(57)【要約】【課題】加工不良が発生する前に集光レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法及び検知装置を提供する。【解決手段】ステージ１４と、ステージ１４に対向して配置された筐体１１にネジ２８を介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒３１と、レンズ鏡筒３１に収容された集光レンズ２４と、回転操作可能にレンズ鏡筒３１の外周部に設けられた補正環２６とを備えるレーザ加工装置１０におけるレンズ鏡筒の固定の緩みを検知する方法に関する。集光レンズ２４の光軸と同軸である第１の測定光を用いて補正環２６を回転させるために加えた力が全て補正環２６を回転させるために作用した場合、及び、その力が補正環２６を回転させずに全てネジ２８を緩める力として作用した場合の測定値を取得し、これらの取得した測定値に基づく閾値を用いてレーザ加工装置１０の運用時にレンズ鏡筒３１の固定に緩みがあるか否かを判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、
回転操作可能に前記レンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環と、
を備えるレーザ加工装置における、前記レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法であって、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を決定する閾値決定工程と、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値を取得する実測値取得工程と、
前記閾値と前記実測値とを比較することにより前記レンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定する判定工程と、
を含み、
前記閾値決定工程は、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環が第１の位置にある状態において、前記集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて前記集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の測定値を取得する第１の測定値取得工程と、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環を第１の回転量だけ回転させて前記第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第２の測定値を取得する第２の測定値取得工程と、
前記レンズ鏡筒を固定する前記ネジを前記第１の回転量だけ回転させて前記レンズ鏡筒の固定を緩ませ、且つ、前記補正環が前記第１の位置にある状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第３の測定値を取得する第３の測定値取得工程と、
を含み、
前記閾値は前記第１の測定値、前記第２の測定値及び前記第３の測定値に基づいて決定され、
前記実測値取得工程は、
前記補正環が前記第１の位置にある状態において、前記第１の測定光を用いて前記集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の実測値を取得する第１の実測値取得工程と、
前記補正環を回転させて前記第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第２の実測値を取得する第２の実測値取得工程と、
を含む、
レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法。
【請求項２】
前記閾値決定工程を行う前に前記レンズ鏡筒から離隔した位置から前記集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を非接触で測定して基準値を取得する基準値取得工程と、
前記実測値取得工程を行う前に前記第２の測定光によって前記基準値と同じ値が得られる位置に前記ステージの高さ方向の位置を調整するステージ位置調整工程と、
を更に含む請求項１に記載の検知方法。
【請求項３】
前記閾値決定工程を行う前に、前記ステージを水平方向に移動させ、前記基準値取得工程において前記第２の測定光が前記基準面を照射していた位置と同じ位置を、前記第１の測定光に照射させる第１の照射位置調整工程を更に含む、請求項２に記載の検知方法。
【請求項４】
前記実測値取得工程を行う前に、前記ステージを水平方向に移動させ、前記基準値取得工程において前記第２の測定光が前記基準面を照射していた位置と同じ位置を、前記第１の測定光に照射させる第２の照射位置調整工程を更に含む、請求項２又は３に記載の検知方法。
【請求項５】
前記第１の測定値取得工程、前記第２の測定値取得工程及び前記第３の測定値取得工程は、前記実測値取得工程の前までに行われる、請求項１から４のいずれか１項に記載の検知方法。
【請求項６】
前記閾値は、前記第１の測定値と前記第２の測定値との差の絶対値である第１の閾値、及び、前記第１の測定値と前記第３の測定値との差の絶対値である第２の閾値を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の検知方法。
【請求項７】
前記判定工程は、前記第１の実測値と前記第２の実測値との差の絶対値を用いることを含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の検知方法。
【請求項８】
前記第１の測定光は、前記レーザ加工装置の加工用レーザ光とは異なる波長を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の検知方法。
【請求項９】
前記第１の測定光は前記レーザ加工装置で用いられるオートフォーカス光である、請求項１から８のいずれか１項に記載の検知方法。
【請求項１０】
ステージと、
前記ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、
回転操作可能に前記レンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環と、
を備えるレーザ加工装置における、前記レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法であって、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を決定する閾値決定工程を有し、
前記閾値決定工程は、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環が第１の位置にある状態において、前記集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて前記集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の測定値を取得する第１の測定値取得工程と、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環を第１の回転量だけ回転させて前記第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第２の測定値を取得する第２の測定値取得工程と、
前記レンズ鏡筒を固定する前記ネジを前記第１の回転量だけ回転させて前記レンズ鏡筒の固定を緩ませ、且つ、前記補正環が前記第１の位置にある状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第３の測定値を取得する第３の測定値取得工程と、
を含み、
前記閾値は、前記第１の測定値、前記第２の測定値及び前記第３の測定値に基づいて決定され、
