WO2021199891A1 - レーザ加工装置及び検査方法 - Google Patents

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裕太 近藤
孝文 荻原
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浜松ホトニクス株式会社
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Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a laser processing apparatus and an inspection method.
  • the wafer In order to cut a wafer including a semiconductor substrate and a functional element layer formed on one surface of the semiconductor substrate along each of a plurality of lines, the wafer is irradiated with laser light from the other surface side of the semiconductor substrate.
  • a laser processing apparatus is known in which a plurality of rows of modified regions are formed inside a semiconductor substrate along each of a plurality of lines.
  • the laser processing apparatus described in Patent Document 1 includes an infrared camera, and observes a modified region formed inside the semiconductor substrate, processing damage formed on the functional element layer, and the like from the back surface side of the semiconductor substrate. Is possible.
  • the wafer may be irradiated with laser light from the surface side on which the functional element layer is formed in the wafer to form a modified region inside the semiconductor substrate.
  • the wafer When irradiating the laser beam from the surface side on which the functional element layer is formed, it is necessary to store the laser beam in the street, which is a region between adjacent functional elements, so that the functional element is not irradiated with the laser beam. ..
  • the laser beam is controlled to be housed in the street.
  • the structure constituting the functional element may have a certain thickness (height). As a result, even if the laser beam can be accommodated in the street, the laser beam may be blocked by a part of the tall structure, and the desired laser irradiation may not be possible.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent the laser beam from being blocked by a structure such as a circuit and to perform desired laser irradiation.
  • a first surface on which a plurality of elements are formed and streets extend so as to pass between adjacent elements, and a first surface on the opposite side of the first surface.
  • the beam width adjustment unit to be adjusted and the beam width of the laser beam are adjusted to be less than or equal to the target beam width according to the surface information including the width of the street and the position and height of the structures constituting the elements adjacent to the street.
  • a control unit that controls the beam width adjusting unit is provided.
  • the width of the street on the first surface and the structure constituting the elements is adjusted so as to be equal to or less than the target beam width according to the position and height.
  • the beam width of the laser beam is adjusted to be less than or equal to the target beam width in consideration of the position and height of the structure constituting the element in addition to the width of the street, so that the beam width is not only within the width of the street. It is possible to adjust the beam width of the laser beam so that it is not blocked by the structure.
  • the laser processing apparatus As a result, it is possible to suppress the laser light from being blocked by a structure such as a circuit, and to perform desired laser irradiation (laser irradiation that fits in the street width and is not blocked by the structure). That is, according to the laser processing apparatus according to one aspect of the present invention, it is possible to prevent the laser light from being blocked by the structure and reducing the output of the laser light inside the wafer. Further, when the laser beam is applied to a structure such as a circuit, it is considered that an unfavorable beam enters the inside of the wafer due to interference and the processing quality is deteriorated.
  • the beam width adjusting unit has a slit portion that adjusts the beam width by blocking a part of the laser light, and the control unit adjusts the slit width related to the transmission region of the laser light of the slit portion based on the surface information. It may be derived and the slit width may be set in the slit portion. According to such a configuration, the beam width can be easily and surely adjusted.
  • the control unit may output information to the outside that processing is not possible when the derived slit width becomes smaller than the limit value that enables the formation of the modified region. As a result, it is possible to avoid being processed (useless processing is performed) even though it is in a state where processing is not possible in which a modified region cannot be formed, and efficient processing can be performed.
  • the control unit may output information prompting the change of machining conditions to the outside. As a result, it is possible to prompt the change of the processing conditions when the appropriate processing cannot be performed, and the smooth processing can be performed.
  • the control unit may derive the slit width in consideration of the processing depth of the laser beam on the wafer. Even if the surface information is the same, the appropriate slit width differs depending on the processing depth. In this respect, by deriving the slit width in consideration of the processing depth, it is possible to derive a more appropriate slit width and preferably suppress the laser beam from being blocked by the structure.
  • the control unit receives each combination of surface information and laser light processing depth.
  • the slit width may be derived. By deriving the slit width for each combination of different processing depths and surface information in this way, a more appropriate slit width can be derived, and it is possible to suitably suppress the laser beam from being blocked by the structure. ..
  • the control unit may control the beam width adjustment unit in consideration of the amount of laser incident position deviation on the first surface during processing. It is considered that the processing line gradually shifts as the processing progresses. In this regard, by specifying such a deviation amount in advance and controlling the beam width adjusting unit in consideration of the deviation amount, the laser beam shields the structure even when a deviation of the processing line occurs. It can be suppressed.
  • a first surface in which a plurality of elements are formed and streets extend so as to pass between adjacent elements and a second surface on the opposite side of the first surface.
  • Setting a wafer having a surface accepting input of surface information including the width of a street and the position and height of a structure constituting an element adjacent to the street, and a target according to the surface information.
  • Controlling the beam width adjusting unit that adjusts the beam width of the laser light so that it is adjusted to be less than or equal to the beam width, and irradiating the wafer with the laser light so that the wafer is irradiated from the first surface side. Including controlling the part.
  • the present invention it is possible to suppress the laser beam from being blocked by a structure such as a circuit and perform desired laser irradiation.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a wafer for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and images at each location by the inspection imaging unit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a wafer for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and images at each location by the inspection imaging unit.
  • FIG. 5 is an optical path diagram for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and a schematic view showing an image at a focal point by the inspection imaging unit.
  • FIG. 5 is an optical path diagram for explaining the imaging principle by the inspection imaging unit shown in FIG. 5, and a schematic view showing an image at a focal point by the inspection imaging unit. It is a figure explaining the adjustment of a beam width. It is a figure explaining the adjustment of a beam width. It is a figure explaining the adjustment of the beam width using a slit pattern.
  • the laser processing apparatus 1 includes a stage 2, a laser irradiation unit 3, a plurality of imaging units 4, 5 and 6, a drive unit 7, a control unit 8, and a display 150. ing.
  • the laser processing device 1 is a device that forms a modified region 12 on the object 11 by irradiating the object 11 with the laser beam L.
  • Stage 2 supports the object 11 by, for example, adsorbing a film attached to the object 11.
  • the stage 2 can move along the X direction and the Y direction, respectively, and can rotate around an axis parallel to the Z direction as a center line.
  • the X direction and the Y direction are the first horizontal direction and the second horizontal direction that are perpendicular to each other, and the Z direction is the vertical direction.
  • the laser irradiation unit 3 collects the laser beam L having transparency to the object 11 and irradiates the object 11.
  • the laser light L is particularly absorbed at the portion corresponding to the focusing point C of the laser light L, and the laser light L is modified into the inside of the object 11.
  • the quality region 12 is formed.
  • the modified region 12 is a region whose density, refractive index, mechanical strength, and other physical properties are different from those of the surrounding non-modified region.
  • the modified region 12 includes, for example, a melting treatment region, a crack region, a dielectric breakdown region, a refractive index change region, and the like.
  • the modified region 12 has a characteristic that cracks easily extend from the modified region 12 to the incident side of the laser beam L and the opposite side thereof. Such characteristics of the modified region 12 are utilized for cutting the object 11.
  • a plurality of modified spots 12s are 1 along the X direction. Formed to line up.
  • One modified spot 12s is formed by irradiation with one pulse of laser light L.
  • the modified region 12 in one row is a set of a plurality of modified spots 12s arranged in one row. Adjacent modified spots 12s may be connected to each other or separated from each other depending on the relative moving speed of the focusing point C with respect to the object 11 and the repetition frequency of the laser beam L.
  • the imaging unit 4 images the modified region 12 formed on the object 11 and the tip of the crack extending from the modified region 12.
  • the imaging unit 5 and the imaging unit 6 image the object 11 supported by the stage 2 with the light transmitted through the object 11.
  • the images obtained by the images captured by the imaging units 5 and 6 are, for example, used for alignment of the irradiation position of the laser beam L.
  • the drive unit 7 supports the laser irradiation unit 3 and a plurality of imaging units 4, 5 and 6.
  • the drive unit 7 moves the laser irradiation unit 3 and the plurality of imaging units 4, 5 and 6 along the Z direction.
  • the control unit 8 controls the operations of the stage 2, the laser irradiation unit 3, the plurality of imaging units 4, 5 and 6, and the drive unit 7.
  • the control unit 8 is configured as a computer device including a processor, a memory, a storage, a communication device, and the like.
  • the processor executes software (program) read into the memory or the like, and controls reading and writing of data in the memory and storage, and communication by the communication device.
  • the display 150 has a function as an input unit for receiving information input from the user and a function as a display unit for displaying information to the user.
  • the object 11 of this embodiment is a wafer 20 as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the wafer 20 includes a semiconductor substrate 21 and a functional element layer 22.
  • the semiconductor substrate 21 has a front surface 21a (first surface) and a back surface 21b (second surface).
  • the semiconductor substrate 21 is, for example, a silicon substrate.
  • the functional element layer 22 is formed on the surface 21a of the semiconductor substrate 21.
  • the functional element layer 22 includes a plurality of functional elements 22a (elements) arranged two-dimensionally along the surface 21a.
  • the functional element 22a is, for example, a light receiving element such as a photodiode, a light emitting element such as a laser diode, a circuit element such as a memory, or the like.
  • the functional element 22a may be configured three-dimensionally by stacking a plurality of layers.
  • the semiconductor substrate 21 is provided with a notch 21c indicating the crystal orientation, an orientation flat may be provided instead of the notch 21c.
  • the wafer 20 is cut along each of the plurality of lines 15 for each functional element 22a.
  • the plurality of lines 15 pass between the plurality of functional elements 22a when viewed from the thickness direction of the wafer 20. More specifically, the line 15 passes through the center (center in the width direction) of the street region 23 (street) when viewed from the thickness direction of the wafer 20.
  • the street region 23 extends so as to pass between adjacent functional elements 22a in the functional element layer 22.
  • the plurality of functional elements 22a are arranged in a matrix along the surface 21a, and the plurality of lines 15 are set in a grid pattern.
  • the line 15 is a virtual line, it may be a line actually drawn.
  • the wafer 20 has a surface 21a (see FIG.
  • a street region 23 extends so as to form a plurality of functional elements 22a and pass between adjacent functional elements 22a, and a surface 21a. It is a wafer having a back surface 21b (see FIG. 3) on the opposite side of the above.
  • the laser irradiation unit 3 includes a light source 31 (irradiation unit), a spatial light modulator 32 (beam width adjusting unit), and a condenser lens 33.
