特許 7455476 ウエーハ検査装置、及びウエーハ検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】ウエーハ検査装置、及びウエーハ検査方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20240318BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20240318BHJP

   G01N 21/95 20060101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

H01L21/78 B

H01L21/66 J

G01N21/95 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020093565

(22)【出願日】2020-05-28

(65)【公開番号】P2021190532

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】100075384

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 昂

(74)【代理人】

【識別番号】100172281

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100206553

【弁理士】

【氏名又は名称】笠原 崇廣

(74)【代理人】

【識別番号】100189773

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 英哲

(74)【代理人】

【識別番号】100184055

【弁理士】

【氏名又は名称】岡野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】木村 展之

【審査官】三浦 みちる

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２２０４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－００５５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４０４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０５７７４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｇ０１Ｎ ２１／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に改質層が形成されたウエーハを検査するウエーハ検査装置であって、
裏面側を上方に露出した状態で該ウエーハを保持できる保持テーブルと、
該保持テーブルに保持された該ウエーハの該裏面側に照射される光を発する点光源と、
該点光源から発せられ該ウエーハの該裏面に照射された該光の反射光を撮像する撮像ユニットと、を備え、
該撮像ユニットは、該保持テーブルに保持されたウエーハに対面する結像レンズと、該結像レンズの結像点に位置づけられたスプリッターと、該スプリッターによって分岐された第一の光路上に配設されたカメラと、を含み、
該点光源は、該スプリッターによって分岐された第二の光路上に配設され、
該点光源が発する該光は、レーザビームであり、
該第二の光路には、該点光源から発せられた該光を平行光に生成するコリメートレンズと、該コリメートレンズによって生成された該平行光を該スプリッターに集光する集光レンズと、が配設されていることを特徴とするウエーハ検査装置。

【請求項2】

該保持テーブルと、該撮像ユニットと、を相対的に移動させる移動ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１記載のウエーハ検査装置。

【請求項3】

互いに交差する複数の分割予定ラインが表面に設定され、該表面の該分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに、集光点を該ウエーハの内部に位置づけて該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射することで複数の該分割予定ラインに沿って改質層が形成された該ウエーハを請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のウエーハ検査装置で検査するウエーハ検査方法であって、
該ウエーハの該表面を該保持テーブルに向け、該裏面側を上方に露出させた状態で該ウエーハを該保持テーブルで保持する保持ステップと、
該点光源から発せられた該光を該コリメートレンズと、該集光レンズと、該スプリッターと、該結像レンズと、を経て該ウエーハの該裏面に照射する照射ステップと、
該照射ステップで該ウエーハの該裏面に照射されて該裏面で反射され、該結像レンズと、該スプリッターと、を経て該カメラに到達した該光の該反射光を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、
該撮像ステップで得られた該撮像画像から該ウエーハの内部に形成された該改質層の形成状態を判定する判定ステップと、を備え、
該点光源が発する該光は、レーザビームであることを特徴とするウエーハ検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内部に改質層が形成されたウエーハの該改質層の形状状況を検査するウエーハ検査装置、及びウエーハ検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造プロセスでは、まず、半導体等の材料からなる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する。そして、該分割予定ラインで区画される各領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスを形成する。さらに、該ウエーハを所定の厚みに薄化し、その後、該ウエーハを該分割予定ラインに沿って分割するとデバイスチップを形成できる。

【0003】

ウエーハを分割する際には、該ウエーハに対して透過性を有する波長（ウエーハが透過できる波長）のレーザビームを分割予定ラインに沿ってウエーハの内部に集光して分割の起点となる改質層を形成する。その後、ウエーハに外力を付与すると、改質層からウエーハの表裏面にクラックが伸長し、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及び特許文献２参照）。

