特開 2022-102471 レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022102471

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びレーザ加工方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20220630BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20220630BHJP

   B23K 26/351 20140101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

B23K26/53

B23K26/351

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020217212

(22)【出願日】2020-12-25

(71)【出願人】

【識別番号】000236436

【氏名又は名称】浜松ホトニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140442

【弁理士】

【氏名又は名称】柴山 健一

(72)【発明者】

【氏名】杉本 陽

(72)【発明者】

【氏名】坂本 剛志

(72)【発明者】

【氏名】荻原 孝文

(72)【発明者】

【氏名】内山 直己

(72)【発明者】

【氏名】栗田 隆史

(72)【発明者】

【氏名】吉村 涼

【テーマコード（参考）】

4E168

5F063

【Ｆターム（参考）】

4E168AD04

4E168AE01

4E168CA06

4E168CB15

4E168CB23

4E168EA11

5F063AA07

5F063AA48

5F063BA28

5F063BA33

5F063BA34

5F063BA38

5F063CB02

5F063CB03

5F063CB06

5F063CB07

5F063CB13

5F063CB17

5F063CB29

5F063CC03

5F063DD32

5F063DE01

5F063DE13

5F063DE14

5F063DE16

5F063DE23

5F063DE34

5F063DE35

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ウェハを機能素子ごとに確実にチップ化すること及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にするレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供する。
【解決手段】レーザ加工方法は、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハを用意する第１工程と、第ストリートに関する情報に基づいて、ストリートの第１領域Ｒ１ではストリートの表層が除去され、且つ、ストリートの第２領域Ｒ２ではストリートの表層が残存するように、ストリートにレーザ光Ｌを照射する第２工程と、を備える。ストリートに関する情報は、ストリートを通るライン１５に沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、第１領域ではラインに沿ってストリートに到達せず、第２領域ではラインに沿ってストリートに到達するとの情報を含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハを支持する支持部と、
前記ストリートにレーザ光を照射する照射部と、
前記ストリートに関する情報に基づいて、前記ストリートの第１領域では前記ストリートの表層が除去され、且つ前記ストリートの第２領域では前記表層が残存するように、前記照射部を制御する制御部と、を備え、
前記ストリートに関する前記情報は、前記ストリートを通るラインに沿って前記ウェハの内部に改質領域が形成された場合に、前記改質領域から伸展した亀裂が、前記第１領域では前記ラインに沿って前記ストリートに到達せず、前記第２領域では前記ラインに沿って前記ストリートに到達するとの情報を含む、レーザ加工装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記レーザ光が前記ストリートに沿って相対的に移動するように、前記支持部及び前記照射部の少なくとも一つを制御し、
前記制御部は、前記レーザ光が前記第１領域上を相対的に移動する際に前記レーザ光の出力がＯＮとなり、且つ前記レーザ光が前記第２領域上を相対的に移動する際に前記レーザ光の出力がＯＦＦとなるように、前記照射部を制御する、請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記ストリートの画像データを取得する撮像部を更に備え、
前記制御部は、前記画像データ、及び前記ストリートに関する前記情報に基づいて、前記第１領域では前記表層が除去され、且つ前記第２領域では前記表層が残存するように、前記照射部を制御する、請求項１又は２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記ストリートの高さデータを取得する測距部を更に備え、
前記制御部は、前記高さデータ、及び前記ストリートに関する前記情報に基づいて、前記第１領域では前記表層が除去され、且つ前記第２領域では前記表層が残存するように、前記照射部を制御する、請求項１～３のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記ストリートに関する前記情報は、前記第１領域に到達しない前記亀裂の先端の位置情報を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハを用意する第１工程と、
前記第１工程の後に、前記ストリートに関する情報に基づいて、前記ストリートの第１領域では前記ストリートの表層が除去され、且つ前記ストリートの第２領域では前記表層が残存するように、前記ストリートにレーザ光を照射する第２工程と、を備え、
前記ストリートに関する前記情報は、前記ストリートを通るラインに沿って前記ウェハの内部に改質領域が形成された場合に、前記改質領域から伸展した亀裂が、前記第１領域では前記ラインに沿って前記ストリートに到達せず、前記第２領域では前記ラインに沿って前記ストリートに到達するとの情報を含む、レーザ加工方法。

【請求項7】

前記第１工程の前に、テスト用の前記ウェハを用いて、前記ストリートに関する前記情報を取得する第３工程を更に備える、請求項６に記載のレーザ加工方法。

【請求項8】

前記第１工程の後に、前記ラインに沿って前記ウェハの内部に前記改質領域を形成する第４工程を更に備える、請求項６又は７に記載のレーザ加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工装置及びレーザ加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハでは、絶縁膜（Low-k膜等）及び金属構造物（金属杭、金属パッド等）がストリートの表層に形成されている場合がある。そのような場合に、ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域を形成し、改質領域から亀裂を伸展させることでウェハを機能素子ごとにチップ化すると、ストリートに沿った部分において膜剥がれが生じる等、チップの品質が劣化することがある。そこで、ウェハを機能素子ごとにチップ化するに際し、ストリートにレーザ光を照射することでストリートの表層を除去するグルービング加工が実施される場合がある（例えば、特許文献１，２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１７３４７５号公報

