Z轴移动部，其使观察单元沿着与对象物的透射光入射面交叉的Z方向移动，其中所述观察单元至少包含透射光源、第二聚光透镜、第二标线、第二投影光学***以及第二相机；以及第二控制部，其基于第二图案图像的图像处理，以使第二图案的像与透射光入射面和/或对象物的与透射光入射面相反侧的面对准的方式控制第二Z轴移动部。在该情况下，能够基于第二图案图像的图像处理，进行观察单元的Z方向的位置调整。特别地，如上所述，在该激光加工装置中，无论第二标线的光轴周围的旋转角度如何，投影于对象物的第二图案的姿势(第二图案图像内的姿势)都不变化。因此，能够避免因第二图案的姿势的偏差而引起的图像处理的长时间化。

发明的效果

根据本公开，能够提供一种能够容易地设置标线的激光加工装置。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的激光加工装置的结构图。

图2是表示图1的对象物的俯视图。

图3是表示图2的对象物的一部分的截面图。

图4是表示图1的激光加工头的结构图。

图5是表示图1的内部观察单元的结构图。

图6是表示图4、图5所示的标线的俯视图。

图7是表示拍摄图6所示的标线而得到的图案图像的图。

图8是表示图6所示的图案的变形例的图。

图9是表示图1的激光加工装置的动作例的流程图。

图10是表示图9所示的加工机侧高度设定的一个例子的流程图。

图11是表示图9所示的加工机侧高度设定的另一个例子的流程图。

图12是表示图9所示的观察侧高度设定的一个例子的流程图。

图13是表示图9所示的观察侧高度设定的另一个例子的流程图。

图14是表示与现有的标线的比较的俯视图。

图15是用于说明内部观察的变形例的俯视图。

符号说明

1……激光加工装置、2……载物台(支撑部)、3……激光加工头、4……内部观察单元(观察单元)、7A……第一垂直移动机构(第一Z轴移动部)、7B……第二垂直移动机构(第二Z轴移动部)、9……控制部、12……改质区域、20……对象物、21a……表面、21b……背面(激光入射面、透射光入射面)、33……激光聚光透镜(第一聚光透镜)、35……相机(第一相机)、41……透射光源、43……透射光聚光透镜(第二聚光透镜)、L……激光、Li……照明光、l1……透射光、R1……照明光源、R2……第一标线、PA……第一图案、Q2……第二标线、PB……第二图案、Pt……透射部、P1、P2……圆、Pc……图案中心、Dc……视场角中央。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。需要说明的是，在各图的说明中，有时对相同或相当的部分标注相同的符号，并省略重复的说明。另外，在各图中，有时表示由X轴、Y轴以及Z轴规定的正交坐标系。作为一个例子，X方向及Y方向是相互交叉(正交)的第一水平方向及第二水平方向，Z方向是与X方向及Y方向交叉(正交)的垂直方向。

如图1所示，本实施方式所涉及的激光加工装置1具备：载物台(支撑部)2、激光加工头3、对准用相机5、6、内部观察单元4、第一垂直移动机构7A、第二垂直移动机构7B、第一水平移动机构8A、第二水平移动机构8B、控制部9、以及GUI(图形用户界面，Graphical UserInterface)10。激光加工装置1是通过对对象物20照射激光L而在对象物20形成改质区域12(参照图4)的装置。另外，激光加工装置1还作为用于进行对象物20的观察的观察装置发挥功能。在本实施方式中，激光加工装置1还具备观察装置。

如图2及图3所示，对象物20例如是晶圆。对象物20具备半导体基板21和功能元件层22。半导体基板21具有表面21a和背面21b。半导体基板21例如是硅基板。功能元件层22形成于半导体基板21的表面21a。功能元件层22包含沿着表面21a二维排列的多个功能元件22a。功能元件22a例如是光电二极管等受光元件、激光二极管等发光元件、存储器等电路元件等。功能元件22a也存在多个层堆叠而三维地构成的情况。需要说明的是，对象物20可以不具有功能元件层22，也可以是裸晶圆。在半导体基板21设置有表示结晶方位的槽口21c，但也可以代替槽口21c而设置有定向平面。

对象物20沿着多个线路15的各自而按每个功能元件22a被切断。多个线路15在从对象物20的厚度方向观察的情况下通过多个功能元件22a的各自之间。更具体而言，线路15在从对象物20的厚度方向观察的情况下通过切割道(street)区域23的中心(宽度方向上的中心)。切割道区域23以在功能元件层22中通过相邻的功能元件22a之间的方式延伸。在本实施方式中，多个功能元件22a沿着表面21a排列成矩阵状，多个线路15被设定为格子状。需要说明的是，线路15是假想的线路，但也可以是实际引出的线路。

如图1所示，在载物台2上载置有对象物20。载物台2例如通过吸附对象物20来支撑对象物20。载物台2能够通过第一水平移动机构8A而沿着X方向移动。载物台2能够通过第二水平移动机构8B而沿着Y方向移动。载物台2构成为能够以沿着Z方向的旋转轴为中心旋转。载物台2具有马达等公知的旋转驱动装置(未图示)，通过其驱动力使旋转轴进行中心旋转驱动。载物台2的旋转(旋转驱动装置的动作)由控制部9控制。

如图1及图4所示，激光加工头3对由载物台2支撑的对象物20照射具有透射性的激光L。激光加工头3将激光L聚光于对象物20的内部。若激光L聚光于由载物台2支撑的对象物20的内部，则特别地在与激光L的聚光位置(聚光区域的至少一部分)对应的部分，激光L被吸收，在对象物20的内部形成改质区域12。

改质区域12是密度、折射率、机械强度、其它物理特性与周围的非改质区域不同的区域。作为改质区域12，例如有熔融处理区域、裂纹区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等。改质区域12具有龟裂容易从改质区域12向激光L的入射侧及其相反侧延伸的特性。这样的改质区域12的特性被用于对象物20的切断。

激光加工头3在壳体H3内具有激光聚光透镜(第一聚光透镜)33以及相机(第一相机)35。激光L从外部的光源31入射到激光加工头3的壳体H3内。光源(激光光源)31例如通过脉冲振荡方式输出激光L。激光聚光透镜33将激光L聚光于由载物台2支撑的对象物20。另外，激光聚光透镜33将由后述的照明光Li得到的第一图案PA成像于对象物20。在激光加工头3中，从光源31入射的激光L在壳体H3内经由分色镜32入射到激光聚光透镜33，通过激光聚光透镜33聚光于对象物20。激光聚光透镜33也可以是包含多个物镜的透镜单元。壳体H3包含设置于其侧面的安装部39，经由该安装部39与后述的第一垂直移动机构7A连接而被支撑。

激光加工头3在壳体H3内具有AF单元36。AF单元36是用于对激光聚光透镜33与对象物20的背面(激光入射面)21b的距离进行微调整的单元。AF单元36通过检测与激光L同轴地向对象物20照射的AF用激光Lm的反射光，从而获取对象物20的背面21b的高度(Z方向的位置)数据。控制部9能够基于由AF单元36获取的高度数据，例如以使激光聚光透镜33与对象物20的背面21b的距离恒定的方式控制激光聚光透镜33的致动器33a。

