特開 2024-112113 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112113

(43)【公開日】2024-08-20

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240813BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/53

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016987

(22)【出願日】2023-02-07

(71)【出願人】

【識別番号】000151494

【氏名又は名称】株式会社東京精密

(74)【代理人】

【識別番号】100165179

【弁理士】

【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(74)【代理人】

【識別番号】100170069

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 一樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128635

【弁理士】

【氏名又は名称】松村 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100140992

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲政

(72)【発明者】

【氏名】新井 裕介

【テーマコード（参考）】

4E168

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA05

4E168CA06

4E168CB03

4E168CB07

4E168CB13

4E168CB23

4E168DA02

4E168DA24

4E168DA45

4E168JA12

(57)【要約】

【課題】被加工物に対するレーザ加工の加工状態をリアルタイムで評価可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】被加工物（ウェーハＷ）に対してレーザヘッド１６を相対移動させつつレーザヘッド１６から被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射して、被加工物のストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域ＳＰ１，ＳＰ２を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工装置１０において、レーザ加工中に、レーザヘッドにより被加工物の内部に集光されるレーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出センサ（フォトダイオード２０，３６）と、レーザ加工中に、検出センサの検出信号に基づいてレーザ加工領域の加工状態を評価する評価部４８と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドから前記被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を前記被加工物に照射して、前記被加工物のストリートに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工装置において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドにより前記被加工物の内部に集光される前記レーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出センサと、
前記レーザ加工中に、前記検出センサの検出信号に基づいて前記レーザ加工領域の加工状態を評価する評価部と、
を備えるレーザ加工装置。

【請求項2】

前記検出センサが、前記レーザヘッドとは別体で設けられている請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記レーザヘッドが、
前記レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を前記被加工物の内部に集光する対物レンズと、
前記対物レンズに入射する前記レーザ光の光路に配置され、前記被加工物から前記対物レンズに入射した前記プラズマ光の一部を前記光路から分岐させる光分岐素子と、
を備え、
前記検出センサが、前記レーザヘッドに設けられており、前記光分岐素子により分岐された前記プラズマ光を検出する請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記レーザヘッドが、
前記レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射された前記レーザ光を前記被加工物の内部に集光する対物レンズと、
前記対物レンズに入射する前記レーザ光の光路に配置され、前記被加工物から前記対物レンズに入射した前記プラズマ光の一部を前記光路から分岐させる光分岐素子と、
を備え、
前記検出センサが、
前記レーザヘッドとは別体で設けられた第１検出センサと、
前記レーザヘッドに設けられており、前記光分岐素子により分岐された前記プラズマ光を検出する第２検出センサと、
を含む請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記被加工物には複数の第１ストリートと複数の第２ストリートとが互いに交差して格子状に形成されており、
前記レーザ加工が、前記第１ストリートごとに前記第１ストリートに沿って前記被加工物の内部に前記レーザ加工領域を形成する第１レーザ加工と、前記第１レーザ加工の完了後に前記第２ストリートごとに前記第２ストリートに沿って前記被加工物の内部に前記レーザ加工領域を形成する第２レーザ加工と、を含み、
前記評価部が、前記第２レーザ加工中に前記第１ストリートと前記第２ストリートとの交点では、前記加工状態として、前記第２レーザ加工による前記レーザ加工領域の形成の有無を評価する請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記レーザ光がパルスレーザ光であり、
前記評価部が、前記検出センサの前記検出信号から前記プラズマ光の発光周期、発光強度、発光タイミング、及び発光時間の少なくともいずれか１つを検出した結果に基づいて、前記加工状態の評価を実行する請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記レーザ加工中に前記検出センサの検出信号に基づいて、前記レーザヘッドから出射される前記レーザ光の出射条件を補正して、前記加工点で発生する前記プラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御部を備える請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドから前記被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を前記被加工物に照射して、前記被加工物のストリートに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工装置において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドにより前記被加工物の内部に集光される前記レーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出センサと、
前記レーザ加工中に、前記検出センサの検出信号に基づいて前記レーザ加工領域の加工状態を評価する評価部と、
前記レーザ加工中に前記検出センサの検出信号に基づいて、前記レーザヘッドから出射される前記レーザ光の出射条件を補正して、前記加工点で発生する前記プラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御部と、
を備えるレーザ加工装置。

【請求項9】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドから前記被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を前記被加工物に照射して、前記被加工物のストリートに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工方法において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドにより前記被加工物の内部に集光される前記レーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出工程と、
前記レーザ加工中に、前記検出工程で検出した検出信号に基づいて前記レーザ加工領域の加工状態を評価する評価工程と、
を有するレーザ加工方法。

【請求項10】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドから前記被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を前記被加工物に照射して、前記被加工物のストリートに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工方法において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドにより前記被加工物の内部に集光される前記レーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出工程と、
前記レーザ加工中に、前記検出工程で検出した検出信号に基づいて、前記レーザヘッドから出射される前記レーザ光の出射条件を補正して、前記加工点で発生する前記プラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御工程と、
を有するレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物のストリートに沿って被加工物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方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被加工物であるシリコンウェーハ（以下、ウェーハと略す）は、複数のデバイスが格子状のストリート（加工ライン、切断予定ラインともいう）によって格子状に区画されており、ウェーハをストリートに沿って割断（分割）することにより個々のデバイスが製造される。ウェーハを複数のデバイス（チップ）に割断する前工程として、レーザ加工装置によるウェーハのレーザ加工が実行される。

【0003】

例えば特許文献１及び特許文献２に記載のレーザ加工装置は、ウェーハの内部に集光点を合わせた状態でレーザ光をストリートに沿って照射して、ストリート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を形成するレーザ加工（内部集光加工ともいう）を実行する。これにより、レーザ加工領域からウェーハの厚さ方向に亀裂（クラックともいう）が伸展するので、後工程の割断工程においてウェーハが各デバイス（チップ）に割断される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１０７３３４号公報

【特許文献2】特開２０１６－２１５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１及び特許文献２に記載のレーザ加工装置によるレーザ加工によってウェーハの内部にレーザ加工領域を形成した場合に、このレーザ加工領域から伸展する亀裂の伸展状態（長さ等）が適正であれば、後工程の割断工程においてウェーハが各デバイス（チップ）に適正に割断される。一方、レーザ加工の条件出しが不十分であると、レーザ加工領域からの亀裂の伸展が弱まり、割断後のカットラインが蛇行したり、或いはチッピングが発生したりする。特に格子状のストリートの交点では、先のレーザ加工により形成されたレーザ加工領域から伸展した亀裂によって後のレーザ加工時にレーザ光が散乱等されることで、レーザ加工領域からの亀裂の伸展が弱まり易い。また、レーザ光の強度が強すぎると、レーザ加工で発生した残渣がレーザヘッドの対物レンズに付着してレンズ汚れが発生する虞がある。

