JP7324985B2 - レーザ加工装置及びレーザ加工装置の診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハ等のワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置及びレーザ加工装置の診断方法に関する。

半導体デバイス製造工程においては、製品ワーク（ウェーハ）を複数のチップに分割する分割工程が実施されている。この分割工程では、例えば特許文献１に記載されているように、おもて面に複数のチップが形成された製品ワーク（ウェーハ）の裏面側から製品ワークの内部に集光点を合わせてレーザ光を照射して、製品ワークのストリート（分割予定ライン）に沿って製品ワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工が実施される。次いで、分割工程では、レーザ加工工程後の製品ワークの裏面を研削する研削工程、及びエキスパンド工程などを経て製品ワークを個々のチップに分割する。

レーザ加工で製品ワークの内部にレーザ加工領域を形成する際に、レーザ加工装置のレーザ光学系の光軸の位置変化、光軸の傾き変化、及び光量ムラなどの状態変化が発生していると、製品ワークの内部でレーザ加工領域及び亀裂が適正に形成されないおそれがある。その結果、レーザ加工後の製品ワークに対して外部応力を印加した場合にレーザ加工領域から延びる亀裂が製品ワークのおもて面まで到達せず、その後のエキスパンド工程において個々のチップへの分割が適正に行われないおそれがある。

特許文献２には、製品ワークを保持する透明なテーブルと、この透明なテーブルを通して製品ワークのおもて面を撮影するカメラと、を備えるレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置では、レーザ加工中又はレーザ加工後に製品ワーク保持テーブルを通してカメラにより製品ワークのおもて面の撮影を行い、このおもて面の撮影画像に基づき製品ワークのレーザ加工領域の形成状態を判断している。

特開２００９－２９００５２号公報 特開２０１５－１７０６９７号公報

エキスパンド工程において製品ワークを個々の製品チップに適正に分割するためには、レーザ加工領域が延びる亀裂が製品ワークのおもて面に到達していることが重要である。ここで分割工程によっては、レーザ加工後の時点では亀裂がおもて面に到達せず、製品ワークの裏面に対する研削工程が実行された場合に初めて亀裂がおもて面に到達する場合がある。この場合には、上記特許文献２に記載のようにレーザ加工中又はレーザ加工後にカメラで製品ワークのおもて面を撮影したとしても、この撮影時点では亀裂がおもて面まで到達してはいない。このため、このカメラの撮影画像から、製品ワークの内部でレーザ加工領域及び亀裂が適正に形成されているか否か、すなわちレーザ光学系の状態変化が発生しているか否かを診断するのは困難である。

従って、従来の分割工程においては、レーザ光学系の状態変化が発生しているか否かの診断を、製品ワークの裏面に対する研削工程後に実行している。このため、仮にレーザ光学系の状態変化が発生していた場合には、上述の診断が完了するまでの間にレーザ加工によって不良品が多発するおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を簡単に診断可能なレーザ加工装置及びレーザ加工装置の診断方法を提供することを目的とする。

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、予め定められた製造条件で製造された基準ワークを保持する保持面を有する光透過性の基準ワーク保持テーブルと、基準ワークに向けてレーザ光を照射し、且つレーザ光を基準ワークの内部に集光させて基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ光学系と、基準ワーク保持テーブルを通して、保持面に当接する基準ワークの当接面の撮影画像を取得することにより、レーザ加工領域から当接面に向けて延びる亀裂の亀裂情報を取得する撮影画像取得部と、を備える。

このレーザ加工装置によれば、基準ワークの当接面の撮影画像に基づき、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を診断することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ光学系が、基準ワークの厚み方向において当接面から予め定められた深さ位置であって且つ亀裂の長さの想定値に対応する深さ位置にレーザ加工領域を形成する。これにより、基準ワークの当接面の撮影画像に基づき、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を診断することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、基準ワーク保持テーブルが、製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルとは異なるサブテーブルである。これにより、レーザ加工中の製品ワークを観察（撮影）することなく、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を診断することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、基準ワーク保持テーブルが製品ワーク保持テーブルに保持されている。これにより、基準ワーク保持テーブルと製品ワーク保持テーブルとを一体に移動させることができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ光学系から基準ワークに向けてレーザ光が照射されている間、基準ワークに対してレーザ光学系を相対移動させて、基準ワークに平行な方向に沿って基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成する第１相対移動機構を備える。これにより、基準ワークの当接面の撮影画像に基づき、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を診断することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルを備え、第１相対移動機構が、基準ワーク保持テーブル及び製品ワーク保持テーブルに対してレーザ光学系を、基準ワークに対向する位置と製品ワークに対向する位置とに相対移動させ、レーザ光学系が、第１相対移動機構により製品ワークに対向する位置に相対移動された場合に、製品ワークに向けてレーザ光を照射し、且つレーザ光を製品ワークの内部に集光させて製品ワークの内部にレーザ加工領域を形成し、第１相対移動機構が、レーザ光学系から製品ワークに向けてレーザ光が照射されている間、レーザ光学系を製品ワークに対して相対移動させて、製品ワークに平行な方向に沿って製品ワークの内部にレーザ加工領域を形成する。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、撮影画像取得部が、基準ワーク保持テーブルの保持面とは反対側の他面に対向する位置に配置され、基準ワーク保持テーブルを通して当接面を撮影するカメラである。これにより、基準ワークの当接面の撮影画像を簡単に取得することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、撮影画像取得部が、基準ワーク保持テーブルの保持面とは反対側の面を他面とした場合に、他面に対向する位置とは異なる位置に配置されたカメラと、当接面の像を、他面に対向する位置からカメラで撮影可能な位置まで導く中継光学系と、を備える。これにより、カメラの位置及び姿勢に関係なく、基準ワークの当接面の撮影画像の取得が可能になるので、レーザ加工装置の設計の自由度を高めることができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、カメラが、基準ワーク保持テーブルよりも上方側に配置されており、製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルと、製品ワーク及び中継光学系に対してカメラを、製品ワークを撮影する撮影位置と中継光学系により導かれる当接面の像を撮影する撮影位置とに相対移動させる第２相対移動機構と、を備える。これにより、レーザ加工装置の既存のカメラを用いて基準ワークの当接面の撮影画像を取得することができるので、レーザ加工装置の低コストが図れる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、撮影画像取得部が取得した撮影画像を表示する表示部を備える。これにより、オペレータが表示部に表示される撮影画像に基づきレーザ光学系の状態変化の発生の有無を診断することができる。

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置の診断方法は、光透過性の基準ワーク保持テーブルの保持面に、予め定められた製造条件で製造された基準ワークを保持させる保持ステップと、基準ワークに向けてレーザ光学系からレーザ光を照射し、且つレーザ光を基準ワークの内部に集光させて基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工領域形成ステップと、基準ワーク保持テーブルを通して、保持面に当接する基準ワークの当接面の撮影画像を取得することにより、レーザ加工領域から当接面に向けて延びる亀裂の亀裂情報を取得する撮影画像取得ステップと、を有する。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置の診断方法において、レーザ加工領域形成ステップでは、基準ワークの厚み方向において当接面から予め定められた深さ位置であって且つ亀裂の長さの想定値に対応する深さ位置にレーザ加工領域を形成する。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置の診断方法において、レーザ光学系から基準ワークに向けてレーザ光が照射されている間、基準ワークに対してレーザ光学系を相対移動させて、基準ワークに平行な方向に沿って基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成する相対移動ステップを有する。

