JP2022087920A - レーザ加工装置及びレーザ加工システム並びにレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の内部にレーザ加工領域を適正に形成することが可能なレーザ加工装置及び加工システム並びにレーザ加工方法を提供する。【解決手段】レーザ加工装置１０は、集光点位置移動機構７５２によって対物レンズ７５４を光軸方向に移動させながら、光源５５２Ａから検出光をウェーハＷに照射してウェーハＷからの反射光を光検出器６６０で検出することにより、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出し、界面位置の検出結果に基づいて、制御部７５０がウェーハＷの厚さを検出する。【選択図】 図５

Description

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工システム並びにレーザ加工方法に関するものである。

従来、シリコンウェーハ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、切断予定ラインに沿って被加工物の内部に切断の起点となるレーザ加工領域（「改質領域」又は「改質層」とも言う。）を形成するレーザ加工装置が知られている。レーザ加工領域が形成された被加工物は、その後、エキスパンド又はブレーキングといった割断プロセスによって切断予定ラインに沿って割断されて個々のチップに分断される。このようなレーザ加工装置によれば、被加工物の内部にレーザ加工領域が形成され、そのレーザ加工領域を起点として切断予定ラインに沿って被加工物が割断されるので、ブレードを用いて被加工物を切削して割断する一般的なダイシング装置と比べ、発塵量が低く、ダイシング傷、チッピングあるいは材料表面でのクラック等が発生する可能性が低くなる等の利点がある。

一方、近年の半導体製造分野では、ウェーハが大型化する傾向にあり、また、実装密度を高めるためにウェーハの薄化が進んでいる。このようなウェーハに対しては、ウェーハの裏面を研削（バックグラインド）してウェーハを薄化した後、このウェーハにレーザ光を照射してダイシングする（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３－２３２４４９号公報

ところで、バックグラインドが行われたウェーハは、裏面研削装置の性能等（砥石の性能等）により、ウェーハの厚さが加工目標値（以下、「基準値」と言う。）に対してばらつく場合がある。このような場合、バックグラインド後に行われるレーザ加工において、ウェーハの厚さ方向に対するレーザ光の照射位置（集光点）が変化するという問題がある。

レーザダイシングの基本的な加工は、レーザ光の入射面であるウェーハの裏面（バックグラインドが行われた裏面）を基準とし、浅い位置への照射後、深い位置へ照射すると浅い位置の改質領域が干渉してしまうため、深い位置から照射し、浅い位置へと順にレーザ光を複数回照射して改質領域を重ねる、もしくは亀裂を繋げて加工を行う。このため、深い側であるウェーハＷの表面（デバイス面）からレーザ光の集光点までの距離は重要な要素となる。ここで、ウェーハの厚さが基準値に対して薄い場合、上記の距離が短くなるので、デバイスにレーザ光による熱ダメージを与える場合がある。これとは逆に、ウェーハの厚さが基準値に対して厚い場合、上記の距離が長くなるので、分割に必要な亀裂長さが不足して未分断が発生するという問題が生じる。

つまり、従来のレーザ加工装置では、被加工物の厚さのばらつきに起因して被加工物の内部にレーザ加工領域を適正に形成することがすることができない場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被加工物の内部にレーザ加工領域を適正に形成することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工システム並びにレーザ加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工装置は、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、光軸に沿って検出光を出射する光源と、光軸と同軸のレンズ光軸を有し、光源から出射した検出光を被加工物に集光させる対物レンズと、対物レンズによる検出光の集光点の位置を光軸方向に変化させる集光点位置移動手段と、集光点位置移動手段によって検出光の集光点の位置を変化させながら、検出光を被加工物に照射して被加工物からの反射光を検出することにより、被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面検出手段と、界面位置の検出結果に基づいて、被加工物の厚さを検出する厚さ検出手段と、を備える。

本発明の一形態によれば、厚さ検出手段が検出した検出結果に基づいて、レーザ光の集光点の位置を変更する集光点位置変更手段を備えることが好ましい。

本発明の一形態によれば、集光点位置変更手段は、厚さ検出手段が検出した被加工物の厚さが基準値よりも厚い場合には、その厚さ分だけレーザ光の集光点の位置を、レーザ光の入射面である被加工物の裏面とは反対側の表面側寄りに変更し、被加工物の厚さが基準値よりも薄い場合には、その厚さ分だけレーザ光の集光点を、被加工物の裏面側寄りに変更することが好ましい。