激光加工头3在壳体H3内具有照明光源R1。照明光源R1输出作为可见光的照明光Li。从照明光源R1输出的照明光Li经由反射镜R4a以及分色镜R4b，与AF用激光Lm同轴地被半透明反射镜37反射而入射到激光聚光透镜33。由此，照明光Li与AF用激光Lm及激光L同轴地向对象物20照射。照射到对象物20的照明光Li的反射光经由激光聚光透镜33、半透明反射镜37以及透镜38入射到相机35。由此，相机35能够拍摄由照明光Li得到的对象物20的像。

激光加工头3在壳体H3内具有依次配置在照明光Li的光路上的第一标线R2和透镜R3。对第一标线R2照射照明光Li。换言之，照明光源R1向第一标线R2照射照明光Li。第一标线R2具有形成照明光Li的阴影的图案(详细情况使用图6进行后述)。第一标线R2、对象物20、透镜R3以及激光聚光透镜33构成4f光学***，利用通过了第一标线R2的照明光Li将第一标线R2的投影像成像于对象物20，由此将第一标线R2的图案投影于对象物20(构成第一投影光学***)。

由此，在相机35中，能够对投影到对象物20上的标线的图案的像进行拍摄而获取第一图案图像。即，相机35通过检测经由激光聚光透镜33入射的照明光Li，从而获取第一图案图像。由相机35获取的第一图案图像能够显示于GUI10。即，GUI10也是显示第一图案图像的显示部。需要说明的是，作为相机35，没有特别限定，只要满足所要求的性能，就能够使用公知的各种相机。

对准用相机5、6获取对象物20中的激光L的聚光位置的位置对准(以下，也简称为“对准”)所使用的信息。对准用相机5、6向对象物20照射光，检测从对象物20返回的该光，由此获取图像作为用于对准的信息。对准用相机5、6利用透射对象物20的光来拍摄由载物台2支撑的对象物20。

例如对准用相机5从作为激光入射面的背面21b侧对对象物20照射光，并且检测从表面21a(功能元件层22)返回的光，由此拍摄功能元件层22。另外，例如，对准用相机5同样地从背面21b侧对对象物20照射光，并且检测从半导体基板21中的改质区域12的形成位置返回的光，由此获取包含改质区域12的区域的图像。这些图像用于对准。对准用相机6除了其透镜为更低倍率这一点之外，具备与对准用相机5相同的结构。对准用相机6与对准用相机5同样地用于对准。

对准用相机5、6设置于激光加工头3，与激光加工头3一体地移动。在图示的例子中，对准用相机5、6固定于激光加工头3的安装部39。对准用相机5、6与控制部9连接。对准用相机5、6将拍摄到的图像输出到控制部9。作为对准用相机5、6，没有特别限定，只要满足所要求的性能，可以使用公知的各种相机。

如图1及图5所示，内部观察单元4用于通过对对象物20具有透射性的透射光来观察对象物20的内部。内部观察单元4向对象物20照射透射光，检测从对象物20返回的该透射光、反射光以及散射光，由此观察对象物20的内部。例如内部观察单元4拍摄从形成于对象物20的改质区域12及由改质区域12延伸的龟裂14的前端。

如图5所示，内部观察单元4在壳体H4内具有透射光源41、半透明反射镜42、透射光聚光透镜(第二聚光透镜)43、相机(第二相机)44。透射光源41向对象物20(半导体基板21)输出具有透射性的透射光l1。透射光源41例如由卤素灯及滤波器、LED等构成，输出近红外区域的透射光l1。从透射光源41输出的透射光l1被半透明反射镜42反射而通过透射光聚光透镜43，从半导体基板21的背面21b侧向对象物20照射。透射光聚光透镜43是使透射光l1聚光于半导体基板21的透镜。透射光聚光透镜43使由半导体基板21反射的透射光l1通过。

相机44检测透射了透射光聚光透镜43和半透明反射镜42的透射光l1。相机44例如由InGaAs相机构成，对近红外区域的透射光l1具有灵敏度。壳体H4包括设置于其侧面的安装部49，经由该安装部49与后述的第二垂直移动机构7B连接而被支撑。内部观察单元4与控制部9连接。内部观察单元4将拍摄到的图像(内部图像)输出到控制部9。该图像能够显示于GUI10。作为内部观察单元4，没有特别限定，只要满足所要求的性能，就能够使用公知的各种相机。

内部观察单元4在壳体H4内具有依次配置在透射光源41与透射光聚光透镜43之间的透射光l1的光路上的第二标线Q2以及透镜Q3。对第二标线Q2照射透射光l1。换言之，透射光源41向第二标线Q2照射透射光l1。第二标线Q2具有形成透射光l1的阴影的图案(详细情况使用图6后述)。第二标线Q2、对象物20、透镜Q3以及透射光聚光透镜43构成4f光学***，利用通过了第二标线Q2的透射光l1将第二标线Q2的投影像成像于对象物20，由此将第二标线Q2的图案投影于对象物20(构成第二投影光学***)。

更具体而言，透镜Q3传输第二标线Q2的像，经由透射光聚光透镜43成像于对象物20。相机44通过检测从对象物20经由透射光聚光透镜43而入射的透射光l1，从而能够获取由上述透射光l1得到的对象物20的观察图像和包含第二标线Q2的图案的像的第二图案图像。

如图1所示，第一垂直移动机构7A是使激光加工头3沿着Z方向与对准用相机5、6一起移动的机构。即，第一垂直移动机构7A是使至少包含激光聚光透镜33、第一标线R2、照明光源R1、第一投影光学***(透镜R3以及激光聚光透镜33)以及相机35的激光加工头3沿着与对象物20的激光入射面交叉的Z方向移动的第一Z轴移动部。

第一垂直移动机构7A具有设置于柱状的基座75的第一垂直轴71。第一垂直轴71设置在基座75的X方向的一侧。基座75例如固定于设置面等。第一垂直轴71沿Z方向延伸。激光加工头3的安装部39以能够沿Z方向移动的方式安装于第一垂直轴71。这样的第一垂直移动机构7A利用未图示的驱动源的驱动力使激光加工头3沿着第一垂直轴71在Z方向上移动。作为第一垂直移动机构7A，没有特别限定，只要能够使激光加工头3在Z方向上移动，则能够使用各种机构。

第二垂直移动机构7B是使内部观察单元4沿着Z方向移动的机构。即，第二垂直移动机构7B是使至少包含透射光源41、透射光聚光透镜43、第二标线Q2、第二投影光学***(透镜Q3以及透射光聚光透镜43)以及相机44的内部观察单元(观察单元)4沿着与对象物20的透射光入射面交叉的Z方向移动的第二Z轴移动部。

第二垂直移动机构7B具有设置于基座75的第二垂直轴72。第二垂直轴72设置于基座75的X方向的另一侧。即，第一垂直轴71和第二垂直轴72均被设置在基座75上，并且被配置为隔着基座75而相对。第二垂直轴72沿Z方向延伸。内部观察单元4的安装部49以能够沿Z方向移动的方式安装于第二垂直轴72。这样的第二垂直移动机构7B利用未图示的驱动源的驱动力使内部观察单元4沿着第二垂直轴72在Z方向上移动。作为第二垂直移动机构7B，没有特别限定，只要能够使内部观察单元4在Z方向上移动，可以使用各种机构。

