JP2024025467A - レーザ加工装置及びレーザ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のレーザ加工を実施すること。【解決手段】レーザ加工装置１は、ウエハ１１を支持する支持部２と、光源３と、空間光変調器５と、集光部６と、集光部６を、表面１１ａに対して垂直な方向である光軸方向に、表面１１ａに対して相対的に移動させる移動部７と、集光部６を介してウエハ１１を伝搬した光を検出することにより撮像画像を取得する可視撮像部８と、移動部７を制御する第１処理と、連続的にレーザ光が出射されるように光源３を制御する第２処理と、ウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得されるように可視撮像部８を制御する第３処理と、複数の撮像画像を合成することにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４処理と、を実行するように構成された制御部１０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の一態様は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

対象物にレーザ光を照射することで対象物に改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーザ加工装置は、例えば、対象物を支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光を集光する集光部と、を備えている。

特開２０１１－０５１０１１号公報

空間光変調器に設定される変調パターンは、例えば、シミュレーション等に基づき設定され、実際に加工が行われることにより最適化が図られる。ここで、上記方法により変調パターンを最適化した場合であっても、様々な要因によって、該変調パターンを用いて所望のレーザ加工ができないことがある。

本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、所望のレーザ加工を実施することができる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。

［Ｅ１］
本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、第１表面及び第２表面を有するウエハを支持する支持部と、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光を変調する空間光変調器と、空間光変調器によって変調されたレーザ光をウエハの第１表面側からウエハに集光する集光部と、集光部を、第１表面に対して垂直な方向である光軸方向に、第１表面に対して相対的に移動させる移動部と、集光部を介してウエハを伝搬した光を検出することにより撮像画像を取得する撮像部と、集光部が光軸方向において第１表面に対して相対的に移動するように移動部を制御する第１処理と、第１処理が実行されている状態において連続的にレーザ光が出射されるように光源を制御する第２処理と、第２処理が実行されている状態においてウエハの第２表面において反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得されるように撮像部を制御する第３処理と、第３処理において連続的に取得された複数の撮像画像を合成することにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４処理と、を実行するように構成された制御部と、を備える。

本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、集光部を光軸方向に移動させながらレーザ光が照射され、ウエハの第２表面において反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得される。そして、本レーザ加工装置では、複数の撮像画像が合成されることにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルが取得される。このように、レーザ光の集光点を光軸方向（ウエハの深さ方向）に移動させながら、ウエハの裏面である第２表面からの反射光が検出されて、上記光軸プロファイルが取得されることにより、光軸方向に沿ったレーザ光の照射状況（例えば集光点の位置や強度）の把握、すなわちレーザ内部加工の集光状態の把握が可能になる。これにより、例えば、レーザ加工装置における何らかの異常の発生有無や、空間光変調器に設定される変調パターンの調整の要否等を判断することができ、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。なお、本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、ウエハに対する実際のレーザ加工を行うことなく（レーザ加工前に）レーザ内部加工の集光状態を把握し、変調パターンの最適化等を実現することができる。

［Ｅ２］
上記［Ｅ１］記載のレーザ加工装置において、制御部は、第４処理において取得された光軸プロファイルに基づき、空間光変調器の変調パターンを調整する第５処理を更に実行してもよい。このような構成によれば、光軸プロファイルを考慮して変調パターンを最適化することができ、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。すなわち、取得済みのレーザ内部加工の集光状態の情報を変調パターン生成にフィードバックすることができ、所望のレーザ加工を実施することができる。

［Ｅ３］
上記［Ｅ２］記載のレーザ加工装置において、ウエハは、複屈折材料を含んで構成されており、制御部は、第５処理において、光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点と異常光線に係る集光点とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。複屈折材料を含んで構成されたウエハにレーザ光を集光させる場合、入射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とで屈折率が互いに異なる。また、それらの入射光は常光線と異常光線とに分けられるが、その中の異常光線はスネルの法則に従わず常光線とは異なる屈折角で光が伝搬する。これらのことから、ウエハの深さ方向において、互いに異なる位置にＰ偏光成分及びＳ偏光成分が集光する。このように集光点が深さ方向に分岐することによってウエハにおいて意図せず複数の集光点が形成されることとなり、適切でない亀裂を生じさせてしまう。このことで、例えばスライシング等の加工の品質が低下するおそれがある。この点、光軸プロファイルに基づき、一方の集光点の強度が大きくなり、且つ、他方の集光点の強度が小さくなるように変調パターンが調整されることにより、上述した複数の集光点が形成されることによる加工品質の低下を抑制することができる。

［Ｅ４］
上記［Ｅ３］記載のレーザ加工装置において、制御部は、第５処理において、２つの集光点のうち、第２表面に近い側の集光点における光の強度が大きくなり、第２表面に遠い側の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。変調パターンの調整によって、２つの集光点の強度比を変えることはできるが、いずれかの集光点を完全になくすことはできない。例えば、第２表面に遠い側の集光点を主に利用し、第２表面に近い側の集光点における光の強度を極力小さくする場合には、第２表面に遠い側の集光点が加工狙い高さに設定され、微弱ではあるものの第２表面に近い側の集光点が存在することとなる。第２表面には、デバイスが設けられているため、第２表面に近い側の集光点の影響によってデバイスにダメージが生じてしまうことが考えられる。この点、第２表面に近い側の集光点を主に利用する場合には、第２表面に近い側の集光点が加工狙い高さに設定され、それよりも第２表面側に集光点が存在しないこととなるので、第２表面のデバイスのダメージを軽減することができる。なお、第２表面にデバイスが設けられていないウエハについても、レーザ加工装置が上記構成を備えることにより、第２表面におけるダメージを軽減することができる。

［Ｅ５］
上記［Ｅ２］～［Ｅ４］のいずれか一項記載のレーザ加工装置において、制御部は、第５処理において、レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより変調パターンを調整してもよい。このような構成によれば、容易に、いずれかの集光点における光の強度を小さくすることができる。

［Ｅ６］
上記［Ｅ２］～［Ｅ５］のいずれか一項記載のレーザ加工装置において、制御部は、変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、第１処理、第２処理、第３処理、及び第４処理を実施し、第５処理において、各条件下で取得された光軸プロファイルが示すレーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、変調パターンを調整してもよい。このような構成によれば、例えば屈折率が未知のウエハに対しても、適切な球面収差補正を実施することができる。

［Ｅ７］
上記［Ｅ１］～［Ｅ６］のいずれか一項記載のレーザ加工装置において、制御部は、第４処理において取得された光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に光軸プロファイルが正常であると判定し、差分が所定範囲外である場合に光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６処理を更に実行してもよい。このような構成によれば、レーザ加工装置が正常である場合のプロファイル画像を比較データとして設定しておくことにより、光軸プロファイルと比較データとの比較に基づき、レーザ加工装置において何らかの異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。そして、判定結果が出力されることによって、該判定結果を考慮してレーザ加工装置の調整を実施することが可能になる。以上のように、上述した構成によれば、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。

［Ｅ８］
上記［Ｅ１］～［Ｅ７］のいずれか一項記載のレーザ加工装置において、制御部は、第２処理において、ウエハ加工時における出力よりも低い出力のレーザ光が出射されるように、光源を制御してもよい。これにより、実際のレーザ加工を行うことなく、光軸プロファイルを取得することができる。

