TW202205403A - 雷射加工裝置及雷射加工方法 - Google Patents

雷射加工裝置及雷射加工方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202205403A
TW202205403A TW110112059A TW110112059A TW202205403A TW 202205403 A TW202205403 A TW 202205403A TW 110112059 A TW110112059 A TW 110112059A TW 110112059 A TW110112059 A TW 110112059A TW 202205403 A TW202205403 A TW 202205403A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
processing
wafer
modified region
control unit
state
Prior art date
Application number
TW110112059A
Other languages
English (en)
Inventor
佐野育
坂本剛志
是松克洋
Original Assignee
日商濱松赫德尼古斯股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司 filed Critical 日商濱松赫德尼古斯股份有限公司
Publication of TW202205403A publication Critical patent/TW202205403A/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B23K2103/56—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26 semiconducting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67092—Apparatus for mechanical treatment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

一種雷射加工裝置係具備控制部；控制部，係執行：第一處理，其是以第一加工條件來控制雷射照射單元，該第一加工條件係以在晶圓之內部形成改質區域與改質區域的方式所設定；及第二處理，其是特定有關改質區域的狀態，且判定第一加工條件是否適當；及第三處理，其是以第二加工條件來控制雷射照射單元，該第二加工條件係以在晶圓之內部，形成改質區域，並且在晶圓之厚度方向上的改質區域之間形成改質區域的方式所設定；以及第四處理，其是特定有關改質區域的狀態，且判定第二加工條件是否適當。

Description

雷射加工裝置及雷射加工方法
本發明之一態樣係關於一種雷射加工裝置及雷射加工方法。
已知有一種雷射加工裝置，其為了沿複數條切割線(line)分別切斷具備半導體基板、與已形成於半導體基板之一面的功能元件層的晶圓(wafer)，而從半導體基板之另一面對晶圓照射雷射光，藉此沿複數條切割線分別在半導體基板之內部形成複數列的改質區域。專利文獻1所記載的雷射加工裝置，係具備紅外線攝影機(camera)，能夠從半導體基板之背面側觀察半導體基板之內部所形成的改質區域、功能元件層上所形成的加工損傷(damage)等。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2017-64746號公報
[發明所欲解決之課題]
在如上述的雷射加工裝置中，有的情況是藉由一邊形成複數個雷射光之聚光點且一邊形成加工層，來謀求加工層之形成速度的提升。另一方面，依據本發明人等的知識見解，當在對象物之厚度方向同時形成複數個聚光點並照射雷射光時，從一方之聚光點上所形成的改質區域延伸的龜裂，就會使另一方之聚光點上的改質區域之形成及該龜裂之進展受到影響，結果，恐有龜裂量(龜裂之長度)變得不穩定之虞。如此的問題，即便是在不同時形成複數個聚光點的情況(1焦點的情況)中仍可能發生。亦即，例如在1焦點，形成最初離入射面較遠此側的改質區域之後，形成離入射面較近此側的改質區域的情況中，因離入射面較近此側的改質區域是在離入射面較遠此側的龜裂未充分延伸完成的狀態下被加工，而恐有總龜裂量變得不穩定之虞。在龜裂量已變得不穩定的情況下，以龜裂為邊界而切斷對象物時的切斷面之品質(亦即加工品質)會降低。
為了抑制龜裂量變得不穩定，例如可考慮如下：先行形成只要龜裂彼此不連接而使其充分地間離的複數個改質區域之後，在該複數個改質區域之間(晶圓之厚度方向上之間)形成改質區域，且最終形成遍及於全部之改質區域的龜裂，以免從同時所形成的改質區域(或是在1焦點連續性所形成的複數個改質區域)延伸的龜裂彼此相互的連接。如此，就形成外側之改質區域之後形成內側之改質區域的加工方法而言，其加工方法複雜，且難以設定適當的加工條件。在未能適當地設定加工條件的情況下，恐有無法充分地擔保已被加工過的晶圓之品質。
本發明之一態樣係有鑑於上述實際情況而開發完成，其目的在於提供一種在晶圓之厚度方向上形成外側之改質區域及內側之改質區域的情況中，能夠擔保晶圓之品質的雷射加工裝置及雷射加工方法。 [解決課題之手段]
本發明之一態樣的雷射加工裝置，係具備：照射部，其是從具有第一表面及第二表面的晶圓之第一表面側對晶圓照射雷射光；及攝像部，其是輸出對晶圓具有穿透性的光線，且檢測已傳播於晶圓的光線；以及控制部；控制部，係以執行下列處理的方式所構成：第一處理，其是以第一加工條件來控制照射部，該第一加工條件係以藉由對晶圓照射雷射光而在晶圓之內部形成第一改質區域與比該第一改質區域更位於雷射光之入射面側的第二改質區域的方式所設定；及第二處理，其是在第一處理之後，基於從已檢測出光線的攝像部所輸出的信號，來特定有關第一改質區域及第二改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第一加工條件是否適當；及第三處理，其是以第二加工條件來控制照射部，該第二加工條件係以藉由對晶圓照射雷射光，而在晶圓之內部，形成第一改質區域及第二改質區域，並且在晶圓之厚度方向上的第一改質區域及第二改質區域之間形成第三改質區域的方式所設定；以及第四處理，其是在第三處理之後，基於從已檢測出光線的攝像部所輸出的信號，來特定有關第一改質區域、第二改質區域及第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第二加工條件是否適當。
在本發明之一態樣的雷射加工裝置中，係在第三處理中，基於第二加工條件，而形成晶圓之厚度方向上的外側之改質區域(第一改質區域及第二改質區域)及其間的內側之改質區域(第三改質區域)，在第四處理中，基於從攝像部所輸出的信號來特定有關各個改質區域的狀態，且根據特定結果，來判定第二加工條件是否適當。如此，以實際上形成外側之改質區域及內側之改質區域的方式來加工，並根據加工後的各個改質區域之狀態來判定加工條件之適當與否，藉此就能根據最終的晶圓之加工狀態來判定加工條件之適當與否。藉此，能精度佳地判定加工條件之適當與否，且可以擔保加工後的晶圓之品質。更且，在本發明之一態樣的雷射加工裝置中，係在第一處理中，基於第一加工條件，而僅形成晶圓之厚度方向上的外側之改質區域(第一改質區域及第二改質區域)，在第二處理中，基於從攝像部所輸出的信號來特定有關外側之改質區域的狀態，且根據特定結果來判定第一加工條件是否適當。例如，在最終的晶圓之加工狀態中被加工成全切割(full cut)狀態(從改質區域延伸的龜裂已延伸至晶圓之兩端面為止的狀態)的情況等中，有關從最終的晶圓之加工狀態所獲得的改質區域的資訊較少，恐有無法高精度地判定加工條件之適當與否之虞。此點，在僅形成一部分之改質區域(外側之改質區域)的狀態中，基於有關一部分之改質區域的資訊，來判定有關該一部分之改質區域之形成的加工條件(第一加工條件)之適當與否，藉此可以根據獲得比最終的晶圓之加工狀態更多的資訊(有關改質區域的資訊)的晶圓之加工狀態，來更高精度地判定加工條件之適當與否。再者，依據發明人等的知識見解，則被認為：在晶圓之厚度方向上形成外側之改質區域及內側之改質區域的情況中，有關外側之改質區域的狀態，會因加工後的晶圓之品質或分割性而受到影響。此點，在第二處理中，可以藉由判定有關外側之改質區域之形成的加工條件(第一加工條件)之適當與否，而更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可特定改質區域之狀態及從改質區域延伸的龜裂之狀態的至少其中任一方，來作為有關改質區域的狀態。藉此，能適當地特定加工後的晶圓之狀態，且可以更高精度地判定加工條件之適當與否。藉此，可以更佳地擔保晶圓之品質。
控制部，也可特定改質區域之位置，且根據該位置，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有改質區域之位置不成為所期望之位置的情況。可以藉由相應於改質區域是否成為所期望之位置而判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可特定龜裂是否伸展至第一表面及第二表面之至少其中任一方，且根據該是否伸展，來判定加工條件是否適當。藉此，例如可以藉由在最終的晶圓之加工狀態中欲加工成全切割狀態的情況下，判定在第二處理之階段中龜裂未伸展至第一表面及第二表面、以及在第四處理之階段中龜裂伸展至第一表面及第二表面等，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可在第二處理中，龜裂伸展至第一表面及第二表面之至少其中任一方的情況下，判定第一加工條件非為適當。藉此，可以在比最終的加工狀態更早的加工狀態中，確實地設為龜裂未到達表背面的ST狀態(容易內部觀察的狀態)。藉此，可以適當且豐富地獲得有關加工狀態的資訊。又，即便是在最終加工狀態被設為全切割狀態的情況下，仍可認為如下：在比之前更早的狀態(之後還被加工的狀態)中龜裂到達表背面的情況下，晶片(chip)品質及分割性會在最終的加工狀態中惡化。因此，可以藉由將在比最終的加工狀態更早的加工狀態中為ST狀態，當作被假設加工條件為適當的條件，來擔保晶片品質及分割性。
控制部，也可特定龜裂之伸展量，且根據該伸展量，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有龜裂之伸展量不成為所期望之長度的情況。可以藉由從龜裂之伸展量判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可特定龜裂朝向與晶圓之厚度方向交叉的方向蛇行之寬度，且根據該蛇行之寬度，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有龜裂之蛇行的寬度變大的情況。可以藉由從龜裂之蛇行的寬度判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可特定從互異的改質區域延伸的龜裂彼此是否連接著，且根據該是否連接著，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有時在不欲連接龜裂彼此的情況下龜裂彼此會連接、或在欲連接龜裂彼此的情況下龜裂彼此不連接。可以藉由相應於龜裂彼此是否連接著而判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可以進一步執行下列處理的方式所構成：第五處理，其是以第三加工條件來控制照射部，該第三加工條件係以藉由對晶圓照射雷射光而在晶圓之內部形成第三改質區域的方式所設定；以及第六處理，其是在第五處理之後，基於從已檢測出光線的攝像部所輸出的信號，來特定有關第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第三加工條件是否適當。依據如此的構成，則在僅形成內側之改質區域的狀態中，能根據有關內側之改質區域的資訊，來判定有關該內側之改質區域之形成的加工條件(第三加工條件)之適當與否。除了形成外側及內側之改質區域的情況、僅形成外側之改質區域的情況，就連僅形成內側之改質區域的情況，仍可以藉由從有關改質區域的資訊判定加工條件之適當與否，來更高精度地判定加工條件之適當與否。
控制部，也可在第六處理中，龜裂伸展至第一表面及第二表面之至少其中任一方的情況下，判定第三加工條件非為適當。藉此，可以在比最終的加工狀態更早的加工狀態中，確實地設為龜裂未到達表背面的ST狀態(容易內部觀察的狀態)。藉此，可以適當且豐富地獲得有關加工狀態的資訊。又，即便是在最終加工狀態被設為全切割狀態的情況下，仍可認為如下：在比之前更早的狀態(之後還被加工的狀態)中龜裂到達表背面的情況下，晶片品質及分割性會在最終的加工狀態中惡化。因此，可以藉由將在比最終的加工狀態更早的加工狀態中為ST狀態，當作被假設加工條件為適當的條件，來擔保晶片品質及分割性。
控制部，也可在第二處理中，龜裂伸展至第一表面及第二表面之至少其中任一方的情況下，判定第一加工條件非為適當，在第六處理中，龜裂伸展至第一表面及第二表面之至少其中任一方的情況下，判定第三加工條件非為適當。藉此，可以在比最終的加工狀態更早的加工狀態中，確實地設為龜裂未到達表背面的ST狀態(容易內部觀察的狀態)。藉此，可以適當且豐富地獲得有關加工狀態的資訊。又，即便是在最終加工狀態被設為全切割狀態的情況下，仍被認為如下：在比之前更早的狀態(之後還被加工的狀態)中龜裂到達表背面的情況下，晶片品質及分割性會在最終的加工狀態中惡化。因此，可以藉由將在比最終的加工狀態更早的加工狀態中為ST狀態，當作被假設加工條件為適當的條件，來擔保晶片品質及分割性。
