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(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】P2024167606
(43)【公開日】2024-12-04
(54)【発明の名称】加工装置
(51)【国際特許分類】
B23K 26/08 20140101AFI20241127BHJP
B24B 47/20 20060101ALI20241127BHJP
B24B 41/06 20120101ALI20241127BHJP
B24B 27/06 20060101ALI20241127BHJP
B24B 49/12 20060101ALI20241127BHJP
B23Q 17/10 20060101ALI20241127BHJP
B23Q 17/24 20060101ALI20241127BHJP
B28D 5/04 20060101ALI20241127BHJP
B28D 7/00 20060101ALI20241127BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20241127BHJP
B23K 26/53 20140101ALN20241127BHJP
【ＦＩ】
B23K26/08 Z
B24B47/20
B24B41/06 Z
B24B27/06 M
B24B49/12
B23Q17/10
B23Q17/24 Z
B28D5/04 A
B28D7/00
H01L21/78 B
B23K26/53
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023083804
(22)【出願日】2023-05-22
(71)【出願人】
【識別番号】000134051
【氏名又は名称】株式会社ディスコ
(74)【代理人】
【識別番号】100075384
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 昂
(74)【代理人】
【識別番号】100172281
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100206553
【弁理士】
【氏名又は名称】笠原 崇廣
(74)【代理人】
【識別番号】100189773
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 英哲
(74)【代理人】
【識別番号】100184055
【弁理士】
【氏名又は名称】岡野 貴之
(74)【代理人】
【識別番号】100185959
【弁理士】
【氏名又は名称】今藤 敏和
(72)【発明者】
【氏名】水本 由達
【テーマコード（参考）】
3C029
3C034
3C069
3C158
4E168
5F063
【Ｆターム（参考）】
3C029EE02
3C029EE20
3C034AA01
3C034BB73
3C034BB93
3C034CA15
3C034CA22
3C034CB14
3C034DD18
3C069AA03
3C069BA08
3C069BB01
3C069CA05
3C069CB05
3C069DA01
3C069EA01
3C158AA03
3C158AB04
3C158AB06
3C158AC02
3C158BA04
3C158BB02
3C158BB08
3C158BB09
3C158BC03
3C158CB06
3C158DA17
4E168AE02
4E168CA06
4E168CA14
4E168CA15
4E168CB07
4E168CB12
4E168CB22
4E168CB23
4E168DA02
4E168DA24
4E168HA01
4E168JA12
4E168JA13
4E168JA14
4E168JA15
5F063AA28
5F063AA36
5F063BA43
5F063BA44
5F063BA45
5F063BA47
5F063BA48
5F063CB07
5F063CB28
5F063DD27
5F063DD32
5F063DE02
5F063DE33
5F063EE22
5F063EE42
5F063EE43
5F063EE44
5F063FF57
(57)【要約】
【課題】加工不良の発生を抑制することが可能な加工装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持する保持ユニットと、保持ユニットによって保持された被加工物に光を照射する光照射ユニットと、保持ユニットと光照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、被加工物に光が照射されている間における保持ユニットと光照射ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定するコントローラと、を備える加工装置。
【選択図】図１
【解決手段】被加工物を保持する保持ユニットと、保持ユニットによって保持された被加工物に光を照射する光照射ユニットと、保持ユニットと光照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、被加工物に光が照射されている間における保持ユニットと光照射ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定するコントローラと、を備える加工装置。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物を保持する保持ユニットと、
該保持ユニットによって保持された該被加工物に光を照射する光照射ユニットと、
該保持ユニットと該光照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
該被加工物に該光が照射されている間における該保持ユニットと該光照射ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定するコントローラと、を備えることを特徴とする加工装置。
該保持ユニットによって保持された該被加工物に光を照射する光照射ユニットと、
該保持ユニットと該光照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、
該被加工物に該光が照射されている間における該保持ユニットと該光照射ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定するコントローラと、を備えることを特徴とする加工装置。
【請求項2】
該光照射ユニットは、該被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を加工するレーザー照射ユニットと、該被加工物に検出光を照射して該被加工物を検出する検出ユニットと、を備え、
該コントローラは、該被加工物に該レーザービーム又は該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該レーザー照射ユニット又は該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
該コントローラは、該被加工物に該レーザービーム又は該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該レーザー照射ユニット又は該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項3】
該光照射ユニットは、該被加工物に検出光を照射し、該検出光の反射光に基づいて該被加工物の高さ位置を検出する検出ユニットを備え、
該該コントローラは、該被加工物に該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
該該コントローラは、該被加工物に該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項4】
該コントローラは、該移動速度が該許容範囲外であると判定された場合に、該光照射ユニットから該被加工物への該光の照射を停止させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被加工物を加工する加工装置に関する。
【背景技術】
【0002】
デバイスチップの製造プロセスでは、格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハをストリートに沿って分割して個片化することにより、デバイスを備えるデバイスチップが製造される。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。
【0003】
ウェーハの分割には、環状の切削ブレードで被加工物を切削する切削装置が用いられる。また、近年では、レーザー加工装置を用いたレーザー加工によってウェーハを分割するプロセスの開発も進められている。レーザー加工装置は、ウェーハを保持する保持ユニット（保持テーブル）と、保持ユニットによって保持されたウェーハにレーザービームを照射するレーザー照射ユニットとを備える。
【0004】
例えば、ウェーハにレーザービームを照射することにより、ウェーハの内部に分割起点として機能する改質層が形成される。具体的には、ウェーハを保持ユニットで保持し、ウェーハに対して透過性を有するパルス発振のレーザービームをウェーハの内部で集光させつつ、保持ユニットとレーザービームとをストリートに沿って相対的に移動させる（加工送り）。これにより、パルス発振のレーザービームがストリートに沿って照射され、ウェーハの内部に複数の改質領域がストリートに沿って所定の間隔で形成される。また、改質領域の形成時には、改質領域からウェーハの厚さ方向に沿って伸展するクラックが形成されることもある。