  • the light source 31 outputs the laser beam L by, for example, a pulse oscillation method.
  • the light source 31 forms a plurality of (here, two rows) of modified regions 12a and 12b inside the wafer 20 by irradiating the wafer 20 with laser light from the surface 21a side.
  • the spatial light modulator 32 modulates the laser beam L output from the light source 31.
  • the spatial light modulator 32 functions as a slit portion that adjusts the beam width of the laser light by blocking a part of the laser light (details will be described later).
  • the slit portion as a function of the spatial light modulator 32 is a slit pattern set as a modulation pattern of the spatial light modulator 32.
  • the laser light L can be modulated (for example, the intensity, amplitude, phase, polarization, etc. of the laser light L are modulated) by appropriately setting the modulation pattern displayed on the liquid crystal layer.
  • the modulation pattern is a hologram pattern that imparts modulation, and includes a slit pattern.
  • the spatial light modulator 32 is, for example, a spatial light modulator (SLM) of a liquid crystal on silicon (LCOS).
  • the condensing lens 33 condenses the laser light L modulated by the spatial light modulator 32.
  • the condenser lens 33 may be a correction ring lens.
  • the laser irradiation unit 3 irradiates the wafer 20 with the laser beam L from the surface 21a side of the semiconductor substrate 21 along each of the plurality of lines 15, so that the semiconductor is aligned with each of the plurality of lines 15.
  • Two rows of modified regions 12a and 12b are formed inside the substrate 21.
  • the modified region 12a is the modified region closest to the back surface 21b of the two rows of modified regions 12a and 12b.
  • the modified region 12b is the modified region closest to the modified region 12a among the modified regions 12a and 12b in the two rows, and is the modified region closest to the surface 21a.
  • the two rows of modified regions 12a and 12b are adjacent to each other in the thickness direction (Z direction) of the wafer 20.
  • the two rows of modified regions 12a and 12b are formed by moving the two focusing points C1 and C2 relative to the semiconductor substrate 21 along the line 15.
  • the laser light L is modulated by the spatial light modulator 32 so that, for example, the focusing point C2 is located on the rear side in the traveling direction and on the incident side of the laser light L with respect to the focusing point C1.
  • the focusing point C2 is located on the rear side in the traveling direction and on the incident side of the laser light L with respect to the focusing point C1.
  • it may be single focus or multifocal, and may be one pass or multiple passes.
  • the laser irradiation unit 3 irradiates the wafer 20 with the laser beam L from the surface 21a side of the semiconductor substrate 21 along each of the plurality of lines 15.
  • a semiconductor substrate 21 which is a single crystal silicon ⁇ 100> substrate having a thickness of 400 ⁇ m
  • two focusing points C1 and C2 are aligned at positions 54 ⁇ m and 128 ⁇ m from the back surface 21b, and a plurality of lines 15 are arranged.
  • the wafer 20 is irradiated with the laser beam L from the surface 21a side of the semiconductor substrate 21 along each of the above.
  • the wavelength of the laser beam L is 1099 nm
  • the pulse width is 700 nsec
  • the repetition frequency is 120 kHz. Will be done.
  • the output of the laser beam L at the condensing point C1 is 2.7 W
  • the output of the laser light L at the condensing point C2 is 2.7 W, which are relative to the semiconductor substrate 21 of the two condensing points C1 and C2.
  • the moving speed is 800 mm / sec.
  • the laser beam L may be irradiated under the condition that the cracks 14 extending over the modified regions 12a and 12b in the two rows do not reach the back surface 21b of the semiconductor substrate 21. That is, in a later step, for example, the semiconductor substrate 21 is thinned by grinding the back surface 21b of the semiconductor substrate 21, the cracks 14 are exposed on the back surface 21b, and a plurality of wafers 20 are provided along each of the plurality of lines 15. It may be cut into a semiconductor device of.
  • the image pickup unit 4 includes a light source 41, a mirror 42, an objective lens 43, and a light detection unit 44.
  • the imaging unit 4 images the wafer 20.
  • the light source 41 outputs light I1 having transparency to the semiconductor substrate 21.
  • the light source 41 is composed of, for example, a halogen lamp and a filter, and outputs light I1 in the near infrared region.
  • the light I1 output from the light source 41 is reflected by the mirror 42, passes through the objective lens 43, and irradiates the wafer 20 from the surface 21a side of the semiconductor substrate 21.
  • the stage 2 supports the wafer 20 in which the two rows of modified regions 12a and 12b are formed as described above.
  • the objective lens 43 passes the light I1 reflected by the back surface 21b of the semiconductor substrate 21. That is, the objective lens 43 passes the light I1 propagating through the semiconductor substrate 21.
  • the numerical aperture (NA) of the objective lens 43 is, for example, 0.45 or more.
  • the objective lens 43 has a correction ring 43a.
  • the correction ring 43a corrects the aberration generated in the light I1 in the semiconductor substrate 21 by adjusting the distance between the plurality of lenses constituting the objective lens 43, for example.
  • the means for correcting the aberration is not limited to the correction ring 43a, and may be other correction means such as a spatial light modulator.
  • the light detection unit 44 detects the light I1 that has passed through the objective lens 43 and the mirror 42.
  • the photodetector 44 is composed of, for example, an InGaAs camera, and detects light I1 in the near infrared region.
  • the means for detecting (imaging) light I1 in the near infrared region is not limited to the InGaAs camera, and other imaging means may be used as long as it performs transmission type imaging such as a transmission type confocal microscope.
  • the imaging unit 4 can image the respective tips of the two rows of modified regions 12a and 12b and the plurality of cracks 14a, 14b, 14c and 14d.
  • the crack 14a is a crack extending from the modified region 12a to the back surface 21b side.
  • the crack 14b is a crack extending from the modified region 12a toward the surface 21a.
  • the crack 14c is a crack extending from the modified region 12b to the back surface 21b side.
  • the crack 14d is a crack extending from the modified region 12b toward the surface 21a.
  • the image pickup unit 5 includes a light source 51, a mirror 52, a lens 53, and a light detection unit 54.
  • the light source 51 outputs light I2 having transparency to the semiconductor substrate 21.
  • the light source 51 is composed of, for example, a halogen lamp and a filter, and outputs light I2 in the near infrared region.
  • the light source 51 may be shared with the light source 41 of the image pickup unit 4.
  • the light I2 output from the light source 51 is reflected by the mirror 52, passes through the lens 53, and irradiates the wafer 20 from the surface 21a side of the semiconductor substrate 21.
  • the lens 53 passes the light I2 reflected by the back surface 21b of the semiconductor substrate 21. That is, the lens 53 passes the light I2 propagating through the semiconductor substrate 21.
  • the numerical aperture of the lens 53 is 0.3 or less. That is, the numerical aperture of the objective lens 43 of the image pickup unit 4 is larger than the numerical aperture of the lens 53.
  • the light detection unit 54 detects the light I2 that has passed through the lens 53 and the mirror 52.
  • the photodetector 54 is composed of, for example, an InGaAs camera, and detects light I2 in the near infrared region.
  • the imaging unit 5 irradiates the wafer 20 with light I2 from the front surface 21a side and detects the light I2 returning from the back surface 21b side to image the back surface 21b.
  • the image pickup unit 5 irradiates the wafer 20 with light I2 from the surface 21a side and returns light from the formation positions of the modified regions 12a and 12b on the semiconductor substrate 21. By detecting I2, an image of a region including the modified regions 12a and 12b is acquired. These images are used for alignment of the irradiation position of the laser beam L.
  • the image pickup unit 6 has the same configuration as the image pickup unit 5 except that the lens 53 has a lower magnification (for example, 6 times in the image pickup unit 5 and 1.5 times in the image pickup unit 6). , Used for alignment in the same manner as the image pickup unit 5.
  • the front surface 21a side with respect to the semiconductor substrate 21 in which the cracks 14 extending over the modified regions 12a and 12b in the two rows do not reach the back surface 21b.
  • the focal point F is moved from the back surface to the back surface 21b side. In this case, even if the focus F is focused on the tip 14e of the crack 14 extending from the modified region 12a to the back surface 21b side from the front surface 21a side, the tip 14e cannot be confirmed (the image on the left side in FIG. 8).
  • the tip 14e is moved. It can be confirmed (the image on the right side in FIG. 8).
  • the virtual focal point Fv is a point symmetrical with respect to the focal point F in consideration of the refractive index of the semiconductor substrate 21 and the back surface 21b.
  • 9 and 10 are SEM (Scanning Electron Microscope) images of the modified region 12 and the crack 14 formed inside the semiconductor substrate 21 which is a silicon substrate.
  • 9 (b) is an enlarged image of the region A1 shown in FIG. 9 (a)
  • FIG. 10 (a) is an enlarged image of the region A2 shown in FIG. 9 (b)
  • FIG. b) is a magnified image of the region A3 shown in FIG. 10 (a).
  • the width of the crack 14 is about 120 nm, which is smaller than the wavelength of light I1 in the near infrared region (for example, 1.1 to 1.2 ⁇ m).
  • the imaging principle assumed is as follows.
  • FIG. 11A when the focal point F is positioned in the air, the light I1 does not return, so that a blackish image is obtained (the image on the right side in FIG. 11A).
  • FIG. 11B when the focal point F is positioned inside the semiconductor substrate 21, the light I1 reflected by the surface 21a is returned, so that a whitish image can be obtained (FIG. 11B). ) On the right side).
  • FIG. 11 (c) when the focus F is focused on the modified region 12 from the front surface 21a side, the modified region 12 absorbs a part of the light I1 reflected and returned by the back surface 21b. Since scattering or the like occurs, an image in which the modified region 12 appears blackish in a whitish background can be obtained (the image on the right side in FIG. 11C).
  • the focal point F when the focal point F is focused on the tip 14e of the crack 14 from the surface 21a side, for example, the optical specificity (stress concentration, strain, etc.) generated in the vicinity of the tip 14e. (Discontinuity of atomic density, etc.), confinement of light generated near the tip 14e, etc. causes scattering, reflection, interference, absorption, etc. of a part of the light I1 reflected and returned by the back surface 21b, resulting in a whitish background. An image in which the tip 14e appears blackish can be obtained (the image on the right side in (a) and (b) of FIG. 12). As shown in FIG.
  • the beam width adjusting process of the laser beam which is executed when the process of forming the modified region for the purpose of cutting the wafer 20 or the like, will be described.