【0006】

そこで、亀裂の伸展状態が適正になるようにレーザ加工の条件出しを実行する必要がある。この際に従来では、サンプルウェーハに対してレーザ加工を実行して、このサンプルウェーハを割断して断面の亀裂を実際に確認する必要があった。或いは従来では、ウェーハの割断後に各デバイスを画像検査装置で検査することで、レーザ加工の加工状態（亀裂伸展状態）の異常の有無を確認していた。このように従来では、製品ウェーハのレーザ加工中にその加工状態の変化をリアルタイムで検出することができなかった。

【0007】

また、レーザ加工装置で多数のウェーハのレーザ加工を実行する際に、ウェーハの厚み異常及びレーザ加工装置によるレーザ加工の加工高さ制御異常などが原因でレーザ加工の加工不良が発生することがある。このような加工不良がレーザ加工時に発生すると、レーザ光の焦点がウェーハ内部から外れることでウェーハ内部にレーザ加工領域が生成されない場合ある。この場合には、後工程においてウェーハを分断して個片化することができず（ウェーハの未分断）、デバイスを破棄していたのでデバイス量産加工の歩留まりが低下してしまう。このため、製品ウェーハのレーザ加工中にその加工状態（ウェーハ内部にレーザ加工領域が形成されているか否か）をリアルタイムで検出することが求められている。

【0008】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被加工物に対するレーザ加工の加工状態をリアルタイムで評価可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドから被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射して、被加工物のストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工装置において、レーザ加工中に、レーザヘッドにより被加工物の内部に集光されるレーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出センサと、レーザ加工中に、検出センサの検出信号に基づいてレーザ加工領域の加工状態を評価する評価部と、を備える。

【0010】

このレーザ加工装置によれば、レーザ加工中にレーザ加工領域の加工状態をリアルタイムで評価可能である。

【0011】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、検出センサが、レーザヘッドとは別体で設けられている。これにより、被加工物の内部で発生したプラズマ光を検出センサで直接検出することができる。

【0012】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザヘッドが、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を被加工物の内部に集光する対物レンズと、対物レンズに入射するレーザ光の光路に配置され、被加工物から対物レンズに入射したプラズマ光の一部を光路から分岐させる光分岐素子と、を備え、検出センサが、レーザヘッドに設けられており、光分岐素子により分岐されたプラズマ光を検出する。被加工物に対するレーザヘッドのワークディスタンスが十分に確保できない場合でも被加工物の内部で発生したプラズマ光を検出センサで検出することができる。

【0013】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザヘッドが、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を被加工物の内部に集光する対物レンズと、対物レンズに入射するレーザ光の光路に配置され、被加工物から対物レンズに入射したプラズマ光の一部を光路から分岐させる光分岐素子と、を備え、検出センサが、レーザヘッドとは別体で設けられた第１検出センサと、レーザヘッドに設けられており、光分岐素子により分岐されたプラズマ光を検出する第２検出センサと、を含む。これにより、被加工物の内部で発生したプラズマ光を２種類の検出センサで検出することができる。

【0014】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、被加工物には複数の第１ストリートと複数の第２ストリートとが互いに交差して格子状に形成されており、レーザ加工が、第１ストリートごとに第１ストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する第１レーザ加工と、第１レーザ加工の完了後に第２ストリートごとに第２ストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する第２レーザ加工と、を含み、評価部が、第２レーザ加工中に第１ストリートと第２ストリートとの交点では、加工状態として、第２レーザ加工によるレーザ加工領域の形成の有無を評価する。これにより、第１ストリートと第２ストリートとの交点において第２レーザ加工によるレーザ加工領域の形成の有無を評価可能である。

【0015】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ光がパルスレーザ光であり、評価部が、検出センサの検出信号からプラズマ光の発光周期、発光強度、発光タイミング、及び発光時間の少なくともいずれか１つを検出した結果に基づいて、加工状態の評価を実行する。

【0016】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ加工中に検出センサの検出信号に基づいて、レーザヘッドから出射されるレーザ光の出射条件を補正して、加工点で発生するプラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御部を備える。これにより、レーザ加工中にレーザ光の出射条件をリアルタイムで補正することで、レーザ加工領域の加工状態を一定に保つことができる。

【0017】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドから被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射して、被加工物のストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工装置において、レーザ加工中に、レーザヘッドにより被加工物の内部に集光されるレーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出センサと、レーザ加工中に、検出センサの検出信号に基づいてレーザ加工領域の加工状態を評価する評価部と、レーザ加工中に検出センサの検出信号に基づいて、レーザヘッドから出射されるレーザ光の出射条件を補正して、加工点で発生するプラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御部と、を備える。

【0018】

このレーザ加工装置によれば、レーザ加工中にレーザ光の出射条件をリアルタイムで補正することで、レーザ加工領域の加工状態を一定に保つことができる。

【0019】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工方法は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドから被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射して、被加工物のストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工方法において、レーザ加工中に、レーザヘッドにより被加工物の内部に集光されるレーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出工程と、レーザ加工中に、検出工程で検出した検出信号に基づいてレーザ加工領域の加工状態を評価する評価工程と、を有する。

【0020】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工方法は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドから被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射して、被加工物のストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工を実行するレーザ加工方法において、レーザ加工中に、レーザヘッドにより被加工物の内部に集光されるレーザ光の加工点で発生するプラズマ光を検出する検出工程と、レーザ加工中に、検出工程で検出した検出信号に基づいて、レーザヘッドから出射されるレーザ光の出射条件を補正して、加工点で発生するプラズマ光の発光状態を一定に保つ補正制御工程と、を有する。

【発明の効果】

【0021】

本発明は、被加工物に対するレーザ加工の加工状態をリアルタイムで評価することができる。また、ウェーハ内部にレーザ加工領域が形成されているか否かをリアルタイムで確認することができるので、デバイス量産加工の歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１実施形態のレーザ加工装置の概略図である。

【図2】レーザ加工装置による加工対象のウェーハの平面図である。

【図3】図２に示したウェーハの一部の断面図である。

【図4】第１実施形態の制御装置の機能ブロック図である。

【図5】ウェーハの内部へ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。

【図6】ウェーハの内部へ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。

【図7】ウェーハの内部への複数層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。

【図8】ウェーハの内部への複数層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。

【図9】第１実施形態のレーザ加工装置によるウェーハ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10】図９中のステップＳ５の処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する１層目のレーザ加工を説明するための説明図である。

【図12】ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する２層目のレーザ加工を説明するための説明図である。