前記閾値は、前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値と比較して前記レンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定するために用いられる、
レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法。
【請求項１１】
ステージと、
前記ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、
回転操作可能に前記レンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環と、
を備えるレーザ加工装置における、前記レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法であって、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値を取得する実測値取得工程と、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値と前記実測値とを比較することにより前記レンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定する判定工程と、
を含み、
前記実測値取得工程は、
前記補正環が第１の位置にある状態において、第１の測定光を用いて前記集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の実測値を取得する第１の実測値取得工程と、
前記補正環を回転させて前記第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第２の実測値を取得する第２の実測値取得工程と、
を含む、
レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知方法。
【請求項１２】
前記実測値取得工程を行う前に、前記レンズ鏡筒から離隔した位置から前記集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて取得された前記基準面の高さ方向の位置を示す基準値に基づいて高さ方向の位置を調整するステージ位置調整工程を含む、請求項１１に記載の検知方法。
【請求項１３】
ステージと、
前記ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、
回転操作可能に前記レンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環と、
を備えるレーザ加工装置における、前記レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知装置であって、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を決定する閾値決定部と、
前記レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値を取得する実測値取得部と、
前記閾値と前記実測値とを比較することにより前記レンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記閾値決定部は、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環が第１の位置にある状態において、前記集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて前記集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の測定値を取得する第１の測定値取得部と、
前記レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、前記補正環を第１の回転量だけ回転させて前記第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第２の測定値を取得する第２の測定値取得部と、
前記レンズ鏡筒を固定する前記ネジを前記第１の回転量だけ回転させて前記レンズ鏡筒の固定を緩ませ、且つ、前記補正環が前記第１の位置にある状態において、前記第１の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を測定して第３の測定値を取得する第３の測定値取得部と、
を備え、
前記閾値は前記第１の測定値、前記第２の測定値及び前記第３の測定値に基づいて決定される、
レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知装置。
【請求項１４】
前記レンズ鏡筒から離隔した位置から、前記集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて前記基準面の高さ方向の位置を非接触で測定する距離センサを更に含む請求項１３に記載の検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集光レンズを使用するレーザ加工装置に関し、特に、補正環を有する集光レンズを使用するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、加工対象物の内部に集光点を合わせてレーザ光を照射することにより、加工対象物の切断予定ラインに沿って加工対象物の内部に改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている。
【０００３】
レーザ加工装置では、加工対象物の内部に改質領域を生成するためには、加工対象物の厚み方向の所定位置に精密にレーザ光を集光させることが重要である。加工対象物内を透過するレーザ光には、加工対象物の上面から厚み方向の所定位置までの距離、すなわちレーザ光を集光させる位置（集光点）の深さに応じて収差が生じる。加工対象物の厚みに応じてこの収差を補正して適切な深さにレーザ光を精密に集光させる必要がある。
【０００４】
特許文献１には、集光レンズを収容するレンズ鏡筒の外周面に補正環を備えるレーザ加工装置が開示されている。この補正環は手動又は電動で回転自在に構成されている。特許文献１に開示されるレーザ加工装置では、この補正環を回転させることによりレンズ鏡筒内部にある集光レンズを構成するレンズ群の一部を光軸方向に移動させ、レーザ光の収差を補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１０７３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述したような従来のレーザ加工装置において、レンズ鏡筒が装置筐体に螺合により固定されている場合がある。この場合、レンズ鏡筒の外周面に設けられた補正環が回転操作されることにより、補正環と一緒にレンズ鏡筒も一緒に回転してレンズ鏡筒と筐体との固定に緩みが生じる場合がある。レンズ鏡筒の固定に緩みが生じた場合、集光レンズの高さ方向の位置が変化したり、集光レンズの光軸が傾いたりするためにレーザ光の集光点が一定にならない。このため、加工対象物を意図通りに加工できず、製品の加工品質不良が生じうる。
【０００７】