本発明の一形態によれば、界面検出手段は、反射光を受光する受光面を有する光検出器と、受光面側に配置され、受光面に入射する反射光の一部を遮光するピンホールパネルと、を備え、ピンホールパネルに形成されたピンホールは、対物レンズの焦点位置と光学的に共役関係になるように配置され、界面検出手段は、ピンホールを通過した反射光を検出することにより、界面位置を検出することが好ましい。

本発明の一形態によれば、界面検出手段は、被加工物の面内において、一つ又は複数の測定点で界面位置を検出し、厚さ検出手段は、一つ又は複数の測定点での界面位置の検出結果に基づいて、被加工物の厚さを検出することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工システムは、被加工物の表面とは反対側の裏面を研削する裏面研削装置と、本発明のレーザ加工装置と、を含むレーザ加工システムにおいて、厚さ検出手段は、裏面研削装置が研削した被加工物の厚さを検出するものであり、レーザ加工装置は、厚さ検出手段の検出結果に基づいて、レーザ光の集光点の位置を変更する。

上記課題を解決するために、本発明のレーザ加工方法は、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、光源から出射された検出光を被加工物に照射して被加工物からの反射光を検出することにより、被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、界面検出工程の検出結果に基づいて、被加工物の厚さを検出する厚さ検出工程と、厚さ検出工程の検出結果に基づいて、レーザ光の集光点の位置を変更する集光点位置変更工程と、を備える。

本発明によれば、被加工物の内部にレーザ加工領域を適正に形成することが可能となる。

図１は、本発明の実施形態に係るレーザ加工装置を含むレーザ加工システムの構成を示したブロック図である。 図２は、図１に示した裏面研削装置の構成を示した概略ブロック図である。 図３は、図１に示したレーザ加工装置の構成を示した概略ブロック図である。 図４は、図１に示した分割装置の動作を時系列的に示した説明図である。 図５は、レーザ加工装置に搭載された亀裂検出装置の構成を示すブロック図である。 図６は、ウェーハに対して検出光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７は、ウェーハに対して検出光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８は、ウェーハに対して検出光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９は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図１０は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図１１は、光検出器に受光される反射光の様子を示した図である。 図１２は、ウェーハからの反射光が対物レンズ瞳に到達する経路を示した説明図である。 図１３は、ウェーハのレーザ加工方法のフローチャートである。 図１４は、ピエゾアクチュエータの移動量と検出器本体から出力される検出信号との関係を示したグラフである。

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レーザ加工システム並びにレーザ加工方法の実施形態について説明する。

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。

[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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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）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。

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。

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。

次に、レーザ加工装置１０（図３参照）に搭載された亀裂検出装置５００について図５を参照して説明する。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

<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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、図９から図１１は、光検出器７０４、７０６の受光面７０４Ｃ、７０６Ｃに受光される反射光Ｌ２の様子を示した図であり、それぞれ図６から図８に示した場合に対応するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

<レーザ加工方法>
次に、亀裂検出装置５００の亀裂検出機能を利用したウェーハＷのレーザ加工方法の一例について、図１３に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、Ｓ１００に示す界面検出工程では、光源５５２Ａから出射された検出光Ｌ１（Ａ）を照明光学系６００及び対物レンズ７５４を介してウェーハＷに照射し、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を界面検出用光学系６５０（界面検出手段の一例）によって検出することにより、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出する。

具体的には、まず、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及びＺ駆動機構の少なくとも一方を駆動して対物レンズ７５４とウェーハＷとの相対距離を調整して、対物レンズ７５４の集光点を、ウェーハＷの裏面Ｗｂ１からＺ方向の上方に離間した位置に設定しておく。

次に、集光点位置移動機構７５２（集光点位置変更手段の一例）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して、対物レンズ７５４をＺ方向の下方（すなわち、ウェーハＷに近づける方向）に移動させながら、ウェーハＷに対する検出光Ｌ１（Ａ）の集光点の位置をＺ方向に変化させる。そして、このように集光点の位置が変化する検出光Ｌ１（Ａ）をウェーハＷに照射しながら、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を界面検出用光学系６５０によって検出する。

