CN115348912A - 激光加工装置及检查方法 - Google Patents

Abstract

激光加工装置具备：载置台，其支撑具有表面和该表面的相反侧的背面的晶圆，在表面形成有多个功能元件且切割道区域以通过相邻的功能元件之间的方式延伸；光源，其通过从表面侧对晶圆照射激光，从而在晶圆的内部形成一个或多个改质区域；空间光调制器，其作为调整激光的射束宽度的射束宽度调整部；以及控制部，其以将激光的射束宽度调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式控制空间光调制器，其中该表面信息包含切割道区域的宽度、以及构成与该切割道区域相邻的功能元件的结构体的位置及高度。

Description

激光加工装置及检查方法

技术领域

本发明的一个方式涉及激光加工装置及检查方法。

背景技术

已知有为了将具备有半导体基板和形成于半导体基板的一个面的功能元件层的晶圆沿着多条线的各自切断，而通过从半导体基板的另一面侧对晶圆照射激光，从而沿着多条线的各自在半导体基板的内部形成多列的改质区域的激光加工装置。专利文献1所记载的激光加工装置具备红外线摄像机，从而能够从半导体基板的背面侧观察形成于半导体基板的内部的改质区域、形成于功能元件层的加工损伤等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-64746号公报

发明内容

发明想要解决的技术问题

如上述的激光加工装置，会有从晶圆的形成有功能元件层的面侧对晶圆照射激光而在半导体基板的内部形成改质区域的情况。当从形成有功能元件层的面侧照射激光的情况下，为了避免激光照射到功能元件，必须将激光局限在相邻的功能元件间的区域、即切割道(street)内。以往进行利用狭缝等来控制激光的宽度，由此将激光局限在切割道内的控制。

在此，构成功能元件的结构体，会有具有某种程度的厚度(高度)的情况。因为这样，即使是能够将激光局限在切割道内的情况下，仍有激光被具有高度的结构体的一部分遮挡而无法进行所期望的激光照射的可能性。

本发明的一个方式是鉴于上述实际情况而完成的，其目的是为了抑制激光被电路等的结构体遮挡并进行所期望的激光照射。

解决技术问题的手段

本发明的一个方式的激光加工装置，具备：载置台，其支撑具有第一表面及该第一表面的相反侧的第二表面的晶圆，在第一表面形成有多个元件且切割道以通过相邻的元件之间的方式延伸；照射部，其通过从第一表面侧对晶圆照射激光，从而在晶圆的内部形成一或多个改质区域；射束宽度调整部，其调整激光的射束宽度；以及控制部，其以将激光的射束宽度调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式控制射束宽度调整部，该表面信息包含切割道的宽度、以及构成与该切割道相邻的元件的结构体的位置及高度。

本发明的一个方式的激光加工装置，在从形成有多个元件的第一表面侧对晶圆照射激光的构成中，以成为与第一表面的切割道的宽度以及构成元件的结构体的位置及高度相应的目标射束宽度以下的方式调整激光的射束宽度。这样，通过将激光的射束宽度调整成除了切割道的宽度之外还考虑了构成元件的结构体的位置及高度的目标射束宽度以下，从而可将激光的射束宽度调整成不仅局限在切割道的宽度还不被结构体遮挡。由此，可抑制激光被电路等的结构体遮挡，并能进行所期望的激光照射(局限在切割道宽度且不被结构体遮挡的激光照射)。即，依据本发明的一个方式的激光加工装置，能够抑制激光被结构体遮挡所造成的晶圆内部的激光的输出降低等。另外当激光照射到电路等的结构体的情况下，认为会因干涉而使不期望的射束进入晶圆的内部导致加工质量恶化。关于这点，通过如上述那样抑制激光被结构体遮挡(或照射到结构体)，从而可防止这样的加工质量恶化。另外根据结构体的种类而会可能通过激光的照射而导致溶解等的情况。关于这点也是，通过如上所述那样抑制激光被结构体遮挡(或照射到结构体)，从而可避免结构体受激光的影响(例如使结构体溶解等)。

也可以是，射束宽度调整部具有通过将激光的一部分阻断来调整射束宽度的狭缝部，控制部根据表面信息来导出狭缝部的与前述激光的穿透区域有关的狭缝宽度，并将该狭缝宽度设定于狭缝部。通过这样的构成，可轻易且确实地调整射束宽度。

也可以为，当所导出的狭缝宽度小于能够形成改质区域的界限值的情况下，控制部向外部输出以不可加工为主旨的信息。由此，可避免尽管处于无法形成改质区域的不可加工的状态仍进行加工(进行无谓的加工)，从而能够进行有效率的加工。

也可为，在所导出的狭缝宽度是使从改质区域延伸的龟裂的长度恶化的狭缝宽度的情况下，控制部向外部输出催促加工条件变更的信息。由此，在处于无法进行合适的加工的状态的情况下可催促加工条件的变更，从而能够进行顺利的加工。

也可为，控制部进一步考虑晶圆中的激光的加工深度来导出狭缝宽度。即使是相同的表面信息，若加工深度不同，合适的狭缝宽度就不同。关于这点，通过考虑加工深度来导出狭缝宽度，可导出更合适的狭缝宽度，能够适当地抑制激光被结构体遮挡。

也可为，在通过对晶圆的内部照射激光而在晶圆内部的彼此不同的深度形成多个改质区域的情况下，控制部对每一个表面信息及激光的加工深度的组合导出狭缝宽度。这样，通过对每一个不同加工深度及表面信息的组合导出狭缝宽度，从而可导出更合适的狭缝宽度，并能够更适当地抑制激光被结构体遮挡。

