(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】2024-11-05
(45)【発行日】2024-11-13
(54)【発明の名称】レーザ加工装置及び方法
(51)【国際特許分類】
B23K 26/53 20140101AFI20241106BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20241106BHJP
H01L 21/301 20060101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
B23K26/53
B23K26/00 N
B23K26/00 P
H01L21/78 B
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020200060
(22)【出願日】2020-12-02
(65)【公開番号】P2022087919
(43)【公開日】2022-06-14
【審査請求日】2023-11-13
(73)【特許権者】
【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】100140992
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲政
(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】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(72)【発明者】
【氏名】植木原 明
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０７７７６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０１８９０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－００４３４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１７０６９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１４１２４８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２６／５３
Ｂ２３Ｋ ２６／００
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を切断予定ラインに沿って照射し、前記切断予定ライン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レーザ加工装置において、前記レーザ加工領域を形成するときに前記レーザ光の集光点の位置を移動させる集光点位置移動手段と、
前記レーザ加工領域を形成するときにおける前記レーザ光の加工パワーを変更する加工パワー変更手段と、
前記レーザ加工領域から伸展する亀裂の位置を検出する亀裂検出手段と、
前記亀裂の検出結果に応じて、前記集光点の位置又は前記加工パワーを変更してレーザ加工を行う制御手段と、
前記レーザ加工領域から伸展する亀裂が所定の亀裂形成条件を満たすレーザ加工条件を示す加工レシピを作成する加工レシピ作成手段とを備え、
前記制御手段は、前記レーザ加工領域の層ごとに、前記集光点の位置及び前記加工パワーのうちのいずれか一方を固定し、他方を変更してレーザ加工と亀裂検出とを繰り返し、
前記加工レシピ作成手段は、前記亀裂形成条件を充足可能な前記他方の最適値を取得して、前記加工レシピを生成する、レーザ加工装置。
【請求項2】
前記加工レシピ作成手段は、前記被加工物の界面に最も近いレーザ加工領域から伸展する亀裂の下端位置又は上端位置が前記被加工物の界面に到達するか否かを示す第１の亀裂形成条件を満たす前記レーザ光の集光点の位置又は前記加工パワーの条件を前記加工レシピに保存する、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記加工レシピ作成手段は、前記被加工物の深さ方向に隣り合うレーザ加工領域から伸展する亀裂がつながるか否かを示す第２の亀裂形成条件を満たす前記レーザ光の集光点の位置又は前記加工パワーの条件を前記加工レシピに保存する、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を切断予定ラインに沿って照射し、前記切断予定ライン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レーザ加工方法において、前記レーザ加工領域を形成するときに前記レーザ光の集光点の位置を移動させる集光点位置移動工程と、
前記レーザ加工領域を形成するときにおける前記レーザ光の加工パワーを変更する加工パワー変更工程と、
前記レーザ加工領域から伸展する亀裂の位置を検出する亀裂検出工程と、
前記亀裂の検出結果に応じて、前記集光点の位置又は前記加工パワーを変更してレーザ加工を行う制御工程と、
前記レーザ加工領域から伸展する亀裂が所定の亀裂形成条件を満たすレーザ加工条件を示す加工レシピを作成する加工レシピ作成工程とを備え、
前記制御工程は、前記レーザ加工領域の層ごとに、前記集光点の位置及び前記加工パワーのうちのいずれか一方を固定し、他方を変更してレーザ加工と亀裂検出とを繰り返す工程を含み、
前記加工レシピ作成工程では、前記亀裂形成条件を充足可能な前記他方の最適値を取得して、前記加工レシピを生成する、レーザ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はレーザ加工装置及び方法に係り、被加工物の内部に亀裂を形成して被加工物を割断するレーザ加工装置及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、シリコン等の被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を切断予定ラインに沿って照射し、加工ラインに沿って被加工物内部に切断の起点となるレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置（レーザダイシング装置ともいう。）が知られている。レーザ加工領域が形成された被加工物は、その後、エキスパンドやブレーキングといった割断プロセスによって分割予定ラインで割断されて個々のチップに分断される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００５－１９３２８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、レーザダイシング装置により被加工物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被加工物の深さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。その亀裂が被加工物の内部で十分に伸展している場合には、割断プロセスにおいてチップへの分断を適正に行うことが可能である。一方、亀裂の伸展が不十分な場合には、チップの割断面が割断予定ラインに対して曲がったり（蛇行）、チッピングが発生しやすくなる。
【0005】
チップの割断面の蛇行及びチッピングの発生を防止するためには、レーザ加工におけるレーザの強度及び照射時間等の条件（以下、加工条件という。）を最適化する必要がある。従来は、被加工物に対するレーザ加工、割断、割断面の観察及び評価並びに加工条件の再設定を繰り返し実施することにより、最適な加工条件を決定していた。上記のような加工条件の決定は、時間及びコストがかかる。
【0006】
また、最適な加工条件の決定後に、装置の状態の経時的な変化等に起因して、加工品質が低下する場合がある。しかしながら、被加工物の加工が開始されると、割断するまで品質の検査を行うことができないため、加工品質の低下の検知には時間がかかる。例えば、被加工物１枚当たりの加工時間は５分から４０分程度であるのに対して、レーザ加工後の被加工物の割断が行われるのは数日後になる場合がある。この場合、加工品質の低下が生じた後にも、被加工物のレーザ加工が連続的に行われることになり、不良品の数が膨大になる可能性がある。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被加工物のレーザ加工を行う際の加工条件を効率的に決定することが可能なレーザ加工装置及び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】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るレーザ加工装置は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を切断予定ラインに沿って照射し、切断予定ラインに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工装置において、レーザ加工領域を形成するときにレーザ光の集光点の位置を移動させる集光点位置移動手段と、レーザ加工領域を形成するときにおけるレーザ光の加工パワーを変更する加工パワー変更手段と、レーザ加工領域から伸展する亀裂の位置を検出する亀裂検出手段と、亀裂の検出結果に応じて、集光点の位置又は加工パワーを変更してレーザ加工を行う制御手段と、レーザ加工領域から伸展する亀裂が所定の亀裂形成条件を満たすレーザ加工条件を示す加工レシピを作成する加工レシピ作成手段とを備える。