【0005】
上記のレーザー加工を施すことにより、複数の改質領域及び各改質領域から伸展するクラックによって構成される改質層がストリートに沿って形成される。ウェーハの改質層が形成された領域は、他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成されたウェーハに外力を付与すると、改質層が分割起点として機能し、ウェーハがストリートに沿って分割される（特許文献１参照）。
【0006】
なお、ウェーハにレーザービームが照射されている間に加工送り速度が大きく変動すると、改質領域の間隔にばらつきが生じ、改質層がウェーハの分割起点として適切に機能しなくなるおそれがある。そこで、レーザー加工装置でウェーハにレーザー加工を施す場合には、加工送り速度が所定の許容範囲内に収まるように調節される（特許文献２参照）。
【0007】
また、ウェーハに形成される各改質領域の深さ（ウェーハの上面からの距離）にばらつきがある場合にも、改質層の分割起点としての機能が損なわれるおそれがある。そこで、レーザービームのウェーハへの照射前又は照射中に、ウェーハの上面の高さ位置を測定し、ウェーハの上面の高さ位置に基づいてレーザービームの集光点の高さ位置を補正することにより、各改質領域の深さを揃える手法が用いられることがある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００４－１７９３０２号公報
【特許文献2】特開２０１２－１４６７２３号公報
【特許文献3】特開２０２０－１６３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記のように、ウェーハ等の被加工物を加工する加工装置には、レーザービームを照射するレーザー照射ユニット、被加工物に検出光を照射して被加工物の上面の高さ位置を検出する検出ユニット等、被加工物に光を照射する光照射ユニットが搭載されることがある。また、被加工物に加工、検出等の処理を施す際には、被加工物を保持ユニットによって保持し、光照射ユニットから被加工物に光を照射しつつ、保持ユニットと光照射ユニットとを移動ユニットによって相対的に移動させる加工送りが実施されることがある。
【0010】
しかしながら、加工装置において何らかの異常（移動ユニットの損傷、加工送り速度の設定ミス等）が発生すると、保持ユニットと光照射ユニットとの相対的な移動速度（加工送り速度）が予期せず変動し、所定の許容範囲から外れてしまうことがある。このような加工送りの異常が生じた状態で被加工物の加工が続行されると、加工不良が発生するおそれがある。
【0011】
例えば、レーザー照射ユニットから被加工物にレーザービームを照射して改質層を形成する際に加工送りの異常が発生すると、被加工物の内部に形成される複数の改質領域の間隔にばらつきが生じる。また、検出ユニットから被加工物に検出光を照射して被加工物の上面の高さ位置を測定する際に加工送りの異常が発生すると、高さ位置の検出地点に誤差が生じる。この状態で被加工物の加工が続行されると、被加工物に意図しない加工が施され、加工不良が発生するおそれがある。
【0012】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、加工不良の発生を抑制することが可能な加工装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様によれば、被加工物を保持する保持ユニットと、該保持ユニットによって保持された該被加工物に光を照射する光照射ユニットと、該保持ユニットと該光照射ユニットとを相対的に移動させる移動ユニットと、該被加工物に該光が照射されている間における該保持ユニットと該光照射ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定するコントローラと、を備える加工装置が提供される。
【0014】
なお、好ましくは、該光照射ユニットは、該被加工物にレーザービームを照射して該被加工物を加工するレーザー照射ユニットと、該被加工物に検出光を照射して該被加工物を検出する検出ユニットと、を備え、該コントローラは、該被加工物に該レーザービーム又は該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該レーザー照射ユニット又は該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。また、好ましくは、該光照射ユニットは、該被加工物に検出光を照射し、該検出光の反射光に基づいて該被加工物の高さ位置を検出する検出ユニットを備え、該該コントローラは、該被加工物に該検出光が照射されている間における該保持ユニットと該検出ユニットとの相対的な移動速度が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。さらに、好ましくは、該コントローラは、該移動速度が該許容範囲外であると判定された場合に、該光照射ユニットから該被加工物への該光の照射を停止させる。
【発明の効果】
【0015】
本発明の一態様に係る加工装置では、光照射ユニットから被加工物に光が照射されている間における保持ユニットと光照射ユニットとの相対的な移動速度（加工送り速度）が所定の許容範囲内であるか否かが判定される。これにより、加工送り速度が異常な状態で被加工物の加工や検出が続行されることを回避でき、加工不良の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】レーザー加工装置を示す斜視図である。
【図2】被加工物を示す斜視図である。
【図3】光照射ユニットを示す模式図である。
【図4】コントローラを示すブロック図である。
【図5】図５（Ａ）は加工送りの序盤における保持ユニット及び光照射ユニットを示す一部断面正面図であり、図５（Ｂ）は被加工物へのレーザービーム及び検出光の照射中における保持ユニット及び光照射ユニットを示す一部断面正面図であり、図５（Ｃ）は加工送りの終盤における保持ユニット及び光照射ユニットを示す一部断面正面図である。
【図6】図６（Ａ）は加工送り速度が正常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフであり、図６（Ｂ）は加工送り速度が異常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフである。
【図7】光照射ユニットの変形例を示す模式図である。
【図8】加工送り中における保持ユニット及び光照射ユニットを示す一部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（実施形態１）
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る加工装置の構成例について説明する。図１は、被加工物１１にレーザー加工を施すレーザー加工装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向、左右方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、第２水平方向、前後方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（上下方向、高さ方向、鉛直方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。
以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る加工装置の構成例について説明する。図１は、被加工物１１にレーザー加工を施すレーザー加工装置２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向、左右方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、第２水平方向、前後方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（上下方向、高さ方向、鉛直方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。
【0018】
レーザー加工装置２は、レーザー加工装置２を構成する各構成要素を支持する基台４を備える。基台４の上面は水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、基台４の上面上には移動ユニット（移動機構）６が設けられている。移動ユニット６は、Ｙ軸移動ユニット（Ｙ軸移動機構）８とＸ軸移動ユニット（Ｘ軸移動機構）１８とを備える。
【0019】
Ｙ軸移動ユニット８は、基台４の上面上にＹ軸方向に沿って配置された一対のＹ軸ガイドレール１０を備える。一対のＹ軸ガイドレール１０には、平板状のＹ軸移動テーブル１２がＹ軸ガイドレール１０に沿ってスライド可能に装着されている。
【0020】
Ｙ軸移動テーブル１２の裏面（下面）側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＹ軸ガイドレール１０の間にＹ軸方向に沿って配置されたＹ軸ボールねじ１４が螺合されている。また、Ｙ軸ボールねじ１４の端部にはＹ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｙ軸パルスモータ１６でＹ軸ボールねじ１４を回転させると、Ｙ軸移動テーブル１２がＹ軸ガイドレール１０に沿ってＹ軸方向に移動する。
