JP2020055030A - 撮像装置、レーザ加工装置、及び、撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認を可能とする撮像装置、レーザ加工装置、及び、撮像方法を提供する。【解決手段】撮像装置１０は、半導体基板２１を透過する光Ｉ１によりウェハ２０を撮像する撮像ユニット４と、撮像ユニット４を制御する制御部８と、を備える。ウェハ２０は、Ｚ方向からみて、第１ライン１５ａと第２ライン１５ｂとによって規定される複数の機能素子２２ａを含む。制御部８は、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第１ライン１５ａに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像するように、撮像ユニット４を制御する第１撮像処理を実行する。【選択図】図１８

Description

本発明は、撮像装置、レーザ加工装置、及び、撮像方法に関する。

半導体基板と、半導体基板の表面に形成された機能素子層と、を備えるウェハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の裏面側からウェ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。

特開２０１７−６４７４６号公報

上述した特許文献１に記載のレーザ加工装置のように、ウェハの内部に形成される改質領域等を非破壊で確認する要求がある。これに対して、特許文献１に記載のレーザ加工装置にあっては、赤外線カメラによるウェハの撮像位置が、加工光学系によるウェハの加工位置に対してウェハ移動方向の下流側に一直線上に配置されている。

この結果、赤外線カメラが、加工光学系によるウェハの加工位置と同一の切断予定ライン上でウェハを撮像することによって、ウェハの内部に形成された改質領域の形成位置や加工ダメージ等をリアルタイムで確認、測定することが図られる。しかしながら、赤外線カメラ等を用いた改質領域等の確認・測定には、一定の時間を要する。したがって、特許文献１に記載のレーザ加工装置のように、改質領域の形成と改質領域等の確認とを同時に行おうとすると、改質領域を形成していく速度に制限が生じるため、加工効率が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認を可能とする撮像装置、レーザ加工装置、及び、撮像方法を提供することを目的とする。

本発明に係る撮像装置は、レーザ光の照射によって対象物に形成された改質領域、及び／又は、改質領域から延びる亀裂を撮像するための撮像装置であって、対象物を透過する光により対象物を撮像する第１撮像ユニットと、第１撮像ユニットを制御する第１制御部と、を備え、対象物は、レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１ラインと第１ラインに交差する第２ラインとによって規定される複数の機能素子を含み、第１制御部は、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、方向からみて機能素子の第１ラインに対応する辺の領域であって、改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を撮像するように、第１撮像ユニットを制御する第１撮像処理を実行する。

この装置においては、第１制御部が、対象物における改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を、対象物を透過する光により撮像する第１撮像処理を実行する。このため、対象物を破壊することなく、改質領域等（改質領域、及び／又は改質領域から延びる亀裂（以下同様））の画像を取得でき、それらの確認が可能となる。特に、この装置においては、第１制御部が、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、上記の第１撮像処理を実行する。このため、改質領域を形成しいく速度に影響を与えることなく、改質領域等の確認が可能となる。すなわち、この装置によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。さらに、この装置においては、第１撮像処理により撮像する領域が、対象物に構成された機能素子の辺である。機能素子の辺においては、第１ラインに沿って形成された改質領域等と、第２ラインに沿って形成された改質領域等とが交差する機能素子の角と比較して、改質領域等の品質が高い傾向がある。したがって、この装置によれば、改質領域等の高精度な確認が可能となる。

本発明に係る撮像装置においては、第１制御部は、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、方向からみて機能素子の第２ラインに対応する辺の領域であって、改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を撮像するように、第１撮像ユニットを制御する第２撮像処理を実行してもよい。この場合、加工効率の低下を抑制しつつ、互いに交差するラインに沿って形成された改質領域等の非破壊での確認が可能となる。

本発明に係るレーザ加工装置は、上記の撮像装置と、対象物にレーザ光を照射するためのレーザ照射ユニットと、レーザ照射ユニットが取り付けられ、対象物におけるレーザ光の入射面に交差する方向にレーザ照射ユニットを駆動する駆動ユニットと、を備え、第１撮像ユニットは、レーザ照射ユニットと共に駆動ユニットに取り付けられている。

この装置は、上記の撮像装置を備えている。よって、この装置によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。また、この装置は、対象物におけるレーザ光の入射面に交差する方向（入射方向）にレーザ照射ユニットを駆動する駆動ユニットを備えている。そして、第１撮像ユニットが、レーザ照射ユニットと共に当該駆動ユニットに取り付けられている。したがって、レーザ光の照射による改質領域の形成と、第１撮像処理とにおいて、入射方向の位置情報を共有することが容易となる。

