特開 2024-90773 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】P2024090773

(43)【公開日】2024-07-04

(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 20060101AFI20240627BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240627BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240627BHJP

   B23K 26/364 20140101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

B23K26/00 P

B23K26/53

B23K26/364

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022206871

(22)【出願日】2022-12-23

(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】新井 裕介

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AD02

4E168AE01

4E168CA00

4E168CA06

4E168CB03

4E168CB07

4E168DA02

4E168DA24

4E168DA32

4E168DA45

4E168HA02

4E168JA12

5F063AA48

5F063BA45

5F063CB06

5F063DD26

5F063DD27

5F063DD31

5F063DE11

5F063DE16

5F063DE23

5F063DE38

(57)【要約】

【課題】被加工物に対するレーザ加工の加工状態をリアルタイムで評価可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】被加工物（ワークＷ）に対してレーザヘッド１６を相対移動させつつレーザヘッド１６からレーザ光Ｌを被加工物に照射することで、被加工物のストリートＣＨ１，ＣＨ２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、レーザ加工により発生した音及び振動の少なくとも一方を繰り返し検出する検出センサ（マイクロフォン２０、ＡＥセンサ２２）と、レーザ加工中に、検出センサが少なくとも一方を検出するごとに、検出センサの検出信号に基づいてレーザ加工の加工状態を評価する評価部３８と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドからレーザ光を前記被加工物に照射することで、前記被加工物の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、前記レーザ加工により発生した音及び振動の少なくとも一方を検出する検出センサと、
前記レーザ加工中に、前記検出センサの検出信号に基づいて前記レーザ加工の加工状態を評価する評価部と、
を備えるレーザ加工装置。

【請求項2】

前記検出センサが、アコースティックエミッションセンサ及びマイクロフォンの少なくとも一方を含む請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記被加工物を保持する保持面を有するテーブルを備え、
前記マイクロフォンが前記保持面に保持されている前記被加工物に対向する位置に設けられ、前記アコースティックエミッションセンサが前記テーブルに設けられている請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記被加工物を保持する保持面を有するテーブルを備え、
前記検出センサが少なくとも前記アコースティックエミッションセンサを含み、
前記アコースティックエミッションセンサが前記テーブルに設けられている請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記テーブルの前記保持面がポーラス体で形成され、前記テーブルの前記保持面とは反対側の反対面が緻密体で形成されており、
前記アコースティックエミッションセンサが、前記反対面に設けられている請求項４に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記アコースティックエミッションセンサが、前記保持面に埋設されており、前記保持面に保持されている前記被加工物に当接する請求項４に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

前記レーザヘッドが、前記被加工物の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を前記被加工物に照射し、
前記レーザ加工が、前記ストリートに沿って前記被加工物の内部に単層又は複数層のレーザ加工領域を形成する内部集光加工であり、
前記評価部が、前記加工状態として、前記レーザ加工領域から伸展した亀裂の伸展状態を評価する請求項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8】

前記評価部が、前記レーザ加工領域が単層である場合には、前記伸展状態として、前記亀裂の伸展方向及び長さを評価する請求項７に記載のレーザ加工装置。

【請求項9】

前記評価部が、前記レーザ加工領域が複数層である場合には、前記伸展状態として、前記レーザ加工領域の層間の前記亀裂の接続状態を評価する請求項７に記載のレーザ加工装置。

【請求項10】

前記被加工物には複数の第１ストリートと複数の第２ストリートとが互いに交差して格子状に形成されており、
前記内部集光加工が、前記第１ストリートごとに前記第１ストリートに沿って前記被加工物の内部に前記レーザ加工領域を形成する第１内部集光加工と、前記第１内部集光加工の完了後に前記第２ストリートごとに前記第２ストリートに沿って前記被加工物の内部に前記レーザ加工領域を形成する第２内部集光加工と、を含み、
前記評価部が、前記第２内部集光加工中に前記第１ストリートと前記第２ストリートとの交点では、前記伸展状態として、前記第１内部集光加工により形成された前記レーザ加工領域から伸展した前記亀裂と、前記第２内部集光加工により形成された前記レーザ加工領域から伸展した前記亀裂との接続状態を評価する請求項７に記載のレーザ加工装置。

【請求項11】

前記レーザヘッドが前記被加工物の内部に集光点を合わせて前記レーザ光を前記被加工物に照射し、
前記レーザ加工が前記ストリートに沿って前記被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する内部集光加工であり、
前記被加工物の前記保持面に接する側の面を表面とし、前記被加工物の前記表面とは反対側の面を裏面とした場合に、前記評価部が、前記加工状態として、前記マイクロフォンの検出結果に基づいて前記レーザ加工領域から前記裏面に向けて伸展した亀裂の伸展状態を評価し、前記アコースティックエミッションセンサの検出結果に基づいて前記レーザ加工領域から前記表面に向けて伸展した亀裂の伸展状態を評価する請求項３に記載のレーザ加工装置。

【請求項12】

前記レーザ加工が、前記ストリートに沿って前記被加工物の表面に加工溝を形成する溝加工であり、
前記評価部が、前記加工状態として、前記加工溝の溶融状態を評価する請求項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13】

被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつ前記レーザヘッドからレーザ光を前記被加工物に照射することで、前記被加工物の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、前記レーザ加工により発生した音及び振動の少なくとも一方を検出する検出工程と、
前記レーザ加工中に、前記検出工程で検出した前記少なくとも一方の検出信号に基づいて前記レーザ加工の加工状態を評価する評価工程と、
を有するレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物をレーザ加工するレーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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

【0003】

例えば特許文献１及び特許文献２に記載のレーザ加工装置は、レーザ加工として、ウェーハの内部に集光点を合わせた状態でレーザ光をストリートに沿って照射して、ストリートに沿ってウェーハの内部に切断の起点となるレーザ加工領域を形成する内部集光加工を実行する。また、例えば特許文献３に記載のレーザ加工装置は、レーザ加工として、ウェーハの表面に集光点を合わせてレーザ光をストリートに沿って照射し、ストリートに沿ってウェーハの表面に加工溝（アブレーション溝又はレーザグルーブともいう）を形成する溝加工を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－００６５４８号公報

【特許文献2】特開２０２０－０８８０４０号公報

【特許文献3】特開２０２１－１９２９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１及び特許文献２に記載のレーザ加工装置によりウェーハの内部にレーザ加工領域を形成すると、そのレーザ加工領域からウェーハの厚さ方向に亀裂（クラックともいう）が伸展する。そして、この亀裂の伸展状態（長さ等）が適正であれば、後工程の割断工程においてウェーハが各デバイス（チップ）に適正に割断される。このため、亀裂の伸展状態が適正になるように内部集光加工の条件出しを実行する必要がある。この際に、従来では、サンプルウェーハに対して内部集光加工を実行して、このサンプルウェーハを割断して断面の亀裂を実際に確認する必要があった。或いは従来では、ウェーハの割断後に各デバイスを画像検査装置で検査することで、内部集光加工の加工状態（亀裂伸展状態）の異常の有無を確認していた。このように従来では、製品ウェーハの内部集光加工中にその加工状態の変化をリアルタイムで検出することができなかった。