本発明は、レーザ光学系の状態変化の発生の有無を簡単に診断することができる。

第１実施形態のレーザ加工装置の斜視図である。 製品ワーク及び基準ワークの断面拡大図である。 チャックテーブル及び加工ユニットの概略図である。 サブテーブル及びＢＨＣ撮影系の概略図である。 制御装置の機能ブロック図である。 レーザ加工による製品ワーク内でのレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。 レーザ加工による基準ワーク内でのレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。 レーザ加工後の基準ワークのおもて面の正面図である。 レーザ加工装置によるレーザ光学系の診断処理、より具体的には基準ワークのおもて面撮影画像の取得及び表示処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態のレーザ加工装置の概略図である。 第３実施形態のレーザ加工装置の概略図である。

［第１実施形態のレーザ加工装置の構成］
図１は、第１実施形態のレーザ加工装置１０の斜視図である。図１に示すように、レーザ加工装置１０は、製品ワーク１２と基準ワーク１４とに対してレーザ加工を行う。このレーザ加工装置１０は、チャックテーブル２０（Ｘθステージ）と、加工ユニット２２と、サブテーブル２４と、ＢＨＣ撮影系２６と、制御装置２８（図３参照）と、を備える。なお、図中のＸＹＺ方向は互いに直交し、このうちＸ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は上下方向（製品ワーク１２及び基準ワーク１４の厚み方向）である。またθ方向は、Ｚ方向を回転軸とする回転方向である。

図２は、製品ワーク１２及び基準ワーク１４の断面拡大図である。図２の符号２Ａに示すように、製品ワーク１２は、複数のチップ（図示は省略）が形成されたシリコンウェーハである。製品ワーク１２は、後述のチャックテーブル２０の保持面２０ａ（図３参照）に当接するおもて面１２ａと、その反対側の面である裏面１２ｂとを有する。

おもて面１２ａは、図示は省略するが、格子状に配列された複数のストリートによって複数の領域に区画されている。各領域にはチップを構成するデバイス層１２ｃが設けられている。レーザ加工装置１０は、各ストリート上に設定された複数の分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０（図６参照）を形成する。

図２の符号２Ｂに示すように、基準ワーク１４は、後述の図３に示すレーザ光学系２２ａの診断（評価）に用いられる。この基準ワーク１４は、製品ワーク１２とは異なるものであり、予め定められた製造条件（基準）で製造されたシリコン板（ウェーハ）である。この製造条件とは、厚み、表面（おもて面１４ａ及び裏面１４ｂ）の表面粗さ、ドープ率、及び結晶方位などである。おもて面１４ａは後述のサブテーブル２４の保持面２４ａに当接する本発明の当接面であり、裏面１４ｂはおもて面１４ａとは反対側の面である。レーザ加工装置１０は、Ｙ方向に沿って基準ワーク１４の内部にレーザ加工領域１１０（図７参照）を形成する。

図３は、チャックテーブル２０及び加工ユニット２２の概略図である。なお、図３では、サブテーブル２４及びＢＨＣ撮影系２６の図示は省略している。

図３及び既述の図１に示すように、チャックテーブル２０は、本発明の製品ワーク保持テーブルに相当するものであり、製品ワーク１２が配置され且つそのおもて面１２ａに当接する保持面２０ａを有する。この保持面２０ａには、複数の吸引孔（図示は省略）が形成されている。各吸引孔はテーブル用吸引源３０に連通している。また、チャックテーブル２０にはテーブル駆動機構３２が接続されている。

テーブル用吸引源３０は、例えば吸引ポンプが用いられる。テーブル用吸引源３０は、後述の制御装置２８の制御の下、保持面２０ａの各吸引孔（図示は省略）から空気を吸引する。これにより、保持面２０ａによって製品ワーク１２のおもて面１２ａが吸着保持される。換言すると、製品ワーク１２は、その裏面１２ｂが加工ユニット２２と対向するように保持面２０ａに吸着保持される。

テーブル駆動機構３２は、公知の直動機構（リニアアクチュエータ等）及び回転機構（電動モータ等）を組み合わせた構成である。このテーブル駆動機構３２は、後述の制御装置２８の制御の下、チャックテーブル２０をＸ方向に移動させると共にθ方向に回転させる。

加工ユニット２２は、レーザ光学系２２ａと赤外線顕微鏡２２ｂとを備える。加工ユニット２２は、チャックテーブル２０及び後述のサブテーブル２４のＺ方向上方側に配置されている。また、加工ユニット２２にはユニット駆動機構３４が接続されている。

ユニット駆動機構３４は、公知の直動機構（リニアアクチュエータ等）であり、後述の制御装置２８の制御の下、加工ユニット２２をＹ方向及びＺ方向にそれぞれ移動させる。

レーザ光学系２２ａ（レーザヘッド又はレーザエンジンともいう）は、後述の制御装置２８の制御の下、製品ワーク１２の裏面１２ｂ或いは基準ワーク１４の裏面１４ｂに向けてレーザ光Ｌを照射する。レーザ光学系２２ａは、レーザ光源４０、ビームエキスパンダ４２、ミラー４４、λ／２波長板４６、空間光変調器４８、ミラー５０、ミラー５２、レンズ５４、ミラー５６、ミラー５８、レンズ６０、及び集光レンズ６２を備える。なお、レーザ光学系２２ａの構成は、図３に示した構成に限定されるものではなく、製品ワーク１２のレーザ加工に用いられる各種構成を採用してもよい。

レーザ光源４０は、製品ワーク１２及び基準ワーク１４のレーザ加工用のレーザ光Ｌをビームエキスパンダ４２に向けて出射する。なお、レーザ光Ｌの種類については公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

ビームエキスパンダ４２は、レーザ光源４０から入射されたレーザ光Ｌを、後述の空間光変調器４８で位相変調するために適切なビーム径に拡大する。ビームエキスパンダ４２から出射されたレーザ光Ｌは、ミラー４４及びλ／２波長板４６を経て空間光変調器４８に入射する。

空間光変調器４８は、例えば、反射型液晶（LCOS：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）が用いられる。この空間光変調器４８は、制御装置２８の制御の下、所定のホログラムパターンを呈示することで、λ／２波長板４６から入射されたレーザ光Ｌを変調させる。これにより、製品ワーク１２或いは基準ワーク１４の内部に集光されるレーザ光Ｌの収差が所定の収差以下となるように、レーザ光Ｌが収差補正される。なお、空間光変調器４８の構成及び機能についても公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

空間光変調器４８により変調されたレーザ光Ｌは、ミラー５０、ミラー５２、レンズ５４、ミラー５６、ミラー５８、及びレンズ６０を経て、集光レンズ６２により集光される。集光レンズ６２は、不図示のレンズ移動機構によりＺ方向に位置調整される。このレンズ移動機構は、制御装置２８の制御の下、集光レンズ６２のＺ方向の位置を調整することで、レーザ光Ｌの集光点のＺ方向位置を調整する。なお、図３中の符号Ａ１は、集光レンズ６２の光軸、すなわちレーザ光学系２２ａの照射軸である。

赤外線顕微鏡２２ｂ（赤外線撮影光学系ともいう）は、チャックテーブル２０に保持されている製品ワーク１２をその裏面１２ｂ側から撮影する。この赤外線顕微鏡２２ｂは、レーザ光学系２２ａに固定されており、レーザ光学系２２ａと一体に移動する。

