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(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レーザ加工方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/301 20060101AFI20241106BHJP
B23K 26/53 20140101ALI20241106BHJP
B23K 26/00 20140101ALI20241106BHJP
【ＦＩ】
H01L21/78 B
B23K26/53
B23K26/00 P
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2020068440
(22)【出願日】2020-04-06
(65)【公開番号】P2021166230
(43)【公開日】2021-10-14
【審査請求日】2023-04-05
(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】100183438
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 泰史
(72)【発明者】
【氏名】佐野 いく
(72)【発明者】
【氏名】坂本 剛志
(72)【発明者】
【氏名】是松 克洋
【審査官】境 周一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－０６４７４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５８８１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１４０１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１７３５２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２０／０７１４５５（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０１
Ｂ２３Ｋ ２６／５３
Ｂ２３Ｋ ２６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一表面及び第二表面を有するウエハの前記第一表面側から前記ウエハにレーザ光を照射する照射部と、前記ウエハに対して透過性を有する光を出力し、前記ウエハを伝搬した前記光を検出する撮像部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより前記ウエハの内部に第一の改質領域と該第一の改質領域よりも前記レーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域とが形成されるように設定された第一加工条件で前記照射部を制御する第一処理と、
前記第一処理の後において、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて、前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第一加工条件が適正か否かを判定する第二処理と、
前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより、前記ウエハの内部に、前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域が形成されると共に、前記ウエハの厚さ方向における前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件で前記照射部を制御する第三処理と、
前記第三処理の後において、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて、前記第一の改質領域、前記第二の改質領域、及び前記第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を実行するように構成されている、レーザ加工装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記改質領域に係る状態として、前記改質領域の状態及び前記改質領域から延びる亀裂の状態の少なくともいずれか一方を特定する、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記改質領域の位置を特定し、該位置に基づいて、前記第一加工条件が適正か否かを判定する、請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に前記亀裂が伸展しているか否かを特定し、該伸展しているか否かに基づいて、前記第一加工条件又は前記第二加工条件が適正か否かを判定する、請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
【請求項5】
前記制御部は、前記第二処理において、前記第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に前記亀裂が伸展している場合に、前記第一加工条件が適正でないと判定する、請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記亀裂の伸展量を特定し、該伸展量に基づいて、前記第一加工条件が適正か否かを判定する、請求項２～５のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記ウエハの厚さ方向に交差する方向への前記亀裂の蛇行の幅を特定し、該蛇行の幅に基づいて、前記第二加工条件が適正か否かを判定する、請求項２～６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項8】
前記制御部は、互いに異なる前記改質領域から延びる亀裂同士が繋がっているか否かを特定し、該繋がっているか否かに基づいて、前記第一加工条件が適正か否かを判定する、請求項２～７のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項9】
前記制御部は、前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより前記ウエハの内部に前記第三の改質領域が形成されるように設定された第三加工条件で前記照射部を制御する第五処理と、
前記第五処理の後において、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて、前記第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第三加工条件が適正か否かを判定する第六処理と、を更に実行するように構成されている、請求項２～８のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記第六処理において、前記第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に前記亀裂が伸展している場合に、前記第三加工条件が適正でないと判定する、請求項９記載のレーザ加工装置。
【請求項11】
前記制御部は、前記第一加工条件又は前記第二加工条件が適正でないと判定した場合において、適正でないと判定した加工条件の判定結果に応じて、前記適正でないと判定した加工条件を補正する第七処理を更に実行するように構成されている、請求項１～１０のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項12】
前記制御部は、前記撮像部により撮像が行われる前記ウエハの厚さ方向における各領域について所定の輝度で前記撮像部による撮像が行われるよう、各領域の前記ウエハの厚さ方向における位置に応じた光量で前記撮像部から光が出力されるように、前記撮像部を制御する輝度キャリブレーション処理を更に実行するように構成されている、請求項１～１１のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項13】
前記制御部は、前記改質領域の加工前において、前記撮像部により撮像が行われる前記ウエハの厚さ方向における各領域についてシェーディング用画像を撮像するように前記撮像部を制御すると共に、前記改質領域の加工後において、前記撮像部により撮像された各領域の画像と対応する領域の前記シェーディング用画像との差分データを特定するシェーディング補正処理を更に実行するように構成されており、
前記第二処理及び前記第四処理では、前記差分データに基づき、改質領域に係る状態を特定する、請求項１～１２のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項14】
前記制御部は、前記撮像部により撮像が行われる前記ウエハの厚さ方向における各領域について、前記ウエハの厚さ方向における位置に応じた収差補正が行われるように前記照射部及び前記撮像部の少なくともいずれか一方を制御する収差補正処理を更に実行するように構成されている、請求項１～１３のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
【請求項15】
ウエハにレーザ光が照射されることにより前記ウエハの内部に第一の改質領域と該第一の改質領域よりも前記レーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域とが形成されるように設定された第一加工条件に基づき前記ウエハを加工することと、前記第一加工条件に基づき加工された前記ウエハの撮像結果に基づいて、前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第一加工条件が適正か否かを判定することと、
前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより、前記ウエハの内部に、前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域が形成されると共に、前記ウエハの厚さ方向における前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件に基づき前記ウエハを加工することと、
前記第二加工条件に基づき加工された前記ウエハの撮像結果に基づいて、前記第一の改質領域、前記第二の改質領域、及び前記第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第二加工条件が適正か否かを判定することと、を含むレーザ加工方法。
【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レーザ加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板と、半導体基板の一方の面に形成された機能素子層と、を備えるウエハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の他方の面側からウエハにレーザ光を照射することにより、複数のラインのそれぞれに沿って半導体基板の内部に複数列の改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、赤外線カメラを備えており、半導体基板の内部に形成された改質領域、機能素子層に形成された加工ダメージ等を半導体基板の裏面側から観察することが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－６４７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述したようなレーザ加工装置では、レーザ光の集光点を複数形成しながら加工層を形成することによって、加工層の形成速度の向上を図る場合がある。一方、本発明者らの知見によれば、対象物の厚さ方向に複数の集光点を同時に形成してレーザ光を照射すると、一方の集光点に形成される改質領域から延びる亀裂が、他方の集光点での改質領域の形成及びその亀裂の進展に影響を及ぼす結果、亀裂量（亀裂の長さ）が不安定になる虞がある。このような問題は、集光点を同時に複数形成しない場合（１焦点である場合）においても生じうる。すなわち、例えば１焦点で、最初に入射面から遠い側の改質領域が形成された後に、入射面に近い側の改質領域が形成されるような場合において、入射面から遠い側の亀裂が十分に延びきっていない状態で入射面に近い側の改質領域が加工されることにより、総亀裂量が不安定になるおそれがある。亀裂量が不安定となった場合には、亀裂を境界として対象物を切断した際の切断面の品質（すなわち加工品質）が低下する。
【0005】
亀裂量が不安定になることを抑制すべく、同時に形成される改質領域（或いは１焦点で連続的に形成される複数の改質領域）から延びる亀裂同士が互いに繋がらないように、例えば、亀裂同士が繋がらないだけ十分に離間させた複数の改質領域を先行して形成した後に、該複数の改質領域の間（ウエハの厚さ方向における間）に改質領域を形成し、最終的に全ての改質領域に渡る亀裂を形成することが考えられる。このように、外側の改質領域を形成した後に内側の改質領域を形成する加工方法については、加工方法が複雑であり、適切な加工条件の設定が難しい。加工条件が適切に設定されない場合には、加工されたウエハの品質を十分に担保できないおそれがある。
【0006】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域を形成する場合において、ウエハの品質を担保することが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】
【0007】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、第一表面及び第二表面を有するウエハの第一表面側からウエハにレーザ光を照射する照射部と、ウエハに対して透過性を有する光を出力し、ウエハを伝搬した光を検出する撮像部と、制御部と、を備え、制御部は、ウエハにレーザ光が照射されることによりウエハの内部に第一の改質領域と該第一の改質領域よりもレーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域とが形成されるように設定された第一加工条件で照射部を制御する第一処理と、第一処理の後において、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて、第一の改質領域及び第二の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第一加工条件が適正か否かを判定する第二処理と、ウエハにレーザ光が照射されることにより、ウエハの内部に、第一の改質領域及び第二の改質領域が形成されると共に、ウエハの厚さ方向における第一の改質領域及び第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件で照射部を制御する第三処理と、第三処理の後において、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて、第一の改質領域、第二の改質領域、及び第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を実行するように構成されている。
【0008】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、第三処理において、第二加工条件に基づいて、ウエハの厚さ方向における外側の改質領域（第一の改質領域及び第二の改質領域）及びその間の内側の改質領域（第三の改質領域）が形成され、第四処理において、撮像部から出力される信号に基づき各改質領域に係る状態が特定され、特定結果に基づき、第二加工条件が適正か否かが判定される。このように、外側の改質領域及び内側の改質領域が実際に形成されるように加工されて、加工後の各改質領域の状態に基づき加工条件の適否が判定されることにより、最終的なウエハの加工状態に基づいて加工条件の適否が判定されることになる。このことで、加工条件の適否が精度良く判定され、加工後のウエハの品質を担保することができる。更に、本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、第一処理において、第一加工条件に基づいて、ウエハの厚さ方向における外側の改質領域（第一の改質領域及び第二の改質領域）のみが形成され、第二処理において、撮像部から出力される信号に基づき外側の改質領域に係る状態が特定され、特定結果に基づき第一加工条件が適正か否かが判定されている。例えば、最終的なウエハの加工状態においてフルカット状態（改質領域から延びる亀裂がウエハの両端面にまで延びた状態）に加工される場合等においては、最終的なウエハの加工状態から得られる改質領域に係る情報が少なく、加工条件の適否を高精度に判定できないおそれがある。この点、一部の改質領域（外側の改質領域）のみが形成された状態において、一部の改質領域に係る情報に基づき、当該一部の改質領域の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることにより、最終的なウエハの加工状態よりも多くの情報（改質領域に係る情報）が得られるウエハの加工状態に基づいて、より高精度に加工条件の適否を判定することができる。なお、発明者らの知見によれば、ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域が形成される場合においては、外側の改質領域に係る状態が、加工後のウエハの品質や分割性により影響を及ぼすと考えられる。この点、第二処理において、外側の改質領域の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0009】
