特許 7548858 対象物加工方法及び対象物加工システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-02

(45)【発行日】2024-09-10

(54)【発明の名称】対象物加工方法及び対象物加工システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240903BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240903BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20240903BHJP

   B23K 26/046 20140101ALI20240903BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240903BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 P

B23K26/53

B23K26/03

B23K26/046

H01L21/304 621C

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2021061029

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022157028

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100156395

【弁理士】

【氏名又は名称】荒井 寿王

(72)【発明者】

【氏名】坂本 剛志

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】再公表特許第２０２０／１８４１７９（ＪＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２３３７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６２６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２２６４８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／５３

Ｂ２３Ｋ ２６／０３

Ｂ２３Ｋ ２６／０４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象物における表面から研削予定位置までの部分を研削する研削工程と、
前記研削工程の前に、ラインに沿って前記対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射し、前記対象物の内部における前記表面と前記研削予定位置との間に１又は複数列の改質領域を前記ラインに沿って形成するレーザ加工工程と、を備え、
前記レーザ加工工程は、
前記対象物におけるレーザ光入射面の変位に関する測定データを取得するデータ取得工程と、
前記レーザ光の集光位置を前記ラインに沿って移動させながら、前記測定データに基づいて前記集光位置を前記レーザ光入射面の変位に追従させる集光工程と、
前記測定データに基づいて前記集光位置を前記レーザ光入射面の変位に追従させる場合に、前記集光レンズの光軸方向において、最も前記研削予定位置側の前記改質領域の形成予定位置と前記研削予定位置との間に定められたエラー検知位置を、当該集光位置への前記レーザ光の集光で形成される前記改質領域が前記研削予定位置側に越えるかどうかを監視する監視工程と、を含む、対象物加工方法。

【請求項2】

前記監視工程では、
前記測定データに基づき前記集光位置を前記レーザ光入射面の変位に追従させる場合において、当該集光位置への前記レーザ光の集光で形成される前記改質領域の位置が当該改質領域の形成予定位置からずれるときの、前記光軸方向におけるずれ量に対応する蛇行量を算出し、
前記蛇行量が、前記形成予定位置から前記エラー検知位置までの前記光軸方向における距離を超えるかどうかを監視する、請求項１に記載の対象物加工方法。

【請求項3】

前記測定データは、前記レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光を受光するセンサにより取得された、前記反射光に応じた電圧値である、請求項１又は２に記載の対象物加工方法。

【請求項4】

前記監視工程は、
前記測定データが目標電圧値となるように、前記光軸方向に前記集光レンズを移動させるフィードバック制御を行うことで、前記集光位置を前記レーザ光入射面の変位に追従させる工程と、
前記フィードバック制御を行った結果において前記センサにより取得された電圧値であるフィードバック後電圧値と前記目標電圧値との差分に基づいて、前記改質領域が前記エラー検知位置を前記研削予定位置側に越えるかどうかを監視する工程と、を含む、請求項３に記載の対象物加工方法。

【請求項5】

前記レーザ加工工程は、前記エラー検知位置を入力部を介して入力する入力工程を含む、請求項１～４の何れか一項に記載の対象物加工方法。

【請求項6】

前記集光工程では、
前記ラインに沿う方向における前記集光位置が、前記監視工程にて前記改質領域が前記エラー検知位置を前記研削予定位置側に越えるとしたときのエラー領域にある場合には、前記光軸方向における前記集光レンズの位置を固定する、請求項１～５の何れか一項に記載の対象物加工方法。

【請求項7】

前記集光工程では、
前記ラインに沿う方向における前記集光位置が、前記監視工程にて前記改質領域が前記エラー検知位置を前記研削予定位置側に越えるとしたときのエラー領域にある場合には、前記集光位置の追従に係る制御パラメータを当該追従が鈍るように変更する、請求項１～５の何れか一項に記載の対象物加工方法。

【請求項8】

前記集光工程では、
前記ラインに沿う方向における前記集光位置が、前記監視工程にて前記改質領域が前記エラー検知位置を前記研削予定位置側に越えるとしたときのエラー領域にある場合には、前記対象物への前記レーザ光の照射を停止する、請求項１～５の何れか一項に記載の対象物加工方法。

【請求項9】

前記監視工程では、前記改質領域が前記エラー検知位置を前記研削予定位置側に越えると判定した場合に、表示部にエラー表示を表示する、請求項１～８の何れか一項に記載の対象物加工方法。

【請求項10】

対象物における表面から研削予定位置までの部分を研削する研削装置と、
前記研削装置による研削の前に、ラインに沿って前記対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射し、前記対象物の内部における前記表面と前記研削予定位置との間に１又は複数列の改質領域を前記ラインに沿って形成するレーザ加工装置と、を備え、
前記レーザ加工装置は、
前記対象物を支持する支持部と、
前記対象物に前記集光レンズを介して前記レーザ光を照射する照射部と、
前記レーザ光の集光位置が移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、
前記集光レンズの光軸方向に沿って前記集光レンズを駆動するアクチュエータと、
前記対象物における前記レーザ光が入射するレーザ光入射面の変位に関する測定データを取得する測定データ取得部と、
前記照射部、前記移動機構、及び前記アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記レーザ光の集光位置が前記ラインに沿って移動するように前記支持部及び前記照射部の少なくとも一方を前記ラインに沿って移動させながら、前記測定データに基づいて、前記集光位置が前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記光軸方向に沿って移動させる集光処理と、
前記測定データに基づいて前記集光位置が前記レーザ光入射面の変位に追従するように前記支持部及び前記集光レンズの少なくとも一方を前記光軸方向に沿って移動させる場合に、前記光軸方向において、最も前記研削予定位置側の前記改質領域の形成予定位置と前記研削予定位置との間に定められたエラー検知位置を、当該集光位置への前記レーザ光の集光で形成される前記改質領域が前記研削予定位置側に越えるかどうかを監視する監視処理と、を実行する、対象物加工システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、対象物加工方法及び対象物加工システムに関する。

【背景技術】

【0002】

対象物における表面から研削予定位置までの部分を研削する研削工程と、研削工程の前に、ラインに沿って対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射し、対象物の内部における表面と研削予定位置との間に改質領域をラインに沿って形成するレーザ加工工程と、を備えた対象物加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような対象物加工方法のレーザ加工工程では、対象物の内部に集光させたレーザ光の集光位置をラインに沿って移動させながら、当該集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１３１９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような技術では、レーザ光の集光位置（以下、単に「集光位置」ともいう）をレーザ光入射面に追従させた場合、例えば対象物の振動、凹凸、反射率変化及び荒れ等に起因して、集光位置が集光レンズの光軸方向において局所的に大きく変位する可能性がある。この場合、対象物において研削予定位置を表面側とは反対側に超えた部分（つまり、研削により除去されない部分）に改質領域が形成され、研削後の対象物に改質領域が残存してしまうおそれがある。その結果、研削後の対象物の品質が悪化してしまう。なお、以下では、表面側とは反対側に越える（移る）ことを、単に「越える」ともいう。

【0005】

そこで、本発明は、研削後の対象物に改質領域が残存することを抑制可能な対象物加工方法及び対象物加工システム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】

【0006】

本発明に係る対象物加工方法は、対象物における表面から研削予定位置までの部分を研削する研削工程と、研削工程の前に、ラインに沿って対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射し、対象物の内部における表面と研削予定位置との間に１又は複数列の改質領域をラインに沿って形成するレーザ加工工程と、を備え、レーザ加工工程は、対象物におけるレーザ光入射面の変位に関する測定データを取得するデータ取得工程と、レーザ光の集光位置をラインに沿って移動させながら、測定データに基づいて集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる集光工程と、測定データに基づいて集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる場合に、集光レンズの光軸方向において、最も研削予定位置側の改質領域の形成予定位置と研削予定位置との間に定められたエラー検知位置を、当該集光位置へのレーザ光の集光で形成される改質領域が研削予定位置側に越えるかどうかを監視する監視工程と、を含む。

