JP7446672B2 - ウエーハの加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ウエーハの裏面側からレーザービームを照射し該レーザービームをウエーハの内部に集光してウエーハを分割する起点となる改質層を形成し、該改質層からウエーハの表面側にクラックを伸長させるウエーハの加工方法に関する。
デバイスチップの製造工程では、ウエーハの表面に互いに交差する複数の分割予定ラインを設定し、区画された各領域にデバイスを形成し、ウエーハを分割予定ラインに沿って分割する。
例えば、ウエーハに対して透過性を有する波長（ウエーハを透過できる波長）のレーザービームをウエーハの裏面側から該ウエーハに照射し、分割予定ラインに沿ってウエーハの内部に集光させる。このとき、レーザービームの集光点の近傍に分割の起点となる改質層が形成される。形成された改質層からウエーハの表面にクラックが伸長すると、ウエーハが分割予定ラインに沿って分割される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
この加工方法では、改質層を形成するとともに該改質層からウエーハの表面に向けてクラックが進行するように、ウエーハの深さ方向における改質層の形成位置やレーザービームの照射条件等の加工条件を適切に設定する必要がある。
加工条件等が適切でなければ、形成された改質層からクラックが適切に伸長せず、または、予定していない方向にクラックが伸長する等してウエーハを適切に分割できないため、デバイスチップの歩留まりが低下する。また、光学系の光軸にずれが生じていると、所定の位置に改質層が形成されず、やはりウエーハを適切に分割できない。
特開２００５－８６１６１号公報 特開２０１０－６８００９号公報
ここで、加工条件等が適切で予定された通りに改質層が形成され、該改質層からウエーハの表面へ向けてクラックが適切に進行しているか否かを確認するには、例えば、ウエーハの表面を顕微鏡等で観察することが考えられる。しかし、裏面側からレーザービームが照射されたウエーハの表面側を観察するには、例えば、ウエーハをレーザー加工装置から取り出し、ウエーハの上下を反転させて顕微鏡等に搬入しなければならない。そのため、ウエーハの加工状態の確認に工数がかかり問題となっていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ウエーハが適切に加工されたか否かを容易に確認できるウエーハの加工方法を提供することである。
本発明の一態様によると、表面に複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの該分割予定ラインに沿って該ウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法であって、該ウエーハの該表面をチャックテーブルに対面させ、該チャックテーブルで該ウエーハを保持する保持ステップと、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第一のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部に位置付けてレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと、を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第一のレーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウエーハの裏面側から照射し、該ウエーハの内部に該改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後に、該ウエーハの加工閾値を超えない出力であり、かつ、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第二のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部または該表面に位置付けて、該ウエーハ及び該集光点を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第二のレーザービームを該ウエーハの該裏面側から照射する観察用レーザービーム照射ステップと、該観察用レーザービーム照射ステップで照射された該第二のレーザービームの反射光を撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像された画像に基づいて、該ウエーハの加工状態を判定する判定ステップと、を含み、該観察用レーザービーム照射ステップで該ウエーハに照射される該第二のレーザービームは、該第二のレーザービームの進行方向に垂直な面における断面形状が該分割予定ラインに沿った軸を挟んで線対称とならないように成形されていることを特徴とするウエーハの加工方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によると、表面に複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの該分割予定ラインに沿って該ウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法であって、該ウエーハの該表面をチャックテーブルに対面させ、該チャックテーブルで該ウエーハを保持する保持ステップと、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第一のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部に位置付けてレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと、を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第一のレーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウエーハの裏面側から照射し、該ウエーハの内部に該改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップの後に、該ウエーハの加工閾値を超えない出力であり、かつ、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第二のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部または該表面に位置付けて、該集光点が該改質層を跨ぐように該ウエーハ及び該集光点を該分割予定ラインに沿う方向に対して直交する方向に移動させながら該第二のレーザービームを該ウエーハの裏面側から照射する観察用レーザービーム照射ステップと、該観察用レーザービーム照射ステップで照射された該第二のレーザービームの反射光を撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、該撮像ステップで撮像された画像に基づいて、該ウエーハの加工状態を判定する判定ステップと、を含み、該観察用レーザービーム照射ステップで該ウエーハに照射される該第二のレーザービームは、該第二のレーザービームの進行方向に垂直な面における断面形状が該分割予定ラインに沿った軸を挟んで線対称とならないように成形されていることを特徴とする、ウエーハの加工方法が提供される。
好ましくは、該観察用レーザービーム照射ステップは、液浸で行う。
本発明の一態様にかかるウエーハの加工方法では、ウエーハの内部に第一のレーザービームを集光させて改質層を形成する改質層形成ステップを実施した後、観察用レーザービーム照射ステップと、撮像ステップと、判定ステップと、を実施する。該観察用レーザービーム照射ステップでは、ウエーハ及び集光点を相対的に移動させながら第二のレーザービームをウエーハの裏面側から照射する。
該観察用レーザービーム照射ステップでウエーハの裏面側に照射され内部を進行する第二のレーザービームは、ウエーハの表面で反射される。そして、撮像ステップでは、該第二のレーザービームの反射光を撮像して画像を形成する。ここで、該画像に写る反射光の形状及び位置は、改質層及びクラックと、第二のレーザービームと、の位置関係等により決まる。