【0021】
Ｘ軸移動ユニット１８は、Ｙ軸移動テーブル１２の表面（上面）側にＸ軸方向に沿って配置された一対のＸ軸ガイドレール２０を備える。一対のＸ軸ガイドレール２０には、平板状のＸ軸移動テーブル２２がＸ軸ガイドレール２０に沿ってスライド可能に装着されている。
【0022】
Ｘ軸移動テーブル２２の裏面（下面）側には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、一対のＸ軸ガイドレール２０の間にＸ軸方向に沿って配置されたＸ軸ボールねじ２４が螺合されている。また、Ｘ軸ボールねじ２４の端部にはＸ軸パルスモータ２６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２６でＸ軸ボールねじ２４を回転させると、Ｘ軸移動テーブル２２がＸ軸ガイドレール２０に沿ってＸ軸方向に移動する。
【0023】
移動ユニット６には、保持ユニット２８が連結されている。保持ユニット２８は、Ｘ軸移動テーブル２２の表面（上面）上に設置され、レーザー加工装置２によるレーザー加工の対象物である被加工物１１を保持する。
【0024】
図２は、被加工物１１を示す斜視図である。例えば被加工物１１は、単結晶シリコン等の半導体材料でなる円盤状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面（第１面）１１ａ及び裏面（第２面）１１ｂを備える。
【0025】
被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。ストリート１３によって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイス等のデバイス１５が形成されている。
【0026】
ただし、被加工物１１の種類、材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板（ウェーハ）であってもよい。また、デバイス１５の種類、数、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイス１５が形成されていなくてもよい。
【0027】
被加工物１１をレーザー加工装置２（図１参照）で加工する際には、被加工物１１の取り扱い（搬送、保持等）の便宜のため、被加工物１１が環状のフレーム１７によって支持される。フレーム１７は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属でなり、フレーム１７の中央部にはフレーム１７を厚さ方向に貫通する円形の開口１７ａが設けられている。なお、開口１７ａの直径は被加工物１１の直径よりも大きい。
【0028】
被加工物１１及びフレーム１７には、円形のシート１９が固定される。例えばシート１９として、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを含むテープが用いられる。基材は、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなる。粘着層は、エポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。なお、粘着層は紫外線硬化性樹脂であってもよい。また、シート１９は、粘着層を備えず被加工物１１に熱圧着可能な熱圧着シートであってもよい。
【0029】
被加工物１１がフレーム１７の開口１７ａの内側に配置された状態で、シート１９の中央部が被加工物１１の裏面１１ｂ側に貼付され、シート１９の外周部がフレーム１７に貼付される。これにより、被加工物１１がシート１９を介してフレーム１７によって支持される。
【0030】
図１に示すように、例えば保持ユニット２８は、被加工物１１を下側から支持する保持テーブル（チャックテーブル）によって構成される。保持ユニット２８の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面２８ａを構成している。保持面２８ａは、保持ユニット２８の内部に形成された流路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。
【0031】
また、保持ユニット２８は、フレーム１７を把持して固定する複数のクランプ３０を備える。複数のクランプ３０は、保持面２８ａの周囲に設けられ、保持面２８ａの外周縁に沿って概ね等間隔に配列されている。
【0032】
Ｙ軸移動テーブル１２をＹ軸方向に沿って移動させると、保持ユニット２８がＹ軸方向に沿って移動する。また、Ｘ軸移動テーブル２２をＸ軸方向に沿って移動させると、保持ユニット２８がＸ軸方向に沿って移動する。さらに、保持ユニット２８には、保持ユニット２８をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。
【0033】
基台４の後端部（移動ユニット６及び保持ユニット２８の後方）には、直方体状の支持構造３２が設けられている。支持構造３２は、基台４の上面から上方に突出するように形成され、支持構造３２の表面（前面）はＸＺ平面に沿って配置されている。支持構造３２には、支持構造３２の表面から前方に突出する柱状の支持部材３４が接続されている。
【0034】
また、レーザー加工装置２は、被加工物１１に光を照射する光照射ユニット３６を備える。光照射ユニット３６は、被加工物１１に所定の処理（加工、検出等）を施すための光を、支持部材３４の先端部から保持ユニット２８の保持面２８ａに向かって照射する。例えば光照射ユニット３６は、被加工物１１にレーザービームを照射してレーザー加工を施す加工ユニット（レーザー照射ユニット）、被加工物１１に検出用の光を照射して被加工物１１を検出する検出ユニット等を備える。光照射ユニット３６の構成及び機能の具体例については後述する（図３等参照）。
【0035】
また、支持部材３４の先端部には、撮像ユニット３８が設けられている。撮像ユニット３８は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Devices）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサ等のイメージセンサを備え、保持ユニット２８によって保持された被加工物１１等を撮像する。撮像ユニット３８の種類に制限はなく、可視光カメラや赤外線カメラを用いることができる。例えば、撮像ユニット３８で被加工物１１を撮像することによって取得された画像に基づいて、被加工物１１と光照射ユニット３６との位置合わせが行われる。
【0036】
なお、支持部材３４は、支持部材３４をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸移動ユニット（不図示）を介して支持構造３２に接続されていてもよい。例えば、支持構造３２の前面側にボールねじ式の移動機構がＺ軸移動ユニットとして設置される。この場合、Ｚ軸移動ユニットで支持部材３４をＺ軸方向に沿って移動（昇降）させることにより、光照射ユニット３６から照射される光の集光点の高さ位置の調節や撮像ユニット３８のピント合わせを行うことができる。
【0037】
また、レーザー加工装置２は、表示ユニット（表示部、表示装置）４０及び報知ユニット（報知部、報知装置）４２を備える。表示ユニット４０は、レーザー加工装置２に関する情報を表示する。また、報知ユニット４２は、レーザー加工装置２に関する情報をオペレーターに報知する。
【0038】
表示ユニット４０は、各種のディスプレイによって構成できる。例えば、表示ユニット４０としてタッチパネル式のディスプレイが用いられる。この場合、表示ユニット４０にはレーザー加工装置２に情報を入力するための操作画面が表示され、オペレーターは表示ユニット４０のタッチ操作によってレーザー加工装置２に情報を入力できる。すなわち、表示ユニット４０は、レーザー加工装置２に各種の情報を入力するための入力ユニット（入力部、入力装置）としても機能し、ユーザーインターフェースとして用いられる。ただし、入力ユニットは、表示ユニット４０とは別途独立して設けられたマウス、キーボード、受信器等の電子機器であってもよい。
【0039】
報知ユニット４２は、例えば表示灯（警告灯）によって構成され、レーザー加工装置２で異常が発生した際に点灯又は点滅してオペレーターに異常を通知する。ただし、報知ユニット４２の種類に制限はない。例えば報知ユニット４２は、音又は音声でオペレーターに情報を通知するスピーカーであってもよいし、所定の情報を有線又は無線で外部に送信する送信器であってもよい。
【0040】
さらに、レーザー加工装置２は、レーザー加工装置２を制御するコントローラ（制御ユニット、制御部、制御装置）４４を備える。コントローラ４４は、レーザー加工装置２を構成する各構成要素（移動ユニット６、保持ユニット２８、光照射ユニット３６、撮像ユニット３８、表示ユニット４０、報知ユニット４２等）に接続されている。コントローラ４４は、レーザー加工装置２の各構成要素に制御信号を出力することにより、各構成要素の動作を制御し、レーザー加工装置２を稼働させる。
【0041】
例えば、コントローラ４４はコンピュータによって構成される。具体的には、コントローラ４４は、レーザー加工装置２の稼働に必要な演算等の処理を実行する処理部と、レーザー加工装置２の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを備える。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶物は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。
