DE102019201577A1

DE102019201577A1 - Zerstörungsfreies erfassungsverfahren

Info

Publication number: DE102019201577A1
Application number: DE102019201577.8A
Authority: DE
Inventors: Shuichiro Tsukiji; Yuki IKKU; Keiji Nomaru; Satoshi Kobayashi
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2039-02-08
Also published as: TWI795525B; JP2019140167A; CN110116280B; SG10201900644WA; JP7112204B2; US20190242694A1; CN110116280A; DE102019201577B4; US10557704B2; TW201934989A; KR20190095885A

Abstract

Ein zerstörungsfreies Erfassungsverfahren umfasst, nachdem ein Bereitstellungsschritt zum Bereitstellen einer Inspektionsvorrichtung durchgeführt wurde, einen Bilderfassungsschritt zum intermittierenden Bewegen einer Objektivlinse um einen vorbestimmten Abstand in einer Z-Achsenrichtung orthogonal zu einer X-Y-Ebene, um näher an einer ersten Fläche zu sein, Positionieren eines Brennpunkts auf einen Z-Achsenkoordinatenwert, wobei sich ein Abstand des Brennpunkts um einen Brechungsindex eines Werkstücks erstreckt, Erfassen eines X-Y-Ebenenbildes von einem Inneren des Werkstücks für jeden von einer Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, und dann, Aufzeichnen der erfassten Bilder in einer Aufzeichnungseinheit, und einen modifizierte Schicht-Erfassungsschritt zum Erfassen eines Zustands einer modifizierten Schicht aus dem X-Y-Ebenenbild für jeden von der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in der Aufzeichnungseinheit aufgezeichnet werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Erfassungsverfahren zum Erfassen einer modifizierten Schicht, die durch Laserbearbeitung innerhalb eines Werkstücks gebildet ist.
Beschreibung des Stands der Technik
Es gibt ein Trennverfahren, bei dem ein mit einer Vorrichtung ausgebildeter Wafer in jedem der Bereiche, die durch eine Vielzahl von sich kreuzenden Trennlinien auf einer Vorderseite des Wafers abgegrenzt sind, mit einem Laserstrahl einer Wellenlänge bestrahlt wird, die durch den Wafer hindurch übertragbar ist, um eine modifizierte Schicht an einem Brennpunkt zu bilden, an dem der Laserstrahl innerhalb des Wafers fokussiert ist, und der Wafer mit der modifizierten Schicht als Ausgangspunkt geteilt wird (siehe beispielsweise japanisches Patent Nr. 3408805 ).
In einer Technik zum Teilen eines Wafers sind eine Tiefenposition einer modifizierten Schicht in einer Dickenrichtung eines Wafers und eine Länge der modifizierten Schicht auch mit einer einfachen Teilung des Wafers verbunden. Dementsprechend ermöglicht das Erfassen der Tiefenposition und der Länge der modifizierten Schicht die Entscheidung, das eine modifizierte Schicht ausgebildet ist, die sich am besten zum Teilen eignet. In Anbetracht dessen schlägt beispielsweise die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-166961 eine Erfassungsvorrichtung und ein Erfassungsverfahren vor, bei dem ein Endabschnitt eines Wafers im Voraus geschnitten wird, wonach eine modifizierte Schicht innerhalb des Wafers gebildet wird, und dann ein geschnittener Abschnitt von einer Seite einer Seitenfläche des Wafers abgebildet wird, wodurch ein Zustand der modifizierten Schicht beobachtet wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In der Erfindung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2017-166961 offenbart wird, ist es jedoch erforderlich, den Endabschnitt des Wafers im Voraus zu teilen, um die modifizierte Schicht abzubilden, und es wird Zeit für die Beobachtung benötigt. Ferner ist es schwierig, das Bilden der modifizierten Schicht und das Beobachten davon wiederholt durchzuführen, und dementsprechend ist es schwierig, schnell eine geeignete Laserbearbeitungsbedingung zu finden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zerstörungsfreies Erfassungsverfahren vorzusehen, das die am besten geeignete Laserbearbeitungsbedingung zum Bilden einer gewünschten modifizierten Schicht durch wiederholtes Durchführen des Bildens einer modifizierten Schicht und Beobachten davon auswählen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein zerstörungsfreies Erfassungsverfahren vorgesehen, um eine modifizierte Schicht in einer zerstörungsfreien Weise zu erfassen, die durch Positionieren eines Brennpunktes eines Laserstrahls mit einer durch das Werkstück hindurch übertragbaren Wellenlänge innerhalb eines Werkstücks mit einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche und Aufbringen des Laserstrahls auf das Werkstück gebildet wird. Das zerstörungsfreie Erfassungsverfahren umfasst einen Bereitstellungsschritt zum Bereitstellen einer Inspektionsvorrichtung mit einem Abbildungsmittel, das mit einer Objektivlinse versehen ist, und das das Werkstück von einer Seite der ersten Fläche abbildet, einer Lichtquelle, die Licht eines Wellenlängenbandes emittiert, das durch das Werkstück von der Seite der ersten Fläche hindurch übertragbar ist, einem Antriebsmittel, das die Objektivlinse veranlasst, sich nahe zu oder weg von der ersten Fläche zu bewegen, und ein Aufzeichnungsmittel, das ein durch das Abbildungsmittel abgebildetes Bild aufnimmt, einen Bilderfassungsschritt von, in einem Fall, in dem die erste Fläche als eine X-Y-Ebene eingestellt ist, intermittierendem Bewegen der Objektivlinse um einen vorbestimmten Abstand H in einer Z-Achsenrichtung orthogonal zur X-Y-Ebene, um diese näher an die ersten Fläche heranzuführen, Positionieren des Brennpunktes auf jeden aus einer Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, wobei sich ein Abstand des Brennpunktes um einen Brechungsindex des Werkstücks erstreckt, Erfassen eines X-Y-Ebenenbildes von einem Inneren des Werkstücks für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, und dann, Aufzeichnen der erfassten Bilder in dem Aufzeichnungsmittel, und einen modifizierte Schicht-Erfassungsschritt zum Erfassen eines Zustands der modifizierten Schicht von dem X-Y-Ebenenbild für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet werden.
