KR20210106890A - 웨이퍼의 가공 방법 - Google Patents

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KR20210106890A
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crack
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유키 익쿠
슈이치로 쯔키지
사토시 코바야시
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 웨이퍼가 적절한 조건으로 가공되었는지 여부를 용이하게 확인한다.
(해결 수단) 분할 예정 라인을 따라서 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 제1 레이저 빔을 상기 웨이퍼의 이면 측으로부터 조사하고, 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 웨이퍼의 가공 임계값을 넘지 않는 출력의 제2 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부 또는 표면에 위치시켜서 상기 제2 레이저 빔을 조사하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계와, 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상 유닛으로 촬상하는 촬상 단계와, 상기 촬상 단계에서 촬상된 화상에 기초하여 상기 웨이퍼의 가공 상태를 판정하는 판정 단계를 포함하고, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사되는 상기 제2 레이저 빔은, 상기 제2 레이저 빔의 진행 방향에 수직인 면에 있어서의 단면 형상이 상기 개질층을 사이에 두고 비대칭이 되도록 성형되어 있다.

Description

웨이퍼의 가공 방법{WAFER PROCESSING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼의 이면 측으로부터 레이저 빔을 조사하고 상기 레이저 빔을 웨이퍼의 내부에 집광하여 웨이퍼를 분할하는 기점이 되는 개질층을 형성하고, 상기 개질층으로부터 웨이퍼의 표면 측에 크랙을 신장시키는 웨이퍼의 가공 방법에 관한 것이다.
디바이스 칩의 제조 공정에서는, 웨이퍼의 표면에 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인을 설정하고, 구획된 각 영역에 디바이스를 형성하고, 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할한다.
예컨대, 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장(웨이퍼를 투과할 수 있는 파장)의 레이저 빔을 웨이퍼의 이면 측으로부터 상기 웨이퍼에 조사하고, 분할 예정 라인을 따라서 웨이퍼의 내부에 집광시킨다. 이때, 레이저 빔의 집광점의 근방에 분할의 기점이 되는 개질층이 형성된다. 형성된 개질층으로부터 웨이퍼의 표면으로 크랙이 신장하면, 웨이퍼가 분할 예정 라인을 따라서 분할된다(예컨대, 특허 문헌 1, 특허 문헌 2 참조).
이 가공 방법에서는, 개질층을 형성함과 함께 상기 개질층으로부터 웨이퍼의 표면을 향해서 크랙이 진행하도록, 웨이퍼의 깊이 방향에 있어서의 개질층의 형성 위치나 레이저 빔의 조사 조건 등의 가공 조건을 적절히 설정할 필요가 있다. 가공 조건 등이 적절하지 않으면, 형성된 개질층으로부터 크랙이 적절히 신장하지 않고, 또는, 예정하고 있지 않을 방향으로 크랙이 신장하는 등 하여 웨이퍼를 적절히 분할할 수 없기 때문에, 디바이스 칩의 제품 수율이 떨어진다.
일본 공개 특허 공보 2005-86161호 공보 일본 공개 특허 공보 2010-68009호 공보
여기서, 가공 조건 등이 적절한지 여부, 즉, 웨이퍼에 형성된 개질층으로부터 웨이퍼의 표면을 향해 크랙이 적절하게 진행되고 있는지 여부를 확인하려면, 예컨대, 웨이퍼의 표면을 현미경 등으로 관찰하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 이면 측으로부터 레이저 빔이 조사된 웨이퍼의 표면 측을 관찰하려면, 예컨대, 웨이퍼를 레이저 가공 장치로부터 꺼내고, 웨이퍼의 상하를 반전시켜서 현미경 등에 반입해야 한다. 그 때문에, 크랙의 형성 상황의 확인에 공정수가 소요되어 문제가 되고 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안한 것으로서, 그 목적은, 웨이퍼가 적절히 가공되었는지 여부를 용이하게 확인할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 표면에 복수의 분할 예정 라인이 설정된 웨이퍼의 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 상기 웨이퍼의 상기 표면을 척 테이블에 대면시키고, 상기 척 테이블로 상기 웨이퍼를 유지시키는 유지 단계와, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제1 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부에 위치시켜서 레이저 빔 조사 유닛과, 상기 척 테이블을 상기 분할 예정 라인을 따르는 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 제1 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 이면 측으로부터 조사하고, 상기 웨이퍼의 내부에 상기 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계 후에, 상기 웨이퍼의 가공 임계값을 넘지 않는 출력이고, 또한, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제2 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부 또는 상기 표면에 위치시켜서 상기 웨이퍼의 상기 이면 측으로부터 조사하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계와, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 조사된 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상 유닛으로 촬상하는 촬상 단계와, 상기 촬상 단계에서 촬상된 화상에 기초하여, 상기 웨이퍼의 가공 상태를 판정하는 판정 단계를 포함하고, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사되는 상기 제2 레이저 빔은, 상기 제2 레이저 빔의 진행 방향과 수직인 면에 있어서의 단면 형상이 상기 개질층을 사이에 두고 비대칭이 되도록 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 판정 단계에서는, 상기 촬상 단계에서 촬상된 상기 화상에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사된 상기 제2 레이저 빔의 상기 이면에 있어서의 피조사 영역과 동일한 형상의 영역과 겹치도록 상기 반사광이 비치는 경우에, 상기 개질층으로부터 상기 웨이퍼의 상기 표면 측을 향해 크랙이 신장하고 있다고 판정하고, 상기 촬상 단계에서 촬상된 상기 화상에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사된 상기 제2 레이저 빔의 상기 이면에 있어서의 상기 피조사 영역의 형상을 반전한 형상의 영역과 겹치도록 상기 반사광이 비치는 경우에, 상기 개질층으로부터 상기 웨이퍼의 상기 표면 측을 향해 상기 크랙이 신장하고 있지 않다고 판정한다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태에 의하면, 표면에 복수의 분할 예정 라인이 설정된 웨이퍼의 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서, 상기 웨이퍼의 상기 표면을 척 테이블에 대면시키고, 상기 척 테이블로 상기 웨이퍼를 유지하는 유지 단계와, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제1 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부에 위치시켜서 레이저 빔 조사 유닛과, 상기 척 테이블을 상기 분할 예정 라인을 따르는 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 제1 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 이면 측으로부터 조사하고, 상기 웨이퍼의 내부에 상기 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와, 상기 개질층 형성 단계 후에, 상기 웨이퍼의 가공 임계값을 넘지 않는 출력이고, 또한, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제2 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부 또는 상기 표면에 위치시켜서 상기 웨이퍼의 상기 이면 측으로부터 조사하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계와, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 조사된 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상 유닛으로 촬상하는 촬상 단계와, 상기 촬상 단계에서 촬상된 화상에 기초하여, 상기 웨이퍼의 가공 상태를 판정하는 판정 단계를 포함하고, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사되는 상기 제2 레이저 빔은, 상기 웨이퍼의 상기 이면에 대해서 수직이 아닌 방향으로부터 상기 웨이퍼의 내부에 진행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서는, 상기 제2 레이저 빔은, 상기 집광점을 형성하는 렌즈에 기인하는 수차가 보정된 상태로 상기 웨이퍼에 입사된다.
또한, 바람직하게는, 상기 제1 레이저 빔과, 상기 제2 레이저 빔은 광원이 동일하다.
또한, 바람직하게는, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계는, 액침으로 실시한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 웨이퍼의 가공 방법에서는, 웨이퍼의 내부에 제1 레이저 빔을 집광시켜서 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계를 실시한 후, 관찰용 레이저 빔 조사 단계와, 촬상 단계와 판정 단계를 실시한다. 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 웨이퍼의 이면 측에 조사되어 내부를 진행하는 제2 레이저 빔은, 웨이퍼의 표면과 개질층으로부터 표면 측으로 신장한 크랙에서 반사된다. 그리고, 촬상 단계에서는, 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상한다.
여기서, 관찰용 레이저 빔 조사 단계에 있어서는, 제2 레이저 빔(반사광)은, 개질층과 표면과의 사이의 영역을 진행한다. 여기서, 개질층으로부터 웨이퍼의 표면에 이르는 크랙이 형성되지 않은 경우, 제2 레이저 빔은 상기 영역을 그대로 진행한다. 한편, 크랙이 형성되어 있는 경우, 상기 크랙에 진입한 공기의 층과, 웨이퍼와의 사이에 계면이 생기고, 양측의 굴절률의 차이가 큰 상기 계면에서 제2 레이저 빔이 반사된다.
그 때문에, 촬상 단계에서 얻어진 화상에 비치는 상기 반사광의 형상은, 크랙의 유무에 의해 변화한다. 환언하면, 화상에 비치는 반사광의 형상으로부터 웨이퍼의 내부에 형성되는 크랙의 유무, 위치 및 형상 등의 웨이퍼의 가공 상태를 판정할 수 있다. 이 때, 웨이퍼를 레이저 가공 장치의 척 테이블로부터 이동시킬 필요가 없고, 개질층을 형성한 후에 사이를 두지 않고 개질층으로부터 웨이퍼의 표면에 이르는 크랙이 형성되었는지 여부를 판정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태에 의해, 웨이퍼가 적절히 가공되었는지 여부를 용이하게 확인할 수 있는 웨이퍼의 가공 방법이 제공된다.