第一水平移动机构8A是使载物台2沿着X方向移动的机构。第一水平移动机构8A例如具有固定于设置面等的第一水平轴81。第一水平轴81沿X方向延伸。载物台2经由第二水平移动机构8B以能够沿X方向移动的方式安装于第一水平轴81。这样的第一水平移动机构8A利用未图示的驱动源的驱动力使载物台2和第二水平移动机构8B沿着第一水平轴81在X方向上移动。作为第一水平移动机构8A，没有特别限定，只要能够使载物台2在X方向上移动，可以使用各种机构。

第二水平移动机构8B是使载物台2沿着Y方向移动的机构。第二水平移动机构8B例如具有设置于第一水平移动机构8A上的第二水平轴82。第二水平轴82沿Y方向延伸。载物台2以能够沿Y方向移动的方式安装于第二水平轴82。第二水平轴82能够与载物台2一起沿着第一水平轴81移动。这样的第二水平移动机构8B利用未图示的驱动源的驱动力使载物台2沿着第二水平轴82在Y方向上移动。作为第二水平移动机构8B，没有特别限定，只要能够使载物台2在Y方向上移动，可以使用各种机构。

控制部9构成为包含处理器、存储器、存储设备以及通信设备等的计算机装置。在控制部9中，处理器执行读入到存储器等中的软件(程序)，控制存储器及存储设备中的数据的读出及写入、以及由通信设备进行的通信。控制部9控制激光加工装置1的各种动作。控制部9控制载物台2的旋转驱动装置、激光加工头3、对准用相机5、6、内部观察单元4、第一垂直移动机构7A、第二垂直移动机构7B、第一水平移动机构8A、第二水平移动机构8B以及GUI10的动作。即，控制部9是对作为第一Z轴移动部的第一垂直移动机构7A进行控制的第一控制部，也是对作为第二Z轴移动部的第二垂直移动机构7B进行控制的第二控制部。

控制部9基于由对准用相机5、6获取的信息执行对准，并且执行获取与对准时的载物台2的位置信息有关的对准信息的处理。载物台2的位置信息例如是与载物台2在X方向、Y方向以及θ方向(载物台2的旋转轴周围的旋转方向)上的位置相关的信息。

在通过内部观察单元4观察对象物20的内部的情况下，控制部9基于对准信息和XYθ校正信息(位置校正信息)使载物台2移动，执行使透射光l1的聚光位置与对象物20中的对准位置(对准时的激光L的聚光位置)匹配的处理。XYθ校正信息是与内部观察单元4相对于激光加工头3的位置关系相关的信息。例如XYθ校正信息与内部观察单元4的透射光聚光透镜43的光轴位于对象物20的该中心时的载物台2的X方向、Y方向以及θ方向的位置相对于激光加工头3的激光聚光透镜33的光轴位于对象物20的中心时的载物台2的X方向、Y方向以及θ方向的位置的差异对应。

GUI10显示各种信息。GUI10能够显示激光加工头3中的第一图案图像、内部观察单元4中的第二图案图像、内部观察单元4的观察摄像、以及对准用相机5、6的摄像结果等。GUI10例如包括触摸面板显示器。在GUI10中，通过用户的触摸等操作，接受来自用户的输入，输入与加工条件等相关的各种设定。

在激光加工装置1中，作为一个例子，从半导体基板21的背面21b侧向对象物20照射激光L，并且使载物台2沿着线路15移动，使激光L的聚光位置(聚光点)相对于对象物20沿着线路15相对地移动，由此多个改质点以沿着线路15排列的方式形成。1个改质点通过1个脉冲的激光L的照射而形成。1列改质区域12是排列成1列的多个改质点的集合。相邻的改质点根据聚光位置相对于对象物20的相对移动速度以及激光L的重复频率而有可能彼此相连，也有可能相互分离。

作为一个例子，如图4所示，能够沿着线路15在半导体基板21的内部形成2列改质区域12a、12b。2列改质区域12a、12b在对象物20的厚度方向(Z方向)上相邻。2列改质区域12a、12b通过使2个聚光位置C相对于半导体基板21沿着线路15相对地移动而被形成。

在激光加工装置1中，如上所述，激光加工头3的壳体H3被第一垂直移动机构7A支撑为能够在Z方向上移动，由此，设置于激光加工头3以及激光加工头3的对准用相机5、6构成为能够在Z方向上移动，且在X方向以及Y方向上不能移动。在激光加工装置1中，如上所述，内部观察单元4的壳体H4被第二垂直移动机构7B支撑为能够沿Z方向移动，由此，内部观察单元4构成为能够在Z方向上移动，且在X方向以及Y方向上不能移动。

图6是表示图4、5所示的标线的图。如图6所示，第一标线R2具有板状的基底部B和形成于基底部B的第一图案PA。基底部B至少对照明光Li具有透射性。第一图案PA遮蔽照明光Li的至少一部分。即，第一标线R2包含：透射部Pt，其从照明光Li的光轴方向观察(在图示的状态下)透射照明光Li；以及第一图案PA，其通过使照明光Li的透射率比透射部Pt低，从而在对象物20形成阴影。

由此，通过对第一标线R2照射照明光Li，在第一图案PA照明光Li被遮蔽，并且在透射部Pt照明光Li被透射，第一图案PA的形状的影子被形成于对象物20。第一图案PA的实际尺寸与对象物20中的第一图案PA的影子的尺寸的关系可以根据由第一标线R2、对象物20、透镜R3、以及激光聚光透镜33构成的4f光学***(第一投影光学***)的倍率而任意设定。

第一图案PA具有相对于照明光Li的光轴的周围的第一标线R2的旋转角度不具有依赖性的形状。即，第一图案PA具有即使使第一标线R2绕照明光Li的光轴的周围旋转也不变化的形状。在此，第一图案PA包含相互为同心且以照明光Li的光轴为图案中心Pc的2个圆P1、P2。在圆P1与圆P2之间夹设有透射部Pt。另外，在第一标线R2中，包含图案中心Pc的圆形的区域(圆P2的内侧的区域)为透射部Pt。

并且，如图7所示，在第一标线R2中，第一图案PA的图案中心Pc成为相机35的视场角中央Dc。需要说明的是，在图7中，示出了将由相机35拍摄到的第一图案图像Im1显示于GUI10的状态。在GUI10所显示的图像上，显示(也可以不显示)相机35的电子线D1、D2。在相机35中，在相当于在第一图案图像Im1中位于视场角中央Dc的透射部Pt的区域中，出现激光L的光斑的像。因此，在第一图案图像Im1中，能够掌握第一图案PA(圆P2)的像与激光L的点的像的位置关系。

用于内部观察单元4的第二标线Q2也具有与用于激光加工头3的第一标线R2相同的结构。即，如图6所示，第二标线Q2具有板状的基底部B和形成于基底部B的第二图案PB。基底部B至少对透射光l1具有透射性。第二图案PB遮蔽透射光l1的至少一部分。即，第二标线Q2包括：透射部Pt，其从透射光l1的光轴方向观察(在图示的状态下)透射透射光l1；以及第二图案PB，其通过使透射光l1的透射率比透射部Pt低，从而在对象物20形成阴影。

由此，通过对第二标线Q2照射透射光l1，从而在第二图案PB透射光l1被遮蔽，并且在透射部Pt透射透射光l1，第二图案PB的形状的影子形成于对象物20。第二图案PB的实际尺寸与对象物20中的第二图案PB的影子的尺寸的关系可根据由第二标线Q2、对象物20、透镜Q3及透射光聚光透镜43构成的4f光学***(第二投影光学***)的倍率而任意设定。