制御部は、改質領域に係る状態として、改質領域の状態及び改質領域から延びる亀裂の状態の少なくともいずれか一方を特定してもよい。これにより、加工後のウエハの状態が適切に特定され、加工条件の適否をより高精度に判定することができる。このことで、より好適にウエハの品質を担保することができる。
【0010】
制御部は、改質領域の位置を特定し、該位置に基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。加工条件が適切でない場合には、改質領域の位置が所望の位置とならない場合がある。改質領域が所望の位置となっているか否かに応じて加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0011】
制御部は、第一表面及び第二表面の少なくともいずれか一方に亀裂が伸展しているか否かを特定し、該伸展しているか否かに基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。これにより、例えば最終的なウエハの加工状態においてフルカット状態に加工したい場合において、第二処理の段階で第一表面及び第二表面に亀裂が伸展していないこと、並びに、第四処理の段階で第一表面及び第二表面に亀裂が伸展していることを判定すること等により、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0012】
制御部は、第二処理において、第一表面及び第二表面の少なくともいずれか一方に亀裂が伸展している場合に、第一加工条件が適正でないと判定してもよい。これにより、最終的な加工状態よりも前の加工状態において、確実に、亀裂が表裏面に到達していないＳＴ状態（内部観察しやすい状態）とすることができる。このことで、加工状態に係る情報を適切且つ豊富に得ることができる。また、仮に最終加工状態がフルカット状態とされる場合であっても、それよりも前の状態（その後にまだ加工される状態）において亀裂が表裏面に到達している場合には、最終的な加工状態においてチップ品質及び分割性が悪化すると考えられる。このため、最終的な加工状態よりも前の加工状態においてＳＴ状態であることを、加工条件が適切であるとされる条件とすることによって、チップ品質及び分割性を担保することができる。
【0013】
制御部は、亀裂の伸展量を特定し、該伸展量に基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。加工条件が適切でない場合には、亀裂の伸展量が所望の長さとならない場合がある。亀裂の伸展量から加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0014】
制御部は、ウエハの厚さ方向に交差する方向への亀裂の蛇行の幅を特定し、該蛇行の幅に基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。加工条件が適切でない場合には、亀裂の蛇行の幅が大きく場合がある。亀裂の蛇行の幅から加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0015】
制御部は、互いに異なる改質領域から延びる亀裂同士が繋がっているか否かを特定し、該繋がっているか否かに基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。加工条件が適切でない場合には、亀裂同士を繋げたくない場合に亀裂同士が繋がることや、亀裂同士を繋げたい場合に亀裂同士が繋がらないことがある。亀裂同士が繋がっているか否かに応じて加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0016】
制御部は、ウエハにレーザ光が照射されることによりウエハの内部に第三の改質領域が形成されるように設定された第三加工条件で照射部を制御する第五処理と、第五処理の後において、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて、第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第三加工条件が適正か否かを判定する第六処理と、を更に実行するように構成されていてもよい。このような構成によれば、内側の改質領域のみが形成された状態において、内側の改質領域に係る情報に基づき、当該内側の改質領域の形成に係る加工条件（第三加工条件）の適否が判定される。外側及び内側の改質領域が形成される場合、外側の改質領域のみが形成される場合に加えて、内側の改質領域のみが形成される場合についても、改質領域に係る情報から加工条件の適否が判定されることにより、より高精度に加工条件の適否を判定することができる。
【0017】
制御部は、第六処理において、第一表面及び第二表面の少なくともいずれか一方に亀裂が伸展している場合に、第三加工条件が適正でないと判定してもよい。これにより、最終的な加工状態よりも前の加工状態において、確実に、亀裂が表裏面に到達していないＳＴ状態（内部観察しやすい状態）とすることができる。このことで、加工状態に係る情報を適切且つ豊富に得ることができる。また、仮に最終加工状態がフルカット状態とされる場合であっても、それよりも前の状態（その後にまだ加工される状態）において亀裂が表裏面に到達している場合には、最終的な加工状態においてチップ品質及び分割性が悪化すると考えられる。このため、最終的な加工状態よりも前の加工状態においてＳＴ状態であることを、加工条件が適切であるとされる条件とすることによって、チップ品質及び分割性を担保することができる。
【0018】
制御部は、第二処理において、第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に亀裂が伸展している場合に、第一加工条件が適正でないと判定し、第六処理において、第一表面及び第二表面の少なくともいずれか一方に亀裂が伸展している場合に、第三加工条件が適正でないと判定してもよい。これにより、最終的な加工状態よりも前の加工状態において、確実に、亀裂が表裏面に到達していないＳＴ状態（内部観察しやすい状態）とすることができる。このことで、加工状態に係る情報を適切且つ豊富に得ることができる。また、仮に最終加工状態がフルカット状態とされる場合であっても、それよりも前の状態（その後にまだ加工される状態）において亀裂が表裏面に到達している場合には、最終的な加工状態においてチップ品質及び分割性が悪化すると考えられる。このため、最終的な加工状態よりも前の加工状態においてＳＴ状態であることを、加工条件が適切であるとされる条件とすることによって、チップ品質及び分割性を担保することができる。
【0019】
制御部は、加工条件が適正でないと判定した場合において、該加工条件の判定結果に応じて、加工条件を補正する第七処理を更に実行するように構成されていてもよい。このような構成によれば、判定結果に基づき加工条件が補正され、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0020】
制御部は、撮像部により撮像が行われるウエハの厚さ方向における各領域について所定の輝度で撮像部による撮像が行われるよう、各領域のウエハの厚さ方向における位置に応じた光量で撮像部から光が出力されるように、撮像部を制御する輝度キャリブレーション処理を更に実行するように構成されていてもよい。このような構成によれば、ウエハの厚さ方向（深さ方向）における各撮像領域毎に一定若しくは最適な輝度になるように、撮像部の光量を決定することができる。これにより、各改質領域に係る状態を適切に特定することができる。
【0021】
制御部は、改質領域の加工前において、撮像部により撮像が行われるウエハの厚さ方向における各領域についてシェーディング用画像を撮像するように撮像部を制御すると共に、改質領域の加工後において、撮像部により撮像された各領域の画像と対応する領域のシェーディング用画像との差分データを特定するシェーディング補正処理を更に実行するように構成されており、第二処理及び第四処理では、差分データに基づき、改質領域に係る状態を特定してもよい。シェーディング補正処理によって取得される差分データは、デバイスパターンや点欠陥、画面の明るさのムラ等のノイズが除去された画像データであり、観察したい改質領域及び亀裂状態等のみの画像データである。このような差分データに基づき改質領域に係る状態が特定されることにより、加工後のウエハの状態が適切に特定される。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【0022】
制御部は、撮像部により撮像が行われるウエハの厚さ方向における各領域について、ウエハの厚さ方向における位置に応じた収差補正が行われるように照射部及び撮像部の少なくともいずれか一方を制御する収差補正処理を更に実行するように構成されていてもよい。例えばフルカット加工が行われる場合には、各改質領域の間隔が狭く、また、亀裂の伸展量も小さいことから、ウエハの厚さ方向における各位置毎に収差補正を加えなければ鮮明な観察ができない。この点、上述したように、ウエハの厚さ方向における各領域についてウエハの厚さに応じた収差補正が行われることにより、鮮明な観察が可能になり、改質領域に係る状態をより適切に特定することができる。
【0023】
本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、ウエハにレーザ光が照射されることによりウエハの内部に第一の改質領域と該第一の改質領域よりもレーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域とが形成されるように設定された第一加工条件に基づきウエハを加工することと、第一加工条件に基づき加工されたウエハの撮像結果に基づいて、第一の改質領域及び第二の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第一加工条件が適正か否かを判定することと、ウエハにレーザ光が照射されることにより、ウエハの内部に、第一の改質領域及び第二の改質領域が形成されると共に、ウエハの厚さ方向における第一の改質領域及び第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件に基づきウエハを加工することと、第二加工条件に基づき加工されたウエハの撮像結果に基づいて、第一の改質領域、第二の改質領域、及び第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第二加工条件が適正か否かを判定することと、を含む。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域を形成する場合において、ウエハの品質を担保することが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ができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】一実行形態のレーザ加工装置の構成図である。
【図2】一実行形態のウエハの平面図である。
【図9】半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。
【図10】半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。
【図13】レーザ照射ユニットによる加工例を説明する図である。
【図14】レーザ照射ユニットによる加工例を説明する図である。
【図15】加工条件導出処理を説明する図である。
【図16】外側ＳＤ層の加工状態に応じたウエハの状態を説明する図である。
【図17】内側ＳＤ層の加工状態に応じたウエハの状態を説明する図である。
【図18】判定処理を説明する図である。
【図19】判定処理を説明する図である。
【図20】亀裂検出について説明する図である。
【図21】亀裂検出について説明する図である。
【図22】だ痕検出について説明する図である。
【図23】だ痕検出について説明する図である。
【図24】だ痕検出について説明する図である。
【図25】加工条件導出処理に係る画面イメージである。
【図26】加工条件導出処理に係る画面イメージである。
【図27】加工条件導出処理に係る画面イメージである。
【図28】レーザ加工方法（加工条件導出処理）の一例に係るフローチャートである。
【図29】レーザ加工方法（加工条件導出処理）の他の例に係るフローチャートである。
【図30】加工方法による撮像区間の違いを説明する図である。
【図31】輝度キャリブレーション処理のフローチャートである。
【図32】シェーディング補正処理のフローチャートである。
【図33】各種補正処理を行う場合のレーザ加工方法（加工条件導出処理）のフローチャートである。
【図34】各種補正処理を行った画像である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実行形態について、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。
［レーザ加工装置の構成］
［レーザ加工装置の構成］
【0027】
図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ照射ユニット３（照射部）と、複数の撮像ユニット４，５，６と、駆動ユニット７と、制御部８と、ディスプレイ１５０（入力部，表示部）とを備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成する装置である。
【0028】
ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを吸着することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに垂直な第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向である。
【0029】
レーザ照射ユニット３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。
【0030】
改質領域１２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１２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。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延び易いという特性を有している。このような改質領域１２の特性は、対象物１１の切断に利用される。
【0031】
一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌ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。
【0032】
撮像ユニット４は、対象物１１に形成された改質領域１２、及び改質領域１２から延びた亀裂の先端を撮像する。
【0033】
撮像ユニット５及び撮像ユニット６は、制御部８の制御のもとで、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光により撮像する。撮像ユニット５，６が撮像することにより得られた画像は、一例として、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに供される。
【0034】
駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６を支持している。駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６をＺ方向に沿って移動させる。
【0035】
制御部８は、ステージ２、レーザ照射ユニット３、複数の撮像ユニット４，５，６、及び駆動ユニット７の動作を制御する。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、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、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を制御する。
【0036】
ディスプレイ１５０は、ユーザから情報の入力を受付ける入力部としての機能と、ユーザに対して情報を表示する表示部としての機能とを有している。
【0037】
［対象物の構成］
本実行形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウエハ２０である。ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。なお、本実行形態では、ウエハ２０は機能素子層２２を有するとして説明するが、ウエハ２０は機能素子層２２を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板２１は、表面２１ａ（第二表面）及び裏面２１ｂ（第一表面）を有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含んでいる。機能素子２２ａは、例えば、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。機能素子２２ａ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もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