【0042】
次に、被加工物１１に光を照射する光照射ユニット３６の詳細について説明する。図３は、光照射ユニット３６を示す模式図である。例えば光照射ユニット３６は、被加工物１１にレーザービーム５２を照射して被加工物１１を加工するレーザー照射ユニット５０と、被加工物１１に検出光（照射光）７２を照射して被加工物１１を検出する検出ユニット７０とを備える。レーザービーム５２及び検出光７２が、光照射ユニット３６から照射される光に相当する。
【0043】
レーザー照射ユニット５０は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ４レーザー、ＹＬＦレーザー等のレーザー発振器５４と、レーザー発振器５４から出射したパルス発振のレーザービーム５２を保持ユニット２８によって保持された被加工物１１へと導く光学系５６とを備える。光学系５６は、複数の光学素子を含んで構成され、レーザービーム５２の進行方向、形状、集光点等を制御する。
【0044】
例えば光学系５６は、レーザービーム５２を透過させるダイクロイックミラー５８と、レーザービーム５２を反射させる反射ミラー６０と、レーザービーム５２を集光させる集光器６２とを備える。集光器６２は、凸レンズ等の集光レンズ６４を備え、レーザー照射ユニット５０が備えるレーザー加工ヘッド６６に収容されている。
【0045】
レーザー発振器５４から出射したレーザービーム５２は、ダイクロイックミラー５８を透過して反射ミラー６０で反射した後、集光器６２に入射する。そして、レーザービーム５２は、集光レンズ６４によって所定の位置で集光され、被加工物１１に照射される。これにより、被加工物１１に所定のレーザー加工が施される。
【0046】
また、レーザー照射ユニット５０は、レーザービーム５２の集光点の高さ位置（Ｚ軸方向における位置）を調節する調節機構６８を備える。例えば調節機構６８は、ボイスコイルモータ、リニアモータ等の駆動源を備えるアクチュエータであり、集光器６２をＺ軸方向に沿って移動させる。コントローラ４４（図１参照）から調節機構６８に制御信号を入力して調節機構６８を作動させることにより、集光器６２が昇降し、レーザービーム５２の集光点の高さ位置が調節される。
【0047】
検出ユニット７０は、例えば被加工物１１の高さ位置を検出する高さ検出ユニットである。具体的には、検出ユニット７０は、検出光７２を照射する光源７４と、光源７４から出射した検出光７２が入射する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７６とを備える。光源７４は、例えば波長７００ｎｍの可視光を検出光７２として偏光ビームスプリッタ７６に向かって照射する。光源７４から出射した検出光７２は、偏光ビームスプリッタ７６を透過してダイクロイックミラー５８に到達する。
【0048】
そして、検出光７２は、ダイクロイックミラー５８及び反射ミラー６０で反射して集光器６２に入射する。すなわち、ダイクロイックミラー５８は、レーザービーム５２が透過し、且つ、検出光７２が反射するように構成されている。集光器６２に入射した検出光７２は、集光レンズ６４によって所定の位置で集光され、被加工物１１に照射される。
【0049】
被加工物１１に検出光７２が照射されると、検出光７２が被加工物１１の表面１１ａ（上面）で反射し、反射光（戻り光）７２´が集光器６２に入射する。そして、反射光７２´は、集光レンズ６４を通過し、反射ミラー６０、ダイクロイックミラー５８、及び偏光ビームスプリッタ７６で反射する。
【0050】
また、検出ユニット７０は、偏光ビームスプリッタ７６で反射した反射光７２´を透過させるバンドパスフィルタ７８と、バンドパスフィルタ７８を通過した反射光７２´が入射する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）８０とを備える。例えば、検出光７２の波長が波長７００ｎｍである場合には、波長が６８０ｎｍ以上７２０ｎｍ以下の光を通過させることが可能なバンドパスフィルタ７８が用いられる。そして、バンドパスフィルタ７８を通過した反射光７２´は、偏光ビームスプリッタ８０によって透過光７２´ａと反射光７２´ｂとに分岐される。
【0051】
さらに、検出ユニット７０は、偏光ビームスプリッタ８０を透過した透過光７２´ａを集光する集光レンズ８２と、集光レンズ８２によって集光された透過光７２´ａを受光する受光素子８４とを備える。受光素子８４は、受光した透過光７２´ａを電圧に変換し、透過光７２´ａの強度（受光量）に対応する信号をコントローラ４４（図１参照）に出力する。
【0052】
また、検出ユニット７０は、偏光ビームスプリッタ８０で反射した反射光７２´ｂを集光する集光レンズ８６と、集光レンズ８６によって集光された反射光７２´ｂが入射するマスク８８と、マスク８８を通過した反射光７２´ｂを受光する受光素子９０とを備える。マスク８８は、反射光７２´ｂのスポット径と同等の幅を有するスリット８８ａを備える。また、受光素子９０は、受光した反射光７２´ｂを電圧に変換し、反射光７２´ｂの強度（受光量）に対応する信号をコントローラ４４（図１参照）に出力する。
【0053】
検出ユニット７０によって被加工物１１の高さ位置を検出する際は、光源７４から出射した検出光７２が、偏光ビームスプリッタ７６を透過してダイクロイックミラー５８及び反射ミラー６０で反射し、集光器６２に入射する。そして、検出光７２は集光レンズ６４によって集光され、被加工物１１の表面１１ａ側（上面側）に照射される。
【0054】
検出光７２の集光点は、被加工物１１の表面１１ａのよりも僅かに上方（例えば、被加工物１１の表面１１ａよりも２０μｍ程度上方）に位置付けられる。なお、被加工物１１の厚さにばらつきがあると、保持ユニット２８によって保持された被加工物１１の表面１１ａの高さ位置にもばらつきが生じる。そのため、検出光７２の集光点は、被加工物１１の厚さのばらつきを考慮して常に被加工物１１の表面１１ａよりも上方に位置付けられるように設定される。
【0055】
被加工物１１に検出光７２が照射されると、検出光７２が被加工物１１の表面１１ａで反射し、反射光７２´が集光器６２に入射する。そして、反射光７２´は、反射ミラー６０、ダイクロイックミラー５８、及び偏光ビームスプリッタ７６で反射してバンドパスフィルタ７８を通過し、偏光ビームスプリッタ８０によって透過光７２´ａと反射光７２´ｂとに分岐される。
【0056】
偏光ビームスプリッタ８０を透過した透過光７２´ａは、集光レンズ８２によって集光され、受光素子８４によって受光される。そして、受光素子８４が受光した透過光７２´ａの強度Ｄａが、コントローラ４４（図１参照）に出力される。なお、光源７４から照射される検出光７２の光量が変動しない限り、透過光７２´ａの強度Ｄａは一定に維持される。
【0057】
一方、偏光ビームスプリッタ８０で反射した反射光７２´ｂは、集光レンズ８６によって集光されつつマスク８８のスリット８８ａを通過し、受光素子９０によって受光される。そして、受光素子９０によって受光された反射光７２´ｂの強度Ｄｂが、コントローラ４４（図１参照）に出力される。
【0058】
ここで、検出光７２が照射されている被加工物１１の表面１１ａの高さ位置が変化すると、被加工物１１の表面１１ａにおける検出光７２の断面積が変動し、マスク８８に照射される反射光７２´ｂの断面積も変動する。その結果、マスク８８のスリット８８ａを通過する反射光７２´ｂの光量が変化し、受光素子９０によって受光される反射光７２´ｂの強度Ｄｂも変化する。
【0059】
具体的には、被加工物１１の表面１１ａの位置が高くなるほど、マスク８８のスリット８８ａを通過する反射光７２´ｂの光量が増加し、受光素子９０によって受光される反射光７２´ｂの強度Ｄｂが大きくなる。一方、被加工物１１の表面１１ａの位置が低くなるほど、マスク８８のスリット８８ａを通過する反射光７２´ｂの光量が減少し、受光素子９０によって受光される反射光７２´ｂの強度Ｄｂが小さくなる。すなわち、受光素子９０によって受光される反射光７２´ｂの強度Ｄｂは、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置に依存する。
【0060】
そして、コントローラ４４（図１参照）は、透過光７２´ａの強度Ｄａと反射光７２´ｂの強度Ｄｂとに基づいて、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を特定する。例えばコントローラ４４は、透過光７２´ａの強度Ｄａと反射光７２´ｂの強度Ｄｂとの比に相当する強度比Ｄａ／Ｄｂを算出する。また、コントローラ４４には、予め実験に基づいて取得された、強度比Ｄａ／Ｄｂと被加工物１１の表面１１ａの高さ位置との対応関係を示す参照情報（マップ、テーブル、関数等）が記憶されている。そして、コントローラ４４は、算出された強度比Ｄａ／Ｄｂを参照情報に当てはめることにより、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を特定する。ただし、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置の特定方法に制限はなく、適宜変更できる。
【0061】
上記のように、検出ユニット７０によって被加工物１１の高さ位置が検出される。これにより、被加工物１１に照射されるレーザービーム５２の集光点の高さ位置を、被加工物１１の高さ位置に応じて補正することが可能になる。
【0062】
次に、上記の光照射ユニット３６を備えたレーザー加工装置２によって被加工物１１にレーザー加工を施す被加工物の加工方法の具体例について説明する。レーザー加工装置２による被加工物１１の加工は、コントローラ４４（図１参照）によって制御される。