【図13】ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する２層目のレーザ加工を説明するための説明図である。

【図14】ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する２層目のレーザ加工を説明するための説明図である。

【図15】第２実施形態のレーザ加工装置のブロック図である。

【図16】第３実施形態のレーザ加工装置を示した図である。

【図17】第４実施形態のレーザ加工装置を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のレーザ加工装置１０の概略図である。図１に示すように、レーザ加工装置１０は、被加工物であるウェーハＷ（例えばシリコンウェーハ）を複数のチップ４（図２参照）に割断する割断プロセスの前工程として、ウェーハＷに対してレーザ加工（内部集光加工）を施す。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方向は鉛直方向（ウェーハＷ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。

【0024】

図２は、レーザ加工装置１０による加工対象のウェーハＷの平面図である。図３は、図２に示したウェーハＷの一部の断面図である。図２及び図３に示すように、ウェーハＷは製品ウェーハである。このウェーハＷには、複数のストリートＣＨ１と複数のストリートＣＨ２とが互いに交差して格子状に形成されている。これにより、ウェーハＷは、各ストリートＣＨ１，ＣＨ２により複数の領域に区画されている。この区画された各領域にはチップ４を構成するデバイス層６が設けられている。なお、ストリートＣＨ１は本発明の第１ストリートに相当し、ストリートＣＨ２は本発明の第２ストリートに相当する。また、図２中の符号ＣＲはストリートＣＨ１とストリートＣＨ２との交点である。

【0025】

レーザ加工装置１０は、レーザ加工により、最初にストリートＣＨ１ごとにストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１を形成し、次いでストリートＣＨ２ごとにストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２を形成する。

【0026】

図１に戻って、レーザ加工装置１０は、テーブル１２（ＸＹＺθステージともいう）と、移動機構１４と、レーザヘッド１６と、赤外線カメラ１８と、フォトダイオード２０と、モニタ２２と、制御装置２４と、を備える。

【0027】

テーブル１２は、不図示のバックグラインドテープ等を介して、ウェーハＷのデバイス層６が設けられている側の表面を吸着保持するチャックテーブルである。これにより、ウェーハＷは、その表面とは反対側の裏面が後述のレーザヘッド１６と対向するようにテーブル１２に保持される。

【0028】

移動機構１４は、アクチュエータ及びモータ等により構成されており、後述の制御装置２４の下、テーブル１２をＸＹＺ方向に移動させたり、或いはテーブル１２をθ方向に回転させたりする。移動機構１４は、レーザ加工時にはテーブル１２をＸ方向（加工送り方向）に移動させる。なお、移動機構１４は、テーブル１２及びウェーハＷに対してレーザヘッド１６をＸＹＺθ方向に相対移動可能であれば特に限定されず、例えば、レーザヘッド１６を移動させてもよい。

【0029】

レーザヘッド１６は、テーブル１２のＺ方向上方側の位置（ウェーハＷの裏面に対向する位置）に配置されており、後述の制御装置２４により制御される。このレーザヘッド１６は、ウェーハＷの内部に集光点を合わせてレーザ光ＬをウェーハＷに向けて照射することで、ストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１を形成すると共に、ストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２を形成する。

【0030】

レーザヘッド１６は、レーザ光源３０と、対物レンズ３２と、ハーフミラー３４と、フォトダイオード３６と、を備える。

【0031】

レーザ光源３０は、レーザ加工用のレーザ光Ｌ（パルスレーザ光）を出射する。このレーザ光源３０及びレーザ光Ｌの条件としては、例えば、レーザ光源３０が半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、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。

【0032】

対物レンズ３２は、レーザ光源３０から出射されたレーザ光ＬをウェーハＷの内部に集光する。これにより、レーザ加工によってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２が形成される。また、レーザ加工の加工点ＳＰでは、プルーム（蒸気）が発生して、このプルームがレーザ光Ｌで加熱されることでプラズマ光ＬＰが発生する。

【0033】

ハーフミラー３４は、本発明の光分岐素子に相当するものであり、レーザ光源３０と対物レンズ３２との間のレーザ光Ｌの光路ＯＰ１、すなわち対物レンズ３２に入射するレーザ光Ｌの光路ＯＰ１に配置されている。このハーフミラー３４は、光路ＯＰ１から光路ＯＰ２を分岐させる。これにより、ハーフミラー３４は、ウェーハＷの内部から対物レンズ３２を介して入射するプラズマ光ＬＰの一部を光路ＯＰ２に分岐させることで、プラズマ光ＬＰをフォトダイオード３６に入射させる。なお、ハーフミラー３４の代わりにプリズム等の公知の光分岐素子（ビームスプリッタ）を用いてもよい。

【0034】

フォトダイオード３６は、本発明の検出センサ及び第２検出センサに相当するものであり、光路ＯＰ２上に配置されている。このフォトダイオード３６は、ハーフミラー３４により分岐されたプラズマ光ＬＰの一部を検出（光電変換）して、プラズマ光ＬＰの検出信号を後述の制御装置２４へ出力する。

【0035】

赤外線カメラ１８は、レーザヘッド１６と一体（別体でも可）に設けられている。この赤外線カメラ１８は、ウェーハＷのレーザ加工前にはウェーハＷに形成されているアライメント基準を撮影して、このアライメント基準の撮影画像データを制御装置２４へ出力する。ここでいうアライメント基準とは、レーザ加工装置１０がウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を認識するための基準であり、例えば、ストリートＣＨ１，ＣＨ２、或いはアライメントマーク（図示は省略）等の公知の基準が用いられる。なお、アライメント基準は、赤外線カメラ１８で撮影可能であれば、ウェーハＷの内部、表面、及び裏面等の任意の位置に設けられていてもよい。

【0036】

フォトダイオード２０は、本発明の検出センサ及び第１検出センサに相当するものであり、レーザヘッド１６とは別体に設けられている。フォトダイオード２０は、既述のフォトダイオード３６とは異なり、ウェーハＷの内部で発生したプラズマ光ＬＰを直接検出（対物レンズ３２等を介さずに検出）して、このプラズマ光ＬＰの検出信号を後述の制御装置２４へ出力する。なお、フォトダイオード２０の位置及び角度（姿勢）は、プラズマ光ＬＰが検出できるように予め調整されている。また、フォトダイオード２０を複数設けてもよい。

【0037】

モニタ２２は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データ、及びレーザ加工装置１０の各設定画面等を表示する。

【0038】

制御装置２４は、移動機構１４、レーザヘッド１６（レーザ光源３０、フォトダイオード３６）、赤外線カメラ１８、及びフォトダイオード２０などのレーザ加工装置１０の各部の動作を統括的に制御する。これにより、制御装置２４は、ウェーハＷに対するレーザヘッド１６のアライメント、ストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとのレーザ加工、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価、及びレーザ光源３０からのレーザ光Ｌの出射条件の補正などを制御する。