本実行形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウエハ２０である。ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。なお、本実行形態では、ウエハ２０は機能素子層２２を有するとして説明するが、ウエハ２０は機能素子層２２を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板２１は、表面２１ａ（第二表面）及び裏面２１ｂ（第一表面）を有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含んでいる。機能素子２２ａは、例えば、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。機能素子２２ａ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もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
【0038】
ウエハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。複数のライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合に複数の機能素子２２ａのそれぞれの間を通っている。より具体的には、ライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合にストリート領域２３の中心（幅方向における中心）を通っている。ストリート領域２３は、機能素子層２２において、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように延在している。本実行形態では、複数の機能素子２２ａは、表面２１ａに沿ってマトリックス状に配列されており、複数のライン１５は、格子状に設定されている。なお、ライン１５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。
【0039】
［レーザ照射ユニットの構成］
図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１と、空間光変調器３２と、集光レンズ３３と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。空間光変調器３２は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。空間光変調器３２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。集光レンズ３３は、空間光変調器３２によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。なお、集光レンズ３３は、補正環レンズであってもよい。
図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１と、空間光変調器３２と、集光レンズ３３と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。空間光変調器３２は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。空間光変調器３２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。集光レンズ３３は、空間光変調器３２によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。なお、集光レンズ３３は、補正環レンズであってもよい。
【0040】
本実行形態では、レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。改質領域１２ａは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち表面２１ａに最も近い改質領域である。改質領域１２ｂは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち、改質領域１２ａに最も近い改質領域であって、裏面２１ｂに最も近い改質領域である。
【0041】
２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、ウエハ２０の厚さ方向（Ｚ方向）において隣り合っている。２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、半導体基板２１に対して２つの集光点Ｃ１，Ｃ２がライン１５に沿って相対的に移動させられることにより形成される。レーザ光Ｌは、例えば集光点Ｃ１に対して集光点Ｃ２が進行方向の後側且つレーザ光Ｌの入射側に位置するように、空間光変調器３２によって変調される。なお、改質領域の形成に関しては、単焦点であっても多焦点であってもよいし、１パスであっても複数パスであってもよい。
【0042】
レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射する。一例として、厚さ４００μｍの単結晶シリコン＜１００＞基板である半導体基板２１に対し、表面２１ａから５４μｍの位置及び１２８μｍの位置に２つの集光点Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ合わせて、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射する。このとき、例えば２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件とする場合、レーザ光Ｌの波長は１０９９ｎｍ、パルス幅は７００ｎ秒、繰り返し周波数は１２０ｋＨｚとされる。また、集光点Ｃ１におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗ、集光点Ｃ２におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗとされ、半導体基板２１に対する２つの集光点Ｃ１，Ｃ２の相対的な移動速度は８００ｍｍ／秒とされる。なお、例えば加工パス数が５とされる場合、上述したウエハ２０に対して、例えば、ＺＨ８０（表面２１ａから３２８μｍの位置）、ＺＨ６９（表面２１ａから２８３μｍの位置）、ＺＨ５７（表面２１ａから２３４μｍの位置）、ＺＨ２６（表面２１ａから１０７μｍの位置）、ＺＨ１２（表面２１ａから４９．２μｍの位置）が加工位置とされてもよい。この場合、例えば、レーザ光Ｌの波長は１０８０ｎｍであり、パルス幅は４００ｎｓｅｃであり、繰り返し周波数は１００ｋＨｚであり、移動速度は４９０ｍｍ／秒であってもよい。
【0043】
このような２列の改質領域１２ａ，１２ｂ及び亀裂１４の形成は、次のような場合に実行される。すなわち、後の工程において、例えば、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより半導体基板２１を薄化すると共に亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウエハ２０を複数の半導体デバイスに切断する場合である。
【0044】
［検査用撮像ユニットの構成］
図５に示されるように、撮像ユニット４（撮像部）は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ４３と、光検出部４４と、を有している。撮像ユニット４はウエハ２０を撮像する。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１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、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウエハ２０を支持している。
図５に示されるように、撮像ユニット４（撮像部）は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ４３と、光検出部４４と、を有している。撮像ユニット４はウエハ２０を撮像する。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１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、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウエハ２０を支持している。
【0045】
対物レンズ４３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ１を通過させる。つまり、対物レンズ４３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ１を通過させる。対物レンズ４３の開口数（ＮＡ）は、例えば０．４５以上である。対物レンズ４３は、補正環４３ａを有している。補正環４３ａは、例えば対物レンズ４３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、半導体基板２１内において光Ｉ１に生じる収差を補正する。なお、収差を補正する手段は、補正環４３ａに限られず、空間光変調器等のその他の補正手段であってもよい。光検出部４４は、対物レンズ４３及びミラー４２を透過した光Ｉ１を検出する。光検出部４４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Ｉ１を検出する。なお、近赤外領域の光Ｉ１を検出（撮像）する手段はＩｎＧａＡｓカメラに限られず、透過型コンフォーカル顕微鏡等、透過型の撮像を行うものであればその他の撮像手段であってもよい。
【0046】
撮像ユニット４は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれ、及び、複数の亀裂１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれの先端を撮像することができる（詳細については、後述する）。亀裂１４ａは、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｂは、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｃは、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｄは、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。
【0047】
［アライメント補正用撮像ユニットの構成］
図６に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ５３と、光検出部５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１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、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。
図６に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ５３と、光検出部５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１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、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウエハ２０に照射される。
【0048】
レンズ５３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ２を通過させる。つまり、レンズ５３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ２を通過させる。レンズ５３の開口数は、０．３以下である。すなわち、撮像ユニット４の対物レンズ４３の開口数は、レンズ５３の開口数よりも大きい。光検出部５４は、レンズ５３及びミラー５２を通過した光Ｉ２を検出する。光検出部５４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Ｉ２を検出する。
【0049】
撮像ユニット５は、制御部８の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、表面２１ａ（機能素子層２２）から戻る光Ｉ２を検出することにより、機能素子層２２を撮像する。また、撮像ユニット５は、同様に、制御部８の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂの形成位置から戻る光Ｉ２を検出することにより、改質領域１２ａ，１２ｂを含む領域の画像を取得する。これらの画像は、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに用いられる。撮像ユニット６は、レンズ５３がより低倍率（例えば、撮像ユニット５においては６倍であり、撮像ユニット６においては１．５倍）である点を除いて、撮像ユニット５と同様の構成を備え、撮像ユニット５と同様にアライメントに用いられる。
【0050】
［検査用撮像ユニットによる撮像原理］
図５に示される撮像ユニット４を用い、図７に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っている半導体基板２１に対して、裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に向かって焦点Ｆ（対物レンズ４３の焦点）を移動させる。この場合、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、当該先端１４ｅを確認することができる（図７における右側の画像）。しかし、亀裂１４そのもの、及び表面２１ａに至っている亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせても、それらを確認することができない（図７における左側の画像）。なお、半導体基板２１の表面２１ａに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、機能素子層２２を確認することができる。
図５に示される撮像ユニット４を用い、図７に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っている半導体基板２１に対して、裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に向かって焦点Ｆ（対物レンズ４３の焦点）を移動させる。この場合、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、当該先端１４ｅを確認することができる（図７における右側の画像）。しかし、亀裂１４そのもの、及び表面２１ａに至っている亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせても、それらを確認することができない（図７における左側の画像）。なお、半導体基板２１の表面２１ａに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、機能素子層２２を確認することができる。
【0051】
また、図５に示される撮像ユニット４を用い、図８に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っていない半導体基板２１に対して、裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に向かって焦点Ｆを移動させる。この場合、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせても、当該先端１４ｅを確認することができない（図８における左側の画像）。しかし、表面２１ａに対して裏面２１ｂとは反対側の領域（すなわち、表面２１ａに対して機能素子層２２側の領域）に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせて、表面２１ａに関して焦点Ｆと対称な仮想焦点Ｆｖを当該先端１４ｅに位置させると、当該先端１４ｅを確認することができる（図８における右側の画像）。なお、仮想焦点Ｆｖは、半導体基板２１の屈折率を考慮した焦点Ｆと表面２１ａに関して対称な点である。
【0052】
以上のように亀裂１４そのものを確認することができないのは、照明光である光Ｉ１の波長よりも亀裂１４の幅が小さいためと想定される。図９及び図１０は、シリコン基板である半導体基板２１の内部に形成された改質領域１２及び亀裂１４のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示される領域Ａ１の拡大像、図１０の（ａ）は、図９の（ｂ）に示される領域Ａ２の拡大像、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示される領域Ａ３の拡大像である。このように、亀裂１４の幅は、１２０ｎｍ程度であり、近赤外領域の光Ｉ１の波長（例えば、１．１～１．２μｍ）よりも小さい。
【0053】