レンズ鏡筒の固定の緩みから生じる問題を回避するためにレンズ鏡筒の固定が緩まないように固定方法を工夫しているが、それでもレンズ鏡筒の固定が緩んでしまうことがある。従来技術では、加工品質不良が発生した際にはじめて、その状況や結果からレンズ鏡筒の固定が緩んでいることが把握されるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、補正環を有するレンズ鏡筒を備えるレーザ加工装置において、加工品質不良が発生する前にレンズ鏡筒の固定の緩みを検知可能な方法、及び、検知装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係わるレンズ鏡筒の固定の緩みを検知する方法は、ステージと、ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、回転操作可能にレンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環とを備えるレーザ加工装置におけるレンズ鏡筒の固定の緩みを検知する方法であって、レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を決定する閾値決定工程と、レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値を取得する実測値取得工程と、閾値と実測値とを比較することによりレンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定する判定工程と、を含み、閾値決定工程は、レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、補正環が第１の位置にある状態において、集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の測定値を取得する第１の測定値取得工程と、レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、補正環を第１の回転量だけ回転させて第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、第１の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を測定して第２の測定値を取得する第２の測定値取得工程と、レンズ鏡筒を固定するネジを第１の回転量だけ回転させてレンズ鏡筒の固定を緩ませ、且つ、補正環が第１の位置にある状態において、第１の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を測定して第３の測定値を取得する第３の測定値取得工程と、を含み、閾値は第１の測定値、第２の測定値及び第３の測定値に基づいて決定される。
【００１０】
第１の測定値と第２の測定値との差の絶対値は、レンズ鏡筒の固定が緩んでいない状態において、加えられた力が全て補正環を回転させるために用いられた場合の測定値の変化量を示す。第１の測定値と第３の測定値との差の絶対値は、レンズ鏡筒の固定が緩んでいない状態において、加えられた力が全てネジを緩めるために用いられた場合の測定値の変化量を示す。補正環を回転させるために加えられた力によって生じる測定値の変化量は、合理的にはこれらの絶対値で求められる範囲内に収まると予測される。
【００１１】
ここで、レンズ鏡筒の固定に緩みがあると、緩みの分だけ集光レンズとステージとの相対位置関係が変化するため、集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて集光レンズを介して得られる測定値はレンズ鏡筒の固定に緩みによる影響を受ける。そこで、補正環を回転させるために力が加えられた際に、第１の測定光を用いて得られる測定値の変化量がこの合理的な予測範囲内にない場合、集光レンズとステージとの相対位置が変化した可能性が高いため、レンズ鏡筒の固定に緩みがあると判定することができる。
【００１２】
上記の検知方法において実測値取得工程は、補正環が第１の位置にある状態において、第１の測定光を用いて集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の実測値を取得する第１の実測値取得工程と、補正環を回転させて第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、第１の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を測定して第２の実測値を取得する第２の実測値取得工程と、を更に含み、判定工程において、閾値、第１の実測値及び第２の実測値に基づいて、実測値取得工程を行う際のレンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定することが好ましい。
【００１３】
例えば、第１の実測値と第２の実測値との差の絶対値が上記の合理的範囲内であれば、実測値取得工程を行う際においてレンズ鏡筒の固定に緩みが無いと判定することができる。
【００１４】
この検知方法によれば、測定光による測定によってレンズ鏡筒の固定の緩みを検知できるため、装置の外部から固定状態を確認できない場合でも適用可能である。また、この検知方法を行うためにレーザ加工装置を稼働停止する必要はない。運用計画を変更せずに、随時にこの検知方法を行うことができる。
【００１５】
上記の検知方法は、閾値決定工程を行う前にレンズ鏡筒から離隔した位置から集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を非接触で測定して基準値を取得する基準値取得工程と、実測値取得工程を行う前に第２の測定光によって基準値と同じ値が得られる位置にステージの高さ方向の位置を調整するステージ位置調整工程と、を更に含むことが好ましい。
【００１６】
レンズ鏡筒から離隔した位置から集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて非接触で基準値は取得されるため、基準値はレンズ鏡筒の固定の緩みによる影響を受けない。この信頼性が高い基準値に基づいてステージの高さ方向の位置を精密に調整することができる。
【００１７】
上記の検知方法は、閾値決定工程を行う前に、ステージを水平方向に移動させ、基準値取得工程において第２の測定光が基準面を照射していた位置と同じ位置を、第１の測定光に照射させる第１の照射位置調整工程を更に含むことが好ましい。第１の測定光及び第２の測定光の照射位置を合わせることにより、水平方向のステージ位置の違いが測定値に影響しないようにすることができる。
【００１８】
上記の検知方法は、実測値取得工程を行う前に、ステージを水平方向に移動させ、基準値取得工程において第２の測定光が基準面を照射していた位置と同じ位置を、第１の測定光に照射させる第２の照射位置調整工程を更に含むことが好ましい。第１の測定光及び第２の測定光の照射位置を合わせることにより、水平方向のステージ位置の違いが測定値に影響しないようにすることができる。
【００１９】
上記の検知方法において、第１の測定値取得工程、第２の測定値取得工程及び第３の測定値取得工程は、レーザ加工装置の出荷前に行われることが好ましい。
【００２０】
上記の検知方法において、閾値は、第１の測定値と第２の測定値との差の絶対値である第１の閾値、及び、第１の測定値と第３の測定値との差の絶対値である第２の閾値を含むことが好ましい。
【００２１】
上記の検知方法において、判定工程は、第１の実測値と第２の実測値との差の絶対値を、第１の閾値及び第２の閾値と比較することを含むことが好ましい。
【００２２】
上記の検知方法において、ステージの高さ方向の位置は加工対象物を加工する際の高さ位置であることが好ましい。上記の検知方法において、第１の測定光及び第２の測定光は、レーザ加工装置の加工用レーザ光とは異なる波長を有することが好ましい。上記の検知方法において、第１の測定光と第２の測定光とは、互いに異なる波長を有することが好ましい。
【００２３】
上記の検知方法において、第１の測定光はレーザ加工装置で用いられるオートフォーカス光であることが好ましい。レーザ加工装置で用いられるオートフォーカス光を第１の測定光として流用することにより、本検知方法を安価に実現することができる。