【特許文献2】特開２０１７－０１１０４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、金属構造物を確実に除去し得る条件でストリートにレーザ光を照射すると、ストリートの表層のうち金属構造物が形成されていない部分に熱ダメージが生じるおそれがある。そのような熱ダメージは、チップの品質を劣化させる原因となる。一方、熱ダメージを確実に抑制し得る条件でストリートにレーザ光を照射すると、金属構造物の一部が残存するおそれがある。そのような金属構造物の残存は、ウェハの完全なチップ化を阻害する原因となる。

【0005】

そこで、本発明は、ウェハを機能素子ごとに確実にチップ化すること、及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にするレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のレーザ加工装置は、ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハを支持する支持部と、ストリートにレーザ光を照射する照射部と、ストリートに関する情報に基づいて、ストリートの第１領域ではストリートの表層が除去され、且つストリートの第２領域では表層が残存するように、照射部を制御する制御部と、を備え、ストリートに関する情報は、ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、第１領域ではラインに沿ってストリートに到達せず、第２領域ではラインに沿ってストリートに到達するとの情報を含む。

【0007】

このレーザ加工装置では、「ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、ラインに沿ってストリートに到達しない」と想定される第１領域では、ストリートの表層が除去され、「ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、ラインに沿ってストリートに到達する」と想定される第２領域では、ストリートの表層が除去されない。これにより、ウェハを機能素子ごとにチップ化するに際し、第１領域及び第２領域において、改質領域から伸展した亀裂をラインに沿ってストリートに到達させることができる。また、少なくとも第２領域に対応する部分に熱ダメージが生じるのを防止することができる。よって、このレーザ加工装置は、ウェハを機能素子ごとに確実にチップ化すること、及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にする。

【0008】

本発明のレーザ加工装置では、制御部は、レーザ光がストリートに沿って相対的に移動するように、支持部及び照射部の少なくとも一つを制御し、制御部は、レーザ光が第１領域上を相対的に移動する際にレーザ光の出力がＯＮとなり、且つレーザ光が第２領域上を相対的に移動する際にレーザ光の出力がＯＦＦとなるように、照射部を制御してもよい。これによれば、第１領域では、ストリートの表層を確実に除去し、第２領域では、ストリートの表層を確実に残存させることができる。

【0009】

本発明のレーザ加工装置は、ストリートの画像データを取得する撮像部を更に備え、制御部は、画像データ、及びストリートに関する情報に基づいて、第１領域では表層が除去され、且つ第２領域では表層が残存するように、照射部を制御してもよい。これによれば、第１領域ではストリートの表層を除去し、且つ第２領域ではストリートの表層を残存させるレーザ光の照射を確実に実施することができる。

【0010】

本発明のレーザ加工装置は、ストリートの高さデータを取得する測距部を更に備え、制御部は、高さデータ、及びストリートに関する情報に基づいて、第１領域では表層が除去され、且つ第２領域では表層が残存するように、照射部を制御してもよい。これによれば、第１領域ではストリートの表層を除去し、且つ第２領域ではストリートの表層を残存させるレーザ光の照射を確実に実施することができる。

【0011】

本発明のレーザ加工装置では、ストリートに関する情報は、第１領域に到達しない亀裂の先端の位置情報を含んでもよい。これによれば、ストリートの表層が除去された第１領域において、改質領域から伸展した亀裂が、ラインに沿ってストリートに確実に到達するように、第１領域にレーザ光を照射することができる。

【0012】

本発明のレーザ加工方法は、ストリートを介して互いに隣り合うように配置された複数の機能素子を含むウェハを用意する第１工程と、第１工程の後に、ストリートに関する情報に基づいて、ストリートの第１領域ではストリートの表層が除去され、且つストリートの第２領域では表層が残存するように、ストリートにレーザ光を照射する第２工程と、を備え、ストリートに関する情報は、ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、第１領域ではラインに沿ってストリートに到達せず、第２領域ではラインに沿ってストリートに到達するとの情報を含む。

【0013】

このレーザ加工方法では、「ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、ラインに沿ってストリートに到達しない」と想定される第１領域では、ストリートの表層が除去され、「ストリートを通るラインに沿ってウェハの内部に改質領域が形成された場合に、改質領域から伸展した亀裂が、ラインに沿ってストリートに到達する」と想定される第２領域では、ストリートの表層が除去されない。これにより、ウェハを機能素子ごとにチップ化するに際し、第１領域及び第２領域において、改質領域から伸展した亀裂をラインに沿ってストリートに到達させることができる。また、少なくとも第２領域に対応する部分に熱ダメージが生じるのを防止することができる。よって、このレーザ加工方法は、ウェハを機能素子ごとに確実にチップ化すること、及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にする。

