(57)【要約】【課題】液体ジェットにより誘導されるレーザ光の分布を観察することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】液体ジェットにより誘導されるレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置（１０）であって、液体ジェットに対するレーザ光の入射位置及び入射角度を変化させることにより、液体ジェットにより誘導されるレーザ光の分布を変化させるレーザ光分布制御手段を備える。【選択図】図１
2020151769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体ジェットにより誘導されるレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置であって、
前記液体ジェットに対する前記レーザ光の入射位置及び入射角度を変化させることにより、前記液体ジェットにより誘導される前記レーザ光の分布を変化させるレーザ光分布制御手段を備える、
レーザ加工装置。
【請求項２】
前記レーザ光分布制御手段は、前記液体ジェットの噴射圧力を変化させることにより、前記液体ジェットにより誘導される前記レーザ光の分布を変化させる、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
液体ジェットにより誘導されるレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置であって、
前記液体ジェットの噴射圧力を変化させることにより、前記液体ジェットにより誘導される前記レーザ光の分布を変化させるレーザ光分布制御手段を備える、
レーザ加工装置。
【請求項４】
前記レーザ光分布制御手段は、前記液体ジェットの径を変化させることにより、前記液体ジェットにより誘導される前記レーザ光の分布を変化させる、
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。
【請求項５】
液体ジェットにより誘導されるレーザ光を被加工物に照射するレーザ加工装置であって、
前記液体ジェットの径を変化させることにより、前記液体ジェットにより誘導される前記レーザ光の分布を変化させるレーザ光分布制御手段を備える、
レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察方法に関し、特に、液体ジェットに誘導されるレーザ光の分布を観察する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスの高集積化、小型化に伴い、シリコン等の半導体基板の表面に、ＳｉＯＦ、ＢＳＧ（ＳｉＯＢ）等の無機物系の膜やポリイミド系、パリレン系等のポリマー膜である有機物系の膜からなる低誘電率絶縁体被膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）と回路を形成する機能膜が積層された積層体からなるデバイス層が形成されたウェーハが実用化されている。
【０００３】
しかし、このようなデバイス層のあるウェーハのダイシングは、膜剥がれやバリ等が発生しやすく、ダイシング工程における大きな問題となっている。特に、デバイス層にＬｏｗ−ｋ膜が含まれる場合、Ｌｏｗ−ｋ膜は非常に脆いことから、ダイシングブレードによる切断が行われると、Ｌｏｗ−ｋ膜に剥離が生じやすい問題がある。すなわち、ダイシングブレードによって切断すると、Ｌｏｗ−ｋ膜が破壊され、この破壊された領域がデバイス形成領域（チップ形成領域）に広がると、チップは不良品となり、製造される半導体装置の歩留りを低下させてしまう要因となる。
【０００４】
上記問題を解消するために、ダイシングブレードによる切断に先立って、ストリートと称される分割予定ラインに沿ってレーザ加工溝を形成してデバイス層を分断した後に、ダイシングブレードによって切断を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ダイシング装置のほかにレーザ加工装置（レーザスクライバ）が必要である。また、レーザ照射工程では、ダイシングブレードの幅より広いレーザ加工溝を形成するために、レーザ光の照射を１つのストリートに沿って往復移動して行わなければならない。このため、生産性が悪く、コストアップを招く問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２は、加圧液体を液体ジェットにて噴射し、それを光導波路としてレーザ光を被加工物へ照射するレーザ加工装置が開示されている。このレーザ加工装置では、被加工物に向けて液体ジェットが噴射されるので加工時の熱ダメージやコンタミネーションによる影響を防ぎつつ、レーザ光が液体ジェットにより拡散することなく被加工物に向けて誘導されるので高精度な加工を行うことが可能となる。また、ダイシングブレードによるダイシングやレーザダイシング等のダイシング工程が不要となる。
【０００７】
