CN113299547A - 晶片的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的加工方法，容易地确认形成于晶片的内部的裂纹的长度。沿着分割预定线在晶片的内部形成改质层的晶片的加工方法具有如下的步骤：改质层形成步骤，从该晶片的背面侧照射第一激光束，在该晶片的内部形成改质层；观察用激光束照射步骤，将输出不超过该晶片的加工阈值的第二激光束的聚光点定位于该晶片的内部或正面，一边使该聚光点沿该晶片的厚度方向移动一边照射该第二激光束；拍摄步骤，利用拍摄单元对该第二激光束的反射光进行拍摄；以及判定步骤，根据在该拍摄步骤中拍摄到的图像，判定该晶片的加工状态，该第二激光束成形为与该第二激光束的行进方向垂直的面中的截面形状隔着该改质层不对称。

Description

晶片的加工方法
技术领域
本发明涉及晶片的加工方法，从晶片的背面侧照射激光束并将该激光束聚光在晶片的内部，形成作为对晶片进行分割的起点的改质层，使裂纹从该改质层向晶片的正面侧伸长。
背景技术
在器件芯片的制造工序中，在晶片的正面上设定相互交叉的多条分割预定线，在划分出的各区域中形成器件，沿着分割预定线对晶片进行分割。
例如，从晶片的背面侧向该晶片照射对于晶片具有透过性的波长(能够透过晶片的波长)的激光束，使该激光束沿着分割预定线聚光在晶片的内部。此时，在激光束的聚光点的附近形成作为分割起点的改质层。当裂纹从所形成的改质层向晶片的正面伸长时，晶片沿着分割预定线被分割(例如，参照专利文献1、专利文献2)。
在该加工方法中，为了形成改质层并且使裂纹从该改质层朝向晶片的正面行进，需要适当地设定晶片的深度方向上的改质层的形成位置和激光束的照射条件等加工条件。
如果加工条件等不适当，则裂纹从所形成的改质层向未预定的方向伸长等而无法适当地分割晶片，因此器件芯片的成品率降低。裂纹未从改质层以充分的长度伸长，裂纹未到达晶片的正面的情况也同样如此。
专利文献1：日本特开2005-86161号公报
专利文献2：日本特开2010-68009号公报
这里，为了确认加工条件等是否适当，即裂纹是否从形成于晶片的改质层朝向晶片的正面适当地行进，例如可以考虑利用显微镜等观察晶片的正面。但是，为了从背面侧观察被照射了激光束的晶片的正面侧，例如必须将晶片从激光加工装置取出，使晶片的上下翻转而搬入到显微镜等。因此，存在裂纹的形成状况的确认花费工时的问题。
另外，即使裂纹从改质层朝向正面伸长，在该裂纹的长度不足而裂纹未到达晶片的正面的情况下，即使利用显微镜观察晶片的正面也无法目视确认裂纹，即使使用显微镜也无法评价裂纹的长度。在该情况下，如果不分割晶片来观察切断面，则无法评价裂纹的长度。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种晶片的加工方法，即使在从形成于内部的改质层伸长的裂纹未到达晶片的正面的情况下，也能够确认晶片的加工状态。
根据本发明的一个方式，提供晶片的加工方法，沿着在正面设定有多条分割预定线的晶片的该分割预定线在该晶片的内部形成改质层，其特征在于，该晶片的加工方法包含如下的步骤：保持步骤，使该晶片的该正面与卡盘工作台相对，利用该卡盘工作台对该晶片进行保持；改质层形成步骤，一边将对于该晶片具有透过性的波长的第一激光束的聚光点定位于该晶片的内部并使激光束照射单元和该卡盘工作台在沿着该分割预定线的方向上相对地移动，一边沿着该分割预定线从该晶片的背面侧照射该第一激光束，在该晶片的内部形成该改质层；观察用激光束照射步骤，在该改质层形成步骤之后，将输出不超过该晶片的加工阈值并且对于该晶片具有透过性的波长的第二激光束的聚光点定位于该晶片的内部或该正面，一边使该聚光点沿该晶片的厚度方向移动，一边从该晶片的该背面侧照射该第二激光束；拍摄步骤，利用拍摄单元对在该观察用激光束照射步骤中照射的该第二激光束的反射光进行拍摄；以及判定步骤，根据在该拍摄步骤中拍摄到的图像，判定该晶片的加工状态，在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束成形为与该第二激光束的行进方向垂直的面中的截面形状隔着该改质层不对称。
优选的是，在该判定步骤中，在通过该拍摄步骤拍摄到的该图像中，在该反射光显现为与在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束在该背面中的被照射区域为同一形状的区域重叠的情况下，判定为在该第二激光束的该聚光点的高度位置形成有裂纹，在通过该拍摄步骤拍摄到的该图像中，在该反射光显现为与将在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束在该背面中的该被照射区域的形状反转后的形状的区域重叠的情况下，判定为在该第二激光束的该聚光点的高度位置没有形成该裂纹。