也可为，控制部进一步考虑加工时在第一表面的激光入射位置偏移量来控制射束宽度调整部。认为随着加工进行加工线会逐渐偏移。针对这点，通过事先确定这样的偏移量，考虑偏移量来控制射束宽度调整部，从而即使在发生了加工线偏移的情况下，仍可抑制激光被结构体遮挡。

本发明的一个方式的检查方法包含以下工序：设置具有第一表面及该第一表面的相反侧的第二表面的晶圆的工序，其中在第一表面形成有多个元件且切割道以通过相邻的元件之间的方式延伸；接收表面信息的输入的工序，该表面信息系包含切割道的宽度、以及构成与该切割道相邻的元件的结构体的位置及高度；以调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式，控制调整激光的射束宽度的射束宽度调整部的工序；以从第一表面侧对晶圆照射激光的方式，控制照射激光的照射部的工序。

[发明的效果]

依据本发明的一个方式，可抑制激光被电路等的结构体遮挡并进行所期望的激光照射。

附图说明

[图1]是一个实施方式的激光加工装置的结构图。

[图2]是一个实施方式的晶圆的俯视图。

[图3]是图2所示的晶圆的一部分的截面图。

[图4]是图1所示的激光照射单元的结构图。

[图5]是图1所示的检查用摄像单元的结构图。

[图6]是图1所示的对位(alignment)修正用摄像单元的结构图。

[图7]是用于说明基于图5所示的检查用摄像单元的摄像原理的晶圆的截面图、及由该检查用摄像单元得到的各部位处的图像。

[图8]是用于说明基于图5所示的检查用摄像单元的摄像原理的晶圆的截面图、及由该检查用摄像单元得到的各部位处的图像。

[图9]是形成于半导体基板的内部的改质区域及龟裂的SEM图像。

[图10]是形成于半导体基板的内部的改质区域及龟裂的SEM图像。

[图11]是用于说明基于图5所示的检查用摄像单元的摄像原理的光路图、及显示由该检查用摄像单元得到的焦点处的图像的示意图。

[图12]是用于说明基于图5所示的检查用摄像单元的摄像原理的光路图、及显示由该检查用摄像单元得到的焦点处的图像的示意图。

[图13]是针对射束宽度的调整进行说明的图。

[图14]是针对射束宽度的调整进行说明的图。

[图15]是针对利用了狭缝图案的射束宽度的调整进行说明的图。

[图16]是显示狭缝宽度导出处理的程序。

[图17]是显示狭缝宽度导出处理的程序。

[图18]是针对激光入射位置偏移进行说明的图。

[图19]是射束宽度调整处理的流程图。

[图20]是狭缝宽度导出处理的画面示意图。

符号说明

1……激光加工装置、2……载置台、8……控制部、20……晶圆、21a……表面(第一表面)、21b……背面(第二表面)、22a……功能元件(元件)、22x……结构体、23……切割道区域(切割道)、31……光源(照射部)、32……空间光调制器(射束宽度调整部)。

具体实施方式

以下，针对本发明的实施方式，参照附图进行详细的说明。另外在各图中对同一或相当的部分赋予同一符号而省略重复的说明。

[激光加工装置的构成]

如图1所示，激光加工装置1具备：载置台2、激光照射单元3、多个摄像单元4、5、6、驱动单元7、控制部8、以及显示器150。激光加工装置1是通过对对象物11照射激光L而在对象物11形成改质区域12的装置。

载置台2例如通过吸附贴合于对象物11的薄膜，从而支撑对象物11。载置台2可沿着X方向及Y方向的各自移动，且能以平行于Z方向的轴线为中心线进行旋转。另外，X方向及Y方向是互相垂直的第1水平方向及第2水平方向，Z方向是铅直方向。

激光照射单元3将对于对象物11具有穿透性的激光L聚光而照射于对象物11。若让激光L聚光于由载置台2支撑的对象物11的内部，在与激光L的聚光点C对应的部分，激光L被特别地吸收，并在对象物11的内部形成改质区域12。

改质区域12是密度、折射率、机械强度、其它的物理特性与周围的非改质区域不同的区域。作为改质区域12，例如有：熔融处理区域、裂痕(crack)区域、绝缘破坏区域、折射率变化区域等。改质区域12具有：易于让龟裂从改质区域12朝向激光L的入射侧及其相反侧延伸的特性。这样的改质区域12的特性可利用于对象物11的切断。

作为一例，若让载置台2沿着X方向移动，并使聚光点C相对于对象物11沿着X方向相对移动，则会以沿着X方向排成1列的方式形成多个改质点12s。1个改质点12s是通过1个脉冲的激光L的照射所形成的。1列的改质区域12是排成1列的多个改质点12s的集合。相邻的改质点12s根据聚光点C相对于对象物11的相对移动速度及激光L的重复频率，会有彼此相连的情况，也会有彼此分离的情况。

摄像单元4将形成于对象物11的改质区域12、及从改质区域12延伸的龟裂的前端进行摄像。

摄像单元5及摄像单元6在控制部8的控制下，利用透过对象物11的光来对由载置台2支撑的对象物11进行摄像。通过摄像单元5、6摄像所获得的图像，作为一例，被提供给激光L的照射位置的对位(alignment)。

驱动单元7支撑激光照射单元3及多个摄像单元4、5、6。驱动单元7让激光照射单元3及多个摄像单元4、5、6沿着Z方向移动。

控制部8控制载置台2、激光照射单元3、多个摄像单元4、5、6、及驱动单元7的动作。控制部8构成为包含处理器、内存、储存设备及通讯设备等的计算机装置。在控制部8，处理器执行被读入内存等中的软件(程序)，并控制内存及储存设备中的数据的读取及写入、以及通讯设备的通讯。