［Ｅ９］
上記［Ｅ１］～［Ｅ８］のいずれか一項記載のレーザ加工装置において、光軸プロファイルは、複数の２次元の撮像画像が合成されることにより取得される３次元データであってもよい。３次元データとして光軸プロファイルが取得されることによって、光軸方向に沿ったレーザ光の照射状況（例えば集光点の位置や強度）をより詳細に把握することができる。

［Ｅ１０］
本発明の一態様に係るレーザ加工方法は、空間光変調器によって変調されたレーザ光を第１表面及び第２表面を有するウエハの第１表面側からウエハに集光する集光部を、第１表面に対して垂直な方向である光軸方向に移動させる第１ステップと、第１ステップが実行されている状態において、連続的にレーザ光を出射する第２ステップと、第２ステップが実行されている状態において、第２表面において反射された光を検出することにより連続的に複数の撮像画像を取得する第３ステップと、第３ステップにおいて連続的に取得された複数の撮像画像を合成することにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４ステップと、を含む。

［Ｅ１１］
上記［Ｅ１０］記載のレーザ加工方法において、上記レーザ加工方法は、第４ステップにおいて取得された光軸プロファイルに基づき、空間光変調器の変調パターンを調整する第５ステップ、を更に含んでいてもよい。

［Ｅ１２］
上記［Ｅ１１］記載のレーザ加工方法において、ウエハは、複屈折材料を含んで構成されており、第５ステップでは、光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点と異常光線に係る集光点とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。

［Ｅ１３］
上記［Ｅ１２］記載のレーザ加工方法において、第５ステップでは、２つの集光点のうち、第２表面に近い側の集光点における光の強度が大きくなり、第２表面に遠い側の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。

［Ｅ１４］
上記［Ｅ１１］～［Ｅ１３］のいずれか一項記載のレーザ加工方法において、第５ステップでは、レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより変調パターンを調整してもよい。

［Ｅ１５］
上記［Ｅ１１］～［Ｅ１４］のいずれか一項記載のレーザ加工方法において、変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、第１ステップ、第２ステップ、第３ステップ、及び第４ステップを実施し、第５ステップでは、各条件下で取得された光軸プロファイルが示すレーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、変調パターンを調整してもよい。

［Ｅ１６］
上記［Ｅ１０］～［Ｅ１５］のいずれか一項記載のレーザ加工方法は、第４ステップにおいて取得された光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に光軸プロファイルが正常であると判定し、差分が所定範囲外である場合に光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６ステップ、を更に含んでいてもよい。

［Ｅ１７］
上記［Ｅ１０］～［Ｅ１６］のいずれか一項記載のレーザ加工方法において、第２ステップでは、ウエハ加工時における出力よりも低い出力のレーザ光を出射してもよい。

［Ｅ１８］
上記［Ｅ１０］～［Ｅ１７］のいずれか一項記載のレーザ加工方法において、光軸プロファイルは、複数の２次元の撮像画像が合成されることにより取得される３次元データであってもよい。

本発明の一態様に係るレーザ加工装置及びレーザ加工方法によれば、所望のレーザ加工を実施することができる。

図１は、一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。 図２は、図１に示される空間光変調器の一部分の断面図である。 図３（ａ）はＺ方向に沿った連続的な撮像を説明する図であり、図３（ｂ）は撮像画像を合成することにより取得される光軸プロファイルを示す図である。 図４（ａ）は２次元データで示された光軸プロファイルを示す断面図であり、図４（ｂ）は３次元データで示された光軸プロファイルを示す図である。 図５は、光軸プロファイル取得処理を示すフローチャートである。 図６（ａ）は複屈折材料を含んで構成されたウエハについての光軸プロファイルを示す図であり、図６（ｂ）は抜け光によるデバイスのダメージについて説明する図である。 図７（ａ）（ｂ）は、複屈折材料に応じた集光点を説明する図である。 図８（ａ）は複屈折材料を含んで構成されたウエハの光軸プロファイルを示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示される光軸プロファイルを考慮して変調パターンが調整された場合の光軸プロファイルを示す図である。 図９（ａ）は対策をしていない場合の集光点のイメージであり、図９（ｂ）は表面側集光点の強度を大きくした場合の集光点のイメージであり、図９（ｃ）は裏面側集光点の強度を大きくした場合の集光点のイメージである。 図１０（ａ）はスリットパターン無しの場合の強度比を示す図であり、図１０（ｂ）はスリットＡを設けた場合の強度比を示す図である。 図１１（ａ）はスリットＢを設けた場合の強度比を示す図であり、図１１（ｂ）はスリットＣを設けた場合の強度比を示す図である。 図１２は、変調パターン調整処理のフローチャートである。 図１３は、レーザ加工装置のエラー状態特定処理のフローチャートである。 図１４（ａ）は屈折率が未知のウエハについて適切でない変調パターンで加工する場合の光軸プロファイルを示す図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）に示される光軸プロファイルを考慮して変調パターンが調整された場合の光軸プロファイルを示す図である。 球面収差調整について説明する図である。 球面収差調整処理を示すフローチャートである。

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

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、支持部２と、光源３と、光軸調整部４と、空間光変調器５と、集光部６と、移動部７と、可視撮像部８（撮像部）と、制御部１０と、を備えている。なお、撮像部は赤外カメラであってもよい。レーザ加工装置１は、ウエハ１１にレーザ光Ｌを照射することでウエハ１１に改質領域１２を形成する装置である。以下の説明では、互いに直交する３方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。本実施形態では、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

支持部２は、表面１１ａ（第１表面）及び裏面１１ｂ（第２表面）を有するウエハ１１を支持する。一例として、支持部２は、ウエハ１１に貼り付けられたフィルム（図示省略）を吸着することで、ウエハ１１の表面１１ａがＺ方向と直交するようにウエハ１１を支持する。支持部２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向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。

光源３は、レーザ光Ｌを出射する。一例として、光源３は、パルス発振方式によってレーザ光Ｌを出射する。レーザ光Ｌは、ウエハ１１に対して透過性を有している。

光軸調整部４は、光源３から出射されたレーザ光Ｌの光軸を調整する。本実施形態では、光軸調整部４は、光源３から出射されたレーザ光Ｌの進行方向をＺ方向に沿うように変更しつつ、レーザ光Ｌの光軸を調整する。光軸調整部４は、例えば、位置及び角度の調整が可能な複数の反射ミラーによって構成されている。

空間光変調器５は、筐体Ｈ内に配置されている。空間光変調器５は、光源３から出射されたレーザ光Ｌを変調する。本実施形態では、光軸調整部４からＺ方向に沿って下側に進行したレーザ光Ｌが筐体Ｈ内に入射し、筐体Ｈ内に入射したレーザ光ＬがミラーＭ１によってＹ方向に対して角度を成すように水平に反射され、ミラーＭ１によって反射されたレーザ光Ｌが空間光変調器５に入射する。空間光変調器５は、そのように入射したレーザ光ＬをＹ方向に沿って水平に反射しつつ変調する。

本実施形態の空間光変調器５は、反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。図２に示されるように、空間光変調器５は、半導体基板５１上に、駆動回路層５２、画素電極層５３、反射膜５４、配向膜５５、液晶層５６、配向膜５７、透明導電膜５８及び透明基板５９がこの順序で積層されることで、構成されている。