도 1은 웨이퍼를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 개질층 형성 단계를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3(A)은, 내부에 개질층이 형성된 웨이퍼를 확대하여 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 3(B)은, 내부에 개질층과 크랙이 형성된 웨이퍼를 확대하여 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4는 관찰용 레이저 빔 조사 단계를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 5(A)는, 내부에 개질층이 형성된 웨이퍼에 조사된 제2 레이저 빔 및 그 반사광을 모식적으로 나타내는 단면도이고, 도 5(B)는, 내부에 개질층과 크랙이 형성된 웨이퍼에 조사된 제2 레이저 빔 및 그 반사광을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 6(A)은, 웨이퍼의 이면에 있어서의 제2 레이저 빔이 조사되는 영역을 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 6(B)은, 반사광이 비치는 화상에 있어서, 상기 반사광이 비치는 영역의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 6(C)은, 반사광이 비치는 화상에 있어서, 상기 반사광이 비치는 영역의 다른 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7(A) 및 도 7(B)은, 웨이퍼에 크랙이 형성되어 있는 경우에 있어서의 반사광이 비치는 화상이고, 도 7(C) 및 도 7(D)은, 웨이퍼에 크랙이 형성되어 있지 않은 경우에 있어서의 반사광이 비치는 화상이다.
도 8(A), 도 8(C), 및 도 8(E)은, 반사광이 비치는 화상이고, 도 8(B), 도 8(D), 및 도 8(F)은, 웨이퍼의 표면이 비치는 광학 현미경 사진이다.
도 9는 개질층 형성 단계 및 관찰용 레이저 빔 조사 단계의 변형예를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 10은 웨이퍼의 이면에 수직이 아닌 진행 방향으로부터 제2 레이저 빔이 조사되는 웨이퍼를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 웨이퍼의 가공 방법의 각 단계의 플로우를 나타내는 흐름도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관해서 설명한다. 우선, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에 따라 개질층이 형성되는 웨이퍼에 관해서 설명한다. 도 1은, 웨이퍼(1)를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
웨이퍼(1)는, 예컨대, Si(실리콘), SiC(실리콘카바이드), GaN(갈륨 나이트라이드), GaAs(갈륨 비소), 혹은, 그 외의 반도체 등의 재료, 또는, 사파이어, 유리, 석영 등의 재료로 된 대략 원판형의 기판 등이다. 상기 유리는, 예컨대, 알칼리 유리, 무알칼리 유리, 소다 석회 유리, 납 유리, 붕규산 유리, 석영 유리 등이다.
웨이퍼(1)의 표면(1a)에는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(3)이 설정된다. 분할 예정 라인(3)은, 스트리트라고도 불린다. 웨이퍼(1)의 표면(1a)에는, 분할 예정 라인(3)에 의해 구획된 각 영역에, 디바이스(5)가 형성된다. 상기 디바이스(5)는, 예컨대, IC(Integrated Circuit)나 LSI(Large-Scale Integrated circuit) 등이다. 다만, 웨이퍼(1)는 이것으로 한정되지 않는다. 웨이퍼(1)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없고, 웨이퍼(1)에는 디바이스(5)가 형성되지 않아도 좋다.
웨이퍼(1)를 분할 예정 라인(3)을 따라서 분할하면, 각각 디바이스(5)를 탑재하는 개개의 디바이스 칩이 형성된다. 웨이퍼(1)를 분할할 때는, 예컨대, 분할 예정 라인(3)을 따라서 웨이퍼(1)의 내부에 레이저 빔을 집광시켜서 웨이퍼(1)의 내부에 개질층을 형성함과 함께, 상기 개질층으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 향해 두께 방향을 따라서 신장하는 크랙을 형성한다.
이 때, 웨이퍼(1)의 가공 조건이 적절하고, 레이저 가공 장치 상태도 가공에 적절한 상태가 아니라면, 개질층으로부터 크랙이 신장하지 않고, 또는, 예정하고 있지 않은 방향으로 크랙이 신장하는 등 하여, 웨이퍼(1)를 적절히 분할할 수 없다. 이 경우, 불량품이 발생하기 때문에 디바이스 칩의 제품 수율이 떨어진다.
다음에, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼(1)의 가공 방법이 실시되는 레이저 가공 장치(2)에 대해 도 2 등을 이용하여 설명한다. 도 2는, 레이저 가공 장치(2)를 사용하여 웨이퍼(1)에 개질층을 형성하는 모습을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 레이저 가공 장치(2)는, 웨이퍼(1)를 유지하는 척 테이블(4)과, 척 테이블(4)에 유지된 웨이퍼(1)에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 유닛(6)을 구비한다.
척 테이블(4)은, 상면 측에 다공질 부재(도시하지 않음)를 가진다. 다공질 부재의 상면은, 웨이퍼(1)를 유지하는 유지면(4a)이 된다. 척 테이블(4)은, 유지면(4a)에 수직인 축의 주위로 회전 가능하다. 척 테이블(4)은, 다공질 부재에 접속된 흡인원(도시하지 않음)을 가진다.
웨이퍼(1)를 레이저 가공 장치(2)로 가공하려면, 표면(1a)을 유지면(4a)에 대면시켜서 유지면(4a) 상에 웨이퍼(1)를 배치하고, 다음에, 다공질 부재를 통해 흡인원에 의해 생긴 부압을 웨이퍼(1)에 작용시킨다. 이 경우, 웨이퍼(1)는, 이면(1b) 측이 상방에 노출된 상태로 척 테이블(4)에 흡인 유지된다. 웨이퍼(1)는, 노출된 이면(1b) 측으로부터 레이저 빔이 조사되어서 레이저 가공된다.
웨이퍼(1)를 척 테이블(4)에 유지시킬 때, 미리, 환형의 프레임과, 외주가 상기 환형 프레임에 붙여진 점착 테이프와, 웨이퍼(1)를 일체화한 프레임 유닛을 형성해도 좋다. 프레임 유닛을 형성할 때에는, 상기 환형 프레임의 개구 중에 노출된 점착 테이프의 점착면에 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 첩착시킨다. 이 경우, 척 테이블(4)에 프레임 유닛을 유지시키려면, 상기 점착 테이프를 통해 웨이퍼(1)를 유지면(4a) 상에 싣는다.
척 테이블(4)과, 레이저 빔 조사 유닛(6)은 유지면(4a)에 평행한 방향으로 상대적으로 이동 가능하다. 예컨대, 척 테이블(4)은, 유지면(4a)에 평행한 방향으로 설정된 가공 이송 방향(X축 방향)으로 이동 가능하고, 레이저 빔 조사 유닛(6)은, 유지면(4a)에 평행하고 상기 가공 이송 방향에 직교하는 인덱싱 이송 방향(Y축 방향)으로 이동 가능하다.
도 2에는, 척 테이블(4)로 유지된 웨이퍼(1)에 레이저 빔을 조사할 수 있는 레이저 빔 조사 유닛(6)의, 가장 간이적인 구성예가 모식적으로 나타나 있다. 레이저 빔 조사 유닛(6)은, 레이저를 발진하는 레이저 발진기(8)와, 미러(10)와, 집광 렌즈(12)를 구비한다.
레이저 발진기(8)는, 웨이퍼(1)에 대해서 투과성을 가지는 파장(웨이퍼(1)를 투과하는 파장)의 제1 레이저 빔(14)을 출사하는 기능을 가진다. 예컨대, 제1 레이저 빔(14)에는, Nd:YAG 등을 매체로 하여 발진되는 파장 1099 nm의 레이저가 이용된다. 다만, 레이저 발진기(8) 및 제1 레이저 빔(14)은 이것으로 한정되지 않고, 웨이퍼(1)의 재질 등에 의해 선택된다.
웨이퍼(1)의 내부에 개질층을 형성하려면, 예컨대, 제1 레이저 빔(14)의 출력은 2 W ~ 3 W 정도로 된다. 다만, 제1 레이저 빔(14)의 출력은 이것으로 한정되지 않고, 웨이퍼(1)의 내부에 개질층을 형성할 수 있는 출력이면 좋다. 레이저 발진기(8)로부터 출사된 제1 레이저 빔(14)은, 미러(10)에 의해 미리 정해진 방향으로 반사되고, 집광 렌즈(12)를 거쳐서, 척 테이블(4)에 유지된 웨이퍼(1)에 조사된다.
집광 렌즈(12)는, 척 테이블(4)로 유지된 웨이퍼(1)의 내부의 미리 정해진 높이 위치에 제1 레이저 빔(14)을 집광시키는 기능을 가진다. 집광 렌즈(12)는, 예컨대, 높이 방향을 따라서 이동 가능하고, 집광점(16)의 높이 위치를 바꿀 수 있다. 제1 레이저 빔(14)의 집광점(16)은, 웨이퍼(1)의 내부의 미리 정해진 높이 위치에 위치된다.