【0006】

また、上記特許文献３に記載のレーザ加工装置によりウェーハの表面に加工溝を形成する場合には、レーザヘッドのレンズの汚れ及びレーザ光の出力変動等のコンディション変化が発生すると加工溝の加工品質の低下する場合がある。しかしながら、特許文献３に記載のレーザ加工装置においても、製品ウェーハの溝加工中にその加工状態の変化をリアルタイムで検出することができなかった。

【0007】

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

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工装置は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドからレーザ光を被加工物に照射することで、被加工物の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、レーザ加工により発生した音及び振動の少なくとも一方を検出する検出センサと、レーザ加工中に、検出センサの検出信号に基づいてレーザ加工の加工状態を評価する評価部と、を備える。

【0009】

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

【0010】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、検出センサが、アコースティックエミッションセンサ及びマイクロフォンの少なくとも一方を含む。これにより、レーザ加工により被加工物で発生した音をマイクロフォンで検出して、レーザ加工により被加工物で発生した振動（弾性波）をアコースティックエミッションセンサで検出することができる。

【0011】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、被加工物を保持する保持面を有するテーブルを備え、マイクロフォンが保持面に保持されている被加工物に対向する位置に設けられ、アコースティックエミッションセンサがテーブルに設けられている。これにより、レーザ加工により被加工物で発生した音をマイクロフォンで検出して、レーザ加工により被加工物で発生した振動（弾性波）をアコースティックエミッションセンサで検出することができる。

【0012】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、被加工物を保持する保持面を有するテーブルを備え、検出センサが少なくともアコースティックエミッションセンサを含み、アコースティックエミッションセンサがテーブルに設けられている。これにより、少なくともレーザ加工により被加工物で発生した振動（弾性波）をアコースティックエミッションセンサで検出することができる。

【0013】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、テーブルの保持面がポーラス体で形成され、テーブルの保持面とは反対側の反対面が緻密体で形成されており、アコースティックエミッションセンサが、反対面に設けられている。これにより、アコースティックエミッションセンサが、レーザ加工により被加工物で発生した振動（弾性波）を、テーブルを通して検出することができる。

【0014】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、アコースティックエミッションセンサが、保持面に埋設されており、保持面に保持されている被加工物に当接する。これにより、アコースティックエミッションセンサの検出精度（感度）を向上させることができる。

【0015】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザヘッドが、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射し、レーザ加工が、ストリートに沿って被加工物の内部に単層又は複数層のレーザ加工領域を形成する内部集光加工であり、評価部が、加工状態として、レーザ加工領域から伸展した亀裂の伸展状態を評価する。これにより、内部集光加工中に亀裂の伸展状態をリアルタイムで評価することができる。

【0016】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、評価部が、レーザ加工領域が単層である場合には、伸展状態として、亀裂の伸展方向及び長さを評価する。これにより、単層のレーザ加工領域の内部集光加工中に、亀裂の伸展方向及び長さをリアルタイムで評価することができる。

【0017】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、評価部が、レーザ加工領域が複数層である場合には、伸展状態として、レーザ加工領域の層間の亀裂の接続状態を評価する。これにより、複数層のレーザ加工領域の内部集光加工中に、レーザ加工領域の層間の亀裂の接続状態をリアルタイムで評価することができる。

【0018】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、被加工物には複数の第１ストリートと複数の第２ストリートとが互いに交差して格子状に形成されており、内部集光加工が、第１ストリートごとに第１ストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する第１内部集光加工と、第１内部集光加工の完了後に第２ストリートごとに第２ストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する第２内部集光加工と、を含み、評価部が、第２内部集光加工中に第１ストリートと第２ストリートとの交点では、伸展状態として、第１内部集光加工により形成されたレーザ加工領域から伸展した亀裂と、第２内部集光加工により形成されたレーザ加工領域から伸展した亀裂との接続状態を評価する。これにより、第２内部集光加工中に交点での亀裂の接続状態をリアルタイムで評価することができる。

【0019】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザヘッドが被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を被加工物に照射し、レーザ加工がストリートに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成する内部集光加工であり、被加工物の保持面に接する側の面を表面とし、被加工物の表面とは反対側の面を裏面とした場合に、評価部が、加工状態として、マイクロフォンの検出結果に基づいてレーザ加工領域から裏面に向けて伸展した亀裂の伸展状態を評価し、アコースティックエミッションセンサの検出結果に基づいてレーザ加工領域から表面に向けて伸展した亀裂の伸展状態を評価する。これにより、内部集光加工中に、レーザ加工領域から被加工物の表面に向けて伸展した亀裂の伸展状態と、レーザ加工領域から被加工物の裏面に向けて伸展した亀裂の伸展状態と、をリアルタイムで評価することができる。

【0020】

本発明の他の態様に係るレーザ加工装置において、レーザ加工が、ストリートに沿って被加工物の表面に加工溝を形成する溝加工であり、評価部が、加工状態として、加工溝の溶融状態を評価する。これにより、被加工物の溝加工中に加工溝の溶融状態をリアルタイムで評価することができる。

【0021】

本発明の目的を達成するためのレーザ加工方法は、被加工物に対してレーザヘッドを相対移動させつつレーザヘッドからレーザ光を被加工物に照射することで、被加工物の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、レーザ加工により発生した音及び振動の少なくとも一方を検出する検出工程と、レーザ加工中に、検出工程で検出した少なくとも一方の検出信号に基づいてレーザ加工の加工状態を評価する評価工程と、を有する。

【発明の効果】

【0022】

本発明は、被加工物に対するレーザ加工の加工状態をリアルタイムで評価可能である。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１実施形態のレーザ加工装置の概略図である。