半導体基板５１は、例えば、シリコン基板である。駆動回路層５２は、半導体基板５１上において、アクティブ・マトリクス回路を構成している。画素電極層５３は、半導体基板５１の表面に沿ってマトリックス状に配列された複数の画素電極５３ａを含んでいる。各画素電極５３ａは、例えば、アルミニウム等の金属材料によって形成されている。各画素電極５３ａには、駆動回路層５２によって電圧が印加される。

反射膜５４は、例えば、誘電体多層膜である。配向膜５５は、液晶層５６における反射膜５４側の表面に設けられており、配向膜５７は、液晶層５６における反射膜５４とは反対側の表面に設けられている。各配向膜５５，５７は、例えば、ポリイミド等の高分子材料によって形成されており、各配向膜５５，５７における液晶層５６との接触面には、例えば、ラビング処理が施されている。配向膜５５，５７は、液晶層５６に含まれる液晶分子５６ａを一定方向に配列させる。

透明導電膜５８は、透明基板５９における配向膜５７側の表面に設けられており、液晶層５６等を挟んで画素電極層５３と向かい合っている。透明基板５９は、例えば、ガラス基板である。透明導電膜５８は、例えば、ＩＴＯ等の光透過性且つ導電性材料によって形成されている。透明基板５９及び透明導電膜５８は、レーザ光Ｌを透過させる。

以上のように構成された空間光変調器５では、変調パターンを示す信号が制御部１０から駆動回路層５２に入力されると、当該信号に応じた電圧が各画素電極５３ａに印加され、各画素電極５３ａと透明導電膜５８との間に電界が形成される。当該電界が形成されると、液晶層５６において、各画素電極５３ａに対応する領域ごとに液晶分子２１６ａの配列方向が変化し、各画素電極５３ａに対応する領域ごとに屈折率が変化する。この状態が、液晶層５６に変調パターンが表示された状態である。

液晶層５６に変調パターンが表示された状態で、レーザ光Ｌが、外部から透明基板５９及び透明導電膜５８を介して液晶層５６に入射し、反射膜５４で反射されて、液晶層５６から透明導電膜５８及び透明基板５９を介して外部に出射させられると、液晶層５６に表示された変調パターンに応じて、レーザ光Ｌが変調される。このように、空間光変調器５によれば、液晶層５６に表示する変調パターンを適宜設定することで、レーザ光Ｌの変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等の変調）が可能である。

図１に戻り、集光部６は、筐体Ｈの底壁に取り付けられている。集光部６は、空間光変調器５によって変調されたレーザ光Ｌを、支持部２によって支持されたウエハ１１に集光する。本実施形態では、空間光変調器５によってＹ方向に沿って水平に反射されたレーザ光ＬがダイクロイックミラーＭ２によってＺ方向に沿って下側に反射され、ダイクロイックミラーＭ２によって反射されたレーザ光Ｌが集光部６に入射する。集光部６は、そのように入射したレーザ光ＬをＺ方向に沿って表面１１ａ（第１表面）側からウエハ１１に集光する。本実施形態では、集光部６は、集光レンズユニット６１が駆動機構６２を介して筐体Ｈの底壁に取り付けられることで構成されている。集光レンズユニット６１は、平行光を光軸上の一点に集光する機能を有している。駆動機構６２は、例えば圧電素子の駆動力によって、集光レンズユニット６１をＺ方向に沿って移動させる。

なお、筐体Ｈ内において、空間光変調器５と集光部６との間には、結像光学系（図示省略）が配置されている。結像光学系は、空間光変調器５の反射面と集光部６の入射瞳面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成している。これにより、空間光変調器５の反射面でのレーザ光Ｌの像（空間光変調器５によって変調されたレーザ光Ｌの像）が集光部６の入射瞳面に相似に転像（結像）される。

筐体Ｈの底壁には、Ｘ方向において集光レンズユニット６１の両側に位置するように一対の測距センサＳ１，Ｓ２が取り付けられている。各測距センサＳ１，Ｓ２は、ウエハ１１の表面１１ａに対して測距用の光（例えば、レーザ光）を出射し、表面１１ａで反射された測距用の光を検出することで、表面１１ａの変位データを取得する。

移動部７は、集光部６を、ウエハ１１の表面１１ａに対して垂直な方向である光軸方向（すなわちＺ方向）に、表面１１ａに対して相対的に移動させる。移動部７は、筐体Ｈ及び支持部２の少なくとも一方を移動させることで、集光部６をウエハ１１の表面１１ａに対して相対的に移動させる移動機構（アクチュエータ、モータ等の駆動源を含む）である。本実施形態では、移動部７は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って支持部２を移動させ、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部２を回転させ、Ｚ方向に沿って筐体Ｈを移動させる。

可視撮像部８は、筐体Ｈ内に配置されている。可視撮像部８は、可視光Ｖを出射し、可視光Ｖによるウエハ１１の像を画像として取得する。本実施形態では、可視撮像部８から出射された可視光ＶがダイクロイックミラーＭ２及び集光部６を介してウエハ１１に照射され、ウエハ１１で反射された可視光Ｖが集光部６及びダイクロイックミラーＭ２を介して可視撮像部８で検出される。すなわち、可視撮像部８は、集光部６を介してウエハ１１を伝搬した光を検出することにより撮像画像を取得する。

制御部１０は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部１０は、処理部１０１と、記憶部１０２と、インターフェース部１０３と、を有している。処理部１０１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。処理部１０１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。記憶部１０２は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。インターフェース部１０３は、オペレータに各種データを表示したり、オペレータから各種データの入力を受け付けたりする。本実施形態では、インターフェース部１０３は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を構成している。

以上のように構成されたレーザ加工装置１では、ウエハ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が吸収され、ウエハ１１の内部に改質領域１２が形成される。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、例えば、ウエハ１１の切断に利用される。

一例として、ウエハ１１を切断するためのライン１５に沿って、ウエハ１１の内部に改質領域１２を形成する場合におけるレーザ加工装置１の動作について説明する。

まず、レーザ加工装置１は、ウエハ１１に設定されたライン１５がＸ方向に平行となるように、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として支持部２を回転させる。続いて、レーザ加工装置１は、Ｚ方向から見た場合にレーザ光Ｌの集光点Ｃがライン１５上に位置するように、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向に沿って支持部２を移動させる。

続いて、レーザ加工装置１は、可視撮像部８によって取得された画像（例えば、ウエハ１１の表面１１ａの像）に基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｃが表面１１ａ上に位置するように、Ｚ方向に沿って筐体Ｈ（すなわち、集光部６）を移動させる。続いて、レーザ加工装置１は、その位置を基準として、レーザ光Ｌの集光点Ｃが表面１１ａから所定深さに位置するように、Ｚ方向に沿って筐体Ｈ（すなわち、集光部６）を移動させる。

続いて、レーザ加工装置１は、光源３からレーザ光Ｌを出射させると共に、レーザ光Ｌの集光点Ｃがライン１５に沿って相対的に移動するように、Ｘ方向に沿って支持部２を移動させる。このとき、レーザ加工装置１は、一対の測距センサＳ１，Ｓ２のうち前側（ウエハ１１に対するレーザ光Ｌの相対的移動方向における前側）に位置する測距センサによって取得された表面１１ａの変位データに基づいて、レーザ光Ｌの集光点Ｃが表面１１ａから所定深さに位置するように、集光部６の駆動機構６２を動作させる。