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る、ステージと、ステージに対向して配置された筐体にネジを介して着脱自在に取り付けられたレンズ鏡筒と、レンズ鏡筒に収容された集光レンズと、回転操作可能にレンズ鏡筒の外周部に設けられた補正環とを備えるレーザ加工装置における、レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知装置は、レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を決定する閾値決定部と、レンズ鏡筒の固定の緩みがあるか否かを判定するための実測値を取得する実測値取得部と、閾値と実測値とを比較することによりレンズ鏡筒の固定に緩みがあるか否かを判定する判定部と、を備え、閾値決定部は、レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、補正環が第１の位置にある状態において、集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて集光レンズを介して基準面の高さ方向の位置を測定して第１の測定値を取得する第１の測定値取得部と、レンズ鏡筒の固定に緩みが無く、且つ、補正環を第１の回転量だけ回転させて第１の位置から第２の位置に移動させた状態において、第１の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を測定して第２の測定値を取得する第２の測定値取得部と、レンズ鏡筒を固定するネジを第１の回転量だけ回転させてレンズ鏡筒の固定を緩ませ、且つ、補正環が第１の位置にある状態において、第１の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を測定して第３の測定値を取得する第３の測定値取得部とを備え、閾値は第１の測定値、第２の測定値及び第３の測定値に基づいて決定される。
【００２５】
第１の測定値と第２の測定値との差の絶対値は、レンズ鏡筒の固定が緩んでいない状態において、加えられた力が全て補正環を回転させるために用いられた場合の測定値の変化量を示す。第１の測定値と第３の測定値との差の絶対値は、レンズ鏡筒の固定が緩んでいない状態において、加えられた力が全てネジを緩めるために用いられた場合の測定値の変化量を示す。補正環を回転させるために加えられた力によって生じる測定値の変化量は、合理的にはこれらの絶対値で求められる範囲内に収まると予測される。
【００２６】
ここで、レンズ鏡筒の固定に緩みがあると、緩みの分だけ集光レンズとステージとの相対位置が変化するため、集光レンズの光軸と同軸である第１の測定光を用いて集光レンズを介して得られる測定値はレンズ鏡筒の固定に緩みによる影響を受ける。補正環を回転させるために力が加えられた際に、第１の測定光を用いて得られる測定値の変化量がこの合理的な予測範囲内にない場合、集光レンズとステージとの相対位置が変化した可能性が高いため、レンズ鏡筒の固定に緩みがあると判定することができる。
【００２７】
上記検知装置は、レンズ鏡筒から離隔した位置から、集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いて基準面の高さ方向の位置を非接触で測定する距離センサを更に含むことが好ましい。
【００２８】
レンズ鏡筒から離隔した位置から、集光レンズの光軸とは異なる光軸を有する第２の測定光を用いるため、距離センサで得られた測定値はレンズ鏡筒の固定の緩みによる影響を受けない。この信頼性が高い基準値に基づいてステージの高さ方向の位置を精密に調整することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、補正環を有するレンズ鏡筒を備えるレーザ加工装置において、加工品質不良が発生する前にレンズ鏡筒の固定の緩みを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】レーザ加工装置の概略構成図
【図２】ウェーハの内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図
【図３】レーザ加工装置の制御装置の構成を示すブロック図
【図４】レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知装置の概略構成図
【図５】補正環及びアーム駆動機構の近傍の構成の説明図
【図６】補正環の回転量の説明図
【図７】補正環を回転させるための力がレンズ鏡筒の固定に影響した場合における集光レンズの位置の変化を説明する図
【図８】レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する処理の流れを示すフローチャート
【図９】レンズ鏡筒の固定の緩みを検知する処理の流れを示すフローチャート
【図１０】レンズ鏡筒の固定の緩みとＡＦ信号値との関係を示す図
【図１１】レンズ鏡筒の固定の緩みを検知した結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。以下の説明において、例として加工対象物（ワーク）をウェーハとするが、加工対象物を限定する趣旨ではない。
【００３２】
まず、レーザ加工装置の構成の一例について説明する。図１に示すレーザ加工装置１０は、ウェーハ１２を移動させるステージ１４と、ウェーハ１２に加工用レーザ光Ｌ１を照射するレーザ加工部２０と、レーザ加工装置１０の各部を制御する制御装置５０とを備える。
【００３３】
ステージ１４は、ＸＹＺθ方向に移動可能に構成され、ウェーハ１２を不図示のチャックにより吸着保持する。ウェーハ１２は、デバイス面である表面１２ａを保護するために、片面に粘着剤を有するバックグラインドテープ（ＢＧテープ）（不図示）が貼り付けられる。そして、ウェーハ１２は、裏面１２ｂ（デバイス面とは反対側の面）が上向きとなるようにステージ１４上に載置される。なお、ウェーハ１２の裏面１２ｂにダイシングテープを張り付けて、ウェーハ１２の表面１２ａ（デバイス面）が上向きとなるようにして、ウェーハ１２をステージ１４上に載置してもよい。
【００３４】
なお、図１に示す例では、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の３軸は互いに直交し、このうちＸ軸方向及びＹ軸方向は水平方向であり、Ｚ軸方向は鉛直方向である。またθ方向は、鉛直方向軸（Ｚ軸）を回転軸とする回転方向である。
【００３５】
レーザ加工部２０は、ウェーハ１２に対向する位置に配置されている。レーザ加工部２０は、ウェーハ１２の内部に改質領域を形成するための加工用レーザ光Ｌ１をウェーハ１２に対して照射する。
【００３６】
レーザ加工部２０は、レーザ光源２１と、ダイクロイックミラー２３と、集光レンズ２４と、アクチュエータ２５と、ＡＦ装置（オートフォーカス装置）３０とを備える。なお、図示を省略したが、レーザ加工部２０は、ウェーハ１２とのアライメントを行うためのアライメント光学系を備えている。
【００３７】
レーザ光源２１は、ウェーハ１２の内部に改質領域を形成するための加工用レーザ光Ｌ１を出射する。
【００３８】
ダイクロイックミラー２３は、加工用レーザ光Ｌ１を透過し、かつ後述するＡＦ装置３０から出射される検出用レーザ光Ｌ２を反射する。なお、本実施形態においては、ダイクロイックミラー２３によって、検出用レーザ光Ｌ２の光軸と加工用レーザ光Ｌ１の光軸とを同軸にして出射する構成となっている。
【００３９】
レーザ光源２１から出射された加工用レーザ光Ｌ１は、ダイクロイックミラー２３を通過した後、集光レンズ２４によりウェーハ１２の内部に集光される。加工用レーザ光Ｌ１の集光点の位置（焦点位置）は、アクチュエータ２５によって集光レンズ２４をＺ方向に微小移動させることにより調節される。
【００４０】
図２は、ウェーハ１２の内部の集光点近傍に形成される改質領域を説明する概念図である。図２の符号２ａは、ウェーハ１２の内部に入射された加工用レーザ光Ｌ１が集光点に改質領域Ｐを形成した状態を示し、図２の符号２ｂは断続するパルス状の加工用レーザ光Ｌ１の下でウェーハ１２が水平方向に移動され、不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…が並んで形成された状態を表している。図２の符号２ｃは、ウェーハ１２の内部に改質領域Ｐが多層に形成された状態を示している。
【００４１】
