特開 2024-4778 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】P2024004778

(43)【公開日】2024-01-17

(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】

   H01L 21/301 20060101AFI20240110BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240110BHJP

   B23K 26/351 20140101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

B23K26/00 Q

B23K26/00 P

B23K26/351

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022104605

(22)【出願日】2022-06-29

(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】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】岩城 智

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AD02

4E168AD04

4E168AD18

4E168CA03

4E168CA05

4E168CA06

4E168CB02

4E168CB22

4E168CB23

4E168DA04

4E168DA13

4E168DA43

4E168EA05

4E168EA20

5F063AA15

5F063AA48

5F063BA28

5F063CB02

5F063CB06

5F063CC29

5F063DD26

5F063DE12

5F063DE19

5F063DE33

(57)【要約】

【課題】ウェーハのストリートのレーザ加工中に構造物が除去されているか否かを低コストで確認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】ウェーハ１２に対してレーザヘッド２４をストリートＣに沿った加工送り方向ＸＡ，ＸＢに相対移動させつつレーザヘッド２４からレーザ光（第１レーザ光Ｌ１、第２レーザ光Ｌ２）をストリートＣに照射することで、ストリートＣに沿ってレーザ加工を行うレーザ加工装置１０において、レーザ加工中に、レーザヘッド２４からストリートＣに照射されるレーザ光の加工点ＳＰ１，ＳＰ２を撮影する撮影手段（カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂ）と、撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂから加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９の色情報を取得する色情報取得部５６と、加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別する組成判別部６０と、を備える。
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出射するレーザ光源、及び前記レーザ光をウェーハのストリートに集光する集光レンズを有するレーザヘッドを備え、前記ウェーハに対して前記レーザヘッドを前記ストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつ前記レーザヘッドから前記レーザ光を前記ストリートに照射することで、前記ストリートに沿ってレーザ加工を行うレーザ加工装置において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドから前記ストリートに照射される前記レーザ光の加工点を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影された撮影画像から前記加工点で発生するプラズマの色情報を取得する色情報取得部と、
前記色情報取得部が取得した前記色情報に基づき、前記加工点の組成を判別する組成判別部と、
を備えるレーザ加工装置。

【請求項2】

前記組成の種類と、前記組成の種類ごとの前記色情報と、を対応づけた対応情報を予め取得する対応情報取得部を備え、
前記組成判別部が、前記色情報取得部が取得した前記色情報に基づき、前記対応情報取得部が取得した前記対応情報を参照して、前記組成の判別を行う請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記色情報取得部が取得した前記加工点の前記色情報と、前記対応情報取得部が取得した前記対応情報と、に基づき、前記レーザ加工の良否を判別する良否判別部を備える請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記レーザヘッドが、前記レーザ光源から出射された前記レーザ光を前記加工送り方向に沿って複数に分岐させる第１分岐光学素子を備え、
前記集光レンズが、前記第１分岐光学素子により分岐された複数の前記レーザ光を前記ストリートに集光し、
前記撮影手段が、前記集光レンズを通して前記レーザ光ごとの前記加工点を撮影し、
前記色情報取得部が、前記撮影画像から前記加工点ごとに前記色情報を取得し、
前記組成判別部が、前記加工点ごとの前記色情報に基づき、前記加工点ごとに前記組成を判別する請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記組成の種類と、前記組成の種類ごとの前記色情報と、を対応づけた対応情報を予め取得する対応情報取得部を備え、
前記組成判別部が、前記色情報取得部が前記加工点ごと取得した前記色情報に基づき、前記対応情報取得部が取得した前記対応情報を参照して、前記加工点ごとに前記組成の判別を行う請求項４に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記色情報取得部が取得した前記加工点ごとの前記色情報と、前記対応情報取得部が取得した前記対応情報と、に基づき、前記レーザ加工の良否を判別する良否判別部を備える請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記撮影手段が、前記集光レンズを通して前記レーザヘッドの光軸と同軸で前記加工点の撮影を行う請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項8】

前記レーザ光源から前記集光レンズに至る主光路と、
前記主光路の途中に設けられ、前記主光路の途中から前記撮影手段に至る分岐光路を分岐させる第２分岐光学素子と、
前記分岐光路の途中に設けられ、前記ストリートの材料をプラズマ化させた場合に発生する波長域の光、及び前記ストリートに設けられた構造物の材料をプラズマ化させた場合に発生する波長域の光のみを透過するフィルタと、
を備える請求項７に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

前記ストリートに設けられた構造物の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
前記撮影手段が、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき、前記構造物の前記レーザ加工中にのみ前記加工点の撮影を行う請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項10】

前記ストリートに設けられた構造物の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
前記撮影手段が、前記位置情報取得部が取得した前記位置情報に基づき、前記構造物の前記レーザ加工の開始前から露光を開始し、前記構造物の前記レーザ加工が完了した後に前記撮影画像を出力する請求項１から６のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項11】

ウェーハに対してレーザヘッドを前記ウェーハのストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつ前記レーザヘッドからレーザ光を前記ストリートに照射することで、前記ストリートに沿ってレーザ加工を行うレーザ加工方法において、
前記レーザ加工中に、前記レーザヘッドから前記ストリートに照射される前記レーザ光の加工点を撮影手段で撮影する撮影ステップと、
前記撮影手段により撮影された撮影画像から前記加工点で発生するプラズマの色情報を取得する色情報取得ステップと、
前記色情報取得ステップで取得した前記色情報に基づき、前記加工点の組成を判別する組成判別ステップと、
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、ウェーハのレーザ加工を行う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】

近年の半導体デバイスの製造分野では、シリコン等の基板の表面にガラス質材料からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ－ｋ膜）と回路を形成する機能膜とを積層した積層体により複数のデバイスを形成しているウェーハ（半導体ウェーハ）が知られている。このようなウェーハは、複数のデバイスが格子状のストリート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分割することにより個々のデバイスが製造される。

【0003】

ウェーハを複数のデバイス（チップ）に分割する方法として、高速回転するブレードを用いる方法、ウェーハの内部にストリートに沿ってレーザ加工領域を形成すると共に強度が低下したストリートに沿って外力を加える方法が知られている。しかしながら、Ｌｏｗ－ｋ膜が適用されたウェーハの場合、Ｌｏｗ－ｋ膜の素材とウェーハの素材とが異なるため、前者の方法ではブレードによりＬｏｗ－ｋ膜と基板とを同時に切削することが困難である。また、後者の方法ではストリート上にＬｏｗ－ｋ膜が存在する場合に良好な品質で個々のデバイスに分割することが困難である。

【0004】

そこで、特許文献１及び特許文献２には、ウェーハに対してレーザ光学系をストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつレーザ光学系からレーザ光をストリートに照射することでストリートに沿って加工溝を形成するレーザ加工（アブレーション溝加工）を行うレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置によれば、ストリートに沿って加工溝を形成することでストリート上からＬｏｗ－ｋ膜等を除去することができる。

【0005】

また、特許文献２に記載のレーザ加工装置は、レーザ光学系によるレーザ加工中にレーザ光の加工点を撮影し、この加工点の撮影画像から加工点で発生するプラズマを検出し、このプラズマの位置と所定の加工予定位置との位置関係を計測する。これにより、特許文献２に記載のレーザ加工装置は、レーザ加工の加工位置を修正することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－０９３４６０号公報

【特許文献2】特開２０１７－１２０８２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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りレーザ加工を行った場合において、ストリート上に金属製の構造物（パターン）が残っていると、その後のブレード加工で目詰まり等が発生し易くなり、切削品質の悪化の原因となってしまう。このため、レーザ加工時には、ストリート上の構造物を確実に除去する必要がある。なお、構造物の残渣が発生しないようにレーザ光の強度を強くしすぎると、ウェーハへの熱ダメージが大きくなりすぎてウェーハの抗折強度に悪影響を及ぼすため、こちらも加工不良の原因となってしまう。

【0008】

上記特許文献１に記載のレーザ加工装置では、レーザ加工中に構造物の残渣があるか否かを推定することができない。また、上記特許文献２に記載のレーザ加工装置では、レーザ加工中に加工点のプラズマの位置を検出することでレーザ加工の加工位置を補正可能ではあるが、構造物の残渣があるか否かを推定することができない。

【0009】

そこで、例えばレーザ加工装置に分光光度計を設け、この分光光度計によりレーザ加工中に発生するプラズマのスペクトル測定を行うことで構造物の残渣があるか否かを推定することが考えられる。しかしながら、この場合には分光光度計をレーザ加工装置に別途設ける必要があるので、レーザ加工装置のコストが増加してしまう。また、レーザ加工装置が複数の加工点で同時にレーザ加工を行っている場合には、分光光度計では加工点ごとのプラズマのスペクトル測定を区別して行うことができないので、どの加工点で構造物の残渣が発生しているのかを判別することができない。

【0010】

また、例えば、レーザ加工後のウェーハのストリートを顕微鏡で観察することで、構造物の残渣があるか否かを確認する方法も考えられるが、この場合には加工溝の底にあるものが構造物であるかそれともウェーハの材料（シリコン）であるのかを判別することは困難である。さらにこの場合には、１枚のウェーハのレーザ加工の完了後に顕微鏡による観察を行うことになるので、構造物の残渣が発生していた場合には不良ウェーハが発生してしまう。

【0011】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ウェーハのストリートのレーザ加工中に構造物が除去されているか否かを低コストで確認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】

【0012】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、レーザ光を出射するレーザ光源、及びレーザ光をウェーハのストリートに集光する集光レンズを有するレーザヘッドを備え、ウェーハに対してレーザヘッドをストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつレーザヘッドからレーザ光をストリートに照射することで、ストリートに沿ってレーザ加工を行うレーザ加工装置において、レーザ加工中に、レーザヘッドからストリートに照射されるレーザ光の加工点を撮影する撮影手段と、撮影手段により撮影された撮影画像から加工点で発生するプラズマの色情報を取得する色情報取得部と、色情報取得部が取得した色情報に基づき、加工点の組成を判別する組成判別部と、を備える。