【0014】

本発明のレーザ加工方法は、第１工程の前に、テスト用のウェハを用いて、ストリートに関する情報を取得する第３工程を更に備えてもよい。これによれば、ストリートに関する情報を容易に且つ精度良く取得することができる。

【0015】

本発明のレーザ加工方法は、第１工程の後に、ラインに沿ってウェハの内部に改質領域を形成する第４工程を更に備えてもよい。これによれば、改質領域から伸展した亀裂をラインに沿ってストリートに到達させることで、ウェハを機能素子ごとにチップ化することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ウェハを機能素子ごとに確実にチップ化すること、及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にするレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実施形態のレーザ加工装置の構成図である。

【図2】図１に示されるレーザ加工装置によって加工されるウェハの平面図である。

【図3】図２に示されるウェハの一部分の断面図である。

【図4】図２に示されるストリートの一部分の平面図である。

【図5】グルービング加工を説明するためのストリートの一部分の平面図である。

【図6】一実施形態のレーザ加工方法のフローチャートである。

【図7】一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのウェハの一部分の断面図である。

【図8】一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのストリートの一部分の平面図である。

【図9】一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのウェハの一部分の断面図である。

【図10】一実施形態のレーザ加工方法を説明するためのウェハの一部分の断面図である。

【図11】変形例のレーザ加工方法を説明するためのストリートの一部分の平面図である。

【図12】変形例のレーザ加工方法を説明するためのストリートの一部分の平面図である。

【図13】変形例のレーザ加工方法を説明するためのストリートの一部分の断面図である。

【図14】変形例のレーザ加工装置の構成図である。

【図15】変形例のレーザ加工方法のフローチャートである。

【図16】変形例のレーザ加工方法を説明するためのストリートの一部分の平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施するための形態について、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］

【0019】

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、支持部２と、照射部３と、撮像部４と、制御部５と、を備えている。レーザ加工装置１は、ウェハ２０のストリート（詳細については後述する）にレーザ光Ｌを照射することでウェハ２０のストリートの表層を除去するグルービング加工を実施する装置である。以下の説明では、互いに直交する３方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向という。一例として、Ｘ方向は第１水平方向であり、Ｙ方向は第１水平方向に垂直な第２水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。

【0020】

支持部２は、ウェハ２０を支持する。支持部２は、例えばウェハ２０に貼り付けられたフィルム（図示省略）を吸着することで、ストリートを含むウェハ２０の表面が照射部３及び撮像部４と向かい合うようにウェハ２０を保持する。一例として、支持部２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれの方向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。

【0021】

照射部３は、支持部２によって支持されたウェハ２０のストリートにレーザ光Ｌを照射する。照射部３は、光源３１と、整形光学系３２と、ダイクロイックミラー３３と、集光部３４と、を含んでいる。光源３１は、レーザ光Ｌを出射する。整形光学系３２は、光源３１から出射されたレーザ光Ｌを調整する。一例として、整形光学系３２は、レーザ光Ｌの出力を調整するアッテネータ、レーザ光Ｌの径を拡大するビームエキスパンダ、レーザ光Ｌの位相を変調する空間光変調器の少なくとも一つを含んでいる。整形光学系３２は、空間光変調器を含む場合、空間光変調器の変調面と集光部３４の入射瞳面とが結像関係にある両側テレセントリック光学系を構成する結像光学系を含んでいてもよい。ダイクロイックミラー３３は、整形光学系３２から出射されたレーザ光Ｌを反射して集光部３４に入射させる。集光部３４は、ダイクロイックミラー３３によって反射されたレーザ光Ｌを、支持部２によって支持されたウェハ２０のストリートに集光する。

【0022】

照射部３は、光源３５と、ハーフミラー３６と、撮像素子３７と、を更に含んでいる。光源３５は、可視光Ｖ１を出射する。ハーフミラー３６は、光源３５から出射された可視光Ｖ１を反射して集光部３４に入射させる。ダイクロイックミラー３３は、ハーフミラー３６と集光部３４との間において可視光Ｖ１を透過させる。集光部３４は、ハーフミラー３６によって反射された可視光Ｖ１を、支持部２によって支持されたウェハ２０のストリートに集光する。撮像素子３７は、ウェハ２０のストリートによって反射されて集光部３４、ダイクロイックミラー３３及びハーフミラー３６を透過した可視光Ｖ１を検出する。レーザ加工装置１では、制御部５が、撮像素子３７による検出結果に基づいて、例えばレーザ光Ｌの集光点がウェハ２０のストリートに位置するように、Ｚ方向に沿って集光部３４を移動させる。