以上を踏まえて想定される撮像原理は、次のとおりである。図１１の（ａ）に示されるように、空気中に焦点Ｆを位置させると、光Ｉ１が戻ってこないため、黒っぽい画像が得られる（図１１の（ａ）における右側の画像）。図１１の（ｂ）に示されるように、半導体基板２１の内部に焦点Ｆを位置させると、表面２１ａで反射された光Ｉ１が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１１の（ｂ）における右側の画像）。図１１の（ｃ）に示されるように、改質領域１２に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、改質領域１２によって、表面２１ａで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について吸収、散乱等が生じるため、白っぽい背景の中に改質領域１２が黒っぽく映った画像が得られる（図１１の（ｃ）における右側の画像）。
【0054】
図１２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、例えば、先端１４ｅ近傍に生じた光学的特異性（応力集中、歪、原子密度の不連続性等）、先端１４ｅ近傍で生じる光の閉じ込め等によって、表面２１ａで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について散乱、反射、干渉、吸収等が生じるため、白っぽい背景の中に先端１４ｅが黒っぽく映った画像が得られる（図１２の（ａ）及び（ｂ）における右側の画像）。図１２の（ｃ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅ近傍以外の部分に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、表面２１ａで反射された光Ｉ１の少なくとも一部が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１２の（ｃ）における右側の画像）。
【0055】
［加工条件導出処理］
以下では、ウエハ２０の切断等を目的として改質領域を形成する処理の前処理として実行される、加工条件導出処理について説明する。なお、以下で説明する加工条件判定処理等の処理は、加工条件導出処理以外の処理、例えば加工条件を導出した後の各種検査処理において実行されてもよい。加工条件とは、どのような条件・手順でウエハ２０を加工するかを示す、加工に係るレシピである。
以下では、ウエハ２０の切断等を目的として改質領域を形成する処理の前処理として実行される、加工条件導出処理について説明する。なお、以下で説明する加工条件判定処理等の処理は、加工条件導出処理以外の処理、例えば加工条件を導出した後の各種検査処理において実行されてもよい。加工条件とは、どのような条件・手順でウエハ２０を加工するかを示す、加工に係るレシピである。
【0056】
まず、加工条件を導出する対象の加工方法について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３及び図１４は、レーザ照射ユニット３による加工例を説明する図である。図１３に示されるように、レーザ照射ユニット３は、レーザ光の集光点を複数形成しながら改質領域を形成することによって、改質領域の形成速度の向上を図っている。図１３に示される例において、空間光変調器３２には、少なくともレーザ光Ｌを複数（ここでは２つ）に分岐するための分岐パターンが表示される。これにより、空間光変調器３２に入射したレーザ光Ｌは、空間光変調器３２において２つのレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐されると共に、集光レンズ３３によって集光され集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２を形成する。
【0057】
空間光変調器３２は、少なくとも、ウエハ２０におけるレーザ光Ｌの入射面である裏面２１ｂに交差するＺ方向について、互いに異なる位置に集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２が形成されるように、レーザ光Ｌを分岐させる。すなわち、レーザ照射ユニット３は、ウエハ２０の厚さ方向に複数の集光点が同時に形成されるようにレーザ光を照射する。このため、集光点Ｃ１及び集光点Ｃ２をウエハ２０に対して相対移動させることにより、改質領域１２として、Ｚ方向に互いに異なる位置に２列の改質領域１２１及び改質領域１２２が形成される。改質領域１２１は、レーザ光Ｌ１及びその集光点Ｃ１に対応し、改質領域１２２は、レーザ光Ｌ２及びその集光点Ｃ２に対応する。集光点Ｃ１及び改質領域１２１は、集光点Ｃ２及び改質領域１２２に対して裏面２１ｂと反対側（ウエハ２０の表面２１ａ側）に位置する。空間光変調器３２は、分岐パターンの調整により、Ｚ方向における集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との距離Ｄｚ（縦分岐量）が可変とされている。さらに、空間光変調器３２は、レーザ光Ｌをレーザ光Ｌ１，Ｌ２に分岐させるに際して、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との水平方向（図示の例ではＸ方向）の距離Ｄｘ（横分岐量）を変更可能とされている。図１３の例では、空間光変調器３２は、集光点Ｃ１をＸ方向（加工進行方向）について集光点Ｃ２よりも前方に位置するように、距離Ｄｘを０よりも大きくしている。
【0058】
ここで、ウエハ２０の厚さ方向に複数の集光点Ｃ１，Ｃ２が同時に形成されるようにレーザ光が照射される場合においては、一方の集光点（例えば集光点Ｃ１）に形成される改質領域（例えば改質領域１２１）から延びる亀裂が、他方の集光点（例えば集光点Ｃ２）での改質領域（例えば改質領域１２２）の形成及びその亀裂の伸展に影響を及ぼす場合がある。この場合には、他方の集光点の亀裂量が不安定になり、亀裂を境界としてウエハ２０を切断した際の切断面の品質、すなわち加工品質が低下するおそれがある。
【0059】
これに対して、例えば図１４に示される加工例では、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２とのＺ方向についての距離Ｄｚが比較的大きくされている。これにより、図１４（ａ），（ｂ）に示されるように、改質領域１２１から延びる亀裂１２１ｃと、改質領域１２２から延びる亀裂１２２ｃとが、互いに繋がらないようにレーザ光Ｌ１，Ｌ２の照射が行われる。そして、図１４に示される加工例では、図１４（ｂ），（ｃ）に示されるように、集光点Ｃ１と集光点Ｃ２との間の位置にレーザ光Ｌ３の集光点Ｃ３が形成されるようにレーザ光Ｌ３の照射を行うことにより、第３集光点Ｃ３に形成される改質領域１２３から延びると共に改質領域１２１と改質領域１２２とに渡る亀裂１２３ｃを形成する。亀裂１２２ｃ及び亀裂１２１ｃは、亀裂１２３ｃが形成されることによりさらに伸展し、全体として、表面２１ａから裏面２１ｂに渡る亀裂１２ｃを形成する。
【0060】
このように、互いに亀裂が繋がらないように互いに十分に離間した外側ＳＤ層（改質領域１２１，１２２）が形成された後に、ウエハ２０の厚さ方向における外側ＳＤ層の間に内側ＳＤ層（改質領域１２３）が形成される加工方法によれば、同時に形成される改質領域について一方の改質領域から延びる亀裂が他方の改質領域の形成及びその亀裂の伸展に影響を及ぼすことがなく、加工品質の低下を抑制しながら、ウエハ２０を適切にフルカット状態とすることができる。フルカット状態とは、ウエハ２０における亀裂が裏面２１ｂ及び表面２１ａにまで到達した状態である。なお、ウエハ２０の内部に極わずかに亀裂１４がつながっていない箇所があったとしても、該つながっていない箇所が、標準的なテープエキスパンド（例えば拡張量１５ｍｍ、拡張速度５ｍｍ／ｓｅｃのテープエキスパンド）にてつながりウエハ２０の分割が可能になるレベルである状態はフルカット状態であるとする。極わずかに亀裂１４がつながっていない箇所とは、改質層部における再凝固箇所（レーザ照射時の溶融後に再凝固する箇所）、又は、チップ品質を良好にすべくあえて亀裂１４をつながない黒スジ箇所等である。しかしながら、上述したような加工方法については、工程が複雑であり、該加工方法に適した加工条件を適切に設定することが難しい。以下では、上述した加工方法（互いに亀裂が繋がらないように互いに十分に離間した外側ＳＤ層が形成された後に外側ＳＤ層の間に内側ＳＤ層が形成される加工方法）によりウエハ２０の加工を行う場合における加工条件導出処理について説明する。以下では、上述した加工方法によってウエハ２０をフルカット状態とする場合の加工条件導出処理を説明する。なお、フルカット加工は、上述したようにウエハ２０の裏面２１ｂ側からレーザ光を入射することにより行われてもよいし、ウエハ２０の表面２１ａ側からレーザ光を入射することにより行われてもよい。
【0061】
上述した加工方法では、外側ＳＤ層が形成された後に外側ＳＤ層の間に内側ＳＤ層が形成される。このような加工方法としては、例えば図１５（ａ）に示されるように、２焦点で、最初に一対の外側ＳＤ層（ＳＤ１，ＳＤ１）が形成された後に、一対の内側ＳＤ層（ＳＤ２，ＳＤ２）が形成されるパターンや、１焦点で、表面２１ａ側の外側ＳＤ層（ＳＤ１）、裏面２１ｂ側の外側ＳＤ層（ＳＤ２）、表面２１ａ側の内側ＳＤ層（ＳＤ３）、裏面２１ｂ側の内側ＳＤ層（ＳＤ４）が順に形成されるパターン等が考えられる。いずれのパターンにおいても、外側ＳＤ層が形成された後に内側ＳＤ層が形成される点においては共通している。そして、このような加工方法の場合、例えば、外側ＳＤ層の形成に係る加工条件と、内側ＳＤ層の形成に係る加工条件とをそれぞれ別に設定する必要がある。そこで、本実施形態に係る加工条件導出処理では、図１５（ｂ）に示されるように、最終的なウエハ２０の加工状態だけではなく、外側ＳＤ層のみを加工した状態、及び、内側ＳＤ層のみを加工した状態においてそれぞれ、加工条件の適否を判定し、各加工条件の適否の判定結果に基づいて、加工条件を導出する。
【0062】
具体的には、制御部８は、外側ＳＤ層のみを形成するように設定された第一加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する外側ＳＤ層形成処理（第一処理）、外側ＳＤ層形成処理において形成された外側ＳＤ層に係る状態に基づき第一加工条件の適否を判定する処理（第二処理）、内側ＳＤ層のみを形成するように設定された第三加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する内側ＳＤ層形成処理（第五処理）、内側ＳＤ層形成処理において形成された内側ＳＤ層に係る状態に基づき第三加工条件の適否を判定する処理（第六処理）、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を形成するように設定された第二加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する全ＳＤ層形成処理（第三処理）、及び、全ＳＤ層形成処理において形成された外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に係る状態に基づき第二加工条件の適否を判定する処理（第四処理）を順次実行する。そして、制御部８は、各加工条件の判定結果に基づいて、最終的な加工条件を決定する（詳細は後述）。以下、制御部８による各処理を詳細に説明する。
【0063】
（外側ＳＤ層形成処理及び第一加工条件の適否を判定する処理）
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、図１６等に示されるようにウエハ２０の内部に、外側ＳＤ層である、改質領域１２１（第一の改質領域）と該改質領域１２１よりもレーザ光の入射面である裏面２１ｂ側に位置する改質領域１２２（第二の改質領域）とが形成されるように設定された第一加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する外側ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第一加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、図１６等に示されるようにウエハ２０の内部に、外側ＳＤ層である、改質領域１２１（第一の改質領域）と該改質領域１２１よりもレーザ光の入射面である裏面２１ｂ側に位置する改質領域１２２（第二の改質領域）とが形成されるように設定された第一加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する外側ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第一加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
【0064】
制御部８は、外側ＳＤ層形成処理の後において、撮像ユニット４から出力される信号（すなわち撮像結果）に基づいて、外側ＳＤ層である改質領域１２１及び改質領域１２２に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、外側ＳＤ層形成のための第一加工条件（仮決定している第一加工条件）が適正か否かを判定する。制御部８は、改質領域１２１，１２２に係る状態として、改質領域１２１，１２２の状態及び改質領域１２１，１２２から延びる亀裂１４の状態を特定する。
【0065】
図１６は、外側ＳＤ層の加工状態に応じたウエハ２０の状態を説明する図である。図１６（ａ）～図１６（ｃ）において上段は外側ＳＤ層のみを形成した場合のウエハ２０の断面の状態を示しており、下段は上段の状態から更に内側ＳＤ層を形成した場合のウエハ２０の断面の状態を示している。図１６（ａ）は外側ＳＤ層形成のために照射されるレーザ光によってウエハ２０に加わる分断力（切断に係る力）が弱い状態、図１６（ｂ）は当該分断力が最適である状態、図１６（ｃ）は当該分断力が強い状態、をそれぞれ示している。
【0066】
図１６（ｂ）に示されるような、外側ＳＤ層形成のためのレーザ光の分断力が適正である場合には、図１６（ｂ）の下段に示されるように、外側ＳＤ層に続いて内側ＳＤ層（改質領域１２３ａ，１２３ｂ）が形成されると、ウエハ２０における亀裂１４が裏面２１ｂ及び表面２１ａにまで到達したフルカット状態となる。また、ウエハ２０の厚さ方向に交差する方向への亀裂１４の蛇行の幅も所定値以下（例えば２μｍ以下）等に抑えることができる。この場合には、加工後において割れ残りが発生しないように完全にウエハ２０を分割（切断）することができる。このため、制御部８は、外側ＳＤ層である改質領域１２１及び改質領域１２２に係る状態が図１６（ｂ）の上段の状態である場合には、第一加工条件が適正であると判定する（判定方法の詳細については後述）。
【0067】
一方で、例えば図１６（ａ）の上段に示されるように、外側ＳＤ層形成のための分断力が弱い場合には、改質領域１２１及び改質領域１２２から延びる亀裂１４の伸展量が短くなり、図１６（ａ）の下段に示されるように、その後に内側ＳＤ層（改質領域１２３ａ，１２３ｂ）が形成されても、ウエハ２０における亀裂１４が裏面２１ｂ及び表面２１ａにまで到達したフルカット状態とならない。この場合には、加工後において割れ残りが発生し（例えば３０％程度が割れ残ってしまい）、加工品質を担保することができない。このため、制御部８は、外側ＳＤ層である改質領域１２１及び改質領域１２２に係る状態が図１６（ａ）の上段の状態である場合には、第一加工条件が適正でないと判定する（判定方法の詳細については後述）。また、例えば図１６（ｃ）の上段に示されるように、外側ＳＤ層形成のための分断力が強い場合には、亀裂１４の伸展量が過度に大きくなり、まだ内側ＳＤ層を形成する前であるにもかかわらず、亀裂１４が裏面２１ｂに到達したハーフカット（ＨＣ）状態、及び、亀裂１４が表面２１ａに到達したＢＨＣ（Bottom side half-cut）状態となってしまう。この場合、亀裂１４の蛇行量も大きくなってしまう。そして、図１６（ｃ）の下段に示されるように、伸展量が大きい外側ＳＤ層の亀裂１４が内側ＳＤ層の形成を阻害してしまうため、フルカット状態となりにくくなり、加工後において割れ残りが発生し（例えば１０％程度が割れ残ってしまい）、加工品質を担保することができない。このため、制御部８は、外側ＳＤ層である改質領域１２１及び改質領域１２２に係る状態が図１６（ｃ）の上段の状態である場合には、第一加工条件が適正でないと判定する（判定方法の詳細については後述）。
【0068】
第一加工条件に関する判定方法の詳細について、図１８（ａ）及び図１９（ａ）を参照して説明する。制御部８は、撮像ユニット４によって裏面２１ｂ側から各点に焦点Ｆが合わせられて取得された内部観察結果に基づき、第一加工条件の適否を判定する。制御部８は、図１８（ａ）に示されるように、内部観察結果に基づき、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているか否か（ＨＣ状態であるか否か）の情報、ウエハ２０内部における亀裂量（亀裂１４の伸展量）、ウエハ２０内部における亀裂１４の凹凸の有無、黒スジの有無（改質領域１２１から裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４である上亀裂の先端が観察されるか）、改質層位置（改質領域１２１，１２２の位置）、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているか否か（ＢＨＣ状態であるか否か）の情報等を特定する。図１９（ａ）は、外側ＳＤ層を形成した場合のウエハ２０の内部観察結果（入射面である裏面２１ｂの観察結果を含む）の一部を示している。図１９（ａ）の上段は、入射面である裏面２１ｂの観察結果を示している。図１９（ａ）の上段に示されるように、裏面２１ｂに亀裂１４が到達している場合（ＨＣ状態）においては、入射面である裏面２１ｂにおいて亀裂１４が観察される。一方で、裏面２１ｂに亀裂１４が到達していない場合（ＳＴ状態）においては、裏面２１ｂにおいて亀裂１４が観察されない。なお、裏面２１ｂに亀裂１４が到達しているか否かについては、改質領域１２２から上方向（裏面２１ｂ方向）に伸展する亀裂１４の先端が観察されるか否かに応じて判定してもよい。すなわち、改質領域１２２から裏面２１ｂ方向に伸展する亀裂１４の先端が観察される場合にはＳＴ状態であって裏面２１ｂに亀裂１４が到達しておらず、当該亀裂１４の先端が観察されない場合にはＨＣ状態であって裏面２１ｂに亀裂１４が到達していると判定してもよい。図１９（ａ）の中段は、ウエハ２０の厚さ方向における改質領域１２１及び改質領域１２２の間の領域の観察結果を示している。図１９（ａ）の中段に示されるように、観察結果に基づき、黒スジ有の場合（改質領域１２１から裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４である上亀裂の先端が確認される場合）と、黒スジ無の場合（上亀裂の先端が確認されない場合）とを区別することができる。図１９（ａ）の下段は、ウエハ２０の厚さ方向における改質領域１２１及び表面２１ａの間の領域の観察結果を示している。図１９（ａ）の下段に示されるように、観察結果に基づき、表面２１ａにまで亀裂１４が到達しており改質領域１２１から表面２１ａ側に延びる亀裂１４の先端が観察されない場合（ＢＨＣ状態である場合）と表面２１ａにまで亀裂１４が到達しておらず亀裂１４の先端が観察される場合（ＳＴ状態である場合）とを区別することができる。