【0004】

ここで、改質層がウエーハの内部に適切に形成されていないと、ウエーハを適切に分割できずウエーハに損傷が生じる場合がある。そこで、改質層が形成されたときにウエーハの裏面側に微小な凹凸形状が現れることを利用し、ウエーハの裏面に光をあてて反射光を撮像して凹凸形状の有無を検出する。該反射光が写る画像には、凹凸形状が強調されて写る。この現象は魔鏡と呼ばれており、この魔鏡を利用して改質層の有無を検出する技術が開発されている（特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第３４０８８０５号公報

【文献】特許第４３５８７６２号公報

【文献】特開２０１７－２２０４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、改質層の形成状態を高精度に検出するためには、鮮明な撮像画像が得られる必要がある。しかしながら、反射光の画像のコントラストは低くなりやすい傾向にあるため、改質層の有無の判定を精密に実施するのは容易ではない。

【0007】

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、コントラストが良好で鮮明な反射光の画像を取得し、ウエーハの内部の改質層の形成状態を精密に判定できるウエーハ検査装置、及びウエーハの検出方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様によると、内部に改質層が形成されたウエーハを検査するウエーハ検査装置であって、裏面側を上方に露出した状態で該ウエーハを保持できる保持テーブルと、該保持テーブルに保持された該ウエーハの該裏面側に照射される光を発する点光源と、該点光源から発せられ該ウエーハの該裏面に照射された該光の反射光を撮像する撮像ユニットと、を備え、該撮像ユニットは、該保持テーブルに保持されたウエーハに対面する結像レンズと、該結像レンズの結像点に位置づけられたスプリッターと、該スプリッターによって分岐された第一の光路上に配設されたカメラと、を含み、該点光源は、該スプリッターによって分岐された第二の光路上に配設され、該点光源が発する該光は、レーザビームであり、該第二の光路には、該点光源から発せられた該光を平行光に生成するコリメートレンズと、該コリメートレンズによって生成された該平行光を該スプリッターに集光する集光レンズと、が配設されていることを特徴とするウエーハ検査装置が提供される。

【0009】

好ましくは、該保持テーブルと、該撮像ユニットと、を相対的に移動させる移動ユニットをさらに備える。

【0011】

また、本発明の他の一態様によると、互いに交差する複数の分割予定ラインが表面に設定され、該表面の該分割予定ラインによって区画された各領域にデバイスが形成されたウエーハに、集光点を該ウエーハの内部に位置づけて該ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザビームを照射することで複数の該分割予定ラインに沿って改質層が形成された該ウエーハを請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のウエーハ検査装置で検査するウエーハ検査方法であって、該ウエーハの該表面を該保持テーブルに向け、該裏面側を上方に露出させた状態で該ウエーハを該保持テーブルで保持する保持ステップと、該点光源から発せられた該光を該コリメートレンズと、該集光レンズと、該スプリッターと、該結像レンズと、を経て該ウエーハの該裏面に照射する照射ステップと、該照射ステップで該ウエーハの該裏面に照射されて該裏面で反射され、該結像レンズと、該スプリッターと、を経て該カメラに到達した該光の該反射光を撮像して撮像画像を形成する撮像ステップと、該撮像ステップで得られた該撮像画像から該ウエーハの内部に形成された該改質層の形成状態を判定する判定ステップと、を備え、該点光源が発する該光は、レーザビームであることを特徴とするウエーハ検査方法が提供される。

【発明の効果】

【0012】

本発明の一態様に係るウエーハ検査装置及びウエーハ検査方法では、点光源が発する光を集光レンズでスプリッターに集光させて該光をウエーハの裏面に照射させ、反射光を該スプリッターに集光させてカメラで該反射光を撮像する。この場合、点光源を出発してからウエーハで反射され該カメラに到達するまでの間において、光の散乱が抑制される。そのため、カメラが形成する撮像画像が鮮明となり、ウエーハの内部の改質層の形成状態をより精密に判定できるようになる。