【0013】

このレーザ加工装置によれば、分光光度計を用いることなく、レーザ加工中の加工点の組成を判別可能である。

【0014】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、組成の種類と、組成の種類ごとの色情報と、を対応づけた対応情報を予め取得する対応情報取得部を備え、組成判別部が、色情報取得部が取得した色情報に基づき、対応情報取得部が取得した対応情報を参照して、組成の判別を行う。これにより、加工点の組成を精度よく判別可能である。

【0015】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、色情報取得部が取得した加工点の色情報と、対応情報取得部が取得した対応情報と、に基づき、レーザ加工の良否を判別する良否判別部を備える。これにより、レーザ加工中にレーザ加工の良否を簡単に判別可能である。

【0016】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザヘッドが、レーザ光源から出射されたレーザ光を加工送り方向に沿って複数に分岐させる第１分岐光学素子を備え、集光レンズが、第１分岐光学素子により分岐された複数のレーザ光をストリートに集光し、カラーカメラが、集光レンズを通してレーザ光ごとの加工点を撮影し、色情報取得部が、撮影画像から加工点ごとに色情報を取得し、組成判別部が、加工点ごとの色情報に基づき、加工点ごとに組成を判別する。これにより、複数の加工点の組成を判別可能である。

【0017】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、組成の種類と、組成の種類ごとの色情報と、を対応づけた対応情報を予め取得する対応情報取得部を備え、組成判別部が、色情報取得部が加工点ごと取得した色情報に基づき、対応情報取得部が取得した対応情報を参照して、加工点ごとに組成の判別を行う。これにより、各加工点の組成を精度よく判別可能である。

【0018】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、色情報取得部が取得した加工点ごとの色情報と、対応情報取得部が取得した対応情報と、に基づき、レーザ加工の良否を判別する良否判別部を備える。これにより、レーザ加工中にレーザ加工の良否を簡単に判別可能である。

【0019】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、撮影手段が、集光レンズを通してレーザヘッドの光軸と同軸で加工点の撮影を行う。

【0020】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ光源から集光レンズに至る主光路と、主光路の途中に設けられ、主光路の途中から撮影手段に至る分岐光路を分岐させる第２分岐光学素子と、分岐光路の途中に設けられ、ストリートの材料をプラズマ化させた場合に発生する波長域の光、及びストリートに設けられた構造物の材料をプラズマ化させた場合に発生する波長域の光のみを透過するフィルタと、を備える。

【0021】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、ストリートに設けられた構造物の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、撮影手段が、位置情報取得部が取得した位置情報に基づき、構造物のレーザ加工中にのみ加工点の撮影を行う。これにより、レーザ加工中の不要な撮影及び演算処理を省略することができる。

【0022】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、ストリートに設けられた構造物の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、撮影手段が、位置情報取得部が取得した位置情報に基づき、構造物のレーザ加工の開始前から露光を開始し、構造物のレーザ加工が完了した後に撮影画像を出力する。これにより、各加工点の撮影を簡単に実行することができる。

【0023】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工方法は、ウェーハに対してレーザヘッドをウェーハのストリートに沿った加工送り方向に相対移動させつつレーザヘッドからレーザ光をストリートに照射することで、ストリートに沿ってレーザ加工を行うレーザ加工方法において、レーザ加工中に、レーザヘッドからストリートに照射されるレーザ光の加工点を撮影手段で撮影する撮影ステップと、撮影手段により撮影された撮影画像から加工点で発生するプラズマの色情報を取得する色情報取得ステップと、色情報取得ステップで取得した色情報に基づき、加工点の組成を判別する組成判別ステップと、を有する。

【発明の効果】

【0024】

本発明は、ウェーハのストリートのレーザ加工中に構造物が除去されているか否かを低コストで確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【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】ウェーハの平面図である。

【図3】奇数番目のストリートに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。

【図4】偶数番目のストリートに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。

【図5】ウェーハに対して往路方向側に相対移動されるレーザヘッドによる縁切り加工及び中抜き加工と、各加工点の撮影と、を説明するための説明図である。

【図6】ウェーハに対して復路方向側に相対移動されるレーザヘッドによる縁切り加工及び中抜き加工と、各加工点の撮影と、を説明するための説明図である。

【図7】第１実施形態の制御装置の機能ブロック図である。

【図8】一対の加工点ＳＰ１の撮影画像の一例を示した図である。

【図9】各加工点ＳＰ２の撮影画像の一例を示した図である。

【図10】加工良否判別部が中抜き加工を「良好」と判別する場合の一例を示した図である。

【図11】加工良否判別部が中抜き加工を「不良」と判別する場合の一例を示した図である。

【図12】加工良否判別部が中抜き加工を「不良」と判別する場合の一例を示した図である。

【図13】第１実施形態のレーザ加工装置によるウェーハの各ストリート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14】図１３中の組成判別処理の流れを示すフローチャートである。

【図15】第２実施形態のレーザ加工装置のレーザヘッドの要部を示した概略図である。

【図16】第３実施形態のレーザ加工装置のブロック図である。

【図17】第３実施形態のレーザ加工装置によるウェーハの各ストリート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18】第４実施形態のレーザ加工装置のカラーカメラの露光制御を説明するための説明図である。

【図19】カラーカメラの変形例を説明するための説明図である。

【図20】縁切り加工及び中抜き加工で共通のレーザ光源を用いるレーザヘッド２４の変形例を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１実施形態のレーザ加工装置の全体構成］
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、ブレード加工によりウェーハ１２を複数のチップ１４（図２参照）に分割する前の前工程として、ウェーハ１２に対してレーザ加工（アブレーション溝加工）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方向は上下方向である。ここで、Ｘ方向は本発明の加工送り方向に相当する。

【0027】

図２は、ウェーハ１２の平面図である。図２に示すように、ウェーハ１２は、シリコン等の基板の表面にＬｏｗ－ｋ膜と回路を形成する機能膜とを積層した積層体である。ウェーハ１２は格子状に配列された複数のストリートＣによって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１４を構成するデバイス１６が設けられている。

【0028】

また、ストリートＣ上の一部の領域には、銅など金属材料で形成された金属性の構造物１７（金属パターン）が形成されている。なお、構造物１７の組成は特に限定はされない。

【0029】

レーザ加工装置１０は、図中の括弧付き数字（１）～（４）、・・・に示すように、互いに交差する方向の一方向に沿ったストリートＣごとにストリートＣに沿って基板上のＬｏｗ－ｋ膜等を除去するレーザ加工を行う。また、レーザ加工装置１０は、一方向に平行な全てのストリートＣのレーザ加工が完了すると、ウェーハ１２を９０°回転させて、他方向に沿ったストリートＣごとにストリートＣに沿ってＬｏｗ－ｋ膜等を除去するレーザ加工を行う。

【0030】

この際にレーザ加工装置１０は、ウェーハ１２のレーザ加工に要するタクトタイムを低減するために、ウェーハ１２に対して後述のレーザヘッド２４をＸ方向に相対移動させる際の加工送り方向（相対移動方向）をストリートＣごとに交互に切り替える。

【0031】

例えば、図中の括弧付き数字（１），（３）等に示す奇数番目のストリートＣに沿ってレーザ加工を行う場合には、ウェーハ１２に対して後述のレーザヘッド２４をＸ方向の一方向側である往路方向側ＸＡ（図５参照）に相対移動させる。また、図中の括弧付き数字（２），（４）等に示す偶数番目のストリートＣに沿ってレーザ加工を行う場合には、ウェーハ１２に対してレーザヘッド２４をＸ方向の他方向側である復路方向側ＸＢ（図６参照）に相対移動させる。

【0032】

図３は、奇数番目のストリートＣに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。図４は、偶数番目のストリートＣに沿ったレーザ加工を説明するための説明図である。

【0033】

図３及び図４に示すように、レーザ加工装置１０は、レーザ加工として縁切り加工及び中抜き加工を同時に（並行して）実行する。縁切り加工は、ストリートＣに沿って互いに平行な２条の縁切り溝１８を形成するレーザ加工である。この縁切り加工は、２本の第１レーザ光Ｌ１を用いて行う。

【0034】

中抜き加工は、縁切り加工で形成された２条の縁切り溝１８の間に中抜き溝１９を形成するレーザ加工である。この中抜き加工は、加工送り方向（Ｘ方向）に複数分岐された第２レーザ光Ｌ２を用いて行う。なお、図中では図面の煩雑化を防止するために、第２レーザ光Ｌ２の分岐数が２つであるが３つ以上であってもよい（後述の図１０参照）。

【0035】

なお、縁切り加工（２条の縁切り溝１８）及び中抜き加工（中抜き溝１９）については公知技術（特許文献１参照）であるので、その詳細についての説明は省略する。

【0036】

このようにレーザ加工装置１０では、ウェーハ１２に対してレーザヘッド２４を往路方向側ＸＡ（図５参照）に相対移動させたり或いは復路方向側ＸＢ（図６参照）に相対移動させたりする場合のいずれにおいても、縁切り加工を中抜き加工よりも先行して行う。

【0037】

図１に戻って、レーザ加工装置１０は、ストリートＣのレーザ加工と並行して、２本の第１レーザ光Ｌ１の加工点ＳＰ１の撮影と、各第２レーザ光Ｌ２の加工点ＳＰ２の撮影と、を行う。

【0038】

レーザ加工装置１０は、テーブル２０と、レーザヘッド２４と、顕微鏡２６と、相対移動機構２８と、制御装置３０と、を備える。

【0039】

テーブル２０はウェーハ１２を保持する。このテーブル２０は、相対移動機構２８により加工対象のストリートＣに平行な加工送り方向であるＸ方向に移動されると共に、Ｚ方向に平行なテーブル２０の中心軸（回転軸）を中心として回転される。