In dem modifizierte Schicht-Erfassungsschritt kann, da ein dreidimensionales Bild von dem X-Y-Ebenenbild für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet werden, und von dem zweidimensionalen Bild erzeugt wird, das in einem Querschnitt erscheint, in dem die modifizierte Schicht in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung geschnitten ist, wobei die Tiefenposition der modifizierten Schicht in der Z-Achsenrichtung und die Form der modifizierten Schicht als Zustand der modifizierten Schicht erfasst werden, die gesamte Form der modifizierten Schicht auch in einem Zustand erfasst werden, in dem das Werkstück nicht zerstört wird, so dass der Zustand der modifizierten Schicht hochgenau erfasst werden kann.
Vorzugsweise kann das Werkstück ein Siliziumwafer mit einem Brechungsindex von 3,6 sein, und in dem Bilderfassungsschritt kann der Abstand des Brennpunkts, der sich innerhalb des Werkstücks in Bezug auf den vorbestimmten Abstand H erstreckt, bei dem sich die Objektivlinse intermittierend in Z-Achsenrichtung bewegt, mindestens 3,6 H betragen, und der Brennpunkt kann sich intermittierend um 3,6 H innerhalb des Werkstücks bewegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Zustand der modifizierten Schicht, die innerhalb des Werkstücks ausgebildet ist, zerstörungsfrei zu erfassen. Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das Bilden des Zustands der modifizierten Schicht durch Laserbearbeitung und die Erfassung des Zustands der modifizierten Schicht durch das Abbildungsmittel wiederholt durchzuführen und so schnell die am besten geeignete Laserbearbeitungsbedingung für das Bilden der modifizierten Schicht auszuwählen.
In dem modifizierte Schicht-Erfassungsschritt kann, da das dreidimensionale Bild von dem X-Y-Ebenenbild für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet werden und von dem zweidimensionalen Bild erzeugt wird, das in dem Querschnitt erscheint, in dem die modifizierte Schicht in der Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung in dem dreidimensionalen Bild geschnitten ist, wobei die Tiefenposition der modifizierten Schicht in Z-Achsenrichtung und die Form der modifizierten Schicht als Zustand der modifizierten Schicht erfasst werden, die gesamte Form der modifizierten Schicht auch in einem Zustand, in dem das Werkstück nicht zerstört wird, erfasst werden, so dass der Zustand der modifizierten Schicht mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann.
Vorzugsweise ist das Werkstück ein Siliziumwafer mit einem Brechungsindex von 3,6, und in dem Bilderfassungsschritt ist der Abstand des Brennpunktes, der sich innerhalb des Werkstücks in Bezug auf den vorbestimmten Abstand H erstreckt, bei dem sich die Objektivlinse intermittierend in Z-Achsenrichtung bewegt, mindestens 3,6 H, und der Brennpunkt bewegt sich intermittierend um 3,6 H innerhalb des Werkstücks, wobei der Zustand der modifizierten Schicht auch in einem Zustand erfasst werden kann, in dem das Werkstück nicht zerstört wird.
Die vorgenannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, wie sie verwirklicht wird, werden deutlicher werden aus, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden aus, einer Studie der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines Beispiels einer Erfassungsvorrichtung darstellt;
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Zustand darstellt, in dem eine modifizierte Schicht innerhalb eines Werkstücks gebildet wird;
3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Bilderfassungsschritt darstellt;
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Brechungsindex des Werkstücks und einem Brennpunkt einer Objektivlinse darstellt;
5 ist ein schematisches Diagramm zur Erläuterung eines Zustands, in dem die Objektivlinse im Bilderfassungsschritt intermittierend um einen vorgegebenen Abstand H bewegt wird;
6 ist ein Bilddiagramm eines dreidimensionalen Bildes, das in einem modifizierte Schicht-Erfassungsschritt erzeugt wird; und
7 ist ein Bilddiagramm eines zweidimensionalen Bildes, in dem eine modifizierte Schicht, die basierend auf dem dreidimensionalen Bild in einer Richtung parallel zu einer Z-Achsenrichtung geschnitten ist, wiedergegeben ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein in 1 dargestelltes Werkstück W weist ein Substrat mit einer beispielsweise kreisförmigen Scheibenform auf, und auf einer Frontfläche (eine erste Fläche Wa in der Abbildung) des Werkstücks W sind mehrere Bauelemente D einzeln in eine Vielzahl von Bereichen geformt, die durch eine Vielzahl von Trennlinien S abgegrenzt sind, die in einem Gittermuster gebildet sind. Ein Band T ist an einer zweiten Fläche Wb gegenüber der ersten Fläche Wa befestigt. Das Werkstück W ist durch das Band T mit einem Ringrahmen F integriert. Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein zerstörungsfreies Erfassungsverfahrens zum Erfassen einer modifizierten Schicht in einer zerstörungsfreien Weise beschrieben, die durch Positionieren eines Brennpunktes eines Laserstrahls innerhalb des Werkstücks W mit einer Wellenlänge, die durch das Werkstück W mit der ersten Fläche Wa und der gegenüberliegen zweiten Fläche Wb hindurch übertragbar ist, und Aufbringen des Laserstrahls auf das Werkstück W gebildet wird.