【0007】

この対象物加工方法では、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる場合、当該集光位置への集光により形成される改質領域が、研削予定位置よりも表面側に定められたエラー検知位置を越えるかどうかを監視する。よって、監視の結果、改質領域がエラー検知位置を越えると判断した場合には、例えばその間の当該集光位置を研削予定位置に接近しないようにする等により、改質領域が研削予定位置については越えないように対処することが可能となる。すなわち、研削後の対象物に改質領域が残存することを抑制することが可能となる。

【0008】

本発明に係る対象物加工方法において、監視工程では、測定データに基づき集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる場合において、当該集光位置へのレーザ光の集光で形成される改質領域の位置が当該改質領域の形成予定位置からずれるときの、光軸方向におけるずれ量に対応する蛇行量を算出し、蛇行量が、形成予定位置からエラー検知位置までの光軸方向における距離を超えるかどうかを監視してもよい。この場合、蛇行量を利用して、エラー検知位置を改質領域が研削予定位置側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0009】

本発明に係る対象物加工方法において、測定データは、レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光を受光するセンサにより取得された、反射光に応じた電圧値であってもよい。この場合、レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光を受光するセンサを利用して、エラー検知位置を改質領域が研削予定位置側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0010】

本発明に係る対象物加工方法において、監視工程は、測定データが目標電圧値となるように、光軸方向に集光レンズを移動させるフィードバック制御を行うことで、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる工程と、フィードバック制御を行った結果においてセンサにより取得された電圧値であるフィードバック後電圧値と目標電圧値との差分に基づいて、改質領域がエラー検知位置を研削予定位置側に越えるかどうかを監視する工程と、を含んでいてもよい。この場合、レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光の反射光を受光するセンサを効果的に利用して、エラー検知位置を改質領域が研削予定位置側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0011】

本発明に係る対象物加工方法において、レーザ加工工程は、エラー検知位置を入力部を介して入力する入力工程を含んでいてもよい。この場合、ユーザは、入力部を介して所望なエラー検知位置を設定することができる。

【0012】

本発明に係る対象物加工方法において、集光工程では、ラインに沿う方向における集光位置が、監視工程にて改質領域がエラー検知位置を研削予定位置側に越えるとしたときのエラー領域にある場合には、光軸方向における集光レンズの位置を固定してもよい。この場合、改質領域が研削予定位置を越えないように具体的に対処することができる。

【0013】

本発明に係る対象物加工方法において、集光工程では、ラインに沿う方向における集光位置が、監視工程にて改質領域がエラー検知位置を研削予定位置側に越えるとしたときのエラー領域にある場合には、集光位置の追従に係る制御パラメータを当該追従が鈍るように変更してもよい。この場合、改質領域が研削予定位置を越えないように具体的に対処することができる。

【0014】

本発明に係る対象物加工方法において、集光工程では、ラインに沿う方向における集光位置が、監視工程にて改質領域がエラー検知位置を研削予定位置側に越えているとしたときのエラー領域にある場合には、対象物へのレーザ光の照射を停止してもよい。この場合、改質領域が研削予定位置を越えないように具体的に対処することができる。

【0015】

本発明に係る対象物加工方法において、監視工程では、改質領域がエラー検知位置を研削予定位置側に越えると判定した場合に、表示部にエラー表示を表示してもよい。この場合、表示部に表示したエラー表示により、例えば研削後の対象物に改質領域が残存する可能性が高いことをユーザに知らせることができる。

【0016】

本発明に係る対象物加工システムは、対象物における表面から研削予定位置までの部分を研削する研削装置と、研削装置による研削の前に、ラインに沿って対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射し、対象物の内部における表面と研削予定位置との間に１又は複数列の改質領域をラインに沿って形成するレーザ加工装置と、を備え、レーザ加工装置は、対象物を支持する支持部と、対象物に集光レンズを介してレーザ光を照射する照射部と、レーザ光の集光位置が移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方を移動させる移動機構と、集光レンズの光軸方向に沿って集光レンズを駆動するアクチュエータと、対象物におけるレーザ光が入射するレーザ光入射面の変位に関する測定データを取得する測定データ取得部と、照射部、移動機構、及びアクチュエータを制御する制御部と、を有し、制御部は、レーザ光の集光位置がラインに沿って移動するように支持部及び照射部の少なくとも一方をラインに沿って移動させながら、測定データに基づいて、集光位置がレーザ光入射面の変位に追従するように支持部及び集光レンズの少なくとも一方を光軸方向に沿って移動させる集光処理と、測定データに基づいて集光位置がレーザ光入射面の変位に追従するように支持部及び集光レンズの少なくとも一方を光軸方向に沿って移動させる場合に、光軸方向において、最も研削予定位置側の改質領域の形成予定位置と研削予定位置との間に定められたエラー検知位置を、当該集光位置へのレーザ光の集光で形成される改質領域が研削予定位置側に越えるかどうかを監視する監視処理と、を実行する。

【0017】

この対象物加工システムでは、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる場合、当該集光位置への集光により形成される改質領域が研削予定位置よりも表面側のエラー検知位置を越えるかどうかを監視する。よって、監視の結果、改質領域がエラー検知位置を越えると判断した場合には、例えばその間の当該集光位置を研削予定位置に接近しないようにすること等により、改質領域が研削予定位置については越えないように対処することが可能となる。したがって、研削後の対象物に改質領域が残存することを抑制することが可能となる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、研削後の対象物に改質領域が残存しないように監視することができる対象物加工方法及び対象物加工システムを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態の対象物加工システムを示す構成図である。

【図2】図２は、図１のレーザ加工ヘッドを示す構成図である。

【図3】図３（ａ）は、図１のレーザ加工装置のＧＵＩの入出力画面の例を示す図である。図３（ｂ）は、図１の研削装置のＧＵＩの入出力画面の例を示す図である。

【図4】図４は、エラー検知位置を説明する対象物の断面図である。

【図5】図５（ａ）は、実施形態に係る対象物加工方法を説明するための対象物を示す平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の対象物を示す断面図である。

【図6】図６（ａ）は、実施形態に係る対象物加工方法の図５（ａ）の続きを示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の対象物を示す断面図である。

【図7】図７（ａ）は、実施形態に係る対象物加工方法の図６（ａ）の続きを示す平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の対象物を示す断面図である。

【図8】図８（ａ）は、実施形態に係る対象物加工方法の図７（ａ）の続きを示す断面図である。

【図9】図９は、実施形態に係るトリミング加工を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、実施形態に係る監視工程の監視結果の一例を示すグラフである。

【図11】図１１（ａ）は、変形例に係る切断加工を示す対象物の平面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。

【図12】図１２（ａ）は、変形例に係る剥離加工を示す対象物の平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の続きを示す対象物の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0021】

図１に示されるように、対象物加工システム１０１は、対象物１００を加工するためのシステムであって、レーザ加工装置１と、対象物搬送機構４０と、研削装置６０と、を備える。

【0022】

［レーザ加工装置］
レーザ加工装置１は、対象物１００に集光位置（少なくとも集光領域の一部，集光点）を合わせてレーザ光を照射することにより、対象物１００に改質領域を形成する装置である。レーザ加工装置１は、研削装置６０による研削の前に、改質領域の形成を予定するラインに沿って対象物１００にレーザ光を照射し、対象物１００の内部に１又は複数列の改質領域をラインに沿って形成する。レーザ加工装置１は、トリミング加工及び放射カット加工を対象物１００に施す。トリミング加工は、対象物１００において不要部分を除去するための加工である。放射カット加工は、トリミング加工で除去する当該不要部分を分離するための加工である。本実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0023】

図５に示されるように、対象物１００は、第１基板１００Ｔと、機能素子層１１２と、第２基板１００Ｂと、を有する。第１基板１００Ｔ、機能素子層１１２及び第２基板１００Ｂは、この順で積層するように配置されている。第１基板１００Ｔ及び第２基板１００Ｂは、円板状に形成されたウェハである。第１基板１００Ｔ及び第２基板１００Ｂは、例えばシリコン基板等の半導体基板、圧電材料で形成された圧電材料基板、及び、ガラスで形成されたガラス基板等である。第１基板１００Ｔ及び第２基板１００Ｂには、結晶方位を示すノッチ又はオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。

