JP2023013750A - レーザ加工装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の表面側からの集光点の距離をより高精度に一定距離に維持可能なレーザ加工装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】加工用レーザ光を出射する第１レーザ光源と、検出用レーザ光を出射する第２レーザ光源と、加工用レーザ光を被加工物の内部に集光させ、且つ検出用レーザ光を被加工物の裏面に集光させる第１集光レンズと、被加工物の裏面からの検出用レーザ光の反射光を検出する第１光検出部と、第１光検出部の検出結果に基づき、被加工物の裏面の高さ位置を検出する高さ位置検出部と、亀裂検出装置から厚みプロファイルを取得するプロファイル取得部と、高さ位置検出部の検出結果と、厚みプロファイルとに基づき、第１集光レンズの光軸方向に沿って第１集光点の位置を調整して、第１集光点の位置を被加工物の表面から一定距離に維持する集光点位置調整部と、を備える。
【選択図】図１６

Description

本発明は、被加工物のレーザ加工を行うレーザ加工装置及びその制御方法に関する。

従来、被加工物であるシリコンウェーハ（以下、ウェーハと略す）等の内部に集光点を合わせてレーザ光を加工ライン（切断予定ラインともいう）に沿って照射し、加工ラインに沿ってウェーハの内部に切断の起点となるレーザ加工領域（「改質領域」又は「改質層」ともいう）を形成するレーザ加工装置が知られている。レーザ加工領域が形成されたウェーハは、その後、エキスパンド又はブレーキングといった割断プロセスによって加工ラインに沿って割断されて個々のチップに分断される。このようなレーザ加工装置によれば、ウェーハの内部にレーザ加工領域が形成され、そのレーザ加工領域を起点として加工ラインに沿ってウェーハが割断されるので、ブレードを用いてウェーハを切削して割断する一般的なダイシング装置と比べ、発塵量が低く、ダイシング傷、チッピングあるいは材料表面でのクラック等が発生する可能性が低くなる等の利点がある。

また、近年の半導体製造分野では、ウェーハが大型化する傾向にあり、さらに実装密度を高めるためにウェーハの薄板化が進んでいる。このようなウェーハに対しては、裏面研削装置によりウェーハの裏面を研削（バックグラインド）してウェーハを薄板化した後、レーザ加工装置によりこのウェーハにレーザ加工領域を形成するレーザ加工を行う。

このようなレーザ加工装置によるレーザ加工では、ウェーハの表面（デバイス形成面）に形成されているデバイス層への熱ダメージを抑えるために、ウェーハの表面（デバイス形成面）側からのレーザ加工領域の形成位置（レーザ光の集光点の位置）を一定距離に維持する必要がある。このため、特許文献１に記載のレーザ加工装置では、オートフォーカス機能を利用してウェーハの内部にレーザ光を集光する集光レンズを、ウェーハの裏面（デバイス形成面とは反対側の面）の凹凸に追従するように上下方向に位置調整している。この際に、裏面研削装置により裏面がバックグラインドされているウェーハには厚みのばらつきが生じている。このため、オートフォーカス機能を利用して、ウェーハの裏面とウェーハ内部に集光されるレーザ光の集光点との距離を一定距離に維持したとしても、ウェーハの表面と集光点との間の距離がウェーハの厚みのばらつきに応じて変化してしまう。

そこで、特許文献１に記載のレーザ加工装置は、少なくとも１本のスキャンラインに沿ったウェーハの裏面の高さプロファイルと、ウェーハの表面側を保持するステージ（テーブル）の上面の高さプロファイルとに基づき、ウェーハの加工ラインごとに加工ラインに沿ったウェーハの厚みの変化を示す厚みプロファイルを取得する。そして、このレーザ加工装置では、厚みプロファイルに基づいてウェーハの表面側からのレーザ加工領域（集光点）の位置を一定距離に維持する。

特開２０２０－１４２２８４号公報

ところで、上記特許文献１に記載のレーザ加工装置では、ウェーハの裏面の高さプロファイルと、ステージの上面の高さプロファイルと、に基づき厚みプロファイルを取得している。この際に、一般的にウェーハの表面側は保護シートで覆われているため、ステージの上面とウェーハの表面との間には保護シートが挟まれている。また、ウェーハの表面にはデバイス層による凹凸が形成されている。このため、上記特許文献１に記載の方法ではウェーハの厚みプロファイルを正確に求めることができない。その結果、上記特許文献１に記載のレーザ加工装置では、ウェーハの表面側からのレーザ加工領域（集光点）の位置を高精度に一定距離に維持することは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被加工物の表面側からの集光点の距離をより高精度に一定距離に維持可能なレーザ加工装置及びその制御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、加工用レーザ光の第１集光点を被加工物の内部に合わせた状態で被加工物の裏面側から加工用レーザ光を被加工物の加工ラインに沿って照射し、被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する加工ヘッドと、被加工物内のレーザ加工領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出装置と、を備えるレーザ加工装置において、亀裂検出装置が、予め定められた複数の測定点で被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面位置検出部と、界面位置検出部の検出結果に基づき、加工ラインに沿った被加工物の厚みの変化を示す厚みプロファイルを検出する厚み検出部と、を備え、加工ヘッドが、加工用レーザ光を出射する第１レーザ光源と、検出用レーザ光を出射する第２レーザ光源と、を含むレーザ光源部と、第１レーザ光源から出射した加工用レーザ光を被加工物の内部に集光させ、且つ第２レーザ光源から出射した検出用レーザ光を被加工物の裏面に集光させる第１集光レンズと、被加工物の裏面からの検出用レーザ光の反射光を検出する第１光検出部と、第１光検出部の検出結果に基づき、被加工物の裏面の高さ位置を検出する高さ位置検出部と、厚み検出部から厚みプロファイルを取得するプロファイル取得部と、高さ位置検出部の検出結果と、プロファイル取得部が取得した厚みプロファイルとに基づき、第１集光レンズの光軸方向に沿って第１集光点の位置を調整して、第１集光点の位置を被加工物の表面から予め定められた一定距離に維持する集光点位置調整部と、を備える。

このレーザ加工装置によれば、亀裂検出装置により被加工物の厚みプロファイルを従来よりも正確に検出可能であり、この厚みプロファイルと、被加工物の裏面の高さ位置の検出結果とに基づき、第１集光点の位置を被加工物の表面から一定距離に維持することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、被加工物に対して第１集光レンズを第１集光レンズの光軸方向に対して垂直方向に相対移動させて、第１集光点を加工ラインに沿って移動させる第１移動機構を備え、第１移動機構により第１集光点が加工ラインに沿って移動されるごとに、第１光検出部、高さ位置検出部、及び集光点位置調整部が繰り返し作動する。これにより、加工ラインに沿ってレーザ加工が行われる間、第１集光点の位置を被加工物の表面から一定距離に維持することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、亀裂検出装置が、検出光を出射する光源と、光源から出射した検出光を被加工物に集光させる第２集光レンズと、第２集光レンズの光軸方向に沿って検出光の第２集光点を走査する集光点走査部と、集光点走査部により第２集光点が走査される間、被加工物からの検出光の反射光を検出する第２光検出部と、被加工物に対して第２集光レンズを第２集光レンズの光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させる第２移動機構と、を備え、第２移動機構により第２集光点が複数の測定点に順番に移動されるごとに、集光点走査部及び第２光検出部が繰り返し作動し、界面位置検出部が、複数の測定点ごとの第２光検出部の検出結果に基づき、複数の測定点ごとの界面位置を検出する。これにより、被加工物の界面位置を高精度に検出することができるので、より高精度な厚みプロファイルを検出することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、界面位置検出部が、研削装置により裏面が研削された被加工物の中心を通るスキャンラインに沿った複数の測定点ごとの界面位置を検出する。スキャンラインに沿った複数の測定点ごとの被加工物の厚みの検出結果に基づき、被加工物の面内の厚みの分布を判断（推定）することができるので、厚みプロファイルを短時間で検出することができる。

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、亀裂検出装置が加工ヘッドに設けられている。

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置の制御方法は、第１集光レンズにより加工用レーザ光の第１集光点を被加工物の内部に合わせた状態で被加工物の裏面側から加工用レーザ光を被加工物の加工ラインに沿って照射し、被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する加工ヘッドと、被加工物の内部でレーザ加工領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出装置と、を備えるレーザ加工装置の制御方法において、亀裂検出装置により、予め定められた複数の測定点で被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出した検出結果に基づき、加工ラインに沿った被加工物の厚みの変化を示す厚みプロファイルを検出し、加工ヘッドが、第１レーザ光源から加工用レーザ光を出射し、第２レーザ光源から検出用レーザ光を出射し、第１集光レンズにより、第１レーザ光源から出射した加工用レーザ光を被加工物の内部に集光させ且つ第２レーザ光源から出射した検出用レーザ光を被加工物の裏面に集光させ、被加工物の裏面からの検出用レーザ光の反射光を検出し、検出用レーザ光の反射光の検出結果に基づき、被加工物の裏面の高さ位置を検出し、亀裂検出装置から厚みプロファイルを取得し、高さ位置の検出結果と厚みプロファイルとに基づき、第１集光レンズの光軸方向に沿って第１集光点の位置を調整して、第１集光点の位置を被加工物の表面側から予め定められた一定距離に維持する。