另外，优选的是，该观察用激光束照射步骤通过液浸来进行。
在本发明的一个方式的晶片的加工方法中，在实施了使第一激光束聚光于晶片的内部来形成改质层的改质层形成步骤之后，实施观察用激光束照射步骤、拍摄步骤以及判定步骤。在该观察用激光束照射步骤中照射到晶片的背面侧并在内部行进的第二激光束被晶片的正面反射。然后，在拍摄步骤中，对该第二激光束的反射光进行拍摄。
另外，在观察用激光束照射步骤中，一边使第二激光束的聚光点沿晶片的厚度方向移动，一边向晶片照射第二激光束。然后，第二激光束进入改质层与正面之间的区域。这里，当裂纹从改质层伸长时，在进入裂纹的空气层与晶片之间产生界面。该界面在两侧折射率之差较大。因此，当第二激光束到达裂纹时，该第二激光束在该界面被反射。
反射光所显现的图像中的该反射光的形状根据第二激光束是否被裂纹反射而大幅变化。例如，当一边使聚光点沿晶片的厚度方向移动一边向晶片反复照射第二激光束时，显现在图像中的反射光的形状发生变化。根据发生该变化时的该聚光点的高度，能够判定裂纹的长度等晶片的加工状态。此时，不需要使晶片从激光加工装置的卡盘工作台移动，能够在形成改质层之后不隔开间隔地判定晶片的加工状态。
因此，根据本发明的一个方式，提供晶片的加工方法，即使在从形成于内部的改质层伸长的裂纹未到达晶片的正面的情况下，也能够确认晶片的加工状态。
附图说明
图1是示意性地示出晶片的立体图。
图2是示意性地示出改质层形成步骤的剖视图。
图3的(A)是将在内部形成有改质层的晶片放大而示意性地示出的剖视图，图3的(B)是将在内部形成有改质层和裂纹的晶片放大而示意性地示出的剖视图。
图4是示意性地示出观察用激光束照射步骤的剖视图。
图5的(A)是示意性地示出照射到在内部形成有改质层的晶片上的第二激光束及其反射光的剖视图，图5的(B)是示意性地示出照射到在内部形成有改质层和裂纹的晶片上的第二激光束及其反射光的剖视图。
图6的(A)是示意性地示出晶片的背面中的被照射了第二激光束的区域的俯视图，图6的(B)是示意性地示出在反射光所显现的图像中由该反射光显现的区域的一例的俯视图，图6的(C)是在反射光所显现的图像中由该反射光显现的区域的另一例的俯视图。
图7的(A)和图7的(B)是在晶片形成有裂纹的情况下的反射光所显现的图像，图7的(C)和图7的(D)是在晶片没有形成裂纹的情况下的反射光所显现的图像。
图8是示意性地示出未到达晶片的正面的长度的裂纹从改质层伸长的晶片的剖视图。
图9的(A)是示意性地示出第二激光束被裂纹反射时的该第二激光束及其反射光的前进路线的剖视图，图9的(B)是示意性地示出第二激光束未被裂纹反射时的该第二激光束及其反射光的前进路线的剖视图。
图10是示出晶片的加工方法的各步骤的流程的流程图。
标号说明
1：晶片；1a：正面；1b：背面；3：分割预定线；5：器件；7：改质层；9：裂纹；2：激光加工装置；4：卡盘工作台；4a：保持面；6：激光束照射单元；8、20：激光振荡器；10：反射镜；22：分色镜；12、24：聚光透镜；14：第一激光束；16、30：聚光点；18：观察用激光束照射单元；26：光束成形单元；28：第二激光束；32：反射光；34：拍摄单元；36、38：图像；40：区域；42a、42b：区域；44a、44b：高度位置。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对通过本实施方式的晶片的加工方法形成改质层的晶片进行说明。图1是示意性地示出晶片1的立体图。
晶片1例如是由Si(硅)、SiC(碳化硅)、GaN(氮化镓)、GaAs(砷化镓)或其他半导体等材料、或者蓝宝石、玻璃、石英等材料构成的大致圆板状的基板等。该玻璃例如是碱玻璃、无碱玻璃、碱石灰玻璃、铅玻璃、硅硼酸玻璃、石英玻璃等。
在晶片1的正面1a上设定有相互交叉的多条分割预定线3。分割预定线3也被称为间隔道。在晶片1的正面1a上，在由分割预定线3划分出的各区域中形成有器件5。该器件5例如是IC(Integrated Circuit：集成电路)或LSI(Large-Scale Integrated circuit：大规模集成电路)等。但是，晶片1并不限定于此。晶片1的材质、形状、构造、大小等没有限制，也可以在晶片1上不形成器件5。
当沿着分割预定线3对晶片1进行分割时，形成分别搭载有器件5的各个器件芯片。在对晶片1进行分割时，例如使激光束沿着分割预定线3聚光在晶片1的内部，在晶片1的内部形成改质层，并且形成从该改质层朝向晶片1的正面1a沿着厚度方向伸长的裂纹。
接着，使用图2等对实施本实施方式的晶片1的加工方法的激光加工装置2进行说明。图2是示意性地示出使用激光加工装置2在晶片1形成改质层的情形的剖视图。激光加工装置2具有：卡盘工作台4，其对晶片1进行保持；以及激光束照射单元6，其向卡盘工作台4所保持的晶片1照射激光束。
