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JP7446673B2 - 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。改質層からクラックが十分な長さで伸長せず、クラックがウエーハの表面に達していない場合も同様である。
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あるか否か、すなわち、ウエーハに形成された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、クラックの形成状況の確認に工数がかかり問題となっていた。
また、改質層から表面に向かってクラックが伸長していても、該クラックの長さが足りずウエーハの表面にクラックが達していない場合、ウエーハの表面を顕微鏡で観察してもクラックを視認できず、顕微鏡を使用してもクラックの長さを評価できない。この場合、ウエーハを分割して切断面を観察しなければクラックの長さを評価できなかった。
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、内部に形成された改質層から伸長したクラックがウエーハの表面に達していない場合においてもウエーハの加工状態を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、該集光点を該ウエーハの厚み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該ウエーハの該表面で反射した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該反射光が写る画像における該反射光の形状及び位置に基づいて、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改質層を挟んで非対称となる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、該判定ステップでは、該撮像ステップで撮像された該画像において、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た該第二のレーザービームの該裏面における被照射領域と同一の形状の領域と重なるように該反射光が写る場合に、該第二のレーザービームの該集光点の高さ位置にクラックが形成されていると判定し、該撮像ステップで撮像された該画像において、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た該第二のレーザービームの該裏面における該被照射領域の形状を反転した形状の領域と重なるように該反射光が写る場合に、該第二のレーザービームの該集光点の高さ位置に該クラックが形成されていないと判定する。
また、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。また、好ましくは、該判定ステップでは、予め作成された判定するための基準に基づいて判定が実施される。
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する。
なお、観察用レーザービーム照射ステップにおいては、第二のレーザービームの集光点をウエーハの厚み方向に移動させながらウエーハに第二のレーザービームを照射する。そして、第二のレーザービームは、改質層と表面との間の領域に進入する。ここで、改質層からクラックが伸長していると、クラックに進入した空気の層と、ウエーハと、の間に界面が生じる。この界面は、両側で屈折率の差が大きい。そのため、第二のレーザービームがクラックに達すると、該第二のレーザービームは該界面で反射される。
反射光が写る画像における該反射光の形状は、第二のレーザービームがクラックで反射されたか否かで大きく変化する。例えば、集光点をウエーハの厚み方向に移動させながらウエーハに繰り返し第二のレーザービームを照射すると、画像に写る反射光の形状が変化する。この変化が生じたときの該集光点の高さから、クラックの長さ等のウエーハの加工状態を判定できる。この際、ウエーハをレーザー加工装置のチャックテーブルから移動させる必要がなく、改質層を形成した後に間を置かずに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、内部に形成された改質層から伸長したクラックがウエーハの表面に達していない場合においてもウエーハの加工状態を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。 ウエーハの表面に達しない長さのクラックが改質層から伸長しているウエーハを模式的に示す断面図である。 図９（Ａ）は、第二のレーザービームがクラックで反射される場合の該第二のレーザービーム及びその反射光の進路を模式的に示す断面図であり、図９（Ｂ）は、第二のレーザービームがクラックで反射されない場合の該第二のレーザービーム及びその反射光の進路を模式的に示す断面図である。 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。
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、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。若しくは、クラック９が形成されても長さが不十分であり、クラック９が表面１ａに到達しない。これらの場合にウエーハ１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。
ここで、加工条件等が適切であるか否か、すなわち、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。
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。
しかも、改質層７から伸長するクラック９がウエーハ１の内部に形成されても、クラック９の長さが不十分であり、クラック９が表面１ａに達しない場合、顕微鏡等でウエーハ１の表面１ａを観察してもクラック９を視認できない。そのため、クラック９の長さを検出したい場合には、ウエーハ１を分割して切断面を観察しなければならなかった。
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における断面形状（例えば裏面１ｂにおける被照射領域）が改質層７を挟んで非対称となるように成形される。例えば、第二のレーザービーム２８の断面形状は、改質層７を境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。
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１０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を適切に分割できず、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場合や、デバイスチップに損傷が生じる場合があり、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。また、クラック９が表面１ａに達していない場合、顕微鏡を使用してもクラック９を確認できない。