赤外線顕微鏡２２ｂは、照明光源６４、ハーフミラー６６、対物レンズ６８、及び赤外線カメラ７０等を備える。

照明光源６４は、例えばＬＤ（Laser Diode）光源及びＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源等が用いられる。この照明光源６４は、後述の制御装置２８の制御の下、製品ワーク１２を透過する波長域の照明光、例えば赤外域（近赤外域を含む）の赤外光をハーフミラー６６に向けて出力する。

ハーフミラー６６は、照明光源６４から入射した照明光の一部を対物レンズ６８に向けて反射する。これにより、照明光は、対物レンズ６８により製品ワーク１２の裏面１２ｂ上に集光される。対物レンズ６８により集光される照明光の集光点のＺ方向位置は、不図示のレンズ移動機構により対物レンズ６８をＺ方向に移動させることにより調整される。なお、図３中の符号Ａ２は、対物レンズ６８の光軸、すなわち赤外線顕微鏡２２ｂの撮影光軸（観察光軸）である。

製品ワーク１２で反射された照明光の反射光の一部は、ハーフミラー６６を透過して赤外線カメラ７０に入射する。

赤外線カメラ７０は、赤外光の波長域に対して感度を有する撮像素子（不図示）を備えており、後述の制御装置２８の制御の下、製品ワーク１２を撮影してこの製品ワーク１２の撮影画像である赤外線撮影画像７１を出力する。例えば、製品ワーク１２の内部に対物レンズ６８による焦点を合わせた状態で赤外線カメラ７０による撮影を行った場合には、赤外線撮影画像７１に基づき製品ワーク１２の内部の状態を確認することができる。また、製品ワーク１２の裏面１２ｂ又はおもて面１２ａに対物レンズ６８による焦点を合わせた状態で赤外線カメラ７０による撮影を行った場合には、赤外線撮影画像７１に基づき裏面１２ｂ又はおもて面１２ａの状態を確認することができる。

赤外線カメラ７０は、製品ワーク１２の赤外線撮影画像７１（画像データ）を制御装置２８へ出力する。制御装置２８は、赤外線カメラ７０から入力された製品ワーク１２の内部、裏面１２ｂ、又はおもて面１２ａの赤外線撮影画像７１をモニタ７３に表示させる。

なお、赤外線カメラ７０としては、例えばＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウムヒ素）カメラに代表される近赤外領域で高い感度を有するカメラ（近赤外線カメラ）が好ましく用いられる。

赤外線顕微鏡２２ｂの光軸Ａ２は、レーザ光学系２２ａの光軸Ａ１に対して、Ｘ方向の一方向側にシフトした位置にある。これにより、赤外線顕微鏡２２ｂは、レーザ光学系２２ａによる製品ワーク１２のレーザ加工位置と同一の分割予定ライン上で製品ワーク１２を撮影することができる。

図４は、サブテーブル２４及びＢＨＣ撮影系２６の概略図である。なお、図４では、チャックテーブル２０及び加工ユニット２２の図示は省略している。

図４及び既述の図１に示すように、サブテーブル２４は、本発明の基準ワーク保持テーブルに相当するものであり、例えばガラス等の光透過性を有する材料、より具体的には後述のＢＨＣ撮影系２６で使用される照明光を透過する材料で形成されている。

サブテーブル２４は、基準ワーク１４が配置され且つそのおもて面１４ａに当接する保持面２４ａを有する。この保持面２４ａには、複数の吸引溝２４ｂが形成されている。各吸引溝２４ｂはサブテーブル用吸引源３６に連通している。

サブテーブル用吸引源３６は、既述のテーブル用吸引源３０と同様に吸引ポンプが用いられる。サブテーブル用吸引源３６は、後述の制御装置２８の制御の下、保持面２４ａの各吸引溝２４ｂから空気を吸引する。これにより、保持面２４ａによって基準ワーク１４のおもて面１４ａが吸着保持される。換言すると、基準ワーク１４は、その裏面１４ｂが加工ユニット２２と対向するように保持面２４ａに吸着保持される。

サブテーブル２４は、Ｚ方向側（上方側）から見た場合において、加工ユニット２２のＹ方向の移動範囲の一部に重なる位置であって、且つチャックテーブル２０のＸ方向の移動範囲には重ならない位置に設けられている。すなわち、サブテーブル２４は、チャックテーブル２０のＸ方向の移動を妨げない位置で且つレーザ光学系２２ａによるレーザ加工が可能な位置に設けられている。

従って、後述の制御装置２８の制御の下、ユニット駆動機構３４を駆動して加工ユニット２２のＹ方向位置を調整することで、レーザ光学系２２ａを基準ワーク１４（裏面１４ｂ）に対向する位置、すなわち基準ワーク１４のレーザ加工が可能な位置にセットすることができる。また、基準ワーク１４のレーザ加工時に基準ワーク１４に対してレーザ光学系２２ａをＹ方向に相対移動させることができる。

ＢＨＣ撮影系２６は、本発明の撮影画像取得部に相当する。ＢＨＣ撮影系２６は、サブテーブル２４の保持面２４ａとは反対側の下面２４ｃ（本発明の他面に相当）に対向する位置、すなわちサブテーブル２４のＺ方向下方側に配置されている。このＢＨＣ撮影系２６は、光透過性のサブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａを撮影、より具体的にはおもて面１４ａに現れたバックサイドハーフカット（Backside Half Cut：ＢＨＣ）を撮影する。ＢＨＣは、詳しくは後述の図７に示しているが、基準ワーク１４の内部に形成されたレーザ加工領域１１０からおもて面１４ａ側に向けて延びた亀裂１１２であって且つおもて面１４ａに到達した亀裂１１２である。

ＢＨＣ撮影系２６は、顕微鏡７２と、照明光源７４と、カメラ７６と、を備える。また、本実施形態のＢＨＣ撮影系２６は、おもて面１４ａの広い範囲（一定範囲以上）を撮影可能な広画角を有するものとする。

顕微鏡７２は、Ｚ方向に延びた形状を有する。また、顕微鏡７２の側面には照明光源７４が取り付けられ、且つそのＺ方向下方側の底面にはカメラ７６が取り付けられている。さらに、顕微鏡７２には、ハーフミラー７２ａと対物レンズ７２ｂとが設けられている。

ハーフミラー７２ａは、顕微鏡７２及び照明光源７４の双方に対向する位置に配置されている。

対物レンズ７２ｂは、ハーフミラー７２ａのＺ方向上方側に配置されている。この対物レンズ７２ｂの焦点位置は、サブテーブル２４の保持面２４ａ、すなわち基準ワーク１４のおもて面１４ａに合せられている。なお、図４中の符号Ａ３は、対物レンズ７２ｂの光軸、すなわちＢＨＣ撮影系２６の撮影光軸（観察光軸）である。この光軸Ａ３は、例えばサブテーブル２４のＸＹ方向の中心位置に一致するように位置調整されている。

照明光源７４は、例えばハロゲン光源、ＬＥＤ（light emitting diode）光源、ＬＤ光源、及びＳＬＤ光源等が用いられる。この照明光源７４は、後述の制御装置２８の制御の下、サブテーブル２４を透過する波長域の照明光、例えば白色光或いは赤外光（近赤外光）をハーフミラー７２ａに向けて出射する。

ハーフミラー７２ａは、照明光源７４から入射した照明光の一部を対物レンズ７２ｂに向けて反射する。これにより、照明光は、対物レンズ７２ｂによりサブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａ上に集光される。そして、このおもて面１４ａで反射された照明光の反射光の一部は、ハーフミラー７２ａを透過してカメラ７６に入射する。

