特開 2024-171379 レーザ加工装置、及び、レーザ加工装置の製造方法

(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】P2024171379

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】レーザ加工装置、及び、レーザ加工装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20241205BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20241205BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 Q

B23K26/53

H01L21/78 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088343

(22)【出願日】2023-05-30

(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）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AE01

4E168CA00

4E168CA06

4E168CB07

4E168CB18

4E168DA02

4E168DA24

4E168DA43

4E168JA12

4E168JA13

4E168KA15

5F063AA15

5F063AA28

5F063AA41

5F063AA48

5F063BA43

5F063BA44

5F063BA45

5F063BA47

5F063BA48

5F063CB02

5F063CB07

5F063DD25

5F063DD32

5F063DE01

5F063DE11

5F063DE14

5F063DE16

5F063DE23

5F063DE32

5F063EE21

5F063FF01

5F063FF33

5F063FF42

5F063FF43

(57)【要約】

【課題】レーザ加工中にアブレーションが発生しているか否かを判定する。
【解決手段】被加工物にレーザビームを照射し該被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置であって、該被加工物を保持する保持ユニットと、該被加工物に該レーザビームを照射して該被加工物をレーザ加工するレーザ照射ユニットと、該被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、コントローラと、を備え、該コントローラは、該レーザ照射ユニットによる該被加工物のレーザ加工が実施されているとき、該弾性波検出ユニットによって生成された該弾性波信号に基づいて該被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定する判定部を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物にレーザビームを照射し該被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置であって、
該被加工物を保持する保持ユニットと、
該被加工物に該レーザビームを照射して該被加工物をレーザ加工するレーザ照射ユニットと、
該被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、
コントローラと、を備え、
該コントローラは、該レーザ照射ユニットによる該被加工物のレーザ加工が実施されているとき、該弾性波検出ユニットによって生成された該弾性波信号に基づいて該被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定する判定部を有することを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

該判定部は、
該弾性波検出ユニットによって生成された該弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出し、
予め設定された特定周波数帯域における該弾性波の大きさが所定の大きさを超えた場合に、該被加工物で該アブレーションが発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

該レーザビームの波長は、該被加工物に対して透過性を有する波長であり、
該レーザ加工では、該被加工物に該レーザビームを集光して該被加工物の内部に分割の起点となる改質領域を形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

該コントローラは、該判定部が該被加工物で該アブレーションが発生したと判定した場合に該レーザ照射ユニットによる該被加工物の該レーザ加工を停止する停止制御部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

被加工物にレーザビームを照射し該被加工物をレーザ加工でき、該被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定できるレーザ加工装置の製造方法であって、
該被加工物を保持する保持ユニットと、該被加工物に該レーザビームを照射するレーザ照射ユニットと、該被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、コントローラと、を準備する準備ステップと、
該被加工物と同種の試料を該保持ユニットで保持する保持ステップと、
該保持ステップの後、該レーザ照射ユニットにより該試料に該レーザビームを集光してアブレーションを発生させながら該弾性波検出ユニットで該試料から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成するレーザビーム照射ステップと、
該レーザビーム照射ステップにおいて生成された該弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出し、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域を特定周波数帯域として導出する特定周波数帯域導出ステップと、
該特定周波数帯域導出ステップで導出された該特定周波数帯域を該コントローラに登録することにより、該保持ユニットに保持された該被加工物に該レーザ照射ユニットから該レーザビームを照射したときにアブレーションが発生したか否かを登録された該特定周波数帯域を利用して判定する機能を該コントローラに具備させる登録ステップと、を備えることを特徴とするレーザ加工装置の製造方法。

【請求項6】

該レーザビーム照射ステップの後、該特定周波数帯域導出ステップの前に、該試料の外観からアブレーションが生じたことを確認する確認ステップをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置の製造方法。

【請求項7】

該保持ステップの後、該特定周波数帯域導出ステップの前に、アブレーションが生じていないときに該弾性波検出ユニットで該試料から発生する弾性波を検出して参照用弾性波信号を生成する参照用弾性波信号生成ステップをさらに備え、
該特定周波数帯域導出ステップでは、該特定周波数帯域を導出するとき、該参照用弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出して参照することを特徴とする請求項５または請求項６に記載のレーザ加工装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物にレーザビームを照射して、被加工物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置、及び、このレーザ加工装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン等の半導体で構成されたウェーハには互いに交差する複数の分割予定ラインが設定され、ウェーハの表面の分割予定ラインで区画された各領域には、ＩＣ（Integrated Circuit）等のデバイスが形成される。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割すると、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載されるデバイスチップが製造される。

【0003】

ウェーハの分割には、例えば、ウェーハをレーザ加工するレーザ加工装置が使用される（例えば、特許文献１参照）。レーザ加工装置は、例えば、ウェーハを透過できる波長のレーザビームを分割予定ラインに沿ってウェーハに照射し、ウェーハの内部に改質領域を形成する。ウェーハは、改質領域が起点となって分割される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１９２３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ウェーハの内部に改質領域を形成する際、レーザビームの集光点はウェーハの内部の所定の高さ位置に位置付けられる。しかしながら、ウェーハの表面の各所で高さに大きなばらつきが生じている場合や、ウェーハの表面に金属膜等の構造物が形成されている場合、レーザ加工装置の制御系に異常が発生した場合等では、レーザビームがウェーハの表面近傍に集光されることがある。そして、レーザビームがウェーハの表面に集光されると、アブレーションが発生してしまう。

【0006】

ウェーハの表面でアブレーションが発生すると、ウェーハが部分的に溶融してデブリが周囲に飛散し、レーザビームの集光領域の近傍でウェーハの表面にデブリが付着したり、レーザ加工装置の集光レンズが汚染されたりする場合がある。さらに、ウェーハの内部に予定された通りに改質領域が形成されず、その後にウェーハを予定通りに分割できない場合がある。

【0007】

しかしながら、レーザ加工の実施中にアブレーションが発生しているか否かを検知することは困難であるため、レーザ加工装置の使用者等は、アブレーションが発生しても即時に対処できない。そのため、アブレーションが継続して生じ続けることとなり、集光レンズ等の汚染が進行してしまう。また、複数のウェーハを次々にレーザ加工する場合、不適切な加工が繰り返され、不良品となるウェーハが次々に生じてしまう。

【0008】

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ加工中にアブレーションが発生しているか否かを判定可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工装置の製造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】

本発明の一態様によれば、被加工物にレーザビームを照射し該被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置であって、該被加工物を保持する保持ユニットと、該被加工物に該レーザビームを照射して該被加工物をレーザ加工するレーザ照射ユニットと、該被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、コントローラと、を備え、該コントローラは、該レーザ照射ユニットによる該被加工物のレーザ加工が実施されているとき、該弾性波検出ユニットによって生成された該弾性波信号に基づいて該被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定する判定部を有することを特徴とするレーザ加工装置が提供される。

【0010】

好ましくは、該判定部は、該弾性波検出ユニットによって生成された該弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出し、予め設定された特定固有周波数帯域における該弾性波の大きさが所定の大きさを超えた場合に、該被加工物で該アブレーションが発生したと判定する。

【0011】

また、好ましくは、該レーザビームの波長は、該被加工物に対して透過性を有する波長であり、該レーザ加工では、該被加工物に該レーザビームを集光して該被加工物の内部に分割の起点となる改質領域を形成する。

【0012】

より好ましくは、該コントローラは、該判定部が該被加工物で該アブレーションが発生したと判定した場合に該レーザ照射ユニットによる該被加工物の該レーザ加工を停止する停止制御部をさらに有する。