【図2】レーザ加工装置による加工対象のウェーハの平面図である。

【図3】ウェーハの一部の断面図である。

【図4】テーブルに対する各ＡＥ（Acoustic Emission）センサの取付構造の変形例を示した図である。

【図5】制御装置の機能ブロック図である。

【図6】ウェーハの内部へのレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。

【図7】ウェーハの内部へのレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。

【図8】ウェーハの内部への複数層のレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。

【図9】ウェーハの内部への複数層のレーザ加工領域の形成を説明するための説明図である。

【図10】第１実施形態のレーザ加工装置によるウェーハの内部集光加工処理の流れを示すフローチャートである。

【図11】第１内部集光加工中における、図１０中のステップＳ５の流れを示すフローチャートである。

【図12】第２内部集光加工中における、図１０中のステップＳ５の流れを示すフローチャートである。

【図13】第１実施形態のレーザ加工装置の第１変形例を示した図である。

【図14】第１実施形態のレーザ加工装置の第２変形例を示した図である。

【図15】第２実施形態のレーザ加工装置の概略図である。

【図16】第２実施形態のレーザ加工装置によりウェーハに形成される加工溝の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態のレーザ加工装置１０の概略図である。図１に示すように、レーザ加工装置１０は、被加工物であるウェーハＷ（例えばシリコンウェーハ）を複数のチップ４（図２参照）に割断する割断プロセスの前工程として、ウェーハＷに対してレーザ加工である内部集光加工を施す。なお、図中のＸＹＺ方向は互いに直交し、このうちＸ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向（ウェーハＷの厚み方向）である。またθ方向は、Ｚ方向を回転軸とする回転方向である。

【0025】

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

【0026】

レーザ加工装置１０は、内部集光加工により、最初にストリートＣＨ１ごとにストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１（図６参照）を形成し、次いでストリートＣＨ２ごとにストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２（図６参照）を形成する。

【0027】

図１に戻って、レーザ加工装置１０は、テーブル１２（ＸＹＺθステージともいう）と、移動機構１４と、レーザヘッド１６と、赤外線カメラ１８と、マイクロフォン２０と、アコースティックエミッションセンサ（Acoustic Emissionセンサ）であるＡＥセンサ２２と、モニタ２４と、制御装置２６と、を備える。

【0028】

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

【0029】

テーブル１２は、２層構造で形成されている。具体的にはテーブル１２の保持面１２ａ側が、ウェーハＷの吸着保持を行うためにポーラスセラミック等のポーラス体１３Ａで形成されている。また、テーブル１２の保持面１２ａとは反対側の反対面１２ｂが、後述のＡＥセンサ２２を取り付けるために緻密体セラミック等の緻密体１３Ｂで形成されている。

【0030】

移動機構１４は、アクチュエータ及びモータ等により構成されており、後述の制御装置２６の下、テーブル１２をＸＹＺ方向に移動させたり、或いはテーブル１２をθ方向に回転させたりする。移動機構１４は、内部集光加工時にはテーブル１２をＸ方向（加工送り方向）に移動させる。なお、移動機構１４は、テーブル１２及びウェーハＷに対してレーザヘッド１６をＸＹＺθ方向に相対移動可能であれば特に限定されず、例えば、レーザヘッド１６を移動させてもよい。

【0031】

レーザヘッド１６は、テーブル１２のＺ方向上方側の位置（ウェーハＷの裏面に対向する位置）に配置されており、後述の制御装置２６により制御される。このレーザヘッド１６は、ウェーハＷの内部に集光点を合わせてレーザ光ＬをウェーハＷに向けて照射する。なお、このレーザヘッド１６の具体的な構成は公知技術（例えば上記特許文献１及び特許文献２参照）であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

【0032】

レーザ光Ｌの条件としては、例えば、光源が半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、波長が波長：１．１μｍ、レーザ光スポット断面積が３．１４×１０^－８ｃｍ^２、発振形態がＱスイッチパルス、繰り返し周波数が８０～１２０ｋＨｚ、パルス幅が１８０～２８０ｎｓ、出力が８Ｗである。

【0033】

赤外線カメラ１８は、レーザヘッド１６と一体（別体でも可）に設けられている。この赤外線カメラ１８は、ウェーハＷの内部集光加工前にはウェーハＷに形成されているアライメント基準を撮影して、このアライメント基準の撮影画像データを制御装置２６へ出力する。ここでいうアライメント基準とは、レーザ加工装置１０がウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を認識するための基準であり、例えば、ストリートＣＨ１，ＣＨ２、或いはアライメントマーク（図示は省略）等の公知の基準が用いられる。なお、アライメント基準は、赤外線カメラ１８で撮影可能であれば、ウェーハＷの内部、表面、及び裏面等の任意の位置に設けられていてもよい。

【0034】

マイクロフォン２０は、本発明の検出センサの一部を構成するものであり、ウェーハＷの裏面に対向する位置に設けられている。マイクロフォン２０は、制御装置２６の制御の下、レーザヘッド１６によるウェーハＷの内部集光加工中にウェーハＷで発生した音（ウェーハＷから空気を伝わる振動）を検出し、音検出信号を制御装置２６へ出力する。なお、マイクロフォン２０の数は、特に限定はされず、複数個であってもよい。

【0035】

ＡＥセンサ２２は、本発明の検出センサの一部を構成するものであり、テーブル１２の反対面１２ｂ（緻密体１３Ｂ）上に複数取り付けられており、反対面１２ｂに当接している。なお、図示は省略するが、各ＡＥセンサ２２と反対面１２ｂとの間にグリス等が塗布されていてもよい。また、反対面１２ｂに取り付けるＡＥセンサ２２の数は１個以上であれば特に限定はされない。各ＡＥセンサ２２は、制御装置２６の制御の下、レーザヘッド１６によるウェーハＷの内部集光加工中にウェーハＷで発生した弾性波（ウェーハＷ内を伝わる振動）を検出し、ＡＥ検出信号を制御装置２６へ出力する。

【0036】

なお、図１に示した実施形態では、テーブル１２を介してウェーハＷで発生した弾性波（振動）を各ＡＥセンサ２２で検出するために、テーブル１２の反対面１２ｂ（緻密体１３Ｂ）に各ＡＥセンサ２２を当接させているが、例えば、ウェーハＷの表面に各ＡＥセンサ２２を直接接触させてもよい。

【0037】

図４は、テーブル１２に対する各ＡＥセンサ２２の取付構造の変形例を示した図である。図４に示すように、各ＡＥセンサ２２をテーブル１２の反対面１２ｂ（緻密体１３Ｂ）に当接させる代わりに、各ＡＥセンサ２２をテーブル１２の保持面１２ａに埋設させることで、各ＡＥセンサ２２をウェーハＷの表面に当接させてもよい。この場合においても、各ＡＥセンサ２２とウェーハＷの表面との間にグリス等が塗布されていてもよい。このように各ＡＥセンサ２２をウェーハＷの表面に当接させることで、各ＡＥセンサ２２によるＡＥ検出信号の検出精度（感度）を向上させることができる。また、この場合には、テーブル１２を２層構造で形成する必要がなく、従来のポーラスタイプのテーブル１２を使用可能である。

【0038】

図１に戻って、モニタ２４は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データ、及びレーザ加工装置１０の各設定画面等を表示する。

【0039】

制御装置２６は、移動機構１４、レーザヘッド１６、赤外線カメラ１８、マイクロフォン２０、及び各ＡＥセンサ２２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、ウェーハＷに対するレーザヘッド１６のアライメント、ストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとの内部集光加工、及び内部集光加工の加工状態の評価等を実行する。