また、特許文献２には、液体ジェットにより誘導されるレーザ光の出力を観察する観察装置が開示されている。この観察装置は、液体ジェットを遮蔽しかつレーザ光を透過し得る遮蔽材と、遮蔽材の背後に計測手段とを有し、レーザ光を遮蔽材越しに計測手段に入射させてレーザ光の出力を計測するようにしている。これによれば、液体ジェットに導光されたレーザ光の出力を直接計測でき、レーザ光出力の問題点を事前に察知することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４０３１１号公報
【特許文献２】特許第５０７２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示される従来の観察装置は、主にレーザ光の出力測定の用途で作られており、そのため液体ジェットと被加工物の接面でのレーザ光の分布を観察することはできない。
【００１０】
また、液体ジェットにより誘導されるレーザ光により被加工物を加工する場合、加工条件（例えば、液体ジェット長さなど）がわずかに異なる場合でも加工痕形状が変化してしまう問題がある。そのため、任意の加工痕形状で被加工物を加工するためには予備的な加工が必要となり、生産性の低下やコストアップを招く要因となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体ジェットにより誘導されるレーザ光の分布を観察することができるレーザ加工装置、レーザ加工方法、レーザ光分布観察装置、及びレーザ光分布観察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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第１態様に係るレーザ加工装置は、被加工物を保持するワークテーブルと、レーザ光を出力するレーザ発振器と、レーザ発振器から出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、液体ジェットを被加工物に向けて噴射する液体ジェット噴射ノズルを有し、集光レンズにより集光されるレーザ光を液体ジェットの中に導光することにより液体ジェットに誘導されるレーザ光を被加工物に向けて照射する加工ヘッドと、液体ジェットにより誘導されるレーザ光の分布を観察するレーザ光分布観察装置と、を備え、レーザ光分布観察装置は、加工ヘッドに対して被加工物と相対的に同一の高さに配置され、液体ジェットを遮蔽しかつ液体ジェットに誘導されるレーザ光を透過する遮蔽板と、遮蔽板を透過したレーザ光を結像する結像レンズと、結像レンズに対して遮蔽板と共役な位置関係に配置され、結像レンズにより結像されたレーザ光を受光する光検出器と、光検出器から出力された出力信号に基づき、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を示すレーザ光分布画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得されたレーザ光分布画像データを表示する表示手段と、を有する。
【００１３】
なお、「加工ヘッドに対して被加工物と相対的に同一の高さ」とは、加工ヘッドと遮蔽板との間の距離が加工ヘッドと被加工物との間の距離と等しいことを意味する。すなわち、加工ヘッドから被加工物に液体ジェットが噴射されるときの液体ジェットの長さと、加工ヘッドから遮蔽板に液体ジェットが噴射されるときの液体ジェットの長さとが互いに等しいことを意味しており、被加工物と遮蔽板とが絶対座標的に同一高さであることは必ずしも必要ではない。例えば、被加工物と遮蔽板とが絶対座標的に異なる高さである場合でも、加工ヘッドに対する相対的な高さが互いに同一であればよい。
【００１４】
本発明の第２態様に係るレーザ加工装置は、第１態様において、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を変更するレーザ光分布制御手段を備える。
【００１５】
本発明の第３態様に係るレーザ加工装置は、第２態様において、レーザ光分布制御手段は、液体ジェットの長さを変化させることによりレーザ光の分布を変更する。
【００１６】
本発明の第４態様に係るレーザ加工装置は、第２態様又は第３態様において、レーザ発振器と集光レンズとの間に配置され、レーザ光を偏向するレーザ光偏向手段を備え、レーザ光分布制御手段は、液体ジェットに対するレーザ光の入射位置及び入射角度が変化するようにレーザ光偏向手段を制御することによりレーザ光の分布を変更する。
【００１７】
本発明の第５態様に係るレーザ加工装置は、第２態様〜第４態様のいずれか１つの態様において、レーザ発振器と集光レンズとの間に配置され、レーザ光を整形するビーム形状整形手段を備え、レーザ光分布制御手段は、レーザ光の形状、サイズ、又は強度分布が変化するようにビーム形状整形手段を制御することによりレーザ光の分布を変更する。
【００１８】
本発明の第６態様に係るレーザ加工装置は、第２態様〜第５態様のいずれか１つの態様において、加工ヘッドに対して加圧液体を供給する加圧液体供給手段を備え、レーザ光分布制御手段は、加圧液体供給手段により供給される加圧液体の圧力を制御することによりレーザ光の分布を変更する。
【００１９】
本発明の第７態様に係るレーザ加工装置は、第２態様〜第６態様のいずれか１つの態様において、レーザ光分布制御手段は、液体ジェット噴射ノズルのノズル径を制御することによりレーザ光の分布を変更する。
【００２０】