도 2에 나타난 바와 같이, 레이저 빔 조사 유닛(6)과, 척 테이블(4)을 가공 이송 방향을 따라서 상대적으로 이동시키면서, 제1 레이저 빔(14)을 웨이퍼(1)의 내부에 집광시키면, 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)이 형성된다. 여기서, 제1 레이저 빔(14)의 조사 조건이나 가공 이송 속도 등의 가공 조건이 적절히 설정되어 있으면, 도 3(B)에 나타난 바와 같이, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로 신장하는 크랙(9)이 형성되고, 웨이퍼(1)를 용이하고 적절히 분할할 수 있게 된다.
그러나, 상기 가공 조건 등이 적절하지 않으면, 도 3(A)에 나타난 바와 같이, 형성된 개질층(7)으로부터 크랙(9)이 적절히 신장하지 않고, 또는, 예정하고 있지 않은 방향으로 크랙(9)이 신장하는 등 하여, 웨이퍼(1)를 적절히 분할할 수 없기 때문에, 디바이스 칩의 제품 수율이 저하된다. 여기서, 가공 조건 등이 적절한지 여부, 즉, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 향해 크랙(9)이 적절히 진행되고 있는지 여부를 확인하려면, 예컨대, 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 현미경 등으로 관찰하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이면(1b) 측으로부터 제1 레이저 빔(14)이 조사된 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 관찰하려면, 예컨대, 웨이퍼(1)를 레이저 가공 장치(2)로부터 꺼내, 웨이퍼(1)의 상하를 반전시켜서 현미경 등에 반입해야 한다. 그 때문에, 크랙(9)의 유무 등의 가공 상태의 확인에 공정수가 소요되어 문제가 되고 있었다. 그래서 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 레이저 가공 장치(2)에 있어서 웨이퍼(1)의 가공 상태를 확인함으로써, 확인의 공정수를 저감한다. 다음에, 가공 상태의 확인에 사용되는 구성에 대해 설명한다.
레이저 가공 장치(2)는, 도 4에 나타난 바와 같이, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)을 구비한다. 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)은, 개질층(7)이 형성된 웨이퍼(1)에 관찰용의 레이저 빔인 제2 레이저 빔(28)을 조사하는 기능을 가진다. 도 4에는, 척 테이블(4)로 유지된 웨이퍼(1)에 제2 레이저 빔(28)을 조사할 수 있는 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)의, 가장 간이적인 구성예가 모식적으로 나타나고 있다.
관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)은, 레이저 발진기(20)와 다이크로익 미러(22)와, 집광 렌즈(24)와, 제2 레이저 빔(28)의 형상을 특정의 형상으로 성형하는 빔 성형 유닛(26)을 구비한다. 레이저 발진기(20)는, 웨이퍼(1)의 내부에 개질층을 형성할 수 있는 가공 임계값을 넘지 않는 출력의 제2 레이저 빔(28)을 출사할 수 있다.
레이저 발진기(20)는, 예컨대, 가공 임계값을 넘지 않는 0.2 W 정도의 출력의 제2 레이저 빔(28)을 출사한다. 다만, 제2 레이저 빔(28)의 출력은 이것으로 한정되지 않는다. 가공 임계값은 웨이퍼(1)의 재질에 따라 상이하기 때문에, 제2 레이저 빔(28)의 출력은 가공되는 웨이퍼(1)의 재질에 따라 가공 임계값을 넘지 않도록 적절하게 결정된다.
바람직하게는, 제2 레이저 빔(28)의 출력은, 제1 레이저 빔(14)의 출력의 10분의 1에서 1000분의 1의 사이에서 설정된다. 또한 바람직하게는, 제2 레이저 빔(28)의 출력은, 제1 레이저 빔(14)의 30분의 1 정도로 설정된다.
다이크로익 미러(22)는, 제2 레이저 빔(28)을 미리 정해진 방향으로 반사하는 기능을 가진다. 또한, 다이크로익 미러(22)는, 후술대로, 제2 레이저 빔(28)이 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측에서 반사된 후, 그 반사광(32)이 다이크로익 미러(22)에 도달할 때에 상기 반사광을 투과하는 기능을 가진다.
집광 렌즈(24)는, 척 테이블(4)에 유지된 웨이퍼(1)의 내부 또는 표면(1a)에 제2 레이저 빔(28)을 집광시키는 기능을 가진다. 집광 렌즈(24)는, 예컨대, 높이 방향을 따라서 이동 가능하고, 집광점(30)의 높이 위치를 바꿀 수 있다.
또한, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)은, 웨이퍼(1)의 가공 임계값을 넘는 출력의 제1 레이저 빔(14)을 척 테이블(4)로 유지된 웨이퍼(1)에 조사할 수 있어도 좋다. 즉, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)은, 도 2에서 설명한 레이저 빔 조사 유닛(6)으로서 기능할 수 있어도 좋다. 이 경우, 레이저 빔 조사 유닛(6)을 생략할 수 있고, 레이저 가공 장치(2)의 구성이 간략화된다. 따라서, 제1 레이저 빔(14)과 제2 레이저 빔(28)은 광원이 동일해도 좋다.
한편, 레이저 가공 장치(2)가 레이저 빔 조사 유닛(6)과 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)의 양쪽 모두를 가지는 경우, 척 테이블을 하나 더 구비하고 있으면, 웨이퍼(1)를 효율적으로 가공할 수 있다. 예컨대, 하나의 웨이퍼(1)에 제2 레이저 빔(28)을 조사하는 것과 동시에 다른 웨이퍼(1)에 제1 레이저 빔(14)을 조사할 수 있다.
관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)이 구비하는 빔 성형 유닛(26)은, 레이저 발진기(20)로부터 출사된 제2 레이저 빔(28)의 형상을 특정의 형상으로 성형하는 기능을 가진다. 빔 성형 유닛(26)은, 예컨대, 상기 특정의 형상에 대응하는 형상의 투과창(도시하지 않음)과, 상기 투과창의 주위에서 상기 제2 레이저 빔(28)을 차폐하는 차폐부(도시하지 않음)를 가지는 판형의 부재이다. 상기 투과창은, 빔 성형 유닛(26)을 관통하도록 형성되어 있다.
빔 성형 유닛(26)은, 투과창의 관통 방향이 제2 레이저 빔(28)의 진행 방향에 합치하도록 방향이 조정되면서 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)에 내장된다. 제2 레이저 빔(28)이 빔 성형 유닛(26)에 도달할 때, 일부가 상기 투과창을 통과하고, 나머지가 차폐부에서 차폐되어서 제2 레이저 빔(28)이 특정의 형상으로 성형된다.
또는, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)에는, 빔 성형 유닛(26)으로서 DOE(회절 광학 소자)가 내장되어도 좋다. 이 경우, 상기 DOE는, 제2 레이저 빔(28)을 미리 정해진 형상으로 성형할 수 있도록 설계되어서 제조된다. 또한, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)에는, 빔 성형 유닛(26)으로서 LCOS(Liquid crystal on silicon) 소자를 포함한 공간 광 변조기가 내장되어 있어도 좋다.
본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 제2 레이저 빔(28)은, 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 조사될 때에 제2 레이저 빔(28)의 진행 방향에 수직인 면(예컨대 이면(1b))에 있어서의 단면 형상이 개질층(7)을 사이에 두고 비대칭이 되도록 성형된다. 예컨대, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상은, 개질층(7)을 경계로 멀어지는 두 개의 영역의 한쪽 측에 위치하는 반원형으로 된다.
제2 레이저 빔(28)은, 이면(1b) 측으로부터 웨이퍼(1)에 조사되고, 웨이퍼(1)의 내부를 진행한다. 그리고, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 도달한 제2 레이저 빔(28)은, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에서 반사된다. 그 후, 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)은, 웨이퍼(1)의 내부를 역방향으로 진행하고, 이면(1b)으로부터 웨이퍼(1)의 외부로 진행한다.
제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)은, 집광 렌즈(24)를 거쳐 평행광으로 변환되고, 다이크로익 미러(22)를 투과한다. 그리고, 다이크로익 미러(22)를 투과한 반사광(32)의 진로에는, 상기 반사광(32)을 촬상하는 촬상 유닛(34)이 배치되어 있다. 촬상 유닛(34)은, 예컨대, CMOS 센서, 또는, CCD 센서 등의 이미지 센서를 구비한다.
촬상 유닛(34)은, 반사광(32)을 촬상하고, 반사광(32)이 비치는 화상을 형성한다. 후술하는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 내부에 형성된 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 크랙(9)이 적절히 신장하고 있는지 여부의 판정은, 촬상 유닛(34)이 반사광(32)을 촬상하여 형성하는 화상에 기초하여 실시된다.
다음에, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에 대해 설명한다. 상기 웨이퍼의 가공 방법은, 예컨대, 레이저 가공 장치(2)에서 실시된다. 상기 웨이퍼의 가공 방법에서는, 표면(1a)에 복수의 분할 예정 라인(3)이 설정된 웨이퍼(1)의 상기 분할 예정 라인(3)을 따라서 상기 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)을 형성한다. 도 11에, 상기 웨이퍼의 가공 방법의 각 단계의 플로우를 설명하는 흐름도를 나타낸다. 이하, 각 단계에 관해서 상술한다.