【0013】

したがって、本発明により、コントラストが良好で鮮明な反射光の画像を取得し、ウエーハの内部の改質層の形成状態を精密に判定できるウエーハ検査装置、及びウエーハの検出方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１（Ａ）は、ウエーハの表面側を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、ウエーハの裏面側を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２（Ａ）は、ウエーハの内部に改質層を形成する様子を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、ウエーハの内部に改質層を形成する様子を模式的に示す断面図である。

【図3】ウエーハ検査装置を模式的に示す斜視図である。

【図4】ウエーハ検査装置の光学系を模式的に示す側面図である。

【図5】照射ステップ及び撮像ステップを模式的に示す斜視図である。

【図6】撮像画像の一例を模式的に示す平面図である。

【図7】ウエーハ検査方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。

【図8】スプリッターに集光される光の進路を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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検査装置及びウエーハ検査方法で検査の対象となるウエーハについて説明する。図１（Ａ）は、表面１ａに互いに交差する複数の分割予定ライン３が設定され、該分割予定ライン３で区画された表面１ａの各領域にデバイス５が形成されたウエーハ１の該表面１ａ側を模式的に示す斜視図である。図１（Ｂ）は、ウエーハ１の裏面１ｂ側を模式的に示す斜視図である。

【0016】

ウエーハ１は、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、ガリウムナイトライド（ＧａＮ）、または、その他の半導体材料で形成される。または、ウエーハ１は、タンタル酸リチウム（ＬＴ）及びニオブ酸リチウム（ＬＮ）等の複酸化物等の材料で形成される。

【0017】

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、分割予定ライン３によって区画された各領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス５が形成される。そして、ウエーハ１を分割予定ライン３に沿って分割すると、個々のデバイスチップを形成できる。

【0018】

ウエーハ１を分断する際には、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）のレーザビームをウエーハ１の内部に集光できるレーザ加工装置にウエーハ１を搬入する。図２（Ａ）は、レーザ加工装置２でレーザ加工されているウエーハ１を模式的に示す斜視図である。

【0019】

図２（Ａ）に示す通り、ウエーハ１は、レーザ加工される前にシート９及びフレーム７と一体化される。そして、ウエーハ１と、シート９と、フレーム７と、を含むフレームユニット１１が形成される。このとき、ウエーハ１の表面１ａ側にシート９が配設され、裏面１ｂ側が外部に露出する。ウエーハ１が分割されて形成された個々のデバイスチップは、シート９に支持される。その後、シート９を拡張することでデバイスチップ間の間隔を広げると、デバイスチップのピックアップが容易となる。

【0020】

環状のフレーム７は、例えば、金属等の材料で形成され、ウエーハ１の径よりも大きい径の開口を備える。フレームユニット１１を形成する際は、ウエーハ１は、フレーム７の該開口内に位置付けられ、該開口に収容される。

【0021】

シート９は、フレーム７の開口よりも大きい径を有する。シート９は、例えば、基材層と、該基材層の上に形成された粘着層と、を備えるダイシングテープと呼ばれるテープである。シート９がダイシングテープである場合、シート９は、粘着層で発現する粘着力によりフレーム７及びウエーハ１の表面１ａに貼着される。または、シート９は、例えば、ポリオレフィン系シートやポリエステル系シート等の粘着層を備えない樹脂系シートでもよく、この場合に、シート９はウエーハ１に熱圧着される。

【0022】

レーザ加工装置２は、シート９を介してウエーハ１を保持する保持テーブル（不図示）と、該保持テーブルに保持されたウエーハ１にレーザビームを照射するレーザ加工ユニット４と、を備える。レーザ加工ユニット４は、ウエーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビーム６をウエーハ１の内部に集光させる加工ヘッド４ａを備える。レーザ加工ユニット４は、例えば、波長が１０６４ｎｍのレーザビームをパルス発振するＮｄ：ＹＡＧ等の媒質を備えたレーザ発振器を含む。