【0013】

また、本発明の他の一態様によれば、被加工物にレーザビームを照射し該被加工物をレーザ加工でき、該被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定できるレーザ加工装置の製造方法であって、該被加工物を保持する保持ユニットと、該被加工物に該レーザビームを照射するレーザ照射ユニットと、該被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、コントローラと、を準備する準備ステップと、該被加工物と同種の試料を該保持ユニットで保持する保持ステップと、該保持ステップの後、該レーザ照射ユニットにより該試料に該レーザビームを集光してアブレーションを発生させながら該弾性波検出ユニットで該試料から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成するレーザビーム照射ステップと、該レーザビーム照射ステップにおいて生成された該弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出し、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域を特定固有周波数帯域として導出特定する特定周波数帯域導出ステップと、該特定周波数帯域導出ステップで導出特定された該特定固有周波数帯域を該コントローラに登録することにより、該保持ユニットに保持された該被加工物に該レーザ照射ユニットから該レーザビームを照射したときにアブレーションが発生したか否かを登録された該特定固有周波数帯域を利用して判定する機能を該コントローラに具備させる登録ステップと、を備えることを特徴とするレーザ加工装置の製造方法が提供される。

【0014】

好ましくは、該レーザビーム照射ステップの後、該特定周波数帯域導出ステップの前に、該試料の外観からアブレーションが生じたことを確認する確認ステップをさらに備える。

【0015】

より好ましくは、該保持ステップの後、該特定周波数帯域導出ステップの前に、アブレーションが生じていないときに該弾性波検出ユニットで該試料から発生する弾性波を検出して参照用弾性波信号を生成する参照用弾性波信号生成ステップをさらに備え、該特定周波数帯域導出ステップでは、該特定固有周波数帯域を導出特定するとき、該参照用弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における該弾性波の大きさを算出して参照する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一態様に係るレーザ加工装置、及び、発明の他の一態様に係る製造方法で製造されるレーザ加工装置は、被加工物から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットと、コントローラ（制御ユニット）と、を備える。そして、コントローラは、弾性波検出ユニットによって生成された弾性波信号に基づいて被加工物でアブレーションが発生したか否かを判定する判定部を有する。

【0017】

このように構成されたレーザ加工装置は、被加工物のレーザ加工が実施されているときに被加工物から発生する弾性波を検出することでアブレーションが発生したか否かを判定できる。そのため、レーザ加工中にアブレーションの発生が迅速に検知され、問題への迅速な対処が可能となる。

【0018】

したがって、本発明の一態様により、レーザ加工中にアブレーションが発生しているか否かを判定可能なレーザ加工装置、及び、レーザ加工装置の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】被加工物がテープ及びリングフレームと一体化されフレームユニットが形成される様子を模式的に示す斜視図である。

【図2】レーザ加工装置を模式的に示す斜視図である。

【図3】保持ユニットで保持されレーザ加工される被加工物を模式的に示す断面図である。

【図4】一例に係る保持ユニットを分解して模式的に示す断面図である。

【図5】図５（Ａ）は、他の一例に係る保持ユニットの一部を模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、さらに他の一例に係る保持ユニットの一部を模式的に示す断面図である。

【図6】図６（Ａ）は、弾性波検出ユニットで検出された弾性波の波形を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、弾性波の周波数分布を示すグラフである。

【図7】図７（Ａ）は、弾性波検出ユニットで検出された弾性波の波形を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、弾性波の周波数分布を示すグラフである。

【図8】図８（Ａ）は、弾性波検出ユニットで検出された弾性波の波形を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、弾性波の周波数分布を示すグラフである。

【図9】図９（Ａ）は、弾性波検出ユニットで検出された弾性波の波形を示すグラフであり、図９（Ｂ）は、弾性波の周波数分布を示すグラフである。

【図10】図１０（Ａ）は、弾性波検出ユニットで検出された弾性波の波形を示すグラフであり、図１０（Ｂ）は、弾性波の周波数分布を示すグラフである。

【図11】レーザ加工装置の製造方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、各図では、説明の便宜のために各構造物の大きさや形状について簡略化して表示している場合や、外見上に現れる特徴を強調して表示している場合がある。そのため、各構造物は各図に示された形状、大きさ、角度等には限定されない。

【0021】

まず、本実施形態に係るレーザ加工装置で加工される被加工物について説明する。図１には、被加工物１を模式的に示す斜視図が含まれている。被加工物１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の材料で形成された円板状のウェーハであり、互いに概ね平行でそれぞれ平坦な表面１ａ及び裏面１ｂを備える。

【0022】

被加工物１の表面１ａには、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）３が設定される。被加工物１の表面１ａの分割予定ライン３で区画された各領域には、それぞれ、ＩＣ、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス５が形成される。

【0023】

なお、被加工物１の材質、構造、大きさ等に制限はない。例えば、被加工物１は、シリコンやシリコンカーバイド以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等）、サファイア、ガラス（石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）等でなる基板であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１にはデバイス５が形成されていなくてもよい。

【0024】

被加工物１を分割予定ライン３に沿って分割すると、デバイス５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。分割される被加工物１の裏面１ｂには、ダイシングテープと呼ばれる図１に示すテープ９が予め貼着される。そして、テープ９の外周部は、金属等で形成されたリングフレーム１１に予め貼着され、リングフレーム１１の開口部１１ａがテープ９により塞がれる。被加工物１は、テープ９及びリングフレーム１１と一体化されてフレームユニット１３（図２参照）として取り扱われる。

【0025】

ただし、本実施形態に係るレーザ加工装置はこれに限定されない。すなわち、レーザ加工装置で加工される被加工物１の裏面１ｂにはテープ９が貼着されなくてもよく、フレームユニット１３が形成されなくてもよい。以下、フレームユニット１３の一部に含まれた状態の被加工物１がレーザ加工される場合を例に、本実施形態に係るレーザ加工装置について説明する。

【0026】

図２は、本実施形態に係るレーザ加工装置２を模式的に示す斜視図である。レーザ加工装置２には、フレームユニット１３の状態の被加工物１が搬入される。レーザ加工装置２は、被加工物１を吸引保持する保持テーブル（チャックテーブル）２８と、保持ユニット２８の上方に配設されたレーザ照射ユニット３４と、を備える。以下、レーザ加工装置２の構成と機能について詳述する。

【0027】

レーザ加工装置２は、基台４の上面の前角部に配設されたカセット載置台６ａを備える。カセット載置台６ａには、複数の被加工物１が収容されたカセット８が載せられる。また、レーザ加工装置２は、基台４の上方に被加工物１を搬送するための搬送ユニット１０と、搬送レール１２と、を備える。

【0028】

レーザ加工装置２の基台４の上面には、Ｘ軸ガイドレール１４と、Ｘ軸移動プレート１６と、Ｘ軸ボールねじ１８と、Ｘ軸パルスモータ２０と、を備えるＸ軸移動機構（加工送り機構）が配設されている。基台４の上面には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１４が設けられており、Ｘ軸ガイドレール１４にはＸ軸移動プレート１６がスライド可能に取り付けられている。

【0029】

Ｘ軸移動プレート１６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１４に平行なＸ軸ボールねじ１８が螺合されている。Ｘ軸ボールねじ１８の一端には、Ｘ軸パルスモータ２０が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２０によりＸ軸ボールねじ１８を回転させると、Ｘ軸移動プレート１６がＸ軸ガイドレール１４に沿ってＸ軸方向に移動する。

【0030】

Ｘ軸移動プレート１６の上面には、Ｙ軸ガイドレール２２と、Ｙ軸移動プレート２４と、Ｙ軸ボールねじ２６と、Ｙ軸パルスモータ（不図示）と、を備えるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）が配設されている。Ｙ軸移動プレート２４の上面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２２が設けられており、Ｙ軸ガイドレール２２にはＹ軸移動プレート２４がスライド可能に取り付けられている。