【0040】

レーザヘッド２４（レーザ光学系又はレーザユニットともいう）は、第１レーザ光源２２Ａと、第２レーザ光源２２Ｂと、第１集光レンズ３８と、２個の第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂと、を備える。このレーザヘッド２４は、２本の第１レーザ光Ｌ１を第１集光レンズ３８からストリートＣに向けて照射する。また、レーザヘッド２４は、各第２レーザ光Ｌ２を２個の第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂから選択的にストリートＣに向けて照射する。なお、レーザヘッド２４は、後述の相対移動機構２８によりＹ方向及びＺ方向に移動される。

【0041】

顕微鏡２６は、レーザヘッド２４に固定されており、レーザヘッド２４と一体に移動する。顕微鏡２６は、ウェーハ１２に対する縁切り加工及び中抜き加工の前に、ウェーハ１２に形成されているアライメント基準を撮影する。なお、アライメント基準は、ストリートＣ（構造物１７）、デバイス１６、或いは公知のアライメントマークが用いられる。

【0042】

相対移動機構２８は、不図示のＸＹＺアクチュエータ及びモータ等から構成されており、制御装置３０の制御の下、テーブル２０のＸ方向の移動及び回転軸を中心とする回転と、レーザヘッド２４のＹ方向及びＺ方向の移動と、を行う。これにより、相対移動機構２８は、テーブル２０及びウェーハ１２に対してレーザヘッド２４及び顕微鏡２６を相対移動させることができる。

【0043】

相対移動機構２８を駆動することで、加工対象のストリートＣの一端である加工開始位置に対するレーザヘッド２４の位置合わせ（アライメント）と、ストリートＣに沿った加工送り方向（Ｘ方向）のレーザヘッド２４の相対移動と、を実行することができる。また、相対移動機構２８を駆動して、テーブル２０を９０°回転させることで、互いに交差する各ストリートＣを選択的に加工送り方向（Ｘ方向）に平行にすることができる。

【0044】

制御装置３０は、レーザヘッド２４、顕微鏡２６、及び相対移動機構２８等のレーザ加工装置１０の各部の動作を統括的に制御して、レーザヘッド２４のアライメント、ストリートＣごとのレーザ加工、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影、及び詳しくは後述する各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成評価等を行う。

【0045】

［レーザヘッド］
図５は、ウェーハ１２に対して往路方向側ＸＡに相対移動されるレーザヘッド２４による縁切り加工及び中抜き加工と、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影と、を説明するための説明図である。図６は、ウェーハ１２に対して復路方向側ＸＢに相対移動されるレーザヘッド２４による縁切り加工及び中抜き加工と、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影と、を説明するための説明図である。

【0046】

図５及び図６に示すように、レーザヘッド２４は、第１レーザ光源２２Ａと、第２レーザ光源２２Ｂと、第１光形成素子３２と、ビームスプリッタ３３と、第２光形成素子３４と、ビームスプリッタ３５と、分岐光学素子３５Ａと、接続切替素子３６と、ビームスプリッタ３７と、第１集光レンズ３８と、第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂと、照明光源４１と、ビームスプリッタ４２，４３Ａ，４３Ｂと、撮影手段としてのカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂと、第１結像レンズ４７と、第２結像レンズ４８Ａ，４８Ｂと、を備える。

【0047】

第１レーザ光源２２Ａは、制御装置３０の制御の下、縁切り加工に適した条件（波長、パルス幅、及び繰り返し周波数等）のレーザ光ＬＡを第１光形成素子３２へ出射する。第２レーザ光源２２Ｂは、中抜き加工に適した条件（波長、パルス幅、及び繰り返し周波数等）のレーザ光ＬＢを第２光形成素子３４へ出射する。なお、本実施形態では、レーザ光ＬＡ，ＬＢの波長は例えば３５５ｎｍである。

【0048】

第１光形成素子３２は、例えば回折光学素子（Diffractive Optical Element：ＤＯＥ）が用いられる。この第１光形成素子３２は、第１レーザ光源２２Ａより入射したレーザ光ＬＡから縁切り加工に対応する２本の第１レーザ光Ｌ１を形成し、２本の第１レーザ光Ｌ１をビームスプリッタ３３に向けて出射する。これにより、２本の第１レーザ光Ｌ１の一部がビームスプリッタ３３により第１集光レンズ３８に向けて反射される。その結果、ストリートＣ（往路及び復路）上に第１集光レンズ３８により２本の第１レーザ光Ｌ１が集光され、ストリートＣ上においてＹ方向に離間した一対の加工点ＳＰ１が形成される。

【0049】

第２光形成素子３４は、例えば回折光学素子及びマスク等が用いられる。第２光形成素子３４は、第２レーザ光源２２Ｂより入射したレーザ光ＬＢから中抜き加工に対応する第２レーザ光Ｌ２を形成する。第２レーザ光Ｌ２は、ウェーハ１２上において２条の縁切り溝１８の間に矩形状（円形状等の他の形状でも可）の加工点ＳＰ２を形成する。この加工点ＳＰ２のＹ方向の幅は、２条の縁切り溝１８の間隔に合わせて調整されている。そして、第２光形成素子３４から出射された第２レーザ光Ｌ２は、その一部がビームスプリッタ３５により分岐光学素子３５Ａに向けて反射される。

【0050】

なお、第１光形成素子３２をその光軸の軸周り方向に回転させることで一対の加工点ＳＰ１のＹ方向の間隔を調整可能であり、第２光形成素子３４をその光軸の軸周り方向に回転させることで加工点ＳＰ２のＹ方向の幅を調整可能である（上記特許文献１参照）。

【0051】

分岐光学素子３５Ａは、本発明の第１分岐光学素子に相当するものであり、第２光形成素子３４から入射した第２レーザ光Ｌ２をＸ方向（加工送り方向）に沿って複数に分岐させる。この分岐光学素子３５Ａとしては、例えば、回折光学素子、屈折光学素子、プリズム、及びこれらの組み合わせ等が用いられる。そして、分岐光学素子３５Ａは、分岐した各第２レーザ光Ｌ２を接続切替素子３６へ出射する。

【0052】

接続切替素子３６は、例えば公知の光スイッチである。なお、λ／２板、偏光ビームスプリッタ、ハーフミラー（ビームスプリッタ）、及びシャッタ等を適宜組み合わせて接続切替素子３６を構成してもよい。接続切替素子３６は、第２光形成素子３４から出射された各第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ４０Ａ及び第２集光レンズ４０Ｂのいずれか一方に選択的に導く。

【0053】

ビームスプリッタ３７は、接続切替素子３６から入射した各第２レーザ光Ｌ２の一部を第２集光レンズ４０Ｂに向けて反射する。

【0054】

第１集光レンズ３８及び第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂは、Ｘ方向（加工送り方向）に沿って一列に配置されている。第１集光レンズ３８は、第２集光レンズ４０Ａと第２集光レンズ４０Ｂとの間に配置されている。第２集光レンズ４０Ａは、第１集光レンズ３８に対して復路方向側ＸＢに配置されている。第２集光レンズ４０Ｂは、第１集光レンズ３８に対して往路方向側ＸＡに配置されている。

【0055】

第１集光レンズ３８は、第１光形成素子３２から入射した２本の第１レーザ光Ｌ１をストリートＣ（往路及び復路）上に集光させる。第２集光レンズ４０Ａは、接続切替素子３６から入射した各第２レーザ光Ｌ２をストリートＣ（往路）上に集光させる。第２集光レンズ４０Ｂは、接続切替素子３６からビームスプリッタ３７を介して入射した各第２レーザ光Ｌ２をストリートＣ（復路）上に集光させる。

【0056】

なお、詳しくは後述するが、本実施形態では各加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９（図８及び図９参照）の色情報に基づき加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成評価を行うため、第１集光レンズ３８及び第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂとしては色消しレンズが用いられる。

【0057】

接続切替素子３６は、レーザヘッド２４がウェーハ１２に対して往路方向側ＸＡ及び復路方向側ＸＢのいずれか一方向側に相対移動される場合に、第２光形成素子３４から出射された各第２レーザ光Ｌ２を、第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂのうちで第１集光レンズ３８に対して往路方向側ＸＡ及び復路方向側ＸＢの他方向側に位置するレンズに導く。

【0058】

具体的には接続切替素子３６は、レーザヘッド２４がウェーハ１２に対して往路方向側ＸＡに相対移動される場合には、第２光形成素子３４から出射された各第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ４０Ａに導く（図５参照）。これにより、第２集光レンズ４０Ａにより各第２レーザ光Ｌ２がストリートＣ（往路）上に集光される。その結果、レーザヘッド２４の往路方向側ＸＡへの相対移動によりストリートＣ（往路）に沿って縁切り加工が先行して実行されることで２条の縁切り溝１８が形成され、続いて中抜き加工が実行されることで２条の縁切り溝１８の間に中抜き溝１９が形成される。

【0059】

また、接続切替素子３６は、レーザヘッド２４がウェーハ１２に対して復路方向側ＸＢに相対移動される場合には、第２光形成素子３４から出射された各第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ４０Ｂに導く（図６参照）。これにより、ストリートＣ（復路）上に第２集光レンズ４０Ｂにより各第２レーザ光Ｌ２が集光される。その結果、レーザヘッド２４の復路方向側ＸＢへの相対移動によりストリートＣ（復路）に沿って縁切り加工が先行して実行されることで２条の縁切り溝１８が形成され、続いて中抜き加工が実行されることで２条の縁切り溝１８の間に中抜き溝１９が形成される。

【0060】

照明光源４１は、照明光Ｌ３を出射する。なお、照明光Ｌ３は、第１集光レンズ３８及び第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂでの収差の影響を抑えるために、レーザ光ＬＡ，ＬＢの波長域（約３５５ｎｍ）に近い波長域（約４３０ｎｍ）の光が用いられる。

【0061】

照明光源４１から出射された照明光Ｌ３は、ビームスプリッタ４２，３３を介して第１集光レンズ３８に入射し、第１集光レンズ３８によりウェーハ１２の表面上に集光される。これにより、照明光Ｌ３によりウェーハ１２の表面が照明される。