本発明の第８態様に係るレーザ加工方法は、レーザ発振器から出力されたレーザ光を集光する集光工程と、液体ジェットを被加工物に向けて噴射するとともに、集光工程により集光されるレーザ光を液体ジェットの中に導光することにより液体ジェットに誘導されるレーザ光を被加工物に向けて照射する液体ジェット噴射工程と、液体ジェットにより誘導されるレーザ光の分布を観察するレーザ光分布観察工程と、を備え、レーザ光分布観察工程は、液体ジェットを遮蔽板で遮蔽しかつ液体ジェットに誘導されるレーザ光が遮蔽板を透過するレーザ光透過工程と、遮蔽板を透過したレーザ光を結像レンズにより結像する結像工程と、結像レンズにより結像されたレーザ光を、結像レンズに対して遮蔽板と共役な位置関係に配置される光検出器で受光する受光工程と、光検出器から出力された出力信号に基づき、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を示すレーザ光分布画像データを取得する取得工程と、レーザ光分布画像データを表示する表示工程と、を有する。
【００２１】
本発明の第９態様に係るレーザ加工方法は、第８態様において、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を変更するレーザ光分布制御工程を備える。
【００２２】
本発明の第１０態様に係るレーザ光分布観察装置は、液体ジェットを遮蔽しかつ液体ジェットに誘導されるレーザ光を透過する遮蔽板と、遮蔽板を透過したレーザ光を結像する結像レンズと、結像レンズに対して遮蔽板と共役な位置関係に配置され、結像レンズにより結像されたレーザ光を受光する光検出器と、光検出器から出力された出力信号に基づき、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を示すレーザ光分布画像データを取得する画像データ取得手段と、画像データ取得手段により取得されたレーザ光分布画像データを表示する表示手段と、を備える。
【００２３】
本発明の第１１態様に係るレーザ光分布観察方法は、液体ジェットを遮蔽板で遮蔽しかつ液体ジェットに誘導されるレーザ光が遮蔽板を透過するレーザ光透過工程と、遮蔽板を透過したレーザ光を結像レンズにより結像する結像工程と、結像レンズにより結像されたレーザ光を、結像レンズに対して遮蔽板と共役な位置関係に配置される光検出器で受光する受光工程と、光検出器から出力された出力信号に基づき、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を示すレーザ光分布画像データを取得する取得工程と、レーザ光分布画像データを表示する表示工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、遮蔽板と光検出器とが結像レンズに対して互いに共役な位置関係に配置されるので、液体ジェットと遮蔽板との接面におけるレーザ光の分布を光検出器の受光面に忠実に再現することができる。これにより、液体ジェットに誘導されるレーザ光の分布を観察することが可能となるので、予備的な加工を行うことなく、加工痕形状を容易に予測することが可能となる。その結果、全体のスループットが向上し、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図
【図２】液体ジェット内のレーザ光経路を示した簡略図
【図３】図２のａに示した位置でレーザ光の分布を観察した結果を示した図
【図４】図２のｂに示した位置でレーザ光の分布を観察した結果を示した図
【図５】図３と同じ条件でワークに直線状の加工溝を形成したときの加工溝の深さプロファイルを示した図
【図６】図４と同じ条件でワークに直線状の加工溝を形成したときの加工溝の深さプロファイルを示した図
【図７】本実施の形態に係るレーザ加工装置を用いたレーザ加工方法の一例を示すフローチャート
【図８】レーザ光が液体ジェットの中心軸ではなく周辺部に入射するようにした場合のレーザ光経路を示した簡略図
【図９】レーザ光が液体ジェットの中心軸ではなく周辺部に入射するようにした場合にレーザ光の分布を実際に観察した結果を示した図
【図１０】図９と同じ条件でワークに直線状の加工溝を形成したときの加工溝の深さプロファイルを示した図
【図１１】ビーム形状整形手段による溝形状の形成例を示した図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を示す概略図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０は、レーザ電源１２と、レーザ発振器１４と、ワークテーブル１６と、ワークテーブル移動部１８と、液体供給手段２０と、ヘッドユニット２２と、レーザ光分布観察装置２６と、制御部３０とを備えている。
【００２９】
レーザ電源１２は、信号ケーブルを介してレーザ発振器１４に接続され、レーザ発振器１４に電力を供給する。
【００３０】
レーザ発振器１４は、レーザ電源１２から供給される電力を用いてレーザ光Ｌを出力する。レーザ光Ｌとしては、水に吸収されにくい波長域のレーザ光が用いられる。
【００３１】
ワークテーブル１６は、ワークＷ（被加工物）を吸着して保持する保持面１６ａを有する。この保持面１６ａには、ワークＷを吸着保持するための吸着穴が複数設けられ、吸着穴は不図示の真空吸着源に接続されている。