우선, 웨이퍼(1)를 레이저 가공 장치(2)에 반입하고, 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 척 테이블(4)에 대면시키고, 척 테이블(4)로 웨이퍼(1)를 유지하는 유지 단계(S10)를 실시한다.
유지 단계(S10)에서는, 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측을 상방에 노출시키도록 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 척 테이블(4)의 유지면(4a)에 대면시켜서 척 테이블(4) 상에 웨이퍼(1)를 싣는다. 그 후, 척 테이블(4)의 흡인원을 작동시켜서 웨이퍼(1)에 부압을 작용시키면, 웨이퍼(1)가 척 테이블(4)에 흡인 유지된다. 도 2에는, 척 테이블(4)에 흡인 유지된 웨이퍼(1)의 단면도가 모식적으로 나타나 있다.
또한, 유지 단계(S10)를 실시하기 전에, 미리 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 점착 테이프 등의 보호 부재를 첩착하는 보호 부재 배치 단계를 실시해도 좋다. 이 경우, 유지 단계(S10)에서는, 상기 보호 부재를 통해 웨이퍼(1)가 척 테이블(4)에 유지된다.
다음에, 제1 레이저 빔(14)을 분할 예정 라인(3)을 따라서 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측으로부터 조사하고, 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)을 형성하는 개질층 형성 단계(S20)를 실시한다. 제1 레이저 빔(14)은, 웨이퍼(1)에 대해서 투과성을 가지는 파장(웨이퍼(1)를 투과할 수 있는 파장)의 레이저 빔이다. 도 2는, 개질층 형성 단계(S20)를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
개질층 형성 단계(S20)에서는, 우선, 척 테이블(4)과, 레이저 빔 조사 유닛(6)을 상대적으로 이동시키고, 레이저 빔 조사 유닛(6)의 하방에 웨이퍼(1)의 하나의 분할 예정 라인(3)의 일단을 위치시킨다. 동시에, 척 테이블(4)을 회전시켜 웨이퍼(1)의 분할 예정 라인(3)을 가공 이송 방향에 맞춘다. 그리고, 제1 레이저 빔(14)의 집광점(16)을 웨이퍼(1)의 내부의 미리 정해진 높이 위치에 위치시킨다.
그 후, 척 테이블(4)과, 레이저 빔 조사 유닛(6)을 가공 이송 방향으로 상대적으로 이동시키면서 제1 레이저 빔(14)을 웨이퍼(1)에 조사한다. 웨이퍼(1)의 가공에 적절한 조건으로 제1 레이저 빔(14)이 웨이퍼(1)에 조사되면, 웨이퍼(1)의 내부에 분할 예정 라인(3)을 따르는 개질층(7)이 형성됨과 함께 상기 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로 신장하는 크랙(9)(도 3(B) 등 참조)이 형성된다.
웨이퍼(1)의 하나의 분할 예정 라인(3)을 따라서 개질층(7)을 형성한 후, 척 테이블(4)과, 레이저 빔 조사 유닛(6)을 인덱싱 이송 방향으로 이동시키고, 다른 분할 예정 라인(3)을 따라서 마찬가지로 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)을 형성한다.
하나의 방향을 따르는 모든 분할 예정 라인(3)을 따라서 개질층(7)을 형성한 후, 척 테이블(4)을 회전시키고, 마찬가지로 다른 방향을 따르는 분할 예정 라인(3)을 따라서 개질층(7)을 형성한다. 웨이퍼(1)의 모든 분할 예정 라인(3)을 따라서 제1 레이저 빔(14)이 조사되면, 개질층 형성 단계(S20)가 완료된다. 또한, 각 분할 예정 라인(3)에서는, 집광점(16)의 높이를 변경하여서 제1 레이저 빔(14)을 2 회 이상 조사하고, 서로 겹치는 복수의 개질층(7)을 형성해도 좋다.
분할 예정 라인(3)을 따라서 내부에 개질층(7)과, 개질층(7)으로부터 신장하는 크랙(9)이 형성된 웨이퍼(1)를 이면(1b) 측으로부터 연삭하여 웨이퍼(1)를 박화하고 개질층(7) 등을 제거하면, 웨이퍼(1)가 분할되어서 개개의 디바이스 칩이 얻어진다. 그러나, 크랙(9)이 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로 적절히 신장하고 있지 않으면, 웨이퍼(1)를 적절히 분할할 수 없고, 형성되는 디바이스 칩의 품질이 기준에 미치지 못하는 경우나, 디바이스 칩에 손상이 생기는 경우가 있고, 디바이스 칩의 제품 수율이 떨어진다.
도 3(A)은, 내부에 개질층(7)이 형성되고 크랙(9)이 형성되어 있지 않은 웨이퍼(1)를 확대하여 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또한, 도 3(B)은, 내부에 개질층(7)과 함께 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 형성된 웨이퍼(1)를 확대하고 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 3(B)에 나타난 바와 같이 크랙(9)이 표면(1a)에 도달하고 있으면, 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 현미경으로 관찰했을 때에, 크랙(9)이 시인(視認)된다. 한편, 크랙(9)이 형성되어 있지 않으면 표면(1a)에 크랙(9)을 시인할 수 없다.
그래서 웨이퍼(1)에 개질층(7)을 형성한 후, 크랙(9)의 유무를 확인하기 위해서, 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 현미경으로 관찰하는 것을 생각할 수 있다. 다만, 현미경에 의해 표면(1a)을 관찰하려면, 웨이퍼(1)를 척 테이블(4)로부터 반출하고, 현미경으로 이동시키지 않으면 안 된다. 그래서 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 신장하는 크랙(9)의 유무를 판정하기 위해서, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)와, 촬상 단계(S40)와, 판정 단계(S50)를 실시한다.
다음에, 개질층 형성 단계(S20) 후에 실시하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에 대해 설명한다. 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서는, 척 테이블(4)에 유지된 웨이퍼(1)에 대해서 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)으로부터 관찰용 레이저 빔으로서 제2 레이저 빔(28)을 조사한다. 제2 레이저 빔(28)은, 웨이퍼(1)의 가공 임계값을 넘지 않는 출력이고, 또한, 웨이퍼(1)에 대해서 투과성을 가지는 파장(웨이퍼(1)를 투과할 수 있는 파장)의 레이저 빔이다.
도 4는, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)를 모식적으로 나타내는 측면도이다. 내부에 개질층(7)이 형성된 웨이퍼(1)에 이면(1b) 측으로부터 제2 레이저 빔(28)을 조사할 때, 미리 집광점(30)을 웨이퍼(1)의 내부 또는 표면(1a)에 위치시킨다. 바람직하게는, 집광점(30)은, 웨이퍼(1)의 표면(1a)의 개질층(7)과 겹치는 위치에 위치된다.
레이저 발진기(20)로부터 출사한 제2 레이저 빔(28)은, 빔 성형 유닛(26)에 도달하고, 빔 성형 유닛(26)으로 미리 정해진 형상으로 성형된다. 그 후, 제2 레이저 빔(28)은, 다이크로익 미러(22)에서 반사되어서 척 테이블(4)을 향해서 진행한다. 그리고, 제2 레이저 빔(28)은, 집광 렌즈(24)를 투과한 후, 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 조사되어서 웨이퍼(1)의 내부를 진행하고, 집광점(30)에 집광된다.
웨이퍼(1)의 내부를 진행하는 제2 레이저 빔(28)은, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에서 반사된다. 그리고, 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)은, 웨이퍼(1)의 내부를 진행하고, 웨이퍼(1)의 이면(1b)을 거쳐 외부에 진행한다. 그 후, 반사광(32)은, 집광 렌즈(24)와 다이크로익 미러(22)를 투과하고 촬상 유닛(34)에 도달한다.
도 6(A)은, 웨이퍼(1)에 조사되는 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상의 일례를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 구체적으로는, 도 6(A)에는, 웨이퍼(1)의 이면(1b) 중 제2 레이저 빔(28)이 조사되는 영역(40)이 나타나 있고, 영역(40)에는 음영이 부가되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 도 6(A)에는, 분할 예정 라인(3)을 따라서 웨이퍼(1)의 내부에 형성된 개질층(7)의 평면 위치를 모식적으로 나타내는 파선과, 집광점(30)의 평면 위치를 모식적으로 나타내는 점이 표시되어 있다.
도 6(A)에 나타난 바와 같이, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상은, 예컨대, 반원 형상이다. 도 6(A)에 나타난 바와 같이, 제2 레이저 빔(28)은, 진행 방향과 수직인 면(예컨대, 웨이퍼(1)의 이면(1b))에 있어서의 단면 형상이 개질층(7)을 사이에 두고 비대칭이 되도록 미리 빔 성형 유닛(26)에 의해 성형되어 있다.
여기서, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 위치된 집광점(30)에서 반사된 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)의 경로에 관하여 상술한다. 도 5(A)는, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)으로 신장하는 크랙(9)이 형성되어 있지 않은 경우의 제2 레이저 빔(28) 및 반사광(32)의 진행 경로를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 5(B)는, 개질층(7)으로부터 신장하는 크랙(9)이 형성되어 있는 경우에 있어서의 제2 레이저 빔(28) 및 반사광(32)의 경로를 모식적으로 나타내는 단면도이다.