  • the beam width adjusting process may be executed separately from the process of forming the modified region (without interlocking with the process of forming the modified region).
  • FIGS. 13 and 14 are views for explaining the adjustment of the beam width.
  • "DF” indicates a processing position (condensing position) by laser light
  • "Cutting Position” means a wafer whose back surface 21b is polished in a later process.
  • 20 indicates a cutting position when cutting into a plurality of semiconductor devices.
  • a plurality of functional elements 22a are formed on the surface 21a which is the incident surface of the laser beam L in the wafer 20 of the present embodiment.
  • FIG. 13 are views for explaining the adjustment of the beam width.
  • DF indicates a processing position (condensing position) by laser light
  • “Cutting Position” means a wafer whose back surface 21b is polished in a later process.
  • 20 indicates a cutting position when cutting into a plurality of semiconductor devices.
  • a plurality of functional elements 22a are formed on the surface 21a which is the incident surface of the laser beam L in the wafer 20 of the present embodiment.
  • the laser beam L incident on the surface 21a protrudes from the street region 23 and reaches the functional element 22a, which is a part of the laser beam L. Is not collected inside the wafer 20 (it is blocked by the functional element 22a).
  • the street region 23 is narrow or the processing position (condensing position) is deep, a situation in which the laser beam L is blocked by the functional element 22a is likely to occur.
  • the laser light L is blocked by the functional element 22a, a part of the laser light L is not focused inside the wafer 20, so that the output of the laser light L inside the wafer 20 is reduced.
  • the interference between the laser beam L and the functional element 22a may cause an unfavorable beam to enter the inside of the wafer 20 and deteriorate the processing quality. Further, depending on the structure 22x constituting the functional element 22a, there is a possibility that the structure 22x will be melted by being irradiated with the laser beam L.
  • the beam width of the laser beam L In order to avoid a situation in which the laser beam L is blocked by the functional element 22a, it is necessary to adjust the beam width of the laser beam L. For example, by cutting the laser beam L to an arbitrary width by a slit portion (slit pattern set as a modulation pattern) of the spatial light modulator 32 (details will be described later), as shown in FIG. 13 (b), the surface surface.
  • the laser beam L incident on the 21a can be contained in the width of the street region 23. That is, by cutting a part of the laser light L (laser light cut portion LC), the laser light L incident on the surface 21a can be contained in the width of the street region 23.
  • the structure 22x constituting the functional element 22a has a certain height t (thickness t).
  • the laser beam L is blocked by a part of the structure 22x having the height t.
  • the beam width Wt0 of the laser beam L is controlled to be narrower than the width of the street region 23 on the surface where the laser beam L is incident on the street region 23.
  • the structures 22x and 22x having a height t are provided at positions (positions X) separated from both ends of the street region 23 by a distance X, and the beam width Wt of the laser beam L at the position at the height t. Is larger than the separation distance of the structures 22x and 22x, so that the laser beam L is blocked by a part of the structure 22x having a height t.
  • the height t of the structures 22x, 22x is sufficiently lower than the height t of the structures 22x, 22x shown in FIG. 14 (a) described above.
  • the functional element The situation where the laser beam L is blocked by the structure 22x constituting the 22a does not occur.
  • the distance X from the end of the street region 23 of the structures 22x and 22x is the street region of the structures 22x and 22x shown in FIG.
  • the functional element adjacent to the street region 23 It is necessary to adjust the beam width of the laser beam L in consideration of the position and height of the structure 22x constituting the 22a.
  • the control unit 8 related to the beam width adjustment of the laser beam will be described.
  • the control unit 8 has a target beam according to surface information, in which the beam width of the laser beam includes the width of the street region 23 and the position and height of the structure 22x constituting the functional element 22a adjacent to the street region 23.
  • the spatial light modulator 32 (beam width adjusting unit) is controlled so as to be adjusted to the width or less.
  • the control unit 8 has the width W of the street area 23 and the functional element 22a adjacent to the street area 23 based on the information input to the user on the setting screen (see FIG. 20B) displayed on the display 150, for example.
  • the surface information including the position X and the height t of the structure 22x constituting the structure 22x is acquired.
  • the position X of the structure 22x is the separation distance X from the end of the street area 23 to the structure 22x.
  • the target beam width has a value at the surface 21a and a value at the height t of the structure 22x.
  • the target beam width on the surface 21a is, for example, the width W of the street region 23.
  • the target beam width at the height t of the structure 22x is, for example, the distance between the structures 22x and 22x adjacent to the street area 23, the width W of the street area 23, the position X of one structure 22x, and the like. It is a value (W + X + X) obtained by adding the position X of the other structure 22x.
  • the beam width on the surface 21a of the laser beam is controlled to be equal to or less than the target beam width on the surface 21a, and the beam width at the height t of the laser beam is controlled to be equal to or less than the target beam width at the height t.
  • the laser beam can be reliably contained in the street region 23, and it is possible to avoid a situation in which the laser beam L is blocked by the structure 22x constituting the functional element 22a.
  • the control unit 8 derives the slit width related to the transmission region of the laser light in the spatial light modulator 32 that functions as the slit portion (details will be described later), and creates a slit pattern corresponding to the slit width. It is set in the spatial light modulator 32.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating adjustment of the beam width using the slit pattern SP.
  • the slit pattern SP shown in FIG. 15A is a modulation pattern displayed on the liquid crystal layer of the spatial light modulator 32.
  • the slit pattern SP includes a blocking region CE that blocks the laser beam L and a transmission region TE that transmits the laser beam L.
  • the transmission region TE is set to a size corresponding to the slit width.
  • the slit pattern SP is set so that the smaller the slit width, the smaller the transmission region TE (the larger the blocking region CE) and the larger the laser light cut portion LC.
  • both ends in the width direction of the laser beam L are set as blocking regions CE and the central region is defined as a transmission region TE in order to reduce the beam width of the laser beam L. ..
  • both ends of the laser light L in the width direction are cut, and the beam width of the laser light L is targeted. It can be less than or equal to the beam width.
  • the control unit 8 may derive the slit width in consideration of the processing depth of the laser beam L on the wafer 20.
  • FIG. 15B shows an example in which the processing depth (position of “DF”) is shallower than that of FIG. 15A described above.
  • the control unit 8 reduces the blocking region CE of the slit pattern SP of FIG. 15B, which has a shallow machining depth, as compared with the slit pattern SP of FIG. 15A, which has a deep machining depth, to reduce the cutoff region CE and the transmission region. Increase TE.
  • control unit 8 may increase the blocking region CE in the slit pattern SP as the processing depth of the laser beam L becomes deeper. This makes it possible to set the slit pattern SP more appropriately in consideration of the processing depth in addition to the surface information. As shown in FIG. 4, for example, when a plurality of (two rows) of modified regions 12a and 12b are formed inside the conductor substrate 21 at different depths, the control unit 8 receives surface information and laser light L. The slit width may be derived for each combination of processing depths.
  • control unit 8 derives the slit width by, for example, executing the following calculations of steps 1 to 4. As will be described later, the calculation procedure by the control unit 8 is not limited to the following.
  • the width of the street region 23 of the wafer 20 is W
  • the positions of the structures 22x and 22x are X
  • the height of the structure 22x are X
  • t be
  • the processing depth of the laser beam L be DF.
  • the processing depth is the processing depth from the surface 21a.
  • step 1 as shown in FIGS. 16 (b) and 16 (c), the control unit 8 ignores the presence of the structure 22x, and the beam width of the laser beam is the target beam width (street region) on the surface 21a.
  • the slit width is calculated so as to be equal to or less than the width W) of 23.
  • the slit width is derived by the following equation (1).
  • SLIT is the slit width
  • Z is a fixed value determined according to the type of spatial light modulator 32, etc.
  • n is the refractive index determined according to the material to be processed
  • a is the refraction of the material to be processed. It is a constant (dz rate) considering the rate.
  • n 3.6
  • a 4.8
  • Z 480
  • the width W 20 ⁇ m of the street region 23
  • the processing depth DF 50 ⁇ m.
  • the distance Xt is derived by the following equation (2), which is a modification of equation (1).
  • the height t of the structure 22x is 40 ⁇ m.
  • Step 4 is performed only when it is determined in step 3 that the final slit width considering the position and height of the structure 22x is to be recalculated.
  • the control unit 8 considers the position and height of the structure 22x, and the beam width of the laser beam is the target beam width at the height t of the structure 22x.
  • the slit width is calculated as follows.
  • the slit width is first calculated by ignoring the existence of the structure 22x, and then it is determined whether or not the structure 22x blocks the laser beam in the case of the slit width.
  • the final slit width has been derived, but the calculation procedure is not limited to this.
  • the control unit 8 derives both the slit width SLITstreet derived by the equation (1) and the slit width SLIT structure derived by the equation (3), and then sets the smaller slit width as the final slit width. May be determined as.
  • the control unit 8 may control the spatial light modulator 32 that sets the slit pattern in consideration of the amount of incident position deviation of the laser beam on the surface 21a during processing.
  • FIG. 18 when the street regions 23 of the plurality of processing lines l1 to l3 are continuously irradiated with the laser beam, a gap is generated between the chips, so that the processing lines l1 to l3 The position gradually shifts.
  • the position of the processing line l2 processed next is shifted to the left side from the processing line l1 processed first, and the processing line l2 is further processed next.
  • the position of the processing line l3 is shifted to the left side.
  • the control unit 8 specifies in advance the amount of incident position shift (machining position shift margin value) of the laser beam during machining, and uses the above-described equation (1) or (3) to form the slit width. Is set in the width W of the street area 23 in consideration of the processing position deviation margin value. For example, the control unit 8 may set a value obtained by subtracting the machining position deviation margin value from the width W of the street area 23 as the width W of the corrected street area 23 and derive the slit width. Then, the control unit 8 controls the spatial light modulator 32 so that the slit pattern based on the slit width derived in consideration of the machining position shift margin value is set.
  • the control unit 8 displays information that processing is not possible.
  • the display 150 may be controlled.
  • the limit slit value is a value set for each engine based on, for example, a prior machining experiment.
  • the control unit 8 controls the display 150 so that information prompting change of various processing conditions is displayed when the derived slit width is a slit width that deteriorates the length of the crack extending from the modified region 12.
  • the machining conditions include, for example, the number of machining lines, ZH (Z height), VD, the number of focal points, pulse energy, focusing state parameters, machining speed, frequency, pulse width, and the like.