このとき、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の下方の移動によって、対物レンズ７５４の集光点がウェーハＷの裏面Ｗｂ１と一致したとき、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号は鋭いピークとなる。そして、ピエゾアクチュエータによる対物レンズ７５４の下方の移動を継続し、対物レンズ７５４の集光点がウェーハＷの表面Ｗａの位置と一致したとき、検出器本体６６０Ａから出力される検出信号も鋭いピークとなる。

図１４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１４に示すグラフによれば、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付近で検出信号（Ｖ）のピークＰ１、Ｐ２があり、ピークＰ１がウェーハＷの裏面Ｗｂ１の界面位置を示し、ピークＰ２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。これにより、Ｓ１００に示す界面検出工程において、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出することができる。

次に、Ｓ２００に示す厚さ検出工程では、上記の表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置の検出結果に基づいて、ウェーハＷの厚さを検出する。

具体的には、制御部７５０（厚さ検出手段の一例）が、表面Ｗａの界面位置に相当する２３０μｍから、裏面Ｗｂ１の界面位置に相当する２０μｍを減算する処理を行う。つまり、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出したときの対物レンズ７５４の移動量に基づいてウェーハＷの厚さが検出される。これにより、Ｓ２００に示す厚さ検出工程において、ウェーハＷの厚さ（２１０μｍ）を検出することができる。なお、厚さ検出結果は、表示部７５８に表示される。

このように実施形態のレーザ加工装置１０は、集光点位置移動機構７５２によってウェーハＷに対する検出光Ｌ１（Ａ）の集光点をＺ方向に変化させながら、ウェーハＷからの反射光Ｌ２（Ａ）を光検出器６６０で検出することにより、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出し、界面位置の検出結果に基づいてウェーハＷの厚さを検出する。

次に、Ｓ３００に示す焦点位置変更工程では、制御部７５０が検出したウェーハＷの厚さの検出結果に基づいて、レーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置を変更する。

具体的には、制御部７５０は、ウェーハＷの厚さの検出結果を制御部１２に受け渡す。制御部１２は、制御部７５０から取得したウェーハＷの厚さの検出結果に基づいて、Ｚ方向におけるレーザ光Ｌ（図３参照）の集光点ＦＰの位置を変更する。なお、レーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置の変更は、制御部１２による制御に従って、上述したＺ微動手段を駆動することにより行われる。また、上述した加工ヘッドＺ駆動機構とＺ微動手段とを組み合わせて、コンデンスレンズ２２とウェーハＷとの相対距離を変化させて、レーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置を変化させてもよい。

レーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置の変更について具体的に説明すると、例えば、検出されたウェーハＷの厚さが基準値に対して厚い場合には、その厚さ分だけ、集光点ＦＰの位置をＺ方向の下方側（ウェーハＷの表面Ｗａ側）寄りに変更する。一方で、検出されたウェーハＷの厚さが基準値に対して薄い場合には、その厚さ分だけ、集光点ＦＰの位置をＺ方向の上方側（ウェーハＷの裏面Ｗｂ１側）寄りに変更する。これにより、ウェーハＷの厚さが異なる場合でも、集光点ＦＰの位置とデバイス面との距離を常に一定に保つことができる。その結果、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを適正に形成することができる。

次に、Ｓ４００に示すレーザ加工工程では、上述のとおりレーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置が変更された状態でレーザ光Ｌ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ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを形成する。以上が、図１３に示したレーザ加工方法の流れである。

以上説明したように、実施形態のレーザ加工装置１０によれば、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置（一つの測定点）の検出結果に基づいてウェーハＷの厚さを検出するようにしたので、裏面研削（バックグラインド）が行われたウェーハＷの厚さのばらつきの影響を受けることなく、ウェーハＷの内部にレーザ加工領域Ｒを適正に形成することが可能になる。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、ウェーハＷの界面位置に基づいてウェーハＷの厚さを検出するので、デバイスの厚さのばらつきや保護シート２２０の厚さのばらつきにも影響されることなく、ウェーハＷの厚さを正確に検出することができる。

