JP7210871B2 - レーザー加工方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明はレーザー加工方法及び装置に係り、被加工物の内部に亀裂を形成して被加工物を割断するレーザー加工方法及び装置に関する。

従来、シリコン等の被加工物の内部に集光点を合わせてレーザー光を切断予定ラインに沿って照射し、加工ラインに沿って被加工物内部に切断の起点となる改質領域を形成するレーザー加工装置（レーザーダイシング装置ともいう。）が知られている。改質領域が形成された被加工物は、その後、エキスパンドやブレーキングといった割断プロセスによって分割予定ラインで割断されて個々のチップに分断される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－１９３２８４号公報

ところで、レーザーダイシング装置により被加工物に改質領域を形成すると、その改質領域から被加工物の深さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。その亀裂が被加工物の内部で十分に伸展している場合には、割断プロセスにおいてチップへの分断を適正に行うことが可能である。一方、亀裂の伸展が不十分な場合には、チップの割断面が割断予定ラインに対して曲がったり（蛇行）、チッピングが発生しやすくなる。

チップの割断面の蛇行及びチッピングの発生を防止するためには、レーザー加工におけるレーザーの強度及び照射時間等の条件（以下、加工条件という。）を最適化する必要がある。従来は、被加工物に対するレーザー加工、割断、割断面の観察及び評価並びに加工条件の再設定を繰り返し実施することにより、最適な加工条件を決定していた。上記のような加工条件の決定は、時間及びコストがかかる。

また、最適な加工条件の決定後に、装置の状態の経時的な変化等に起因して、加工品質が低下する場合がある。しかしながら、被加工物の加工が開始されると、割断するまで品質の検査を行うことができないため、加工品質の低下の検知には時間がかかる。例えば、被加工物１枚当たりの加工時間は５分から４０分程度であるのに対して、レーザー加工後の被加工物の割断が行われるのは数日後になる場合がある。この場合、加工品質の低下が生じた後にも、被加工物のレーザー加工が連続的に行われることになり、不良品の数が膨大になる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被加工物のレーザー加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能であり、かつ、加工品質の低下を迅速に検知することが可能なレーザー加工方法及び装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係るレーザー加工方法は、被加工物が載置されたステージを、レーザー加工を行うための加工位置に配置して、レーザー加工により被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工工程と、ステージを、亀裂の検出及び測定を行うための測定位置に配置して、測定位置において、改質領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出工程と、亀裂の検出結果を、レーザー加工の加工条件にフィードバックして、レーザー加工の加工条件を変更するフィードバック工程とを備える。

第１の態様によれば、加工位置と測定位置との間でステージを移動可能としたので、レーザー加工機の装置状態の変化に起因する加工品質の低下を迅速に検知することが可能になる。さらに、第１の態様によれば、被加工物のレーザー加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能である。

本発明の第２の態様に係るレーザー加工方法は、第１の態様において、被加工物の所定本数の分割予定ラインに対するレーザー加工が終了するごと、又は所定枚数の被加工物に対するレーザー加工が終了するごとに、レーザー加工工程、亀裂検出工程及びフィードバック工程を繰り返すようにしたものである。

第２の態様によれば、レーザー加工機の装置状態の変化に起因する加工品質の低下を迅速に検知して、加工条件にフィードバックする（反映させる）ことが可能になる。

本発明の第３の態様に係るレーザー加工方法は、第１又は第２の態様のフィードバック工程において、亀裂の解析結果に応じて、加工条件のうち、レーザー加工におけるレーザー光の強度、照射時間及び被加工物の深さ方向における集光点の数のうちの少なくとも１つを変更するようにしたものである。

本発明の第４の態様に係るレーザー加工方法は、第１から第３の態様のいずれかにおいて、亀裂検出工程は、光源部から主光軸に沿って出射された検出光を被加工物に照射して被加工物からの第１の反射光を検出し、第１の反射光に対応する検出信号に基づき、被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、光源部から出射され、主光軸から偏心した検出光により被加工物を偏射照明して被加工物からの第２の反射光を検出し、第２の反射光に対応する検出信号に基づき、界面位置を基準として被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する工程とを備える。

本発明の第５の態様に係るレーザー加工方法は、第４の態様の亀裂検出工程において、検出光の偏射照明の方法を切り替えて亀裂深さを複数回検出し、複数回の亀裂深さの検出結果の平均値を算出するようにしたものである。

本発明の第６の態様に係るレーザー加工装置は、被加工物が載置されたステージを、レーザー加工を行うための加工位置に配置して、レーザー加工により被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工機と、ステージを、亀裂の検出及び測定を行うための測定位置に配置して、測定位置において、改質領域から伸展した亀裂を検出する亀裂測定器と、レーザー加工機のレーザー加工用光学系及び亀裂測定器の測定用光学系と、ステージとを相対的に移動させる駆動部と、亀裂の検出結果を、レーザー加工の加工条件にフィードバックして、レーザー加工の加工条件を変更するフィードバック手段と、を備える。

本発明の第７の態様に係るレーザー加工方法は、第６の態様において、レーザー加工用光学系と測定用光学系とは、一体的に移動可能に取り付けられているようにしたものである。

本発明によれば、加工位置と測定位置との間でステージを移動可能としたので、レーザー加工機の装置状態の変化に起因する加工品質の低下を迅速に検知することが可能になる。さらに、本発明によれば、被加工物のレーザー加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工装置の外観を示す側面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工装置を示すブロック図である。 図３は、亀裂測定器を示すブロック図である。 図４は、被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図である。 図５は、被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図である。 図６は、被加工物に対して検出光の偏射照明が行われたときの様子を示した図である。 図７は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図８は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図９は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図１０は、被加工物からの反射光が集光レンズ瞳に到達する経路を説明するための図である。 図１１は、亀裂の検出信号を示すグラフである（図１２に対応）。 図１２は、亀裂の形成状態を示す断面図である。 図１３は、亀裂の検出信号を示すグラフである（図１４に対応）。 図１４は、亀裂の形成状態を示す断面図である。 図１５は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。 図１６は、亀裂検出工程を示すフローチャートである。 図１７は、フィードバック工程を示すフローチャートである。 図１８は、本発明の第２の実施形態に係るレーザー加工装置の外観を示す側面図である。 図１９は、本発明の第２の実施形態に係るレーザー加工装置を示すブロック図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るレーザー加工方法及び装置の実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
（レーザー加工装置及びレーザー加工機）
まず、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工装置の外観を示す側面図である。なお、以下の説明では、被加工物Ｗが載置されるステージＳＴをＸＹ平面と平行な平面とし、Ｚ方向を被加工物Ｗの深さ方向とする３次元直交座標系を用いる。