【0069】
制御部８は、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているＨＣ状態であるか否かを特定し、ＨＣ状態であるか否かに基づいて、第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、ＨＣ状態である場合に第一加工条件が適正でないと判定してもよい。また、制御部８は、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているＢＨＣ状態であるか否かを特定し、ＢＨＣ状態であるか否かに基づいて、第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具合的には、制御部８は、ＢＨＣ状態である場合に第一加工条件が適正でないと判定してもよい。これらの判定は、「最終的にフルカット状態とする場合において、まだ外側ＳＤ層しか形成されていない状態であるにもかかわらず亀裂１４が裏面２１ｂ（又は表面２１ａ）に到達している場合には、第一加工条件の分断力が強すぎる」との判断によるものである。
【0070】
制御部８は、ウエハ２０内部における亀裂量を特定し、亀裂量に基づいて、第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、例えば亀裂量が最適値±５μｍ程度以内である場合に第一加工条件が適正であると判定してもよい。また、制御部８は、ウエハ２０内部における亀裂１４の凹凸の有無を特定し、該凹凸の有無に基づいて第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、ウエハ２０内部において亀裂１４の凹凸が無い場合に第一加工条件が適正であると判定してもよい。
【0071】
制御部８は、黒スジの有無、具体的には、改質領域１２１から裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４である上亀裂の先端が観察されるか否かを特定してもよい。当該上亀裂の先端が観察されるとは、互いに異なる改質領域である改質領域１２１及び改質領域１２２から延びる亀裂１４同士が繋がっていないことを示している。すなわち、制御部８は、互いに異なる改質領域である改質領域１２１及び改質領域１２２から延びる亀裂１４同士が繋がっているか否かを特定してもよい。そして、制御部８は、改質領域１２１及び改質領域１２２から延びる亀裂１４同士が繋がっている場合（黒スジ無しの場合）に、第一加工条件が適正でないと判定してもよい。このような判定は、「外側ＳＤ層の亀裂同士が繋がっている場合には互いの亀裂の伸展等に影響を及ぼしてしまうため、第一加工条件の分断力が強すぎる」との判断によるものである。
【0072】
制御部８は、改質層位置（改質領域１２１，１２２の位置）を特定し、該位置に基づいて、第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、例えば改質層位置が最適値±４μｍ程度以内である場合に第一加工条件が適正であると判定してもよい。
【0073】
（内側ＳＤ層形成処理及び第三加工条件の適否を判定する処理）
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、図１７等に示されるようにウエハ２０の内部に、内側ＳＤ層である、改質領域１２３ａ及び改質領域１２３ｂ（第三の改質領域）が形成されるように設定された第三加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する内側ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第三加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、図１７等に示されるようにウエハ２０の内部に、内側ＳＤ層である、改質領域１２３ａ及び改質領域１２３ｂ（第三の改質領域）が形成されるように設定された第三加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する内側ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第三加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
【0074】
制御部８は、内側ＳＤ層形成処理の後において、撮像ユニット４から出力される信号（すなわち撮像結果）に基づいて、内側ＳＤ層である、改質領域１２３ａ，１２３ｂに係る状態を特定し、特定した情報に基づき、内側ＳＤ層形成のための第三加工条件（仮決定している第三加工条件）が適正か否かを判定する。制御部８は、改質領域１２３ａ，１２３ｂに係る状態として、改質領域１２３ａ，１２３ｂの状態及び改質領域１２３ａ，１２３ｂから延びる亀裂１４の状態を特定する。
【0075】
図１７は、内側ＳＤ層の加工状態に応じたウエハ２０の状態を説明する図である。図１７（ａ）～図１７（ｄ）において上段は内側ＳＤ層のみを形成した場合のウエハ２０の断面の状態を示しており、下段は上段の状態に加えて更に外側ＳＤ層が形成されている場合のウエハ２０の断面を示している。図１７（ａ）は内側ＳＤ層形成のために照射されるレーザ光によってウエハ２０に加わる分断力（切断に係る力）が弱く且つ内側ＳＤ層形成に係る位置ズレが生じている状態、図１７（ｂ）は当該分断力（切断に係る力）が弱い状態、図１７（ｃ）は当該分断力が最適である状態、図１７（ｄ）は当該分断力が強い状態、をそれぞれ示している。
【0076】
図１７（ｃ）に示されるような内側ＳＤ層形成のためのレーザ光の分断力が適正である場合には、図１７（ｃ）の下段に示されるように、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が形成されると、ウエハ２０における亀裂１４が裏面２１ｂ及び表面２１ａにまで到達したフルカット状態となる。また、ウエハ２０の厚さ方向に交差する方向への亀裂１４の蛇行の幅も所定値以下（例えば２μｍ以下）に抑えることができる。この場合には、加工後において割れ残りが発生しないように完全にウエハ２０を分割（切断）することができる。このため、制御部８は、内側ＳＤ層である改質領域１２３ａ，１２３ｂに係る状態が図１７（ｃ）の上段の状態である場合には、第三加工条件が適正であると判定する（判定方法の詳細については後述）。
【0077】
ここで、外側ＳＤ層の亀裂状態が最適である条件下では、内側ＳＤ層の亀裂状態は比較的マージンが広く、例えば図１７（ｂ）に示されるように内側ＳＤ層形成のための分断力が弱い場合や、図１７（ｄ）に示されるように内側ＳＤ層形成のための分断力が強い場合においても、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が形成された状態において、適切にフルカット状態とすると共に、亀裂１４の蛇行の幅も所定値以下（例えば２μｍ以下）に抑えることができる場合がある。この場合には、加工後において割れ残りが発生しないように完全にウエハ２０を分割（切断）することができる。このため、制御部８は、内側ＳＤ層である改質領域１２３ａ，１２３ｂに係る状態が図１７（ｂ）又は図１７（ｄ）の上段の状態である場合には、第三加工条件が適正であると判定してもよい（判定方法の詳細については後述）。ただし、内側ＳＤ層の亀裂状態のマージンが広かったとしても、分断力があまりにも弱く最終的にフルカット状態とならない場合や、分断力があまりにも強く亀裂１４の蛇行量が大きくなる場合には、当然に、制御部８は、第三加工条件が適正でないと判定する（判定方法の詳細については後述）。
【0078】
また、例えば図１７（ａ）の上段に示されるように、分断力が弱く且つ内側ＳＤ層形成に係る位置ズレが生じている場合には、改質領域１２３ａ，１２３ｂから延びる亀裂１４が外側ＳＤ層の亀裂１４に繋がらなくなり、フルカット状態とならず、加工後において割れ残りが発生し（例えば８０％程度が割れ残ってしまい）、加工品質を担保することができない。このような場合には、制御部８は、第三加工条件が適正でないと判定する（判定方法の詳細については後述）。
【0079】
第三加工条件に関する判定方法の詳細について、図１８（ｂ）及び図１９（ｂ）を参照して説明する。制御部８は、撮像ユニット４によって裏面２１ｂ側から各点に焦点Ｆが合わせられて取得された内部観察結果に基づき、第三加工条件の適否を判定する。制御部８は、図１８（ｂ）に示されるように、内部観察結果に基づき、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているか否か（ＨＣ状態であるか否か）の情報、ウエハ２０内部における亀裂量（亀裂１４の伸展量）、ウエハ２０内部における亀裂１４の凹凸の有無、改質層位置（改質領域１２３ａ，１２３ｂの位置）、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているか否か（ＢＨＣ状態であるか否か）の情報等を特定する。図１９（ｂ）は、内側ＳＤ層を形成した場合のウエハ２０の内部観察結果の一部を示している。図１９（ｂ）に示されるように、内部観察結果に基づき、ウエハ２０の内部における亀裂の凹凸の大きさが特定される。図１９（ｂ）の左図では、亀裂の凹凸が２μｍ以下である例を示しており、図１９（ｂ）の右図では、亀裂の凹凸が５．６μｍである例を示している。
【0080】
制御部８は、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているＨＣ状態であるか否かを特定し、ＨＣ状態であるか否かに基づいて、第三加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、ＨＣ状態である場合に第三加工条件が適正でないと判定してもよい。また、制御部８は、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているＢＨＣ状態であるか否かを特定し、ＢＨＣ状態であるか否かに基づいて、第三加工条件が適正か否かを判定してもよい。具合的には、制御部８は、ＢＨＣ状態である場合に第三加工条件が適正でないと判定してもよい。これらの判定は、「最終的にフルカット状態とする場合において、内側ＳＤ層しか形成されていない状態であるにもかかわらず亀裂１４が裏面２１ｂ（又は表面２１ａ）に到達している場合には、第三加工条件の分断力が強すぎる」との判断によるものである。
【0081】
制御部８は、ウエハ２０内部における亀裂量を特定し、亀裂量に基づいて、第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、例えば亀裂量が最適値±５μｍ程度以内である場合に第三加工条件が適正であると判定してもよい。また、制御部８は、ウエハ２０内部における亀裂１４の凹凸の有無を特定し、該凹凸の有無に基づいて第一加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、ウエハ２０内部において亀裂１４の凹凸が無い場合（例えば２μｍ以下である場合）に第三加工条件が適正であると判定してもよい。
【0082】
制御部８は、改質層位置（改質領域１２３ａ，１２３ｂの位置）を特定し、該位置に基づいて、第三加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、例えば改質層位置が最適値±４μｍ程度以内である場合に第三加工条件が適正であると判定してもよい。
【0083】
（全ＳＤ層形成処理及び第二加工条件の適否を判定する処理）
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、ウエハ２０の内部に、外側ＳＤ層（改質領域１２１，１２２）が形成されると共に、ウエハ２０の厚さ方向における改質領域１２１及び改質領域１２２の間に内側ＳＤ層（改質領域１２３ａ，１２３ｂ）が形成されるように設定された第二加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する全ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第二加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、ウエハ２０の内部に、外側ＳＤ層（改質領域１２１，１２２）が形成されると共に、ウエハ２０の厚さ方向における改質領域１２１及び改質領域１２２の間に内側ＳＤ層（改質領域１２３ａ，１２３ｂ）が形成されるように設定された第二加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する全ＳＤ層形成処理を行う。制御部８は、例えばディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報に基づき、レーザ照射ユニット３によるレーザ光の照射条件を含んだ第二加工条件を仮決定する。加工条件とは、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等である。ディスプレイ１５０（図２５参照）によって受付けられる情報とは、例えばウエハ厚さ、最終的な加工目標（フルカット等）等である。
【0084】
制御部８は、全ＳＤ層形成処理の後において、撮像ユニット４から出力される信号（すなわち撮像結果）に基づいて、外側ＳＤ層（改質領域１２１，１２２）及び内側ＳＤ層（１２３ａ，１２３ｂ）に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、全ＳＤ層形成のための第二加工条件（仮決定している第二加工条件）が適正か否かを判定する。制御部８は、改質領域１２１，１２２，１２３ａ，１２３ｂに係る状態として、改質領域１２１，１２２，１２３ａ，１２３ｂの状態及び改質領域１２１，１２２，１２３ａ，１２３ｂから延びる亀裂１４の状態を特定する。
【0085】
第二加工条件に関する判定方法の詳細について、図１８（ｃ）及び図１９（ｃ）を参照して説明する。制御部８は、撮像ユニット４によって裏面２１ｂ側から各点に焦点Ｆが合わせられて取得された内部観察結果に基づき、第二加工条件の適否を判定する。制御部８は、図１８（ｃ）に示されるように、内部観察結果に基づき、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているか否か（ＨＣ状態であるか否か）の情報、裏面２１ｂにおける亀裂１４の蛇行量（ＨＣ蛇行量）、改質層及び亀裂先端の鮮明度、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているか否か（ＢＨＣ状態であるか否か）の情報等を特定する。図１９（ｃ）は、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を形成した場合のウエハ２０の内部観察結果（入射面である裏面２１ｂの観察結果を含む）の一部を示している。図１９（ｃ）の上端は、入射面である裏面２１ｂの観察結果を示している。図１９（ｃ）の上段に示されるように、裏面２１ｂにおける亀裂１４の蛇行量（ＨＣ蛇行量）が特定される。ここでの蛇行量とは、ウエハ２０の厚さ方向に交差する方向（裏面２１ｂに交差する方向）への亀裂１４の蛇行の幅である。図１９（ｃ）の左図では、ＨＣ蛇行量が２μｍ以下である例を示しており、図１９（ｃ）の右図では、ＨＣ蛇行量が５．２μｍである例を示している。図１９（ｃ）の中段は、ウエハ２０の内部観察結果を示している。図１９（ｃ）の中段に示されるように、観察結果に基づき、ウエハ２０の内部において改質層及び亀裂先端が鮮明であるか不鮮明であるかを区別することができる。図１９（ｃ）の下段は、ウエハ２０の内部観察結果を示している。図１９（ｃ）の下段に示されるように、観察結果に基づき、表面２１ａにまで亀裂１４が到達しており亀裂１４の先端が観察されない場合（ＢＨＣ状態である場合）と表面２１ａにまで亀裂１４が到達しておらず亀裂１４の先端が観察される場合（ＳＴ状態である場合）とを区別することができる。
【0086】
制御部８は、裏面２１ｂに亀裂１４が伸展しているＨＣ状態であるか否かを特定し、ＨＣ状態であるか否かに基づいて、第二加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、ＨＣ状態である場合に第二加工条件が適正であると判定してもよい。また、制御部８は、表面２１ａに亀裂１４が伸展しているＢＨＣ状態であるか否かを特定し、ＢＨＣ状態であるか否かに基づいて、第二加工条件が適正か否かを判定してもよい。具合的には、制御部８は、ＢＨＣ状態である場合に第二加工条件が適正であると判定してもよい。これらの判定は、「最終的にフルカット状態とする場合において、全ＳＤ層が形成されている状態で亀裂１４が裏面２１ｂ（又は表面２１ａ）に到達している場合には、第二加工条件の分断力が適正である」との判断によるものである。