第二图案PB具有相对于透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的旋转角度不具有依赖性的形状。即，第二图案PB具有即使使第二标线Q2绕透射光l1的光轴的周围旋转也不变化的形状。在此，第二图案PB包含相互同心且以透射光l1的光轴为图案中心Pc的2个圆P1、P2。在圆P1与圆P2之间夹设有透射部Pt。另外，在第二标线Q2中，包含图案中心Pc的圆形的区域(圆P2的内侧的区域)为透射部Pt。

进一步，如图7所示，在第二标线Q2中，第二图案PB的图案中心Pc成为相机44的视场角中央Dc。需要说明的是，在图7中，示出了将由相机44拍摄到的第二图案图像Im2显示于GUI10的状态。在GUI10所显示的图像上，显示(也可以不显示)相机44的电子线D1、D2。

需要说明的是，第一图案PA以及第二图案PB并不限定于由相互同心的2个圆P1、P2构成的图案。例如，如图8的(a)所示，第一图案PA及第二图案PB可以由单一的圆P1构成，也可以如图8的(b)所示，由相互同心的3个圆P1、P2、P3构成。即，第一图案PA以及第二图案PB中的圆的数量是任意的。进一步，如图8的(c)所示，圆P1也可以由相互分离的多个区域构成。这样，第一图案PA以及第二图案PB并不限定于连续的形状，也可以是断续的形状。需要说明的是，上述的例子是第一图案PA与第二图案PB相同的例子，但第一图案PA与第二图案PB不需要相同，也可以彼此不同。

接着，参照图9的流程图对激光加工装置1的动作的一个例子进行说明。在激光加工装置1中，首先，至少在激光加工头3侧的装置启动后，在进行了该装置的预热以及校准之后，例如使用未图示的机械手等输送装置，在载物台2上载置对象物20，使其吸附于对象物20的载物台2上(步骤S1)。

接着，在激光加工装置1中，控制部9进行对准(步骤S2)。在步骤S2中，控制部9基于获取由对准用相机5或者对准用相机6获取的图像(例如，对象物20所具有的功能元件层22的像)时的XY位置信息，控制第一水平移动机构8A以及第二水平移动机构8B的动作，使载物台2沿着X方向以及Y方向移动，以使激光L的聚光位置对准对准位置。例如，从Z方向观察，对准位置是线路15上的加工开始位置(规定位置)。另外，在步骤S2中，控制部9获取对准时的载物台2的位置信息作为对准信息。

接着，控制部9在激光加工头3侧进行高度设定(步骤S3)。在步骤S3中，控制部9基于由相机35获取的由照明光Li得到的对象物20的激光入射面(背面21b)的像来控制第一垂直移动机构7A的动作，并使激光加工头3(即，激光聚光透镜33)沿着Z方向移动，以使激光L的聚光位置位于背面21b上。控制部9获取表示此时的背面21b的Z方向的位置的加工机侧高度设定信息。接着，通过控制部9控制第一垂直移动机构7A的动作，并以高度设定时的位置为基准，使激光加工头3沿着Z方向移动，以使激光L的聚光位置位于距背面21b规定深度的位置。关于与该高度设定相关的步骤S3，将在后面详细叙述。

接着，控制部9适当控制来自激光加工头3的激光L的开关(ON/OFF)、以及第一水平移动机构8A、第二水平移动机构8B以及载物台2的旋转驱动装置的动作，使载物台2移动，以使激光L的聚光位置沿着多条线15相对地移动。由此，沿着多条线15在对象物20的内部形成改质区域12(步骤S4)。之后，控制部9对所有的线15进行是否进行了上述加工的判定，在对所有的线15进行了上述加工的情况下，转移到内部观察。

即，在激光加工装置1中，接下来进行对象物20的内部观察。因此，在激光加工装置1中，在内部观察单元4侧的装置启动后，在进行了该装置的预热之后，控制部9控制载物台2的旋转驱动装置、第一水平移动机构8A以及第二水平移动机构8B的动作，使载物台2移动，以使对象物20位于由内部观察单元4进行的内部观察的开始位置(步骤S5)。在步骤S5中，基于在上述步骤S2中获取的对准信息以及预先设定的XYθ校正信息，控制X方向、Y方向以及θ方向上的对象物20的位置，使得透射光聚光透镜43的光轴与对象物20的对准位置(在此为线15上的加工开始位置)一致。

接下来，控制部9基于在步骤S3中获取的加工机侧高度设定信息，在内部观察单元4侧进行高度设定(步骤S6)。在步骤S6中，控制部9基于由相机44获取的由透射光l1得到的对象物20的透射光入射面(背面21b)的像和加工机侧高度设定信息，控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置位于背面21b上。控制部9获取表示此时的背面21b的Z方向的位置的第一观察侧高度设定信息。

另外，在步骤S6中，控制部9基于由相机44获取的由透射光l1得到的对象物20的透射光入射面(背面21b)的相反面(表面21a)的像，控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置位于表面21a上。控制部9获取表示此时的表面21a的Z方向的位置的第二观察侧高度设定信息。关于与这些高度设定相关的步骤S6，将在后面详细叙述。

接着，控制部9通过内部观察单元4进行对象物20的内部观察，获取多个内部图像(步骤S7)。在步骤S7中，例如在各线15的至少一个部位，在控制部9的控制下，通过内部观察单元4执行下一内部观察处理。即，利用第二垂直移动机构7B使内部观察单元4沿着Z方向移动，使透射光l1的聚光位置对准对象物20的内部的多个位置来拍摄对象物20，获取多个内部图像。将与内部观察单元4的移动量相关的信息与多个内部图像的各自建立关联，并将其作为摄像数据而获取。将这样的摄像数据的获取在相同的线15上或其它的线15上的其它部位对准透射光聚光透镜43的光轴而反复进行。

接着，控制部9基于所获取的摄像数据判定加工状态(步骤S8)。在步骤S8中，作为一个例子，通过图像识别来自动地判定多个摄像数据中的内部图像中的龟裂14的像相对鲜明的某一个(进行AI判定)。控制部9基于对判定出的该内部图像进行拍摄时的移动量计算龟裂位置。龟裂位置例如能够通过将预先设定的规定的修正系数与移动量相乘来计算。另外，控制部9基于所获取的龟裂位置等来推定改质区域12的位置等。接着，控制部9将在上述步骤S8中判定出的判定结果保存于任意的存储装置。通过控制部9，使上述步骤S8中判定出的判定结果显示于GUI10(步骤S9)。通过以上，结束处理。

接着，对上述的步骤S3中的加工机侧高度设定进行说明。在激光加工装置1中，在步骤S3中，控制部9基于相机35拍摄到的第一图案图像Im1的图像处理，以第一图案PA的像与对象物20的激光入射面(背面21b)对准的方式控制第一垂直移动机构7A。以下，首先，对控制部9进行模板匹配作为图像处理的例子进行说明。

如图10所示，在该例中，首先，控制部9将激光聚光透镜33的致动器33a设定为中心固定(步骤S31)。在此，致动器33a设置于激光聚光透镜33，用于沿着Z方向驱动激光聚光透镜33。致动器33a以被赋予基准电压时的伸长量为中心，根据施加的驱动电压的大小而伸缩，由此沿着Z方向驱动激光聚光透镜33。在步骤S31中，控制部9通过调整施加于致动器33a的驱动电压，从而将致动器33a的伸长量固定为中心值。

