JP2019121677A - 板状物の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】均一な深さ位置に改質層を形成できる板状物の加工方法を提供すること。【解決手段】ウエーハの裏面を研削または研磨して平坦化する平坦化ステップＳ１と、平坦化ステップＳ１を実施した後、ウエーハの表面側から第１の光を照射するとともにウエーハの裏面側から第１の光よりも光量の少ない第２の光を照射しつつ、ウエーハの裏面を撮像部で撮像して撮像画像を形成し、撮像画像をもとにウエーハの裏面が平坦であるかを確認する平坦確認ステップＳ２と、平坦確認ステップＳ２を実施した後、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点をウエーハの内部に位置づけた状態で、ウエーハの裏面に対してレーザビームを照射してウエーハの内部に改質層を形成する改質層形成ステップＳ４と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、ウエーハ等の板状物にレーザ加工を施す板状物の加工方法に関する。

一般に、ウエーハ（板状物）の分割予定ラインに沿って、該ウエーハの内部に集光点を合わせてレーザビームを照射し、ウエーハの内部に改質層を形成し、この改質層を破断起点にして個々のデバイスチップに分割する加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の加工方法では、ウエーハの内部に改質層を形成して分割するため、分割予定ラインに沿って切削ブレードにより切削加工する方法と比べて、加工屑の抑制が可能であり、切り代の狭小化を実現し、ひいては、予め形成される分割予定ラインの狭小化を図ることができる。

特許第３４０８８０５号公報

ところで、ウエーハの内部に改質層を形成する方法では、入射面におけるレーザビームの乱反射を防止するため、レーザ加工前に板状物の入射面（例えば裏面）を平坦に加工しておくことが好ましい。一般に、平坦加工は研削ホイールや研磨パッドによって実施されるが、例えば研削ホイールや研磨パッドの加工面が偏摩耗していた場合には、平坦加工を実施することで、反対にウエーハの平坦性が崩れることも想定される。ウエーハが平坦でない状態でレーザ加工を施すと、レーザビームの集光点に対するウエーハの厚さ方向の相対位置が変化するため、ウエーハの内部の均一な深さ位置に改質層を形成できないおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、均一な深さ位置に改質層を形成できる板状物の加工方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、板状物にレーザ加工を施す板状物の加工方法であって、該板状物の裏面を研削または研磨して平坦化する平坦化ステップと、該平坦化ステップを実施した後、該板状物の表面側から第１の光を照射するとともに該板状物の裏面側から該第１の光よりも光量の少ない第２の光を照射しつつ、該板状物の裏面を撮像手段で撮像して撮像画像を形成し、該撮像画像をもとに該板状物の裏面が平坦であるかを確認する平坦確認ステップと、該平坦確認ステップを実施した後、該板状物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該板状物の内部に位置づけた状態で、該板状物の裏面に対して該レーザビームを照射して該板状物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、を備えたものである。

この構成によれば、板状物の裏面を平坦化する平坦化ステップを実施した後、該裏面が平坦であるかを確認する平坦確認ステップを実施することにより、該裏面が平坦であると確認された板状物にのみ改質層形成ステップを実施できることができる。このため、板状物に対して均一なレーザ加工を施すことができ、板状物の内部の均一な深さ位置に改質層を形成することができる。また、平坦確認ステップでは、板状物の表面側から第１の光を照射することで、板状物の裏面が周囲よりも黒く撮像される。さらに、板状物の裏面に第１の光よりも光量の少ない第２の光を照射することで、裏面の撮像画像の陰影を際立たせることができるため、該裏面が平坦であるかを容易に確認できる。

この構成において、該平坦確認ステップで該板状物の裏面が平坦でないと確認された場合、該板状物の裏面を研削または研磨して平坦化する再平坦化ステップを更に備えてもよい。この構成によれば、再平坦化ステップにより板状物の裏面を再度平坦化できるため、板状物の内部の均一な深さ位置に改質層をより確実に形成することができる。

また、該改質層形成ステップを実施した後、該板状物の裏面を研削して所定厚みへと薄化する薄化ステップを備えてもよい。この構成によれば、所定厚みまで研削される際に改質層に対して研削負荷が加えられるため、この改質層を破断起点とするクラックが板状物の内部に生じて板状物を分割することができる。

また、該平坦化ステップは平坦加工装置で実施され、該平坦確認ステップ及び該改質層形成ステップはレーザ加工装置で実施されてもよい。この構成によれば、レーザ加工装置にて、平坦確認を行った板状物に対して、そのまま改質層を形成することができるため、生産性を損なうことが防止される。

また、該平坦確認ステップは、該撮像画像における該板状物の裏面領域内に、他よりも輝度が高い部分が存在する場合には、該板状物の裏面が平坦でないと確認してもよい。この構成によれば、撮像画像における板状物の裏面の輝度分布により、板状物の裏面が平坦化されているか否かを精度良く確認することができる。

また、該平坦確認ステップは、裏面が平坦に形成された板状物の基準画像と該撮像画像とをパターンマッチング処理し、これら画像の類似度が所定のしきい値に達しない場合には、該板状物の裏面が平坦でないと確認してもよい。この構成によれば、基準画像と撮像画像とのパターンマッチング処理により、板状物の裏面が平坦化されているか否かを精度良く確認することができる。