또한, 도 5(A)에 나타내는 단면도 및 도 5(B)에 나타내는 단면도는, 크랙(9)의 유무가 반사광(32)에 미치는 영향에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 5(A)에 나타내는 단면도 및 도 5(B)에 나타내는 단면도에서는, 설명의 편의상, 웨이퍼(1), 개질층(7), 분할 예정 라인(3), 크랙(9) 등의 상대적인 위치 관계, 및 제2 레이저 빔(28), 반사광(32)이 진행하는 각도 등의 특징이 강조되어 있다.
도 5(A) 및 도 5(B)에 나타난 바와 같이, 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측에 조사된 제2 레이저 빔(28)은 집광점(30)에 집광된다. 그리고, 제2 레이저 빔(28)은, 웨이퍼(1)의 표면(1a)에서 반사되고, 반사광(32)이 웨이퍼(1)의 내부를 진행하여 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 도달한다.
개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 도달하는 크랙(9)이 웨이퍼(1)의 내부에 형성되어 있지 않으면, 제2 레이저 빔(28)은, 개질층(7)의 하방의 영역을 통과하여 진행한다. 도 5(A)에 나타난 바와 같이, 제2 레이저 빔(28)(입사광)과, 반사광(32)은 개질층(7)을 사이에 두고 반전된 상태가 된다.
이에 대해서, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 웨이퍼(1)의 내부에 형성된 경우, 제2 레이저 빔(28)은, 개질층(7)의 하방으로 크랙(9)에 도달하고, 크랙(9)에 의한 영향을 받는다.
크랙(9)이 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 이르고 있는 경우, 크랙(9)에 의해 약간 웨이퍼(1)가 분단되기 때문에, 크랙(9)에 진입하는 공기의 층과, 웨이퍼(1)와의 사이에 계면이 형성된다. 그 때문에, 표면(1a)에서 제2 레이저 빔(28)이 반사되는 것과 마찬가지로, 크랙(9)에 도달한 제2 레이저 빔(28)은 상기 크랙(9)에서 반사된다.
이 경우, 도 5(B)에 나타난 바와 같이, 반사광(32)은, 제2 레이저 빔(28)(입사광)이 투과하여 온 웨이퍼(1)의 내부의 영역과 같은 영역을 역행하여 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 이른다.
본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 다음에, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서 웨이퍼(1)에 조사된 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)을 촬상 유닛(34)으로 촬상하는 촬상 단계(S40)를 실시한다. 촬상 단계(S40)에서는, 반사광(32)이 촬상되고, 상기 반사광(32)이 비치는 화상이 형성된다.
도 6(C)은, 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 형성되어 있지 않은 경우에, 촬상 유닛(34)으로 촬상되어 형성되는 화상(38)에 있어서 반사광(32)이 비치는 영역(42b)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 크랙(9)이 형성되지 않은 경우, 도 5(A)에 나타난 바와 같이, 제2 레이저 빔(28)(입사광)과, 반사광(32)은 개질층(7)을 사이에 두고 반전된 상태가 된다.
그 때문에, 화상(38)에 비치는 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)의 형상은, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상을 반전한 것과 같은 형상이 된다. 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상이 반원 형상인 경우, 도 6(C)에 나타난 바와 같이, 반사광(32)이 비치는 영역(42b)은, 상기 반원 형상을 반전시킨 형상이 된다.
또한, 도 6(B)은, 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 크랙(9)이 신장하고 있는 경우에, 촬상 유닛(34)으로 촬상되어 형성되는 화상(36)에 있어서 반사광(32)이 비치는 영역(42a)을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 크랙(9)이 신장하고 있는 경우, 도 5(B)에 나타난 바와 같이, 제2 레이저 빔(28)(입사광)과 반사광(32)의 경로가 겹친다. 그 때문에, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상이 반원 형상인 경우, 도 6(B)에 나타난 바와 같이, 반사광(32)이 비치는 영역(42a)은, 상기 반원 형상과 같은 형상이 된다.
이와 같이, 촬상 단계(S40)에서 반사광(32)이 촬상되어 형성된 화상(36, 38)에 비치는 반사광(32)의 형상 등은, 크랙(9)의 유무에 의해 변화한다. 그 때문에, 화상(36, 38)에 기초하면, 웨이퍼(1)의 내부에서 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 형성되어 있는지 여부를 판정할 수 있다.
본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 촬상 단계(S40)에서 촬상된 화상(36, 38)에 기초하여, 웨이퍼(1)의 가공 상태를 판정하는 판정 단계(S50)를 실시한다. 여기서, 가공 상태란, 예컨대, 제1 레이저 빔(14)을 조사하는 것에 의해 가공된 웨이퍼(1) 상태를 말하고, 가공의 결과를 포함한다. 예컨대, 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)의 유무를 말한다.
판정 단계(S50)에서 실시되는 판정의 상세한 것에 대하여 설명한다. 판정 단계(S50)에서는, 촬상 단계(S40)에서 촬상된 화상(36, 38)에 비치는 제2 레이저 빔(28)의 반사광(32)의 형상이 웨이퍼(1)에 조사된 제2 레이저 빔(28)(입사광)의 단면 형상이 반영된 형상인지 여부가 판정된다. 단적으로 말하면, 반사광(32)이 입사광의 단면 형상과 같은 형상인지 여부가 판정된다(S51). 여기서, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상이란, 예컨대, 제2 레이저 빔(28)의 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 있어서의 피조사 영역의 형상을 말한다.
그 결과, 도 6(B)에 나타난 바와 같이, 반사광(32)이 입사광의 단면 형상과 같은 형상인 것이 확인되는 경우, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 향해 크랙(9)이 신장하고 있다고 판정한다(S52). 보다 상세하게는, 촬상된 화상에 있어서, 제2 레이저 빔(28)의 이면(1b)에 있어서의 피조사 영역(도 6(A)의 영역(40))과 동일한 형상의 영역(42a)과 겹치도록 반사광(32)이 비치는 경우에, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 향해 크랙이 신장하고 있다고 판정한다.
한편, 도 6(C)에 나타난 바와 같이, 반사광(32)이 입사광의 단면 형상을 반전시킨 형상인 것이 확인되는 경우, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 향해 크랙(9)이 신장하고 있지 않다고 판정한다(S53). 상세하게는, 촬상된 상기 화상에 있어서, 제2 레이저 빔(28)의 이면(1b)에 있어서의 피조사 영역(도 6(A)의 영역(40))을 반전한 형상의 영역(42b)과 겹치도록 반사광(32)이 비치는 경우에, 개질층(7)으로부터 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 향해 크랙(9)이 신장하고 있지 않다고 판정한다.
판정 단계(S50)에 있어서, 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 크랙(9)이 신장하고 있지 않다고 판정되는 경우, 개질층 형성 단계(S20)에서 실시된 레이저 가공이 적절히 실시되지 않았다고 판단할 수 있다. 이 경우, 개질층 형성 단계(S20)에서 웨이퍼(1)에 제1 레이저 빔(14)을 조사하여 웨이퍼(1)를 가공하는 가공 조건이 적절하지 않은지, 레이저 빔 조사 유닛(6)을 포함한 레이저 가공 장치(2)에 어떠한 이상이 있다고 생각할 수 있다.
판정 단계(S50)에 있어서, 표면(1a)으로 신장하는 크랙(9)이 형성되어 있다고 판정되는 경우, 그 후, 예컨대, 웨이퍼(1)를 이면(1b) 측으로부터 연삭하여 박화하고, 웨이퍼(1)를 분할하여 개개의 디바이스 칩을 제조한다. 크랙(9)이 적절히 형성되어 있으면, 웨이퍼(1)는 적절히 분할된다.
도 7(A) 및 도 7(B)은, 웨이퍼(1)에 크랙(9)이 형성된 경우에 촬상 유닛(34)으로 촬상되는 화상의 일례를 나타내는 사진이다. 또한, 도 7(C) 및 도 7(D)은, 웨이퍼(1)에 크랙(9)이 형성되지 않은 경우에 촬상 유닛(34)으로 촬상되는 화상의 일례를 나타내는 사진이다.
각 사진에는, 제2 레이저 빔(28)이 웨이퍼(1)의 표면(1a)에서 반사된 반사광(32)이 백색으로 비치고 있다. 그리고, 웨이퍼(1)에 크랙(9)이 형성되어 있는지 여부에 의해 화상에 있어서의 반사광(32)이 비치는 형상 및 위치가 변화하기 때문에, 각 사진에 찍히는 반사광(32)의 형상 및 위치가 크랙(9)의 유무의 판정의 기준이 될 수 있는 것이 이해된다.
또한, 각 사진으로부터 이해되는 바와 같이, 반사광(32)이 비치는 영역에 있어서 반사광(32)이 균일한 강도로 비친다고는 할 수 없다. 즉, 도 6(B)에 나타내는 영역(42a)의 전역에 있어서, 또는, 도 6(C)에 나타내는 영역(42b)의 전역에 있어서 균일하게 반사광(32)이 분포하는 것으로 한정되지 않는다. 광학적인 현상 등에 기인하는 여러 가지 요인에 의해, 반사광(32)이 줄무늬(縞) 형상 또는 스폿 형상으로 화상에 비치지만, 반사광(32)이 화상에 불균일하게 비치는 경우에 있어서도 크랙(9)의 유무의 판정은 충분히 가능하다.