【0062】

また、照明光源４１から出射された照明光Ｌ３は、ビームスプリッタ４３Ａ，３５及び接続切替素子３６を介して第２集光レンズ４０Ａに入射し、第２集光レンズ４０Ａによりウェーハ１２の表面上に集光される。さらに、照明光Ｌ３は、ビームスプリッタ４３Ｂ，３７を介して第２集光レンズ４０Ｂに入射し、第２集光レンズ４０Ｂによりウェーハ１２の表面上に集光される。これにより、照明光Ｌ３によってウェーハ１２の表面が照明される。

【0063】

なお、照明光源４１は、ストリートＣ（２条の縁切り溝１８及び中抜き溝１９）のレーザ加工中には照明光Ｌ３の出射を停止する。

【0064】

第１レーザ光源２２Ａから第１集光レンズ３８に至る光路と、照明光源４１から第１集光レンズ３８に至る光路とによって主光路ＯＰ１が構成される。主光路ＯＰ１は、ストリートＣのレーザ加工中には第１レーザ光Ｌ１を第１集光レンズ３８まで導く。また、ストリートＣ（往路及び復路）のレーザ加工中において主光路ＯＰ１には、第１レーザ光Ｌ１によるレーザ加工により一対の加工点ＳＰ１ごとに発生したプラズマ６８（図８参照）の発光であるプラズマ発光Ｒ１Ａと、第１レーザ光Ｌ１の反射光である第１レーザ反射光Ｒ１Ｂと、が第１集光レンズ３８から入射する。第１レーザ反射光Ｒ１Ｂは、上述のレーザ加工により一対の加工点ＳＰ１において発生するプルーム（蒸気）に対して第１レーザ光Ｌ１が反射した光である。主光路ＯＰ１に入射したプラズマ発光Ｒ１Ａ及び第１レーザ反射光Ｒ１Ｂの一部は、ビームスプリッタ３３を透過してビームスプリッタ４２に入射する。

【0065】

第２レーザ光源２２Ｂから第２集光レンズ４０Ａに至る光路と、照明光源４１から第２集光レンズ４０Ａに至る光路とによって、主光路ＯＰ２が構成される。主光路ＯＰ２は、ストリートＣ（往路）のレーザ加工中には第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ４０Ａまで導く。また、ストリートＣ（往路）のレーザ加工中において主光路ＯＰ２には、第２レーザ光Ｌ２によるレーザ加工により加工点ＳＰ２ごとに発生したプラズマ６９（図９参照）の発光であるプラズマ発光Ｒ２Ａと、第２レーザ光Ｌ２の反射光である第２レーザ反射光Ｒ２Ｂと、が第２集光レンズ４０Ａから入射する。第２レーザ反射光Ｒ２Ｂは、上述のレーザ加工により加工点ＳＰ２において発生するプルームに対して第２レーザ光Ｌ２が反射した光である。主光路ＯＰ２に入射したプラズマ発光Ｒ２Ａ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂの一部は、接続切替素子３６、分岐光学素子３５Ａ、及びビームスプリッタ３５を透過してビームスプリッタ４３Ａに入射する。

【0066】

第２レーザ光源２２Ｂから第２集光レンズ４０Ｂに至る光路と、照明光源４１から第２集光レンズ４０Ｂに至る光路とによって、主光路ＯＰ３が構成される。主光路ＯＰ３は、ストリートＣ（復路）のレーザ加工中には第２レーザ光Ｌ２を第２集光レンズ４０Ｂまで導く。また、ストリートＣ（復路）のレーザ加工中において主光路ＯＰ３には、上述のプラズマ発光Ｒ２Ａと第２レーザ反射光Ｒ２Ｂとが第２集光レンズ４０Ｂから入射する。主光路ＯＰ３に入射したプラズマ発光Ｒ２Ａ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂの一部は、ビームスプリッタ３７を透過してビームスプリッタ４３Ｂに入射する。

【0067】

ビームスプリッタ４２，４３Ａ，４３Ｂは、本発明の第２分岐光学素子として機能する。ビームスプリッタ４２は、分岐光路ＢＰ１を主光路ＯＰ１から分岐させる。このビームスプリッタ４２は、ビームスプリッタ３３から入射したプラズマ発光Ｒ１Ａ及び第１レーザ反射光Ｒ１Ｂの一部を分岐光路ＢＰ１に向けて反射する。なお、分岐光路ＢＰ１に反射された第１レーザ反射光Ｒ１Ｂは、例えばマルチバンドパスフィルタ（後述の図１５に示すフィルタ７５）により遮光される。

【0068】

ビームスプリッタ４３Ａは、分岐光路ＢＰ２を主光路ＯＰ２から分岐させる。このビームスプリッタ４３Ａは、ビームスプリッタ３５から入射したプラズマ発光Ｒ２Ａ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂの一部を分岐光路ＢＰ２に向けて反射する。なお、分岐光路ＢＰ２に反射された第２レーザ反射光Ｒ２Ｂは、例えばマルチバンドパスフィルタ（後述の図１５に示すフィルタ７６Ａ）により遮光される。

【0069】

ビームスプリッタ４３Ｂは、分岐光路ＢＰ３を主光路ＯＰ３から分岐させる。このビームスプリッタ４３Ｂは、ビームスプリッタ３７から入射したプラズマ発光Ｒ２Ａ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂの一部を分岐光路ＢＰ３に向けて反射する。なお、分岐光路ＢＰ３に反射された第２レーザ反射光Ｒ２Ｂは、例えばマルチバンドパスフィルタ（後述の図１５に示すフィルタ７６Ｂ）により遮光される。

【0070】

第１結像レンズ４７は、分岐光路ＢＰ１上に配置されており、ビームスプリッタ４２から入射したプラズマ発光Ｒ１Ａをカラーカメラ４５に結像させる。第２結像レンズ４８Ａは、分岐光路ＢＰ２上に配置されており、ビームスプリッタ４３Ａから入射したプラズマ発光Ｒ２Ａをカラーカメラ４６Ａに結像させる。第２結像レンズ４８Ｂは、分岐光路ＢＰ３上に配置されており、ビームスプリッタ４３Ｂから入射したプラズマ発光Ｒ２Ａをカラーカメラ４６Ｂに結像させる。

【0071】

なお、既述の通り、本実施形態では加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９（図８及び図９参照）の色情報に基づき加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成評価を行うため、第１結像レンズ４７及び第２結像レンズ４８Ａ，４８Ｂごとに色収差補正レンズ（図示は省略）が設けられている。

【0072】

カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂは、不図示の撮影光学系及びカラーフィルタ付の撮像素子（以下、撮像素子と略す）を備え、カラー画像を撮影可能な電子カメラである。カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂは、レーザヘッド２４（第１集光レンズ３８、第２集光レンズ４０Ａ，４０Ｂ）の同軸で各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を行う。

【0073】

カラーカメラ４５は、分岐光路ＢＰ１上に配置されており、第１結像レンズ４７を通してプラズマ発光Ｒ１Ａを撮像する。これにより、カラーカメラ４５は、ストリートＣ（往路及び復路）の縁切り加工が行われている間、第１集光レンズ３８を通して、一対の加工点ＳＰ１で発生しているプラズマ６８（図８参照）を撮影する。カラーカメラ４５により撮影された一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８）の撮影画像Ｄ１（画像データ）は、カラーカメラ４５から制御装置３０へ出力される。

【0074】

カラーカメラ４６Ａは、分岐光路ＢＰ２上に配置されており、第２結像レンズ４８Ａを通してプラズマ発光Ｒ２Ａを撮像する。これにより、カラーカメラ４６Ａは、ストリートＣ（往路）の中抜き加工が行われている間、第２集光レンズ４０Ａを通して各加工点ＳＰ２で発生しているプラズマ６９（図９参照）を撮影する。カラーカメラ４６Ａにより撮影された各加工点ＳＰ２（プラズマ６９）の撮影画像Ｄ２Ａ（画像データ）は、カラーカメラ４６Ａから制御装置３０へ出力される。

【0075】

カラーカメラ４６Ｂは、分岐光路ＢＰ３上に配置されており、第２結像レンズ４８Ｂを通してプラズマ発光Ｒ２Ａを撮像する。これにより、カラーカメラ４６Ｂは、ストリートＣ（復路）の中抜き加工が行われている間、第２集光レンズ４０Ｂを通して各加工点ＳＰ２で発生しているプラズマ６９（図９参照）を撮影する。カラーカメラ４６Ｂにより撮影された各加工点ＳＰ２（プラズマ６９）の撮影画像Ｄ２Ｂ（画像データ）は、カラーカメラ４６Ｂから制御装置３０へ出力される。

【0076】

なお、第１実施形態ではレーザ加工中（加工送り中）にカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂによる撮影を行う場合に、撮像素子の露光時間を短くしてストリートＣが静止しているような画像を取得する。

【0077】

［第１実施形態の制御装置］
図７は、第１実施形態の制御装置３０の機能ブロック図である。図７に示すように、制御装置３０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３０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。

【0078】

制御装置３０には、既述の第１レーザ光源２２Ａ、第２レーザ光源２２Ｂ、顕微鏡２６、相対移動機構２８、照明光源４１、及びカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの他に、記憶部３１及び操作部４９が接続されている。記憶部３１には、制御装置３０の制御プログラム（図示は省略）の他に、後述の対応情報７１が記憶されている。操作部４９は、キーボード、マウス、操作パネル、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。

【0079】

制御装置３０は、記憶部３１に記憶されている不図示の制御プログラムを実行することで、アライメント検出部５０、レーザ加工制御部５２、撮影制御部５４、色情報取得部５６、対応情報取得部５８、組成判別部６０、加工良否判別部６２、及び報知部６４として機能する。なお、制御装置３０の「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。