控制部，係以進一步執行第七處理的方式所構成，該第七處理係在已判定加工條件非為適當的情況下，相應於該加工條件之判定結果，而修正加工條件。依據如此的構成，則能根據判定結果來修正加工條件，且可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可以進一步執行亮度校正(luminance calibration)處理的方式所構成，該亮度校正處理係針對藉由攝像部進行攝像的晶圓之厚度方向上的各個區域以既定的亮度來進行藉由攝像部所執行的攝像，且以與各個區域的晶圓之厚度方向上的位置相應的光量從攝像部輸出光線的方式，來控制攝像部。依據如此的構成，則可以依晶圓之厚度方向(深度方向)上的各個攝像區域之每一個以成為固定或是最佳的亮度之方式，來決定攝像部之光量。藉此，可以適當地特定有關各個改質區域的狀態。
控制部，也可以進一步執行暗影(shading)補償處理的方式所構成，該暗影補償處理係在改質區域之加工前，針對藉由攝像部進行攝像的晶圓之厚度方向上的各個區域以拍攝暗影用影像的方式來控制攝像部，並且在改質區域之加工後，特定藉由攝像部所拍攝到的各個區域之影像與對應的區域之暗影用影像的差分資料；在第二處理及第四處理中，係基於差分資料，來特定有關改質區域的狀態。藉由暗影補償處理所取得的差分資料，為元件圖案(device pattern)或點缺陷、畫面之亮度的不均勻等之雜訊(noise)已被除去後的影像資料，且僅為欲觀察的改質區域及龜裂狀態等的影像資料。基於如此的差分資料來特定有關改質區域的狀態，藉此就能適當地特定加工後的晶圓之狀態。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓之品質。
控制部，也可以進一步執行像差修正處理的方式所構成，該像差修正處理係針對藉由攝像部進行攝像的晶圓之厚度方向上的各個區域，以進行與晶圓之厚度方向上的位置相應的像差修正之方式來控制照射部及攝像部之至少其中任一方。例如在進行全切割加工的情況下，由於各個改質區域之間隔較窄，且龜裂之伸展量也較小，所以若不依晶圓之厚度方向上的各個位置之每一位置施加像差修正就無法進行鮮明的觀察。此點，如上面所述，藉由針對晶圓之厚度方向上的各個區域進行與晶圓之厚度相應的像差修正，就能夠進行鮮明的觀察，且可以更適當地特定有關改質區域的狀態。
本發明之一態樣的雷射加工方法，係包含以下的步驟：根據第一加工條件來加工晶圓，該第一加工條件係以藉由對晶圓照射雷射光而在晶圓之內部形成第一改質區域與比該第一改質區域更位於雷射光之入射面側的第二改質區域的方式所設定；及基於根據第一加工條件所加工後的晶圓之攝像結果，來特定有關第一改質區域及第二改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第一加工條件是否適當；及根據第二加工條件來加工晶圓，該第二加工條件係以藉由對晶圓照射雷射光，而在晶圓之內部，形成第一改質區域及第二改質區域，並且在晶圓之厚度方向上的第一改質區域及第二改質區域之間形成第三改質區域的方式所設定；以及基於根據第二加工條件所加工後的晶圓之攝像結果，來特定有關第一改質區域、第二改質區域及第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第二加工條件是否適當。 [發明效果]
依據本發明之一態樣，可以提供一種在晶圓之厚度方向上形成外側之改質區域及內側之改質區域的情況中，能夠擔保晶圓之品質的雷射加工裝置及雷射加工方法。
以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。再者，在各圖中相同或相當部分係附記同一符號，且省略重複的說明。 [雷射加工裝置之構成]
如圖1所示，雷射加工裝置1，係具備載置台(stage)2、雷射照射單元3(照射部)、複數個攝像單元4、5、6、驅動單元7、控制部8及顯示器(display)150(輸入部、顯示部)。雷射加工裝置1，為藉由朝向對象物11照射雷射光L，而在對象物11形成改質區域12的裝置。
載置台2，係藉由吸附例如已貼附於對象物11的薄膜(film)，來支撐對象物11。載置台2，係能夠沿X方向及Y方向之各個方向移動，且能夠以平行於Z方向的軸線作為中心線來旋轉。再者，X方向及Y方向，為相互地垂直的第一水平方向及第二水平方向；Z方向，為鉛直方向。
雷射照射單元3，係將對於對象物11具有穿透性的雷射光L予以聚光並照射於對象物11。當在已由載置台2所支撐的對象物11之內部聚光有雷射光L時，雷射光L就會特別在與雷射光L之聚光點C對應的部分被吸收，且在對象物11之內部形成改質區域12。
改質區域12，為密度、折射率、機械強度、其他的物理特性與周圍之非改質區域不同的區域。作為改質區域12，例如有熔融處理區域、裂痕(crack)區域、絕緣破壞區域、折射率變化區域等。改質區域12，係具有龜裂容易從改質區域12朝向雷射光L之入射側及其相反側延伸的特性。如此的改質區域12之特性，係被利用於對象物11之切斷。
作為一例，係以如下方式所形成：當使載置台2沿X方向移動，且相對於對象物11使聚光點C沿X方向相對地移動時，複數個改質光點(spot)12s就會沿X方向排列成1列。一個改質光點12s，係藉由1脈衝(pulse)的雷射光L之照射所形成。1列的改質區域12，為已排列成1列的複數個改質光點12s之集合。相鄰的改質光點12s，也有藉由聚光點C相對於對象物11之相對的移動速度及雷射光L之重複頻率，而相互地連接的情況，或相互地分離的情況。
攝像單元4，係拍攝已形成於對象物11的改質區域12、以及從改質區域12延伸後的龜裂之前端。
攝像單元5及攝像單元6，係在控制部8的控制之下，藉由穿透對象物11的光線來拍攝已由載置台2所支撐的對象物11。藉由攝像單元5、6拍攝所獲得到的影像，係提供雷射光L之照射位置的對準來作為一例。
驅動單元7，係支撐雷射照射單元3及複數個攝像單元4、5、6。驅動單元7，係使雷射照射單元3及複數個攝像單元4、5、6沿Z方向移動。
控制部8，係控制載置台2、雷射照射單元3、複數個攝像單元4、5、6及驅動單元7之動作。控制部8，係構成作為包含處理器(processor)、記憶體(memory)、儲存器(storage)及通信裝置等的電腦(computer)裝置。在控制部8中，處理器，是執行已由記憶體等所讀入的軟體(software)(程式(program))，且控制記憶體及儲存器中的資料之讀出及寫入、以及藉由通信裝置所執行的通信。
顯示器150，係具有：作為從使用者(user)受理資訊之輸入的輸入部之功能、與作為對使用者顯示資訊的顯示部之功能。
[對象物之構成] 如圖2及圖3所示，本實施形態的對象物11，為晶圓20。晶圓20，係具備半導體基板21、與功能元件層22。再者，在本實施形態中，雖然晶圓20係以具有功能元件層22的方式來說明，但是晶圓20也可具有或不具有功能元件層22，也可為無圖案晶圓(bare wafer)。半導體基板21，係具有表面21a(第二表面)及背面21b(第一表面)。半導體基板21，例如是矽基板(silicon substrate)。功能元件層22，係形成於半導體基板21之表面21a。功能元件層22，係包含沿表面21a排列成二維後的複數個功能元件22a。功能元件22a，例如是光電二極體(photodiode)等的受光元件、雷射二極體(laser diode)等的發光元件、記憶體等的電路元件等。功能元件22a，也有的情況是複數層所堆疊並構成三維。再者，雖然在半導體基板21，係設置有表示結晶方位的凹槽(notch)21c，但是也可設置有定向平面(orientation flat)來取代凹槽21c。
晶圓20，係沿複數條切割線15分別依每一功能元件22a所切斷。複數條切割線15，係在從晶圓20之厚度方向觀察的情況下通過複數個功能元件22a的各個元件間。更具體而言，切割線15，係在從晶圓20之厚度方向觀察的情況下通過切割道區域(street region)23之中心(寬度方向上的中心)。切割道區域23，係在功能元件層22中，以通過相鄰的功能元件22a之間的方式來延伸。在本實施形態中，複數個功能元件22a，係沿表面21a排列成矩陣(matrix)狀；複數條切割線15，係設定成格子狀。再者，雖然切割線15，為虛擬的線條，但是也可為實際所拉出的線條。
[雷射照射單元之構成] 如圖4所示，雷射照射單元3，係具有光源31、空間光調變器32及聚光透鏡(lens)33。光源31，例如是藉由脈衝振盪方式，來輸出雷射光L。空間光調變器32，係調變從光源31所輸出來的雷射光L。空間光調變器32，例如是反射式液晶(LCOS：Liquid Crystal on Silicon；液晶覆矽)之空間光調變器(SLM：Spatial Light Modulator)。聚光透鏡33，係將藉由空間光調變器32所調變後的雷射光L予以聚光。再者，聚光透鏡33，也可為校正環透鏡。
在本實施形態中，雷射照射單元3，係沿複數條切割線15分別從半導體基板21之背面21b側對晶圓20照射雷射光L，藉此沿複數條切割線15分別在半導體基板21之內部形成2列的改質區域12a、12b。改質區域12a，為2列的改質區域12a、12b之中離表面21a最近的改質區域。改質區域12b，為2列的改質區域12a、12b之中離改質區域12a最近的改質區域，且為離背面21b最近的改質區域。
2列的改質區域12a、12b，係在晶圓20之厚度方向(Z方向)上相鄰。2列的改質區域12a、12b，係藉由二個聚光點C1、C2相對於半導體基板21沿切割線15相對地移動所形成。雷射光L，例如是為了聚光點C2相對於聚光點C1位在行進方向之後側且雷射光L之入射側，而藉由空間光調變器32所調變。再者，有關於改質區域之形成，係既可為單焦點或多焦點，又可為1脈衝或複數個脈衝。
雷射照射單元3，係沿複數條切割線15分別從半導體基板21之背面21b側朝向晶圓20照射雷射光L。作為一例，係相對於作為厚度400μm之單晶矽＜100＞基板的半導體基板21，使二個聚光點C1、C2分別對準於距離表面21a為54μm的位置及128μm的位置，並沿複數條切割線15分別從半導體基板21之背面21b側朝向晶圓20照射雷射光L。此時，例如在作為遍及於2列的改質區域12a、12b的龜裂14到達半導體基板21之表面21a的條件之情況下，雷射光L之波長係被設為1099nm，脈寬(pulse width)係被設為700n秒，重複頻率係被設為120kHz。又，聚光點C1中的雷射光L之輸出係被設為2.7W，聚光點C2中的雷射光L之輸出係被設為2.7W，二個聚光點C1、C2相對於半導體基板21之相對的移動速度係被設為800mm／秒。再者，例如在加工路徑數被設為5的情況下，相對於上述的晶圓20，例如，ZH80(距離表面21a為328μm的位置)、ZH69(距離表面21a為283μm的位置)、ZH57(距離表面21a為234μm的位置)、ZH26(距離表面21a為107μm的位置)、ZH12(距離表面21a為49.2μm的位置)也可被設為加工位置。在此情況下，例如，雷射光L之波長也可為1080nm，脈寬也可為400nsec，重複頻率也可為100kHz，移動速度也可為490mm／秒。
如此之2列的改質區域12a、12b及龜裂14之形成，係在如下的情況下所執行。亦即，在後面的製程中，例如是藉由研削半導體基板21之背面21b來薄化半導體基板21並且使龜裂14露出於背面21b，且使晶圓20沿複數條切割線15分別切斷成複數個半導體裝置的情況。
[檢查用攝像單元之構成] 如圖5所示，攝像單元4(攝像部)，係具有光源41、鏡片(mirror)42、物鏡43及光檢測部44。攝像單元4係拍攝晶圓20。光源41，係輸出對半導體基板21具有穿透性的光線I1。光源41，例如是藉由鹵素燈(halogen lamp)及濾光片(filter)所構成，用以輸出近紅外區域的光線I1。從光源41所輸出來的光線I1，係藉由鏡片42所反射並通過物鏡43，且從半導體基板21之背面21b側照射於晶圓20。此時，載置台2，係如上面所述地支撐形成2列的改質區域12a、12b的晶圓20。
物鏡43，係使在半導體基板21之表面21a所反射來的光線I1通過。換句話說，物鏡43，係使已傳播於半導體基板21的光線I1通過。物鏡43之開口數(NA)，例如是0.45以上。物鏡43，係具有校正環43a。校正環43a，例如是藉由調整構成物鏡43的複數個透鏡中的彼此間之距離，而在半導體基板21內修正光線I1中所產生的像差。再者，修正像差的手段，係不被限於校正環43a，也可為空間光調變器等的其他修正手段。光檢測部44，係檢測已穿透物鏡43及鏡片42的光線I1。光檢測部44，例如是藉由InGaAs攝影機所構成，用以檢測近紅外區域之光線I1。再者，檢測(拍攝)近紅外區域之光線I1的手段係不被限於InGaAs攝影機，只要是穿透式共焦(confocal)顯微鏡等進行穿透式之拍攝者也可為其他的攝像手段。
攝像單元4，係可以拍攝2列的改質區域12a、12b之各個、以及複數個龜裂14a、14b、14c、14d之各個的前端(有關詳細將於後述)。龜裂14a，為從改質區域12a延伸至表面21a側的龜裂。龜裂14b，為從改質區域12a延伸至背面21b側的龜裂。龜裂14c，為從改質區域12b延伸至表面21a側的龜裂。龜裂14d，為從改質區域12b延伸至背面21b側的龜裂。
[對準修正用攝像單元之構成] 如圖6所示，攝像單元5，係具有光源51、鏡片52、透鏡53及光檢測部54。光源51，係輸出對半導體基板21具有穿透性的光線I2。光源51，例如是藉由鹵素燈及濾光片所構成，用以輸出近紅外區域之光線I2。光源51，也可與攝像單元4的光源41共通化。從光源51所輸出來的光線I2，係藉由鏡片52所反射並通過透鏡53，且從半導體基板21之背面21b側照射於晶圓20。
透鏡53，係使在半導體基板21之表面21a反射來的光線I2通過。換句話說，透鏡53，係使已傳播於半導體基板21的光線I2通過。透鏡53之開口數，為0.3以下。亦即，攝像單元4的物鏡43之開口數，係比透鏡53之開口數更大。光檢測部54，係檢測已通過透鏡53及鏡片52的光線I2。光檢測部54，例如是藉由InGaAs攝影機所構成，用以檢測近紅外區域之光線I2。