【0023】

図２（Ｂ）は、レーザ加工されるウエーハ１を模式的に示す断面図である。ウエーハ１の内部の所定の深さ位置に集光点４ｂを位置づけて、レーザビーム６を集光点４ｂに集光させつつウエーハ１とレーザビーム６を相対的に移動させる。すると、レーザビーム６が分割予定ライン３に沿ってウエーハ１に照射され、分割予定ライン３に沿った改質層３ａがウエーハ１の内部に形成される。

【0024】

さらに、改質層３ａが形成される際に、該改質層３ａからウエーハ１の表面１ａ及び裏面１ｂに向かって伸張するクラックが形成されてもよい。また、改質層３ａが内部に形成されたウエーハ１に外力を付与することでクラックを改質層３ａから伸張させてもよい。ウエーハ１に改質層３ａと、該改質層３ａから伸張したクラックと、が形成されると、ウエーハ１が分割予定ライン３に沿って分割される。すなわち、改質層３ａは、ウエーハ１を分割する際の分割起点として機能する。

【0025】

ただし、ウエーハ１が適切にレーザ加工されず、改質層３ａが分割予定ライン３に沿ってウエーハ１の内部に適切に形成されていない場合、ウエーハ１を適切に分割できずウエーハ１に損傷が生じる。すなわち、クラックが予定された方向から逸脱して進行してデバイス５に達する場合や、ウエーハ１が分割されて形成されたチップの端部が荒れてチップの品質が低下する場合がある。

【0026】

そこで、レーザ加工されたウエーハ１を検査して、改質層３ａがウエーハ１の内部に予定通りに形成されているか否かを確認することが考えられる。ただし、形成される改質層３ａがウエーハ１の外部から視認できない。そこで、改質層３ａが形成されたときにウエーハ１の裏面１ｂ側に微小な凹凸形状が現れることを利用する。

【0027】

すなわち、ウエーハ１の裏面１ｂに光をあてて反射光を撮像して撮像画像を形成し、該撮像画像に基づいて改質層の形成状態を判定する。該反射光が写る画像には、凹凸形状が強調されて写る。この現象は魔鏡と呼ばれており、この魔鏡を利用して改質層３ａの形成状態を判定する。

【0028】

ここで、改質層３ａの形成状態を高精度に検出するためには、凹凸形状が鮮明に反映された反射光の撮像画像が得られる必要がある。しかしながら、反射光の撮像画像のコントラストは低くなりやすい傾向にあるため、該撮像画像に基づいて改質層３ａの形成状態を精密に判定するのは容易ではない。

【0029】

そこで、本実施形態に係るウエーハ検査装置は、高コントラストで鮮明な反射光の撮像画像を取得しウエーハ１の内部の改質層３ａの形成状態を精密に判定できるように、以下に説明するように構成される。次に、本実施形態に係るウエーハ検査装置について説明する。図３は、本実施形態に係るウエーハ検査装置８を模式的に示す斜視図である。

【0030】

ウエーハ検査装置８は、各構成要素を支持する基台１０を備える。基台１０の上面には、ウエーハ１を保持する保持テーブル３４をＸ軸方向に移動させるＸ軸方向移動ユニット１２と、保持テーブル３４をＸ軸方向に直交するＹ軸方向に移動させるＹ軸方向移動ユニット２２と、が設けられている。

【0031】

Ｘ軸方向移動ユニット１２は、Ｘ軸方向に沿った一対のＸ軸ガイドレール１４を基台１０の上面に備える。一対のＸ軸ガイドレール１４には、Ｘ軸移動テーブル１６がスライド可能に取り付けられる。Ｘ軸移動テーブル１６の裏面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部にはＸ軸ガイドレール１４に対して概ね平行なＸ軸ボールネジ１８が螺合されている。

【0032】

Ｘ軸ボールネジ１８の一端部には、Ｘ軸パルスモータ２０が連結されている。Ｘ軸パルスモータ２０によってＸ軸ボールネジ１８を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１６がＸ軸ガイドレール１４に沿ってＸ軸方向に移動する。