【００３２】
ワークテーブル移動部１８は、Ｘテーブル３２と、θ回転テーブル３４とを備えている。Ｘテーブル３２は、水平に設置されており、図示しないＸ駆動機構によってＸ方向に移動可能に構成される。θ回転テーブル３４は、Ｘテーブル３２上に配設され、図示しないθ駆動機構によってθ方向（Ｚ方向の軸を中心とした回転方向）に移動可能に構成される。そして、θ回転テーブル３４上にはワークテーブル１６が載置固定される。したがって、ワークテーブル１６は、Ｘ方向及びθ方向にそれぞれ移動可能に構成される。
【００３３】
液体供給手段２０は、液体供給路を介してヘッドユニット２２の加工ヘッド４０に接続され、加工ヘッド４０に加圧液体（例えば、加圧水）を供給する。
【００３４】
ヘッドユニット２２は、偏向部３６と、ビーム形状整形手段３８と、加工ヘッド４０とを備えている。このヘッドユニット２２は、図示しないＺ駆動機構によってＺ方向に移動可能に構成されるＺテーブルに配設される。Ｚテーブルは、図示しないＹ駆動機構によってＹ方向に移動可能に構成されるＹテーブルに配設される。したがって、ヘッドユニット２２は、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成される。
【００３５】
偏向部３６は、レーザ光Ｌの光路上に設けられており、レーザ発振器１４から出力されたレーザ光Ｌを加工ヘッド４０に向けて反射する。この偏向部３６は、相互に直交する軸線回りに揺動可能な２つのガルバノミラー（不図示）を対向させて構成されており、２つのガルバノミラーを揺動させてレーザ光Ｌを偏向することで、加工ヘッド４０（液体ジェット噴射ノズル４８）から噴射される液体ジェットＪに対する入射角度及び入射位置を変化させることができるようになっている。偏向部３６は、レーザ光偏向手段の一例である。
【００３６】
ビーム形状整形手段３８は、偏向部３６と加工ヘッド４０との間に配置され、レーザ発振器１４から偏向部３６を介して入力されたレーザ光Ｌを整形する。このビーム形状整形手段３８は、例えば、可変アパーチャー（矩形、円形）やアキシコンレンズ、ビームホモジナイザ、及びこれらをレーザ光Ｌと直交する方向へ微小移動する機構などで構成されており、加工ヘッド４０に入射する前のレーザ光Ｌを所定の形状、サイズ、強度分布に整形する。また、ＡＯＤ（音響光学素子）、ＳＬＭ（空間変調素子）、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）、回折素子ならびに方解石などを用いて、レーザ光Ｌの分岐を含め、静的もしくは動的にレーザ光Ｌを整形することも可能である。
【００３７】
加工ヘッド４０は、液体供給手段２０から供給された加圧液体を液体ジェットＪにてワークＷに向けて噴射するとともに、液体ジェットＪの中にレーザ光Ｌを導光することにより、液体ジェットＪにより誘導されたレーザ光ＬをワークＷに照射する。加工ヘッド４０の具体的な構成は、以下のとおりである。
【００３８】
加工ヘッド４０は、集光レンズ４２と、ヘッド本体４４とを備えている。
【００３９】
集光レンズ４２は、ヘッド本体４４の前段（上方）に配置され、レーザ発振器１４から偏向部３６及びビーム形状整形手段３８を介して入射したレーザ光Ｌをヘッド本体４４の内部に向けて集光する。
【００４０】
ヘッド本体４４の内部には、液体チャンバ４６が区画形成されている。液体チャンバ４６は、液体供給手段２０から供給された高圧液体を収容する。また、ヘッド本体４４の下部には、液体ジェット噴射ノズル４８が設けられており、液体ジェット噴射ノズル４８は液体チャンバ４６に連通している。したがって、液体供給手段２０から加工ヘッド４０に対して高圧液体が供給されると、その加圧液体は液体チャンバ４６に収容され、さらに液体ジェット噴射ノズル４８からワークＷ（又は後述するレーザ光分布観察装置２６の遮蔽板５２）に向けて液体ジェットＪが噴射される。
【００４１】
ヘッド本体４４の上部には、窓部５０が設けられている。窓部５０は、レーザ光Ｌに対
して光学的に透明な光透過性部材（例えば、石英ガラス）により構成されており、液体チャンバ４６を密閉しかつレーザ光Ｌを透過する。したがって、集光レンズ４２から出射したレーザ光Ｌは、窓部５０を透過してヘッド本体４４の内部（液体チャンバ４６）に入射し、液体ジェット噴射ノズル４８へ集光する。
【００４２】
なお、本実施の形態では、一例として、ワークテーブル１６がＸ方向及びθ方向に移動可能に構成され、ヘッドユニット２２がＹ方向及びＺ方向に移動可能に構成される態様を示したが、ワークテーブル１６とヘッドユニット２２とがＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及びθ方向に相対的に移動可能に構成されていればよく、本実施の形態とは異なる他の態様を適宜採用することができる。
【００４３】
レーザ光分布観察装置２６は、液体ジェットＪにより誘導されるレーザ光Ｌの分布を観察する際に、ワークテーブル１６に代えて、加工ヘッド４０に対向する位置に配置される。
【００４４】
レーザ光分布観察装置２６は、図示しない観察装置駆動機構を備えており、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動可能に構成される。これにより、レーザ光分布観察装置２６は、加工ヘッド４０に対向する観察位置と、その観察位置から離間した退避位置との間で移動することができる。