Bereitstellungsschritt
Wie in 1 dargestellt, wird beispielsweise eine Inspektionsvorrichtung 1 bereitgestellt, die in der Lage ist, eine modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks W zu bilden und ein Inneres des Werkstücks W abzubilden. Die Inspektionsvorrichtung 1 umfasst eine Vorrichtungsbasis 10 und eine Säule 11 mit einem im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt, die auf einer Oberseite der Vorrichtungsbasis auf einer Seite eines hinteren Abschnitts in einer Y-Achsenrichtung errichtet ist. Die Vorrichtungsbasis 10 umfasst einen Haltetisch 12, Rahmenhaltemittel 15, einen X-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 20, und einen Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 30. Der Haltetisch 12 hält das Werkstück W integriert mit dem Rahmen F. Das Rahmenhaltemittel 15 ist in einem Umfang des Haltetisches 12 angeordnet, um den Rahmen F zu halten. Der X-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 20 veranlasst den Haltetisch 12 sich in X-Achsenrichtung zu bewegen. Der Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 30 veranlasst den Haltetisch 12 sich in Y-Achsenrichtung zu bewegen. Ein vorderes Ende der Säule 11 ist dazu eingerichtet, sich bis zu einer Oberseite eines Weges in einer Bewegungsrichtung (X-Achsenrichtung) des Haltetisches 12 zu erstrecken.
Der Haltetisch 12 weist eine Oberseite auf, die als Haltefläche 12a zum Halten des Werkstücks W darauf dient. Der Haltetisch 12 ist auf einem Abdecktisch 13 mit einer Öffnung 130 befestigt, und ein Drehmittel 14 ist mit einem unteren Abschnitt des Haltetisches 12 verbunden. Das Drehmittel 14 kann den Haltetisch 12 in einem vorbestimmten Winkel drehen.
Der X-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 20 umfasst eine Kugelgewindespindel 21, einen Elektromotor 22, ein Paar Führungsschienen 23, ein Lager 24 und eine bewegliche Basis 25. Die Kugelgewindespindel 21 erstreckt sich in Richtung der X-Achse. Der Elektromotor 22 ist mit einem Ende der Kugelgewindespindel 21 verbunden. Das Paar Führungsschienen 23 erstreckt sich parallel zur Kugelgewindespindel 21. Das Lager 24 lagert das andere Ende der Kugelgewindespindel 21 drehbar. Die bewegliche Basis 25 lagert den Haltetisch 12 durch den Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 30. Das Paar Führungsschienen 23 gleitet in Kontakt mit einer Fläche der beweglichen Basis 25, und die Kugelgewindespindel 21 wird in eine Mutter eingeschraubt, die an einem Mittelabschnitt der beweglichen Basis 25 ausgebildet ist. Wenn der Elektromotor 22 die Kugelgewindespindel 21 dreht, bewegt sich die bewegliche Basis 25 entlang des Paars Führungsschienen 23 in X-Achsenrichtung, so dass der Haltetisch 12 in X-Achsenrichtung bewegt werden kann.
Der Y-Achsenrichtungsbewegungsmechanismus 30 umfasst eine
Kugelgewindespindel 31, einen Elektromotor 32, ein Paar Führungsschienen 33, ein Lager 34 und eine bewegliche Basis 35. Die Kugelgewindespindel 31 erstreckt sich in Y-Achsenrichtung. Der Elektromotor 32 ist mit einem Ende der Kugelgewindespindel 31 verbunden. Das Paar Führungsschienen 33 erstreckt sich parallel zur Kugelgewindespindel 31. Das Lager 34 lagert das andere Ende der Kugelgewindespindel 31 drehbar. Die bewegliche Basis 35 lagert den Haltetisch 12. Das Paar Führungsschienen 33 gleitet in Kontakt mit einer Fläche der beweglichen Basis 35, und die Kugelgewindespindel 31 wird in eine Mutter eingeschraubt, die an einem Mittelabschnitt der beweglichen Basis 35 ausgebildet ist. Wenn der Elektromotor 32 die Kugelgewindespindel 31 dreht, bewegt sich die bewegliche Basis 35 entlang des Paars Führungsschienen 33 in Richtung Y-Achse, so dass eine Position des Haltetisches 12 in Richtung Y-Achse eingestellt werden kann.