本実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザー加工機本体１２、亀裂測定器本体５２及びステージＳＴを含んでいる。

レーザー加工機本体１２は、ステージＳＴ上に載置された被加工物Ｗにレーザー光を照射して、被加工物Ｗの内部に改質領域を形成するためのレーザー光源１４及びレーザー照明光学系１６（図２参照）を含んでいる。被加工物Ｗの内部に改質領域が形成されると、その改質領域を起点として被加工物Ｗの深さ方向に亀裂が伸展する。

亀裂測定器本体５２は、レーザー加工機本体１２によってレーザー加工された被加工物Ｗの内部の亀裂を検出し、亀裂の形成位置、例えば、Ｚ方向の深さ位置及び長さを測定するための各種の光学系（図３参照）を含んでいる。

図１に示すように、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２は、ともに略直方体状であり、亀裂測定器本体５２は、レーザー加工機本体１２の前面（－Ｘ側の面）に固定されている。

図２に示すように、レーザー加工機本体１２は、Ｚ駆動部３２及びＹ駆動部３４（図３参照）によってそれぞれＺ方向及びＹ方向に移動可能に取り付けられており、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２は、Ｚ方向及びＹ方向に沿って一体的に移動可能となっている。また、図１に示すように、ステージＳＴは、Ｘ駆動部３６（図３参照）によってＸ方向に移動可能となっている。

本実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２をＹＺ方向に移動させ、ステージＳＴをＸ方向に移動させることにより、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２と、ステージＳＴとを相対的に移動させる。これにより、ステージＳＴに載置された被加工物Ｗの所望の位置においてレーザー加工を行ったり、亀裂の検出を行うことが可能となっている。

なお、本実施形態では、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２を略直方体状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。本実施形態に係るレーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２は、一体的に移動可能であれば、どのような外観形状であってもよい。

また、本実施形態では、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２をＹＺ方向に移動可能に取り付けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２をＸＹＺ方向に移動可能として、ステージＳＴを固定してもよいし、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２を固定して、ステージＳＴをＸＹＺ方向に移動可能としてもよい。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工装置を示すブロック図である。図２に示すように、本実施形態に係るレーザー加工装置１は、レーザー加工機１０、亀裂測定器５０及び駆動部３０を含んでいる。

レーザー加工機１０は、レーザー光源１４、レーザー照明光学系１６、レーザー加工機制御部２０、操作部２２及び表示部２４を含んでいる。レーザー光源１４及びレーザー照明光学系１６（以下、レーザー加工用光学系）は、レーザー加工機本体１２内に設けられている。

レーザー光源１４は、被加工物Ｗの内部に改質領域を形成するためのレーザー光を出力する光源である。レーザー光源１４としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）を用いることができる。

レーザー照明光学系１６は、レーザー光源１４から出力されたレーザー光を被加工物Ｗに導光するための導光レンズと、被加工物Ｗの内部の所望の深さ位置に集光させるための集光レンズとを含んでいる。

レーザー加工機制御部２０は、レーザー加工機１０の各部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）及びストレージデバイス（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive））を含んでいる。レーザー加工機制御部２０は、操作部２２を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号をレーザー加工機１０の各部に送信して各部の動作を制御する。レーザー加工機制御部２０は、例えば、パーソナルコンピュータ又はワークステーションであってもよい。レーザー加工機制御部２０は、亀裂測定器５０の亀裂測定器制御部５００と通信可能に接続されている。

操作部２２は、操作者からの操作入力を受け付ける部材である。操作部２２としては、例えば、キーボード、並びにマウス及びタッチパネル等のポインティングデバイスを用いることができる。

表示部２４は、レーザー加工機１０の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像（例えば、亀裂の検出結果等）を表示する装置である。表示部２４としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。

亀裂測定器５０は、亀裂測定器本体５２に加えて、亀裂測定器制御部５００、操作部５０６及び表示部５０８を含んでいる。亀裂測定器本体５２には、亀裂検出のための各種の光学系（図３に示す光源部１００、照明光学系２００、界面検出用光学系３００、亀裂検出用光学系４００、フォーカス調整機構５０２及び集光レンズ５０４。以下、これらを総称して測定用光学系という。）が設けられている。亀裂測定器５０については、図３を参照して後述する。

駆動部３０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を含んでいる。Ｚ駆動部３２は、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２をＺ方向に沿って移動させるための駆動機構（例えば、モータ）を含んでいる。Ｙ駆動部３４は、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２をＹ方向に沿って移動させるための駆動機構（例えば、モータ）を含んでいる。Ｘ駆動部３６は、ステージＳＴをＸ方向に沿って移動させるための駆動機構（例えば、モータ）を含んでいる。

レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２と、ステージＳＴとの相対位置を調整する。これにより、被加工物Ｗが載置されたステージＳＴが、レーザー加工機１０によりレーザー加工を行う加工位置と、亀裂測定器５０により亀裂検出を行う測定位置との間を相対的に移動可能となっている。

レーザー加工時には、レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、ステージＳＴを加工位置に配置する。そして、レーザー加工機制御部２０は、レーザー光源１４及びレーザー照明光学系１６を制御して、被加工物Ｗにレーザー光を照射して、分割予定ラインに沿って被加工物Ｗの内部に改質領域を形成する。

亀裂の検出時には、レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、ステージＳＴを測定位置に配置する。そして、レーザー加工機制御部２０は、亀裂測定器制御部５００に対して、被加工物Ｗの内部の亀裂を検出する指示（測定依頼）を送信する。

亀裂測定器制御部５００は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂を検出する。亀裂測定器制御部５００は、亀裂の検出結果を解析して、被加工物Ｗの内部における亀裂の形成状態（伸展長さ及び位置等）を判定する（図１１から図１４参照）。この亀裂の解析結果は、亀裂測定器制御部５００からレーザー加工機制御部２０に送信される。