そのため、ウエーハ及び集光点を相対的に移動させながら第二のレーザービームの反射光が写る画像を形成すると、改質層の形成位置や高さ、クラックの有無等、ウエーハの加工状態を判定できる。
したがって、本発明の一態様により、ウエーハが適切に加工されたか否かを容易に確認できるウエーハの加工方法が提供される。
ウエーハを模式的に示す斜視図である。 改質層形成ステップを模式的に示す断面図である。 図３（Ａ）は、内部に改質層が形成されたウエーハを拡大して模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、内部に改質層とクラックが形成されたウエーハを拡大して模式的に示す断面図である。 観察用レーザービーム照射ステップを模式的に示す断面図である。 図５（Ａ）は、内部に改質層が形成されたウエーハに照射された第二のレーザービーム及びその反射光を模式的に示す断面図であり、図５（Ｂ）は、内部に改質層とクラックが形成されたウエーハに照射された第二のレーザービーム及びその反射光を模式的に示す断面図である。 図６（Ａ）は、ウエーハの裏面における第二のレーザービームが照射される領域を模式的に示す平面図であり、図６（Ｂ）は、反射光が写る画像において、該反射光が写る領域の一例を模式的に示す平面図であり、図６（Ｃ）は、反射光が写る画像において、該反射光が写る領域の他の一例を模式的に示す平面図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、ウエーハにクラックが形成されている場合における反射光が写る画像であり、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）は、ウエーハにクラックが形成されていない場合における反射光が写る画像である。 図８（Ａ）は、第二のレーザービームの被照射領域を模式的に示す平面図であり、図８（Ｂ）は、第二のレーザービーム及び反射光の経路を模式的に示す断面図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）、及び図９（Ｅ）は、反射光が写る画像において反射光が写る領域を模式的に示す平面図である。 図１０（Ａ）は、第二のレーザービームの被照射領域を模式的に示す平面図であり、図１０（Ｂ）は、第二のレーザービーム及び反射光の経路を模式的に示す断面図である。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）、及び図１１（Ｅ）は、反射光が写る画像において反射光が写る領域を模式的に示す平面図である。 ウエーハの加工方法の各ステップのフローを示すフローチャートである。
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るウエーハの加工方法により改質層が形成されるウエーハについて説明する。図１は、ウエーハ１を模式的に示す斜視図である。
ウエーハ１は、例えば、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ＧａＮ（ガリウムナイトライド）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等である。該ガラスは、例えば、アルカリガラス、無アルカリガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等である。
ウエーハ１の表面１ａには、互いに交差する複数の分割予定ライン３が設定される。分割予定ライン３は、ストリートとも呼ばれる。ウエーハ１の表面１ａには、分割予定ライン３により区画された各領域に、デバイス５が形成される。該デバイス５は、例えば、ＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large-Scale Integrated circuit）等である。ただし、ウエーハ１はこれに限定されない。ウエーハ１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はなく、ウエーハ１にはデバイス５が形成されていなくてもよい。
ウエーハ１を分割予定ライン３に沿って分割すると、それぞれデバイス５を搭載する個々のデバイスチップが形成される。ウエーハ１を分割する際は、例えば、分割予定ライン３に沿ってウエーハ１の内部にレーザービームを集光させてウエーハ１の内部に改質層を形成するとともに、該改質層からウエーハ１の表面１ａに向かって厚さ方向に沿って伸長するクラックを形成する。
このとき、ウエーハ１の加工条件が適切であり、レーザー加工装置の状態も加工に適した状態でなければ、改質層からクラックが伸長せず、または、予定していない方向にクラックが伸長する等してウエーハ１を適切に分割できない。この場合、不良品が発生するためデバイスチップの歩留まりが低下する。
次に、本実施形態に係るウエーハ１の加工方法が実施されるレーザー加工装置２について図２等を用いて説明する。図２は、レーザー加工装置２を使用してウエーハ１に改質層を形成する様子を模式的に示す断面図である。レーザー加工装置２は、ウエーハ１を保持するチャックテーブル４と、チャックテーブル４に保持されたウエーハ１にレーザービームを照射するレーザービーム照射ユニット６を備える。
チャックテーブル４は、上面側に多孔質部材（不図示）を有する。多孔質部材の上面は、ウエーハ１を保持する保持面４ａとなる。チャックテーブル４は、保持面４ａに垂直な軸の周りに回転可能である。チャックテーブル４は、多孔質部材に接続された吸引源（不図示）を有する。
ウエーハ１をレーザー加工装置２で加工する際には、表面１ａを保持面４ａに対面させて保持面４ａ上にウエーハ１を載せ、次に、多孔質部材を通して吸引源により生じた負圧をウエーハ１に作用させる。この場合、ウエーハ１は、裏面１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４に吸引保持される。ウエーハ１は、露出した裏面１ｂ側からレーザービームが照射されてレーザー加工される。
ウエーハ１をチャックテーブル４に保持させる際、予め、環状のフレームと、外周が該環状フレームに貼られた粘着テープと、ウエーハ１と、を一体化したフレームユニットを形成してもよい。フレームユニットを形成する際には、該環状フレームの開口中に露出した粘着テープの粘着面にウエーハ１の表面１ａ側を貼着させる。この場合、チャックテーブル４にフレームユニットを保持させる際には、該粘着テープを介してウエーハ１を保持面４ａ上に載せる。
チャックテーブル４と、レーザービーム照射ユニット６と、は保持面４ａに平行な方向に相対的に移動可能である。例えば、チャックテーブル４は、保持面４ａに平行な方向に設定された加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能であり、レーザービーム照射ユニット６は、保持面４ａに平行かつ該加工送り方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能である。
図２には、チャックテーブル４で保持されたウエーハ１にレーザービームを照射できるレーザービーム照射ユニット６の、最も簡易的な構成例が模式的に示されている。レーザービーム照射ユニット６は、レーザーを発振するレーザー発振器８と、ミラー１０と、集光レンズ１２と、を備える。
レーザー発振器８は、ウエーハ１に対して透過性を有する波長（ウエーハ１を透過する波長）の第一のレーザービーム１４を出射する機能を有する。例えば、第一のレーザービーム１４には、Ｎｄ：ＹＡＧ等を媒体とし発振される波長１０９９ｎｍのレーザーが用いられる。ただし、レーザー発振器８及び第一のレーザービーム１４はこれに限定されず、ウエーハ１の材質等により選択される。
ウエーハ１の内部に改質層を形成する際には、例えば、第一のレーザービーム１４の出力は２Ｗ～３Ｗ程度とされる。ただし、第一のレーザービーム１４の出力はこれに限定されず、ウエーハ１の内部に改質層を形成できる出力であればよい。レーザー発振器８から出射された第一のレーザービーム１４は、ミラー１０により所定の方向に反射され、集光レンズ１２を経て、チャックテーブル４に保持されたウエーハ１に照射される。
集光レンズ１２は、チャックテーブル４で保持されたウエーハ１の内部の所定の高さ位置に第一のレーザービーム１４を集光させる機能を有する。集光レンズ１２は、例えば、高さ方向に沿って移動可能であり、集光点１６の高さ位置を変えられる。第一のレーザービーム１４の集光点１６は、ウエーハ１の内部の所定の高さ位置に位置付けられる。