显示器150具有作为从用户接收信息的输入的输入部的功能、及作为对用户显示信息的显示部的功能。

[对象物的构成]

如图2及图3所示，本实施方式的对象物11是晶圆20。晶圆20具备半导体基板21及功能元件层22。半导体基板21具有表面21a(第一表面)及背面21b(第二表面)。半导体基板21是例如硅基板。功能元件层22形成于半导体基板21的表面21a。功能元件层22包含：沿着表面21a呈二维排列的多个功能元件22a(元件)。功能元件22a例如是光电二极管等的受光元件、激光二极管等的发光元件、内存等的电路元件等。功能元件22a有时也多层堆叠而三维结构地构成。另外在半导体基板21设置有表示结晶方位的缺口(notch)21c，但也可替代缺口21c而设置定向平面(orientation flat)。

沿着多条线15的各自，晶圆20被切断成每一个功能元件22a。在从晶圆20的厚度方向观察的情况下，多条线15通过多个功能元件22a的各自之间。更具体而言，在从晶圆20的厚度方向观察的情况下，线15通过切割道区域23(切割道)的中心(宽度方向上的中心)。在功能元件层22中，切割道区域23以通过相邻的功能元件22a之间的方式延伸。在本实施方式，多个功能元件22a沿着表面21a呈矩阵状排列，多条线15设定成格子状。线15虽是假想的线，但也可为实际画设的线。如以上所述，晶圆20是具有表面21a(参照图2)及表面21a的相反侧的背面21b(参照图3)的晶圆，在表面21a形成有多个功能元件22a，且切割道区域23以通过相邻的功能元件22a之间的方式延伸。

[激光照射单元的构成]

如图4所示，激光照射单元3具有：光源31(照射部)、空间光调制器32(射束宽度调整部)和聚光透镜33。光源31利用例如脉冲振荡方式来输出激光L。光源31通过从表面21a侧对晶圆20照射激光，从而在晶圆20的内部形成多个(在此为2列)的改质区域12a、12b。空间光调制器32将从光源31输出的激光L进行调制。空间光调制器32作为狭缝部发挥功能(具体如后所述)，狭缝部通过将激光的一部分遮断，从而调整激光的射束宽度。作为空间光调制器32的功能的狭缝部，是作为空间光调制器32的调制图案而设定的狭缝图案。在空间光调制器32，通过适宜地设定在液晶层显示的调制图案，从而使激光L能够调制(例如，激光L的强度、振幅、位相、偏光等能够调制)。调制图案是指赋予调制的全息图案，且包含狭缝图案。空间光调制器32例如是反射型液晶(LCOS:Liquid Crystal on Silicon)的空间光调制器(SLM:Spatial Light Modulator)。聚光透镜33是将通过空间光调制器32调制后的激光L聚光。另外聚光透镜33也可为修正环透镜。

在本实施方式中，激光照射单元3沿着多条线15的各自从半导体基板21的表面21a侧对晶圆20照射激光L，由此沿着多条线15的各自在半导体基板21的内部形成2列的改质区域12a、12b。改质区域12a是2列改质区域12a、12b中最靠近背面21b的改质区域。改质区域12b是2列改质区域12a、12b中最靠近改质区域12a的改质区域，且是最靠近表面21a的改质区域。

2列改质区域12a、12b在晶圆20的厚度方向(Z方向)上相邻。通过使2个聚光点C1、C2沿着线15相对于半导体基板21进行移动，从而形成2列改质区域12a、12b。例如使聚光点C2以相对于聚光点C1位于行进方向的后侧且激光L的入射侧的方式，通过空间光调制器32调制激光L。另外，关于改质区域的形成，可以是单焦点也可以是多焦点，可以是1道次(pass)也可以是多道次。

激光照射单元3沿着多条线15的各自从半导体基板21的表面21a侧对晶圆20照射激光L。作为一例，对于作为厚度400μm的单晶硅<100>基板的半导体基板21，分别将2个聚光点C1、C2对准距离背面21b为54μm的位置及128μm的位置，从而沿着多条线15的各自从半导体基板21的表面21a侧对晶圆20照射激光L。此时，例如设为让穿越2列的改质区域12a、12b的龟裂14到达半导体基板21的背面21b的条件的情况下，激光L的波长设为1099nm，脉宽设为700n秒，重复频率设为120kHz。另外在聚光点C1处的激光L的输出设为2.7W，在聚光点C2处的激光L的输出设为2.7W，2个聚光点C1、C2相对于半导体基板21的移动速度设为800mm/秒。另外，也可以以不让穿越2列的改质区域12a、12b的龟裂14到达半导体基板21的背面21b的条件照射激光L。即，也可以在之后的工序中，例如通过磨削半导体基板21的背面21b，由此使半导体基板21薄化并让龟裂14在背面21b露出，并沿着多条线15的各自将晶圆20切断成多个半导体装置(device)。

[检查用摄像单元的构成]

如图5所示，摄像单元4具有：光源41、反射镜42、物镜43、光检测部44。摄像单元4对晶圆20进行摄像。光源41输出对于半导体基板21具有穿透性的光I1。光源41例如由卤素灯及滤波器所构成，并输出近红外区域的光I1。从光源41输出的光I1，通过反射镜42被反射而通过物镜43，并从半导体基板21的表面21a侧照射于晶圆20。此时，载置台2如上所述支撑形成有2列的改质区域12a、12b的晶圆20。