【0009】
本発明の第２の態様に係るレーザ加工装置は、第１の態様において、加工レシピ作成手段は、被加工物の界面に最も近いレーザ加工領域から伸展する亀裂の下端位置又は上端位置が被加工物の界面に到達するか否かを示す第１の亀裂形成条件を満たす加工位置又は加工パワーの条件を加工レシピに保存する。
【0010】
本発明の第３の態様に係るレーザ加工装置は、第１又は第２の態様において、加工レシピ作成手段は、被加工物の深さ方向に隣り合うレーザ加工領域から伸展する亀裂がつながるか否かを示す第２の亀裂形成条件を満たす加工位置又は加工パワーの条件を加工レシピに保存する。
【0011】
本発明の第４の態様に係るレーザ加工方法は、被加工物の内部に集光点を合わせてレーザ光を切断予定ラインに沿って照射し、切断予定ラインに沿って被加工物の内部にレーザ加工領域を形成するレーザ加工方法において、レーザ加工領域を形成するときにレーザ光の集光点の位置を移動させる集光点位置移動工程と、レーザ加工領域を形成するときにおけるレーザ光の加工パワーを変更する加工パワー変更工程と、レーザ加工領域から伸展する亀裂の位置を検出する亀裂検出工程と、亀裂の検出結果に応じて、集光点の位置又は加工パワーを変更してレーザ加工を行う制御工程と、レーザ加工領域から伸展する亀裂が所定の亀裂形成条件を満たすレーザ加工条件を示す加工レシピを作成する加工レシピ作成工程とを備える。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、被加工物の内部における所望の亀裂形成条件を充足可能な加工レシピを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、添付図面に従って本発明に係るレーザ加工装置及び方法の実施の形態について説明する。
【0015】
まず、実施形態のレーザ加工装置を説明する前に、このレーザ加工装置を含むレーザ加工システムの概要について簡単に説明する。なお、本実施形態では、被加工物としての半導体ウェーハとしてシリコンウェーハ（以下、「ウェーハ」と略称する。）を例示して説明するが、例えば、ガリウムヒ素、サファイア、窒化ガリウム又はシリコンカーバイド等の他の半導体ウェーハであってもよい。また、半導体ウェーハに限定されるものではなく、レーザ加工によって内部にレーザ加工領域が形成可能な被加工物であれば適用可能である。すなわち、被加工物の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等の材料からなる部材を被加工物として用いることもできる。
【0016】
[レーザ加工システム]
図１は、実施形態に係るレーザ加工装置１０を含むレーザ加工システム１００の構成を示すブロック図である。
図１は、実施形態に係るレーザ加工装置１０を含むレーザ加工システム１００の構成を示すブロック図である。
【0017】
図１に示すように、レーザ加工システム１００は、裏面研削装置２００と、レーザ加工装置１０と、分割装置３００と、を含んでいる。
【0018】
レーザ加工システム１００では、まず、裏面研削装置２００にウェーハが搬送され、裏面研削装置２００において、ウェーハの裏面を研削するバックグラインド（裏面研削）が行われる。裏面研削装置２００によりバックグライドされたウェーハは、例えば２５０μｍ以下の厚さに薄化される。なお、バックグラインドを行うに際し、ウェーハの表面には予め保護シートが貼り付けられており、この保護シートによってウェーハの表面に形成されたデバイス（デバイス層）が保護されている。ここで、本明細書において、ウェーハの二つの面のうち、デバイスが形成された面をウェーハの「表面」と称し、表面の反対側の面を「裏面」と称することにする。
【0019】
裏面研削装置２００によってバックグラインドが行われたウェーハは、レーザ加工装置１０に搬入され、レーザ加工装置１０において、レーザ光によりウェーハの内部にレーザ加工領域が切断予定ラインに沿って形成される。
【0020】
全ての切断予定ラインにレーザ加工領域が形成されたウェーハは、その裏面がダイシングテープを介してダイシング用フレームに搭載（マウント）される。この状態でウェーハの表面に貼り付けられていた保護シートが剥離される。
【0021】
次に、ウェーハは、ダイシング用フレームごと分割装置３００に搬入され、分割装置３００において、ダイシングテープが放射状に引き伸ばされて、ウェーハが個々のチップに分断される。以上がレーザ加工システム１００によるウェーハの加工の流れである。
【0022】
次に、レーザ加工システム１００を構成する各装置の構成について説明する。
【0023】
<裏面研削装置>
図２は、裏面研削装置２００の概略構成を示したブロック図である。なお、図２では、裏面研削装置２００によって、ウェーハＷの二点鎖線で示す裏面Ｗｂが、実線で示す裏面Ｗｂ１まで研削された状態が示されている。
図２は、裏面研削装置２００の概略構成を示したブロック図である。なお、図２では、裏面研削装置２００によって、ウェーハＷの二点鎖線で示す裏面Ｗｂが、実線で示す裏面Ｗｂ１まで研削された状態が示されている。
【0024】
図２に示すように、裏面研削装置２００は、研削ヘッド２０８と、チャックテーブル２１８と、研削駆動部２０２と、テーブル駆動部２０６と、制御部２１６と、を備える。
【0025】
研削ヘッド２０８は、シャフト２１４の一端（下端）に固定された回転研削盤２１０と、回転研削盤２１０の研削面（チャックテーブル２１８に吸着保持されたウェーハＷに対向する面）に取り付けられた砥石２１２と、を有している。
【0026】
研削駆動部２０２は、研削ヘッド２０８をＺ方向に移動させるための研削ヘッドＺ駆動機構（不図示）と、研削ヘッド２０８をＺ方向周りのθ方向に回転させるための研削ヘッド回転駆動機構（不図示）と、を有している。研削ヘッドＺ駆動機構及び研削ヘッド回転駆動機構は、それぞれ、モータやギアを含んで構成される。
【0027】
研削駆動部２０２は、制御部２１６からの指令に応じて、研削ヘッドＺ駆動機構により研削ヘッド２０８のＺ方向位置を調整すると共に、研削ヘッド回転駆動機構により研削ヘッド２０８をＺ方向周りのθ方向に回転させる。
【0028】
チャックテーブル２１８は、回転研削盤２１０に対向する位置に設けられている。チャックテーブル２１８は、その上面（研削ヘッド２０８に対向する面）に、ウェーハＷを吸着保持する保持面２１８ａを備える。ウェーハＷは、その表面Ｗａが保護シート２２０を介してチャックテーブル２１８の保持面２１８ａに吸着保持される。
【0029】
テーブル駆動部２０６は、チャックテーブル２１８をＺ方向周りのθ方向に回転させるためのテーブル回転駆動機構を備えている。テーブル回転駆動機構は、モータやギアを含んで構成される。
【0030】
なお、裏面研削装置２００は、研削ヘッド２０８とチャックテーブル２１８とのＸＹ方向（水平方向）の相対位置を変化させるためのＸＹ駆動機構を備えていてもよい。ＸＹ駆動機構は、上述した研削ヘッドＺ駆動機構などと同様に、モータやギアを含んで構成される。ＸＹ駆動機構は、研削ヘッド２０８をＸＹ方向に移動させるものでもよいし、チャックテーブル２１８をＸＹ方向に移動させるものでもよく、両者をＸＹ方向に移動させるものであってもよい。
【0031】
このように構成される裏面研削装置２００によれば、チャックテーブル２１８の保持面２１８ａにウェーハＷが吸着保持された状態でチャックテーブル２１８によりウェーハＷを回転させつつ、不図示のスラリー供給口からスラリーをウェーハＷの裏面Ｗｂ（被研削面）に供給しながら、研削ヘッド２０８の研削砥石２１２をウェーハＷの裏面Ｗｂに当接させ且つ研削ヘッド２０８を回転させることにより、ウェーハＷの裏面Ｗｂの研削が行われ、ウェーハＷが所望の厚さに薄化される。
【0032】
<レーザ加工装置>
図３は、実施形態に係るレーザ加工装置１０の概略構成を示したブロック図である。
図３は、実施形態に係るレーザ加工装置１０の概略構成を示したブロック図である。
【0033】
図３に示すように、レーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６と、吸着ステージ１８と、加工ヘッド駆動部１９と、テーブル駆動部１４と、制御部１２と、を備える。さらに、この実施形態におけるレーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６の一側面に取り付けられた亀裂検出装置５００を備える。なお、亀裂検出装置５００の構成については後述する。
【0034】
吸着ステージ１８は、ウェーハＷを吸着保持する保持面１８ａを備える。ウェーハＷの表面Ｗａは、例えば、ＸＹ方向に伸びる複数の切断予定ラインにより格子状の領域に区画されており、この格子状の領域には、それぞれ電子回路等のデバイスが形成されている。このウェーハＷは、吸着ステージ１８の保持面１８ａに保護シート２２０を下側にして載置され、保護シート２２０を介して吸着ステージ１８により吸着保持される。なお、保護シート２２０を介することなくウェーハＷを直接吸着保持させてもよい。
【0035】