レーザー加工機制御部２０（フィードバック手段）は、亀裂の解析結果に基づいて、亀裂の伸展が十分であるか否かを判定する。そして、レーザー加工機制御部２０は、亀裂の伸展が不十分であると判定した場合、亀裂の解析結果をレーザー加工の加工条件にフィードバックして、レーザー加工の加工条件を変更する。すなわち、レーザー加工機制御部２０は、亀裂の解析結果に基づいて、レーザー加工におけるレーザーの強度及び照射時間等の加工条件について最適な条件を求めて、次の被加工物Ｗのレーザー加工に適用する。レーザー加工機制御部２０は、被加工物Ｗの材質及び厚さごとに、レーザー光の強度及び照射時間と、亀裂の形成状態（伸展長さ及び位置等）との関係を示す加工条件データを記憶している。レーザー加工機制御部２０は、操作部２２から入力された被加工物Ｗの材質及び厚さと、亀裂の解析結果に基づいて、レーザー光の強度及び照射時間と、亀裂の形成状態との関係を変更することにより、この加工条件データを最適化する。具体的には、亀裂の伸展が不十分な場合には、レーザー加工機制御部２０は、例えば、レーザー光の強度を強くしたり、照射時間を長くしたり、又は被加工物Ｗの深さ方向のレーザーの集光点の数（図１２及び図１４参照）を増加させる。一方、亀裂の伸展が過剰な場合（例えば、被加工物Ｗが割断前に割れている場合）には、レーザー加工機制御部２０は、例えば、レーザー光の強度を弱くしたり、照射時間を短縮したり、又は被加工物Ｗの深さ方向のレーザーの集光点の数を減少させる。

レーザー加工機制御部２０は、加工条件の変更が終了すると、被加工物Ｗを加工位置に再配置する。そして、レーザー加工機制御部２０は、変更後の加工条件を用いて、被加工物Ｗにレーザー光を照射して、別の分割予定ラインに沿って被加工物Ｗの内部に改質領域を形成する。

本実施形態によれば、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２を一体的に移動可能として、加工位置と測定位置との間でステージＳＴを相対的に移動可能としたので、レーザー加工機１０の装置状態の変化に起因する加工品質の低下を迅速に検知することが可能になる。さらに、本実施形態によれば、被加工物Ｗのレーザー加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能である。

（亀裂測定器）
次に、亀裂測定器について、図３から図１４を参照して説明する。図３は、亀裂測定器を示すブロック図である。

本実施形態に係る亀裂測定器５０は、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１を照射し、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を検出することで、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する。亀裂測定器５０は、被加工物Ｗの内部に改質領域を形成するレーザー加工機１０と組み合わせて使用される。

図３に示すように、本実施形態に係る亀裂測定器５０は、光源部１００、照明光学系２００、界面検出用光学系３００、亀裂検出用光学系４００、亀裂測定器制御部５００、フォーカス調整機構５０２、集光レンズ５０４、操作部５０６及び表示部５０８を含んでいる。

光源部１００は、被加工物Ｗの界面の検出及び被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの検出に用いられる検出光Ｌ１を出射する。ここで、被加工物Ｗがシリコンウェハの場合、検出光Ｌ１としては、波長１０６０ｎｍ以上の赤外光を用いるのが望ましい。

光源部１００は、光源１０２、コリメートレンズ１０４及び制限部材１０８を含んでいる。光源１０２、コリメートレンズ１０４及び制限部材１０８は、集光レンズ５０４のレンズ光軸と同軸の主光軸ＡＸに沿って配置されている。

光源１０２は、主光軸ＡＸに沿って検出光Ｌ１を出射する。光源１０２としては、例えば、ＬＤ（Laser Diode）光源を用いることができる。光源１０２は、亀裂測定器制御部５００と接続されており、亀裂測定器制御部５００により光源１０２の出射制御が行われる。

コリメートレンズ１０４は、光源１０２から出射された検出光Ｌ１が平行光になるように調整する。

制限部材１０８には、開口部１０８Ａが形成されている。制限部材１０８は、コリメートレンズ１０４からの検出光Ｌ１の一部を遮光する遮光部材である。制限部材１０８は、不図示の駆動機構により、検出光Ｌ１の光路上に対して出没させることが可能となっている。亀裂測定器制御部５００は、不図示のアクチュエータを制御して、制限部材１０８の出没の制御を行う。制限部材１０８は、亀裂検出用光学系４００により亀裂Ｋを検出するときに、検出光Ｌ１の一部を遮光して、検出光Ｌ１を主光軸ＡＸに対して偏心させる。制限部材１０８については後述する。

照明光学系２００は、光源部１００から出射された検出光Ｌ１を集光レンズ５０４に導光する。照明光学系２００は、リレーレンズ２０２及び２０６並びにミラー２０４を含んでいる。光源部１００から出射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ２０２を透過して、ミラー２０４により反射されて光路が折り曲げられる。ここで、ミラー２０４としては、例えば、波長１０６０ｎｍ以上の赤外光を選択的に反射し、それ以外の波長帯の光を透過させるダイクロイックミラーを用いることができる。ミラー２０４によって反射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ２０６を透過して集光レンズ５０４に向けて出射される。

集光レンズ５０４は、照明光学系２００から出射された検出光Ｌ１を被加工物Ｗに集光（合焦）させる。集光レンズ５０４は、被加工物Ｗに対向する位置に配置され、主光軸ＡＸと同軸に配置される。

フォーカス調整機構５０２は、被加工物Ｗにおける検出光Ｌ１の集光位置を調整する。フォーカス調整機構５０２は、集光レンズ５０４、及び被加工物Ｗが載置されるステージＳＴのうちの少なくとも一方を移動させる駆動部を含んでいる。フォーカス調整機構５０２は、集光レンズ５０４とステージＳＴとの間のＸＹＺ方向の相対位置を調整することにより、検出光Ｌ１の集光位置をＸＹＺ方向に移動させることが可能となっている。

集光レンズ５０４によって集光され、被加工物Ｗによって反射された反射光Ｌ２は、界面検出用光学系３００及び亀裂検出用光学系４００に導光され、それぞれ、被加工物Ｗの界面検出及び亀裂の検出に用いられる。

亀裂測定器制御部５００は、亀裂測定器５０の各部の動作を制御するＣＰＵ、制御プログラムを格納するＲＯＭ、ＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ及びストレージデバイスを含んでいる。亀裂測定器制御部５００は、操作部５０６を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号を亀裂測定器５０の各部に送信して各部の動作を制御する。亀裂測定器制御部５００は、例えば、パーソナルコンピュータ又はワークステーションであってもよい。

なお、本実施形態では、レーザー加工機１０及び亀裂測定器５０にそれぞれレーザー加工機制御部２０及び亀裂測定器制御部５００が設けられているが、これらの制御部（制御ＰＣ）は兼用であってもよい。

操作部５０６は、操作者からの操作入力を受け付ける部材である。操作部５０６としては、例えば、キーボード、並びにマウス及びタッチパネル等のポインティングデバイスを用いることができる。

表示部５０８は、亀裂測定器５０の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像（例えば、亀裂の検出結果等）を表示する装置である。表示部５０８としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。