또한, 웨이퍼(1)의 내부에 크랙(9)이 형성되어 있는지 여부를 판정할 뿐만 아니라, 크랙(9)의 품질의 평가가 바람직한 경우가 있다. 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 반사광(32)이 비치는 화상으로부터 크랙(9)의 품질이 평가되어도 좋다.
예컨대, 크랙(9)에 사행(蛇行)이 생겨져 있고, 크랙(9)에서 형성되는 제2 레이저 빔의 반사면에 미소한 요철이 존재하면, 반사광(32)이 비치는 화상이 선명하지 않게 되는 경우가 있다. 또한, 화상에 있어서 반사광(32)이 비치는 것이 예정되는 영역의 외부에 일부의 반사광(32)이 비치는 경우가 있다.
또한, 예컨대, 개질층(7)으로부터 신장하는 크랙(9)이 짧고, 크랙(9)이 표면(1a)에 도달하고 있지 않은 경우, 개질층(7)과 표면(1a)의 사이에 크랙(9)의 비형성 영역이 남는 경우가 있다. 이 경우, 제2 레이저 빔(28)의 일부가 상기 비형성 영역을 벗어남과 함께, 다른 일부가 크랙(9)에 반사된다. 즉, 촬상 유닛(34)으로 촬상되는 화상에는, 웨이퍼(1)에 크랙(9)이 형성되는 경우에 반사광(32)이 비치는 영역과, 크랙(9)이 형성되지 않는 경우에 반사광(32)이 비치는 영역의 양쪽 모두에 반사광(32)이 비치는 경우가 있다.
촬상 단계(S40)에서 얻어지는 화상의 또 다른 예를 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 찍은 광학 현미경 사진과 함께 나타낸다. 도 8(A)은, 웨이퍼(1)의 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 크랙(9)이 형성되지 않은 경우에 촬상되는 반사광(32)이 비치는 화상이고, 도 8(B)은, 동 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 찍은 광학 현미경 사진이다.
도 8(C)은, 웨이퍼(1)의 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 불충분한 품질의 크랙(9)이 형성되어 있는 경우에 촬상되는 반사광(32)이 비치는 화상이고, 도 8(D)은, 동 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 찍은 광학 현미경 사진이다. 또한, 도 8(E)은, 웨이퍼(1)의 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 충분한 품질의 크랙(9)이 형성된 경우에 촬상되는 반사광(32)이 비치는 화상이고, 도 8(F)은, 동 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 찍은 광학 현미경 사진이다.
도 8(F)에 나타난 사진에는, 횡 방향으로 치우치는 매우 가는 선을 확인할 수 있다. 사행이 적은 충분한 품질의 크랙(9)이 웨이퍼(1)에 형성된 경우, 표면(1a)을 광학 현미경으로 관찰하면, 이와 같이 매우 가는 선으로서 크랙(9)을 볼 수 있다. 이 경우에, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30) 및 촬상 단계(S40)를 실시함으로써 얻어지는 화상이 도 8(E)에 나타나 있다.
이에 대해서, 도 8(B)에 나타내는 사진에는, 횡 방향으로 치우치는 선을 확인할 수 없다. 즉, 표면(1a)에 표출하는 크랙(9)이 웨이퍼(1)에 형성되지 않은 것이 이해된다. 이 경우에, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30) 및 촬상 단계(S40)를 실시함으로써 얻어지는 화상이 도 8(A)에 나타나 있다. 도 8(A)에 나타나는 화상과 도 8(E)에 나타나는 화상에서는, 반사광(32)이 비치는 영역의 형상 및 위치가 서로 반전하고 있는 것이 이해된다.
그리고, 도 8(D)에 나타난 사진에는, 횡 방향으로 치우치는 선을 확인할 수 있다. 도 8(D)에 나타난 사진에 비치는 선은, 도 8(F)에 비치는 매우 가는 선보다 굵다. 사행이 생긴 질이 낮은 크랙(9)이 웨이퍼(1)에 형성된 경우, 표면(1a)을 광학 현미경으로 관찰하면, 이와 같이 비교적 굵은 선으로서 크랙(9)을 볼 수 있다.
이 경우에 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30) 및 촬상 단계(S40)를 실시함으로써 얻어지는 화상이 도 8(C)에 나타나 있다. 도 8(C)에 나타내는 화상에서는, 도 8(A)에 나타내는 화상에 있어서 반사광(32)이 비치는 영역과 도 8(E)에 나타내는 화상에 있어서 반사광(32)이 비치는 영역의 양쪽 모두에 반사광(32)이 비친다.
즉, 도 8(C)에 나타내는 화상이 촬상되었을 때, 제2 레이저 빔(28)의 일부가 개질층(7)과 표면(1a)의 사이의 영역을 통과하고 있음과 함께, 제2 레이저 빔(28)의 다른 일부가 크랙(9)에서 반사되고 있다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 크랙(9)의 질이 불충분한 것을 판정할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 촬상 단계(S40)를 실시함으로써 얻어지는 화상으로부터, 웨이퍼(1)의 내부에 형성된 크랙(9)의 질이 평가되어도 좋다.
또한, 촬상 단계(S40)에서 얻어지는 화상에 비치는 반사광(32)의 형상 및 위치는, 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 제2 레이저 빔(28)의 집광 위치나, 촬상 유닛(34)의 배치 위치에 따라서는, 웨이퍼(1)에 크랙(9)이 형성되지 않은 경우에, 화상에 비치는 반사광(32)이 입사광의 단면 형상을 반전시킨 형상은 되지 않는 것도 생각할 수 있다. 예컨대, 크랙(9)이 형성된 경우에, 화상에 비치는 반사광(32)이 입사광의 단면 형상을 반전시킨 형상이 되기도 한다.
크랙(9)의 유무가 화상에 비치는 반사광(32)의 위치나 형상에 미치는 영향은, 계(系)마다 다르다. 그래서 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 신장한 크랙(9)의 유무를 촬상 단계(S40)에서 취득된 화상으로부터 판정하려고 하는 경우에, 사전에 상기 영향에 대해 검증되는 것이 바람직하다.
예컨대, 미리 상기 크랙(9)이 형성되어 있는 웨이퍼(1)와, 상기 크랙(9)이 형성되지 않은 웨이퍼(1)를 준비하고, 제2 레이저 빔(28)을 각각의 웨이퍼(1)에 조사하고, 마찬가지로 반사광(32)을 촬상하여 화상을 얻는다. 그리고, 크랙(9)의 유무가 화상에 미치는 영향을 평가하여, 화상으로부터 크랙(9)의 유무를 판정하기 위한 기준을 작성하는 것이 바람직하다.
이하, 화상(36, 38)에 비치는 반사광(32)의 형상 및 위치가 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상을 그대로 반영한 것인지, 반전하여 반영한 것인지를 기준으로서 판정이 실시되는 경우를 예로 설명을 계속한다. 그러나, 판정의 방법 및 기준 등은 이것으로 한정되지 않는다.
여기서, 개질층 형성 단계(S20)를 실시할 때에 제1 레이저 빔(14)이 집광되는 집광점(16)의 웨이퍼(1)의 내부에 있어서의 높이 위치가 크랙(9)의 형성의 성공 여부에 미치는 영향에 대해 조사한 실험에 대해 설명한다.
상기 실험에서는, 웨이퍼(1)로서 두께 775 μm 의 Si 웨이퍼를 준비하고, 레이저 가공 장치(2)로 레이저 가공을 실시했다. 이 때, 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측을 상방에 노출시킨 상태로 웨이퍼(1)를 척 테이블(4)로 유지하고, 제1 레이저 빔(14)을 웨이퍼(1)에 조사하여 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)을 형성했다. 본 실험에서는, 집광점(16)의 표면(1a)으로부터의 거리가 다른 복수의 가공 조건으로 제1 레이저 빔(14)을 각 Si 웨이퍼에 조사하고, 각각 개질층(7)의 형성 깊이가 다른 복수의 웨이퍼(1)를 작성했다.
그리고, 각 웨이퍼(1)에 제2 레이저 빔(28)을 조사하여 반사광(32)을 촬상하고, 형성된 화상으로부터 크랙(9)의 유무를 판정했다. 다음에, 각 웨이퍼(1)를 현미경으로 옮기고, 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측을 관찰하여 크랙(9)의 유무를 확인했다. 그리고, 개질층(7)의 표면(1a)으로부터의 깊이(D)(높이)와, 화상으로부터의 크랙(9)의 유무의 판정 결과와, 현미경에 의한 크랙(9)의 유무의 확인 결과와의 관계를 표 1에 나타낸다.