【0063】
図４は、コントローラ４４を示すブロック図である。コントローラ４４は、被加工物１１の加工等に必要な処理を実行する処理部１００と、被加工物１１の加工等に関する各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部（メモリ）１１０とを含む。なお、図４には、コントローラ４４の機能的な構成を示すブロックに加えて、保持ユニット２８、保持ユニット２８によって保持された被加工物１１、光照射ユニット３６を模式的に図示している。
【0064】
本実施形態では、検出ユニット７０によって被加工物１１の高さ位置を検出しつつ、被加工物１１にレーザービーム５２を照射して被加工物１１を加工する。具体的には、被加工物１１に検出光７２を照射して被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を検出し、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置に基づいてレーザービーム５２の集光点の高さ位置を補正しながらレーザービーム５２を被加工物１１に照射する。これにより、被加工物１１の表面１１ａに対するレーザービーム５２の集光点の高さ位置のばらつきを低減することができる。
【0065】
レーザービーム５２の照射条件は、被加工物１１に施されるレーザー加工の内容に応じて適宜設定される。例えば、被加工物１１をストリート１３（図２参照）に沿って分割する場合には、被加工物１１のレーザービーム５２が照射された領域が多光子吸収によって改質（変質）されるように、レーザービーム５２の照射条件が設定される。
【0066】
具体的には、レーザービーム５２の波長は、少なくともレーザービーム５２の一部が被加工物１１を透過するように設定される。すなわち、被加工物１１に対して透過性を有するレーザービーム５２が用いられる。また、レーザービーム５２の他の照射条件も、被加工物１１が適切に改質されるように適宜設定される。例えば、被加工物１１が単結晶シリコンウェーハである場合には、レーザービーム５２の照射条件は以下のように設定できる。
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：８００ｍｍ／ｓ
波長 ：１０６４ｎｍ
平均出力 ：１Ｗ
繰り返し周波数：１００ｋＨｚ
加工送り速度 ：８００ｍｍ／ｓ
【0067】
レーザー加工装置２で被加工物１１を加工する際は、まず、被加工物１１が保持ユニット２８によって保持される。例えば被加工物１１は、表面１１ａ側が上方に露出し、裏面１１ｂ側（シート１９側）が保持面２８ａに対面するように、保持ユニット２８上に配置される。また、フレーム１７（図２参照）が複数のクランプ３０（図１参照）によって固定される。この状態で、保持面２８ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１がシート１９を介して保持ユニット２８によって吸引保持される。
【0068】
次に、保持ユニット２８が回転し、所定のストリート１３（図２参照）の長さ方向がＸ軸方向と平行になるように保持ユニット２８の角度が調節される。また、所定のストリート１３とレーザービーム５２及び検出光７２の集光点とのＹ軸方向における位置が一致するように、保持ユニット２８のＹ軸方向における位置が移動ユニット６によって調整される。さらに、レーザービーム５２の集光点が被加工物１１の表面１１ａより下方で且つ裏面１１ｂよりも上方に位置付けられるとともに、検出光７２の集光点が被加工物１１の表面１１ａの検出に適した高さ位置に位置付けられる。
【0069】
そして、レーザー加工ヘッド６６からレーザービーム５２及び検出光７２を照射しつつ、移動ユニット６によって保持ユニット２８をＸ軸方向（加工送り方向）に沿って移動させる。なお、移動ユニット６には、移動ユニット６を駆動させるドライバ４６が接続されている。例えばドライバ４６は、移動ユニット６のＹ軸パルスモータ１６及びＸ軸パルスモータ２６（図１参照）を制御するモータドライバによって構成され、コントローラ４４から入力される制御信号に基づいて保持ユニット２８のＸ軸方向及びＹ軸方向における移動量及び移動速度を制御する。
【0070】
保持ユニット２８をＸ軸方向に沿って移動させると、保持ユニット２８とレーザー照射ユニット５０及び検出ユニット７０とがＸ軸方向に沿って相対的に移動し（加工送り）、レーザービーム５２及び検出光７２が所定のストリート１３に沿って被加工物１１に照射される。このときの保持ユニット２８とレーザー照射ユニット５０及び検出ユニット７０との相対的な移動速度が、加工送り速度に相当する。
【0071】
レーザービーム５２は、パルス発振のレーザービームであり、被加工物１１の内部で集光した状態でＸ軸方向に沿って走査される。その結果、被加工物１１の内部が多光子吸収によって改質（変質）され、被加工物１１の内部には複数の改質領域が所定の間隔で形成される。また、各改質領域から被加工物１１の厚さ方向に沿って進展するクラックが形成される。その結果、複数の改質領域及びクラックによって構成される改質層が、被加工物１１の内部にストリート１３に沿って形成される。
【0072】
被加工物１１の改質層が形成された領域は、被加工物１１の他の領域よりも脆くなる。そのため、改質層が形成された被加工物１１に外力を付与すると、被加工物１１が改質層を起点として破断し、ストリート１３に沿って分割される。すなわち、改質層は分割起点（分割のきっかけ）として機能する。
【0073】
また、被加工物１１には、検出光７２がレーザービーム５２とともに所定のストリート１３に沿って照射される。被加工物１１に検出光７２が照射されると、前述の通り検出ユニット７０の受光素子８４，９０（図３参照）からコントローラ４４に強度Ｄａ，Ｄｂが入力され、コントローラ４４は検出光７２が照射されている地点における被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を算出する。
【0074】
そして、コントローラ４４は、算出された被加工物１１の表面１１ａの高さ位置に基づいて調節機構６８（図３参照）を制御し、被加工物１１の表面１１ａとレーザービーム５２の集光点とのＺ軸方向における距離が一定に保たれるように、レーザービーム５２の集光点の高さ位置をリアルタイムで調節する。すなわち、被加工物１１の表面１１ａの変位分だけレーザービーム５２の高さ位置が昇降する。これにより、被加工物１１の内部に形成される改質領域の深さ（被加工物１１の厚さ方向における位置）のばらつきが低減される。
【0075】
なお、加工送り速度は、被加工物１１に対するレーザービーム５２及び検出光７２の移動速度（走査速度）が所定の許容範囲内に収まるように設定される。具体的には、まず、レーザービーム５２及び検出光７２の集光点が被加工物１１の外側に位置付けられている状態で、保持ユニット２８が移動を開始して加速する。そして、レーザービーム５２及び検出光７２が被加工物１１に照射されている間は、加工送り速度が所定の許容範囲内に収まるように維持される。その後、レーザービーム５２及び検出光７２の集光点が再び被加工物１１の外側に位置付けられると、保持ユニット２８が減速して停止する。
【0076】
図５（Ａ）は、加工送りの序盤における保持ユニット２８及び光照射ユニット３６を示す一部断面正面図である。加工送りの開始時には、レーザービーム５２及び検出光７２の集光点が被加工物１１の一端（図５（Ａ）における左端）の外側に位置付けられた状態で、保持ユニット２８が加速する。これにより、加工送り速度が増加しつつ被加工物１１の一端がレーザービーム５２及び検出光７２に近づく。
【0077】
図５（Ｂ）は、被加工物１１へのレーザービーム５２及び検出光７２の照射中における保持ユニット２８及び光照射ユニット３６を示す一部断面正面図である。加工送りが進行すると、レーザービーム５２及び検出光７２が照射されている領域に被加工物１１が到達し、被加工物１１の表面１１ａ側にレーザービーム５２及び検出光７２がストリート１３（図２参照）に沿って照射される。
【0078】
被加工物１１にレーザービーム５２が照射されると、被加工物１１の内部に改質層がストリート１３に沿って形成される。また、被加工物１１に検出光７２が照射されると、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置が検出され、レーザービーム５２の集光点の高さ位置が被加工物１１の表面１１ａの高さ位置に基づいて補正される。
【0079】
なお、レーザービーム５２及び検出光７２が被加工物１１に照射されている間は、加工送り速度（保持ユニット２８の移動速度）が概ね一定に維持される。これにより、被加工物１１の内部に複数の改質領域が概ね等間隔に形成される。また、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置が検出される地点も概ね等間隔になる。
【0080】
図５（Ｃ）は、加工送りの終盤における保持ユニット２８及び光照射ユニット３６を示す一部断面正面図である。加工送りがさらに進行すると、レーザービーム５２及び検出光７２が被加工物１１の他端（図５（Ｃ）における右端）まで照射され、被加工物１１がレーザービーム５２及び検出光７２から離れる。そして、レーザービーム５２及び検出光７２の集光点が被加工物１１の他端の外側に位置付けられた状態で、保持ユニット２８が減速、停止する。
【0081】
その後、同様の手順を繰り返すことにより、他のストリート１３に沿ってレーザービーム５２及び検出光７２が照射される。このとき、保持ユニット２８の往路と復路とで被加工物１１にレーザービーム５２及び検出光７２をストリート１３に沿って照射することにより、加工効率を向上させることができる。