Die Inspektionsvorrichtung 1 umfasst ein Laserbearbeitungsmittel 40, das die erste Fläche Wa des auf dem Haltetisch 12 gehaltenen Werkstücks W einer Laserbearbeitung aussetzt. Das Laserbearbeitungsmittel 40 ist auf einer unteren Abschnittseite des vorderen Endes der Säule 11 angeordnet und weist einen Laserbearbeitungskopf 41 auf, der einen Laserstrahl 43 mit einer Wellenlänge, die durch das in 2 dargestellte Werkstück W übertragbar ist, nach unten aufbringt. Der Laserbearbeitungskopf 41 weist einen den Laserstrahl 43 emittierenden Laseroszillator und ein damit verbundenes Ausgangsleistungseinstellmittel auf, das eine Ausgangsleistung des Laserstrahls 43 einstellt. Im Inneren des Laserbearbeitungskopfes 41 ist eine Lichtkondensatorlinse 42 zum Fokussieren des vom Laseroszillator emittierten Laserstrahls 43 enthalten. Der Laserbearbeitungskopf 41 ist in der Lage, sich in vertikaler Richtung zu bewegen, so dass eine Lichtfokussierungsposition des Laserstrahls 43 eingestellt werden kann.
Hierin wird ein Beispiel beschrieben, in dem eine modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks W durch die Laserbearbeitungsmittel 40 gebildet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist z.B. die folgende Laserbearbeitungsbedingung zum Implementieren eingestellt.
[Laserbearbeitungsbedingung]

Wellenlänge des Laserstrahls:	1064 nm
Wiederholungsfrequenz:	50 kHz
Mittlere Ausgangsleistung:	1,0 W
Impulsbreite:	10 nm
Fokussierpunktdurchmesser:	3,0 µm
Bearbeitungszuführgeschwindigkeit:	500 mm/s

Wie in 2 dargestellt, wird das Werkstück W mit der nach unten auf der Haltefläche 12a des Haltetisches 12 angeordneten Seite des Bandes T an der Haltefläche 12a des Haltetisches 12 angesaugt und gehalten, wonach der Haltetisch 12 unter das Laserbearbeitungsmittel 40 bewegt wird. Während dann der Haltetisch 12 beispielsweise in X-Achsenrichtung mit einer vorstehend beschriebenen Bearbeitungszuführgeschwindigkeit (500 mm/s) zur Bearbeitung zugeführt wird, in einem Zustand, in dem die Lichtkondensationslinse 42 den Lichtfokussierungspunkt des Laserstrahls 43 mit einer durch das Werkstück W hindurch übertragbaren Wellenlänge innerhalb des Werkstücks W positioniert, wird der Laserstrahl 43 auf das Werkstück W entlang jeder der in 1 dargestellten Trennlinien S von der Seite der ersten Fläche Wa des Werkstücks W aufgebracht. Dadurch wird innerhalb des Werkstücks W eine modifizierte Schicht M mit einer geringeren Festigkeit gebildet.
Um die modifizierte Schicht M, die innerhalb des Werkstücks W gebildet ist, zerstörungsfrei zu erfassen, umfasst die in 1 dargestellte Inspektionsvorrichtung 1 ein Abbildungsmittel 50, eine Lichtquelle 60, ein Antriebsmittel 70, ein Aufzeichnungsmittel 80, ein Steuermittel 90 und einen Monitor 100. Das Abbildungsmittel 50 umfasst eine Objektivlinse 52 (dargestellt in 3) und bildet das Werkstück W von der Seite der ersten Fläche Wa des Werkstücks W ab. Die Lichtquelle 60 emittiert ein Licht mit einem Wellenlängenband, das durch das Werkstück W von der ersten Fläche Wa-Seite übertragbar ist. Das Antriebsmittel 70 veranlasst die Objektivlinse 52 sich nahe zu oder weg von der ersten Fläche Wa zu bewegen. Das Aufzeichnungsmittel 80 zeichnet ein Bild auf, das von dem Abbildungsmittel 50 aufgenommen wurde. Das Steuermittel 90 führt Bildverarbeitung basierend auf dem in dem Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichneten Bild durch. Der Monitor 100 bewirkt, dass verschiedene Arten von Daten (Bilder, Verarbeitungsbedingungen oder dergleichen) darauf angezeigt werden.