攝像單元5，係在控制部8的控制之下，從背面21b側將光線I2照射於晶圓20，並且檢測從表面21a(功能元件層22)返回的光線I2，藉此拍攝功能元件層22。又，攝像單元6，係同樣在控制部8的控制之下，從背面21b側將光線I2照射於晶圓20，並且檢測從半導體基板21中的改質區域12a、12b之形成位置返回的光線I2，藉此取得包含改質區域12a、12b的區域之影像。此等的影像，係使用於雷射光L之照射位置的對準。攝像單元6，係除了透鏡53為更低倍率(例如，在攝像單元5中為6倍，在攝像單元6中為1.5倍)此點以外，其餘點是具備與攝像單元5同樣的構成，且與攝像單元5同樣地使用於對準。
[藉由檢查用攝像單元所執行的攝像原理] 如圖7所示，使用圖5所示的攝像單元4，對遍及於2列的改質區域12a、12b的龜裂14到達表面21a的半導體基板21，使焦點F(物鏡43之焦點)從背面21b側朝向表面21a側移動。在此情況下，當從背面21b側使焦點F對準於從改質區域12b延伸至背面21b側的龜裂14之前端14e時，就可以確認該前端14e(圖7中的右側之影像)。但是，即便從背面21b側使焦點F對準於龜裂14本身、以及到達表面21a的龜裂14之前端14e，仍無法確認其等(圖7中的左側之影像)。再者，當從背面21b側使焦點F對準於半導體基板21之表面21a時，就可以確認功能元件層22。
又，如圖8所示，使用圖5所示的攝像單元4，對遍及於2列的改質區域12a、12b的龜裂14未到達表面21a的半導體基板21，使焦點F從背面21b側朝向表面21a側移動。在此情況下，即便從背面21b側使焦點F對準於從改質區域12a延伸至表面21a側的龜裂14之前端14e，仍無法確認該前端14e(圖8中的左側之影像)。但是，當從背面21b側使焦點F對準於相對於表面21a而與背面21b為相反側的區域(亦即，相對於表面21a為功能元件層22側的區域)，並使在表面21a與焦點F對稱的虛擬焦點Fv位於該前端14e時，就可以確認該前端14e(圖8中的右側之影像)。再者，虛擬焦點Fv，為在表面21a與考慮半導體基板21之折射率後的焦點F對稱的點。
如以上無法確認龜裂14本身，乃是被假定因龜裂14之寬度比作為照明光的光線I1之波長更小所致。圖9及圖10係已形成於屬於矽基板的半導體基板21之內部的改質區域12及龜裂14之SEM(Scanning Electron Microscope；掃描式電子顯微鏡)影像。圖9之(b)係圖9之(a)所示的區域A1之放大像；圖10之(a)係圖9之(b)所示的區域A2之放大像；圖10之(b)係圖10之(a)所示的區域A3之放大像。如此，龜裂14之寬度，為120nm左右，且比近紅外區域的光線I1之波長(例如，1.1μm至1.2μm)更小。
根據以上所假定的攝像原理，係如同以下。如圖11之(a)所示，當使焦點F位於空氣中時，因光線I1不會返回而來，故而能獲得帶黑色的影像(圖11之(a)中的右側之影像)。圖11之(b)所示，當使焦點F位於半導體基板21之內部時，因在表面21a所反射來的光線I1會返回而來，故而能獲得帶白色的影像(圖11之(b)中的右側之影像)。圖11之(c)所示，當從背面21b側使焦點F對準於改質區域12時，因藉由改質區域12，有關在表面21a所反射並返回而來的光線I1之一部分就會產生吸收、散射等，故而能獲得改質區域12帶黑色地映入於帶白色的背景之中而成的影像(圖11之(c)中的右側之影像)。
如圖12之(a)及(b)所示，當從背面21b側使焦點F對準於龜裂14之前端14e時，例如因藉由已產生於前端14e近旁的光學特異性(應力集中、畸變、原子密度之不連續性等)、在前端14e近旁所產生的光線之封閉等，有關在表面21a所反射並返回而來的光線I1之一部分就會產生散射、反射、干擾、吸收等，故而能獲得前端14e帶黑色地映入於帶白色的背景之中而成的影像(圖12之(a)及(b)中的右側之影像)。如圖12之(c)所示，當從背面21b側使焦點F對準於龜裂14之前端14e近旁以外的部分時，因在表面21a所反射來的光線I1之至少一部分會返回而來，故而能獲得帶白色的影像(圖12之(c)中的右側之影像)。
[加工條件導出處理] 以下，係針對作為以晶圓20之切斷等為目的而形成改質區域的處理之前處理來執行的加工條件導出處理加以說明。再者，以下說明的加工條件判定處理等的處理，也可在加工條件導出處理以外的處理、例如導出加工條件之後的各種檢查處理中執行。所謂加工條件，係指表示以何種的條件與順序來加工晶圓20之有關加工的配方(recipe)。
首先，參照圖13及圖14來說明導出加工條件的對象之加工方法。圖13及圖14係說明藉由雷射照射單元3所執行之加工例的圖。如圖13所示，雷射照射單元3，係藉由一邊形成複數個雷射光之聚光點且一邊形成改質區域，來謀求改質區域之形成速度的提升。在圖13所示之例中，在空間光調變器32，係至少顯示有用以將雷射光L分歧成複數個(在此為二個)的分歧圖案。藉此，已入射於空間光調變器32的雷射光L，係在空間光調變器32中被分歧成二個雷射光L1、L2，並且藉由聚光透鏡33所聚光且形成聚光點C1及聚光點C2。
空間光調變器32，係至少就與晶圓20中之作為雷射光L之入射面的背面21b交叉的Z方向，以在互異的位置形成聚光點C1及聚光點C2的方式，使雷射光L分歧。亦即，雷射照射單元3，係以在晶圓20之厚度方向同時形成複數個聚光點的方式來照射雷射光。因此，藉由使聚光點C1及聚光點C2對晶圓20相對移動，而在Z方向互異的位置形成2列的改質區域121及改質區域122，來作為改質區域12。改質區域121，係對應於雷射光L1及其聚光點C1；改質區域122，係對應於雷射光L2及其聚光點C2。聚光點C1及改質區域121，係相對於聚光點C2及改質區域122而位在背面21b之相反側(晶圓20之表面21a側)。空間光調變器32，係藉由分歧圖案之調整，而使Z方向上的聚光點C1與聚光點C2之距離Dz(縱向分歧量)設成可變。更且，空間光調變器32，係在使雷射光L分歧成雷射光L1、L2時，能夠變更聚光點C1與聚光點C2之水平方向(在圖示之例中為X方向)的距離Dx(橫向分歧量)。在圖13之例中，空間光調變器32，係以將聚光點C1在X方向(加工行進方向)上位於比聚光點C2更前方的方式，來將距離Dx形成比0更大。
在此，在以在晶圓20之厚度方向同時形成複數個聚光點C1、C2的方式來照射雷射光的情況中，從形成於一方之聚光點(例如聚光點C1)的改質區域(例如改質區域121)延伸的龜裂，有的情況會使另一方之聚光點(例如聚光點C2)上的改質區域(例如改質區域122)之形成及其龜裂之伸展受到影響。在此情況下，恐有另一方之聚光點的龜裂量會變得不穩定，且以龜裂作為邊界而切斷晶圓20時的切斷面之品質、亦即加工品質會降低之虞。
相對於此，例如在圖14所示之加工例中，有關聚光點C1與聚光點C2之Z方向上的距離Dz是被設成比較大。藉此，如圖14(a)、(b)所示，從改質區域121延伸的龜裂121c、與從改質區域122延伸的龜裂122c，是以不相互地連接的方式進行雷射光L1、L2之照射。然後，在圖14所示之加工例中，如圖14(b)、(c)所示，以在聚光點C1與聚光點C2之間的位置形成雷射光L3之聚光點C3的方式進行雷射光L3之照射，藉此形成從第三聚光點C3上所形成的改質區域123延伸並且遍及於改質區域121與改質區域122的龜裂123c。龜裂122c及龜裂121c，係藉由形成龜裂123c而更進一步伸展，且整體形成從表面21a遍及於背面21b的龜裂12c。
如此，依據以龜裂不相互地連接的方式形成相互地充分間離後的外側SD層(改質區域121、122)之後，在晶圓20之厚度方向上的外側SD層之間形成內側SD層(改質區域123)的加工方法，則有關同時所形成的改質區域從一方之改質區域延伸的龜裂就不會使另一方之改質區域的形成及其龜裂之伸展受到影響，且可以一邊抑制加工品質之降低，且一邊將晶圓20適當地設為全切割狀態。所謂全切割狀態，係指晶圓20中的龜裂已到達背面21b及表面21a為止的狀態。再者，如下等級(level)的狀態係假設成全切割狀態：即便在晶圓20之內部有極些微龜裂14不連接的部位，該不連接的部位，仍能夠用標準的膨脹膠帶(expanded tape)(例如擴張量15mm、擴張速度5mm／sec的膨脹膠帶)來連接且進行晶圓20之分割。所謂極些微龜裂14不連接的部位，係指改質層部中的再凝固部位(雷射照射時熔融後再凝固的部位)、或為了改善晶片品質而敢不將龜裂14予以連接的黑色條紋部位等。然而，有關如上述的加工方法，其製程複雜，且難以適當地設定已適於該加工方法的加工條件。以下，針對藉由上述的加工方法(以龜裂不相互地連接的方式形成相互地充分間離後的外側SD層之後在外側SD層之間形成內側SD層的加工方法)進行晶圓20之加工的情況中的加工條件導出處理加以說明。以下，說明藉由上述的加工方法將晶圓20設為全切割狀態的情況之加工條件導出處理。再者，全切割加工，係既可如上述藉由從晶圓20之背面21b側入射雷射光所進行，又可藉由從晶圓20之表面21a側入射雷射光所進行。
在上述的加工方法中，係形成外側SD層之後在外側SD層之間形成內側SD層。例如如圖15(a)所示，作為如此的加工方法，係能考慮如下：在2焦點，最初形成一對外側SD層(SD1、SD1)之後，形成一對內側SD層(SD2、SD2)的圖案；或是，在1焦點，依順序形成表面21a側之外側SD層(SD1)、背面21b側之外側SD層(SD2)、表面21a側之內側SD層(SD3)、背面21b側之內側SD層(SD4)的圖案等。無論是在哪一個圖案中，在形成外側SD層之後形成內側SD層的方面都是共通的。然後，在如此的加工方法的情況下，例如是有必要分別個別地設定有關外側SD層之形成的加工條件、與有關內側SD層之形成的加工條件。於是，如圖15(b)所示，在本實施形態的加工條件導出處理中，不僅是在最終的晶圓20之加工狀態中，在僅加工外側SD層後的狀態、以及僅加工內側SD層後的狀態中，都會分別判定加工條件之適當與否，且根據各個加工條件之適當與否的判定結果，來導出加工條件。
具體而言，控制部8，係依次執行以下：外側SD層形成處理(第一處理)，其是以第一加工條件來控制雷射照射單元3，該第一加工條件係以僅形成外側SD層的方式所設定；及第二處理，其是根據在外側SD層形成處理中所形成之有關外側SD層的狀態來判定第一加工條件之適當與否的處理；及內側SD層形成處理(第五處理)，其是以第三加工條件來控制雷射照射單元3，該第三加工條件係以僅形成內側SD層的方式所設定；及第六處理，其是根據在內側SD層形成處理中所形成之有關內側SD層的狀態來判定第三加工條件之適當與否的處理；及全SD層形成處理(第三處理)，其是以第二加工條件來控制雷射照射單元3，該第二加工條件係以形成外側SD層及內側SD層的方式所設定；以及第四處理，其是根據在全SD層形成處理中所形成之有關外側SD層及內側SD層的狀態來判定第二加工條件之適當與否的處理。然後，控制部8，係根據各個加工條件之判定結果，來決定最終的加工條件(詳細將於後述)。以下，詳細地說明藉由控制部8所執行的各個處理。
(外側SD層形成處理及判定第一加工條件之適當與否的處理) 控制部8，係藉由對晶圓20照射雷射光，而進行以第一加工條件來控制雷射照射單元3的外側SD層形成處理，該第一加工條件係以如圖16等所示地在晶圓20之內部，形成作為外側SD層的改質區域121(第一改質區域)、與比該改質區域121更位於作為雷射光之入射面的背面21b側的改質區域122(第二改質區域)的方式所設定。控制部8，例如是基於藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，而暫時決定包含有藉由雷射照射單元3所執行的雷射光之照射條件的第一加工條件。所謂加工條件，例如是指雷射光之脈衝能量(pulse energy)(包含輸出及頻率調整)、像差修正、脈寬、脈衝間距(pulse pitch)、改質層數、聚光點數等。所謂藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，例如是指晶圓厚度、最終的加工目標(全切割等)等。
控制部8，係在外側SD層形成處理之後，基於從攝像單元4所輸出的信號(亦即攝像結果)，來特定有關作為外側SD層的改質區域121及改質區域122的狀態，且根據所特定的資訊，來判定外側SD層形成用的第一加工條件(暫時決定的第一加工條件)是否適當。控制部8，係特定改質區域121、122之狀態及從改質區域121、122延伸的龜裂14之狀態，來作為有關改質區域121、122的狀態。
圖16係說明與外側SD層之加工狀態相應的晶圓20之狀態的圖。在圖16(a)至圖16(c)中的上層係顯示僅形成外側SD層之情況的晶圓20之剖面的狀態，下層係顯示從上層之狀態更進一步形成內側SD層之情況的晶圓20之剖面的狀態。圖16(a)係顯示藉由為了形成外側SD層所照射的雷射光而施加於晶圓20的分斷力(有關切斷之力)較弱的狀態，圖16(b)係顯示該分斷力為最佳的狀態，圖16(c)係顯示該分斷力較強的狀態。
如圖16(b)所示，在外側SD層形成用的雷射光之分斷力為適當的情況下，如圖16(b)之下層所示，當繼續於外側SD層而形成內側SD層(改質區域123a、123b)時，就會成為晶圓20中的龜裂14已到達背面21b及表面21a為止的全切割狀態。又，龜裂14朝向與晶圓20之厚度方向交叉的方向蛇行之寬度也可以抑制在既定值以下(例如2μm以下)等。在此情況下，可以以在加工後不產生碎片殘餘的方式完全地分割(切斷)晶圓20。因此，控制部8，係在有關作為外側SD層的改質區域121及改質區域122的狀態為圖16(b)之上層的狀態的情況下，判定第一加工條件為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。