【0024】

機能素子層１１２は、複数の機能素子を含む。各機能素子は、例えば、配線用素子、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。各機能素子は、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合、及び、マトリックス状に配列される場合がある。ここでの機能素子層１１２は、複数の金属層と複数の非金属層とを含む。金属層は、Ｔｉ（チタン）層及びＳｎ（すず）層等を含む。非金属層は、例えば酸化膜層及び窒化膜層を含む。非金属層１２ｂは、例えばＳｉＯ（一酸化シリコン）層及びＳｉＣＮ（シリコンカーボンナイトライド）層を含む。

【0025】

対象物１００には、トリミング予定ラインとしてのライン（環状ライン）Ｍ１が設定されている。ラインＭ１は、トリミング加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ１は、対象物１００の外縁の内側において環状に延在する。ここでのラインＭ１は、円環状に延在する。ラインＭ１は、トリミング加工で除去する除去領域Ｅとその内側の有効領域Ｒとの境界に設定されている。ラインＭ１の設定は、後述のＧＵＩ（Graphical User Interface）９において行うことができる。ラインＭ１は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。ラインＭ１は、座標指定されたものであってもよい。ラインＭ１の設定に関する説明は，後述のラインＭ２，Ｍ４，Ｍ５においても同様である。

【0026】

図６に示されるように、対象物１００には、放射カット予定ラインとしてのライン（直線状ライン）Ｍ２が設定されている。ラインＭ２は、放射カット加工による改質領域の形成を予定するラインである。ラインＭ２は、レーザ光入射面から見て、対象物１００の径方向に沿う直線状（放射状）に延在する。ラインＭ２は、レーザ光入射面から見て、除去領域Ｅが周方向に等分割（ここでは四分割）するように複数設定されている。

【0027】

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ７、レーザ加工ヘッド１０Ａ、Ｚ軸レール２２、Ｙ軸レール２４、撮像部２５、ＧＵＩ９及び制御部８を備える。ステージ７は、対象物１００を支持する支持部である。ステージ７は、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能に構成されている。ステージ７上には、対象物１００が載置される。ステージ７は、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により回転駆動される。

【0028】

図１及び図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、ステージ７に載置された対象物１００に集光部１４を介してレーザ光Ｌ１をＺ方向に沿って照射し、当該対象物１００の内部に改質領域を形成する。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、Ｚ軸レール２２に沿ってＺ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、モータ等の公知の駆動装置の駆動力により、Ｙ軸レール２４に沿ってＹ方向に直線的に移動可能である。レーザ加工ヘッド１０Ａは、照射部を構成する。集光部１４は、集光レンズを含む。

【0029】

図２に示されるように、レーザ加工ヘッド１０Ａは、筐体１１と、入射部１２と、調整部１３と、集光部１４と、を備える。入射部１２は、光源（不図示）から出力されたレーザ光Ｌ１を筐体１１内に入射させる。光源は、例えばパルス発振方式によって、対象物１００に対して透過性を有するレーザ光Ｌ１を出力する。調整部１３は、筐体１１内に配置されている。調整部１３は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１を調整する。調整部１３が有する各構成は、筐体１１内に設けられた光学ベース２９に取り付けられている。光学ベース２９は、筐体１１と一体となっている。

【0030】

調整部１３は、アッテネータ３１と、ビームエキスパンダ３２と、ミラー３３と、反射型空間光変調器３４と、結像光学系３５と、を有する。アッテネータ３１は、入射部１２から入射したレーザ光Ｌ１の出力を調整する。ビームエキスパンダ３２は、アッテネータ３１で出力が調整されたレーザ光Ｌ１の径を拡大する。ミラー３３は、ビームエキスパンダ３２で径が拡大されたレーザ光Ｌ１を反射する。反射型空間光変調器３４は、ミラー３３で反射されたレーザ光Ｌ１を変調する。反射型空間光変調器３４は、例えば、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。結像光学系３５は、反射型空間光変調器３４の反射面３４ａと集光部１４の入射瞳面１４ａとが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。結像光学系３５は、３つ以上のレンズによって構成されている。

【0031】

集光部１４は、筐体１１の下壁部に形成された孔２６ａに挿通するように配置されている。集光部１４は、調整部１３によって調整されたレーザ光Ｌ１を集光しつつ筐体１１外に出射させる。

【0032】

レーザ加工ヘッド１０Ａでは、レーザ光Ｌ１は、入射部１２から筐体１１内に入射して進行し、ミラー３３及び反射型空間光変調器３４で順次に反射された後、集光部１４から筐体１１外に出射する。なお、アッテネータ３１及びビームエキスパンダ３２の配列の順序は、逆であってもよい。また、アッテネータ３１は、ミラー３３と反射型空間光変調器３４との間に配置されていてもよい。また、調整部１３は、他の光学部品（例えば、ビームエキスパンダ３２の前に配置されるステアリングミラー等）を有していてもよい。

【0033】

レーザ加工ヘッド１０Ａは、ダイクロイックミラー１５と、測距センサ１６と、観察部１７と、アクチュエータ１８と、回路部１９と、を更に備える。ダイクロイックミラー１５は、結像光学系３５と集光部１４との間に配置されている。ダイクロイックミラー１５は、レーザ光Ｌ１を透過させる。ダイクロイックミラー１５は、非点収差を抑制する観点では、例えば、キューブ型、又は、ねじれの関係を有するように配置された２枚のプレート型が好ましい。

【0034】

測距センサ１６は、対象物１００のレーザ光入射面に対して測距用レーザ光Ｌ１０を照射し、当該レーザ光入射面で反射した測距用レーザ光Ｌ１０の反射光を受光するセンサである。測距センサ１６は、受光した反射光に関する情報を、対象物１００のレーザ光入射面の変位（凹凸及び傾き等を含む）に関する測定データとして取得する。測定データは、変位データである。測定データは、例えば、受光した反射光に応じた電圧値である。測距センサ１６としては、レーザ光Ｌ１と同軸のセンサであることから、非点収差方式等のセンサを利用することができる。なお、レーザ光Ｌ１と別軸のセンサである場合、測距センサ１６としては、三角測距方式、レーザ共焦点方式、白色共焦点方式、分光干渉方式、非点収差方式等のセンサを利用することができる。測距センサ１６の種類は特に限定されず、様々なセンサを利用することができる。なお、レーザ光Ｌ１と同軸の測距センサ１６としては、集光部１４における測距用レーザ光Ｌ１０及びその反射光の偏心を利用した三角測距方式のセンサを利用することができる。測距センサ１６は、測定データ取得部を構成する。

【0035】

観察部１７は、対象物１００のレーザ光入射面を観察するための観察光Ｌ２０を出力し、レーザ光入射面で反射された観察光Ｌ２０を検出する。つまり、観察部１７から出力された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介してレーザ光入射面に照射され、レーザ光入射面で反射された観察光Ｌ２０は、集光部１４を介して観察部１７で検出される。レーザ光Ｌ１、測距用レーザ光Ｌ１０及び観察光Ｌ２０のそれぞれの波長は、互いに異なっている（少なくともそれぞれの中心波長が互いにずれている）。

【0036】

アクチュエータ１８は、光学ベース２９に取り付けられている。アクチュエータ１８は、例えば圧電素子の駆動力によって、集光部１４をレーザ光Ｌ１の光軸方向であるＺ方向に沿って移動させる。回路部１９は、例えば、複数の回路基板である。回路部１９は、測距センサ１６から出力された信号、及び反射型空間光変調器３４に入力する信号を処理する。回路部１９は、測距センサ１６から出力された信号に基づいてアクチュエータ１８を制御する。回路部１９は、制御部８（図１参照）に電気的に接続されている。