  • ZH is information indicating the processing depth (height) when performing laser processing.
  • the control unit 8 first receives the input related to the processing condition (recipe) (step S1).
  • the control unit 8 receives input of information from the user via, for example, a setting screen displayed on the display 150.
  • the control unit 8 has Z heights (ZH1, ZH2, ZH3) at the processing positions of the plurality of modified regions 12 (SD1, SD2, SD3 in FIG. 20). ) Is accepted.
  • the control unit 8 inputs the width W of the street region 23, the height t of the structure 22x, the position X of the structure 22x, and the material to be processed (for example, silicon). To accept. Further, the control unit 8 acquires a preset fixed value instead of the user's input.
  • the control unit 8 has a fixed value N depending on the material (for example, a fixed value corresponding to n and a in the equation (1)) and a limit slit width (limit slit value). ), And the machining position shift margin Y is acquired.
  • N a fixed value depending on the material
  • limit slit width limit slit value
  • control unit 8 selects the machining position before the slit width calculation from the machining positions of the plurality of modification regions 12 (SD1, SD2, SD3) (step S2). Then, the control unit 8 calculates the slit width at the selected machining position (step S3). Specifically, the control unit 8 calculates the slit width at the selected machining position by, for example, steps 1 to 4 described above.
  • control unit 8 determines whether or not the derived slit width is appropriate (step S4). Specifically, the control unit 8 determines whether the derived slit width is smaller than the limit slit width (limit slit value). Further, the control unit 8 may determine whether the derived slit width is a slit width that deteriorates the length of the crack extending from the modified region 12.
  • step S4 If it is determined in step S4 that the slit width is not appropriate, the control unit 8 controls the display 150 so that an alarm is displayed (step S5).
  • Displaying an alarm means displaying information that processing is not possible when, for example, the slit width is the limit slit width. Further, displaying an alarm means displaying information prompting a change in processing conditions, for example, when the slit width is a slit width that worsens the length of a crack.
  • step S4 determines the slit width at the selected machining position with the derived slit width (step S6). Subsequently, the control unit 8 determines whether or not there is an unselected machining position (step S7), and if there is an unselected machining position, the control unit 8 is executed again from the process of step S2. On the other hand, when there is no unselected machining position (when the slit width is fixed for all the machining positions), the control unit 8 creates a slit pattern corresponding to the derived slit width for each machining position. It is set in the spatial light modulator 32 and processing is started (step S8). The above is the beam width adjustment process.
  • a surface 21a in which a plurality of functional elements 22a are formed and a street region 23 extends so as to pass between adjacent functional elements 22a, and the opposite of the surface 21a.
  • a structure in which the spatial light modulator 32 as a beam width adjusting unit for adjusting the beam width of the laser light and the beam width of the laser light constitute the width of the street region 23 and the functional element 22a adjacent to the street region 23. It includes a control unit 8 that controls the spatial light modulator 32 so that the beam width is adjusted to be equal to or less than the target beam width according to the surface information including the position and height of the body 22x.
  • the width of the street region 23 of the surface 21a and the structure 22x constituting the functional element 22a is adjusted so that it is equal to or less than the target beam width according to the position and height.
  • the beam width of the laser beam is adjusted to be equal to or less than the target beam width in consideration of the position and height of the structure 22x constituting the functional element 22a in addition to the width of the street region 23, so that the street region 23 It is possible to adjust the beam width of the laser beam so as not only to fit in the width of the above but also to be not obstructed by the structure 22x. As a result, it is possible to suppress the laser light from being blocked by the structure 22x such as a circuit, and perform desired laser irradiation (laser irradiation that fits within the width of the street region 23 and is not blocked by the structure 22x).
  • the laser processing apparatus 1 it is possible to prevent the laser light from being blocked by the structure 22x and reducing the output of the laser light inside the wafer 20.
  • the structure 22x such as a circuit
  • the structure 22x depending on the structure 22x, it is conceivable that the structure 22x will be melted by being irradiated with the laser beam.
  • the structure 22x is affected by the laser beam (for example, the structure 22x is melted). ) Can be avoided.
  • the spatial light modulator 32 functions as a slit portion that adjusts the beam width by blocking a part of the laser light
  • the control unit 8 has a slit width related to the transmission region of the laser light of the slit portion based on the surface information. May be derived and the slit width may be set in the slit portion. According to such a configuration, the beam width can be easily and surely adjusted.
  • the control unit 8 may output information to the outside that processing is not possible when the derived slit width becomes smaller than the limit value that enables the formation of the modified region. As a result, it is possible to avoid being processed (useless processing is performed) even though it is in a state where processing is not possible in which a modified region cannot be formed, and efficient processing can be performed.
  • the control unit 8 may output information prompting the change of machining conditions to the outside. As a result, it is possible to prompt the change of the processing conditions when the appropriate processing cannot be performed, and the smooth processing can be performed.
  • the control unit 8 may derive the slit width in consideration of the processing depth of the laser beam on the wafer 20. Even if the surface information is the same, the appropriate slit width differs depending on the processing depth. In this respect, by deriving the slit width in consideration of the processing depth, it is possible to derive a more appropriate slit width and preferably suppress the laser beam from being blocked by the structure 22x.