図２に示す通り、レーザービーム照射ユニット６と、チャックテーブル４と、を加工送り方向に沿って相対的に移動させつつ、第一のレーザービーム１４をウエーハ１の内部に集光させると、ウエーハ１の内部に改質層７が形成される。ここで、第一のレーザービーム１４の照射条件や加工送り速度等の加工条件が適切に設定されていると、図３（Ｂ）に示す通り、改質層７からウエーハ１の表面１ａに伸長するクラック９が形成され、ウエーハ１を容易かつ適切に分割できるようになる。
しかしながら、該加工条件等が適切でなければ、図３（Ａ）に示す通り、形成された改質層７からクラック９が適切に伸長せず、または、予定していない方向にクラック９が伸長する等してウエーハ１を適切に分割できない。さらに、光学系の光軸にずれが生じていると、所定の位置に改質層７が形成されずウエーハ１を適切に分割できない。そのため、デバイスチップの歩留まりが低下する。
ここで、ウエーハ１が適切に加工されたか否かを確認するには、例えば、ウエーハ１の表面１ａを顕微鏡等で観察することが考えられる。すなわち、顕微鏡等でウエーハ１の表面１ａを観察し、改質層７からウエーハ１の表面１ａへ向けてクラック９が適切に進行しているか否か、また、予定された位置に改質層７が適切に形成されているか否かを確認することが考えられる。
しかし、裏面１ｂ側から第一のレーザービーム１４が照射されたウエーハ１の表面１ａ側を観察するには、例えば、ウエーハ１をレーザー加工装置２から取り出し、ウエーハ１の上下を反転させて顕微鏡等に搬入しなければならない。そのため、クラック９の有無等の加工状態の確認に工数がかかり問題となっていた。そこで、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、レーザー加工装置２においてウエーハ１の加工状態を確認することで、確認の工数を低減する。次に、加工状態の確認に使用される構成について説明する。
レーザー加工装置２は、図４に示す通り、観察用レーザービーム照射ユニット１８を備える。観察用レーザービーム照射ユニット１８は、改質層７が形成されたウエーハ１に観察用のレーザービームである第二のレーザービーム２８を照射する機能を有する。図４には、チャックテーブル４で保持されたウエーハ１に第二のレーザービーム２８を照射できる観察用レーザービーム照射ユニット１８の、最も簡易的な構成例が模式的に示されている。
観察用レーザービーム照射ユニット１８は、レーザー発振器２０と、ダイクロイックミラー２２と、集光レンズ２４と、第二のレーザービーム２８の形状を特定の形状に成形するビーム成形ユニット２６と、を備える。レーザー発振器２０は、ウエーハ１の内部に改質層を形成できる加工閾値を超えない出力の第二のレーザービーム２８を出射できる。
レーザー発振器２０は、例えば、加工閾値を超えない０．２Ｗ程度の出力の第二のレーザービーム２８を出射する。ただし、第二のレーザービーム２８の出力はこれに限定されない。加工閾値はウエーハ１の材質により異なるため、第二のレーザービーム２８の出力は加工されるウエーハ１の材質に応じて加工閾値を超えないように適宜決定される。
好ましくは、第二のレーザービーム２８の出力は、第一のレーザービーム１４の出力の１０分の１から１０００分の１の間で設定される。さらに好ましくは、第二のレーザービーム２８の出力は、第一のレーザービーム１４の３０分の１程度に設定される。
ダイクロイックミラー２２は、第二のレーザービーム２８を所定の方向に反射する機能を有する。また、ダイクロイックミラー２２は、後述の通り、第二のレーザービーム２８がウエーハ１の表面１ａ側で反射された後、その反射光３２がダイクロイックミラー２２に到達する際に該反射光を透過する機能を有する。
集光レンズ２４は、チャックテーブル４に保持されたウエーハ１の内部または表面１ａに第二のレーザービーム２８を集光させる機能を有する。集光レンズ２４は、例えば、高さ方向に沿って移動可能であり、集光点３０の高さ位置を変えられる。
なお、観察用レーザービーム照射ユニット１８は、ウエーハ１の加工閾値を超える出力の第一のレーザービーム１４をチャックテーブル４で保持されたウエーハ１に照射できてもよい。すなわち、観察用レーザービーム照射ユニット１８は、図２で説明したレーザービーム照射ユニット６として機能できてもよい。この場合、レーザービーム照射ユニット６を省略でき、レーザー加工装置２の構成が簡略化される。したがって、第一のレーザービーム１４と、第二のレーザービーム２８と、は光源が同一でもよい。
その一方で、レーザー加工装置２がレーザービーム照射ユニット６と、観察用レーザービーム照射ユニット１８と、の両方を有する場合、チャックテーブルをさらにもう一つ備えていると、ウエーハ１を効率的に加工できる。例えば、一つのウエーハ１に第二のレーザービーム２８を照射するのと同時に他のウエーハ１に第一のレーザービーム１４を照射できる。
観察用レーザービーム照射ユニット１８が備えるビーム成形ユニット２６は、レーザー発振器２０から出射された第二のレーザービーム２８の形状を特定の形状に成形する機能を有する。ビーム成形ユニット２６は、例えば、該特定の形状に対応する形状の透過窓（不図示）と、該透過窓の周囲で該第二のレーザービーム２８を遮蔽する遮蔽部（不図示）と、を有する板状の部材である。該透過窓は、ビーム成形ユニット２６を貫通するように形成されている。
ビーム成形ユニット２６は、透過窓の貫通方向が第二のレーザービーム２８の進行方向に合致するように向きが調整されつつ観察用レーザービーム照射ユニット１８に組み込まれる。第二のレーザービーム２８がビーム成形ユニット２６に到達するとき、一部が該透過窓を通過し、残りが遮蔽部で遮蔽されて第二のレーザービーム２８が特定の形状に成形される。
または、観察用レーザービーム照射ユニット１８には、ビーム成形ユニット２６としてＤＯＥ（回折光学素子）が組み込まれてもよい。この場合、該ＤＯＥは、第二のレーザービーム２８を所定の形状に成形できるように設計されて製造される。さらに、観察用レーザービーム照射ユニット１８には、ビーム成形ユニット２６としてＬＣＯＳ（Liquid crystal on silicon）素子を含む空間光変調器が組み込まれていてもよい。
本実施形態に係るウエーハの加工方法では、第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の裏面１ｂに照射される際に第二のレーザービーム２８の進行方向に垂直な面（例えば裏面１ｂ）における断面形状が分割予定ライン３に沿って想定される軸を挟んで線対称とならないように成形される。例えば、第二のレーザービーム２８の断面形状は、該軸に隔てられる二つの領域の一方側に位置する半円形とされる。
第二のレーザービーム２８は、裏面１ｂ側からウエーハ１に照射され、ウエーハ１の内部を進行する。そして、ウエーハ１の表面１ａに到達した第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の表面１ａで反射される。その後、第二のレーザービーム２８の反射光３２は、ウエーハ１の内部を逆方向に進行し、裏面１ｂからウエーハ１の外部に進行する。
第二のレーザービーム２８の反射光３２は、集光レンズ２４を経て平行光に変換され、ダイクロイックミラー２２を透過する。そして、ダイクロイックミラー２２を透過した反射光３２の進路には、該反射光３２を撮像する撮像ユニット３４が配設されている。撮像ユニット３４は、例えば、ＣＭＯＳセンサ、または、ＣＣＤセンサ等のイメージセンサを備える。
撮像ユニット３４は、反射光３２を撮像し、反射光３２が写る画像を形成する。後述の通り、ウエーハ１の内部に形成された改質層７から表面１ａにクラック９が適切に伸長しているか否か等のウエーハ１の加工状態の判定は、撮像ユニット３４が反射光３２を撮像して形成する画像に基づいて実施される。また、改質層７の形成位置を検出する等して改質層７が予定された位置に適切に形成されているか否かを判定する際にも該画像が使用される。
次に、本実施形態に係るウエーハの加工方法について説明する。該ウエーハの加工方法は、例えば、レーザー加工装置２において実施される。該ウエーハの加工方法では、表面１ａに複数の分割予定ライン３が設定されたウエーハ１の該分割予定ライン３に沿って該ウエーハ１の内部に改質層７を形成する。図１２に、該ウエーハの加工方法の各ステップのフローを説明するフローチャートを示す。以下、各ステップについて詳述する。
