特許ウォッチ

公開番号2025014049
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-28
出願番号2024191913,2020068440
出願日2024-10-31,2020-04-06
発明の名称レーザ加工装置及びレーザ加工方法
出願人浜松ホトニクス株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/301 20060101AFI20250121BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域を形成する場合においてウエハの品質を担保すること。
【解決手段】レーザ加工装置1は制御部8を備え、制御部8は、ウエハ20の内部に改質領域121と改質領域122とが形成されるように設定された第一加工条件でレーザ照射ユニット3を制御する第一処理と、改質領域121,122に係る状態を特定し、第一加工条件が適正か否かを判定する第二処理と、ウエハ20の内部に、改質領域121,122が形成されると共に、ウエハ20の厚さ方向における改質領域121,122の間に改質領域123a,123bが形成されるように設定された第二加工条件でレーザ照射ユニット3を制御する第三処理と、改質領域121,122,123a,123bに係る状態を特定し、第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を実行する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
第一表面及び第二表面を有するウエハの前記第一表面側から前記ウエハにレーザ光を照射する照射部と、
前記ウエハに対して透過性を有する光を出力し、前記ウエハを伝搬した前記光を検出する撮像部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ウエハ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に第一の改質領域が形成されるように設定された第一加工条件で前記照射部を制御する第一処理と、
前記第一処理の後において、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて、前記第一の改質領域に係る状態を特定する第二処理と、
前記撮像部により撮像が行われる前記ウエハの厚さ方向における各領域について所定の輝度で前記撮像部による撮像が行われるよう、各領域の前記ウエハの厚さ方向における位置に応じた光量で前記撮像部から光が出力されるように、前記撮像部を制御する輝度キャリブレーション処理と、を実行するように構成されている、レーザ加工装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記制御部は、観察前、レーザ加工装置立ち上げ時、又はデバイス変更時の度に、前記輝度キャリブレーション処理を実行する、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記輝度キャリブレーション処理において、
輝度キャリブレーションに係る入力を受け付けることと、
前記入力に応じてキャリブレーション実施区間を決定することと、
前記キャリブレーション実施区間における各領域について、前記撮像部により撮像が行われる際の輝度が所望の輝度になるように前記撮像部から出力される光の光量を調整することと、を実行するように構成されている、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第一処理において、前記第一の改質領域よりも前記レーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域が更に形成されるように設定された前記第一加工条件で前記照射部を制御し、
前記第二処理において、前記第二の改質領域に係る状態を更に特定し、特定した情報に基づき、前記第一加工条件が適正か否かを判定する、請求項１記載のレーザ加工装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより、前記ウエハの内部に、前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域が形成されると共に、前記ウエハの厚さ方向における前記第一の改質領域及び前記第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件で前記照射部を制御する第三処理と、
前記第三処理の後において、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて、前記第一の改質領域、前記第二の改質領域、及び前記第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、前記第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を更に実行するように構成されている、請求項４記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記改質領域に係る状態として、前記改質領域の状態及び前記改質領域から延びる亀裂の状態の少なくともいずれか一方を特定する、請求項５記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記改質領域の位置を特定し、該位置に基づいて、前記加工条件が適正か否かを判定する、請求項６記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に前記亀裂が伸展しているか否かを特定し、該伸展しているか否かに基づいて、前記加工条件が適正か否かを判定する、請求項６又は７記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第二処理において、前記第一表面及び前記第二表面の少なくともいずれか一方に前記亀裂が伸展している場合に、前記第一加工条件が適正でないと判定する、請求項８記載のレーザ加工装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記亀裂の伸展量を特定し、該伸展量に基づいて、前記加工条件が適正か否かを判定する、請求項６又は７記載のレーザ加工装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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レーザ加工方法に関する。
続きを表示（約 3,200 文字）【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】