【0040】

図５は、制御装置２６の機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置２６には、既述の移動機構１４、レーザヘッド１６、赤外線カメラ１８、マイクロフォン２０、及び各ＡＥセンサ２２の他に、操作部２７及び記憶部２８が接続されている。

【0041】

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

【0042】

記憶部２８には、制御装置２６の制御プログラム（図示は省略）の他に、後述の制御装置２６（評価部３８）による内部集光加工の加工状態の評価に用いられるデータテーブル４０～４２が記憶されている。

【0043】

制御装置２６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２６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。

【0044】

制御装置２６は、不図示の制御プログラムを実行することで、検出制御部３０、レーザ加工制御部３２、信号取得部３４、加工位置判別部３６、評価部３８、及び表示制御部３９として機能する。以下、本実施形態において「～部」として説明するものは「～回路」、「～装置」、又は「～機器」であってもよい。すなわち、「～部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、及びハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで構成されていてもよい。

【0045】

検出制御部３０は、レーザ加工装置１０の各部を制御して、テーブル１２に保持されているウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置（ＸＹ面内での向きを含む）を検出するアライメント検出を実行する。

【0046】

最初に検出制御部３０は、移動機構１４及び赤外線カメラ１８を制御して、ウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データを取得（撮影）する。例えば検出制御部３０は、ウェーハＷの公知の設計情報に基づいて移動機構１４を駆動して、赤外線カメラ１８をウェーハＷのアライメント基準を撮影可能な位置に相対移動させる。この移動後に検出制御部３０は、赤外線カメラ１８にアライメント基準を含むウェーハＷの撮影を実行させる。これにより、赤外線カメラ１８によりウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データが取得され、この撮影画像データが赤外線カメラ１８から検出制御部３０に出力される。

【0047】

次いで、検出制御部３０は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データからアライメント基準を公知の画像認識法で検出することにより、ウェーハＷの各ストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を検出する。

【0048】

レーザ加工制御部３２は、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、ウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとに内部集光加工（レーザ加工）を実行する。この内部集光加工は、各ストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１（図６参照）を形成する第１内部集光加工と、各ストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２（図６参照）を形成する第２内部集光加工と、を含む。

【0049】

図６及び図７は、ウェーハＷの内部へのレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を説明するための説明図である。図６及び図７に示すように、レーザ加工制御部３２は、検出制御部３０によるアライメント検出結果に基づき、移動機構１４を駆動してテーブル１２をθ方向に回転させることにより、互いに交差するストリートＣＨ１，ＣＨ２のうちのストリートＣＨ１をＸ方向（加工送り方向）に平行にする。次いで、レーザ加工制御部３２は、検出制御部３０によるアライメント検出結果に基づいて、移動機構１４を駆動してテーブル１２の位置調整を行うことで、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせするアライメントを実行する。

【0050】

レーザ加工制御部３２は、上述のアライメント完了後、レーザヘッド１６を制御して、レーザ光ＬをウェーハＷの裏面から所定の深さ位置に集光させることで、この集光点にレーザ加工領域Ｐ１を形成する。

【0051】

次いで、レーザ加工制御部３２は、移動機構１４を駆動して、テーブル１２をＸ方向に移動させる。これにより、ウェーハＷの内部にレーザ光Ｌを集光させた状態で、ウェーハＷに対してレーザヘッド１６がＸ方向に相対移動される、すなわち第１番目のストリートＣＨ１に沿ってレーザヘッド１６がウェーハＷに対してＸ方向に相対移動される。その結果、第１番目のストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部に１層（単層）のレーザ加工領域Ｐ１が形成される。また、レーザ加工領域Ｐ１が形成されると、このレーザ加工領域Ｐ１を起点としてウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に亀裂Ｋが発生する。

【0052】

レーザ加工制御部３２は、レーザ加工領域Ｐ１（レーザ加工領域Ｐ２）の層数が単層である場合には、第１番目のストリートＣＨ１に対応するレーザ加工領域Ｐ１の形成後、移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第２番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせ（アライメント）する。そして、レーザ加工制御部３２は、レーザヘッド１６によりウェーハＷの内部にレーザ光Ｌを集光させた状態で、移動機構１４を駆動してテーブル１２をＸ方向に移動させる。これにより、第２番目のストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成される。

【0053】

以下同様に、全てのストリートＣＨ１に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成され、第１内部集光加工が完了する。レーザ加工制御部３２は、第１内部集光加工の完了後、移動機構１４を駆動して、テーブル１２を９０°回転させることにより、各ストリートＣＨ２をＸ方向に平行にする。そして、レーザ加工制御部３２は、既述の第１内部集光加工の同様に、移動機構１４及びレーザヘッド１６等を制御して、全てのストリートＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ２を形成する第２内部集光加工を実行する。

【0054】

図８及び図９は、ウェーハＷの内部への複数層のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を説明するための説明図である。図８及び図９に示すように、レーザ加工制御部３２は、ウェーハＷが厚い場合には、ストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部に複数層（２層以上）のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を実行する。この場合には、レーザ加工制御部３２は、ストリートＣＨ１ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ１を連続して実行すると共に、ストリートＣＨ２ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ２を連続して実行する。

【0055】

具体的にレーザ加工制御部３２は、既述の図６及び図７で説明したように第１番目のストリートＣＨ１に対応する１層目のレーザ加工領域Ｐ１の形成後、レーザヘッド１６から出射されるレーザ光Ｌの集光位置をウェーハＷの内部で１層目のレーザ加工領域Ｐ１よりも浅い位置（Ｚ方向上方側の位置）に変更する。次いで、レーザ加工制御部３２は、移動機構１４を駆動してテーブル１２をＸ方向に移動させることで、２層目のレーザ加工領域Ｐ１の形成を繰り返し実行する。これにより、第１番目のストリートＣＨ１に沿って２層目のレーザ加工領域Ｐ１が形成される。以下同様に、３層目以降のレーザ加工領域Ｐ１を第１番目のストリートＣＨ１に沿って形成可能である。

【0056】

そして、レーザ加工制御部３２は、残りのストリートＣＨ１，ＣＨ２についても同様に、ストリートＣＨ１，ＣＨ２ごとに複数層のレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２を形成する。

【0057】

本実施形態のレーザ加工装置１０は、ウェーハＷに対する内部集光加工（第１内部集光加工及び第２内部集光加工）によりレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の形成を実行する場合には、内部集光加工の加工状態（レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工状態）をリアルタイムに評価する。ここで内部集光加工の加工状態の評価とは、ウェーハＷをストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿って割断する際の起点となる亀裂Ｋ（レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２）が適正に形成された否かを評価すること、すなわちレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態を評価することである。