テーブル駆動部１４は、吸着ステージ１８をＸＹ方向に移動させるためのＸＹ駆動機構（不図示）と、吸着ステージ１８をＺ方向周りのθ方向に回転させるための回転駆動機構（不図示）と、を備えている。テーブル駆動部１４は、制御部１２による制御に従って、ＸＹ駆動機構により吸着ステージ１８をＸＹ方向に移動させると共に、回転駆動機構により吸着ステージ１８をＺ方向周りのθ方向に回転させる。これにより、吸着ステージ１８に吸着保持されたウェーハＷと後述する加工ヘッド１６との相対的な位置合わせを行うことが可能となると共に、ウェーハＷに設けられた複数の切断予定ラインに沿って加工ヘッド１６によるレーザ加工を行うことが可能となる。
【0036】
加工ヘッド１６は、レーザ加工を行うための各種光学系を収容する加工光学系本体（「レーザエンジン」などともいう。）である。加工ヘッド１６は、レーザ光Ｌを出射するレーザ光源２０と、コンデンスレンズ２２等の光学素子と、コンデンスレンズ２２をＺ方向（レーザ光Ｌの光軸方向）に微小移動させるＺ微動手段２３と、を備える。なお、Ｚ微動手段は、Ｚ方向に伸縮するピエゾアクチュエータにより構成される。
【0037】
レーザ光源２０は、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを形成するための加工用レーザ光（以下、単に「レーザ光」という。）Ｌを出射する。レーザ光源２０としては、例えば、半導体レーザ励起Ｎｄ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザが用いられる。レーザ光源２０から出射されたレーザ光Ｌは、コンデンスレンズ２２によりウェーハＷの内部に集光される。これにより、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒが形成される。
【0038】
加工ヘッド駆動部１９は、加工ヘッド１６をＺ方向（レーザ光Ｌの光軸方向）に移動させるための加工ヘッドＺ駆動機構（不図示）を備えている。加工ヘッドＺ駆動機構は、モータやギアを含んで構成される。加工ヘッド駆動部１９は、制御部１２による制御に従って、加工ヘッドＺ駆動機構により加工ヘッド１６をＺ方向に移動させる。これにより、加工ヘッド１６と、吸着ステージ１８に吸着保持されたウェーハＷとのＺ方向の相対距離を調整することが可能となる。
【0039】
制御部１２は、例えば、パーソナルコンピュータ又はワークステーションにより実現される。制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリ（例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等）と、ストレージ（例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等）と、入出力回路部と、を備える。
【0040】
制御部１２は、レーザ加工装置１０の各部の動作を制御する。具体的には、加工ヘッド１６の動作制御（レーザ光源２０の出射制御や、Ｚ微動手段２３によるコンデンスレンズ２２の位置制御など）、加工ヘッド駆動部１９及びテーブル駆動部１４の動作制御、さらに亀裂検出装置５００の動作制御などを行う。
【0041】
ここで、レーザ加工領域Ｒとは、レーザ光Ｌの照射によってウェーハＷの内部の密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。レーザ加工領域Ｒは、例えば、クラック領域を含んでいる。
【0042】
ウェーハＷにレーザ加工領域Ｒを形成する場合、加工ヘッド駆動部１９により加工ヘッド１６とウェーハＷとの間の相対距離（ワーキングディスタンス）を所望の距離に調整した上で、レーザ光源２０からレーザ光Ｌが出射され、コンデンスレンズ２２等の光学素子を介してウェーハＷに照射される。なお、ウェーハＷの内部に照射されるレーザ光Ｌの集光点ＦＰのＺ方向位置は、Ｚ微動手段２３（ピエゾアクチュエータ）によるコンデンスレンズ２２の位置制御によって、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１（レーザ光入射面）から一定の深さ位置に調整される。
【0043】
この状態でテーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がダイシング方向であるＸ方向に加工送りされる。これにより、ウェーハＷの切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域Ｒが１層形成される。そして、切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域Ｒが１層形成されると、テーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次の切断予定ラインにもレーザ加工領域Ｒが形成される。次に、全てのＸ方向の切断予定ラインに沿ってレーザ加工領域Ｒが形成されるとテーブル駆動部１４により吸着ステージ１８がＺ方向周りのθ方向に９０°回転され、回転後のＸ方向の切断予定ラインにも同様にしてレーザ加工領域Ｒが形成される。なお、図３では、１層のレーザ加工領域Ｒが示されているが、ウェーハＷの厚さに応じて、ウェーハＷの内部に複数層（例えば２層、３層など）のレーザ加工領域が形成される場合もある。
【0044】
<分割装置>
図４（Ａ）～（Ｅ）は、分割装置３００の動作を時系列的に示した説明図である。
図４（Ａ）～（Ｅ）は、分割装置３００の動作を時系列的に示した説明図である。
【0045】
図４（Ａ）に示すようにウェーハＷは、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１にダイシングテープ３０２が貼り付けられ、このダイシングテープ３０２を介してダイシング用フレーム３０４に搭載される。なお、保護シート２２０（図３参照）は、この状態でウェーハＷの表面Ｗａから剥離される。
【0046】
ダイシングテープ３０２は、ウェーハＷの外周部とダイシング用フレーム３０４の内周部との間に環状部領域３０２Ａを有し、この環状部領域３０２Ａの下方側にエキスパンドリング３０６が配置されている。
【0047】
エキスパンドリング３０６の上昇動作によってエキスパンドリング３０６が環状部領域３０２Ａに当接し、ダイシングテープ３０２の拡張が始まると（図４（Ａ））、まず、環状部領域３０２Ａの拡張が始まる（図４（Ｂ））。これにより、環状部領域３０２Ａに張力が発生し、この張力がある程度高まると、高まった張力がウェーハＷに伝達されてウェーハＷのチップＴへの分断が始まる（図４（Ｃ））。ウェーハＷが個々のチップＴに分断されていくと、環状部領域３０２Ａの拡張とチップＴ間のダイシングテープ３０２の拡張とが同時に進行する（図４（Ｄ）～（Ｅ））。これによって、ウェーハＷがチップＴに確実に分断される。以上がレーザ加工システム１００を構成する各装置の機能である。
【0048】
【0049】
図５は、亀裂検出装置５００の一例を示すブロック図である。この亀裂検出装置５００は、基本機能として、レーザ光Ｌ（図３参照）の照射によりウェーハＷの内部に発生した亀裂を検出する機能（亀裂検出機能）を備えるだけでなく、さらに、レーザ光Ｌの照射が行われる前（すなわち、裏面研削装置２００によりバックグラインドが行われた後）のウェーハＷの厚さを検出する機能（厚さ検出機能）を兼ね備えたものである。以下、亀裂検出装置５００の基本機能である亀裂検出機能について説明した後に、亀裂検出装置５００の厚さ検出機能について説明する。なお、亀裂検出装置５００は、加工ヘッド１６の一側面に取り付けられており、上述した加工ヘッド駆動部１９（図３参照）により加工ヘッド１６と一体となってＺ方向に移動可能に構成されている。
【0050】
［亀裂検出機能］
図３に示したレーザ加工装置１０によってウェーハＷにレーザ加工領域Ｒを形成した場合、そのレーザ加工領域ＲからウェーハＷの厚さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。図４に示した分割装置３００においてチップへの分断を適正に行うためには、ウェーハＷを割断する際の起点となるレーザ加工領域Ｒを適正に形成し、ウェーハＷの内部に形成された亀裂の亀裂深さを正確に検出することが重要である。
図３に示したレーザ加工装置１０によってウェーハＷにレーザ加工領域Ｒを形成した場合、そのレーザ加工領域ＲからウェーハＷの厚さ方向に亀裂（クラック）が伸展する。図４に示した分割装置３００においてチップへの分断を適正に行うためには、ウェーハＷを割断する際の起点となるレーザ加工領域Ｒを適正に形成し、ウェーハＷの内部に形成された亀裂の亀裂深さを正確に検出することが重要である。
【0051】
そこで、図５に示す亀裂検出装置５００は、ウェーハＷに対して検出光Ｌ１を照射し、ウェーハＷからの反射光Ｌ２を検出することで、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さを検出する機能（亀裂検出機能）を備える。なお、亀裂検出装置５００は、図３に示したレーザ加工装置１０と組み合わせて使用されるが、以下の説明では、亀裂検出装置５００に係る構成要素について説明し、レーザ加工装置１０の構成と同一の部材については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下の説明では、ウェーハＷが吸着される吸着ステージ１８をＸＹ平面と平行な平面とし、Ｚ方向をウェーハＷの厚さ（深さ）方向とする３次元直交座標系を用いる。
【0052】
図５に示すように、亀裂検出装置５００は、光源部５５０、照明光学系６００、界面検出用光学系６５０、亀裂検出用光学系７００、制御部７５０、集光点位置移動機構７５２、対物レンズ７５４、操作部７５６及び表示部７５８を含んでいる。