本発明に係るレーザ加工装置は、対象物を透過する光により対象物を撮像する第２撮像ユニットと、レーザ照射ユニット及び第２撮像ユニットを制御する第２制御部と、を備え、第１撮像ユニットは、対象物を透過した光を通過させる第１レンズと、第１レンズを通過した当該光を検出する第１光検出部と、を有し、第２撮像ユニットは、対象物を透過した光を通過させる第２レンズと、第２レンズを通過した当該光を検出する第２光検出部と、を有し、第２制御部は、第２光検出部の検出結果に基づいて、レーザ光の照射位置のアライメントを行うように、レーザ照射ユニット及び第２撮像ユニットを制御するアライメント処理を実行してもよい。このように、改質領域等の撮像のための第１撮像ユニットに加えて、レーザ光の照射位置のアライメントのための第２撮像ユニットを別途用いることにより、それぞれに適した光学系を用いることが可能となる。

本発明に係るレーザ加工装置においては、第１レンズの開口数は、第２レンズの開口数よりも大きくてもよい。この場合、比較的に小さい開口数での観察により確実にアライメントを行いつつ、比較的に大きな開口数での改質領域等の撮像が可能となる。

本発明に係る撮像方法は、レーザ光の照射によって対象物に形成された改質領域、及び／又は、改質領域から延びる亀裂を撮像するための撮像方法であって、対象物を撮像する第１撮像工程を備え、対象物は、レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１ライン及び第１ラインに交差する第２ラインによって規定される複数の機能素子を含み、第１撮像工程においては、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、方向からみて機能素子の第１ラインに対応する辺の領域であって、改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を撮像する。

この方法においては、対象物における改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を、対象物を透過する光により撮像する。このため、対象物を破壊することなく、改質領域等の確認を行うことができる。特に、この方法においては、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、上記の撮像を行う。このため、改質領域を形成しいく速度に影響を与えることなく、改質領域等の確認が可能となる。すなわち、この方法によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。さらに、この方法においては、撮像する領域が、対象物に構成された機能素子の辺部分である。機能素子の辺部分においては、第１ラインに沿って形成された改質領域等と、第２ラインに沿って形成された改質領域等とが交差する機能素子の角部分と比較して、改質領域等の品質が高い傾向がある。したがって、この方法によれば、改質領域等の高精度な確認が可能となる。

本発明に係る撮像方法は、対象物を撮像する第２撮像工程を備え、第２撮像工程においては、第１ライン及び第２ラインに沿って改質領域が形成された後に、方向からみて機能素子の第２ラインに対応する辺の領域であって、改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる亀裂を含む領域を撮像してもよい。この場合、加工効率の低下を抑制しつつ、互いに交差するラインに沿って形成された改質領域等の非破壊での確認が可能となる。

本発明によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認を可能とする撮像装置、レーザ加工装置、及び、撮像方法を提供できる。

一実施形態の検査装置を備えるレーザ加工装置の構成図である。 一実施形態のウェハの平面図である。 図２に示されるウェハの一部分の断面図である。 図１に示されるレーザ照射ユニットの構成図である。 図１に示される検査用撮像ユニットの構成図である。 図１に示されるアライメント補正用撮像ユニットの構成図である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウェハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するためのウェハの断面図、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。 半導体基板の内部に形成された改質領域及び亀裂のＳＥＭ画像である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる撮像原理を説明するための光路図、及び当該検査用撮像ユニットによる焦点での画像を示す模式図である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる検査原理を説明するためのウェハの断面図、ウェハの切断面の画像、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 図５に示される検査用撮像ユニットによる検査原理を説明するためのウェハの断面図、ウェハの切断面の画像、及び当該検査用撮像ユニットによる各箇所での画像である。 一実施形態の半導体デバイス製造方法のフローチャートである。 図１５に示される半導体デバイス製造方法の研削及び切断工程におけるウェハの一部分の断面図である。 図１５に示される半導体デバイス製造方法の研削及び切断工程におけるウェハの一部分の断面図である。 一実施形態に係るレーザ加工方法、及び、撮像方法を示すフローチャートである。 変形例の撮像装置を備えるレーザ加工システムの構成図である。