【0080】

アライメント検出部５０は、顕微鏡２６及び相対移動機構２８を制御することで、ウェーハ１２上での各ストリートＣの位置を検出するアライメント検出を行う。例えばアライメント検出部５０は、最初に相対移動機構２８を駆動して、ウェーハ１２の所定のアライメント基準に対する顕微鏡２６の位置調整を実行する。次いで、アライメント検出部５０は、顕微鏡２６による所定のアライメント基準の撮影を実行させることで、顕微鏡２６からアライメント基準の撮影画像を取得する。そして、アライメント検出部５０は、アライメント基準の撮影画像に基づき、公知の方法で各ストリートＣの位置の検出、すなわちアライメント検出を行う。

【0081】

レーザ加工制御部５２は、アライメント検出部５０によるアライメント検出結果に基づき、第１レーザ光源２２Ａ、第２レーザ光源２２Ｂ、相対移動機構２８、及び接続切替素子３６を制御して、ストリートＣごとのレーザ加工（縁切り加工、中抜き加工）を実行する。

【0082】

具体的にはレーザ加工制御部５２は、アライメント検出部５０の検出結果に基づき、相対移動機構２８を駆動してストリートＣ（往路及び復路）の加工開始位置に対するレーザヘッド２４の第１集光レンズ３８の光軸の位置合わせ（アライメント）を行う。

【0083】

次いで、レーザ加工制御部５２は、接続切替素子３６を駆動して、ストリートＣ（往路）のレーザ加工を行う場合には第２レーザ光Ｌ２を出射するレンズを第２集光レンズ４０Ａに切り替え、逆にストリートＣ（復路）のレーザ加工を行う場合には第２レーザ光Ｌ２を出射するレンズを第２集光レンズ４０Ｂに切り替える。

【0084】

そして、レーザ加工制御部５２は、第１レーザ光源２２Ａ及び第２レーザ光源２２Ｂからレーザ光ＬＡ，ＬＢを出射させる。また、レーザ加工制御部５２は、相対移動機構２８を駆動して、ストリートＣ（往路）のレーザ加工を行う場合にはウェーハ１２に対してレーザヘッド２４を往路方向側ＸＡに相対移動させ、ストリートＣ（復路）のレーザ加工を行う場合にはウェーハ１２に対してレーザヘッド２４を復路方向側ＸＢに相対移動させる。これにより、縁切り加工による２条の縁切り溝１８の形成と中抜き加工による中抜き溝１９の形成とが間隔を空けて同時に実行される（図５及び図６参照）。以下、レーザ加工制御部５２は、ストリートＣごとに上述の処理を繰り返し実行する。

【0085】

撮影制御部５４は、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂを制御して、一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８、図８参照）及び各加工点ＳＰ２（プラズマ６９、図９参照）の撮影を制御する。具体的には、撮影制御部５４は、ストリートＣ（往路）のレーザ加工中に、カラーカメラ４５による短露光時間でのプラズマ発光Ｒ１Ａの撮像と、カラーカメラ４６Ａによる短露光時間でのプラズマ発光Ｒ２Ａの撮像とを繰り返し行う。これにより、ストリートＣ（往路）のレーザ加工中に、カラーカメラ４５による一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８）の撮影及び撮影画像Ｄ１の出力と、カラーカメラ４６Ａによる各加工点ＳＰ２（プラズマ６９）の撮影及び撮影画像Ｄ２Ａの出力と、が繰り返し実行される。

【0086】

さらに、撮影制御部５４は、ストリートＣ（復路）のレーザ加工中に、カラーカメラ４５による短露光時間でのプラズマ発光Ｒ１Ａの撮像と、カラーカメラ４６Ｂによる短露光時間でのプラズマ発光Ｒ２Ａの撮像とを継続して行う。これにより、ストリートＣ（復路）のレーザ加工中に、カラーカメラ４５による一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８、図８参照）の撮影及び撮影画像Ｄ１の出力と、カラーカメラ４６Ｂによる各加工点ＳＰ２（プラズマ６９、図９参照）の撮影及び撮影画像Ｄ２Ｂの出力と、が繰り返し実行される。

【0087】

図８は、一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８）の撮影画像Ｄ１の一例を示した図である。図９は、各加工点ＳＰ２（プラズマ６９）の撮影画像Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂの一例を示した図である。図８に示すように、撮影画像Ｄ１には、一対の加工点ＳＰ１ごとに発生するプラズマ６８の像が含まれる。プラズマ６８は、レーザ加工により一対の加工点ＳＰ１において発生するプルーム（蒸気）が第１レーザ光Ｌ１により加熱されることで発生する。撮影画像Ｄ１はカラー画像であるので、撮影画像Ｄ１から一対の加工点ＳＰ１ごとに発生するプラズマ６８の色情報を判別可能である。

【0088】

図９に示すように、撮影画像Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂには、複数の加工点ＳＰ２ごとに発生するプラズマ６９の像が複数含まれる。各プラズマ６９は、レーザ加工により加工点ＳＰ２にごとに発生するプルームが第２レーザ光Ｌ２により加熱されることで発生する。撮影画像Ｄ２もカラー画像であるので、撮影画像Ｄ２から加工点ＳＰ２ごとに発生するプラズマ６９の色情報を判別可能である。

【0089】

図７に戻って、色情報取得部５６は、ストリートＣ（往路）のレーザ加工中には、カラーカメラ４５から撮影画像Ｄ１が出力されるごとに撮影画像Ｄ１から一対の加工点ＳＰ１ごとにプラズマ６８の色情報を取得する。また同時に色情報取得部５６は、カラーカメラ４６Ａから撮影画像Ｄ２Ａが出力されるごとに撮影画像Ｄ２Ａから加工点ＳＰ２ごとにプラズマ６９の色情報を取得する。

【0090】

具体的には色情報取得部５６は、撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ内の各画素の輝度値を比較して輝度値が所定閾値以上の画素を選択することで撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ内からプラズマ６８，６９の領域を検出する。次いで、色情報取得部５６は、検出した領域内の画素の色情報に基づき、プラズマ６８，６９の色情報を決定する。なお、色情報取得部５６は、プラズマ６８，６９の像内に互いに色が異なる複数の領域が存在している場合には、プラズマ６８，６９の複数色の色情報を取得する。

【0091】

また、色情報取得部５６は、ストリートＣ（復路）のレーザ加工中には、カラーカメラ４５から撮影画像Ｄ１が出力されるごとに撮影画像Ｄ１から一対の加工点ＳＰ１ごとにプラズマ６８の色情報を取得し、カラーカメラ４６Ｂから撮影画像Ｄ２Ｂが出力されるごとに撮影画像Ｄ２Ｂから加工点ＳＰ２ごとにプラズマ６９の色情報を取得する。

【0092】

そして、色情報取得部５６は、撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ又は撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ｂからプラズマ６８，６９の色情報を取得するごとに、プラズマ６８，６９の色情報を組成判別部６０に逐次出力する。

【0093】

対応情報取得部５８は、ストリートＣ（往路及び復路）のレーザ加工の開始前に、記憶部３１から対応情報７１を取得して、この対応情報７１を組成判別部６０へ出力する。

【0094】

対応情報７１は、シリコン及び銅などのウェーハ１２（構造物１７を含む）の組成の種類と、組成の種類ごとの色情報とを対応付けたものである。ここで、レーザ加工により各加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９のプラズマスペクトルは各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に含まれる元素の種類及び量を示しており、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成に応じてプラズマ６８，６９の波長ごとの光強度が変化する。その結果、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成に応じてプラズマ６８，６９の色が変化する。

【0095】

具体的には、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２にシリコンのみしか残っていない場合と、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に構造物１７の残渣が残っている場合とでは、プラズマ６８，６９の色が異なる。また、構造物１７の残渣量に応じてもプラズマ６８，６９の色が変化する。従って、プラズマ６８，６９の色情報と、構造物１７を含むウェーハ１２の組成の種類とを対応付けた対応情報７１を予め生成しておくことで、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９の色情報から各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別（推定）可能である。

【0096】

対応情報７１は、レーザ加工装置１０により既知のサンプル、例えばシリコンのみ、シリコン及び構造物１７、或いは試験用のウェーハ１２のストリートＣなどをレーザ加工する基準加工を行いながら、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２で発生するプラズマ６８，６９の色情報を観測することで生成可能である。

【0097】

組成判別部６０は、ストリートＣ（往路及び復路）のレーザ加工中に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別（推定）する。組成判別部６０は、色情報取得部５６から各加工点ＳＰ１，ＳＰ２でのプラズマ６８，６９の色情報が入力されるごとに、対応情報取得部５８から入力された対応情報７１を参照して各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別する。これにより、レーザ加工中に加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成の判別を並行して実行可能である。

【0098】

加工良否判別部６２は、分岐光学素子３５Ａにより分岐された複数の第２レーザ光Ｌ２を用いて行う中抜き加工（レーザ加工）の良否を判別する。具体的には加工良否判別部６２は、加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色情報と、対応情報７１とに基づき、中抜き加工の良否を判別する。

【0099】

図１０は、加工良否判別部６２が中抜き加工を「良好」と判別する場合の一例を示した図である。図１１及び図１２は、加工良否判別部６２が中抜き加工を「不良」と判別する場合の一例を示した図である。なお、図１０から図１２では、分岐光学素子３５Ａにより５分岐された第２レーザ光Ｌ２よりストリートＣ（往路）の中抜き加工を行う場合を例に挙げて説明を行う。

【0100】

図１０に示すように、加工良否判別部６２は、色情報取得部５６が取得した加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色情報に基づき、対応情報７１を参照して、加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色を比較する。そして、加工良否判別部６２は、最も先行（図中左側）する加工点ＳＰ２でのプラズマ６９の色が構造物１７の残渣有を示す色であり、且つ最も後行（図中右側）する加工点ＳＰ２でのプラズマ６９の色がシリコンのみを示す色であり、さらに前者から後者に向かってプラズマ６９の色が次第に変化する場合には、中抜き加工が良好であると判別する。

【0101】

図１１に示すように、加工良否判別部６２は、最も後行する加工点ＳＰ２でのプラズマ６９の色が構造物１７の残渣有を示す色である場合には、中抜き加工が不良であると判別する。これにより、構造物１７の残渣が発生する加工不良を判別可能である。