接着，控制部9控制第一垂直移动机构7A的动作，根据晶圆厚度(例如半导体基板21的厚度)、或保持对象物20的保持带等的输入内容，使激光加工头3(即，激光聚光透镜33)沿着Z方向移动，以使其成为所设定的Z轴位置(步骤S32)。

接着，控制部9使用AF单元36大致进行高度对准(步骤S33)。更具体而言，在步骤S33中，控制部9基于通过AF单元36检测AF用激光Lm的反射光而获取的对象物20的背面21b的高度数据(Z方向的位置数据)，控制第一垂直移动机构7A的动作而使激光加工头3沿Z方向移动，以使激光L的聚光位置位于背面21b。

接着，控制部9进行步骤S33的结果是否能够使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的判定(步骤S34)。在步骤S34的判定结果为无法使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的情况下(步骤S34：否)，移至步骤S32，使激光加工头3沿Z方向移动来调整位置。

在步骤S34的判定结果为能够使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的情况下(步骤S34：是)，控制部9进行模板匹配(步骤S35)。在步骤S35中，控制部9从照明光源R1输出照明光Li，向对象物20投影第一标线R2的第一图案PA，并且利用相机35拍摄包含该第一图案PA的像的第一图案图像Im1。接着，控制部9将第一图案PA的像作为模板图像，一边错开模板图像一边对第一图案图像Im1内进行全面扫描。然后，将与第一图案图像Im1中的模板图像的类似度最高的视场角设为该第一图案图像Im1的检测位置(像素值T(i，j))。

在此，在标线的图案为例如标线以四边形或十字形方式绕照明光Li的光轴旋转时产生姿势变化的形状的情况下，若在照明光Li的光轴的周围的标线的设置角度产生偏差，则模板图像也变化(成为倾斜的姿势)。因此，在一次图案图像内的扫描中，有时在图案图像内没有检测出模板图像(例如存在类似度不超过阈值的情况)。在这样的情况下，需要一边使模板图像的姿势一点点地旋转，一边反复实施图案图像内的扫描直到检测到模板图像为止。

与此相对，本实施方式所涉及的第一图案PA即使第一标线R2绕照明光Li的光轴旋转，也不会产生姿势变化。即，即使在照明光Li的光轴的周围的第一标线R2的设置角度产生偏差，模板图像也不变。因此，基于第一图案图像Im1的扫描的模板图像的检测所涉及的时间与照明光Li的光轴的周围的第一标线R2的设置角度有无偏差及偏移量无关而恒定。因此，在本实施方式中，不存在一边使模板图像的姿势一点点地旋转一边反复实施扫描的工序。

接着，在步骤S35中，通过一边改变Z方向的位置一边多次进行该处理，从而比较Z方向的各个第一图案图像Im1的检测位置处的与模板图像的相似度。然后，控制部9将得到了类似度最高的第一图案图像Im1的Z方向的位置设置为激光L的聚光位置对准背面21b的位置(第一图案PA的焦点对准的位置)，使激光加工头3移动到该位置。控制部9获取此时的Z方向的位置作为加工机侧高度设定信息。通过以上，加工机侧高度设定完成。此时，控制部9通过使第一图案图像Im1显示于GUI，从而能够向用户报告高度设定正常地完成的意思。

之后，控制部9通过控制第一垂直移动机构7A的动作，使激光加工头3沿着Z方向移动，以使激光L的聚光位置对准对象物20的实际进行加工的Z方向的位置(加工深度)(步骤S36)。进而，控制部9获取使激光L的聚光位置对准所希望的加工深度时的AF单元36中的背面21b的检测值(步骤S37)，从而结束处理。

接着，作为上述的步骤S3中的加工机侧高度设定的另一个例子，对控制部9利用边缘检测作为图像处理的例子进行说明。如图11所示，在该例子中，首先，控制部9接受检测框的指定(步骤S41)。如图14所示，在对象物20的背面21b包含形成有功能元件22a的区域和切割道区域23。在形成有功能元件22a的区域和切割道区域23中，由于高度不同(存在阶梯差)，因此若使第一图案PA的焦点对准切割道区域23，则在形成有功能元件22a的区域中第一图案PA模糊。因此，检测框Gd优选设定于切割道区域23。在此，控制部9通过GUI10接受来自用户的输入，由此能够接受检测框Gd的指定。或者，控制部9也可以不接受用户的输入而自动地设定适当的检测框Gd。

接着，控制部9与步骤S31同样地，将激光聚光透镜33的致动器33a设定为中心固定(步骤S42)。接下来，控制部9与步骤S32同样地控制第一垂直移动机构7A的动作，根据晶圆厚度(例如半导体基板21的厚度)、保持对象物20的保持带等的输入内容，使激光加工头3(即，激光聚光透镜33)沿着Z方向移动，以使其成为所设定的Z轴位置(步骤S43)。

接着，控制部9与步骤S33同样地，使用AF单元36大致进行高度对准(步骤S44)。接着，控制部9进行步骤S44的结果是否能够使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的判定(步骤S45)。在步骤S45的判定结果为无法使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的情况下(步骤S45：否)，移至步骤S43，使激光加工头3沿Z方向移动来调整位置。

在步骤S45的判定结果为能够使激光L的聚光位置与背面21b大致一致的情况下(步骤S45：是)，控制部9进行边缘检测(步骤S46)。在步骤S46中，控制部9从照明光源R1输出照明光Li，向对象物20投影第一标线R2的第一图案PA，并且通过相机35获取包含该第一图案PA的像的第一图案图像Im1。接着，控制部9在相当于第一图案图像Im1的检测框Gd的区域中，检测第一图案PA的边缘。在边缘的检测中，例如，作为利用了2次微分的边缘检测，能够使用拉普拉斯滤波器。然后，控制部9对检测出的边缘的锐度进行评分。

控制部9对在Z方向的多个位置获取的第一图案图像Im1进行以上的处理，并且对第一图案图像Im1间的得分进行比较。由此，控制部9从Z方向的多个位置检测激光L的聚光位置与背面21b对准的位置(第一图案PA的焦点对准的位置)，使激光加工头3移动到该位置。需要说明的是，在此，以在步骤S46中检测出第一图案PA的边缘为前提进行了说明，但根据检测框Gd的指定，有时优选不检测出边缘。

因此，在接下来的步骤中，控制部9进行在步骤S46中是否检测到第一图案PA的边缘的判定(步骤S47)。在步骤S47的判定结果为未检测到第一图案PA的边缘的情况下(步骤S47：否)，控制部9接受不同的检测框Gd的再指定，或者自动再指定不同的检测框Gd(步骤S50)，再次执行步骤S46中的边缘检测。需要说明的是，在进行检测框Gd的再设定的次数超过了一定数量的情况下，控制部9也可以对GUI10进行错误显示等，向用户报告边缘检测困难的意思。

另一方面，在步骤S47的判定结果为检测到第一图案PA的边缘的情况下(步骤S47：是)，控制部9与步骤S36同样地，通过控制第一垂直移动机构7A的动作，使激光加工头3沿着Z方向移动，以使激光L的聚光位置对准对象物20的实际进行加工的Z方向的位置(加工深度)(步骤S48)。并且，控制部9与步骤S37同样地，获取使激光L的聚光位置对准所希望的深度时的AF单元36中的背面21b的检测值(步骤S49)，结束处理。