本発明は、ウェーハの表面側からの集光点の距離をより高精度に一定距離に維持することができる。

レーザ加工システムの構成を示すブロック図である レーザ加工装置の概略構成を示したブロック図である。 レーザ加工装置に搭載された亀裂検出装置の一例を示したブロック図である。 ウェーハ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説明図である。 ウェーハ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説明図である。 ウェーハ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説明図である。 光検出器の受光面に受光される反射光の様子を示した図である。 光検出器の受光面に受光される反射光の様子を示した図である。 光検出器の受光面に受光される反射光の様子を示した図である。 ウェーハ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。 亀裂検出装置の制御部の機能ブロック図である。 駆動制御部による検出光の集光点のＺ方向の走査を説明するための説明図である。 、ピエゾアクチュエータによる集光点の移動量（μｍ）と光検出器の検出器本体から出力される検出信号（Ｖ）との関係を示したグラフである。 ウェーハ上での測定点の配置を説明するための説明図である。 図１４中のスキャンラインに沿ったウェーハの断面図である。 レーザ加工装置の制御部の機能ブロック図である。 ウェーハ内でのレーザ加工領域の形成予定ラインを示した説明図である。 集光点位置調整部による集光点のＺ方向の位置調整を説明するための説明図である。 亀裂検出装置によるウェーハの加工ラインごとの厚みプロファイルの検出処理の流れを示したフローチャートである。 レーザ加工装置による加工ラインごとのレーザ加工処理の流れを示すフローチャートである。 ウェーハ表面が非平坦形状のウェーハ内でのレーザ加工領域の形成予定ラインを示した説明図である。 図２０に示したウェーハのレーザ加工を行う場合の集光点位置調整部による集光点のＺ方向の位置調整を説明するための説明図である。

［レーザ加工システム］
図１は、レーザ加工システム１００の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、レーザ加工システム１００は、複数の工程を経て被加工物であるウェーハＷをその加工ラインＤＬに沿って分割して複数のチップ（図示は省略）を形成する。このレーザ加工システム１００は、裏面研削装置２００と、レーザ加工装置１０と、分割装置３００と、を含んでいる。

レーザ加工システム１００では、まず、裏面研削装置２００にウェーハが搬送され、裏面研削装置２００において、ウェーハＷの裏面を研削するバックグラインド（裏面研削処理）が行われる。裏面研削装置２００により裏面がバックグラインドされたウェーハＷは、例えば２５０μｍ以下の厚さに薄化される。なお、バックグラインドを行うに際し、ウェーハＷの表面側には予め保護シート（バックグラインドテープともいう）が貼り付けられており、この保護シートによってウェーハＷの表面に形成されたデバイス（デバイス層）が保護されている。ここで、本明細書において、ウェーハの二つの面のうち、デバイスが形成された面をウェーハの「表面」と称し、表面の反対側の面を「裏面」と称することにする。

裏面研削装置２００によってバックグラインドが行われたウェーハＷは、レーザ加工装置１０に搬入され、レーザ加工装置１０において、ウェーハＷの裏面側から照射されたレーザ光によりウェーハＷの内部にレーザ加工領域が加工ラインＤＬに沿って形成される。

全ての加工ラインＤＬにレーザ加工領域が形成されたウェーハは、その裏面がダイシングテープを介してダイシング用フレームに搭載（マウント）される。この状態でウェーハの表面に貼り付けられていた保護シートが剥離される。

次に、ウェーハは、ダイシング用フレームごと分割装置３００に搬入され、分割装置３００において、ダイシングテープが放射状に引き伸ばされて、ウェーハが個々のチップに分断される。以上がレーザ加工システム１００によるウェーハの加工の流れである。

なお、レーザ加工システム１００を構成する裏面研削装置２００及び分割装置３００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。

［レーザ加工装置］
図２は、レーザ加工装置１０の概略構成を示したブロック図である。なお、図中のＸＹＺ方向は互いに直交しており、ＸＹ方向は水平方向であり且つＺ方向は上下方向である。

図２に示すように、レーザ加工装置１０は、裏面研削装置２００によりウェーハＷの裏面であるウェーハ裏面ＷｂがバックグラインドされたウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを形成する。このレーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６と、吸着ステージ１８と、加工ヘッド駆動部１９と、テーブル駆動部１４と、制御部１２と、を備える。さらに、レーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６の一側面に取り付けられた亀裂検出装置５００を備える。なお、亀裂検出装置５００の構成については後述する。

吸着ステージ１８は、ウェーハＷを吸着保持する保持面１８ａを備える。ウェーハＷの表面であるウェーハ表面Ｗａは、例えば、ＸＹ方向に伸びる複数の加工ラインＤＬにより格子状の領域に区画されており、この格子状の領域には、それぞれ電子回路等のデバイス［デバイス層（膜）］が形成されている。このウェーハＷは、吸着ステージ１８の保持面１８ａを覆う保護シート２２０を下側にして載置され、保護シート２２０を介して吸着ステージ１８により吸着保持される。なお、保護シート２２０を介することなくウェーハＷを直接吸着保持させてもよい。

テーブル駆動部１４は、本発明の第１移動機構及び第２移動機構に相当するものであり、吸着ステージ１８をＸＹ方向に移動させるためのＸＹ駆動機構（不図示）と、吸着ステージ１８をＺ方向周りのθ方向に回転させるための回転駆動機構（不図示）と、を備えている。テーブル駆動部１４は、制御部１２による制御に従って、ＸＹ駆動機構により吸着ステージ１８をＸＹ方向に移動させると共に、回転駆動機構により吸着ステージ１８をＺ方向周りのθ方向に回転させる。これにより、吸着ステージ１８に吸着保持されたウェーハＷと後述する加工ヘッド１６との相対的な位置合わせを行うことが可能となると共に、ウェーハＷに設けられた複数の加工ラインＤＬに沿って加工ヘッド１６によるレーザ加工を行うことが可能となる。

加工ヘッド１６は、レーザ加工を行うための各種光学系を収容する加工光学系本体（「レーザエンジン」などともいう。）である。加工ヘッド１６は、レーザ光源２０と、ダイクロイックミラー２１と、集光レンズ２２（対物レンズともいう）と、ピエゾアクチュエータ２３と、ＡＦ（Automatic Focus）センサ２４と、を備える。Ｚ方向の上方から下方に向かってレーザ光源２０と、ダイクロイックミラー２１と、集光レンズ２２及びピエゾアクチュエータ２３とが設けられ、ダイクロイックミラー２１の側方側にＡＦセンサ２４が設けられている。

レーザ光源２０は本発明の第１レーザ光源に相当するものであり、さらに後述のレーザ光源２５と共に本発明のレーザ光源部を構成する。レーザ光源２０は、ウェーハＷの内部へのレーザ加工領域Ｒの形成に用いられる加工用レーザ光ＬＰを出射する。このレーザ光源２０としては、例えば、半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザが用いられる。加工用レーザ光ＬＰの条件としては、例えば、波長が波長：１．１μｍ、レーザ光スポット断面積が３．１４×１０^－８ｃｍ^２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波数が８０～１２０ｋＨｚ、パルス幅が１８０～２８０ｎｓ、出力が８Ｗである。

ダイクロイックミラー２１は、加工用レーザ光ＬＰを透過し、後述のＡＦセンサ２４から出射される検出用レーザ光ＬＤを反射する。これにより、ダイクロイックミラー２１は、レーザ光源２０から入射した加工用レーザ光ＬＰを透過して集光レンズ２２に向けて出射する。また、ダイクロイックミラー２１は、ＡＦセンサ２４から入射した検出用レーザ光ＬＤを集光レンズ２２に向けて出射する。

集光レンズ２２は、本発明の第１集光レンズに相当するものであり、例えばコンデンスレンズなどが用いられる。この集光レンズ２２は、ダイクロイックミラー２１から入射した加工用レーザ光ＬＰをウェーハＷの内部に集光させる。これにより、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒが形成される。ここでレーザ加工領域Ｒとは、レーザ光Ｌの照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。レーザ加工領域Ｒは、例えば、クラック領域を含んでいる。

また、集光レンズ２２は、ダイクロイックミラー２１から入射した検出用レーザ光ＬＤをウェーハ裏面Ｗｂに集光させる。これにより、集光レンズ２２は、ウェーハＷの内部への加工用レーザ光ＬＰの集光と、ウェーハ裏面Ｗｂへの検出用レーザ光ＬＤの集光と、を同時に行うことができる。

ピエゾアクチュエータ２３は、制御部１２から印加される電圧が変化することによってＺ方向（集光レンズ２２の光軸方向）に伸縮し、この伸縮動作によって集光レンズ２２を光軸方向に移動させる。これにより、集光レンズ２２のＺ方向位置を精密調整することができ、ウェーハＷの内部に集光される加工用レーザ光ＬＰの集光点ＦＰ１（本発明の第１集光点に相当）の位置をＺ方向に精密調整（微調整）することができる。

なお、ピエゾアクチュエータ２３の移動量（伸縮量：μｍ）とピエゾアクチュエータ２３に印加される電圧との関係は実験などによって予め決定されている。制御部１２は、その関係を定義するテーブルを記憶するとともに、この関係に従ってピエゾアクチュエータ２３に印加する電圧を変化させる。

ＡＦセンサ２４は、加工ラインＤＬに沿ったウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置の検出に用いられる。このＡＦセンサ２４は、レーザ光源２５と光検出器２６とを備える。

レーザ光源２５は、本発明の第２レーザ光源に相当するものであり、加工用レーザ光ＬＰの波長域とは異なる波長域であって且つウェーハ裏面Ｗｂで反射可能な波長域の検出用レーザ光ＬＤをダイクロイックミラー２１に向けて出射する。この検出用レーザ光ＬＤは、ダイクロイックミラー２１により集光レンズ２２に向けて反射された後、集光レンズ２２によりウェーハ裏面Ｗｂに集光される。そして、ウェーハ裏面Ｗｂで反射された検出用レーザ光ＬＤの反射光ＬＲは、検出用レーザ光ＬＤの光路を遡ってＡＦセンサ２４の光検出器２６に入射する。なお、図中の符号ＲＰは、ウェーハ裏面Ｗｂで反射される検出用レーザ光ＬＤの反射点を示す。