【0039】

図４は、第１実施形態の制御装置２４の機能ブロック図である。図４に示すように、制御装置２４には、既述の移動機構１４、レーザヘッド１６（レーザ光源３０、フォトダイオード３６）、赤外線カメラ１８、及びフォトダイオード２０の他に、操作部２７及び記憶部２８が接続されている。

【0040】

操作部２７は、公知のキーボード、マウス、及び操作ボタン等が用いられ、オペレータによる各種操作の入力を受け付ける。

【0041】

記憶部２８には、制御装置２４の制御プログラム（図示は省略）の他に、評価用データテーブル５４及び補正用データテーブル５６が記憶されている。評価用データテーブル５４は、後述の評価部４８によるレーザ加工の加工状態の評価に用いられる。補正用データテーブル５６は、後述の補正制御部５０が実行するレーザ光源３０からのレーザ光Ｌの出射条件の補正に用いられる。

【0042】

制御装置２４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２４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。

【0043】

制御装置２４は、不図示の制御プログラムを実行することで、検出制御部４０、レーザ加工制御部４２、信号取得部４４、加工位置判別部４６、評価部４８、補正制御部５０、及び表示制御部５２として機能する。以下、本実施形態において「～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。

【0044】

検出制御部４０は、レーザ加工装置１０の各部を制御して、テーブル１２に保持されているウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置（ＸＹ面内での向きを含む）を検出するアライメント検出を実行する。

【0045】

最初に検出制御部４０は、移動機構１４及び赤外線カメラ１８を制御して、ウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データを取得（撮影）する。例えば検出制御部４０は、ウェーハＷの公知の設計情報に基づいて移動機構１４を駆動して、赤外線カメラ１８をウェーハＷのアライメント基準を撮影可能な位置に相対移動させる。この移動後に検出制御部４０は、赤外線カメラ１８にアライメント基準を含むウェーハＷの撮影を実行させる。これにより、赤外線カメラ１８によりウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データが取得され、この撮影画像データが赤外線カメラ１８から検出制御部４０に出力される。

【0046】

次いで、検出制御部４０は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データから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、ウェーハＷの各ストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を検出する。

【0047】

レーザ加工制御部４２は、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、ウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとにレーザ加工を実行する。このレーザ加工は、各ストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１（図５参照）を形成する第１レーザ加工と、各ストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２（図５参照）を形成する第２レーザ加工と、を含む。

【0048】

図５及び図６は、ウェーハＷの内部へのレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を説明するための説明図である。図５及び図６に示すように、レーザ加工制御部４２は、検出制御部４０によるアライメント検出結果に基づいて、移動機構１４を駆動してテーブル１２をθ方向に回転させることにより、互いに交差するストリートＣＨ１，ＣＨ２のうちのストリートＣＨ１をＸ方向（加工送り方向）に平行にする。次いで、レーザ加工制御部４２は、検出制御部４０によるアライメント検出結果に基づいて、移動機構１４を駆動してテーブル１２の位置調整を行うことで、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせするアライメントを実行する。

【0049】

レーザ加工制御部４２は、上述のアライメント完了後、レーザヘッド１６を制御して、レーザ光ＬをウェーハＷの裏面から所定の深さ位置に集光させることで、この集光点にレーザ加工領域Ｐ１を形成する。

【0050】

次いで、レーザ加工制御部４２は、移動機構１４を駆動して、テーブル１２をＸ方向に移動させる。これにより、ウェーハＷの内部にレーザ光Ｌを集光させた状態で、ウェーハＷに対してレーザヘッド１６がＸ方向に相対移動される、すなわち第１番目のストリートＣＨ１に沿ってレーザヘッド１６がウェーハＷに対してＸ方向に相対移動される。その結果、第１番目のストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部に１層（単層）のレーザ加工領域Ｐ１が形成される。また、レーザ加工領域Ｐ１が形成されると、このレーザ加工領域Ｐ１を起点としてウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に亀裂Ｋが発生する。

【0051】

レーザ加工制御部４２は、レーザ加工領域Ｐ１（レーザ加工領域Ｐ２）の層数が単層である場合には、第１番目のストリートＣＨ１に対応するレーザ加工領域Ｐ１の形成後、移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第２番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせ（アライメント）する。そして、レーザ加工制御部４２は、レーザヘッド１６によりウェーハＷの内部にレーザ光Ｌを集光させた状態で、移動機構１４を駆動してテーブル１２をＸ方向に移動させる。これにより、第２番目のストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成される。

【0052】

以下同様に、全てのストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成され、第１レーザ加工が完了する。レーザ加工制御部４２は、第１レーザ加工の完了後、移動機構１４を駆動して、テーブル１２を９０°回転させることにより、各ストリートＣＨ２をＸ方向に平行にする。そして、レーザ加工制御部４２は、既述の第１レーザ加工の同様に、移動機構１４及びレーザヘッド１６等を制御して、全てのストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２を形成する第２レーザ加工を実行する。

【0053】

図７及び図８は、ウェーハＷの内部への複数層のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を説明するための説明図である。図７及び図８に示すように、レーザ加工制御部４２は、ウェーハＷが厚い場合には、ストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部に複数層（２層以上）のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を実行する。この場合には、レーザ加工制御部４２は、ストリートＣＨ１ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ１を連続して実行すると共に、ストリートＣＨ２ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ２を連続して実行する。

【0054】

具体的にレーザ加工制御部４２は、既述の図５及び図６で説明したように第１番目のストリートＣＨ１に対応する１層目のレーザ加工領域Ｐ１の形成後、レーザヘッド１６から出射されるレーザ光Ｌの集光位置をウェーハＷの内部で１層目のレーザ加工領域Ｐ１よりも浅い位置（Ｚ方向上方側の位置）に変更する。次いで、レーザ加工制御部４２は、移動機構１４を駆動してテーブル１２をＸ方向に移動させることで、２層目のレーザ加工領域Ｐ１の形成を繰り返し実行する。これにより、第１番目のストリートＣＨ１に沿って２層目のレーザ加工領域Ｐ１が形成される。以下同様に、３層目以降のレーザ加工領域Ｐ１を第１番目のストリートＣＨ１に沿って形成可能である。

【0055】

そして、レーザ加工制御部４２は、残りのストリートＣＨ１，ＣＨ２についても同様に、ストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２を形成する。