【0037】

回路部１９は、測距センサ１６で取得した測定データに基づいて、集光部１４がレーザ光入射面に追従するようにアクチュエータ１８を駆動させる。例えば、測距センサ１６で測定データとしての電圧値を取得しつつ、当該電圧値が目標電圧値となるようにアクチュエータ１８を駆動させ、集光部１４をＺ方向に移動させるフィードバック制御を行う。これにより、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる。目標電圧値は、レーザ入射面に追従するように集光部１４を駆動するための基準（目標）となる電圧値であって、後述のハイトセット時に測距センサ１６で取得した電圧値に基づく値である。レーザ光入射面に追従するように集光部１４を駆動する制御のことを、以下、ＡＦ（オートフォーカス）追従制御ともいう。ＡＦ追従制御では、対象物１００のレーザ光入射面とレーザ光Ｌ１の集光位置との距離が一定に維持されるように、当該変位データに基づき集光部１４がＺ方向に沿って移動する。

【0038】

回路部１９は、集光部１４がレーザ光入射面に追従するようにアクチュエータ１８を駆動させた駆動電圧値（制御指令値）を記憶（取得）する。なお、アクチュエータ１８を追従駆動させる機能及び駆動電圧値を記憶する機能は、制御部８又はその他の回路部が有していてもよい。

【0039】

図１に戻り、Ｚ軸レール２２は、Ｚ方向に沿って延びるレールである。Ｚ軸レール２２は、取付部２１を介してレーザ加工ヘッド１０Ａに取り付けられている。Ｚ軸レール２２は、レーザ光Ｌ１の集光位置がＺ方向に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＺ方向に沿って移動させる。Ｙ軸レール２４は、Ｙ方向に沿って延びるレールである。Ｙ軸レール２４は、取付部２３を介してＺ軸レール２２に取り付けられている。Ｙ軸レール２４は、レーザ光Ｌ１の集光位置がＹ方向に沿って移動するように、レーザ加工ヘッド１０ＡをＹ方向に沿って移動させる。Ｚ軸レール２２及びＹ軸レール２４は、移動機構を構成する。以下、集光部１４によるレーザ光Ｌ１の集光位置を単に「集光位置」ともいう。

【0040】

撮像部２５は、レーザ光Ｌ１の入射方向に沿う方向から対象物１００を撮像する。撮像部２５は、アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲを含む。アライメントカメラＡＣ及び撮像ユニットＩＲは、レーザ加工ヘッド１０Ａと共に取付部２１に取り付けられている。アライメントカメラＡＣは、例えば、対象物１００を透過する光を用いてデバイスパターン等を撮像する。これにより得られる画像は、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１の照射位置のアライメントに供される。

【0041】

撮像ユニットＩＲは、対象物１００を透過する光により対象物１００を撮像する。例えば、対象物１００がシリコンを含むウェハである場合、撮像ユニットＩＲにおいては近赤外領域の光が用いられる。撮像ユニットＩＲは、光源と、対物レンズと、光検出部と、を有する。光源は、対象物１００に対して透過性を有する光を出力する。光源は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、例えば近赤外領域の光を出力する。光源から出力された光は、ミラー等の光学系によって導光されて対物レンズを通過し、対象物１００に照射される。対物レンズは、対象物１００のレーザ光入射面とは反対側の面で反射された光を通過させる。つまり、対物レンズは、対象物１００を伝搬（透過）した光を通過させる。対物レンズは、補正環を有している。補正環は、例えば対物レンズを構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、対象物１００内において光に生じる収差を補正する。光検出部は、対物レンズを通過した光を検出する。光検出部は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光を検出する。撮像ユニットＩＲは、対象物１００の内部に形成された改質領域、及び、改質領域から延びる亀裂の少なくとも何れかを撮像することができる。レーザ加工装置１においては、撮像ユニットＩＲを用いて、非破壊にてレーザ加工の加工状態を確認できる。

【0042】

制御部８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部８では、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）が、プロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。制御部８は、レーザ加工装置１の各部を制御し、各種の機能を実現する。

【0043】

制御部８は、ステージ７と、レーザ加工ヘッド１０Ａと、Ｚ軸レール２２に沿うレーザ加工ヘッド１０Ａの移動と、Ｙ軸レール２４に沿うレーザ加工ヘッド１０Ａの移動と、を少なくとも制御する。制御部８は、ステージ７の回転、レーザ加工ヘッド１０Ａからのレーザ光Ｌ１の照射、及び、レーザ光Ｌ１の集光位置の移動を制御する。制御部８は、ステージ７の回転量に関する回転情報（以下、「θ情報」ともいう）に基づいて、各種の制御を実行可能である。θ情報は、ステージ７を回転させる駆動装置の駆動量から取得されてもよいし、別途のセンサ等により取得されてもよい。θ情報は、公知の種々の手法により取得することができる。

【0044】

制御部８は、ステージ７を回転させながら、対象物１００におけるラインＭ１上に集光位置を位置させた状態で、ＡＦ追従制御の下、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御することにより、ラインＭ１に沿って改質領域を形成させるトリミング処理を実行する。トリミング処理は、トリミング加工を実現する制御部８の処理である。

【0045】

制御部８は、ステージ７を回転させずに、対象物１００におけるラインＭ２上に集光位置を位置させた状態で、ＡＦ追従制御の下、レーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御すると共に、当該レーザ光Ｌ１の集光位置をラインＭ２に沿って移動させることにより、ラインにＭ２に沿って改質領域を形成させる放射カット処理を実行する。放射カット処理は、放射カット加工を実現する制御部８の処理である。

【0046】

改質領域の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現することができる。例えば、レーザ加工ヘッド１０Ａにおいて、レーザ光Ｌ１の照射（出力）の開始及び停止（ＯＮ／ＯＦＦ）を切替えることで、改質領域の形成と当該形成の停止とを切り替えることが可能である。具体的には、レーザ発振器が固体レーザで構成されている場合、共振器内に設けられたＱスイッチ（ＡＯＭ（音響光学変調器）、ＥＯＭ（電気光学変調器）等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器がファイバレーザで構成されている場合、シードレーザ、アンプ（励起用）レーザを構成する半導体レーザの出力のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止が高速に切り替えられる。レーザ発振器が外部変調素子を用いている場合、共振器外に設けられた外部変調素子（ＡＯＭ、ＥＯＭ等）のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることで、レーザ光Ｌ１の照射のＯＮ／ＯＦＦが高速に切り替えられる。

【0047】

或いは、改質領域の形成及びその停止の切り替えは、次のようにして実現してもよい。例えば、シャッタ等の機械式機構を制御するによってレーザ光Ｌ１の光路を開閉し、改質領域の形成と当該形成の停止とを切り替えてもよい。レーザ光Ｌ１をＣＷ光（連続波）へ切り替えることで、改質領域の形成を停止させてもよい。反射型空間光変調器３４の液晶層に、レーザ光Ｌ１の集光状態を改質できない状態とするパターン（例えば、レーザ散乱させる梨地模様のパターン）を表示することで、改質領域の形成を停止させてもよい。アッテネータ等の出力調整部を制御し、改質領域が形成できないようにレーザ光Ｌ１の出力に低下させることで、改質領域の形成を停止させてもよい。偏光方向を切り替えることで、改質領域の形成を停止させてもよい。レーザ光Ｌ１を光軸以外の方向に散乱させて（飛ばして）カットすることで、改質領域の形成を停止させてもよい。

【0048】

ＧＵＩ９は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ９は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ９には、ユーザのタッチ等の操作により、加工条件に関する各種の設定が入力される。ＧＵＩ９は、ユーザからの入力を受け付ける入力部を構成する。