【0023】

撮像部４は、支持部２によって支持されたウェハ２０のストリートの画像データを取得する。撮像部４は、光源４１と、ハーフミラー４２と、集光部４３と、撮像素子４４と、を含んでいる。光源４１は、可視光Ｖ２を出射する。ハーフミラー４２は、光源４１から出射された可視光Ｖ２を反射して集光部４３に入射させる。集光部４３は、ハーフミラー４２によって反射された可視光Ｖ２を、支持部２によって支持されたウェハ２０のストリートに集光する。撮像素子４４は、ウェハ２０のストリートによって反射されて集光部４３及びハーフミラー４２を透過した可視光Ｖ２を検出する。

【0024】

制御部５は、レーザ加工装置１の各部の動作を制御する。制御部５は、処理部５１と、記憶部５２と、入力受付部５３と、を含んでいる。処理部５１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である。処理部５１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。記憶部５２は、例えばハードディスク等であり、各種データを記憶する。入力受付部５３は、オペレータから各種データの入力を受け付けるインターフェース部である。一例として、入力受付部５３は、キーボード、マウス、ＧＵＩ（Graphical User Interface）の少なくとも一つである。
［ウェハの構成］

【0025】

図２及び図３に示されるように、ウェハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を含んでいる。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂ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。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。半導体基板２１には、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。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、複数の機能素子２２ａを含んでいる。複数の機能素子２２ａは、半導体基板２１の表面２１ａに沿って二次元に配置されている。各機能素子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。各機能素子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。

【0026】

ウェハ２０には、複数のストリート２３が形成されている。複数のストリート２３は、隣り合う機能素子２２ａの間において外部に露出した領域である。つまり、複数の機能素子２２ａは、ストリート２３を介して互いに隣り合うように配置されている。一例として、複数のストリート２３は、マトリックス状に配列された複数の機能素子２２ａに対して、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように格子状に延在している。図４に示されるように、ストリート２３の表層には、絶縁膜２４及び複数の金属構造物２５，２６が形成されている。絶縁膜２４は、例えば、Low-k膜である。各金属構造物２５，２６は、例えば、金属パッドである。金属構造物２５と金属構造物２６とは、例えば、厚さ、面積、材料の少なくとも一つにおいて、互いに相違している。

【0027】

図２及び図３に示されるように、ウェハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断されること（すなわち、機能素子２２ａごとにチップ化されること）が予定されているものである。各ライン１５は、ウェハ２０の厚さ方向から見た場合に、各ストリート２３を通っている。一例として、各ライン１５は、ウェハ２０の厚さ方向から見た場合に、各ストリート２３の中央を通るように延在している。各ライン１５は、レーザ加工装置１によってウェハ２０に設定された仮想的なラインである。各ライン１５は、ウェハ２０に実際に引かれたラインであってもよい。
［レーザ加工装置の動作及びレーザ加工方法］

【0028】

レーザ加工装置１は、各ストリート２３にレーザ光Ｌを照射することで各ストリート２３の表層を除去するグルービング加工を実施する。具体的には、支持部２によって支持されたウェハ２０の各ストリート２３にレーザ光Ｌが照射されるように、制御部５が照射部３を制御し、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、制御部５が支持部２を制御する。このとき、制御部５は、図５の（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＮとなり、且つレーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。ウェハ２０では、第１領域Ｒ１は、各ストリート２３において金属構造物２６に対応する領域であり、第２領域Ｒ２は、各ストリート２３において第１領域Ｒ１以外の領域である。

【0029】

これにより、図５の（ｂ）に示されるように、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層（すなわち、金属構造物２６）が除去され、各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層（すなわち、絶縁膜２４及び金属構造物２５）が残存させられる。なお、「レーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなる」とは、厳密には、「仮にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとならなければ、レーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動するように、ウェハ２０に対して照射部３のレーザ光出射部（レーザ加工装置１では、集光部３４）が相対的に移動する際に、レーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなる」との意味である。

【0030】

図６のフローチャートを参照しつつ、レーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法について説明する。まず、テスト用のウェハが用意される（図６示されるＳ０１）。テスト用のウェハは、上述したウェハ２０と同一の構造を有している。つまり、上述したウェハ２０をテスト用のウェハとして用いることができる。以下の説明において区別する必要がある場合には、上述したウェハ２０を「量産用のウェハ２０」といい、テスト用のウェハを「テスト用のウェハ２０Ａ」という。

【0031】

続いて、図７に示されるように、レーザ加工装置（図示省略）において、各ライン１５に沿ってテスト用のウェハ２０Ａにレーザ光Ｌ０が照射されることで、各ライン１５に沿ってテスト用のウェハ２０Ａの内部に改質領域１１が形成される（図６に示されるＳ０２）。テスト用のウェハ２０Ａに対する改質領域１１の形成条件は、量産用のウェハ２０に対する改質領域１１の形成条件（詳細については後述する）と同一である。