【0053】
光源部５５０は、検出光Ｌ１を出射する。この検出光Ｌ１は、ウェーハＷの界面位置の検出、及びウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの検出に用いられる。ここで、ウェーハＷがシリコン製の場合、検出光Ｌ１としては、波長１，０００ｎｍ以上の赤外光を用いるのが望ましい。
【0054】
光源部５５０は、光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃ及びハーフミラー５５４を有している。光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃ及びハーフミラー５５４は、対物レンズ７５４のレンズ光軸と同軸の主光軸ＡＸに沿って配置されている。
【0055】
光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃは、主光軸ＡＸに沿って検出光Ｌ１を出射する。光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃとしては、例えば、レーザ光源（赤外線レーザ光源、レーザダイオード）、又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）光源を用いることができる。
【0056】
光源５５２Ａは、対物レンズ７５４の対物レンズ瞳７５４ａの略全面を照明することが可能なレーザ開口を有している。この光源５５２Ａは、後述の界面位置の検出に用いられる。
【0057】
光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、対物レンズ７５４の対物レンズ瞳７５４ａのうち、主光軸ＡＸ（レンズ光軸）から偏心した一部のみを照明することが可能なレーザ開口をそれぞれ有している。これらの光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、後述の亀裂検出に用いられる。
【0058】
ハーフミラー５５４は、界面検出用の光源５５２Ａから出射される検出光Ｌ１を反射し、亀裂検出用の光源５５２Ｂ、５５２Ｃから出射される検出光Ｌ１を透過させる。以下、図示は省略するが、光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃから出射される検出光Ｌ１をそれぞれＬ１（Ａ）、Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）として説明する。
【0059】
光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃは、それぞれ制御部７５０と接続されており、制御部７５０により光源５５２Ａ、５５２Ｂ、５５２Ｃの出射制御が行われる。
【0060】
制御部７５０は、亀裂検出装置５００の各部の動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵの作業領域として使用可能なＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）と、を含んでいる。制御部７５０は、図３に示したレーザ加工装置１０の制御部１２と不図示のインターフェースを介して接続されており、図５の操作部７５６を介して操作者による操作入力を受け付け、操作入力に応じた制御信号を亀裂検出装置５００の各部に送信して各部の動作を制御する。
【0061】
操作部７５６は、操作者による操作入力を受け付ける手段であり、例えば、キーボード、マウス、又はタッチパネル等のポインティングデバイス等である。
【0062】
また、表示部７５８は、亀裂検出装置５００の操作のための操作ＧＵＩ（Graphical User Interface）及び画像（例えば、亀裂の検出結果等）を表示する装置である。表示部７５８としては、例えば、液晶ディスプレイを用いることができる。
【0063】
なお、操作部７５６及び表示部７５８は、レーザ加工装置１０に備えられる操作部及び表示部（いずれも不図示）と共用されていてもよい。
【0064】
照明光学系６００は、光源部５５０から出射された検出光Ｌ１を対物レンズ７５４に導光する。照明光学系６００は、リレーレンズ６０２、６０６及びミラー（例えば、全反射ミラー）６０４を有している。光源部５５０から出射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ６０２を透過して、ミラー６０４により反射されて光路が折り曲げられる。ミラー６０４によって反射された検出光Ｌ１は、リレーレンズ６０６を透過した後、界面検出用光学系６５０のハーフミラー６５４及びハーフミラー６５２によって順次反射されて対物レンズ７５４に向けて出射される。また、ハーフミラー６５２を透過した観察光（ウェーハＷからの戻り光）は、観察光学系７６０を用いて観察可能である。なお、観察光学系７６０を用いない場合は、ハーフミラー６５２に代えてダイクロイックミラー又は全反射ミラーを用いることができる。
【0065】
対物レンズ７５４は、照明光学系６００から出射された検出光Ｌ１をウェーハＷに集光（合焦）させる。対物レンズ７５４は、ウェーハＷに対向する位置に配置され、対物レンズ７５４のレンズ光軸が主光軸ＡＸと同軸に配置される。
【0066】
集光点位置移動機構７５２は、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点の位置をＺ方向（対物レンズ７５４の光軸方向）に変化させるものである。集光点位置移動機構７５２は、対物レンズ７５４をＺ方向に移動させるピエゾアクチュエータ（不図示）を含んで構成される。集光点位置移動機構７５２は、制御部７５０の制御に従ってピエゾアクチュエータを駆動することにより、対物レンズ７５４をＺ方向に移動させる。これにより、対物レンズ７５４とウェーハＷとのＺ方向の相対距離が変化し、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点の位置が変化するので、検出光Ｌ１の集光点をウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に走査することが可能となる。
【0067】
また、集光点位置移動機構７５２は、ピエゾアクチュエータに加え、上述の加工ヘッドＺ駆動機構を含むものであってもよい。加工ヘッドＺ駆動機構により加工ヘッド１６をＺ方向に移動させることにより、加工ヘッド１６と一体となって亀裂検出装置５００をＺ方向に移動させることができる。これにより、対物レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離が変化するので、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点の位置を変化させることが可能となる。したがって、加工ヘッドＺ駆動機構による集光点の位置調整（粗調整）と、ピエゾアクチュエータによる集光点の位置調整（微調整）とを組み合わせることで、ピエゾアクチュエータのみで検出光Ｌ１の集光点をウェーハＷの厚さ方向に走査する場合に比べて、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点の位置の調整の自由度（調整幅）が広がるため、様々な厚みのウェーハＷに対しても亀裂検出や厚み検出が可能となる。
【0068】
対物レンズ７５４によって集光され、ウェーハＷによって反射された反射光Ｌ２は、界面検出用光学系６５０及び亀裂検出用光学系７００に導光され、それぞれ、ウェーハＷの界面位置の検出及び亀裂の検出に用いられる。
【0069】
以下の例では、ウェーハＷの表面Ｗａ（吸着ステージ１８に吸着される面であって、デバイスが形成された面）の界面位置の検出を行い、その後、表面Ｗａの界面位置を基準として亀裂深さを検出する例について説明する。
【0070】
なお、本例では、ウェーハＷの表面Ｗａを基準として亀裂深さの検出を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１を基準として亀裂深さの検出を行ってもよい。また、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１の双方の界面位置をそれぞれ基準として検出した亀裂深さの平均値をとるようにすることも可能である。
【0071】
<界面検出用光学系>
界面検出用光学系６５０は、ウェーハＷの界面（表面Ｗａまたは裏面Ｗｂ１）の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー６５２、ハーフミラー６５４、リレーレンズ６５６、ハーフミラー６５８及び光検出器６６０を有している。
界面検出用光学系６５０は、ウェーハＷの界面（表面Ｗａまたは裏面Ｗｂ１）の検出を行うための光学系であり、ハーフミラー６５２、ハーフミラー６５４、リレーレンズ６５６、ハーフミラー６５８及び光検出器６６０を有している。
【0072】
ウェーハＷの界面として例えばウェーハＷの表面Ｗａを検出するときには、制御部７５０は、光源５５２Ａを発光させて、検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射する。
【0073】