【0082】
全てのストリート１３に沿ってレーザービーム５２及び検出光７２が照射されると、改質層が各ストリート１３に沿って格子状に形成された被加工物１１が得られる。そして、改質層が形成された被加工物１１に外力を付与すると、被加工物１１が改質層を起点として破断し、ストリート１３（図２参照）に沿って分割される。これにより、デバイス１５（図２参照）をそれぞれ備える複数のチップ（デバイスチップ）が製造される。
【0083】
上記のように、保持ユニット２８の加速及び減速はレーザービーム５２及び検出光７２が被加工物１１に照射されていない期間に行われ（図５（Ａ）及び図５（Ｃ）参照）、レーザービーム５２及び検出光７２が被加工物１１に照射されている間（図５（Ｂ）参照）は加工送り速度が所定の範囲内に収まるように制御される。しかしながら、レーザー加工装置２において何らかの異常（移動ユニット６の損傷、加工送り速度の設定ミス等）が発生すると、加工送り速度が予期せず変動し、所定の許容範囲から外れてしまうことがある。このような加工送りの異常が生じた状態で被加工物１１の加工が続行されると、加工不良が発生するおそれがある。
【0084】
そこで、本実施形態に係るレーザー加工装置２では、光照射ユニット３６から被加工物に光が照射されている間において、加工送り速度が所定の許容範囲内であるか否かの判定が行われる。これにより、加工送りの異常が速やかに検知され、加工不良の発生が抑制される。
【0085】
加工送り速度の判定は、図４に示すコントローラ４４の処理部１００によって実行される。具体的には、処理部１００は、加工送り速度を検出する速度検出部１０２と、被加工物１１を検出する被加工物検出部１０４と、加工送り速度の適否を判定する判定部１０６と、判定部１０６による判定の結果に基づいて光照射ユニット３６を制御する作動制御部１０８とを含む。
【0086】
速度検出部１０２は、レーザー加工装置２の構成要素から入力される信号に基づいて、加工送り速度を検出する。例えば速度検出部１０２は、移動ユニット６を駆動するドライバ４６に接続されている。被加工物１１にレーザービーム５２及び検出光７２が照射される際には、ドライバ４６が移動ユニット６に制御信号を出力し、保持ユニット２８をＸ軸方向に沿って所定の加工送り速度で移動させる。また、ドライバ４６は、保持ユニット２８の移動速度に対応する信号（速度信号）を速度検出部１０２へ逐次的に出力する。
【0087】
速度検出部１０２は、ドライバ４６から入力された速度信号に基づいて加工送り速度を特定する。これにより、加工送り速度がリアルタイムで検出、監視される。ただし、速度検出部１０２は、ドライバ４６から入力される速度信号以外の情報に基づいて加工送り速度を算出してもよい。
【0088】
被加工物検出部１０４は、被加工物１１が検出ユニット７０によって検出されているか否かを判定する。具体的には、検出ユニット７０は、検出光７２が被加工物１１に照射されているか否かに対応する信号（検出信号）を被加工物検出部１０４に出力する。そして、被加工物検出部１０４は、検出信号の強度に基づいて、検出ユニット７０による被加工物１１の検出の有無を判定する。
【0089】
具体的には、検出光７２が被加工物１１に照射されている場合（図５（Ｂ）参照）と照射されていない場合（図５（Ａ）及び図５（Ｃ）参照）とでは、検出ユニット７０の受光素子８４，９０（図３参照）によって検出される透過光７２´ａの強度Ｄａ及び反射光７２´ｂの強度Ｄｂに差異が生じる。そのため、例えば被加工物検出部１０４は、強度Ｄａ又は強度Ｄｂと予め設定された基準値（閾値）とを比較することにより、検出ユニット７０によって被加工物１１が検出されているか否かを判定できる。
【0090】
なお、本実施形態では、レーザービーム５２と検出光７２とが共通の光軸に沿って被加工物１１に照射され、平面視で被加工物１１の同一地点においてレーザービーム５２の照射と被加工物１１の検出とが同時進行で行われる。そのため、検出ユニット７０によって被加工物１１が検出されている期間は、被加工物１１にレーザービーム５２が照射されている期間に相当する。
【0091】
判定部１０６には、速度検出部１０２によって特定された加工送り速度と、被加工物検出部１０４による判定の結果（被加工物１１の検出の有無）とが入力される。また、記憶部１１０には、加工送り速度の許容範囲を画定する基準値（上限値及び／又は下限値）が予め記憶されている。
【0092】
被加工物検出部１０４から判定部１０６に被加工物１１が検出されている旨（被加工物１１に検出光７２が照射されている旨）を示す信号が入力されると、判定部１０６は、速度検出部１０２から入力された加工送り速度と記憶部１１０に記憶されている基準値とを比較する。そして、判定部１０６は、加工送り速度が許容範囲内である場合には正常と判定し、加工送り速度が許容範囲外である場合には異常と判定する。
【0093】
図６（Ａ）は加工送り速度が正常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフであり、図６（Ｂ）は加工送り速度が異常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフである。加工送りが開始して保持ユニット２８が加速し（図５（Ａ）参照）、被加工物１１の一端が検出光７２に到達すると、検出信号の強度が上昇する（時刻ｔ１１）。そして、検出光７２が被加工物１１に照射されている間は（図５（Ｂ）参照）、検出信号の強度が概ね一定に維持される。その後、加工送りが進行して被加工物１１の他端が検出光７２から離れると（図５（Ｃ）参照）、検出信号の強度が減少する（時刻ｔ１２）。すなわち、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間Ｐ１が、検出光７２が被加工物１１に照射されて被加工物１１が検出ユニット７０によって検出されている期間に相当する。
【0094】
そして、期間Ｐ１における加工送り速度（保持ユニット２８の移動速度）と、予め設定された加工送り速度の基準値（閾値）Ｖｒｅｆとが比較される。なお、基準値Ｖｒｅｆは、加工送り速度の許容範囲の下限値に相当する。
【0095】
期間Ｐ１の全期間において加工送り速度が基準値Ｖｒｅｆ以上に維持されている場合には（図６（Ａ）参照）、被加工物１１にレーザービーム５２及び検出光７２が照射されている間において、加工送り速度が一定以上に維持されていることが確認される。この場合、判定部１０６（図４参照）は加工送り速度が正常であると判定する。
【0096】
一方、期間Ｐ１に加工送り速度が基準値Ｖｒｅｆを下回る期間が含まれる場合には（図６（Ｂ）参照）、被加工物１１にレーザービーム５２及び検出光７２が照射されている間において、加工送り速度が不足していることが確認される。この場合、判定部１０６（図４参照）は加工送り速度が異常であると判定する。
【0097】
図４に示す作動制御部１０８には、判定部１０６による判定の結果が出力される。判定部１０６から作動制御部１０８に加工送りが正常である旨を示す信号（正常信号）が出力されると、作動制御部１０８は光照射ユニット３６に制御信号を出力し、光照射ユニット３６による被加工物１１の加工及び検出を続行する。一方、判定部１０６から作動制御部１０８に加工送りが異常である旨を示す信号（異常信号）が出力されると、作動制御部１０８は光照射ユニット３６に制御信号を出力し、光照射ユニット３６から被加工物１１への光の照射を停止させる。
【0098】
例えば作動制御部１０８は、レーザー発振器５４（図３参照）によるレーザーの発振を停止させ、又は、レーザー発振器５４から集光器６２へのレーザービーム５２の照射を遮断する。これにより、レーザー照射ユニット５０から被加工物１１へのレーザービーム５２の照射が停止される。また、作動制御部１０８は、光源７４による検出光７２の照射を停止させ、又は、光源７４から集光器６２への検出光７２の照射を遮断する。これにより、検出ユニット７０から被加工物１１への検出光７２の照射が停止される。その結果、レーザー照射ユニット５０による被加工物１１の誤加工や検出ユニット７０による被加工物１１の誤検出が防止される。
【0099】
また、作動制御部１０８は、表示ユニット４０及び報知ユニット４２に制御信号を出力し、オペレーターに加工送りの異常を通知してもよい。例えば、表示ユニット４０（図１参照）に異常を知らせるメッセージ等の情報が表示されるとともに、報知ユニット４２（図１参照）が点灯又は点滅して異常を報知する。これにより、オペレーターが加工送りの異常を速やかに認知し、加工送りの異常を解消するための適宜の措置（部品の交換、設定の変更等）をとることが可能になる。
【0100】
以上の通り、本実施形態に係るレーザー加工装置２では、光照射ユニット３６から被加工物１１に光（レーザービーム５２、検出光７２等）が照射されている間における保持ユニット２８と光照射ユニット３６との相対的な移動速度（加工送り速度）が所定の許容範囲内であるか否かが判定される。これにより、加工送り速度が異常な状態で被加工物１１の加工や検出が続行されることを回避でき、加工不良の発生が抑制される。
【0101】
なお、上記実施形態では、レーザー照射ユニット５０による被加工物１１の加工と検出ユニット７０による被加工物１１の高さ位置の検出とが同時進行で行われる例について説明した。ただし、検出ユニット７０による被加工物１１の高さ位置の検出を実施した後に、レーザー照射ユニット５０による被加工物１１の加工を実施することもできる。
【0102】