【0032】

一例として、半導体基板２１の裏面２１ｂにエキスパンドフィルム１２が貼り付けられた状態で、エキスパンドフィルム１２を介して半導体基板２１の内部にレーザ光Ｌ０の集光点が合わされて、テスト用のウェハ２０Ａにレーザ光Ｌ０が照射される。レーザ光Ｌ０は、エキスパンドフィルム１２及び半導体基板２１に対して透過性を有している。半導体基板２１の内部にレーザ光Ｌ０が集光されると、レーザ光Ｌ０の集光点に対応する部分においてレーザ光Ｌ０が吸収され、半導体基板２１の内部に改質領域１１が形成される。改質領域１１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１１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１１は、改質領域１１からレーザ光Ｌ０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。

【0033】

続いて、エキスパンド装置において、エキスパンドフィルム１２が拡張させられることで、各ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に形成された改質領域１１からテスト用のウェハ２０Ａの厚さ方向に亀裂が伸展し、テスト用のウェハ２０Ａが機能素子２２ａごとにチップ化される（図６に示されるＳ０３）。

【0034】

続いて、例えばエキスパンド装置が備える撮像装置において、テスト用のウェハ２０Ａから得られた複数のチップについて、各ストリート２３の画像データが取得され、画像処理装置において、各ストリート２３の画像データに基づいて、ストリート２３に関する情報が生成される（図６に示されるＳ０４）。各ストリート２３の画像が、図８に示される像を含んでいる場合には、ストリート２３に関する情報は、「ストリート２３を通るライン１５に沿ってウェハ２０の内部に改質領域１１が形成された場合に、改質領域１１から伸展した亀裂が、第１領域Ｒ１ではライン１５に沿ってストリート２３に到達せず、第２領域Ｒ２ではライン１５に沿ってストリート２３に到達する」との情報を含むこととなる。以上のように、テスト用のウェハ２０Ａが用いられて、ストリート２３に関する情報が取得される（第３工程）。ストリート２３に関する情報は、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される。

【0035】

ここで、「改質領域１１から伸展した亀裂が、ストリート２３を通るライン１５に沿ってストリート２３に到達する」とは、「改質領域１１から伸展した亀裂がストリート２３に到達し、且つ切断されたストリート２３の両エッジ２３ａのそれぞれの蛇行が所定幅（ライン１５に垂直な方向における所定幅）内に収まっている」との意味である。また、「改質領域１１から伸展した亀裂が、ストリート２３を通るライン１５に沿ってストリート２３に到達しない」とは、「改質領域１１から伸展した亀裂がストリート２３に到達しないか、或いは、改質領域１１から伸展した亀裂がストリート２３に到達したとしても、切断されたストリート２３の両エッジ２３ａのそれぞれの蛇行が所定幅を超えている」との意味である。所定幅は、例えば、５μｍ以上２０μｍ以下の値であり、適宜設定される。

【0036】

続いて、量産用のウェハ２０が用意される（図６示されるＳ０５）（第１工程）。続いて、レーザ加工装置１において、支持部２によって量産用のウェハ２０が支持された状態で、撮像部４によって量産用のウェハ２０の各ストリート２３の画像データが取得される（図６示されるＳ０６）。当該画像データは、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される。続いて、レーザ加工装置１において、量産用のウェハ２０に対してグルービング加工が実施される（図６に示されるＳ０７）（第２工程）。

【0037】

具体的には、支持部２によって支持された量産用のウェハ２０の各ストリート２３にレーザ光Ｌが照射されるように、制御部５が照射部３を制御し、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、制御部５が支持部２を制御する。このとき、制御部５は、撮像部４から取得した各ストリート２３の画像データ、及び画像処理装置から取得したストリート２３に関する情報に基づいて、図５の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御する。

【0038】

レーザ加工装置１では、制御部５は、撮像部４から取得した各ストリート２３の画像データに基づいて、各ストリート２３における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の少なくとも一つの位置情報を予め生成しておき（当該位置情報は、レーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される）、図５の（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＮとなり、且つレーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。

【0039】

これにより、図５の（ｂ）に示されるように、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層（すなわち、金属構造物２６）が除去され、各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層（すなわち、絶縁膜２４及び複数の金属構造物２５）が残存させられる。

【0040】

続いて、図９に示されるように、レーザ加工装置（図示省略）において、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０にレーザ光Ｌ０が照射されることで、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０の内部に改質領域１１が形成される（図６に示されるＳ０８）（第４工程）。この量産用のウェハ２０に対する改質領域１１の形成条件（例えば、一本のライン１５に対して形成される改質領域１１の列数及び位置、各ライン１５に沿って改質領域１１を形成するためのレーザ光Ｌ０の照射条件等）が、テスト用のウェハ２０Ａに対する改質領域１１の形成条件として用いられる。