【００４５】
レーザ光分布観察装置２６は、遮蔽板５２と、液体除去手段５４と、結像レンズ５６と、光検出器５８と、信号処理部６２と、モニタ６４とを備えている。
【００４６】
遮蔽板５２は、レーザ光分布観察装置２６の上面（加工ヘッド４０に対向する面）に設けられる。遮蔽板５２は、レーザ光Ｌに対して光学的に透明な光透過部材（例えば、石英ガラス）により構成されており、液体ジェットＪを遮蔽しかつレーザ光Ｌを透過する。したがって、加工ヘッド４０の液体ジェット噴射ノズル４８から噴射された液体ジェットＪの液体は遮蔽板５２により遮蔽される一方で、液体ジェットＪに誘導されるレーザ光Ｌは遮蔽板５２を透過し、レーザ光分布観察装置２６を構成する本体部６０の内部に入射する。
【００４７】
遮蔽板５２は、加工ヘッド４０に対してワークテーブル１６に保持されるワークＷと相対的に同一の高さに配置される。なお、本実施の形態では、加工ヘッド４０と遮蔽板５２との間の距離が加工ヘッド４０とワークＷとの間の距離と等しければよい。すなわち、加工ヘッド４０からワークＷに液体ジェットＪが噴射されるときの液体ジェットＪの長さと、加工ヘッド４０から遮蔽板５２に液体ジェットＪが噴射されるときの液体ジェットＪの長さとが互いに等しければよく、ワークＷと遮蔽板５２とが絶対座標的に同一高さであることは必ずしも必要ではない。例えば、ワークＷと遮蔽板５２とが絶対座標的に異なる高さである場合でも、加工ヘッド４０に対する相対的な高さが互いに同一であればよい。加工ヘッド４０と遮蔽板５２との間の距離は、ヘッドユニット２２（加工ヘッド４０）又はレーザ光分布観察装置２６のＺ方向の移動により、加工ヘッド４０とワークＷとの間の距離と等しくなるように調整される。
【００４８】
液体除去手段５４は、遮蔽板５２により遮蔽された液体ジェットＪの液体（残留液体）を除去する。液体除去手段５４としては、例えば、残留液体を吸収により除去する液体吸収手段、残留液体を吸引により除去する液体吸引手段、残留液体を送風により除去する液体送風手段、あるいはこれらを組み合わせたものを適宜採用することができる。なお、液体吸収手段としては、布などの繊維質の帯状部材を遮蔽板５２の表面に当接させることにより、毛細管現象を利用して残留液体を帯状部材に吸収させる構成を好ましく採用することができる。
【００４９】
結像レンズ５６は、本体部６０の内部において遮蔽板５２と光検出器５８との間に配置される。結像レンズ５６は、複数枚のレンズから構成されており、液体ジェットＪにより誘導されるレーザ光Ｌの分布を光検出器５８の受光面に投影する。すなわち、遮蔽板５２と光検出器５８とは結像レンズ５６に対して互いに共役な位置関係に配置されており、液体ジェットＪと遮蔽板５２との接面におけるレーザ光Ｌの分布が結像レンズ５６により光検出器５８の受光面に忠実に再現される。
【００５０】
光検出器５８は、結像レンズ５６により結像されたレーザ光Ｌの分布を示す投影像を受光する。光検出器５８は、２次元的に配置された複数の受光素子を有し、各受光素子は受光した光量に応じた出力信号（電気信号）を出力する。光検出器５８としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）やＣＭＯＳイメージセンサ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）などの固体撮像素子が好適に用いられる。光検出器５８の各受光素子から出力される出力信号は信号処理部６２に入力される。
【００５１】
信号処理部６２は、光検出器５８に接続されており、光検出器５８から出力された出力信号に基づいてレーザ光Ｌの分布を示す画像データ（レーザ光分布画像データ）を取得し、取得したレーザ光分布画像データをモニタ６４に表示する。なお、信号処理部６２は、画像データ取得手段の一例である。また、モニタ６４は、表示手段の一例である。
【００５２】
信号処理部６２は、判定部６６を備えている。判定部６６は、レーザ光分布画像データが適正なレーザ光分布を示すものであるか否かを判定し、その判定結果をモニタ６４に表示する。
【００５３】
本実施の形態では、一例として、レーザ光分布観察装置２６は、適正なレーザ光分布を示す１又は複数の基準画像データを記憶するメモリ部（不図示）を備えている。判定部６６は、パターンマッチング等の公知の画像比較方法を用いて、レーザ光分布画像データとメモリ部に記憶される基準画像データとが一致しているか否かを判定する。
【００５４】
制御部３０は、ＣＰＵ、メモリ、入出力回路部、及び各種制御回路部等からなり、レーザ加工装置１０の各部の動作を制御する。
【００５５】
図２は、液体ジェットＪの中心軸と同軸にレーザ光Ｌが入射する場合の液体ジェットＪ内のレーザ光経路を示した簡略図である。なお、液体ジェットＪは、いわばＳＩ型マルチモード光ファイバと同様の機能を有するため、実際には液体ジェットＪへの進入角度ごとに液体ジェットＪの中心軸方向（長手方向）の移動速度が変わり、それらが干渉し、さらに液体ジェットＪの円柱状の外周面（円柱表面）の微小凹凸により発生するスペックルノイズにより複雑化していると考えられるが、ここでは説明を簡単にするために簡略図を用いて説明する。