Das Abbildungsmittel 50 ist in der Nähe der Laserbearbeitungseinrichtung 40 auf der unteren Abschnittsseite des vorderen Endes der Säule 11 angeordnet. Wie in 3 dargestellt, umfasst das Abbildungsmittel 50 eine Kamera 51, die Objektivlinse 52 und einen Halbspiegel 53. Die Kamera 51 bildet das Werkstück W von oben ab. Die Objektivlinse 52 ist am untersten Abschnitt der Kamera 51 angeordnet. Der Halbspiegel 53 ist zwischen der Kamera 51 und der Objektivlinse 52 angeordnet und bewirkt, dass das von der Lichtquelle 60 emittierte Licht nach unten reflektiert wird. Die Kamera 51 ist eine Infrarotkamera mit einem Bildelement, wie beispielsweise einem Bildsensor mit ladungsgekoppelter Anordnung (CCD, englisch charge-coupled device) oder einem komplementären Metalloxid-Halbleiter (CMOS, englisch complementary metal-oxide-semiconductor) Bildsensor. Die Lichtquelle 60 umfasst beispielsweise eine Infrarot-Leuchtdiode (LED) und kann einen Infrarotstrahl 61 mit einem Wellenlängenband emittieren, das durch das Werkstück W übertragbar ist. In dem Abbildungsmittel 50 wird ein reflektiertes Licht des von der Lichtquelle 60 emittierten und innerhalb des Werkstücks W reflektierten Infrarotstrahls 61 von dem Abbildungselement erfasst, wodurch es möglich ist, ein X-Y-Ebenenbild zu erhalten, das in Übereinstimmung mit einer X-Achsenkoordinate und einer Y-Achsenkoordinate innerhalb des Werkstücks W definiert ist. Die von dem Abbildungsmittel 50 abgebildete X-Y-Ebene wird in dem Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichnet.
Das Antriebsmittel 70 ist mit der Objektivlinse 52 verbunden. Das Antriebsmittel 70 ist ein Stellglied, das es der Objektivlinse 52 ermöglicht, sich in Z-Achsenrichtung auf und ab zu bewegen. Das Antriebsmittel 70 umfasst einen piezoelektrischen Motor, der aus einem piezoelektrischen Element besteht, das sich in vertikaler Richtung in Bezug auf das auf dem Haltetisch 12 gehaltene Werkstück W ausdehnt und zusammenzieht, beispielsweise durch Anlegen einer Spannung. Das Antriebsmittel 70 bewirkt, dass sich die Objektivlinse 52 durch Einstellen einer an das piezoelektrische Element angelegten Spannung nach oben und unten bewegt, so dass eine Position der Objektivlinse 52 fein eingestellt werden kann. Dementsprechend bewegt das Antriebsmittel 70 die Position der Objektivlinse 52 für jeden gewünschten Z-Achsenkoordinatenwert, und demnach ist es möglich, für jeden Z-Achsenkoordinatenwert ein X-Y-Ebenenbild innerhalb des Werkstücks W mit dem Abbildungsmittel 50 abzubilden. Es sei angemerkt, dass eine Konfiguration des Antriebsmittels 70 nicht auf den piezoelektrischen Motor beschränkt ist, und beispielsweise ein Schwingspulenmotor, der eine lineare Bewegung ermöglicht, einsetzbar ist.
Das Steuermittel 90 umfasst mindestens eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), die eine arithmetische Verarbeitung gemäß einem Steuerprogramm durchführt, einen mit der CPU verbundenen Bildverarbeitungsabschnitt 91, einen Nur-Lese-Speicher (ROM, englisch read only memory), der das Steuerprogramm oder dergleichen speichert, einen Direktzugriffsspeicher (RAM, englisch random-access memory), der zum Lesen und Schreiben in der Lage ist und der ein Ergebnis der arithmetischen Verarbeitung oder dergleichen speichert, eine Eingangsschnittstelle und eine Ausgangsschnittstelle. In dem Bildverarbeitungsabschnitt 91 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, ein dreidimensionales Bild basierend auf einem X-Y-Ebenenbild für jeden von einer Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten zu erzeugen, die in dem Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichnet werden.
Ferner kann der Bildverarbeitungsabschnitt 91 beispielsweise von dem erzeugten dreidimensionalen Bild ein Schnittbild (Bild, das in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung geschnitten ist) der modifizierten Schicht erzeugen, die innerhalb des Werkstücks W gebildet wird. Das so erhaltene X-Y-Ebenenbild, das dreidimensionale Bild, das Schnittbild der auf diese Weise modifizierten Schicht werden in dem Monitor 100 angezeigt, so dass ein Zustand der modifizierten Schicht beobachtet werden kann. Es sei angemerkt, dass die Steuereinrichtung 90 nicht nur die oben beschriebene Bildverarbeitung ausführt, sondern auch jeden Betriebsmechanismus der Inspektionsvorrichtung 1 steuert.
Bilderfassungsschritt
Die Inspektionsvorrichtung 1 wird bereitgestellt und die modifizierte Schicht M wird innerhalb des Werkstücks W gebildet. Danach, wie in 3 dargestellt, bildet das Abbildungsmittel 50 von der ersten Seite der Fläche Wa des Werkstücks W einen Zustand des Inneren des Werkstücks W ab, während der Haltetisch 12 zur Bearbeitung in der X-Achsenrichtung geführt wird. In dem in der vorliegenden Ausführungsform dargestellten Bilderfassungsschritt werden mit der ersten Fläche Wa des Werkstücks W als X-Y-Ebene eine Vielzahl von X-Y-Ebenenbildern parallel zur ersten Fläche Wa abgebildet. Es wird davon ausgegangen, dass in der vorliegenden Ausführungsform ein Fall beschrieben wird, in dem der Bilderfassungsschritt unmittelbar nach dem Bilden der modifizierten Schicht M entlang einer Spaltenlinie der in X-Achsenrichtung ausgerichteten Trennlinien S durchgeführt wird.