【0049】

図３（ａ）に示される例は、ＧＵＩ９の入出力画面の例を示す図である。図３（ａ）は、対象物１００の内部に４列の改質領域形成する場合の例を示す。図３（ａ）中では、ＳＤ１、ＳＤ２、ＳＤ３及びＳＤ４は、この順にレーザ光入射面から遠い（この順に研削予定位置に近い）改質領域を示している。Ｚハイトは、改質領域の形成予定位置に対応する。Ｚハイトは、レーザ光入射面を基準（０）とし、レーザ光入射面から対象物１００の内部に行くにしたがって値が大きくなるよう規定されている。改質領域の形成予定位置は、例えばＺハイト×ＤＺレート±αで表される。ＤＺレートは、予め設定された所定値である。αは、種々の加工条件の設定に応じた補正値であって経験により定められる値である。出力は、改質領域を形成する際のレーザ光Ｌ１の出力に対応する。

【0050】

ＧＵＩ９においてユーザは、ＳＤ１～ＳＤ４それぞれのＺハイトと出力と詳細条件とを入力可能である。また、ＧＵＩ９においてユーザは、後述するエラー検知位置Ｔ２（図４参照）を入力可能である。ＳＤ１のＺハイトは、最も研削予定位置側の改質領域４Ｔの形成予定位置Ｔ１（図４参照）に対応する。レーザ加工装置１で設定される各条件は、第１基板１００Ｔの最終的な厚さに基づいて、設定される。

【0051】

［対象物搬送機構］
対象物搬送機構４０は、レーザ加工装置１で加工後の対象物１００を研削装置６０へ搬送する機構である。対象物搬送機構４０は、対象物１００を保持可能なアーム４１と、アーム４１の基端側に設けられたスライダ４２と、スライダ４２を水平方向に移動させるためのレール４３と、を備える。対象物搬送機構４０の構成は特に限定されず、対象物１００をレーザ加工装置１と研削装置６０との間で搬送できれば、公知の種々の構成を採用することができる。

【0052】

対象物搬送機構４０は、制御部４８及びＧＵＩ４９を備える。制御部４８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部４８では、メモリ等に読み込まれたソフトウェアがプロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。制御部４８は、対象物搬送機構４０の各部を制御し、各種の機能を実現する。ＧＵＩ４９は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ４９は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ４９には、ユーザのタッチ等の操作により、搬送条件に関する各種の設定が入力される。

【0053】

［研削装置］
研削装置６０は、レーザ加工装置１で加工後の対象物１００を研削する装置である。研削装置６０は、対象物１００における表面１００ａから研削予定位置Ｔ３（図４参照）までの部分を研削する装置である。研削装置６０は、高速で回転可能な研削砥石である研磨ホイール６１と、研磨ホイールを回転可能に支持するベース６２と、ベース６２を鉛直方向に移動させるための鉛直レール６３と、ベース６２を水平方向に移動させるための水平レール６４と、研削する対象物１００の厚さを計測する厚さ計６６と、研削する対象物１００が載置されるステージ６７と、を備える。ステージ６７は、鉛直方向に平行な軸線を中心線として回転可能に構成されている。

【0054】

研削装置６０は、制御部６８及びＧＵＩ６９を備える。制御部６８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部６８では、メモリ等に読み込まれたソフトウェアがプロセッサによって実行され、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信が、プロセッサによって制御される。制御部６８は、研削装置６０の各部を制御し、各種の機能を実現する。ＧＵＩ６９は、各種の情報を表示する。ＧＵＩ６９は、例えばタッチパネルディスプレイを含む。ＧＵＩ６９には、ユーザのタッチ等の操作により、研削条件に関する各種の設定が入力される。

【0055】

図３（ｂ）に示される例は、ＧＵＩ６９の入出力画面の例を示す図である。図中では、加工前の厚さは、研削装置６０による研削前の対象物１００の厚さＨ１（図４参照）である。仕上げ厚さは、研削装置６０による研削後の対象物１００の厚さＨ２（図４参照）である。ステージ回転数は、研削装置６０による研削の際のステージ６７の回転数である。研磨ホイール回転数は、研削装置６０による研削の際の研磨ホイール６１の回転数である。ＧＵＩ６９においてユーザは、加工前厚さ、仕上げ厚さ、ステージ回転数、研磨ホイール回転数及び詳細条件を入力可能である。研削装置６０で設定される各条件は、第１基板１００Ｔの最終的な厚さに基づいて、設定される。

【0056】

本実施形態の要部について更に説明する。

【0057】

レーザ加工装置１の回路部１９及び制御部８は、トリミング処理（集光処理）、放射カット処理及び監視処理を実行する。トリミング処理では、レーザ加工ヘッド１０Ａによりレーザ光Ｌ１を対象物１００の内部に集光させると共に、レーザ光Ｌ１の集光位置がラインＭ１に沿って移動するようにステージ７を回転させながら、ＡＦ追従制御を行って集光位置をレーザ光入射面である表面１００ａの変位に追従させる。放射カット処理では、レーザ加工ヘッド１０Ａによりレーザ光Ｌ１を対象物１００の内部に集光させると共に、レーザ光Ｌ１の集光位置がラインＭ２に沿って移動するようにステージ７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも何れかを移動させながら、ＡＦ追従制御を行って集光位置をレーザ光入射面である表面１００ａの変位に追従させる。

【0058】

レーザ光Ｌ１が対象物１００の内部に集光されると、レーザ光Ｌ１の集光位置に対応する部分においてレーザ光Ｌ１が特に吸収され、対象物１００の内部に改質領域が形成される。改質領域は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。

【0059】

パルス発振方式によって出力されたレーザ光Ｌ１が対象物１００に照射され、対象物１００に設定されたラインＭ１，Ｍ２に沿ってレーザ光Ｌ１の集光位置が相対的に移動させられると、複数の改質スポットがラインＭ１，Ｍ２に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポットは、１パルスのレーザ光Ｌ１の照射によって形成される。１列の改質領域は、１列に並んだ複数の改質スポットの集合である。隣り合う改質スポットは、対象物１００に対するレーザ光Ｌ１の集光位置の相対的な移動速度及びレーザ光の繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。設定されるラインＭ１，Ｍ２の形状は、格子状、環状、直線状、曲線状及びこれらの少なくとも何れかを組合せた形状であってもよい。

【0060】

監視処理は、トリミング加工のＡＦ追従制御において、集光位置へのレーザ光Ｌ１の集光で形成される改質領域４がエラー検知位置Ｔ２（図４参照）をＺ方向における研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視する。図４に示されるように、エラー検知位置Ｔ２は、最も研削予定位置側の改質領域４Ｔの形成予定位置Ｔ１と研削予定位置Ｔ３との間に定められた位置である。形成予定位置Ｔ１は、改質領域４Ｔの形成を予定する位置である。形成予定位置Ｔ１は、改質領域４Ｔの研削予定位置Ｔ３側の端を基準にすることができる。エラー検知位置Ｔ２は、ＧＵＩ９を介してユーザに入力されたエラー検知位置の値に対応する。エラー検知位置Ｔ２は、形成予定位置Ｔ１と研削予定位置Ｔ３との中間位置に設定されていてもよい。エラー検知位置Ｔ２は、研削予定位置Ｔ３に応じて自動的に定められる値であってもよい。

【0061】

監視処理では、ＡＦ追従制御の蛇行量を算出し、算出した蛇行量が、形成予定位置Ｔ１からエラー検知位置Ｔ２までのＺ方向における距離（以下、「蛇行許容範囲」ともいう）を超えるかどうかを監視する。これにより、ＡＦ追従制御にてエラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視する。監視処理では、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えると判定した場合に、ＧＵＩ９にエラー表示を表示する。この場合のＧＵＩ９は、表示部を構成する。監視処理では、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えることを示す情報を、レーザ加工装置１の外部へ出力してもよい。蛇行量は、ＡＦ追従制御の下においてレーザ光Ｌ１の集光で形成される改質領域４の位置が当該改質領域４の形成予定位置からずれるときの、Ｚ方向におけるずれ量に対応する。蛇行量は、例えば以下の式で表すことができる。
蛇行量＝ＡＦ差分信号×レート
ＡＦ差分信号は、目標電圧値と、ＡＦ追従制御の結果において測距センサ１６で取得された電圧値であるフィードバック後電圧値と、の差分である。レートは、予め設定されたパラメータである。なお、フィードバック後電圧値は、ＡＦ追従制御による集光位置の追従が精度よく実現されている場合には、目標電圧値である（このとき、ＡＦ差分信号＝０）。一方で、フィードバック後電圧値は、何らかの事情のためにＡＦ追従制御による集光位置の追従が精度よく実現できていない場合には、目標電圧値よりもずれた値となる（このとき、ＡＦ差分信号≠０）。