以下、一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において、同一の要素同士、或いは、相当する要素同士には、互いに同一の符号を付し、重複する説明を省略する場合がある。また、図面には、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸により規定される直交座標系を示す場合がある。

図１に示されるように、レーザ加工装置１は、ステージ２と、レーザ照射ユニット３と、複数の撮像ユニット４，５，６と、駆動ユニット７と、制御部８と、を備えている。レーザ加工装置１は、対象物１１にレーザ光Ｌを照射することにより、対象物１１に改質領域１２を形成する装置である。

ステージ２は、例えば対象物１１に貼り付けられたフィルムを吸着することにより、対象物１１を支持する。ステージ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに沿って移動可能であり、Ｚ方向に平行な軸線を中心線として回転可能である。なお、Ｘ方向及びＹ方向は、互いに垂直な第１水平方向及び第２水平方向であり、Ｚ方向は、鉛直方向である。

レーザ照射ユニット３は、対象物１１に対して透過性を有するレーザ光Ｌを集光して対象物１１に照射する。ステージ２に支持された対象物１１の内部にレーザ光Ｌが集光されると、レーザ光Ｌの集光点Ｃに対応する部分においてレーザ光Ｌが特に吸収され、対象物１１の内部に改質領域１２が形成される。

改質領域１２は、密度、屈折率、機械的強度、その他の物理的特性が周囲の非改質領域とは異なる領域である。改質領域１２としては、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等がある。改質領域１２は、改質領域１２からレーザ光Ｌの入射側及びその反対側に亀裂が延び易いという特性を有している。このような改質領域１２の特性は、対象物１１の切断に利用される。

一例として、ステージ２をＸ方向に沿って移動させ、対象物１１に対して集光点ＣをＸ方向に沿って相対的に移動させると、複数の改質スポット１２ｓがＸ方向に沿って１列に並ぶように形成される。１つの改質スポット１２ｓは、１パルスのレーザ光Ｌの照射によって形成される。１列の改質領域１２は、１列に並んだ複数の改質スポット１２ｓの集合である。隣り合う改質スポット１２ｓは、対象物１１に対する集光点Ｃの相対的な移動速度及びレーザ光Ｌの繰り返し周波数によって、互いに繋がる場合も、互いに離れる場合もある。

撮像ユニット（第１撮像ユニット）４は、制御部（第１制御部）８の制御のもとで、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光により撮像する。より具体的には、撮像ユニット４は、対象物１１に形成された改質領域１２、及び改質領域１２から延びた亀裂の先端を撮像する。本実施形態では、撮像ユニット４と撮像ユニット４を制御する制御部８とによって、撮像装置１０として機能する。

撮像ユニット（第２撮像ユニット）５及び撮像ユニット６は、制御部（第２制御部）８の制御のもとで、ステージ２に支持された対象物１１を、対象物１１を透過する光により撮像する。撮像ユニット５，６が撮像することにより得られた画像は、一例として、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに供される。

駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６を支持している。換言すれば、駆動ユニット７には、レーザ照射ユニット３が取り付けられている。また、撮像ユニット４，５，６は、レーザ照射ユニット３と共に駆動ユニット７に取り付けられている。駆動ユニット７は、レーザ照射ユニット３及び複数の撮像ユニット４，５，６をＺ方向に沿って移動させる。ここでは、Ｚ方向は、対象物１１におけるレーザ光Ｌの入射面（例えば後述の裏面２１ｂ）に交差する方向である。

制御部８は、ステージ２、レーザ照射ユニット３、複数の撮像ユニット４，５，６、及び駆動ユニット７の動作を制御する。制御部８は、プロセッサ、メモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。制御部８では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれたソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御する。
［対象物の構成］

本実施形態の対象物１１は、図２及び図３に示されるように、ウェハ２０である。ウェハ２０は、半導体基板２１と、機能素子層２２と、を備えている。半導体基板２１は、表面２１ａ及び裏面２１ｂを有している。半導体基板２１は、例えば、シリコン基板である。機能素子層２２は、半導体基板２１の表面２１ａに形成されている。機能素子層２２は、表面２１ａに沿って２次元に配列された複数の機能素子２２ａを含んでいる。機能素子２２ａは、例えば、フォトダイオード等の受光素子、レーザダイオード等の発光素子、メモリ等の回路素子等である。機能素子２２ａは、複数の層がスタックされて３次元的に構成される場合もある。なお、半導体基板２１には、結晶方位を示すノッチ２１ｃが設けられているが、ノッチ２１ｃの替わりにオリエンテーションフラットが設けられていてもよい。