光源５５２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）は、対物レンズ７５４の対物レンズ瞳７５４ａと略同じ大きさの開口を有するレーザ光であり、ハーフミラー６５４及びハーフミラー６５２によって順次反射されて対物レンズ７５４に導光される。検出光Ｌ１（Ａ）は、対物レンズ７５４の対物レンズ瞳７５４ａの略全面に照射される。
【0074】
ここで、ウェーハＷにより反射された検出光Ｌ１（Ａ）の反射光をＬ２（Ａ）とする。反射光Ｌ２（Ａ）は、対物レンズ７５４を透過してハーフミラー６５２によって反射され、ハーフミラー６５４を透過した後、リレーレンズ６５６に導光される。リレーレンズ６５６を透過した反射光Ｌ２（Ａ）は、ハーフミラー６５８によって反射されて光検出器６６０に導光される。
【0075】
光検出器６６０は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を受光して、ウェーハＷの表面Ｗａの検出を行うための装置であり、検出器本体６６０Ａ及びピンホールパネル６６０Ｂを有している。
【0076】
検出器本体６６０Ａとしては、受光した光を電気信号に変換して制御部７５０に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）を用いることができる。
【0077】
ピンホールパネル６６０Ｂには、入射光の一部を透過させるためのピンホールが形成されている。ピンホールパネル６６０Ｂは、検出器本体６６０Ａの受光面に対して上流側に配置されており、ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールが反射光Ｌ２（Ａ）の光軸上に位置するように配置されている。ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの位置は、対物レンズ７５４の集光点（前側焦点位置）と光学的に共役関係にある（コンフォーカルピンホール）。また、ピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの大きさは、対物レンズ７５４の回折限界程度に調整されている。
【0078】
ウェーハＷによって反射された反射光Ｌ２（Ａ）は、対物レンズ７５４の集光点と光学的に共役な位置にあるピンホールパネル６６０Ｂのピンホールの位置に集光する。そして、対物レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハＷの表面Ｗａと一致した場合、検出光Ｌ１（Ａ）の光束はウェーハＷの表面Ｗａで反射されて、平行光束となって対物レンズ７５４を透過して戻ってくる。したがって、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は、対物レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハＷの表面Ｗａの位置と一致したときに鋭いピークを有する。なお、対物レンズ７５４の集光点が反射面となるウェーハＷの裏面Ｗｂ１の位置と一致したときにも、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は鋭いピークを有する。
【0079】
制御部７５０は、光源５５２Ａからの検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射しながら、集光点位置移動機構７５２により対物レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離を変化させて、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１（Ａ）の集光点の位置（すなわち、対物レンズ７５４の前側焦点位置）をＺ方向に移動させる。これにより、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がウェーハＷの厚さ方向に走査される。制御部７５０は、検出光Ｌ１（Ａ）の集光点がウェーハＷの厚さ方向に走査されたときのウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を光検出器６６０により検出し、この光検出器６６０からの検出信号のピークを検出することにより、Ｚ方向におけるウェーハＷの表面Ｗａの界面位置を検出することができる。
【0080】
なお、本例では、コンフォーカル法を用いてウェーハＷの界面位置の検出を行うようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば、非点収差法、白色干渉法等のその他の焦点検出方法を適用することも可能である。また、本例では、亀裂検出装置５０の制御部７５０を、レーザ加工装置１０の制御部１２（図３参照）とは別に示したが、これらの制御部７５０、１２で実行される処理は、１つの制御部で実行されてもよいし、複数の制御部で実行されてもよい。
【0081】
<亀裂検出用光学系>
亀裂検出用光学系７００は、リレーレンズ７０２、光検出器７０４、７０６を有している。
亀裂検出用光学系７００は、リレーレンズ７０２、光検出器７０４、７０６を有している。
【0082】
ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋを検出するときには、制御部７５０は、光源５５２Ｂ、５５２Ｃを発光させて、検出光Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）をウェーハＷに照射する。光源５５２Ｂ、５５２Ｃは、それぞれ主光軸ＡＸからずれた位置にレーザ開口を有している。これにより、主光軸ＡＸに対して偏心した検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）がウェーハＷに照射される。
【0083】
検出光Ｌ１（Ｂ）、Ｌ１（Ｃ）がウェーハＷによりそれぞれ反射された反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）は、対物レンズ７５４を透過してハーフミラー６５２及びハーフミラー６５４によって順次反射された後、リレーレンズ６５６及びハーフミラー６５８を順次透過してリレーレンズ７０２に入射する。リレーレンズ７０２を透過した反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）は、光検出器７０４、７０６により受光される。
【0084】
光検出器７０４、７０６は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ｂ）、Ｌ２（Ｃ）を受光して、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋの検出を行うための装置である。光検出器７０４、７０６としては、受光した光を電気信号に変換して制御部７５０に出力するフォトディテクタ（例えば、フォトダイオード）を用いることができる。
【0085】
光検出器７０４、７０６は対物レンズ瞳７５４ａと共役位置に配置され、さらに、検出光Ｌ１（Ｂ）及びＬ１（Ｃ）を受光するよう対物レンズ７５４の光軸からずれた位置に配置されている。
【0086】
図６から図８は、ウェーハＷに対して検出光Ｌ１の偏射照明が行われたときの様子を示した説明図である。図６は対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合、図７は対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合、図８は対物レンズ７５４の集光点と亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置）とが一致する場合をそれぞれ示している。
【0087】
【0088】
また、図１２は、ウェーハＷからの反射光Ｌ２が対物レンズ瞳７５４ａに到達する経路を説明するための図である。なお、ここでは、検出光Ｌ１は、対物レンズ瞳７５４ａの一方側（図１２の右側）の第１領域Ｇ１を通過して、ウェーハＷに対して偏射照明が行われる場合について説明する。
【0089】
図６に示すように、対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合には、検出光Ｌ１は亀裂Ｋで全反射した後、表面Ｗａで反射して、その反射光Ｌ２は主光軸ＡＸに対して検出光Ｌ１の光路と同じ側の経路をたどって、対物レンズ瞳７５４ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する成分となる。すなわち、図１２に示すように、光源部５５０からの検出光Ｌ１が対物レンズ７５４を介してウェーハＷに照射されるときの検出光Ｌ１の経路をＲ１としたとき、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して同じ側（図１２の右側）の経路Ｒ２をたどって対物レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１を通過する。
【0090】
図７に示すように、対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合には、検出光Ｌ１はウェーハＷの表面Ｗａで反射し、その反射光Ｌ２は対物レンズ瞳７５４ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する成分となる。すなわち、図１２に示すように、ウェーハＷの表面Ｗａで反射した反射光Ｌ２は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側（図１２の左側）の経路Ｒ３をたどって対物レンズ瞳７５４ａの第２領域Ｇ２を通過する。