まず、ウエーハ１をレーザー加工装置２に搬入し、ウエーハ１の表面１ａをチャックテーブル４に対面させ、チャックテーブル４でウエーハ１を保持する保持ステップＳ１０を実施する。
保持ステップＳ１０では、ウエーハ１の裏面１ｂ側を上方に露出させるようにウエーハ１の表面１ａ側をチャックテーブル４の保持面４ａに対面させてチャックテーブル４の上にウエーハ１を載せる。その後、チャックテーブル４の吸引源を作動させてウエーハ１に負圧を作用させると、ウエーハ１がチャックテーブル４に吸引保持される。図２には、チャックテーブル４に吸引保持されたウエーハ１の断面図が模式的に示されている。
なお、保持ステップＳ１０を実施する前に、予めウエーハ１の表面１ａに粘着テープ等の保護部材を貼着する保護部材配設ステップを実施してもよい。この場合、保持ステップＳ１０では、該保護部材を介してウエーハ１がチャックテーブル４に保持される。
次に、第一のレーザービーム１４を分割予定ライン３に沿ってウエーハ１の裏面１ｂ側から照射し、ウエーハ１の内部に改質層７を形成する改質層形成ステップＳ２０を実施する。第一のレーザービーム１４は、ウエーハ１に対して透過性を有する波長（ウエーハ１を透過できる波長）のレーザービームである。図２は、改質層形成ステップＳ２０を模式的に示す断面図である。
改質層形成ステップＳ２０では、まず、チャックテーブル４と、レーザービーム照射ユニット６と、を相対的に移動させ、レーザービーム照射ユニット６の下方にウエーハ１の一つの分割予定ライン３の一端を位置付ける。同時に、チャックテーブル４を回転させてウエーハ１の分割予定ライン３を加工送り方向に合わせる。そして、第一のレーザービーム１４の集光点１６をウエーハ１の内部の所定の高さ位置に位置付ける。
その後、チャックテーブル４と、レーザービーム照射ユニット６と、を加工送り方向に相対的に移動させながら第一のレーザービーム１４をウエーハ１に照射する。ウエーハ１の加工に適切な条件で第一のレーザービーム１４がウエーハ１に照射されると、ウエーハ１の内部に分割予定ライン３に沿った改質層７が形成されるとともに該改質層７からウエーハ１の表面１ａに伸長するクラック９（図３（Ｂ）等参照）が形成される。
ウエーハ１の一つの分割予定ライン３に沿って改質層７を形成した後、チャックテーブル４と、レーザービーム照射ユニット６と、を割り出し送り方向に移動させ、他の分割予定ライン３に沿って同様にウエーハ１の内部に改質層７を形成する。
一つの方向に沿ったすべての分割予定ライン３に沿って改質層７を形成した後、チャックテーブル４を回転させ、同様に他の方向に沿った分割予定ライン３に沿って改質層７を形成する。ウエーハ１のすべての分割予定ライン３に沿って第一のレーザービーム１４が照射されると、改質層形成ステップＳ２０が完了する。なお、各分割予定ライン３では、集光点１６の高さを変えて第一のレーザービーム１４を２回以上照射し、互いに重なる複数の改質層７を形成してもよい。
分割予定ライン３に沿って内部に改質層７と、改質層７から伸長するクラック９と、が形成されたウエーハ１を裏面１ｂ側から研削してウエーハ１を薄化し改質層７等を除去すると、ウエーハ１が分割されて個々のデバイスチップが得られる。
しかしながら、クラック９がウエーハ１の表面１ａに適切に伸長していなければ、ウエーハ１を適切に分割できない。また、改質層７の形成位置が予定された位置にない場合や、改質層７が分割予定ライン３に沿って直線状とはならずに蛇行する場合にもウエーハ１を適切に分割できない。これらの場合、形成されるデバイスチップの品質が基準に満たなくなることがある。また、デバイスチップに損傷が生じることもある。すなわち、デバイスチップの歩留まりが低下する。
図３（Ａ）は、内部に改質層７が形成されクラック９が形成されていないウエーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。また、図３（Ｂ）は、内部に改質層７とともに改質層７から表面１ａに達するクラック９が形成されたウエーハ１を拡大して模式的に示す断面図である。図３（Ｂ）に示す通りクラック９が表面１ａに達していると、ウエーハ１の表面１ａを顕微鏡で観察したときに、クラック９が視認される。その一方で、クラック９が形成されていないと、表面１ａにクラック９を視認できない。
そこで、ウエーハ１に改質層７を形成した後、クラック９の有無を確認するために、ウエーハ１の表面１ａ側を顕微鏡で観察することが考えられる。ただし、顕微鏡により表面１ａを観察するには、ウエーハ１をチャックテーブル４から搬出し、顕微鏡に移動させなければならない。そこで、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、ウエーハ１の加工状態を判定するために、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０と、撮像ステップＳ４０と、判定ステップＳ５０と、を実施する。
次に、改質層形成ステップＳ２０の後に実施する観察用レーザービーム照射ステップＳ３０について説明する。観察用レーザービーム照射ステップＳ３０では、チャックテーブル４に保持されたウエーハ１に対して観察用レーザービーム照射ユニット１８から観察用レーザービームとして第二のレーザービーム２８を照射する。第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の加工閾値を超えない出力であり、かつ、ウエーハ１に対して透過性を有する波長（ウエーハ１を透過できる波長）のレーザービームである。
図４は、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０を模式的に示す側面図である。内部に改質層７が形成されたウエーハ１に裏面１ｂ側から第二のレーザービーム２８を照射する際、予め集光点３０をウエーハ１の内部または表面１ａに位置付ける。好ましくは、ウエーハ１の表面１ａの分割予定ライン３と重なる位置、またはその近傍に集光点３０を位置付ける。
レーザー発振器２０から出射した第二のレーザービーム２８は、ビーム成形ユニット２６に到達し、ビーム成形ユニット２６で所定の形状に成形される。その後、第二のレーザービーム２８は、ダイクロイックミラー２２で反射されてチャックテーブル４に向けて進行する。そして、第二のレーザービーム２８は、集光レンズ２４を透過した後、ウエーハ１の裏面１ｂに照射されてウエーハ１の内部を進行し、集光点３０に集光される。
ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の表面１ａで反射される。そして、第二のレーザービーム２８の反射光３２は、ウエーハ１の内部を進行し、ウエーハ１の裏面１ｂを経て外部に進行する。その後、反射光３２は、集光レンズ２４と、ダイクロイックミラー２２と、を透過し撮像ユニット３４に達する。
図６（Ａ）は、ウエーハ１に照射される第二のレーザービーム２８の断面形状の一例を模式的に示す平面図である。具体的には、図６（Ａ）には、ウエーハ１の裏面１ｂのうち第二のレーザービーム２８が照射される領域４０が示されており、領域４０にはハッチングが付されている。さらに、説明の便宜のため、図６（Ａ）には、分割予定ライン３に沿ってウエーハ１の内部に形成された改質層７の平面位置を模式的に示す破線と、集光点３０の平面位置を模式的に示す点と、が表示されている。
図６（Ａ）に示す通り、第二のレーザービーム２８の断面形状は、例えば、半円形状である。図６（Ａ）に示される通り、第二のレーザービーム２８は、進行方向に垂直な面に（例えば、ウエーハ１の裏面１ｂ）おける断面形状が分割予定ライン３に沿って想定される軸を挟んで非対称となるように予めビーム成形ユニット２６により成形されている。
ここで、ウエーハ１の表面１ａに位置付けられた集光点３０で反射された第二のレーザービーム２８の反射光３２の経路について詳述する。図５（Ａ）は、改質層７からウエーハ１の表面１ａに伸長するクラック９が形成されていない場合における第二のレーザービーム２８及び反射光３２の進行経路を模式的に示す断面図である。図５（Ｂ）は、改質層７から伸長するクラック９が形成されている場合における第二のレーザービーム２８及び反射光３２の経路を模式的に示す断面図である。