【0031】

Ｙ軸移動プレート２４の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２２に平行なＹ軸ボールねじ２６が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２６の一端には、Ｙ軸パルスモータが連結されている。Ｙ軸パルスモータによりＹ軸ボールねじ２６を回転させると、Ｙ軸移動プレート２４がＹ軸ガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に移動する。

【0032】

Ｙ軸移動プレート２４の上には、保持ユニット（チャックテーブル）２８が配設される。保持ユニット２８の上面側には、多孔質部材が配されている。または、保持ユニット２８の上面側に複数の溝が形成されている。保持ユニット２８は、例えば、ステンレス鋼や、石英部材等により形成される。保持ユニット２８の上面は、被加工物１を保持する保持面２９となる。保持ユニット２８は、保持面２９に垂直な軸の周りに回転可能である。

【0033】

保持ユニット２８は、多孔質部材または溝に接続された吸引源（不図示）を有する。保持面２９上にテープ９を介して被加工物１が載せられ、多孔質部材の孔または溝を通して被加工物１に対して吸引源により生じた負圧を作用させると、被加工物１は保持ユニット２８に吸引保持される。

【0034】

また、保持ユニット２８の周囲には、フレームユニット１３を構成するリングフレーム１１を固定するクランプ３０が備えられている。保持ユニット２８で被加工物１を保持する際、クランプ３０によりリングフレーム１１が固定される。

【0035】

レーザ加工装置２の基台４の上面の後部には、レーザ照射ユニット３４を支持する立設部３１が配設されている。立設部３１の上部には保持ユニット２８の上方まで伸びた支持部３２の基端側が接続されている。支持部３２の先端側には、レーザ照射ユニット３４と、撮像ユニット３６と、が配設されている。レーザ照射ユニット３４は、保持ユニット２８の上方に配設された加工ヘッド３４ａを備える。

【0036】

レーザ照射ユニット３４は、例えば、被加工物１に対して透過性を有する（被加工物１を透過できる）波長のレーザビームをパルス発振し、保持ユニット２８に保持された被加工物１にレーザビームを照射し集光する機能を有する。例えば、レーザ照射ユニット３４は、レーザ媒質としてＮｄ：ＹＶＯ_４またはＮｄ：ＹＡＧ等を有し、被加工物１を透過する波長（例えば、１３４２ｎｍ、１０６４ｎｍ）を有するパルス状のレーザビームを出射するレーザ発振器を備える。

【0037】

撮像ユニット３６は、保持ユニット２８に保持された被加工物１を撮像する機能を有する。撮像ユニット３６で被加工物１の表面１ａを撮像すると、分割予定ライン３の位置を検出できる。そのため、撮像ユニット３６を利用すると、被加工物１の分割予定ライン３に沿ってレーザビームを照射できるように加工ヘッド３４ａに対する被加工物１の位置を調整するアライメントを実施できる。

【0038】

保持ユニット２８で保持された被加工物１にレーザ照射ユニット３４からレーザビームを照射してレーザビームを被加工物１の内部に集光すると、集光点の近傍に改質領域が形成される。被加工物１の内部に形成された改質領域は、被加工物１の分割の起点となる。

【0039】

レーザ加工装置２の基台４の上面には、洗浄ユニット３８を収容する処理室４ａが形成されている。処理室４ａは、洗浄ユニット３８が作動している間、図示しない蓋体により閉じられてもよい。洗浄ユニット３８は、加工済みの被加工物１を保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された被加工物１に高圧の洗浄液を噴射して被加工物１を洗浄する洗浄ノズルと、を備える。

【0040】

また、レーザ加工装置２は、レーザ照射ユニット３４、保持ユニット２８、各種の移動ユニット、搬送ユニット１０、撮像ユニット３６、洗浄ユニット３８等の各構成要素を制御するコントローラ（制御ユニット）４０を備える。

【0041】

コントローラ４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ、ＳＳＤ、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成されている。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、コントローラ４０の機能が実現される。

【0042】

コントローラ４０を別の観点から説明する。コントローラ４０は、レーザ加工装置２における各種の構成要素の制御条件や、撮像ユニット３６が取得した撮像画像、各種の被加工物１に所定の加工を実施するための加工条件等の各種の情報を記憶する記憶部４２を備える。コントローラ４０のより詳細な構成については、後述する。

【0043】

次に、レーザ加工装置２で被加工物１が加工される流れについて説明する。加工される被加工物１は、例えば、フレームユニット１３の状態で図２に示されるカセット８に収容されてレーザ加工装置２に搬入される。カセット８は、複数のフレームユニット１３を収容する機能を有する。カセット８は、カセット載置台６ａに載置される。

【0044】

フレームユニット１３は、搬送ユニット１０によりカセット８から搬送レール１２上に引き出され、搬送ユニット１０により保持ユニット２８の保持面２９に搬送される。そして、保持ユニット２８の吸引源を作動させ、テープ９を介して被加工物１を保持ユニット２８で吸引保持するとともに、クランプ３０にリングフレーム１１を把持させる。

【0045】

次に、保持ユニット２８をレーザ照射ユニット３４の加工ヘッド３４ａの下方に移動させ、撮像ユニット３６により被加工物１の表面１ａを撮像し、分割予定ライン３の位置に関する情報を取得する。そして、該情報を基に、保持ユニット２８を保持面２９に垂直な方向に沿った軸の周りに回転させてＸ軸方向に分割予定ライン３を合わせる。それとともに、保持ユニット２８を移動させて加工ヘッド３４ａを分割予定ライン３の一端の上方に位置づける。

【0046】

そして、レーザ照射ユニット３４にレーザを発振させながら、保持ユニット２８をＸ軸方向に沿って移動させ、分割予定ライン３に沿って被加工物１にレーザビームを照射する。図３には、レーザ照射ユニット３４によりレーザビーム５６が被加工物１に照射され、集光点５４にレーザビーム５６が集光される様子が模式的に示されている。被加工物１を透過できる波長のレーザビームを分割予定ライン３に沿って被加工物１の内部に集光すると、集光点の近傍において被加工物１が改質され、改質領域が被加工物１の内部に形成される。

【0047】

一つの分割予定ライン３に沿ってレーザ加工を実施して改質領域を形成した後、保持ユニット２８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させ、同様に他の分割予定ライン３に沿ってレーザ加工を実施する。Ｘ軸方向に沿ったすべての分割予定ライン３に沿ってレーザ加工を実施した後、保持ユニット２８を回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン３に沿って同様にレーザ加工を実施する。

【0048】

こうして、すべての分割予定ライン３に沿ってレーザ加工が実施され改質領域が形成された後、レーザ加工装置２の内部または外部で改質領域を起点として被加工物１を分割すると、個々のチップが形成される。個々のチップは、引き続きテープ９に支持される。

【0049】

被加工物１にレーザ加工が実施された後、被加工物１は、搬送ユニット１０により保持ユニット２８から洗浄ユニット３８に搬送される。そして、洗浄ユニット３８では、高圧気体と純水の混合流体等で構成される洗浄液が被加工物１に噴射され、被加工物１が洗浄される。

【0050】

被加工物１の洗浄が完了した後、加工された被加工物１を含むフレームユニット１３をカセット８に収容する。そして、カセット８に収容されている他の被加工物１を同様にレーザ加工装置２で次々にレーザ加工し、カセット８に戻す。カセット８に収容されたすべての被加工物１が加工された後、カセット８をレーザ加工装置２から搬出する。