卡盘工作台4在上表面侧具有多孔质部件(未图示)。多孔质部件的上表面成为对晶片1进行保持的保持面4a。卡盘工作台4能够绕与保持面4a垂直的轴进行旋转。卡盘工作台4具有与多孔质部件连接的吸引源(未图示)。
在利用激光加工装置2对晶片1进行加工时，使正面1a与保持面4a相对而将晶片1载置在保持面4a上，接着，使由吸引源产生的负压通过多孔质部件作用于晶片1。在该情况下，晶片1以背面1b侧向上方露出的状态被卡盘工作台4吸引保持。晶片1被从露出的背面1b侧照射激光束而被激光加工。
在将晶片1保持于卡盘工作台4时，也可以预先形成将环状的框架、外周粘贴于该环状框架的粘接带以及晶片1一体化而成的框架单元。在形成框架单元时，使晶片1的正面1a侧粘贴于在该环状框架的开口处露出的粘接带的粘接面上。在该情况下，在使卡盘工作台4保持框架单元时，将晶片1隔着该粘接带载置在保持面4a上。
卡盘工作台4和激光束照射单元6能够沿与保持面4a平行的方向相对地移动。例如，卡盘工作台4能够沿设定为与保持面4a平行的方向的加工进给方向(X轴方向)移动，激光束照射单元6能够沿与保持面4a平行且与该加工进给方向垂直的分度进给方向(Y轴方向)移动。
图2示意性地示出能够向卡盘工作台4所保持的晶片1照射激光束的激光束照射单元6的最简单的结构例。激光束照射单元6具有振荡出激光的激光振荡器8、反射镜10以及聚光透镜12。
激光振荡器8具有射出对于晶片1具有透过性的波长(透过晶片1的波长)的第一激光束14的功能。例如，第一激光束14使用以Nd：YAG等为介质而振荡的波长1099nm的激光。但是，激光振荡器8和第一激光束14并不限定于此，可根据晶片1的材质等进行选择。
在晶片1的内部形成改质层时，例如第一激光束14的输出为2W～3W左右。但是，第一激光束14的输出并不限定于此，只要是能够在晶片1的内部形成改质层的输出即可。从激光振荡器8射出的第一激光束14被反射镜10向规定的方向反射，经过聚光透镜12而照射到卡盘工作台4所保持的晶片1上。
聚光透镜12具有使第一激光束14聚光在卡盘工作台4所保持的晶片1的内部的规定的高度位置的功能。聚光透镜12例如能够沿着高度方向移动，能够改变聚光点16的高度位置。第一激光束14的聚光点16被定位于晶片1的内部的规定的高度位置。
如图2所示，当使激光束照射单元6和卡盘工作台4沿着加工进给方向相对地移动并且使第一激光束14聚光在晶片1的内部时，在晶片1的内部形成改质层7。这里，当适当地设定了第一激光束14的照射条件和加工进给速度等加工条件时，如图3的(B)所示，形成从改质层7向晶片1的正面1a伸长的裂纹9，从而能够容易且适当地分割晶片1。
但是，如果加工条件等不适当，则如图3的(A)所示，裂纹9不会从所形成的改质层7适当地伸长，或者裂纹9向未预定的方向伸长。或者，即使形成裂纹9，长度也不充分，裂纹9不会到达正面1a。在这些情况下，由于无法适当地分割晶片1，因此器件芯片的成品率降低。
这里，为了确认加工条件等是否适当，即裂纹9是否从改质层7朝向晶片1的正面1a适当地行进，例如可以考虑利用显微镜等观察晶片1的正面1a。
但是，为了观察从背面1b侧照射了第一激光束14的晶片1的正面1a侧，例如必须将晶片1从激光加工装置2取出，使晶片1的上下翻转而搬入到显微镜等。因此，存在确认裂纹9的有无等加工状态花费工时的问题。
而且，即使从改质层7伸长的裂纹9形成于晶片1的内部，在裂纹9的长度不充分而使裂纹9未到达正面1a的情况下，即使利用显微镜等观察晶片1的正面1a，也无法目视确认裂纹9。因此，在想要检测裂纹9的长度的情况下，必须分割晶片1来观察切断面。
因此，在本实施方式的晶片的加工方法中，通过在激光加工装置2中确认晶片1的加工状态来减少确认的工时。接着，对用于加工状态的确认的结构进行说明。
如图4所示，激光加工装置2具有观察用激光束照射单元18。观察用激光束照射单元18具有向形成有改质层7的晶片1照射作为观察用的激光束的第二激光束28的功能。图4示意性地示出能够向卡盘工作台4所保持的晶片1照射第二激光束28的观察用激光束照射单元18的最简单的结构例。
观察用激光束照射单元18具有激光振荡器20、分色镜22、聚光透镜24以及将第二激光束28的形状成形为特定的形状的光束成形单元26。激光振荡器20能够射出不超过能够在晶片1的内部形成改质层的加工阈值的输出的第二激光束28。
激光振荡器20例如射出不超过加工阈值的0.2W左右的输出的第二激光束28。但是，第二激光束28的输出并不限定于此。由于加工阈值根据晶片1的材质而不同，因此第二激光束28的输出根据所加工的晶片1的材质来适当确认，以使第二激光束28的输出不超过加工阈值。
优选的是，第二激光束28的输出被设定在第一激光束14的输出的十分之一至千分之一之间。更优选的是，第二激光束28的输出被设定为第一激光束14的三十分之一左右。