  • the control unit 8 determines the surface information and the processing depth of the laser beam.
  • the slit width may be derived for each combination. By deriving the slit width for each combination of different processing depths and surface information in this way, a more appropriate slit width can be derived, and it is possible to suitably suppress the laser beam from being blocked by the structure 22x. can.
  • the control unit 8 may control the spatial light modulator 32 in consideration of the amount of laser incident position deviation on the surface 21a during processing. It is considered that the processing line gradually shifts as the processing progresses. In this respect, when such a deviation amount is specified in advance and the spatial light modulator 32 is controlled (slit pattern is set) in consideration of the deviation amount, a deviation of the machining line occurs. It is also possible to prevent the laser beam from being blocked by the structure 22x.
  • the present invention is not limited to the above embodiments.
  • the control unit 8 has been described as adjusting the beam width of the laser beam by setting the slit pattern in the spatial light modulator 32, but the beam width adjustment method is not limited to this, for example, the physical rather than the slit pattern.
  • the beam width may be adjusted by setting a specific slit. Further, for example, the beam width may be adjusted by adjusting the ellipticity of the laser beam in the spatial light modulator 32.
  • Laser processing device 2 ... Stage, 8 ... Control unit, 20 ... Wafer, 21a ... Front surface (first surface), 21b ... Back surface (second surface), 22a ... Functional element (element), 22x ... Structure, 23 ... Street area (street), 31 ... Light source (irradiation unit), 32 ... Spatial light modulator (beam width adjusting unit).

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Abstract

レーザ加工装置は、複数の機能素子が形成されると共に隣り合う機能素子の間を通るようにストリート領域が延在している表面と、該表面の反対側の裏面とを有するウエハを支持するステージと、表面側からウエハにレーザ光を照射することによりウエハの内部に一又は複数の改質領域を形成する光源と、レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部としての空間光変調器と、レーザ光のビーム幅が、ストリート領域の幅、並びに、該ストリート領域に隣り合う機能素子を構成する構造体の位置及び高さを含む表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、空間光変調器を制御する制御部と、を備える。

Description

レーザ加工装置及び検査方法
　本発明の一態様は、レーザ加工装置及び検査方法に関する。
　半導体基板と、半導体基板の一方の面に形成された機能素子層と、を備えるウエハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の他方の面側からウエハにレーザ光を照射することにより、複数のラインのそれぞれに沿って半導体基板の内部に複数列の改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている。特許文献１に記載のレーザ加工装置は、赤外線カメラを備えており、半導体基板の内部に形成された改質領域、機能素子層に形成された加工ダメージ等を半導体基板の裏面側から観察することが可能となっている。
特開２０１７－６４７４６号公報
　上述したようなレーザ加工装置では、ウエハにおける機能素子層が形成された面側からウエハにレーザ光を照射して半導体基板の内部に改質領域を形成する場合がある。機能素子層が形成された面側からレーザ光を照射する場合には、機能素子にレーザ光が照射されないように、隣り合う機能素子の間の領域であるストリート内にレーザ光を収める必要がある。従来、スリット等によってレーザ光の幅を制御することにより、ストリート内にレーザ光を収める制御が行われている。
　ここで、機能素子を構成する構造体は、ある程度の厚み（高さ）を有している場合がある。このことにより、ストリート内にレーザ光を収めることができている場合であっても、高さがある構造体の一部にレーザ光が遮られてしまい、所望のレーザ照射ができないおそれがある。
　本発明の一態様は上記実情に鑑みてなされたものであり、回路等の構造体にレーザ光が遮られることを抑制し所望のレーザ照射を行うことを目的とする。
　本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、複数の素子が形成されると共に隣り合う素子の間を通るようにストリートが延在している第一表面と、該第一表面の反対側の第二表面とを有するウエハを支持するステージと、第一表面側からウエハにレーザ光を照射することによりウエハの内部に一又は複数の改質領域を形成する照射部と、レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部と、レーザ光のビーム幅が、ストリートの幅、並びに、該ストリートに隣り合う素子を構成する構造体の位置及び高さを含む表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、ビーム幅調整部を制御する制御部と、を備える。
　本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、複数の素子が形成された第一表面側からウエハにレーザ光が照射される構成において、第一表面のストリートの幅並びに素子を構成する構造体の位置及び高さに応じた目標ビーム幅以下になるようにレーザ光のビーム幅が調整される。このように、レーザ光のビーム幅が、ストリートの幅に加えて素子を構成する構造体の位置及び高さを考慮した目標ビーム幅以下に調整されることにより、ストリートの幅に収まるだけでなく構造体に遮られないようにレーザ光のビーム幅を調整することが可能になる。これにより、レーザ光が回路等の構造体に遮られることを抑制し、所望のレーザ照射（ストリート幅に収まると共に構造体に遮られないレーザ照射）を行うことができる。すなわち、本発明の一態様に係るレーザ加工装置によれば、レーザ光が構造体に遮られてウエハ内部におけるレーザ光の出力が低下すること等を抑制することができる。また、レーザ光が回路等の構造体に照射された場合には、干渉によって好ましくないビームがウエハの内部に進入し加工品質が悪化することが考えられる。この点、上述したようにレーザ光が構造体に遮られる（照射される）ことを抑制することにより、このような加工品質の悪化を防止することができる。また、構造体によっては、レーザ光が照射されることにより溶けてしまうこと等が考えられる。この点についても、上述したようにレーザ光が構造体に遮られる（照射される）ことを抑制することにより、構造体にレーザ光の影響がおよぶこと（例えば構造体が溶けること等）を回避することができる。
　ビーム幅調整部は、レーザ光の一部を遮断することによりビーム幅を調整するスリット部を有し、制御部は、表面情報に基づき、スリット部の前記レーザ光の透過領域に係るスリット幅を導出し、該スリット幅をスリット部に設定してもよい。このような構成によれば、ビーム幅を容易且つ確実に調整することができる。
　制御部は、導出したスリット幅が、改質領域の形成を可能にする限界値よりも小さくなった場合、加工不可である旨の情報を外部に出力してもよい。これにより、改質領域を形成することができない加工不可の状態であるにもかかわらず加工されること（無駄な加工が行われること）を回避し、効率的な加工を行うことができる。
　制御部は、導出したスリット幅が、改質領域から延びる亀裂の長さを悪化させるスリット幅であった場合、加工条件の変更を促す情報を外部に出力してもよい。これにより、適切な加工ができない状態である場合に加工条件の変更を促すことができ、円滑な加工を行うことができる。
　制御部は、ウエハにおけるレーザ光の加工深さを更に考慮して、スリット幅を導出してもよい。同じ表面情報であっても、加工深さが異なると適切なスリット幅は異なる。この点、加工深さを考慮してスリット幅が導出されることによって、より適切なスリット幅を導出し、レーザ光が構造体に遮られることを好適に抑制することができる。
　制御部は、ウエハの内部にレーザ光が照射されることによりウエハの内部の互いに異なる深さにおいて複数の改質領域が形成される場合、表面情報及びレーザ光の加工深さの組み合わせ毎に、スリット幅を導出してもよい。このように、異なる加工深さ及び表面情報の組み合わせ毎にスリット幅が導出されることにより、より適切なスリット幅が導出され、レーザ光が構造体に遮られることを好適に抑制することができる。
　制御部は、加工時における第一表面でのレーザ入射位置ずれ量を更に考慮して、ビーム幅調整部を制御してもよい。加工を進めるに従って加工ラインは徐々にずれてくると考えられる。この点、このようなずれ量を予め特定しておき、ずれ量を考慮してビーム幅調整部を制御することにより、加工ラインのずれが発生した場合であってもレーザ光が構造体に遮られることを抑制することができる。
　本発明の一態様に係る検査方法は、複数の素子が形成されると共に隣り合う素子の間を通るようにストリートが延在している第一表面と、該第一表面の反対側の第二表面とを有するウエハをセットすることと、ストリートの幅、並びに、該ストリートに隣り合う素子を構成する構造体の位置及び高さを含む表面情報の入力を受付けることと、表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部を制御することと、第一表面側からウエハにレーザ光が照射されるように、レーザ光を照射する照射部を制御することと、を含む。
　本発明の一態様によれば、回路等の構造体にレーザ光が遮られることを抑制し所望のレーザ照射を行うことができる。
一実行形態のレーザ加工装置の構成図である。 一実行形態のウエハの平面図である。 図２に示されるウエハの一部分の断面図である。 図１に示されるレーザ照射ユニットの構成図である。 図１に示される検査用撮像ユニットの構成図である。 図１に示されるアライメント補正用撮像ユニットの構成図である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウエハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウエハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。 ビーム幅の調整について説明する図である。 ビーム幅の調整について説明する図である。 スリットパターンを利用したビーム幅の調整について説明する図である。 スリット幅導出処理の手順を示す図である。 スリット幅導出処理の手順を示す図である。 レーザ入射位置ずれについて説明する図である。 ビーム幅調整処理のフローチャートである。 スリット幅導出処理に係る画面イメージ図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［レーザ加工装置の構成］
　図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ照射ユニット３と、複数の撮像ユニット４，５，６と、駆動ユニット７と、制御部８と、ディスプレイ１５０とを備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成する装置である。
　ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを吸着することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに垂直な第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向である。
　レーザ照射ユニット３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。
　改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延び易いという特性を有している。このような改質領域１２の特性は、対象物１１の切断に利用される。
　一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。