【0091】
図８に示すように、対物レンズ７５４の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合には、検出光Ｌ１は、亀裂Ｋで全反射した後、表面Ｗａで反射して、対物レンズ瞳７５４ａの検出光Ｌ１と同じ側の領域に到達する反射光成分Ｌ２ａと、亀裂Ｋで全反射されずにウェーハＷの表面Ｗａで反射して対物レンズ瞳７５４ａの検出光Ｌ１と反対側の領域に到達する非反射光成分Ｌ２ｂとに分割される。すなわち、図１２に示すように、反射光Ｌ２のうち、ウェーハＷの内部の亀裂Ｋで全反射した反射光成分Ｌ２ａ（図８参照）は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して同じ側（図１２の右側）の経路Ｒ２をたどって対物レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１を通過するとともに、亀裂Ｋで全反射されずにウェーハＷの表面Ｗａで反射した非反射光成分Ｌ２ｂ（図８参照）は、検出光Ｌ１の経路Ｒ１とは主光軸ＡＸに対して反対側（図１２の左側）の経路Ｒ３をたどって対物レンズ瞳７５４ａの第２領域Ｇ２を通過する。
【0092】
光検出器７０４、７０６は、それぞれが対物レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２と光学的に共役な位置となるように配置されている。これにより、光検出器７０４、７０６は、それぞれ対物レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２を通過した光を選択的に受光可能となっている。
【0093】
ここで、図６に示す例（対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在する場合）では、図９に示すように、光検出器７０４、７０６のうち、光検出器７０４の受光面７０４Ｃに反射光Ｌ２が入射する。このため、光検出器７０４の受光面７０４Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器７０６の受光面７０６Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。
【0094】
一方、図７に示す例（対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在しない場合）では、図１０に示すように、光検出器７０４、７０６のうち、光検出器７０６の受光面７０６Ｃに反射光が入射する。このため、光検出器７０６の受光面７０６Ｃから出力される検出信号のレベルが光検出器７０４の受光面７０４Ｃから出力される検出信号のレベルよりも高くなる。
【0095】
また、図８に示す例（対物レンズ７５４の集光点と亀裂Ｋの下端位置とが一致する場合）では、図１２に示すように、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃに反射光Ｌ２の各成分Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれ入射するため、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃから出力される検出信号のレベルが略等しくなる。
【0096】
このように、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃで受光される光量は、対物レンズ７５４の集光点に亀裂Ｋが存在するか否かによって変化する。本例では、このような性質を利用して、ウェーハＷの内部に形成された亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出する。
【0097】
具体的には、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃから出力される検出信号の出力をそれぞれＤ１、Ｄ２としたとき、対物レンズ７５４の集光点における亀裂Ｋの存在を判断するための評価値Ｓは、次式で表すことができる。
【0098】
Ｓ＝（Ｄ１－Ｄ２）／（Ｄ１＋Ｄ２） …（１）
式（１）において、Ｓ＝０の条件を満たすとき、すなわち、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃによって受光される光量が一致するとき、対物レンズ７５４の集光点と亀裂下端位置（又は亀裂上端位置）とが一致した状態を示す。
式（１）において、Ｓ＝０の条件を満たすとき、すなわち、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃによって受光される光量が一致するとき、対物レンズ７５４の集光点と亀裂下端位置（又は亀裂上端位置）とが一致した状態を示す。
【0099】
制御部７５０（図５参照）は、集光点位置移動機構７５２を制御して検出光Ｌ１の集光点をＺ方向に移動させ、ウェーハＷの表面Ｗａの界面位置からウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）に順次変化させながら、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃから出力される検出信号を順次取得し、この検出信号に基づいて式（１）で示される評価値Ｓを算出し、この評価値Ｓ及び集光点位置情報を評価することによって亀裂Ｋの亀裂深さ（亀裂下端位置又は亀裂上端位置）を検出することができる。以上が亀裂検出装置５００の亀裂検出機能である。
【0100】
［厚さ検出機能］
次に、亀裂検出装置５００の厚さ検出機能について説明する。
次に、亀裂検出装置５００の厚さ検出機能について説明する。
【0101】
亀裂検出装置５００は、既述したように、亀裂検出機能に加えて、さらに厚さ検出機能を兼ね備えている。亀裂検出装置５００の厚さ検出機能は、亀裂検出装置５００の各構成要素を利用して、裏面研削装置２００によってバックグラインドが行われた後であり且つレーザ加工装置１０によるレーザ加工領域Ｒの形成前のウェーハＷの厚さを検出する。以下、厚さ検出機能について説明する。
【0102】
厚さ検出機能は、亀裂検出装置５００の構成要素である、光源５５２Ａ、照明光学系６００、界面検出用光学系６５０、制御部７５０、集光点位置移動機構７５２、対物レンズ７５４、操作部７５６及び表示部７５８を利用してウェーハＷの厚さを検出する。なお、本例の集光点位置移動機構７５２は、検出光Ｌ１の集光点の位置をＺ方向に変化させる手段として、対物レンズ７５４を光軸方向に移動させるピエゾアクチュエータ（不図示）を含んで構成されている。
【0103】
集光点位置移動機構７５２のピエゾアクチュエータは、制御部７５０から印加される電圧が変化することによってＺ方向（対物レンズ７５４の光軸方向）に伸縮し、この伸縮動作によって対物レンズ７５４を光軸方向に移動させる。これにより、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１の集光点の位置をウェーハＷの厚さ方向（Ｚ方向）において変化させることができる。
【0104】
また、ピエゾアクチュエータの移動量（伸縮量：μｍ）とピエゾアクチュエータに印加される電圧との関係は実験などによって予め決定されている。制御部７５０は、その関係を定義するテーブルを記憶するとともに、この関係に従ってピエゾアクチュエータに印加する電圧を変化させる。
【0105】
［亀裂検出の例］
図１３は、ピエゾアクチュエータの移動量（μｍ）と検出器本体６６０Ａから出力される検出信号（Ｖ）との関係を示したグラフである。
図１３は、ピエゾアクチュエータの移動量（μｍ）と検出器本体６６０Ａから出力される検出信号（Ｖ）との関係を示したグラフである。
【0106】
図１３において、グラフＬＮ１は、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１からＺ方向に対物レンズ７５４の集光点を移動させた場合に得られる検出信号を示している。
【0107】
図１３に示すように、グラフＬＮ１によれば、ピエゾアクチュエータの移動量（μｍ）、すなわち、対物レンズ７５４の移動量が２０μｍ付近と２３０μｍ付近に検出信号（Ｖ）のピークＰ４及びＰ１がある。ピークＰ４がウェーハＷの裏面Ｗｂ１の界面位置を示し、ピークＰ１がウェーハＷの表面Ｗａの界面位置をそれぞれ示している。
【0108】
制御部７５０は、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１からＺ方向に対物レンズ７５４の集光点を移動させた場合に得られる検出信号からウェーハＷの界面（表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ）を検出する。
【0109】
グラフＬＮ２及びＬＮ３は、主光軸（図１２参照）に対して互いに異なる側から検出光を偏斜証明した場合に得られる検出信号を示している。具体的には、対物レンズ瞳７５４ａの第１領域Ｇ１を介してウェーハＷに入射し、亀裂Ｋに当たらずに、主光軸ＡＸに対して第１領域Ｇ１とは反対側の第２領域Ｇ２を通過した後、光検出器７０６の受光面７０６Ｃに到達した反射光Ｌ２の受光出力がグラフＬＮ２である。一方、対物レンズ瞳７５４ａの第２領域Ｇ２を介してウェーハＷに入射し、亀裂Ｋに当たらずに、主光軸ＡＸに対して第２領域Ｇ２とは反対側の第１領域Ｇ１を通過した後、光検出器７０４の受光面７０４Ｃに到達した反射光Ｌ２の受光出力がグラフＬＮ３である。