【0051】

ここで、レーザ加工装置２において被加工物１の内部に改質領域を形成する際、レーザビーム５６の集光点（集光領域）５４は被加工物１の内部に位置付けられる。図３には、レーザ照射ユニット３４から被加工物１に照射されるレーザビーム５６が破線で示されている。レーザビーム５６は、被加工物１の内部の所定の深さ位置に位置付けられた集光点（集光領域）５４に集光される。

【0052】

しかしながら、レーザ加工装置２では、レーザビーム５６が被加工物１の表面１ａ近傍に集光されることがある。これは、例えば、被加工物１の表面１ａの各所で高さに大きなばらつきが生じている場合や、被加工物１の表面１ａに金属膜等の構造物が形成されている場合、レーザ加工装置２の制御系に異常が発生した場合等に生じる。そして、レーザビーム５６が被加工物１の表面１ａに集光されると、アブレーションが発生してしまう。

【0053】

被加工物１の表面１ａでアブレーションが発生すると、被加工物１が部分的に溶融してデブリが周囲に飛散する。そして、レーザビーム５６の集光点（集光領域）５４の近傍で被加工物１の表面１ａにデブリが付着したり、レーザ照射ユニット３４の加工ヘッド３４ａの内部に設けられた集光レンズ等の部品が汚染されたりする場合がある。さらに、被加工物１の内部に予定された通りに改質領域が形成されず、その後に被加工物１を予定通りに分割できない場合がある。

【0054】

しかしながら、レーザ加工の実施中にアブレーションが発生しているか否かを判断するのは容易ではない。例えば、加工後の被加工物１をレーザ加工装置２から搬出し被加工物１の表面１ａを観察したとき、アブレーションの痕跡が表面１ａから初めて確認され、アブレーションが発生したことが判明する。

【0055】

そのため、レーザ加工装置２の使用者はアブレーションが発生しても即時に対処できず、レーザ加工装置２等に問題が生じている状態で被加工物１のレーザ加工が継続されることとなる。この場合、アブレーションが生じ続けることとなり、集光レンズ等の汚染が進行してしまう。また、複数の被加工物１を次々にレーザ加工する場合、不適切な加工がされ不良品となる被加工物１が次々に生じてしまう。

【0056】

そこで、本実施形態に係るレーザ加工装置２は、被加工物１のレーザ加工中に被加工物１でアブレーションが発生したか否かを判定できるように構成される。以下、アブレーションが発生したか否かの判定に寄与する構成を中心に、本実施形態に係るレーザ加工装置２について説明する。

【0057】

本実施形態に係るレーザ加工装置２は、さらに、被加工物１から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニットを備える。弾性波検出ユニットは、例えば、被加工物１を保持する保持ユニット２８の内部、または、近傍に配設される。

【0058】

レーザビーム５６が被加工物１に照射されたとき、被加工物１で生じる現象次第で被加工物１に様々な弾性波が生じる。この弾性波を解析することにより、被加工物１で生じた現象に関して情報を得られる。

【0059】

より詳細には、被加工物１にレーザビーム５６が照射された結果としてアブレーションが生じた場合、特定の周波数帯域に有意な成分を有する弾性波が被加工物１から発生する。これは、アブレーションにより被加工物１が部分的に溶融して除去されたときの衝撃により、応力や歪み等が特定の周波数（振動数）に有意な成分を有する波として被加工物１の内部に伝播することに起因すると考えられる。

【0060】

そのため、被加工物１にアブレーションが生じたことを示す特定の周波数帯域に有意な強度をもつ弾性波が被加工物１から観測された場合、被加工物１にアブレーションが発生したと判断できる。ここでは、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域を特定周波数帯域と呼ぶこととする。すなわち、被加工物１から観測される弾性波が特定周波数帯域に有意な強度を有する場合、被加工物１にアブレーションが生じたと判定できる。

【0061】

なお、この特定周波数帯域は、様々な要素で変化するものと考えられる。例えば、被加工物１の材質、厚み、大きさ、純度、温度等の要素で変化すると考えられる。また、レーザビーム５６の照射条件により変化するものと考えられる。ただし、いずれの要素が特定周波数帯域を決定するかは必ずしも明確にはなっておらず、ここに挙げられた要素に依存して特定周波数帯域が変動しなくてもよく、その他の要素により特定周波数帯域が変動してもよい。

【0062】

図３には、弾性波検出ユニットの一つの設置例として、保持ユニット２８ａの外側に設置された弾性波検出ユニット５０ａが模式的に示されている。この例では、保持ユニット２８ａに吸引保持された被加工物１の外周部は保持ユニット２８ａの保持面２９ａから外部にはみ出しており、弾性波検出ユニット５０ａは被加工物１のはみ出した外周部に下面（裏面１ｂ）側から直接接触する。

【0063】

弾性波検出ユニット５０ａは、保持ユニット２８ａの外側に設けられた支持柱４８に支持されており、上面の高さ位置は、保持ユニット２８ａの保持面２９ａの高さ位置と概ね一致している。換言すると、弾性波検出ユニット５０ａは、保持ユニット２８ａに被加工物１が吸引保持されたときに被加工物１の外周部に接触するようにレーザ加工装置２に配設されている。

【0064】

支持柱４８は、例えば、コイルスプリングやエアシリンダ等のクッション部材に支持されてもよい。この場合、保持ユニット２８ａの保持面２９ａ及び弾性波検出ユニット５０ａの上面に僅かな高さの差がある場合においても、弾性波検出ユニット５０ａが被加工物１の外周部に接触するときに弾性波検出ユニット５０ａの高さが変化できる。

【0065】

これにより、保持ユニット２８ａで保持される被加工物１に不要な外力がかかることがなく、被加工物１に変形等が生じることがない。また、被加工物１の外周部に弾性波検出ユニット５０ａがより確実に接触できる。ただし、支持柱４８はクッション部材に支持されなくてもよい。

【0066】

弾性波検出ユニット５０ａは、例えば、ＡＥ（Acoustic Emission）センサを含む。ＡＥセンサは、被測定物が変形する際あるいは破壊される際に内部に蓄えていた弾性エネルギーを放出して発生させる弾性波を検出するセンサである。ＡＥセンサは、被加工物１から発生し被加工物１の内側及び外側を伝播する弾性波を検出できる。ＡＥセンサが組み込まれた弾性波検出ユニット５０ａを利用すると、被加工物１から発出され伝播される弾性波（振動）を検出することができる。

【0067】

弾性波検出ユニット５０ａのＡＥセンサには、例えば、同軸ケーブル等で構成される配線５２が接続される。配線５２は、レーザ加工装置２のコントローラ（制御ユニット）４０に電気的に接続されている。

【0068】

例えば、ＡＥセンサの内部には、振動子が備えられている。そして、同軸ケーブルの内部導体と、外部導体と、の一方は、振動子のマイナス電極に接続されており、他方は、振動子のプラス電極に接続されている。振動子は、セラミックス等でなる絶縁材に接している。

【0069】

ＡＥセンサで検出対象となる弾性波（振動）は、絶縁材を介して振動子に伝播する。振動子に到達した弾性波は、弾性波に応じた電圧の電気信号である弾性波信号に振動子により変換される。弾性波信号は、同軸ケーブルにより構成される配線５２を通じてコントローラ４０に伝達される。ただし、弾性波検出ユニット５０ａの構成はこれに限定されない。

【0070】

次に、弾性波検出ユニットの別の設置例及び構成例について説明する。図４は、一例に係る保持ユニット２８ｂを分解して模式的に示す断面図である。保持ユニット２８ｂには、弾性波検出ユニット５０ｂが組み込まれている。