【００５６】
図２に示すように、集光レンズ４２により集光されたレーザ光Ｌが液体ジェットＪの中心軸と同軸に入射する場合、レーザ光Ｌは液体ジェットＪの中で全反射により拡縮を繰り返しながら中心軸方向に沿って誘導される。例えば、図２のａで示した位置ではレーザ光経路の腹部分（レーザ光Ｌが拡大した部分）にあたるため、その位置におけるレーザ光Ｌの断面形状（液体ジェットＪの中心軸に垂直な断面形状）は液体ジェット径全体に一様に広がっている。一方、図２のｂで示した位置ではレーザ光経路の節部分（レーザ光Ｌが縮小した部分）にあたるため、液体ジェットＪの中心の狭い範囲のみにレーザ光Ｌが集まった状態となる。
【００５７】
図３は図２のａに示した位置、図４は図２のｂに示した位置にそれぞれ相当する位置でレーザ光Ｌの分布を実際に観察した結果を示した図である。また、図５は図３と同じ条件で、図６は図４と同じ条件でそれぞれワークＷに直線状の加工溝を形成したときの加工溝の深さプロファイルを示した図である。
【００５８】
これらの図から分かるように、液体ジェットＪによって誘導されるレーザ光Ｌの分布は、液体ジェットＪの中心軸方向の位置、すなわち、液体ジェットＪの長さによって変化し、さらにレーザ光Ｌの分布の変化に応じて加工痕の形状も変化する。
【００５９】
したがって、レーザ光Ｌの分布を変化させる制御を行うことによって、複数のレーザ光Ｌの分布の中から任意のレーザ光Ｌの分布を選択することにより加工痕形状を所望なものに制御することができる。
【００６０】
次に、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０を用いたレーザ加工方法について図７を参照して説明する。図７は、本実施の形態に係るレーザ加工装置１０を用いたレーザ加工方法の一例を示すフローチャートである。なお、特に断らない限り、各処理は制御部３０の制御により実行される。
【００６１】
（ステップＳ１０：レーザ光分布取得工程）
レーザ光分布取得工程は、ワークＷのレーザ加工に先立って行われる。
【００６２】
まず始めに、レーザ光分布観察装置２６は、図示しない観察装置駆動機構により観察位置（加工ヘッド４０に対向する位置）に移動する。なお、遮蔽板５２は、加工ヘッド４０に対してワークテーブル１６に保持されるワークＷと相対的に同一の高さに配置される。
【００６３】
次に、液体供給手段２０から加工ヘッド４０に加圧液体を供給する。加工ヘッド４０に供給された加圧液体は液体チャンバ４６に収容され、さらに液体ジェット噴射ノズル４８から遮蔽板５２に向けて液体ジェットＪが噴射される。
【００６４】
また、レーザ発振器１４から出力されたレーザ光Ｌは、偏向部３６により加工ヘッド４０に向けて偏向され、ビーム形状整形手段３８により所定の形状、サイズ、強度分布に整形され、集光レンズ４２に入射する。さらに、レーザ光Ｌは、集光レンズ４２により窓部５０を介して液体ジェット噴射ノズル４８へ集光される。これにより、レーザ光Ｌは、液体ジェットＪに導光され、液体ジェットＪにより誘導されて遮蔽板５２に向けて照射される。
【００６５】
一方、液体ジェット噴射ノズル４８から噴射された液体ジェットＪは遮蔽板５２で遮蔽されるとともに、液体ジェットＪにより誘導されたレーザ光Ｌは、遮蔽板５２を透過して、結像レンズ５６により光検出器５８の受光面に結像される。その際、遮蔽板５２と光検出器５８とは結像レンズ５６に対して互いに光学的に共役な位置関係に配置されるので、液体ジェットＪと遮蔽板５２との接面におけるレーザ光Ｌの分布が結像レンズ５６により光検出器５８の受光面に忠実に再現される。
【００６６】
このようにして光検出器５８の受光面にレーザ光Ｌの分布を示す投影像が結像されると、光検出器５８の各受光素子はそれぞれ受光量に応じた出力信号を信号処理部６２に対して出力する。
【００６７】
信号処理部６２は、光検出器５８の各受光素子から出力される出力信号に基づきレーザ光Ｌの分布を示す画像データ（レーザ光分布画像データ）を取得し、取得したレーザ光分布画像データをモニタ６４に表示する。
【００６８】
したがって、ユーザは、液体ジェットＪと遮蔽板５２との接面におけるレーザ光Ｌの分布（液体ジェットＪとワークＷとの接面におけるレーザ光Ｌの分布に相当）を観察することが可能となる。これにより、予備的な加工を行うことなく、加工ヘッド４０によりワークＷを加工するときの加工痕形状を容易に予測することが可能となる。
【００６９】
また、遮蔽板５２により遮蔽された液体ジェットＪの液体（残留液体）は液体除去手段５４により除去される。そのため、遮蔽板５２上の残留液体によるレーザ光Ｌの散乱の影響を受けることなく、レーザ光Ｌの分布を安定して精度よく観察することが可能となる。
【００７０】
（ステップＳ１２：レーザ光分布判定工程）
次に、信号処理部６２における判定部６６は、レーザ光分布観察工程（ステップＳ１０）で取得したレーザ光分布画像データが適正なレーザ光分布を示すものであるか否かを判定する。本実施の形態では、一例として、判定部６６は、パターンマッチング等の公知の画像比較方法を用いて、レーザ光分布画像データとメモリ部（不図示）に記憶されている基準画像データとが一致しているか否かを判定する。レーザ光分布画像データが適正でない場合（Ｎｏの場合）にはステップＳ１４に進み、レーザ光分布画像データが適正である場合（Ｙｅｓの場合）にはステップＳ１６に進む。