本発明によれば、板状物の裏面を平坦化する平坦化ステップを実施した後、該裏面が平坦であるかを確認する平坦確認ステップを実施することにより、該裏面が平坦であると確認された板状物にのみ改質層形成ステップを実施できることができる。このため、板状物に対して均一なレーザ加工を施すことができ、板状物の内部の均一な深さ位置に改質層を形成することができる。

図１は、加工対象である板状物の一例であるウエーハの斜視図である。 図２は、本実施形態に係る板状物の加工方法で用いられる研削研磨装置の構成例の斜視図である。 図３は、本実施形態に係る板状物の加工方法で用いられるレーザ加工装置の構成例の斜視図である。 図４は、レーザ加工装置に設けられた平坦化確認ユニットの構造を示す断面模式図である。 図５は、板状物の加工方法の手順を示すフローチャートである。 図６は、平坦化ステップの概要を示す側面図である。 図７は、平坦確認ステップで平坦と確認される撮像画像の一例である。 図８は、平坦確認ステップで平坦でないと確認される撮像画像の一例である。 図９は、再平坦化ステップの概要を示す側面図である。 図１０は、改質層形成ステップの概要を示す側面図である。 図１１は、薄化ステップの概要を示す側面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

本実施形態に係る板状物の加工方法を図面に基づいて説明する。図１は、加工対象である板状物の一例であるウエーハの斜視図である。図２は、本実施形態に係る板状物の加工方法で用いられる研削研磨装置の構成例の斜視図である。図３は、本実施形態に係る板状物の加工方法で用いられるレーザ加工装置の構成例の斜視図である。図４は、レーザ加工装置に設けられた平坦化確認ユニットの構造を示す断面模式図である。

本実施形態に係る板状物の加工方法は、板状物としてのウエーハ２００の裏面２０１側からレーザビームを照射してウエーハ２００の内部に改質層を形成し、この改質層を破断起点にして個々のデバイスチップに分割するものである。ウエーハ２００は、レーザビームを照射して内部に改質層を形成できるものであれば特に限定されない。ウエーハ２００は、例えば、シリコン、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等を母材とする板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハ、ガラスやサファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）系の板状の無機材料基板等、板状の各種加工材料である。ウエーハ２００は、図１に示すように、表面２０２に格子状に形成された分割予定ライン２０３により区画された複数の領域に、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス２０４が形成されている。ウエーハ２００は、図２に示すように、表面２０２に保護部材２０５が貼着された状態で、研削研磨装置（平坦加工装置）１によって裏面２０１を研削または研磨して平坦化される。保護部材２０５は、ウエーハ２００と同じ大きさの円板状に形成され、可撓性を有する合成樹脂により構成されている。

研削研磨装置１は、図２に示すように、装置本体２と、粗研削ユニット（研削手段）３と、仕上げ研削ユニット（研削手段）４と、研磨ユニット（研磨手段）５と、研磨ユニット移動機構６と、加工液供給ユニット７と、ターンテーブル８上に設置された例えば４つのチャックテーブル９（９ａ〜９ｄ）と、カセット１１，１２と、ポジションテーブル１３と、搬送アーム１５と、ロボットピック１６と、スピンナー洗浄装置１７と、制御装置（制御部）１００とを主に備えている。

粗研削ユニット３は、スピンドル３ａの下端に装着された粗研削ホイール３ｂを回転させながら、チャックテーブル９に保持されたウエーハ２００の裏面２０１に押圧することによって、該ウエーハ２００の裏面２０１を粗研削加工する。同様に、仕上げ研削ユニット４は、スピンドル４ａに装着された仕上げ研削ホイール４ｂを回転させながら、上記粗研削された後のウエーハ２００の裏面２０１に押圧することによって、該ウエーハ２００の裏面２０１で仕上げ研削加工する。

研磨ユニット５は、スピンドル５ａの下端に装着された研磨パッド５ｂを回転させながら、チャックテーブル９に保持された仕上げ研削加工後のウエーハ２００の裏面２０１に押圧することによって、該ウエーハ２００の裏面２０１を研磨加工する。研磨パッド５ｂは、研磨対象となるウエーハ２００の形状に追従して変形し、研磨パッド５ｂの下面は、ウエーハ２００の裏面２０１に接触して該裏面２０１の研磨面となる。

本実施形態では、粗研削ユニット３、仕上げ研削ユニット４、もしくは研磨ユニット５を用いて、ウエーハ２００の裏面２０１を研削または研磨して平坦化する作業が実施される。平坦化とは、ウエーハ２００の裏面２０１に形成された酸化膜や該裏面２０１に生じた傷（凹凸）を除去するためのものであり、ＪＩＳ規格（Ｂ０６０１）で規定される表面粗さＲａが、例えばＲａ≦０．１（μｍ）、より好ましくはＲａ≦０．０２（μｍ）の条件を満たす加工をいう。

研磨ユニット移動機構６は、研磨ユニット５を水平方向（研磨パッド５ｂの径方向、図２ではＸ軸方向）および垂直方向（スピンドル５ａの軸方向、図２ではＺ軸方向）に移動させることができる。加工液供給ユニット７は、研磨加工時に、研削加工後のウエーハ２００の裏面２０１に研磨液と洗浄液とを選択的に供給する。この加工液供給ユニット７は、加工液供給路７２を介して、研磨ユニット５の上端部と連結され、研磨ユニット５に研磨液または洗浄液を供給する。