【0056】

本実施形態のレーザ加工装置１０は、ウェーハＷに対するレーザ加工を実行する場合にはレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態をリアルタイムに評価する。ここでレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価とは、ウェーハＷをストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿って割断する際の起点となる亀裂Ｋ（レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２）が適正に形成された否かを評価することである。なお、この加工状態の評価には、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態を評価することも含まれる。

【0057】

具体的にはレーザ加工装置１０は、レーザ加工中にウェーハＷの内部の加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出して解析することでレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態をリアルタイムで評価する。また、レーザ加工装置１０は、プラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出した結果に基づいて、レーザ光源３０から出射されるレーザ光Ｌの出射条件をリアルタイムで補正する。

【0058】

信号取得部４４は、レーザ加工中にフォトダイオード２０，３６を作動させて、フォトダイオード２０，３６から出力されるプラズマ光ＬＰの検出信号であるプラズマ光検出信号を評価部４８及び補正制御部５０へ繰り返し（連続的に）出力する。なお、本実施形態ではレーザ加工用のレーザ光Ｌとしてパルスレーザ光を用いるので、プラズマ光検出信号にはプラズマ光ＬＰを示す信号が周期的に発生する。

【0059】

加工位置判別部４６は、レーザ加工中に移動機構１４及びレーザヘッド１６を監視することで、ＸＹ面内でのレーザヘッド１６のレーザ光Ｌの集光位置と、Ｚ方向におけるレーザ光Ｌの集光位置と、を繰り返し取得する。これにより、加工位置判別部４６は、レーザ加工の加工位置［ＸＹ面内での位置、Ｚ方向の加工深さ位置（加工高さ位置）］をリアルタイムで判別可能である。また、加工位置判別部４６は、第２レーザ加工中にレーザ光Ｌの集光位置（加工点ＳＰ）が既述のストリートＣＨ１とストリートＣＨ２との交点ＣＲ（図２参照）に位置しているか否かを判別可能である。そして、加工位置判別部４６は、レーザ加工の加工位置を判別するごとに、この加工位置の判別結果を評価部４８及び補正制御部５０へ逐次出力する。

【0060】

評価部４８は、レーザ加工中に信号取得部４４からフォトダイオード２０，３６ごとのプラズマ光検出信号が繰り返し入力されるごとに、これらプラズマ光検出信号を解析した結果に基づいてレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価する。具体的には評価部４８は、プラズマ光検出信号の解析結果に基づいて評価用データテーブル５４を参照することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価する。

【0061】

プラズマ光検出信号の解析結果には、例えば、プラズマ光検出信号を解析して得られるプラズマ光ＬＰの発光強度、発光タイミング、発光時間（期間、長さ）、及びプラズマ発光周期の少なくともいずれか１つが含まれる。また、この解析結果に、プラズマ光検出信号から検出可能なプラズマ光ＬＰの形状が含まれてもよい。さらに、フォトダイオード２０，３６の代わりに、プラズマ光ＬＰの波長情報（色情報）を取得可能な撮像手段でプラズマ光ＬＰを検出した場合には、プラズマ光検出信号の解析結果にプラズマ光ＬＰの波長情報が含まれてもよい。

【0062】

評価用データテーブル５４には、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価するための評価用データが予め実験又はシミュレーション等で求められて記憶されている。この評価用データは、既述のプラズマ光検出信号の解析結果と、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価結果（例えばレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の生成状態及び加工効率）との組み合わせを複数記憶している。これにより、評価部４８は、信号取得部４４からフォトダイオード２０，３６ごとのプラズマ光検出信号が繰り返し入力されるごとに、これらプラズマ光検出信号を解析した解析結果に基づいて評価用データテーブル５４を参照することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価可能である。その結果、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２が適正に生成されているか否かを評価可能である。

【0063】

特に第２レーザ加工中にストリートＣＨ２に沿った第２レーザ加工の加工点ＳＰが交点ＣＲに達すると、第１レーザ加工で先に交点ＣＲに形成されたレーザ加工領域Ｐ１によりレーザ光Ｌが散乱等されることで、レーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが適正に形成されない場合がある。この場合には、交点ＣＲにおいてレーザ加工領域Ｐ１から伸展した亀裂Ｋとレーザ加工領域Ｐ２から伸展した亀裂Ｋとの接続状態が不十分になり、交点ＣＲでの割断が正常に実行されないおそれがある。そこで評価部４８は、加工位置判別部４６から入力される加工位置の結果に基づいて第２レーザ加工の加工点ＳＰが交点ＣＲに位置する場合には、レーザ加工領域Ｐ２が適正に形成されているか否かを評価する。

【0064】

補正制御部５０は、レーザ加工中にレーザ光源３０から出射されるレーザ光Ｌの出射条件を必要に応じて補正する。レーザ光Ｌの出射条件には、レーザ光Ｌのパワー、レーザ光Ｌの周波数、及びレーザヘッド１６内の光学系の光学条件の少なくともいずれか１つが含まれる。

【0065】

具体的には補正制御部５０は、レーザ加工中に信号取得部４４及び加工位置判別部４６からプラズマ光検出信号と加工位置の判別結果とが入力されるごとに、レーザ加工（加工点ＳＰ）のＺ方向の加工深さ位置の判別と、加工深さ位置に対応したプラズマ光ＬＰの発光状態の判別と、レーザ光Ｌの出射条件の補正と、を実行する。

【0066】

最初に補正制御部５０は、レーザ加工中に加工位置判別部４６から繰り返し入力される加工位置の判別結果に基づいて、レーザ加工（加工点ＳＰ）のＺ方向の加工深さ位置（以下、単に加工深さ位置という）をリアルタイムで判別する。そして、補正制御部５０は、加工深さ位置の判別結果に基づいて、補正用データテーブル５６を参照することで、加工点ＳＰの加工深さ位置に対応したプラズマ光ＬＰの発光状態を判別する。

【0067】

補正用データテーブル５６には、予め実験又はシミュレーション等で求められた、加工点ＳＰの加工深さ位置と、この加工深さ位置に対応したプラズマ光ＬＰの発光状態との組み合わせが複数記憶されている。ここでプラズマ光ＬＰの発光状態には、既述のプラズマ光検出信号の解析結果と同様の項目、例えばプラズマ光ＬＰの発光強度、発光タイミング、発光時間、発光周期、及び形状の少なくともいずれか１つが含まれる。これにより、補正制御部５０は、加工深さ位置の判別結果に基づいて補正用データテーブル５６を参照することで、加工深さ位置に対応したプラズマ光ＬＰの発光状態（以下、基準発光状態という）を判別可能である。