如上所述，在激光加工装置1中，通过控制部9的图像处理，进行加工机侧高度设定。

接着，对上述步骤S6中的观察侧高度设定进行说明。在激光加工装置1中，在步骤S6中，控制部9基于相机44拍摄到的第二图案图像Im2的图像处理，控制第二垂直移动机构7B，以使第二图案PB的像与对象物20的激光入射面(背面21b)和/或激光入射面的相反面(表面21a)一致。以下，首先，对控制部9进行模板匹配作为图像处理的例子进行说明。

如图12所示，在该例子中，首先，控制部9获取表面Z轴信息(步骤S61)。表面Z轴信息是指在加工机侧高度设定的步骤S35中获取的加工机侧高度设定信息，是表示激光L的聚光位置与对象物20中的激光入射面即背面21b一致的Z方向的位置(第一垂直移动机构7A的移动量)的信息。

接着，控制部9基于表面Z轴信息控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置位于对象物20的透射光入射面即背面21b(步骤S62)。

接着，控制部9进行模板匹配(步骤S63)。在步骤S63中，控制部9从透射光源41输出透射光l1，向对象物20投影第二标线Q2的第二图案PB，并且通过相机44获取包含该第二图案PB的像的第二图案图像Im2。接着，控制部9将第二图案PB的像作为模板图像，进行模板匹配。关于模板匹配，与步骤S35相同。由此，控制部9将得到了相似度最高的第二图案图像Im2的Z方向的位置作为透射光l1的聚光位置对准背面21b的位置(第二图案PB的焦点对准的位置)，使内部观察单元4移动到该位置。控制部9获取表示此时的背面21b的Z方向的位置的信息作为第一观察侧高度设定信息。

接着，控制部9获取对象物20中的半导体基板21(晶圆)的厚度(步骤S64)。在此，控制部9能够通过经由GUI10的用户的输入来获取半导体基板21的厚度。

接着，控制部9通过控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿Z方向移动与在步骤S64中获取的半导体基板21的厚度相应的移动量(步骤S65)。由此，透射光l1的聚光位置与对象物20的透射光入射面即背面21b的相反面(表面21a)大致一致。

接着，控制部9进行模板匹配(步骤S66)。在步骤S66中，控制部9从透射光源41输出透射光l1，向对象物20投影第二标线Q2的第二图案PB，并且通过相机44获取包含该第二图案PB的像的第二图案图像Im2。接着，控制部9将第二图案PB的像作为模板图像，进行模板匹配。关于模板匹配，与步骤S35相同。由此，控制部9将得到相似度最高的第二图案图像Im2的Z方向的位置设为透射光l1的聚光位置与表面21a一致的位置(第二图案PB的焦点对准的位置)。控制部9获取表示此时的表面21a的Z方向的位置的信息作为第二观察侧高度设定信息。

然后，控制部9基于表示背面21b的Z方向的位置的第一观察侧高度设定信息和表示表面21a的Z方向的位置的第二观察侧高度设定信息，控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置成为Z方向的期望的观察位置(步骤S67)，结束处理。

如上所述，本实施方式所涉及的第二图案PB即使第二标线Q2绕透射光l1的光轴周围旋转，也不会产生姿势变化。即，即使在透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的设置角度产生偏差，模板图像也不变。因此，基于第二图案图像Im2的扫描的模板图像的检测所涉及的时间与透射光l1的光轴周围的第二标线Q2的设置角度有无偏差及偏移量无关而恒定。在此，由于对背面21b和表面21a的各自进行合计2次的模板匹配，所以使模板图像的检测所涉及的时间恒定的效果变得更大。

接着，作为上述步骤S6中的观察侧高度设定的另一个例子，对控制部9利用边缘检测作为图像处理的例子进行说明。如图13所示，在该例中，首先，控制部9与步骤S41同样地接受检测框的指定(步骤S71)。

接着，控制部9与步骤S61同样地获取表面Z轴信息(步骤S72)。接着，控制部9与步骤S62同样地，基于表面Z轴信息，控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置位于对象物20的透射光入射面即背面21b(步骤S73)。

接着，控制部9进行边缘检测(步骤S74)。在步骤S74中，控制部9从透射光源41输出透射光l1，向对象物20投影第二标线Q2的第二图案PB，并且通过相机44获取包含该第二图案PB的像的第二图案图像Im2。接着，控制部9在第二图案图像Im2的检测框Gd中检测第二图案PB的边缘。在边缘的检测中，例如，作为利用了2次微分的边缘检测，能够使用拉普拉斯滤波器。然后，控制部9对检测出的边缘的锐度进行评分。

控制部9对在Z方向的多个位置获取的第二图案图像Im2进行以上的处理，并且对第二图案图像Im2间的得分进行比较。由此，控制部9从Z方向的多个位置检测透射光l1的聚光位置对准背面21b的位置(第二图案PB的焦点对准的位置)，使内部观察单元4移动到该位置。控制部9获取表示此时的背面21b的Z方向的位置的信息作为第一观察侧高度设定信息。需要说明的是，在此，以在步骤S74中检测出第二图案PB的边缘为前提进行了说明，但根据检测框Gd的指定，有时优选不检测出边缘。

因此，在接下来的步骤中，控制部9进行在步骤S74中是否检测到第二图案PB的边缘的判定(步骤S75)。在步骤S75的判定结果为未检测出第二图案PB的边缘的情况下(步骤S75：否)，控制部9接受不同的检测框Gd的再指定，或者自动再指定不同的检测框Gd(步骤S81)，再次执行步骤S74中的边缘检测。需要说明的是，在进行检测框Gd的再设定的次数超过了一定数量的情况下，控制部9对GUI10进行错误显示等。也可以向用户报告边缘检测困难的意思。

另一方面，在步骤S75的判定结果为检测到第二图案PB的边缘的情况下(步骤S75：是)，控制部9与步骤S64同样地获取对象物20中的半导体基板21(晶圆)的厚度(步骤S76)。

接着，控制部9通过控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿Z方向移动与在步骤S76中获取的半导体基板21的厚度相应的移动量(步骤S77)。由此，透射光l1的聚光位置与对象物20的透射光入射面即背面21b的相反面(表面21a)大致一致。

接下来，控制部9进行边缘检测(步骤S78)。关于边缘检测，与步骤S74相同。由此，控制部9得到相似度最高的第二图案图像Im2的Z方向的位置是透射光l1的聚光位置与表面21a一致的位置(第二图案PB的焦点对准的位置)。控制部9获取表示此时的表面21a的Z方向的位置的信息作为第二观察侧高度设定信息。

在接下来的步骤中，控制部9与步骤S75同样地，进行在步骤S78中是否检测到第二图案PB的边缘的判定(步骤S79)。在步骤S79的判定结果为未检测出第二图案PB的边缘的情况下(步骤S79：否)，控制部9接受不同的检测框Gd的再指定，或者自动再指定不同的检测框Gd(步骤S82)，再次执行步骤S78中的边缘检测。需要说明的是，在进行检测框Gd的再设定的次数超过了一定数量的情况下，控制部9对GUI10进行错误显示等。也可以向用户报告边缘检测困难的意思。