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、レーザ光の集光点を複数形成しながら加工層を形成することによって、加工層の形成速度の向上を図る場合がある。一方、本発明者らの知見によれば、対象物の厚さ方向に複数の集光点を同時に形成してレーザ光を照射すると、一方の集光点に形成される改質領域から延びる亀裂が、他方の集光点での改質領域の形成及びその亀裂の進展に影響を及ぼす結果、亀裂量（亀裂の長さ）が不安定になる虞がある。このような問題は、集光点を同時に複数形成しない場合（１焦点である場合）においても生じうる。すなわち、例えば１焦点で、最初に入射面から遠い側の改質領域が形成された後に、入射面に近い側の改質領域が形成されるような場合において、入射面から遠い側の亀裂が十分に延びきっていない状態で入射面に近い側の改質領域が加工されることにより、総亀裂量が不安定になるおそれがある。亀裂量が不安定となった場合には、亀裂を境界として対象物を切断した際の切断面の品質（すなわち加工品質）が低下する。
【０００５】
亀裂量が不安定になることを抑制すべく、同時に形成される改質領域（或いは１焦点で連続的に形成される複数の改質領域）から延びる亀裂同士が互いに繋がらないように、例えば、亀裂同士が繋がらないだけ十分に離間させた複数の改質領域を先行して形成した後に、該複数の改質領域の間（ウエハの厚さ方向における間）に改質領域を形成し、最終的に全ての改質領域に渡る亀裂を形成することが考えられる。このように、外側の改質領域を形成した後に内側の改質領域を形成する加工方法については、加工方法が複雑であり、適切な加工条件の設定が難しい。加工条件が適切に設定されない場合には、加工されたウエハの品質を十分に担保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、ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域を形成する場合において、ウエハの品質を担保することが可能なレーザ加工装置及びレーザ加工方法を提供することを目的とする。
【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、第一表面及び第二表面を有するウエハの第一表面側からウエハにレーザ光を照射する照射部と、ウエハに対して透過性を有する光を出力し、ウエハを伝搬した光を検出する撮像部と、制御部と、を備え、制御部は、ウエハにレーザ光が照射されることによりウエハの内部に第一の改質領域と該第一の改質領域よりもレーザ光の入射面側に位置する第二の改質領域とが形成されるように設定された第一加工条件で照射部を制御する第一処理と、第一処理の後において、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて、第一の改質領域及び第二の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第一加工条件が適正か否かを判定する第二処理と、ウエハにレーザ光が照射されることにより、ウエハの内部に、第一の改質領域及び第二の改質領域が形成されると共に、ウエハの厚さ方向における第一の改質領域及び第二の改質領域の間に第三の改質領域が形成されるように設定された第二加工条件で照射部を制御する第三処理と、第三処理の後において、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて、第一の改質領域、第二の改質領域、及び第三の改質領域に係る状態を特定し、特定した情報に基づき、第二加工条件が適正か否かを判定する第四処理と、を実行するように構成されている。
【０００８】
本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、第三処理において、第二加工条件に基づいて、ウエハの厚さ方向における外側の改質領域（第一の改質領域及び第二の改質領域）及びその間の内側の改質領域（第三の改質領域）が形成され、第四処理において、撮像部から出力される信号に基づき各改質領域に係る状態が特定され、特定結果に基づき、第二加工条件が適正か否かが判定される。このように、外側の改質領域及び内側の改質領域が実際に形成されるように加工されて、加工後の各改質領域の状態に基づき加工条件の適否が判定されることにより、最終的なウエハの加工状態に基づいて加工条件の適否が判定されることになる。このことで、加工条件の適否が精度良く判定され、加工後のウエハの品質を担保することができる。更に、本発明の一態様に係るレーザ加工装置では、第一処理において、第一加工条件に基づいて、ウエハの厚さ方向における外側の改質領域（第一の改質領域及び第二の改質領域）のみが形成され、第二処理において、撮像部から出力される信号に基づき外側の改質領域に係る状態が特定され、特定結果に基づき第一加工条件が適正か否かが判定されている。例えば、最終的なウエハの加工状態においてフルカット状態（改質領域から延びる亀裂がウエハの両端面にまで延びた状態）に加工される場合等においては、最終的なウエハの加工状態から得られる改質領域に係る情報が少なく、加工条件の適否を高精度に判定できないおそれがある。この点、一部の改質領域（外側の改質領域）のみが形成された状態において、一部の改質領域に係る情報に基づき、当該一部の改質領域の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることにより、最終的なウエハの加工状態よりも多くの情報（改質領域に係る情報）が得られるウエハの加工状態に基づいて、より高精度に加工条件の適否を判定することができる。なお、発明者らの知見によれば、ウエハの厚さ方向において外側の改質領域及び内側の改質領域が形成される場合においては、外側の改質領域に係る状態が、加工後のウエハの品質や分割性により影響を及ぼすと考えられる。この点、第二処理において、外側の改質領域の形成に係る加工条件（第一加工条件）の適否が判定されることによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
【０００９】
制御部は、改質領域に係る状態として、改質領域の状態及び改質領域から延びる亀裂の状態の少なくともいずれか一方を特定してもよい。これにより、加工後のウエハの状態が適切に特定され、加工条件の適否をより高精度に判定することができる。このことで、より好適にウエハの品質を担保することができる。
【００１０】
制御部は、改質領域の位置を特定し、該位置に基づいて、加工条件が適正か否かを判定してもよい。加工条件が適切でない場合には、改質領域の位置が所望の位置とならない場合がある。改質領域が所望の位置となっているか否かに応じて加工条件の適否が判定されることにより、加工条件を適切に判定することができる。これによって、より好適に加工後のウエハの品質を担保することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許