【0087】
制御部８は、裏面２１ｂにおける亀裂１４の蛇行量（ＨＣ蛇行量）を特定し、ＨＣ蛇行量に基づいて、第二加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、例えばＨＣ蛇行量が５μｍ程度以内である場合に第二加工条件が適正であると判定してもよい。
【0088】
制御部８は、ウエハ２０内部における改質層及び亀裂先端の鮮明度を特定し、鮮明度に基づいて、第二加工条件が適正か否かを判定してもよい。具体的には、制御部８は、改質層及び亀裂先端の少なくともいずれか一方が鮮明である場合に第二加工条件が適正でないと判定してもよい。当該判定は、「フルカット状態とすべきであるのに、改質層又は亀裂先端が鮮明である場合にはフルカット状態となっておらず、第二の加工条件の分断力が弱すぎる」との判断によるものである。
【0089】
（内部観察結果に基づく判定に係るアルゴリズム）
上述した、内部観察結果に基づく各種判定に関して、亀裂１４を検出（特定）するアルゴリズム、及び、改質領域に係るだ痕を検出（特定）するアルゴリズムについて、詳細に説明する。
上述した、内部観察結果に基づく各種判定に関して、亀裂１４を検出（特定）するアルゴリズム、及び、改質領域に係るだ痕を検出（特定）するアルゴリズムについて、詳細に説明する。
【0090】
図２０及び図２１は、亀裂検出について説明する図である。図２０においては、内部観察結果（ウエハ２０内部の画像）が示されている。制御部８は、図２０（ａ）に示されるようなウエハ２０内部の画像について、まず、直線群１４０を検出する。直線群１４０の検出には、例えばＨｏｕｇｈ変換又はＬＳＤ（Line Segment Detector）等のアルゴリズムが用いられる。Ｈｏｕｇｈ変換とは、画像上の点に対してその点を通る全ての直線を検出し特徴点をより多く通る直線に重み付けしながら直線を検出する手法である。ＬＳＤとは、画像内の輝度値の勾配と角度を計算することにより線分となる領域を推定し、該領域を矩形に近似することにより直線を検出する手法である。
【0091】
つづいて、制御部８は、図２１に示されるように直線群１４０について亀裂線との類似度を算出することにより、直線群１４０から亀裂１４を検出する。亀裂線は、図２１の上図に示されるように、線上の輝度値に対しＹ方向に前後が非常に明るいという特徴を持つ。このため、制御部８は、例えば、検出した直線群１４０の全ての画素の輝度値を、Ｙ方向の前後と比較し、その差分が前後とも閾値以上である画素数を類似度のスコアとする。そして、検出した複数の直線群１４０の中で最も亀裂線との類似度のスコアが高いものをその画像における代表値とする。代表値が高いほど、亀裂１４の存在する可能性が高いという指標になる。制御部８は、複数の画像における代表値を比較することにより、相対的にスコアが高いものを亀裂画像候補とする。
【0092】
図２２～図２４は、だ痕検出について説明する図である。図２２においては、内部観察結果（ウエハ２０内部の画像）が示されている。制御部８は、図２２（ａ）に示されるようなウエハ２０の内部の画像について、画像内のコーナー（エッジの集中）をキーポイントとして検出し、その位置、大きさ、方向を検出して特徴点２５０を検出する。このようにして特徴点を検出する手法としては、Ｅｉｇｅｎ、Ｈａｒｒｉｓ、Ｆａｓｔ、ＳＩＦＴ、ＳＵＲＦ、ＳＴＡＲ、ＭＳＥＲ、ＯＲＢ、ＡＫＡＺＥ等が知られている。
【0093】
ここで、図２３に示されるように、だ痕２８０は、円形や矩形等の形が一定間隔で並ぶため、コーナーとしての特徴が強い。このため、画像内の特徴点２５０の特徴量を集計することにより、だ痕２８０を高精度に検出することが可能になる。図２４に示されるように、深さ方向にシフトして撮像した画像毎の特徴量合計を比較すると、改質層毎の亀裂列量を示すような山の変化が確認できる。制御部８は、当該変化のピークをだ痕２８０の位置として推定する。このように特徴量を集計することによって、だ痕位置だけでなくパルスピッチを推定することも可能になる。
【0094】
（加工条件の決定に係る処理）
制御部８は、上述した各加工条件の判定結果に基づいて、最終的な加工条件を決定する。制御部８は、外側ＳＤ層の形成に係る第一加工条件（仮決定している第一加工条件）について、該第一加工条件で形成された外側ＳＤ層の状態に基づく該第一加工条件の判定結果に基づき、該第一加工条件が適正でない場合には第一加工条件を変更する。制御部８は、第一加工条件を変更する場合には、判定結果に応じて第一加工条件を補正する補正処理（第七処理）を実行する。補正処理では、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等が補正された新たな第一加工条件が設定される。制御部８は、新たに設定した第一加工条件で再度加工を行い、該第一加工条件の判定結果に基づいて、該第一加工条件を外側ＳＤ層の加工条件とするか否かを決定する。制御部８は、第一加工条件が適正な加工条件となるまで、補正処理、再加工、判定を繰り返す。
制御部８は、上述した各加工条件の判定結果に基づいて、最終的な加工条件を決定する。制御部８は、外側ＳＤ層の形成に係る第一加工条件（仮決定している第一加工条件）について、該第一加工条件で形成された外側ＳＤ層の状態に基づく該第一加工条件の判定結果に基づき、該第一加工条件が適正でない場合には第一加工条件を変更する。制御部８は、第一加工条件を変更する場合には、判定結果に応じて第一加工条件を補正する補正処理（第七処理）を実行する。補正処理では、例えばレーザ光のパルスエネルギー（出力及び周波数調整を含む）、収差補正、パルス幅、パルスピッチ、改質層数、集光点数等が補正された新たな第一加工条件が設定される。制御部８は、新たに設定した第一加工条件で再度加工を行い、該第一加工条件の判定結果に基づいて、該第一加工条件を外側ＳＤ層の加工条件とするか否かを決定する。制御部８は、第一加工条件が適正な加工条件となるまで、補正処理、再加工、判定を繰り返す。
【0095】
同様に、制御部８は、内側ＳＤ層の形成に係る第三加工条件（仮決定している第三加工条件）について、該第三加工条件で形成された内側ＳＤ層の状態に基づく該第三加工条件の判定結果に基づき、該第三加工条件が適正でない場合には該第三加工条件を変更する。制御部８は、第三加工条件を変更する場合には、判定結果に応じて第三加工条件を補正する補正処理（第七処理）を実行する。制御部８は、新たに設定した第三加工条件で再度加工を行い、該第三加工条件の判定結果に基づいて、該第三加工条件を内側ＳＤ層の加工条件とするか否かを決定する。制御部８は、第三加工条件が適正な加工条件となるまで、補正処理、再加工、判定を繰り返す。
【0096】
制御部８は、上述した処理によって最適化された第一加工条件及び第三加工条件を考慮して第二加工条件（外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の形成に係る加工条件）を仮決定する。そして、制御部８は、該第二加工条件で形成された外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の状態に基づく該第二加工条件の判定結果に基づき、該第二加工条件が適正でない場合には該第二加工条件を変更する。制御部８は、第二加工条件を変更する場合には、判定結果に応じて第二加工条件を補正する補正処理（第七処理）を実行する。制御部８は、第二加工条件を変更する場合には、判定結果に応じて、第二加工条件のうち外側ＳＤ層の形成に係る加工条件を変更するのか、或いは、内側ＳＤ層の形成に係る加工条件を変更するのかを決定する。制御部８は、新たに設定した第二加工条件で再度加工を行い、該第二加工条件の判定結果に基づいて、該第二加工条件を最終的な加工条件とするか否かを決定する。制御部８は、第二加工条件が適正な加工条件となるまで、補正処理、再加工、判定を繰り返す。
【0097】
なお、加工条件導出処理においては、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、内側ＳＤ層に関する加工及び判定、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定を行って最終的な加工条件を導出するとして説明したがこれに限定されない。例えば、加工条件導出処理では、内側ＳＤ層単独での加工及び判定を行わずに、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定のみを行って、最終的な加工条件を導出してもよい。
【0098】
（加工条件導出処理に係る画面イメージ）
次に、加工条件導出処理に係るＧＵＩ（Graphical User Interface）の一例について、図２５～図２７を参照して説明する。以下では、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定のみを行って、最終的な加工条件を導出する例（内側ＳＤ層単独での加工及び判定を行わない例）を説明する。図２５～図２７は、加工条件導出処理に係るディスプレイ１５０の画面イメージである。
次に、加工条件導出処理に係るＧＵＩ（Graphical User Interface）の一例について、図２５～図２７を参照して説明する。以下では、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定のみを行って、最終的な加工条件を導出する例（内側ＳＤ層単独での加工及び判定を行わない例）を説明する。図２５～図２７は、加工条件導出処理に係るディスプレイ１５０の画面イメージである。
【0099】
図２５は、ウエハ加工情報の設定画面（ユーザ入力受付画面）の一例である。図２５に示されるように、ディスプレイ１５０には、判定内容と、加工品質と、判定方法・基準とが表示されている。このうち、少なくとも判定内容の各項目については、ユーザ入力に基づき設定される。なお、判定内容の各項目については固定値とされていてもよい。また、加工品質及び判定方法・基準の各項目については、ユーザ入力に基づき設定されてもよいし、判定内容に設定された内容に基づき自動的に設定されてもよい。
【0100】
判定内容には、実行される判定に係る情報が表示されており、「ＦＣ条件出し」「ウエハ厚さ」が表示されている。「ＦＣ条件出し」とは、フルカット状態になると想定される改質領域が形成された後に、加工条件の判定が行われて加工条件が決定（導出）されることを示す情報である。図２５に示される例では、「ＦＣ条件出し」が「実行」とされている。「ウエハ厚さ」は、ウエハ２０の厚さを示す情報である。「ウエハ厚さ」は、例えば複数の選択肢からユーザに選択されることにより入力される。
【0101】
加工品質には、加工後のウエハ２０に求める品質が表示されており、「亀裂状態」「ＨＣ直進性」「端面凹凸幅」が表示されている。「亀裂状態」とは、フルカット状態又はＳＴ状態等の亀裂の情報である。「ＨＣ直進性」とは、ＨＣ蛇行量の情報である。「端面凹凸幅」とは、端面における亀裂の凹凸幅の情報である。
【0102】
判定方法・基準には、加工条件の判定処理における合格基準が表示されており、外側ＳＤ層の形成に係る第一加工条件の合格基準として、「裏面亀裂状態」「ＳＤ１（改質領域１２１）亀裂量」「ＳＤ２（改質領域１２２）亀裂量）」「ＳＤ１下端位置」「ＳＤ２下端位置」「端面凹凸幅」「黒スジ」「表面亀裂状態」の合格基準が表示される。第一加工条件の合格基準であるので、「裏面亀裂状態」はＳＴ、「黒スジ」は有、「表面亀裂状態」はＳＴが設定される。また、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の形成に係る第二加工条件の合格基準として、「裏面亀裂状態」「ＨＣ蛇行量」「改質層撮像状態」「表面亀裂状態」「亀裂状態」の合格基準が表示される。第二加工条件の合格基準であるので、「裏面亀裂状態」はＨＣ、「改質層撮像状態」（改質層の鮮明度）は不鮮明、「表面亀裂状態」はＢＨＣ、「亀裂状態」（総合的な亀裂状態）はＦＣ（フルカット）が設定される。
【0103】
図２６は、外側ＳＤ層の加工結果画面の一例である。加工結果確認画面は、加工した後の判定結果（ここでは第一加工条件の判定結果）を表示すると共に、第一加工条件の補正に係るユーザ入力を受け付ける画面である。図２６に示される例では、ディスプレイ１５０に、判定内容と、加工品質と、判定結果とが表示されている。判定内容及び加工品質は、上述したウエハ加工情報の設定画面（図２５）において設定された情報である。詳細には、加工結果確認画面においては、ウエハ加工情報の設定画面（図２５）において設定された情報に加えて、判定内容の項目として加工位置（ここでは外側ＳＤ層）が表示されている。
【0104】
図２６に示される例では、判定結果が表示される領域の左部分に、判定項目、基準（合格基準）、結果、合否が表示されている。また、判定結果が表示される領域の中央部分に、加工結果が基準値であると仮定した場合の外側ＳＤ層及び亀裂を描画した図（推定加工結果）と、実際の加工結果の外側ＳＤ層及び亀裂を描画した図とが表示されている。また、判定結果が表示される領域の右部分に、ＳＤ１（改質領域１２１）から裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４である上亀裂の先端観察結果と、ＳＤ１（改質領域１２１）から表面２１ａ側に延びる亀裂１４である下亀裂の先端観察結果とが表示されている。いま、ＳＤ１亀裂量及びＳＤ２亀裂量の項目において、合格基準である６０±５μｍを満たしておらず、具体的には合格基準よりも亀裂量が小さく、不合格（合否ＮＧ）となっている。この場合、第一加工条件の補正が推奨されるため、「再加工を奨励します。実施しますか？」とのメッセージが表示され、ユーザ入力に応じて、第一加工条件の補正及び再加工を実施することが可能になっている。ここでは、第一加工条件の補正及び再加工が実施された後に、第一加工条件が合格基準を満たし、その後、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の加工が行なわれて、図２７に示される、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の加工結果画面が表示されたとする。
【0105】
図２７は、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の加工結果画面の一例である。加工結果確認画面は、加工した後の判定結果（ここでは第二加工条件の判定結果）を表示すると共に、第二加工条件の補正に係るユーザ入力を受け付ける画面である。図２７に示される例では、ディスプレイ１５０に、判定内容と、加工品質と、判定結果とが表示されている。
【0106】
図２７に示される例では、判定結果が表示される領域の左部分に、判定項目、基準（合格基準）、結果、合否が表示されている。また、判定結果が表示される領域の中央部分に、加工結果が基準値であると仮定した場合の外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層並びにその亀裂を描画した図と、実際の加工結果の外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層並びにその亀裂を描画した図とが表示されている。また、判定結果が表示される領域の右部分に、裏面２１ｂにおけるＨＣ直進性（ＨＣ蛇行量）及び亀裂１４の端面凹凸幅の観察結果が表示されている。いま、ＨＣ蛇行量の項目において、合格基準である５μｍ以内を満たしておらず、不合格（合否ＮＧ）となっている。この場合、第二加工条件の補正が推奨されるため、「外側ＳＤ層の再加工を奨励します。実施しますか？」とのメッセージが表示される。ユーザは、不合格の内容に応じて、外側ＳＤ層に係る第一加工条件の補正及び再加工を行うか、内側ＳＤ層に係る第三加工条件の補正及び再加工を行うかを選択可能になっている。そして、ユーザ入力に応じて、第一加工条件の補正及び再加工、或いは、第三加工条件の補正及び再加工を実施することが可能になっている。
【0107】
［レーザ加工方法］
本実施形態のレーザ加工方法について、図２８及び図２９を参照して説明する。図２８及び図２９は、いずれもレーザ加工方法のフローチャートである。図２８は、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、内側ＳＤ層に関する加工及び判定、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定を行って最終的な加工条件を導出する処理を示している。図２９は、内側ＳＤ層単独での加工及び判定を行わずに、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定のみを行って、最終的な加工条件を導出する処理を示している。
本実施形態のレーザ加工方法について、図２８及び図２９を参照して説明する。図２８及び図２９は、いずれもレーザ加工方法のフローチャートである。図２８は、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、内側ＳＤ層に関する加工及び判定、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定を行って最終的な加工条件を導出する処理を示している。図２９は、内側ＳＤ層単独での加工及び判定を行わずに、外側ＳＤ層に関する加工及び判定、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に関する加工及び判定のみを行って、最終的な加工条件を導出する処理を示している。
【0108】