另一方面，例如圖16(a)之上層所示，在外側SD層形成用的分斷力較弱的情況下，從改質區域121及改質區域122延伸的龜裂14之伸展量會變短，且如圖16(a)之下層所示，即便之後形成內側SD層(改質區域123a、123b)，仍不成為晶圓20中的龜裂14已到達背面21b及表面21b為止的全切割狀態。在此情況下，會在加工後產生碎片殘餘(例如30%左右的碎片殘餘)，而無法擔保加工品質。因此，控制部8，係在有關作為外側SD層的改質區域121及改質區域122的狀態為圖16(a)之上層的狀態的情況下，判定第一加工條件非為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。又，例如圖16(c)之上層所示，在外側SD層形成用的分斷力較強的情況下，龜裂14之伸展量會過度地變大，且無論是否還在形成內側SD層之前，都會成為龜裂14已到達背面21b的半切割(hall-cut：HC)狀態、以及龜裂14已到達表面21a的BHC(Bottom side half-cut；底面半切割)。在此情況下，龜裂14之蛇行量也會變大。然後，如圖16(c)之下層所示，因伸展量較大的外側SD層之龜裂14會阻礙內側SD層之形成，故而不易成為全切割狀態，且會在加工後產生碎片殘餘(例如10%左右的碎片殘餘)，而無法擔保加工品質。因此，控制部8，係在有關作為外側SD層的改質區域121及改質區域122的狀態為圖16(c)之上層的狀態的情況下，判定第一加工條件非為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。
參照圖18(a)及圖19(a)來說明關於第一加工條件的判定方法之詳細。控制部8，係根據藉由攝像單元4從背面21b側使焦點F對準於各點所取得的內部觀察結果，來判定第一加工條件之適當與否。如圖18(a)所示，控制部8，係根據內部觀察結果，來特定龜裂14是否伸展至背面21b(是否為HC狀態)之資訊、晶圓20內部的龜裂量(龜裂14之伸展量)、晶圓20內部的龜裂14之凹凸的有無、黑色條紋之有無(是否能觀察到從改質區域121朝向至背面21b側延伸之作為龜裂14的上龜裂之前端)、改質層位置(改質區域121、122之位置)、龜裂14是否伸展至表面21a(是否為BHC狀態)之資訊等。圖19(a)係顯示已形成外側SD層之情況的晶圓20之內部觀察結果(包含作為入射面的背面21b之觀察結果)之一部分。圖19(a)之上層係顯示作為入射面的背面21b之觀察結果。如圖19(a)之上層所示，在龜裂14到達背面21b的情況下(HC狀態)，係在作為入射面的背面21b中能觀察到龜裂14。另一方面，在龜裂14未到達背面21b的情況下(ST狀態)，係在背面21b不能觀察到龜裂14。再者，有關龜裂14是否到達背面21b，也可相應於從改質區域122伸展至上方向(背面21b方向)的龜裂14之前端是否能觀察到來判定。亦即，也可在從改質區域122伸展至背面21b方向的龜裂14之前端能觀察到的情況下判定為ST狀態且龜裂14未到達背面21b，而在該龜裂14之前端未能觀察到的情況下判定為HC狀態且龜裂14到達背面21b。圖19(a)之中層係顯示晶圓20之厚度方向上的改質區域121及改質區域122之間的區域之觀察結果。如圖19(a)之中層所示，可以根據觀察結果，來區別有黑色條紋的情況(上龜裂之前端能確認到的情況，該上龜裂為從改質區域121延伸至背面21b側的龜裂14)、與沒有黑色條紋的情況(上龜裂之前端未能確認到的情況)。圖19(a)之下層係顯示晶圓20之厚度方向上的改質區域121及表面21a之間的區域之觀察結果。如圖19(a)之下層所示，可以根據觀察結果，來區別龜裂14到達表面21a為止且從改質區域121延伸至表面21a側的龜裂14之前端未能確認到的情況(為BHC狀態的情況)、與龜裂14未到達表面21a為止且龜裂14之前端能觀察到的情況(為ST狀態的情況)。
控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至背面21b的HC狀態，且根據是否為HC狀態，來判定第一加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在為HC狀態的情況下判定第一加工條件非為適當。又，控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至表面21a的BHC狀態，且根據是否為BHC狀態，來判定第一加工條件是否適當。合適與否，控制部8，也可在為BHC狀態的情況下判定第一加工條件非為適當。此等的判定，係藉由以下的判斷所執行：「在最終設為全切割狀態的情況中，無論是否為還僅形成外側SD層的狀態龜裂14仍到達背面21b(或表面21a)的情況下，第一加工條件之分斷力是過強的」。
控制部8，也可特定晶圓20內部的龜裂量，且根據龜裂量，來判定第一加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在例如龜裂量為最佳值±5μm左右以內的情況下判定第一加工條件為適當。又，控制部8，也可特定晶圓20內部的龜裂14之凹凸的有無，且根據該凹凸之有無來判定第一加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在晶圓20內部沒有龜裂14之凹凸的情況下判定第一加工條件為適當。
控制部8，也可特定黑色條紋之有無，具體而言是特定上龜裂之前端是否能觀察到，該上龜裂為從改質區域121延伸至背面21b側的龜裂14。所謂該上龜裂之前端能觀察到，係表示從作為互異的改質區域的改質區域121及改質區域122延伸的龜裂14彼此未連接著。亦即，控制部8，也可特定從作為互異的改質區域的改質區域121及改質區域122延伸的龜裂14彼此是否連接著。然後，控制部8，也可在從改質區域121及改質區域122延伸的龜裂14彼此連接著的情況下(沒有黑色條紋的情況)，判定第一加工條件非為適當。如此的判定，係藉由以下的判斷所執行：「因在外側SD層之龜裂彼此連接著的情況下會使相互的龜裂之伸展等受到影響，故而第一加工條件之分斷力是過強的」。
控制部8，也可特定改質層位置(改質區域121、122之位置)，且根據該位置，來判定第一加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在例如改質層位置為最佳值±4μm左右以內的情況下判定第一加工條件為適當。
(內側SD層形成處理及判定第三加工條件之適當與否的處理) 控制部8，係藉由對晶圓20照射雷射光，來進行以第三加工條件控制雷射照射單元3的內側SD層形成處理，該第三加工條件係以如圖17所示地在晶圓20之內部，形成作為內側SD層的改質區域123a及改質區域123b(第三改質區域)的方式所設定。控制部8，係根據例如藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，來暫時決定包含有藉由雷射照射單元3所執行的雷射光之照射條件的第三加工條件。所謂加工條件，例如是指雷射光之脈衝能量(包含輸出及頻率調整)、像差修正、脈寬、脈衝間距、改質層數、聚光點數等。所謂藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，例如是指晶圓厚度、最終的加工目標(全切割等)等。
控制部8，係在內側SD層形成處理之後，基於從攝像單元4所輸出的信號(亦即攝像結果)，來特定有關作為內側SD層的改質區域123a、123b的狀態，且根據所特定的資訊，來判定內側SD層形成用的第三加工條件(暫時決定的第三加工條件)是否適當。控制部8，係特定改質區域123a、123b之狀態及從改質區域123a、123b延伸的龜裂14之狀態，來作為有關改質區域123a、123b的狀態。
圖17係說明與內側SD層之加工狀態相應的晶圓20之狀態的圖。在圖17(a)至圖17(d)中，上層係顯示僅形成內側SD層之情況的晶圓20之剖面的狀態，下層係顯示除了上層的狀態還更形成外側SD層之情況的晶圓20之剖面的狀態。圖17(a)係顯示藉由為了形成內側SD層所照射的雷射光而施加於晶圓20的分斷力(有關切斷之力)較弱且產生有關內側SD層形成的位置偏移的狀態，圖17(b)係顯示該分斷力(有關切斷之力)較弱的狀態，圖17(c)係顯示該分斷力為最佳的狀態，圖17(d)係顯示該分斷力較強的狀態。
在如圖17(c)所示之內側SD層形成用的雷射光之分斷力為適當的情況下，如圖17(c)之下層所示，當形成外側SD層及內側SD層時，就會成為晶圓20中的龜裂14已到達背面21b及表面21a為止的全切割狀態。又，龜裂14朝向與晶圓20之厚度方向交叉的方向蛇行之寬度也可以抑制在既定值以下(例如2μm以下)等。在此情況下，可以以在加工後不產生碎片殘餘的方式來完全地分割(切斷)晶圓20。因此，控制部8，係在有關作為內側SD層的改質區域123a、123b的狀態為圖17(c)之上層的狀態的情況下，判定第三加工條件為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。
在此，在外側SD層之龜裂狀態為最佳的條件下，內側SD層之龜裂狀態係有比較寬的邊限(margin)，即便是在例如圖17(b)所示內側SD層形成用的分斷力較弱的情況、或如圖17(d)所示內側SD層形成用的分斷力較強的情況下，在形成外側SD層及內側SD層的狀態中，有的情況仍會適當地設為全切割狀態，並且龜裂14的蛇行之寬度也可以抑制在既定值以下(例如2μm以下)。在此情況下，可以以在加工後不產生碎片殘餘的方式來完全地分割(切斷)晶圓20。因此，控制部8，也可在有關作為內側SD層的改質區域123a、123b的狀態為圖17(b)或圖17(d)之上層的狀態的情況下，判定第三加工條件為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。但是，即便內側SD層之龜裂狀態的邊限變寬，在分斷力太弱而最終不成為全切割狀態的情況、或分斷力太強而龜裂14之蛇行量變大的情況下，當然控制部8仍會判定第三加工條件非為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。
又，例如圖17(a)之上層所示，在分斷力較弱且產生有關內側SD層形成的位置偏移的情況下，從改質區域123a、123b延伸的龜裂14就不連接至外側SD層之龜裂14，且不成為全切割狀態，在加工後會產生碎片殘餘(例如80%左右的碎片殘餘)，而無法擔保加工品質。在如此的情況下，控制部8，係判定第三加工條件非為適當(有關判定方法之詳細將於後述)。
參照圖18(b)及圖19(b)來說明關於第三加工條件的判定方法之詳細。控制部8，係根據藉由攝像單元4從背面21b側使焦點F對準於各點所取得的內部觀察結果，來判定第三加工條件之適當與否。如圖18(b)所示，控制部8，係根據內部觀察結果，來特定龜裂14是否伸展至背面21b(是否為HC狀態)之資訊、晶圓20內部的龜裂量(龜裂14之伸展量)、晶圓20內部的龜裂14之凹凸的有無、改質層位置(改質區域123a、123b之位置)、龜裂14是否伸展至表面21a(是否為BHC狀態)之資訊等。圖19(b)係顯示已形成內側SD層之情況的晶圓20之內部觀察結果之一部分。如圖19(b)所示，能根據內部觀察結果，來特定晶圓20之內部的龜裂之凹凸的大小。在圖19(b)之左圖中係顯示龜裂之凹凸為2μm以下之例，在圖19(b)之右圖中係顯示龜裂之凹凸為5.6μm之例。
控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至背面21b的HC狀態，且根據是否為HC狀態，來判定第三加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在為HC狀態的情況下判定第三加工條件非為適當。又，控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至表面21a的BHC狀態，且根據是否為BHC狀態，來判定第三加工條件是否適當。合適與否，控制部8，也可在為BHC狀態的情況下判定第三加工條件非為適當。此等的判定，係藉由以下的判斷所執行：「在最終設為全切割狀態的情況下，無論是否為還僅形成內側SD層的狀態龜裂14仍到達背面21b(或表面21a)的情況下，第三加工條件之分斷力是過強的」。
控制部8，也可特定晶圓20內部的龜裂量，且根據龜裂量，來判定第三加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在例如龜裂量為最佳值±5μm左右以內的情況下判定第三加工條件為適當。又，控制部8，也可特定晶圓20內部的龜裂14之凹凸的有無，且根據該凹凸之有無來判定第三加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在晶圓20內部沒有龜裂14之凹凸的情況下(例如2μm以下的情況)判定第三加工條件為適當。
控制部8，也可特定改質層位置(改質區域123a、123b之位置)，且根據該位置，來判定第三加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在例如改質層位置為最佳值±4μm左右以內的情況下判定第三加工條件為適當。
(全SD層形成處理及判定第二加工條件之適當與否的處理) 控制部8，係藉由對晶圓20照射雷射光，來進行以第二加工條件控制雷射照射單元3的全SD層形成處理，該第二加工條件係以在晶圓20之內部，形成外側SD層(改質區域121、122)，並且在晶圓20之厚度方向上的改質區域121及改質區域122之間形成內側SD層(改質區域123a、123b)的方式所設定。控制部8，係根據例如藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，來暫時決定包含有藉由雷射照射單元3所執行的雷射光之照射條件的第二加工條件。所謂加工條件，例如是指雷射光之脈衝能量(包含輸出及頻率調整)、像差修正、脈寬、脈衝間距、改質層數、聚光點數等。所謂藉由顯示器150(參照圖25)所受理的資訊，例如是指晶圓厚度、最終的加工目標(全切割等)等。
控制部8，係在全SD層形成處理之後，基於從攝像單元4所輸出的信號(亦即攝像結果)，來特定有關外側SD層(改質區域121、122)及內側SD層(改質區域123a、123b)的狀態，且根據所特定的資訊，來判定全SD層形成用的第二加工條件(暫時決定的第二加工條件)是否適當。控制部8，係特定改質區域121、122、123a、123b之狀態及從改質區域121、122、123a、123b延伸的龜裂14之狀態，來作為有關改質區域121、122、123a、123b的狀態。