カメラ７６は、照明光源７４から出射される照明光の波長域に対して感度を有する撮像素子（不図示）を備えている。このカメラ７６は、後述の制御装置２８の制御の下、サブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａの撮影を行い、このおもて面１４ａの撮影画像であるおもて面撮影画像７８を制御装置２８へ出力する。制御装置２８は、カメラ７６から入力されたおもて面撮影画像７８をモニタ７３に表示させる。

なお、サブテーブル２４の保持面２４ａの任意の位置、すなわち基準ワーク１４のおもて面１４ａの任意の位置をカメラ７６で撮影するために、サブテーブル２４及びＢＨＣ撮影系２６のいずれか一方を他方に対してＸＹ方向に相対移動させる相対移動機構を設けてもよい。これにより、ＢＨＣ撮影系２６の画角が狭い場合でもこの一方を他方に対してＸＹ方向に相対移動させることで、ＢＨＣ撮影系２６によりおもて面１４ａの広い範囲を撮影することができる。

［第１実施形態の制御装置の機能］
図５は、制御装置２８の機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置２８には、既述のレーザ光学系２２ａ、赤外線顕微鏡２２ｂ、ＢＨＣ撮影系２６、テーブル用吸引源３０、テーブル駆動機構３２、ユニット駆動機構３４、サブテーブル用吸引源３６、及びモニタ７３の他に、操作部７５が接続されている。なお、操作部７５は、公知のキーボード、マウス、操作ボタン、及びタッチパネル等が用いられる。

制御装置２８は、例えばパーソナルコンピュータのような演算装置により構成され、各種のプロセッサ（Processor）及びメモリ等から構成された演算回路を備える。各種のプロセッサには、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びプログラマブル論理デバイス［例えばＳＰＬＤ（Simple Programmable Logic Devices）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）、及びＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Arrays）］等が含まれる。なお、制御装置２８の各種機能は、１つのプロセッサにより実現されてもよいし、同種または異種の複数のプロセッサで実現されてもよい。

制御装置２８は、不図示の制御プログラムを実行することで、統括制御部８０、吸着制御部８２、移動制御部８４、レーザ制御部８６、撮影制御部８８、及び表示制御部９０として機能する。なお、制御装置２８の「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。

吸着制御部８２は、テーブル用吸引源３０及びサブテーブル用吸引源３６の駆動を制御する。吸着制御部８２は、操作部７５にて製品ワーク１２の吸着操作或いは吸着解除操作が入力された場合には、テーブル用吸引源３０の駆動或いは駆動停止を行う。また、吸着制御部８２は、操作部７５にて基準ワーク１４の吸着操作或いは吸着解除操作が入力された場合には、サブテーブル用吸引源３６の駆動或いは駆動停止を行う。

移動制御部８４は、統括制御部８０の制御の下、製品ワーク１２のレーザ加工時と基準ワーク１４のレーザ加工時とにおいて、テーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を駆動することで、チャックテーブル２０及びサブテーブル２４に対して加工ユニット２２を相対移動させる。

移動制御部８４は、統括制御部８０の制御の下、製品ワーク１２のレーザ加工時にテーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４をそれぞれ駆動して、加工ユニット２２（レーザ光学系２２ａ及び赤外線顕微鏡２２ｂ）を一体に製品ワーク１２に対してＸＹＺ方向及びθ方向に相対移動させる。

このように加工ユニット２２を製品ワーク１２に対して相対移動させることで、製品ワーク１２のレーザ加工前にレーザ光学系２２ａを製品ワーク１２に対向する位置に位置合わせ、より具体的にはレーザ光学系２２ａの光軸Ａ１を製品ワーク１２の加工開始位置（分割予定ラインの一端）に位置合わせすることができる。また、製品ワーク１２のレーザ加工中にレーザ光学系２２ａを製品ワーク１２に対してＸ方向に相対移動させることができる。さらに、製品ワーク１２のレーザ加工前に、赤外線顕微鏡２２ｂの光軸Ａ２を製品ワーク１２のアライメント基準（図示は省略）に位置合わせすることができる。従って、テーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４は、製品ワーク１２のレーザ加工時には本発明の第１相対移動機構として機能する。

移動制御部８４は、統括制御部８０の制御の下、基準ワーク１４のレーザ加工時にユニット駆動機構３４を駆動して、加工ユニット２２（レーザ光学系２２ａ）を基準ワーク１４に対してＹ方向に相対移動させる。これにより、基準ワーク１４のレーザ加工前にレーザ光学系２２ａを基準ワーク１４に対向する位置に位置合わせ、より具体的にはレーザ光学系２２ａの光軸Ａ１を基準ワーク１４の任意の加工開始位置に位置合わせすることができる。また、基準ワーク１４のレーザ加工中にレーザ光学系２２ａを基準ワーク１４に対してＹ方向に相対移動させることができる。従って、ユニット駆動機構３４は、基準ワーク１４のレーザ加工時には本発明の第１相対移動機構として機能する。

レーザ制御部８６は、統括制御部８０の制御の下、レーザ光源４０によるレーザ光Ｌの出射と空間光変調器４８によるレーザ光Ｌの変調とを制御することにより、レーザ光学系２２ａによる製品ワーク１２及び基準ワーク１４のレーザ加工を実行させる。なお、空間光変調器４８によるレーザ光Ｌの変調制御については公知技術であるので具体的な説明は省略する。

撮影制御部８８は、統括制御部８０の制御の下、製品ワーク１２のレーザ加工時に赤外線顕微鏡２２ｂの制御、すなわち照明光源６４による照明光の出射及び赤外線カメラ７０による製品ワーク１２の撮影を制御する。また、撮影制御部８８は、統括制御部８０の制御の下、基準ワーク１４のレーザ加工が完了した場合にはＢＨＣ撮影系２６の制御、すなわち照明光源７４による照明光の出射及びカメラ７６による基準ワーク１４のおもて面１４ａの撮影を制御する。

表示制御部９０は、統括制御部８０の制御の下、モニタ７３の表示を制御する。表示制御部９０は、製品ワーク１２のレーザ加工時には赤外線顕微鏡２２ｂにより撮影された赤外線撮影画像７１をモニタ７３に表示させる。また、表示制御部９０は、基準ワーク１４のレーザ加工時にはＢＨＣ撮影系２６により撮影されたおもて面撮影画像７８をモニタ７３に表示させる。さらに表示制御部９０は、レーザ加工装置１０の各種の設定画面をモニタ７３に表示させる。

統括制御部８０は、既述の制御プログラムを実行することで、アライメント検出部９６、第１レーザ加工制御部９８、第２レーザ加工制御部１００、画像取得制御部１０２として機能する。

アライメント検出部９６は、操作部７５において製品ワーク１２のレーザ加工開始操作が入力された場合に作動、或いはチャックテーブル２０に新たな製品ワーク１２が保持された場合に自動で作動する。このアライメント検出部９６は、レーザ加工装置１０の各部を制御して、チャックテーブル２０に保持されている製品ワーク１２（分割予定ライン）の位置及び姿勢を検出するアライメント検出を行う。

最初にアライメント検出部９６は、テーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を駆動して、赤外線顕微鏡２２ｂを、製品ワーク１２のアライメント基準（ストリート或いは認識マーク等）を撮影可能な撮影位置に相対移動させる。この移動後にアライメント検出部９６は、撮影制御部８８を介して赤外線顕微鏡２２ｂを制御して、照明光源６４による製品ワーク１２の照明と、赤外線カメラ７０による製品ワーク１２のアライメント基準の撮影と、を実行させる。これにより、赤外線カメラ７０により製品ワーク１２の赤外線撮影画像７１が取得され、この赤外線撮影画像７１が赤外線カメラ７０からアライメント検出部９６に出力される。