In diesem Schritt wird der von der in 3 dargestellten Lichtquelle 60 emittierte Infrarotstrahl 61 an dem Halbspiegel 53 nach unten reflektiert, und das reflektierte Licht tritt durch die Objektivlinse 52 hindurch in die erste Fläche Wa ein. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich ein Brechungswinkel des Infrarot-Strahls 61 entsprechend einem Brechungsindex (N) des Werkstücks W. Mit anderen Worten ändert sich der Brechungsindex (N) gemäß einer Art eines Materials des Werkstücks W. 4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex (N) des Werkstücks W und einem Brennpunkt darstellt, an dem der Infrarotstrahl 61 mit der Objektivlinse 52 fokussiert ist. Zur Einfachheit der Beschreibung zeigt ein in dem Beispiel der Figur dargestellter Winkel α in Bezug auf eine optische Achse O einen Winkel in einem Fall an, in dem der durch die Objektivlinse 52 hindurchgehende Infrarotstrahl 61 linear in die erste Fläche Wa des Werkstücks W eintritt, ohne auf der ersten Fläche Wa des Werkstücks W gebrochen zu werden, und in diesem Fall wird ein Abstand von der ersten Fläche Wa zu einem Brennpunkt P als Abstand h1 festgelegt.
Normalerweise, wenn der Infrarotstrahl 61, der durch die Objektivlinse 52 hindurchgeht, von der ersten Fläche Wa des Werkstücks W in das Innere des Werkstücks W eintritt, wird der Infrarotstrahl 61 in einem Winkel β gebrochen, z.B. von dem Winkel α in dem Fall, in dem der Infrarotstrahl 61 nicht gebrochen wird, um an einem Brennpunkt P' fokussiert zu werden. Der Winkel β in Bezug zur optischen Achse O entspricht dem Brechungswinkel, und der Brechungsindex (N) des Werkstücks W kann in diesem Fall nach der folgenden Gleichung (1) nach dem Snellius-Gesetz berechnet werden. $N = sin α/ sin β$
Ferner wird der aus der obigen Gleichung (1) berechnete Brechungsindex (N) durch die folgende Gleichung (2) ersetzt, wobei ein Abstand h2 von der ersten Fläche Wa des Werkstücks W zu dem Brennpunkt P' durch die Gleichung (2) berechnet werden kann. $h2 = N \times cos β/ cos α \times h1$
Der Abstand h2 ist länger als der Abstand h1, und es ist möglich zu bestätigen, dass ein Abstand zwischen den Brennpunkten (ein Abstand zwischen dem Brennpunkt P und dem Brennpunkt P') um eine Differenz zwischen dem Abstand h2 und dem Abstand h1 zunimmt. Diese Abstandsdifferenz entspricht einem Abstand V des Brennpunktes, der sich bei dem Fokussieren der Objektivlinse 52 für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten innerhalb des Werkstücks verlängert.
Beim Abbilden des Inneren des Werkstücks W veranlasst das Antriebsmittel 70 die Objektivlinse 52 sich intermittierend um den vorgegebenen Abstand H in Z-Achsenrichtung orthogonal zur X-Y-Ebene zu bewegen. Veranlassen der Objektivlinse 52 sich intermittierend zu Bewegen bedeutet, dass eine Position der Objektivlinse 52 mit einem festen Abstand in Z-Achsenrichtung bewegt wird. Der Abstand V des Brennpunktes, der sich innerhalb des Werkstücks W verlängert, wie in einem Beispiel von 5 dargestellt, ändert sich in Abhängigkeit von dem Brechungsindex (N) des zu prüfenden Werkstücks W und einem Bewegungsbetrag (H) der Objektivlinse 52 in Z-Achsenrichtung; es ist jedoch möglich, den vorgegebenen Abstand V zu erhalten, indem der nach der vorstehend beschriebenen Gleichung (1) berechnete Brechungsindex (N) mit dem Bewegungsbetrag (H) multipliziert wird (V = N x H).
In einem Fall, in dem das in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Werkstück W beispielsweise ein Siliziumwafer ist, beträgt der Brechungsindex (N) davon 3,6. In einem Fall, in dem der Bewegungsbetrag (V) durch das Antriebsmittel 70 beispielsweise auf 1 µm eingestellt wird, kann der resultierende vorgegebene Abstand H als 3,6 µm durch Multiplikation des Brechungsindex (3.6) des Werkstücks W mit dem Bewegungsbetrag (1 µm) der Objektivlinse 52 berechnet werden. Mit anderen Worten beträgt ein Abstand des Brennpunkts, der sich innerhalb des Werkstücks W erstreckt (ein Abstand zwischen einem Z-Achsenkoordinatenwert z1 und einem Z-Achsenkoordinatenwert z2), mindestens 3,6 H.