　撮像ユニット４は、対象物１１に形成された改質領域１２、及び改質領域１２から延びた亀裂の先端を撮像する。
　撮像ユニット５及び撮像ユニット６は、制御部８の制御のもとで、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光により撮像する。撮像ユニット５，６が撮像することにより得られた画像は、一例として、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに供される。
　駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６を支持している。駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６をＺ方向に沿って移動させる。
　制御部８は、ステージ２、レーザ照射ユニット３、複数の撮像ユニット４，５，６、及び駆動ユニット７の動作を制御する。制御部８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部８では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。
　ディスプレイ１５０は、ユーザから情報の入力を受付ける入力部としての機能と、ユーザに対して情報を表示する表示部としての機能とを有している。
［対象物の構成］
　本実行形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウエハ２０である。ウエハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。半導体基板２１は、表面２１ａ（第一表面）及び裏面２１ｂ（第二表面）を有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａ（素子）を含んでいる。機能素子２２ａは、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。機能素子２２ａは、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。
　ウエハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。複数のライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合に複数の機能素子２２ａのそれぞれの間を通っている。より具体的には、ライン１５は、ウエハ２０の厚さ方向から見た場合にストリート領域２３（ストリート）の中心（幅方向における中心）を通っている。ストリート領域２３は、機能素子層２２において、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように延在している。本実行形態では、複数の機能素子２２ａは、表面２１ａに沿ってマトリックス状に配列されており、複数のライン１５は、格子状に設定されている。なお、ライン１５は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。以上のように、ウエハ２０は、複数の機能素子２２ａが形成されると共に隣り合う機能素子２２ａの間を通るようにストリート領域２３が延在している表面２１ａ（図２参照）と、表面２１ａの反対側の裏面２１ｂ（図３参照）とを有するウエハである。
［レーザ照射ユニットの構成］
　図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１（照射部）と、空間光変調器３２（ビーム幅調整部）と、集光レンズ３３と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。光源３１は、表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光を照射することによりウエハ２０の内部に複数（ここでは２列）の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。空間光変調器３２は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。空間光変調器３２は、レーザ光の一部を遮断することによりレーザ光のビーム幅を調整するスリット部として機能する（詳細は後述）。空間光変調器３２の機能としてのスリット部は、空間光変調器３２の変調パターンとして設定されるスリットパターンである。空間光変調器３２では、液晶層に表示される変調パターンが適宜設定されることにより、レーザ光Ｌが変調（例えば、レーザ光Ｌの強度、振幅、位相、偏光等が変調）可能となる。変調パターンとは、変調を付与するホログラムパターンであり、スリットパターンを含んでいる。空間光変調器３２は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid　Crystal　on　Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial　Light　Modulator）である。集光レンズ３３は、空間光変調器３２によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。なお、集光レンズ３３は、補正環レンズであってもよい。
　本実行形態では、レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。改質領域１２ａは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち裏面２１ｂに最も近い改質領域である。改質領域１２ｂは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち、改質領域１２ａに最も近い改質領域であって、表面２１ａに最も近い改質領域である。
　２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、ウエハ２０の厚さ方向（Ｚ方向）において隣り合っている。２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、半導体基板２１に対して２つの集光点Ｃ１，Ｃ２がライン１５に沿って相対的に移動させられることにより形成される。レーザ光Ｌは、例えば集光点Ｃ１に対して集光点Ｃ２が進行方向の後側且つレーザ光Ｌの入射側に位置するように、空間光変調器３２によって変調される。なお、改質領域の形成に関しては、単焦点であっても多焦点であってもよいし、１パスであっても複数パスであってもよい。
　レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射する。一例として、厚さ４００μｍの単結晶シリコン＜１００＞基板である半導体基板２１に対し、裏面２１ｂから５４μｍの位置及び１２８μｍの位置に２つの集光点Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ合わせて、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光Ｌを照射する。このとき、例えば２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の裏面２１ｂに至る条件とする場合、レーザ光Ｌの波長は１０９９ｎｍ、パルス幅は７００ｎ秒、繰り返し周波数は１２０ｋＨｚとされる。また、集光点Ｃ１におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗ、集光点Ｃ２におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗとされ、半導体基板２１に対する２つの集光点Ｃ１，Ｃ２の相対的な移動速度は８００ｍｍ／秒とされる。なお、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の裏面２１ｂに至らない条件でレーザ光Ｌが照射されてもよい。すなわち、後の工程において、例えば、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより半導体基板２１を薄化すると共に亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウエハ２０を複数の半導体デバイスに切断してもよい。
［検査用撮像ユニットの構成］
　図５に示されるように、撮像ユニット４は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ４３と、光検出部４４と、を有している。撮像ユニット４はウエハ２０を撮像する。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の表面２１ａ側からウエハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウエハ２０を支持している。
　対物レンズ４３は、半導体基板２１の裏面２１ｂで反射された光Ｉ１を通過させる。つまり、対物レンズ４３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ１を通過させる。対物レンズ４３の開口数（ＮＡ）は、例えば０．４５以上である。対物レンズ４３は、補正環４３ａを有している。補正環４３ａは、例えば対物レンズ４３を構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、半導体基板２１内において光Ｉ１に生じる収差を補正する。なお、収差を補正する手段は、補正環４３ａに限られず、空間光変調器等のその他の補正手段であってもよい。光検出部４４は、対物レンズ４３及びミラー４２を透過した光Ｉ１を検出する。光検出部４４は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を検出する。なお、近赤外領域の光Ｉ１を検出（撮像）する手段はＩｎＧａＡｓカメラに限られず、透過型コンフォーカル顕微鏡等、透過型の撮像を行うものであればその他の撮像手段であってもよい。
　撮像ユニット４は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれ、及び、複数の亀裂１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれの先端を撮像することができる。亀裂１４ａは、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｂは、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｃは、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｄは、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂である。
［アライメント補正用撮像ユニットの構成］
　図６に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ５３と、光検出部５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の表面２１ａ側からウエハ２０に照射される。
　レンズ５３は、半導体基板２１の裏面２１ｂで反射された光Ｉ２を通過させる。つまり、レンズ５３は、半導体基板２１を伝搬した光Ｉ２を通過させる。レンズ５３の開口数は、０．３以下である。すなわち、撮像ユニット４の対物レンズ４３の開口数は、レンズ５３の開口数よりも大きい。光検出部５４は、レンズ５３及びミラー５２を通過した光Ｉ２を検出する。光検出部５４は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を検出する。
　撮像ユニット５は、制御部８の制御のもとで、表面２１ａ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、裏面２１ｂ側から戻る光Ｉ２を検出することにより、裏面２１ｂを撮像する。また、撮像ユニット５は、同様に、制御部８の制御のもとで、表面２１ａ側から光Ｉ２をウエハ２０に照射すると共に、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂの形成位置から戻る光Ｉ２を検出することにより、改質領域１２ａ，１２ｂを含む領域の画像を取得する。これらの画像は、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに用いられる。撮像ユニット６は、レンズ５３がより低倍率（例えば、撮像ユニット５においては６倍であり、撮像ユニット６においては１．５倍）である点を除いて、撮像ユニット５と同様の構成を備え、撮像ユニット５と同様にアライメントに用いられる。
［検査用撮像ユニットによる撮像原理］
　図５に示される撮像ユニット４を用い、図７に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が裏面２１ｂに至っている半導体基板２１に対して、表面２１ａ側から裏面２１ｂ側に向かって焦点Ｆ（対物レンズ４３の焦点）を移動させる。この場合、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせると、当該先端１４ｅを確認することができる（図７における右側の画像）。しかし、亀裂１４そのもの、及び裏面２１ｂに至っている亀裂１４の先端１４ｅに表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせても、それらを確認することができない（図７における左側の画像）。
　また、図５に示される撮像ユニット４を用い、図８に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が裏面２１ｂに至っていない半導体基板２１に対して、表面２１ａ側から裏面２１ｂ側に向かって焦点Ｆを移動させる。この場合、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせても、当該先端１４ｅを確認することができない（図８における左側の画像）。しかし、裏面２１ｂに対して表面２１ａとは反対側の領域に表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせて、裏面２１ｂに関して焦点Ｆと対称な仮想焦点Ｆｖを当該先端１４ｅに位置させると、当該先端１４ｅを確認することができる（図８における右側の画像）。なお、仮想焦点Ｆｖは、半導体基板２１の屈折率を考慮した焦点Ｆと裏面２１ｂに関して対称な点である。
　以上のように亀裂１４そのものを確認することができないのは、照明光である光Ｉ１の波長よりも亀裂１４の幅が小さいためと想定される。図９及び図１０は、シリコン基板である半導体基板２１の内部に形成された改質領域１２及び亀裂１４のＳＥＭ（Scanning　Electron　Microscope）画像である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示される領域Ａ１の拡大像、図１０の（ａ）は、図９の（ｂ）に示される領域Ａ２の拡大像、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示される領域Ａ３の拡大像である。このように、亀裂１４の幅は、１２０ｎｍ程度であり、近赤外領域の光Ｉ１の波長（例えば、１．１～１．２μｍ）よりも小さい。