【0033】

Ｙ軸方向移動ユニット２２は、Ｙ軸方向に沿った一対のＹ軸ガイドレール２４をＸ軸移動テーブル１６の上面に備える。一対のＹ軸ガイドレール２４には、Ｙ軸移動テーブル２６がスライド可能に取り付けられる。Ｙ軸移動テーブル２６の裏面側にはナット部（不図示）が設けられており、このナット部にはＹ軸ガイドレール２４に対して概ね平行なＹ軸ボールネジ２８が螺合されている。

【0034】

Ｙ軸ボールネジ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３０によってＹ軸ボールネジ２８を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル２６がＹ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル２６の上面には、Ｘ軸方向移動ユニット１２及びＹ軸方向移動ユニット２２を覆うカバー３２と、ウエーハ１を保持する保持テーブル３４と、が設けられている。

【0035】

保持テーブル３４の周囲には、フレームユニット１１のフレーム７を把持する複数のクランプ３４ｂが設けられる。保持テーブル３４は、上面３４ａに露出する多孔質部材と、該多孔質部材に一端が接続された吸引路と、該吸引路の他端に接続された吸引源と、を備える。該吸引源を作動させると、保持テーブル３４に載せられたウエーハ１が吸引保持される。

【0036】

保持テーブル３４の上方には、保持テーブル３４で吸引保持されたウエーハ１を撮像する撮像ユニット３８が設けられる。撮像ユニット３８は、基台１０の後方上面から上方に伸張した柱部と、該柱部の上端から保持テーブル３４の上方に伸びた腕部と、を備える支持部３６により支持される。支持部３６の上には、例えば、各種の情報を表示できる液晶ディスプレイ等の表示ユニット４０が設けられてもよい。

【0037】

図４は、ウエーハ検査装置８の光学系を模式的に示す側面図である。該光学系は、例えば、支持部３６に収容される。ウエーハ検査装置８は、保持テーブル３４に保持されたウエーハ１の裏面１ｂ側に照射される光を発する点光源５６と、該点光源５６から発せられウエーハ１の裏面１ｂに照射された該光の反射光を撮像する撮像ユニット３８と、を備える。

【0038】

撮像ユニット３８は、保持テーブル３４に保持されたウエーハ１に対面する結像レンズ４２と、該結像レンズ４２の結像点４６に位置づけられたスプリッター４４と、該スプリッター４４によって分岐された第一の光路５０上に配設されたカメラ４８と、を含む。カメラ４８は、ＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ等のイメージセンサを備え、カメラ４８に到達した光を撮像して撮像画像を形成できる。

【0039】

スプリッター４４で分岐される第二の光路６２には、点光源５６が配設されている。点光源５６は、例えば、一端に光源５２が接続された光ファイバー５４の他端側で構成され、光源５２から発せられ光ファイバー５４を進行した光が第二の光路６２に向かう際の出発点となる。なお、光源５２は、例えば、レーザを発振するレーザ発振器であり、該点光源５６は、該光としてレーザビームを発する。ただし、光源５２はこれに限定されず、光源５２は、ＬＥＤ等でもよい。

【0040】

第二の光路６２には、点光源５６から発せられた光６４を平行光に生成するコリメートレンズ５８と、該コリメートレンズ５８によって生成された該平行光をスプリッター４４に集光する集光レンズ６０と、が配設されている。集光レンズ６０の集光点は、結像レンズ４２のスプリッター４４に位置づけられた結像点４６と一致する。なお、図４では、点光源５６から発せられた光６４の拡散が強調して描かれている。

【0041】

内部に改質層３ａが形成されたウエーハ１をウエーハ検査装置８で検査する際には、まず、保持テーブル３４でウエーハ１を保持する。このとき、ウエーハ１の裏面１ｂ側が上方に露出する。そして、ウエーハ１の観察したい領域を結像レンズ４２の下方に位置づける。なお、図４では、シート９及びフレーム７等が省略されている。