ターンテーブル８は、装置本体２の上面に設けられた円盤状のテーブルであり、水平方向に回転可能に設けられ、所定のタイミングで回転駆動される。このターンテーブル８上には、例えば、４つのチャックテーブル９（９ａ〜９ｄ）が、例えば９０度の位相角で等間隔に配設されている。チャックテーブル９は、保持面に載置されたウエーハ２００を真空吸着して保持する。

チャックテーブル９は、研削時及び研磨時には、回転軸（不図示）を中心として、モータにより回転駆動される。このようなチャックテーブル９は、ターンテーブル８の回転によって、搬入搬出領域Ａ、粗研削領域Ｂ、仕上げ研削領域Ｃ、研磨領域Ｄの順番に移動して周回する。

カセット１１，１２は、複数のスロットを有するウエーハ２００用の収容器である。一方のカセット１１は、研削研磨前または平坦化加工前のウエーハ２００を収容し、他方のカセット１２は、研磨加工後または平坦化加工後のウエーハ２００を収容する。ポジションテーブル１３は、カセット１１から取り出されたウエーハ２００が仮置きされて、その中心位置合わせを行うためのテーブルである。

搬送アーム１５は、水平方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成されており、ポジションテーブル１３に載置された研削研磨前または平坦化加工前のウエーハ２００を搬送して、搬入搬出領域Ａに位置するチャックテーブル９ａに載置する。また、搬送アーム１５は、搬入搬出領域Ａに位置するチャックテーブル９ａに載置された研磨後または平坦化加工後のウエーハ２００を搬送して、スピンナー洗浄装置１７のスピンナーテーブルに載置する。

ロボットピック１６は、ウエーハ保持部（例えば，Ｕ字型ハンド）１６Ａを備え、このウエーハ保持部１６Ａによってウエーハ２００の裏面２０１を吸着保持して搬送する。具体的には、ロボットピック１６は、研削研磨前または平坦化加工前のウエーハ２００をカセット１１からポジションテーブル１３へ搬送する。また、研磨後または平坦化加工後のウエーハ２００をスピンナー洗浄装置１７からカセット１２へ搬送する。スピンナー洗浄装置１７は、研磨後のウエーハ２００を洗浄して、研削および研磨された加工面に付着している研削屑や研磨屑等のコンタミネーションを除去する。

制御装置１００は、研削研磨装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。即ち、制御装置１００は、ウエーハ２００に対する研削研磨動作及び平坦化加工動作を研削研磨装置１に実行させる。制御装置１００は、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。

一方、レーザ加工装置１０１は、研削研磨装置１によって裏面２０１が平坦化されたウエーハ２００に対して、裏面２０１が平坦であるかを確認し、該裏面２０１にレーザビームを照射してウエーハ２００の内部に改質層を形成するものである。改質層とは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲の母材とは異なる状態になった領域をいい、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、および、これらの領域が混在した領域等である。

レーザ加工装置１０１は、図３に示すように、装置本体１０２と、チャックテーブル１１０と、レーザ照射部１２０と、Ｘ軸移動部（加工送り部）１３０と、Ｙ軸移動部１４０（割り出し送り部）と、平坦化確認ユニット１５０と、搬送部１６０と、制御装置（制御部）１７０とを主に備えている。

チャックテーブル１１０は、ウエーハ２００に対してレーザ加工を行う際に該ウエーハ２００を保持する。本構成では、ウエーハ２００は、保護部材２０５が貼着された形態でチャックテーブル１１０に保持される。チャックテーブル１１０は、ウエーハ２００が載置されて吸引される保持面１１１を有している。

レーザ照射部１２０は、装置本体１０２の壁部１０３に固定されており、チャックテーブル１１０に保持されたウエーハ２００に向けてレーザビームを照射する。レーザ照射部１２０は、レーザビームをウエーハ２００に向けて照射する照射ヘッド１２１と、この照射ヘッド１２１とＸ軸方向（加工送り方向）に横並びに配置された撮像部１２２と、これら照射ヘッド１２１及び撮像部１２２を保持する本体部１２３とを備える。

Ｘ軸移動部１３０は、チャックテーブル１１０をＸ軸方向に沿って移動するものである。Ｘ軸移動部１３０は、Ｘ軸方向に延びるボールねじ１３１と、ボールねじ１３１と平行に配設されたガイドレール１３２と、ボールねじ１３１の一端に連結されボールねじ１３１を回動させるパルスモータ１３３と、下部がガイドレール１３２に摺接するとともにボールねじ１３１に螺合するナット（不図示）を内部に備えたスライド板１３４とを備える。スライド板１３４は、ボールねじ１３１の回動に伴い、ガイドレール１３２にガイドされてＸ軸方向に移動する。また、スライド板１３４には、内部にパルスモータ（不図示）を備えた回転駆動部１３５が固定されており、回転駆動部１３５は、チャックテーブル１１０を所定角度回転させることができる。本実施形態では、例えば、撮像部１２２によって撮像されたウエーハ２００の画像に基づき、互いに交差する分割予定ライン２０３（図１）がそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に向くように、チャックテーブル１１０（ウエーハ２００）を回転する。