　以上を踏まえて想定される撮像原理は、次のとおりである。図１１の（ａ）に示されるように、空気中に焦点Ｆを位置させると、光Ｉ１が戻ってこないため、黒っぽい画像が得られる（図１１の（ａ）における右側の画像）。図１１の（ｂ）に示されるように、半導体基板２１の内部に焦点Ｆを位置させると、表面２１ａで反射された光Ｉ１が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１１の（ｂ）における右側の画像）。図１１の（ｃ）に示されるように、改質領域１２に表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせると、改質領域１２によって、裏面２１ｂで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について吸収、散乱等が生じるため、白っぽい背景の中に改質領域１２が黒っぽく映った画像が得られる（図１１の（ｃ）における右側の画像）。
　図１２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅに表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせると、例えば、先端１４ｅ近傍に生じた光学的特異性（応力集中、歪、原子密度の不連続性等）、先端１４ｅ近傍で生じる光の閉じ込め等によって、裏面２１ｂで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について散乱、反射、干渉、吸収等が生じるため、白っぽい背景の中に先端１４ｅが黒っぽく映った画像が得られる（図１２の（ａ）及び（ｂ）における右側の画像）。図１２の（ｃ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅ近傍以外の部分に表面２１ａ側から焦点Ｆを合わせると、裏面２１ｂで反射された光Ｉ１の少なくとも一部が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１２の（ｃ）における右側の画像）。
［レーザ光のビーム幅調整処理］
　以下では、ウエハ２０の切断等を目的として改質領域を形成する処理を行う際に実行される、レーザ光のビーム幅調整処理を説明する。なお、ビーム幅調整処理は、改質領域を形成する処理とは別に（改質領域を形成する処理とは連動せずに）実行されてもよい。
　まず、レーザ光のビーム幅調整が必要になる理由について、図１３及び図１４を参照して説明する。図１３及び図１４は、ビーム幅の調整について説明する図である。なお、図１３及び図１４等の各図面において、「ＤＦ」とはレーザ光による加工位置（集光位置）を示しており、「Cutting Position」とは後の工程において裏面２１ｂが研磨されてウエハ２０が複数の半導体デバイスに切断される際の切断位置を示している。図１３に示されるように、本実施形態のウエハ２０におけるレーザ光Ｌの入射面である表面２１ａには、複数の機能素子２２ａが形成されている。図１３（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌのビーム幅が大きい場合には、表面２１ａに入射するレーザ光Ｌがストリート領域２３からはみ出して機能素子２２ａに至り、レーザ光Ｌの一部についてウエハ２０内部に集光されない（機能素子２２ａによって遮られてしまう）。ストリート領域２３が狭い場合や加工位置（集光位置）が深い場合等においては、レーザ光Ｌが機能素子２２ａによって遮られる状況が発生しやすくなる。レーザ光Ｌが機能素子２２ａによって遮られた場合には、レーザ光Ｌの一部がウエハ２０の内部に集光されないため、ウエハ２０の内部におけるレーザ光Ｌの出力が低下してしまう。また、レーザ光Ｌと機能素子２２ａとの干渉によって好ましくないビームがウエハ２０の内部に進入し加工品質が悪化するおそれがある。また、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘによっては、レーザ光Ｌが照射されることによって溶けてしまうおそれがある。
　レーザ光Ｌが機能素子２２ａによって遮られる状況が発生することを回避するためには、レーザ光Ｌのビーム幅調整が必要になる。例えば空間光変調器３２のスリット部（変調パターンとして設定されるスリットパターン）によってレーザ光Ｌを任意の幅にカットすることにより（詳細は後述）、図１３（ｂ）に示されるように、表面２１ａに入射するレーザ光Ｌをストリート領域２３の幅に収めることができる。すなわち、レーザ光Ｌの一部（レーザ光カット部分ＬＣ）をカットすることによって、表面２１ａに入射するレーザ光Ｌをストリート領域２３の幅に収めることができる。
　ここで、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘは、ある程度の高さｔ（厚みｔ）を有している。このことによって、上述したようにストリート領域２３内にレーザ光Ｌを収めることができている場合であっても、高さｔを有した構造体２２ｘの一部にレーザ光Ｌが遮られてしまうおそれがある。例えば、図１４（ａ）に示される例では、ストリート領域２３にレーザ光Ｌが入射する面において、ストリート領域２３の幅よりもレーザ光Ｌのビーム幅Ｗｔ０が狭くなるように制御されている。しかしながら、ストリート領域２３の両端部から距離Ｘだけ離れた位置（位置Ｘ）に、高さｔの構造体２２ｘ，２２ｘが設けられており、当該高さｔの位置におけるレーザ光Ｌのビーム幅Ｗｔが構造体２２ｘ，２２ｘの離間距離よりも大きいことによって、高さｔを有した構造体２２ｘの一部にレーザ光Ｌが遮られてしまっている。
　一方で、例えば図１４（ｂ）に示されるように、構造体２２ｘ，２２ｘの高さｔが、上述した図１４（ａ）に示される構造体２２ｘ，２２ｘの高さｔよりも十分に低い場合には、レーザ光Ｌのビーム幅Ｗｔ０及び構造体２２ｘ，２２ｘのストリート領域２３の端部からの距離Ｘ等の条件が図１４（ａ）に示される構成と同様であっても、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘにレーザ光Ｌが遮られる状況が発生しない。また、例えば図１４（ｃ）に示されるように、構造体２２ｘ，２２ｘのストリート領域２３の端部からの距離Ｘが、上述した図１４（ａ）に示される構造体２２ｘ，２２ｘのストリート領域２３の端部からの距離Ｘよりも十分に大きい場合には、レーザ光Ｌのビーム幅Ｗｔ０及び構造体２２ｘ，２２ｘの高さｔ等の条件が図１４（ａ）に示される構成と同様であっても、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘにレーザ光Ｌが遮られる状況が発生しない。
　以上のように、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘにレーザ光Ｌが遮られる状況が発生することを抑制するためには、ストリート領域２３の幅に加えて、ストリート領域２３に隣り合う機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置及び高さを考慮して、レーザ光Ｌのビーム幅調整を行う必要がある。以下では、レーザ光のビーム幅調整に係る制御部８の詳細な機能について説明する。
　制御部８は、レーザ光のビーム幅が、ストリート領域２３の幅、並びに、ストリート領域２３に隣り合う機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置及び高さを含む、表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、空間光変調器３２（ビーム幅調整部）を制御する。制御部８は、例えばディスプレイ１５０に表示される設定画面（図２０（ｂ）参照）においてユーザに入力された情報に基づき、ストリート領域２３の幅Ｗ、並びに、ストリート領域２３に隣り合う機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置Ｘ及び高さｔを含む、表面情報を取得する。構造体２２ｘの位置Ｘとは、ストリート領域２３の端部から構造体２２ｘまでの離間距離Ｘである。目標ビーム幅は、表面２１ａにおける値、及び、構造体２２ｘの高さｔにおける値がある。表面２１ａにおける目標ビーム幅は、例えば、ストリート領域２３の幅Ｗである。構造体２２ｘの高さｔにおける目標ビーム幅は、例えば、ストリート領域２３に隣り合う構造体２２ｘ，２２ｘの離間距離であり、ストリート領域２３の幅Ｗと、一方の構造体２２ｘの位置Ｘと、他方の構造体２２ｘの位置Ｘとを足し合わせた値（Ｗ＋Ｘ＋Ｘ）である。レーザ光の表面２１ａにおけるビーム幅が表面２１ａにおける目標ビーム幅以下となるように制御されると共に、レーザ光の高さｔにおけるビーム幅が高さｔにおける目標ビーム幅以下となるように制御されることにより、レーザ光をストリート領域２３内に確実に収めると共に、機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘにレーザ光Ｌが遮られる状況が発生することを回避することができる。
　制御部８は、上述した表面情報に基づき、スリット部として機能する空間光変調器３２におけるレーザ光の透過領域に係るスリット幅を導出し（詳細は後述）、該スリット幅に応じたスリットパターンを空間光変調器３２に設定する。図１５は、スリットパターンＳＰを利用したビーム幅の調整について説明する図である。図１５（ａ）に示されるスリットパターンＳＰは、空間光変調器３２の液晶層に表示される変調パターンである。スリットパターンＳＰは、レーザ光Ｌを遮断する遮断領域ＣＥと、レーザ光Ｌを透過する透過領域ＴＥとを含んでいる。透過領域ＴＥは、スリット幅に応じた大きさに設定されている。スリット幅が小さいほど、透過領域ＴＥが小さく（遮断領域ＣＥが大きく）なり、レーザ光カット部分ＬＣが大きくなるようにスリットパターンＳＰが設定される。図１５（ａ）のスリットパターンＳＰでは、レーザ光Ｌのビーム幅を小さくすべく、レーザ光Ｌにおける幅方向両端部が遮断領域ＣＥとされており、中央の領域が透過領域ＴＥとされている。図１５（ａ）に示されるように、スリットパターンＳＰをレーザ光が通過することにより、レーザ光Ｌの幅方向両端部（レーザ光カット部分ＬＣ）がカットされ、レーザ光Ｌのビーム幅を目標ビーム幅以下とすることができる。
　制御部８は、ウエハ２０におけるレーザ光Ｌの加工深さを更に考慮して、スリット幅を導出してもよい。図１５（ｂ）は、上述した図１５（ａ）よりも加工深さ（「ＤＦ」の位置）が浅い例を示している。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）において、表面情報等の他の条件は互いに同様であるとする。この場合、制御部８は、加工深さが浅い図１５（ｂ）のスリットパターンＳＰについて、加工深さが深い図１５（ａ）のスリットパターンＳＰと比べて、遮断領域ＣＥを小さくし透過領域ＴＥを大きくする。すなわち、制御部８は、レーザ光Ｌの加工深さが深いほど、スリットパターンＳＰにおける遮断領域ＣＥを大きくしてもよい。これにより、表面情報に加えて加工深さを考慮して、より適切にスリットパターンＳＰを設定することが可能になる。制御部８は、例えば図４に示されるように、導体基板２１の内部において互いに異なる深さに複数（２列）の改質領域１２ａ，１２ｂが形成される場合、表面情報及びレーザ光Ｌの加工深さの組み合わせ毎に、スリット幅を導出してもよい。
　図１６及び図１７は、具体的なスリット幅導出処理の一例について説明する図である。制御部８は、例えば以下の手順１～手順４の計算を実行することにより、スリット幅を導出する。なお、後述するように、制御部８による計算手順は以下に限定されない。
　図１６（ａ）に示されるように、ウエハ２０のストリート領域２３の幅をＷ、構造体２２ｘ，２２ｘの位置（ストリート領域２３の端部からの離間距離）をＸ、構造体２２ｘの高さをｔ、レーザ光Ｌの加工深さをＤＦとする。なお、加工深さとは、表面２１ａからの加工深さである。
　手順１では、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示されるように、制御部８は、構造体２２ｘの存在を無視し、レーザ光のビーム幅が表面２１ａにおける目標ビーム幅（ストリート領域２３の幅Ｗ）以下となるように、スリット幅を計算する。スリット幅は、以下の（１）式により導出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記（１）式において、「SLIT」はスリット幅、Ｚは空間光変調器３２等の種別に応じて決まる固定値、ｎは加工対象材質に応じて決まる屈折率、ａは加工対象材質の屈折率を考慮した定数（ｄｚレート）である。いま、ｎ＝３．６、ａ＝４．８、Ｚ＝４８０、ストリート領域２３の幅Ｗ＝２０μｍ、加工深さＤＦ＝５０μｍであるとする。この場合、手順１でのストリート領域２３の幅に基づくスリット幅ＳＬＩＴstreet＝７２μｍと導出される。
　つづいて、手順２では、図１６（ｄ）に示されるように、制御部８は、手順１において求めたスリット幅ＳＬＩＴstreet＝７２μｍを採用した場合における、表面２１ａから構造体２２ｘの高さｔまでにレーザ光のビームが広がる距離Ｘｔを計算する。距離Ｘｔは、（１）式を変形した以下の（２）式により導出される。いま、構造体２２ｘの高さｔ＝４０μｍであるとする。この場合、（２）式のＳＬＩＴに上述したスリット幅ＳＬＩＴstreet＝７２μｍを代入することにより、距離Ｘｔ＝８μｍと導出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　つづいて、手順３では、制御部８は、手順２において導出した距離Ｘｔ＝８μｍと構造体２２ｘの位置（ストリート領域２３の端部からの離間距離）Ｘとを比較する。制御部８は、例えば、図１７（ａ）に示されるように、距離Ｘｔよりも位置Ｘのほうが大きい（位置Ｘが８μｍよりも大きい）場合には、スリット幅ＳＬＩＴstreet＝７２μｍを採用しても構造体２２ｘにレーザ光が遮られないと判断し、スリット幅ＳＬＩＴstreetを最終的なスリット幅に決定する。一方で、制御部８は、例えば、図１７（ｂ）に示されるように、距離Ｘｔよりも位置Ｘのほうが小さい（位置Ｘが８μｍよりも小さい）場合には、スリット幅ＳＬＩＴstreet＝７２μｍを採用すると構造体２２ｘにレーザ光が遮られると判断し、スリット幅ＳＬＩＴstreetを採用せずに、構造体２２ｘの位置及び高さを考慮した最終的なスリット幅を再計算すると決定する。