なお、図５（Ａ）に示す断面図及び図５（Ｂ）に示す断面図は、クラック９の有無が反射光３２に与える影響について説明するための図面である。図５（Ａ）に示す断面図及び図５（Ｂ）に示す断面図では、説明の便宜のため、ウエーハ１、改質層７、分割予定ライン３、クラック９等の相対的な位置関係、及び第二のレーザービーム２８、反射光３２が進行する角度等の特徴が強調されている。
図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される通り、ウエーハ１の裏面１ｂ側に照射された第二のレーザービーム２８は集光点３０に集光される。そして、第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の表面１ａで反射され、反射光３２がウエーハ１の内部を進行してウエーハ１の裏面１ｂに達する。
集光点３０が表面１ａの改質層７の下方に位置付けられている場合、改質層７からウエーハ１の表面１ａに達するクラック９がウエーハ１の内部に形成されていなければ、第二のレーザービーム２８は、改質層７の下方の領域を通過して進行する。図５（Ａ）に示される通り、第二のレーザービーム２８（入射光）と、反射光３２と、は改質層７を挟んで反転された状態となる。
これに対して、改質層７からウエーハ１の表面１ａに達するクラック９がウエーハ１の内部に形成されている場合、第二のレーザービーム２８は、改質層７の下方でクラック９に達し、クラック９による影響を受ける。
クラック９がウエーハ１の表面１ａに達している場合、クラック９により僅かにウエーハ１が分断されるため、クラック９に進入する空気の層と、ウエーハ１と、の間に界面が形成される。両側の屈折率の差の大きな該界面で光が反射されるため、表面１ａで第二のレーザービーム２８が反射されるのと同様に、クラック９に到達した第二のレーザービーム２８が該クラック９で反射される。
この場合、図５（Ｂ）に示される通り、反射光３２は、第二のレーザービーム２８（入射光）が透過してきたウエーハ１の内部の領域と同様の領域を逆行してウエーハ１の表面１ａに達する。
さらに、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０では、チャックテーブル４と、観察用レーザービーム照射ユニット１８と、を分割予定ライン３に沿って相対的に移動させる。例えば、チャックテーブル４を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させる。すなわち、ウエーハ１及び集光点３０を分割予定ライン３に沿って相対的に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂに次々に照射していく。
改質層形成ステップＳ２０で形成された改質層７が蛇行することなく分割予定ライン３に沿って直線状に形成されている場合、第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂに照射する度に、第二のレーザービーム２８が表面１ａで同様に反射される。その結果、反射光３２が同様の経路でウエーハ１の内部を進行する。
その一方で、ウエーハ１の加工条件が不適切であり改質層７が蛇行している場合、第二のレーザービーム２８が改質層７の蛇行部分に照射されたときに反射光３２の進路が変化する。そのため、反射光３２を繰り返し観察することでウエーハ１の加工状態を評価できる。
または、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０では、例えば、観察用レーザービーム照射ユニット１８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させる。すなわち、集光点３０が改質層７を跨ぐように（下方を通過するように）ウエーハ１及び集光点３０を分割予定ライン３に沿う方向に対して直交する方向に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂに次々に照射していく。
例えば、改質層形成ステップＳ２０において加工条件が適切でなく改質層７が表面１ａから離れすぎた高さ位置に形成され、その結果、改質層７から伸びるクラック９が形成されない場合がある。この場合、改質層７の形成深さに関する知見を得るために、改質層７を跨ぐように集光点３０を移動させつつ、第二のレーザービーム２８をウエーハ１に繰り返し照射する。
この際に、第二のレーザービーム２８または反射光３２が改質層７に当たる。そして、集光点３０が移動すると、第二のレーザービーム２８等の改質層７への当たり方が変化するため、反射光３２の進路が変化する。この変化の様子は、改質層７の形成高さに依存するため、反射光３２を繰り返し観察することでウエーハ１の加工状態を評価できる。
本実施形態に係るウエーハの加工方法では、次に、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０でウエーハ１に照射された第二のレーザービーム２８の反射光３２を撮像ユニット３４で撮像する撮像ステップＳ４０を実施する。撮像ステップＳ４０では、反射光３２が撮像され、該反射光３２が写る画像が形成される。
図６（Ｃ）は、改質層７から表面１ａに至るクラック９が形成されていない場合に、撮像ユニット３４で撮像され形成される画像３８において反射光３２が写る領域４２ｂを模式的に示す平面図である。クラック９が形成されていない場合、図５（Ａ）に示される通り、第二のレーザービーム２８（入射光）と、反射光３２と、は改質層７を挟んで反転された状態となる。
そのため、画像３８に写る第二のレーザービーム２８の反射光３２の形状は、第二のレーザービーム２８の断面形状を反転したような形状となる。第二のレーザービーム２８の断面形状が半円形状である場合、図６（Ｃ）に示す通り、反射光３２が写る領域４２ｂは、該半円形状を反転させた形状となる。
また、図６（Ｂ）は、改質層７から表面１ａにクラック９が伸長している場合に、撮像ユニット３４で撮像され形成される画像３６において反射光３２が写る領域４２ａを模式的に示す平面図である。改質層７から表面１ａにクラック９が伸長している場合、図５（Ｂ）に示される通り、第二のレーザービーム２８（入射光）と、反射光３２と、の経路が重なる。そのため、第二のレーザービーム２８の断面形状が半円形状である場合、図６（Ｃ）に示す通り、反射光３２が写る領域４２ａは、該半円形状と同様の形状となる。
このように、撮像ステップＳ４０で反射光３２が撮像されて形成された画像３６，３８に写る反射光３２の形状等は、クラック９の有無により変化する。そのため、画像３６，３８に基づくと、ウエーハ１の内部で改質層７から表面１ａに至るクラック９が形成されているか否かを判定できる。
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、ウエーハ１にクラック９が形成されている場合に撮像ユニット３４で撮像される画像の一例を示す写真である。また、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）は、ウエーハ１にクラック９が形成されていない場合に撮像ユニット３４で撮像される画像の一例を示す写真である。
各写真には、第二のレーザービーム２８がウエーハ１の表面１ａで反射された反射光３２が白色で写っている。そして、ウエーハ１にクラック９が形成されているか否かにより画像における反射光３２の写る形状及び位置が変化するため、各写真に写る反射光３２の形状及び位置がクラック９の有無等に代表されるウエーハ１の加工状態の判定の基準となりうることが理解される。
なお、各写真から理解される通り、反射光３２が写る領域において反射光３２が均一な強度で写るとは限らない。すなわち、図６（Ｂ）に示す領域４２ａの全域において、または、図６（Ｃ）に示す領域４２ｂの全域において均一に反射光３２が分布するとは限らない。光学的な現象等に起因する様々な要因により、反射光３２が縞状にまたはスポット状に画像に写るが、反射光３２が画像に不均一に写る場合においてもウエーハ１の加工状態の判定は十分に可能である。
本実施形態に係るウエーハの加工方法では、撮像ステップＳ４０で撮像された画像に基づいて、ウエーハ１の加工状態を判定する判定ステップＳ５０を実施する。ここで、加工状態とは、例えば、第一のレーザービーム１４を照射することにより加工されたウエーハ１の状態をいい、加工の結果を含む。例えば、改質層７から表面１ａに至るクラック９の有無、改質層７の形成された高さ位置、改質層７の蛇行の有無等をいう。