以上により、ライン１５に沿って且つウエハ１１の表面１１ａから一定深さに、一列の改質領域１２が形成される。パルス発振方式によって光源３からレーザ光Ｌが出射されると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って一列に並ぶように形成される。一つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。一列の改質領域１２は、一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、レーザ光Ｌのパルスピッチ（ウエハ１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度をレーザ光Ｌの繰り返し周波数で除した値）によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
［光軸プロファイルの取得］

以下では、レーザ加工装置１において実行される光軸プロファイルの取得処理について説明する。光軸プロファイルとは、集光部６が表面１１ａに対してＺ方向に相対的に移動すると共にレーザ光が出射されている状態において、可視撮像部８によってウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射された光が検出されて連続的に取得された複数の撮像画像を合成することにより取得されるデータである。具体的には、光軸プロファイルは、上記複数の撮像画像を合成することにより取得される、Ｚ方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である。光軸プロファイルによれば、光軸方向に沿ったレーザ光の照射状況（例えばウエハ１１における集光点の位置や強度）が特定される。これにより、例えば、レーザ加工装置１における何らかの異常の発生有無や、空間光変調器５に設定される変調パターンの調整の要否等を判断することができる（詳細は後述）。

図３（ａ）はＺ方向に沿った連続的な撮像を説明する図である。図３（ａ）においては、左から、断面Ａの撮像、断面Ｂの撮像、断面Ｃの撮像、及び断面Ｄの撮像が示されている。図３（ａ）に示される例では、図中の左から右に向かって、集光部６が、ウエハ１１に徐々に近づくようにＺ方向に相対的に移動している。図３（ａ）に示されるように、集光部６の位置がΔＺだけ動くと、ウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射し可視撮像部８に撮像されるレーザ光の経路は、往路・復路を合わせてΔＺ×２だけ変化することとなる。集光部６は、例えば移動部７によって、可視撮像部８と共に移動させられる。すなわち、レーザ光の集光点と可視撮像部８の観察面（カメラ結像面）とが共に移動する。なお、集光部６の集光レンズユニット６１等は、駆動機構６２によって移動させられてもよい。

この場合、制御部１０は、集光部６がＺ方向においてウエハ１１の表面１１ａに対して相対的に移動するように移動部７を制御する第１処理と、第１処理が実行されている状態において連続的にレーザ光が出射されるように光源３を制御する第２処理と、を実行する。制御部１０は、第２処理において、ウエハ１１の加工時における出力よりも低い出力のレーザ光が出射されるように、光源３を制御する。更に、制御部１０は、第２処理が実行されている状態においてウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得されるように、可視撮像部８を制御する第３処理を実行する。更に、制御部１０は、第３処理において連続的に取得された複数の撮像画像を合成することにより、Ｚ方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４処理を実行する。

図３（ｂ）は撮像画像を合成することにより取得される光軸プロファイルを示す図である。図３（ａ）の下段には、断面Ａ、断面Ｂ、断面Ｃ、断面Ｄのそれぞれの撮像画像が示されている。連続的に取得される各撮像画像が合成されることにより、図３（ｂ）に示されるように、レーザ光の照射状況（例えば集光点Ｃの位置や強度）の特定が可能な光軸プロファイルが取得される。

図４（ａ）は２次元データで示された光軸プロファイルを示す断面図であり、図４（ｂ）は３次元データで示された光軸プロファイルを示す図である。光軸プロファイルは、例えば、複数の２次元の撮像画像が合成されることにより取得される３次元データ（図４（ｂ）参照）であってもよい。図４（ｂ）に示されるように、３次元データにおいては、レーザ光の強度に応じて色分けされていてもよい。或いは、光軸プロファイルは、取得された３次元データから生成される２次元データ（図４（ａ）参照）であってもよい。図４（ａ）の右図に示されるように、２次元データに並べて、各領域におけるレーザ光の強度を示すグラフが表示されてもよい。

図５は、レーザ加工装置１によって実施される光軸プロファイル取得処理を示すフローチャートである。光軸プロファイル取得処理では、最初に、支持部２によってウエハ１１に貼り付けられるフィルムが吸着される（ステップＳ１）。

つづいて、制御部１０の制御に応じて移動部７が集光部６を移動させることにより、集光部６の対物レンズの直下にウエハ１１が移動する（ステップＳ２）。この状態で、レチクルピント位置にＺ方向の高さが設定されるように、制御部１０の制御に応じて移動部７が移動する（ステップＳ３）。さらに、ウエハ１１の厚さ分だけＺ方向の高さが下がるように、制御部１０の制御に応じて移動部７が移動する（ステップＳ４）。

つづいて、制御部１０から空間光変調器５に対して、変調パターンを示す信号が入力される。具体的には、空間光変調器５において、例えば、歪補正パターンとウエハ厚さの２倍の球面収差となる変調パターンが表示される（ステップＳ５）。

つづいて、レーザ加工装置１における光源３以外の光源を全てＯＦＦし、制御部１０によって、レーザ光が出射されるように光源３が制御される（ステップＳ６）。レーザ光が確実に確認されるように、制御部１０によってレーザ光の出力等の各種設定が行われる。

つづいて、ウエハ１１の表面においてアブレーションが発生しているか否かが判定される（ステップＳ８）。アブレーションが発生している場合には、レーザ出力調整又はアッテネータ出力調整等でアブレーションが発生しない状態とされる（ステップＳ９）。そして、レーザ加工装置１における光源３以外の光源がＯＮされて（ステップＳ１０）、アブレーションを起こしていない位置且つウエハ１１の上方に集光部６の対物レンズがあることが確認され（ステップＳ１１）、再度ステップＳ３の処理から実施される。

一方で、ステップＳ８においてアブレーションが発生していないと判定された場合には、レーザ光が最集光する位置にＺ方向の微調整が行われ（ステップＳ１２）、レーザ光を確認する可視撮像部８等の設定値が最適状態にされる（ステップＳ１３）。

そして、制御部１０の制御に応じて、集光部６の対物レンズ用のアクチュエータである駆動機構６２又はＺ軸方向の移動に係る移動部７が移動しながら、可視撮像部８によって連続的に撮像される（ステップＳ１４）。最後に、制御部１０によって複数の撮像画像が合成されることにより、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ１５）。

以上が、光軸プロファイル取得処理の一例である。以下では、上述した第４処理において取得された光軸プロファイルを用いて行う処理として、複屈折材料の集光点調整、レーザ加工装置１のエラー状態特定、及び、球面収差調整の各処理を順に説明する。
［複屈折材料の集光点調整］