図２の符号２ａに示すように、ウェーハ１２の裏面１２ｂ（レーザ光照射面）から入射した加工用レーザ光Ｌ１の集光点がウェーハ１２の厚み方向の内部に設定されていると、ウェーハ１２の裏面１２ｂを透過した加工用レーザ光Ｌ１は、ウェーハ１２の内部の集光点でエネルギーが集中し、ウェーハ１２の内部の集光点近傍に改質領域Ｐが形成される。図２の符号２ｂに示すように、断続するパルス状の加工用レーザ光Ｌ１をウェーハ１２に照射して複数の改質領域Ｐ、Ｐ、…を分割予定ラインに沿って形成することで、ウェーハ１２は分子間力のバランスが崩れ、改質領域Ｐ、Ｐ、…を起点として自然に分割するか、或いは僅かな外力を加えることによって分割される。
【００４２】
また、厚さの厚いウェーハ１２の場合は、改質領域Ｐの層が１層では分割できないので、図２の符号２ｃに示すように、ウェーハ１２の厚み方向に加工用レーザ光Ｌ１の集光点を移動し、改質領域Ｐを多層に形成させて分割する。
【００４３】
なお、図２に示した例では、断続するパルス状の加工用レーザ光Ｌ１で不連続な改質領域Ｐ、Ｐ、…を形成した状態を示したが、加工用レーザ光Ｌ１の連続波の下で連続的な改質領域Ｐを形成するようにしてもよい。不連続の改質領域Ｐを形成した場合は、連続した改質領域Ｐを形成した場合に比べて分割され難いので、ウェーハ１２の厚さや搬送中の安全等の状況によって、加工用レーザ光Ｌ１の連続波を用いるか、断続波を用いるかが適宜選択される。
【００４４】
ＡＦ装置３０は、ウェーハ１２の裏面１２ｂ（レーザ光照射面）のＺ方向（ウェーハ１２の厚み方向）の位置に関する位置情報を検出するための検出用レーザ光Ｌ２を出射し、ウェーハ１２の裏面１２ｂで反射した検出用レーザ光Ｌ２の反射光を受光し、その受光した反射光に基づいて、ウェーハ１２の裏面１２ｂの基準位置からのＺ方向の変位を検出する。
【００４５】
ＡＦ装置３０は、検出用レーザ光Ｌ２を出射する検出用光源部（不図示）を備える。検出用レーザ光Ｌ２は、加工用レーザ光Ｌ１とは異なる波長であってウェーハ１２の裏面１２ｂ（レーザ光照射面）で反射可能な波長を有する。
【００４６】
ＡＦ装置３０から出射された検出用レーザ光Ｌ２は、ダイクロイックミラー２３で反射され、集光レンズ２４により集光されてウェーハ１２の裏面１２ｂに照射される。ウェーハ１２の裏面１２ｂで反射された検出用レーザ光Ｌ２の反射光は、集光レンズ２４を経由してダイクロイックミラー２３で反射され、ＡＦ装置３０に設けられる光検出器（不図示）の受光面で受光される。そして、光検出器により受光した反射光の分布と光量が検出される。
【００４７】
ここで、ウェーハ１２の裏面１２ｂで反射された検出用レーザ光Ｌ２の反射光の分布と光量は、集光レンズ２４からウェーハ１２までの距離、すなわち、ウェーハ１２の裏面１２ｂの変位に応じて変化する。ＡＦ装置３０は、この性質を利用して、ウェーハ１２の裏面１２ｂで反射された検出用レーザ光Ｌ２の反射光の分布と光量の変化に基づいてウェーハ１２の裏面１２ｂの位置を求める。なお、ＡＦ装置３０におけるウェーハ１２の裏面１２ｂの位置の測定方法としては、例えば、非点収差方式、ナイフエッジ方式などを用いることができる。これらの方式については公知であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４８】
上述のようなＡＦ装置３０によるウェーハ１２の裏面１２ｂの位置の測定は、所定の分割予定ライン上で連続的に行われる。これにより、分割予定ラインに沿ってウェーハ１２の内部に改質領域Ｐを形成する際に、ＡＦ装置３０の測定結果に基づいて加工用レーザ光Ｌ１の集光位置をリアルタイムで制御することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施形態では、レーザ加工部２０内にＡＦ装置３０が設けられており、検出用レーザ光Ｌ２の光軸をダイクロイックミラー２３により加工用レーザ光Ｌ１の光軸と同軸にして出射する構成となっているが、この構成に限らない。例えば、ＡＦ装置３０がレーザ加工部２０とは独立して隣接した位置に設けられていてもよい。
【００５０】
制御装置５０は、例えばパーソナルコンピュータやマイクロコンピュータなどの汎用のコンピュータによって実現されるものである。
【００５１】
制御装置５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェース等を備えている。制御装置５０では、ＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムがＲＡＭに展開され、ＲＡＭに展開されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、図３に示した制御装置５０内の各部の機能が実現され、入出力インターフェースを介して各種の演算処理や制御処理が実行される。
【００５２】
図３は、制御装置５０の構成を示したブロック図である。図３に示すように、制御装置５０は、主制御部５２と、ステージ制御部５４と、レーザ制御部５６と、アクチュエータ制御部５８として機能する。
【００５３】
主制御部５２は、制御装置５０を構成する各部、すなわち、ステージ制御部５４、レーザ制御部５６、及びアクチュエータ制御部５８を統括的に制御する。
【００５４】
ステージ制御部５４は、ステージ１４の移動（回転を含む）を制御する制御信号をステージ１４に出力する。
【００５５】
レーザ制御部５６は、加工用レーザ光Ｌ１の出射を制御する部分であり、加工用レーザ光Ｌ１の波長、パルス幅、強度、出射タイミング、及び繰り返し周波数などを制御する制御信号をレーザ光源２１に出力する。
【００５６】
アクチュエータ制御部５８は、ＡＦ装置３０から出力されたウェーハ１２の裏面１２ｂの位置の検出結果に基づいて、アクチュエータ２５の駆動を制御する制御信号をアクチュエータ２５に出力する。
【００５７】
次に、以上のように構成されたレーザ加工装置１０の動作について説明する。
【００５８】
レーザ加工装置１０では、まず、ステージ１４上にウェーハ１２を載置し、ステージ１４を移動させてウェーハ１２の内部に加工用レーザ光の集光点を合わせる。このステージ１４の初期位置は、ウェーハ１２の厚さや屈折率、集光レンズ２４の開口数等に基づいて決定される。
【００５９】
続いて、レーザ加工部２０から加工用レーザ光Ｌ１を出射するとともに、ＡＦ装置３０から検出用レーザ光Ｌ２を出射し、集光レンズ２４により集光された加工用レーザ光Ｌ１及び検出用レーザ光Ｌ２がウェーハ１２の分割予定ライン上をスキャンするようにステージ１４を移動させる。
【００６０】
これにより、ウェーハ１２の内部には改質領域Ｐが形成される。また、改質領域Ｐが形成されると、改質領域Ｐを起点としてウェーハ１２の厚さ方向に亀裂が発生する。この亀裂に沿ってウェーハ１２は分割される。
【００６１】
また、ウェーハ１２の内部に改質領域Ｐを形成する際、ＡＦ装置３０の光検出器（不図示）により検出用レーザ光Ｌ２の反射光が検出され、加工用レーザ光Ｌ１の集光点の位置がウェーハ１２の裏面１２ｂから常に一定の深さとなるようにアクチュエータ２５がアクチュエータ制御部５８によってフィードバック制御されて、集光レンズ２４の位置がＺ方向（加工用レーザ光Ｌ１の光軸方向）に微調整される。したがって、ウェーハ１２の厚みばらつきがあっても、ウェーハ１２の裏面１２ｂから一定の深さの位置に改質領域Ｐを形成することができる。
【００６２】
なお、本実施形態では、ウェーハ１２の裏面１２ｂで反射された検出用レーザ光Ｌ２の反射光を利用して、ウェーハ１２の裏面１２ｂの位置を基準として加工用レーザ光Ｌ１の集光点の位置を制御しているが、これに限らない。例えば、ウェーハ１２の表面１２ａで反射された検出用レーザ光Ｌ２の反射光を利用して、ウェーハ１２の表面１２ａの位置を基準として加工用レーザ光Ｌ１の集光点の位置を制御してもよい。
【００６３】
集光レンズ２４はレンズ鏡筒３１に収容されており、レンズ鏡筒３１の外周面には補正環２６が設けられている。この補正環２６は回転自在（回転操作可能）に構成されており、補正環２６を回転させることにより収差を補正する。
【００６４】
次に、本発明の特徴であるレンズ鏡筒の固定の緩みを検知する検知装置の構成について図４を参照して説明する。図４は、図１に示すレーザ加工装置１０に、本発明に係わる緩み検知装置を適用した場合の構成を示す。図４においてレーザ加工装置１０と重複する構成要素に同じ参照符号を付している。検知装置はレーザ加工装置１０の構成の多くを流用することができるため、比較的安価に実現可能である。図４において、検知装置に特に関係する構成は、ＡＦ装置３０、距離センサ４０、及び制御装置５０である。