判定ステップＳ５０で実施される判定の詳細について説明する。判定ステップＳ５０では、撮像ステップＳ４０で撮像された画像に写る反射光３２の位置及び形状からウエーハ１の加工状態を判定する。まず、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０において集光点３０を分割予定ラインの沿う方向（Ｘ軸方向）に相対的に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１に照射する場合における判定ステップＳ５０について説明する。
図８（Ａ）は、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０において、ウエーハ１の裏面１ｂの第二のレーザービーム２８が照射される領域を模式的に示す平面図である。図８（Ａ）に示すウエーハ１の内部には分割予定ライン３に沿った改質層７が形成されており、図８（Ａ）においては改質層７の形成位置が破線で示されている。そして、図８（Ａ）に示すウエーハ１では、改質層７から表面１ａに至るクラックが形成されているが、改質層７には蛇行が生じている。
図８（Ａ）に示す例では、表面１ａの改質層７と重なる位置に集光点３０を位置付けて、集光点３０を分割予定ライン３に沿って相対的に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂに５回照射している。図８（Ａ）では、第二のレーザービーム２８の被照射領域４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅにハッチングを付し、裏面１ｂにおける位置を示している。図９（Ａ）乃至図９（Ｅ）は、撮像ステップＳ４０で反射光３２が撮像されて形成される画像を模式的に示す平面図である。
例えば、図９（Ａ）は、図８（Ａ）における被照射領域４４ａに第二のレーザービーム２８が照射されたときに撮像ユニット３４で撮像される反射光３２が写る画像を模式的に示す平面図である。同様に、図９（Ｂ）から図９（Ｅ）までの各図は、それぞれ、被照射領域４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅに第二のレーザービーム２８が照射されたときに撮像ユニット３４で撮像される反射光３２が写る画像を模式的に示す平面図である。
第二のレーザービーム２８が被照射領域４４ａに照射されたときにウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８及び反射光３２の進行経路は、図５（Ｂ）に示される進行経路と同様となる。すなわち、第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の表面１ａ及びクラック９で反射され、反射光３２が第二のレーザービーム２８の進行経路を逆行し裏面１ｂからウエーハ１の外部に進行する。そのため、図９（Ａ）に示す画像４６ａでは、第二のレーザービーム２８の断面形状と同様の形状の領域４８ａに反射光３２が写る。
第二のレーザービーム２８が被照射領域４４ｂに照射されたときにウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８及び反射光３２ａ，３２ｂの進行経路を図８（Ｂ）に示す。この場合、ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８の一部が集光点３０に到達し、ウエーハ１の表面１ａで反射される。反射光３２ａは、ウエーハ１の裏面１ｂから外部に進行し、撮像ユニット３４に至る。そして、図９（Ｂ）に示す平面図に模式的に示された画像４６ｂでは、反射光３２ａが領域４８ｂに写る。
その一方で、図８（Ｂ）に示す通り、ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８の他の一部は、改質層７及びクラック９に到達して反射され、集光点３０ではない位置において表面１ａでさらに反射される。その後、反射光３２ｂはウエーハ１の裏面１ｂから外部に進行し、撮像ユニット３４に至る。そして、図９（Ｂ）に示す平面図に模式的に示された画像４６ｂでは、反射光３２ｂが領域５０ｂに写る。
同様に、図９（Ｃ）で模式的に示される画像４６ｃでは、改質層７の影響を受けていない反射光が領域４８ｃに写るとともに、改質層７の影響を受けた反射光が領域５０ｃに写る。図９（Ｄ）で模式的に示される画像４６ｄでは、改質層７の影響を受けない反射光が領域４８ｄに写る。図９（Ｅ）で模式的に示される画像４６ｅでは、集光点３０で反射された第二のレーザービーム２８の一部の反射光が改質層７で反射されて領域５０ｅに写るとともに、残りの反射光が改質層７に当たらず領域４８ｅに写る。
なお、撮像ステップＳ４０で反射光３２が撮像されて得られる画像において、ウエーハ１の加工状態により反射光３２が写る領域に現れる変化はこれに限定されない。すなわち、ウエーハ１の厚さや改質層７の形成深さ、観察用レーザービーム照射ユニット１８の各構成要素の位置等により、画像における反射光の写る領域には様々な態様で変化が現れる。
しかしながら、いずれにせよ、画像における反射光の写る領域の位置及び形状は、ウエーハ１の加工状態により決まる。そのため、撮像ステップＳ４０で得られた画像からウエーハ１の加工状態を判定できる。
例えば、画像４６ａ，４６ｄに基づくと、第二のレーザービーム２８が照射された被照射領域４４ａ，４４ｄでは、改質層７が予定された位置に形成されていることが示唆される。その一方で、画像４６ｂ，４６ｃ，４６ｅに写る反射光には変化が認められ、被照射領域４４ｂ，４４ｃ，４４ｅにおいて、改質層７が予定された位置から離れて形成されていることが示唆される。したがって、判定ステップＳ５０では、ウエーハ１の加工状態として改質層７に部分的な蛇行が生じていると判定できる。
次に、集光点３０が改質層７を跨ぐように、分割予定ラインの沿う方向に直交する方向（Ｙ軸方向）にウエーハ１及び集光点３０を相対的に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１に照射した場合における判定ステップＳ５０について説明する。
図１０（Ａ）は、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０において、ウエーハ１の裏面１ｂの第二のレーザービーム２８が照射される領域を模式的に示す平面図である。図１０（Ａ）に示すウエーハ１の内部には分割予定ライン３に沿った改質層７が形成されており、図１０（Ａ）においては改質層７の形成位置が破線で示されている。ただし、図１０（Ａ）に示すウエーハ１では、改質層７から表面１ａに至るクラックが形成されていない。
図１０（Ａ）に示す例では、表面１ａの改質層７よりもＹ軸方向にずれた位置に集光点３０を位置付けて、改質層７を跨ぐように集光点３０をＹ軸方向に沿って相対的に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂに５回照射している。
図１０（Ａ）では、第二のレーザービーム２８の被照射領域５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅにハッチングを付し、裏面１ｂにおける位置を示している。図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）は、撮像ステップＳ４０で反射光３２が撮像されて形成される画像を模式的に示す平面図である。
例えば、図１１（Ａ）は、図１０（Ａ）における被照射領域５２ａに第二のレーザービーム２８が照射されたときに撮像ユニット３４で形成される反射光３２が写る画像を模式的に示す平面図である。同様に、図１１（Ｂ）から図１１（Ｅ）までの各図は、それぞれ、被照射領域５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅに第二のレーザービーム２８が照射されたときに撮像ユニット３４で形成される反射光３２が写る画像を模式的に示す平面図である。
被照射領域５２ａは改質層７から大きく離れているため、ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８及びその反射光３２は、改質層７に当たらない。すなわち、第二のレーザービーム２８はウエーハ１の表面１ａで反射され、反射光３２がウエーハ１の外部に進行する。そのため、図１１（Ａ）に示す画像５４ａでは、第二のレーザービーム２８の断面形状を反転した形状の領域５６ａに反射光３２が写る。
