特許 7488682 レーザ加工装置及び検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及び検査方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/073 20060101AFI20240515BHJP

   B23K 26/53 20140101ALI20240515BHJP

   B23K 26/00 20140101ALI20240515BHJP

   B23K 26/066 20140101ALI20240515BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

B23K26/073

B23K26/53

B23K26/00 Q

B23K26/066

H01L21/78 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020066502

(22)【出願日】2020-04-02

(65)【公開番号】P2021159976

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2023-04-03

(73)【特許権者】

【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

(74)【代理人】

【識別番号】100183438

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 泰史

(72)【発明者】

【氏名】近藤 裕太

(72)【発明者】

【氏名】荻原 孝文

【審査官】山下 浩平

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１７３５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６８３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６３９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００ － ２６／７０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
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し、
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、レーザ加工装置。

【請求項2】

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、
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し、
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し、
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、レーザ加工装置。

【請求項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１又は２記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

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１～３のいずれか一項記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

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、を含み、
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し、
導出した前記スリット幅が、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する、検査方法。

【請求項6】

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、を含み、
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し、
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し、
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、検査方法。

【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検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－６４７４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

本発明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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、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。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実行形態のレーザ加工装置の構成図である。

【図2】一実行形態のウエハの平面図である。

【図3】図２に示されるウエハの一部分の断面図である。

【図4】図１に示されるレーザ照射ユニットの構成図である。

【図5】図１に示される検査用撮像ユニットの構成図である。

【図6】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7】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8】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9】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10】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11】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12】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13】ビーム幅の調整について説明する図である。

【図14】ビーム幅の調整について説明する図である。

【図15】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。

【図16】スリット幅導出処理の手順を示す図である。

【図17】スリット幅導出処理の手順を示す図である。

【図18】レーザ入射位置ずれについて説明する図である。

【図19】ビーム幅調整処理のフローチャートである。

【図20】スリット幅導出処理に係る画面イメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

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］

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

［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。

【0030】

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。

【0031】

［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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

［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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

［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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

［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）。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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）。

【0045】

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）。

【0046】

［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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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Ｗ_ｔ０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Ｗ_ｔ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。

【0050】

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Ｗ_ｔ０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Ｗ_ｔ０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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【数1】

【0058】

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ＳＬＩＴ_street＝７２μｍと導出される。

【0059】

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ＳＬＩＴ_street＝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Ｘ_ｔを計算する。距離Ｘ_ｔ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ＳＬＩＴ_street＝７２μｍを代入することにより、距離Ｘ_ｔ＝８μｍと導出される。

【数2】

【0060】

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Ｘ_ｔ＝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Ｘ_ｔ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ＳＬＩＴ_street＝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ＳＬＩＴ_street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Ｘ_ｔ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ＳＬＩＴ_street＝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ＳＬＩＴ_street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。

【0061】

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。

【数3】

【0062】

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ＳＬＩＴ_street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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【符号の説明】

【0083】

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）。

【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】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】