（界面検出用光学系）
次に、被加工物Ｗの界面検出について説明する。以下の説明では、被加工物Ｗの裏面（ステージＳＴに接する面）の界面の検出を行って、被加工物Ｗの裏面の界面位置を基準として亀裂深さを検出する場合について説明する。なお、亀裂深さの検出では、被加工物Ｗの表面を基準としてもよいし、被加工物Ｗの表裏両方の面を基準として検出した亀裂深さの平均値をとるようにすることも可能である。

界面検出用光学系３００は、被加工物Ｗの界面（表面又は裏面）の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー３０２、リレーレンズ３０４、ハーフミラー３０６及び光検出器３０８を含んでいる。

被加工物Ｗの界面を検出するときには、亀裂測定器制御部５００は、制限部材１０８を検出光Ｌ１の光路から退避させた状態で、検出光Ｌ１を被加工物Ｗに照射する。ここで、亀裂測定器制御部５００及び界面検出用光学系３００は、それぞれ界面検出手段の一部として機能する。

ハーフミラー３０２は、照明光学系２００からの検出光Ｌ１を集光レンズ５０４側に透過させ、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２（第１の反射光）を反射する。被加工物Ｗからの反射光Ｌ２は、ハーフミラー３０２によって反射されて光路が折り曲げられ、リレーレンズ３０４に導光される。リレーレンズ３０４を透過した反射光Ｌ２は、ハーフミラー３０６によって反射されて光検出器３０８に導光される。

光検出器３０８は、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を受光して、被加工物Ｗの界面の検出を行うための装置であり、検出器本体３０８Ａ及びピンホールパネル３０８Ｂを含んでいる。

検出器本体３０８Ａとしては、受光した光を電気信号に変換して亀裂測定器制御部５００に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）を用いることができる。

ピンホールパネル３０８Ｂには、入射光の一部を通過させるためのピンホールが形成されている。ピンホールパネル３０８Ｂは、検出器本体３０８Ａの受光面側に、ピンホールが反射光Ｌ２の光軸上になるように配置されている。

界面検出用光学系３００は、ピンホールパネル３０８Ｂのピンホールの位置が、集光レンズ５０４の集光点の位置と光学的に共役関係にある光学系となっている。

亀裂測定器制御部５００は、制限部材１０８を検出光Ｌ１の光路から退避させて検出光Ｌ１を被加工物Ｗに照射しながら、集光レンズ５０４とステージＳＴとをＺ方向に相対的に移動させる。亀裂測定器制御部５００は、被加工物Ｗの界面（表面又は裏面）において検出光Ｌ１が合焦したときの反射光Ｌ２を検出し、そのときの集光点の位置から被加工物Ｗの界面のＺ方向の位置を算出する。

（亀裂検出用光学系）
次に、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの検出について説明する。

亀裂検出用光学系４００は、リレーレンズ４０２、ハーフミラー４０４、光検出器４０６及び４０８を含んでいる。

被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋを検出するときには、亀裂測定器制御部５００は、制限部材１０８を検出光Ｌ１の光路上に挿入する。ここで、亀裂測定器制御部５００、制限部材１０８及び亀裂検出用光学系４００は、それぞれ亀裂検出手段の一部として機能する。制限部材１０８には、主光軸ＡＸからずれた位置に開口部１０８Ａが設けられており、検出光Ｌ１のうち開口部１０８Ａを透過した光が被加工物Ｗに照射される。これにより、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１が被加工物Ｗに照射される。

本実施形態では、亀裂検出を行うときに、偏射照明の方法（以下、照明方法ともいう。）を切り替えて、亀裂深さの検出を複数回行い、その複数回の検出結果の平均値を亀裂深さとして算出することが可能となっている。ここで、照明方法の切り替えとは、検出光Ｌ１の偏心の態様（例えば、検出光Ｌ１が出射する開口部と主光軸との距離及び位置）を切り替えることをいう。

制限部材１０８には、それぞれ開閉可能な開口部１０８Ａ及び１０８Ｂが形成されている。本実施形態では、被加工物Ｗに対して偏射照明を行う場合に、制限部材１０８の開口部１０８Ａ及び１０８Ｂのいずれか一方を開放することにより、検出光Ｌ１の偏心の態様を変更することが可能となっている。

被加工物Ｗからの反射光Ｌ２（第２の反射光）は、ハーフミラー３０２によって反射された後、リレーレンズ３０４及びハーフミラー３０６を順次透過してリレーレンズ４０２に入射する。リレーレンズ４０２を透過した反射光Ｌ２は、ハーフミラー４０４を介して光検出器４０６及び４０８により受光される。ここで、ハーフミラー４０４に入射する光の透過率及び反射率はそれぞれ約５０％とする。

光検出器４０６及び４０８は、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を受光して、被加工物Ｗの内部の亀裂Ｋの検出を行うための装置である。光検出器４０６は、検出器本体４０６Ａ及びピンホールパネル４０６Ｂを含んでおり、光検出器４０８は、検出器本体４０８Ａ及びピンホールパネル４０８Ｂを含んでいる。

検出器本体４０６Ａ及び４０８Ａとしては、受光した光を電気信号に変換して亀裂測定器制御部５００に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）を用いることができる。

ピンホールパネル４０６Ｂ及び４０８Ｂには、入射光の一部を通過させるためのピンホールが形成されている。ピンホールパネル４０６Ｂ及び４０８Ｂは、それぞれ検出器本体４０６Ａ及び４０８Ａの受光面側に配置されている。ピンホールパネル４０６Ｂ及び４０８Ｂは、それぞれピンホールが反射光Ｌ２の光軸からずれた位置になるように配置されている。

図４から図６は、被加工物Ｗに対して検出光Ｌ１の偏射照明が行われたときの様子を示した説明図である。なお、以下の説明では、制限部材１０８の開口部１０８Ａを用いて偏射照明を行った場合について説明する。制限部材１０８の開口部１０８Ｂを用いて偏射照明を行った場合については、集光レンズ５０４の集光レンズ瞳と検出器本体４０６Ａ及び４０８Ａとの関係が変わるだけであるため、説明を省略する。

図４は集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合、図５は集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合、図６は集光レンズ５０４の集光点と亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）とが一致する場合をそれぞれ示している。図７から図９は、光検出器４０６及び４０８に受光される反射光Ｌ２の様子を示した図であり、それぞれ図４から図６に示した場合に対応するものである。図１０は、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２が集光レンズ瞳５０４ａに到達する経路を説明するための図である。なお、ここでは、検出光Ｌ１は、集光レンズ瞳５０４ａの一方側（図１０の右側）の第１領域Ｇ１を通過して、被加工物Ｗに対して偏射照明が行われる場合について説明する。