【0071】

図４に示す保持ユニット２８ｂは、保持ユニット２８ｂの各構成要素を支持するテーブルベース５８と、テーブルベース５８に支持される枠体６４ｂと、枠体６４ｂに収容され枠体６４ｂの上面に露出する多孔質部材６６ｂと、を備える。テーブルベース５８の上部外側には、被加工物１を含むフレームユニット１３のリングフレーム１１を把持する複数のクランプ３０ｂが配設されている。

【0072】

テーブルベース５８の内部には、吸引路６０が形成されている。吸引路６０の一端はテーブルベース５８の上面に達しており、吸引路６０の他端には図示しない吸引源に接続されている。テーブルベース５８の上には、枠体６４ｂが載せられ固定される。枠体６４ｂの上面には多孔質部材６６ｂを収容する収容凹部が形成されており、枠体６４ｂの内部には、一端がこの収容凹部に通じており、他端が枠体６４ｂの下面に通じている吸引路６８ｂが形成されている。

【0073】

枠体６４ｂは、吸引路６８ｂがテーブルベース５８の吸引路６０に接続されるようにテーブルベース５８の上面に固定される。テーブルベース５８の上面には、吸引路６０が接続された凹部が形成されており、枠体６４ｂの下面には、吸引路６８ｂが接続された凹部が形成されている。この二つの凹部に筒状のジョイント部６２が収容されつつテーブルベース５８に枠体６４ｂが載せられることで、テーブルベース５８に枠体６４ｂが固定される。

【0074】

枠体６４ｂに収容された多孔質部材６６ｂの上面は、保持ユニット２８ｂの吸引面２９ｂとなる。この吸引面２９ｂに被加工物１を載せ、テーブルベース５８の吸引路６０に接続された吸引源を作動させると、吸引路６０と、吸引路６８ｂと、多孔質部材６６ｂと、を介して被加工物１に負圧が作用し、被加工物１が保持ユニット２８ｂに吸引保持される。

【0075】

図４に示す例では、保持ユニット２８ｂのテーブルベース５８の内部に弾性波検出ユニット５０ｂの一部構成が配設される。保持ユニット２８ｂに吸引保持された被加工物１にレーザビーム５６が照射されたとき、被加工物１から発生する弾性波は、多孔質部材６６ｂ、枠体６４ｂ、テーブルベース５８等を伝播して、弾性波検出ユニット５０ｂに到達する。そして、弾性波検出ユニット５０ｂは、この弾性波を検出して弾性波信号を生成する。

【0076】

弾性波検出ユニット５０ｂは、例えば、保持ユニット２８ｂのテーブルベース５８に配設されたＡＥセンサ４９と、配線５５を介してＡＥセンサ４９に接続された増幅器５１と、増幅器５１に接続されたオシロスコープ５３と、を備える。ＡＥセンサ４９に弾性波が到達したとき、ＡＥセンサ４９が弾性波を検出し、増幅器５１が弾性波を増幅し、オシロスコープ５３が弾性波に基づいた電気信号を生成する。弾性波検出ユニット５０ｂは、生成された電気信号を弾性波信号としてコントローラ４０に送信する。

【0077】

次に、弾性波検出ユニットのさらに別の設置例について説明する。図５（Ａ）は、他の一例に係る保持ユニット２８ｃを構成する枠体６４ｃ及び多孔質部材６６ｃ等を模式的に示す断面図である。枠体６４ｃの内部には吸引路６８ｃが形成されており、多孔質部材６６ｃの上面が保持ユニット２８ｃの保持面２９ｃとなる。図５（Ａ）では、枠体６４ｃを支持するテーブルベースやクランプ等が省略されている。保持ユニット２８ｃでは、枠体６４ｃの内部に弾性波検出ユニット５０ｃの一部の構成、または、全ての構成が組み込まれている。

【0078】

保持面２９ｃに被加工物１を載せ、保持ユニット２８ｃで被加工物１を吸引保持し、被加工物１にレーザビーム５６を照射して被加工物１をレーザ加工する際、被加工物１で発生する弾性波が弾性波検出ユニット５０ｃで検出される。このとき、弾性波は、多孔質部材６６ｃ及び枠体６４ｃを伝播して弾性波検出ユニット５０ｃに到達する。弾性波検出ユニット５０ｃは、こうして被加工物１から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成し、この弾性波信号をコントローラ４０に送信する。

【0079】

次に、弾性波検出ユニットのさらに別の設置例について説明する。図５（Ｂ）は、さらに他の一例に係る保持ユニット２８ｄを構成する枠体６４ｄ及び多孔質部材６６ｄ等を模式的に示す断面図である。枠体６４ｄの内部には吸引路６８ｄが形成されており、多孔質部材６６ｄの上面が保持ユニット２８ｄの保持面２９ｄとなる。図５（Ｂ）では、枠体６４ｄを支持するテーブルベースやクランプ等が省略されている。保持ユニット２８ｄでは、多孔質部材６６ｄに弾性波検出ユニット５０ｄが埋め込まれている。

【0080】

保持面２９ｄに被加工物１を載せ、保持ユニット２８ｄで被加工物１を吸引保持し、被加工物１にレーザビーム５６を照射して被加工物１をレーザ加工する際、被加工物１で発生する弾性波が弾性波検出ユニット５０ｄで検出される。このとき、弾性波は、多孔質部材６６ｄを伝播して弾性波検出ユニット５０ｄに到達する。弾性波検出ユニット５０ｄは、こうして被加工物１から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成し、この弾性波信号をコントローラ４０に送信する。

【0081】

いずれにせよ、本実施形態に係るレーザ加工装置２では、弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、被加工物１にレーザビーム５６が照射されたときに被加工物１から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する。そして、弾性波信号をコントローラ４０に送信する。

【0082】

コントローラ４０は、図２に示すように、判定部４４を有する。判定部４４は、レーザ照射ユニット３４による被加工物１のレーザ加工が実施されているとき、弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄによって生成された弾性波信号に基づいて被加工物１でアブレーションが発生したか否かを判定する。

【0083】

判定部４４の動作の一例について説明する。例えば、判定部４４は、弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄによって生成された弾性波信号に含まれる弾性波の波形をフーリエ変換して各周波数における弾性波の大きさを算出する。すなわち、判定部４４は、弾性波の周波数分布を算出する。そして、判定部４４は、予め設定された特定周波数帯域における弾性波の大きさ（強度）が所定の大きさ（閾値）を超えた場合に、被加工物１でアブレーションが発生したと判定する。

【0084】

ここで、アブレーションに帰属される周波数帯域（特定周波数帯域）は、例えば、特定の数値範囲としてコントローラ４０の記憶部４２に予め記憶される。また、アブレーションが発生したと判定できる特定周波数帯域における弾性波の所定の大きさ（閾値）も、コントローラ４０の記憶部４２に予め記憶される。判定部４４は、判定を実施する際に判定に使用される特定周波数帯域と、閾値と、を記憶部４２から読み出して判定を実施する。

【0085】

なお、判定部４４による判定に使用される特定周波数帯域及び閾値は、レーザ加工装置２で実施される実験により決定され記憶部４２に登録されるとよい。レーザ加工装置２で加工されることが予定された被加工物１と同種の試料を使用して、試料にレーザビーム５６を照射してアブレーションを発生させ、このときに試料に生じる弾性波を弾性波検出ユニットで検出する。そして、弾性波検出ユニットが生成する弾性波信号に含まれる弾性波の波形をフーリエ変換し、弾性波の周波数分布を取得する。

【0086】

また、試料に対してアブレーションが発生しない条件でレーザビーム５６を照射して、または、レーザビーム５６を照射せずに、試料に生じる弾性波を弾性波検出ユニットで検出する。そして、弾性波検出ユニットが生成する弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換し、弾性波の周波数分布を取得する。その上で、アブレーションの発生の有無による弾性波の周波数分布の差を評価し、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域（特定周波数帯域）と、アブレーションが発生したと判定できる弾性波の大きさ（閾値）と、を決定する。