具体的には、まず、検出ユニット７０によって被加工物１１の表面１１ａの高さ位置が全てのストリート１３（図２参照）に沿って検出される。このとき、保持ユニット２８と検出ユニット７０との相対的な移動速度（加工送り速度）が所定の許容範囲内であるか否かが、コントローラ４４（図４参照）によって判定される。そして、検出ユニット７０によって検出された被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を示す情報（高さ位置情報）が、記憶部１１０（図４参照）に記憶される。
【0103】
次に、レーザー照射ユニット５０からレーザービーム５２が全てのストリート１３（図２参照）に沿って照射される。このとき、記憶部１１０に記憶されている高さ位置情報に基づいて、レーザービーム５２の集光点の高さ位置が補正される。また、保持ユニット２８とレーザー照射ユニット５０との相対的な移動速度（加工送り速度）が所定の許容範囲内であるか否かが、コントローラ４４（図４参照）によって判定される。
【0104】
その他、本実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。また、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0105】
（実施形態２）
実施形態１では、レーザービーム５２及び検出光７２がレーザー加工ヘッド６６から共通の光軸に沿って照射される光照射ユニット３６について説明した（図３等参照）。ただし、レーザービーム５２と検出光７２とは、それぞれ異なるヘッドから独立した光軸に沿って照射されてもよい。
実施形態１では、レーザービーム５２及び検出光７２がレーザー加工ヘッド６６から共通の光軸に沿って照射される光照射ユニット３６について説明した（図３等参照）。ただし、レーザービーム５２と検出光７２とは、それぞれ異なるヘッドから独立した光軸に沿って照射されてもよい。
【0106】
図７は、光照射ユニット３６の変形例に相当する光照射ユニット３６Ａを示す模式図である。光照射ユニット３６Ａは、被加工物１１にレーザービーム５２Ａを照射して被加工物１１を加工するレーザー照射ユニット５０Ａと、被加工物１１に検出光（照射光）７２Ａ，７２Ｂを照射して被加工物１１を検出する一対の検出ユニット７０Ａ，７０Ｂとを備える。レーザービーム５２Ａ及び検出光７２Ａ，７２Ｂが、光照射ユニット３６Ａから照射される光に相当する。
【0107】
レーザー照射ユニット５０Ａは、レーザー照射ユニット５０（図３参照）の変形例に相当し、レーザー発振器５４から出射したパルス発振のレーザービーム５２Ａを保持ユニット２８によって保持された被加工物１１へと導く光学系５６Ａを備える。なお、光学系５６Ａの構成は、ダイクロイックミラー５８（図３参照）が省略されている点を除いて、レーザー照射ユニット５０の光学系５６（図３参照）と同様である。レーザー発振器５４から出射したレーザービーム５２Ａは、反射ミラー６０で反射して集光器６２に入射する。そして、レーザービーム５２Ａは集光レンズ６４によって所定の位置で集光され、被加工物１１に照射される。
【0108】
検出ユニット７０Ａ，７０Ｂはそれぞれ、検出ユニット７０（図３参照）の変形例に相当する。検出ユニット７０Ａの構成は、偏光ビームスプリッタ７６（図３参照）の代わりに偏光ビームスプリッタ７６Ａが設けられ、反射ミラー９２及び検出ヘッド９４Ａが追加されている点を除いて、検出ユニット７０（図３参照）と同様である。また、検出ユニット７０Ｂの構成は、検出ユニット７０Ａと同様である。ただし、図７では簡略化のため、検出ユニット７０Ｂの構成要素として検出ヘッド９４Ｂのみを図示している。
【0109】
検出ユニット７０Ａの光源７４から出射した検出光７２Ａは、偏光ビームスプリッタ７６Ａ及び反射ミラー９２で反射して、検出ヘッド９４Ａに入射する。そして、検出光７２Ａは、検出ヘッド９４Ａに収容されている集光器（不図示）によって集光され、保持ユニット２８によって保持されている被加工物１１に照射される。
【0110】
被加工物１１に検出光７２Ａが照射されると、検出光７２Ａが被加工物１１の表面１１ａで反射する。そして、反射光（戻り光）７２Ａ´が検出ヘッド９４Ａに収容されている集光器（不図示）を通過して反射ミラー９２で反射し、偏光ビームスプリッタ７６Ａを透過する。偏光ビームスプリッタ７６Ａを透過した反射光７２Ａ´は、バンドパスフィルタ７８を通過し、偏光ビームスプリッタ８０によって透過光７２Ａ´ａと反射光７２Ａ´ｂとに分岐される。
【0111】
偏光ビームスプリッタ８０を透過した透過光７２Ａ´ａは、集光レンズ８２によって集光され、受光素子８４によって受光される。一方、偏光ビームスプリッタ８０で反射した反射光７２Ａ´ｂは、集光レンズ８６によって集光されつつマスク８８のスリット８８ａを通過し、受光素子９０によって受光される。そして、透過光７２Ａ´ａ及び反射光７２Ａ´ｂの強度に基づいて、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置が検出される。
【0112】
検出ユニット７０Ｂも、検出ユニット７０Ａと同様の機能を有し、検出光７２Ｂの反射光７２Ｂ´に基づいて被加工物１１の表面１１ａの高さ位置を検出する。なお、上記で詳細な説明を省略した検出ユニット７０Ａ，７０Ｂの構成及び機能については、検出ユニット７０（図３参照）と同様である。
【0113】
検出ユニット７０Ａの検出ヘッド９４Ａと検出ユニット７０Ｂの検出ヘッド９４Ｂとは、Ｘ軸方向においてレーザー加工ヘッド６６を挟むように配置されている。そして、レーザービーム５２Ａの集光点と検出光７２Ａ，７２Ｂの集光点とは、Ｙ軸方向における位置が一致するように位置付けられ、平面視においてＸ軸方向に沿って所定の間隔で配列される。
【0114】
図８は、加工送り中における保持ユニット２８及び光照射ユニット３６Ａを示す一部断面正面図である。被加工物１１にレーザー加工を施す際には、被加工物１１に検出光７２Ａ又は検出光７２Ｂが照射された後にレーザービーム５２Ａが照射されるように加工送りが行われる。
【0115】
例えば、保持ユニット２８が図８における右から左へ移動する場合には、レーザー加工ヘッド６６からレーザービーム５２Ａが照射されるとともに、検出ユニット７０Ａの検出ヘッド９４Ａから検出光７２Ａが照射される。これにより、被加工物１１のストリート１３（図２参照）に沿って検出光７２Ａとレーザービーム５２Ａとが順に照射される。なお、図８では検出ユニット７０Ｂの図示を省略している。
【0116】
上記のように加工送りを実施すると、検出光７２Ａがレーザービーム５２Ａに先行して被加工物１１に照射される。そして、被加工物１１の表面１１ａの検出光７２Ａが照射された地点（高さ検出点）における高さ位置が検出された後、レーザービーム５２が高さ検出点に照射されるタイミングでレーザービーム５２の集光点の高さ位置が調節機構６８によって補正される。このように、本実施形態では、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置の検出とレーザー加工とが異なるタイミングで行われる。
【0117】
なお、保持ユニット２８が逆方向（図８における左から右）へ移動する場合には、レーザー加工ヘッド６６からレーザービーム５２Ａが照射されるとともに、検出ユニット７０Ｂの検出ヘッド９４Ｂ（図７参照）から検出光７２Ｂが照射される。そして、検出光７２Ｂがレーザービーム５２Ａに先行して被加工物１１に照射される。
【0118】
被加工物１１にレーザービーム５２Ａ及び検出光７２Ａ，７２Ｂが照射される際には、コントローラ４４の処理部１００（図４参照）によって、加工送り速度が所定の許容範囲内であるか否かが判定される。加工送り速度の適否の判定方法は、以下で説明する事項を除いて、実施形態１と同様である。
【0119】
図９（Ａ）は加工送り速度が正常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフであり、図９（Ｂ）は加工送り速度が異常である場合の検出信号の強度及び加工送り速度の時間経過を示すグラフである。以下では一例として、保持ユニット２８が図８に示す方向に移動し、検出ユニット７０Ａによって被加工物１１が検出される場合について説明する。ただし、保持ユニット２８が逆方向に移動する場合には、検出ユニット７０Ｂによって被加工物１１が検出される。
【0120】
加工送りが開始すると、保持ユニット２８が加速して被加工物１１の一端が検出光７２Ａに接近する。そして、被加工物１１の一端が検出光７２Ａに到達すると、検出信号の強度が上昇する（時刻ｔ１１）。また、時刻ｔ１１から所定の時間が経過すると、被加工物１１の一端がレーザービーム５２Ａに到達し、被加工物１１にレーザービーム５２Ａが照射される（時刻ｔ２１）。なお、時刻ｔ２１は、時刻ｔ１１、保持ユニット２８の移動速度、及びレーザービーム５２Ａの集光点と検出光７２Ａの集光点との距離に基づいて算出できる。
【0121】
その後、加工送り速度が概ね一定に維持された状態で、被加工物１１にレーザービーム５２Ａ及び検出光７２Ａがストリート１３（図２参照）に沿って照射される。このとき、検出光７２Ａがレーザービーム５２Ａに先行して被加工物１１に照射され、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置に基づいてレーザービーム５２Ａの集光点の高さ位置が補正される。
【0122】