図６（ａ）は、複屈折材料を含んで構成されたウエハ１１についての光軸プロファイルを示す図である。複屈折材料にレーザ光が入射すると、シリコンやガラスとは異なり、偏光による屈折率の違いにより、常光線による集光点Ｃ１、及び、異常光線による集光点Ｃ２の２つの集光点が発生することとなる。例えば、レーザ光の照射によってダイシングを行う場合には、ダイシング方向（Ｚ方向）において上下に集光点が分岐しても大きな問題とはならない。一方で、スライス方向においてスライシングをする場合には、集光点が分岐している影響を受けて、加工精度が悪化するおそれがある。また、図６（ｂ）に示されるように、ウエハ１１が薄くなるにつれて、抜け光によるデバイスのダメージ対策が必要になってきている。例えば、図６（ｂ）の左図に示されるように、下側の集光点（ここでは、異常光線による集光点Ｃ２）が裏面１１ｂのデバイス（例えば電極２００）から十分に離間している場合には、抜け光による電極２００へのダメージが問題とならない。一方で、図６（ｂ）の右図に示されるように、下側の集光点（ここでは、異常光線による集光点Ｃ２）が裏面１１ｂのデバイス（例えば電極２００）に近い場合には、抜け光によって電極２００がダメージを受けることが問題となる。以上のように、複屈折材料にレーザ光を入射させる場合には、加工精度悪化及びデバイスのダメージを抑制するために、何らかの対策が必要になっている。

なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、複屈折材料にレーザ光が入射した際に常光線による集光点Ｃ１が、異常光線による集光点Ｃ２よりも上方に分岐されるか（図７（ａ）参照）、反対に、異常光線による集光点Ｃ２よりも下方に分岐されるか（図７（ｂ）参照）は、複屈折材料の種類による。具体的には、ＧａＮ又は水晶等の正の複屈折材料については、図７（ａ）に示されるように、常光線による集光点Ｃ１が異常光線による集光点Ｃ２よりも上方に分岐される。一方で、方解石又はサファイヤ等の負の複屈折材料については、図７（ｂ）に示されるように、常光線による集光点Ｃ１が異常光線による集光点Ｃ２よりも下方に分岐される。

制御部１０は、上述した第４処理において取得された光軸プロファイルに基づき、空間光変調器５の変調パターンを調整する第５処理を更に実行するように構成されている。制御部１０は、第５処理において、光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点Ｃ１と異常光線に係る集光点Ｃ２とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整する。

図８（ａ）は複屈折材料を含んで構成されたウエハ１１の光軸プロファイルを示す図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示される光軸プロファイルを考慮して変調パターンが調整された場合の光軸プロファイルを示す図である。図８（ａ）に示される例では、制御部１０は、光軸プロファイルから、上下に分岐された常光線による集光点Ｃ１及び異常光線による集光点Ｃ２を特定する。そして、制御部１０は、当該光軸プロファイルを確認して、図８（ｂ）に示されるように、異常光線による集光点Ｃ２における光の強度が大きくなり、常光線による集光点Ｃ１における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整する。これにより、光の強度を小さくした集光点Ｃ１の影響を極力小さくし、上下に集光点が分岐することによる弊害を抑制することができる。

ここで、常光線による集光点Ｃ１及び異常光線による集光点Ｃ２のいずれの強度を大きくするか（いずれの集光点を利用するか）については、ウエハ１１が正の複屈折材料（図７（ａ）参照）により構成されているか、又は、負の複屈折材料（図７（ｂ）参照）により構成されているか、によって異なっていてもよい。

例えば、正の複屈折材料（図７（ａ）参照）を用いる場合について説明する。図９（ａ）は対策をしていない（２つの集光点の強度比を変えていない）場合の集光点のイメージであり、図９（ｂ）は表面側集光点の強度を大きくした場合の集光点のイメージであり、図９（ｃ）は裏面側集光点の強度を大きくした場合の集光点のイメージである。いま、正の複屈折材料を用いているため、表面側集光点とは常光線による集光点Ｃ１である。また、裏面側集光点とは異常光線による集光点Ｃ２である。

図９（ａ）に示されるように、２つの集光点Ｃ１，Ｃ２の強度比を変えていない場合には、より裏面１１ｂに近い異常光線による集光点Ｃ２に係る抜け光によって裏面１１ｂに設けられたデバイス（例えば電極２００）がダメージを受けることが考えられる。これに対して、図９（ｂ）に示されるように、常光線による集光点Ｃ１の強度を大きくし、異常光線による集光点Ｃ２の強度を小さくした場合には、より裏面１１ｂに近い異常光線による集光点Ｃ２の強度が小さくなるため、図９（ａ）に示される例よりはデバイス（例えば電極２００）がダメージを受けにくくなるものの、集光点Ｃ２の影響が残るためデバイス（例えば電極２００）のダメージを十分に軽減することができない。ここまでは、常光線による集光点Ｃ１を加工狙い高さに設定している例である（図９（ａ）及び図９（ｂ）参照）。

一方で、図９（ｃ）に示されるように、異常光線による集光点Ｃ２を加工狙い高さに設定すると共に、異常光線による集光点Ｃ２の強度を大きくし、常光線による集光点Ｃ１の強度を小さくした場合には、図９（ｂ）に示される例と比較して、裏面１１ｂから集光点Ｃ２までの距離が離れることとなる。この場合、広がった抜け光がデバイス（例えば電極２００）にあたることとなるので、デバイス（例えば電極２００）のダメージを十分に軽減することができる。なお、異常光線による集光点Ｃ２を加工狙い高さに設定するため、異常光線による集光点Ｃ２に係るレーザ光によって、適切にレーザ加工を実施することができる。以上のように、正の複屈折材料を用いる場合においては、制御部１０は、上記第５処理において、２つの集光点のうち裏面１１ｂに近い側の集光点（異常光線による集光点Ｃ２）の光の強度が大きくなり、裏面１１ｂに遠い側の集光点（常光線による集光点Ｃ１）における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。

制御部１０は、上記第５処理において、レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより変調パターンを調整してもよい。このようなスリットパターンは、空間光変調器５の液晶層５６に表示される変調パターンの一部として設定される。空間光変調器５では、液晶層５６に表示される変調パターンが適宜設定されることにより、レーザ光Ｌが変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等が変調）可能となる。変調パターンとは、変調を付与するホログラムパターンであり、スリットパターンを含んでいる。

図１０（ａ）はスリットパターン無しの場合の強度比を示す図であり、図１０（ｂ）はスリットＡを設けた場合の強度比を示す図であり、図１１（ａ）はスリットＢを設けた場合の強度比を示す図であり、図１１（ｂ）はスリットＣを設けた場合の強度比を示す図である。図１０（ａ）～図１１（ｂ）のそれぞれにおいて、上段には空間光変調器５の液晶層５６に表示される変調パターン（スリットパターンを含む）が示されており、下段には光軸プロファイルの２次元データが示されている。

図１０（ｂ）、図１１（ａ）、及び図１１（ｂ）に示されるスリットパターンは、それぞれ扇形のスリットが設けられている。以下では、複屈折材料に関して集光点を一点に近づけるための考え方と、扇形のスリットを用いる理由について、説明する。

通常、複屈折材料を含むウエハにレーザ光を集光させた場合、レーザ光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とで互いに屈折率が異なる。該レーザ光は常光線と異常光線とに分けられるが、異常光線はスネルの法則に従わずに常光線とは異なる屈折角で光が伝搬する。このため、ウエハの深さ方向において、互いに異なる位置にＰ偏光成分及びＳ偏光成分が集光する（集光点が二点となる）。

ラジアル偏光（放射状偏光）はＰ偏光でウエハに入射する。また、アジマス偏光（方位状偏光）はＳ偏光でウエハに入射する。このため、直線偏光がラジアル偏光又はアジマス偏光の一方に変換されることにより、レーザ光の偏光成分をＰ偏光又はＳ偏光のいずれか一方に統一することができ、集光点を適切に一点に近づけることができる。