ウェハ２０は、複数のライン１５のそれぞれに沿って機能素子２２ａごとに切断される。複数のライン１５は、ウェハ２０の厚さ方向から見た場合に複数の機能素子２２ａのそれぞれの間を通っている。より具体的には、ライン１５は、ウェハ２０の厚さ方向から見た場合にストリート領域２３の中心（幅方向における中心）を通っている。ストリート領域２３は、機能素子層２２において、隣り合う機能素子２２ａの間を通るように延在している。本実施形態では、複数の機能素子２２ａは、表面２１ａに沿ってマトリックス状に配列されており、複数のライン１５は、格子状に設定されている。なお、ライン１５は、仮想的なラインであるが、実際に引かれたラインであってもよい。

ライン１５は、複数の第１ライン１５ａと、第１ライン１５ａに交差（直交）する複数の第２ライン１５ｂと、を含む。ここでは、第１ライン１５ａ同士は互いに平行であり、第２ライン１５ｂ同士は互いに平行である。これにより、互いに隣り合う一対の第１ライン１５ａと、互いに隣り合う一対の第２ライン１５ｂとによって、直方体状の１つの機能素子２２ａが規定される。換言すれば、ウェハ２０（対象物１１）は、Ｚ方向からみて、第１ライン１５ａと第２ライン１５ｂとによって規定される複数の機能素子２２ａを含む。第１ライン１５ａと第２ライン１５ｂとの交差点は、機能素子２２ａの角を規定し、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂのそれぞれは、機能素子２２ａの辺を規定する。
［レーザ照射ユニットの構成］

図４に示されるように、レーザ照射ユニット３は、光源３１と、空間光変調器３２と、集光レンズ３３と、を有している。光源３１は、例えばパルス発振方式によって、レーザ光Ｌを出力する。空間光変調器３２は、光源３１から出力されたレーザ光Ｌを変調する。空間光変調器３２は、例えば反射型液晶（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal on Silicon）の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）である。集光レンズ３３は、空間光変調器３２によって変調されたレーザ光Ｌを集光する。

本実施形態では、レーザ照射ユニット３は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。改質領域（第１改質領域）１２ａは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち表面２１ａに最も近い改質領域である。改質領域（第２改質領域）１２ｂは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのうち、改質領域１２ａに最も近い改質領域であって、裏面２１ｂに最も近い改質領域である。

２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、ウェハ２０の厚さ方向（Ｚ方向）において隣り合っている。２列の改質領域１２ａ，１２ｂは、半導体基板２１に対して２つの集光点Ｃ１，Ｃ２がライン１５に沿って相対的に移動させられることにより形成される。レーザ光Ｌは、例えば集光点Ｃ１に対して集光点Ｃ２が進行方向の後側且つレーザ光Ｌの入射側に位置するように、空間光変調器３２によって変調される。

レーザ照射ユニット３は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件で、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射する。一例として、厚さ７７５μｍの単結晶シリコン基板である半導体基板２１に対し、表面２１ａから５４μｍの位置及び１２８μｍの位置に２つの集光点Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ合わせて、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射する。このとき、レーザ光Ｌの波長は１０９９ｎｍ、パルス幅は７００ｎ秒、繰り返し周波数は１２０ｋＨｚである。また、集光点Ｃ１におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗ、集光点Ｃ２におけるレーザ光Ｌの出力は２．７Ｗであり、半導体基板２１に対する２つの集光点Ｃ１，Ｃ２の相対的な移動速度は８００ｍｍ／秒である。

このような２列の改質領域１２ａ，１２ｂ及び亀裂１４の形成は、次のような場合に実施される。すなわち、後の工程において、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより半導体基板２１を薄化すると共に亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウェハ２０を複数の半導体デバイスに切断する場合である。
［検査用撮像ユニットの構成］

図５に示されるように、撮像ユニット４は、光源４１と、ミラー４２と、対物レンズ（第１レンズ）４３と、光検出部（第１光検出部）４４と、を有している。光源４１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ１を出力する。光源４１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を出力する。光源４１から出力された光Ｉ１は、ミラー４２によって反射されて対物レンズ４３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０に照射される。このとき、ステージ２は、上述したように２列の改質領域１２ａ，１２ｂが形成されたウェハ２０を支持している。