なお、ウェーハＷの界面位置の検出（Ｓ１００）及び厚さの検出（Ｓ２００）は、一つの測定点でのみ行うことに限定されず、ウェーハＷの全面に複数の測定点を所定の間隔で配置して行ってもよいし、ウェーハＷの一部の領域についてのみ行ってもよい。例えば、ウェーハＷの切断予定ライン上に測定点を配置し、この測定点ごとにウェーハＷの界面位置の検出及び厚さの検出を行ってもよい。この測定点の位置は、ウェーハＷにレーザ加工領域Ｒを形成する際の集光点（図３参照）の位置と一致させてもよい。また、ウェーハＷの切断予定ライン上に所定の間隔で（例えば、縦横の切断予定ラインの交点に）測定点を配置して界面位置の検出を行い、各測定点以外の領域における界面位置については、周囲の測定点における界面位置から内挿又は外挿により求めてもよい。この場合、レーザ加工工程（Ｓ４００）における加工送り方向（図３のＸ方向）のレーザ加工位置ごとのウェーハＷの厚さを検出することができる。これにより、レーザ加工の位置精度をより高めることができる。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、亀裂検出装置５００を利用して亀裂の無い状態で測定を行い、ウェーハＷの表面Ｗａ及び裏面Ｗｂ１を示す界面位置を検出することでウェーハＷの厚さを検出する。ウェーハＷの厚さが正確に分かれば事前に用意した対応する加工条件を自動でレシピに反映させることで、ウェーハＷの厚さばらつきに起因する不良品の発生を未然に防ぐことができる。このようにウェーハＷの厚さ毎に条件を選定して加工条件に反映させる場合は、予めウェーハＷの厚さ毎の条件テーブルを作成しておくことが好ましい。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、コンデンスレンズ２２とウェーハＷとの間のＺ方向の相対距離（ワーキングディスタンス）を一定に保つためのオートフォーカス装置（ＡＦユニット）を備えていていてもよい。この場合、亀裂検出装置５００の厚さ検出機能の検出結果（ウェーハＷの厚さ）に基づいて、オートフォーカス装置によって制御される上記相対距離をＺ方向にオフセット変化させてもよい。なお、オートフォーカス装置の構成については公知であるため（例えば特開２０１１－２１２７５０号公報）、ここでは説明を省略する。

具体的なオフセット変化の方法としては、検出されたウェーハＷの厚さが基準値に対して厚い場合には、その厚さ分だけ、集光点ＦＰの位置をＺ方向の下方側（ウェーハＷの表面Ｗａ側）にオフセットする。一方で、検出されたウェーハＷの厚さが基準値に対して薄い場合には、その厚さ分だけ、集光点ＦＰの位置をＺ方向の上方側（ウェーハＷの裏面Ｗｂ１側）にオフセットする。

また、上記オフセット変化を行う場合には、基準値に対する厚さずれ量（μｍ）をウェーハＷの内部の屈折率（３．５～３．６）で除算し、その結果得られた値をレシピＺのオフセット値とする。例えば、ウェーハＷの厚さが基準値よりも１０μｍ厚かった場合、条件テーブルとして、１番目のレーザ光の集光点の位置をウェーハＷの表面Ｗａ側に２．８μｍオフセットした条件テーブルが選択される。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、ウェーハＷの厚さ方向に対してレーザ光を複数回照射する場合、一番初めに行われるレーザ光の照射状態（亀裂長さ、品質）が安定するので、その後に行われる照射状態も安定する。これにより、ウェーハＷに品質のよい亀裂を形成することができる。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、レーザ加工装置１０に搭載されている亀裂検出装置５００が厚さ検出機能を兼ね備えているので、レーザ加工装置１０上でウェーハＷの厚さを検出し、そのまま最適条件でレーザ加工を行うことができる。これにより、専用の厚さ検出装置が不要になり、また、レーザ加工装置１０とは別個の厚さ検出装置によってウェーハＷの厚さを検出するレーザ加工システムと比較して、厚さ検出からレーザ加工に至る加工時間を短縮でき、且つ手間も省くことができる。