【0068】

次いで、補正制御部５０は、レーザ加工中に信号取得部４４からフォトダイオード２０，３６のプラズマ光検出信号が繰り返し入力されるごとに、これらプラズマ光検出信号と、先の基準発光状態の判別結果とに基づいて、レーザ光源３０から出射されるレーザ光Ｌの出射条件を必要に応じて補正する。具体的には補正制御部５０は、プラズマ光検出信号を解析して得られる現在の加工点ＳＰでのプラズマ光ＬＰの発光状態が基準発光状態で一定に保たれるように、レーザ加工制御部４２を介してレーザ光源３０からのレーザ光Ｌの出射条件を補正する。

【0069】

このように補正制御部５０は、レーザ加工中のプラズマ光検出信号の解析結果と加工深さ位置の判別結果とに基づいて、レーザ光源３０のレーザ光Ｌの出射条件をリアルタイムで補正する所謂フィードバック制御を実行する。ここで、加工点ＳＰでのプラズマ光ＬＰの発光状態と、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態（生成状態及び加工効率）との間には一定の関係が成り立つ。このため、上述のフィードバック制御によって加工点ＳＰの加工深さ位置ごとにレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態が一定に保たれる。

【0070】

表示制御部５２は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データ、及びレーザ加工装置１０の各設定画面等をモニタ２２に表示させる。また、表示制御部５２は、ウェーハＷのレーザ加工中において、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価結果に基づいて、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態に異常が発生した場合には、その旨を示す警告情報５８をモニタ２２に表示させる。

【0071】

なお、レーザ加工制御部４２は、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価結果に基づいて、この加工状態に異常が発生した場合にはウェーハＷのレーザ加工を停止する。

【0072】

［第１実施形態の作用］
図９は、本発明のレーザ加工方法に係る第１実施形態のレーザ加工装置１０によるウェーハＷ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１０は、図９中のステップＳ５の処理（評価部４８による評価処理及び補正制御部５０による補正処理）の流れを示すフローチャートである。

【0073】

図９に示すように、加工対象のウェーハＷ（製品ウェーハ）がテーブル１２に吸着保持されると、制御装置２４の検出制御部４０が作動する。検出制御部４０は、移動機構１４及び赤外線カメラ１８を制御して、ウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データを取得する。そして、検出制御部４０は、この撮影画像データを解析して、ウェーハＷの各ストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を検出するアライメント検出を行う（ステップＳ１）。

【0074】

アライメント検出が完了するとレーザ加工制御部４２が作動して、ストリートＣＨ１のレーザ加工処理を開始する。

【0075】

最初にレーザ加工制御部４２は、検出制御部４０によるアライメント検出結果に基づき、移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせするアライメントを実行する（ステップＳ２）。このアライメントが完了すると、レーザ加工制御部４２は、レーザヘッド１６を制御して、レーザ光ＬをウェーハＷの裏面から所定の深さ位置に集光させる。これにより、第１レーザ加工が開始されて、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成される（ステップＳ３）。

【0076】

次いで、レーザ加工制御部４２は、移動機構１４を駆動して、テーブル１２をＸ方向に移動させることで、ウェーハＷに対してレーザヘッド１６をＸ方向に相対移動させる（ステップＳ４）。これにより、ウェーハＷの内部に第１番目のストリートＣＨ１に沿ったレーザ加工領域Ｐ１が形成される。なお、レーザ加工制御部４２は、ウェーハＷが厚い場合には、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、第１番目のストリートＣＨ１に沿った複数層のレーザ加工領域Ｐ１を形成する。

【0077】

ウェーハＷの第１レーザ加工が開始されると、制御装置２４の信号取得部４４、加工位置判別部４６、評価部４８、及び補正制御部５０が作動する。これにより、第１レーザ加工中にレーザ加工領域Ｐ１の加工状態の評価処理と、レーザ光源３０から出射されるレーザ光Ｌの出射条件の補正処理と、が実行される（ステップＳ６）。

【0078】

図１０に示すように、信号取得部４４が、第１レーザ加工中にフォトダイオード２０，３６を作動させて、フォトダイオード２０，３６からのプラズマ光検出信号の取得を繰り返し実行する（ステップＳ１０、本発明の検出工程に相当）。また同時に加工位置判別部４６が、第１レーザ加工中に移動機構１４及びレーザヘッド１６を監視することで、第１レーザ加工の加工位置の判別と、評価部４８及び補正制御部５０への加工位置の判別結果の出力と、を繰り返し実行する（ステップＳ１０）。これにより、第１レーザ加工中に、加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰと、加工位置とがリアルタイムで検出される。

【0079】

評価部４８は、信号取得部４４から入力されるプラズマ光検出信号を解析した解析結果に基づいて評価用データテーブル５４を参照して、レーザ加工領域Ｐ１の加工状態（生成状態及び加工効率）をリアルタイムに評価する（ステップＳ１１，Ｓ１２、本発明の評価工程に相当）。この際に評価部４８は、加工位置判別部４６から入力される加工位置の判別結果に基づいて、加工位置ごとのレーザ加工領域Ｐ１の加工状態を評価可能である。

【0080】

表示制御部５２は、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ１の加工状態の評価に基づいて、レーザ加工領域Ｐ１の加工状態に異常が発生した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、その旨を示す警告情報５８をモニタ２２に表示させる（ステップＳ１４）。これにより、オペレータに対して異常の発生を報知することができる。なお、この場合には、レーザ加工制御部４２がウェーハＷの第１レーザ加工を停止させる。

【0081】

一方、補正制御部５０は、加工位置判別部４６から入力される加工位置の判別結果に基づいて補正用データテーブル５６を参照することで、加工点ＳＰの加工深さ位置に対応したプラズマ光ＬＰの基準発光状態を判別する。

【0082】

次いで、補正制御部５０は、信号取得部４４から入力されるプラズマ光検出信号を解析して現在の加工点ＳＰでのプラズマ光ＬＰの発光状態を判別し、この発光状態が基準発光状態で一定に保たれるようにレーザ加工制御部４２を介してレーザ光源３０のレーザ光Ｌの出射条件を補正する（ステップＳ１１，Ｓ１５、本発明の補正制御工程に相当）。これにより、第１レーザ加工中にプラズマ光ＬＰの発光状態、すなわちレーザ加工領域Ｐ１の加工状態が一定に保たれるようにレーザ光Ｌの出射条件がリアルタイムで補正される。

【0083】

そして、レーザ加工領域Ｐ１の加工状態に異常が発生してない場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、図９のステップＳ６進む。

【0084】

図９に戻って、第１番目のストリートＣＨ１に対する単層又は複数層の第１レーザ加工が完了するまで、既述のステップＳ４及びステップＳ５（ステップＳ１０からステップＳ１５）までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ６でＮＯ）。以下同様に、残りのストリートＣＨ１に対する第１レーザ加工と、レーザ加工領域Ｐ１の加工状態の評価と、レーザ光Ｌの出射条件の補正と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２からステップＳ６）。