【0087】

ただし、記憶部４２に登録される特定周波数帯域及び閾値の決定方法はこれに限定されない。被加工物１の種別や被加工物１に実施されるレーザ加工の条件に対する特定周波数帯域及び判定に使用される閾値について適切な範囲または値が知られている場合、知られた範囲または値が特定周波数帯域及び閾値として記憶部４２に登録されてもよい。このとき、被加工物１と同種の試料を用いた実験等がレーザ加工装置２で実施されなくてもよい。

【0088】

いずれにせよ、判定部４４は、予め設定された特定周波数帯域における弾性波の大きさが所定の大きさ（閾値）を超えた場合に、被加工物１でアブレーションが発生したと判定する。

【0089】

なお、判定部４４が被加工物１でアブレーションが発生したと判定する場合、このままレーザ加工装置２におけるレーザ加工を継続すると、次々にアブレーションが発生して加工不良が生じ続けることになる。そこで、レーザ加工装置２のコントローラ４０は、実施の途上にある被加工物１のレーザ加工を停止させるようにレーザ加工装置２の各構成要素を制御することが好ましい。

【0090】

コントローラ４０は、判定部４４が被加工物１でアブレーションが発生したと判定した場合にレーザ照射ユニット３４による被加工物１のレーザ加工を停止する停止制御部４６（図２参照）をさらに有することが好ましい。停止制御部４６は、判定部４４が被加工物１でアブレーションが発生したと判定したときにレーザ加工を停止させる機能とともに、被加工物１にアブレーションが発生したことをレーザ加工装置２の使用者等に報知する機能を有してもよい。

【0091】

例えば、レーザ加工装置２は、警報音を発することのできるブザーまたはスピーカーを備える。また、例えば、レーザ加工装置２は、警告画面を表示できるディスプレイを外装に備える。また、例えば、レーザ加工装置２は、警告を意味する光を発生できる警報ランプを備える。コントローラ４０（停止制御部４６）は、これらのブザー、スピーカー、ディスプレイ、警報ランプ等のいずれかを警報ユニットとして使用し、レーザ加工装置２の使用者等に警報を報知してもよい。ただし、警報ユニットはこれらに限定されない。

【0092】

以上に説明する通り、本実施形態に係るレーザ加工装置２は、被加工物１のレーザ加工が実施されているときに被加工物１から発生する弾性波を検出することでアブレーションが発生したか否かを判定できる。そのため、レーザ加工中にアブレーションの発生が迅速に検知され、問題への迅速な対処が可能となる。

【0093】

次に、被加工物１と同種の試料を用いてレーザ加工装置２のコントローラ４０の記憶部４２に特定周波数帯域等を登録する手順について説明する。レーザ加工装置２に記憶部４２に特定周波数帯域等が登録されると、レーザ加工装置２は、レーザ加工時に被加工物１にアブレーションが生じたか否かを判定できるようになる。換言すると、被加工物１にアブレーションが生じたか否かを判定できる機能をレーザ加工装置２が具備する。すなわち、下記に説明する手順は、当該機能を具備するレーザ加工装置２の製造方法でもある。

【0094】

以下、本実施形態に係るレーザ加工装置２の製造方法として、レーザ加工装置２のコントローラ４０の記憶部４２に特定周波数帯域等を登録する手順を説明する。図１１は、レーザ加工装置２の製造方法の各ステップの流れを示すフローチャートである。

【0095】

本実施形態に係るレーザ加工装置２の製造方法では、まず、準備ステップＳ１０を実施する。準備ステップＳ１０では、被加工物１と同種の試料を用いたレーザ加工装置２における実験の準備をする。

【0096】

すなわち、保持ユニット２８と、レーザ照射ユニット３４と、被加工物１から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと、コントローラ４０と、を準備する。換言すると、準備ステップＳ１０では、コントローラ４０の記憶部４２に特定周波数帯域等が登録されていないレーザ加工装置２を準備する。

【0097】

本実施形態に係るレーザ加工装置２の製造方法では、次に、被加工物１と同種の試料を保持ユニット２８で保持する保持ステップＳ２０を実施する。保持ステップＳ２０で保持ユニット２８に保持させる試料は、レーザ加工装置２で加工が予定された被加工物１と同種のものとされる。例えば、試料の仕様は、被加工物１の仕様と同一であることが好ましい。例えば、レーザ加工装置２で複数の被加工物１のレーザ加工が計画された場合、そのうち一つの被加工物１を試料として利用して以下のステップが実施されてもよい。

【0098】

なお、試料が被加工物１と同種であるとは、試料が被加工物１と仕様が完全に同一であることを必ずしも意味しない。すなわち、被加工物１にアブレーションが生じたか否かの判定に使用可能な弾性波の周波数帯域等を導出するための実験が可能な範囲で試料の仕様が被加工物１の仕様と相違していてもよい。換言すると、アブレーションが生じた際に発生する弾性波の周波数帯域が被加工物１と同じである試料が使用されるとよい。

【0099】

本実施形態に係るレーザ加工装置２の製造方法では、保持ステップＳ２０の後、レーザビーム照射ステップＳ４０が実施される。レーザビーム照射ステップＳ４０では、レーザ照射ユニット３４により試料にレーザビーム５６を集光してアブレーションを発生させながら弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで試料から発生する弾性波を検出して弾性波信号を生成する。

【0100】

特に、レーザビーム照射ステップＳ４０では、レーザ加工装置２で被加工物１がレーザ加工される際に被加工物１にレーザビーム５６が照射される際と同様の条件で試料にレーザビーム５６が照射されることが好ましい。ただし、試料に照射されるレーザビーム５６の照射条件は、被加工物１に照射されるレーザビーム５６の照射条件と完全に同一である必要はない。

【0101】

例えば、レーザビーム照射ステップＳ４０では、レーザビーム５６の集光点５４の高さが試料の上面の高さ位置に設定されてレーザビーム５６が試料に集光されるとよい。換言すると、試料でアブレーションが生じる条件でレーザビーム５６が試料に集光されるとよい。

【0102】

レーザビーム照射ステップＳ４０の後、特定周波数帯域導出ステップＳ６０が実施される。特定周波数帯域導出ステップＳ６０では、レーザビーム照射ステップＳ４０において生成された弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における弾性波の大きさ（弾性波の周波数分布）を算出する。そして、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域を特定周波数帯域として導出する。

【0103】

具体的には、試料にアブレーションが発生した際に検出された弾性波の周波数分布を算出し、この周波数分布から有意な強度を有する周波数帯域を探す。そして、弾性波が有意な強度を有する周波数帯域の中から、特定周波数帯域が選定される。特に、試料にアブレーションが発生していない際に検出される弾性波の周波数分布を算出して参照することにより、アブレーションに無関係な弾性波の周波数帯域を特定周波数帯域の候補から除外できる。

【0104】

例えば、本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法では、保持ステップＳ２０の後、特定周波数帯域導出ステップＳ６０の前に、参照用弾性波信号生成ステップＳ３０が実施されることが好ましい。参照用弾性波信号生成ステップＳ３０では、アブレーションが生じていないときに弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで試料から発生する弾性波を検出して参照用弾性波信号を生成する。

【0105】

なお、参照用弾性波信号生成ステップＳ３０では、例えば、アブレーションが発生しない条件でレーザビーム５６が試料に集光されてもよい。例えば、試料に分割の基点となる改質領域が形成される条件でレーザビーム５６が試料に集光されるときに、弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで試料から発生する弾性波を検出して参照用弾性波信号を生成してもよい。