分色镜22具有将第二激光束28向规定的方向反射的功能。另外，如后所述，分色镜22具有在第二激光束28在晶片1的正面1a侧反射后，在其反射光32到达分色镜22时使该反射光透过的功能。
聚光透镜24具有使第二激光束28聚光在卡盘工作台4所保持的晶片1的内部或正面1a上的功能。聚光透镜24例如能够沿着高度方向移动，能够改变聚光点30的高度位置。
另外，观察用激光束照射单元18也可以向卡盘工作台4所保持的晶片1照射超过晶片1的加工阈值的输出的第一激光束14。即，观察用激光束照射单元18也可以作为图2中说明的激光束照射单元6而发挥功能。在该情况下，能够省略激光束照射单元6，从而简化激光加工装置2的结构。因此，第一激光束14和第二激光束28的光源也可以相同。
另一方面，在激光加工装置2具有激光束照射单元6和观察用激光束照射单元18这两者的情况下，当还具有一个卡盘工作台时，能够高效地对晶片1进行加工。例如，能够在向一个晶片1照射第二激光束28的同时向另一个晶片1照射第一激光束14。
观察用激光束照射单元18所具有的光束成形单元26具有将从激光振荡器20射出的第二激光束28的形状成形为特定的形状的功能。光束成形单元26例如是具有与该特定的形状对应的形状的透过窗(未图示)和在该透过窗的周围遮蔽该第二激光束28的遮蔽部(未图示)的板状部件。该透过窗形成为贯穿光束成形单元26。
光束成形单元26以使透过窗的贯穿方向与第二激光束28的行进方向一致的方式调整方向，并且被组入于观察用激光束照射单元18。在第二激光束28到达光束成形单元26时，一部分通过该透过窗，剩余部分被遮蔽部遮蔽，从而将第二激光束28成形为特定的形状。
或者，也可以在观察用激光束照射单元18中组入DOE(衍射光学元件)作为光束成形单元26。在该情况下，该DOE被设计并制造成能够将第二激光束28成形为规定的形状。此外，也可以在观察用激光束照射单元18中组入包含LCOS(Liquid crystal on silicon：硅上液晶)元件的空间光调制器作为光束成形单元26。
在本实施方式的晶片的加工方法中，第二激光束28被成形为在照射到晶片1的背面1b时与第二激光束28的行进方向垂直的面中的截面形状(例如背面1b中的被照射区域)隔着改质层7不对称。例如，第二激光束28的截面形状是位于以改质层7为界而被隔开的两个区域中的一侧的半圆形。
第二激光束28从背面1b侧照射到晶片1，并在晶片1的内部行进。然后，到达晶片1的正面1a的第二激光束28被晶片1的正面1a反射。然后，第二激光束28的反射光32在晶片1的内部向相反方向行进，从背面1b向晶片1的外部行进。
第二激光束28的反射光32经过聚光透镜24而被转换为平行光，并透过分色镜22。而且，在透过分色镜22的反射光32的前进路线上配设有对该反射光32进行拍摄的拍摄单元34。拍摄单元34例如具有CMOS传感器或者CCD传感器等图像传感器。
拍摄单元34对反射光32进行拍摄，形成由反射光32显现的图像。如后所述，根据拍摄单元34对反射光32进行拍摄而形成的图像来实施裂纹9是否从形成在晶片1的内部的改质层7向正面1a适当地伸长的判定。
接着，对本实施方式的晶片的加工方法进行说明。该晶片的加工方法例如在激光加工装置2中实施。在该晶片的加工方法中，沿着在正面1a上设定有多条分割预定线3的晶片1的该分割预定线3，在该晶片1的内部形成改质层7。图10示出对该晶片的加工方法的各步骤的流程进行说明的流程图。以下，对各步骤进行详细叙述。
首先，实施如下的保持步骤S10：将晶片1搬入到激光加工装置2，使晶片1的正面1a与卡盘工作台4相对，利用卡盘工作台4对晶片1进行保持。
在保持步骤S10中，以使晶片1的背面1b侧向上方露出的方式使晶片1的正面1a侧与卡盘工作台4的保持面4a相对而将晶片1载置在卡盘工作台4上。然后，当使卡盘工作台4的吸引源进行动作而对晶片1作用负压时，晶片1被卡盘工作台4吸引保持。图2示意性地示出卡盘工作台4所吸引保持的晶片1的剖视图。
另外，在实施保持步骤S10之前，也可以实施预先在晶片1的正面1a上粘贴粘接带等保护部件的保护部件配设步骤。在该情况下，在保持步骤S10中，将晶片1隔着该保护部件而保持于卡盘工作台4。
接着，实施如下的改质层形成步骤S20：沿着分割预定线3从晶片1的背面1b侧照射第一激光束14，在晶片1的内部形成改质层7。第一激光束14是对于晶片1具有透过性的波长(能够透过晶片1的波长)的激光束。图2是示意性地示出改质层形成步骤S20的剖视图。
在改质层形成步骤S20中，首先，使卡盘工作台4和激光束照射单元6相对地移动，将晶片1的一条分割预定线3的一端定位于激光束照射单元6的下方。同时，使卡盘工作台4进行旋转而使晶片1的分割预定线3与加工进给方向一致。然后，将第一激光束14的聚光点16定位于晶片1的内部的规定的高度位置。