対物レンズ４３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ１を通過させる。つまり、対物レンズ４３は、半導体基板２１を伝搬（透過）した光Ｉ１を通過させる。対物レンズ４３の開口数（ＮＡ）は、０．４５以上である。対物レンズ４３は、補正環４３ａを有している。補正環４３ａは、例えば対物レンズ４３を構成する複数のレンズにおける相互間の距離を調整することにより、半導体基板２１内において光Ｉ１に生じる収差を補正する。光検出部４４は、対物レンズ４３及びミラー４２を通過した光Ｉ１を検出する。光検出部４４は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ１を検出する。

撮像ユニット４は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれ、及び、複数の亀裂１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄのそれぞれの先端を撮像することができる（詳細については、後述する）。亀裂１４ａは、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｂは、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｃは、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂である。亀裂１４ｄは、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂である。制御部８は、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件で、レーザ照射ユニット３にレーザ光Ｌを照射させるが（図４参照）、何らかの不具合等に起因して亀裂１４が表面２１ａに至っていないと、このような複数の亀裂１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが形成される。
［アライメント補正用撮像ユニットの構成］

図６に示されるように、撮像ユニット５は、光源５１と、ミラー５２と、レンズ（第２レンズ）５３と、光検出部（第２光検出部）５４と、を有している。光源５１は、半導体基板２１に対して透過性を有する光Ｉ２を出力する。光源５１は、例えば、ハロゲンランプ及びフィルタによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を出力する。光源５１は、撮像ユニット４の光源４１と共通化されていてもよい。光源５１から出力された光Ｉ２は、ミラー５２によって反射されてレンズ５３を通過し、半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０に照射される。

レンズ５３は、半導体基板２１の表面２１ａで反射された光Ｉ２を通過させる。つまり、レンズ５３は、半導体基板２１を透過した光Ｉ２を通過させる。レンズ５３の開口数は、０．３以下である。すなわち、撮像ユニット４の対物レンズ４３の開口数は、レンズ５３の開口数よりも大きい。光検出部５４は、レンズ５３及びミラー５２を通過した光Ｉ２を検出する。光検出部５５は、例えば、ＩｎＧａＡｓカメラによって構成されており、近赤外領域の光Ｉ２を検出する。

撮像ユニット５は、制御部８（第２制御部）の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光Ｉ２をウェハ２０に照射すると共に、表面２１ａ（機能素子層２２）から戻る光Ｉ２を検出することにより、機能素子層２２を撮像する。また、撮像ユニット５は、同様に、制御部８の制御のもとで、裏面２１ｂ側から光をウェハ２０に照射すると共に、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂの形成位置から戻る光Ｉ２を検出することにより、改質領域１２ａ，１２ｂを含む領域の画像を取得する。これらの画像は、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントに用いられる。撮像ユニット６は、レンズ５３がより低倍率（例えば、撮像ユニット５においては６倍であり、撮像ユニット６においては１．５倍）である点を除いて、撮像ユニット５と同様の構成を備え、撮像ユニット５と同様にアライメントに用いられる。
［検査用撮像ユニットによる撮像原理］

図５に示される撮像ユニット４を用い、図７に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っている半導体基板２１に対して、裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に向かって焦点Ｆ（対物レンズ４３の焦点）を移動させる。この場合、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、当該先端１４ｅを確認することができる（図７における右側の画像）。しかし、亀裂１４そのもの、及び表面２１ａに至っている亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせても、それらを確認することができない（図７における左側の画像）。なお、半導体基板２１の表面２１ａに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、機能素子層２２を確認することができる。

また、図５に示される撮像ユニット４を用い、図８に示されるように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っていない半導体基板２１に対して、裏面２１ｂ側から表面２１ａ側に向かって焦点Ｆを移動させる。この場合、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせても、当該先端１４ｅを確認することができない（図８における左側の画像）。しかし、表面２１ａに対して裏面２１ｂとは反対側の領域（すなわち、表面２１ａに対して機能素子層２２側の領域）に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせて、表面２１ａに関して焦点Ｆと対称な仮想焦点Ｆｖを当該先端１４ｅに位置させると、当該先端１４ｅを確認することができる（図８における右側の画像）。なお、仮想焦点Ｆｖは、半導体基板２１の屈折率を考慮した焦点Ｆと表面２１ａに関して対称な点である。