【0102】

また、図１２に示すように、加工良否判別部６２は、最も先行する加工点ＳＰ２の次の加工点ＳＰ２、すなわち図中左側から２番目（３番目でも同様）の加工点ＳＰ２でのプラズマ６９の色がシリコンのみを示す色である場合にも、中抜き加工が不良であると判別する。これにより、第２レーザ光Ｌ２の強度が強すぎることで発生する加工不良（ウェーハ１２の抗折強度悪化）を判別可能である。

【0103】

なお、加工良否判別部６２により中抜き加工の良否を判別する方法は上述の方法に限定されるものではなく、例えば、上述の組成判別部６０による加工点ＳＰ２ごとの組成判別結果に基づき中抜き加工の良否を判別してもよい。この場合には加工良否判別部６２は、最も先行する加工点ＳＰ２から最も後行する加工点ＳＰ２に向かって次第に構造物１７の残渣量が減少し、且つ最も後行する加工点ＳＰ２で構造物１７の残渣量がゼロ（略ゼロを含む）になる場合には、中抜き加工が良好であると判別する（図１０参照）。また、加工良否判別部６２は、最も後行する加工点ＳＰ２でも構造物１７の残渣が発生している場合（図１１参照）、或いは上述の２番目の加工点ＳＰ２で構造物１７の残渣量がゼロになっている場合には（図１２参照）、中抜き加工が不良であると判別する。

【0104】

また、加工良否判別部６２は、対応情報７１を参照することなく、各加工点ＳＰ２のプラズマ６９の色（色変化パターン）のみに基づいて中抜き加工の良否を判別することも可能である。例えば、加工良否判別部６２は、既述の図１０に示したように加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色が次第する場合には中抜き加工が良好であると判定する。一方、加工良否判別部６２は、既述の図１１に示したように加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色変化が僅かであったり、既述の図１２に示したように上述の２番目の加工点ＳＰ２でプラズマ６９の色が急激に変化したりする場合には、中抜き加工が不良であると判別する。

【0105】

図７に戻って、報知部６４は、中抜き加工が不良であると加工良否判別部６２が判別した場合に、不図示のモニタに警告情報を表示、不図示のスピーカからの警告情報の音声出力、或いはこれらの組み合わせを実行する。

【0106】

［第１実施形態のレーザ加工装置の作用］
図１３は、第１実施形態のレーザ加工装置１０によるウェーハ１２の各ストリートＣ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１４は、本発明のレーザ加工方法に係る、図１３中の組成判別処理の流れを示すフローチャートである。なお、対応情報７１については事前に既述の基準加工を行うことで記憶部３１に記憶されているものとする。

【0107】

図１３に示すように、レーザ加工装置１０の電源がＯＮされると、対応情報取得部５８が記憶部３１から対応情報７１を取得して、この対応情報７１を組成判別部６０へ出力する（ステップＳ１）。なお、対応情報７１の取得タイミングは、後述のステップＳ５（レーザ加工開始）の前であれば特に限定されない。

【0108】

次いで、加工対象のウェーハ１２がテーブル２０に保持されると、アライメント検出部５０が相対移動機構２８を駆動して、ウェーハ１２に対して顕微鏡２６をウェーハ１２のアライメント基準（図示は省略）を撮影可能な位置まで相対移動させた後、顕微鏡２６によるアライメント基準の撮影を実行させる。そして、アライメント検出部５０は、顕微鏡２６により撮影されたアライメント基準の撮影画像に基づき、ウェーハ１２の各ストリートＣの位置を検出するアライメント検出を行う（ステップＳ２）。

【0109】

アライメント検出が完了すると、レーザ加工制御部５２が、アライメント検出部５０の検出結果に基づき相対移動機構２８を駆動して、ストリートＣ（往路）の加工開始位置に対するレーザヘッド２４の第１集光レンズ３８の光軸の位置合わせ（アライメント）を行う（ステップＳ３）。

【0110】

また、レーザ加工制御部５２は、接続切替素子３６を駆動して、第２レーザ光Ｌ２を出射するレンズを第２集光レンズ４０Ａに切り替える（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３及びステップＳ４については逆の順番で実行或いは同時に実行してもよい。

【0111】

ステップＳ３，Ｓ４が完了すると、レーザ加工制御部５２は、ストリートＣ（往路）のレーザ加工を開始する（ステップＳ５）。最初にレーザ加工制御部５２は、第１レーザ光源２２Ａからレーザ光ＬＡを出射させる。これにより、第１光形成素子３２を経て第１集光レンズ３８から２本の第１レーザ光Ｌ１が出射され、２本の第１レーザ光Ｌ１がストリートＣ（往路）上の加工開始位置に集光される。

【0112】

次いで、レーザ加工制御部５２は、相対移動機構２８を駆動してウェーハ１２に対してレーザヘッド２４を往路方向側ＸＡに相対移動させると共に、第２集光レンズ４０Ａの光軸が上述の加工開始位置に到達するのに応じて第２レーザ光源２２Ｂからレーザ光ＬＢを出射させる。これにより、第２光形成素子３４、分岐光学素子３５Ａ、及び接続切替素子３６を経て第２集光レンズ４０Ａから各第２レーザ光Ｌ２が出射され、各第２レーザ光Ｌ２が加工開始位置に集光される。

【0113】

引き続きレーザ加工制御部５２は、相対移動機構２８を駆動して、ウェーハ１２に対してレーザヘッド２４を往路方向側ＸＡに相対移動させる（ステップＳ６）。これにより、図３及び図５に示したように、ストリートＣ（往路）に沿って、縁切り加工による２条の縁切り溝１８の形成と中抜き加工による中抜き溝１９の形成とが間隔を空けて同時に実行される。

【0114】

また、レーザ加工開始に合わせて組成判別処理が開始する（ステップＳ７）。

【0115】

図１４に示すように、撮影制御部５４が、カラーカメラ４５によるプラズマ発光Ｒ１Ａの撮像と、カラーカメラ４６Ａによるプラズマ発光Ｒ２Ａの撮像と、を開始させる。これにより、レーザ加工中に、カラーカメラ４５による一対の加工点ＳＰ１（プラズマ６８）の撮影と、カラーカメラ４６Ａによる各加工点ＳＰ２（プラズマ６９）の撮影と、が実行される（ステップＳ７Ａ、本発明の撮影ステップに相当）。

【0116】

次いで、色情報取得部５６が、カラーカメラ４５からの撮影画像Ｄ１の取得と、カラーカメラ４６Ａからの撮影画像Ｄ２Ａの取得と、を実行する（ステップＳ７Ｂ）。そして、色情報取得部５６が、撮影画像Ｄ１から一対の加工点ＳＰ１ごとにプラズマ６８の色情報を取得すると共に、撮影画像Ｄ２Ａから加工点ＳＰ２ごとにプラズマ６９の色情報を取得して、プラズマ６８，６９の色情報を組成判別部６０へ出力する（ステップＳ７Ｃ、本発明の色情報取得ステップに相当）。

【0117】

一対の加工点ＳＰ１ごとのプラズマ６８の色情報及び加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色情報の入力を受けた組成判別部６０は、ステップＳ１で取得した対応情報７１を参照して各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別する（ステップＳ７Ｄ、本発明の組成判別ステップに相当）。これにより、レーザ加工装置１０に分光光度計を設けることなく、既存の設備を利用して、レーザ加工中に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に構造物１７の残渣が存在するか否かを判別可能である。

【0118】

また、加工良否判別部６２が、色情報取得部５６が取得した加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色情報に基づき、対応情報７１を参照して、既述の図１０から図１２で説明したように中抜き加工の良否を判別する（ステップＳ７Ｅ）。

【0119】

そして、中抜き加工が不良であると加工良否判別部６２が判定した場合には（ステップＳ７ＦでＹＥＳ）、報知部６４が、不図示のモニタ及びスピーカ等を利用して警告情報の報知を行う（ステップＳ７Ｇ）。これにより、オペレータに対してレーザ加工（中抜き加工）の加工条件の見直しを促すことができるので、ウェーハ１２の全体での中抜き加工の不良の発生を防止可能である。

【0120】

図１３に戻って、ストリートＣ（往路）のレーザ加工が完了するまで、既述のステップＳ６及びステップＳ７の処理が繰り返し実行される（ステップＳ８でＮＯ）。これにより、ストリートＣ（往路）のレーザ加工の間、カラーカメラ４５，４６Ａによる各加工点ＳＰ１，ＳＰ２（プラズマ６８，６９）の撮影と、色情報取得部５６によるプラズマ６８，６９の色情報の取得と、組成判別部６０による各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別と、加工良否判別部６２による中抜き加工の良否の判別と、が繰り返し実行される。また、中抜き加工に不良が発生した場合には報知部６４による警告情報の報知が実行される。

【0121】

レーザ加工制御部５２は、一対の加工点ＳＰ１がストリートＣ（往路）の加工終了位置に到達するのに応じて第１レーザ光源２２Ａからのレーザ光ＬＡの出射を停止させ、次いで各加工点ＳＰ２が加工終了位置に到達するのに応じて第２レーザ光源２２Ｂからのレーザ光ＬＢの出射を停止させると共に相対移動機構２８の駆動を停止させる。これにより、ストリートＣ（往路）のレーザ加工が完了する（ステップＳ８でＹＥＳ）。

【0122】

レーザ加工制御部５２は、ストリートＣ（往路）のレーザ加工が完了すると、相対移動機構２８を駆動して、第１集光レンズ３８の光軸と、次のストリートＣ（復路）の加工開始位置との位置合わせを行う（ステップＳ９でＹＥＳ、ステップＳ３）。また、レーザ加工制御部５２は、接続切替素子３６を駆動して第２レーザ光Ｌ２を出射するレンズを第２集光レンズ４０Ｂに切り替える（ステップＳ４）。