【0085】

レーザ加工制御部４２は、全てのストリートＣＨ１の第１レーザ加工が完了すると、既述のアライメント検出結果に基づいて移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ２の一端に位置合わせするアライメントを実行する（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２）。

【0086】

次いで、レーザ加工制御部４２の制御の下、レーザヘッド１６によるウェーハＷの内部へのレーザ光Ｌの集光と、移動機構１４によるテーブル１２をＸ方向の移動とが開始されることで、第２レーザ加工が開始される（ステップＳ３）。これにより、ウェーハＷの内部に第１番目のストリートＣＨ２に沿ったレーザ加工領域Ｐ２が形成される。なお、レーザ加工制御部４２は、ウェーハＷが厚い場合には、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、第１番目のストリートＣＨ２に沿った複数層のレーザ加工領域Ｐ２を形成する。

【0087】

そして、第２レーザ加工中にも既述の第１レーザ加工時と同様に、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ２の加工状態の評価と、補正制御部５０によるレーザ光Ｌの出射条件の補正と、が繰り返し実行される（ステップＳ５）。既述の通り第２レーザ加工では、交点ＣＲにおいてレーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが適正に形成されないおそれがあるが、評価部４８により交点ＣＲにおける適正なレーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋの有無をリアルタイムで評価可能である。また、補正制御部５０によってレーザ光Ｌの出射条件の補正（例えば出力補正）を実行することで、交点ＣＲのレーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋを適正に形成可能である。

【0088】

第１番目のストリートＣＨ２に対する単層又は複数層の第２レーザ加工が完了するまで、既述のステップＳ４及びステップＳ５（ステップＳ１０からステップＳ１５）までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ６でＮＯ）。以下同様に、残りのストリートＣＨ２に対する第２レーザ加工と、レーザ加工領域Ｐ２の加工状態の評価と、レーザ光Ｌの出射条件の補正と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２からステップＳ６）。これにより、ウェーハＷの全てストリートＣＨ１，ＣＨ２のレーザ加工が完了する（ステップＳ７でＮＯ）。

【0089】

以上のように第１実施形態のレーザ加工装置１０では、製品ウェーハであるウェーハＷのレーザ加工中にフォトダイオード２０，３６を用いて加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態をリアルタイムで評価可能である。その結果、従来のサンプルウェーハを用いた加工状態の評価を実行する必要がなくなるので、異常が発生した場合には直ぐにオペレータに報知することができる。これにより、不良となるウェーハＷ（製品ウェーハ）を減らすことができる。

【0090】

また、フォトダイオード２０，３６を用いて加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出することで、加工点ＳＰでのプラズマ光ＬＰの発光状態が基準発光状態で一定に保たれるように、レーザ光源３０のレーザ光Ｌの出射条件をリアルタイムで補正することができる。その結果、加工深さ位置ごとにレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態が一定に保たれる。

【0091】

さらに、第１実施形態のレーザ加工装置１０では、ウェーハＷの厚み異常及びレーザ加工装置１０によるレーザ加工の加工高さ制御異常などが原因でレーザ加工の加工不良が発生して、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２が生成されない場合であっても、そのことをリアルタイムに確認することができる。このため、後工程においてウェーハの未分断が発生してデバイス量産加工の歩留まりが低下することが防止される。その結果、デバイス量産加工の歩留まりを向上させることができる。

【0092】

さらにまた、第１実施形態のレーザ加工装置１０では、先のレーザ加工により形成されたレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展した亀裂Ｋによって後のレーザ加工時にレーザ光Ｌが散乱等されることにより発生するレーザ加工の加工不良をリアルタイムに確認することができる。

【0093】

例えば既述の図８に示したように、ストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部に１層目のレーザ加工領域Ｐ１を形成した後、２層目のレーザ加工領域Ｐ２を形成する場合において、１層目のレーザ加工領域Ｐ１からの亀裂伸展に異常が発生（亀裂Ｋが長く形成）することがある。この場合には、２層目のレーザ加工時のレーザ光Ｌが１層目のレーザ加工領域Ｐ１から伸展した亀裂Ｋ内に焦点を結ぶことで、レーザ光ＬがウェーハＷに吸収されず、２層目のレーザ加工でレーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが生成されない虞がある。その結果、後工程の割断工程において、ウェーハＷをチップに個片化できない未分断の発生要因となる。さらに、１層目の亀裂Ｋの内部で反射した２層目のレーザ加工のレーザ光Ｌが角度をもってウェーハＷの表面側（パターン面側）に飛散し、デバイスパターン・回路部に熱ダメージを与えて回路破損に至る虞がある。

【0094】

さらに、２層目のレーザ加工のレーザ光Ｌが１層目のレーザ加工で形成された亀裂Ｋの影響を受けずに加工を継続していたとしても、ストリートＣＨ１とストリートＣＨ２との交点ＣＲでレーザ加工の加工不良が発生する虞がある（後述の図１１から図１４参照）。

【0095】

図１１は、ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点ＣＲ近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する１層目のレーザ加工を説明するための説明図である。図１２から図１４は、ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後に交点ＣＲ近傍で実行されるストリートＣＨ２に対する２層目のレーザ加工を説明するための説明図である。なお、図１１中の符号Ａ１は１層目のレーザ加工の加工送り方向を示し、図１２から図１４中の符号Ａ２は２層目のレーザ加工の加工送り方向を示す。また、図１１から図１４中の符号Ｋ（ＣＨ１）は、ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工で形成された亀裂を示す。

【0096】

図１１から図１３に示すように、ストリートＣＨ１に対する２層のレーザ加工後、ストリートＣＨ２に対するレーザ加工が開始され、さらにストリートＣＨ２に対する２層目のレーザ加工が開始される。この２層目のレーザ加工が１層目のレーザ加工で形成された亀裂Ｋの影響を受けずに進行していた場合であっても、図１４に示すように、２層目のレーザ加工が亀裂Ｋ（ＣＨ１）と直交するエリア（交点ＣＲ近傍）に達すると、レーザ加工の加工不良が発生する場合がある。

【0097】

具体的には２層目のレーザ加工で形成される亀裂Ｋが亀裂Ｋ（ＣＨ１）に直交する直前に、この亀裂Ｋがレーザ加工によって先に亀裂形成が進行して亀裂Ｋ（ＣＨ１）とつながる現象が発生する場合がある。このケースでは２層目のレーザ加工のレーザ光ＬがウェーハＷに吸収／減衰されないまま亀裂Ｋ（ＣＨ１）に照射される。この亀裂Ｋ（ＣＨ１）に高強度のレーザ光Ｌが照射されると、図１４中の矢印Ａ３で示すようにレーザ光Ｌの反射光の飛散距離が増える傾向があり、高い確率でデバイス破損（熱ダメージ領域１００の発生）に至る。また、図中の符号Ｑで示すようにレーザ加工領域Ｐ２が生成されない領域が発生するおそれがある。なお、このような亀裂形成が交点ＣＲ付近で先行する事象は、レーザ出力の変動や加工高さ位置の微小変化に依存するもので、突発的に発生することから現象を掴むのが困難である。