物镜43是使由半导体基板21的背面21b反射后的光I1通过。即，物镜43使在半导体基板21中传播的光I1通过。物镜43的数值孔径(NA)例如是0.45以上。物镜43具有修正环43a。修正环43a例如通过调整构成物镜43的多个透镜彼此间的距离，从而修正光I1在半导体基板21内所产生的像差。另外修正像差的手段并不限定于修正环43a，也可以是空间光调制器等的其它修正手段。光检测部44检测透过物镜43及反射镜42的光I1。光检测部44例如由InGaAs摄像机所构成，检测近红外区域的光I1。另外，检测(拍摄)近红外区域的光I1的手段并不限定于InGaAs摄像机，也可以是穿透式共焦显微镜等的可进行穿透式摄像的其它摄像手段。

摄像单元4可拍摄2列的改质区域12a、12b的各自、及多个龟裂14a、14b、14c、14d的各自的前端。龟裂14a是从改质区域12a朝背面21b侧延伸的龟裂。龟裂14b是从改质区域12a朝表面21a侧延伸的龟裂。龟裂14c是从改质区域12b朝背面21b侧延伸的龟裂。龟裂14d是从改质区域12b朝表面21a侧延伸的龟裂。

[对位修正用摄像单元的构成]

如图6所示，摄像单元5具有：光源51、反射镜52、透镜53、和光检测部54。光源51输出对于半导体基板21具有穿透性的光I2。光源51例如由卤素灯及滤波器所构成，并而输出近红外区域的光I2。光源51可以与摄像单元4的光源41共通化。从光源51输出的光I2，通过反射镜52反射而通过透镜53，并从半导体基板21的表面21a侧照射于晶圆20。

透镜53使由半导体基板21的背面21b反射后的光I2通过。即，透镜53使在半导体基板21中传播的光I2通过。透镜53的数值孔径为0.3以下。即，摄像单元4的物镜43的数值孔径比透镜53的数值孔径大。光检测部54检测通过透镜53及反射镜52的光I2。光检测部54例如由InGaAs摄像机所构成，并检测近红外区域的光I2。

摄像单元5在控制部8的控制下，从表面21a侧向晶圆20照射光I2，并检测从背面21b侧返回的光I2，由此拍摄背面21b。另外摄像单元5同样在控制部8的控制下，从表面21a侧向晶圆20照射光I2，并检测从半导体基板21中的改质区域12a、12b的形成位置返回的光I2，由此取得包含改质区域12a、12b的区域的图像。这些图像用于激光L的照射位置的对位。摄像单元6，除了透镜53为更低倍率(例如在摄像单元5为6倍，在摄像单元6为1.5倍)以外，具备与摄像单元5同样的构成，并与摄像单元5同样用于对位。

[基于检查用摄像单元的摄像原理]

使用图5所示的摄像单元4，如图7所示，相对于穿越2列的改质区域12a、12b的龟裂14到达背面21b的半导体基板21，使焦点F(物镜43的焦点)从表面21a侧朝向背面21b侧移动。在此情况下，如果从表面21a侧使焦点F对准从改质区域12b朝表面21a侧延伸的龟裂14的前端14e，可确认该前端14e(图7中的右侧的图像)。但是，即使从表面21a侧使焦点F对准龟裂14本身、及到达背面21b的龟裂14的前端14e，仍无法确认它们(图7中的左侧的图像)。

另外使用图5所示的摄像单元4，如图8所示，相对于穿越2列的改质区域12a、12b的龟裂14未到达背面21b的半导体基板21，使焦点F从表面21a侧朝向背面21b侧移动。在此情况下，即使从表面21a侧使焦点F对准从改质区域12a朝背面21b侧延伸的龟裂14的前端14e，仍无法确认该前端14e(图8中的左侧的图像)。然而，若从表面21a侧使焦点F对准相对于背面21b与表面21a为相反侧的区域，从而使与焦点F关于背面21b对称的假想焦点Fv位于该前端14e，则可确认该前端14e(图8中的右侧的图像)。另外假想焦点Fv，是关于背面21b与考虑了半导体基板21的折射率的焦点F对称的点。

如以上所述无法确认龟裂14本身的理由，可设想是因为龟裂14的宽度小于作为照明光的光I1的波长。图9及图10是形成在作为硅基板的半导体基板21的内部的改质区域12及龟裂14的SEM(扫描电子显微镜，Scanning Electron Microscope)图像。图9的(b)是图9的(a)所示的区域A1的放大图像，图10的(a)是图9的(b)所示的区域A2的放大图像，图10的(b)是图10的(a)所示的区域A3的放大图像。这样，龟裂14的宽度为120nm左右，比近红外区域的光I1的波长(例如1.1～1.2μm)小。

根据以上内容所设想的摄像原理如下。如图11的(a)所示，若让焦点F位于空气中，则因为光I1不会返回，因此获得黑色的图像(图11的(a)中的右侧的图像)。如图11的(b)所示，若使焦点F位于半导体基板21的内部，则因为由表面21a反射后的光I1返回，因而获得白色的图像(图11的(b)中的右侧的图像)。如图11的(c)所示，若从表面21a侧使焦点F对准改质区域12，通过改质区域12，对由背面21b反射回来的光I1的一部分产生吸收、散射等，因此获得在白色背景中改质区域12呈现为黑色的图像(图11的(c)中的右侧的图像)。

如图12的(a)及(b)所示，若使焦点F从表面21a侧对准龟裂14的前端14e，则例如起因于在前端14e附近产生的光学特异性(应力集中、应变、原子密度的不连续性等)、在前端14e附近产生的光的封闭等，由背面21b反射回来的光I1的一部分会产生散射、反射、干涉、吸收等，因此获得在白色背景中前端14e呈现为黑色的图像(图12的(a)及(b)中的右侧的图像)。如图12的(c)所示，若从表面21a侧使焦点F对准龟裂14的前端14e附近以外的部分，由于由背面21b反射的光I1的至少一部会返回，因而获得白色的图像(图12的(c)中的右侧的图像)。