なお、直線偏光から完全にラジアル偏光又はアジマス偏光の一方だけを取り出すことはできない。ただし、上述したようなスリットをかけることにより、どちらか一方の強度比を高めることができる。特に、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、及び図１１（ｂ）に記載したような、光軸の中心を境にした扇形のスリットを用いることにより、効果的に、ラジアル偏光又はアジマス偏光の一方の偏光を利用することができる。例えば、直線偏光からラジアル偏光成分のみを活用して加工したい場合を考える。直線型のスリットを用いる場合、スリットを狭めないとアジマス偏光成分が残ってしまうが、スリットを狭めると有効なパターン面積が狭くなってしまう。この点、扇形のスリットでは、有効なパターン面積を確保したまま、ラジアル成分が強い部分を用いた加工を行うことができる。

図１０（ｂ）に示される扇形のスリットＡが設けられたスリットパターンＳＰ２を含む変調パターンＭＰ２と、図１１（ａ）に示される扇形のスリットＢが設けられたスリットパターンＳＰ３を含む変調パターンＭＰ３と、図１１（ｂ）に示される扇形のスリットＣが設けられたスリットパターンＳＰ４を含む変調パターンＭＰ４とを比較すると、スリットパターンＳＰ２の面積よりもスリットパターンＳＰ３の面積が大きく、該スリットパターンＳＰ３の面積よりもスリットパターンＳＰ４の面積が大きい。この場合、異常光線による集光点Ｃ２及び常光線による集光点Ｃ１の強度差は、スリットパターン無し（図１０（ａ））が最も小さくなり、スリットパターンＳＰ２を含む変調パターンＭＰ２（図１０（ｂ））が次に小さくなり、スリットパターンＳＰ３を含む変調パターンＭＰ３（図１１（ａ））が次に小さくなり、スリットパターンＳＰ４を含む変調パターンＭＰ４（図１１（ｂ））が最も大きくなる。

上述したように、スリットパターン面積を広げるほど２つの集光点の強度差が大きくなるが、有効なパターン面積が狭まるためレーザ光の出力を上げる必要がある。また、分岐等の他のパターンと合成した際の影響が出やすくなる。例えば、図１１（ｂ）に示される変調パターンＭＰ４では、スリットパターンＳＰ４によりレーザ光をカットしすぎてしまい、非点収差が発生する等、集光性に悪影響が出てしまっている。

図１２は、変調パターン調整処理のフローチャートである。変調パターン調整処理では、最初に、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ１０１）。

つづいて、常光線による集光点Ｃ１から異常光線による集光点Ｃ２までの距離が測定される（ステップＳ１０２）。当該距離は、常光線の屈折率で加工条件を作成していると仮定した場合、レーザ加工において異常光線を用いる場合に、異常光線による集光点Ｃ２を加工狙い高さに設定する際に必要になる情報である。

つづいて、レーザ加工において異常光線を用いるか否かが判定される（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において異常光線を用いると判定された場合には、異常光線による集光点Ｃ２の強度が大きくなるように変調パターンの調整が行われる（ステップＳ１０４）。

そして、変調パターンの調整後において、再度集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ１０５）。そして、異常光線による集光点Ｃ２及び常光線による集光点Ｃ１の強度が比較され（ステップＳ１０６）、正常範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。正常範囲内でない場合には、再度ステップＳ１０４の処理が実施される。正常範囲内である場合には、ステップＳ１０２において取得された距離が加工レシピに反映され、異常光線による集光点Ｃ２が加工狙い高さに設定される（ステップＳ１０８）。

一方で、ステップＳ１０３において異常光線を用いない（常光線を用いる）と判定された場合には、常光線による集光点Ｃ１の強度が大きくなるように変調パターンの調整が行われる（ステップＳ１０９）。

そして、変調パターンの調整後において、再度集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ１１０）。そして、常光線による集光点Ｃ１及び異常光線による集光点Ｃ２の強度が比較され（ステップＳ１１１）、正常範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ１１２）。正常範囲内でない場合には、再度ステップＳ１０９の処理が実施され、正常範囲内である場合には処理が終了する。
［レーザ加工装置のエラー状態特定］

制御部１０は、第４処理において取得された光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に光軸プロファイルが正常であると判定し、該差分が所定範囲外である場合に光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６処理を更に実行してもよい。ここでの光軸プロファイルが異常であるとは、レーザ加工装置１が何らかのエラー状態にあることを意味している。

制御部１０は、例えば過去に取得された光軸プロファイルを、比較用のプロファイル画像としてもよい。或いは、制御部１０は、例えばシミュレーションを基に作成されたデータを、比較用のプロファイル画像としてもよい。

制御部１０は、光軸プロファイルにおいて集光点が確認されない場合には、重度のエラーと判定し、該判定結果を出力する。重度のエラーとは、例えばレーザ加工装置の異常や測定ミス（ウエハ誤り）等である。また、制御部１０は、集光状態が理想的な状態と異なる場合において、レーザ光の調整が正しい場合には空間光変調器５の異常（例えば球面収差、歪補正の誤り等）であると判定し、レーザ光の調整が正しくない場合にはレーザ光の再調整を実施する。

図１３は、レーザ加工装置１のエラー状態特定処理のフローチャートである。エラー状態特定処理では、最初に、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ２０１）。

つづいて、取得された光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像（例えば過去に取得された光軸プロファイル）である比較データとが比較され（ステップＳ２０２）、比較したデータ間の差分が所定の正常範囲内であるか否かが判定される（ステップＳ２０３）。データ間の差分とは、例えば集光点の位置、強度等の差分である。ステップＳ２０３において正常であると判定された場合には、制御部１０によって正常である旨が表示される（ステップＳ２０４）。

ステップＳ２０３において正常でないと判定された場合には、制御部１０によってエラーである旨が表示される（ステップＳ２０５）。そして、制御部１０によってエラー内容が確認され、集光点が存在しないか否かが判定される（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６において集光点が存在しないと判定された場合には、重度のエラーであると判定される（ステップＳ２０７）。重度のエラーとは、例えばレーザ加工装置の異常や測定ミス（ウエハ誤り等）である。

ステップＳ２０６において集光点が存在すると判定された場合には、制御部１０によって、レーザ光の調整が正しいか否かが判定される（ステップＳ２０８）。レーザ光の調整が正しい場合には、空間光変調器５の異常（例えば球面収差、歪補正の誤り等）であると判定され（ステップＳ２０９）、レーザ光の調整が正しくない場合にはレーザ光の再調整が実施される（ステップＳ２１０）。
［球面収差調整］

制御部１０は、変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、上述した第１処理、第２処理、第３処理、及び第４処理を実施し、第５処理において、各条件下で取得された光軸プロファイルが示すレーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、変調パターンを調整してもよい。

例えば屈折率が未知のウエハ１１については、適切でない変調パターンで加工されてしまう場合がある。この点、図１４（ａ）に示されるように、光軸プロファイルが取得されることによって、集光点の位置がずれていることが特定され、屈折率が未知のウエハ１１に対して適切でない変調パターンが設定されていることに気づくことができる。そして、制御部１０は、図１４（ａ）に示されるような光軸プロファイルを確認しながら、図１４（ｂ）に示されるような光軸プロファイルが取得されるように、球面収差補正を行うことにより、屈折率が未知のウエハ１１のレーザ加工に関して、適切な変調パターンを設定することができる。