參照圖18(c)及圖19(c)來說明關於第二加工條件的判定方法之詳細。控制部8，係根據藉由攝像單元4從背面21b側使焦點F對準於各點所取得的內部觀察結果，來判定第二加工條件之適當與否。如圖18(c)所示，控制部8，係根據內部觀察結果，來特定龜裂14是否伸展至背面21b(是否為HC狀態)之資訊、背面21b中的龜裂14之蛇行量(HC蛇行量)、改質層及龜裂前端之鮮明度、龜裂14是否伸展至表面21a(是否為BHC狀態)之資訊等。圖19(c)係顯示已形成外側SD層及內側SD層之情況的晶圓20之內部觀察結果(包含作為入射面的背面21b之觀察結果)之一部分。圖19(c)之上端係顯示作為入射面的背面21b之觀察結果。如圖19(c)之上層所示，特定有背面21b中的龜裂14之蛇行量(HC蛇行量)。在此的所謂蛇行量，係指龜裂14朝向與晶圓20之厚度方向交叉的方向(與背面21b交叉的方向)蛇行之寬度。在圖19(c)之左圖係顯示HC蛇行量為2μm以下之例。在圖19(c)之右圖係顯示HC蛇行量為5.2μm之例。圖19(c)之中層係顯示晶圓20之內部觀察結果。如圖19(c)之中層所示，可以根據觀察結果，來區別改質層及龜裂前端在晶圓20之內部為鮮明或不鮮明。圖19(c)之下層係顯示晶圓20之內部觀察結果。如圖19(c)之下層所示，可以根據觀察結果，來區別龜裂14到達表面21a為止且龜裂14之前端未能觀察到的情況(為BHC狀態的情況)、與龜裂14未到達表面21a為止且龜裂14之前端能觀察到的情況(為ST狀態的情況)。
控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至背面21b的HC狀態，且根據是否為HC狀態，來判定第二加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在為HC狀態的情況下判定第二加工條件為適當。又，控制部8，也可特定是否為龜裂14伸展至表面21a的BHC狀態，且根據是否為BHC狀態，來判定第二加工條件是否適當。合適與否，控制部8，也可在為BHC狀態的情況下判定第二加工條件為適當。此等的判定，係藉由以下的判斷所執行：「在最終設為全切割狀態的情況中，形成全SD層的狀態龜裂14到達背面21b(或表面21a)的情況下，第二加工條件之分斷力是適當的」。
控制部8，也可特定背面21b中的龜裂14之蛇行量(HC蛇行量)，且根據HC蛇行量，來判定第二加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在例如HC蛇行量為5μm左右以內的情況下判定第二加工條件為適當。
控制部8，也可特定晶圓20內部的改質層及龜裂前端之鮮明度，且根據鮮明度，來判定第二加工條件是否適當。具體而言，控制部8，也可在改質層及龜裂前端之至少其中任一方為鮮明的情況下判定第二加工條件非為適當。該判定，係藉由以下的判斷所執行：「雖然應設成全切割狀態，但是在改質層或龜裂前端為鮮明的情況下未成為全切割狀態，第二加工條件之分斷力是過弱的」。
(有關基於內部觀察結果所執行之判定的演算法(algorithm)) 在基於上述之內部觀察結果所執行的各種判定中，針對檢測(特定)龜裂14的演算法、以及檢測(特定)有關改質區域的壓痕的演算法加以詳細說明。
圖20及圖21係針對龜裂檢測加以說明的圖。在圖20中係顯示有內部觀察結果(晶圓20內部之影像)。控制部8，係針對圖20(a)所示的晶圓20內部之影像，首先檢測直線群140。為了直線群140之檢測，例如能使用Hough轉換或LSD(Line Segment Detector；線段偵測器)等的演算法。所謂Hough轉換，係指對影像上的點檢測通過該點的全部直線且一邊加權於更多通過特徵點的直線且一邊檢測直線的手法。所謂LSD，係指藉由計算影像內的亮度值之梯度與角度來推定成為線段的區域，且藉由將該區域近似於矩形來檢測直線的手法。
接著，如圖21所示，控制部8，係藉由針對直線群140算出與龜裂線之類似度，而從直線群140檢測龜裂14。如圖21之上圖所示，龜裂線，係具有相對於線上之亮度值在Y方向前後非常亮的特徵。因此，控制部8，例如是將檢測出的直線群140之全部的像素之亮度值，與Y方向之前後做比較，且將其差分前後皆為臨限值以上的像素數作為類似度的得分(score)。然後，將檢測出的複數個直線群140之中與龜裂線之類似度的得分最高者當作其影像中的代表值。代表值越高，就越成為存在龜裂14之可能性較高的指標。控制部8，係藉由比較複數個影像中的代表值，將得分相對高者當作龜裂影像候補。
圖22至圖24係針對壓痕檢測加以說明的圖。在圖22中係顯示有內部觀察結果(晶圓20內部之影像)。控制部8，係針對如圖22(a)所示的晶圓20之內部的影像，檢測影像內的轉角(corner)(邊緣(edge)之集中)作為關鍵點(key point)，且檢測其位置、大小、方向並檢測特徵點250。作為如此檢測特徵點的手法，已知的有Eigen、Harris、Fast、SIFT、SURF、STAR、MSER、ORB、AKAZE等。
在此，如圖23所示，因壓痕280，其圓形或矩形等的形狀是以固定間隔排列，故而作為轉角的特徵較強。因此，能夠藉由總計影像內的特徵點250之特徵量，來高精度地檢測壓痕280。如圖24所示，當比較朝向深度方向位移而拍攝到的每一影像之特徵量合計時，就可以確認如表示每一改質層之龜裂列量的山形之變化。控制部8，係將該變化之峰值(peak)當作壓痕280之位置來推定。藉由如此地總計特徵量，則不僅能夠推定壓痕位置還能夠推定脈衝間距。
(有關加工條件之決定的處理) 控制部8，係根據上述的各個加工條件之判定結果，來決定最終的加工條件。控制部8，係針對有關外側SD層之形成的第一加工條件(暫時決定的第一加工條件)，根據基於以該第一加工條件所形成的外側SD層之狀態而獲得的該第一加工條件之判定結果，在該第一加工條件非為適當的情況下變更第一加工條件。控制部8，係在變更第一加工條件的情況下，執行相應於判定結果而修正第一加工條件的修正處理(第七處理)。在修正處理中，係設定有例如雷射光之脈衝能量(包含輸出及頻率調整)、像差修正、脈寬、脈衝間距、改質層數、聚光點數等已被修正後之新的第一加工條件。控制部8，係以重新設定後的第一加工條件來進行再度加工，且根據該第一加工條件之判定結果，來決定是否將該第一加工條件作為外側SD層之加工條件。控制部8，係重複進行修正處理、再加工、判定，直至第一加工條件成為適當的加工條件為止。
同樣，控制部8，係針對有關內側SD層之形成的第三加工條件(暫時決定的第三加工條件)，根據基於以該第三加工條件所形成的內側SD層之狀態而獲得的該第三加工條件之判定結果，在該第三加工條件非為適當的情況下變更該第三加工條件。控制部8，係在變更第三加工條件的情況下，執行相應於判定結果而修正第三加工條件的修正處理(第七處理)。控制部8，係以重新設定後的第三加工條件來進行再度加工，且根據該第三加工條件之判定結果，來決定是否將該第三加工條件作為內側SD層之加工條件。控制部8，係重複進行修正處理、再加工、判定，直至第三加工條件成為適當的加工條件為止。
控制部8，係考慮藉由上述之處理所最佳化後的第一加工條件及第三加工條件而暫時決定第二加工條件(有關外側SD層及內側SD層之形成的加工條件)。然後，控制部8，係根據基於以該第二加工條件所形成的外側SD層及內側SD層之狀態而獲得的該第二加工條件之判定結果，在該第二加工條件非為適當的情況下變更該第二加工條件。控制部8，係在變更第二加工條件的情況下，執行相應於判定結果而修正第二加工條件的修正處理(第七處理)。控制部8，係在變更第二加工條件的情況下，相應於判定結果，而決定是變更第二加工條件之中有關外側SD層之形成的加工條件、或是變更有關內側SD層之形成的加工條件。控制部8，係以重新設定後的第二加工條件來進行再度加工，且根據該第二加工條件之判定結果，來決定是否將該第二加工條件作為最終的加工條件。控制部8，係重複進行修正處理、再加工、判定，直至第二加工條件成為適當的加工條件為止。
再者，在加工條件導出處理中，雖然已說明進行關於外側SD層的加工及判定、關於內側SD層的加工及判定、關於外側SD層及內側SD層的加工及判定來導出最終的加工條件，但是未被限定於此。例如，在加工條件導出處理中，也可不進行內側SD層單獨的加工及判定，而是僅進行關於外側SD層的加工及判定、以及關於外側SD層及內側SD層的加工及判定，來導出最終的加工條件。
(有關加工條件導出處理的畫面影像) 其次，參照圖25至圖27來說明有關加工條件導出處理的GUI(Graphical User Interface；圖形使用者介面)之一例。以下，係說明僅進行關於外側SD層的加工及判定、以及關於外側SD層及內側SD層的加工及判定，來導出最終的加工條件之例(不進行內側SD層單獨的加工及判定之例)。圖25至圖27係有關加工條件導出處理的顯示器150之畫面影像。
圖25係晶圓加工資訊的設定畫面(使用者輸入受理畫面)之一例。如圖25所示，在顯示器150，係顯示有判定內容、加工品質及判定方法與基準。此中，至少針對判定內容之各個項目，係基於使用者輸入所設定。再者，針對判定內容之各個項目也可被設為固定值。又，針對加工品質及判定方法與基準之各個項目，係既可基於使用者輸入所設定，又可基於已被設定於判定內容的內容而自動地設定。
在判定內容中，係顯示有有關被執行之判定的資訊，且顯示有「FC條件提出」、「晶圓厚度」。所謂「FC條件提出」，係指表示在形成被假定成為全切割狀態的改質區域之後，進行加工條件之判定並決定(導出)加工條件的資訊。在圖25所示之例中，「FC條件提出」是被設為「執行」。「晶圓厚度」，係指表示晶圓20之厚度的資訊。「晶圓厚度」，例如是藉由從複數個選項中由使用者選擇所輸入。
在加工品質中，係顯示有對加工後之晶圓20要求的品質，且顯示有「龜裂狀態」、「HC直進性」、「端面凹凸寬度」。所謂「龜裂狀態」，係指全切割狀態或ST狀態等之龜裂的資訊。所謂「HC直進性」，係指HC蛇行量的資訊。所謂「端面凹凸寬度」，係指端面中的龜裂之凹凸寬度的資訊。
在判定方法與基準中，係顯示有加工條件之判定處理中的合格基準，且顯示有「背面龜裂狀態」、「SD1(改質區域121)龜裂量」、「SD2(改質區域122)龜裂量」、「SD1下端位置」、「SD2下端位置」、「端面凹凸寬度」、「黑色條紋」、「表面龜裂狀態」之合格基準，來作為有關外側SD層之形成的第一加工條件之合格基準。由於是第一加工條件之合格基準，所以「背面龜裂狀態」係被設定ST，「黑色條紋」係被設定有，「表面龜裂狀態」係被設定ST。又，顯示有「背面龜裂狀態」、「HC蛇行量」、「改質層攝像狀態」、「表面龜裂狀態」、「龜裂狀態」之合格基準，來作為有關外側SD層及內側SD層之形成的第二加工條件之合格基準。由於是第二加工條件之合格基準，所以「背面龜裂狀態」係被設定HC，「改質層攝像狀態」(改質層之鮮明度)係被設定不鮮明，「表面龜裂狀態」係被設定BHC，「龜裂狀態」(綜合的龜裂狀態)係被設定FC(全切割)。
圖26係外側SD層的加工結果畫面之一例。加工結果確認畫面，為顯示加工之後的判定結果(在此為第一加工條件之判定結果)，並且受理有關第一加工條件之修正的使用者輸入的畫面。在圖26所示之例中，係在顯示器150，顯示有判定內容、加工品質及判定結果。判定內容及加工品質，係指已在上述的晶圓加工資訊之設定畫面(圖25)中所設定的資訊。詳言之，在加工結果確認畫面中，除了已在晶圓加工資訊之設定畫面(圖25)中所設定的資訊，還顯示有加工位置(在此為外側SD層)作為判定內容之項目。
在圖26所示之例中，係在供判定結果顯示的區域之左邊部分，顯示有判定項目、基準(合格基準)、結果、合格與否。又，在供判定結果顯示的區域之中央部分，顯示有描繪了已假定加工結果為基準值的情況之外側SD層及龜裂的圖(推定加工結果)、與描繪了實際的加工結果之外側SD層及龜裂的圖。又，在供判定結果顯示的區域之右邊部分，顯示有作為從SD1(改質區域121)延伸至背面21b側的龜裂14的上龜裂之前端觀察結果、與作為從SD1(改質區域121)延伸至表面21a側的龜裂14的下龜裂之前端觀察結果。現在，在SD1龜裂量及SD2龜裂量之項目中，未滿足作為合格基準的60±5μm，具體而言，龜裂量比合格基準更小，而成為不合格(合格與否NG)。在此情況下，因會被推薦第一加工條件之修正，故而顯示有「推薦再加工。要實施?」的訊息(message)，且能夠相應於使用者輸入，而實施第一加工條件之修正及再加工。在此，係假設在第一加工條件之修正及再加工已被實施之後，第一加工條件會滿足合格基準，之後，進行外側SD層及內側SD層之加工，且顯示有圖27所示的外側SD層及內側SD層之加工結果畫面。
圖27係外側SD層及內側SD層的加工結果畫面之一例。加工結果確認畫面，為顯示加工之後的判定結果(在此為第二加工條件之判定結果)，並且受理有關第二加工條件之修正的使用者輸入的畫面。在圖27所示之例中，係在顯示器150，顯示有判定內容、加工品質及判定結果。
在圖27所示之例中，係在供判定結果顯示的區域之左邊部分，顯示有判定項目、基準(合格基準)、結果、合格與否。又，在供判定結果顯示的區域之中央部分，顯示有描繪了已假定加工結果為基準值的情況之外側SD層及內側SD層以及其龜裂的圖、與描繪了實際的加工結果之外側SD層及內側SD層以及其龜裂的圖。又，在供判定結果顯示的區域之右邊部分，顯示有背面21b中的HC直進性(HC蛇行量)及龜裂14的端面凹凸寬度之觀察結果。現在，在HC蛇行量之項目中，未滿足作為合格基準的5μm以內，而成為不合格(合格與否NG)。在此情況下，因會被推薦第二加工條件之修正，故而顯示有「推薦外側SD層之再加工。要實施?」的訊息。使用者，係能夠相應於不合格之內容，而選擇是進行有關外側SD層的第一加工條件之修正及再加工、或是進行有關內側SD層的第三加工條件之修正及再加工。然後，能夠相應於使用者輸入，而實施第一加工條件之修正及再加工、或是第三加工條件之修正及再加工。
[雷射加工方法] 參照圖28及圖29來說明本實施形態的雷射加工方法。圖28及圖29，都是雷射加工方法的流程圖。圖28係顯示進行關於外側SD層的加工及判定、關於內側SD層的加工及判定、關於外側SD層及內側SD層的加工及判定來導出最終的加工條件的處理。圖29係顯示不進行關於內側SD層單獨的加工及判定，而是僅進行關於外側SD層的加工及判定、以及關於外側SD層及內側SD層的加工及判定，來導出最終的加工條件的處理。