표면으로부터의 깊이
D(μm)		 크랙의 유무 반사광이 비치는 화상에 기초한 판정 결과
57 크랙 유 크랙 유
61 크랙 유 크랙 유
65 크랙 유 크랙 유
69 크랙 유 크랙 유
73 크랙 유 크랙 유
77 크랙 유 크랙 유
81 크랙 유 크랙 유
86 크랙 유 크랙 유
90 크랙 무 크랙 무
94 크랙 무 크랙 무
98 크랙 무 크랙 무
102 크랙 무 크랙 무
표 1에 나타난 바와 같이, 본 실험에서는, 개질층(7)의 표면(1a)으로부터의 깊이(D)를 52 μm 에서 102 μm 까지의 12 가지로 설정하고, 각 웨이퍼(1)에 개질층(7)을 형성했다. 그리고, 제2 레이저 빔(28)을 웨이퍼(1)에 조사하고 반사광(32)을 촬상하여 화상을 형성했다.
예컨대, 도 7(A)은, 개질층(7)의 표면(1a)으로부터의 깊이(D)가 81 μm 일 때 형성된 화상이고, 도 7(B)은, 상기 깊이(D)가 86 μm 일 때 형성된 화상이다. 또한, 도 7(C)은, 상기 깊이(D)가 90 μm 일 때 형성된 화상이고, 도 7(D)은, 상기 깊이(D)가 94 μm 일 때 형성된 화상이다.
개질층(7)의 표면(1a)으로부터의 깊이(D)가 86 μm 이하의 8 개의 웨이퍼(1)에서는, 화상에 비치는 반사광(32)의 형상이 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상과 같았다. 한편, 개질층(7)의 표면(1a)으로부터의 깊이(D)가 90 μm 이상의 4 개의 웨이퍼(1)에서는, 화상에 비치는 반사광(32)의 형상이 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상을 반전한 형상이 되었다. 즉, 개질층(7)의 깊이(D)가 86 μm 이하일 때, 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 형성되는 것이 시사된다.
그리고, 본 실험에서는, 웨이퍼(1)를 레이저 가공 장치(2)로부터 반출하고, 현미경으로 각 웨이퍼(1)의 표면(1a)을 관찰하고, 크랙(9)의 유무를 확인했다. 그리고, 표 1에 나타난 바와 같이 개질층(7)의 깊이(D)가 86 μm 이하의 8 개의 웨이퍼(1)에서 크랙(9)이 형성되어 있는 것이 확인되고, 개질층(7)의 깊이(D)가 90 μm 이상의 4 개의 웨이퍼(1)에서 크랙(9)이 형성되지 않은 것이 확인되었다.
본 실험에서는, 개질층(7)의 높이가 상기 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)의 형성의 성공 여부에 영향이 있는 것이 확인되었다. 그리고, 본 실험에서는, 반사광(32)이 비치는 화상에 의한 크랙(9)의 유무의 판정의 결과가 현미경에 의한 크랙(9)의 유무의 확인 결과와 완전히 대응하고 있고, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에 따라 웨이퍼(1)의 가공 상태를 확인할 수 있는 것이 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에서는, 웨이퍼(1)를 레이저 가공 장치(2)의 척 테이블(4)로부터 이동시키지 않고, 그 자리에서 크랙(9)의 유무를 용이하게 판정할 수 있다. 즉, 웨이퍼(1)의 가공 상태를 용이하게 확인할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태의 기재로 한정되지 않고, 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 도 2에서는, 레이저 빔 조사 유닛(6)의 가장 간이적인 구성에 대해 설명했다. 또한, 도 4에서는, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)의 가장 간이적인 구성에 대해 설명했다. 그리고, 제1 레이저 빔(14)의 광원과, 제2 레이저 빔(28)의 광원이 다른 경우를 중심으로 설명했다. 그러나, 본 실시 형태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법은 이것으로 한정되지 않는다.
예컨대, 본 발명의 일 양태와 관련되는 웨이퍼의 가공 방법에 있어서의 개질층 형성 단계(S20) 및 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서는, 다른 양태의 레이저 빔 조사 유닛이 사용되어도 좋다.
다음에, 레이저 가공 장치(2)의 변형예인 레이저 가공 장치(48)에 대해 설명한다. 도 9는, 레이저 가공 장치(48)가 탑재하는 변형예와 관련되는 레이저 빔 조사 유닛(52)을 모식적으로 나타내는 측면도이다. 레이저 가공 장치(48)는, 상방에 노출되는 유지면(50a)을 구비한 척 테이블(50)과, 레이저 빔 조사 유닛(52)을 구비한다. 척 테이블(50)은, 레이저 가공 장치(2)의 척 테이블(4)과 마찬가지로 구성된다.
레이저 빔 조사 유닛(52)은, 웨이퍼(1)를 투과하는 파장의 레이저 빔을 웨이퍼(1)에 조사하는 기능을 가진다. 그리고, 레이저 빔 조사 유닛(52)은, 웨이퍼(1)에 가공 임계값을 넘는 출력으로 제1 레이저 빔(66)을 조사할 수 있고, 웨이퍼(1)에 가공 임계값을 넘지 않는 출력으로 제2 레이저 빔(68)을 조사할 수 있다. 즉, 레이저 빔 조사 유닛(52)은, 개질층 형성 단계(S20) 및 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에 사용할 수 있다.
도 9에 나타난 바와 같이 레이저 빔 조사 유닛(52)은, 레이저 발진기(54)와, 편광판(56)과, 공간 광 변조기(58)와, 4f 렌즈 유닛(60)과, 다이크로익 미러(62)와, 집광 렌즈(64)를 구비한다. 레이저 발진기(54)와, 다이크로익 미러(62)와, 집광 렌즈(64)는 상술의 레이저 빔 조사 유닛(6) 및 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)의 대응하는 구성과 같다. 또한, 레이저 가공 장치(48)는, 레이저 빔 조사 유닛(52)의 근방에, 촬상 유닛(34)과 마찬가지로 구성되는 촬상 유닛(72)을 구비한다.
편광판(56)은, 공간 광 변조기(58)에 입사하는 레이저 빔의 편광 방향을 조정하기 위해서 사용된다. 또한, 공간 광 변조기(58)는, 예컨대, LCOS 소자이다. 공간 광 변조기(58)로서 기능하는 LCOS 소자에 레이저 빔을 조사하면, 상기 레이저 빔이 액정에 의해 위상 변조되면서 반사되고, 파면 형상을 제어할 수 있다. 즉, 공간 광 변조기(58)를 사용하면, 입사되는 레이저 빔을 미리 정해진 단면 형상으로 성형할 수 있다.
공간 광 변조기(58)와, 다이크로익 미러(62)의 사이에 설치된 4f 렌즈 유닛(60)은, 한 쌍의 렌즈를 가지고 있다. 그리고, 한 쌍의 렌즈는, 서로 미리 정해진 거리만큼 이격되어 있다. 또한, 각각의 렌즈와, 공간 광 변조기(58) 또는 다이크로익 미러(62)의 사이의 거리도 조정되어 있다. 즉, 4f 렌즈 유닛(60)의 한 쌍의 렌즈는, 양측 텔레센트릭 광학계를 구성하고 있다. 이에 따라, 공간 광 변조기(58)의 반사면에서 반사된 레이저 빔의 상이 집광 렌즈(64)의 입사면에 결상된다.
개질층 형성 단계(S20)에서는, 레이저 빔 조사 유닛(52)에 의해, 제1 레이저 빔(66)의 집광점을 웨이퍼(1)의 내부의 미리 정해진 높이 위치에 위치시키고, 상기 제1 레이저 빔(66)을 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측에 조사한다. 이에 따라 분할 예정 라인(3)을 따르는 개질층(7)을 웨이퍼(1)의 내부에 형성한다. 이 때, 공간 광 변조기(58)에서는, 입사된 제1 레이저 빔(66)을 특정의 형상으로는 성형하지 않는다. 또는, 개질층(7)의 형성에 적절한 형상으로 성형한다.
관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서는, 레이저 빔 조사 유닛(52)에 의해, 제2 레이저 빔(68)의 집광점을 웨이퍼(1)의 표면(1a) 또는 내부에 위치시키고, 상기 제2 레이저 빔(68)을 웨이퍼(1)의 이면(1b) 측에 조사한다. 이 때, 공간 광 변조기(58)는, 제2 레이저 빔(68)이 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 조사될 때 진행 방향에 수직인 면에 있어서의 단면 형상이 개질층(7)을 사이에 두고 비대칭이 되도록 상기 제2 레이저 빔(68)을 성형한다.
그 후, 제2 레이저 빔(68)은, 웨이퍼(1)의 내부를 진행하여 표면(1a)에서 반사된다. 그리고, 반사광(70)은 웨이퍼(1)의 이면(1b)으로부터 웨이퍼(1)의 외부로 진행하고, 다이크로익 미러(62)를 투과하여 촬상 유닛(72)에 도달한다. 촬상 유닛(72)은, 반사광(70)을 촬상하여 화상을 작성한다.
이와 같이, 레이저 빔 조사 유닛(52)을 사용하면, 제1 레이저 빔(66) 및 제2 레이저 빔(68)을 공통의 광원으로 발생할 수 있기 때문에, 레이저 가공 장치(48)는, 구성이 간략화된 것이 된다.
또한, 상기의 실시형태에서는, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상이 개질층(7)을 사이에 두고 비대칭이고, 제2 레이저 빔(28)이 웨이퍼(1)의 이면(1b)의 법선 방향으로부터 조사되는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 일 양태는 이것으로 한정되지 않는다.