図１０（Ｂ）には、第二のレーザービーム２８が被照射領域５２ｂに照射されたときのウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８及び反射光３２ｃ，３２ｄの進行経路が模式的に示されている。この場合、ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８は、集光点３０に到達し表面１ａで反射される。そして、一部の反射光３２ｃはウエーハ１の裏面１ｂから外部に進行し、撮像ユニット３４に至る。そして、図１１（Ｂ）に示す平面図に模式的に示された画像５４ｂでは、反射光３２ｃが領域５６ｂに写る。
その一方で、図１０（Ｂ）に示す通り、他の一部に係る反射光３２ｄは、改質層７に到達して反射されウエーハ１の裏面１ｂから外部に進行し、撮像ユニット３４に至る。そして、図１１（Ｂ）に示す平面図に模式的に示された画像５４ｂでは、反射光３２ｄが領域５８ｂに写る。
被照射領域５２ｃに第二のレーザービーム２８が照射された場合、図５（Ａ）に示される進行経路と同様の進行経路で第二のレーザービーム２８及び反射光３２が進行する。そのため、図１１（Ｃ）で模式的に示される画像５４ｃでは、第二のレーザービーム２８の断面形状を反転した形状の領域５６ｃに反射光３２が写る。
被照射領域５２ｄに第二のレーザービーム２８が照射された場合、第二のレーザービーム２８の一部が改質層７に到達して反射され、集光点３０ではない位置において表面１ａで反射される。図１１（Ｄ）で模式的に示される画像５４ｄでは、集光点３０ではない位置において表面１ａで反射された反射光が領域５８ｄに写る。さらに、第二のレーザービーム２８の他の一部は改質層７に当たらずに集光点３０に到達し、表面１ａで反射され、反射光が画像５４において領域５６ｄに写る。
被照射領域５２ｅに第二のレーザービーム２８が照射された場合、ウエーハ１の内部を進行する第二のレーザービーム２８及びその反射光３２は、改質層７に当たらない。すなわち、第二のレーザービーム２８はウエーハ１の表面１ａで反射され、反射光３２がウエーハ１の外部に進行する。そのため、図１１（Ｅ）に示す画像５４ｅでは、第二のレーザービーム２８の断面形状を反転した形状の領域５６ｅに反射光３２が写る。
このように、図１１（Ａ）乃至図１１（Ｅ）に示す各画像に基づくと、第二のレーザービーム２８または反射光３２が改質層７に当たっているか否かを判定できる。そして、改質層７を跨ぐように集光点３０を移動させる間に、第二のレーザービーム２８等の改質層７での反射の有無が切り替わる。
そのため、第二のレーザービーム２８等の改質層７での反射が検出されている間の集光点３０等の位置、第二のレーザービーム２８の形状、及び観察用レーザービーム照射ユニット１８が備える光学系の配置等の情報から改質層７の形成高さを導出できる。したがって、判定ステップＳ５０では、ウエーハ１の加工状態として改質層７の形成高さを判定できる。さらに、反射光３２が写る画像における反射光３２の分布から、反射面となる改質層７の該反射面の凹凸の状態等の改質層７の質が判定されてもよい。
また、各画像に基づくと、Ｙ軸方向における改質層７の位置を精密に特定することもできる。改質層７の位置を精密に特定できると、改質層７と重なるように集光点３０を位置付けて第二のレーザービーム２８を照射できるようになる。例えば、ウエーハ１の表面１ａの改質層７と重なる位置に集光点３０を精密に位置付けて第二のレーザービーム２８を照射し、反射光３２が写る画像を形成すると、改質層７から表面１ａに伸長するクラック９の有無を高精度に判別できる（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）。
以上に説明する通り、判定ステップＳ５０では、第二のレーザービーム２８の反射光３２が写る画像に基づいて、ウエーハ１の加工状態を判定する。
ここで、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０と、撮像ステップＳ４０と、判定ステップＳ５０と、は繰り返し実施されてもよい。例えば、まず、改質層７を跨ぐようにＹ軸方向に沿って集光点３０を移動させつつ観察用レーザービーム照射ステップＳ３０を実施する。すると、判定ステップＳ５０では、改質層７のＹ軸方向における位置を特定できる。
その後、改質層７と重なるように集光点３０を位置付け、集光点３０をＸ軸方向に沿って移動させつつ観察用レーザービーム照射ステップＳ３０を実施する。すると、判定ステップＳ５０では、改質層７に蛇行が生じているか否かを判定できる。
なお、撮像ステップＳ４０で得られる画像に写る反射光３２の形状及び位置は、これに限定されない。例えば、第二のレーザービーム２８の集光位置や、撮像ユニット３４の配設位置次第では、ウエーハ１にクラック９が形成されていない場合に、画像に写る反射光３２が入射光の断面形状を反転させた形状とはならないことも考えられる。
すなわち、ウエーハ１の加工状態が画像に写る反射光３２の位置や形状に与える影響は、系毎に異なる。そこで、改質層７から表面１ａに伸びたクラック９の有無に代表されるウエーハ１の加工状態を撮像ステップＳ４０で取得された画像から判定しようとする場合に、事前に該影響について検証されることが望ましい。
例えば、予め該クラック９が形成されているウエーハ１と、該クラック９が形成されていないウエーハ１と、を準備し、第二のレーザービーム２８をそれぞれのウエーハ１に照射し、同様に反射光３２を撮像して画像を得る。また、改質層７の形成位置や形成深さが既知のウエーハ１を準備し、改質層７に対して集光点３０を様々に移動させながら第二のレーザービーム２８をウエーハ１に照射し、同様に反射光３２を撮像して画像を得る。
そして、クラック９の有無や改質層７の形成深さ、形成位置が画像に与える影響等を多角的に評価する。すなわち、ウエーハ１の加工状態が画像に与える影響を評価して、画像からウエーハ１の加工状態を判定するための基準を作成することが望ましい。
なお、ウエーハ１に改質層７を形成する際、蛇行のない改質層７が形成される場合においても、分割予定ライン３の中心線から離れた位置に直線状の改質層７が形成される場合がある。この改質層７の形成位置と、分割予定ライン３の中心線と、の距離はカーフずれと呼ばれる。本実施形態に係るウエーハの加工方法では、改質層７の形成位置を判定してカーフずれの量を評価してもよい。
また、ウエーハ１に改質層７を形成する際、表面１ａに至らないクラック９が改質層７から伸長する場合がある。そして、改質層７から伸長するクラック９の長さが既知のウエーハ１を準備し、同様に反射光３２の写る画像を形成することで、クラック９の長さと、画像における反射光３２が写る領域の位置及び形状と、の関係が得られる場合がある。この場合、判定ステップＳ５０では、反射光３２が写る画像からクラック９の長さを算出できる。
さらに、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、集光点３０を移動させつつ第二のレーザービーム２８をウエーハ１の裏面１ｂ側に照射して、反射光３２が写る複数の画像を得ることで、ウエーハ１における加工異常が生じている位置に関する情報が得られる。そこで、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、加工位置が生じている位置に関する情報がレーザー加工装置２の制御ユニット等に記憶されてもよい。
この場合、例えば、加工異常が生じている位置に関する該情報に基づいて、ウエーハ１が分割されて得られる個々のデバイスチップについて、加工異常が生じている位置から得られるものを不良品として認定することもできる。また、レーザー加工装置２のオペレータは、ウエーハ１において加工異常が生じている位置の情報に基づいて、レーザー加工装置２の各構成要素の調整や修理を実施することもできる。