【0042】

次に、光源５２を作動させると、点光源５６から発せられた光６４が第二の光路６２を進行する。すなわち、光６４がコリメートレンズ５８に進み、該コリメートレンズ５８で平行光に生成される。その後、光６４が集光レンズ６０に進みスプリッター４４に集光され、スプリッター４４で反射されて結像レンズ４２に進行する。結像レンズ４２で再び平行光に生成された光６４はウエーハ１の裏面１ｂ側に照射され、ウエーハ１に反射される。

【0043】

光６４の反射光６６は、結像レンズ４２に進行し、スプリッター４４に位置づけられた結像点４６に集光される。その後、反射光６６は第一の光路５０を進行してカメラ４８に到達する。カメラ４８は、到達した反射光６６を撮像して撮像画像を形成する。

【0044】

図５に示す通り、保持テーブル３４で保持されたウエーハ１と、撮像ユニット３８と、をＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って移動させつつ、分割予定ライン３に沿って光６４を照射して反射光６６をカメラ４８で撮像すると、ウエーハ１の裏面１ｂの全域を検査できる。

【0045】

ウエーハ１の内部に改質層３ａが形成されると、ウエーハ１の裏面１ｂには改質層３ａの形成状態を反映した微小な凹凸形状が現れる。そして、凹凸形状が現れた領域では光６４が散乱されるため、反射光６６を撮像した撮像画像では凹凸形状が生じた位置が明るく写る。この現象は魔鏡と呼ばれる。

【0046】

図６は、撮像画像１３の一例を模式的に示す平面図である。図６に示す通り、撮像画像１３には、改質層３ａの形成状態を反映した明るい線１５が写る。そのため、撮像画像１３に基づいてウエーハ１の内部の改質層３ａの形成状態を判定できる。例えば、撮像画像１３に写る明るい線１５に欠けがある場合、欠けが確認された領域において改質層３ａが適切に形成されていないことが確認される。

【0047】

ここで、点光源５６に代えて特定の大きさを有する線状または面状等の光源をウエーハ検査装置８に設けた場合、該光源の中央で発せられた光６４と、端部で発せられた周辺光と、の進路の差により撮像画像１３にぼけが生じる。これは、最終的に光６４とともに周辺光がウエーハ１の裏面１ｂに入射する際に、該周辺光が該凹凸形状により予定されていない方向から入射し、その結果、該周辺光が予定されていない方向に反射されるためである。

【0048】

そこで、本実施形態に係るウエーハ検査装置８では、撮像画像１３にぼけを生じさせる周辺光を生じさせないために、点光源５６を形成する光ファイバー５４は２０μｍ以下の径とされるとよい。また、光源５２にレーザ発振器を用いる場合、該レーザ発振器は、例えば、波長が６００ｎｍ～７００ｎｍの範囲にあるレーザを発振する機能を有するとよい。レーザビームは単色で径が小さく極めて直進性のよいため、光６４をレーザビームとすると得られる撮像画像１３が鮮明となりコントラストが上がる。

【0049】

さらに、本実施形態に係るウエーハ検査装置８では、光６４を集光レンズ６０でスプリッター４４に集光させるとともに、反射光６６を結像レンズ４２でスプリッター４４に集光させる。そのため、スプリッター４４に入射する光をスプリッター４４に集光させない場合と比較して、スプリッター４４における光の散乱が抑制される。そのため、撮像画像１３がより一層鮮明となり、コントラストも上がる。

【0050】

図８は、スプリッター４４に集光される反射光６６の進路を模式的に示す側面図である。反射光６６は、スプリッター４４の結像レンズ４２側の界面４４ａからスプリッター４４に入射し、スプリッター４４の内部で集光され、スプリッター４４のカメラ４８側の界面４４ｂから該スプリッター４４の外部に進行する。このとき、界面４４ａ及び界面４４ｂでは、反射光６６の一部が反射される。