光検出器２６は、本発明の第１光検出部に相当するものであり、反射光ＬＲを受光する受光面を有し、受光した反射光ＬＲに基づいてウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置に応じた検出信号を制御部１２へ出力する。

ここで、ウェーハ裏面Ｗｂで反射された反射光ＬＲの分布と光量は、集光レンズ２２からウェーハＷまでの距離、すなわち、ウェーハ裏面Ｗｂの凹凸形状（表面変位）に応じて変化する。ＡＦセンサ２４は、この性質を利用して、ウェーハ裏面Ｗｂで反射された反射光ＬＲの分布と光量の変化に基づいて、ウェーハＷの面内で集光点ＦＰ１が形成されているレーザ加工位置（ＸＹ位置）におけるＺ方向の高さ位置を求める。なお、ＡＦセンサ２４におけるウェーハ裏面Ｗｂの高さ位置の測定方法としては、例えば、非点収差方式、ナイフエッジ方式などが用いられる。これらの方式については公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

上述のＡＦセンサ２４によるウェーハ裏面Ｗｂの高さ位置の測定は、ウェーハＷの加工ラインＤＬ上で連続的に行われる。これにより、加工ラインＤＬに沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを形成する際に、ＡＦセンサ２４の測定結果に基づいて加工用レーザ光ＬＰの集光点ＦＰ１のＺ方向位置をリアルタイムで制御することが可能となる。

なお、本実施形態では、加工ヘッド１６内にＡＦセンサ２４が設けられており、集光レンズ２２により加工用レーザ光ＬＰの集光と検出用レーザ光ＬＤの集光とを同時に行う構成となっているが、この構成に限らない。例えば、ＡＦセンサ２４が加工ヘッド１６とは独立して隣接した位置に設けられていてもよい。

加工ヘッド駆動部１９は、加工ヘッド１６をＺ方向に移動させるための加工ヘッドＺ駆動機構（不図示）を備えている。加工ヘッドＺ駆動機構は、例えばモータ及びギアを含むアクチュエータである。加工ヘッド駆動部１９は、制御部１２による制御の下、加工ヘッドＺ駆動機構により加工ヘッド１６をＺ方向に移動させる。これにより、加工ヘッド１６と、吸着ステージ１８に吸着保持されたウェーハＷとのＺ方向の相対距離を粗調整することができる。

制御部１２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により実現される。制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）と、ストレージ（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）と、入出力回路部と、を備える。

制御部１２は、レーザ加工装置１０の各部の動作を制御する。具体的には、加工ヘッド１６の動作制御（レーザ光源２０，２５の出射制御、光検出器２６による反射光の受光制御、ピエゾアクチュエータ２３による集光レンズ２２の位置調整など）、加工ヘッド駆動部１９及びテーブル駆動部１４の動作制御などを行う。

ウェーハＷにレーザ加工領域Ｒを形成する場合、加工ヘッド駆動部１９により加工ヘッド１６とウェーハＷとの間の相対距離（ワーキングディスタンス）を所望の距離に調整した上で、上述のＡＦセンサ２４によるウェーハ裏面Ｗｂの高さ位置の測定と、集光レンズ２２のＺ方向の位置調整とが実行される。次いで、レーザ光源２０から加工用レーザ光ＬＰが出射され、集光レンズ２２を介してウェーハＷの内部に照射される。この際に、詳しくは後述するが、ウェーハＷの内部に照射される加工用レーザ光ＬＰの集光点ＦＰ１のＺ方向位置は、ピエゾアクチュエータ２３による集光レンズ２２のＺ方向の位置調整によって、ウェーハ表面Ｗａから一定距離を維持するように調整される。

この状態でテーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がダイシング方向であるＸ方向、すなわち集光レンズ２２の光軸方向に対して垂直方向に加工送りされる。これにより、ウェーハＷの加工ラインＤＬに沿ってレーザ加工領域Ｒが１層形成される。そして、加工ラインＤＬに沿ってレーザ加工領域Ｒが１層形成されると、テーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次の加工ラインＤＬにもレーザ加工領域Ｒが形成される。次に、全てのＸ方向の加工ラインＤＬに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成されるとテーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がＺ方向周りのθ方向に９０°回転され、回転後のＸ方向の加工ラインＤＬにも同様にしてレーザ加工領域Ｒが形成される。なお、図２では、１層のレーザ加工領域Ｒが示されているが、ウェーハＷの厚さに応じて、ウェーハＷの内部に複数層（例えば２層、３層など）のレーザ加工領域Ｒが形成される場合もある。

［亀裂検出装置］
図３は、レーザ加工装置１０に搭載された亀裂検出装置５００の一例を示したブロック図である。図３に示すように、亀裂検出装置５００は、基本機能として、加工用レーザ光ＬＰの照射によりウェーハＷの内部に発生した亀裂を検出する亀裂検出機能を備えるだけでなく、さらに、加工用レーザ光ＬＰの照射が行われる前（すなわち、裏面研削装置２００によりバックグラインドが行われた後）のウェーハＷの厚みを検出する厚み検出機能を兼ね備えている。以下、亀裂検出装置５００の基本機能である亀裂検出機能について説明した後に、亀裂検出装置５００の厚み検出機能について説明する。なお、亀裂検出装置５００は、加工ヘッド１６の一側面に取り付けられており、上述した加工ヘッド駆動部１９により加工ヘッド１６と一体にＺ方向に移動可能である。

［亀裂検出機能］
レーザ加工装置１０によりウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを形成した場合、そのレーザ加工領域ＲからウェーハＷの厚み方向に亀裂Ｋ（クラック）が伸展する。レーザ加工装置１０の後工程である分割装置３００においてウェーハＷのチップへの分断を適正に行うためには、ウェーハＷを割断する際の起点となるレーザ加工領域Ｒを適正に形成し、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを正確に検出することが重要である。

そこで、亀裂検出装置５００は、ウェーハＷに対して検出光Ｌ１を照射し、ウェーハＷからの反射光Ｌ２を検出することで、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出する機能（亀裂検出機能）を備える。なお、亀裂検出装置５００は、レーザ加工装置１０と組み合わせて使用されるが、以下の説明では、亀裂検出装置５００に係る構成要素について説明し、レーザ加工装置１０の構成と同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下の説明では、ウェーハＷが吸着される吸着ステージ１８をＸＹ平面と平行な平面とし、Ｚ方向をウェーハＷの厚み（深さ）方向とする３次元直交座標系を用いる。

亀裂検出装置５００は、光源部５５０、照明光学系６００、界面位置検出用光学系６５０、亀裂検出用光学系７００、制御部７５０、集光点位置移動機構７５２、集光レンズ７５４、操作部７５６、表示部７５８、及び通信インタフェース（Interface：ＩＦ）である通信ＩＦ７５９を含んでいる。

光源部５５０は、検出光Ｌ１を出射する。この検出光Ｌ１は、ウェーハＷの界面位置の検出、及びウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの検出に用いられる。ここで、ウェーハＷがシリコン製の場合、検出光Ｌ１としては波長１，０００ｎｍ以上の赤外光を用いるのが望ましい。

光源部５５０は、光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃ及びハーフミラー５５４を有している。光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃ及びハーフミラー５５４は、集光レンズ７５４の光軸と同軸の主光軸ＡＸに沿って配置されている。

光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃは、主光軸ＡＸに沿って検出光Ｌ１を出射する。光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃとしては、例えば、レーザ光源（赤外線レーザ光源、レーザダイオード）、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることができる。

光源５５２Ａは、集光レンズ７５４の集光レンズ瞳７５４ａの略全面を照明することが可能なレーザ開口を有している。この光源５５２Ａは、後述の界面位置の検出に用いられる。

光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、集光レンズ７５４の集光レンズ瞳７５４ａのうち、主光軸ＡＸ（集光レンズ７５４の光軸）から偏心した一部のみを照明することが可能なレーザ開口をそれぞれ有している。これらの光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、後述の亀裂検出に用いられる。

ハーフミラー５５４は、界面位置検出用の光源５５２Ａから出射される検出光Ｌ１を反射し、亀裂検出用の光源５５２Ｂ、５５２Ｃから出射される検出光Ｌ１を透過させる。以下、図示は省略するが、光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃから出射される検出光Ｌ１をそれぞれＬ１（Ａ）、Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）として説明する。

光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃは、それぞれ制御部７５０と接続されており、制御部７５０により光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃの出射制御が行われる。

制御部７５０は、亀裂検出装置５００の各部の動作を制御するＣＰＵと、制御プログラムを格納するＲＯＭと、ＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）と、を含んでいる。制御部７５０は、レーザ加工装置１０の制御部１２と不図示のインタフェースを介して接続されており、操作部７５６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検出装置５００の各部に送信して各部の動作を制御する。

なお、本実施形態では、亀裂検出装置５００の制御部７５０を、レーザ加工装置１０の制御部１２（図３参照）とは別に示したが、これらの制御部７５０，１２で実行される処理は、１つの制御部で実行されてもよいし、複数の制御部で実行されてもよい。

操作部７５６は、操作者による操作入力を受け付ける手段であり、例えば、キーボード、マウス、又はタッチパネル等のポインティングデバイス等である。

また、表示部７５８は、亀裂検出装置５００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７５８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。