次いで、アライメント検出部９６は、赤外線カメラ７０から入力された赤外線撮影画像７１に基づき、赤外線撮影画像７１内のアライメント基準を公知の画像認識法で検出することにより、製品ワーク１２の分割予定ラインの位置及び姿勢を検出する。そして、アライメント検出部９６は、製品ワーク１２の分割予定ラインの位置及び姿勢の検出結果を、アライメント検出結果として第１レーザ加工制御部９８へ出力する。

第１レーザ加工制御部９８は、アライメント検出部９６によるアライメント検出の完了後に作動する。第１レーザ加工制御部９８は、移動制御部８４及びレーザ制御部８６を介して、テーブル駆動機構３２とユニット駆動機構３４とレーザ光学系２２ａとを制御して、製品ワーク１２の分割予定ラインごとに、分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０（図６参照）を形成するレーザ加工を行う。

具体的には第１レーザ加工制御部９８は、アライメント検出部９６によるアライメント検出結果に基づき、移動制御部８４を介してテーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を駆動して、レーザ加工予定の分割予定ラインをＸ方向に平行な姿勢にすると共に、この分割予定ラインの一端にレーザ光学系２２ａの光軸Ａ１を位置合わせするアライメントを行う。

図６は、レーザ加工による製品ワーク１２内でのレーザ加工領域１１０の形成を説明するための説明図である。なお、図６の符号６Ａは製品ワーク１２のＹ方向に沿った断面図であり、図６の符号６Ｂは製品ワーク１２のＸ方向に沿った断面図である。

図６の符号６Ａ及び符号６Ｂに示すように、第１レーザ加工制御部９８は、上述のアライメント完了後、レーザ光学系２２ａを制御して、レーザ光Ｌを製品ワーク１２のおもて面１２ａから所定の深さ位置ｄ１にある集光点Ｐ１に集光させることで、この集光点Ｐ１の位置にレーザ加工領域１１０を形成する。

次いで、第１レーザ加工制御部９８は、移動制御部８４を介してテーブル駆動機構３２を駆動して、チャックテーブル２０をＸ方向に移動させる。これにより、集光点Ｐ１にレーザ光Ｌを集光させた状態で、製品ワーク１２に対してレーザ光学系２２ａがＸ方向に相対移動される、すなわち分割予定ラインに沿ってレーザ光学系２２ａが製品ワーク１２に対してＸ方向に相対移動される。その結果、分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０が形成される。また、レーザ加工領域１１０が形成されると、このレーザ加工領域１１０を起点として製品ワーク１２の厚み方向（Ｚ方向）に亀裂１１２が発生する。

このような製品ワーク１２に対するレーザ加工では、レーザ加工領域１１０からＺ方向下方側（おもて面１２ａ側）に向けて延びる亀裂１１２がおもて面１２ａには到達しない。そして、レーザ加工後の製品ワーク１２の裏面１２ｂに対して研削或いはケミカルエッチング等により外的応力が印加されることで、亀裂１１２がおもて面１２ａに到達する。

第１レーザ加工制御部９８は、例えばレーザ加工領域１１０の層数が１層である場合には、移動制御部８４を介してユニット駆動機構３４を駆動して、レーザ光学系２２ａを分割予定ラインのピッチ間隔に相当する距離だけＹ方向に相対移動させる。これにより、レーザ光学系２２ａの光軸Ａ１を２番目の分割予定ラインの一端に位置合わせするアライメントが行われる。

そして、第１レーザ加工制御部９８は、移動制御部８４及びレーザ制御部８６を介してテーブル駆動機構３２及びレーザ光学系２２ａを制御して、集光点Ｐ１に対するレーザ光学系２２ａのレーザ光Ｌの集光と、チャックテーブル２０のＸ方向の移動とを実行する。これにより、２番目の分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０が形成される。

以下同様に、全ての分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０が形成される。次いで、第１レーザ加工制御部９８は、移動制御部８４を介してテーブル駆動機構３２を駆動して、チャックテーブル２０を９０°回転させた後、上述の一連の処理を繰り返し実行する。これにより、格子状の分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部にレーザ加工領域１１０が形成される。

なお、第１レーザ加工制御部９８は、製品ワーク１２の厚みが厚い場合には、分割予定ラインに沿って製品ワーク１２の内部に例えば２層のレーザ加工領域１１０の形成を行う。この場合には第１レーザ加工制御部９８は、分割予定ラインごとに２層のレーザ加工領域１１０の形成を連続して行う。

図５に戻って、第２レーザ加工制御部１００は、操作部７５において基準ワーク１４のレーザ加工開始操作が入力された場合に作動、或いはサブテーブル２４に新たな基準ワーク１４が保持された場合に自動で作動する。この第２レーザ加工制御部１００は、移動制御部８４及びレーザ制御部８６を介して、ユニット駆動機構３４とレーザ光学系２２ａとを制御して、基準ワーク１４の内部にＹ方向に沿ってレーザ加工領域１１０（図７参照）を形成するレーザ加工を行う。

最初に第２レーザ加工制御部１００は、既知のサブテーブル２４の位置座標に基づき、移動制御部８４を介してユニット駆動機構３４を駆動して、加工ユニット２２をＹ方向に移動させることで、レーザ光学系２２ａの光軸Ａ１をサブテーブル２４の保持面２４ａの例えば中心位置に位置合わせする。これにより、サブテーブル２４上の基準ワーク１４の裏面１４ｂに対向する位置までレーザ光学系２２ａが移動される。なお、基準ワーク１４に対するレーザ加工では、ＸＹ方向におけるレーザ加工領域１１０の形成位置は特に限定はされないので、レーザ光学系２２ａと基準ワーク１４とのＸＹ方向の位置合わせの方法は特に限定されず、さらにこの位置合わせを手動で行ってもよい。

図７は、レーザ加工による基準ワーク１４内でのレーザ加工領域１１０の形成を説明するための説明図である。なお、図７の符号７Ａは、既述の図６の符号６Ｂと同様にレーザ加工時の製品ワーク１２のＸ方向に沿った断面図であり、比較例として載せている。また、図７の符号７Ｂはレーザ加工時の基準ワーク１４のＹ方向に沿った断面図である。

図７及び既述の図５に示すように、第２レーザ加工制御部１００は、レーザ光学系２２ａと基準ワーク１４との位置合わせの完了後、レーザ光学系２２ａを制御して、レーザ光Ｌを基準ワーク１４のおもて面１４ａから所定の深さ位置ｄ２にある集光点Ｐ２に集光させることで、この集光点Ｐ２の位置にレーザ加工領域１１０を形成する。

深さ位置ｄ２は、深さ位置ｄ１よりも浅い位置である。また、この深さ位置ｄ２は、正常状態のレーザ光学系２２ａにより基準ワーク１４の内部に形成されたレーザ加工領域１１０からおもて面１４ａ側に向けて延びる亀裂１１２の長さの想定値（設計値）に対応する位置である。ここでいう正常状態とは、レーザ光学系２２ａの光軸Ａ１の位置変化、光軸Ａ１の傾き変化、及び光量ムラ等の状態変化が発生していない状態である。この亀裂１１２の長さの想定値、すなわち深さ位置ｄ２は、実験又はシミュレーションにより予め定められる。