【0123】

そして、既述のステップＳ５からステップＳ８の処理が繰り返し実行される。これにより、ストリートＣ（復路）のレーザ加工が行われる間、カラーカメラ４５，４６Ｂによる各加工点ＳＰ１，ＳＰ２（プラズマ６８，６９）の撮影と、色情報取得部５６によるプラズマ６８，６９の色情報の取得と、組成判別部６０による各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別と、加工良否判別部６２による中抜き加工の良否の判別と、が繰り返し実行される。また、中抜き加工に不良が発生した場合には報知部６４による警告情報の報知が実行される。

【0124】

以下同様に、Ｘ方向に平行な全てのストリートＣ（往路及び復路）ごとに、既述のステップＳ３からステップＳ８までの処理が繰り返し実行される。次いで、レーザ加工制御部５２は、相対移動機構２８を駆動してテーブル２０を９０°回転させることにより、ウェーハ１２上でＹ方向に平行な残りの各ストリートＣをＸ方向に平行にする。そして、上述の一連の処理が繰り返し実行される。これにより、格子状の各ストリートＣに沿ってレーザ加工が実行される（ステップＳ９でＮＯ）。

【0125】

以上のように第１実施形態では、レーザ加工中に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を行い、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂから各加工点ＳＰ１，ＳＰ２でのプラズマ６８，６９の色情報を取得することで、プラズマ６８，６９の色情報に基づき各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を判別可能である。これにより、レーザ加工装置１０に分光光度計を設けることなく、レーザ加工中に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に構造物１７の残渣が存在するか否かを判別可能である。その結果、レーザ加工中に構造物１７が除去されているか否かを低コストで確認することができる。

【0126】

また、分光光度計を用いた場合には、加工点ＳＰ２ごとにプラズマ６９のスペクトルのＸＹ平面分布を検出することができないので、加工点ＳＰ２ごとの組成を区別して判別することが困難であるが、第１実施形態では加工点ＳＰ２ごとに撮影、及びプラズマ６９の色情報の取得を行うため、加工点ＳＰ２ごとの組成を個別に判別可能である。

【0127】

［第２実施形態］
図１５は、第２実施形態のレーザ加工装置１０のレーザヘッド２４の要部を示した概略図である。上記第１実施形態で説明したように、カラーカメラ４５はプラズマ発光Ｒ１Ａ及び第１レーザ反射光Ｒ１Ｂのうちでプラズマ発光Ｒ１Ａのみを撮像し、カラーカメラ４６Ａ，４６Ｂはプラズマ発光Ｒ２Ａ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂのうちでプラズマ発光Ｒ２Ａのみを撮像することが好ましい。そこで、第２実施形態のレーザ加工装置１０では、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂに入射する光の波長域を制限する。

【0128】

なお、第２実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザヘッド２４の分岐光路ＢＰ１の途中にフィルタ７５が配置され、分岐光路ＢＰ２の途中にフィルタ７６Ａが配置され、さらに分岐光路ＢＰ３の途中にフィルタ７６Ｂが配置されており、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。

【0129】

フィルタ７５，７６Ａ，７６Ｂは、ストリートＣの材料であるシリコンをプラズマ化させた場合に発生する波長域の光、及び構造物１７をプラズマ化させた場合に発生する波長域の光のみを透過する。なお、フィルタ７５，７６Ａ，７６Ｂとしては、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂが各加工点ＳＰ１，ＳＰ２のカラー撮影を行うため、赤色波長域、緑色波長域、及び青色波長域の光を透過可能なマルチバンドパスフィルタが用いられる。

【0130】

このように分岐光路ＢＰ１～ＢＰ３の途中にフィルタ７５，７６Ａ，７６Ｂを設けることで、ノイズ光（第１レーザ反射光Ｒ１Ｂ及び第２レーザ反射光Ｒ２Ｂ）がフィルタ７５，７６Ａ，７６Ｂで遮断される。このため、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂが、構造物１７を含むウェーハ１２の組成に対応した特定の波長域の光のみを選択的に撮像することができる。その結果、撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂから取得したプラズマ６８，６９の色情報から各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成を正確に判別することできる。これにより、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２がシリコンのみで構成されているか、或いは構造物１７の残渣があるのかを正確に判別可能である。

【0131】

［第３実施形態］
図１６は、第３実施形態のレーザ加工装置１０のブロック図である。上記各実施形態では、各ストリートＣの全領域においてカラーカメラ４５，４６Ｂによる各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影と、色情報取得部５６によるプラズマ６８，６９の色情報の取得と、組成判別部６０による各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別と、加工良否判別部６２による中抜き加工の良否の判別と、を実行している。この際に、構造物１７はストリートＣの全領域に亘って形成されてはいない。このため、ストリートＣの中で構造物１７が形成されていない領域（以下、構造物非形成領域という）では、構造物１７の残渣は発生せず、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別及び中抜き加工の良否判定を行う必要性は低い。

【0132】

そこで、図１６に示すように第３実施形態のレーザ加工装置１０では、ストリートＣの中で構造物１７が形成されている領域（以下、構造物形成領域という）のみで各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別及び中抜き加工の良否判定を行う。なお、第３実施形態のレーザ加工装置１０は、制御装置３０が位置情報取得部５３として機能し、且つ記憶部３１に位置情報７８が記憶されている点を除けば上記各実施形態のレーザ加工装置１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0133】

位置情報取得部５３は、ストリートＣ（往路及び復路）のレーザ加工の開始前に、記憶部３１から位置情報７８を取得して、この位置情報７８を撮影制御部５４へ出力する。

【0134】

位置情報７８は、ウェーハ１２の各ストリートＣ上に設けられている構造物１７の位置（例えばアライメント基準を原点とする位置座標）を示すものであり、予め各ストリートＣ上の構造物１７の位置を実測して生成される。なお、位置情報７８を、ウェーハ１２の設計データ、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）データに基づき生成してもよい。

【0135】

第３実施形態の撮影制御部５４は、位置情報取得部５３から取得した位置情報７８に基づき、ストリートＣ上で構造物形成領域のレーザ加工中にのみ、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂによる短露光時間での各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を繰り返し実行させる。

【0136】

図１７は、第３実施形態のレーザ加工装置１０によるウェーハ１２の各ストリートＣのレーザ加工処理の流れを示すフローチャートである。なお、対応情報７１及び位置情報７８については事前に記憶部３１に記憶されているものとする。

【0137】

図１７に示すように、レーザ加工装置１０の電源がＯＮされると、対応情報取得部５８が記憶部３１から対応情報７１を取得してこの対応情報７１を組成判別部６０へ出力すると共に、位置情報取得部５３が記憶部３１から位置情報７８を取得してこの位置情報７８を撮影制御部５４へ出力する（ステップＳ１Ａ）。以下、既述の図１３に示した第１実施形態と同様にステップＳ２からステップＳ６までの処理が実行される。

【0138】

第３実施形態の撮影制御部５４は、位置情報取得部５３から取得した位置情報７８に基づき、ストリートＣ上の構造物非形成領域のレーザ加工中には、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂを待機状態にする（ステップＳ６ＡでＮＯ）。

【0139】

そして、撮影制御部５４は、位置情報７８に基づき、ストリートＣ上の構造物形成領域のレーザ加工が開始されると（ステップＳ６ＡでＹＥＳ）、既述の図１４に示したように、カラーカメラ４５，４６Ａ（４６Ｂ）による各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を開始させる（ステップＳ７Ａ）。次いで、図１４に示した第１実施形態と同様に、ステップＳ７ＢからステップＳ７Ｇまでの処理が実行される。

【0140】

以下、構造物形成領域のレーザ加工中にのみステップＳ７の処理、すなわち各加工点ＳＰ１，ＳＰ２（プラズマ６８，６９）の撮影と、プラズマ６８，６９の色情報の取得と、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別と、中抜き加工の良否の判別と、が繰り返し実行される。また、中抜き加工に不良が発生した場合には報知部６４による警告情報の報知が実行される。なお、これ以降の処理の流れは既述の第１実施形態と同じであるので、具体的な説明は省略する。

【0141】

以上のように第３実施形態では、ストリートＣ上の構造物形成領域のレーザ加工中にのみ各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の組成判別及び中抜き加工の良否判定を行うようにしたので、構造物非形成領域のレーザ加工中には上述の組成判別及び良否判定を省略することができる。これにより、レーザ加工中の不要な撮影及び演算処理を省略することができる。

【0142】

［第４実施形態］
次に、第４実施形態のレーザ加工装置１０について説明を行う。上記第３実施形態では、ストリートＣ上の構造物形成領域のレーザ加工中にのみカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂによる各加工点ＳＰ１，ＳＰ２（プラズマ６８，６９）の撮影を実行しているが、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの撮像素子の露光時間は短時間に設定されている。このため、第３実施形態では、構造物形成領域が各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に到達するタイミングを正確に検出し、このタイミングでカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂによる各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を開始させる必要がある。

【0143】

そこで、第４実施形態のレーザ加工装置１０では、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの露光制御（露光時間）を第３実施形態とは異ならせることで、上述のタイミングを正確に検出することを不要にしている。以下、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの中で加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９を撮影するカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの露光制御を例に挙げて具体的に説明する。

【0144】

なお、第４実施形態のレーザ加工装置１０は、撮影制御部５４によるカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの露光制御が異なる点を除けば、上記第３実施形態のレーザ加工装置１０と基本的に同じ構成である。このため、上記各実施形態と機能又は構成上同一のものについては同一符号を付してその説明は省略する。

【0145】

図１８は、第４実施形態のレーザ加工装置１０のカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの露光制御を説明するための説明図である。図１８に示すように、第４実施形態の撮影制御部５４は、位置情報取得部５３が取得した位置情報７８に基づき、少なくともストリートＣ上の構造物形成領域が各加工点ＳＰ２を通過する間、カラーカメラ４６Ａ，４６Ｂ（撮像素子）の露光が継続するようにカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの露光時間を長く設定する。