Das Antriebsmittel 70 veranlasst die Objektivlinse 52 sich in einer Richtung nach unten zu bewegen, in der sie sich der ersten Fläche Wa des Werkstücks W nähert, wodurch ein Brennpunkt P1 auf den Z-Achsenkoordinatenwert z1 positioniert wird. Wenn beispielsweise das Innere des Werkstücks W von der in 3 dargestellten Kamera 51 abgebildet wird, kann ein X-Y-Ebenenbild 2a, das in 6 dargestellt ist, erhalten werden. Anschließend veranlasst das Antriebsmittel 70 die Objektivlinse 52 sich gemäß einer Einstellung des Abstands V (3,6 µm) des Brennpunkts, der sich innerhalb des vorstehend beschriebenen Werkstücks W verlängert, intermittierend auf der Seite der ersten Flächen Wa zu bewegen und positioniert dann einen Brennpunkt P2 auf den Z-Achsenkoordinatenwert z2, wobei sich ein Abstand des Brennpunkts P1 aufgrund des vorstehend beschriebenen Brechungsindex (N) erstreckt. Wenn die Kamera 51 beispielsweise das Innere des Werkstücks W abbildet, kann ein X-Y-Ebenenbild 2a erhalten werden. Auf diese Weise veranlasst das Antriebsmittel 70, dass sich die Position der Objektivlinse 52 intermittierend um den vorgegebenen Abstand H bewegt, und das Innere des Werkstücks W wird von der Kamera 51 für jeden der Z-Achsenkoordinatenwerte z1, z2, ..., abgebildet, so dass die X-Y-Ebenenbilder 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f und 2g nacheinander erhalten werden können. Anschließend werden die so erhaltenen X-Y-Ebenenbilder 2a bis 2g in dem in 1 dargestellten Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichnet.
Schritt zum Erfassen einer modifizierten Schicht
Der in 1 dargestellte Bildverarbeitungsabschnitt 91 des Steuermittels 90 konstruiert dreidimensional die X-Y-Ebenenbilder 2a bis 2g, die jeweils der Vielzahl der in dem Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichneten Z-Achsenkoordinatenwerte z1 bis z7 entsprechen, wodurch ein dreidimensionales Bild 3 erzeugt wird, das in 6 dargestellt ist. Das dreidimensionale Bild 3 wird auf dem Monitor 100 angezeigt. Es kann bestätigt werden, dass in dem dreidimensionalen Bild 3 die modifizierte Schicht M nicht in dem X-Y-Ebenenbild 2a auf der obersten Seite und dem X-Y-Ebenenbild 2g auf der untersten Seite wiedergegeben ist, während die modifizierte Schicht M in den X-Y-Ebenenbildern 2b bis 2f jeweils wiedergegeben ist. Obwohl die X-Y-Ebenenbilder 2b bis 2f jeweils einen defokussierten Abschnitt Mo aufweisen, in dem die modifizierte Schicht M durch einen Einfluss eines leichten Fehlers in einem Brechungsabschnitt unscharf wird, behindert der defokussierte Abschnitt Mo die Erfassung der modifizierten Schicht M nicht. Genauer gesagt, ist es möglich, die modifizierte Schicht M unter Verwendung der X-Y-Ebenenbilder von dem X-Y-Ebenenbild 2b, in dem die modifizierte Schicht M mit dem defokussierten Abschnitt Mo zuerst erscheint, bis zu dem X-Y-Ebenenbild 2f, in dem die modifizierte Schicht M mit dem defokussierten Abschnitt Mo zuletzt erscheint, zu erfassen.
Der Bildverarbeitungsabschnitt 91 erzeugt ein zweidimensionales Bild 4, das in 7 dargestellt ist, beispielsweise als Schnittbild, das in einem Querschnitt erscheint, in dem die modifizierte Schicht M in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung in dem dreidimensionalen Bild 3 geschnitten wird. Das zweidimensionale Bild 4 wird auch auf dem Monitor 100 angezeigt. Die modifizierte Schicht M, die im zweidimensionalen Bild 4 wiedergegeben ist, wird beobachtet, um dadurch eine Tiefenposition der modifizierten Schicht M in Z-Achsenrichtung, eine Form der modifizierten Schicht M, und eine Länge L von einem oberen Ende Ma bis zu einem unteren Ende Mb der modifizierten Schicht M innerhalb des Werkstücks W als Zustand der modifizierten Schicht M zu erfassen. Auf diese Weise kann eine gesamte Form der modifizierten Schicht M durch Umwandeln des dreidimensionalen Bildes 3 in das zweidimensionale Bild 4 erfasst werden, so dass der Zustand der modifizierten Schicht M mit hoher Genauigkeit erfasst werden kann. Ein Erfassungsergebnis des Zustands der modifizierten Schicht M wird im RAM des Steuermittels 90 gespeichert, um zur Auswahl der am besten geeigneten Laserbearbeitungsbedingung verwendet zu werden.
