(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエーハ内部に形成された改質層を誤検出してしまうことを低減可能なウエーハのレーザー加工方法を提供する。【解決手段】ウエーハの裏面から赤外線撮像手段によって、分割予定ライン１３を検出するとともに第１の撮像画像を取得する第１撮像ステップと、第１撮像ステップの後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを、ウエーハの表面に近い内部に集光点を合わせてウエーハの裏面側から照射し、ウエーハの表面に近い内部に改質層２１を形成する改質層形成ステップと、少なくとも一部の分割予定ラインに沿って改質層を形成した後、ウエーハの裏面から赤外線撮像手段によって、改質層が形成された分割予定ラインを検出するとともに第２の撮像画像を取得する第２撮像ステップと、第１の撮像画像と第２の撮像画像とを対比し、非共通部分を抽出して改質層を明確にする改質層明確化ステップと、を備えた。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハを、レーザービームで加工するウエーハのレーザー加工方法であって、
ウエーハの裏面を露出させてチャックテーブルの保持面でウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、
該ウエーハ保持ステップの後に、ウエーハの該裏面から赤外線撮像手段によって該分割予定ライン付近を撮像して、該分割予定ラインを検出するとともに第１の撮像画像を取得する第１撮像ステップと、
該第１撮像ステップの後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを、ウエーハの該表面に近い内部に集光点を合わせてウエーハの該裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの該表面に近い内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
少なくとも一部の分割予定ラインに沿って改質層を形成した後、ウエーハの該裏面から該赤外線撮像手段によって該分割予定ライン付近を撮像して、該改質層が形成された該分割予定ラインを検出するとともに第２の撮像画像を取得する第２撮像ステップと、
該第１の撮像画像と該第２の撮像画像とを対比し、非共通部分を抽出して該改質層を明確にする改質層明確化ステップと、
を備えたことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法。
【請求項２】
前記改質層明確化ステップの後に、該改質層の位置が適正か、又は該改質層の形成状態が適正かを判定する改質層判定ステップをさらに備えた請求項１記載のウエーハのレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエーハのレーザー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ，ＬＳＩ，ＬＥＤ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたシリコンウエーハ、サファイアウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電子機器に広く利用されている。
【０００３】
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ３０μｍ程度とした切削ブレードを、３００００ｒｐｍ程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、ウエーハを個々のデバイスチップへと分割する。
【０００４】
一方、近年では、半導体ウエーハや光デバイスウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハ内部に改質層を形成することで破断起点を設け、外力の付与によってウエーハを破断起点からデバイスチップに分割する方法が用いられている。
【０００５】
しかし、ウエーハ内部に改質層を形成後、外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割する方法では、デバイスチップの抗折強度が低下する恐れがあるため、デバイスチップの薄化と抗折強度の向上の要求に伴い、ウエーハ内部に改質層を形成後、裏面を研削してウエーハを薄化するとともに個々のデバイスチップへと分割する加工方法も実用化され始めている。
【０００６】
この方法によると、レーザー加工による狭ストリート化や、研削後に分割する工程がないことによる薄化ウエーハの破損リスクの低減、さらに改質層は研削して除去されるため抗折強度を向上できる等の様々な利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２８９７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、レーザービームの照射による改質層の形成時に、改質層が適切な位置（分割予定ラインに対する所定の位置）に位置付けられているかを確認する際、デバイスのエッジ部分である直線状パターンと細い直線状の改質層が非常に似通っているため、ウエーハ内部に形成された改質層を誤検出してしまうという恐れがある。
【０００９】