なお、操作部７５６及び表示部７５８は、レーザ加工装置１０に備えられる操作部及び表示部（いずれも不図示）と共用されていてもよい。

通信ＩＦ７５９は、後述のレーザ加工装置１０の通信ＩＦ２８（図１６参照）に有線接続又は無線接続されている。通信ＩＦ７５９は、詳しくは後述するが、制御部７５０の制御の下、後述の厚み検出機能により検出されたウェーハＷの厚み検出結果である厚みプロファイル４２（図１１参照）を通信ＩＦ２８、すなわちレーザ加工装置１０へ出力する。

照明光学系６００は、光源部５５０から出射された検出光Ｌ１を集光レンズ７５４に導光する。照明光学系６００は、リレーレンズ６０２、６０６及びミラー（例えば、全反射ミラー）６０４を有している。光源部５５０から出射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ６０２を透過して、ミラー６０４により反射されて光路が折り曲げられる。ミラー６０４によって反射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ６０６を透過した後、界面位置検出用光学系６５０のハーフミラー６５４及びハーフミラー６５２によって順次反射されて集光レンズ７５４に向けて出射される。また、ハーフミラー６５２を透過した観察光（ウェーハＷからの戻り光）は、観察光学系７６０を用いて観察可能である。なお、観察光学系７６０を用いない場合は、ハーフミラー６５２に代えてダイクロイックミラー又は全反射ミラーを用いることができる。

集光レンズ７５４は、本発明の第２集光レンズに相当するものであり、照明光学系６００から出射された検出光Ｌ１をウェーハＷに集光（合焦）させる。集光レンズ７５４は、ウェーハ裏面Ｗｂに対向する位置に配置され、集光レンズ７５４の光軸が主光軸ＡＸと同軸に配置される。

集光点位置移動機構７５２は、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２（本発明の第２集光点に相当、図１２参照）の位置をＺ方向（集光レンズ７５４の光軸方向）に変化させる。集光点位置移動機構７５２は、集光レンズ７５４をＺ方向に移動させるピエゾアクチュエータ７５２ａを含んで構成される。

ピエゾアクチュエータ７５２ａは、制御部７５０から印加される電圧が変化することによってＺ方向（集光レンズ７５４の光軸方向）に伸縮し、この伸縮動作によって集光レンズ７５４を光軸方向に移動させる。これにより、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２（図１２参照）の位置をウェーハＷの厚み方向（Ｚ方向）において変化させる。

また、ピエゾアクチュエータ７５２ａの移動量（伸縮量：μｍ）とピエゾアクチュエータ７５２ａに印加される電圧との関係は実験などによって予め決定されている。制御部７５０は、その関係を定義するテーブルを記憶するとともに、この関係に従ってピエゾアクチュエータ７５２ａに印加する電圧を変化させる。

集光点位置移動機構７５２は、制御部７５０の制御に従ってピエゾアクチュエータ７５２ａを駆動することにより、集光レンズ７５４をＺ方向に移動させる。これにより、集光レンズ７５４とウェーハＷとのＺ方向の相対距離が変化し、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２の位置が変化するので、検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２をウェーハＷの厚み方向（Ｚ方向）に走査することが可能となる。

また、集光点位置移動機構７５２は、ピエゾアクチュエータ７５２ａに加え、上述の加工ヘッド駆動部１９の加工ヘッドＺ駆動機構を含むものであってもよい。加工ヘッドＺ駆動機構により加工ヘッド１６をＺ方向に移動させることにより、加工ヘッド１６と一体となって亀裂検出装置５００をＺ方向に移動させることができる。これにより、集光レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離が変化するので、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２（図１２参照）の位置を変化させることが可能となる。したがって、加工ヘッドＺ駆動機構による集光点の位置調整（粗調整）と、ピエゾアクチュエータ７５２ａによる集光点の位置調整（微調整）とを組み合わせることで、ピエゾアクチュエータ７５２ａのみで検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２をウェーハＷの厚み方向に走査する場合に比べて、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２の位置の調整の自由度（調整幅）が広がるため、様々な厚みのウェーハＷに対しても亀裂検出及び厚み検出が可能となる。

集光レンズ７５４によって集光され、ウェーハＷによって反射された検出光Ｌ１の反射光Ｌ２は、界面位置検出用光学系６５０及び亀裂検出用光学系７００に導光され、それぞれ、ウェーハＷの界面位置の検出及び亀裂の検出に用いられる。

以下の例では、ウェーハ表面Ｗａの界面位置の検出を行い、その後、ウェーハ表面Ｗａの界面位置を基準として亀裂深さを検出する例について説明する。

なお、本実施形態では、ウェーハ表面Ｗａを基準として亀裂深さの検出を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ウェーハ裏面Ｗｂを基準として亀裂深さの検出を行ってもよい。また、ウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂの双方の界面位置をそれぞれ基準として検出した亀裂深さの平均値をとることも可能である。

＜界面位置検出用光学系＞
界面位置検出用光学系６５０は、ウェーハＷの界面（ウェーハ表面Ｗａ又はウェーハ裏面Ｗｂ）の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー６５２、ハーフミラー６５４、リレーレンズ６５６、ハーフミラー６５８、及び光検出器６６０を有している。

ウェーハＷの界面として例えばウェーハ表面Ｗａを検出するときには、制御部７５０は、光源５５２Ａを発光させて、検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射する。

光源５５２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）は、集光レンズ７５４の集光レンズ瞳７５４ａと略同じ大きさの開口を有するレーザ光であり、ハーフミラー６５４及びハーフミラー６５２によって順次反射されて集光レンズ７５４に導光される。検出光Ｌ１（Ａ）は、集光レンズ７５４の集光レンズ瞳７５４ａの略全面に照射される。

ここで、ウェーハＷにより反射された検出光Ｌ１（Ａ）の反射光をＬ２（Ａ）とする。反射光Ｌ２（Ａ）は、集光レンズ７５４を透過してハーフミラー６５２によって反射され、ハーフミラー６５４を透過した後、リレーレンズ６５６に導光される。リレーレンズ６５６を透過した反射光Ｌ２（Ａ）は、ハーフミラー６５８によって反射されて光検出器６６０に導光される。

光検出器６６０は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を受光して、ウェーハＷのウェーハ表面Ｗａの検出を行うための装置であり、検出器本体６６０Ａ及びピンホールパネル６６０Ｂを有している。

検出器本体６６０Ａとしては、受光した光を電気信号に変換して制御部７５０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６６０Ｂには、入射光の一部を透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６６０Ｂは、検出器本体６６０Ａの受光面に対して上流側に配置されており、ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールが反射光Ｌ２（Ａ）の光軸上に位置するように配置されている。ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの位置は、集光レンズ７５４の集光点（前側焦点位置）と光学的に共役関係にある（コンフォーカルピンホール）。また、ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの大きさは、集光レンズ７５４の回折限界程度に調整されている。

ウェーハＷによって反射された反射光Ｌ２（Ａ）は、集光レンズ７５４の集光点と光学的に共役な位置にあるピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの位置に集光する。そして、集光レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハＷのウェーハ表面Ｗａと一致した場合、検出光Ｌ１（Ａ）の光束はウェーハＷのウェーハ表面Ｗａで反射されて、平行光束となって集光レンズ７５４を透過して戻ってくる。したがって、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は、集光レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハ表面Ｗａの位置と一致したときに鋭いピークを有する。なお、集光レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハ裏面Ｗｂの位置と一致したときにも、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は鋭いピークを有する。

制御部７５０は、光源５５２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射しながら、集光点位置移動機構７５２により集光レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離を変化させて、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１（Ａ）の集光点の位置（すなわち、集光レンズ７５４の前側焦点位置）をＺ方向に移動させる。これにより、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がウェーハＷの厚み方向に走査される。制御部７５０は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がウェーハＷの厚み方向（Ｚ方向）に走査されたときのウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を光検出器６６０により検出し、この光検出器６６０からの検出信号のピークを検出することにより、Ｚ方向におけるウェーハ表面Ｗａの界面位置を検出することができる。

なお、本実施形態では、コンフォーカル法を用いてウェーハＷの界面位置の検出を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、非点収差法、白色干渉法等のその他の焦点検出方法を適用することも可能である。

＜亀裂検出用光学系＞
亀裂検出用光学系７００は、リレーレンズ７０２と光検出器７０４、７０６とを有している。

ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋを検出する場合に、制御部７５０は、光源５５２Ｂ、５５２Ｃを発光させて、検出光Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）をウェーハＷに照射する。光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、それぞれ主光軸ＡＸからずれた位置にレーザ開口を有している。これにより、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）がウェーハＷに照射される。

ウェーハＷによりそれぞれ反射された検出光Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）の反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）は、集光レンズ７５４を透過してハーフミラー６５２及びハーフミラー６５４によって順次反射された後、リレーレンズ６５６及びハーフミラー６５８を順次透過してリレーレンズ７０２に入射する。リレーレンズ７０２を透過した反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）は、光検出器７０４、７０６により受光される。

光検出器７０４，７０６は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）を受光して、ウェーハ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７０４，７０６としては、受光した光を電気信号に変換して制御部７５０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。

光検出器７０４、７０６は集光レンズ瞳７５４ａと共役位置に配置され、さらに、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）を受光するよう集光レンズ７５４の光軸からずれた位置に配置されている。

図４から図６は、ウェーハ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。図４は集光レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合、図５は集光レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合、図６は集光レンズ７５４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。

また、図７から図９は、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃ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。