Ｙ軸移動部１４０は、チャックテーブル１１０をＹ軸方向（割り出し送り方向）に沿って移動するものである。Ｙ軸移動部１４０は、Ｙ軸方向に延びるボールねじ１４１と、ボールねじ１４１と平行に配設されたガイドレール１４２と、ボールねじ１４１の一端に連結されボールねじ１４１を回動させるパルスモータ１４３と、下部がガイドレール１４２に摺接するとともにボールねじ１４１に螺合するナット（不図示）を内部に備えたスライド板１４４とを備える。Ｙ軸移動部１４０は、装置本体１０２上に載置され、ボールねじ１４１の回動にともないスライド板１４４がガイドレール１４２にガイドされてＹ軸方向に移動する。スライド板１４４には上記したＸ軸移動部１３０が配設されており、スライド板１４４のＹ軸方向の移動に伴い、Ｘ軸移動部１３０も同方向に移動する。

平坦化確認ユニット１５０は、研削研磨装置１によってウエーハ２００の裏面２０１が平坦化されているか否かを確認するものであり、装置本体１０２に隣接して配置されている。平坦化確認ユニット１５０は、図３に示すように、本体部１５１と、この本体部１５１の上面に配置される保持テーブル１５２と、この保持テーブル１５２の周囲に環状に配置される複数の第１の照明手段１５３と、保持テーブル１５２の鉛直上方に配置される撮像部（撮像手段）１５４とを備える。保持テーブル１５２は、図４に示すように、ウエーハ２００よりも小径のポーラスセラミック等から形成された保持部１５２Ａと、この保持部１５２Ａに連通する吸引経路１５２Ｂとを備え、この吸引経路１５２Ｂには、吸引源１５５が接続されている。また、保持テーブル１５２は、保持部１５２Ａの周囲に形成された環状溝１５２Ｃを備え、この環状溝１５２Ｃ内に複数の第１の照明手段１５３が配置されている。この第１の照明手段１５３は、環状溝１５２Ｃを覆う光透過部材１５２Ｄに向けて可視光線を発光するものであり、例えば、白熱電球やＬＥＤが用いられる。光透過部材１５２Ｄは、光を透過可能な透明又は半透明部材からなり、ウエーハ２００の直径に比較して外径が大きく、かつ、ウエーハ２００の直径に比較して内径が小さい円環状（環状）に形成されている。光透過部材１５２Ｄの表面に、ウエーハ２００の外周縁が載置される。保持部１５２Ａの表面と光透過部材１５２Ｄの表面とは、同一平面上に設けられている。第１の照明手段１５３から照射された第１の光１５３Ａは、ウエーハ２００の外周縁の外側を進行し、撮像部１５４に至る。

撮像部１５４は、保持テーブル１５２の鉛直上方に配置されて、保持テーブル１５２に保持されたウエーハ２００を撮像する。撮像部１５４は、ケース１５４Ａ内に、例えば、可視光線を捕らえるＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを収容したカメラである。撮像部１５４は、ウエーハ２００の裏面２０１を撮像して撮像画像を生成し、この撮像画像は、随時、制御装置１７０に送信される。また、撮像部１５４のケース１５４Ａの周囲には、複数の第２の照明手段１５６が配置されている。この第２の照明手段１５６は、保持テーブル１５２に保持されたウエーハ２００の裏面２０１に第２の光１５６Ａを照射する斜光照明であり、例えば、白熱電球やＬＥＤが用いられる。本実施形態では、第２の光１５６Ａは、第１の光１５３Ａよりも光量（光束）が小さく設定されている。

搬送部１６０は、チャックテーブル１１０と平坦化確認ユニット１５０の保持テーブル１５２との間でウエーハ２００を相互に搬送するものである。搬送部１６０は、装置本体１０２の壁部１０３に固定されており、Ｘ軸方向に延びるボールねじ１６１と、ボールねじ１６１と平行に配設されたガイドレール１６２と、ボールねじ１６１の一端に連結されボールねじ１６１を回動させるパルスモータ１６３と、一端部がガイドレール１６２に摺接するとともにボールねじ１６１に螺合するナット（不図示）を内部に備えたスライド板１６４とを備える。搬送部１６０は、ボールねじ１６１の回動にともないスライド板１６４がガイドレール１６２にガイドされてＸ軸方向に移動する。スライド板１６４の下端部には、ウエーハ２００を吸着して保持する保持部１６５が設けられている。

制御装置１７０は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理部１７１と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶部１７２と、入出力インタフェース装置とを有する。演算処理部１７１は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行して、レーザ加工装置１０１を制御するための制御信号を生成し、生成された制御信号は入出力インタフェース装置を介してレーザ加工装置１０１の各構成要素に出力される。

また、記憶部１７２には、平坦化確認ユニット１５０の撮像部１５４がウエーハ２００の裏面２０１を撮像した撮像画像が随時、記憶され、演算処理部１７１は、この撮像画像に基づいて、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦であるか否かを判別する。また、制御装置１７０には、撮像画像を表示する表示部１７３が接続されている。