レーザ光学系２２ａによって基準ワーク１４の深さ位置ｄ２にレーザ加工領域１１０を形成することで、レーザ光学系２２ａが正常状態であれば、レーザ加工領域１１０からＺ方向下方側（おもて面１２ａ側）に延びる亀裂１１２の先端がおもて面１４ａに略一致する。これにより、おもて面１４ａに既述のＢＨＣが現れる。

次いで、第２レーザ加工制御部１００は、移動制御部８４を介してユニット駆動機構３４を駆動して加工ユニット２２をＹ方向（本発明の平行な方向に相当）に移動させる。これにより、集光点Ｐ２にレーザ光Ｌを集光させた状態で、基準ワーク１４に対してレーザ光学系２２ａがＹ方向に相対移動される。その結果、基準ワーク１４の内部にレーザ加工領域１１０がＹ方向に沿って形成される。また、Ｙ方向に沿った各レーザ加工領域１１０を起点として基準ワーク１４の厚み方向（Ｚ方向）に亀裂１１２が発生する。

図８は、レーザ加工後の基準ワーク１４のおもて面１４ａの正面図である。図８に示すように、既述の図７に示したレーザ加工により基準ワーク１４の内部の深さ位置ｄ２にＹ方向に沿ってレーザ加工領域１１０を形成した場合において、レーザ光学系２２ａが正常状態であればＹ方向に沿ったレーザ加工領域１１０から延びる亀裂１１２はＢＨＣとなる。その結果、図８の符号８Ａに示すように、基準ワーク１４のおもて面１４ａにＹ方向に沿って亀裂１１２（ＢＨＣ）が略直線状に現れる。

一方、レーザ光学系２２ａに状態変化が発生している場合には、Ｙ方向に沿って形成されたレーザ加工領域１１０から延びる亀裂１１２の長さが不安定になったり、基準ワーク１４の内部での集光点Ｐ２の位置（深さ位置ｄ２）が不安定になったりする。

例えば、図８の符号８Ｂに示すように、レーザ加工領域１１０から延びる亀裂１１２の長さが不安定になると、おもて面１４ａに亀裂１１２（ＢＨＣ）が断続的に現れたり、或いはおもて面１４ａに亀裂１１２が現れなかったりする。また、図８の符号８Ｃに示すように、例えばレーザ光学系２２ａの集光レンズ６２の位置等に状態変化が発生する等の要因で集光点Ｐ２の位置が不安定になると、レーザ光Ｌがおもて面１４ａを透過することでおもて面１４ａにレーザ光Ｌのダメージ痕１１３が現れる場合がある。

このように、基準ワーク１４に対してレーザ加工を行う際の集光点Ｐ２のＺ方向位置を深さ位置ｄ２に設定することで、このレーザ加工後の基準ワーク１４のおもて面１４ａの状態（レーザ加工の加工結果）に基づき、レーザ光学系２２ａが正常状態であるのか或いは状態変化が発生しているのかを診断することができる。

図５に戻って、画像取得制御部１０２は、基準ワーク１４に対するレーザ加工の完了後に作動する。画像取得制御部１０２は、撮影制御部８８を介してＢＨＣ撮影系２６を制御して、サブテーブル２４を通して、照明光源７４による基準ワーク１４のおもて面１４ａの照明とカメラ７６によるおもて面１４ａの撮影とを実行させる。これにより、カメラ７６によって基準ワーク１４のおもて面撮影画像７８（画像データ）が取得され、このおもて面撮影画像７８がカメラ７６から画像取得制御部１０２に出力される。このおもて面撮影画像７８は、レーザ加工領域１１０からおもて面１４ａに向けて延びる亀裂１１２（ＢＨＣ）を示す亀裂情報に相当する。

画像取得制御部１０２は、カメラ７６からおもて面撮影画像７８が入力された場合には、表示制御部９０を制御してモニタ７３（本発明の表示部に相当）におもて面撮影画像７８を表示させる。これにより、オペレータに対して基準ワーク１４の亀裂情報が呈示される。

［第１実施形態の作用］
図９は、本発明の診断方法に相当する上記構成のレーザ加工装置１０によるレーザ光学系２２ａの診断処理、より具体的には基準ワーク１４のおもて面撮影画像７８の取得及び表示処理の流れを示すフローチャートである。なお、レーザ加工装置１０による製品ワーク１２のレーザ加工処理の流れについては公知技術であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

図９に示すように、オペレータは、予め定められた診断タイミングごと、例えばレーザ加工装置１０の起動時或いは一定期間ごとに、レーザ加工装置１０のレーザ光学系２２ａの診断処理を開始させる。最初にオペレータは、基準ワーク１４をサブテーブル２４の保持面２４ａ上に配置した後、操作部７５にて基準ワーク１４の吸着操作を行う。この操作を受けて、吸着制御部８２がテーブル用吸引源３０の駆動を開始させる。これにより、サブテーブル用吸引源３６が各吸引溝２４ｂから空気を吸引することで、基準ワーク１４のおもて面１４ａが保持面２４ａにより吸着保持される（ステップＳ１、本発明の保持ステップに相当）。

サブテーブル２４に基準ワーク１４が保持されると、或いは操作部７５において基準ワーク１４のレーザ加工開始操作が入力されると、第２レーザ加工制御部１００が、移動制御部８４を介してユニット駆動機構３４を駆動して、サブテーブル２４とレーザ光学系２２ａの光軸Ａ１との位置合わせを行う。これにより、レーザ光学系２２ａと基準ワーク１４とが位置合わせされる（ステップＳ２）。

次いで、第２レーザ加工制御部１００が、レーザ光学系２２ａを制御してレーザ光Ｌを基準ワーク１４の内部の深さ位置ｄ２（集光点Ｐ２）に集光させてこの深さ位置ｄ２にレーザ加工領域１１０を形成する（ステップＳ３、本発明のレーザ加工領域形成ステップに相当）。また、第２レーザ加工制御部１００が、移動制御部８４を介してユニット駆動機構３４を駆動して加工ユニット２２をＹ方向に移動させる（ステップＳ４、本発明の相対移動ステップに相当）。これにより、基準ワーク１４内の深さ位置ｄ２にレーザ加工領域１１０がＹ方向に沿って形成されると共に、レーザ加工領域１１０からＺ方向（上下方向）に延びる亀裂１１２が形成される。

基準ワーク１４のレーザ加工の完了後、画像取得制御部１０２が、撮影制御部８８を介してＢＨＣ撮影系２６を制御して、サブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａの照明及び撮影を実行させる（ステップＳ５、本発明の撮影画像取得ステップに相当）。これにより、おもて面撮影画像７８がＢＨＣ撮影系２６から画像取得制御部１０２に出力される。

おもて面撮影画像７８を取得した画像取得制御部１０２は、このおもて面撮影画像７８をモニタ７３に表示させる（ステップＳ６）。そして、オペレータは、モニタ７３に表示されるおもて面撮影画像７８（基準ワーク１４の亀裂情報）を確認することで、レーザ光学系２２ａの診断を開始する。

オペレータは、既述の図８の符号８Ａに示したように、基準ワーク１４のおもて面１４ａにＢＨＣがＹ方向に沿って略直線状に現れている場合には、レーザ光学系２２ａが正常状態であると診断する。また逆に、既述の図８の符号８Ｂに示したようにおもて面１４ａにＢＨＣが断続的に現れたり、或いは図８の符号８Ｃに示したようにおもて面１４ａにレーザ光Ｌのダメージ痕１１３が現れたりしている場合には、オペレータはレーザ光学系２２ａの状態変化が発生していると判断し、レーザ光学系２２ａの調整又は交換を行う。