도 10은, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에 있어서, 제2 레이저 빔(44)의 진행 방향이 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 수직이 아닌 경우를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 10에 나타난 바와 같이, 개질층(7)으로부터 표면(1a)에 이르는 크랙(9)이 형성되지 않은 경우, 제2 레이저 빔(44)(반사광(46))은 개질층(7)과 표면(1a)의 사이의 영역을 진행한다. 한편, 개질층(7)으로부터 표면(1a)으로 신장한 크랙(9)이 존재하는 경우에, 제2 레이저 빔(44)(반사광(46))은 상기 크랙(9)에 의해 반사된다.
이와 같이, 제2 레이저 빔(44)의 단면 형상이 비대칭형인지 여부에 관계없이, 반사광(46)이 비치는 화상으로부터 크랙(9)의 유무를 판정할 수 있는 경우도 있다. 이 경우, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서 웨이퍼(1)에 조사되는 제2 레이저 빔(44)을, 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 대해서 수직이 아닌 방향으로부터 웨이퍼(1)의 내부에 진행시킨다. 그리고, 이 경우에 있어서도, 크랙(9)의 유무에 의해 반사광(32)이 비치는 화상에 변화가 생긴다. 그 때문에, 반사광(32)이 비치는 화상으로부터 크랙(9)의 유무를 판정할 수 있다.
그런데, 웨이퍼(1)에 조사되는 제2 레이저 빔(28)은, 구면 수차의 영향에 의해 집광점(16)에 정밀하게 집광되지 않고, 결과적으로 촬상 단계(S40)에서 얻어지는 화상에 반사광(32)이 선명히 비치지 않는 경우가 있다. 그래서 집광 렌즈(24)에 구면 수차의 영향을 완화하는 보정환(補正環)이 장착되어도 좋다. 그리고, 이 경우, 예컨대, 웨이퍼(1)의 두께나 재질에 따른 적절한 성능의 보정환이 선택되어 사용된다.
또는, 관찰용 레이저 빔 조사 유닛(18)에 LCOS 소자 등의 공간 광 변조기가 사용되는 경우, 구면 수차가 보정된 제2 레이저 빔(28)을 형성하여 웨이퍼(1)의 이면(1b)에 조사해도 좋다.
또한, 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)는, 액침으로 실시되어도 좋다. 이 경우에 대해 도 4에 나타내는 관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)에서 설명하면, 집광 렌즈(24)와, 웨이퍼(1)의 이면(1b)과의 사이의 공간을 액체로 채운다. 상기 액체에는, 예컨대, 이머젼 오일로 불리는 액체, 글리세린, 또는, 순수(純水)를 사용할 수 있다.
관찰용 레이저 빔 조사 단계(S30)를 액침으로 실시하는 경우, 대물 렌즈로서 기능하는 집광 렌즈(24)의 개구 수를 크게 할 수 있다. 그 때문에, 촬상 유닛(34)으로 촬상되는 반사광(32)이 비치는 화상의 해상도를 높일 수 있고, 개질층(7)으로부터 신장하는 크랙(9)에 대해서, 보다 상세하게 해석할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 디바이스(5)가 표면(1a) 측에 형성된 웨이퍼(1)에 이면(1b) 측으로부터 제1 레이저 빔(14) 및 제2 레이저 빔(28)을 조사하는 경우에 대해 주로 설명했지만, 본 발명의 일 양태는 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 레이저 빔(14) 및 제2 레이저 빔(28)을 웨이퍼(1)의 표면(1a) 측에 조사해도 좋다. 또한, 디바이스(5)가 형성되지 않은 웨이퍼(1)를 레이저 가공하여 웨이퍼(1)의 내부에 개질층(7)을 형성해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 제2 레이저 빔(28)의 단면 형상이 반원 형상인 경우를 예에 설명했지만, 상기 단면 형상은 이것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 상기 단면 형상은 삼각형이나 사각형, 그 외의 다각형이라도 좋다. 즉, 개질층(7)을 사이에 두고 파워의 분포가 비대칭이면 좋다. 예컨대, 상기 단면 형상이 반원의 반의 형상이면, 반사광(32)이 비치는 화상으로부터 크랙(9)의 신장 방향에 관한 정보를 얻을 수 있는 경우가 있다.
상기 실시형태와 관련되는 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
1　웨이퍼
1a　표면
1b　이면
3　분할 예정 라인
5　디바이스
7　개질층
9　크랙
2, 48　레이저 가공 장치
4, 50　척 테이블
4a, 50a　유지면
6, 52　레이저 빔 조사 유닛
8, 20, 54　레이저 발진기
10　미러
22, 62　다이크로익 미러
12, 24, 64　집광 렌즈
14, 66 제1　레이저 빔
16, 30 집광점
18　관찰용 레이저 빔 조사 유닛
26　빔 성형 유닛
28, 68 제2　레이저 빔
32, 70　반사광
34, 72　촬상 유닛
36, 38 화상
40　영역
42a, 42b　영역
56　편광판
58　공간 광 변조기
60　4f 렌즈 유닛

Claims (6)

  1. 표면에 복수의 분할 예정 라인이 설정된 웨이퍼의 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 웨이퍼의 상기 표면을 척 테이블에 대면시키고, 상기 척 테이블로 상기 웨이퍼를 유지하는 유지 단계와,
    상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제1 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부에 위치시켜서 레이저 빔 조사 유닛과 상기 척 테이블을 상기 분할 예정 라인을 따르는 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 제1 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 이면 측으로부터 조사하고, 상기 웨이퍼의 내부에 상기 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계 후에, 상기 웨이퍼의 가공 임계값을 넘지 않는 출력이며, 또한, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제2 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부 또는 상기 표면에 위치시켜서 상기 웨이퍼의 상기 이면 측으로부터 조사하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계와,
    상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 조사된 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상 유닛으로 촬상하는 촬상 단계와,
    상기 촬상 단계에서 촬상된 화상에 기초하여, 상기 웨이퍼의 가공 상태를 판정하는 판정 단계
    를 포함하고,
    상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사되는 상기 제2 레이저 빔은, 상기 제2 레이저 빔의 진행 방향에 수직인 면에 있어서의 단면 형상이 상기 개질층을 사이에 두고 비대칭이 되도록 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 판정 단계에서는,
    상기 촬상 단계에서 촬상된 상기 화상에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사된 상기 제2 레이저 빔의 상기 이면에 있어서의 피조사 영역과 동일한 형상의 영역과 겹치도록 상기 반사광이 비치는 경우에, 상기 개질층에서 상기 웨이퍼의 상기 표면 측을 향해 크랙이 신장하고 있다고 판정하고,
    상기 촬상 단계에서 촬상된 상기 화상에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사된 상기 제2 레이저 빔의 상기 이면에 있어서의 상기 피조사 영역의 형상을 반전한 형상의 영역과 겹치도록 상기 반사광이 비치는 경우에, 상기 개질층에서 상기 웨이퍼의 상기 표면 측을 향해 상기 크랙이 신장하고 있지 않다고 판정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  3. 표면에 복수의 분할 예정 라인이 설정된 웨이퍼의 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 웨이퍼의 가공 방법으로서,
    상기 웨이퍼의 상기 표면을 척 테이블에 대면시키고, 상기 척 테이블로 상기 웨이퍼를 유지하는 유지 단계와,
    상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제1 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부에 위치시켜서 레이저 빔 조사 유닛과, 상기 척 테이블을 상기 분할 예정 라인을 따르는 방향으로 상대적으로 이동시키면서 상기 제1 레이저 빔을 상기 분할 예정 라인을 따라서 상기 웨이퍼의 이면 측으로부터 조사하고, 상기 웨이퍼의 내부에 상기 개질층을 형성하는 개질층 형성 단계와,
    상기 개질층 형성 단계 후에, 상기 웨이퍼의 가공 임계값을 넘지 않는 출력이며, 또한, 상기 웨이퍼에 대해서 투과성을 가지는 파장의 제2 레이저 빔의 집광점을 상기 웨이퍼의 내부 또는 상기 표면에 위치시켜서 상기 웨이퍼의 상기 이면 측으로부터 조사하는 관찰용 레이저 빔 조사 단계와,
    상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 조사된 상기 제2 레이저 빔의 반사광을 촬상 유닛으로 촬상하는 촬상 단계와,
    상기 촬상 단계에서 촬상된 화상에 기초하여, 상기 웨이퍼의 가공 상태를 판정하는 판정 단계
    를 포함하고,
    상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서 상기 웨이퍼에 조사되는 상기 제2 레이저 빔은, 상기 웨이퍼의 상기 이면에 대해서 수직이 아닌 방향으로부터 상기 웨이퍼의 내부에 진행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계에서는, 상기 제2 레이저 빔은, 상기 집광점을 형성하는 렌즈에 기인하는 수차가 보정된 상태로 상기 웨이퍼에 입사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 레이저 빔과, 상기 제2 레이저 빔은 광원이 동일한 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 관찰용 레이저 빔 조사 단계는, 액침으로 실시하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 가공 방법.
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