【００７１】
（ステップＳ１４：レーザ光分布変更工程）
レーザ光分布判定工程（ステップＳ１２）においてレーザ光分布画像データが適正でないと判定された場合、制御部３０は、レーザ光Ｌの分布を変更する制御を行う。制御部３０がレーザ光Ｌの分布を変更する態様としてはいくつかの態様が考えられる。なお、制御部３０は、レーザ光分布制御手段の一例である。
【００７２】
＜第１の態様＞
第１の態様として、制御部３０は、ヘッドユニット２２をＺ方向に予め設定された移動量だけ移動させることにより、ヘッドユニット２２の加工ヘッド４０と遮蔽板５２（ワークＷ）との間の距離、すなわち、液体ジェットＪの長さを変化させる制御を行う。これにより、図３や図４に示したように、液体ジェットＪと遮蔽板５２（ワークＷ）との接面におけるレーザ光Ｌの分布を、液体ジェット径全体に一様に広がった状態（図３、図５参照）や、液体ジェットＪの中心の狭い範囲のみに集まった状態（図４、図６参照）とすることができる。例えば、液体ジェット幅でＵ字状の加工痕形状を得たい場合には図３に示したようなレーザ光分布を選択し、液体ジェット幅よりも細い加工痕形状を得たい場合には図４に示したようなレーザ光分布を選択すればよい。これにより、所望の加工痕形状を得ることが可能となる。
【００７３】
＜第２の態様＞
第２の態様として、制御部３０は、偏向部３６に配置される２つのガルバノミラーの向きを制御することにより、液体ジェットＪに対するレーザ光Ｌの入射角度及び入射位置を変化させる制御を行う。これにより、レーザ光Ｌをドーナツ状の分布に設定することができる。
【００７４】
図８は、液体ジェットＪの中心軸と同軸ではなく斜めに傾けた状態で周辺部にレーザ光Ｌを入射した場合のレーザ光経路を示した簡略図であり、液体ジェットＪを上流側（液体ジェット噴射ノズル４８側）から下流側（ワークＷ側）に観察しているときに相当する図である。この場合、レーザ光経路が液体ジェットＪの円柱状の外周面（円柱表面）に沿って液体ジェットＪの中を螺旋状に回転しながら中心軸方向に進行していくため、レーザ光経路には、図２のａ、ｂの位置にそれぞれ形成される腹部分や節部分は形成されず、液体ジェットＪの長さが変化してもレーザ光Ｌの分布及び加工痕形状は大きく変化しない。
【００７５】
図９は、図８に示すようにレーザ光Ｌを液体ジェットＪに入射した場合にレーザ光Ｌの分布を実際に観察した結果を示した図である。また、図１０は、図９と同じ条件でワークＷに直線状の加工溝を形成したときの加工溝の深さプロファイルを示した図である。図９及び図１０から分かるように、液体ジェットＪの中心軸と同軸ではなく斜めに傾けた状態で周辺部にレーザ光Ｌを入射した場合には、レーザ光Ｌはドーナツ状の分布となり（図９参照）、このときに形成される加工痕形状は、図５や図６に示した場合に比べて加工溝の底面が平坦化されたものとなる。
【００７６】
このように第２の態様は、加工溝の底面を平坦にしたい場合に好適な態様である。また、液体ジェットＪの長さが変化してもレーザ光Ｌの分布及び加工痕形状が大きく変化しないので、液体ジェットＪの微小長さの変化に対する加工安定性を向上させることができる。
【００７７】
＜第３の態様＞
第３の態様として、制御部３０は、ビーム形状整形手段３８を制御することにより、集光レンズ４２に入射する前のレーザ光Ｌの形状、サイズ、又は強度分布を変化させる。例えば、ビーム形状整形手段３８によりレーザ光Ｌのビーム径を変化させると、集光レンズ４２により集光されるレーザ光Ｌの開口数が変化する。これにより、液体ジェットＪ内のレーザ光経路が変化するので、第１の態様のように加工ヘッド４０と遮蔽板５２（ワークＷ）との間の距離（すなわち、液体ジェットＪの長さ）を変化させなくても、レーザ光Ｌの分布及び加工痕形状を変化させることができ、液体ジェット幅でＵ字状の加工痕形状や液体ジェット幅よりも細い加工痕形状を得ることが可能となる。
【００７８】
また、液体ジェット幅よりも細い加工痕形状を得たい場合には、ビーム形状整形手段３８によりレーザ光Ｌをスリット状に整形すればよい。この場合、回折効果によりスリットで遮られた方向にレーザ光Ｌの分布が伸びるので、液体ジェット幅よりも細い加工痕形状を得ることができる。
【００７９】
なお、ビーム形状整形手段３８としては、例えば、可変アパ-チャ（矩形、円形）やアキシコンレンズ、ビームホモジナイザ、及びこれらをレーザ光Ｌと直交する方向へ微小移動する機構などで構成することが可能である。また、また、ＡＯＤ（音響光学素子）、ＳＬＭ（空間変調素子）、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いることでレーザ光Ｌの分布を静的もしくは動的に制御したり、回折素子や方解石等によりレーザ光Ｌを分岐することで整形することにより加工痕形状を制御することも可能である。例えば、レーザ光Ｌの分布をビーム形状整形手段３８で偏在させることにより、図１１に示す様な溝形状を形成することも可能となる。
【００８０】
＜第４の態様＞
第４の態様として、制御部３０は、液体供給手段２０の加圧液体の圧力を変化させる制御を行う。例えば、加圧液体の圧力を上げるほど液体ジェットＪの外壁がわずかに乱れるため、液体ジェットＪの圧力分布がまばらになる。この場合、レーザ光Ｌの分布は全体に一様な分布となり、液体ジェット幅でＵ字状の加工痕形状を得ることができる。