【0098】

このような熱ダメージによる熱ダメージ領域１００は、従来では画像検査装置で検出していたが、微小な熱ダメージ領域１００については画像検査装置による検出が困難であった。これに対して第１実施形態のように加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出することで、微小な熱ダメージ領域１００であってもその発生を明確に捉えることができる。また同様に、レーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが生成されない事象についても明確に捉えることができる。

【0099】

［第２実施形態］
図１５は、第２実施形態のレーザ加工装置１０のブロック図である。図１５に示すように、第２実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザ加工中にウェーハＷの裏面の凹凸に対応してこの裏面とレーザヘッド１６との間の距離であるワークディスタンスを一定に保つＡＦ（Autofocus）機能を有している。

【0100】

なお、第２実施形態のレーザ加工装置１０は、ＡＦユニット６０を備えており、さらに制御装置２４がＡＦ制御部６２として機能する点を除けば、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。

【0101】

ＡＦユニット６０は、例えば公知のピエゾユニットが用いられ、後述のＡＦ制御部６２の下でレーザヘッド１６をＺ方向に変位可能である。

【0102】

ＡＦ制御部６２は、例えば、レーザ加工中に不図示の測距センサ（赤外線カメラ１８でも可）がレーザヘッド１６からウェーハＷの裏面までの距離を測定した結果に基づいて、レーザ加工中にワークディスタンス（対物レンズ３２のＺ方向の焦点位置）が一定に保たれるように、ＡＦユニット６０を駆動する公知のＡＦ制御を実行する。

【0103】

このようなＡＦ制御を実行した場合には、ウェーハＷの裏面の変位が大きい部分（例えばウェーハＷの外縁部など）ではＡＦユニット６０の発振（ハンチング現象が発生）することがある。この場合であっても、評価部４８が信号取得部４４から繰り返し入力されるプラズマ光検出信号に基づいてプラズマ発光周期をモニタリングすることで、ＡＦユニット６０の発振を検出可能である。

【0104】

［第３実施形態及び第４実施形態のレーザ加工装置］
図１６は、第３実施形態のレーザ加工装置１０を示した図である。図１７は、第４実施形態のレーザ加工装置１０を示した図である。上記各実施形態のレーザ加工装置１０では、ウェーハＷのレーザ加工中に２種類のフォトダイオード２０，３６を用いてプラズマ光ＬＰをリアルタイムで検出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0105】

例えば図１６に示すように、第３実施形態のレーザ加工装置１０は、上記各実施形態のレーザ加工装置１０からフォトダイオード３６を省略したものである。このため、第３実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザ加工中にフォトダイオード２０によりプラズマ光ＬＰを検出した結果のみに基づいて、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価と、補正制御部５０によるレーザ光Ｌの出射条件の補正と、を実行する。フォトダイオード２０はウェーハＷの内部で発生したプラズマ光ＬＰを直接検出（対物レンズ３２等を介さずに検出）可能であるので、フォトダイオード３６のように対物レンズ３２等を介してプラズマ光ＬＰを検出する場合と比較してプラズマ光ＬＰの検出精度を高めることができる。

【0106】

また、図１７に示すように、第４実施形態のレーザ加工装置１０は、上記各実施形態のレーザ加工装置１０からフォトダイオード２０を省略したものである。このため、第４実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザ加工中にフォトダイオード３６によりプラズマ光ＬＰを検出した結果のみに基づいて、評価部４８によるレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価と、補正制御部５０によるレーザ光Ｌの出射条件の補正と、を実行する。対物レンズ３２が精密レンズである場合にはワークディスタンスを十分に確保できないので、フォトダイオード２０ではプラズマ光ＬＰの検出が難しくなる。このため、この場合には、レーザヘッド１６内の光路ＯＰ１から分岐した光路ＯＰ２上に配置されたフォトダイオード３６によりプラズマ光ＬＰの検出を行うことが好ましい。

【0107】

［その他］
上記各実施形態では、評価部４８がプラズマ光検出信号の解析結果に基づいて評価用データテーブル５４を参照することでレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プラズマ光検出信号の解析結果とレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２加工状態の評価結果とを教師データとして機械学習させた学習済みモデルを予め生成する。そして、評価部４８がプラズマ光検出信号の解析結果に基づいて学習済みモデルを用いてレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価してもよい。

【0108】

上記各実施形態では、フォトダイオード２０，３６を用いてプラズマ光ＬＰを検出することでレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態の評価と、レーザ光源３０から出射されるレーザ光Ｌの出射条件の補正と、の双方を実行しているが、これらの一方のみ（評価のみ或いは補正のみ）を実行してもよい。

【0109】

上記各実施形態では、フォトダイオード２０，３６を用いてプラズマ光ＬＰを検出しているが、公知の各種光検出センサ（撮像素子、カメラ）を用いてプラズマ光ＬＰを検出してもよい。この際にプラズマ光ＬＰをカラー撮像可能な撮像素子を用いた場合には、加工点ＳＰで発生するプラズマ光ＬＰの波長情報（色情報）に基づいてレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態を評価可能である。

【符号の説明】

【0110】

４…チップ、６…デバイス層、１０…レーザ加工装置、１２…テーブル、１４…移動機構、１６…レーザヘッド、１８…赤外線カメラ、２０…フォトダイオード、２２…モニタ、２４…制御装置、２７…操作部、２８…記憶部、３０…レーザ光源、３２…対物レンズ、３４…ハーフミラー、３６…フォトダイオード、４０…検出制御部、４２…レーザ加工制御部、４４…信号取得部、４６…加工位置判別部、４８…評価部、５０…補正制御部、５２…表示制御部、５４…評価用データテーブル、５６…補正用データテーブル、５８…警告情報、６０…ＡＦユニット、６２…ＡＦ制御部、１００…熱ダメージ領域、ＣＨ１…ストリート、ＣＨ２…ストリート、ＣＲ…交点、Ｋ…亀裂、Ｌ…レーザ光、ＬＰ…プラズマ光、Ｎｄ…半導体レーザ励起、ＯＰ１…光路、ＯＰ２…光路、Ｐ１…レーザ加工領域、Ｐ２…レーザ加工領域、ＳＰ…加工点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】