【0058】

具体的にはレーザ加工装置１０は、内部集光加工中にウェーハＷの内部で亀裂Ｋが伸展することでウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）をリアルタイムで検出（測定）して解析することで、亀裂Ｋの伸展状態をリアルタイムで評価する。

【0059】

図５に戻って、信号取得部３４は、内部集光加工中にマイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２を作動させて、マイクロフォン２０から出力される音検出信号と各ＡＥセンサ２２から出力されるＡＥ検出信号とを繰り返し取得する。また、信号取得部３４は、これら音検出信号及びＡＥ検出信号を取得するごとに、音検出信号及びＡＥ検出信号を評価部３８へ逐次出力する。

【0060】

加工位置判別部３６は、内部集光加工中に移動機構１４及びレーザヘッド１６を監視することで、ＸＹ面内でのレーザヘッド１６のレーザ光Ｌの集光位置と、Ｚ方向におけるレーザ光Ｌの集光位置と、を繰り返し取得する。これにより、加工位置判別部３６は、内部集光加工の加工位置をリアルタイムで判別する。その結果、内部集光加工中に、単層（１層目）の内部集光加工が実行されているか、或いは複数層（２層目以降）の内部集光加工が実行されているのかを判別可能である。また、第２内部集光加工中にレーザ光Ｌの集光位置が既述のストリートＣＨ１とストリートＣＨ２との交点ＣＲ（図２参照）に位置しているか否かを判別可能である。そして、加工位置判別部３６は、内部集光加工の加工位置を判別するごとに、この加工位置の判別結果を評価部３８へ逐次出力する。

【0061】

評価部３８は、内部集光加工中に信号取得部３４から音検出信号及びＡＥ検出信号が繰り返し入力されるごとに、音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいて亀裂Ｋの伸展状態の評価を実行する。

【0062】

また、この際に評価部３８は、加工位置判別部３６から繰り返し入力される加工位置の判別結果に基づいて、加工位置に対応した亀裂Ｋの伸展状態の評価を実行する。具体的には評価部３８は、単層（１層目）の内部集光加工中には「単層評価」を実行し、複数層（２層目以降）の内部集光加工中には「層間評価」を実行し、さらに第２内部集光加工中にレーザ光Ｌの集光位置が交点ＣＲに位置する場合には「交点評価」を実行する。

【0063】

評価部３８は「単層評価」では、音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいて、記憶部２８内のデータテーブル４０を参照することで亀裂Ｋの伸展方向及び長さを評価する。具体的には評価部３８は、ウェーハＷの裏面側に対向する位置にあるマイクロフォン２０で検出された音検出信号に基づいてデータテーブル４０を参照することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２からウェーハＷの裏面側に伸展した亀裂Ｋの長さを評価する。また、評価部３８は、テーブル１２の反対面１２ｂ側に設けられた各ＡＥセンサ２２で検出された音検出信号に基づいてデータテーブル４０を参照することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２からウェーハＷの表面側（保持面１２ａ側）に伸展した亀裂Ｋの長さを評価する。

【0064】

データテーブル４０には、単層評価用のデータが予め実験又はシミュレーション等で求められて記憶されている。この単層評価用のデータは、単層（１層目）の内部集光加工時における、音検出信号の解析結果とこの解析結果に対応した亀裂Ｋ（裏面側）の長さの組み合わせを複数記憶すると共に、ＡＥ検出信号の解析結果とこの解析結果に対応した亀裂Ｋ（表面側）の長さの組み合わせを複数記憶している。

【0065】

ここで音検出信号の解析結果とは、例えば、内部集光加工中にウェーハＷから発生する音の音圧、発生タイミング、及び長さ（期間）と、音検出信号の周波数及び波形（立ち上がり波形）と、を含む。また、ＡＥ検出信号の解析結果とは、例えば、ＡＥ検出信号の発生タイミング、長さ（期間）、周波数、及び波形（立ち上がり波形）を含む。これにより、評価部３８は、信号取得部３４から音検出信号及びＡＥ検出信号が繰り返し入力されるごとに、これら各検出信号の解析結果に基づいてデータテーブル４０を参照することで、亀裂Ｋ（裏面側）及び亀裂Ｋ（表面側）の長さを評価することができる。その結果、亀裂Ｋの伸展方向及び長さを評価可能である。

【0066】

なお、評価部３８は、「単層評価」として、レーザヘッド１６からのレーザ光Ｌ（パルスレーザ光）の照射タイミングと、マイクロフォン２０で検出された音検出信号（ウェーハＷから発生する音）の検出タイミングとのずれに基づいて、ウェーハＷの内部でのレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の加工高さ（Ｚ方向位置）を評価（推定）してもよい。

【0067】

評価部３８は「層間評価」では、厚いウェーハＷをストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿って割断する際の起点となるレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２の各層間の亀裂Ｋの接続状態（以下、第１亀裂接続状態という）を評価する。具体的には評価部３８は、音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいて、記憶部２８内のデータテーブル４１を参照することで、複数層の第１内部集光加工中には複数層のレーザ加工領域Ｐ１における第１亀裂接続状態を評価し、複数層の第２内部集光加工中には複数層のレーザ加工領域Ｐ２における第１亀裂接続状態を評価する。

【0068】

データテーブル４１には、層間評価用のデータが予め実験又はシミュレーション等で求められて記憶されている。この層間評価用のデータは、複数層（２層目以降）の内部集光加工時における、既述の音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果と、この解析結果に対応した第１亀裂接続状態の評価結果（正常状態、異常状態等）との組み合わせを複数記憶している。これにより、評価部３８は、信号取得部３４から音検出信号及びＡＥ検出信号が繰り返し入力されるごとに、これら各検出信号を解析した解析結果に基づいてデータテーブル４１を参照することで、第１亀裂接続状態を評価可能である。

【0069】

評価部３８は「交点評価」では、第２内部集光加工中に交点ＣＲにおいて亀裂Ｋが適正に形成されたか否かを評価する。ここで、ストリートＣＨ２に沿った第２内部集光加工が交点ＣＲに達すると、第１内部集光加工で先に交点ＣＲに形成されたレーザ加工領域Ｐ１によりレーザ光Ｌが散乱等されることで、レーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが適正に形成されない場合がある。この場合には、交点ＣＲにおいてレーザ加工領域Ｐ１から伸展した亀裂Ｋとレーザ加工領域Ｐ２から伸展した亀裂Ｋとの接続状態が不十分になり、交点ＣＲでの割断が正常に実行されないおそれがある。そこで、評価部３８は、音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいて、記憶部２８内のデータテーブル４２を参照することで、レーザ加工領域Ｐ１から伸展した亀裂Ｋとレーザ加工領域Ｐ２から伸展した亀裂Ｋとの接続状態（以下、第２亀裂接続状態という）を評価する。