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、集光点３０は、ウエーハ１の表面１ａの改質層７と重なる位置に位置付けられる。
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）おける断面形状が改質層７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。
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、集光レンズ２４の高さを変更する等して、集光点３０を該ウエーハの厚み方向（Ｚ軸方向）に移動させる。そして、集光点３０を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側に次々に照射していく。
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（Ｂ）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の有無やクラック９の長さ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。
また、ウエーハ１の加工状態には、改質層７から伸長するクラック９が表面１ａに至らない場合における該クラック９の長さも含まれる。図８は、改質層形成ステップＳ２０が実施され、内部に改質層７が形成されたウエーハ１を模式的に示す断面図である。図８には、改質層形成ステップＳ２０において改質層７とともに該改質層７から表面１ａに向かって伸長するクラック９が形成されているものの、クラック９が表面１ａに達していない場合のウエーハ１の断面図が示されている。
本実施形態に係るウエーハの加工方法に係る判定ステップＳ５０では、クラック９の長さを含むウエーハ１の加工状態が判定される。以下、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。
図８には、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が照射される際に集光点３０が位置付けられる高さ位置４４ａ，４４ｂが示されている。集光点３０がクラック９の最下点よりも高い高さ位置４４ａに位置付けられている場合と、該最下点よりも低い高さ位置４４ｂに位置付けられている場合と、に分けて説明する。
図９（Ａ）は、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０において、高さ位置４４ａに集光点が位置付けられている場合における第二のレーザービーム２８の進行経路を模式的に示す断面図である。ウエーハ１の裏面１ｂに照射された第二のレーザービーム２８は、高さ位置４４ａに位置付けられた集光点に向かって集光される。この高さ位置４４ａにはクラック９が伸長しており、第二のレーザービーム２８は該クラック９に達し、該クラック９で反射される。
クラック９で反射された第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の内部をさらに下方に進行して表面１ａに達し、該表面１ａで反射される。さらにその後、第二のレーザービーム２８の反射光３２は、ウエーハ１を上方に進行して裏面１ｂから外部に進む。このとき、ウエーハ１の裏面１ｂ側から見たとき、改質層７で隔てられる２つの領域のうち、第二のレーザービーム２８が属する側に反射光３２が属することとなる。
したがって、撮像ステップＳ４０において撮像ユニット３４で反射光３２を撮像すると、形成された画像には、図６（Ｂ）に模式的に示す画像３６と同様に、第二のレーザービーム２８の断面形状と同一の形状の領域４２ａに重なるように反射光３２が写る。
これに対して、図９（Ｂ）は、観察用レーザービーム照射ステップＳ３０において、高さ位置４４ｂに集光点が位置付けられている場合における第二のレーザービーム２８の進行経路を模式的に示す断面図である。ウエーハ１の裏面１ｂに照射された第二のレーザービーム２８は、高さ位置４４ｂに位置付けられた集光点に向かって集光される。この高さ位置４４ｂにはクラック９が伸長しておらず、第二のレーザービーム２８は該クラック９で反射されない。
そのため、高さ位置４４ｂに位置付けられた集光点を通過した第二のレーザービーム２８は、ウエーハ１の内部をさらに下方に進行して表面１ａに達し、該表面１ａで反射される。さらにその後、第二のレーザービーム２８の反射光３２は、ウエーハ１を上方に進行して裏面１ｂから外部に進む。このとき、ウエーハ１の裏面１ｂ側から見たとき、改質層７で隔てられる２つの領域のうち、第二のレーザービーム２８が属する側とは反対側に反射光３２が属することとなる。
したがって、撮像ステップＳ４０において撮像ユニット３４で反射光３２を撮像すると、形成された画像には、図６（Ｃ）に模式的に示す画像３８と同様に、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４２ｂに重なるように反射光３２が写る。
このように、撮像ユニット３４で撮像される画像に写る反射光３２の形状及び位置は、第二のレーザービーム２８がクラック９で反射されたか否かにより大きく変化する。そのため、画像に写る反射光３２の形状及び位置に基づいて、第二のレーザービーム２８がクラック９で反射されたか否かを判定できる。
そして、判定ステップＳ５０では、反射光３２が写る画像において、反射光３２が改質層７に対して第二のレーザービーム２８（入射光）と同じ側に写るか否か判別する（Ｓ５１）。そして、反射光３２が入射光と同じ側に写る場合、集光点３０が位置付けられた深さにクラック９が伸長していると判定される（Ｓ５２）。その一方で、反射光３２が入射光と同じ側に写らない場合、すなわち、逆側に写る場合、集光点３０が位置付けられた深さにクラック９が伸長していないと判定される（Ｓ５３）。
換言すると、撮像ステップＳ４０で撮像された画像において、第二のレーザービーム２８の裏面１ｂにおける被照射領域と同一の形状の領域と重なるように反射光３２が写る場合に、集光点３０の高さ位置にクラック９が形成されていると判定する。その一方で、該画像において、第二のレーザービーム２８の裏面１ｂにおける被照射領域の形状を反転した形状の領域と重なるように反射光３２が写る場合に、第二のレーザービーム２８の集光点の３０高さ位置にクラック９が形成されていないと判定する。
さらに、集光点３０をウエーハ１の厚み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に繰り返し照射すると、集光点３０が特定の高さとなるときに撮像ユニット３４で撮像される画像に写る反射光３２の形状及び位置が変化する。そして、画像に写る反射光３２の形状等に変化が生じた時点において集光点３０が位置付けられた該特定の高さがクラック９の下端の高さ位置となる。クラック９の下端の高さ位置が判明すると、クラック９の長さを算出できる。
ここで、クラック９の下端の近傍に第二のレーザービーム２８が集光される場合、反射光３２が写る画像には、クラック９で反射された光と、クラック９に反射されずに進行した光と、の両方が写る場合がある。または、光が乱反射されて画像に特定の光が写らない場合がある。いずれにせよ、画像に写る反射光３２の形状等の変化により、クラック９の下端の高さ位置を判別できる。