【0106】

このとき、レーザビーム５６の集光点５４は、試料の表面から離れた試料の内部の所定の高さ位置に位置付けられる。この所定の高さ位置は、レーザ加工装置２において被加工物１に改質領域が形成される際にレーザビーム５６の集光点５４が位置付けられる高さ位置であることが好ましい。

【0107】

または、参照用弾性波信号生成ステップＳ３０では、試料にレーザビーム５６が集光されなくてもよい。すなわち、レーザビーム５６が照射されていないときに弾性波検出ユニット５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで試料から発生する弾性波を検出して参照用弾性波信号を生成してもよい。

【0108】

いずれにせよ、参照用弾性波信号が生成された場合、特定周波数帯域導出ステップＳ６０では、特定周波数帯域を導出するとき参照用弾性波信号に含まれる波形をフーリエ変換して各周波数帯域における弾性波の大きさ（強度）を算出して参照する。例えば、参照用弾性波信号に含まれる弾性波の周波数分布において、有意な強度を有する周波数帯域を特定周波数帯域の候補から除外する。

【0109】

特に、試料にアブレーションが発生しているときに検出される弾性波の周波数分布と、試料にアブレーションが発生していないときに検出される弾性波の周波数分布と、で強度に違いのある周波数帯域が特定周波数帯域として導出されることが好ましい。この２つの弾性波の周波数分布の差分が算出されると、特定周波数帯域が容易に導出される。このように、参照用弾性波信号生成ステップＳ３０が実施される場合、特定周波数帯域導出ステップＳ６０では、アブレーションが発生しないときに試料から検出される弾性波を参照して特定周波数帯域を導出できる。

【0110】

なお、本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法は、レーザビーム照射ステップＳ４０の後、特定周波数帯域導出ステップＳ６０の前に、試料の外観からアブレーションが生じたことを確認する確認ステップＳ５０をさらに備えてもよい。レーザビーム照射ステップＳ４０では、試料にアブレーションが発生する条件でレーザビーム５６が照射される。しかしながら、何らかの原因により試料にアブレーションが生じないことも考えられる。そこで、確認ステップＳ５０では、試料にアブレーションが生じたことが確認される。

【0111】

例えば、確認ステップＳ５０では、レーザ加工装置２の撮像ユニット３６で保持ユニット２８に保持された試料の上面を撮像する。特に、レーザビーム照射ステップＳ４０でレーザビーム５６が照射された位置で試料の上面が撮像される。試料の上面でアブレーションが生じていた場合、得られる撮像画像にはアブレーションの痕跡となる加工痕が写る。そのため、撮像画像にこの加工痕が写っていれば、試料でアブレーションが生じたことが確認される。

【0112】

撮像画像に基づくこの確認作業は、例えば、レーザ加工装置２の使用者等により実施されてもよい。例えば、レーザ加工装置２がディスプレイを外装に備える場合、このディスプレイに撮像画像が映される。そして、レーザ加工装置２の使用者等は、ディスプレイに映された撮像画像を見て加工痕の有無を確認することでアブレーションが生じたことを確認する。

【0113】

また、撮像画像に基づくこの確認作業は、例えば、レーザ加工装置２のコントローラ４０の機能により実施されてもよい。例えば、コントローラ４０は撮像画像に対して所定の画像処理を実施して加工痕を検出する。例えば、試料にレーザビーム５６が照射される前に試料の上面を撮像して加工痕が写っていない参照用撮像画像を取得する。そして、撮像画像に対して参照用撮像画像との差分を算出する画像処理を実施すると、撮像画像に写る加工痕が強調される。

【0114】

本実施形態に係るレーザ加工装置の製造方法では、特定周波数帯域導出ステップＳ６０の後、登録ステップＳ７０を実施する。登録ステップＳ７０では、特定周波数帯域導出ステップＳ６０で導出された特定周波数帯域をコントローラ４０（記憶部４２）に登録する。これにより、保持ユニット２８に保持された被加工物１にレーザ照射ユニット３４からレーザビーム５６を照射したときにアブレーションが発生したか否かを登録された特定周波数帯域を利用して判定する機能をレーザ加工装置２（コントローラ４０）が具備する。

【0115】

以上に説明した各ステップを実施すると、被加工物１のレーザ加工中にアブレーションが発生しているか否かを判定可能なレーザ加工装置２が製造される。このレーザ加工装置２では、被加工物１のレーザ加工中にアブレーションが発生した場合、迅速にアブレーションが発生したことが検知される。そのため、レーザ加工装置２に問題が生じたときにレーザ加工を直ちに停止する等の対応が可能となるため、被加工物１等に生じる損害を低減することができ、不良品のチップの発生を抑制できる。

【0116】

なお、上記実施形態では、レーザ加工装置２で被加工物１をレーザ加工することにより分割の起点となる変質領域を被加工物１に形成するレーザ加工において、アブレーションが発生したか否かを判定する構成について説明した。しかしながら、本発明の一態様に係るレーザ加工装置２はこれに限定されない。

【0117】

例えば、レーザ加工装置２では、被加工物１を分割予定ライン３に沿って分割する分断溝をアブレーションにより被加工物１に形成するレーザ加工が実施されもよい。この場合においても、レーザ加工中に被加工物１で発生する弾性波を検出することによりアブレーションが発生したか否かを判定できる。

【0118】

そして、被加工物１でアブレーションが発生していると判定される場合、レーザ加工が予定通りに進行していることが確認される。その一方で、被加工物１でアブレーションが発生していないと判定される場合、レーザ加工がむしろ予定通りに進行していないことが確認される。この場合、レーザ加工を停止することにより、被加工物１等に生じる損害を低減することができ、不良品のチップの発生を抑制できる。

【0119】

その他、上述の実施形態及び変形例に係る構造、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。上述の実施形態及び変形例を、適宜組み合わせてもよい。

【実施例0120】

以下では、本発明の一態様に係るレーザ加工装置２において被加工物１から発生した弾性波を観測した実施例について説明する。最初に、本実施例の概要について説明する。まず、被加工物１として厚さ６２５μｍのＳｉＣウェーハを準備し、このＳｉＣウェーハをレーザ加工装置２の保持ユニット２８に載せ、保持ユニット２８でＳｉＣウェーハを吸引保持した。

【0121】

そして、レーザ照射ユニット３４からＳｉＣウェーハに複数の条件でレーザビーム５６を照射し、または、レーザビーム５６を照射せず、ＳｉＣウェーハで生じた弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。ＳｉＣウェーハにレーザビーム５６を照射する場合、照射条件は次の通りである。
波長 ：１０６４ｎｍ
パルス幅 ：４ｎｓｅｃ
出力 ：１Ｗ
周波数 ：２ｋＨｚ

【0122】

図６（Ａ）、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）、及び、図１０（Ａ）は、検出された各弾性波の波形を示している。さらに、検出された各弾性波の波形をフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。図６（Ｂ）、図７（Ｂ）、図８（Ｂ）、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）は、各弾性波の周波数分布を示している。そして、得られた各弾性波の周波数分布から、アブレーションに帰属される特定周波数帯域を導出した。以下、各弾性波の波形と、各弾性波の周波数分布と、について個別に説明する。

【0123】

最初に、テープ９を介さずＳｉＣウェーハを直接的に保持ユニット２８で吸引保持し、ＳｉＣウェーハにレーザビームを照射せず、ＳｉＣウェーハから発生する弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。図６（Ａ）は、得られた弾性波の波形７０ａを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間変化を表す。

【0124】

そして、この弾性波の波形７０ａをフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。図６（Ｂ）は、算出された弾性波の周波数分布７２ａを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は周波数を表す。図６（Ｂ）に示された周波数分布７２ａにより、弾性波が周波数帯域７４ａに有意な強度を有することが確認される。弾性波のこの周波数帯域７４ａの成分は、環境起因の成分であるといえる。