次に、本実施形態に係る板状物の加工方法について説明する。図５は、板状物の加工方法の手順を示すフローチャートである。まず、ウエーハ２００の裏面２０１を平坦化する（ステップＳ１；平坦化ステップ）。具体的には、ウエーハ２００の表面２０２に保護部材２０５を貼着した状態で、研削研磨装置１のチャックテーブル９に保持し、ターンテーブル８を回転させる。そして、図２に示すように、チャックテーブル９を粗研削ユニット３に位置づけ、粗研削ユニット３によって、ウエーハ２００の裏面２０１を粗研削する。粗研削が終了すると、ターンテーブル８を回転させて、チャックテーブル９を仕上げ研削ユニット４に位置づけ、仕上げ研削ユニット４によって、ウエーハ２００の裏面２０１を仕上げ研削する。これら粗研削及び仕上げ研削を行う場合、例えば、チャックテーブル９は３００（ｒｐｍ）で回転させるのに対して、粗研削ユニット３及び仕上げ研削ユニット４の各ホイールは６０００（ｒｐｍ）で回転させる。さらに、仕上げ研削が終了すると、ターンテーブル８を回転させて、図６に示すように、研磨ユニット５に位置づけ、研磨ユニット５によって、ウエーハ２００の裏面２０１を研磨することにより平坦化する。この場合、例えば、チャックテーブル９は３００（ｒｐｍ）で回転させるのに対して、研磨ユニット５の研磨パッド５ｂは１５００（ｒｐｍ）で回転させる。この研磨を所定時間実行することにより、ウエーハ２００の裏面２０１を平坦化する。なお、本実施形態では、平坦化する際に、ウエーハ２００の裏面２０１を粗研削、仕上げ研削及び研磨の各工程を実施しているが、これに限るものではなく、粗研削及び仕上げ研削の工程で終了してもよい。

次に、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦化されたか否かを確認する（ステップＳ２；平坦確認ステップ）。本実施形態では、ウエーハ２００を保護部材２０５とともに、研削研磨装置１からレーザ加工装置１０１に移送し、このレーザ加工装置１０１の平坦化確認ユニット１５０の保持テーブル１５２に保護部材２０５を介してウエーハ２００を載置する。次に、図４に示すように、第１の照明手段１５３及び第２の照明手段１５６をそれぞれ点灯しつつ、ウエーハ２００の裏面２０１を撮像部１５４に撮像させる。

撮像部１５４は、ウエーハ２００の裏面２０１を撮像して撮像画像を生成し、この撮像画像を制御装置１７０に送信する。送信された撮像画像は、記憶部１７２記憶されるとともに、演算処理部１７１は、この撮像画像に基づいて、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦であるか否かを判別する。具体的には、演算処理部１７１は、撮像画像におけるウエーハ２００の裏面２０１領域内の輝度分布を検出し、他の部分よりも輝度が所定の閾値以上高い部分が存在する場合に平坦でないと確認する。例えば、図７の例の撮像画像３００では、ウエーハ２００の裏面２０１領域内の輝度分布がほぼ一様であり、所定の閾値以上、輝度の高い部分が存在しないため、このウエーハ２００の裏面２０１は平坦であると確認する（ステップＳ２；ＯＫ）。これに対して、図８の例の撮像画像３０１では、ウエーハ２００の裏面２０１の周縁部２０１Ａの輝度は、中央部２０１Ｂ（他の部分）よりも輝度が高くなっている。このため、周縁部２０１Ａの輝度が中央部２０１Ｂよりも所定の閾値以上高い場合には、このウエーハ２００の裏面２０１は平坦でないと確認する（ステップＳ２；ＮＧ）。

第１の照明手段１５３から照射された第１の光１５３Ａのうち、ウエーハ２００の外周縁より外側に照射された光は、撮像部１５４に到達するため、ウエーハ２００の外周縁が明るくなり輪郭を際立たせる。また、ウエーハ２００の裏面２０１には、第２の照明手段１５６から照射された第２の光１５６Ａが照射される。この第２の光１５６Ａは、第１の光１５３Ａよりも弱い（光量が少ない）斜光である。このため、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦である場合には、第２の光１５６Ａが裏面２０１で全反射することで撮像部１５４には達しない。これにより、ウエーハ２００の裏面２０１領域内の輝度分布がほぼ一様な撮像画像３００が生成される。一方、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦でない場合には、第２の光１５６Ａが裏面２０１で乱反射するため、この乱反射した第２の光１５６Ａの一部が撮像部１５４に達する。これにより、輝度分布にムラが生じて陰影が映り込んだ撮像画像３０１が生成される。

本実施形態では、制御装置１７０には、撮像画像を表示する表示部１７３が接続されている。このため、表示部１７３に撮像画像３００，３０１を表示することにより、オペレータが表示された撮像画像３００，３０１を見て、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦か否かを確認してもよい。