【0041】

続いて、図１０に示されるように、エキスパンド装置（図示省略）において、エキスパンドフィルム１２が拡張させられことで、各ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に形成された改質領域１１から量産用のウェハ２０の厚さ方向に亀裂が伸展し、量産用のウェハ２０が機能素子２２ａごとにチップ化される（図６に示されるＳ０９）。
［作用及び効果］

【0042】

レーザ加工装置１及びレーザ加工方法（レーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法）では、「ストリート２３を通るライン１５に沿ってウェハ２０の内部に改質領域１１が形成された場合に、改質領域１１から伸展した亀裂が、ライン１５に沿ってストリート２３に到達しない」と想定される第１領域Ｒ１では、ストリート２３の表層が除去され、「ストリート２３を通るライン１５に沿ってウェハ２０の内部に改質領域１１が形成された場合に、改質領域１１から伸展した亀裂が、ライン１５に沿ってストリート２３に到達する」と想定される第２領域Ｒ２では、ストリート２３の表層が除去されない。これにより、ウェハ２０を機能素子２２ａごとにチップ化するに際し、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２において、改質領域１１から伸展した亀裂をライン１５に沿ってストリート２３に到達させることができる。また、少なくとも第２領域Ｒ２に対応する部分に熱ダメージが生じるのを防止することができる。よって、レーザ加工装置１、及びレーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法は、ウェハ２０を機能素子２２ａごとに確実にチップ化すること、及びチップの品質の劣化を抑制することを可能にする。

【0043】

レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、制御部５が、レーザ光Ｌがストリート２３に沿って相対的に移動するように、支持部２を制御し、制御部５が、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＮとなり、且つレーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。これにより、第１領域Ｒ１では、ストリート２３の表層を確実に除去し、第２領域Ｒ２では、ストリート２３の表層を確実に残存させることができる。

【0044】

レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、撮像部４が、ストリート２３の画像データを取得し、制御部５が、ストリート２３の画像データ、及びストリート２３に関する情報に基づいて、第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御する。これにより、第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層を除去し、且つ第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層を残存させるレーザ光Ｌの照射を確実に実施することができる。

【0045】

レーザ加工方法では、テスト用のウェハ２０Ａが用いられて、ストリート２３に関する情報が取得される。これにより、ストリート２３に関する情報を容易に且つ精度良く取得することができる。

【0046】

レーザ加工方法では、量産用のウェハ２０に対してグルービング加工が実施された後に、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０の内部に改質領域１１が形成される。これにより、改質領域１１から伸展した亀裂を各ライン１５に沿ってストリート２３に到達させることで、量産用のウェハ２０を機能素子２２ａごとにチップ化することができる。
［変形例］

【0047】

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、ストリート２３に関する情報において、「ストリート２３を通るライン１５に沿ってウェハ２０の内部に改質領域１１が形成された場合に、改質領域１１から伸展した亀裂が、ライン１５に沿ってストリート２３に到達しない」とされた第１領域Ｒ１についての情報は、複数種類の第１領域Ｒ１についての情報に細分化されてもよい。その場合には、第１領域Ｒ１の種類ごとにレーザ光Ｌの照射条件が変えられてもよい。

【0048】

一例として、図１１に示されるように、ストリート２３の表層に、絶縁膜２４及び複数の金属構造物２７，２８が形成されている場合において、第１領域Ｒ１ａが金属構造物２７に対応する領域とされ、且つ第１領域Ｒ１ｂが金属構造物２８に対応する領域とされ、且つ第２領域Ｒ２が金属構造物２７，２８以外の領域とされたときに、次のように、第１領域Ｒ１ａと第１領域Ｒ１ｂとでレーザ光Ｌの照射条件が変えられてもよい。なお、各金属構造物２７は、例えば、金属パッドであり、各金属構造物２８は、例えば、金属杭である。

【0049】

まず、制御部５は、図１２の（ａ）に示されるように、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１ａ上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力が第１出力でＯＮとなり、且つレーザ光Ｌが第１領域Ｒ１ｂ上及び第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。続いて、制御部５は、図１２の（ｂ）に示されるように、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１ｂ上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力が第２出力（例えば、第１出力よりも低い出力）でＯＮとなり、且つレーザ光Ｌが第１領域Ｒ１ａ上及び第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。

【0050】

これにより、図１２の（ｃ）に示されるように、ストリート２３の第１領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂではストリート２３の表層（すなわち、金属構造物２７，２８）が除去され、ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層（すなわち、絶縁膜２４）が残存させられる。なお、レーザ光Ｌがストリート２３に沿って相対的に移動する際に、例えば、整形光学系３２に含まれる空間光変調器によって、第１領域Ｒ１ａと第１領域Ｒ１ｂとで互いに異なるようにレーザ光Ｌの位相が変調させられてもよい。その場合には、ストリート２３に対する一回のレーザ光Ｌの走査によって、ストリート２３の第１領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂにおいてストリート２３の表層（すなわち、金属構造物２７，２８）を除去することができる。