以上に説明する通り、本実施形態に係るウエーハの加工方法では、ウエーハ１をレーザー加工装置２のチャックテーブル４から移動させることなく、その場でクラック９の有無を容易に判定できる。すなわち、ウエーハ１の加工状態を容易に確認できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ウエーハ１に裏面１ｂ側から第一のレーザービーム１４及び第二のレーザービーム２８を照射する場合について主に説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、第一のレーザービーム１４及び第二のレーザービーム２８をウエーハ１の表面１ａ側に照射してもよい。また、デバイス５が形成されていないウエーハ１をレーザー加工してウエーハ１の内部に改質層７を形成してもよい。
また、上記実施形態では、第二のレーザービーム２８の断面形状が半円形状である場合を例に説明したが、該断面形状はこれに限定されない。例えば、該断面形状は三角形や四角形、その他の多角形でもよい。すなわち、分割予定ライン３に沿った軸（例えば、改質層７）を挟んでパワーの分布が非対称であればよい。
ところで、ウエーハ１に照射される第二のレーザービーム２８は、球面収差の影響により集光点１６に精密に集光されず、結果として撮像ステップＳ４０で得られる画像に反射光３２が鮮明に写らない場合がある。そこで、集光レンズ２４に球面収差の影響を緩和する補正環が装着されてもよい。そして、この場合、例えば、ウエーハ１の厚さや材質に応じた適切な性能の補正環が選択され使用される。
または、観察用レーザービーム照射ユニット１８にＬＣＯＳ素子等の空間光変調器が使用される場合、球面収差が補正された第二のレーザービーム２８を形成してウエーハ１の裏面１ｂに照射してもよい。
さらに、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０は、液浸で実施されてもよい。この場合について図４に示す観察用レーザービーム照射ステップＳ３０で説明すると、集光レンズ２４と、ウエーハ１の裏面１ｂと、の間の空間を液体で満たす。該液体には、例えば、イマージョンオイルと呼ばれる液体、グリセリン、または、純水を使用できる。
観察用レーザービーム照射ステップＳ３０を液浸で実施する場合、対物レンズとして機能する集光レンズ２４の開口数を大きくできる。そのため、撮像ユニット３４で撮像される反射光３２が写る画像の解像度を高めることができ、ウエーハ１の加工状態について、より詳細に解析できる。
上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
１ ウエーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
５ デバイス
７ 改質層
９ クラック
２ レーザー加工装置
４ チャックテーブル
４ａ 保持面
６ レーザービーム照射ユニット
８，２０ レーザー発振器
１０ ミラー
２２ ダイクロイックミラー
１２，２４ 集光レンズ
１４ 第一のレーザービーム
１６，３０ 集光点
１８ 観察用レーザービーム照射ユニット
２６ ビーム成形ユニット
２８ 第二のレーザービーム
３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ 反射光
３４ 撮像ユニット
３６，３８ 画像
４０ 領域
４２ａ，４２ｂ 領域
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ 被照射領域
４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅ 画像
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄ，４８ｅ 領域
５０ｂ，５０ｃ，５０ｅ 領域
５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ 被照射領域
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ 画像
５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ，５６ｅ 領域
５８ｂ，５８ｄ 領域

Claims (3)

  1. 表面に複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの該分割予定ラインに沿って該ウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
    該ウエーハの該表面をチャックテーブルに対面させ、該チャックテーブルで該ウエーハを保持する保持ステップと、
    該ウエーハに対して透過性を有する波長の第一のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部に位置付けてレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと、を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第一のレーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウエーハの裏面側から照射し、該ウエーハの内部に該改質層を形成する改質層形成ステップと、
    該改質層形成ステップの後に、該ウエーハの加工閾値を超えない出力であり、かつ、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第二のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部または該表面に位置付けて、該ウエーハ及び該集光点を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第二のレーザービームを該ウエーハの該裏面側から照射する観察用レーザービーム照射ステップと、
    該観察用レーザービーム照射ステップで照射された該第二のレーザービームの反射光を撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、
    該撮像ステップで撮像された画像に基づいて、該ウエーハの加工状態を判定する判定ステップと、を含み、
    該観察用レーザービーム照射ステップで該ウエーハに照射される該第二のレーザービームは、該第二のレーザービームの進行方向に垂直な面における断面形状が該分割予定ラインに沿った軸を挟んで線対称とならないように成形されていることを特徴とするウエーハの加工方法。
  2. 表面に複数の分割予定ラインが設定されたウエーハの該分割予定ラインに沿って該ウエーハの内部に改質層を形成するウエーハの加工方法であって、
    該ウエーハの該表面をチャックテーブルに対面させ、該チャックテーブルで該ウエーハを保持する保持ステップと、
    該ウエーハに対して透過性を有する波長の第一のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部に位置付けてレーザービーム照射ユニットと、該チャックテーブルと、を該分割予定ラインに沿う方向に相対的に移動させながら該第一のレーザービームを該分割予定ラインに沿って該ウエーハの裏面側から照射し、該ウエーハの内部に該改質層を形成する改質層形成ステップと、
    該改質層形成ステップの後に、該ウエーハの加工閾値を超えない出力であり、かつ、該ウエーハに対して透過性を有する波長の第二のレーザービームの集光点を該ウエーハの内部または該表面に位置付けて、該集光点が該改質層を跨ぐように該ウエーハ及び該集光点を該分割予定ラインに沿う方向に対して直交する方向に移動させながら該第二のレーザービームを該ウエーハの裏面側から照射する観察用レーザービーム照射ステップと、
    該観察用レーザービーム照射ステップで照射された該第二のレーザービームの反射光を撮像ユニットで撮像する撮像ステップと、
    該撮像ステップで撮像された画像に基づいて、該ウエーハの加工状態を判定する判定ステップと、を含み、
    該観察用レーザービーム照射ステップで該ウエーハに照射される該第二のレーザービームは、該第二のレーザービームの進行方向に垂直な面における断面形状が該分割予定ラインに沿った軸を挟んで線対称とならないように成形されていることを特徴とする、ウエーハの加工方法。
  3. 該観察用レーザービーム照射ステップは、液浸で行うことを特徴とする、
    請求項１または請求項２に記載のウエーハの加工方法。
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