以上のように亀裂１４そのものを確認することができないのは、照明光である光Ｉ１の波長よりも亀裂１４の幅が小さいためと想定される。図９及び図１０は、シリコン基板である半導体基板２１の内部に形成された改質領域１２及び亀裂１４のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示される領域Ａ１の拡大像、図１０の（ａ）は、図９の（ｂ）に示される領域Ａ２の拡大像、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）に示される領域Ａ３の拡大像である。このように、亀裂１４の幅は、１２０ｎｍ程度であり、近赤外領域の光Ｉ１の波長（例えば、１．１〜１．２μｍ）よりも小さい。

以上を踏まえて想定される撮像原理は、次のとおりである。図１１の（ａ）に示されるように、空気中に焦点Ｆを位置させると、光Ｉ１が戻ってこないため、黒っぽい画像が得られる（図１１の（ａ）における右側の画像）。図１１の（ｂ）に示されるように、半導体基板２１の内部に焦点Ｆを位置させると、表面２１ａで反射された光Ｉ１が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１１の（ｂ）における右側の画像）。図１１の（ｃ）に示されるように、改質領域１２に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、改質領域１２によって、表面２１ａで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について吸収、散乱等が生じるため、白っぽい背景の中に改質領域１２が黒っぽく映った画像が得られる（図１１の（ｃ）における右側の画像）。

図１２の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅに裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、例えば、先端１４ｅ近傍に生じた光学的特異性（応力集中、歪、原子密度の不連続性等）、先端１４ｅ近傍で生じる光の閉じ込め等によって、表面２１ａで反射されて戻ってきた光Ｉ１の一部について散乱、反射、干渉、吸収等が生じるため、白っぽい背景の中に先端１４ｅが黒っぽく映った画像が得られる（図１２の（ａ）及び（ｂ）における右側の画像）。図１２の（ｃ）に示されるように、亀裂１４の先端１４ｅ近傍以外の部分に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせると、表面２１ａで反射された光Ｉ１の少なくとも一部が戻ってくるため、白っぽい画像が得られる（図１２の（ｃ）における右側の画像）。
［検査用撮像ユニットによる検査原理］

制御部８が、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件で、レーザ照射ユニット３にレーザ光Ｌを照射させた結果、予定どおり、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っている場合、亀裂１４の先端１４ｅの状態は、次のとおりとなる。すなわち、図１３に示されるように、改質領域１２ａと表面２１ａとの間の領域、及び改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間の領域には、亀裂１４の先端１４ｅが現れない。改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端１４ｅの位置（以下、単に「先端位置」という）は、改質領域１２ｂと裏面２１ｂとの間の基準位置Ｐに対して裏面２１ｂ側に位置する。

それに対し、制御部８が、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件で、レーザ照射ユニット３にレーザ光Ｌを照射させた結果、予定に反して、何らかの不具合に起因して、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が表面２１ａに至っていない場合、亀裂１４の先端１４ｅの状態は、次のとおりとなる。すなわち、図１４に示されるように、改質領域１２ａと表面２１ａとの間の領域には、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂１４ａの先端１４ｅが現れる。改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間の領域には、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４ｂの先端１４ｅ、及び改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂１４ｃの先端１４ｅが現れる。改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端位置は、改質領域１２ｂと裏面２１ｂとの間の基準位置Ｐに対して表面２１ａに位置する。

以上により、次の第１検査、第２検査、第３検査及び第４検査のうち少なくとも１つの検査を制御部８が実施すれば、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っているか否かを評価することができる。第１検査は、改質領域１２ａと表面２１ａとの間の領域を検査領域Ｒ１とし、検査領域Ｒ１に、改質領域１２ａから表面２１ａ側に延びる亀裂１４ａの先端１４ｅが存在するか否かの検査である。第２検査は、改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間の領域を検査領域Ｒ２とし、検査領域Ｒ２に、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在するか否かの検査である。第３検査は、検査領域Ｒ２に、改質領域１２ｂから表面２１ａ側に延びる亀裂１４ｃの先端１４ｅが存在するか否かの検査である。第４検査は、基準位置Ｐから裏面２１ｂ側に延び且つ裏面２１ｂに至っていない領域を検査領域Ｒ３とし、検査領域Ｒ３に、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端位置が位置するか否かの検査である。