【0051】

また、ストリート２３に関する情報は、第１領域Ｒ１に到達しない亀裂の先端の位置情報を含んでいてもよい。一例として、図１３に示されるように、ストリート２３を通るライン１５に沿ってテスト用のウェハ２０Ａの内部に改質領域１１が形成された場合において、第１領域Ｒ１では、改質領域１１から伸展した亀裂１３ａ，１３ｂがライン１５に沿ってストリート２３に到達しておらず、第２領域Ｒ２では、改質領域１１から伸展した亀裂１３ｃがライン１５に沿ってストリート２３に到達しているときに、ストリート２３に関する情報は、各亀裂１３ａ，１３ｂの先端（ストリート２３側の先端）の位置情報を含んでいてもよい。これによれば、ストリート２３の表層が除去された第１領域Ｒ１において、改質領域１１から伸展した亀裂１３ａ，１３ｂが、ライン１５に沿ってストリート２３に確実に到達するように、第１領域Ｒ１にレーザ光Ｌを照射することができる。なお、各亀裂１３ａ，１３ｂの先端は、赤外撮像部によって検出されてもよい。その場合、レーザ加工装置１は、撮像部４に代えて赤外撮像部を備えていてもよいし、撮像部４と共に赤外撮像部を備えていてもよい。赤外撮像部は、対象物に対して赤外光を出射し、赤外光による対象物の像を画像データとして取得するカメラである。赤外撮像部としては、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラを用いることができる。このように、レーザ加工装置１及びレーザ加工方法では、切断後のストリート２３の少なくとも表層を撮像した画像や、赤外線を利用した透視画像を利用して、ストリート２３の各領域におけるレーザ光Ｌの照射条件（レーザＯＮ／ＯＦＦ制御、レーザパワー）をコントロールする情報を作成して、その情報に基づいてグルービング加工をコントロールする。

【0052】

また、レーザ加工装置１は、図１４に示されるように、ストリート２３の高さデータを取得する測距部６を更に備えていてもよい。その場合、制御部５は、ストリート２３の高さデータ、及びストリート２３に関する情報に基づいて、第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御してもよい。測距部６は、ストリート２３に対して測距用の光（例えば、レーザ光）を出射し、ストリート２３によって反射された測距用の光を検出することで、ストリート２３の高さデータを取得するセンサである。測距部６としては、例えば、三角測距タイプ、分光干渉タイプ、マルチカラー共焦点タイプ、単色共焦点タイプ等のレーザ変位計を用いることができる。

【0053】

レーザ加工装置１は、撮像部４に代えて測距部６を備えていてもよいし、撮像部４及び上述した赤外撮像部の少なくとも一つと共に測距部６を備えていてもよい。図１５のフローチャートを参照しつつ、図１４に示されるレーザ加工装置１を用いたレーザ加工方法について説明する。

【0054】

まず、テスト用のウェハ２０Ａが用意される（図１５示されるＳ１１）。続いて、レーザ加工装置において、各ライン１５に沿ってテスト用のウェハ２０Ａにレーザ光Ｌ０が照射されることで、各ライン１５に沿ってテスト用のウェハ２０Ａの内部に改質領域１１が形成される（図１５に示されるＳ１２）。テスト用のウェハ２０Ａに対する改質領域１１の形成条件は、量産用のウェハ２０に対する改質領域１１の形成条件と同一である。続いて、エキスパンド装置において、エキスパンドフィルム１２が拡張させられることで、各ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に形成された改質領域１１からテスト用のウェハ２０Ａの厚さ方向に亀裂が伸展し、テスト用のウェハ２０Ａが機能素子２２ａごとにチップ化される（図１５に示されるＳ１３）。

【0055】

続いて、例えばエキスパンド装置が備える撮像装置において、テスト用のウェハ２０Ａから得られた複数のチップについて、各ストリート２３の画像データが取得され、画像処理装置において、各ストリート２３の画像データに基づいて、ストリート２３に関する情報が生成される（図１５に示されるＳ１４）。以上のように、テスト用のウェハ２０Ａが用いられて、ストリート２３に関する情報が取得される（第３工程）。ストリート２３に関する情報は、図１４に示されるレーザ加工装置１の制御部５の記憶部５２によって記憶される。

【0056】

続いて、量産用のウェハ２０が用意される（図１５示されるＳ１５）（第１工程）。続いて、図１４に示されるレーザ加工装置１において、測距部６によってストリート２３の高さデータが取得されつつ、量産用のウェハ２０に対してグルービング加工が実施される（図１５に示されるＳ１６）（第２工程）。