[激光的射束宽度调整处理]

以下说明以将晶圆20的切断等为目的而进行形成改质区域的处理时所实行的激光的射束宽度调整处理。另外射束宽度调整处理也可以与形成改质区域的处理独立地(与形成改质区域的处理不连动地)实行。

首先，参照图13及图14说明必须进行激光的射束宽度调整的理由。图13及图14是对射束宽度的调整进行说明的图。另外在图13及图14等的各附图中，“DF”表示基于激光的加工位置(聚光位置)，“切割位置(Cutting Position)”表示在之后的工序研磨背面21b并将晶圆20切断成多个半导体装置时的切断位置。如图13所示，在本实施方式的晶圆20的激光L的入射面、即表面21a，形成有多个功能元件22a。如图13的(a)所示，当激光L的射束宽度大的情况下，朝表面21a入射的激光L会超出切割道区域23而到达功能元件22a，使得激光L的一部分无法在晶圆20内部聚光(被功能元件22a遮挡)。当切割道区域23狭窄的情况或加工位置(聚光位置)深的情况等，容易发生激光L被功能元件22a遮挡的状况。在激光L被功能元件22a遮挡的情况下，因为激光L的一部分无法在晶圆20的内部聚光，导致激光L在晶圆20的内部的输出降低。此外，由于激光L和功能元件22a的干涉，有不期望的射束进入晶圆20的内部而造成加工质量恶化的担忧。另外根据构成功能元件22a的结构体22x的种类不同，有受到激光L的照射而导致溶解的担忧。

为了避免激光L被功能元件22a遮挡的状况发生，必须进行激光L的射束宽度调整。例如通过空间光调制器32的狭缝部(作为调制图案而设定的狭缝图案)将激光L截取成任意的宽度(详如后述)，如图13的(b)所示，可将朝表面21a入射的激光L局限在切割道区域23的宽度。即，通过将激光L的一部分(激光截止部分LC)截止，从而可将朝表面21a入射的激光L局限在切割道区域23的宽度。

在此，构成功能元件22a的结构体22x具有某种程度的高度t(厚度t)。通过这样，即使如上述那样可将激光L局限在切割道区域23内的情况下，仍会有激光L被具有高度t的结构体22x的一部分遮挡的担忧。例如，在图14的(a)所示的例子中，在对切割道区域23入射激光L的面，激光L的射束宽度Wt0被控制成比切割道区域23的宽度窄。然而，在切割道区域23的两端部距离X的位置(位置X)处设有高度t的结构体22x、22x，因为在该高度t的位置的激光L的射束宽度Wt比结构体22x、22x的分离距离大，导致激光L被具有高度t的结构体22x的一部分遮挡。

另一方面，例如图14的(b)所示，当结构体22x、22x的高度t比上述图14的(a)所示的结构体22x、22x的高度t充分低的情况下，即使激光L的射束宽度Wt0及结构体22x、22x的距切割道区域23的端部的距离X等的条件与图14的(a)所示的构成相同，也不会发生激光L被构成功能元件22a的结构体22x遮挡的状况。另外例如图14的(c)所示，在结构体22x、22x距切割道区域23的端部的距离X比上述图14的(a)所示的结构体22x、22x距切割道区域23的端部的距离X充分大的情况下，即使激光L的射束宽度Wt0及结构体22x、22x的高度t等的条件与图14的(a)所示的构成相同，也不会发生激光L被构成功能元件22a的结构体22x遮挡的状况。

如以上所示，为了抑制激光L被构成功能元件22a的结构体22x遮挡的状况发生，除了切割道区域23的宽度之外，还必须考虑构成与切割道区域23相邻的功能元件22a的结构体22x的位置及高度，而进行激光L的射束宽度调整。以下说明与激光的射束宽度调整相关的控制部8的详细功能。

控制部8是以将激光的射束宽度调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式控制空间光调制器32(射束宽度调整部)，该表面信息包含切割道区域23的宽度、以及构成与切割道区域23相邻的功能元件22a的结构体22x的位置及高度。控制部8，例如根据在显示器150显示的设定画面(参照图20的(b))中由用户输入的信息来取得表面信息，该表面信息包含切割道区域23的宽度W、以及构成与切割道区域23相邻的功能元件22a的结构体22x的位置X及高度t。结构体22x的位置X是从切割道区域23的端部到结构体22x的分离距离X。目标射束宽度包含：表面21a处的值、及在结构体22x的高度t处的值。在表面21a处的目标射束宽度例如是切割道区域23的宽度W。在结构体22x的高度t处的目标射束宽度例如是与切割道区域23相邻的结构体22x、22x的分离距离，是将切割道区域23的宽度W、一方的结构体22x的位置X、另一方的结构体22x的位置X相加而成的值(W+X+X)。通过控制成使激光在表面21a处的射束宽度成为在表面21a处的目标射束宽度以下，并且控制成使激光在高度t处的射束宽度成为在高度t处的目标射束宽度以下，从而可将激光确实地局限在切割道区域23内，并且能够避免激光L被构成功能元件22a的结构体22x遮挡的状况发生。