【００６５】
集光レンズ２４はレンズ鏡筒３１に収容される。レンズ鏡筒３１は、集光レンズ２４がステージ１４に対向するように着脱自在に配置される。レンズ鏡筒３１はネジ部２８を備えており、レンズ鏡筒３１は、所定の締め付けトルクでネジ部２８により筐体１１に固定される。
【００６６】
以下の説明において、検知装置はステージ１４上のウェーハ１２（基準面）のＺ軸方向の位置を測定することによりレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知するとして説明する。この場合、ウェーハ１２として検査用のダミーウェーハ（テストウェーハ）を使用する。なお、製品用のウェーハを用いてもよい。以下、これらを総称してウェーハ１２という。当然ながら、ウェーハ１２の代わりにステージ１４（基準面）のＺ軸方向の位置を測定することにより固定の緩みを検知することも可能である。
【００６７】
レンズ鏡筒３１の外周面上には補正環２６が設けられている。レンズ鏡筒３１の近傍には、補正環レバー３２及びアーム２７を介して補正環２６を回転操作するアーム駆動機構２９が設けられている。アーム駆動機構２９として例えば電動シリンダが挙げられる。補正環２６及びアーム駆動機構２９の近傍の構成については後述する。
【００６８】
距離センサ４０はレンズ鏡筒３１から離隔した位置に配置される。距離センサ４０はステージ１４上のウェーハ１２に測定光（第２の測定光）を出射し、ウェーハ１２で反射された測定光を受光し、その反射された測定光に基づいてウェーハ１２のＺ軸方向の位置を非接触で測定する。この測定光の光軸はレーザ加工部２０の加工用レーザ光Ｌ１の光軸とは異なる。この構成により、距離センサ４０による測定結果はレンズ鏡筒３１の固定の緩みから影響を受けない。
【００６９】
距離センサ４０は、ステージ１４に対向するように筐体１１に着脱不能に固定される。着脱不能な固定形式の例として接着剤を用いた固着が挙げられる。距離センサ４０と筐体１１とを螺合したうえで接着剤で固定してもよい。なお、距離センサ４０は、レンズ鏡筒３１から離隔した位置から非接触で測定可能であればよいため、必ずしも筐体１１に固定される必要はない。
【００７０】
ＡＦ装置３０（第１の測定値取得部、第２の測定値取得部、第３の測定値取得部）は、集光レンズ２４を介してＡＦ光（オートフォーカス光）（第１の測定光）をステージ１４上のウェーハ１２に出射し、ウェーハ１２で反射されたＡＦ光を受光し、その反射されたＡＦ光に基づいてウェーハ１２のＺ軸方向の高さを測定する。図１に示すレーザ加工装置１０のように、レーザ加工装置１０に備えられるＡＦ装置３０の検出用レーザ光Ｌ２の光軸がレーザ加工部２０の加工用レーザ光Ｌ１の光軸と同軸となっている場合、ＡＦ装置３０をレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知するために用いることができる。以下、レーザ加工装置１０のＡＦ装置３０をレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知するためにも用いるとし、検出用レーザ光Ｌ２をウェーハ１２のＺ軸方向の高さを測定するＡＦ光として用いるとして説明する。
【００７１】
制御装置５０はレーザ加工装置１０に関する各制御部に加え、更に、ＡＦ装置制御部３４、アーム駆動制御部３５、距離センサ制御部３６、判定部３７、及びステージ制御部５４としても機能する。主制御部５２は、制御装置５０を構成する各部を統括的に制御する。
【００７２】
ＡＦ装置制御部３４は、ＡＦ装置３０からのＡＦ光の出射を制御する。距離センサ制御部３６は、距離センサ４０からの測定光の出射を制御する。ＡＦ装置３０のＡＦ光及び距離センサ４０の測定光は、レーザ加工部２０の加工用レーザ光Ｌ１とは異なる波長を有し、ＡＦ装置３０のＡＦ光と距離センサ４０の測定光とは互いに異なる波長を有する。
【００７３】
メモリ５１は制御装置５０に備えられたＲＯＭ又はＲＡＭであり、ＡＦ装置３０が取得したＡＦ信号値及び距離センサ４０が取得した測定値、及びレンズ鏡筒３１に固定の緩みがあるか否かを判定するための閾値を記憶する。
【００７４】
判定部３７は、メモリ５１に保存された各種数値を用いてレンズ鏡筒３１に固定の緩みがあるか否かを判定する。
【００７５】
次に、図５を用いて補正環２６及びアーム駆動機構２９の近傍の構成について説明する。図５において、符号５ａは補正環２６及びアーム駆動機構２９の周辺の各部の構成及び配置関係を正面図で示し、符号５ｂは底面図で示している。なお、図５ではアーム駆動機構２９及び距離センサ４０は筐体１１に固定されているが、筐体１１以外に固定されていてもよい。
【００７６】
図５に示すように、集光レンズ２４は円筒状のレンズ鏡筒３１に収容されており、レンズ鏡筒３１と距離センサ４０とは互いに離隔した位置に配置されている。レンズ鏡筒３１はネジ部２８によって筐体１１に固定されている（螺合している）。レンズ鏡筒３１の外周面には環状の補正環２６が設けられている。補正環２６の外周面には補正環レバー３２が設けられている。補正環レバー３２は、レンズ鏡筒３１の中心から見て径方向に外側に延びる棒状のレバー部３３を有する。
【００７７】
アーム２７は２辺で構成された略Ｌ字型を有する。アーム２７を構成する２辺のうち１辺はＹ軸方向に延び、他の１辺はＸ軸方向に延びる。アーム２７のＸ軸方向に延びる辺の先端部には、レンズ鏡筒３１に向かってＹ軸方向に突出する２つの突出部が設けられている。２つの突出部は互いに離隔してアーム２７上に配置されている。２つの突出部の間隙（ギャップ）には補正環レバー３２のレバー部３３が遊嵌する。アーム２７のＹ軸方向に延びる辺はアーム駆動機構２９に結合される。
【００７８】
アーム駆動機構２９はＸ軸方向に沿った駆動力を発生する駆動機構である。アーム駆動機構２９からアーム２７のＹ軸方向に延びる辺に対してＸ軸方向に駆動する力が加えられると、アーム２７がＸ軸方向に移動する。すると、アーム２７上の２つの突出部のいずれか１つに押されて、レバー部３３が駆動される。レバー部３３が駆動されると、補正環レバー３２の本体と一緒に補正環２６が回転操作される。ここで、回転操作によりレバー部３３とアーム２７との相対位置はＸＹ軸方向に変化するため、この変化に対応できるように（変化を許容できるように）、アーム２７に設けられた２つの突出部の間隙はレバー部３３に対して十分な大きさを有する。
【００７９】
次に、図６を用いて補正環２６の回転量について説明する。図６は補正環レバー３２の近傍の概要を示す正面図及び底面図である。底面図において、補正環２６が原点位置にある場合のレバー部３３を点線で示し、補正環２６がウェーハ１２の加工時の位置にある場合のレバー部３３を実線で示す。レバー部３３に加えられた力が補正環２６の回転だけに作用する場合、レバー部３３の回転量と補正環２６の回転量とは一致する。
【００８０】
次に、図７を用いて補正環２６を回転するために加えられた力が筐体１１とレンズ鏡筒３１との固定を緩める力として作用した場合における、集光レンズ２４とステージ１４との相対位置の変化について説明する。図７の符号７ａに示すように、レンズ鏡筒３１はネジ部２８を有しており、ネジ部２８によりレンズ鏡筒３１は筐体１１の下面に螺合している。
【００８１】
図７の符号７ｂは符号７ａに示すネジ部２８を拡大した図である。符号７ｂに示すように、ネジ部２８には複数のネジ山が形成されており、隣り合う２つのネジ山の間隔がピッチである。符号７ｂにおいて１ピッチを矢印で示す。ネジ部２８が３６０°回転した場合、Ｚ軸方向に１ピッチ分だけ集光レンズ２４が下方に移動する。補正環２６を回転させるために加えられた力が補正環２６の回転に全く作用せずにネジ部２８の回転だけに作用した場合、集光レンズ２４がＺ軸方向下方に移動する量ΔＺは以下のように算出される。
【００８２】
ΔＺ＝Ｐ×θ／３６０
ここで、Ｐがピッチ（単位：ｍｍ）を示し、θが回転量（単位：°）を示す。
【００８３】
なお、ネジ部２８のピッチがリードと一致しない場合、上の式においてピッチの代わりにリードを使用する。
【００８４】