【0070】

データテーブル４２には、交点評価用のデータが予め実験又はシミュレーション等で求められて記憶されている。この交点評価用のデータは、第２内部集光加工中の交点ＣＲにおける、既述の音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果と、この解析結果に対応した第２亀裂接続状態の評価結果（正常状態、異常状態等）との組み合わせを複数記憶している。これにより、評価部３８は、信号取得部３４から音検出信号及びＡＥ検出信号が繰り返し入力されるごとに、これら各検出信号を解析した解析結果に基づいてデータテーブル４２を参照することで、第２亀裂接続状態を評価可能である。

【0071】

表示制御部３９は、赤外線カメラ１８から入力された撮影画像データ、及びレーザ加工装置１０の各設定画面等をモニタ２４に表示させる。また、表示制御部３９は、ウェーハＷの内部集光加工中において、評価部３８による亀裂Ｋの伸展状態の評価結果（単層評価の結果、層間評価の結果、交点評価の結果）に基づいて亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生した場合には、その旨を示す警告情報４６をモニタ２４に表示させる。

【0072】

なお、レーザ加工制御部３２は、評価部３８による亀裂Ｋの伸展状態の評価結果に基づいて亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生した場合には、ウェーハＷの内部集光加工を停止する。或いはレーザ加工制御部３２が、内部集光加工中に評価部３８の評価結果に基づいて、レーザ光Ｌの出射条件（例えばレーザ光Ｌの出力等）をリアルタイムに補正する所謂フィードバック制御を実行してもよい。

【0073】

［第１実施形態の作用］
図１０は、本発明のレーザ加工方法に係る第１実施形態のレーザ加工装置１０によるウェーハＷの内部集光加工処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、第１内部集光加工中における、図１０中のステップＳ５（評価部３８による評価処理）の流れを示すフローチャートである。図１２は、第２内部集光加工中における、図１０中のステップＳ５（評価部３８による評価処理）の流れを示すフローチャートである。

【0074】

図１０に示すように、加工対象のウェーハＷ（製品ウェーハ）がテーブル１２に吸着保持されると、制御装置２６の検出制御部３０が作動する。検出制御部３０は、移動機構１４及び赤外線カメラ１８を制御して、ウェーハＷのアライメント基準の撮影画像データを取得する。そして、検出制御部３０は、この撮影画像データを解析して、ウェーハＷの各ストリートＣＨ１，ＣＨ２の位置を検出するアライメント検出を行う（ステップＳ１）。

【0075】

アライメント検出が完了するとレーザ加工制御部３２が作動して、ストリートＣＨ１の内部集光加工処理を開始する。

【0076】

最初にレーザ加工制御部３２は、検出制御部３０によるアライメント検出結果に基づき、移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ１の一端に位置合わせするアライメントを実行する（ステップＳ２）。このアライメントが完了すると、レーザ加工制御部３２は、レーザヘッド１６を制御して、レーザ光ＬをウェーハＷの裏面から所定の深さ位置に集光させる。これにより、第１内部集光加工が開始されて、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１が形成される（ステップＳ３）。

【0077】

次いで、レーザ加工制御部３２は、移動機構１４を駆動して、テーブル１２をＸ方向に移動させることで、ウェーハＷに対してレーザヘッド１６をＸ方向に相対移動させる（ステップＳ４）。これにより、ウェーハＷの内部に第１番目のストリートＣＨ１に沿ったレーザ加工領域Ｐ１が形成される。なお、レーザ加工制御部３２は、ウェーハＷが厚い場合には、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、第１番目のストリートＣＨ１に沿った複数層のレーザ加工領域Ｐ１を形成する。

【0078】

一方、ウェーハＷの第１内部集光加工（レーザ加工）が開始されると、制御装置２６の信号取得部３４、加工位置判別部３６、及び評価部３８が作動して、第１内部集光加工によりレーザ加工領域Ｐ１から伸展する亀裂Ｋの伸展状態を評価する評価処理が開始される（ステップＳ５）。

【0079】

図１１に示すように、信号取得部３４が、第１内部集光加工中にマイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２を作動させて、マイクロフォン２０からの音検出信号の取得と、各ＡＥセンサ２２からのＡＥ検出信号の取得と、評価部３８への音検出信号及びＡＥ検出信号の出力と、を繰り返し実行する（ステップＳ１０、本発明の検出工程に相当）。また同時に加工位置判別部３６が、第１内部集光加工中に移動機構１４及びレーザヘッド１６を監視することで、内部集光加工の加工位置の判別と、評価部３８への加工位置の判別結果の出力と、を繰り返し実行する（ステップＳ１０）。これにより、第１内部集光加工中に、ウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）と、加工位置とがリアルタイムで検出される。

【0080】

評価部３８は、加工位置判別部３６による加工位置の判別結果に基づいて、単層（１層目）の第１内部集光加工中には（ステップＳ１１でＹＥＳ）、「単層評価」を実行する（ステップＳ１２、本発明の評価工程に相当）。この場合には評価部３８は、信号取得部３４からの音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいてデータテーブル４０を参照して、レーザ加工領域Ｐ１から伸展した亀裂Ｋ（裏面側）及び亀裂Ｋ（表面側）の長さを評価する。これにより、亀裂Ｋの伸展方向及び長さが適正であるか否かがリアルタイムに評価される。

【0081】

また、評価部３８は、加工位置の判別結果に基づいて、複数層（２層目以降）の第１内部集光加工中には（ステップＳ１１でＮＯ）、「層間評価」を実行する（ステップＳ１３、本発明の評価工程に相当）。この場合には評価部３８は、信号取得部３４からの音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいてデータテーブル４１を参照して、第１亀裂接続状態を評価する。これにより、レーザ加工領域Ｐ１の各層間の亀裂Ｋの接続が適正であるか否かがリアルタイムで評価される。

【0082】

表示制御部３９は、評価部３８による亀裂Ｋの伸展状態の評価結果（単層評価の結果、層間評価の結果）に基づいて亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生した場合には（ステップＳ１４でＹＥＳ）、その旨を示す警告情報４６をモニタ２４に表示させる（ステップＳ１５）。これにより、オペレータに対して異常の発生を報知することができる。また、この場合には、レーザ加工制御部３２がウェーハＷの第１内部集光加工を停止させる。

【0083】

一方、亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生してない場合には（ステップＳ１４でＮＯ）、図１０のステップＳ６に進む。

【0084】

図１０に戻って、第１番目のストリートＣＨ１に対する単層又は複数層の第１内部集光加工が完了するまで、既述のステップＳ４及びステップＳ５（ステップＳ１０からステップＳ１５）までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ６でＮＯ）。以下同様に、残りのストリートＣＨ１に対する第１内部集光加工（レーザ加工）と、第１内部集光加工の評価処理と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２からステップＳ６）。