検査領域Ｒ１、検査領域Ｒ２及び検査領域Ｒ３のそれぞれは、２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する前に、半導体基板２１に対して２つの集光点Ｃ１，Ｃ２を合わせる位置に基づいて設定可能である。２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る場合、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端位置は安定するため、基準位置Ｐ及び検査領域Ｒ３は、テスト加工の結果に基づいて設定可能である。なお、撮像ユニット４は、図１３及び図１４に示されるように、２つの改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれを撮像することができるため、２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成した後に、２つの改質領域１２ａ，１２ｂのそれぞれの位置に基づいて、検査領域Ｒ１、検査領域Ｒ２及び検査領域Ｒ３のそれぞれを設定してもよい。
［レーザ加工方法及び半導体デバイス製造方法］

本実施形態の半導体デバイス製造方法について、図１５を参照して説明する。なお、本実施形態の半導体デバイス製造方法は、レーザ加工装置１において実施されるレーザ加工方法を含んでいる。

まず、ウェハ２０が用意され、レーザ加工装置１のステージ２に載置される。続いて、レーザ加工装置１が、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する（Ｓ０１、第１工程）。この工程においては、レーザ加工装置１が、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至る条件で、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射する。

続いて、レーザ加工装置１が、改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間の検査領域Ｒ２に、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在するか否かを検査する（Ｓ０２、第２工程）。この工程においては、レーザ加工装置１が、検査領域Ｒ２内に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせて、表面２１ａ側から裏面２１ｂ側に半導体基板２１を伝搬（透過）する光Ｉ１を検出することにより、検査領域Ｒ２に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在するか否かを検査する。このように、本実施形態では、レーザ加工装置１が第２検査を実施する。

より具体的には、撮像ユニット４の対物レンズ４３が、検査領域Ｒ２内に裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせて、撮像ユニット４の光検出部４４が、表面２１ａ側から裏面２１ｂ側に半導体基板２１を伝搬（透過）する光Ｉ１を検出する。このとき、駆動ユニット７によって撮像ユニット４がＺ方向に沿って移動させられて、焦点Ｆが検査領域Ｒ２内をＺ方向に沿って相対的に移動させられる。これにより、光検出部４４が、Ｚ方向における各箇所での画像データを取得する。そして、制御部８が、光検出部４４から出力された信号（すなわち、Ｚ方向における各箇所での画像データ）に基づいて、検査領域Ｒ２に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在するか否かを検査する。

続いて、制御部８が、工程Ｓ０２における検査結果に基づいて、工程Ｓ０１における加工結果を評価する（Ｓ０３、第３工程）。この工程においては、検査領域Ｒ２に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在しない場合、制御部８が、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていると評価する。一方、検査領域Ｒ２に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在する場合、制御部８が、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていないと評価する。

続いて、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていると評価された場合、制御部８が合格処理を実施する（Ｓ０４）。この工程においては、制御部８が、合格処理として、レーザ加工装置１が備えるディスプレイによる合格の旨の表示、当該ディスプレイによる画像データの表示、レーザ加工装置１が備える記憶部による合格の旨の記録（ログとしての記憶）、当該記憶部による画像データの記憶等を実施させる。このように、レーザ加工装置１が備えるディスプレイは、オペレータに合格の旨を報知する報知部として機能する。

一方、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていないと評価された場合、制御部８が不合格処理を実施する（Ｓ０５）。この工程においては、制御部８が、不合格処理として、レーザ加工装置１が備えるランプによる不合格の旨の点灯、レーザ加工装置１が備えるディスプレイによる不合格の旨の表示、レーザ加工装置１が備える記憶部による不合格の旨の記録（ログとしての記憶）等を実施させる。このように、レーザ加工装置１が備えるランプ及びディスプレイの少なくとも１つは、オペレータに不合格の旨を報知する報知部として機能する。

以上の工程Ｓ０１〜工程Ｓ０５が、レーザ加工装置１において実施されるレーザ加工方法である。

工程Ｓ０４の合格処理が実施された場合（すなわち、工程０３において、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていると評価された場合）、研削装置が、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウェハ２０を複数の半導体デバイスに切断する（Ｓ０６、第４工程）。

以上の工程Ｓ０１〜工程Ｓ０６が、レーザ加工装置１において実施されるレーザ加工方法を含む半導体デバイス製造方法である。なお、工程Ｓ０５の不合格処理が実施された場合（すなわち、工程０３において、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていないと評価された場合）、レーザ加工装置１の点検及び調整、ウェハ２０への再度のレーザ加工（リカバリ加工）等が実施される。