この平坦確認ステップにおいて、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦でないと確認された場合（ステップＳ２；ＮＧ）には、ウエーハ２００の裏面２０１を、再度、研削または研磨して平坦化する（ステップＳ３；再平坦化ステップ）。本実施形態では、ウエーハ２００を保護部材２０５とともに、レーザ加工装置１０１から再び研削研磨装置１に移送し、この研削研磨装置１のチャックテーブル９に保護部材２０５を介してウエーハ２００を保持する。ここで、再平坦化ステップＳ３では、粗研削ユニット３及び仕上げ研削ユニット４の各研削ホイール３ｂ，４ｂや研磨ユニット５の研磨パッド５ｂをドレッシングによりコンディションを整えた後、先の平坦化ステップＳ１と同様の加工条件でウエーハ２００の裏面２０１を再度平坦化する。先の平坦化ステップＳ１では、ウエーハ２００の裏面２０１を粗研削、仕上げ研削及び研磨の各工程を実施しているため、図９に示すように、チャックテーブル９を粗研削ユニット３及び仕上げ研削ユニット４に順次、位置づけ、同様の研削条件にて、ウエーハ２００の裏面２０１の粗研削及び仕上げ研削を実施する。その後、図６に示すように、チャックテーブル９を研磨ユニット５に位置づけ、同様の研磨条件にて、ウエーハ２００の裏面２０１の研磨を実施する。先の平坦化ステップＳ１を、粗研削及び仕上げ研削の工程で終了した場合には、再平坦化ステップＳ３も粗研削及び仕上げ研削の工程を実施する。この再平坦化ステップを実行した後、再び、処理をステップＳ２に戻して、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦化されたか否かを確認する。

一方、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦であると確認された場合（ステップＳ２；ＯＫ）には、ウエーハ２００の裏面２０１に対してレーザビームを照射してウエーハ２００の内部に改質層を形成する（ステップＳ４；改質層形成ステップ）。本実施形態では、ウエーハ２００を保護部材２０５とともに、レーザ加工装置１０１における平坦化確認ユニット１５０の保持テーブル１５２から、搬送部１６０の保持部１６５を用いて、チャックテーブル１１０上に移送する。この場合、ウエーハ２００は、図１０に示すように、裏面２０１側が上方に露出した状態で、保護部材２０５を介してチャックテーブル１１０に保持される。

続いて、レーザ加工装置１０１は、チャックテーブル１１０に保持されたウエーハ２００のアライメントを遂行する。その後、チャックテーブル１１０とレーザ照射部１２０とを相対的に移動させながら、図１０に示すように、チャックテーブル１１０に保持されたウエーハ２００の裏面２０１からウエーハ２００に対して透過性を有する波長（例えば、１０６４ｎｍ）のレーザビーム１２５をウエーハ２００の内部に集光点１２５Ａを合わせて分割予定ライン２０３（図１）に沿って照射する。そして、分割予定ライン２０３に沿った改質層２０６をウエーハ２００の内部に形成する。この改質層２０６を形成する際、ウエーハ２００の内部に、改質層２０６から該ウエーハ２００の厚み方向に延びるクラック２０７を発生させる条件でレーザ加工が施されている。このため、ウエーハ２００の内部には、改質層２０６から該ウエーハ２００の厚み方向に延びるクラック２０７が生成される。このクラック２０７は、例えば、ウエーハ２００を薄化した際の所定厚みと同程度の長さに生成されている。

一般に、レーザ加工装置１０１は、研削研磨装置１と比較して、単位時間あたりの加工処理能力が高いことが知られている。本構成では、レーザ加工装置１０１に平坦化確認ユニット１５０を設け、平坦確認を行ったウエーハ２００に対して、そのままレーザ加工によって改質層２０６を形成することができるため、生産性（スループット）を損なうことを防止できる。

次に、ウエーハ２００の裏面２０１を研削及び研磨して所定厚みへと薄化する（ステップＳ５；薄化ステップ）。本実施形態では、ウエーハ２００を保護部材２０５とともに、レーザ加工装置１０１から再び研削研磨装置１に移送し、この研削研磨装置１のチャックテーブル９に保護部材２０５を介してウエーハ２００を保持する。次に、チャックテーブル９に保持されたウエーハ２００は、ターンテーブル８の回転によって、粗研削ユニット３に位置付けられ、図１１に示すように、チャックテーブル９を回転させた状態で、粗研削ユニット３の粗研削ホイール３ｂを回転させつつ下降させ、回転する粗研削ホイール３ｂをウエーハ２００の裏面２０１に接触させて粗研削を行う。粗研削が終了すると、ターンテーブル８を回転させて、チャックテーブル９を仕上げ研削ユニット４に位置づけ、仕上げ研削ユニット４によって、ウエーハ２００の裏面２０１を仕上げ研削する。さらに、仕上げ研削が終了すると、ターンテーブル８を回転させて、研磨ユニット５に位置づけ、研磨ユニット５によって、ウエーハ２００の裏面２０１を研磨し、最終的にウエーハ２００を所定厚みｄに薄化する。ウエーハ２００の厚みの測定は、例えば接触式厚さ測定ゲージを用いて、ウエーハ２００の裏面２０１が露出した部分（ウエーハ２００と研削ホイールや研磨パッドが重なっていない部分）で行われる。なお、薄化ステップＳ５は、粗研削、仕上げ研削及び研磨により実施されりことに限るものではなく、粗研削及び仕上げ研削によって実施されてもよい。