なお、本実施形態では、おもて面撮影画像７８に基づくレーザ光学系２２ａの診断をオペレータが行っているが、おもて面撮影画像７８の画像解析処理［ＡＩ（artificial intelligence）画像解析を含む］によりレーザ光学系２２ａの診断を自動で実行してもよい。

以下、診断タイミングごとに既述のステップＳ１からステップＳ６の処理が繰り返し実行されると共に、おもて面撮影画像７８に基づくオペレータの診断が実行される。

［第１実施形態の効果］
以上のように第１実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザ加工により基準ワーク１４の深さ位置ｄ２にレーザ加工領域１１０を形成し、サブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面撮影画像７８を取得することで、レーザ加工の次工程（切削等による外部圧力の印加）を経なくともレーザ光学系２２ａの状態変化の発生の有無が診断可能になる。これにより、レーザ光学系２２ａの状態変化の発生の有無を簡単に診断することができるので、レーザ加工により不良品が多量に発生することが防止される。

［第２実施形態］
図１０は、第２実施形態のレーザ加工装置１０の概略図である。なお、図１０では、チャックテーブル２０の図示は省略している。

上記第１実施形態では、サブテーブル２４のＺ方向下方側に配置されたＢＨＣ撮影系２６によりサブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａを撮影しているが、第２実施形態では加工ユニット２２の赤外線顕微鏡２２ｂを用いておもて面１４ａの撮影を行う。

図１０に示すように、第２実施形態のレーザ加工装置１０は、ＢＨＣ撮影系２６の代わりに照明光源１１８及び中継光学系１２０を備える点を除けば上記第１実施形態のレーザ加工装置１０と基本的に同じ構成である。このため、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

照明光源１１８は、サブテーブル２４のＺ方向下方側に配置されており、後述のハーフミラー１２４及びサブテーブル２４を通して基準ワーク１４のおもて面１４ａに向けて照明光を照射する。この照明光は、赤外線顕微鏡２２ｂの赤外線カメラ７０での撮影に対応した赤外光（近赤外光）の波長域の光である。なお、図中の符号Ａ４は、照明光源１１８の照明軸である。

中継光学系１２０は、基準ワーク１４のおもて面１４ａの像（像光）を、赤外線顕微鏡２２ｂで撮影可能な位置まで導く。なお、図中の符号Ａ５は、中継光学系１２０の光軸である。中継光学系１２０は、ハーフミラー１２４と、スクリーン１２６と、リレーレンズ１２８と、ミラー１３０と、結像レンズ１３２と、を備える。

ハーフミラー１２４は、サブテーブル２４と照明光源１１８との間に配置されている。ハーフミラー１２４は、照明光源１１８から入射した照明光の一部を透過してサブテーブル２４に向けて出射する。これにより、照明光がサブテーブル２４を透過して基準ワーク１４に入射し、さらに基準ワーク１４のおもて面１４ａで反射された照明光の一部が反射光としてハーフミラー１２４に入射する。ハーフミラー１２４は、サブテーブル２４から入射した反射光をリレーレンズ１２８に向けて反射する。

スクリーン１２６は、サブテーブル２４のＸ方向側方側の位置であって且つＺ方向側（上方側）から見た場合において赤外線顕微鏡２２ｂのＹ方向の移動範囲の一部に重なる位置において、ＸＹ面に平行に配置されている。すなわち、スクリーン１２６は、チャックテーブル２０のＸ方向の移動を妨げない位置で且つ赤外線顕微鏡２２ｂによる撮影が可能な位置に設けられている。また、スクリーン１２６のＺ方向の位置は、サブテーブル２４の保持面２４ａのＺ方向の位置に一致するように調整されている。

リレーレンズ１２８は、ハーフミラー１２４のＸ方向側方側の位置に配置されている。リレーレンズ１２８は、ハーフミラー１２４にて反射された反射光をミラー１３０に向けて出射する。

ミラー１３０は、リレーレンズ１２８のＸ方向側方側の位置で且つスクリーン１２６のＺ方向下方側の位置に配置されている。ミラー１３０は、リレーレンズ１２８から入射した反射光をＺ方向上方側に位置する結像レンズ１３２に向けて反射する。

結像レンズ１３２は、スクリーン１２６とミラー１３０との間に配置されている。結像レンズ１３２は、ミラー１３０にて反射された反射光をスクリーン１２６に結像する。これにより、ハーフミラー１２４、リレーレンズ１２８、ミラー１３０、及び結像レンズ１３２を経て、基準ワーク１４のおもて面１４ａの像がスクリーン１２６に映し出される。

第２実施形態のテーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４は、本発明の第２相対移動機構としても機能する。テーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４は、制御装置２８の制御の下、製品ワーク１２及び中継光学系１２０に対して赤外線顕微鏡２２ｂを、製品ワーク１２を撮影する撮影位置とスクリーン１２６（スクリーン１２６に映し出されるおもて面１４ａの像）を撮影する撮影位置とに相対移動させる。

具体的には第２実施形態のアライメント検出部９６は、製品ワーク１２のレーザ加工前において、第１実施形態と同様にテーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を駆動して、赤外線顕微鏡２２ｂを、製品ワーク１２のアライメント基準を撮影可能な撮影位置に相対移動させる。これにより、既述のアライメント検出が可能となる。

第２実施形態の画像取得制御部１０２は、基準ワーク１４に対するレーザ加工の完了後にユニット駆動機構３４を駆動して、赤外線顕微鏡２２ｂを、スクリーン１２６（おもて面１４ａの像）を撮影可能な撮影位置に相対移動させる。次いで、画像取得制御部１０２は、撮影制御部８８を介して赤外線顕微鏡２２ｂを制御して、赤外線カメラ７０によるスクリーン１２６の撮影を実行させる。これにより、おもて面撮影画像７８が赤外線カメラ７０によって取得される。

以上のように第２実施形態では、中継光学系１２０を設けることで、この中継光学系１２０を介して赤外線顕微鏡２２ｂにより基準ワーク１４のおもて面１４ａを撮影することができる。これにより、アライメント検出用の赤外線顕微鏡２２ｂを用いておもて面撮影画像７８を取得することができるので、第１実施形態のカメラ７６を省略することができ、レーザ加工装置１０の低コスト化が図れる。

なお、上記第２実施形態では、中継光学系１２０を介して赤外線顕微鏡２２ｂにより基準ワーク１４のおもて面１４ａを撮影しているが、例えばＢＨＣ撮影系２６（カメラ７６）がサブテーブル２４の下面２４ｃに対向する位置とは異なる位置に配置されている場合でもおもて面１４ａを撮影することができる。すなわち、中継光学系１２０の構成を変えることで、ＢＨＣ撮影系２６等の各種撮影系（カメラ）の位置及び姿勢に関係なく、おもて面撮影画像７８の取得が可能になる。その結果、レーザ加工装置１０の設計の自由度を高めることができる。

［第３実施形態］
図１１は、第３実施形態のレーザ加工装置１０の概略図である。上記各実施形態では、チャックテーブル２０とサブテーブル２４とが別体に設けられているが、図１１に示すように、第３実施形態ではチャックテーブル２０とサブテーブル２４とが一体化されている。

図１１に示すように、第３実施形態のレーザ加工装置１０は、チャックテーブル２０にテーブル保持部１３８が設けられている点を除けば上記各実施形態のレーザ加工装置１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