図４に示すように、集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合には、検出光Ｌ１は亀裂Ｋで全反射して、その反射光Ｌ２は主光軸ＡＸに対して検出光Ｌ１の光路と同じ側の経路をたどって、集光レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する成分となる。すなわち、図１０に示すように、光源１０２からの検出光Ｌ１が集光レンズ５０４を介して被加工物Ｗに照射されるときの検出光Ｌ１の経路をＲ１としたとき、被加工物Ｗの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して同じ側（図１０の右側）の経路Ｒ２をたどって集光レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１を通過する。

図５に示すように、集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合には、検出光Ｌ１は被加工物Ｗの裏面で反射し、その反射光Ｌ２は集光レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する成分となる。すなわち、図１０に示すように、被加工物Ｗの裏面で反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側（図１０の左側）の経路Ｒ３をたどって集光レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

図６に示すように、集光レンズ５０４の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合には、検出光Ｌ１は、亀裂Ｋで全反射して集光レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する反射光成分Ｌ２ａと、亀裂Ｋで全反射されずに被加工物Ｗの裏面で反射して集光レンズ瞳５０４ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する非反射光成分Ｌ２ｂとに分割される。すなわち、図１０に示すように、反射光Ｌ２のうち、被加工物Ｗの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光成分Ｌ２ａは、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して同じ側（図１０の右側）の経路Ｒ２をたどって集光レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１を通過するとともに、亀裂Ｋで全反射されずに被加工物Ｗの裏面で反射した非反射光成分Ｌ２ｂは、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側（図１０の左側）の経路Ｒ３をたどって集光レンズ瞳５０４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

ピンホールパネル４０６Ｂ及び４０８Ｂは、それぞれピンホールが集光レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２と光学的に共役な位置となるように配置されている。これにより、検出器本体４０６Ａ及び検出器本体４０８Ａは、それぞれ集光レンズ瞳５０４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２を通過した光を選択的に受光可能となっている。

図４に示す例（集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合）では、図７に示すように、検出器本体４０６Ａ及び検出器本体４０８Ａのうち、検出器本体４０６Ａの受光面４０６Ｃに反射光Ｌ２が受光し、受光面４０６Ｃから出力される検出信号のレベルが検出器本体４０８Ａの受光面４０８Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。

一方、図５に示す例（集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合）では、図８に示すように、検出器本体４０６Ａ及び検出器本体４０８Ａのうち、検出器本体４０８Ａの受光面４０８Ｃに反射光が受光し、受光面４０８Ｃから出力される検出信号のレベルが受光面４０６Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。

また、図６に示す例（集光レンズ５０４の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合）では、図９に示すように、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃに反射光Ｌ２の各成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれ受光し、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃから出力される検出信号のレベルが略等しくなる。

このように、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃで受光される光量は、集光レンズ５０４の集光点に亀裂Ｋが存在するか否かによって変化する。本実施形態では、このような性質を利用して、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することができる。

具体的には、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃから出力される検出信号の出力をそれぞれＤ１及びＤ２としたとき、集光レンズ５０４の集光点と亀裂Ｋの亀裂深さとの関係を示す評価値Ｓは、次式で表すことができる。

Ｓ＝（Ｄ１－Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） ・・・（１）
式（１）において、Ｓ＝０の条件を満たすとき、すなわち、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃによって受光される光量が一致するとき、集光レンズ５０４の集光点と亀裂下端位置（又は亀裂上端位置）とが一致した状態を示す。

亀裂測定器制御部５００は、フォーカス調整機構５０２（集光点変更手段）を制御して、集光レンズ５０４の集光点を、裏面の界面位置Ｚ（０）から被加工物Ｗの深さ方向（Ｚ方向）に順次変化させながら、受光面４０６Ｃ及び４０８Ｃから出力される検出信号を順次取得し、この検出信号に基づいて式（１）で示される評価値Ｓを算出し、この評価値Ｓを評価することによって亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することができる。

なお、本実施形態では、検出器本体３０８Ａ、４０６Ａ及び４０８Ａとしてフォトディテクタを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フォトディテクタに代えて、赤外線カメラ等を用いてもよい。

また、亀裂Ｋの検出を行う場合には、反射光Ｌ２の光路上からハーフミラー３０６を退避させるようにしてもよい。この場合、界面検出用光学系３００のハーフミラー３０６は、全反射ミラー又はダイクロイックミラー等に置換してもよい。

また、本実施形態では、ハーフミラー４０４に入射する光の透過率及び反射率をそれぞれ約５０％としたが、本発明はこれに限定されない。ハーフミラー４０４の透過率と反射率が異なる場合には、評価値Ｓの算出に当たって、光検出器４０６及び４０８からの検出信号の出力Ｄ１及びＤ２に、ハーフミラー４０４の透過率と反射率に応じた重み係数を掛けてもよい。

次に、亀裂の検出及び測定結果の解析について、図１１から図１５を参照して説明する。なお、以下の説明では、レーザー加工において、被加工物Ｗの深さ方向（Ｚ方向）の２か所にレーザー光を集光させて各集光位置に改質領域Ａ１及びＡ２をそれぞれ形成し、２つの改質領域からそれぞれ亀裂を伸展させる場合について説明する。

図１２及び図１４は、亀裂の形成状態を示す断面図である。図１２は、亀裂がつながった状態を示しており、図１４は、亀裂が途切れた状態を示している。図１１及び図１３は、それぞれ図１２及び図１４に示す亀裂の検出信号を示すグラフである。

図１２に示す例では、２つの改質領域Ａ１及びＡ２からそれぞれ伸展した亀裂がつながって、亀裂Ｋ０が形成されている。この場合、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）から表面側に検出光Ｌ１を走査していくと、被加工物Ｗの裏面で反射した反射光Ｌ２は、亀裂Ｋ０が存在する深さ位置では亀裂Ｋ０により全反射される（図１０参照）。このため、反射光Ｌ２のうち、偏射照明された検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側の経路Ｒ３には反射光Ｌ２が到達しない。よって、図１１の丸で囲った部分に示すように、経路Ｒ３を通った反射光Ｌ２の成分（非反射光成分Ｌ２ｂ）を検出する検出器本体（４０６Ａ及び４０８Ａのうちの一方）から出力される検出信号の強度が、亀裂Ｋ０の深さ位置で弱くなる（ゼロになる）。一方、図示は省略するが、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して同じ側の経路Ｒ２を通った反射光Ｌ２の成分（反射光成分Ｌ２ａ）を検出する検出器本体（４０６Ａ及び４０８Ａのうちの他方）から出力される検出信号の強度は、亀裂Ｋ０の深さ位置では強くなる。