制御部１０は、例えば基準とする球面収差に対して、補正値を変更しながら補正を行い、集光点における輝度値が最大となる補正値を選択し、該補正値による補正後の球面収差の条件となるように変調パターンを調整する。基準とする球面収差は、例えば、ウエハ１１の厚さの２倍の球面収差とされてもよい。

図１５に示される例では、基準となる球面収差に対して、補正値Ａにより補正を行った場合、補正値Ｂにより補正を行った場合、補正値Ｃにより補正を行った場合、補正値Ｄにより補正を行った場合、のそれぞれについて、最大輝度値が示されている。そして、これらの結果を考慮して、最適な補正値により補正を行って、最大輝度：２４８の球面収差の条件となるように変調パターンが調整されている。

図１６は、球面収差調整処理を示すフローチャートである。球面収差調整処理では、最初に、最適と思われる、ウエハ厚さの２倍の球面収差が基準に決定される（ステップＳ３０１）。そして、制御部１０によって、基準とした球面収差の条件となるように変調パターンが設定され（ステップＳ３０２）、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ３０３）。

また、制御部１０によって、基準とした球面収差より任意の値だけ小さい球面収差の条件となるように変調パターンが設定され（ステップＳ３０４）、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ３０５）。また、制御部１０によって、基準とした球面収差より任意の値だけ大きい球面収差の条件となるように変調パターンが設定され（ステップＳ３０６）、集光点付近の光軸プロファイルが取得される（ステップＳ３０７）。

つづいて、制御部１０によって、取得された光軸プロファイルに基づき、基準とした球面収差より任意の値小さい球面収差に設定したほうが、最大輝度値が大きいか否かが判定される（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０８において任意の値小さい球面収差に設定したほうが、最大輝度値が大きいと判定された場合、制御部１０によって、任意の値小さい球面収差が新たな基準に設定されて（ステップＳ３０９）、再度ステップＳ３０２以降の処理が実施される。

一方で、ステップＳ３０８において、任意の値小さい球面収差に設定したほうが、最大輝度値が大きくない（すなわち基準に設定したほうが、最大輝度値が大きい）と判定された場合、制御部１０によって、基準とした球面収差が、最大輝度値が最大であるか否かが判定される（ステップＳ３１０）。ステップＳ３１０において、基準とした球面収差が、最大輝度値が最大であると判定された場合、制御部１０によって、基準とした球面収差の１／２の値が加工レシピに反映される（ステップＳ３１１）。

一方で、ステップＳ３１０において、基準とした球面収差が、最大輝度値が最大でない（すなわち、任意の値大きい球面収差が、最大輝度値が最大である）と判定された場合、制御部１０によって、任意の値大きい球面収差が新たな基準に設定されて（ステップＳ３１２）、再度ステップＳ３０２以降の処理が実施される。
［作用効果］

レーザ加工装置１は、表面１１ａ及び裏面１１ｂを有するウエハ１１を支持する支持部２と、レーザ光を出射する光源３と、光源３から出射されたレーザ光を変調する空間光変調器５と、空間光変調器５によって変調されたレーザ光をウエハ１１の表面１１ａ側からウエハ１１に集光する集光部６と、集光部６を、表面１１ａに対して垂直な方向である光軸方向に、表面１１ａに対して相対的に移動させる移動部７と、集光部６を介してウエハ１１を伝搬した光を検出することにより撮像画像を取得する可視撮像部８と、集光部６が光軸方向において表面１１ａに対して相対的に移動するように移動部７を制御する第１処理と、第１処理が実行されている状態において連続的にレーザ光が出射されるように光源３を制御する第２処理と、第２処理が実行されている状態においてウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得されるように可視撮像部８を制御する第３処理と、第３処理において連続的に取得された複数の撮像画像を合成することにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４処理と、を実行するように構成された制御部１０と、を備える。

本実施形態に係るレーザ加工装置１では、集光部６を光軸方向に移動させながらレーザ光が照射され、ウエハ１１の裏面１１ｂにおいて反射された光が検出されて連続的に複数の撮像画像が取得される。そして、本レーザ加工装置１では、複数の撮像画像が合成されることにより、光軸方向に沿ったレーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルが取得される。このように、レーザ光の集光点を光軸方向（ウエハ１１の深さ方向）に移動させながら、ウエハ１１の裏面１１ｂからの反射光が検出されて、上記光軸プロファイルが取得されることにより、光軸方向に沿ったレーザ光の照射状況（例えば集光点の位置や強度）の把握が可能になる。これにより、例えば、レーザ加工装置１における何らかの異常の発生有無や、空間光変調器５に設定される変調パターンの調整の要否等を判断することができ、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。

制御部１０は、第４処理において取得された光軸プロファイルに基づき、空間光変調器５の変調パターンを調整する第５処理を更に実行してもよい。このような構成によれば、光軸プロファイルを考慮して変調パターンを最適化することができ、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。

ウエハ１１は、複屈折材料を含んで構成されており、制御部１０は、第５処理において、光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点と異常光線に係る集光点とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。複屈折材料を含んで構成されたウエハ１１にレーザ光を集光させる場合、入射光におけるＰ偏光成分とＳ偏光成分とで屈折率が互いに異なる。また、それらの入射光は常光線と異常光線とに分けられるが、その中の異常光線はスネルの法則に従わず常光線とは異なる屈折角で光が伝搬する。これらのことから、ウエハ１１の深さ方向において、互いに異なる位置にＰ偏光成分及びＳ偏光成分が集光する。このように集光点が深さ方向に分岐することによってウエハ１１において意図せず複数の集光点が形成されることとなり、適切でない亀裂を生じさせてしまう。このことで、例えばスライシング等の加工の品質が低下するおそれがある。この点、光軸プロファイルに基づき、一方の集光点の強度が大きくなり、且つ、他方の集光点の強度が小さくなるように変調パターンが調整されることにより、上述した複数の集光点が形成されることによる加工品質の低下を抑制することができる。

制御部１０は、第５処理において、２つの集光点のうち、裏面１１ｂに近い側の集光点における光の強度が大きくなり、裏面１１ｂに遠い側の集光点における光の強度が小さくなるように、変調パターンを調整してもよい。変調パターンの調整によって、２つの集光点の強度比を変えることはできるが、いずれかの集光点を完全になくすことはできない。例えば、裏面１１ｂに遠い側の集光点を主に利用し、裏面１１ｂに近い側の集光点を極力小さくする場合には、裏面１１ｂに遠い側の集光点が加工狙い高さに設定され、微弱ではあるものの裏面１１ｂに近い側の集光点が存在することとなる。裏面１１ｂには、デバイスが設けられているため、裏面１１ｂに近い側の集光点の影響によってデバイスにダメージが生じてしまうことが考えられる。この点、裏面１１ｂに近い側の集光点を主に利用する場合には、裏面１１ｂに近い側の集光点が加工狙い高さに設定され、それよりも裏面１１ｂ側に集光点が存在しないこととなるので、裏面１１ｂのデバイスのダメージを軽減することができる。

制御部は、第５処理において、レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより変調パターンを調整してもよい。このような構成によれば、容易に、いずれかの集光点の強度を弱めることができる。