在圖28所示之處理中，最初顯示器150是受理晶圓加工資訊之使用者輸入(步驟S1)。具體而言，顯示器150，係至少受理晶圓厚度之資訊的輸入。藉此，針對加工外側SD層及內側SD層以設為全切割狀態的加工方法，能自動地決定有關外側SD層之形成的第一加工條件、以及有關內側SD層之形成的第三加工條件。
接著，控制部8，係根據已暫時決定的第一加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工外側SD層(步驟S2)。接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S3)。然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S4)。
接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關外側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，第一加工條件是否適當)(步驟S5)。在第一加工條件非為適當的情況下，控制部8，係受理新的第一加工條件之輸入(步驟S1)，且再度實施步驟S2以後的處理。另一方面，在第一加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該第一加工條件正式決定作為第一加工條件。接著，執行步驟S6之處理。
在步驟S6之處理中，係根據已暫時決定的第三加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工內側SD層(步驟S6)。接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S7)。然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S8)。
接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關內側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，第三加工條件是否適當)(步驟S9)。在第三加工條件非為適當的情況下，控制部8，係受理新的第三加工條件之輸入(步驟S10)，且再度實施步驟S6以後的處理。另一方面，在第三加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該第三加工條件正式決定作為第三加工條件。接著，執行步驟S11之處理。
在步驟S11之處理中，係根據基於已被正式決定的第一加工條件及第三加工條件而被暫時決定的第二加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工外側SD層及內側SD層(步驟S11)。接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S12)。然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S13)。
接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關外側SD層及內側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，第二加工條件是否適當)(步驟S14)。在第二加工條件非為適當的情況下，控制部8，係相應於判定結果而判定是再調整有關外側SD層之形成的第一加工條件(或是再調整有關內側SD層之形成的第三加工條件)(步驟S15)。控制部8，也可相應於使用者輸入而進行該判定。在再調整第一加工條件的情況下，控制部8，係受理新的第一加工條件之輸入(步驟S1)，且再度實施步驟S2以後的處理。在再調整第三加工條件的情況下，控制部8，係受理新的第三加工條件之輸入(步驟S16)，且再度實施步驟S6以後的處理。另一方面，在第二加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該第二加工條件正式決定作為最終的加工條件。
在圖29所示之處理中，最初顯示器150是受理晶圓加工資訊之使用者輸入(步驟S21)。具體而言，顯示器150，係至少受理晶圓厚度之資訊的輸入。藉此，針對加工外側SD層及內側SD層以設為全切割狀態的加工方法，自動地暫時決定有關外側SD層之形成的第一加工條件。
接著，控制部8，係根據已暫時決定的第一加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工外側SD層(步驟S22)。接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S23)。然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S24)。
接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關外側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，第一加工條件是否適當)(步驟S25)。在第一加工條件非為適當的情況下，控制部8，係受理新的第一加工條件之輸入(步驟S1)，且再度實施步驟S2以後的處理。另一方面，在第一加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該第一加工條件正式決定作為第一加工條件。接著，執行步驟S26之處理。
在步驟S26之處理中，係根據基於已被正式決定的第一加工條件而被暫時決定的第二加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工外側SD層及內側SD層(步驟S26)。接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S27)。然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S28)。
接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關外側SD層及內側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，第二加工條件是否適當)(步驟S29)。在第二加工條件非為適當的情況下，控制部8，係受理新的第一加工條件之輸入(步驟S1)，且再度實施步驟S2以後的處理。另一方面，在第二加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該第二加工條件正式決定作為最終的加工條件。
[作用功效] 其次，針對本實施形態的雷射加工裝置1之作用功效加以說明。
本實施形態的雷射加工裝置1，係具備：雷射照射單元3，其是從晶圓20之背面21b側對晶圓20照射雷射光；及攝像單元4，其是輸出對晶圓20具有穿透性的光線，且檢測已傳播於晶圓20的光線；以及控制部8；控制部8，係以執行下列處理的方式所構成：第一處理，其是以第一加工條件來控制雷射照射單元3，該第一加工條件係以藉由對晶圓20照射雷射光而在晶圓20之內部形成改質區域121與改質區域122的方式所設定；及第二處理，其是在第一處理之後，基於從已檢測出光線的攝像單元4所輸出的信號，來特定有關改質區域121、122的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第一加工條件是否適當；及第三處理，其是以第二加工條件來控制雷射照射單元3，該第二加工條件係以藉由對晶圓20照射雷射光，而在晶圓20之內部，形成改質區域121、122，並且在晶圓20之厚度方向上的改質區域121、122之間形成改質區域123a、123b的方式所設定；以及第四處理，其是在第三處理之後，基於從已檢測出光線的攝像單元4所輸出的信號，來特定有關改質區域121、122、123a、123b的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第二加工條件是否適當。
在本實施形態的雷射加工裝置1中，係在第三處理中，基於第二加工條件，而形成晶圓20之厚度方向上的外側SD層(改質區域121、122)及其間的內側SD層(改質區域123a、123b)，在第四處理中，基於從攝像單元4所輸出的信號來特定有關外側SD層及內側SD層的狀態，且根據特定結果，來判定第二加工條件是否適當。如此，以實際上形成外側SD層及內側SD層之方式來加工，並根據加工後之外側SD層及內側SD層的狀態來判定加工條件之適當與否，藉此就能根據最終的晶圓20之加工狀態來判定加工條件之適當與否。藉此，能精度佳地判定加工條件之適當與否，且可以擔保加工後的晶圓20之品質。更且，在本實施形態的雷射加工裝置1中，係在第一處理中，基於第一加工條件而僅形成外側SD層，在第二處理中，基於從攝像單元4所輸出的信號來特定有關外側SD層的狀態，且根據特定結果來判定第一加工條件是否適當。例如，在最終的晶圓20之加工狀態中被加工成全切割狀態(從改質區域延伸的龜裂已延伸至晶圓20之兩端面為止的狀態)的情況等中，有關從最終的晶圓20之加工狀態所獲得的改質區域的資訊較少，恐有無法高精度地判定加工條件之適當與否之虞。此點，在僅形成一部分之改質區域(外側SD層)的狀態中，根據有關一部分之改質區域的資訊，來判定有關該一部分之改質區域之形成的加工條件(第一加工條件)之適當與否，藉此可以根據獲得比最終的晶圓20之加工狀態更多的資訊(有關改質區域的資訊)的晶圓20之加工狀態，來更高精度地判定加工條件之適當與否。再者，依據發明人等的知識見解，則被認為：在晶圓20之厚度方向上形成外側SD層及內側SD層的情況中，有關外側SD層的狀態，會因加工後的晶圓20之品質而受到影響。此點，在第二處理中，可以藉由判定有關外側SD層之形成的加工條件(第一加工條件)之適當與否，而更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係特定改質區域之狀態及從改質區域延伸的龜裂14之狀態的至少其中任一方，來作為有關改質區域的狀態。藉此，能適當地特定加工後的晶圓20之狀態，且可以更高精度地判定加工條件之適當與否。藉此，可以更佳地擔保晶圓20之品質。
控制部8，係特定改質區域之位置，且根據該位置，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有改質區域之位置不成為所期望之位置的情況。可以藉由相應於改質區域是否成為所期望之位置而判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係特定龜裂14是否伸展至背面21b及表面21a之至少其中任一方，且根據該是否伸展，來判定加工條件是否適當。藉此，例如在最終的晶圓20之加工狀態中欲加工成全切割狀態的情況下，可以藉由判定在僅形成外側SD層的第二處理之階段中龜裂未伸展至背面21b及表面21a、以及在形成外側SD層及內側SD層的第四處理之階段中龜裂14伸展至背面21b及表面21a等，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係特定龜裂14之伸展量，且根據該伸展量，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有龜裂14之伸展量不成為所期望之長度的情況。可以藉由從龜裂14之伸展量判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係特定龜裂14朝向與晶圓20之厚度方向交叉的方向蛇行之寬度，且根據該蛇行之寬度，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有龜裂14的蛇行之寬度變大的情況。可以藉由從龜裂14的蛇行之寬度判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係特定從互異的改質區域延伸的龜裂14彼此是否連接著，且根據該是否連接著，來判定加工條件是否適當。在加工條件非為適當的情況下，係有時在不欲連接龜裂14彼此的情況下龜裂14彼此會連接、或在欲連接龜裂14彼此的情況下龜裂14彼此不連接。可以藉由相應於龜裂14彼此是否連接著而判定加工條件之適當與否，來適當地判定加工條件。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係進一步執行下列處理的方式所構成：第五處理，其是以第三加工條件來控制雷射照射單元3，該第三加工條件係以藉由對晶圓20照射雷射光而在晶圓20之內部形成內側SD層的方式所設定；以及第六處理，其是在第五處理之後，基於從已檢測出光線的攝像單元4所輸出的信號，來特定有關內側SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定第三加工條件是否適當。依據如此的構成，則在僅形成內側SD層的狀態中，能根據有關內側SD層的資訊，來判定有關該內側SD層之形成的加工條件(第三加工條件)之適當與否。除了形成外側SD層及內側SD層的情況、僅形成外側SD層的情況，就連僅形成內側SD層的情況，仍可以藉由從有關改質區域的資訊判定加工條件之適當與否，來更高精度地判定加工條件之適當與否。
控制部8，也可在導出第一加工條件時，龜裂14伸展至背面21b及表面21a之至少其中任一方的情況下，判定第一加工條件非為適當，而在導出第三加工條件時，龜裂14伸展至背面21b及表面21a之至少其中任一方的情況下，判定第三加工條件非為適當。藉此，可以在比最終的加工狀態更早的加工狀態中，確實地設為ST狀態(容易內部觀察的狀態)。藉此，可以適當且豐富地獲得有關加工狀態的資訊。又，即便是在最終加工狀態被設為全切割狀態的情況下，仍被認為：在比之前更早的狀態(之後還被加工的狀態)中龜裂14到達背面21b或表面21a的情況下，晶片品質及分割性會在最終的加工狀態中惡化。因此，可以藉由將在比最終的加工狀態更早的加工狀態中為ST狀態，當作被假設加工條件為適當的條件，來擔保晶片品質及分割性。