本発明はこのような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、ウエーハ内部に形成された改質層を誤検出してしまうことを低減可能なウエーハのレーザー加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によると、表面に格子状に形成された複数の分割予定ラインで区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハを、レーザービームで加工するウエーハのレーザー加工方法であって、ウエーハの裏面を露出させてチャックテーブルの保持面でウエーハを保持するウエーハ保持ステップと、該ウエーハ保持ステップの後に、ウエーハの該裏面から赤外線撮像手段によって該分割予定ライン付近を撮像して、該分割予定ラインを検出するとともに第１の撮像画像を取得する第１撮像ステップと、該第１撮像ステップの後に、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザービームを、ウエーハの該表面に近い内部に集光点を合わせてウエーハの該裏面側から該分割予定ラインに沿って照射し、ウエーハの該表面に近い内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、少なくとも一部の分割予定ラインに沿って改質層を形成した後、ウエーハの該裏面から該赤外線撮像手段によって該分割予定ライン付近を撮像して、該改質層が形成された該分割予定ラインを検出するとともに第２の撮像画像を取得する第２撮像ステップと、該第１の撮像画像と該第２の撮像画像とを対比し、非共通部分を抽出して該改質層を明確にする改質層明確化ステップと、を備えたことを特徴とするウエーハのレーザー加工方法が提供される。
【００１１】
好ましくは、ウエーハのレーザー加工方法は、改質層明確化ステップの後に、改質層の位置が適正か又は改質層の形成状態が適正かを判定する改質層判定ステップをさらに備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のウエーハのレーザー加工方法は、改質層を形成する前の分割予定ライン付近の撮像画像をまず取得し、改質層形成後に同様な位置の撮像画像と比較することにより、２つの撮像画像の非共通部分を改質層として特定するので、ウエーハに予め形成されているパターンと改質層を誤認識してしまうという恐れを低減できる。
【００１３】
また、改質層形成前の撮像画像は、改質層を分割予定ラインに沿って検出するためのアライメント動作時に取得することができるため、別途動作を増やすことなく取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。
【図２】ウエーハ保持ステップを示す斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１撮像ステップを示す斜視図、図３（Ｂ）は第１の撮像画像を示す拡大図である。
【図４】改質層形成ステップを示す斜視図である。
【図５】レーザービーム発生ユニットのブロック図である。
【図６】図６（Ａ）は第２撮像ステップを示す斜視図、図６（Ｂ）は第２の撮像画像を示す拡大図である。
【図７】改質層識別ステップを説明する図である。
【図８】非共通部分を明確にした撮像画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１の表面１１ａに保護テープ１７を貼着する様子を示す斜視図が示されている。
【００１６】
半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって区画された各領域にＩＣ，ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。半導体ウエーハ１１は例えばシリコンウエーハから形成されており、その厚みは７００μｍ程度である。
【００１７】
本発明実施形態のウエーハのレーザー加工方法では、まず図２に示すように、ウエーハ１１の裏面を露出させてレーザー加工装置のチャックテーブル１０の保持面でウエーハ１１を保持するウエーハ保持ステップを実施する。
【００１８】
ウエーハ保持ステップを実施した後、ウエーハ１１の裏面１１ｂから赤外線撮像手段によって分割予定ライン１３付近を撮像して、分割予定ライン１３を検出するとともに第１の撮像画像を取得する第１撮像ステップを実施する。
【００１９】
この第１撮像ステップを図３を参照して説明する。図３（Ａ）は第１撮像ステップを示す斜視図、図３（Ｂ）は第１撮像ステップで取得された第１の撮像画像を示す拡大図である。
【００２０】
図３（Ａ）において、１２はレーザービーム照射ユニット（レーザービーム照射手段）であり、ケーシング１４中に収容されたレーザービーム発生ユニット１６と、ケーシング１４の先端に装着された集光器（レーザーヘッド）１８とから構成される。
【００２１】
ケーシング１４には撮像ユニット（撮像手段）２０が取り付けられており、撮像ユニット２０は可視光によって半導体ウエーハ１１の加工領域を撮像する顕微鏡及び通常のＣＣＤ等の撮像素子を含んでいる。
【００２２】
撮像ユニット２０はさらに、ウエーハ１１に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捉える光学系と、この光学系によって捉えられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線ＣＣＤ等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はレーザー加工装置の図示しないコントローラー（制御手段）に送信される。
【００２３】
レーザービーム発生ユニット１６は、図５に示すように、ＹＡＧパルスレーザー又はＹＶＯ４パルスレーザーを発振するレーザー発振器２２と、繰り返し周波数設定手段２４と、パルス幅調整手段２６と、パワー調整手段２８とを含んでいる。特に図示しないが、レーザー発振器２２はブリュースター窓を有しており、レーザー発振器２２から出射するレーザービームは直線偏光のレーザービームである。
【００２４】
レーザービーム発生ユニット１６のパワー調整手段２８で所定パワーに調整されたパルスレーザービームは、集光器１８のミラー３０で反射され、さらに集光用対物レンズ３２で集光されてチャックテーブル１０に保持されたウエーハ１１に照射され、ウエーハ１１内部に改質層を形成する。
【００２５】
図３（Ａ）を再び参照すると、第１撮像ステップでは、ウエーハ１１の裏面１１ｂから撮像ユニット２０の赤外線撮像手段によってウエーハ１１の表面１１ａに形成されている分割予定ライン１３付近を撮像して、分割予定ライン１３を検出するとともに、第１の撮像画像を取得する。