控制部8根据上述表面信息，导出作为狭缝部发挥功能的空间光调制器32的与激光的穿透区域有关的狭缝宽度(具体如后述)，并将与该狭缝宽度相应的狭缝图案设定于空间光调制器32。图15是针对利用了狭缝图案SP的射束宽度的调整进行说明的图。图15的(a)所示的狭缝图案SP，是在空间光调制器32的液晶层显示的调制图案。狭缝图案SP包含：遮断激光L的遮断区域CE和使激光L穿透的穿透区域TE。穿透区域TE设定成与狭缝宽度相应的大小。以狭缝宽度越小则穿透区域TE变得越小(遮断区域CE越大)且激光截止部分LC变得越大的方式设定狭缝图案SP。在图15的(a)的狭缝图案SP，为了将激光L的射束宽度减小，激光L的宽度方向两端部成为遮断区域CE，中央的区域成为穿透区域TE。如图15的(a)所示，通过使激光通过狭缝图案SP，从而可将激光L的宽度方向两端部(激光截止部分LC)被截止，并使激光L的射束宽度成为目标射束宽度以下。

控制部8也可进一步考虑在晶圆20的激光L的加工深度，而导出狭缝宽度。图15的(b)显示加工深度(“DF”的位置)比上述图15的(a)浅的例子。在图15的(a)及图15的(b)中，表面信息等的其它条件彼此相同。在此情况下，控制部8对于加工深度浅的图15的(b)的狭缝图案SP，比起加工深度深的图15的(a)的狭缝图案SP，减小遮断区域CE而增大穿透区域TE。即，控制部8也可以控制成，激光L的加工深度越深则狭缝图案SP中的遮断区域CE越大。这样，除了表面信息还考虑加工深度，可更合适地设定狭缝图案SP。控制部8也可以为，例如图4所示，当在半导体基板21的内部以彼此不同的深度形成有多个(2列)改质区域12a、12b的情况下，对表面信息及激光L的加工深度的每一个组合导出狭缝宽度。

图16及图17是针对具体的狭缝宽度导出处理的一例进行说明的图。控制部8例如通过实行以下的程序1～程序4的计算来导出狭缝宽度。另外如后所述，基于控制部8的计算程序并不限定于以下内容。

如图16的(a)所示，将晶圆20的切割道区域23的宽度设为W，将结构体22x、22x的位置(切割道区域23的端部的分离距离)设为X，将结构体22x的高度设为t，将激光L的加工深度设为DF。另外加工深度是指从表面21a起算的加工深度。

在程序1，如图16的(b)及图16的(c)所示，控制部8无视结构体22x的存在，以激光的射束宽度成为在表面21a的目标射束宽度(切割道区域23的宽度W)以下的方式计算狭缝宽度。狭缝宽度由以下的(1)式导出。

在上述(1)式中，“SLIT”为狭缝宽度，Z为取决于空间光调制器32等的种类的固定值，n为取决于加工对象材质的折射率，a为考虑了加工对象材质的折射率的常数(dz率)。现在，设定n＝3.6，a＝4.8，Z＝480，切割道区域23的宽度W＝20μm，加工深度DF＝50μm。在此情况，在程序1导出基于切割道区域23的宽度的狭缝宽度SLITstreet＝72μm。

接着，在程序2，如图16的(d)所示，控制部8计算当采用在程序1所求出的狭缝宽度SLITstreet＝72μm的情况下从表面21a到结构体22x的高度t为止激光的射束扩大的距离Xt。距离Xt通过从(1)式变形而成的以下的(2)式导出。现在，设定结构体22x的高度t＝40μm。在此情况下，在(2)式的SLIT代入上述狭缝宽度SLITstreet＝72μm，由此导出距离Xt＝8μm。

接下来，在程序3，控制部8将在程序2中导出的距离Xt＝8μm和结构体22x的位置(距离切割道区域23的端部的分离距离)X做比较。控制部8例如如图17的(a)所示，当位置X比距离Xt大(位置X大于8μm)的情况下，判断为即使采用狭缝宽度SLITstreet＝72μm激光也不会被结构体22x遮挡，并决定狭缝宽度SLITstreet为最终的狭缝宽度。另一方面，控制部8例如如图17的(b)所示，当位置X比距离Xt小(位置X小于8μm)的情况下，判断为如果采用狭缝宽度SLITstreet＝72μm则激光会被结构体22x遮挡，并决定不采用狭缝宽度SLITstreet，而再度计算考虑了结构体22x的位置及高度的最终的狭缝宽度。

程序4，仅在程序3中决定再度计算考虑了结构体22x的位置及高度的最终的狭缝宽度的情况下实行。在程序4，控制部8如图17的(c)所示，是考虑了结构体22x的位置及高度，从而以使激光的射束宽度成为在结构体22x的高度t处的目标射束宽度以下的方式计算狭缝宽度。狭缝宽度由以下的(3)式导出。现在设定结构体22x的位置(距离切割道区域23的端部的分离距离)X＝4μm。在此情况下，导出考虑了结构体22x的位置及高度的最终的狭缝宽度SLIT结构体＝56μm。

另外在上述计算程序中，在最初无视结构体22x的存在而计算狭缝宽度之后，判断在该狭缝宽度的情况下激光是否会被结构体22x遮挡，并导出最终的狭缝宽度，但计算程序并不限定于此。控制部8也可为，例如将用(1)式导出的狭缝宽度SLITstreet和用(3)式导出的狭缝宽度SLIT结构体两者都导出之后，再决定以其中较小的狭缝宽度作为最终的狭缝宽度。

控制部8也可为，进一步考虑加工时在表面21a的激光的入射位置偏移量，而将设定狭缝图案的空间光调制器32进行控制。如图18所示，当对多条加工线l1～l3的切割道区域23连续照射激光的情况下，通过在芯片(chip)间产生间隙，从而使加工线l1～l3的位置逐渐偏移。在图18的例子中，相较于最初进行加工的加工线l1，下个进行加工的加工线l2的位置会往左侧偏移，相较于该加工线l2，再下个进行加工的加工线l3的位置会往左侧偏移。虽可考虑例如每数条加工线进行一次修正处理，但必须每条加工线都进行修正才能消除位置偏移。然而，关于每条加工线都进行修正，考虑到处理时间则不切实际。在本实施方式，控制部8事先确认加工时的激光的入射位置偏移量(加工位置偏移余量(margin)值)，在使用上述(1)式或(3)式来导出狭缝宽度时，设定在切割道区域23的宽度W考虑了加工位置偏移余量值的值。控制部8，例如可以将从切割道区域23的宽度W减去了加工位置偏移余量值的值设定为修正后的切割道区域23的宽度W，并导出狭缝宽度。而且，控制部8以基于考虑了加工位置偏移余量值而导出的狭缝宽度来设定狭缝图案的方式，控制空间光调制器32。