ウエーハ２００には、改質層２０６から少なくともウエーハ２００の表面２０２に至るクラック２０７が生成されている。このため、ウエーハ２００を薄化した際に、これらクラック２０７により、分割予定ライン２０３に沿ってウエーハ２００が分割され、所定厚みｄのチップが複数形成される。形成された複数のチップは、保護部材２０５により支持される。なお、本実施形態では、ウエーハ２００へのレーザ加工により、改質層２０６からウエーハ２００の厚み方向に延びるクラック２０７を発生させ、ウエーハ２００を薄化した際に、これらクラック２０７によってウエーハ２００を分割しているが、これに限るものではない。例えば、ウエーハ２００へのレーザ加工により、改質層２０６を形成し、ウエーハ２００を薄化する際の研削負荷により、改質層２０６を起点とするクラックがウエーハ２００内部に生じ、分割予定ライン２０３に沿ってウエーハ２００を分割する構成としてもよい。

次に、上記した平坦確認ステップの別の実施形態を説明する。上記した実施形態では、演算処理部１７１は、撮像画像におけるウエーハ２００の裏面２０１領域内の輝度分布を検出し、他の部分よりも輝度が所定の閾値以上高い部分が存在する場合に平坦でないと確認していたが、この別の実施形態では、演算処理部１７１は、予め取得したウエーハ２００の基準画像と撮像画像とのパターンマッチング処理により、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦であるかを確認する。

具体的には、裏面が平坦化された基準ウエーハ（不図示）を形成し、この基準ウエーハの裏面を事前に撮像して基準画像（不図示）を取得しておく。この基準画像は、上記した平坦化確認ユニット１５０の撮像部１５４を用いて、同一の撮像条件にて撮像されて記憶部１７２に記憶されている。演算処理部１７１は、記憶部１７２に記憶された基準画像と、撮像された撮像画像３００，３０１との類似度（一致度）を算出し、この類似度が所定のしきい値に達していれば、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦であると確認し、所定のしきい値に達しない場合には、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦でないと確認する。類似度は、例えば、正規化相関法の相関値などを用いるができるが、既存の手法によって算出された値でもよい。また、基準画像と撮像画像との類似度は、ウエーハ全体を比較して算出しても良いが、同等部分（例えば、ウエーハ２００の外周縁を含む一部領域）の画像を切り出して、これらを比較して算出してもよい。

以上、本実施形態のウエーハ２００の加工方法は、ウエーハ２００の裏面２０１を研削または研磨して平坦化する平坦化ステップＳ１と、平坦化ステップＳ１を実施した後、ウエーハ２００の表面２０２側から第１の光１５３Ａを照射するとともにウエーハ２００の裏面２０１側から第１の光１５３Ａよりも光量の少ない第２の光１５６Ａを照射しつつ、ウエーハ２００の裏面２０１を撮像部１５４で撮像して撮像画像を形成し、撮像画像をもとにウエーハ２００の裏面２０１が平坦であるかを確認する平坦確認ステップＳ２と、平坦確認ステップＳ２を実施した後、ウエーハ２００に対して透過性を有する波長のレーザビーム１２５の集光点１２５Ａをウエーハ２００の内部に位置づけた状態で、ウエーハ２００の裏面２０１に対してレーザビーム１２５を照射してウエーハ２００の内部に改質層２０６を形成する改質層形成ステップＳ４と、を備える。この構成によれば、ウエーハ２００の裏面２０１を平坦化する平坦化ステップＳ１を実施した後、裏面２０１が平坦であるかを確認する平坦確認ステップＳ２を実施することにより、裏面２０１が平坦であると確認されたウエーハ２００にのみ改質層形成ステップＳ４を実施できることができる。このため、ウエーハ２００の裏面２０１に対して均一なレーザ加工を施すことができ、ウエーハ２００の内部の均一な深さ位置に改質層２０６を形成することができる。また、平坦確認ステップＳ２では、ウエーハ２００の表面２０２側から第１の光１５３Ａを照射することで、ウエーハ２００の裏面２０１が周囲よりも黒く撮像される。さらに、ウエーハ２００の裏面２０１に第１の光１５３Ａよりも光量の少ない第２の光１５６Ａを照射することで、裏面２０１の撮像画像の陰影を際立たせることができるため、裏面２０１が平坦であるかを容易に確認することができる。

本実施形態によれば、平坦確認ステップＳ２でウエーハ２００の裏面２０１が平坦でないと確認された場合、ウエーハ２００の裏面２０１を研削または研磨して平坦化する再平坦化ステップＳ３を更に備えたため、再平坦化ステップＳ３によりウエーハ２００の裏面２０１を再度平坦化できるため、ウエーハ２００の内部の均一な深さ位置に改質層２０６をより確実に形成することができる。

本実施形態によれば、改質層形成ステップＳ４を実施した後、ウエーハ２００の裏面２０１を研削して所定厚みｄへと薄化する薄化ステップＳ５を備えたため、所定厚みｄまで研削される際に改質層２０６に対して研削負荷が加えられることで、この改質層２０６を破断起点とするクラックがウエーハ２００の内部に生じてウエーハ２００を容易に分割することができる。

本実施形態によれば、平坦化ステップＳ１は研削研磨装置１で実施され、平坦確認ステップＳ２及び改質層形成ステップＳ４はレーザ加工装置１０１で実施されるため、レーザ加工装置１０１にて、平坦確認を行ったウエーハ２００に対して、そのまま改質層２０６を形成することができるため、生産性を損なうことが防止される。

本実施形態によれば、平坦確認ステップＳ２は、撮像画像におけるウエーハ２００の裏面２０１の領域内に、他よりも輝度が高い部分が存在する場合には、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦でないと確認するため、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦化されているか否かを精度良く確認することができる。