So ist das zerstörungsfreie Erfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung so gestaltet, dass nach Durchführung des Bereitstellungsschrittes des Bereitstellens der Inspektionsvorrichtung 1 aufweisend das Abbildungsmittel 50, das mit der Objektivlinse 52 versehen ist und das das Werkstück W von der Seite der ersten Flächen Wa abbildet, die Lichtquelle 60, die Licht einer Wellenlänge emittiert, die durch das Werkstück W von der Seite der ersten Flächen Wa übertragbar ist, das Antriebsmittel 70, das die Objektivlinse 52 veranlasst, sich nahe zu oder weg von der ersten Fläche Wa zu bewegen, und das Aufzeichnungsmittel 80, das ein durch das Abbildungsmittel 50 abgebildetes Bild aufzeichnet; der Bilderfassungsschritt von beispielsweise Veranlassen der Objektivlinse 52 sich intermittierend um den vorbestimmten Abstand H in der Z-Achsenrichtung orthogonal zur X-Y-Ebene zu bewegen, um diese näher an die erste Fläche Wa heranzuführen, Positionieren des Brennpunkts auf den Z-Achsenkoordinatenwert, bei dem sich der Abstand des Brennpunkts um den Brechungsindex des Werkstücks W erstreckt, Erfassen des X-Y-Ebenenbildes innerhalb des Werkstücks W für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, und Aufzeichnen des erfassten X-Y-Ebenenbildes in dem Aufzeichnungsmittel 80; und der modifizierte Schicht-Erfassungsschritt zum Erfassen des Zustands der modifizierten Schicht M von den X-Y-Ebenenbildern 2a bis 2g für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel 80 aufgezeichnet sind, durchgeführt werden. Dadurch ist es möglich, den Zustand der modifizierten Schicht M zu erfassen, ohne das Werkstück W zu zerstören. Dementsprechend ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, das Bilden der modifizierten Schicht M durch Laserbearbeitung und das Erfassen des Zustands der modifizierten Schicht M durch das Abbildungsmittel 50 wiederholt durchzuführen, und die am besten geeignete Laserbearbeitungsbedingung zum Bilden einer gewünschten modifizierten Schicht M kann schnell ausgewählt werden.
Es sei angemerkt, dass die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Inspektionsvorrichtung 1 so konfiguriert ist, dass sie als Laserbearbeitungsvorrichtung fungiert, die die modifizierte Schicht M innerhalb des Werkstücks W bildet; die Inspektionsvorrichtung 1 ist jedoch nicht auf die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Vorrichtungskonfiguration beschränkt und kann eine Vorrichtungskonfiguration aufweisen, in der die Inspektionsvorrichtung 1 eine einzelne Vorrichtung unabhängig von einer Laserbearbeitungsvorrichtung ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die unter die Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 3408805 [0002]

Claims

Zerstörungsfreies Erfassungsverfahren zum zerstörungsfreien Erfassen einer modifizierten Schicht, die gebildet wird durch Positionieren eines Brennpunktes eines Laserstrahls innerhalb eines Werkstücks mit einer ersten Fläche und einer der ersten Fläche gegenüberliegenden zweiten Fläche mit einer durch das Werkstück hindurch übertragbaren Wellenlänge, und Aufbringen des Laserstrahls auf das Werkstück, wobei das Verfahren umfasst: einen Bereitstellungsschritt zum Bereitstellen einer Inspektionsvorrichtung mit einem Abbildungsmittel, das mit einer Objektivlinse versehen ist und das das Werkstück von einer Seite der ersten Fläche abbildet, einer Lichtquelle, die Licht eines Wellenlängenbandes emittiert, das durch das Werkstück von der Seite der ersten Fläche hindurch übertragbar ist, einem Antriebsmittel, das die Objektivlinse veranlasst, sich nahe zu oder weg von der ersten Fläche zu bewegen, und ein Aufzeichnungsmittel, das ein durch das Abbildungsmittel abgebildetes Bild aufnimmt, einen Bilderfassungsschritt zum, in einem Fall, in dem die erste Fläche als eine X-Y-Ebene eingestellt ist, intermittierendem Bewegen der Objektivlinse um einen vorbestimmten Abstand H in einer Z-Achsenrichtung orthogonal zur X-Y-Ebene, um diese näher an die ersten Fläche heranzuführen, Positionieren des Brennpunktes auf jeden aus einer Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, wobei sich ein Abstand des Brennpunktes um einen Brechungsindex des Werkstücks erstreckt, Erfassen eines X-Y-Ebenenbildes von einem Inneren des Werkstücks für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, und dann, Aufzeichnen der erfassten Bilder in dem Aufzeichnungsmittel, und einen modifizierte Schicht-Erfassungsschritt zum Erfassen eines Zustands der modifizierten Schicht von dem X-Y-Ebenenbild für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichnet werden.
Zerstörungsfreies Erfassungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem in dem modifizierte Schicht-Erfassungsschritt ein dreidimensionales Bild von dem X-Y-Ebenenbild für jeden der Vielzahl von Z-Achsenkoordinatenwerten, die in dem Aufzeichnungsmittel aufgezeichneten werden, und von einem zweidimensionalen Bild erzeugt wird, das in einem Querschnitt erscheint, in dem die modifizierte Schicht in einer Richtung parallel zur Z-Achsenrichtung geschnitten ist, wobei eine Tiefenposition der modifizierten Schicht in der Z-Achsenrichtung und eine Form der modifizierten Schicht als Zustand der modifizierten Schicht erfasst werden.
Zerstörungsfreies Erfassungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Werkstück ein Siliziumwafer mit einem Brechungsindex von 3,6 ist, und in dem Bilderfassungsschritt der Abstand des Brennpunkts, der sich innerhalb des Werkstücks in Bezug auf den vorbestimmten Abstand H erstreckt, bei dem sich die Objektivlinse intermittierend in Z-Achsenrichtung bewegt, mindestens 3,6 H beträgt, und der Brennpunkt sich intermittierend um 3,6 H innerhalb des Werkstücks bewegt.