然后，一边使卡盘工作台4和激光束照射单元6沿加工进给方向相对地移动，一边向晶片1照射第一激光束14。当在适于晶片1的加工的条件下向晶片1照射第一激光束14时，在晶片1的内部形成沿着分割预定线3的改质层7，并且形成从该改质层7向晶片1的正面1a伸长的裂纹9(参照图3的(B)等)。
在沿着晶片1的一条分割预定线3形成改质层7之后，使卡盘工作台4和激光束照射单元6沿分度进给方向移动，沿着其他分割预定线3同样地在晶片1的内部形成改质层7。
在沿着沿一个方向的所有分割预定线3形成改质层7之后，使卡盘工作台4进行旋转，同样地沿着沿其他方向的分割预定线3形成改质层7。当沿着晶片1的所有分割预定线3照射了第一激光束14时，改质层形成步骤S20完成。另外，在各分割预定线3中，也可以改变聚光点16的高度来照射两次以上第一激光束14，形成相互重叠的多个改质层7。
当从背面1b侧对沿着分割预定线3在内部形成有改质层7和从改质层7伸长的裂纹9的晶片1进行磨削而使晶片1薄化并将改质层7等去除时，晶片1被分割而得到各个器件芯片。但是，如果裂纹9没有适当地向晶片1的正面1a伸长，则无法适当地分割晶片1，存在所形成的器件芯片的品质不满足基准要求的情况或器件芯片产生损伤的情况，器件芯片的成品率降低。
图3的(A)是将在内部形成有改质层7且未形成裂纹9的晶片1放大而示意性地示出的剖视图。另外，图3的(B)是将在内部形成有改质层7和从改质层7到达正面1a的裂纹9的晶片1放大而示意性地示出的剖视图。如图3的(B)所示，当裂纹9到达正面1a时，在利用显微镜观察晶片1的正面1a时，能够目视确认裂纹9。另一方面，当没有形成裂纹9时，无法在正面1a上目视确认裂纹9。
因此，在晶片1形成改质层7之后，为了确认有无裂纹9，可以考虑利用显微镜观察晶片1的正面1a侧。但是，为了利用显微镜观察正面1a，必须将晶片1从卡盘工作台4搬出并移动到显微镜上。另外，在裂纹9未到达正面1a的情况下，即使使用显微镜也无法确认裂纹9。
因此，在本实施方式的晶片的加工方法中，为了判定晶片1的加工状态，实施观察用激光束照射步骤S30、拍摄步骤S40以及判定步骤S50。
接着，对在改质层形成步骤S20之后实施的观察用激光束照射步骤S30进行说明。在观察用激光束照射步骤S30中，从观察用激光束照射单元18向卡盘工作台4所保持的晶片1照射第二激光束28作为观察用激光束。第二激光束28是不超过晶片1的加工阈值的输出，并且是对于晶片1具有透过性的波长(能够透过晶片1的波长)的激光束。
图4是示意性地示出观察用激光束照射步骤S30的侧视图。在从背面1b侧向在内部形成有改质层7的晶片1照射第二激光束28时，预先将聚光点30定位于晶片1的内部或正面1a。优选的是，聚光点30被定位于晶片1的正面1a的与改质层7重叠的位置。
从激光振荡器20射出的第二激光束28到达光束成形单元26，由光束成形单元26成形为规定的形状。然后，第二激光束28被分色镜22反射而朝向卡盘工作台4行进。然后，第二激光束28在透过聚光透镜24之后，照射到晶片1的背面1b并在晶片1的内部行进，从而聚光于聚光点30。
在晶片1的内部行进的第二激光束28被晶片1的正面1a反射。然后，第二激光束28的反射光32在晶片1的内部行进，经过晶片1的背面1b而向外部行进。然后，反射光32透过聚光透镜24和分色镜22而到达拍摄单元34。
图6的(A)是示意性地示出照射到晶片1的第二激光束28的截面形状的一例的俯视图。具体而言，图6的(A)示出了晶片1的背面1b中的被照射了第二激光束28的区域40，在区域40中标有阴影线。此外，为了便于说明，在图6的(A)中显示了示意性地示出沿着分割预定线3形成于晶片1的内部的改质层7的平面位置的虚线和示意性地示出聚光点30的平面位置的点。
如图6的(A)所示，第二激光束28的截面形状例如是半圆形状。如图6的(A)所示，第二激光束28预先通过光束成形单元26成形为与行进方向垂直的面(例如晶片1的背面1b)中的截面形状隔着改质层7不对称。
这里，对在定位于晶片1的正面1a的聚光点30反射的第二激光束28的反射光32的路径进行详细叙述。图5的(A)是示意性地示出在没有形成从改质层7向晶片1的正面1a伸长的裂纹9的情况下的第二激光束28和反射光32的行进路径的剖视图。图5的(B)是示意性地示出在形成有从改质层7伸长的裂纹9的情况下的第二激光束28和反射光32的路径的剖视图。
另外，图5的(A)所示的剖视图和图5的(B)所示的剖视图是用于说明裂纹9的有无对反射光32造成的影响的图。在图5的(A)所示的剖视图和图5的(B)所示的剖视图中，为了便于说明，强调了晶片1、改质层7、分割预定线3以及裂纹9等的相对的位置关系和第二激光束28、反射光32行进的角度等特征。