また、図１０は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２が集光レンズ瞳７５４ａ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７５４ａの一方側（図１０の右側）の第１領域Ｇ１を通過して、ウェーハ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７５４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で全反射した後、ウェーハ表面Ｗａで反射して、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７５４ａ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、光源部５５０からの検出光Ｌ１が集光レンズ７５４を介してウェーハＷに照射されるときの検出光Ｌ１の経路をＲ１としたとき、ウェーハ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７５４ａの第１領域Ｇ１を通過する。

図５に示すように、集光レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合には、検出光Ｌ１はウェーハ表面Ｗａで反射し、その反射光Ｌ２は集光レンズ瞳７５４ａ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、ウェーハ表面Ｗａ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７５４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

図６に示すように、集光レンズ７５４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で全反射した後、ウェーハ表面Ｗａで反射して、集光レンズ瞳７５４ａ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で全反射されずにウェーハＷのウェーハ表面Ｗａで反射して集光レンズ瞳７５４ａ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、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光成分Ｌ２ａ（図６参照）は、経路Ｒ２をたどって集光レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１を通過するとともに、亀裂Ｋで全反射されずにウェーハＷのウェーハ表面Ｗａで反射した非反射光成分Ｌ２ｂ（図６参照）は、経路Ｒ３をたどって集光レンズ瞳７５４ａの第２領域Ｇ２を通過する。

光検出器７０４、７０６は、それぞれが集光レンズ瞳７５４ａ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、光検出器７０４、７０６は、それぞれ集光レンズ瞳７５４ａ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。

ここで、図４に示す例（集光レンズ７５４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、光検出器７０４、７０６のうち、光検出器７０４の受光面７０４Ｃに反射光Ｌ２が入射する。このため、光検出器７０４の受光面７０４Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器７０６の受光面７０６Ｃ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７５４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、光検出器７０４、７０６のうち、光検出器７０６の受光面７０６Ｃに反射光が入射する。このため、光検出器７０６の受光面７０６Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器７０４の受光面７０４Ｃ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７５４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、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃに反射光Ｌ２の各成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれ入射するため、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃ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、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃで受光される光量は、集光レンズ７５４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、ウェーハ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。

具体的には、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃから出力される検出信号の出力をそれぞれＤ１、Ｄ２としたとき、集光レンズ７５４の集光点における亀裂Ｋの存在を判断するための評価値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、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃによって受光される光量が一致するとき、集光レンズ７５４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。

制御部７５０は、集光点位置移動機構７５２を制御して検出光Ｌ１の集光点ＦＰ２（図１２参照）の位置をＺ方向（集光レンズ７５４の光軸方向）に移動させる。また、制御部７５０は、この集光点ＦＰ２の位置をウェーハ表面Ｗａの界面位置からウェーハＷの厚み方向（Ｚ方向）に順次変化させながら、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃから出力される検出信号を順次取得する。そして、制御部７５０は、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及び集光点位置情報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。以上が亀裂検出装置５００の亀裂検出機能である。

［亀裂検出装置の厚み検出機能及び外部出力機能］
次に、亀裂検出装置５００によるウェーハＷの厚み検出機能、及び裏面研削装置２００へのウェーハＷの厚み検出結果（厚みプロファイル４２、図１１参照）の外部出力機能について説明する。

亀裂検出装置５００は、既述したように、亀裂検出機能に加えて、さらに、厚み検出機能及び外部出力機能を兼ね備えている。亀裂検出装置５００の厚み検出機能は、亀裂検出装置５００の各構成要素を利用して、裏面研削装置２００によってバックグラインドが行われた後であり且つレーザ加工装置１０によるレーザ加工領域Ｒの形成前のウェーハＷ（特にシリコン層）の厚さを検出する。また、亀裂検出装置５００の外部出力機能は、ウェーハＷの厚み検出結果を裏面研削装置２００に外部出力する。以下、厚み検出機能及び外部出力機能について説明する。

厚み検出機能は、亀裂検出装置５００の構成要素である、テーブル駆動部１４、吸着ステージ１８、光源５５２Ａ、照明光学系６００、界面位置検出用光学系６５０、制御部７５０、集光点位置移動機構７５２（ピエゾアクチュエータ７５２ａ）、集光レンズ７５４、操作部７５６及び表示部７５８を利用してウェーハＷの厚みを検出する。

図１１は、亀裂検出装置５００の制御部７５０の機能ブロック図である。なお、図１１では亀裂検出装置５００の厚み検出機能以外の機能については適宜図示を省略している。

＜厚み検出機能＞
図１１及び既述の図３に示すように、制御部７５０は、厚み検出機能を実行する場合に、不図示の記憶部から読み出した制御プログラムを実行することで、光源制御部８００、駆動制御部８０２、界面位置検出部８０３、及び厚み検出部８０４として機能する。

光源制御部８００は、厚み検出機能の実行時に光源５５２Ａから検出光Ｌ１（Ａ）を出射させる。これにより、検出光Ｌ１（Ａ）が照明光学系６００及び集光レンズ７５４を介してウェーハＷに照射され、且つウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）が集光レンズ７５４及び界面位置検出用光学系６５０を介して光検出器６６０（本発明の第２光検出部に相当）で検出される。

駆動制御部８０２は、テーブル駆動部１４を制御して、集光レンズ７５４に対して吸着ステージ１８（ウェーハＷ）をＸＹ方向（本発明の垂直方向に相当）に相対移動させることで、ウェーハＷの厚みを検出する測定点ＭＰ（図１２参照）に対して集光レンズ７５４の光軸を位置合わせする。この場合、駆動制御部８０２はテーブル駆動部１４と共に本発明の第２移動機構として機能する。

測定点ＭＰ（図１２参照）の位置は、ウェーハＷの中心を通るスキャンラインＣＬ（図１４参照）に沿って複数配置されている。なお、測定点ＭＰをウェーハＷの加工ラインＤＬ上に複数配置してもよく、さらに加工ラインＤＬ上に所定の間隔で（例えば、縦横の加工ラインＤＬの交点に）複数の測定点ＭＰを配置してもよい。

図１２は、駆動制御部８０２による検出光Ｌ１（Ａ）の集光点ＦＰ２のＺ方向の走査を説明するための説明図である。図１２に示すように、駆動制御部８０２は、測定点ＭＰに対する集光レンズ７５４の位置合わせ後に、ピエゾアクチュエータ７５２ａ及び加工ヘッドＺ駆動機構の少なくとも一方を駆動して集光レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離を調整して、集光レンズ７５４［検出光Ｌ１（Ａ）］の集光点ＦＰ２の位置を、ウェーハ裏面ＷｂからＺ方向の上方に離間した位置に設定しておく。

次に、駆動制御部８０２は、集光点位置移動機構７５２のピエゾアクチュエータ７５２ａを駆動して、集光レンズ７５４をＺ方向の下方（すなわち、ウェーハＷに近づける方向）に移動させることで、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１（Ａ）の集光点ＦＰ２の位置をＺ方向に変化させる、すなわち集光点ＦＰ２をＺ方向に走査する。これにより、集光レンズ７５４のＺ方向の位置ごとに、界面位置検出用光学系６５０の光検出器６６０がウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を検出して、反射光Ｌ２（Ａ）の検出信号を厚み検出部８０４に出力する。この場合、駆動制御部８０２及びピエゾアクチュエータ７５２ａが本発明の集光点走査部に相当する。

反射光Ｌ２（Ａ）は、集光レンズ７５４の集光点と光学的に共役な位置にあるピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの位置に集光する。そして、集光レンズ７５４の下方への移動によって、集光レンズ７５４の集光点ＦＰ２がウェーハ裏面Ｗｂと一致したとき、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は鋭いピークとなる。そして、ピエゾアクチュエータ７５２ａによる集光レンズ７５４の下方の移動を継続し、集光レンズ７５４の集光点ＦＰ２がウェーハ表面Ｗａの位置と一致した場合に、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号も鋭いピークとなる。

図１３は、ピエゾアクチュエータ７５２ａによる集光点ＦＰ２の移動量（μｍ）と光検出器６６０の検出器本体６６０Ａから出力される検出信号（Ｖ）との関係を示したグラフである。

図１３に示すグラフによれば、ピエゾアクチュエータ７５２ａの移動量（μｍ）、すなわち、集光レンズ７５４の移動量が２０μｍ付近と２３０μｍ付近で検出信号（Ｖ）のピークＰ１、Ｐ２があり、ピークＰ１がウェーハ裏面Ｗｂの界面位置を示し、ピークＰ２がウェーハ表面Ｗａの界面位置をそれぞれ示している。これにより、ウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂを示す界面位置を検出することができ、さらにウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂの双方の界面位置に基づきウェーハＷの厚みを検出することができる。

以下、駆動制御部８０２は、測定点ＭＰが複数である場合には、測定点ＭＰごとに繰り返し作動して、測定点ＭＰに対する集光レンズ７５４の位置合わせと、集光点ＦＰ２のＺ方向の走査と、を繰り返し実行する。これにより、測定点ＭＰを複数回変更させながら、測定点ＭＰごとに集光点ＦＰ２の走査を行うことができる。

図１１に戻って、界面位置検出部８０３は、測定点ＭＰごとに、駆動制御部８０２により集光点ＦＰ２がＺ方向に変化されている間に光検出器６６０から出力される検出信号（図１３参照）に基づき測定点ＭＰにおけるウェーハＷの界面位置を検出する。具体的には界面位置検出部８０３は、光検出器６６０から出力された検出信号に基づき、この検出信号のピークＰ１、Ｐ２を検出することでウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂを示す界面位置を検出する。これにより、ウェーハＷのシリコン層の界面位置を検出することができる。