然后，控制部9基于表示背面21b的Z方向的位置的第一观察侧高度设定信息和表示表面21a的Z方向的位置的第二观察侧高度设定信息，控制第二垂直移动机构7B的动作，使内部观察单元4沿着Z方向移动，以使透射光l1的聚光位置成为Z方向的期望的观察位置(步骤S80)，结束处理。

如以上说明的那样，本实施方式所涉及的激光加工装置1除了用于进行激光加工的光源31之外，还具备对第一标线R2照射照明光Li的照明光源R1。因此，在高度设定时，对第一标线R2照射照明光Li，并且利用通过了第一标线R2的照明光Li将第一标线R2的投影像成像于对象物20，由此能够将第一图案PA投影于对象物20。因此，如果对投影到对象物20上的第一图案PA进行拍摄，则能够使用通过该拍摄而得到的第一图案图像Im1来检测对象物20的激光入射面。

在此，第一图案PA不具有相对于照明光Li的光轴的周围的第一标线R2的旋转角度的依赖性。因此，无论第一标线R2的该光轴的周围的旋转角度如何，投影于对象物20的第一图案PA的姿势(第一图案图像Im1内的姿势)都不变化。因此，即使照明光Li的光轴的周围的第一标线R2的设置角度存在偏差，也不会给用户带来不协调感、或基于图像处理的第一图案PA的检测所涉及的时间变长。因此，在设置第一标线R2时，不需要调整照明光Li的光轴周围的旋转角度。其结果，在激光加工装置1中，第一标线R2的设置变得容易。

另外，在本实施方式所涉及的激光加工装置1中，用于投影第一图案PA的投影光学***包含用于将基于照明光Li的第一图案PA的像成像于对象物20的激光聚光透镜33。并且，相机35通过检测从对象物20经由激光聚光透镜33入射的照明光Li，获取第一图案图像Im1。因此，在用于投影第一图案PA的投影光学***中，共用用于将激光L聚光于对象物20的激光聚光透镜33而削减部件数量。

另外，在本实施方式所涉及的激光加工装置1中，从照明光Li的光轴方向观察，第一标线R2包含：透射部Pt，其使照明光Li透射；以及第一图案PA，其通过使照明光Li的透射率比透射部Pt低，从而在对象物20形成阴影。第一图案PA包含以照明光Li的光轴为图案中心Pc的至少1个圆P1、P2。并且，在第一标线R2中，从光轴方向观察，包含图案中心Pc的圆形的区域成为透射部Pt，并且图案中心Pc成为相机35的视场角中央Dc。

如上所述，当在投影光学***中共用激光聚光透镜33时，激光L的反射光与照明光Li一起经由激光聚光透镜33入射到相机35。因此，在由相机35获取的第一图案图像Im1中产生激光L的光斑。因此，通过以不形成阴影的方式将第一图案PA的图案中心Pc设为透射部Pt，且设为相机35的视场角中央Dc，从而能够通过该图案中心Pc与激光L的光斑的位置的比较来确认激光L的光轴偏移。

另外，本实施方式所涉及的激光加工装置1具备：第一垂直移动机构7A，其使激光加工头3沿着与对象物20的激光入射面(背面21b)交叉的Z方向移动；以及控制部9，其基于第一图案图像Im1的图像处理，以第一图案PA的像与背面21b对准的方式控制第一垂直移动机构7。因此，能够基于第一图案图像Im1的图像处理，调整激光加工头3的Z方向的位置。特别地，如上所述，在激光加工装置1中，与第一标线R2的光轴周围的旋转角度无关地，投影于对象物20的第一图案PA的姿势(第一图案图像Im1内的姿势)不变化。因此，能够避免由第一图案PA的姿势的偏差引起的图像处理的长时间化。

另外，本实施方式所涉及的激光加工装置1具备用于进行对象物20的观察的观察装置。观察装置具有：透射光源41，其输出对对象物20具有透射性的透射光l1；透射光聚光透镜43，其用于将透射光l1聚光于对象物20；第二标线Q2，其配置于透射光源41与透射光聚光透镜43之间的透射光l1的光路上，并具有投影于对象物20的第二图案PB；透镜Q3和透射光聚光透镜43(第二投影光学***)，其包含透射光聚光透镜43，并利用通过了第二标线Q2的透射光l1将第二标线Q2的投影像成像于对象物20，从而将第二图案PB投影于对象物20；以及44相机，其通过检测从对象物20经由透射光聚光透镜43入射的透射光l1，从而获取由透射光l1得到的对象物20的观察图像和包含第二图案PB的像的第二图案图像Im2。透射光聚光透镜43将由透射光l1得到的第二图案PB的像成像于对象物20。第二图案PB具有相对于透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的旋转角度不具有依赖性的形状。

这样，相对于激光加工装置1，具备用于进行对象物的观察的观察装置，关于该观察装置，也在用于进行对象物20的观察的透射光l1的光路上设置有第二标线Q2。而且，投影于对象物20的第二标线Q2的第二图案PB相对于透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的旋转角度不具有依赖性。

因此，与第二标线Q2的该光轴的周围的旋转角度无关地，投影于对象物20的第二图案PB的姿势(第二图案图像Im2内的姿势)不变化。因此，即使在透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的设置角度存在偏差，也不会给用户带来不适感或者基于图像处理的第二图案PB的检测所涉及的时间变长。因此，在设置第二标线Q2时，不需要调整透射光l1的光轴周围的旋转角度。这样，在激光加工装置1中，也能够容易地设置观察装置的第二标线Q2。

另外，在本实施方式所涉及的激光加工装置1中，观察装置具有：第二垂直移动机构7B，其使至少包含透射光源41、透射光聚光透镜43、第二标线Q2、第二投影光学***以及相机44的内部观察单元4沿着与对象物20的透射光入射面(背面21b)交叉的Z方向移动；以及控制部9，其基于第二图案图像Im2的图像处理，控制第二垂直移动机构7B，以使第二图案PB的像与背面21b和/或对象物20的透射光入射面相反侧的表面21a对准。因此，能够基于第二图案图像Im2的图像处理，进行内部观察单元4的Z方向的位置调整。特别地，如上所述，在激光加工装置1中，无论第二标线Q2的光轴周围的旋转角度如何，投影于对象物20的第二图案PB的姿势(第二图案图像内的姿势)都不变化。因此，能够避免因第二图案PB的姿势的偏差而引起的图像处理的长时间化。

在此，在控制部9对内部观察时的高度设定进行边缘处理的情况下，起到进一步的效果。如图14所示，在内部观察时，在对象物20的切割道区域23已经形成有改质区域12以及从改质区域12延伸的龟裂14。在使用了透射光l1的内部观察中，在第二图案图像Im2内检测出在切割道区域23中产生龟裂14(以及改质区域12的痕迹)的像。

因此，如现有的标线那样，若图案PD的形状为在相互交叉的2个方向上延伸的十字状的形状时，则图案PD中的沿着一个方向(加工行进方向)的部分会与龟裂14重叠。因此，在现有的标线中，仅在图案PD中的另一方向(与加工行进方向交叉的方向)上延伸的一部分被用于边缘检测。与此相对，在本实施方式所涉及的第二标线Q2的第二图案PB中，能够将位于切割道区域23的圆弧状的部分的大部分用于边缘检测。因此，检测面积得到提高，边缘检测的精度提高。