さらに、ウエーハ１の内部に形成されるクラック９が途中で途切れることがある。本実施形態に係るウエーハの加工方法では、クラック９の途切れた位置に第二のレーザービーム２８が集光される場合においても反射光３２が写る画像に変化が認められる。すなわち、クラック９が途切れている部分のウエーハ１の高さ位置の判別も可能である。
クラック９の下端の高さ位置等を導出できると、改質層７とともに形成されるクラック９が表面１ａに達するように第一のレーザービーム１４によるウエーハ１の加工条件を調整できる。
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、レーザービーム照射ユニット１８が備える光学系や、撮像ユニット３４の配設位置次第では、第二のレーザービーム２８がクラック９に反射されない場合に、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。例えば、第二のレーザービーム２８がクラック９に反射される場合に、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なることも考えられる。
クラック９による第二のレーザービーム２８の反射の有無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から伸びたクラック９の長さを撮像ステップ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、長さが既知のクラック９が形成されているウエーハ１を準備し、集光点３０の高さ位置を変化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、反射光３２を撮像して画像を得る。そして、クラック９の長さと、画像に写る反射光３２の形状及び位置と、の関係を評価して、画像からクラック９の長さを判定するための基準を作成することが望ましい。
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、内部に形成された改質層７から伸長したクラック９がウエーハ１の表面１ａに達していない場合においてもウエーハ１の加工状態を確認できる。このとき、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から移動させる必要はなく、その場でクラック９の長さ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 反射光
３４ 撮像ユニット
３６，３８ 画像
４０ 領域
４２ａ，４２ｂ 領域
４４ａ，４４ｂ 高さ位置

Claims (4)

  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、該集光点を該ウエーハの厚み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該ウエーハの該表面で反射した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該反射光が写る画像における該反射光の形状及び位置に基づいて、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改質層を挟んで非対称となる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. 該判定ステップでは、
    該撮像ステップで撮像された該画像において、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た該第二のレーザービームの該裏面における被照射領域と同一の形状の領域と重なるように該反射光が写る場合に、該第二のレーザービームの該集光点の高さ位置にクラックが形成されていると判定し、
    該撮像ステップで撮像された該画像において、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た該第二のレーザービームの該裏面における該被照射領域の形状を反転した形状の領域と重なるように該反射光が写る場合に、該第二のレーザービームの該集光点の高さ位置に該クラックが形成されていないと判定することを特徴とする、
    請求項１に記載の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。
  4. 該判定ステップでは、予め作成された判定するための基準に基づいて判定が実施されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のウエーハの加工方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005083800A (ja) 2003-09-05 2005-03-31 Hitachi Ltd 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP2015170697A (ja) 2014-03-06 2015-09-28 株式会社東京精密 レーザーダイシング装置及びレーザーダイシング方法
JP2019027974A (ja) 2017-08-01 2019-02-21 株式会社東京精密 レーザー加工装置及び亀裂検出方法
JP2019125599A (ja) 2018-01-11 2019-07-25 株式会社ディスコ 被加工物の加工方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10323778A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd レーザ加工における透明脆性材料の亀裂の先頭位置検出方法及びそれを用いたレーザ加工装置
DE60313900T2 (de) 2002-03-12 2008-01-17 Hamamatsu Photonics K.K., Hamamatsu Methode zur Trennung von Substraten
JP4398686B2 (ja) 2003-09-11 2010-01-13 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
JP5939752B2 (ja) * 2011-09-01 2016-06-22 株式会社ディスコ ウェーハの分割方法
JP6071775B2 (ja) * 2013-06-26 2017-02-01 株式会社ディスコ ウェーハの加工方法
JP7256604B2 (ja) * 2018-03-16 2023-04-12 株式会社ディスコ 非破壊検出方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005083800A (ja) 2003-09-05 2005-03-31 Hitachi Ltd 欠陥検査方法及び欠陥検査装置
JP2015170697A (ja) 2014-03-06 2015-09-28 株式会社東京精密 レーザーダイシング装置及びレーザーダイシング方法
JP2019027974A (ja) 2017-08-01 2019-02-21 株式会社東京精密 レーザー加工装置及び亀裂検出方法
JP2019125599A (ja) 2018-01-11 2019-07-25 株式会社ディスコ 被加工物の加工方法

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