【００８１】
＜第５の態様＞
第５の態様として、制御部３０は、液体ジェット噴射ノズル４８のノズル径（直径）を変化させる制御を行う。この場合、液体ジェット噴射ノズル４８のノズル径は、制御部３０による制御によって可変できるように構成されている。なお、他の態様として、液体ジェット噴射ノズル４８のノズル径が互いに異なる複数の加工ヘッド４０の中から、制御部３０の制御（あるいはユーザの指示）に従って、任意の加工ヘッド４０を選択できるように構成されていてもよい。
【００８２】
第５の態様によれば、液体ジェット噴射ノズル４８のノズル径を変化させることにより、液体ジェット径が変化する。これにより、液体ジェットＪにより誘導されるレーザ光Ｌの分布が変化し、その変化に応じて加工痕形状も変化させることができる。
【００８３】
なお、制御部３０は、上述した第１〜第５の態様のうち複数の態様を適宜組み合わせて、レーザ光Ｌの分布を変更する制御を行ってもよい。
【００８４】
以上のようにして、レーザ光分布変更工程が行われた後、ステップＳ１０に戻り、信号処理部６２はレーザ光分布画像データを再取得し、判定部６６によりレーザ光分布画像データが適正なものと判定されるまで同様の処理が繰り返し行われる。
【００８５】
（ステップＳ１６：レーザ加工工程）
レーザ光分布判定工程（ステップＳ１２）においてレーザ光分布画像データが適正なものと判定された場合、レーザ加工工程が行われる。なお、レーザ加工工程が行われる場合には、レーザ光分布観察装置２６は退避位置に移動する。
【００８６】
まず、ワークテーブル１６の保持面１６ａに吸着保持されたワークＷは、図示しないアライメント手段によってθ方向のアライメントとＸＹ方向の位置決めがなされる。なお、ワークＷの表面（デバイス層が形成された側の面）を上向きにした状態でワークＷはワークテーブル１６上に載置される。
【００８７】
アライメントが終了すると、Ｘテーブル３２をＸ方向に移動しながら、加工ヘッド４０の液体ジェット噴射ノズル４８からワークＷに向かって液体ジェットＪが噴射されるとともに、液体ジェットＪにより誘導されたレーザ光ＬがワークＷに照射される。これにより、膜剥がれやバリ等が発生することなく、ワークＷには所定深さの加工溝が分割予定ラインに沿って形成される。
【００８８】
１ラインの加工溝の形成が終了すると、ヘッドユニット２２が取り付けられたＹテーブルがＹ方向にインデックス送りされ、次のラインも同様に加工溝が形成される。
【００８９】
全てのＸ方向と平行な切断予定ラインに沿って加工溝が形成されると、θ回転テーブル３４が９０°回転され、先程のラインと直交するラインも同様にして全て加工溝が形成される。
【００９０】
以上のとおり、本実施の形態によれば、レーザ光分布観察装置２６では、遮蔽板５２と光検出器５８とが結像レンズ５６に対して互いに共役な位置関係に配置されるので、液体ジェットＪと遮蔽板５２との接面におけるレーザ光Ｌの分布（液体ジェットＪとワークＷとの接面におけるレーザ光Ｌの分布に相当）を光検出器５８の受光面に忠実に再現することができる。これにより、液体ジェットＪに誘導されるレーザ光Ｌの分布を観察することが可能となるので、予備的な加工を行うことなく、加工痕形状を容易に予測することが可能となる。その結果、全体のスループットが向上し、コストダウンを図ることができる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、制御部３０によりレーザ光Ｌの分布を変化させる制御が行われるので、複数のレーザ光Ｌの分布の中から任意のレーザ光Ｌの分布を選択することにより加工痕形状を所望なものに制御することができる。
【００９２】
なお、本実施の形態では、一例として、信号処理部６２に具備される判定部６６によってレーザ光分布画像データが適正なレーザ光分布を示すものであるか否かが自動的に判定される態様を示したが、これに限らず、例えば、ユーザが、モニタ６４に表示されたレーザ光分布画像データを確認することにより所望のレーザ光Ｌの分布であるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、信号処理部６２には判定部６６が不要となる。
【００９３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００９４】
１０…レーザ加工装置、１２…レーザ電源、１４…レーザ発振器、１６…ワークテーブル、１６ａ…保持面、１８…ワークテーブル移動部、２０…液体供給手段、２２…ヘッドユニット、２６…レーザ光分布観察装置、３０…制御部、３２…Ｘテーブル、３４…θ回転テーブル、３６…偏向部、３８…ビーム形状整形手段、４０…加工ヘッド、４２…集光レンズ、４４…ヘッド本体、４６…液体チャンバ、４８…液体ジェット噴射ノズル、５０…窓部、５２…遮蔽板、５４…液体除去手段、５６…結像レンズ、５８…光検出器、６０…本体部、６２…信号処理部、６４…モニタ、６６…判定部、Ｌ…レーザ光、Ｊ…液体ジェット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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