　手順４は、手順３にて、構造体２２ｘの位置及び高さを考慮した最終的なスリット幅を再計算すると決定された場合にのみ実行される。手順４では、制御部８は、図１７（ｃ）に示されるように、構造体２２ｘの位置及び高さを考慮して、レーザ光のビーム幅が構造体２２ｘの高さｔにおける目標ビーム幅以下となるように、スリット幅を計算する。スリット幅は、以下の（３）式により導出される。いま、構造体２２ｘの位置（ストリート領域２３の端部からの離間距離）Ｘ＝４μｍであるとする。この場合、構造体２２ｘの位置及び高さを考慮した最終的なスリット幅ＳＬＩＴ構造体＝５６μｍと導出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、上述した計算手順では、最初に構造体２２ｘの存在を無視してスリット幅を計算した後に、そのスリット幅である場合において構造体２２ｘにレーザ光が遮られないか否かを判断し、最終的なスリット幅を導出したが、計算手順はこれに限定されない。制御部８は、例えば、（１）式で導出されるスリット幅ＳＬＩＴstreetと（３）式で導出されるスリット幅ＳＬＩＴ構造体とを両方導出した後に、小さいほうのスリット幅を最終的なスリット幅として決定してもよい。
　制御部８は、加工時における表面２１ａでのレーザ光の入射位置ずれ量を更に考慮して、スリットパターンを設定する空間光変調器３２を制御してもよい。図１８に示されるように、複数の加工ラインｌ１～ｌ３のストリート領域２３に対して、連続的にレーザ光が照射される場合、チップ間に隙間が発生することによって、加工ラインｌ１～ｌ３の位置が徐々にずれていく。図１８の例では、最初に加工を行った加工ラインｌ１よりも、次に加工を行った加工ラインｌ２のほうが左側に位置がずれており、当該加工ラインｌ２よりも、さらに次に加工を行った加工ラインｌ３のほうが左側に位置がずれている。例えば数加工ラインに一度、補正処理を行うことが考えられるが、毎加工ライン補正を行わない限りは、位置ずれを無くすことはできない。しかしながら、毎加工ライン補正を行うことは、処理時間を考慮すると現実的ではない。本実施形態では、制御部８が、加工時におけるレーザ光の入射位置ずれ量（加工位置ずれマージン値）を予め特定しておき、上述した（１）式又は（３）式を用いてスリット幅を導出する際に、ストリート領域２３の幅Ｗに加工位置ずれマージン値を考慮した値を設定する。制御部８は、例えばストリート領域２３の幅Ｗから加工位置ずれマージン値を差し引いた値を、補正後のストリート領域２３の幅Ｗとして設定し、スリット幅を導出してもよい。そして、制御部８は、加工位置ずれマージン値を考慮して導出されたスリット幅に基づくスリットパターンが設定されるように、空間光変調器３２を制御する。
　制御部８は、導出したスリット幅が、改質領域の形成を可能にする限界値であるリミットスリット値よりも小さくなった場合には、加工不可である旨の情報が表示されるように、ディスプレイ１５０を制御してもよい。リミットスリット値は、例えば事前の加工実験に基づいてエンジン毎に設定される値である。
　制御部８は、導出したスリット幅が、改質領域１２から延びる亀裂の長さを悪化させるスリット幅であった場合に、各種加工条件の変更を促す情報が表示されるようにディスプレイ１５０を制御してもよい。加工条件とは、例えば、加工本数、ＺＨ（Ｚハイト）、ＶＤ、焦点数、パルスエネルギー、集光状態パラメータ、加工速度、周波数、パルス幅等である。ＺＨとは、レーザ加工を行う際の加工深さ（高さ）を示す情報である。
　次に、図１９を参照して、制御部８が実行するビーム幅調整処理について説明する。
　制御部８は、最初に加工条件（レシピ）に係る入力を受付ける（ステップＳ１）。制御部８は、例えばディスプレイ１５０に表示された設定画面を介してユーザから情報の入力を受付ける。具体的には、制御部８は、図２０（ａ）に示されるように、複数の改質領域１２（図２０では、ＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３）の加工位置のＺハイト（ＺＨ１，ＺＨ２，ＺＨ３）の入力を受付ける。また、制御部８は、図２０（ｃ）に示されるように、ストリート領域２３の幅Ｗ、構造体２２ｘの高さｔ、構造体２２ｘの位置Ｘ、及び加工対象材質（例えばシリコン）の入力を受付ける。さらに、制御部８は、ユーザの入力ではなく、予め設定されている固定値を取得する。具体的には、制御部８は、図２０（ｂ）に示されるように、材質による固定値Ｎ（例えば（１）式におけるｎ及びａに対応する固定値）、限界スリット幅（リミットスリット値）、及び加工位置ずれマージンＹを取得する。なお、これらの値は、ディスプレイ１５０に表示されていてもよいし、されていなくてもよい。また、これらの値は、ディスプレイ１５０に表示される場合、ユーザからの入力によって設定されるものであってもよい。
　つづいて、制御部８は、複数の改質領域１２（ＳＤ１，ＳＤ２，ＳＤ３）の加工位置の中からスリット幅計算前の加工位置を選択する（ステップＳ２）。そして、制御部８は、選択した加工位置でのスリット幅を計算する（ステップＳ３）。具体的には、制御部８は、例えば上述した手順１～手順４により、選択した加工位置でのスリット幅を計算する。
　つづいて、制御部８は、導出したスリット幅が適正であるか否かを判定する（ステップＳ４）。具体的には、制御部８は、導出したスリット幅が限界スリット幅（リミットスリット値）よりも小さくないかを判定する。さらに、制御部８は、導出したスリット幅が、改質領域１２から延びる亀裂の長さを悪化させるスリット幅でないかを判定してもよい。
　ステップＳ４において、スリット幅が適正でないと判定された場合には、制御部８は、アラームが表示されるようにディスプレイ１５０を制御する（ステップＳ５）。アラームを表示するとは、例えばスリット幅が限界スリット幅である場合には加工不可である旨の情報を表示することである。また、アラームを表示するとは、例えばスリット幅が亀裂の長さを悪化させるスリット幅である場合には加工条件の変更を促す情報を表示することである。
　ステップＳ４において、スリット幅が適正であると判定された場合には、制御部８は、選択した加工位置のスリット幅を、導出したスリット幅で確定する（ステップＳ６）。つづいて、制御部８は、未選択の加工位置があるか否かを判定し（ステップＳ７）、未選択の加工位置がある場合には再度ステップＳ２の処理から実行される。一方で、未選択の加工位置がない場合（全ての加工位置についてスリット幅が確定している場合）には、制御部８は、それぞれの加工位置について、導出したスリット幅に応じたスリットパターンを空間光変調器３２に設定し、加工を開始する（ステップＳ８）。以上が、ビーム幅調整処理である。
　次に、本実施形態に係るレーザ加工装置１の作用効果について説明する。
　本実施形態に係るレーザ加工装置１は、複数の機能素子２２ａが形成されると共に隣り合う機能素子２２ａの間を通るようにストリート領域２３が延在している表面２１ａと、該表面２１ａの反対側の裏面２１ｂとを有するウエハ２０を支持するステージ２と、表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光を照射することによりウエハ２０の内部に一又は複数の改質領域１２を形成する光源３１と、レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部としての空間光変調器３２と、レーザ光のビーム幅が、ストリート領域２３の幅、並びに、該ストリート領域２３に隣り合う機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置及び高さを含む表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、空間光変調器３２を制御する制御部８と、を備える。
　レーザ加工装置１では、複数の機能素子２２ａが形成された表面２１ａ側からウエハ２０にレーザ光が照射される構成において、表面２１ａのストリート領域２３の幅並びに機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置及び高さに応じた目標ビーム幅以下になるようにレーザ光のビーム幅が調整される。このように、レーザ光のビーム幅が、ストリート領域２３の幅に加えて機能素子２２ａを構成する構造体２２ｘの位置及び高さを考慮した目標ビーム幅以下に調整されることにより、ストリート領域２３の幅に収まるだけでなく構造体２２ｘに遮られないようにレーザ光のビーム幅を調整することが可能になる。これにより、レーザ光が回路等の構造体２２ｘに遮られることを抑制し、所望のレーザ照射（ストリート領域２３の幅に収まると共に構造体２２ｘに遮られないレーザ照射）を行うことができる。
　すなわち、本実施形態に係るレーザ加工装置１によれば、レーザ光が構造体２２ｘに遮られてウエハ２０の内部におけるレーザ光の出力が低下すること等を抑制することができる。また、レーザ光が回路等の構造体２２ｘに照射された場合には、干渉によって好ましくないビームがウエハ２０の内部に進入し加工品質が悪化することが考えられる。この点、上述したようにレーザ光が構造体２２ｘに遮られる（照射される）ことを抑制することにより、このような加工品質の悪化を防止することができる。また、構造体２２ｘによっては、レーザ光が照射されることにより溶けてしまうこと等が考えられる。この点についても、上述したようにレーザ光が構造体２２ｘに遮られる（照射される）ことを抑制することにより、構造体２２ｘにレーザ光の影響がおよぶこと（例えば構造体２２ｘが溶けること等）を回避することができる。
　空間光変調器３２は、レーザ光の一部を遮断することによりビーム幅を調整するスリット部として機能し、制御部８は、表面情報に基づき、スリット部のレーザ光の透過領域に係るスリット幅を導出し、該スリット幅をスリット部に設定してもよい。このような構成によれば、ビーム幅を容易且つ確実に調整することができる。
　制御部８は、導出したスリット幅が、改質領域の形成を可能にする限界値よりも小さくなった場合、加工不可である旨の情報を外部に出力してもよい。これにより、改質領域を形成することができない加工不可の状態であるにもかかわらず加工されること（無駄な加工が行われること）を回避し、効率的な加工を行うことができる。
　制御部８は、導出したスリット幅が、改質領域から延びる亀裂の長さを悪化させるスリット幅であった場合、加工条件の変更を促す情報を外部に出力してもよい。これにより、適切な加工ができない状態である場合に加工条件の変更を促すことができ、円滑な加工を行うことができる。
　制御部８は、ウエハ２０におけるレーザ光の加工深さを更に考慮して、スリット幅を導出してもよい。同じ表面情報であっても、加工深さが異なると適切なスリット幅は異なる。この点、加工深さを考慮してスリット幅が導出されることによって、より適切なスリット幅を導出し、レーザ光が構造体２２ｘに遮られることを好適に抑制することができる。
　制御部８は、ウエハ２０の内部にレーザ光が照射されることによりウエハ２０の内部の互いに異なる深さにおいて複数の改質領域１２が形成される場合、表面情報及びレーザ光の加工深さの組み合わせ毎に、スリット幅を導出してもよい。このように、異なる加工深さ及び表面情報の組み合わせ毎にスリット幅が導出されることにより、より適切なスリット幅が導出され、レーザ光が構造体２２ｘに遮られることを好適に抑制することができる。
　制御部８は、加工時における表面２１ａでのレーザ入射位置ずれ量を更に考慮して、空間光変調器３２を制御してもよい。加工を進めるに従って加工ラインは徐々にずれてくると考えられる。この点、このようなずれ量を予め特定しておき、ずれ量を考慮して空間光変調器３２を制御する（スリットパターンを設定する）ことにより、加工ラインのずれが発生した場合であってもレーザ光が構造体２２ｘに遮られることを抑制することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、制御部８が空間光変調器３２におけるスリットパターンを設定することによりレーザ光のビーム幅を調整するとして説明したが、ビーム幅の調整方法はこれに限定されず、例えばスリットパターンではなく物理的なスリットがセットされることによりビーム幅が調整されてもよい。また、例えば、空間光変調器３２においてレーザ光の楕円率が調整されることによりビーム幅が調整されてもよい。
　１…レーザ加工装置、２…ステージ、８…制御部、２０…ウエハ、２１ａ…表面（第一表面）、２１ｂ…裏面（第二表面）、２２ａ…機能素子（素子）、２２ｘ…構造体、２３…ストリート領域（ストリート）、３１…光源（照射部）、３２…空間光変調器（ビーム幅調整部）。

Claims (8)

  1. 　複数の素子が形成されると共に隣り合う素子の間を通るようにストリートが延在している第一表面と、該第一表面の反対側の第二表面とを有するウエハを支持するステージと、
    　前記第一表面側から前記ウエハにレーザ光を照射することにより前記ウエハの内部に一又は複数の改質領域を形成する照射部と、
    　前記レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部と、
    　前記レーザ光のビーム幅が、前記ストリートの幅、並びに、該ストリートに隣り合う素子を構成する構造体の位置及び高さを含む表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、前記ビーム幅調整部を制御する制御部と、を備えるレーザ加工装置。
  2. 　前記ビーム幅調整部は、前記レーザ光の一部を遮断することにより前記ビーム幅を調整するスリット部を有し、
    　前記制御部は、前記表面情報に基づき、前記スリット部の前記レーザ光の透過領域に係るスリット幅を導出し、該スリット幅を前記スリット部に設定する、請求項１記載のレーザ加工装置。
  3. 　前記制御部は、導出した前記スリット幅が、前記改質領域の形成を可能にする限界値よりも小さくなった場合、加工不可である旨の情報を外部に出力する、請求項２記載のレーザ加工装置。
  4. 　前記制御部は、導出した前記スリット幅が、前記改質領域から延びる亀裂の長さを悪化させるスリット幅であった場合、加工条件の変更を促す情報を外部に出力する、請求項２又は３記載のレーザ加工装置。
  5. 　前記制御部は、前記ウエハにおける前記レーザ光の加工深さを更に考慮して、前記スリット幅を導出する、請求項２～４のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  6. 　前記制御部は、前記ウエハの内部に前記レーザ光が照射されることにより前記ウエハの内部の互いに異なる深さにおいて複数の改質領域が形成される場合、前記表面情報及び前記レーザ光の加工深さの組み合わせ毎に、前記スリット幅を導出する、請求項５記載のレーザ加工装置。
  7. 　前記制御部は、加工時における前記第一表面でのレーザ入射位置ずれ量を更に考慮して、前記ビーム幅調整部を制御する、請求項１～６のいずれか一項記載のレーザ加工装置。
  8. 　複数の素子が形成されると共に隣り合う素子の間を通るようにストリートが延在している第一表面と、該第一表面の反対側の第二表面とを有するウエハをセットすることと、
    　前記ストリートの幅、並びに、該ストリートに隣り合う素子を構成する構造体の位置及び高さを含む表面情報の入力を受付けることと、
    　前記表面情報に応じた目標ビーム幅以下に調整されるように、レーザ光のビーム幅を調整するビーム幅調整部を制御することと、
    　前記第一表面側から前記ウエハにレーザ光が照射されるように、レーザ光を照射する照射部を制御することと、を含む検査方法。
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