図２８に示される処理では、最初に、ディスプレイ１５０がウエハ加工情報のユーザ入力を受け付ける（ステップＳ１）。具体的には、ディスプレイ１５０は、少なくともウエハ厚さの情報の入力を受け付ける。これにより、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を加工してフルカット状態とする加工方法について、外側ＳＤ層の形成に係る第一加工条件、及び、内側ＳＤ層の形成に係る第三加工条件が自動で仮決定される。
【0109】
つづいて、制御部８は、仮決定した第一加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０に外側ＳＤ層を加工する（ステップＳ２）。つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ３）。そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ４）。
【0110】
つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、外側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、第一加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ５）。第一加工条件が適正でない場合には、制御部８は、新たな第一加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１）、再度ステップＳ２以降の処理が実施される。一方で、第一加工条件が適正である場合には、制御部８は、該第一加工条件を第一加工条件として本決定する。つづいて、ステップＳ６の処理が実行される。
【0111】
ステップＳ６の処理では、仮決定した第三加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０に内側ＳＤ層を加工する（ステップＳ６）。つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ７）。そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ８）。
【0112】
つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、内側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、第三加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ９）。第三加工条件が適正でない場合には、制御部８は、新たな第三加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１０）、再度ステップＳ６以降の処理が実施される。一方で、第三加工条件が適正である場合には、制御部８は、該第三加工条件を第三加工条件として本決定する。つづいて、ステップＳ１１の処理が実行される。
【0113】
ステップＳ１１の処理では、本決定された第一加工条件及び第三加工条件に基づき仮決定される第二加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０に外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を加工する（ステップＳ１１）。つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ１２）。そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ１３）。
【0114】
つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、第二加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ１４）。第二加工条件が適正でない場合には、制御部８は、判定結果に応じて外側ＳＤ層の形成に係る第一条件を再調整するか（或いは内側ＳＤ層の形成に係る第三加工条件を再調整するか）を判定する（ステップＳ１５）。制御部８は、ユーザ入力に応じて当該判定を行ってもよい。第一加工条件を再調整する場合には、制御部８は、新たな第一加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１）、再度ステップＳ２以降の処理が実施される。第三加工条件を再調整する場合には、制御部８は、新たな第三加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１６）、再度ステップＳ６以降の処理が実施される。一方で、第二加工条件が適正である場合には、制御部８は、該第二加工条件を最終的な加工条件として本決定する。
【0115】
図２９に示される処理では、最初に、ディスプレイ１５０がウエハ加工情報のユーザ入力を受け付ける（ステップＳ２１）。具体的には、ディスプレイ１５０は、少なくともウエハ厚さの情報の入力を受け付ける。これにより、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を加工してフルカット状態とする加工方法について、外側ＳＤ層の形成に係る第一加工条件が自動で仮決定される。
【0116】
つづいて、制御部８は、仮決定した第一加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０に外側ＳＤ層を加工する（ステップＳ２２）。つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ２３）。そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ２４）。
【0117】
つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、外側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、第一加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ２５）。第一加工条件が適正でない場合には、制御部８は、新たな第一加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１）、再度ステップＳ２以降の処理が実施される。一方で、第一加工条件が適正である場合には、制御部８は、該第一加工条件を第一加工条件として本決定する。つづいて、ステップＳ２６の処理が実行される。
【0118】
ステップＳ２６の処理では、本決定された第一加工条件に基づき仮決定される第二加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０に外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層を加工する（ステップＳ２６）。つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ２７）。そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ２８）。
【0119】
つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、第二加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ２９）。第二加工条件が適正でない場合には、制御部８は、新たな第一加工条件の入力を受け付け（ステップＳ１）、再度ステップＳ２以降の処理が実施される。一方で、第二加工条件が適正である場合には、制御部８は、該第二加工条件を最終的な加工条件として本決定する。
【0120】
［作用効果］
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果について説明する。
次に、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果について説明する。
【0121】
本実施形態に係るレーザ加工装置１は、ウエハ２０の裏面２１ｂ側からウエハ２０にレーザ光を照射するレーザ照射ユニット３と、ウエハ２０に対して透過性を有する光を出力し、ウエハ２０を伝搬した光を検出する撮像ユニット４と、制御部８と、を備え、制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることによりウエハ２０の内部に改質領域１２１と改質領域１２２とが形成されるように設定された第一加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する第一処理と、第一処理の後において、光を検出した撮像ユニット４から出力される信号に基づいて、改質領域１２１，１２２に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第一加工条件が適正か否かを判定する第二処理と、ウエハ２０にレーザ光が照射されることにより、ウエハ２０の内部に、改質領域１２１，１２２が形成されると共に、ウエハ２０の厚さ方向における改質領域１２１，１２２の間に改質領域１２３ａ，１２３ｂが形成されるように設定された第二加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する第三処理と、第三処理の後において、光を検出した撮像ユニット４から出力される信号に基づいて、改質領域１２１，１２２，１２３ａ，１２３ｂに係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を実行するように構成されている。
【0122】
本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第三処理において、第二加工条件に基づいて、ウエハ２０の厚さ方向における外側ＳＤ層（改質領域１２１，１２２）及びその間の内側ＳＤ層（改質領域１２３ａ，１２３ｂ）が形成され、第四処理において、撮像ユニット４から出力される信号に基づき外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層に係る状態が特定され、特定結果に基づき、第二加工条件が適正か否かが判定される。このように、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が実際に形成されるように加工されて、加工後の外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層の状態に基づき加工条件の適否が判定されることにより、最終的なウエハ２０の加工状態に基づいて加工条件の適否が判定されることになる。このことで、加工条件の適否が精度良く判定され、加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。更に、本実施形態に係るレーザ加工装置１では、第一処理において、第一加工条件に基づいて外側ＳＤ層のみが形成され、第二処理において、撮像ユニット４から出力される信号に基づき外側ＳＤ層に係る状態が特定され、特定結果に基づき第一加工条件が適正か否かが判定されている。例えば、最終的なウエハ２０の加工状態においてフルカット状態（改質領域から延びる亀裂がウエハ２０の両端面にまで延びた状態）に加工される場合等においては、最終的なウエハ２０の加工状態から得られる改質領域に係る情報が少なく、加工条件の適否を高精度に判定できないおそれがある。この点、一部の改質領域（外側ＳＤ層）のみが形成された状態において、一部の改質領域に係る情報に基づき、当該一部の改質領域の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることにより、最終的なウエハ２０の加工状態よりも多くの情報（改質領域に係る情報）が得られるウエハ２０の加工状態に基づいて、より高精度に加工条件の適否を判定することができる。なお、発明者らの知見によれば、ウエハ２０の厚さ方向において外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が形成される場合においては、外側ＳＤ層に係る状態が、加工後のウエハ２０の品質により影響を及ぼすと考えられる。この点、第二処理において、外側ＳＤ層の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0123】
制御部８は、改質領域に係る状態として、改質領域の状態及び改質領域から延びる亀裂１４の状態の少なくともいずれか一方を特定する。これにより、加工後のウエハ２０の状態が適切に特定され、加工条件の適否をより高精度に判定することができる。このことで、より好適にウエハ２０の品質を担保することができる。
【0124】
制御部８は、改質領域の位置を特定し、該位置に基づいて、加工条件が適正か否かを判定する。加工条件が適切でない場合には、改質領域の位置が所望の位置とならない場合がある。改質領域が所望の位置となっているか否かに応じて加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0125】
制御部８は、裏面２１ｂ及び表面２１ａの少なくともいずれか一方に亀裂１４が伸展しているか否かを特定し、該伸展しているか否かに基づいて、加工条件が適正か否かを判定する。これにより、例えば最終的なウエハ２０の加工状態においてフルカット状態に加工したい場合において、外側ＳＤ層のみが形成されている第二処理の段階で裏面２１ｂ及び表面２１ａに亀裂が伸展していないこと、並びに、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が形成されている第四処理の段階で裏面２１ｂ及び表面２１ａに亀裂１４が伸展していることを判定すること等により、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0126】
制御部８は、亀裂１４の伸展量を特定し、該伸展量に基づいて、加工条件が適正か否かを判定する。加工条件が適切でない場合には、亀裂１４の伸展量が所望の長さとならない場合がある。亀裂１４の伸展量から加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0127】
制御部８は、ウエハ２０の厚さ方向に交差する方向への亀裂１４の蛇行の幅を特定し、該蛇行の幅に基づいて、加工条件が適正か否かを判定する。加工条件が適切でない場合には、亀裂１４の蛇行の幅が大きく場合がある。亀裂１４の蛇行の幅から加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0128】
制御部８は、互いに異なる改質領域から延びる亀裂１４同士が繋がっているか否かを特定し、該繋がっているか否かに基づいて、加工条件が適正か否かを判定する。加工条件が適切でない場合には、亀裂１４同士を繋げたくない場合に亀裂１４同士が繋がることや、亀裂１４同士を繋げたい場合に亀裂１４同士が繋がらないことがある。亀裂１４同士が繋がっているか否かに応じて加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0129】
制御部８は、ウエハ２０にレーザ光が照射されることによりウエハ２０の内部に内側ＳＤ層が形成されるように設定された第三加工条件でレーザ照射ユニット３を制御する第五処理と、第五処理の後において、光を検出した撮像ユニット４から出力される信号に基づいて、内側ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第三加工条件が適正か否かを判定する第六処理と、を更に実行するように構成されている。このような構成によれば、内側ＳＤ層のみが形成された状態において、内側ＳＤ層に係る情報に基づき、当該内側ＳＤ層の形成に係る加工条件（第三加工条件）の適否が判定される。外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が形成される場合、外側ＳＤ層のみが形成される場合に加えて、内側ＳＤ層のみが形成される場合についても、改質領域に係る情報から加工条件の適否が判定されることにより、より高精度に加工条件の適否を判定することができる。
【0130】
制御部８は、第一加工条件を導出するに際して、裏面２１ｂ及び表面２１ａの少なくともいずれか一方に亀裂１４が伸展している場合に、第一加工条件が適正でないと判定し、第三加工条件を導出するに際して、裏面２１ｂ及び表面２１ａの少なくともいずれか一方に亀裂１４が伸展している場合に、第三加工条件が適正でないと判定してもよい。これにより、最終的な加工状態よりも前の加工状態において、確実に、ＳＴ状態（内部観察しやすい状態）とすることができる。このことで、加工状態に係る情報を適切且つ豊富に得ることができる。また、仮に最終加工状態がフルカット状態とされる場合であっても、それよりも前の状態（その後にまだ加工される状態）において亀裂１４が裏面２１ｂ又は表面２１ａに到達している場合には、最終的な加工状態においてチップ品質及び分割性が悪化すると考えられる。このため、最終的な加工状態よりも前の加工状態においてＳＴ状態であることを、加工条件が適切であるとされる条件とすることによって、チップ品質及び分割性を担保することができる。
【0131】