控制部8，係以進一步執行第七處理的方式所構成，該第七處理係在已判定加工條件非為適當的情況下，相應於該加工條件之判定結果，而修正加工條件。依據如此的構成，則能根據判定結果來修正加工條件，且可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
[變化例] 以上，雖然已針對本發明之實施形態加以說明，但是本發明係未被限定於上述實施形態。例如，在實施形態中，雖然已針對導出加工條件的對象之加工方法，說明在形成外側SD層之後形成內側SD層，但是未被限於此，而在導出加工條件的對象之加工方法中，係既可同時形成外側SD層及內側SD層，又可比外側SD層更早形成內側SD層。
又，有以下的情況：例如對晶圓20，沿第一方向(X方向)照射雷射光且形成改質區域等之後，沿與第一方向不同的第二方向(Y方向)，以橫跨已形成的改質區域之方式照射雷射光來形成改質區域。在如此的情況下，也可根據如上述的內部觀察結果(改質層位置、黑色條紋有無)或背表面觀察結果(HC蛇行／BHC蛇行)，來導出在X方向之加工(前加工)與Y方向之加工(後加工)不同的加工條件。具體而言，例如也可在X方向及Y方向晶片邊之長度不同的情況(例如0.2mm×15mm等)、在X方向及Y方向使用者要求之品質不同的情況(例如X方向為龜裂之蛇行2μm以內，Y方向為龜裂之蛇行10μm以內等)、RF-ID等晶片尺寸非常小且在前加工或後加工中品質容易發生差異的情況等中，導出在X方向之加工(前加工)與Y方向之加工(後加工)中不同的加工條件。
(關於內部觀察的設定之調整) 又，例如，雷射加工裝置，也可更詳細地調整對晶圓進行內部觀察時的設定。圖30係說明藉由加工方法所致的攝像區間之差異的圖。圖30(a)係顯示進行全切割加工的情況之攝像區間，圖30(b)係顯示除此以外之加工(例如BHC加工)的情況之攝像區間。無論在哪一個加工中，都是針對在表面21a對稱的虛擬焦點進行攝像。亦即，在圖30(a)、(b)的晶圓中下半部分的SD層為有關虛擬焦點的區域。如圖30所示，在進行全切割加工的情況下，晶圓20之厚度方向上的全部(total)之攝像區間會變寬。又，在進行全切割加工的情況下，各個改質區域(SD1至SD4)之間隔會變窄且龜裂14之伸展量也會變小。因此，可認為：在進行全切割加工的情況下，只要在晶圓20之厚度方向上不實施更詳細地調整關於內部觀察的設定等，就無法鮮明地觀察改質區域及龜裂。
具體而言，控制部8，係為了即便是在進行全切割加工的情況下仍鮮明地觀察改質區域等，而進行以下。
第一、控制部8，係以進一步執行像差修正處理的方式所構成，該像差修正處理係針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域，以進行與晶圓20之厚度方向上的位置相應的像差修正(各個厚度方向最佳的像差修正)之方式來控制攝像單元4。控制部8，例如是針對與從加工條件所推定的SD加工位置(改質區域形成位置)相應的各個區域，藉由調整空間光調變器32或物鏡43之校正環43a，來實施最佳的像差修正。
第二、控制部8，係以進一步執行亮度校正處理的方式所構成，該亮度校正處理係針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域以既定(例如固定或是最佳)的亮度來進行藉由攝像單元4所執行的攝像，且以與各個區域的晶圓20之厚度方向上的位置相應的光量從攝像單元4輸出光線的方式，來控制攝像單元4。在內部觀察中，觀察深度變得越深，為了確保足夠的亮度就越需要多量的光量。亦即，依每一深度所需要的光亮會變化。為此，每次在觀察前或雷射裝置豎起時、元件變更時等，都有必要依每一深度而掌握所需要的光量，以便成為最佳的亮度值。在亮度校正處理中，係決定觀察厚度方向上之各個位置時的光量，且在觀察各個位置時，以該光量從攝像單元4輸出光線的方式所設定。
如圖31所示，在亮度校正處理中，最初受理有有關亮度校正的輸入(步驟S71)。所謂該有關亮度校正的輸入，例如也可為關於加工條件之導出所輸入的晶圓厚度之輸入等。接著，控制部8，係相應於有關亮度校正的輸入(例如晶圓厚度)，而決定校正實施區間。在此的所謂校正實施區間，例如是指實施亮度校正的複數個ZH之資訊。再者，校正實施區間也可使用者決定並輸入。接著，藉由攝像單元4所執行的攝像位置，是被設定為校正實施區間的一個ZH(步驟S73)。然後，以在該ZH中所拍攝的亮度成為最佳的亮度的方式來調整光源41之光量(步驟S74)，且使該ZH與光量建立對應關係並予以記憶(步驟S75)。光源41之調整係能利用開口光圈等。實施步驟S73至S75之處理，直至針對全部的ZH完成光量之調整為止。然後，如此所調整後的光量，是在觀察各個位置時從攝像單元4之光源41所輸出，藉此可以適當以亮度進行各個位置之觀察。
第三、控制部8，係以進一步執行暗影補償處理的方式所構成，該暗影補償處理係在改質區域之加工前，針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域以拍攝暗影用影像的方式來控制攝像單元4，並且在改質區域之加工後，特定藉由攝像單元4所拍攝到的各個區域之影像與對應的區域之暗影用影像的差分資料。在此情況下，控制部8，係基於該差分資料，來特定有關改質區域的狀態。
如圖32(a)所示，在暗影補償處理中，係在SD加工(改質區域之加工)之前，取得各個內部觀察位置(判定位置)中的暗影用影像。然後，進行SD加工，並針對各個內部觀察位置(判定位置)，取得如圖32(b)所示的SD加工後之影像。然後，針對各個內部觀察位置，取得SD加工後的影像與暗影用影像之差分資料(參照圖32(c))(實施暗影補償)。再者，在有SD加工後的影像與暗影用影像之位置偏移的情況下，也可實施與偏移量相應的修正。藉由暗影補償所進行暗影處理者，例如是元件圖案、點缺陷、畫面之亮度的不均勻等。
參照圖33來說明上述之像差修正處理、亮度校正處理、暗影補償處理的情況之雷射加工方法(加工條件導出處理)。再者，在圖33中係針對加工處理及判定處理予以簡化並記載(不用區別有關第一加工條件的處理、有關第二加工條件的處理等地記載)。如圖33所示，最初顯示器150是受理晶圓加工資訊之使用者輸入(步驟S51)。具體而言，顯示器150，係至少受理晶圓厚度之資訊的輸入。藉此，自動地暫時決定加工條件。
接著，控制部8，係實施亮度校正處理(步驟S52)。具體而言，控制部8，係針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域以既定(例如固定或是最佳)的亮度來進行藉由攝像單元4所執行的攝像，且以與各個區域的晶圓20之厚度方向上的位置相應的光量從攝像單元4輸出光線的方式，來對攝像單元4進行設定。
接著，控制部8，係取得暗影補償用的影像(暗影用影像)(步驟S53)。具體而言，控制部8，係取得SD加工前之各個內部觀察位置中的影像來作為暗影用影像。
接著，控制部8，係根據加工條件來控制雷射照射單元3，藉此對晶圓20加工SD層(步驟S54)。接著，控制部8，係實施與晶圓20之厚度方向上的位置相應的像差修正(步驟S55)。控制部8，係針對與例如從加工條件所推定的SD加工位置(改質區域形成位置)相應的各個區域，藉由調整空間光調變器32或物鏡43之校正環43a，來實施最佳的像差修正。
接著，藉由攝像單元4，來拍攝已被加工過的晶圓20(步驟S56)。控制部8，係實施暗影補償(步驟S57)。具體而言，控制部8，係取得藉由攝像單元4所拍攝到的各個區域之影像與對應的區域之暗影用影像的差分資料。
然後，控制部8，係控制顯示器150以便在顯示器150顯示有攝像結果(步驟S58)。接著，控制部8，係基於攝像結果，來特定有關SD層的狀態，且根據所特定的資訊，來判定加工是否適當(亦即，加工條件是否適當)(步驟S59)。針對在此的判定處理，控制部8，係使用暗影補償後的差分資料來進行。在步驟S59中加工條件非為適當的情況下，控制部8係受理新的加工條件之輸入，且實施再度加工處理。在此情況下，如圖33所示，既可再度從亮度校正處理(步驟S52)開始實施，也可從SD加工(步驟S54)開始實施。另一方面，在加工條件為適當的情況下，控制部8，係將該加工條件正式決定作為加工條件且結束處理。
如以上，控制部8，係以進一步執行亮度校正處理的方式所構成，該亮度校正處理係針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域以既定的亮度來進行藉由攝像單元4所執行的攝像，且以與各個區域的晶圓20之厚度方向上的位置相應的光量從攝像單元4輸出光線的方式，來控制攝像單元4。依據如此的構成，可以依晶圓20之厚度方向(深度方向)上的各個攝像區域之每一區域以成為固定或是最佳的亮度之方式，來決定攝像單元4之光量。藉此，可以適當地特定有關各個改質區域的狀態。
控制部8，係以進一步執行暗影補償處理的方式所構成，該暗影補償處理係在改質區域之加工前，針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域以拍攝暗影用影像的方式來控制攝像單元4，並且在改質區域之加工後，特定藉由攝像單元4所拍攝到的各個區域之影像與對應的區域之暗影用影像的差分資料；在判定處理中，係基於差分資料，來特定有關改質區域的狀態。藉由暗影補償處理所取得的差分資料，為元件圖案或點缺陷、畫面之亮度的不均勻等之雜訊已被除去後的影像資料，且僅為欲觀察的改質區域及龜裂狀態等的影像資料。藉由根據如此的差分資料來特定有關改質區域的狀態，就能適當地特定加工後的晶圓20之狀態。藉此，可以更佳地擔保加工後的晶圓20之品質。
控制部8，係以進一步執行像差修正處理的方式所構成，該像差修正處理係針對藉由攝像單元4進行攝像的晶圓20之厚度方向上的各個區域，以進行與晶圓20之厚度方向上的位置相應的像差修正之方式來控制攝像單元4。例如在進行全切割加工的情況下，由於各個改質區域之間隔較窄，且龜裂之伸展量也較小，所以若不依晶圓20之厚度方向上的各個位置之每一位置施加像差修正就無法進行鮮明的觀察。此點，如上面所述，藉由針對晶圓20之厚度方向上的各個區域進行與晶圓20之厚度相應的像差修正，就能夠進行鮮明的觀察，且可以更適當地特定有關改質區域的狀態。
圖34係針對藉由實施像差修正處理、亮度值校正處理及暗影補償處理所得的功效加以說明的圖。圖34(a)係不施予任何此等處理的影像，圖34(b)係僅施予像差修正處理後的影像，圖34(c)係施予像差修正處理及亮度值校正處理後的影像，圖34(d)係施予像差修正處理、亮度值校正處理及暗影補償處理後的影像。如圖34所示，可知藉由施予此等的處理，影像中的龜裂14等之鮮明度會大幅地提升。
(有關加工條件導出處理之自動化) 在上述的實施形態中，係已說明：能藉由輸入有晶圓加工資訊，自動地導出暫時的加工條件，且能根據該加工條件來自動地導出推定加工結果影像並予以顯示，並且顯示有實際的加工結果之影像，且進行加工條件之修正直至實際的加工結果一致於推定加工結果為止，並導出最終的加工條件。然而，如此的加工條件導出處理，其全部也可不被自動地實施。
例如，在用以將加工條件導出處理自動化的第一步驟中，也可針對基於晶圓加工資訊所得的加工條件(暫時的加工條件)，由使用者手動生成且設定。然後，也可取得已生成的加工條件下之實際的加工結果，且依每一所輸入的晶圓加工資訊與手動生成的加工條件之組合，來與實際的加工結果建立對應關係並儲存於資料庫(database)。
更且，在第二步驟中，也可藉由學習已儲存於上述資料庫的資訊，從晶圓加工資訊及加工條件，生成導出推定加工結果的模型(model)。然後，也可藉由分析上述的資料庫內之資料，從晶圓加工資訊及加工條件，生成導出最佳之(精度最高之)推定加工結果的迴歸模型。作為此情況的分析手法，也可利用多變量解析或機械學習。具體而言，也可使用單迴歸、重迴歸、SGD迴歸、Lasso迴歸、Ridge迴歸、決策樹、支持向量(support vector)迴歸、貝氏線性(Bayesian linear)迴歸、深層學習、k-鄰域法(neighborhood method)等的分析手法。
更且，在第三步驟中，也可生成從所輸入的晶圓加工資訊自動導出用以獲得目標之加工結果的最佳之加工條件(配方)的迴歸模型。亦即，也可一邊對所輸入的晶圓加工資訊調整加工條件之參數(parameter)且一邊輸入至該迴歸模型(模擬(simulation))，且搜尋輸出作為目標的加工結果之最佳的加工條件。作為如此的最佳化手法，係可以使用例如格點搜尋(grid search)、隨機搜尋(random search)、貝氏最佳化等的手法。
更且，在第四步驟中，也可藉由比較模擬後的結果(推定加工結果)與實際的加工結果，而在有必要修正條件的情況下將該資料儲存於資料庫，且藉由再度生成迴歸模型(主動式學習(Active learning))，而通過實際運用來提升迴歸模型之精度。如此，可以藉由從推定加工結果與實際加工結果之差修正加工條件，來反饋(feedback)實際加工結果以提升迴歸模型之精度。
1:雷射加工裝置 2:載置台 3:雷射照射單元(照射部) 4,5,6:攝像單元(攝像部) 7:驅動單元 8:控制部 11:對象物 12,12a,12b,121,122,123,123a,123b:改質區域 12s:改質光點 12c,14a~14d,121c,122c,123c:龜裂 14e:前端 15:切割線 20:晶圓 21:半導體基板 21a:表面(第二表面) 21b:背面(第一表面) 21c:凹槽 22:功能元件層 22a:功能元件 31:光源 32:空間光調變器 33:聚光透鏡 41,51:光源 42,52:鏡片 43:物鏡 43a:校正環 44,54:光檢測部 53:透鏡 140:直線群 150:顯示器(輸入部、顯示部) 250:特徵點 280:壓痕 C,C1,C2,C3:聚光點 Dx:距離(橫向分歧量) Dz:距離(縱向分歧量) F:點 Fv:虛擬焦點 I1,I2:光線 L,L1,L2,L3:雷射光