【0051】

図８には、反射光６６の外縁を進む光６６ａ及び光６６ｂの進路が示されている。図８に示される通り、界面４４ｂでは光６６ａ及び光６６ｂの一部が反射され、さらに、反射光６８ａ，６８ｂが界面４４ａで反射される。反射光６８ａ，６８ｂがカメラ４８に到達して光６６ａ，６６ｂと同時に撮像画像１３に写り込むと、撮像画像１３が不鮮明となる。

【0052】

しかしながら、スプリッター４４の内部に結像レンズ４２の結像点４６が位置付けられていると、界面４４ｂにおける光６６ａ，６６ｂの入射角及び反射角と、界面４４ａにおける反射光６８ａ，６８ｂの入射角及び反射角と、が比較的大きくなる。そのため、反射光６８ａ，６８ｂはカメラ４８から大きく離れるように進行するため、カメラ４８に到達しにくい。

【0053】

これに対して、スプリッター４４に結像レンズ４２の結像点４６が位置付けられていない場合、界面４４ａ，４４ｂにおける光の入射角及び反射角が小さくなる。この場合、界面４４ａ，４４ｂで反射された光がカメラ４８に到達し易くなり、撮像画像１３を不鮮明にする要因となる。

【0054】

したがって、本実施形態に係るウエーハ検査装置８を使用して得られる撮像画像１３は高コントラストかつ高精細であり、該撮像画像１３に基づくとウエーハ１の内部の改質層３ａの形成状態についてより細かく解析し、より詳細な情報を得られる。

【0055】

次に、以上に説明したウエーハ検査装置８を使用してウエーハ１を検査する本実施形態に係るウエーハ検査方法について説明する。図７は、本実施形態に係るウエーハ検査方法の各ステップの流れを説明するフローチャートである。該ウエーハ検査方法は、図３等に模式的に示すウエーハ検査装置８で実施される。以下、本実施形態に係るウエーハ検査方法で検査されるウエーハ１と、各ステップと、について説明する。

【0056】

該検査方法で検査されるウエーハ１は、図１（Ａ）に示される通り、互いに交差する複数の分割予定ライン３が表面１ａに設定され、該表面１ａの該分割予定ライン３によって区画された各領域にデバイス５が形成されたウエーハ１である。そして、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示される通り、ウエーハ１には、集光点４ｂをウエーハ１の内部に位置づけられた状態でウエーハ１に対して透過性を有する波長のレーザビーム６が照射されることで複数の分割予定ライン３に沿って改質層３ａが形成されている。

【0057】

該検査方法では、まず、ウエーハ１の表面１ａを保持テーブル３４に向け、裏面１ｂ側を上方に露出させた状態でウエーハ１を保持テーブル３４で保持する保持ステップＳ１０を実施する。

【0058】

次に、図４等に示す通り、点光源５６から発せられた光６４をコリメートレンズ５８と、集光レンズ６０と、スプリッター４４と、結像レンズ４２と、を経てウエーハ１の裏面１ｂに照射する照射ステップＳ２０を実施する。光６４は、例えば、波長６００ｎｍ～７００ｎｍのレーザビームとするとよい。ただし、光６４はレーザビームに限定されない。特に光６４がレーザビームである場合に該光６４の直進性は極めて良いが、図４では、説明の便宜のために点光源５６から出た光６４の拡散が強調して描かれている。

【0059】

点光源５６から発せられた光６４は、まず、コリメートレンズ５８に進み、平行光に生成される。そして、平行光に生成された光６４は集光レンズ６０によりスプリッター４４に集光され、結像レンズ４２に向けて反射される。そして、結像レンズ４２の結像点４６がスプリッター４４に位置づけられているため、光６４は結像レンズ４２で再び平行光に生成されてウエーハ１の裏面１ｂに照射される。

【0060】

次に、照射ステップＳ２０でウエーハ１の裏面１ｂに照射されて該裏面１ｂで反射され、結像レンズ４２と、スプリッター４４と、を経てカメラ４８に到達した光６４の反射光６６を撮像して撮像画像１３を形成する撮像ステップＳ３０を実施する。すなわち、光６４がウエーハ１の裏面１ｂで反射された反射光６６は、結像レンズ４２によりスプリッター４４に集光される。そして、反射光６６の一部の成分が第一の光路５０を進行してカメラ４８に到達し、カメラ４８のイメージセンサに受光される。