制御部８は、加工条件が適正でないと判定した場合において、該加工条件の判定結果に応じて、加工条件を補正する第七処理を更に実行するように構成されている。このような構成によれば、判定結果に基づき加工条件が補正され、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0132】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、実施形態では、加工条件を導出する対象の加工方法について、外側ＳＤ層が形成された後に内側ＳＤ層が形成されるとして説明したがこれに限定されず、加工条件を導出する対象の加工方法においては、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が同時に形成されてもよいし、内側ＳＤ層が外側ＳＤ層よりも先に形成されてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、実施形態では、加工条件を導出する対象の加工方法について、外側ＳＤ層が形成された後に内側ＳＤ層が形成されるとして説明したがこれに限定されず、加工条件を導出する対象の加工方法においては、外側ＳＤ層及び内側ＳＤ層が同時に形成されてもよいし、内側ＳＤ層が外側ＳＤ層よりも先に形成されてもよい。
【0133】
また、例えばウエハ２０に対して、第１方向（Ｘ方向）に沿ってレーザ光を照射し改質領域等を形成した後に、第１方向とは異なる第２方向（Ｙ方向）に沿って、既に形成されている改質領域を跨ぐようにレーザ光を照射して改質領域を形成する場合がある。このような場合には、上述したような、内部観察結果（改質層位置、黒スジ有無）や裏表面観察結果（ＨＣ蛇行／ＢＨＣ蛇行）に基づいて、Ｘ方向の加工（先加工）とＹ方向の加工（後加工）とで異なる加工条件を導出してもよい。具体的には、例えばＸ方向及びＹ方向でチップ辺の長さが異なる場合（例えば０．２ｍｍ×１５ｍｍ等）、Ｘ方向及びＹ方向でユーザが求める品質が異なる場合（例えばＸ方向は亀裂の蛇行２μｍ以内、Ｙ方向は亀裂の蛇行１０μｍ以内等）、ＲＦ－ＩＤ等、チップサイズが非常に小さく先加工か後加工かで品質に差が生じやすい場合等において、Ｘ方向の加工（先加工）とＹ方向の加工（後加工）とで異なる加工条件を導出してもよい。
【0134】
（内部観察に関する設定の調整）
また、例えば、レーザ加工装置は、ウエハに対する内部観察時の設定をより詳細に調整してもよい。図３０は、加工方法による撮像区間の違いを説明する図である。図３０（ａ）は、フルカット加工を行う場合の撮像区間を示しており、図３０（ｂ）はそれ以外の加工（例えばＢＨＣ加工）を行う場合の撮像区間を示している。いずれの加工においても、表面２１ａに関して対象な仮想焦点についても撮像を行っている。すなわち、図３０（ａ），（ｂ）のウエハにおいて下半分のＳＤ層は仮想焦点に係る領域である。図３０に示されるように、フルカット加工を行う場合には、ウエハ２０の厚さ方向におけるトータルの撮像区間が広くなる。また、フルカット加工を行う場合には、各改質領域（ＳＤ１～ＳＤ４）の間隔が狭くなり亀裂１４の伸展量も小さくなる。このため、フルカット加工を行う場合には、ウエハ２０の厚さ方向において内部観察に関する設定をより詳細に調整する等を実施しなければ、改質領域及び亀裂を鮮明に観察することができないことが考えられる。
また、例えば、レーザ加工装置は、ウエハに対する内部観察時の設定をより詳細に調整してもよい。図３０は、加工方法による撮像区間の違いを説明する図である。図３０（ａ）は、フルカット加工を行う場合の撮像区間を示しており、図３０（ｂ）はそれ以外の加工（例えばＢＨＣ加工）を行う場合の撮像区間を示している。いずれの加工においても、表面２１ａに関して対象な仮想焦点についても撮像を行っている。すなわち、図３０（ａ），（ｂ）のウエハにおいて下半分のＳＤ層は仮想焦点に係る領域である。図３０に示されるように、フルカット加工を行う場合には、ウエハ２０の厚さ方向におけるトータルの撮像区間が広くなる。また、フルカット加工を行う場合には、各改質領域（ＳＤ１～ＳＤ４）の間隔が狭くなり亀裂１４の伸展量も小さくなる。このため、フルカット加工を行う場合には、ウエハ２０の厚さ方向において内部観察に関する設定をより詳細に調整する等を実施しなければ、改質領域及び亀裂を鮮明に観察することができないことが考えられる。
【0135】
具体的には、制御部８は、フルカット加工を行う場合においても改質領域等を鮮明に観察するために、以下を行う。
【0136】
第一に、制御部８は、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域について、ウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた収差補正（各厚さ方向に最適な収差補正）が行われるように撮像ユニット４を制御する収差補正処理を更に実行するように構成されている。制御部８は、例えば加工条件から推定されるＳＤ加工位置（改質領域形成位置）に応じた各領域について、空間光変調器３２又は対物レンズ４３の補正環４３ａを調整することにより、最適な収差補正を実施する。
【0137】
第二に、制御部８は、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域について所定（例えば一定若しくは最適）の輝度で撮像ユニット４による撮像が行われるよう、各領域のウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた光量で撮像ユニット４から光が出力されるように、撮像ユニット４を制御する輝度キャリブレーション処理を更に実行するように構成されている。内部観察においては、観察深さが深くなるほど、十分な輝度を確保するために多量の光量が必要になる。すなわち、深さ毎に必要な光量が変化する。そのため、観察前又はレーザ装置立ち上げ時、デバイス変更時等の度に、深さ毎に最適な輝度値になるように必要な光量を把握する必要がある。輝度キャリブレーション処理では、厚さ方向における各位置を観察する際の光量を決定し、各位置の観察時において、当該光量で撮像ユニット４から光が出力されるように設定される。
【0138】
輝度キャリブレーション処理では、図３１に示されるように、最初に輝度キャリブレーションに係る入力が受け付けられる（ステップＳ７１）。当該輝度キャリブレーションに係る入力とは、例えば加工条件の導出に関して入力されるウエハ厚さの入力等であってもよい。つづいて、制御部８は、輝度キャリブレーションに係る入力（例えばウエハ厚さ）に応じて、キャリブレーション実施区間を決定する。ここでのキャリブレーション実施区間とは、例えば輝度キャリブレーションを実施する複数のＺＨの情報である。なお、キャリブレーション実施区間はユーザが決定して入力してもよい。つづいて、撮像ユニット４による撮像位置が、キャリブレーション実施区間の１つのＺＨに設定される（ステップＳ７３）。そして、当該ＺＨにおいて撮像される輝度が最適な輝度になるように光源４１の光量が調整され（ステップＳ７４）、当該ＺＨと光量とが対応付けて記憶される（ステップＳ７５）。光源４１の調整は開口絞り等が利用される。全てのＺＨについて光量の調整が完了するまで、ステップＳ７３～Ｓ７５の処理が実施される。そして、このようにして調整された光量が、各位置の観察時において撮像ユニット４の光源４１から出力されることにより、各位置の観察を適切に輝度で行うことができる。
【0139】
第三に、制御部８は、改質領域の加工前において、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域についてシェーディング用画像を撮像するように撮像ユニット４を制御すると共に、改質領域の加工後において、撮像ユニット４により撮像された各領域の画像と対応する領域のシェーディング用画像との差分データを特定するシェーディング補正処理を更に実行するように構成されている。この場合、制御部８は、当該差分データに基づき、改質領域に係る状態を特定する。
【0140】
シェーディング補正処理では、図３２（ａ）に示されるように、ＳＤ加工（改質領域の加工）の前に、各内部観察位置（判定位置）におけるシェーディング用画像が取得される。そして、ＳＤ加工が行われて、各内部観察位置（判定位置）について、図３２（ｂ）に示されるようなＳＤ加工後の画像が取得される。そして、各内部観察位置について、ＳＤ加工後の画像とシェーディング用画像との差分データ（図３２（ｃ）参照）が取得される（シェーディング補正が実施される）。なお、ＳＤ加工後の画像とシェーディング用画像との位置ずれがある場合には、ずれ量に応じた補正を実施してもよい。シェーディング補正によってシェーディングされるものは、例えばデバイスパターン、点欠陥、画面の明るさのムラ等である。
【0141】
上述した収差補正処理、輝度キャリブレーション処理、シェーディング補正処理を実施する場合の、レーザ加工方法（加工条件導出処理）について、図３３を参照して説明する。なお、図３３においては、加工処理及び判定処理について簡略化して記載している（第一加工条件に係る処理、第二加工条件に係る処理等を区別することなく記載している）。図３３に示されるように、最初に、ディスプレイ１５０がウエハ加工情報のユーザ入力を受け付ける（ステップＳ５１）。具体的には、ディスプレイ１５０は、少なくともウエハ厚さの情報の入力を受け付ける。これにより、加工条件が自動で仮決定される。
【0142】
つづいて、制御部８は、輝度キャリブレーション処理を実施する（ステップＳ５２）。具体的には、制御部８は、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域について所定（例えば一定若しくは最適）の輝度で撮像ユニット４による撮像が行われるよう、各領域のウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた光量で撮像ユニット４から光が出力されるように、撮像ユニット４に設定を行う。
【0143】
つづいて、制御部８は、シェーディング補正用の画像（シェーディング用画像）を取得する（ステップＳ５３）。具体的には、制御部８は、ＳＤ加工前の各内部観察位置における画像をシェーディング用画像として取得する。
【0144】
つづいて、制御部８は、加工条件に基づいてレーザ照射ユニット３を制御することにより、ウエハ２０にＳＤ層を加工する（ステップＳ５４）。つづいて、制御部８は、ウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた収差補正を実施する（ステップＳ５５）。制御部８は、例えば加工条件から推定されるＳＤ加工位置（改質領域形成位置）に応じた各領域について、空間光変調器３２又は対物レンズ４３の補正環４３ａを調整することにより、最適な収差補正を実施する。
【0145】
つづいて、撮像ユニット４によって、加工されたウエハ２０が撮像される（ステップＳ５６）。制御部８は、シェーディング補正を実施する（ステップＳ５７）。具体的には、制御部８は、撮像ユニット４により撮像された各領域の画像と対応する領域のシェーディング用画像との差分データを取得する。
【0146】
そして、制御部８は、ディスプレイ１５０に撮像結果が表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ５８）。つづいて、制御部８は、撮像結果に基づいて、ＳＤ層に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、加工が適正であるか（すなわち、加工条件が適正であるか）否かを判定する（ステップＳ５９）。ここでの判定処理については、制御部８は、シェーディング補正後の差分データを用いて行う。ステップＳ５９において加工条件が適正でない場合には、制御部８は新たな加工条件の入力を受け付け、再度加工処理が実施される。この場合、図３３に示されるように、再度輝度キャリブレーション処理（ステップＳ５２）から実施されてもよいし、ＳＤ加工（ステップＳ５４）から実施されてもよい。一方で、加工条件が適正である場合には、制御部８は、該加工条件を加工条件として本決定し処理が終了する。
【0147】
以上のように、制御部８は、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域について所定の輝度で撮像ユニット４による撮像が行われるよう、各領域のウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた光量で撮像ユニット４から光が出力されるように、撮像ユニット４を制御する輝度キャリブレーション処理を更に実行するように構成されている。このような構成によれば、ウエハ２０の厚さ方向（深さ方向）における各撮像領域毎に一定若しくは最適な輝度になるように、撮像ユニット４の光量を決定することができる。これにより、各改質領域に係る状態を適切に特定することができる。
【0148】
制御部８は、改質領域の加工前において、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域についてシェーディング用画像を撮像するように撮像ユニット４を制御すると共に、改質領域の加工後において、撮像ユニット４により撮像された各領域の画像と対応する領域のシェーディング用画像との差分データを特定するシェーディング補正処理を更に実行するように構成されており、判定処理では、差分データに基づき、改質領域に係る状態を特定する。シェーディング補正処理によって取得される差分データは、デバイスパターンや点欠陥、画面の明るさのムラ等のノイズが除去された画像データであり、観察したい改質領域及び亀裂状態等のみの画像データである。このような差分データに基づき改質領域に係る状態が特定されることにより、加工後のウエハ２０の状態が適切に特定される。これによって、より好適に加工後のウエハ２０の品質を担保することができる。
【0149】
制御部８は、撮像ユニット４により撮像が行われるウエハ２０の厚さ方向における各領域について、ウエハ２０の厚さ方向における位置に応じた収差補正が行われるように撮像ユニット４を制御する収差補正処理を更に実行するように構成されている。例えばフルカット加工が行われる場合には、各改質領域の間隔が狭く、また、亀裂の伸展量も小さいことから、ウエハ２０の厚さ方向における各位置毎に収差補正を加えなければ鮮明な観察ができない。この点、上述したように、ウエハ２０の厚さ方向における各領域についてウエハ２０の厚さに応じた収差補正が行われることにより、鮮明な観察が可能になり、改質領域に係る状態をより適切に特定することができる。
【0150】
図３４は、収差補正処理、輝度値キャリブレーション処理、及びシェーディング補正処理を実施することによる効果について説明する図である。図３４（ａ）はこれらの処理を何も施していない画像であり、図３４（ｂ）は収差補正処理のみを施した画像であり、図３４（ｃ）は収差補正処理及び輝度値キャリブレーション処理を施した画像であり、図３４（ｄ）は収差補正処理、輝度値キャリブレーション処理、及びシェーディング補正処理を施した画像である。図３４に示されるように、これらの処理が施されることによって、画像における亀裂１４等の鮮明度が大幅に向上していることがわかる。
【0151】
（加工条件導出処理の自動化について）
上述した実施形態では、ウエハ加工情報が入力されることにより、仮の加工条件が自動で導出され、該加工条件に基づき推定加工結果イメージが自動で導出されて表示されると共に実際の加工結果のイメージが表示され、実際の加工結果が推定加工結果に一致するまで加工条件の補正が行われて、最終的な加工条件が導出されるとして説明した。しかしながら、このような加工条件導出処理は、その全てが自動で実施されなくてもよい。
上述した実施形態では、ウエハ加工情報が入力されることにより、仮の加工条件が自動で導出され、該加工条件に基づき推定加工結果イメージが自動で導出されて表示されると共に実際の加工結果のイメージが表示され、実際の加工結果が推定加工結果に一致するまで加工条件の補正が行われて、最終的な加工条件が導出されるとして説明した。しかしながら、このような加工条件導出処理は、その全てが自動で実施されなくてもよい。
【0152】
例えば、加工条件導出処理を自動化するための第一ステップでは、ウエハ加工情報に基づく加工条件（仮の加工条件）について、ユーザが手動で生成し設定してもよい。そして、生成した加工条件での実際の加工結果を取得し、入力されたウエハ加工情報と手動で生成した加工条件との組み合わせ毎に、実際の加工結果と対応付けてデータベースに蓄積してもよい。
【0153】
さらに、第二ステップでは、上記データベースに蓄積した情報を学習することにより、ウエハ加工情報及び加工条件から、推定加工結果を導出するモデルを生成してもよい。そして、上述したデータベース内のデータを分析することにより、ウエハ加工情報及び加工条件から、最適な（一番精度のたかい）推定加工結果を導出する回帰モデルを生成してもよい。この場合の分析手法としては、多変量解析や機械学習を利用してもよい。具体的には、単回帰、重回帰、ＳＧＤ回帰、Ｌａｓｓｏ回帰、Ｒｉｄｇｅ回帰、決定木、サポートベクター回帰、ベイズ線形回帰、深層学習、ｋ－近傍法等の分析手法を用いてもよい。
【0154】
さらに、第三ステップでは、入力されたウエハ加工情報から目標の加工結果を得るための最適な加工条件（レシピ）を自動導出する回帰モデルを生成してもよい。すなわち、入力されたウエハ加工情報に対して加工条件のパラメータを調整しながら当該回帰モデルに入力（シミュレーション）し、目標とする加工結果を出力する最適な加工条件を探索してもよい。このような最適化手法としては、例えばグリッドサーチ、ランダムサーチ、ベイズ最適化等の手法を用いることができる。
【0155】
さらに、第四ステップでは、シミュレーションした結果（推定加工結果）と実際の加工結果とを比較することにより、条件を修正する必要があった場合にはそのデータをデータベースに蓄積し、再度回帰モデルを生成（アクティブラーニング）することにより、実運用を通して回帰モデルの精度を向上させてもよい。このように、推定加工結果と実加工結果との差から加工条件を補正することにより、実加工結果をフィードバックして回帰モデルの精度を向上させることができる。
【符号の説明】
【0156】
１…レーザ加工装置、３…レーザ照射ユニット（照射部）、４…撮像ユニット（撮像部）、８…制御部。
【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】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