なお、実施形態では、好ましい態様の一例として、図３に示したレーザ加工装置１０の制御部１２によってレーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置を自動的に変更する態様を示したが、これに限定されるものではない。例えば、オペレータが、レーザ加工装置１０の操作部（不図示）を介して、亀裂検出装置５００が検出したウェーハＷの厚さ、又は、ウェーハＷの厚さから算出されるコンデンスレンズ２２とウェーハＷとの相対距離などを入力するようにしてもよい。その場合、制御部１２は、操作部を介して入力された情報に従って、コンデンスレンズ２２とウェーハＷとの相対距離を変化させることで、レーザ光Ｌの集光点ＦＰの位置を変更する。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６をＺ方向に移動可能とし、且つ、吸着テーブル１８をＸＹθ方向に移動可能（回転可能）とした構成を採用したが、加工ヘッド１６と吸着テーブル１８とのＸＹＺθ方向の相対位置を変化させることができれば、実施形態の構成に限らない。例えば、吸着テーブル１８をＸＹＺθ方向に移動可能（回転可能）な構成としてもよいし、加工ヘッド１６をＹＺ方向に移動可能とし、且つ、吸着テーブル１８をＸθ方向に移動可能（回転可能）な構成としてもよい。

また、実施形態のレーザ加工装置１０は、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが一体となってＺ方向に移動可能な構成を採用したが、これに限らず、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが互いに独立してＺ方向に移動可能な構成を採用してもよい。また、加工ヘッド１６と亀裂検出装置５００とが互いに独立して移動可能な方向はＺ方向に限らず、それ以外の方向（例えば、Ｘ方向やＹ方向など）に移動可能な構成としてもよい。

以上、本発明に係るレーザ加工装置の一例について説明したが、本発明の技術は実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、いくつかの改良又は変形を行ってもよい。

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

Claims (7)

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、
   光軸に沿って検出光を出射する光源と、
   前記光軸と同軸のレンズ光軸を有し、前記光源から出射した前記検出光を前記被加工物に集光させる対物レンズと、
   前記対物レンズによる前記検出光の集光点の位置を前記光軸方向に変化させる集光点位置移動手段と、
   前記集光点位置移動手段によって前記検出光の集光点の位置を変化させながら、前記検出光を前記被加工物に照射して前記被加工物からの反射光を検出することにより、前記被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面検出手段と、
   前記界面位置の検出結果に基づいて、前記被加工物の厚さを検出する厚さ検出手段と、
   を備える、レーザ加工装置。
2. 前記厚さ検出手段の検出結果に基づいて、前記レーザ光の集光点の位置を変更する集光点位置変更手段を備える、
   請求項１に記載のレーザ加工装置。
3. 前記集光点位置変更手段は、前記厚さ検出手段が検出した前記被加工物の厚さが基準値よりも厚い場合には、その厚さ分だけ前記レーザ光の集光点の位置を、前記レーザ光の入射面である前記被加工物の裏面とは反対側の表面側寄りに変更し、前記被加工物の厚さが基準値よりも薄い場合には、その厚さ分だけ前記レーザ光の集光点を、前記被加工物の裏面側寄りに変更する、
   請求項２に記載のレーザ加工装置。
4. 前記界面検出手段は、
   前記反射光を受光する受光面を有する光検出器と、
   前記受光面側に配置され、前記受光面に入射する前記反射光の一部を遮光するピンホールパネルと、を備え、
   前記ピンホールパネルに形成されたピンホールは、前記対物レンズの焦点位置と光学的に共役関係になるように配置され、
   前記界面検出手段は、前記ピンホールを通過した前記反射光を検出することにより、前記界面位置を検出する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
5. 前記界面検出手段は、前記被加工物の面内において、一つ又は複数の測定点で前記界面位置を検出し、
   前記厚さ検出手段は、前記一つ又は複数の測定点での前記界面位置の検出結果に基づいて、前記被加工物の厚さを検出する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。
6. 被加工物の表面とは反対側の裏面を研削する裏面研削装置と、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ加工装置と、
   を含むレーザ加工システムにおいて、
   前記厚さ検出手段は、前記裏面研削装置が研削した前記被加工物の厚さを検出するものであり、
   前記レーザ加工装置は、前記厚さ検出手段の検出結果に基づいて、前記レーザ光の集光点の位置を変更する、
   レーザ加工システム。
7. 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、
   光源から出射された検出光を前記被加工物に照射して前記被加工物からの反射光を検出することにより、前記被加工物の表面及び裏面を示す界面位置を検出する界面検出工程と、
   前記界面検出工程の検出結果に基づいて、前記被加工物の厚さを検出する厚さ検出工程と、
   前記厚さ検出工程の検出結果に基づいて、前記レーザ光の集光点の位置を変更する集光点位置変更工程と、
   を備える、レーザ加工方法。

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