如图5的(A)和图5的(B)所示，照射到晶片1的背面1b侧的第二激光束28被聚光于聚光点30。然后，第二激光束28被晶片1的正面1a反射，反射光32在晶片1的内部行进而到达晶片1的背面1b。
如果在晶片1的内部没有形成从改质层7到达晶片1的正面1a的裂纹9，则第二激光束28通过改质层7的下方的区域而行进。如图5的(A)所示，第二激光束28(入射光)和反射光32成为隔着改质层7反转的状态。
与此相对，在晶片1的内部形成有从改质层7到达晶片1的正面1a的裂纹9的情况下，第二激光束28在改质层7的下方到达裂纹9，受到裂纹9的影响。
在裂纹9到达晶片1的正面1a的情况下，由于晶片1被裂纹9稍微断开，因此在进入裂纹9的空气层与晶片1之间形成界面。由于光在两侧的折射率之差较大的该界面被反射，因此与第二激光束28被正面1a反射的情况相同，到达裂纹9的第二激光束28被该裂纹9反射。
在该情况下，如图5的(B)所示，反射光32在与第二激光束28(入射光)所透射的晶片1的内部的区域相同的区域中逆行而到达晶片1的正面1a。
此外，在观察用激光束照射步骤S30中，变更聚光透镜24的高度等，使聚光点30沿该晶片的厚度方向(Z轴方向)移动。然后，一边使聚光点30移动一边依次向晶片1的背面1b侧照射第二激光束28。
在本实施方式的晶片的加工方法中，接着，实施如下的拍摄步骤S40：利用拍摄单元34对在观察用激光束照射步骤S30中照射在晶片1上的第二激光束28的反射光32进行拍摄。在拍摄步骤S40中，对反射光32进行拍摄而形成由该反射光32显现的图像。
图6的(C)是示意性地示出在没有形成从改质层7至正面1a的裂纹9的情况下，在由拍摄单元34拍摄而形成的图像38中由反射光32显现的区域42b的俯视图。在没有形成裂纹9的情况下，如图5的(A)所示，第二激光束28(入射光)和反射光32成为隔着改质层7反转的状态。
因此，显现在图像38中的第二激光束28的反射光32的形状成为将第二激光束28的截面形状反转后那样的形状。在第二激光束28的截面形状为半圆形状的情况下，如图6的(C)所示，反射光32所显现的区域42b成为使该半圆形状反转的形状。
另外，图6的(B)是示意性地示出在裂纹9从改质层7向正面1a伸长的情况下，在由拍摄单元34拍摄而形成的图像36中由反射光32显现的区域42a的俯视图。在裂纹9从改质层7向正面1a伸长的情况下，如图5的(B)所示，第二激光束28(入射光)与反射光32的路径重叠。因此，在第二激光束28的截面形状为半圆形状的情况下，如图6的(B)所示，反射光32所显现的区域42a成为与该半圆形状相同的形状。
这样，显现在通过拍摄步骤S40对反射光32进行拍摄而形成的图像36、38中的反射光32的形状等根据裂纹9的有无而发生变化。因此，能够根据图像36、38来判定在晶片1的内部是否形成有从改质层7至正面1a的裂纹9。
图7的(A)和图7的(B)是示出在晶片1形成有裂纹9的情况下拍摄单元34所拍摄的图像的一例的照片。另外，图7的(C)和图7的(D)是示出在晶片1未形成裂纹9的情况下拍摄单元34所拍摄的图像的一例的照片。
在各照片中用白色显现第二激光束28被晶片1的正面1a反射的反射光32。而且，由于图像中的反射光32所显现的形状和位置根据是否在晶片1形成有裂纹9而发生变化，因此可以理解显现在各照片中的反射光32的形状和位置能够成为判定以裂纹9的有无或裂纹9的长度等为代表的晶片1的加工状态的基准。
另外，从各照片可知，在反射光32所显现的区域中，并不限于反射光32以均匀的强度显现。即，不局限于反射光32在图6的(B)所示的区域42a的整个区域中或者在图6的(C)所示的区域42b的整个区域中均匀地分布。由于光学现象等引起的各种原因，反射光32呈条纹状或点状显现在图像中，但即使在反射光32不均匀地显现在图像中的情况下，也能够充分地判定晶片1的加工状态。
在本实施方式的晶片的加工方法中，实施如下的判定步骤S50：根据通过拍摄步骤S40拍摄到的图像来判定晶片1的加工状态。这里，加工状态是指例如通过照射第一激光束14而进行加工的晶片1的状态，包含加工的结果。例如，加工的结果是指有无从改质层7至正面1a的裂纹9、改质层7所形成的高度位置以及有无改质层7的蜿蜒等。
另外，在晶片1的加工状态中，还包含有从改质层7伸长的裂纹9未到达正面1a的情况下的该裂纹9的长度。图8是示意性地示出实施改质层形成步骤S20而在内部形成有改质层7的晶片1的剖视图。图8示出在改质层形成步骤S20中与改质层7一起形成从该改质层7朝向正面1a伸长的裂纹9，但裂纹9未到达正面1a时的晶片1的剖视图。
在本实施方式的晶片的加工方法的判定步骤S50中，判定包括裂纹9的长度在内的晶片1的加工状态。以下，对在判定步骤S50中实施的判定的详细情况进行说明。在判定步骤S50中，根据显现在通过拍摄步骤S40拍摄到的图像中的反射光32的位置和形状来判定晶片1的加工状态。