制御部１０は、変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、第１処理、第２処理、第３処理、及び第４処理を実施し、第５処理において、各条件下で取得された光軸プロファイルが示すレーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、変調パターンを調整してもよい。このような構成によれば、例えば屈折率が未知のウエハ１１に対しても、適切な球面収差補正を実施することができる。

制御部１０は、第４処理において取得された光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に光軸プロファイルが正常であると判定し、差分が所定範囲外である場合に光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６処理を更に実行してもよい。このような構成によれば、レーザ加工装置が正常である場合のプロファイル画像を比較データとして設定しておくことにより、光軸プロファイルと比較データとの比較に基づき、レーザ加工装置１において何らかの異常が発生しているか否かを容易に判定することができる。そして、判定結果が出力されることによって、該判定結果を考慮してレーザ加工装置１の調整を実施することが可能になる。以上のように、上述した構成によれば、より適切に所望のレーザ加工を実施することができる。

制御部１０は、第２処理において、ウエハ１１加工時における出力よりも低い出力のレーザ光が出射されるように、光源３を制御してもよい。これにより、実際のレーザ加工を行うことなく、光軸プロファイルを取得することができる。

光軸プロファイルは、複数の２次元の撮像画像が合成されることにより取得される３次元データであってもよい。３次元データとして光軸プロファイルが取得されることによって、光軸方向に沿ったレーザ光の照射状況（例えば集光点の位置や強度）をより詳細に把握することができる。

１…レーザ加工装置、２…支持部、３…光源、５…空間光変調器、６…集光部、７…移動部、８…可視撮像部（撮像部）、１０…制御部、１１…ウエハ、１１ａ…表面（第１表面）、１１ｂ…裏面（第２表面）。

Claims (18)

1. 第１表面及び第２表面を有するウエハを支持する支持部と、
   レーザ光を出射する光源と、
   前記光源から出射された前記レーザ光を変調する空間光変調器と、
   前記空間光変調器によって変調された前記レーザ光を前記ウエハの前記第１表面側から前記ウエハに集光する集光部と、
   前記集光部を、前記第１表面に対して垂直な方向である光軸方向に、前記第１表面に対して相対的に移動させる移動部と、
   前記集光部を介して前記ウエハを伝搬した光を検出することにより撮像画像を取得する撮像部と、
   前記集光部が前記光軸方向において前記第１表面に対して相対的に移動するように前記移動部を制御する第１処理と、前記第１処理が実行されている状態において連続的に前記レーザ光が出射されるように前記光源を制御する第２処理と、前記第２処理が実行されている状態において前記ウエハの第２表面において反射された光が検出されて連続的に複数の前記撮像画像が取得されるように前記撮像部を制御する第３処理と、前記第３処理において連続的に取得された前記複数の撮像画像を合成することにより、前記光軸方向に沿った前記レーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４処理と、を実行するように構成された制御部と、を備えるレーザ加工装置。
2. 前記制御部は、前記第４処理において取得された前記光軸プロファイルに基づき、前記空間光変調器の変調パターンを調整する第５処理を更に実行する、請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記ウエハは、複屈折材料を含んで構成されており、
   前記制御部は、前記第５処理において、前記光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点と異常光線に係る集光点とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、前記変調パターンを調整する、請求項２記載のレーザ加工装置。
4. 前記制御部は、前記第５処理において、前記２つの集光点のうち、前記第２表面に近い側の集光点における光の強度が大きくなり、前記第２表面に遠い側の集光点における光の強度が小さくなるように、前記変調パターンを調整する、請求項３記載のレーザ加工装置。
5. 前記制御部は、前記第５処理において、前記レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより前記変調パターンを調整する、請求項２記載のレーザ加工装置。
6. 前記制御部は、
   前記変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、前記第１処理、前記第２処理、前記第３処理、及び前記第４処理を実施し、
   前記第５処理において、各条件下で取得された前記光軸プロファイルが示す前記レーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である前記光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、前記変調パターンを調整する、請求項２記載のレーザ加工装置。
7. 前記制御部は、前記第４処理において取得された前記光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に前記光軸プロファイルが正常であると判定し、前記差分が所定範囲外である場合に前記光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６処理を更に実行する、請求項１～６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
8. 前記制御部は、前記第２処理において、ウエハ加工時における出力よりも低い出力の前記レーザ光が出射されるように、前記光源を制御する、請求項１～６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
9. 前記光軸プロファイルは、複数の２次元の前記撮像画像が合成されることにより取得される３次元データである、請求項１～６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
10. 空間光変調器によって変調されたレーザ光を第１表面及び第２表面を有するウエハの前記第１表面側から前記ウエハに集光する集光部を、前記第１表面に対して垂直な方向である光軸方向に移動させる第１ステップと、
    前記第１ステップが実行されている状態において、連続的にレーザ光を出射する第２ステップと、
    前記第２ステップが実行されている状態において、前記第２表面において反射された光を検出することにより連続的に複数の撮像画像を取得する第３ステップと、
    前記第３ステップにおいて連続的に取得された前記複数の撮像画像を合成することにより、前記光軸方向に沿った前記レーザ光のプロファイル画像である光軸プロファイルを取得する第４ステップと、を含むレーザ加工方法。
11. 前記第４ステップにおいて取得された前記光軸プロファイルに基づき、前記空間光変調器の変調パターンを調整する第５ステップ、を更に含む、請求項１０記載のレーザ加工方法。
12. 前記ウエハは、複屈折材料を含んで構成されており、
    前記第５ステップでは、前記光軸プロファイルに基づき、常光線に係る集光点と異常光線に係る集光点とを特定し、特定した２つの集光点のうち一方の集光点における光の強度が大きくなり、他方の集光点における光の強度が小さくなるように、前記変調パターンを調整する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
13. 前記第５ステップでは、前記２つの集光点のうち、前記第２表面に近い側の集光点における光の強度が大きくなり、前記第２表面に遠い側の集光点における光の強度が小さくなるように、前記変調パターンを調整する、請求項１２記載のレーザ加工方法。
14. 前記第５ステップでは、前記レーザ光における一部の偏光成分を遮断するスリットパターンにより前記変調パターンを調整する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
15. 前記変調パターンにより定まる球面収差の条件を変えながら、それぞれの条件下で、前記第１ステップ、前記第２ステップ、前記第３ステップ、及び前記第４ステップを実施し、
    前記第５ステップでは、各条件下で取得された前記光軸プロファイルが示す前記レーザ光の輝度値の最大値を互いに比較し、輝度値が最大である前記光軸プロファイルに係る球面収差の条件となるように、前記変調パターンを調整する、請求項１１記載のレーザ加工方法。
16. 前記第４ステップにおいて取得された前記光軸プロファイルと、比較用のプロファイル画像である比較データとを比較し、比較したデータ間の差分が所定範囲内である場合に前記光軸プロファイルが正常であると判定し、前記差分が所定範囲外である場合に前記光軸プロファイルが異常であると判定し、判定結果を出力する第６ステップ、を更に含む、請求項１０～１５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
17. 前記第２ステップでは、ウエハ加工時における出力よりも低い出力の前記レーザ光を出射する、請求項１０～１５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。
18. 前記光軸プロファイルは、複数の２次元の前記撮像画像が合成されることにより取得される３次元データである、請求項１０～１５のいずれか一項記載のレーザ加工方法。

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