加工送りがさらに進行すると、被加工物１１の他端が検出光７２Ａに到達する。そして、被加工物１１の他端が検出光７２Ａから離れると、検出信号の強度が減少する（時刻ｔ１２）。また、時刻ｔ１２から所定の時間が経過すると、被加工物１１の他端がレーザービーム５２Ａに到達し（時刻ｔ２２）、レーザービーム５２Ａが１本のストリート１３（図２参照）の一端から他端まで走査される。なお、時刻ｔ２２は、時刻ｔ１２、保持ユニット２８の移動速度、及びレーザービーム５２Ａの集光点と検出光７２Ａの集光点との距離に基づいて算出できる。そして、レーザービーム５２Ａ及び検出光７２Ａの集光点が被加工物１１の外側に位置付けられた後、保持ユニット２８が減速、停止する。
【0123】
時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの期間Ｐ１は、検出光７２Ａが被加工物１１に照射されている期間、すなわち、被加工物１１が検出ユニット７０Ａによって検出されている期間に相当する。また、時刻ｔ２１から時刻ｔ２２までの期間Ｐ２は、被加工物１１にレーザービーム５２Ａが照射されている期間に相当する。そして、時刻ｔ１１から時刻ｔ２２までの期間Ｐが、光照射ユニット３６Ａから被加工物１１に光（レーザービーム５２Ａ又は検出光７２Ａ）が照射されている期間に相当する。
【0124】
本実施形態では、期間Ｐにおける加工送り速度（保持ユニット２８の移動速度）の適否が判定される。具体的には、コントローラ４４の判定部１０６（図４参照）が、期間Ｐにおける加工送り速度と、予め設定された基準値Ｖｒｅｆとを比較し、加工送り速度が所定の許容範囲内に維持されているか否かを判定する。
【0125】
期間Ｐの全期間において加工送り速度が基準値Ｖｒｅｆ以上に維持されている場合には（図９（Ａ）参照）、被加工物１１にレーザービーム５２Ａ又は検出光７２Ａが照射されている間において、加工送り速度が一定以上に維持されていることが確認される。この場合、判定部１０６（図４参照）は加工送り速度が正常であると判定する。
【0126】
一方、期間Ｐに加工送り速度が基準値Ｖｒｅｆを下回る期間が含まれる場合には（図９（Ｂ）参照）、被加工物１１にレーザービーム５２Ａ又は検出光７２Ａが照射されている間において、加工送り速度が不足していることが確認される。この場合、判定部１０６（図４参照）は加工送り速度が異常であると判定する。
【0127】
判定部１０６によって加工送り速度が異常であると判定されると、作動制御部１０８（図４参照）は、レーザー照射ユニット５０Ａ及び検出ユニット７０Ａに制御信号を出力し、レーザー照射ユニット５０Ａからのレーザービーム５２Ａの照射と検出ユニット７０Ａからの検出光７２Ａの照射とを停止させる。これにより、加工送りが異常な状態で被加工物１１の加工や検出が続行されることを回避できる。
【0128】
上記のように、レーザービーム５２Ａの集光点と検出光７２Ａ，７２Ｂの集光点とが離れて設定されている場合には、検出光７２Ａ又は検出光７２Ｂがレーザービーム５２Ａに先行して被加工物１１に照射される。これにより、被加工物１１の表面１１ａの高さ位置の検出とレーザービーム５２Ａの集光点の高さ位置の調節との間にタイムラグがあっても、レーザービーム５２Ａの集光点の高さ位置を適切なタイミングで補正することが可能になる。
【0129】
なお、本実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。また、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【0130】
（実施形態３）
実施形態１及び実施形態２では、加工装置の一例としてレーザー加工装置２（図１参照）について説明した。ただし、本発明に係る加工装置の種類は、加工送りが実施されるものであれば制限はない。本発明を適用可能な他の加工装置の例としては、切削装置、研削装置等が挙げられる。
実施形態１及び実施形態２では、加工装置の一例としてレーザー加工装置２（図１参照）について説明した。ただし、本発明に係る加工装置の種類は、加工送りが実施されるものであれば制限はない。本発明を適用可能な他の加工装置の例としては、切削装置、研削装置等が挙げられる。
【0131】
切削装置は、被加工物を保持する保持ユニットと、被加工物に切削加工を施す加工ユニット（切削ユニット）とを備える。切削ユニットはスピンドルを備えており、スピンドルの先端部には環状の切削ブレードが装着される。被加工物を保持ユニットで保持し、切削ブレードを回転させつつ保持ユニットと切削ブレードとを相対的に移動させることにより（加工送り）、切削ブレードが被加工物に切り込み、被加工物が切削される。
【0132】
研削装置は、被加工物を保持する保持ユニットと、被加工物に研削加工を施す加工ユニット（研削ユニット）とを備える。研削ユニットはスピンドルを備えており、スピンドルの先端部には複数の研削砥石を含む環状の研削ホイールが装着される。被加工物を保持ユニットで保持し、研削ホイールを回転させつつ保持ユニットと研削ホイールとを相対的に移動させることにより（加工送り）、研削砥石が被加工物に接触し、被加工物が研削される。
【0133】
切削装置及び研削装置にも、被加工物に光を照射する光照射ユニットを搭載できる。例えば、被加工物の表面（上面）の高さ位置を検出する検出ユニット（図３及び図７参照）が切削装置又は研削装置に搭載される。そして、光照射ユニットから被加工物に光が照射されている間における加工送り速度が所定の許容範囲内であるか否かがコントローラによって判定される。これにより、切削装置及び研削装置においても加工送り速度の適否を監視できる。
【0134】
なお、本実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。また、本実施形態は、他の実施形態と適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0135】
１１ 被加工物
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ フレーム
１７ａ 開口
１９ シート
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ 移動ユニット（移動機構）
８ Ｙ軸移動ユニット（Ｙ軸移動機構）
１０ Ｙ軸ガイドレール
１２ Ｙ軸移動テーブル
１４ Ｙ軸ボールねじ
１６ Ｙ軸パルスモータ
１８ Ｘ軸移動ユニット（Ｘ軸移動機構）
２０ Ｘ軸ガイドレール
２２ Ｘ軸移動テーブル
２４ Ｘ軸ボールねじ
２６ Ｘ軸パルスモータ
２８ 保持ユニット
２８ａ 保持面
３０ クランプ
３２ 支持構造
３４ 支持部材
３６，３６Ａ 光照射ユニット
３８ 撮像ユニット
４０ 表示ユニット（表示部、表示装置）
４２ 報知ユニット（報知部、報知装置）
４４ コントローラ（制御ユニット、制御部、制御装置）
４６ ドライバ
５０，５０Ａ レーザー照射ユニット
５２，５２Ａ レーザービーム
５４ レーザー発振器
５６，５６Ａ 光学系
５８ ダイクロイックミラー
６０ 反射ミラー
６２ 集光器
６４ 集光レンズ
６６ レーザー加工ヘッド
６８ 調節機構
７０，７０Ａ，７０Ｂ 検出ユニット
７２，７２Ａ，７２Ｂ 検出光（照射光）
７２´，７２Ａ´，７２Ｂ´ 反射光（戻り光）
７２´ａ，７２Ａ´ａ 透過光
７２´ｂ，７２Ａ´ｂ 反射光
７４ 光源
７６，７６Ａ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
７８ バンドパスフィルタ
８０ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８２ 集光レンズ
８４ 受光素子
８６ 集光レンズ
８８ マスク
８８ａ スリット
９０ 受光素子
９２ 反射ミラー
９４Ａ，９４Ｂ 検出ヘッド
１００ 処理部
１０２ 速度検出部
１０４ 被加工物検出部
１０６ 判定部
１０８ 作動制御部
１１０ 記憶部（メモリ）
１１ａ 表面（第１面）
１１ｂ 裏面（第２面）
１３ ストリート（分割予定ライン）
１５ デバイス
１７ フレーム
１７ａ 開口
１９ シート
２ レーザー加工装置
４ 基台
６ 移動ユニット（移動機構）
８ Ｙ軸移動ユニット（Ｙ軸移動機構）
１０ Ｙ軸ガイドレール
１２ Ｙ軸移動テーブル
１４ Ｙ軸ボールねじ
１６ Ｙ軸パルスモータ
１８ Ｘ軸移動ユニット（Ｘ軸移動機構）
２０ Ｘ軸ガイドレール
２２ Ｘ軸移動テーブル
２４ Ｘ軸ボールねじ
２６ Ｘ軸パルスモータ
２８ 保持ユニット
２８ａ 保持面
３０ クランプ
３２ 支持構造
３４ 支持部材
３６，３６Ａ 光照射ユニット
３８ 撮像ユニット
４０ 表示ユニット（表示部、表示装置）
４２ 報知ユニット（報知部、報知装置）
４４ コントローラ（制御ユニット、制御部、制御装置）
４６ ドライバ
５０，５０Ａ レーザー照射ユニット
５２，５２Ａ レーザービーム
５４ レーザー発振器
５６，５６Ａ 光学系
５８ ダイクロイックミラー
６０ 反射ミラー
６２ 集光器
６４ 集光レンズ
６６ レーザー加工ヘッド
６８ 調節機構
７０，７０Ａ，７０Ｂ 検出ユニット
７２，７２Ａ，７２Ｂ 検出光（照射光）
７２´，７２Ａ´，７２Ｂ´ 反射光（戻り光）
７２´ａ，７２Ａ´ａ 透過光
７２´ｂ，７２Ａ´ｂ 反射光
７４ 光源
７６，７６Ａ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
７８ バンドパスフィルタ
８０ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
８２ 集光レンズ
８４ 受光素子
８６ 集光レンズ
８８ マスク
８８ａ スリット
９０ 受光素子
９２ 反射ミラー
９４Ａ，９４Ｂ 検出ヘッド
１００ 処理部
１０２ 速度検出部
１０４ 被加工物検出部
１０６ 判定部
１０８ 作動制御部
１１０ 記憶部（メモリ）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】