【００２６】
第１の撮像画像はコントローラのメモリに格納する。この第１撮像ステップは、改質層を形成すべき分割予定ライン１３を集光器１８と加工送り方向に整列させるアライメントステップの中で同時に実施することができる。
【００２７】
第１撮像ステップで取得した第１の撮像画像は、例えば図３（Ｂ）の拡大図に示すように、交差する分割予定ライン１３、デバイス１５、分割予定ライン１３に形成されたＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）１９を含んでいる。
【００２８】
第１撮像ステップを実施した後、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを、ウエーハの表面１１ａに近い内部に集光点を合わせてウエーハ１１の裏面１１ｂから分割予定ライン１３に沿って照射し、ウエーハ１１の表面１１ａに近い内部に改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。
【００２９】
この改質層形成ステップを図４を参照して説明する。改質層形成ステップでは、ウエーハ１１に対して透過性を有する波長（例えば１０６４ｎｍ）のレーザービームの集光点を分割予定ライン１３に対応するウエーハ１１の表面１１ａに近い内部に位置付けて、チャックテーブル１０を矢印Ｘ１方向又は矢印Ｘ２方向に移動しながら、ウエーハ１１の裏面１１ｂからレーザービームを分割予定ライン１３に沿って照射して、ウエーハ１１の表面１１ａに近い内部に改質層２１を形成する。
【００３０】
特に図示しないが、チャックテーブル１０は加工送り手段により矢印Ｘ１方向及び矢印Ｘ２方向に交互に加工送りされ、さらに割り出し送り手段により加工送り方向に直交する割り出し送り方向に分割予定ライン１３のピッチずつ割り出し送りされながら、第１の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の表面１１ａの近傍に次々と改質層２１を形成する。次いで、チャックテーブル１０を９０°回転してから、第１の方向に直交する第２の方向に伸長する分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の内部に同様な改質層２１を形成する。
【００３１】
改質層形成ステップでのレーザー加工条件は例えば以下のとおりである。
【００３２】
光源                    ：ＬＤ励起ＱスイッチＮｄ：ＹＶＯ４パルスレーザー
波長                    ：１０６４ｎｍ
平均出力                ：１Ｗ
パルス幅                ：４０ｎｓ
集光スポット径          ：φ１μｍ
繰り返し周波数          ：１００ｋＨｚ
加工送り速度            ：１００ｍｍ／ｓ      
【００３３】
本実施形態のウエーハのレーザー加工方法では、少なくとも一部の分割予定ライン１３に沿って改質層２１を形成した後、図６（Ａ）に示すように、ウエーハ１１の裏面１１ｂから赤外線撮像手段によって改質層２１が形成された分割予定ライン１３付近を撮像して、改質層２１が形成された分割予定ライン１３を検出するとともに、図６（Ｂ）に示すような第２の撮像画像を取得する。
【００３４】
この第２の撮像画像は、交差する分割予定ライン１３、デバイス１５、ＴＥＧ１９及び改質層２１を含んでいる。第２の撮像画像はレーザー加工装置のコントローラのメモリに格納する。上述した一部の分割予定ライン１３は、５本または１０本の分割予定ライン１３と適宜設定することができる。
【００３５】
ここで、画像撮像時の撮像ユニット２０のピントは、第１の撮像画像撮像時はウエーハ１１の表面１１ａに合わせ、第２の撮像画像撮像時は改質層２１の高さ位置に合わせて撮像する。第１の撮像画像撮像時と第２の撮像画像撮像時の高さの差が３０〜１００μｍ程度のため、大差のない撮像画像を得ることができる。
【００３６】
第２撮像ステップ実施後、図７（Ａ）に示す第１の撮像画像と、図７（Ｂ）に示す第２の撮像画像とを対比して、図８に実線で示すように非共通部分を抽出して改質層２１を明確にする改質層明確化ステップを実施する。
【００３７】
好ましくは、改質層明確化ステップ実施後に、改質層２１の位置が適正か、又は改質層２１の形成状態が適正かを判定する改質層判定ステップを実施する。適正と判定された場合には、改質層未形成の分割予定ライン１３に沿って改質層形成ステップを続行する。
【００３８】
判定ステップで不適正と判定された場合には、補正ステップを実施した後、改質層未形成の分割予定ライン１３に沿って改質層形成ステップを続行する。この補正ステップでは、例えばウエーハ１１を保持したチャックテーブルを割り出し送り方向に微妙に移動して、集光器１８によるレーザービーム照射位置を分割予定ライン１３の中心に位置付けるか、或いはパワー調整手段２８によりレーザービームのパワーを調整して、適正な改質層２１が形成可能なように調整する。
【００３９】
全ての分割予定ライン１３に沿ってウエーハ１１の表面１１ａの近傍に改質層２１を形成すると、改質層２１からウエーハ１１の表面１１ａに伸びる多数のマイクロクラックが発生する。
【００４０】
従って、研削装置によりウエーハ１１の裏面１１ｂを改質層２１を除去する厚みまで研削すると、研削圧力によりウエーハ１１を個々のデバイスチップ１５に分割することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０    チャックテーブル
１１    半導体ウエーハ
１２    レーザービーム照射ユニット
１３    分割予定ライン
１５    デバイス
１７    保護テープ
１８    集光器
１９    ＴＥＧ
２０    撮像ユニット（撮像手段）
２１    改質層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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