【0110】
図１３に示すように、グラフＬＮ２及びＬＮ３によれば、亀裂が形成されていない深さ位置では、検出光が亀裂に当たらずに通過してウェーハＷの表面Ｗａで反射されるので、検出信号が高くなる。これに対して、亀裂が形成されている（伸展している）深さ位置では、検出光が亀裂で反射されるため、検出信号が低くなる。
【0111】
図１３のＰ１からＰ２の間の領域では、グラフＬＮ２及びＬＮ３の受光出力が約７Ｖの平坦な領域となっており、Ｐ３からＰ４の間の領域では、グラフＬＮ２及びＬＮ３の受光出力が約８Ｖの平坦な領域となっている。これに対して、Ｐ２からＰ３の間の領域では受光領域が低下している。これにより、亀裂が形成されている（伸展している）深さ位置（亀裂の下端位置及び上端位置）を検出することが可能になる。
【0112】
本実施形態では、グラフＬＮ１において受光出力が最大となっている表面Ｗａのピーク位置Ｐ４の受光出力と、受光出力が最小値となっている部分（ピーク位置Ｐ４に対して谷の部分）における受光出力との平均値を亀裂の判定基準の閾値として用いる。図１３に示す例では、グラフＬＮ１のピーク位置Ｐ４の受光出力が約８．６Ｖであり、受光出力の最小値が０Ｖである。
【0113】
制御部７５０は、受光出力が約４．３ＶのラインＡｖとグラフＬＮ２及びＬＮ３との交点Ｐ２及びＰ３をそれぞれ亀裂の下端位置及び上端位置として検出する。そして、制御部７５０は、Ｐ２とＰ３との間の距離を亀裂の長さとして算出することができる。
【0114】
なお、本実施形態では、亀裂の判定基準の閾値として、グラフＬＮ１における表面Ｗａのピーク位置Ｐ４と谷における受光出力の平均値を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、グラフＬＮ２又はＬＮ３における平坦な領域に対して、受光出力が所定の割合以上低下する領域を亀裂形成領域として検出するようにしてもよいし、上記以外の判定基準を用いてもよい。
【0115】
制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３により、亀裂の形成状況が所定の条件を充足しているか否かを判定する。具体的には、グラフＬＮ２及びＬＮ３から求められる亀裂の下端位置がウェーハＷの表面Ｗａと略一致している場合には、ウェーハＷの表面Ｗａまで亀裂が到達するＢＨＣ（Back side Half cut）条件（フルカットとなる条件）を充足していると判定する。一方、亀裂の下端位置とウェーハＷの表面Ｗａとの距離が所定値以上の場合には、ウェーハＷの表面Ｗａに亀裂が到達しない（例えば、亀裂の下端位置とウェーハＷの表面Ｗａとの間の距離が数十μｍ以上となる）ステルス条件を充足していると判定する。
【0116】
また、Ｚ方向に複数のレーザ加工領域を形成した場合に、各レーザ加工領域から伸展する亀裂がつながっているか否かの判定を行うことも可能である。すなわち、亀裂がつながっている場合には、グラフＬＮ２及びＬＮ３には、図１３に示すように、受光出力の低下は１か所しか発生しない。これに対して、亀裂がつながっていない場合には、グラフＬＮ２及びＬＮ３には、受光出力の低下は２回以上発生する。
【0117】
本実施形態では、各層のレーザ加工領域を形成するときのレーザ加工条件（例えば、レーザ光の集光点ＦＰのＺ方向位置又は加工パワー（例えば、レーザ光の照射時間、パルス幅、パルスの繰り返し周波数、強度又はエネルギー密度等）等）を変化させて、レーザ加工条件ごとにグラフＬＮ２及びＬＮ３を取得する。そして、制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３におけるウェーハＷの表面Ｗａと亀裂の下端位置との関係から、ＢＨＣ条件及びステルス条件を充足する場合のレーザ加工条件を求めることができる。
【0118】
また、制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３における受光出力が低下する箇所の発生状況から、例えば、１層目と２層目の亀裂がつながっているか否かを判定することができる。これにより、制御部１２は、亀裂がつながる場合及びつながらない場合のレーザ加工条件を求めることができる。
【0119】
制御部１２は、レーザ加工条件を変更してレーザ加工を繰り返し行い、亀裂検出装置５００を制御して亀裂の検出を行う。制御部１２は、所定の亀裂形成条件を充足する加工位置及び加工パワーを取得して加工レシピを作成する。ここで、制御部１２は、集光点位置移動手段、加工パワー変更手段、制御手段及び加工レシピ作成手段の一部として機能する。
【0120】
また、図１３のグラフＬＮ２及びＬＮ３は、亀裂を中心に反対側から検出光を入射させた場合に得られる検出信号を示すものであり、理想的には形状が一致する。これに対して、グラフＬＮ２及びＬＮ３の形状が異なる場合には、亀裂の品質が低い（例えば、亀裂が偏っている等）と考えられる。この場合、制御部１２は、集光点ＦＰの位置及び加工パワー等のレーザ加工条件を制御して品質の調整を行うことが可能になる。具体的には、制御部１２は、レーザ加工条件を段階的に変化させてレーザ加工を行う。制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３の形状が乱れ始めるときのレーザ加工条件が亀裂の品質のマージンの限界と判定する。これにより、亀裂の品質を調整することができる。
【0121】
また、亀裂ではなくレーザ加工領域の位置を検出することも可能である。この場合、例えば、加工パワーをなるべく小さくした条件で加工を行えば、亀裂の伸展を抑制することができるので、レーザ加工領域が形成された位置の検出が可能となる。レーザ加工領域の位置についても、上記と同様に、ＢＨＣ条件、ステルス条件、形成位置の接続（つながり具合）及び形成品質の判定を行うことが可能である。
【0122】
［レーザ加工方法］
図１４は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。
図１４は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工方法を示すフローチャートである。
【0123】
図１４に示すように、本実施形態では、レーザ加工領域の層ごとにレーザ加工条件の設定を行う。具体的には、まず、ウェーハＷの表面Ｗａに最も近い層をｎ＝１として（ステップＳ１０）、１層目（１本目）のレーザ加工条件の設定を行う（ステップＳ１２）。そして、ｎ＝ｎ＋１として（ステップＳ１６）、亀裂がターゲット深さ位置（例えば、亀裂の上端位置がウェーハＷの裏面Ｗｂ側に対して第１の亀裂形成条件（ＢＨＣ条件又はステルス条件）を満たす位置）に到達するまで繰り返して（ステップＳ１４：制御工程）、レーザ加工の加工レシピを作成する（ステップＳ１８：加工レシピ作成工程）。
【0124】
次に、ステップＳ１８において作成した加工レシピを用いてレーザ加工を行う（ステップＳ２０）。
【0125】
図１５は、レーザ加工条件の設定工程を示すフローチャートである。図１５に示すように、本実施形態では、集光点ＦＰの位置（以下、加工位置という。）の条件設定（ステップＳ３０）と、加工パワーの条件設定（ステップＳ３２）とを、レーザ加工の層ｎごとに１セットずつ実行する。ステップＳ３０では、加工パワーを固定して加工位置を変更することにより加工位置条件を求める。一方、ステップＳ３２では、加工位置を固定して加工パワーを変更することにより加工パワー条件を求める。
【0126】
図１６は、１層目（ｎ＝１）の場合の加工位置の条件設定工程を示すフローチャートである。
【0127】
まず、制御部１２は、加工位置を初期値に設定し（ステップＳ４０）、１層（１本）のみレーザ加工を行う（ステップＳ４２）。
【0128】
次に、制御部１２は、レーザ加工領域から伸展する亀裂とウェーハＷの表面Ｗａとの間の距離を検出する（ステップＳ４４：亀裂検出工程）。
【0129】
ステップＳ４２及びＳ４４は、亀裂の下端位置に関する第１の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の条件を取得するまで繰り返し行われる（ステップＳ４６）。ここで、第１の亀裂形成条件は、例えば、ＢＨＣ条件又はステルス条件であり、制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３から検出される亀裂の下端位置及びウェーハＷの表面Ｗａの位置に基づいて、第１の亀裂形成条件の充足の判定を行う。
【0130】
ステップＳ４２からＳ４６を繰り返す際には、加工位置をＺ方向に所定の間隔で変更して（ステップＳ４８：集光点位置移動工程）、レーザ加工を行う（ステップＳ４２）。そして、制御部１２は、加工位置が所定のマージン±ΔＺ（一例で数μｍ）分ずれていても第１の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の値（以下、最適値という。）Ｚｐ（ｎ＝１）を求める。
【0131】
次に、制御部１２は、加工位置の最適値Ｚｐ（ｎ＝１）を加工位置条件として保存する（ステップＳ５０）。
【0132】
図１７は、１層目（ｎ＝１）の場合の加工パワーの条件設定工程を示すフローチャートである。
【0133】