【0146】

具体的には撮影制御部５４は、位置情報７８に基づき、ストリートＣ上の構造物形成領域のレーザ加工前、すなわち構造物形成領域が各加工点ＳＰ２に到達するよりも前のタイミング（図中の矢印Ｅ１参照）でカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの撮像素子の露光を開始させる。そして、撮影制御部５４は、位置情報７８に基づき、構造物形成領域のレーザ加工後、すなわち構造物形成領域が各加工点ＳＰ２を通過した後のタイミング（図中の矢印Ｅ２参照）でカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの撮像素子による撮像、すなわち撮影画像Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂの出力を実行させる。

【0147】

カラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの露光時間を長く設定することで、少なくとも構造物形成領域が各加工点ＳＰ２を通過する間の加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色情報はカラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの撮像素子に蓄積される。このため、撮影画像Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ内の加工点ＳＰ２ごとのプラズマ６９の色は、構造物形成領域のレーザ加工中の加工点ＳＰ２ごとの組成を反映した色となり、さらに、加工点ＳＰ２ごとの組成が異なれば互いに異なる色になる。これにより、上記各実施形態と同様に、色情報取得部５６が撮影画像Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂから取得した各加工点ＳＰ２のプラズマ６９の色情報に基づき、組成判別部６０が加工点ＳＰ２ごとの組成判別を行ったり、加工良否判別部６２が中抜き加工の良否判別を行ったりすることができる。

【0148】

なお、図１８では、カラーカメラ４６Ａ，４６Ｂの露光制御について説明したが、カラーカメラ４５の露光制御についても同様である。撮影制御部５４は、少なくともストリートＣ上の構造物形成領域が一対の加工点ＳＰ１を通過する間、カラーカメラ４５の露光が継続するようにカラーカメラ４５の露光時間を長く設定する。

【0149】

以上のように第４実施形態では、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの露光時間を長くすることで、上記第３実施形態にように構造物形成領域が各加工点ＳＰ１，ＳＰ２に到達するタイミングを正確に検出してこのタイミングで各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を行う必要がなくなる。その結果、第４実施形態では、第３実施形態よりも各加工点ＳＰ１，ＳＰ２の撮影を簡単に実行することができる。

【0150】

［その他］
図１９は、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂの変形例を説明するための説明図である。上記各実施形態では、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂとして単板式カラーカメラ（例えばベイヤー式カラーカメラ）を例に挙げて説明したが、図１９に示すように、カラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂとして３板式カラーカメラを用いてよい。この場合にカラーカメラ４５，４６Ａ，４６Ｂは、ダイクロイックミラー９０，９２（ダイクロイックプリズムでも可）、及びモノクロカメラ９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂにより構成される。

【0151】

ダイクロイックミラー９０は、例えば、赤色波長域の光を反射し、他の波長域の光を透過する。ダイクロイックミラー９２は、例えば、緑色波長域の光を反射し、他の波長域の光を透過する。

【0152】

モノクロカメラ９４Ｒは、ダイクロイックミラー９０により反射された赤色波長域の光を撮像する。モノクロカメラ９４Ｇは、ダイクロイックミラー９２により反射された緑色波長域の光を撮像する。モノクロカメラ９４Ｂは、ダイクロイックミラー９２を透過した光、すなわち青色波長域の光を撮像する。そして、不図示の画像処理部が、各モノクロカメラ９４Ｒ，９４Ｇ，９４Ｂによりそれぞれ撮影されたモノクロ撮影画像に基づき、既述のカラーの撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂを生成する。なお、本発明の加工点ＳＰ１及びＳＰ２の撮影手段は、撮影画像Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂの色情報を判別可能に取得できればいかなる形態のものであっても良い。

【0153】

図２０は、縁切り加工及び中抜き加工で共通のレーザ光源２２を用いるレーザヘッド２４の変形例を示した図である。上記各実施形態のレーザヘッド２４には縁切り加工用の第１レーザ光源２２Ａ及び中抜き加工用の第２レーザ光源２２Ｂが設けられているが、図２０に示すように、第１レーザ光源２２Ａ及び第２レーザ光源２２Ｂの代わりに、レーザ光源２２及び分岐素子１００をレーザヘッド２４に設けてもよい。

【0154】

レーザ光源２２は、縁切り加工及び中抜き加工の双方に適した条件（波長、パルス幅、及び繰り返し周波数等）のレーザ光Ｌ０を分岐素子１００に向けて出射する。

【0155】

分岐素子１００は、例えばビームスプリッタ等が用いられる。分岐素子１００は、レーザ光源２２から出射されたレーザ光Ｌ０を２分岐させて、２分岐したレーザ光Ｌ０の一方を第１光形成素子３２へ出射すると共にレーザ光Ｌ０の他方を第２光形成素子３４へ出射する。これにより、上記各実施形態と同様に第１光形成素子３２から２本の第１レーザ光Ｌ１が出射され、且つ第２光形成素子３４から第２レーザ光Ｌ２が出射される。１種類のレーザ光源２２を設けるだけでよいのでレーザヘッド２４の小型化及び低コスト化が図れる。

【0156】

上記各実施形態では、第２レーザ光Ｌ２のみを加工送り方向（Ｘ方向）に複数分岐させているが、２本の第１レーザ光Ｌ１も加工送り方向（Ｘ方向）に複数分岐させてもよい。この場合に加工良否判別部６２は、中抜き加工の良否判別の方法と同様の方法を用いて、縁切り加工の良否判別を行う。

【0157】

上記各実施形態では、ストリートＣ（往路及び復路）に対してレーザヘッド２４を加工送り方向に沿って１回だけ相対移動させながらレーザ加工を行っているが、ストリートＣに対してレーザヘッド２４を相対的に１回以上往復移動させながらレーザ加工を行ってもよい。この場合には加工良否判別部６２は、レーザヘッド２４による１回の加工送り方向（往路、復路）に沿ったレーザ加工が行われるごと、或いは１往復動作のレーザ加工が行われるごとの各加工点ＳＰ１，ＳＰ２のプラズマ６８，６９の色情報を比較した結果に基づき、縁切り加工及び中抜き加工の良否を判別する。

【0158】

例えば加工良否判別部６２は、レーザヘッド２４の加工送り方向に沿ったレーザ加工が行われるごとに各加工点ＳＰ１，ＳＰ２のプラズマ６８，６９の色が次第に変化し、所定回数のレーザ加工後に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２でのプラズマ６８，６９の色がシリコンのみを示す色になった場合には、縁切り加工及び中抜き加工が良好であると判定する。また、加工良否判別部６２は、所定回数のレーザ加工後の各加工点ＳＰ１，ＳＰ２でのプラズマ６８，６９の色変化が僅かであったり、逆に各加工点ＳＰ１，ＳＰ２でのプラズマ６８，６９の色が急激に変化したりした場合には、縁切り加工及び中抜き加工が良好であると判定する。この場合には各レーザ光Ｌ１，Ｌ２を加工送り方向に分岐させることなく、加工良否判別部６２による判別を行うことができる。

【0159】

上記各実施形態では、ストリートＣ上の構造物形成領域では、そのＹ方向の全域に亘って構造物１７が形成されているが、Ｙ方向の一部の領域のみに構造物１７が形成されていてもよい。この場合に色情報取得部５６は、各加工点ＳＰ１，ＳＰ２のプラズマ６８，６９の色情報として複数色の色情報を取得する。

【0160】

上記各実施形態では、ストリートＣに対するレーザ加工として縁切り加工及び中抜き加工を実施しているが、通常の１種類のレーザ加工を行うレーザ加工装置（上記特許文献２参照）にも本発明を適用可能である。また、本発明のレーザ加工装置は、シリコン等の基板の表面にＬｏｗ－ｋ膜が形成されているウェーハ１２を加工対象とするものに限定されず、公知の各種ウェーハを加工対象とするものに適用可能である。

【符号の説明】

【0161】

１０ レーザ加工装置
１２ ウェーハ
１４ チップ
１６ デバイス
１７ 構造物
１８ 縁切り溝
１９ 中抜き溝
２０ テーブル
２２ レーザ光源
２２Ａ 第１レーザ光源
２２Ｂ 第２レーザ光源
２４ レーザヘッド
２６ 顕微鏡
２８ 相対移動機構
３０ 制御装置
３１ 記憶部
３２ 第１光形成素子
３３ ビームスプリッタ
３４ 第２光形成素子
３５ ビームスプリッタ
３５Ａ 分岐光学素子
３６ 接続切替素子
３７ ビームスプリッタ
３８ 第１集光レンズ
４０Ａ 第２集光レンズ
４０Ｂ 第２集光レンズ
４１ 照明光源
４２，４３Ａ，４３Ｂ ビームスプリッタ
４５，４６Ａ，４６Ｂ カラーカメラ（撮影手段）
４７ 第１結像レンズ
４８Ａ，４８Ｂ 第２結像レンズ
４９ 操作部
５０ アライメント検出部
５２ レーザ加工制御部
５３ 位置情報取得部
５４ 撮影制御部
５６ 色情報取得部
５８ 対応情報取得部
６０ 組成判別部
６２ 加工良否判別部
６４ 報知部
６８，６９ プラズマ
７１ 対応情報
７５ フィルタ
７６Ａ，７６Ｂ フィルタ
７８ 位置情報
９０，９２ ダイクロイックミラー
９４Ｂ，９４Ｇ，９４Ｒ モノクロカメラ
１００ 分岐素子
ＢＰ１，ＢＰ２，ＢＰ３ 分岐光路
Ｃ ストリート
Ｄ１，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ 撮影画像
Ｌ０ レーザ光
Ｌ１ 第１レーザ光
Ｌ２ 第２レーザ光
Ｌ３ 照明光
ＬＡ，ＬＢ レーザ光
ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３ 主光路
Ｒ１Ａ プラズマ発光
Ｒ１Ｂ 第１レーザ反射光
Ｒ２Ａ プラズマ発光
Ｒ２Ｂ 第２レーザ反射光
ＳＰ１，ＳＰ２ 加工点
ＸＡ 往路方向側
ＸＢ 復路方向側

【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】

【図18】

【図19】

【図20】