テーブル保持部１３８はサブテーブル２４を保持する。これにより、テーブル保持部１３８を介してチャックテーブル２０にサブテーブル２４が固定され、サブテーブル２４がチャックテーブル２０と一体に移動する。その結果、テーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を駆動することで、サブテーブル２４（基準ワーク１４）に対するレーザ光学系２２ａ及びＢＨＣ撮影系２６の相対移動が可能になる。

なお、第３実施形態においても、既述の図１１に示した上記第２実施形態と同様に中継光学系１２０を設けることで、この中継光学系１２０を介して赤外線顕微鏡２２ｂにより基準ワーク１４のおもて面１４ａを撮影してもよい。

［その他］
上記各実施形態では、本発明の第１相対移動機構から第３相対移動機構としてテーブル駆動機構３２及びユニット駆動機構３４を例に挙げて説明したが、チャックテーブル２０及びサブテーブル２４に対して、レーザ光学系２２ａを相対移動させたり或いはＢＨＣ撮影系２６（赤外線顕微鏡２２ｂ）を相対移動させたりすることが可能であれば、その構成は特に限定はされない。

上記各実施形態では、レーザ光学系２２ａの外部に赤外線顕微鏡２２ｂが連結されているが、赤外線顕微鏡２２ｂがレーザ光学系２２ａの筐体内に設けられていてもよい。

上記各実施形態では、基準ワーク１４に対するレーザ加工時において、基準ワーク１４とレーザ光学系２２ａとをＸ方向に相対移動させているが、この相対移動は実行しなくともよい。この場合には、おもて面撮影画像７８に基づき、ＢＨＣの有無及びダメージ痕１１３の有無によりレーザ光学系２２ａの状態変化の発生の有無を簡単に診断することができる。

上記各実施形態では、基準ワーク１４に対するレーザ加工時において深さ位置ｄ２にレーザ加工領域１１０を形成しているが、ＢＨＣの有無及びダメージ痕１１３の有無を観察可能であれば、深さ位置ｄ２より深い位置或いは浅い位置にレーザ加工領域１１０を形成してもよい。

１０…レーザ加工装置
１２…製品ワーク
１４…基準ワーク
１４ａ…おもて面
１４ｂ…裏面
２０…チャックテーブル
２２…加工ユニット
２２ａ…レーザ光学系
２２ｂ…赤外線顕微鏡
２４…サブテーブル
２４ａ…保持面
２４ｃ…下面
２６…ＢＨＣ撮影系
２８…制御装置
３２…テーブル駆動機構
３４…ユニット駆動機構
４０…レーザ光源
６４…照明光源
７０…赤外線カメラ
７１…赤外線撮影画像
７２…顕微鏡
７４…照明光源
７６…カメラ
７８…おもて面撮影画像
８０…統括制御部
８４…移動制御部
８６…レーザ制御部
８８…撮影制御部
９０…表示制御部
９６…アライメント検出部
９８…第１レーザ加工制御部
１００…第２レーザ加工制御部
１０２…画像取得制御部
１１０…レーザ加工領域
１１２…亀裂
１１８…照明光源
１２０…中継光学系
１３８…テーブル保持部
ｄ１，ｄ２…深さ位置

Claims (13)

1. 予め定められた製造条件で製造された基準ワークを保持する保持面を有する光透過性の基準ワーク保持テーブルと、
   前記基準ワークに向けてレーザ光を照射し、且つ前記レーザ光を前記基準ワークの内部に集光させて前記基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ光学系と、
   前記基準ワーク保持テーブルを通して、前記保持面に当接する前記基準ワークの当接面の撮影画像を取得することにより、前記レーザ加工領域から前記当接面に向けて延びる亀裂の亀裂情報を取得する撮影画像取得部と、
   を備えるレーザ加工装置。
2. 前記レーザ光学系が、前記基準ワークの厚み方向において前記当接面から予め定められた深さ位置であって且つ前記亀裂の長さの想定値に対応する深さ位置に前記レーザ加工領域を形成する請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記基準ワーク保持テーブルが、製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルとは異なるサブテーブルである請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記基準ワーク保持テーブルが前記製品ワーク保持テーブルに保持されている請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記レーザ光学系から前記基準ワークに向けて前記レーザ光が照射されている間、前記基準ワークに対して前記レーザ光学系を相対移動させて、前記基準ワークに平行な方向に沿って前記基準ワークの内部に前記レーザ加工領域を形成する第１相対移動機構を備える請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルを備え、
   前記第１相対移動機構が、前記基準ワーク保持テーブル及び前記製品ワーク保持テーブルに対して前記レーザ光学系を、前記基準ワークに対向する位置と前記製品ワークに対向する位置とに相対移動させ、
   前記レーザ光学系が、前記第１相対移動機構により前記製品ワークに対向する位置に相対移動された場合に、前記製品ワークに向けてレーザ光を照射し、且つ前記レーザ光を前記製品ワークの内部に集光させて前記製品ワークの内部に前記レーザ加工領域を形成し、
   前記第１相対移動機構が、前記レーザ光学系から前記製品ワークに向けて前記レーザ光が照射されている間、前記レーザ光学系を前記製品ワークに対して相対移動させて、前記製品ワークに平行な方向に沿って前記製品ワークの内部に前記レーザ加工領域を形成する請求項５に記載のレーザ加工装置。
7. 前記撮影画像取得部が、前記基準ワーク保持テーブルの前記保持面とは反対側の他面に対向する位置に配置され、前記基準ワーク保持テーブルを通して前記当接面を撮影するカメラである請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
8. 前記撮影画像取得部が、
   前記基準ワーク保持テーブルの前記保持面とは反対側の面を他面とした場合に、前記他面に対向する位置とは異なる位置に配置されたカメラと、
   前記当接面の像を、前記他面に対向する位置から前記カメラで撮影可能な位置まで導く中継光学系と、
   を備える請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
9. 前記カメラが、前記基準ワーク保持テーブルよりも上方側に配置されており、
   製品ワークを保持する製品ワーク保持テーブルと、
   前記製品ワーク及び前記中継光学系に対して前記カメラを、前記製品ワークを撮影する撮影位置と前記中継光学系により導かれる前記当接面の像を撮影する撮影位置とに相対移動させる第２相対移動機構と、
   を備える請求項８に記載のレーザ加工装置。
10. 前記撮影画像取得部が取得した前記撮影画像を表示する表示部を備える請求項１から９のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
11. 光透過性の基準ワーク保持テーブルの保持面に、予め定められた製造条件で製造された基準ワークを保持させる保持ステップと、
    前記基準ワークに向けてレーザ光学系からレーザ光を照射し、且つ前記レーザ光を前記基準ワークの内部に集光させて前記基準ワークの内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工領域形成ステップと、
    前記基準ワーク保持テーブルを通して、前記保持面に当接する前記基準ワークの当接面の撮影画像を取得することにより、前記レーザ加工領域から前記当接面に向けて延びる亀裂の亀裂情報を取得する撮影画像取得ステップと、
    を有するレーザ加工装置の診断方法。
12. 前記レーザ加工領域形成ステップでは、前記基準ワークの厚み方向において前記当接面から予め定められた深さ位置であって且つ前記亀裂の長さの想定値に対応する深さ位置に前記レーザ加工領域を形成する請求項１１に記載のレーザ加工装置の診断方法。
13. 前記レーザ光学系から前記基準ワークに向けて前記レーザ光が照射されている間、前記基準ワークに対して前記レーザ光学系を相対移動させて、前記基準ワークに平行な方向に沿って前記基準ワークの内部に前記レーザ加工領域を形成する相対移動ステップを有する請求項１１又は１２に記載のレーザ加工装置の診断方法。

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