[圖1]係一實施形態的雷射加工裝置之構成圖。 [圖2]係一實施形態的晶圓之俯視圖。 [圖3]係圖2所示的晶圓之一部分的剖視圖。 [圖4]係圖1所示的雷射照射單元之構成圖。 [圖5]係圖1所示的檢查用攝像單元之構成圖。 [圖6]係圖1所示的對準(alignment)修正用攝像單元之構成圖。 [圖7]係用以說明藉由圖5所示的檢查用攝像單元所執行的攝像原理的晶圓之剖視圖、及藉由該檢查用攝像單元所致的各個部位之影像。 [圖8]係用以說明藉由圖5所示的檢查用攝像單元所致的攝像原理的晶圓之剖視圖、及藉由該檢查用攝像單元所致的各個部位之影像。 [圖9]係已形成於半導體基板之內部的改質區域及龜裂之SEM影像。 [圖10]係已形成於半導體基板之內部的改質區域及龜裂之SEM影像。 [圖11]係用以說明藉由圖5所示的檢查用攝像單元所執行的攝像原理的光程圖、及顯示藉由該檢查用攝像單元所致的焦點上的影像之示意圖。 [圖12]係用以說明藉由圖5所示的檢查用攝像單元所執行的攝像原理的光程圖、及顯示藉由該檢查用攝像單元所致的焦點上的影像之示意圖。 [圖13]係說明藉由雷射照射單元所執行的加工例的圖。 [圖14]係說明藉由雷射照射單元所執行的加工例的圖。 [圖15]係說明加工條件導出處理的圖。 [圖16]係說明與外側SD層之加工狀態相應的晶圓之狀態的圖。 [圖17]係說明與內側SD層之加工狀態相應的晶圓之狀態的圖。 [圖18]係說明判定處理的圖。 [圖19]係說明判定處理的圖。 [圖20]係針對龜裂檢測加以說明的圖。 [圖21]係針對龜裂檢測加以說明的圖。 [圖22]係針對壓痕檢測加以說明的圖。 [圖23]係針對壓痕檢測加以說明的圖。 [圖24]係針對壓痕檢測加以說明的圖。 [圖25]係有關加工條件導出處理的畫面影像。 [圖26]係有關加工條件導出處理的畫面影像。 [圖27]係有關加工條件導出處理的畫面影像。 [圖28]係有關雷射加工方法(加工條件導出處理)之一例的流程圖(flowchart)。 [圖29]係有關雷射加工方法(加工條件導出處理)之另一例的流程圖。 [圖30]係說明藉由加工方法所致的攝像區間之差異的圖。 [圖31]係亮度校正處理的流程圖。 [圖32]係暗影補償處理的流程圖。 [圖33]係進行各種修正處理之情況的雷射加工方法(加工條件導出處理)之流程圖。 [圖34]係進行各種修正處理後的影像。
1:雷射加工裝置
2:載置台
3:雷射照射單元(照射部)
4,5,6:攝像單元(攝像部)
7:驅動單元
8:控制部
11:對象物
12:改質區域
12s:改質光點
150:顯示器(輸入部、顯示部)
C:聚光點
L:雷射光

Claims (15)

  1. 一種雷射加工裝置，其特徵為，具備： 照射部，其是從具有第一表面及第二表面的晶圓之前述第一表面側對前述晶圓照射雷射光；及 攝像部，其是輸出對前述晶圓具有穿透性的光線，且檢測已傳播於前述晶圓的前述光線；以及 控制部； 前述控制部，係以執行下列處理的方式所構成： 第一處理，其是以第一加工條件來控制前述照射部，該第一加工條件係以藉由對前述晶圓照射前述雷射光而在前述晶圓之內部形成第一改質區域與比該第一改質區域更位於前述雷射光之入射面側的第二改質區域的方式所設定；及 第二處理，其是在前述第一處理之後，基於從已檢測出前述光線的前述攝像部所輸出的信號，來特定有關前述第一改質區域及前述第二改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定前述第一加工條件是否適當；及 第三處理，其是以第二加工條件來控制前述照射部，該第二加工條件係以藉由對前述晶圓照射前述雷射光，而在前述晶圓之內部，形成前述第一改質區域及前述第二改質區域，並且在前述晶圓之厚度方向中的前述第一改質區域及前述第二改質區域之間形成第三改質區域的方式所設定；以及 第四處理，其是在前述第三處理之後，基於從已檢測出前述光線的前述攝像部所輸出的信號，來特定有關前述第一改質區域、前述第二改質區域及前述第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定前述第二加工條件是否適當。
  2. 如請求項1所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定前述改質區域之狀態及從前述改質區域延伸的龜裂之狀態的至少其中任一方，來作為有關前述改質區域的狀態。
  3. 如請求項2所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定前述改質區域之位置，且根據該位置，來判定前述加工條件是否適當。
  4. 如請求項2或3所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定前述龜裂是否伸展至前述第一表面及前述第二表面之至少其中任一方，且根據該是否伸展，來判定前述加工條件是否適當。
  5. 如請求項4所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係在前述第二處理中，前述龜裂伸展至前述第一表面及前述第二表面之至少其中任一方的情況下，判定前述第一加工條件非為適當。
  6. 如請求項2至5中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定前述龜裂之伸展量，且根據該伸展量，來判定前述加工條件是否適當。
  7. 如請求項2至6中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定前述龜裂朝向與前述晶圓之厚度方向交叉的方向蛇行之寬度，且根據該蛇行之寬度，來判定前述加工條件是否適當。
  8. 如請求項2至7中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係特定從互異的前述改質區域延伸的龜裂彼此是否連接著，且根據該是否連接著，來判定前述加工條件是否適當。
  9. 如請求項2至8中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係以進一步執行下列處理的方式所構成： 第五處理，其是以第三加工條件來控制前述照射部，該第三加工條件係以藉由對前述晶圓照射前述雷射光而在前述晶圓之內部形成前述第三改質區域的方式所設定；以及 第六處理，其是在前述第五處理之後，基於從已檢測出前述光線的前述攝像部所輸出的信號，來特定有關前述第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定前述第三加工條件是否適當。
  10. 如請求項9所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係在前述第六處理中，前述龜裂伸展至前述第一表面及前述第二表面之至少其中任一方的情況下，判定前述第三加工條件非為適當。
  11. 如請求項1至10中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係以進一步執行第七處理的方式所構成，該第七處理係在已判定前述加工條件非為適當的情況下，相應於該加工條件之判定結果，而修正前述加工條件。
  12. 如請求項1至11中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係以進一步執行亮度校正處理的方式所構成，該亮度校正處理係針對藉由前述攝像部進行攝像的前述晶圓之厚度方向中的各個區域以既定的亮度來進行由前述攝像部所執行的攝像的方式，且以與各個區域的前述晶圓之厚度方向中的位置相應的光量從前述攝像部輸出光線的方式，來控制前述攝像部。
  13. 如請求項1至12中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係以進一步執行暗影補償處理的方式所構成，該暗影補償處理係在前述改質區域之加工前，針對藉由前述攝像部進行攝像的前述晶圓之厚度方向中的各個區域以拍攝暗影用影像的方式來控制前述控制部，並且在前述改質區域之加工後，特定藉由前述攝像部所拍攝到的各個區域之影像與對應的區域之前述暗影用影像的差分資料； 在前述第二處理及前述第四處理中，係根據前述差分資料，來特定有關改質區域的狀態。
  14. 如請求項1至13中之任一項所述之雷射加工裝置，其中，前述控制部，係以進一步執行像差修正處理的方式所構成，該像差修正處理係針對藉由前述攝像部進行攝像的前述晶圓之厚度方向中的各個區域，以進行與前述晶圓之厚度方向中的位置相應的像差修正之方式來控制前述照射部及前述攝像部之至少其中任一方。
  15. 一種雷射加工方法，其特徵為，包含以下的步驟： 根據第一加工條件來加工晶圓，該第一加工條件係以藉由對前述晶圓照射雷射光而在前述晶圓之內部形成第一改質區域與比該第一改質區域更位於前述雷射光之入射面側的第二改質區域的方式所設定；及 基於根據前述第一加工條件所加工後的前述晶圓之攝像結果，來特定有關前述第一改質區域及前述第二改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定前述第一加工條件是否適當；及 根據第二加工條件來加工前述晶圓，該第二加工條件係以藉由對前述晶圓照射前述雷射光，而在前述晶圓之內部，形成前述第一改質區域及前述第二改質區域，並且在前述晶圓之厚度方向中的前述第一改質區域及前述第二改質區域之間形成第三改質區域的方式所設定；以及 基於根據前述第二加工條件所加工後的前述晶圓之攝像結果，來特定有關前述第一改質區域、前述第二改質區域及前述第三改質區域的狀態，且根據所特定的資訊，來判定前述第二加工條件是否適當。
TW110112059A 2020-04-06 2021-04-01 雷射加工裝置及雷射加工方法 TW202205403A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-068440 2020-04-06
JP2020068440A JP2021166230A (ja) 2020-04-06 2020-04-06 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202205403A true TW202205403A (zh) 2022-02-01

Family

ID=78021942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110112059A TW202205403A (zh) 2020-04-06 2021-04-01 雷射加工裝置及雷射加工方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20230158609A1 (zh)
JP (1) JP2021166230A (zh)
KR (1) KR20220163423A (zh)
CN (1) CN115413364A (zh)
DE (1) DE112021002191T5 (zh)
TW (1) TW202205403A (zh)
WO (1) WO2021205964A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023209904A1 (ja) * 2022-04-27 2023-11-02 ヤマハ発動機株式会社 ダイシング装置、半導体チップの製造方法および半導体チップ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006173520A (ja) * 2004-12-20 2006-06-29 Canon Inc レーザ割断方法および該方法により割断可能な被割断部材
JP6531345B2 (ja) * 2015-09-29 2019-06-19 株式会社東京精密 レーザー加工装置及びレーザー加工方法
JP7112204B2 (ja) * 2018-02-07 2022-08-03 株式会社ディスコ 非破壊検出方法
JP7256604B2 (ja) * 2018-03-16 2023-04-12 株式会社ディスコ 非破壊検出方法
JP7307534B2 (ja) * 2018-10-04 2023-07-12 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法、半導体デバイス製造方法及び検査装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112021002191T5 (de) 2023-04-13
KR20220163423A (ko) 2022-12-09
CN115413364A (zh) 2022-11-29
US20230158609A1 (en) 2023-05-25
WO2021205964A1 (ja) 2021-10-14
JP2021166230A (ja) 2021-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021205963A1 (ja) 検査装置及び検査方法
TWI550754B (zh) A laser processing apparatus and a substrate having a pattern are provided
TW202141596A (zh) 雷射加工裝置，以及雷射加工方法
TW201511874A (zh) 雷射加工裝置、及具有圖案之基板之加工條件設定方法
TW202205403A (zh) 雷射加工裝置及雷射加工方法
US20230335421A1 (en) Inspection device and processing system
US12023761B2 (en) Inspection device and inspection method
CN114054985A (zh) 检查装置及检查方法
JP7563886B2 (ja) 検査装置及び検査方法
CN114430706B (zh) 检查装置及检查方法
JP7493967B2 (ja) 検査装置及び検査方法
TW202235194A (zh) 觀察裝置和觀察方法
KR20230086588A (ko) 검사 장치 및 검사 방법
TW202138091A (zh) 雷射加工裝置，以及雷射加工方法
TW202142340A (zh) 雷射加工裝置，以及雷射加工方法