【0061】

次に、撮像ステップＳ３０で得られた撮像画像１３からウエーハ１の内部に形成された改質層３ａの形成状態を判定する判定ステップＳ４０を実施する。図６は、撮像画像１３の一例を模式的に示す平面図である。撮像画像１３には、魔鏡現象により明るい線１５が写る。明るい線１５は、ウエーハ１の内部に改質層３ａが形成されたことでウエーハ１の裏面１ｂに現れた凹凸形状で光６４が反射されたことに起因して撮像画像１３に現れており、改質層３ａの形成状態が反映されて撮像画像１３に写る。

【0062】

例えば、一度にウエーハ１の裏面１ｂの全域に光６４を照射できない場合、照射ステップＳ２０及び撮像ステップＳ３０を実施した後、ウエーハ１及び撮像ユニット３８を相対的に移動させつつ照射ステップＳ２０及び撮像ステップＳ３０を繰り返すと良い。そして、ウエーハ１の裏面１ｂの全域にわたって撮像画像１３が得られたとき、判定ステップＳ４０を実施して、ウエーハ１の全領域における改質層３ａの形成状態を実施するとよい。

【0063】

特に、本実施形態に係るウエーハ検査方法では、光６４は、点光源５６から発せられた光であるため、ウエーハ１の裏面１ｂに照射される際に光６４の進行方向から外れた方向に進む周辺光の成分を有さない。そのため、撮像画像１３が高コントラストとなり、該撮像画像１３に明るい線１５が高精細に写るため、撮像画像１３に基づいて改質層３ａの形成状態をより詳細かつ精密に判定可能となる。

【0064】

例えば、撮像画像１３において、明るい線１５が途切れている場合、明るい線１５の途切れた箇所に相当する位置でウエーハ１の内部に改質層３ａが形成されていないと判定される。また、明るい線１５に大きく蛇行が生じている場合、改質層３ａも蛇行していることが示唆される。さらに、明るい線１５の太さや色等から改質層３ａの大きさや形成深さ等を判定することも可能である。

【0065】

そのため、ウエーハ１の内部に改質層３ａが十分に形成されていないと判定される場合に、該ウエーハ１に十分な改質層３ａが形成されるように再度レーザ加工を実施したり、新たなウエーハ１をレーザ加工する際の加工条件を改良したりできる。

【0066】

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、保持テーブル３４を移動させることでウエーハ１と、撮像ユニット３８と、を相対的に移動させたが本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、撮像ユニット３８がＸ軸方向及びＹ軸方向の一方または両方に沿って移動可能でもよい。

【0067】

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。

【符号の説明】

【0068】

１ ウエーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 分割予定ライン
３ａ 改質層
５ デバイス
７ フレーム
９ シート
１１ フレームユニット
１３ 撮像画像
１５ 線
２ レーザ加工装置
４ レーザ加工ユニット
４ａ 加工ヘッド
４ｂ 集光点
６ レーザビーム
８ ウエーハ検査装置
１０ 基台
１２，２２ 移動ユニット
１４，２４ ガイドレール
１６，２６ 移動テーブル
１８，２８ ボールネジ
２０，３０ パルスモータ
３２ カバー
３４ 保持テーブル
３４ａ 上面
３４ｂ クランプ
３６ 支持部
３８ 撮像ユニット
４０ 表示ユニット
４２ 結像レンズ
４４ スプリッター
４４ａ，４４ｂ 界面
４６ 結像点
４８ カメラ
５０，６２ 光路
５２ 光源
５４ 光ファイバー
５６ 点光源
５８ コリメートレンズ
６０ 集光レンズ
６４ 光
６６，６８ａ，６８ｂ 反射光
６６ａ，６６ｂ 光

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】