【0057】

具体的には、支持部２によって支持された量産用のウェハ２０の各ストリート２３にレーザ光Ｌが照射されるように、制御部５が照射部３を制御し、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、制御部５が支持部２を制御する。このとき、ストリート２３において、測距部６が集光部３４に対して先行させられることで、図１６に示されるように、ストリート２３の高さデータが取得される。制御部５は、測距部６から取得したストリート２３の高さデータ、及び画像処理装置から取得したストリート２３に関する情報に基づいて、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御する。

【0058】

図１６に示されるように、絶縁膜２４の高さ、金属構造物２５の高さ、及び金属構造物２６の高さは、互いに相違している。そのため、制御部５は、測距部６から取得したストリート２３の高さデータに基づいて、ストリート２３における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の少なくとも一つの位置情報を予め取得することができる。図１４に示されるレーザ加工装置１では、制御部５は、ストリート２３における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の少なくとも一つの位置情報に基づいて、集光部３４（すなわち、レーザ光Ｌ）が第１領域Ｒ１上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＮとなり、且つ集光部３４が第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際にレーザ光Ｌの出力がＯＦＦとなるように、照射部３を制御する。これにより、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存させられる。

【0059】

続いて、レーザ加工装置において、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０にレーザ光Ｌ０が照射されることで、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０の内部に改質領域１１が形成される（図１５に示されるＳ１７）（第４工程）。この量産用のウェハ２０に対する改質領域１１の形成条件が、テスト用のウェハ２０Ａに対する改質領域１１の形成条件として用いられる。続いて、エキスパンド装置において、エキスパンドフィルム１２が拡張させられことで、各ライン１５に沿って半導体基板２１の内部に形成された改質領域１１から量産用のウェハ２０の厚さ方向に亀裂が伸展し、量産用のウェハ２０が機能素子２２ａごとにチップ化される（図１５に示されるＳ１８）。

【0060】

以上のように、図１４に示されるレーザ加工装置１では、測距部６が、ストリート２３の高さデータを取得し、制御部５が、ストリート２３の高さデータ、及びストリート２３に関する情報に基づいて、第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御する。これにより、第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層を除去し、且つ第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層を残存させるレーザ光Ｌの照射を確実に実施することができる。

【0061】

また、制御部５は、ストリート２３の画像データ、ストリート２３の高さデータ、及び第１領域Ｒ１に到達しない亀裂の先端の位置情報の少なくとも一つ、並びに、ストリート２３に関する情報に基づいて、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御してもよい。或いは、制御部５は、ストリート２３の画像データ、ストリート２３の高さデータ、及び第１領域Ｒ１に到達しない亀裂の先端の位置情報を用いずに、ストリート２３に関する情報に基づいて、各ストリート２３の第１領域Ｒ１ではストリート２３の表層が除去され、且つ各ストリート２３の第２領域Ｒ２ではストリート２３の表層が残存するように、照射部３を制御してもよい。例えば、制御部５にウェハ２０の設計データ等が入力されて、制御部５が、各ストリート２３における第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の少なくとも一つの位置情報を予め取得している場合には、ストリート２３の画像データ、及びストリート２３の高さデータを制御部５が用いる必要はない。

【0062】

また、制御部５は、ストリート２３に関する情報に基づいて、レーザ光Ｌが第１領域Ｒ１上を相対的に移動する際に第１照射条件（ストリート２３の表層が除去される照射条件）でレーザ光Ｌがストリート２３に照射され、且つレーザ光Ｌが第２領域Ｒ２上を相対的に移動する際に第２照射条件（ストリート２３の表層が残存する照射条件）でレーザ光Ｌがストリート２３に照射されるように、照射部３を制御してもよい。また、制御部５は、ストリート２３に対する複数回のレーザ光Ｌの走査によって、ストリート２３の第１領域Ｒ１においてストリート２３の表層を除去してもよい。また、制御部５は、レーザ光Ｌが各ストリート２３に沿って相対的に移動するように、支持部２のみを制御してもよいし、照射部３のみを制御してもよいし、或いは、支持部２及び照射部３の両方を制御してもよい。

【0063】

また、レーザ加工方法では、量産用のウェハ２０に対してグルービング加工が実施された後に、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０の内部に改質領域１１が形成されてもよいし、各ライン１５に沿って量産用のウェハ２０の内部に改質領域１１が形成された後に、量産用のウェハ２０に対してグルービング加工が実施されてもよい。

【符号の説明】

【0064】

１…レーザ加工装置、２…支持部、３…照射部、４…撮像部、５…制御部、６…測距部、１１…改質領域、１５…ライン、２０…ウェハ、２０Ａ…テスト用のウェハ、２２ａ…機能素子、２３…ストリート、Ｌ…レーザ光、Ｒ１，Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ…第１領域、Ｒ２…第２領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】