控制部8也可以为，当所导出的狭缝宽度小于作为能够形成改质区域的界限值的极限狭缝值的情况下，控制显示器150使其显示以不可加工为主旨的信息。极限狭缝值例如是基于事前的加工实验而对每个引擎设定的值。

控制部8也可以为，当所导出的狭缝宽度是让从改质区域12延伸的龟裂长度恶化的狭缝宽度的情况下，控制显示器150而使其显示催促各种加工条件变更的信息。加工条件例如为：加工根数、ZH(Z高度)、VD、焦点数、脉冲能、聚光状态参数、加工速度、频率、脉宽等。ZH是表示进行激光加工时的加工深度(高度)的信息。

接下来，参照图19，针对控制部8所实行的射束宽度调整处理进行说明。

控制部8最初接收与加工条件(制程参数(recipe))有关的输入(步骤S1)。控制部8例如经由在显示器150显示的设定画面从用户接收信息的输入。具体而言，控制部8如图20的(a)所示，接收多个改质区域12(在图20，SD1、SD2、SD3)的加工位置的Z高度(ZH1、ZH2、ZH3)的输入。另外控制部8如图20的(c)所示，接收切割道区域23的宽度W、结构体22x的高度t、结构体22x的位置X、及加工对象材质(例如硅)的输入。进一步，控制部8获取不属于用户的输入的事先设定的固定值。具体而言，控制部8如图20的(b)所示，取得：基于材质的固定值N(例如，与(1)式中的n及a对应的固定值)、临界狭缝宽度(极限狭缝值)、及加工位置偏移余量Y。另外这些数值可在显示器150显示，也可不显示。另外当这些数值在显示器150显示的情况下，也可为通过来自用户的输入而设定的值。

接下来，控制部8从多个改质区域12(SD1、SD2、SD3)的加工位置中选择狭缝宽度计算前的加工位置(步骤S2)。接着，控制部8计算在所选择的加工位置处的狭缝宽度(步骤S3)。具体而言，控制部8例如通过上述程序1～程序4来计算在所选择的加工位置处的狭缝宽度。

接下来，控制部8判定所导出的狭缝宽度是否恰当(步骤S4)。具体而言，控制部8判定所导出的狭缝宽度是否小于临界狭缝宽度(极限狭缝值)。进一步，控制部8也可判定所导出的狭缝宽度是否为使从改质区域12延伸的龟裂的长度恶化的狭缝宽度。

在步骤S4，当判定为狭缝宽度不恰当的情况下，控制部8控制显示器150而使其显示警报(步骤S5)。显示警报是指例如在狭缝宽度为临界狭缝宽度的情况下显示以不可加工为主旨的信息。另外，显示警报是指例如在狭缝宽度为使龟裂的长度恶化的狭缝宽度的情况下显示催促加工条件变更的信息。

在步骤S4，当判定为狭缝宽度恰当的情况下，控制部8以所导出的狭缝宽度确定所选择的加工位置的狭缝宽度(步骤S6)。接下来，控制部8判定是否有未选择的加工位置(步骤S7)，当还有未选择的加工位置的情况下，再次从步骤S2的处理开始实行。另一方面，当没有未选择的加工位置的情况(所有的加工位置都确定了狭缝宽度的情况)下，控制部8对各个加工位置，将与所导出的狭缝宽度相应的狭缝图案设定于空间光调制器32，并开始加工(步骤S8)。以上是射束宽度调整处理。

接下来，针对本实施方式的激光加工装置1的作用效果进行说明。

本实施方式的激光加工装置1具备载置台2、光源31、空间光调制器32及控制部8，其中，载置台2支撑具有表面21a及该表面21a的相反侧的背面21b的晶圆20，在表面21a形成有多个功能元件22a且切割道区域23以通过相邻的功能元件22a之间的方式延伸；光源31通过从表面21a侧对晶圆20照射激光，从而在晶圆20的内部形成一或多个改质区域12；空间光调制器32作为调整激光的射束宽度的射束宽度调整部；控制部8以将激光的射束宽度调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式控制空间光调制器32，该表面信息包含切割道区域23的宽度、以及构成与该切割道区域23相邻的功能元件22a的结构体22x的位置及高度。

在激光加工装置1，在从形成有多个功能元件22a的表面21a侧对晶圆20照射激光的构成中，以成为与表面21a的切割道区域23的宽度以及构成功能元件22a的结构体22x的位置及高度相应的目标射束宽度以下的方式调整激光的射束宽度。由此，通过将激光的射束宽度调整成在切割道区域23的宽度之外还考虑了构成功能元件22a的结构体22x的位置及高度的目标射束宽度以下，从而可将激光的射束宽度调整成不仅局限在切割道区域23的宽度还不被结构体22x遮挡。由此，可抑制激光被电路等的结构体22x遮挡，并且能进行所期望的激光照射(局限在切割道区域23的宽度且不被结构体22x遮挡的激光照射)。