以上的实施方式对本公开的一个方面进行了说明。因此，本公开并不限定于上述一个侧面，能够变形。

例如，如图15所示，在内部观察时，能够将第二标线Q2的第二图案PB配置于切割道区域23且与成为内部观察的对象的判定部位Ed不同的位置。由此，在对由透射光l1得到的对象物20的观察图像进行拍摄时，能够抑制第二图案PB被投影到判定部位Ed，并抑制观察精度的降低。

另外，在上述实施方式中，对激光加工装置1具备包含内部观察单元4的观察装置的方式进行了说明。即，在上述实施方式所涉及的激光加工装置1中，由载物台2、激光加工头3、第一垂直移动机构7A、第一水平移动机构8A、第二水平移动机构8B以及控制部9构成加工机，并且由载物台2、内部观察单元4、第二垂直移动机构7B、第一水平移动机构8A、第二水平移动机构8B以及控制部9构成观察装置。即，在上述实施方式中，激光加工装置1构成为在加工机和观察装置中相互局部地使要素共通化。但是，也可以分别构成加工机和观察装置。

在该情况下，观察装置为独立于加工机的其它装置。该情况下的观察装置是(a)用于利用透射对象物20的透射光l1对对象物20进行观察的装置，其包含：(b)透射光源41，其输出对对象物20具有透射性的透射光l1；(c)透射光聚光透镜43，其用于将透射光l1聚光于对象物20；(d)第二标线Q2，其配置于透射光源41与透射光聚光透镜43之间的透射光l1的光路上，并具有投影于对象物20的第二图案PB；(e)第二投影光学***，其包含透射光聚光透镜43，利用通过了第二标线Q2的透射光l1将第二标线Q2的投影像成像于对象物20，由此将第二图案PB投影于对象物20；以及(f)相机44，其通过检测从对象物20经由透射光聚光透镜43入射的透射光l1，从而获取由透射光l1得到的对象物20的观察图像和包含第二图案PB的像的第二图案图像Im2。此时，(g)第二图案PB具有相对于透射光l1的光轴的周围的第二标线Q2的旋转角度不具有依赖性的形状。

另外，观察装置具备：(h)第二垂直移动机构7B，其使至少包含透射光源41、透射光聚光透镜43、第二标线Q2、第二投影光学***、以及相机44的内部观察单元4沿着与对象物20的透射光入射面交叉的Z方向移动；以及(i)控制部9，其基于第二图案图像Im2的图像处理，以使第二图案PB的像与透射光入射面和/或对象物20的透射光入射面相反侧的面对准的方式控制第二垂直移动机构7B。

另外，在观察装置中，(j)控制部9从透射光源41输出透射光l1，向对象物20投影第二标线Q2的第二图案PB，并且通过相机44获取包含该第二图案PB的像的第二图案图像Im2。另外，(k)控制部9进行使用了第二图案PB的像作为模板图像的模板匹配作为第二图案图像Im2的图像处理。由此，(l)控制部9控制第二Z轴移动部，以使第二图案PB的像与透射光入射面和/或对象物20的透射光入射面相反侧的面对准。

或者，在观察装置中，(j)控制部9从透射光源41输出透射光l1，向对象物20投影第二标线Q2的第二图案PB，并且通过相机44获取包含该第二图案PB的像的第二图案图像Im2。另外，(k)控制部9在第二图案图像Im2的检测框Gd中进行第二图案PB的边缘检测作为第二图案图像Im2的图像处理。由此，(l)控制部9通过在Z方向的多个位置处的第二图案图像Im2间对表示检测出的边缘的锐度的得分进行比较，从而检测透射光l1的聚光位置与透射光入射面和/或相反面对准的位置(第二图案PB的焦点对准的位置)。然后，(m)控制部9控制第二垂直移动机构7B使内部观察单元4移动，以使透射光l1的聚光位置与该检测出的位置对准。需要说明的是，在观察装置中，(n)检测框Gd以及第二图案PB能够配置于切割道区域23。

Claims (6)

1.一种激光加工装置，其中，

所述激光加工装置是用于通过对对象物照射激光而在所述对象物上形成改质区域的激光加工装置，

所述激光加工装置具备：

支撑部，其支撑所述对象物；

激光光源，其输出所述激光；

第一聚光透镜，其将所述激光聚光于被所述支撑部支撑的所述对象物；

第一标线，其具有投影于所述对象物的第一图案；

照明光源，其对所述第一标线照射照明光；

第一投影光学***，其通过利用通过了所述第一标线的所述照明光使所述第一标线的投影像成像于所述对象物，从而将所述第一图案投影于所述对象物；

第一相机，其拍摄投影于所述对象物的所述第一图案的像而获取第一图案图像；以及

显示部，其显示所述第一图案图像，

所述第一图案具有相对于所述照明光的光轴的周围的所述第一标线的旋转角度不具有依赖性的形状。

2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述第一投影光学***包含用于将由所述照明光得到的所述第一图案的像成像于所述对象物的所述第一聚光透镜，

所述第一相机通过检测从所述对象物经由所述第一聚光透镜而入射的所述照明光来获取所述第一图案图像。

3.根据权利要求2所述的激光加工装置，其中，

所述第一标线包括：透射部，从所述照明光的光轴方向观察，透射所述照明光；以及所述第一图案，通过使所述照明光的透射率低于所述透射部，从而在所述对象物上形成阴影，

所述第一图案包含以所述光轴为图案中心的至少1个圆，

在所述第一标线中，从所述光轴方向观察，包含所述图案中心的圆形的区域成为所述透射部，并且所述图案中心成为所述第一相机的视场角中央。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的激光加工装置，其中，

具备：

第一Z轴移动部，其使激光加工头沿着与所述对象物的激光入射面交叉的Z方向移动，所述激光加工头至少包含所述第一聚光透镜、所述第一标线、所述照明光源、所述第一投影光学***及所述第一相机；和

第一控制部，其基于所述第一图案图像的图像处理，控制所述第一Z轴移动部以使所述第一图案的像与所述激光入射面一致。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光加工装置，其中，

具备观察装置，其用于进行所述对象物的观察，

所述观察装置具有：

透射光源，其向所述对象物输出具有透射性的透射光；

第二聚光透镜，其用于将所述透射光聚光于所述对象物；

第二标线，其配置在所述透射光源与所述第二聚光透镜之间的所述透射光的光路上，并具有投影到所述对象物的第二图案；

第二投影光学***，其包含所述第二聚光透镜，并通过利用通过了所述第二标线的所述透射光将所述第二标线的投影像成像于所述对象物，从而将所述第二图案投影到所述对象物；以及

第二相机，其通过检测从所述对象物经由所述第二聚光透镜入射的所述透射光，从而获取由所述透射光得到的所述对象物的观察图像和包含所述第二图案的像的第二图案图像，

所述第二图案具有相对于所述透射光的光轴的周围的所述第二标线的旋转角度不具有依赖性的形状。

6.根据权利要求5所述的激光加工装置，其中，

所述观察装置具有：

第二Z轴移动部，其使观察单元沿着与所述对象物的透射光入射面交叉的Z方向移动，所述观察单元至少包含所述透射光源、所述第二聚光透镜、所述第二标线、所述第二投影光学***及所述第二相机；以及

第二控制部，其基于所述第二图案图像的图像处理，控制所述第二Z轴移动部以使所述第二图案的像与所述透射光入射面和/或所述对象物的与所述透射光入射面相反侧的面一致。

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