【0062】

すなわち、監視処理では、測定データが目標電圧値となるように、アクチュエータ１８によりＺ方向に集光部１４を移動させるフィードバック制御を行うことで、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる。監視処理では、フィードバック制御を行った結果において測距センサ１６により取得されたフィードバック後電圧値と目標電圧値との差分（ＡＦ差分信号）に基づいて、改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視する。

【0063】

トリミング処理では、ラインＭ１に沿う方向における集光位置が、監視工程にて改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を研削予定位置Ｔ３側に越えているとしたときのエラー領域（図１０参照）にある場合には、アクチュエータ１８の駆動電圧値を固定して（その直前の電圧値で変動しないようにして）、Ｚ方向における集光部１４の位置を固定する。

【0064】

次に、対象物加工システム１０１を用いて対象物１００を加工する対象物加工方法の一例について説明する。

【0065】

まず、レーザ加工装置１においてレーザ加工工程を実施する。すなわち、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、表面１００ａをレーザ入射面側にした状態でステージ７上に対象物１００を載置する。続いて、トリミング加工を実施する。トリミング加工では、ＧＵＩ９を介して入力された加工条件等に基づき、制御部８によりトリミング処理を実行する。トリミング加工では、ステージ７を一定の回転速度で回転しながら、ラインＭ１上に集光位置を位置させた状態で、ＡＦ追従制御の下、θ情報に基づいてレーザ加工ヘッド１０Ａにおけるレーザ光Ｌ１の照射の開始及び停止を制御する。これにより、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、対象物１００の第１基板１００Ｔの内部においてラインＭ１に沿って改質領域４を形成する。ここでは、対象物１００の内部にＺ方向に４列の改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂Ｃを含む。

【0066】

続いて、放射カット加工を実施する。放射カット加工では、ＧＵＩ９を介して入力された加工条件等に基づき、制御部８により放射カット処理を実行する。放射カット加工では、ステージ７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、ＡＦ追従制御の下、集光位置がラインＭ２に沿って移動するようにレーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール２４に沿って移動する。ステージ７を９０度回転させた後、ステージ７を回転させずに、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射すると共に、ＡＦ追従制御の下、集光位置がラインＭ２に沿って移動するようにレーザ加工ヘッド１０ＡをＹ軸レール２４に沿って移動する。これにより、ラインＭ２に沿って１又は複数列の改質領域４を形成する。形成した改質領域４は、改質スポット及び改質スポットから延びる亀裂を含む。その後、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、例えば冶具又はエアーにより、改質領域４を境界として、除去領域Ｅを切り分けて除去する（取り除く）。

【0067】

続いて、ＧＵＩ４９を介して入力された搬送条件等に基づき、対象物搬送機構４０により対象物１００をレーザ加工装置１から研削装置６０へ搬送する。続いて、ＧＵＩ６９を介して入力された研削条件等に基づき、研削装置６０により研削工程を実施する。すなわち、図８に示されるように、対象物１００の表面１００ａから研削予定位置Ｔ３（図４参照）までの部分について、対象物厚さ計６６の計測結果に基づきながら研磨ホイール６１により研削を行う。以上の結果、半導体デバイス１００Ｋが取得（製造）される。

【0068】

次に、トリミング加工に関して、図９のフローチャートを参照して詳説する。

【0069】

まず、レーザ加工装置１のＧＵＩ９において、形成する複数例の改質領域４それぞれの形成予定位置に関する情報を入力して設定する。最も研削予定位置Ｔ３（図４参照）側の改質領域４Ｔの形成予定位置に関する情報については、研削予定位置Ｔ３よりも当該改質領域４Ｔが表面１００ａ側に位置するように設定する（ステップＳ１）。このとき、亀裂Ｃの伸び量及び上述の蛇行許容範囲が考慮される。これと共に、レーザ加工装置１のＧＵＩ９において、エラー検知位置を入力して設定する（ステップＳ２：入力工程）。

【0070】

なお、ここでは、ＧＵＩ９における各設定は、研削装置６０のＧＵＩ６９の設定に基づいてユーザにより入力されるが、研削装置６０のＧＵＩ６９の設定に関する情報が通信等により入力される場合には、その情報から自動で設定されてもよい。また、ＧＵＩ９における各設定は、研削装置６０のＧＵＩ６９の設定に関する情報が通信等により入力される場合には、その情報に基づくガイダンス及び制限の下に、ユーザにより入力されてもよい。

【0071】

一例として、最も研削予定位置Ｔ３（図４参照）側の改質領域４Ｔの形成予定位置は、改質領域４Ｔの下端距離（第１基板１００Ｔにおける第２基板１００Ｂ側の主面までの距離）が第１基板１００Ｔの仕上げ厚である５０μｍを越えるように設定される。ＡＦ追従制御の蛇行許容範囲及び亀裂Ｃの伸び量を考慮し、改質領域４Ｔの下端距離が６５μｍとなるように、改質領域４Ｔの形成予定位置が設定される。このような設定の場合、許される蛇行量は、改質領域４Ｔの形成予定位置（下端距離６５μｍ）から第１基板１００Ｔの仕上げ厚５０μｍを引いた１５μｍである。この間に、エラー検知位置が設定される。例えば、１２μｍ以上の蛇行量の蛇行が発生した場合の位置に、エラー検知位置が設定されている。

【0072】

続いて、例えば撮像部２５によって取得された対象物１００のレーザ光入射面の画像に基づいて、集光位置がレーザ光入射面に位置するように制御部８によりＺ方向に沿ってレーザ加工ヘッド１０Ａを移動させ、集光部１４をＺ方向に沿って移動させる。このようなレーザ光入射面に対する集光部１４の位置合せを「ハイトセット」といい、このときの集光部１４の位置をハイトセット位置という。ハイトセットでは、対象物１００のレーザ光入射面におけるラインＭ１上に集光位置を合わせてもよいし、対象物１００のレーザ光入射面における中央部に集光位置を合わせてもよい。

【0073】

続いて、トリミング加工前にＡＦ追従制御を実施し、測定データ及びＡＦ差分信号を取得する（ステップＳ３：データ取得工程及び監視工程）。上記ステップＳ３では、レーザ加工ヘッド１０Ａからレーザ光Ｌ１を照射せずに、ステージ７を回転させながら、測距センサ１６で測定データとしての電圧値を取得する。加えて、上記ステップＳ３では、測距センサ１６で取得した測定データとしての電圧値が目標電圧値となるように、回路部１９によりアクチュエータ１８を駆動して、集光部１４をレーザ光入射面の変位に追従するようにＺ方向に移動させるフィードバック制御であるＡＦ追従制御を実行する。また上記ステップＳ３では、回路部１９により、当該ＡＦ追従制御の結果において測距センサ１６により取得された電圧値であるフィードバック後電圧値を、対象物１００の位置情報（ここでは、θ位置）に関連付けて取得する。そして上記ステップＳ３では、目標電圧値と取得したフィードバック後電圧値との差分であるＡＦ差分信号を算出する。ＡＦ差分信号は、制御部８又は回路部１９に記憶される。

【0074】

ＡＦ追従制御において、エラー検知位置Ｔ２を越える改質領域４Ｔの蛇行が発生するか否かを監視する（ステップＳ４：監視工程）。上記ステップＳ４では、ＡＦ追従制御を行う場合の蛇行量を、差分信号に基づき算出する。上記ステップＳ４では、算出した蛇行量が、形成予定位置Ｔ１からエラー検知位置Ｔ２までのＺ方向における距離である蛇行許容範囲を超えるかどうかを監視する。