このように、レンズ鏡筒３１の固定が緩むと、集光レンズ２４とステージ１４との相対位置が所望の位置から変化する。図１に示す加工用レーザＬ１と検出用レーザＬ２（ＡＦ装置３０のＡＦ光）とが同軸である場合、集光レンズ２４を介して出射されるＡＦ光を用いるＡＦ装置３０による測定値（ＡＦ装置３０から出力される出力値、以下、ＡＦ信号値と称する）はこの集光レンズ２４の位置の変化により影響を受ける。
【００８５】
本実施形態では、予め、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでいない状態で集光レンズ２４を所定の位置関係に調整した後、補正環２６及びネジ部２８を回転してＡＦ信号値を取得する。これにより、補正環２６の回転量から予測されるＡＦ信号値の変化量についての情報が得られる。その後、例えば、レーザ加工装置１０の運用時に補正環２６を回転させた状態で得られたＡＦ信号値と、予め得ておいた情報から予測されるＡＦ信号値の変化量とを比較することにより、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでいるか否か判定することができる。そのため、加工品質不良が発生する前にレンズ鏡筒３１の固定が緩みを検出することができる。
【００８６】
次に、図８及び図９を用いてレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知する方法について具体的に説明する。図８及び図９は、緩み検知方法の処理の流れを示すフローチャートである。まず、緩み検知に先立って、レンズ鏡筒３１を筐体１１に緩みが無いように固定する。更に、レンズ鏡筒３１から離隔した位置に距離センサ４０を筐体１１に固定（固着）する。ここで、上述のように、距離センサ４０の固定はレンズ鏡筒３１よりも緩みにくい方式による固定、例えば接着剤を用いた固定であることが好ましい。
【００８７】
ステージ１４上にウェーハ１２を置いた状態で、測定光を用いて距離センサ４０により計測しながら集光レンズ２４とウェーハ１２との距離が所定の距離になるようにステージ１４をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０は基準値取得工程に対応する。この際のステージ１４の位置は、レーザ加工装置１０の運用時においてウェーハ１２を加工する際の位置（加工位置）でもよい。
【００８８】
続いて、ステップＳ１０において距離センサ４０の測定光が照射していたＸＹ座標位置をＡＦ装置３０のＡＦ光が照射するようにステージ１４をＸＹ軸方向（水平方向）に移動させる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は第１の照射位置調整工程に対応する。
【００８９】
ステップＳ１２の後、アーム駆動機構２９によって補正環２６を原点位置（第１の位置）に設定する。その状態でＡＦ装置３０によってウェーハ１２のＺ軸方向の位置を測定し、得られたＡＦ信号値ｈ０（第１の測定値）をメモリ５１に保存する（ステップＳ１４）。ステップＳ１２は第１の測定値取得工程に対応する。
【００９０】
ステップＳ１４の後、アーム駆動機構２９によって、ウェーハ１２を加工する際の位置に補正環２６を設定する。その状態でＡＦ装置３０によってウェーハ１２のＺ軸方向の位置を測定し、得られたＡＦ信号値ｈ１（第２の測定値）をメモリ５１に保存する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６は第２の測定値取得工程に対応する。
【００９１】
更に、ＡＦ信号値ｈ０とｈ１との差の絶対値Δｈ１（第１の閾値）を算出してメモリ５１に保存する（ステップＳ１８）。
【００９２】
ステップＳ１８の後、補正環２６を原点位置からウェーハ１２を加工する際の位置（第２の位置）まで回転させた場合の補正環２６の回転量（第１の回転量）を算出し、この回転量分だけネジ部２８を回転させてレンズ鏡筒３１の固定を緩ませる。その状態でウェーハ１２のＺ軸方向の位置を測定し、得られたＡＦ信号値ｈ２（第３の測定値）をレンズ鏡筒３１に保存する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０は第３の測定値取得工程に対応する。
【００９３】
更に、ＡＦ信号値ｈ０とｈ２との差の絶対値Δｈ２（第２の閾値）を算出してメモリ５１に保存する（ステップＳ２２）。ステップＳ１２からステップＳ２２は閾値決定工程に対応する。
【００９４】
ステップＳ２２の後、ネジ部２８を締めて、緩みが無いようにレンズ鏡筒３１を固定し直す（ステップＳ２４）。
【００９５】
多くの場合、ステップＳ１０からステップＳ２４までの処理はレーザ加工装置１０の運用前に製造者側で行われる。以下のステップＳ２６以降の処理は、多くの場合、レーザ加工装置１０の出荷後に、レンズ鏡筒３１の固定に緩みがあるか否かが不明な状態において、緩みを検知するためにレーザ加工装置１０を使用するユーザ側で行われる。例えば、ステップＳ２６以降の処理はレーザ加工装置１０の運用を開始する際に行われてもよいし、運用開始後、レーザ加工装置１０の稼働中に行われてもよい。
【００９６】
まず、ステージ１４上にウェーハ１２を置いた状態で、距離センサ４０でウェーハ１２のＺ軸方向の位置を計測しながら集光レンズ２４とウェーハ１２との距離が所定の距離になるようにステージ１４をＺ軸方向に移動させる（ステップＳ２６）。この際のステージ１４の位置はステップＳ１０と同じとする。
【００９７】
ステップＳ２６の後、ステップＳ２６において距離センサ４０の測定光が照射していたＸＹ座標位置をＡＦ装置３０のＡＦ光が照射するようにステージ１４をＸＹ軸方向（水平方向）に移動させる（ステップＳ２８）。ステップＳ２８は第２の照射位置調整工程に対応する。
【００９８】
ステップＳ２８の後、アーム駆動機構２９によって補正環２６を原点位置に設定する。その状態でＡＦ装置３０によってウェーハ１２のＺ軸方向の位置を測定し、得られたＡＦ信号値Ｕｈ０（第１の実測値）をメモリ５１に保存する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０は第１の実測値取得工程に対応する。
【００９９】
ステップＳ３０の後、アーム駆動機構２９によって、ウェーハ１２を加工する際の位置に補正環２６を設定する。その状態でＡＦ装置３０によってウェーハ１２のＺ軸方向の位置を測定し、得られたＡＦ信号値Ｕｈ１（第２の実測値）をメモリ５１に保存する（ステップＳ３２）。ステップＳ３２は第２の実測値取得工程に対応する。更に、ＡＦ信号値Ｕｈ０とＵｈ１との差の絶対値ΔＵｈ１を算出してメモリ５１に保存する（ステップＳ３４）。
【０１００】
ステップＳ３４の後、ΔＵｈ１がΔｈ１とΔｈ２との間にあるか否か判定する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６の判定でＹｅｓである場合、レンズ鏡筒３１の固定に緩みがある可能性が高いことを示す出力を行い（ステップＳ３８）、処理を終了する。ステップＳ３８は判定工程に対応する。出力の例として、不具合を知らせるランプ（不図示）を点灯させたり、表示画面（不図示）に警告を表示したり、スピーカ(不図示）に警告音を出させたりする。
【０１０１】
ステップＳ３６の判定でＮｏである場合、必要に応じて異常がない旨を出力し（不図示）、処理を終了する。
【０１０２】
このように、本実施形態によれば、ＡＦ信号値からレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知することができる。また、この方法によれば、レーザ加工装置１０の外部からレンズ鏡筒３１の固定状態を確認する必要はないため、レーザ加工装置１０の外装によってレンズ鏡筒３１が覆われている場合であっても、レンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知することができる。また、検知のために行う処理はＡＦ信号値を取得することだけであるため、レーザ加工装置１０を稼働停止させずに、固定の緩みを検知することができる。
【０１０３】