図１４に示す例では、２つの改質領域Ａ１及びＡ２からそれぞれ伸展した亀裂Ｋ１及びＫ２がつながっていない。この場合、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）から表面側に検出光Ｌ１を走査していくと、反射光Ｌ２は、亀裂Ｋ１及びＫ２が存在する深さ位置では亀裂Ｋ１及びＫ２により全反射されるが、亀裂Ｋ１及びＫ２の間の深さ位置では亀裂Ｋ１とＫ２との間を通過する。このため、図１３の丸で囲った部分に示すように、経路Ｒ３を通った反射光Ｌ２の成分を検出する検出器本体（４０６Ａ及び４０８Ａのうちの一方）から出力される検出信号の強度が、亀裂Ｋ１及びＫ２の深さ位置では弱くなり、亀裂Ｋ１とＫ２の間の深さ位置では強くなる。一方、図示は省略するが、経路Ｒ２を通った反射光Ｌ２の成分を検出する検出器本体（４０６Ａ及び４０８Ａのうちの他方）から出力される検出信号の強度は、亀裂Ｋ１及びＫ２の深さ位置では強くなり、亀裂Ｋ１とＫ２の間の深さ位置では弱くなる。

亀裂測定器制御部５００は、検出光Ｌ１を走査したときの検出信号の強度の変化を解析して、亀裂が形成された深さ位置、亀裂がつながっていない場合の亀裂間の距離等の亀裂の形成状態を判定する。そして、レーザー加工機制御部２０は、亀裂の解析結果を取得して、レーザー加工の加工条件を変更する。

なお、図１１から図１５に示す例では、レーザー光の集光点が２つの場合について説明したが、集光点の数が３以上であっても、同様の方法で、亀裂の形成状態を判定することが可能である。

（レーザー加工方法）
次に、本実施形態に係るレーザー加工方法について、図１５を参照して説明する。図１５は、本発明の第１の実施形態に係るレーザー加工方法を示すフローチャートである。

まず、レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、ステージＳＴを加工位置に配置（セット）する（ステップＳ１０）例えば、被加工物Ｗがシリコンウェハの場合には、シリコンウェハのデバイス面が被加工物Ｗの裏面（すなわち、ステージＳＴ側の面）となるように配置する。そして、レーザー加工機制御部２０は、レーザー光源１４及びレーザー照明光学系１６を制御して、被加工物Ｗにレーザー光を照射して、被加工物Ｗの内部に改質領域を形成する（ステップＳ１２：レーザー加工工程）。ステップＳ１２では、レーザー加工機本体１２とステージＳＴとを相対的に移動させながら、被加工物Ｗにレーザー光を照射することにより、被加工物Ｗの分割予定ラインに沿って改質領域を形成する。これにより、被加工物Ｗの内部において、改質領域を起点として被加工物Ｗの深さ方向に亀裂が形成される。

次に、レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、ステージＳＴを測定位置に配置する。そして、レーザー加工機制御部２０は、亀裂測定器制御部５００に対して、被加工物Ｗの内部の亀裂を検出する指示（測定依頼）を送信する（ステップＳ１４）。

次に、亀裂測定器制御部５００は、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂を検出して、その深さ位置及び長さを測定する（ステップＳ１６：亀裂検出工程）。亀裂検出工程については、図１６を用いて後述する。そして、亀裂測定器制御部５００は、亀裂の検出結果を解析して、被加工物Ｗの内部における亀裂の形成状態を判定する（ステップＳ１８：解析工程）。亀裂測定器制御部５００は、亀裂の解析結果をレーザー加工機制御部２０に送信する（ステップＳ２０）。

次に、レーザー加工機制御部２０は、亀裂測定器制御部５００から亀裂の解析結果を受信すると（ステップＳ２２）、亀裂の解析結果を加工条件にフィードバックして、加工条件を最適化して変更する（ステップＳ２４：フィードバック工程）。フィードバック工程については、図１７を参照して後述する。

次に、ステップＳ１０に戻って、レーザー加工機制御部２０は、Ｚ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を制御して、ステージＳＴを加工位置に再配置（セット）する（ステップＳ１０）。そして、レーザー加工機制御部２０は、変更後の加工条件により被加工物Ｗの別の分割予定ラインに対するレーザー加工を行う。そして、レーザー加工機制御部２０は、終了指示を受け付けるまで（ステップＳ２６）、被加工物Ｗに対するレーザー加工と亀裂検出を繰り返す。

なお、本実施形態では、複数の分割予定ラインに対してレーザー加工を行う場合に、最初の（１本目の）分割予定ラインに対してレーザー加工を行った後に、亀裂検出及び亀裂の解析結果の加工条件へのフィードバック実施し、残りの分割予定ラインに対しては、変更後の加工条件によりレーザー加工を行うようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、被加工物Ｗの所定本数の分割予定ラインに対するレーザー加工が終了するごとに、又は所定枚数の被加工物Ｗのレーザー加工が終了するごとに、上記の処理を実施するようにしてもよい。また、上記の処理を行うタイミング（ライン数又は被加工物Ｗの枚数）は、操作者が選択できるようにしてもよい。これにより、被加工物Ｗの種類等に応じて、加工条件の調整の頻度を増やす等の調整が可能となる。また、亀裂の伸展が不十分であると判定した被加工物Ｗに対して追加のレーザー加工を行ってもよい。

（亀裂検出工程）
次に、図１５の亀裂検出工程について、図１６を参照して説明する。図１６は、亀裂検出工程を示すフローチャートである。

まず、亀裂測定器制御部５００は、制限部材１０８を検出光Ｌ１の光路から退避させた状態で、被加工物Ｗに検出光Ｌ１を照射する。そして、亀裂測定器制御部５００は、被加工物Ｗからの反射光Ｌ２を光検出器３０８により検出し、この光検出器３０８からの検出信号に基づいて、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）を検出する（ステップＳ１８０：界面検出工程）。

次に、亀裂測定器制御部５００は、ｋ＝１として（ステップＳ１８２）、照明方法ｋ（ｋ＝１）を設定する（ステップＳ１８４）。ここで、照明方法１は、制限部材１０８の開口部１０８Ａを開放して偏射照明を行う方法とし、照明方法２は、制限部材１０８の開口部１０８Ｂを開放して偏射照明を行う方法とする。