即，通过本实施方式的激光加工装置1，能够抑制激光被结构体22x遮挡而造成晶圆20内部的激光的输出降低等。另外，当激光照射到电路等的结构体22x的情况下，认为会因干涉从而使不期望的射束进入晶圆20的内部并导致加工质量恶化。关于这点，通过如上所述那样抑制激光被结构体22x遮挡(或照射到结构体22x)，可防止这样的加工质量恶化。另外，认为根据结构体22x的种类，会有受到激光的照射而导致溶解等的担忧等。关于这点也是，通过如上所述抑制激光被结构体22x遮挡(或照射到结构体22x)，从而可避免结构体22x受激光的影响(例如使结构体22x溶解等)。

也可为，空间光调制器32作为通过阻断激光的一部分来调整射束宽度的狭缝部发挥功能，控制部8根据表面信息来导出狭缝部的与激光的穿透区域有关的狭缝宽度，并将该狭缝宽度设定于狭缝部。依据这样的构成，可容易且确实地调整射束宽度。

也可为，当所导出的狭缝宽度小于能够形成改质区域的界限值的情况下，控制部8向外部输出以不可加工为主旨的信息。由此，可避免尽管处于无法形成改质区域的不可加工的状态仍进行加工(进行无谓的加工)，而能够进行有效率的加工。

也可为，当所导出的狭缝宽度是使从改质区域延伸的龟裂的长度恶化的狭缝宽度的情况下，控制部8向外部输出催促加工条件变更的信息。由此，在处于无法进行合适的加工的状态的情况下可催促加工条件的变更，而能够进行顺利的加工。

也可为，控制部8进一步考虑激光在晶圆20的加工深度来导出狭缝宽度。即使是相同的表面信息，若加工深度不同，合适的狭缝宽度就不同。关于这点，通过考虑加工深度来导出狭缝宽度，从而可以导出更合适的狭缝宽度，并能够适当地抑制激光被结构体22x遮挡。

也可为，当通过对晶圆20的内部照射激光而在晶圆20内部的互不相同的深度处形成多个改质区域12的情况下，控制部8对表面信息及激光的加工深度的每一个组合导出狭缝宽度。这样，通过对不同的加工深度及表面信息的每一个组合导出狭缝宽度，从而可导出更合适的狭缝宽度，并能够更适当地抑制激光被结构体22x遮挡。

也可为，控制部8进一步考虑加工时在表面21a的激光入射位置偏移量，从而控制空间光调制器32。认为随着加工进展加工线会逐渐偏移。针对这点，通过事先确定这样的偏移量，考虑到偏移量来控制空间光调制器32(设定狭缝图案)，从而即使在发生了加工线偏移的情况下，仍可抑制激光被结构体22x遮挡。

以上是针对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。例如虽然说明了控制部8通过设定空间光调制器32的狭缝图案来调整激光的射束宽度，但射束宽度的调整方法并不限定于此，例如也可以不是设定狭缝图案，而是设定物理性的狭缝来调整射束宽度。另外例如，也可以通过调整空间光调制器32的激光的椭圆率来调整射束宽度。

Claims (8)

1.一种激光加工装置，其中，

具备：

载置台，其支撑具有第一表面及该第一表面的相反侧的第二表面的晶圆，在所述第一表面形成有多个元件且切割道以通过相邻的元件之间的方式延伸；

照射部，其通过从所述第一表面侧对所述晶圆照射激光，从而在所述晶圆的内部形成一个或多个改质区域；

射束宽度调整部，其调整所述激光的射束宽度；以及

控制部，其以将所述激光的射束宽度调整成与表面信息相应的目标射束宽度以下的方式控制所述射束宽度调整部，所述表面信息包含所述切割道的宽度、以及构成与该切割道相邻的元件的结构体的位置及高度。

2.如权利要求1所述的激光加工装置，其中，

所述射束宽度调整部具有通过将所述激光的一部分阻断来调整所述射束宽度的狭缝部，

所述控制部根据所述表面信息来导出所述狭缝部的与所述激光的穿透区域有关的狭缝宽度，并将该狭缝宽度设定于所述狭缝部。

3.如权利要求2所述的激光加工装置，其中，

在所导出的所述狭缝宽度小于能够形成所述改质区域的界限值的情况下，所述控制部向外部输出以不可加工为主旨的信息。

4.如权利要求2或3所述的激光加工装置，其中，

在所导出的所述狭缝宽度是使从所述改质区域延伸的龟裂的长度恶化的狭缝宽度的情况下，所述控制部向外部输出催促加工条件变更的信息。

5.如权利要求2～4中的任一项所述的激光加工装置，其中，

所述控制部进一步考虑所述晶圆中的所述激光的加工深度来导出所述狭缝宽度。

6.如权利要求5所述的激光加工装置，其中，

在通过对所述晶圆的内部照射所述激光从而在所述晶圆的内部的彼此不同的深度形成多个改质区域的情况下，所述控制部对每一个所述表面信息及所述激光的加工深度的组合导出所述狭缝宽度。

7.如权利要求1～6中的任一项所述的激光加工装置，其中，

所述控制部进一步考虑加工时在所述第一表面的激光入射位置偏移量来控制所述射束宽度调整部。

8.一种检查方法，其中，

包含以下工序：

设置具有第一表面及该第一表面的相反侧的第二表面的晶圆的工序，其中，在所述第一表面形成有多个元件且切割道以通过相邻的元件之间的方式延伸；

接收表面信息的输入的工序，该表面信息包括所述切割道的宽度、以及构成与该切割道相邻的元件的结构体的位置及高度；

以调整成与所述表面信息相应的目标射束宽度以下的方式，控制调整激光的射束宽度的射束宽度调整部的工序；以及

以从所述第一表面侧对所述晶圆照射激光的方式，控制照射激光的照射部的工序。

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