【0125】

次に、テープ９を介さずＳｉＣウェーハを直接的に保持ユニット２８で吸引保持し、集光点５４をＳｉＣウェーハの上面に位置付けてレーザビーム５６をＳｉＣウェーハに照射し、このときにＳｉＣウェーハから発生する弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。このとき、比較的大きな強度でアブレーションが発生したことがＳｉＣウェーハの外観から確認された。

【0126】

図７（Ａ）は、得られた弾性波の波形７０ｂを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間変化を表す。そして、この弾性波の波形７０ｂをフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。

【0127】

図７（Ｂ）は、算出された弾性波の周波数分布７２ｂを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は周波数を表す。図７（Ｂ）に示された周波数分布７２ｂにより、弾性波が周波数帯域７４ａのみならず、新たに周波数帯域７４ｂ（１３０ｋＨｚ付近）及び周波数帯域７４ｃ（２４０ｋＨｚ付近）に有意な強度を有することが確認された。

【0128】

弾性波の周波数帯域７４ａの成分は環境起因の成分であることが周波数分布７２ａ（図６（Ｂ）参照）により確認されている。その一方で、弾性波の周波数帯域７４ｂ，７４ｃの成分は、ＳｉＣウェーハにアブレーションが発生したことに伴って弾性波の周波数分布７２ｂに現れた。そのため、これらの周波数帯域７４ｂ，７４ｃは、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域である特定周波数帯域であるといえる。

【0129】

次に、テープ９を介さずＳｉＣウェーハを直接的に保持ユニット２８で吸引保持し、集光点５４をＳｉＣウェーハの上面から３０μｍ低い高さ位置に位置付けてレーザビーム５６をＳｉＣウェーハに照射した。そして、このときにＳｉＣウェーハから発生する弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。このとき、比較的小さな強度でアブレーションが発生したことがＳｉＣウェーハの外観から確認された。

【0130】

図８（Ａ）は、得られた弾性波の波形７０ｃを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間変化を表す。そして、この弾性波の波形７０ｃをフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。

【0131】

図８（Ｂ）は、算出された弾性波の周波数分布７２ｃを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は周波数を表す。図８（Ｂ）に示された周波数分布７２ｃにより、弾性波が周波数帯域７４ａに有意な強度を有していることに加え、周波数帯域７４ｂ（１３０ｋＨｚ付近）及び周波数帯域７４ｃ（２４０ｋＨｚ付近）にも比較的小さな強度を有することが確認された。

【0132】

図７（Ｂ）に示された周波数分布７２ｂと、図８（Ｂ）に示された周波数分布７２ｃと、を比較すると、弾性波の周波数帯域７４ｂ，７４ｃの成分は、アブレーションの強度の低下に伴って強度が低下したことが理解される。したがって、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域である特定周波数帯域が、これらの周波数帯域７４ｂ，７４ｃであることが裏付けられた。

【0133】

次に、テープ９を介さずＳｉＣウェーハを直接的に保持ユニット２８で吸引保持し、集光点５４をＳｉＣウェーハの上面から５０μｍ低い高さ位置に位置付けてレーザビーム５６をＳｉＣウェーハに照射した。そして、このときにＳｉＣウェーハから発生する弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。このときにアブレーションが発生していないことがＳｉＣウェーハの外観から確認された。

【0134】

図９（Ａ）は、得られた弾性波の波形７０ｄを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間変化を表す。そして、この弾性波の波形７０ｄをフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。

【0135】

図９（Ｂ）は、算出された弾性波の周波数分布７２ｄを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は周波数を表す。図９（Ｂ）に示された周波数分布７２ｄにより、弾性波が周波数帯域７４ａに有意な強度を有していることが確認された一方で、周波数帯域７４ｂ（１３０ｋＨｚ付近）及び周波数帯域７４ｃ（２４０ｋＨｚ付近）に弾性波が有意な強度を有しないことが確認された。

【0136】

図７（Ｂ）に示された周波数分布７２ｂと、図９（Ｂ）に示された周波数分布７２ｄと、を比較すると、弾性波の周波数帯域７４ｂ，７４ｃの成分は、ＳｉＣウェーハにアブレーションが発生したときにだけ有意な強度を有することが理解される。アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域である特定周波数帯域が、これらの周波数帯域７４ｂ，７４ｃであることがさらに裏付けられた。

【0137】

次に、テープ９を介してＳｉＣウェーハを保持ユニット２８で吸引保持し、集光点５４をＳｉＣウェーハの上面に位置付けてレーザビーム５６をＳｉＣウェーハに照射し、このときにＳｉＣウェーハから発生する弾性波を弾性波検出ユニットで検出した。このとき、比較的大きな強度でアブレーションが発生したことがＳｉＣウェーハの外観から確認された。

【0138】

図１０（Ａ）は、得られた弾性波の波形７０ｅを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は時間変化を表す。そして、この弾性波の波形７０ｅをフーリエ変換して、弾性波の周波数分布を算出した。

【0139】

図１０（Ｂ）は、算出された弾性波の周波数分布７２ｅを表すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は弾性波の強度、横軸は周波数を表す。図１０（Ｂ）に示された周波数分布７２ｅにおいても、弾性波が周波数帯域７４ａのみならず、周波数帯域７４ｂ（１３０ｋＨｚ付近）及び周波数帯域７４ｃ（２４０ｋＨｚ付近）に有意な強度を有することが確認された。

【0140】

これにより、テープ９を介してＳｉＣウェーハで生じた弾性波を弾性波検出ユニットで検出しても、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域（特定周波数帯域）において有意な強度を有する弾性波が検出されることが確認された。そして、テープ９の有無により特定周波数帯域が変化しないことが確認された。

【0141】

以上に説明する実施例により、被加工物１（ＳｉＣウェーハ）から発生する弾性波に基づいて、被加工物１でアブレーションが発生したか否かを判定できることが確認された。また、アブレーションに帰属される弾性波の周波数帯域（特定周波数帯域）が存在することが確認された。そして、特定周波数帯域は、テープ９が被加工物１に貼着されているか否かにより変化しないことが確認された。

【符号の説明】

【0142】

１ 被加工物
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
５ デバイス
９ テープ
１１ リングフレーム
１１ａ 開口部
１３フレームユニット
２ レーザ加工装置
４ 基台
４ａ 処理室
６ａ カセット載置台
８ カセット
１０ 搬送ユニット
１２ 搬送レール
１４ Ｘ軸ガイドレール
１６ Ｘ軸移動プレート
１８ Ｘ軸ボールねじ
２０ Ｘ軸パルスモータ
２２ Ｙ軸ガイドレール
２４ Ｙ軸移動プレート
２６ Ｙ軸ボールねじ
２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ 保持ユニット
２９，２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ 保持面
３０，３０ｂ クランプ
３１ 立設部
３２ 支持部
３４レーザ照射ユニット
３４ａ 加工ヘッド
３６ 撮像ユニット
３８ 洗浄ユニット
４０ コントローラ
４２ 記憶部
４４ 判定部
４６ 停止制御部
４８ 支持柱
４９ ＡＥセンサ
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 弾性波検出ユニット
５１ 増幅器
５２，５５ 配線
５３ オシロスコープ
５４ 集光点
５６ レーザビーム
５８ テーブルベース
６０ 吸引路
６２ ジョイント部
６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ 枠体
６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ 多孔質部材
６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ 吸引路
７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅ 波形
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ，７２ｅ 周波数分布
７４ａ，７４ｂ，７４ｃ 周波数帯域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】