厚み検出部８０４は、界面位置検出部８０３によるウェーハＷの測定点ＭＰにおける厚みを検出する。例えば厚み検出部８０４は、界面位置検出部８０３が既述の図１３に示した検出信号からウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂを検出した場合、ウェーハ表面Ｗａの界面位置に相当する２３０μｍからウェーハ裏面Ｗｂの界面位置に相当する２０μｍを減算する処理を行う。つまり、厚み検出部８０４は、ウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂを示す界面位置を検出したときの集光レンズ７５４の移動量に基づいてウェーハＷの厚みを検出する。これにより、ウェーハＷの測定点ＭＰにおける厚さ（２１０μｍ）を検出することができる。

図１４は、ウェーハＷ上での測定点ＭＰの配置を説明するための説明図である。図１５は、図１４中のスキャンラインＣＬに沿ったウェーハＷの断面図である。なお、図１５中の符号ＴｈはウェーハＷの測定点ＭＰごとの厚みを示す。また、図１４及び図１５に示した測定点ＭＰは、スキャンラインＣＬに沿って複数配置された測定点ＭＰの一部を示したものであり、測定点ＭＰの数及び配置は図１４及び図１５に示した例に限定されるものではない。

図１４及び図１５に示すように、測定点ＭＰは、ウェーハＷの中心を通るスキャンラインＣＬに沿って複数配置されている。このため、テーブル駆動部１４により集光レンズ７５４の光軸が各測定点ＭＰに順番に移動されるごとに、ピエゾアクチュエータ７５２ａによる集光点ＦＰ２のＺ方向走査と、光検出器６６０による反射光Ｌ２（Ａ）の検出と、界面位置検出部８０３による界面位置の検出と、厚み検出部８０４による厚み検出と、が繰り返し実行される。これにより、スキャンラインＣＬに沿った複数の測定点ＭＰごとのウェーハＷの厚みが検出される。

ここで裏面研削装置２００によりバックグラインドされたウェーハＷの形状及び厚みはその中心（研削時の中心）に対してほぼ点対称となる（上記特許文献１参照）。この場合、ウェーハＷの厚みは、その中心から同心円状に変化し、面方向に滑らかに変化する。従って、スキャンラインＣＬに沿った複数の測定点ＭＰごとのウェーハＷの厚みの検出結果に基づき、ウェーハＷの面内の厚みの分布を判断（推定）することができる。

図１１に戻って、厚み検出部８０４は、スキャンラインＣＬに沿った複数の測定点ＭＰごとのウェーハＷの厚みの検出結果に基づき、ウェーハＷの加工ラインＤＬごとに加工ラインＤＬに沿ったウェーハＷの厚みの変化（分布）を示す厚みプロファイル４２を検出する。

厚み検出部８０４により検出された加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２は、外部出力部８０６に出力されると共に、表示部７５８に表示される。以上が亀裂検出装置５００の厚み検出機能である。

＜外部出力機能＞
次に、亀裂検出装置５００の外部出力機能について具体的に説明を行う。この外部出力機能は、亀裂検出装置５００の構成要素である、制御部７５０及び通信ＩＦ７５９を利用して加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２をレーザ加工装置１０へ外部出力する。

制御部７５０は、外部出力機能を実行する場合に、不図示の記憶部から読み出した制御プログラムを実行することで、外部出力部８０６として機能する。

外部出力部８０６は、通信ＩＦ７５９を介して、厚み検出部８０４が検出した加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２を、レーザ加工装置１０の通信ＩＦ２８（図１６参照）へ外部出力する。これにより、レーザ加工装置１０において、加工ラインＤＬごとに厚みプロファイル４２を参照してレーザ加工を行うことができる。以上が亀裂検出装置５００の外部出力機能である。

［レーザ加工装置によるレーザ加工処理］
図１６は、レーザ加工装置１０の制御部１２の機能ブロック図である。レーザ加工装置１０は、亀裂検出装置５００により検出された厚みプロファイル４２と、ＡＦセンサ２４によるウェーハ裏面Ｗｂの高さ位置の検出結果とに基づき、加工ラインＤＬごとに、加工ラインＤＬに沿ってウェーハＷの内部で且つウェーハ表面Ｗａから一定距離の位置にレーザ加工領域Ｒを形成するレーザ加工処理を行う。

図１６に示すように、レーザ加工装置１０の制御部１２には、既述のテーブル駆動部１４と、レーザ光源２０、２５と、光検出器２６との他に、記憶部２７と通信ＩＦ２８とが接続されている。通信ＩＦ２８は、既述の亀裂検出装置５００の通信ＩＦ７５９に有線接続又は無線接続されており、通信ＩＦ７５９から厚みプロファイル４２が入力される。記憶部２７は、制御部１２の制御プログラム（図示は省略）の他に、亀裂検出装置５００から入力された厚みプロファイル４２を記憶する。

制御部１２は、記憶部２７から読み出した制御部プログラムを実行することで、光源制御部３２、駆動制御部３４、高さ位置検出部３６、プロファイル取得部３８、及び集光点位置調整部４０として機能する。

光源制御部３２は、ＡＦセンサ２４のレーザ光源２５から検出用レーザ光ＬＤを連続的に出射させる。これにより、検出用レーザ光ＬＤがダイクロイックミラー２１及び集光レンズ２２を介してウェーハ裏面Ｗｂに集光され、且つウェーハ裏面Ｗｂからの反射光ＬＲが集光レンズ２２及びダイクロイックミラー２１を介してＡＦセンサ２４の光検出器２６に連続的に入射する。また、光源制御部３２は、レーザ光源２０から加工用レーザ光ＬＰを連続的に出射させる。これにより、加工用レーザ光ＬＰがダイクロイックミラー２１及び集光レンズ２２を介してウェーハＷの内部の集光点ＦＰ１に集光される。

駆動制御部３４は、テーブル駆動部１４を制御して、集光レンズ２２に対して吸着ステージ１８（ウェーハＷ）をＸＹ方向（本発明の垂直方向に相当）に相対移動させることで、加工ラインＤＬの加工開始位置に対して集光レンズ２２の光軸を位置合わせする。この場合、駆動制御部３４はテーブル駆動部１４と共に本発明の第１移動機構として機能する。そして、駆動制御部３４は、レーザ加工処理が開始されると、テーブル駆動部１４を制御して、既述の加工送り及び１ピッチ割り出し送りを実行する。

高さ位置検出部３６は、光検出器２６から連続的に入力される反射光ＬＲの検出信号に基づき、非点収差方式及びナイフエッジ方式などの公知の方法を用いて、ウェーハＷのレーザ加工位置でのウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置を連続的に検出し、この高さ位置の検出結果を集光点位置調整部４０へ連続的に出力する。

プロファイル取得部３８は、通信ＩＦ２８を介して、亀裂検出装置５００の通信ＩＦ７５９から入力される加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２を取得して、記憶部２７に記憶させる。

図１７は、ウェーハＷ内でのレーザ加工領域Ｒの形成予定ラインＲＰを示した説明図である。図１７及び既述の図１６に示すように、集光点位置調整部４０は、集光点ＦＰ１がウェーハ表面Ｗａから予め定められた一定距離だけ離れた形成予定ラインＲＰに沿って移動、すなわち形成予定ラインＲＰに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成されるように、ピエゾアクチュエータ２３を駆動して集光点ＦＰ１（集光レンズ２２）のＺ方向の位置調整を行う。

図１８は、集光点位置調整部４０による集光点ＦＰ１（集光レンズ２２）のＺ方向の位置調整を説明するための説明図である。

図１８に示すように、集光点位置調整部４０は、高さ位置検出部３６から入力される高さ位置の検出結果に基づき、レーザ加工位置におけるウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置を判別する。ここで集光点位置調整部４０には、ウェーハ裏面Ｗｂから形成予定ラインＲＰまでのＺ方向距離の設計値である加工深さ設計値と、ウェーハＷの厚みの設計値（基準値）である厚み設計値とが予め設定されている。

集光点位置調整部４０は、記憶部２７内の加工ラインＤＬに対応した厚みプロファイル４２を参照することで、レーザ加工位置におけるウェーハＷの厚みを検出する。次いで、集光点位置調整部４０は、レーザ加工位置におけるウェーハＷの厚みに基づき、加工深さ設計値にオフセットΔｈを加える。

例えば、レーザ加工位置におけるウェーハＷの実際の厚みが厚み設計値よりも大きくなる場合にはその増加分に応じて加工深さ設計値にプラスのオフセットΔｈを加え、逆にウェーハＷの実際の厚みが厚み設計値よりも小さくなる場合にはその減少分に応じて加工深さ設計値にマイナスのオフセットΔｈを加える。オフセットΔｈは、ウェーハ表面Ｗａから形成予定ラインＲＰまでの距離が一定距離となるように決定される。そして、集光点位置調整部４０は、先に判別したレーザ加工位置におけるウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置と、オフセットされた加工深さ設計値とに基づき、ピエゾアクチュエータ２３を駆動して集光点ＦＰ１のＺ方向の位置調整を行って、集光点ＦＰ１のＺ方向位置を形成予定ラインＲＰに合わせる。なお、符号ＳＤは、集光点位置調整部４０による位置調整後の検出用レーザ光ＬＤの集光点の位置を示す。

以下、駆動制御部３４がテーブル駆動部１４を制御して加工送りを実行している間、光検出器２６による反射光ＬＲの検出と、高さ位置検出部３６による高さ位置の検出と、集光点位置調整部４０による集光点ＦＰ１のＺ方向位置調整と、が繰り返し実行される。これにより、ウェーハＷの内部で形成予定ラインＲＰに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成される。