图8示出在观察用激光束照射步骤S30中在晶片1的背面1b被照射了第二激光束28时聚光点30所处的高度位置44a、44b。分为聚光点30被定位于比裂纹9的最低点高的高度位置44a的情况和被定位于比该最低点低的高度位置44b的情况进行说明。
图9的(A)是示意性地示出在观察用激光束照射步骤S30中聚光点被定位于高度位置44a的情况下的第二激光束28的行进路径的剖视图。照射到晶片1的背面1b的第二激光束28朝向定位于高度位置44a的聚光点聚光。裂纹9伸长到该高度位置44a，第二激光束28到达该裂纹9，并被该裂纹9反射。
被裂纹9反射的第二激光束28在晶片1的内部进一步向下方行进而到达正面1a，并被该正面1a反射。然后，第二激光束28的反射光32在晶片1中向上方行进而从背面1b向外部行进。此时，在从晶片1的背面1b侧观察时，反射光32属于被改质层7隔开的两个区域中的第二激光束28所属的一侧。
因此，当在拍摄步骤S40中利用拍摄单元34拍摄反射光32时，在所形成的图像中，与在图6的(B)中示意性地示出的图像36相同，反射光32显现为与第二激光束28的截面形状为同一形状的区域42a重叠。
与此相对，图9的(B)是示意性地示出在观察用激光束照射步骤S30中聚光点被定位于高度位置44b的情况下的第二激光束28的行进路径的剖视图。照射到晶片1的背面1b的第二激光束28朝向定位于高度位置44b的聚光点聚光。裂纹9不伸长到该高度位置44b，第二激光束28不被该裂纹9反射。
因此，通过了定位于高度位置44b的聚光点的第二激光束28在晶片1的内部进一步向下方行进而到达正面1a，并被该正面1a反射。然后，第二激光束28的反射光32在晶片1中向上方行进而从背面1b向外部行进。此时，在从晶片1的背面1b侧观察时，反射光32属于被改质层7隔开的两个区域中的与第二激光束28所属的一侧相反的一侧。
因此，当在拍摄步骤S40中利用拍摄单元34拍摄反射光32时，在所形成的图像中，与在图6的(C)中示意性地示出的图像38相同，反射光32显现为与将第二激光束28的截面形状反转后的形状的区域42b重叠。
这样，显现在拍摄单元34所拍摄的图像中的反射光32的形状和位置根据第二激光束28是否被裂纹9反射而发生较大变化。因此，能够根据显现在图像中的反射光32的形状和位置来判定第二激光束28是否被裂纹9反射。
然后，在判定步骤S50中，在反射光32所显现的图像中，判别反射光32相对于改质层7是否显现在与第二激光束28(入射光)相同的一侧(S51)。然后，在反射光32显现在与入射光相同的一侧的情况下，判定为裂纹9伸长到聚光点30所处的深度(S52)。另一方面，在反射光32未显现在与入射光相同的一侧的情况下(即显现在相反侧的情况下)，判定为裂纹9未伸长到聚光点30所处的深度(S53)。
换言之，在通过拍摄步骤S40拍摄到的图像中，在反射光32显现为与第二激光束28在背面1b中的被照射区域为同一形状的区域重叠的情况下，判定为在聚光点30的高度位置形成有裂纹9。另一方面，在该图像中，在反射光32显现为与将第二激光束28在背面1b中的被照射区域的形状反转后的形状的区域重叠的情况下，判定为在第二激光束28的聚光点30的高度位置没有形成裂纹9。
此外，当一边使聚光点30沿晶片1的厚度方向移动一边向晶片1的背面1b重复照射第二激光束28时，在聚光点30成为特定的高度时，显现在拍摄单元34所拍摄的图像中的反射光32的形状和位置发生变化。而且，在显现于图像的反射光32的形状等发生变化的时刻，聚光点30所处的该特定的高度成为裂纹9的下端的高度位置。当判明裂纹9的下端的高度位置时，能够计算裂纹9的长度。
这里，在第二激光束28聚光于裂纹9的下端的附近的情况下，在反射光32所显现的图像中，有时会显现被裂纹9反射的光和未被裂纹9反射而行进的光这两者。或者，有时光被漫反射而在图像中不显现特定的光。无论如何，都能够根据显现在图像中的反射光32的形状等的变化来判别裂纹9的下端的高度位置。
此外，有时形成于晶片1的内部的裂纹9在中途中断。在本实施方式的晶片的加工方法中，即使在第二激光束28聚光于裂纹9的中断位置的情况下，也能够在反射光32所显现的图像中认识到变化。即，也能够判别裂纹9被中断的部分的晶片1的高度位置。
如果能够导出裂纹9的下端的高度位置等，则能够调整第一激光束14对晶片1的加工条件，以使与改质层7一起形成的裂纹9到达正面1a。
另外，显现在通过拍摄步骤S40得到的图像中的反射光32的形状和位置并不限定于此。例如，根据激光束照射单元18所具有的光学***和拍摄单元34的配设位置，也可以认为在第二激光束28未被裂纹9反射的情况下，显现在图像中的反射光32不会成为使入射光的截面形状反转后的形状。例如，也可以认为在第二激光束28被裂纹9反射的情况下，显现在图像中的反射光32成为使入射光的截面形状反转后的形状。