【0085】

レーザ加工制御部３２は、全てのストリートＣＨ１の内部集光加工処理が完了すると、既述のアライメント検出結果に基づき移動機構１４を駆動して、レーザヘッド１６の光軸を第１番目のストリートＣＨ２の一端に位置合わせするアライメントを実行する（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２）。

【0086】

次いで、レーザ加工制御部３２の制御の下、レーザヘッド１６によるウェーハＷの内部へのレーザ光Ｌの集光と、移動機構１４によるテーブル１２をＸ方向の移動と、が開始されることで、第２内部集光加工が開始される（ステップＳ３）。これにより、ウェーハＷの内部に第１番目のストリートＣＨ２に沿ったレーザ加工領域Ｐ２が形成される。なお、レーザ加工制御部３２は、ウェーハＷが厚い場合には、移動機構１４及びレーザヘッド１６を制御して、第１番目のストリートＣＨ２に沿った複数層のレーザ加工領域Ｐ２を形成する。

【0087】

一方、ウェーハＷの第２内部集光加工が開始されると、制御装置２６の信号取得部３４、加工位置判別部３６、及び評価部３８が再び作動して、第２内部集光加工によりレーザ加工領域Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態を評価する評価処理が開始される（ステップＳ５）。

【0088】

図１２に示すように、既述の図１１に示したステップＳ１０と同様に、信号取得部３４による各検出信号の取得及び評価部３８への各検出信号の出力と、加工位置判別部３６による加工位置の判別及び評価部３８への判別結果の出力と、が繰り返し実行される（ステップＳ２０、本発明の検出工程に相当）。

【0089】

評価部３８は、加工位置判別部３６による加工位置の判別結果に基づいて、単層（１層目）の第２内部集光加工中であって（ステップＳ２１でＹＥＳ）、さらに、レーザ光Ｌの集光位置が交点ＣＲに位置してない場合には（ステップＳ２２でＮＯ）、既述の図１１に示したステップＳ１２と同様の「単層評価」を実行する（ステップＳ２３、本発明の評価工程に相当）。これにより、亀裂Ｋの伸展方向及び長さが適正であるか否かがリアルタイムで評価される。

【0090】

また、評価部３８は、加工位置の判別結果に基づいて、単層（１層目）の第２内部集光加工中であって（ステップＳ２１でＹＥＳ）、さらに、レーザ光Ｌの集光位置が交点ＣＲに位置する場合には（ステップＳ２２でＹＥＳ）、「交点評価」を実行する（ステップＳ２４、本発明の評価工程に相当）。この場合には評価部３８は、信号取得部３４からの音検出信号及びＡＥ検出信号に基づいてデータテーブル４２を参照して、交点ＣＲでの第２亀裂接続状態を評価する。これにより、交点ＣＲにおいて、レーザ加工領域Ｐ２及び亀裂Ｋが適正に形成されているか否かがリアルタイムで評価される。

【0091】

さらに、評価部３８は、加工位置の判別結果に基づいて、複数層（２層目以降）の第２内部集光加工中であって（ステップＳ２１でＮＯ）、さらに、レーザ光Ｌの集光位置が交点ＣＲ以外である場合には（ステップＳ２５でＮＯ）、既述の図１１に示したステップＳ１３と同様の「層間評価」を実行する（ステップＳ２６、本発明の評価工程に相当）。これにより、レーザ加工領域Ｐ２の各層間の亀裂Ｋの接続が適正であるか否かがリアルタイムで評価される。

【0092】

さらにまた、評価部３８は、加工位置の判別結果に基づいて、複数層（２層目以降）の第２内部集光加工中であって（ステップＳ２１でＮＯ）、さらに、レーザ光Ｌの集光位置が交点ＣＲに位置する場合には（ステップＳ２５でＮＯ）、「層間評価」及び「交点評価」を実行する（ステップＳ２７、本発明の評価工程に相当）。なお、この場合には、「層間評価」及び「交点評価」のいずれか一方のみを実行してもよい。

【0093】

表示制御部３９は、既述の図１１に示したステップＳ１４，Ｓ１５と同様に、評価部３８による亀裂Ｋの伸展状態の評価結果（単層評価の結果、層間評価の結果、交点評価の結果）に基づいて亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生した場合には（ステップＳ２８でＹＥＳ）、警告情報４６をモニタ２４に表示させる（ステップＳ２９）。これにより、オペレータに対して異常の発生を報知することができる。また、この場合には、レーザ加工制御部３２がウェーハＷの第２内部集光加工を停止させる。或いは、レーザ加工制御部３２が、内部集光加工中に評価部３８の評価結果に基づいてレーザ光の出射条件（例えばレーザ光Ｌの出力等）をリアルタイムに補正（フィードバック制御）してもよい。

【0094】

一方、亀裂Ｋの伸展状態に異常が発生してない場合には（ステップＳ２８でＮＯ）、図１０のステップＳ６に進む。

【0095】

図１０に戻って、第１番目のストリートＣＨ２に対する単層又は複数層の第２内部集光加工（レーザ加工）が完了するまで、既述のステップＳ４及びステップＳ５（ステップＳ２０からステップＳ２９）までの処理が繰り返し実行される（ステップＳ６でＮＯ）。以下同様に、残りのストリートＣＨ２に対する第２内部集光加工と、第２内部集光加工の評価処理と、が繰り返し実行される（ステップＳ７でＹＥＳ、ステップＳ２からステップＳ６）。これにより、ウェーハＷの全てストリートＣＨ１，ＣＨ２の内部集光加工が完了する（ステップＳ７でＮＯ）。

【0096】

以上のように第１実施形態のレーザ加工装置１０では、製品ウェーハであるウェーハＷの内部集光加工中に、マイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２を用いてウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）をリアルタイムで検出することで、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態をリアルタイムで評価可能である。その結果、従来のサンプルウェーハを用いた亀裂Ｋの伸展状態の評価を実行する必要がなくなるので、異常が発生した場合には直ぐにオペレータに報知することができる。これにより、不良となるウェーハＷ（製品ウェーハ）を減らすことができる。

【0097】

［第１実施形態のレーザ加工装置の変形例］
図１３は、第１実施形態のレーザ加工装置１０の第１変形例を示した図である。図１４は、第１実施形態のレーザ加工装置１０の第２変形例を示した図である。上記第１実施形態のレーザ加工装置１０では、ウェーハＷの内部集光加工中にマイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２を用いてウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）の双方をリアルタイムで検出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0098】

例えば、図１３に示しように、上記第１実施形態のレーザ加工装置１０からマイクロフォン２０を省略して、内部集光加工中に各ＡＥセンサ２２によりウェーハＷから発生する振動（弾性波）をリアルタイムで検出した結果のみに基づいて、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態をリアルタイムで評価してもよい。