次に、亀裂測定器制御部５００は、照明方法１の下、第１の実施形態と同様に、亀裂深さを検出する（ステップＳ１８６からステップＳ２００）。

亀裂測定器制御部５００は、ｉ＝１として（ステップＳ１８６）、集光レンズの集光位置を、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）から被加工物Ｗの内部側（図１の＋Ｚ側）にｄＺ移動させた位置Ｚ（１）に移動させる（ステップＳ１８８）。なお、Ｚ（ｉ）＝Ｚ（ｉ－１）＋ｄＺである。

次に、亀裂測定器制御部５００は、制限部材１０８を検出光Ｌ１の光路上に挿入して、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１により被加工物Ｗを偏射照明する（ステップＳ１９０）。そして、光検出器４０６及び４０８から検出信号Ｄ１及びＤ２を取得し（ステップＳ１９２）、式（１）により評価値Ｓを算出する（ステップＳ１９４）。

次に、亀裂測定器制御部５００は、ｉ＝ｉ＋１（ステップＳ１９８）として、ｉ＝ｎ（ステップＳ１９６のＹｅｓ）になるまで、ステップＳ１８８からＳ１９８を繰り返す。ここで、ｎは、被加工物Ｗの厚さＴと、ｄＺに基づいて定められるパラメータであり、例えば、ｎ≧Ｔ／ｄＺ－１の条件を満たす整数である。これにより、集光位置Ｚ（ｉ）ごとの評価値Ｓ（ｉ）が算出される。

次に、ｉ＝ｎ（ステップＳ１９６のＹｅｓ）になると、亀裂測定器制御部５００は、集光位置Ｚ（ｉ）ごとの評価値Ｓ（ｉ）に基づいて、亀裂Ｋの深さ位置、すなわち、亀裂Ｋの下端位置及び上端位置の被加工物Ｗの裏面からの距離を算出する（ステップＳ２００）。亀裂測定器制御部５００は、例えば、集光レンズ５０４の集光位置を、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）から順次移動させたときに、最初にＳ（ｉ）＝０となる位置Ｚ（ｉ）を亀裂Ｋの下端位置、次にＳ（ｉ）＝０となる位置Ｚ（ｉ）を亀裂Ｋの上端位置として検出する。また、亀裂測定器制御部５００は、Ｓ（ｉ）＝０となる位置がない場合には、Ｓ（ｉ）の符号が反転する位置Ｚ（ｉ－１）及びＺ（ｉ）と、その位置における評価値Ｓ（ｉ－１）及びＳ（ｉ）から、内挿により、Ｓ＝０となる位置のＺ座標を求めるようにしてもよい。

次に、亀裂測定器制御部５００は、照明方法を照明方法２に切り替える（ステップＳ２０２のＮｏ、ステップＳ２０４及びＳ１８４）。そして、亀裂測定器制御部５００は、集光レンズ５０４の集光点の位置を、被加工物Ｗの裏面の界面位置Ｚ（０）に移動させ、照明方法２の下、亀裂深さを検出する（ステップＳ１８６からステップＳ２００）。

次に、亀裂測定器制御部５００は、各照明方法の下で算出された亀裂深さの平均値を算出する。そして、亀裂測定器制御部５００は、亀裂の検出結果に基づいて、亀裂Ｋの形成状態を判定する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６で算出した亀裂Ｋの深さ位置及び形成状態の判定結果を含む亀裂の解析結果のデータは、表示部５０８に表示され、亀裂測定器制御部５００に設けられたストレージデバイスに記憶され、レーザー加工機制御部２０に送信される。

なお、本実施形態では、開閉可能な２つの開口部１０８Ａ及び１０８Ｂを設けたが、偏射照明のための構成は上記に限定されるものではない。例えば、制限部材１０８に開口部を３つ以上形成して、偏射照明の方法を３以上としてもよい。また、例えば、制限部材に設ける開口部を１つのみとして、この制限部材を主光軸ＡＸ周りに回転させることにより、偏射照明の方法を変更可能としてもよい。

また、本実施形態では、制限部材１０８を用いて検出光Ｌ１の一部を遮光することにより偏射照明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、光源部１００の光源１０２を主光軸ＡＸからずらして配置することにより、偏射照明を行ってもよい。この場合、光源１０２の光軸は主光軸ＡＸと平行であることが好ましい。また、主光軸ＡＸからずれた複数の位置にそれぞれ光源１０２を設けるようにしてもよい。

また、本実施形態では、亀裂検出用光学系４００に光検出器を２つ設けたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ハーフミラー４０４、光検出器４０６及び４０８に代えて、受光面が２つに分割された２分割フォトディテクタを１つ設け、各受光面の出力から評価値Ｓを算出してもよい。また、受光面が照明方法の種類に応じた数に分割されたフォトディテクタを用いてもよい。

また、検出光Ｌ１及び反射光Ｌ２の導光のための構成はあくまで一例であって、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、ミラー２０４を設けずに、光源１０２、集光レンズ５０４及び被加工物Ｗが載置されるステージＳＴを一直線上に配置することも可能である。

なお、本実施形態では、照明方法を切り替えて、各照明方法の下で算出された亀裂深さの平均値を算出するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、偏射照明の方法を１つだけにして、亀裂深さの検出を１回だけ行うようにしてもよい。但し、本実施形態によれば、照明方法を切り替えて、各照明方法の下で算出された亀裂深さの平均値を算出することにより、集光レンズ５０４と被加工物Ｗとのアライメント精度が十分でない場合でも、被加工物Ｗの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを精度よくかつ安定して検出することが可能となる。

また、亀裂深さの検出では、被加工物Ｗの表面を基準としてもよいし、被加工物Ｗの表裏両方の面を基準として検出した亀裂深さの平均値をとるようにすることも可能である。

（フィードバック工程）
次に、図１５のフィードバック工程について、図１７を参照して説明する。図１７は、フィードバック工程を示すフローチャートである。

まず、レーザー加工機制御部２０は、亀裂の解析結果を亀裂測定器制御部５００から取得すると（ステップＳ２４０）、この解析結果から亀裂の形成状態を取得する（ステップＳ２４２）。そして、被加工物Ｗの内部において亀裂が途切れている場合には（ステップＳ２４４のＹｅｓ）、レーザー加工機制御部２０は、被加工物Ｗの加工条件を変更する（ステップＳ２４６）。一方、被加工物Ｗの内部において亀裂が途切れていない場合には（ステップＳ２４４のＮｏ）、レーザー加工機制御部２０は、被加工物Ｗの加工条件を維持する（ステップＳ２４８）。なお、ステップＳ２４４では、被加工物Ｗの内部において亀裂が途切れているか否かを基準として場合分けをしたが、亀裂の間隔が許容範囲内であるか否かを基準として場合分けをしてもよい。