【0075】

上記ステップＳ４の監視の結果、エラー検知位置Ｔ２を越える蛇行が発生すると判定した場合、ＧＵＩ９にエラー表示を表示させる（ステップＳ５でＹＥＳ，ステップＳ６）。エラー表示は、特に限定されず、エラー検知位置Ｔ２を越える蛇行が発生する旨を注意喚起するものであってもよい。エラー表示に加えて、ＧＵＩ９から音を出力してもよい。

【0076】

上記ステップＳ６の後、エラー検知位置Ｔ２を越える蛇行が発生したθ位置の範囲であるエラー領域（図１０参照）に集光位置が位置するときにアクチュエータ１８の駆動電圧値を固定するＡＦ追従制御を含むトリミング加工を実施する（ステップＳ７：集光工程）。つまり、上記ステップＳ７では、ＡＦ追従制御（アクチュエータ１８の駆動電圧値の固定あり）を含むトリミング加工を行う。上記ステップＳ７のＡＦ追従制御では、具体的には、測定データとしての電圧値が目標電圧値となるように回路部１９によりアクチュエータ１８を駆動して、集光部１４をレーザ光入射面の変位に追従するようにＺ方向に移動させると共に、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合には、当該アクチュエータ１８の駆動電圧値を、エラー領域の直前のθ位置における駆動電圧値で固定する。上記ステップＳ７においては、集光位置のθ位置がエラー領域にある場合には、Ｚ方向における集光部１４の位置が固定される。

【0077】

一方、上記ステップＳ４の監視の結果、エラー検知位置Ｔ２を越える蛇行が発生しないと判定した場合、通常のＡＦ追従制御（アクチュエータ１８の駆動電圧値の固定なし）を含むトリミング加工を実行する（ステップＳ５でＮＯ，ステップＳ８：集光工程）。

【0078】

図１０は、監視工程の監視結果の一例を示すグラフである。図１０では、集光位置のθ位置に関連付けられた蛇行量、改質領域４Ｔの形成予定位置Ｔ１、エラー検知位置Ｔ２、及び研削予定位置Ｔ３が示されている。図１０では、集光位置のθ位置を横軸とし、各データを縦軸で表している。図１０では、説明の便宜上、形成予定位置Ｔ１、エラー検知位置Ｔ２、及び研削予定位置Ｔ３は、集光位置のθ位置によらずに一定としている。

【0079】

図１０に示される例では、集光位置のθ位置がθ１からθ２までの間で、蛇行量がエラー検知位置Ｔ２を下側（研削予定位置Ｔ３側）へ越えるまで大きくなっている。このような集光位置のθ位置がθ１からθ２までの間の領域が、エラー領域であって、上記ステップＳ４にて改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を研削予定位置Ｔ３側に越えるとされるときの、ラインＭ１に沿う方向の集光位置の領域である。本実施形態では、エラー領域において、アクチュエータ１８の駆動電圧値が固定されて一定にされ、Ｚ方向における集光部１４の位置が固定されて一定にされ、集光位置が表面１００ａを追従せず、蛇行量が一定にされる。

【0080】

以上、対象物加工方法及び対象物加工システム１０１では、集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させるＡＦ追従制御を行う場合に、当該集光位置への集光により形成される改質領域４Ｔが、研削予定位置Ｔ３よりも手前（表面１００ａ側）のエラー検知位置Ｔ２を越えるかどうかを監視する。よって、監視の結果、改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を越えると判断した場合には、例えばその間の当該集光位置を研削予定位置Ｔ３に接近しないようにすること等により、改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３については越えないように対処することが可能となる。すなわち、研削後の対象物１００に改質領域４Ｔが残存することを抑制することが可能となる。

【0081】

ＡＦ追従制御では、局所的に発生する様々な要因（例えば、ステージ７の振動、レーザ光入射面の凹凸、レーザ光入射面上の膜の反射率変化、レーザ光入射面の荒れ等）に起因して、測距センサ１６の電圧値及び／又はアクチュエータ１８の駆動電圧値にオーバーシュート（急峻な変動）が発生する場合がある。この点、本実施形態では、不要なオーバーシュートを予測して、回避することができる。研削工程の前の除去領域Ｅの除去時における第２基板１００Ｂの割れ等の破損を抑制することができる。トリミング加工後の対象物１００の品質悪化を抑制することができる。

【0082】

対象物加工方法において、測定データは、測距センサ１６により取得された反射光に応じた電圧値である。この場合、測距センサ１６を利用して、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0083】

対象物加工方法において、監視工程は、ＡＦ追従制御を行って集光位置をレーザ光入射面の変位に追従させる工程と、ＡＦ追従制御を行った結果において測距センサ１６により取得されたフィードバック後電圧値と目標電圧値との差分（ＡＦ差分信号）に基づいて改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視する工程と、を含む。この場合、測距センサ１６を効果的に利用して、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0084】

対象物加工方法において、監視工程では、ＡＦ追従制御の蛇行量を算出し、蛇行量が形成予定位置Ｔ１からエラー検知位置Ｔ２までのＺ方向における距離を超えるかどうかを監視する。この場合、蛇行量を利用して、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0085】

なお、監視工程では、ＡＦ追従制御の蛇行量を算出せず、測定データを直接用いて、研削後の対象物１００に改質領域４Ｔが残存しないように監視してもよい。具体的には、ＡＦ追従制御において、ＡＦ差分信号が、形成予定位置Ｔ１からエラー検知位置Ｔ２までの距離に対応する電圧値を超えるかどうかを監視してもよい。この場合、測距センサ１６を効率よく利用して、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３側に越えるかどうかを監視することが可能となる。

【0086】

対象物加工方法においては、レーザ加工工程は、エラー検知位置Ｔ２をＧＵＩ９を介して入力する入力工程を含む。この場合、ユーザは、ＧＵＩ９を介して所望なエラー検知位置Ｔ２を設定することができる。

【0087】

対象物加工方法において、集光工程では、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合には、Ｚ方向における集光位置を固定する。この場合、改質領域４が研削予定位置Ｔ３を越えないように具体的に対処することができる。

【0088】

対象物加工方法において、監視工程では、改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を研削予定位置Ｔ３側に越えると判定した場合に、ＧＵＩ９にエラー表示を表示する。この場合、ＧＵＩ９に表示したエラー表示により、例えば研削後の対象物１００に改質領域４Ｔが残存すること又はその可能性が高いことを、ユーザに知らせることができる。

【0089】

以上、本発明の一態様は、上述した実施形態に限定されない。

【0090】

上述した実施形態及び変形例では、トリミング工程において、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合には、ＡＦ追従制御におけるアクチュエータ１８の駆動電圧値を固定してＺ方向における集光部（集光レンズ）１４を固定したが、これに限定されない。例えばトリミング工程において、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合、測定データとしての電圧値を固定してもよい。また例えばトリミング工程において、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合、対象物１００へのレーザ光Ｌ１の照射を停止してもよい。この場合にも、改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３を越えないように具体的に対処することができる。

【0091】

或いは、例えばトリミング工程において、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合、ＡＦ追従制御における集光位置の追従に係る制御パラメータを当該追従が鈍るように変更してもよい。ここでの制御パラメータの変更は、具体的には、アクチュエータ１８の駆動電圧値にオーバーシュート（急峻な変動）が起きないようにＡＦ追従制御で実施するＰＩＤ制御の制御パラメータのゲインを減らす、比例帯を大きくする、及び、積分時間を大きくする、の少なくとも何れかであってもよい。この場合にも、改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３を越えないように具体的に対処することができる。

【0092】

なお、ＡＦ追従制御では、レーザ光入射面のゆるやかな変位（例えば２μｍ／１０ｍｍ程度）に追従ができればよい場合があるため、異物等によるレーザ光入射面の急激な変位（例えば２μｍ／０．１ｍｍ）には追従せずにアクチュエータ１８を固定、又は追従が鈍るようにアクチュエータ１８を鈍く駆動させても、品質は問題ない。