本実施形態によれば、平坦確認ステップＳ２は、裏面２０１が平坦に形成されたウエーハの基準画像と撮像画像とをパターンマッチング処理し、これら画像の類似度が所定のしきい値に達しない場合には、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦でないと確認するため、基準画像と撮像画像とのパターンマッチング処理により、ウエーハ２００の裏面２０１が平坦化されているか否かを精度良く確認することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態では、研磨ユニット５を用いて、ウエーハ２００の裏面２０１を研磨もしくは平坦化加工する際に、加工液を供給しているが、この加工液を使用しないで研磨もしくは平坦化するドライポリッシュを行うこともできる。

また、本実施形態では、ウエーハ２００の内部に改質層２０６を形成した（改質層形成ステップＳ４）の後に、ウエーハ２００の裏面２０１を所定厚みｄまで研削してチップに分割する構成としたが、これに限るものではない。例えば、予め所定厚みｄまで薄化したウエーハ２００の裏面２０１を研削または研磨によって平坦化し、裏面２０１の平坦化が確認された場合には、裏面２０１からレーザビーム１２５を照射してウエーハ２００の内部に分割予定ライン２０３に沿った改質層２０６を形成する。そして、ウエーハ２００の表面２０２に、保護部材２０５に替えて、例えば、エキスパンドテープを貼り付けるとともに、エキスパンドテープの周縁を保持しつつ、エキスパンドテープを拡張して分割予定ライン２０３に沿って形成された改質層２０６に張力を作用させて、ウエーハ２００を分割予定ライン２０３に沿って分割することもできる。この場合、平坦化ステップの前に薄化ステップが実行され、改質層形成ステップの後に新たに分割ステップが実行される。

また、本実施形態では、レーザ加工装置１０１に平坦化確認ユニット１５０を設けた構成としたが、レーザ加工装置１０１のチャックテーブル１１０を、平坦化確認ユニット１５０の保持テーブル１５２と同様の構成とするとともに、例えば、チャックテーブル１１０のＸ軸方向の移動経路上に、ラインセンサカメラ及び第２の照明手段を配置し、このラインセンサカメラでウエーハ２００の裏面２０１の画像を撮像する構成としてもよい。

１ 研削研磨装置（平坦加工装置）
３ 粗研削ユニット
３ｂ 粗研削ホイール
４ 仕上げ研削ユニット
４ｂ 仕上げ研削ホイール
５ 研磨ユニット
５ｂ 研磨パッド
９、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ チャックテーブル
１００ 制御装置
１０１ レーザ加工装置
１１０ チャックテーブル
１２０ レーザ照射部
１２１ 照射ヘッド
１２５ レーザビーム
１２５Ａ 集光点
１５０ 平坦化確認ユニット
１５１ 本体部
１５２ 保持テーブル
１５３ 第１の照明手段
１５４ 撮像部
１５６ 第２の照明手段
１７０ 制御装置
１７１ 演算処理部
１７２ 記憶部
１７３ 表示部
２００ ウエーハ（板状物）
２０１ 裏面
２０１Ａ 周縁部
２０１Ｂ 中央部
２０２ 表面
２０３ 分割予定ライン
２０４ デバイス
２０５ 保護部材
２０６ 改質層
２０７ クラック

Claims (6)

1. 板状物にレーザ加工を施す板状物の加工方法であって、
   該板状物の裏面を研削または研磨して平坦化する平坦化ステップと、
   該平坦化ステップを実施した後、該板状物の表面側から第１の光を照射するとともに該板状物の裏面側から該第１の光よりも光量の少ない第２の光を照射しつつ、該板状物の裏面を撮像手段で撮像して撮像画像を形成し、該撮像画像をもとに該板状物の裏面が平坦であるかを確認する平坦確認ステップと、
   該平坦確認ステップを実施した後、該板状物に対して透過性を有する波長のレーザビームの集光点を該板状物の内部に位置づけた状態で、該板状物の裏面に対して該レーザビームを照射して該板状物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
   を備えた板状物の加工方法。
2. 該平坦確認ステップで該板状物の裏面が平坦でないと確認された場合、該板状物の裏面を研削または研磨して平坦化する再平坦化ステップを更に備えた請求項１に記載の板状物の加工方法。
3. 該改質層形成ステップを実施した後、該板状物の裏面を研削して所定厚みへと薄化する薄化ステップを備えた請求項１または２に記載の板状物の加工方法。
4. 該平坦化ステップは平坦加工装置で実施され、
   該平坦確認ステップ及び該改質層形成ステップはレーザ加工装置で実施される請求項１〜３のいずれか一項に記載の板状物の加工方法。
5. 該平坦確認ステップは、該撮像画像における該板状物の裏面領域内に、他よりも輝度が高い部分が存在する場合には、該板状物の裏面が平坦でないと確認する請求項１〜４のいずれか一項に記載の板状物の加工方法。
6. 該平坦確認ステップは、裏面が平坦に形成された板状物の基準画像と該撮像画像とをパターンマッチング処理し、これら画像の類似度が所定のしきい値に達しない場合には、該板状物の裏面が平坦でないと確認する請求項１〜４のいずれか一項に記載の板状物の加工方法。