本実施形態によれば、加工位置と測定位置との間でステージＳＴを相対的に移動可能としたので、レーザー加工機１０の装置状態の変化に起因する加工品質の低下を迅速に検知することが可能になる。さらに、本実施形態によれば、被加工物Ｗのレーザー加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図１８及び図１９を参照して説明する。図１８は、本発明の第２の実施形態に係るレーザー加工装置の外観を示す側面図である。なお、以下の説明において、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

図１８に示すように、本実施形態に係るレーザー加工装置１Ａでは、レーザー加工機本体１２及び亀裂測定器本体５２は別々に移動可能となっている。

レーザー加工機本体１２は、Ｚ駆動部３２及びＹ駆動部３４によってそれぞれＺ方向及びＹ方向に移動可能に取り付けられている。

亀裂測定器本体５２は、Ｚ駆動部６２及びＹ駆動部６４によってそれぞれＺ方向及びＹ方向に移動可能に取り付けられている。

図１９に示すように、本実施形態に係るレーザー加工装置１Ａは、駆動部３０に代えて、第１駆動部３０Ａ及び第２駆動部６０を備えている。

第１駆動部３０Ａは、駆動部３０と同様のＺ駆動部３２、Ｙ駆動部３４及びＸ駆動部３６を含んでいる。

第２駆動部６０は、Ｚ駆動部６２及びＹ駆動部６４を含んでいる。Ｚ駆動部６２は、亀裂測定器本体５２をＺ方向に沿って移動させるための駆動機構（例えば、モータ）を含んでいる。Ｙ駆動部６４は、亀裂測定器本体５２をＹ方向に沿って移動させるための駆動機構（例えば、モータ）を含んでいる。

本実施形態のように、レーザー加工機本体１２と亀裂測定器本体５２とが別々に移動可能な構成であっても、被加工物Ｗが載置されたステージＳＴを加工位置と測定位置との間で移動させることが可能である。

なお、上記の各実施形態では、亀裂が途切れているか否かの判定結果に応じて、加工条件を変更するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、亀裂の長さ、又は界面（被加工物Ｗの裏面又は表面）からの距離等に応じて、加工条件を変更するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態に係るレーザー加工方法及び装置は、シリコンウェハに改質領域を形成して割断する場合のほか、ガラス基板に改質領域を形成する場合に適用することも可能である。

１、１Ａ…レーザー加工装置、１０…レーザー加工機、１２…レーザー加工機本体、１４…レーザー光源、１６…レーザー照明光学系、２０…レーザー加工機制御部、２２…操作部、２４…表示部、３０…駆動部、３０Ａ…第１駆動部、３２…Ｚ駆動部、３４…Ｙ駆動部、３６…Ｘ駆動部、５０…亀裂測定器、５２…亀裂測定器本体、６０…第２駆動部、６２…Ｚ駆動部、６４…Ｙ駆動部、１００…光源部、１０２…光源、１０４…コリメートレンズ、１０８…制限部材、２００…照明光学系、２０２…リレーレンズ、２０４…ミラー、２０６…リレーレンズ、３００…界面検出用光学系、３０２…ハーフミラー、３０４…リレーレンズ、３０６…ハーフミラー、３０８…光検出器、４００…亀裂検出用光学系、４０２…リレーレンズ、４０４…ハーフミラー、４０６、４０８…光検出器、５００…亀裂測定器制御部、５０２…フォーカス調整機構、５０４…集光レンズ、５０６…操作部、５０８…表示部、ＳＴ…ステージ、Ｗ…被加工物

Claims (6)

1. 被加工物が載置されたステージを、レーザー加工を行うための加工位置に配置して、前記レーザー加工により前記被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工工程と、
   前記ステージを、亀裂の検出及び測定を行うための測定位置に配置して、前記測定位置において、前記改質領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出工程と、
   前記被加工物の材質及び厚さと、前記亀裂検出工程における前記亀裂の検出結果を、前記レーザー加工の加工条件にフィードバックして、前記レーザー加工の加工条件のうち、前記レーザー加工におけるレーザー光の強度、照射時間及び前記被加工物の深さ方向における集光点の数のうちの少なくとも１つを変更するフィードバック工程と、
   を備えるレーザー加工方法。
2. 前記被加工物の所定本数の分割予定ラインに対するレーザー加工が終了するごと、又は所定枚数の被加工物に対するレーザー加工が終了するごとに、前記レーザー加工工程、前記亀裂検出工程及び前記フィードバック工程を繰り返す、請求項１記載のレーザー加工方法。
3. 前記亀裂検出工程は、
   光源部から主光軸に沿って出射された検出光を前記被加工物に照射して前記被加工物からの第１の反射光を検出し、前記第１の反射光に対応する検出信号に基づき、前記被加工物の表面又は裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、
   前記光源部から出射され、前記主光軸から偏心した検出光により前記被加工物を偏射照明して前記被加工物からの第２の反射光を検出し、前記第２の反射光に対応する検出信号に基づき、前記界面位置を基準として前記被加工物の内部に形成された亀裂の亀裂深さを検出する工程と、
   を備える請求項１又は２記載のレーザー加工方法。
4. 前記亀裂検出工程において、前記検出光の偏射照明の方法を切り替えて前記亀裂深さを複数回検出し、前記複数回の亀裂深さの検出結果の平均値を算出する、
   請求項３記載のレーザー加工方法。
5. 被加工物が載置されたステージを、レーザー加工を行うための加工位置に配置して、前記レーザー加工により前記被加工物の内部に改質領域を形成するレーザー加工機と、
   前記ステージを、亀裂の検出及び測定を行うための測定位置に配置して、前記測定位置において、前記改質領域から伸展した亀裂を検出する亀裂測定器と、
   前記レーザー加工機のレーザー加工用光学系及び前記亀裂測定器の測定用光学系と、前記ステージとを相対的に移動させる駆動部と、
   前記被加工物の材質及び厚さと、前記亀裂測定器による前記亀裂の検出結果を、前記レーザー加工の加工条件にフィードバックして、前記レーザー加工の加工条件のうち、前記レーザー加工におけるレーザー光の強度、照射時間及び前記被加工物の深さ方向における集光点の数のうちの少なくとも１つを変更するフィードバック手段と、
   を備えるレーザー加工装置。
6. 前記レーザー加工用光学系と前記測定用光学系とは、一体的に移動可能に取り付けられている、請求項５記載のレーザー加工装置。

Images