【0099】

また、図１４に示すように、上記第１実施形態のレーザ加工装置１０から各ＡＥセンサ２２を省略して、内部集光加工中にマイクロフォン２０によりウェーハＷから発生する音をリアルタイムで検出した結果のみに基づいて、レーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２から伸展する亀裂Ｋの伸展状態をリアルタイムで評価してもよい。さらに、この場合には、テーブル１２の反対面１２ｂに対向する位置にもマイクロフォン２０を設けてもよい。

【0100】

［第２実施形態］
図１５は、第２実施形態のレーザ加工装置１０の概略図である。図１６は、第２実施形態のレーザ加工装置１０によりウェーハＷに形成される加工溝１００の正面図である。上記第１実施形態（第１変形例及び第２変形例を含む）のレーザ加工装置１０では、レーザ加工として、ストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｐ１，Ｐ２を形成する内部集光加工を実行している。

【0101】

これに対して、図１５及び図１６に示すように、第２実施形態のレーザ加工装置１０では、レーザ加工として、ウェーハＷのストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの表面に加工溝１００を形成する溝加工を実行する。なお、第２実施形態のレーザ加工装置１０の加工対象のウェーハＷは、シリコン等の基板の表面に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である。

【0102】

第２実施形態のレーザ加工装置１０は、テーブル１２の保持面１２ａがウェーハＷの裏面を保持している点、及びレーザヘッド１６の機能が一部異なる点を除けば、上記第１実施形態のレーザ加工装置１０と基本的に同じ構成である。このため、上記第１実施形態と機能又は構成上同一のものについては、同一符号を付してその説明は省略する。

【0103】

第２実施形態のレーザヘッド１６は、ウェーハＷの表面に集光点を合わせてレーザ光ＬをウェーハＷに向けて照射する。第２実施形態のレーザヘッド１６の具体的な構成についても公知技術（例えば上記特許文献３参照）であるので、ここでは具体的な説明は省略する。

【0104】

第２実施形態のレーザ加工制御部３２は、上記第１実施形態と同様にレーザヘッド１６の光軸をストリートＣＨ１，ＣＨ２の一端に位置合わせするアライメントを実行した後、レーザヘッド１６を制御してレーザ光ＬをウェーハＷの表面（ストリートＣＨ１，ＣＨ２の一端）に集光させる。なお、図１６中の符号ＳＰは、ウェーハＷの表面に集光されたレーザ光Ｌのスポット（集光点、加工点）である。

【0105】

次いで、レーザ加工制御部３２が、移動機構１４を駆動してウェーハＷに対してレーザヘッド１６がＸ方向に相対移動させることで、ストリートＣＨ１，ＣＨ２に沿ってウェーハＷの表面に加工溝１００が形成される。

【0106】

第２実施形態のレーザ加工装置１０では、ウェーハＷの溝加工中にマイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２を用いてウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）をリアルタイムで検出することで、この検出結果に基づいて溝加工（加工溝１００）の加工状態、例えば加工溝１００の溶融状態をリアルタイムで評価する。

【0107】

なお、第２実施形態のレーザ加工装置１０では、加工対象のストリートＣＨ１，ＣＨ２の左右にそれぞれ１個以上のマイクロフォン２０を配置すると共に、加工対象のストリートＣＨ１，ＣＨ２の左右にそれぞれ１個以上のＡＥセンサ２２を配置してもよい。これにより、溝加工中にウェーハＷから発生する音及び振動（弾性波）を加工対象のストリートＣＨ１，ＣＨ２の左右で検出可能である。

【0108】

また、第２実施形態では、溝加工時に加工対象のストリートＣＨ１，ＣＨ２の左右で検出される音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果と、この解析結果に対応した加工溝１００の溶融状態の評価結果（左右の溶融量のバランス、過多或いは過少の溶融量）との組み合わせを複数記憶したデータテーブルを予め作成しておく。これにより、第２実施形態の評価部３８は、上記第１実施形態と同様に、信号取得部３４から繰り返し入力される音検出信号及びＡＥ検出信号を解析した解析結果に基づいてデータテーブル４１を参照することで、加工溝１００の溶融状態をリアルタイムで評価可能である。その結果、上記第１実施形態と同様に、警告情報４６の報知及び溝加工の停止を実行したり、或いは溝加工中にレーザ光の出射条件（例えばレーザ光Ｌの出力等）をリアルタイムに補正したりすることができる。

【0109】

以上のように第２実施形態のレーザ加工装置１０においても、溝加工中に加工溝１００の溶融状態をリアルタイムで評価することができるため、上記第１実施形態のレーザ加工装置１０と同様の効果が得られる。

【0110】

なお、第２実施形態のレーザ加工装置１０においても、上記第１実施形態のレーザ加工装置１０の第１変形例（図１３参照）及び第２変形例（図１４参照）と同様に、マイクロフォン２０及び各ＡＥセンサ２２のいずれか一方のみを用いて、加工溝１００の溶融状態を評価してもよい。

【0111】

［その他］
上記各実施形態では、評価部３８が音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果に基づいてデータテーブル４０～４２等を参照することで各種レーザ加工の加工状態を評価しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果と加工状態の評価結果とを教師データとして機械学習させた学習済みモデルを予め生成する。そして、評価部３８が音検出信号及びＡＥ検出信号の解析結果に基づいて学習済みモデルを用いて各種レーザ加工の加工状態を評価してもよい。

【0112】

上記各実施形態では、ＡＥセンサ２２を用いてウェーハＷのレーザ加工中（内部集光加工中、溝加工中）に発生する振動（弾性波）を検出しているが、ＡＥセンサ２２に代えて或いはＡＥセンサ２２と共に公知の各種振動検出センサ（圧電センサを含む）を用いて、ウェーハＷのレーザ加工で発生する振動を検出してもよい。

【符号の説明】

【0113】

４ ：チップ
６ ：デバイス層
１０ ：レーザ加工装置
１２ ：テーブル
１２ａ ：保持面
１２ｂ ：反対面
１３Ａ ：ポーラス体
１３Ｂ ：緻密体
１４ ：移動機構
１６ ：レーザヘッド
１８ ：赤外線カメラ
２０ ：マイクロフォン
２２ ：ＡＥセンサ
２４ ：モニタ
２６ ：制御装置
２７ ：操作部
２８ ：記憶部
３０ ：検出制御部
３２ ：レーザ加工制御部
３４ ：信号取得部
３６ ：加工位置判別部
３８ ：評価部
３９ ：表示制御部
４０ ：データテーブル
４１ ：データテーブル
４２ ：データテーブル
４６ ：警告情報
１００ ：加工溝
ＣＨ１ ：ストリート
ＣＨ２ ：ストリート
ＣＲ ：交点
Ｋ ：亀裂
Ｌ ：レーザ光
Ｐ１ ：レーザ加工領域
Ｐ２ ：レーザ加工領域
Ｗ ：ウェーハ

【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】