まず、制御部１２は、レーザ加工時の加工パワーを初期値に設定し（ステップＳ６０）、１層（１本）のみレーザ加工を行う（ステップＳ６２）。
【0134】
次に、制御部１２は、レーザ加工領域から伸展する亀裂とウェーハＷの表面Ｗａとの間の距離を検出する（ステップＳ６４：亀裂検出工程）。
【0135】
ステップＳ６２及びＳ６４は、亀裂の下端位置に関する第１の亀裂形成条件を充足可能な加工パワーの条件を取得するまで繰り返し行われる（ステップＳ６６）。ステップＳ６２からＳ６６を繰り返す際には、加工パワーを所定量ずつ変更して（ステップＳ６８：加工パワー変更工程）、レーザ加工を行う（ステップＳ６２）。そして、制御部１２は、加工パワーが所定のマージン±ΔＰ（一例で０．２Ｗ）分ずれていても第１の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の値（以下、最適値という。）Ｐｐ（ｎ＝１）を求める。
【0136】
次に、制御部１２は、加工パワーの最適値Ｐｐ（ｎ＝１）を加工パワー条件として保存する（ステップＳ７０）。
【0137】
図１８は、ｎ層目（ｎ＞１）の場合の加工位置の条件設定工程を示すフローチャートである。
【0138】
まず、制御部１２は、レーザ加工条件の設定工程で求めた最適値を用いて、（ｎ－１）本目までのレーザ加工を行う（ステップＳ８０）。
【0139】
次に、制御部１２は、加工位置をｎ層目（ｎ本目）の初期値に設定し（ステップＳ８２）、ｎ層目のレーザ加工を行う（ステップＳ８４）。
【0140】
次に、制御部１２は、Ｚ方向に隣り合う（ｎ－１）本目とｎ本目のレーザ加工領域からの亀裂の伸展状況を検出する（ステップＳ８６：亀裂検出工程）。
【0141】
ステップＳ８４及びＳ８６は、第２の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の条件を取得するまで繰り返し行われる（ステップＳ８８）。ここで、第２の亀裂形成条件は、例えば、ｎ層目のレーザ加工領域と（ｎ－１）層目のレーザ加工領域からそれぞれ伸展する亀裂がつながるための条件又はつながらないようにする（所定の距離以上離れる）ための条件であり、制御部１２は、グラフＬＮ２及びＬＮ３に基づいて、第２の亀裂形成条件の充足の判定を行う。
【0142】
ステップＳ８４からＳ８８を繰り返す際には、加工位置をＺ方向に所定の間隔で変更して（ステップＳ９０：集光点位置移動工程）、レーザ加工を行う（ステップＳ８４）。そして、制御部１２は、加工位置が所定のマージン±ΔＺ（一例で数μｍ）分ずれていても第２の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の値（以下、最適値という。）Ｚｐ（ｎ）を求める。
【0143】
次に、制御部１２は、加工位置の最適値Ｚｐ（ｎ）を加工位置条件として保存する（ステップＳ９２）。
【0144】
図１９は、ｎ層目（ｎ＞１）の場合の加工パワーの条件設定工程を示すフローチャートである。
【0145】
まず、制御部１２は、レーザ加工条件の設定工程で求めた最適値を用いて、（ｎ－１）本目までのレーザ加工を行う（ステップＳ１００）。
【0146】
次に、制御部１２は、レーザ加工時の加工パワーを初期値に設定し（ステップＳ１０２）、ｎ層目のレーザ加工を行う（ステップＳ１０４）。
【0147】
次に、制御部１２は、Ｚ方向に隣り合う（ｎ－１）本目とｎ本目のレーザ加工領域からの亀裂の伸展状況を検出する（ステップＳ１０６：亀裂検出工程）。
【0148】
ステップＳ１０４及びＳ１０６は、第２の亀裂形成条件を充足可能な加工パワーの条件を取得するまで繰り返し行われる（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０４からＳ１０８を繰り返す際には、加工パワーを所定量ずつ変更して（ステップＳ１１０：加工パワー変更工程）、レーザ加工を行う（ステップＳ１０４）。そして、制御部１２は、加工パワーが所定のマージン±ΔＰ（一例で０．２Ｗ）分ずれていても第２の亀裂形成条件を充足可能な加工位置の値（以下、最適値という。）Ｐｐ（ｎ）を求める。
【0149】
次に、制御部１２は、加工パワーの最適値Ｐｐ（ｎ）を加工パワー条件として保存する（ステップＳ１１２）。
【0150】
なお、ステップＳ４６、Ｓ６６、Ｓ８８及びＳ１０８において、加工位置条件及び加工パワー条件を取得する際に、グラフＬＮ２及びＬＮ３の形状の一致度が所定値以上であることを条件として加えてもよい。
【0151】
［レーザ加工装置及び亀裂検出装置の制御系］
図２０は、レーザ加工装置及び亀裂検出装置の制御部の機能を説明するためのブロック図である。
図２０は、レーザ加工装置及び亀裂検出装置の制御部の機能を説明するためのブロック図である。
【0152】
図２０に示すように、レーザ加工装置１０の制御部１２は、加工実行機能、計測制御機能及び計測結果解析機能を備えている。
【0153】
レーザ加工装置１０の制御部１２は、加工実行画面（ＧＵＩ）を介して、操作者からレーザ加工の開始指示を受け付ける。ここで、加工指示には、ウェーハＷの材質等の情報、第１及び第２の亀裂形成条件が含まれる。制御部１２は、加工指示に基づいて加工実行機能によりレーザ加工を実行する。そして、制御部１２は、計測制御機能により、亀裂検出装置５００の制御部７５０に対して亀裂検出のための測定の実行指示を送信する。
【0154】
亀裂検出装置５００の制御部７５０は、亀裂検出機能により取得した亀裂の計測結果データＤ１（グラフＬＮ１からＬＮ３）をレーザ加工装置１０の制御部１２に送信する。
【0155】
制御部１２は、計測結果解析機能により計測結果データＤ１（グラフＬＮ１からＬＮ３）をを解析して、ウェーハＷの界面の位置、亀裂の下端位置、亀裂のつながり具合及び亀裂の上端位置を検出し、第１及び第２の亀裂形成条件を充足するか否かを判定する。
【0156】
知識ベース作成画面は、計測結果に応じた処理の内容（例えば、レーザ加工条件の変更の内容等）を集積し、計測結果－アクション設定テーブルＴＬ１を作成するためのＧＵＩである。テーブルＴＬ１には、例えば、加工実行画面において設定された亀裂形成条件（例えば、ＢＨＣ条件、ステルス条件又は隣り合うレーザ加工領域から伸展する亀裂がつながるための条件等）と、計測結果データＤ１とに基づいて、レーザ加工条件を変更するときの変更の仕方に関する知識が集積される。具体的には、テーブルＴＬ１には、第１の亀裂形成条件がＢＨＣ条件であり、計測結果データＤ１において、ウェーハＷの表面Ｗａに亀裂が到達していないと判定された場合に、次のループ（図１６及び図１７参照）で加工位置を表面Ｗａに近づけたり、加工パワーを上げるときの条件が格納される。また、テーブルＴＬ１には、第１の亀裂形成条件がステルス条件であり、計測結果データＤ１において、ウェーハＷの表面Ｗａに亀裂が到達していると判定された場合に、次のループ（図１６及び図１７参照）で加工位置を表面Ｗａから遠ざけたり、加工パワーを下げるときの条件が格納される。
【0157】
アクション決定機能は、計測結果－アクション設定テーブルＴＬ１と、計測結果データＤ１とに基づいて、図１６から図１９における加工位置又は加工パワーの変更を行う。そして、アクション決定機能は、層ごとの加工位置条件及び加工パワー条件を取得して、層ごとの加工位置条件及び加工パワー条件を定義した加工レシピＲ１を作成する。
【0158】
本実施形態によれば、レーザ加工と亀裂検出を並行して行い、ウェーハＷの内部における亀裂の検出を行うことにより、所望の亀裂形成条件を充足可能な加工位置及び加工パワーに関する加工レシピを作成することができる。これにより、被加工物のレーザ加工を行う際の加工条件を効率的に決定することができる。
【0159】
なお、本実施形態では、集光点位置及び加工パワーを変更するようにしたが、これらのいずれか一方のみを変更するようにしてもよい。
【0160】
さらに、本実施形態によれば、レーザ加工の層ごとに、加工位置及び加工パワーのうちのいずれか一方を固定し、他方を自動的に変更してレーザ加工と亀裂検出とを繰り返して、その最適値を取得し、加工レシピを自動生成することができる。これにより、操作者の作業の工数を減らすことができる。
【符号の説明】
【0161】
１０…レーザ加工装置、１２…制御部、１４…テーブル駆動部、１６…加工ヘッド、１８…吸着ステージ、１８ａ…保持面、１９…加工ヘッド駆動部、２０…レーザ光源、２２…コンデンスレンズ、２３…Ｚ微動手段、２００…裏面研削装置、２０２…研削駆動部、２０６…テーブル駆動部、２０８…研削ヘッド、２１０…回転研削盤、２１２…砥石、２１４…シャフト、２１６…制御部、２１８…チャックテーブル、２１８ａ…保持面、２２０…保護シート、３００…分割装置、３０２…ダイシングテープ、３０４…ダイシング用フレーム、３０６…エキスパンドリング、５００…亀裂検出装置、５５０…光源部、５５２Ａ…光源、５５２Ｂ…光源、５５２Ｃ…光源、５５４…ハーフミラー、６００…照明光学系、６０２…リレーレンズ、６０４…ミラー、６０６…リレーレンズ、６５０…界面検出用光学系、６５２…ハーフミラー、６５４…ハーフミラー、６５６…リレーレンズ、６５８…ハーフミラー、６６０…光検出器６６０、６６０Ａ…検出器本体、６６０Ｂ…ピンホールパネル、７００…亀裂検出用光学系、７０２…リレーレンズ、７０４…光検出器、７０６…光検出器、７５０…制御部、７５２…集光点位置移動機構、７５４…対物レンズ、７５６…操作部、７５８…表示部、７６０…観察光学系
【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】