以下、図１０を用いてレンズ鏡筒の固定の緩みとＡＦ信号値との関係について説明する。ステップＳ１４において、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでおらず、且つ、補正環２６が原点位置にある状態でＡＦ信号値ｈ０が取得される。ステップＳ１６において、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでおらず、且つ、補正環２６が原点位置からウェーハ１２を加工する際の位置にまで回転量θ分だけ回転された状態で、ＡＦ信号値ｈ１が取得される。ステップＳ１６の状態では、補正環２６による収差補正に相当する分だけＡＦ信号値ｈ１はＡＦ信号値ｈ０と異なる。ＡＦ信号値ｈ１とＡＦ信号値ｈ０との差の絶対値がΔｈ１である。
【０１０４】
ステップＳ２０において、補正環２６が原点位置にあり、且つ、レンズ鏡筒３１のネジ部２８が回転量θ（ステップＳ１６での補正環２６の回転量と同じ）分だけ緩んだ状態で、ＡＦ信号値ｈ２が取得される。ステップＳ２０の状態では、補正環２６は回転操作されないが、レンズ鏡筒３１の緩みの分だけ集光レンズ２４とウェーハ１２との距離が短くなるため、ステップＳ１０の際の位置から集光点は移動する。そのため、ＡＦ信号値ｈ２はＡＦ信号値ｈ０と異なる。ＡＦ信号値ｈ２とＡＦ信号値ｈ０との差の絶対値がΔｈ２である。
【０１０５】
続いて、例えば、レーザ加工装置１０の運用の際（あるいはレーザ加工装置１０の稼働の際）に、ステップＳ３０において補正環２６が原点位置にある状態でＡＦ信号値Ｕｈ０が取得される。更に、ステップＳ３２において補正環２６がウェーハ１２を加工する際の位置にまで回転された状態でＡＦ信号値Ｕｈ１が取得される。ＡＦ信号値Ｕｈ１はＡＦ信号値Ｕｈ０と異なる。ＡＦ信号値Ｕｈ１とＡＦ信号値Ｕｈ０との差の絶対値がΔＵｈ１である。
【０１０６】
Δｈ１は、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでいない状態において、加えられた力が全て補正環２６を回転させるために用いられた場合のＡＦ信号値の変化量である。Δｈ２は、加えられた力が全てネジ部２８を緩める（回転させる）ために用いられた場合のＡＦ信号値の変化量である。
【０１０７】
ここで、Δｈ１とΔｈ２との大小関係は一様でない。Δｈ１がΔｈ２より大きいこともありうるし、Δｈ２がΔｈ１より大きいこともありうる。しかし、いずれの場合であっても、補正環２６を回転させるために加えられた力によって生じるＡＦ信号値の変化量はΔｈ１とΔｈ２とで予測される範囲内にあると考えられる。そこで、変化量Δｈ１とΔｈ２とのうち小さい方をＡとし、大きい方をＢとすると、ΔＵｈ１がＡとＢとの間にある場合、つまり、Ａ＜ΔＵｈ１＜Ｂが成立する場合、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでいる可能性が高いと判定する。
【０１０８】
以下、レンズ鏡筒の固定の緩みの有無の判定の原理について図１１を用いてより詳しく説明する。図１１はＡＦ信号値ｈ０、ｈ１及びｈ０、ＡＦ信号値の変化量Δｈ１及びΔｈ２の関係を示す。まず、レバー部３３に力を加えて補正環２６を回転させた状態で得られるＡＦ信号値は以下の式（１）により算出することができる。
【０１０９】
ＡＦ信号値  ＝  ｈ０  ＋  ｔ・Δｈ１  ＋（１−ｔ）・Δｈ２  ・・・式（１）
式（１）において、定数ｔは０≦ｔ≦１である。ｔ＝１である場合は、補正環２６を回転させるために加えた力が理想通りに全て補正環２６を回転させるために作用して、所望の位置まで補正環２６が回転されることを表す。ｔ＝０である場合は、補正環２６を回転させるために加えた力が全てレンズ鏡筒３１のネジ部２８を緩める力として作用して、補正環２６は全く回転されずにレンズ鏡筒３１の固定が緩んでいることを表す。０＜ｔ＜１である場合は、補正環２６を回転させるために加えた力の一部が補正環２６を回転させるために作用し、残りの力がネジ部２８を緩める力として作用することを表す。
【０１１０】
定数ｔは、以下のように算出することができる。まず、補正環２６を回転させるために加えた力が理想通りに全て補正環２６を回転させるために作用した場合における補正環２６の目標回転量（単位°）をθＴＡＲＧＥＴとする。実際に補正環２６が回転した回転量（単位°）をθＲＥＡＬとする。定数ｔはθＲＥＡＬをθＴＡＲＧＥＴで割算することにより得ることができる。つまり、ｔ＝θＲＥＡＬ／θＴＡＲＧＥＴで算出される。
【０１１１】
上記のように、ｈ０、Δｈ１及びΔｈ２はレーザ加工装置１０の運用前に製造者側で取得される。ここで、Δｈ１とΔｈ２との大小関係は一様でない。Δｈ１とΔｈ２との大小関係に応じて、レーザ加工装置１０の運用時や稼働時に取得したＡＦ信号値（上記の式（１）参照）が以下の式（２）又は式（３）を満たすか否かを判定することにより、レンズ鏡筒３１の固定の緩みの有無を判定することができる。なお、Δｈ１＜Δｈ２の場合は式（２）を用いて判定し、Δｈ１＞Δｈ２の場合は式（３）を用いて判定する。
【０１１２】
（ｈ０＋Δｈ１）  ＜  （ＡＦ信号値）  ≦  （ｈ０＋Δｈ２）  ・・・式（２）
（ｈ０＋Δｈ２）  ≦  （ＡＦ信号値）  ＜  （ｈ０＋Δｈ１）  ・・・式（３）
上記の原理に基づいて、本実施形態では、予め製造者側においてレンズ鏡筒３１の固定の緩みから影響を受けない距離センサ４０を用いてウェーハ１２（又はステージ１４）のＺ軸方向の位置を精密に測定したうえで、以下の３つのＡＦ信号値を取得する。
【０１１３】
・レンズ鏡筒３１の緩みが無く、且つ、補正環２６が原点位置にある場合のＡＦ信号値ｈ０
・レンズ鏡筒３１の緩みが無く、且つ、補正環２６を回転させるために加えた力が理想通りに全て補正環２６を回転させるために作用した（ｔ＝１である）場合のＡＦ信号値ｈ１
・補正環２６が原点位置にあり、且つ、補正環２６を回転させるために加えた力が全てレンズ鏡筒３１のネジ部２８を緩める力として作用した（ｔ＝０である）場合のＡＦ信号値ｈ２
そして、ＡＦ信号値ｈ０、ＡＦ信号値ｈ１、及びＡＦ信号値ｈ２に基づいた閾値範囲に基づいて、レーザ加工装置１０を運用する際、又はレーザ加工装置１０の稼働中に随時、レンズ鏡筒３１の固定が緩んでいるか否かを検知することができる。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態に係わる検知方法及び検知装置によれば、レーザ加工装置１０の外部からレンズ鏡筒３１の固定状態を確認できない場合でも、レンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知できる。
【０１１５】
また、ＡＦ光を用いた測定によってレンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知することができるため、レーザ加工装置１０を稼働停止する必要はない。レーザ加工装置１０の運用計画を変更することなく、必要に応じて随時に、レンズ鏡筒３１の固定の緩みを検知することができる。
【０１１６】
更に、レーザ加工装置１０の装置構成の多くを流用できるため、比較的安価に本実施形態に係わる検知方法及び検知装置を実現することができる。
【０１１７】
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】
【０１１８】
１０…レーザ加工装置、１２…ウェーハ、１２ａ…表面、１２ｂ…裏面、１４…ステージ、２０…レーザ加工部、２１…レーザ光源、２３…ダイクロイックミラー、２４…集光レンズ、２５…アクチュエータ、２６…補正環、２７…アーム、２８…ネジ部、２９…アーム駆動機構、３０…ＡＦ装置、３１…レンズ鏡筒、３２…補正環レバー、３３…レバー部、３４…ＡＦ装置制御部、３５…アーム駆動制御部、３６…距離センサ制御部、３７…判定部、４０…距離センサ、５０…制御装置、５１…メモリ、５２…主制御部、５４…ステージ制御部、５６…レーザ制御部、５８…アクチュエータ制御部、Ｌ１…加工用レーザ光、Ｌ２…検出用レーザ光、Ｐ…改質領域
【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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