裂纹9对第二激光束28的反射的有无对显现在图像中的反射光32的位置和形状造成的影响按照每个***而不同。因此，在想要根据在拍摄步骤S40中取得的图像来判定从改质层7延伸的裂纹9的长度的情况下，优选事先对该影响进行验证。
例如，准备形成有长度已知的裂纹9的晶片1，一边使聚光点30的高度位置发生变化一边向晶片1照射第二激光束28，拍摄反射光32而得到图像。然后，优选评价裂纹9的长度与显现在图像中的反射光32的形状和位置的关系，并生成用于根据图像来判定裂纹9的长度的基准。
如以上说明的那样，在本实施方式的晶片的加工方法中，即使在从形成于内部的改质层7伸长的裂纹9未到达晶片1的正面1a的情况下，也能够确认晶片1的加工状态。此时，不需要使晶片1从激光加工装置2的卡盘工作台4移动，能够在原地容易地判定裂纹9的长度。即，能够容易地确认晶片1的加工状态。
另外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中，主要对从背面1b侧向晶片1照射第一激光束14和第二激光束28的情况进行了说明，但本发明的一个方式并不限定于此。例如，也可以向晶片1的正面1a侧照射第一激光束14和第二激光束28。另外，也可以对未形成器件5的晶片1进行激光加工而在晶片1的内部形成改质层7。
另外，在上述实施方式中，以第二激光束28的截面形状为半圆形状的情况为例进行了说明，但该截面形状并不限定于此。例如，该截面形状也可以为三角形、四边形、其他多边形。即，只要功率的分布隔着沿着分割预定线3的轴线(例如改质层7)不对称即可。
另外，照射到晶片1的第二激光束28由于球面像差的影响而无法精密地聚光于聚光点16，其结果为，有时在拍摄步骤S40中得到的图像中无法鲜明地显现反射光32。因此，也可以在聚光透镜24上安装缓和球面像差的影响的校正环。而且，在该情况下，例如选择使用与晶片1的厚度和材质对应的适当性能的校正环。
或者，在观察用激光束照射单元18中使用LCOS元件等空间光调制器的情况下，也可以形成被校正了球面像差的第二激光束28并照射到晶片1的背面1b。
此外，也可以通过液浸来实施观察用激光束照射步骤S30。当通过图4所示的观察用激光束照射步骤S30对该情况进行说明时，利用液体充满聚光透镜24与晶片1的背面1b之间的空间。该液体例如能够使用被称为浸油的液体、甘油或者纯水。
在通过液浸来实施观察用激光束照射步骤S30的情况下，能够增大作为物镜发挥功能的聚光透镜24的数值孔径。因此，能够提高由拍摄单元34拍摄的反射光32所显现的图像的分辨率，从而能够更详细地分析晶片1的加工状态。
上述实施方式的构造、方法等能够在不脱离本发明的目的的范围内进行适当变更来实施。

Claims (3)

1.一种晶片的加工方法，沿着在正面设定有多条分割预定线的晶片的该分割预定线在该晶片的内部形成改质层，其特征在于，
该晶片的加工方法包含如下的步骤：
保持步骤，使该晶片的该正面与卡盘工作台相对，利用该卡盘工作台对该晶片进行保持；
改质层形成步骤，一边将对于该晶片具有透过性的波长的第一激光束的聚光点定位于该晶片的内部并使激光束照射单元和该卡盘工作台在沿着该分割预定线的方向上相对地移动，一边沿着该分割预定线从该晶片的背面侧照射该第一激光束，在该晶片的内部形成该改质层；
观察用激光束照射步骤，在该改质层形成步骤之后，将输出不超过该晶片的加工阈值并且对于该晶片具有透过性的波长的第二激光束的聚光点定位于该晶片的内部或该正面，一边使该聚光点沿该晶片的厚度方向移动，一边从该晶片的该背面侧照射该第二激光束；
拍摄步骤，利用拍摄单元对在该观察用激光束照射步骤中照射的该第二激光束的反射光进行拍摄；以及
判定步骤，根据在该拍摄步骤中拍摄到的图像，判定该晶片的加工状态，
在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束成形为与该第二激光束的行进方向垂直的面中的截面形状隔着该改质层不对称。
2.根据权利要求1所述的晶片的加工方法，其特征在于，
在该判定步骤中，
在通过该拍摄步骤拍摄到的该图像中，在该反射光显现为与跟在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束在该背面中的被照射区域为同一形状的区域重叠的情况下，判定为在该第二激光束的该聚光点的高度位置形成有裂纹，
在通过该拍摄步骤拍摄到的该图像中，在该反射光显现为与将在该观察用激光束照射步骤中照射在该晶片上的该第二激光束在该背面中的该被照射区域的形状反转后的形状的区域重叠的情况下，判定为在该第二激光束的该聚光点的高度位置没有形成该裂纹。
3.根据权利要求1或2所述的晶片的加工方法，其特征在于，
该观察用激光束照射步骤通过液浸来进行。
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