［レーザ加工装置の制御方法（作用）］
図１９は、上記構成の亀裂検出装置５００によるウェーハＷの加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２の検出処理の流れを示したフローチャートである。

図１９に示すように、裏面研削装置２００によりウェーハ裏面ＷｂがバックグラインドされたウェーハＷが亀裂検出装置５００（レーザ加工装置１０）の吸着ステージ１８にセットされる（ステップＳ１）。

次いで、オペレータが操作部７５６に対してウェーハＷの厚みプロファイル４２の測定操作を入力すると、制御部７５０が、光源制御部８００、駆動制御部８０２、界面位置検出部８０３、厚み検出部８０４、及び外部出力部８０６として機能する。

そして、光源制御部８００が、光源５５２Ａから検出光Ｌ１（Ａ）を出射させる（ステップＳ２）。これにより、検出光Ｌ１（Ａ）が照明光学系６００及び集光レンズ７５４を介してウェーハＷに照射される。

また、駆動制御部８０２が、テーブル駆動部１４を制御して、ウェーハＷのスキャンラインＣＬ上の測定点ＭＰに対して集光レンズ７５４の光軸を位置合わせする。次いで、駆動制御部８０２が、ピエゾアクチュエータ７５２ａ及び加工ヘッドＺ駆動機構の少なくとも一方を駆動して集光レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離を調整した後、ピエゾアクチュエータ７５２ａを駆動して検出光Ｌ１（Ａ）の集光点ＦＰ２の位置をＺ方向に変化させる（ステップＳ３）。これにより、集光点ＦＰ２がＺ方向に走査される。

集光点ＦＰ２がＺ方向に走査される間、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）が集光レンズ７５４及び界面位置検出用光学系６５０を介して光検出器６６０で検出され、光検出器６６０が厚み検出部８０４に対して検出信号を繰り返し出力する（ステップＳ４、ステップＳ５でＮＯ）。

集光点ＦＰ２のＺ方向の走査が完了すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、界面位置検出部８０３が、既述の図１３に示したように、集光点ＦＰ２の走査中に光検出器６６０から入力された検出信号に基づき、ウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂを示す界面位置を検出する。そして、厚み検出部８０４が、界面位置検出部８０３によりウェーハ表面Ｗａ及びウェーハ裏面Ｗｂをそれぞれ示す界面位置が検出されときの集光レンズ７５４の移動量に基づいて測定点ＭＰにおけるウェーハＷの厚みを検出する（ステップＳ６）。

以下、スキャンラインＣＬに沿った残りの測定点ＭＰごとに、次の測定点ＭＰに対する集光レンズ７５４の光軸の位置合わせと、ステップＳ３からステップＳ６までの処理と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ８）。これにより、厚み検出部８０４よってスキャンラインＣＬに沿った全ての複数の測定点ＭＰの厚みが検出され、各測定点ＭＰの厚み基づき、加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２が検出される（ステップＳ７でＮＯ、ステップＳ９）。このように本実施形態では、亀裂検出装置５００による界面検出機能を利用することで、ウェーハ表面Ｗａが保護シート２２０で覆われていたり、ウェーハ表面Ｗａのデバイス層に凹凸が形成されていたりする場合でもウェーハＷのシリコン層の厚みを正確に検出可能である。その結果、厚みプロファイル４２を正確に検出することができる。

外部出力部８０６は、厚み検出部８０４による加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２が完了すると、各厚みプロファイル４２を、通信ＩＦ７５９を介してレーザ加工装置１０の通信ＩＦ２８へ外部出力する（ステップＳ１０）。

外部出力部８０６による各厚みプロファイル４２の外部出力が完了すると、レーザ加工装置１０によるレーザ加工に移行する。

図２０は、上記構成のレーザ加工装置１０による加工ラインＤＬごとのレーザ加工処理の流れを示すフローチャートである。図２０に示すように、厚みプロファイル４２の検出後、オペレータがレーザ加工装置１０の不図示の操作部（操作部７５６との兼用可）に対してウェーハＷのレーザ加工開始操作を入力すると、制御部１２が、光源制御部３２、駆動制御部３４、高さ位置検出部３６、プロファイル取得部３８、及び集光点位置調整部４０として機能する。

プロファイル取得部３８が、通信ＩＦ２８を介して亀裂検出装置５００から入力される加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２を取得し、これらの厚みプロファイル４２を記憶部２７に記憶させる（ステップＳ１１）。なお、ステップＳ１１は、後述のステップＳ１５よりも前のタイミングであれば特に限定はされない。

また、駆動制御部８０２が、テーブル駆動部１４を制御して、加工ラインＤＬの加工開始位置に対して集光レンズ２２の光軸を位置合わせする。

この位置合わせが完了すると、光源制御部３２が、レーザ光源２５から検出用レーザ光ＬＤを連続的に出射させると共に（ステップＳ１２）、レーザ光源２０から加工用レーザ光ＬＰを連続的に出射させる（ステップＳ１２Ａ）。これにより、検出用レーザ光ＬＤが集光レンズ２２によりウェーハ裏面Ｗｂに集光され、且つウェーハ裏面Ｗｂからの反射光ＬＲが光検出器２６に連続的に入射し、さらに光検出器２６が反射光ＬＲの検出信号を高さ位置検出部３６へ連続的に出力する（ステップＳ１３）。また、加工用レーザ光ＬＰが集光レンズ２２を介してウェーハＷの内部の集光点ＦＰ１に集光される。

光検出器２６による反射光ＬＲの検出が開始されると、高さ位置検出部３６が、光検出器２６から連続的に入力される反射光ＬＲの検出信号に基づき、ウェーハＷのレーザ加工位置でのウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置を連続的に検出し、この高さ位置の検出結果を集光点位置調整部４０へ連続的に出力する（ステップＳ１４）。

次いで、集光点位置調整部４０が、高さ位置検出部３６から連続的に入力される高さ位置の検出結果に基づき、レーザ加工位置におけるウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置を判別する。また、集光点位置調整部４０は、記憶部２７内の加工ラインＤＬに対応した厚みプロファイル４２を参照してレーザ加工位置におけるウェーハＷの厚みを検出し、この検出結果に基づき既述の図１８に示したように加工深さ設計値にオフセットΔｈを加える（ステップＳ１５）。

そして、集光点位置調整部４０は、レーザ加工位置におけるウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置と、オフセットされた加工深さ設計値に基づき、ピエゾアクチュエータ２３を駆動して集光点ＦＰ１のＺ方向の位置調整を行って、集光点ＦＰ１のＺ方向位置を形成予定ラインＲＰに合わせる（ステップＳ１６）。これにより、形成予定ラインＲＰにレーザ加工領域Ｒが形成される。

以下、駆動制御部３４がテーブル駆動部１４を制御して、集光レンズ２２に対して吸着ステージ１８（ウェーハＷ）をＸ方向に相対移動させる加工送りを実行している間（ステップＳ１７でＮＯ、ステップＳ１８）、上述のステップＳ１２からステップＳ１８までの処理が繰り返し実行される。これにより、形成予定ラインＲＰに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成され、ウェーハ表面Ｗａ側からのレーザ加工領域Ｒの形成位置が一定距離に維持される。

そして、１ライン分の加工ラインＤＬのレーザ加工が完了すると（ステップＳ１７でＹＥＳ）、駆動制御部３４がテーブル駆動部１４を制御して、集光レンズ２２に対して吸着ステージ１８をＸＹ方向に相対移動させることで、次の加工ラインＤＬの加工開始位置に対して集光レンズ２２の光軸を位置合わせする（ステップＳ１９でＮＯ、ステップＳ２０）。この位置合わせが完了すると、上述のステップＳ１２からステップＳ１８までの処理が再び繰り返し実行され、次の加工ラインＤＬのレーザ加工が行われる。以下同様に残りの加工ラインＤＬのレーザ加工も実行される（ステップＳ１９でＹＥＳ）。

以上のように本実施形態では、亀裂検出装置５００による界面検出機能を利用することでウェーハＷの厚みプロファイル４２を従来よりも正確に検出可能であるので、ウェーハ表面Ｗａからの集光点ＦＰ１の距離をより高精度に一定距離に維持することができる。

［その他］
図２１は、ウェーハ表面Ｗａが非平坦形状のウェーハＷ内でのレーザ加工領域Ｒの形成予定ラインＲＰを示した説明図である。図２１は、図２０に示したウェーハＷのレーザ加工を行う場合の集光点位置調整部４０による集光点ＦＰ１のＺ方向の位置調整を説明するための説明図である。

上記実施形態では、ウェーハ表面Ｗａが平坦形状である場合を例に挙げて説明を行ったが、図２１に示すように、実際にはウェーハ表面Ｗａは平坦形状ではなく、ウェーハ表面Ｗａ（保持面１８ａ）と集光レンズ２２との間の距離は外乱により変動している。この場合には形成予定ラインＲＰも非直線形状（例えば波打ち形状）となる。

このような場合においても図２２に示すように、集光点位置調整部４０が、レーザ加工位置におけるウェーハ裏面ＷｂのＺ方向の高さ位置と、レーザ加工位置におけるウェーハＷの厚みに基づきオフセットされた加工深さ設計値とに基づき、ピエゾアクチュエータ２３を駆動して集光点ＦＰ１のＺ方向位置を形成予定ラインＲＰに合わせる。そして、加工送りが実行されている間、上記実施形態と同様に、光検出器２６による反射光ＬＲの検出と、高さ位置検出部３６による高さ位置の検出と、集光点位置調整部４０による集光点ＦＰ１のＺ方向位置調整とが繰り返し実行される。この場合には加工送りが行われている間、ピエゾアクチュエータ２３がＺ方向に伸縮して、ウェーハ表面Ｗａと集光点ＦＰ１との距離を一定距離に維持する。これにより、ウェーハＷの内部で形成予定ラインＲＰに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成される。