【0093】

或いは、例えばトリミング工程において、ラインＭ１に沿う方向における集光位置がエラー領域にある場合、集光部１４を強制的に表面１００ａに近づく方向に所定距離移動させる制御を更に行ってもよい。この場合にも、改質領域４Ｔが研削予定位置Ｔ３を越えないように具体的に対処することができる。

【0094】

上述した実施形態及び変形例では、トリミング工程におけるＡＦ追従制御において、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視したが、これに限定されない。例えば、放射カット工程におけるＡＦ追従制御において、エラー検知位置を改質領域が越えるかどうかを監視してもよい。上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工においてエラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えないように各種の対処を行ったが、これに限定されない。例えば、放射カット工程において、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えないように各種の対処を行ってもよい。

【0095】

上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工の後、放射カット加工を実施したが、これに限定されない。例えば上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工の後で研削工程の前に、格子状に伸びるラインに沿って有効領域Ｒの内部に改質領域を形成する切断加工（切断工程）を実施してもよい。具体的には、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されるように、トリミング加工の後、直線状のラインＭ４に沿って、有効領域Ｒに改質領域４を形成させてもよい。ラインＭ４は、対象物１００に複数設定されている。複数のラインＭ４は、少なくとも有効領域Ｒに格子状に設定されている。この場合、切断工程におけるＡＦ追従制御において、エラー検知位置を改質領域が越えるかどうかを監視してもよい。切断工程において、エラー検知位置を改質領域が越えないように各種の対処を行ってもよい。

【0096】

或いは、例えばトリミング加工の後で研削工程の前に、剥離加工（剥離工程）を実施してもよい。具体的には、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示されるように、トリミング加工の後、対象物１００の内部における仮想面上のラインＭ５に沿って、改質領域４を形成させてもよい。ラインＭ５は、有効領域Ｒに設定されている。ラインＭ５は、対象物１００の中心位置を中心とする渦巻き状に延びる。この場合、剥離工程におけるＡＦ追従制御において、エラー検知位置を改質領域が越えるかどうかを監視してもよい。剥離工程において、エラー検知位置を改質領域が越えないように各種の対処を行ってもよい。

【0097】

上記実施形態及び変形例では、測定データとして、測距センサ１６で受光した反射光に応じた電圧値を用いているが、測定データは、レーザ光入射面の変位に関するデータであれば特に限定されず、そのような測定データは、種々の公知技術により取得することができる。測定データは、レーザ光Ｌ１の光軸と別軸で設けられる測距センサにより取得した電圧値であってもよい。この場合、取得した当該電圧値は、上述した測距センサ１６の電圧値と同様に扱うことができる。測定データは、アクチュエータ１８の可動部の位置に関するデータであってもよい。対象物１００のレーザ光入射面の表面形状を測定できるセンサを別途に用いる場合、そのセンサの検出結果に関するデータを測定データとしてもよい。測定データは、Ｚ方向における集光部１４の絶対位置でもよい。測定データは、Ｚ方向における集光部１４のハイトセット時の位置に対する相対位置でもよい。

【0098】

上述した実施形態及び変形例では、ＡＦ差分信号を取得せずに、測定データのみから、蛇行量を算出してもよい。具体的には、集光位置の移動距離（移動時間）当たりレーザ光入射面の変位から、アクチュエータ１８の駆動能力を超える変位が発生しているか否かを監視し、越えた分の変位を蛇行量として算出してもよい。一例として、集光位置の移動距離を３００ｍｍ／ｓとして加工する際、移動距離１０ｍｍで変位２μｍに追従可能な駆動能力を有するアクチュエータ１８が搭載されている場合には、移動距離１０ｍｍでレーザ光入射面の変位が４μｍであれば、蛇行量が２μｍ程度（対象物１００中では２μｍ×レート（ここでは４）＝８μｍ程度）の蛇行が少なくとも発生し得るとしてもよい。この場合、実際にはオーバーシュートが発生することも考えられるため、オーバーシュートの発生の可能性を更に考慮して、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視してもよい。

【0099】

上述した実施形態及び変形例では、アクチュエータ１８の駆動電圧値（アクチュエータ１８の可動部の位置）とレーザ光入射面の変位とを用いて、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視してもよい。例えばこの場合、アクチュエータ１８の駆動電圧値を集光部１４（集光位置）のＺ方向の移動量に換算した値と、レーザ光入射面の変位の値を比較し、比較結果に基づいてエラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視してもよい。

【0100】

上述した実施形態及び変形例では、アクチュエータ１８の駆動電圧値とアクチュエータ１８の可動部の現在位置との差分を用いて、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視してもよい。上述した実施形態及び変形例では、アクチュエータ１８の駆動電圧値とアクチュエータ１８の可動部の現在位置とのそれぞれに発生したオーバーシュートの形状に基づいて、エラー検知位置Ｔ２を改質領域４Ｔが越えるかどうかを監視してもよい。

【0101】

上述した実施形態及び変形例では、対象物１００の表面１００ａをレーザ光入射面としたが、対象物１００の他の表面をレーザ光入射面としてもよい。上述した実施形態及び変形例では、改質領域４は、例えば対象物１００の内部に形成された結晶領域、再結晶領域、又は、ゲッタリング領域であってもよい。結晶領域は、対象物１００の加工前の構造を維持している領域である。再結晶領域は、一旦は蒸発、プラズマ化あるいは溶融した後、再凝固する際に単結晶あるいは多結晶として凝固した領域である。ゲッタリング領域は、重金属等の不純物を集めて捕獲するゲッタリング効果を発揮する領域であり、連続的に形成されていてもよいし、断続的に形成されていてもよい。また、例えばレーザ加工装置１は、アブレーション等の加工へ適用されてもよい。

【0102】

上述した実施形態及び変形例では、移動機構は、ステージ７及びレーザ加工ヘッド１０Ａの少なくとも一方を移動させるように構成されていればよい。上述した実施形態及び変形例では、位置情報としてθ位置を用いたが、これに代えてもしくは加えて、レーザ加工の開始からの時間及び座標情報等の少なくとも何れかを位置情報として用いてもよい。位置情報は、対象物１００の円周のどの位置のデータかがわかる情報であればよい。上述した実施形態及び変形例では、トリミング加工後に実施するハイトセットを省略したが、当該ハイトセットは省略しなくてもよい。

【0103】

上述した実施形態及び変形例では、上記ステップＳ３においてトリミング加工（集光工程）とは別でＡＦ追従制御を実施して、測定データを取得しているが、これに限定されない。例えばトリミング加工時（集光工程時）において、レーザ光Ｌ１を照射しながらＡＦ追従制御を実施して測定データを取得する、所謂リアルタイム加工を行ってもよい。

【0104】

上述した実施形態及び変形例では、監視工程において、最も研削予定位置Ｔ３側の改質領域４Ｔがエラー検知位置Ｔ２を越えるかどうかに加えて、改質領域４Ｔ以外の改質領域４がエラー検知位置Ｔ２を越えるかどうかを監視してもよい。この場合、集光工程では、監視工程での監視結果に応じて、改質領域４Ｔ以外の改質領域４がエラー検知位置Ｔ２を越えないように上述の各種の対処を行ってもよい。

【0105】

上述した実施形態及び変形例における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した実施形態及び変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

【符号の説明】

【0106】

１…レーザ加工装置、４…改質領域、４Ｔ…改質領域（最も研削予定位置側の改質領域）、７…ステージ（支持部）、８…制御部、９…ＧＵＩ（入力部，表示部）、１０Ａ…レーザ加工ヘッド（照射部）、１４…集光部（集光レンズ）、１６…測距センサ（測定データ取得部）、１８…アクチュエータ、１９…回路部（測定データ取得部，制御部）、２２…Ｚ軸レール（移動機構）、２４…Ｙ軸レール（移動機構）、６０…研削装置、１００…対象物、１００ａ…表面（レーザ光入射面）、１０１…対象物加工システム、Ｌ１…レーザ光、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ５…ライン、Ｔ１…形成予定位置、Ｔ２…エラー検知位置、Ｔ３…研削予定位置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】