上記実施形態のレーザ加工装置１０及び亀裂検出装置５００は、加工ヘッド１６をＺ方向に移動可能とし、且つ、吸着ステージ１８をＸＹθ方向に移動可能（回転可能）とした構成を採用したが、加工ヘッド１６と吸着ステージ１８とのＸＹＺθ方向の相対位置を変化させることができれば、実施形態の構成に限らない。例えば、吸着ステージ１８をＸＹＺθ方向に移動可能（回転可能）な構成としてもよいし、加工ヘッド１６をＹＺ方向に移動可能とし、且つ、吸着ステージ１８をＸθ方向に移動可能（回転可能）な構成としてもよい。

上記実施形態のレーザ加工装置１０及び亀裂検出装置５００は、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが一体となってＺ方向に移動可能な構成を採用したが、これに限らず、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが互いに独立してＺ方向に移動可能な構成を採用してもよい。また、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが互いに独立して移動可能な方向はＺ方向に限らず、それ以外の方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向など）に移動可能な構成としてもよい。

上記実施形態では、スキャンラインＣＬに沿った複数の測定点ＭＰごとのウェーハＷの厚みの検出結果に基づき加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２を検出しているが、加工ラインＤＬごとの厚みプロファイル４２を実際に測定してもよい。

上記時実施形態では、本発明の被加工物としてウェーハＷ（シリコンウェーハ）を例に挙げて説明したが、ガラス基板、圧電セラミック基板、及びガラス基板などのレーザ加工にも本発明を適用することができる。

１０ レーザ加工装置
１２ 制御部
１４ テーブル駆動部
１６ 加工ヘッド
１８ 吸着ステージ
１８ａ 保持面
１９ 加工ヘッド駆動部
２０ レーザ光源
２１ ダイクロイックミラー
２２ 集光レンズ
２３ ピエゾアクチュエータ
２４ ＡＦセンサ
２５ レーザ光源
２６ 光検出器
２７ 記憶部
３２ 光源制御部
３４ 駆動制御部
３６ 高さ位置検出部
３８ プロファイル取得部
４０ 集光点位置調整部
４２ 厚みプロファイル
１００ レーザ加工システム
２００ 裏面研削装置
２２０ 保護シート
３００ 分割装置
５００ 亀裂検出装置
５５０ 光源部
５５２Ａ 光源
５５２Ｂ 光源
５５２Ｃ 光源
５５４ ハーフミラー
６００ 照明光学系
６０２ リレーレンズ
６０４ ミラー
６０６ リレーレンズ
６５０ 界面位置検出用光学系
６５２ ハーフミラー
６５４ ハーフミラー
６５６ リレーレンズ
６５８ ハーフミラー
６６０ 光検出器
６６０Ａ 検出器本体
６６０Ｂ ピンホールパネル
７００ 亀裂検出用光学系
７０２ リレーレンズ
７０４ 光検出器
７０４Ｃ 受光面
７０６ 光検出器
７０６Ｃ 受光面
７５０ 制御部
７５２ 集光点位置移動機構
７５２ａ ピエゾアクチュエータ
７５４ 集光レンズ
７５４ａ 集光レンズ瞳
７５６ 操作部
７５８ 表示部
７６０ 観察光学系
８００ 光源制御部
８０２ 駆動制御部
８０３ 界面位置検出部
８０４ 厚み検出部
８０６ 外部出力部
ＡＸ 主光軸
ＣＬ スキャンライン
ＤＬ 加工ライン
ＦＰ１ 集光点
ＦＰ２ 集光点
Ｇ１ 第１領域
Ｇ２ 第２領域
ＧＵＩ 操作
ＩＦ２８ 通信
ＩＦ７５９ 通信
Ｋ 亀裂
Ｌ レーザ光
Ｌ１ 検出光
Ｌ２ 反射光
Ｌ２ａ 反射光成分
Ｌ２ｂ 非反射光成分
ＬＤ 検出用レーザ光
ＬＰ 加工用レーザ光
ＬＲ 反射光
ＭＰ 測定点
Ｎｄ 半導体レーザ励起
Ｐ１ ピーク
Ｐ２ ピーク
Ｒ レーザ加工領域
Ｒ１ 経路
Ｒ２ 経路
Ｒ３ 経路
ＲＰ 形成予定ライン
Ｓ 評価値
Ｗ ウェーハ
Ｗａ ウェーハ表面
Ｗｂ ウェーハ裏面
Ｚ 加工ヘッド
Δｈ オフセット

Claims (6)

1. 加工用レーザ光の第１集光点を被加工物の内部に合わせた状態で前記被加工物の裏面側から前記加工用レーザ光を前記被加工物の加工ラインに沿って照射し、前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する加工ヘッドと、前記被加工物内の前記レーザ加工領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出装置と、を備えるレーザ加工装置において、
   前記亀裂検出装置が、
   予め定められた複数の測定点で前記被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面位置検出部と、
   前記界面位置検出部の検出結果に基づき、前記加工ラインに沿った前記被加工物の厚みの変化を示す厚みプロファイルを検出する厚み検出部と、
   を備え、
   前記加工ヘッドが、
   前記加工用レーザ光を出射する第１レーザ光源と、検出用レーザ光を出射する第２レーザ光源と、を含むレーザ光源部と、
   前記第１レーザ光源から出射した前記加工用レーザ光を前記被加工物の内部に集光させ、且つ前記第２レーザ光源から出射した前記検出用レーザ光を前記被加工物の裏面に集光させる第１集光レンズと、
   前記被加工物の裏面からの前記検出用レーザ光の反射光を検出する第１光検出部と、
   前記第１光検出部の検出結果に基づき、前記被加工物の裏面の高さ位置を検出する高さ位置検出部と、
   前記厚み検出部から前記厚みプロファイルを取得するプロファイル取得部と、
   前記高さ位置検出部の検出結果と、前記プロファイル取得部が取得した前記厚みプロファイルとに基づき、前記第１集光レンズの光軸方向に沿って前記第１集光点の位置を調整して、前記第１集光点の位置を前記被加工物の表面から予め定められた一定距離に維持する集光点位置調整部と、
   を備えるレーザ加工装置。
2. 前記被加工物に対して前記第１集光レンズを前記第１集光レンズの光軸方向に対して垂直方向に相対移動させて、前記第１集光点を前記加工ラインに沿って移動させる第１移動機構を備え、
   前記第１移動機構により前記第１集光点が前記加工ラインに沿って移動されるごとに、前記第１光検出部、前記高さ位置検出部、及び前記集光点位置調整部が繰り返し作動する請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記亀裂検出装置が、
   検出光を出射する光源と、
   前記光源から出射した前記検出光を前記被加工物に集光させる第２集光レンズと、
   前記第２集光レンズの光軸方向に沿って前記検出光の第２集光点を走査する集光点走査部と、
   前記集光点走査部により前記第２集光点が走査される間、前記被加工物からの前記検出光の反射光を検出する第２光検出部と、
   前記被加工物に対して前記第２集光レンズを前記第２集光レンズの光軸方向に対して垂直な方向に相対移動させる第２移動機構と、
   を備え、
   前記第２移動機構により前記第２集光点が前記複数の測定点に順番に移動されるごとに、前記集光点走査部及び前記第２光検出部が繰り返し作動し、
   前記界面位置検出部が、前記複数の測定点ごとの前記第２光検出部の検出結果に基づき、前記複数の測定点ごとの前記界面位置を検出する請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記界面位置検出部が、研削装置により裏面が研削された前記被加工物の中心を通るスキャンラインに沿った前記複数の測定点ごとの前記界面位置を検出する請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記亀裂検出装置が前記加工ヘッドに設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 第１集光レンズにより加工用レーザ光の第１集光点を被加工物の内部に合わせた状態で前記被加工物の裏面側から前記加工用レーザ光を前記被加工物の加工ラインに沿って照射し、前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する加工ヘッドと、前記被加工物の内部で前記レーザ加工領域から伸展した亀裂を検出する亀裂検出装置と、を備えるレーザ加工装置の制御方法において、
   前記亀裂検出装置により、予め定められた複数の測定点で前記被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出した検出結果に基づき、前記加工ラインに沿った前記被加工物の厚みの変化を示す厚みプロファイルを検出し、
   前記加工ヘッドが、
   第１レーザ光源から前記加工用レーザ光を出射し、
   第２レーザ光源から検出用レーザ光を出射し、
   第１集光レンズにより、前記第１レーザ光源から出射した前記加工用レーザ光を前記被加工物の内部に集光させ且つ前記第２レーザ光源から出射した前記検出用レーザ光を前記被加工物の裏面に集光させ、
   前記被加工物の裏面からの前記検出用レーザ光の反射光を検出し、
   前記検出用レーザ光の反射光の検出結果に基づき、前記被加工物の裏面の高さ位置を検出し、
   前記亀裂検出装置から前記厚みプロファイルを取得し、
   前記高さ位置の検出結果と前記厚みプロファイルとに基づき、前記第１集光レンズの光軸方向に沿って前記第１集光点の位置を調整して、前記第１集光点の位置を前記被加工物の表面側から予め定められた一定距離に維持するレーザ加工装置の制御方法。

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