ここで、工程Ｓ０６のウェハ２０の研削及び切断について、より具体的に説明する。図１６に示されるように、研削装置２００が、半導体基板２１の裏面２１ｂを研削（研磨）することにより半導体基板２１を薄化すると共に亀裂１４を裏面２１ｂに露出させ、複数のライン１５のそれぞれに沿ってウェハ２０を複数の半導体デバイス２０ａに切断する。この工程においては、研削装置２００が、第４検査用の基準位置Ｐまで半導体基板２１の裏面２１ｂを研削する。

上述したように、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っている場合、改質領域１２ｂから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４の先端位置は、基準位置Ｐに対して裏面２１ｂ側に位置する。そのため、基準位置Ｐまで半導体基板２１の裏面２１ｂを研削することにより、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４を裏面２１ｂに露出させることができる。換言すれば、研削終了予定位置を基準位置Ｐとして、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａ及び基準位置Ｐに至る条件で、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射する。

続いて、図１７に示されるように、エキスパンド装置３００が、半導体基板２１の裏面２１ｂに貼り付けられたエキスパンドテープ２０１を拡張させることにより、複数の半導体デバイス２０ａのそれぞれを互いに離間させる。エキスパンドテープ２０１は、例えば、基材２０１ａ及び接着層２０１ｂによって構成されたＤＡＦ（Die Attach Film）である。その場合、エキスパンドテープ２０１の拡張によって、半導体基板２１の裏面２１ｂと基材２０１ａとの間に配置された接着層２０１ｂが半導体デバイス２０ａごとに切断される。切断された接着層２０１ｂは、半導体デバイス２０ａと共にピックアップされる。

ここで、上述したように、所定の領域に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在するか否かの検査に際して、ウェハ２０の撮像が行われる。ウェハ２０の撮像は、撮像ユニット４及び制御部８によって構成される撮像装置１０によって行われる。上記の例では、全てのライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成した後に、第２検査の実施に伴ってウェハ２０の撮像を行った。以下、撮像のタイミングを含め、レーザ加工方法を詳細に説明する。

図１８に示されるレーザ加工方法は、撮像方法を含む。図１８に示されるように、ここでは、まず、レーザ加工装置１のステージ２にウェハ２０が載置されている状態において、加工開始位置のアライメントを行う（Ｓ１１）。この工程においては、例えば、撮像ユニット５が、制御部８の制御のもとでウェハ２０を撮像することにより、アライメントが行われる。より具体的には、この工程においては、制御部８が、撮像ユニット５を制御することにより、機能素子層２２を撮像する。

一方で、レーザ加工装置１（例えば制御部８）には、予め、機能素子２２ａのサイズ（チップサイズ）、ウェハ２０におけるワークサイズ（加工範囲のサイズ）、及び、機能素子層２２の基準画像を含む初期情報が登録されている。そして、制御部８は、撮像ユニット５により得られた画像と初期情報とに基づいて、レーザ光Ｌの照射位置（Ｘ方向及びＹ方向におけるレーザ照射ユニット３の位置）のアライメントを行う。

続く工程においては、制御部８が、駆動ユニット７を制御することにより、レーザ照射ユニット３の加工高さ（Ｚ方向の位置）を設定する（Ｓ１２）。続いて、制御部８は、改質領域１２ａ，１２ｂの形成を開始する（Ｓ１３）。ここでは、一例として第１ライン１５ａに沿った加工から行う。すなわち、この工程においては、レーザ加工装置１が、１つの第１ライン１５ａに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、当該第１ライン１５ａに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。

続いて、制御部８が、１つの第１ライン１５ａでの加工が完了した後に、その第１ライン１５ａの位置が、予め設定されたアライメント位置であるか否かの判定を行う（Ｓ１４）。ここでのアライメントは、工程Ｓ１１において行ったアライメントに対して生じる位置ずれを修正するための再アライメントである。この再度のアライメントは、１つの第１ライン１５ａでの加工が完了するごとに行ってもよいが、複数の第１ライン１５ａが完了した後に行うことが効率的である。すなわち、アライメント位置は、１つの第１ライン１５ａごとに設定されてもよいが、複数の第１ライン１５ａに対して１つ設定することが効率的である。

この工程の結果、工程Ｓ１３において加工が完了した第１ライン１５ａの位置が、アライメント位置でなかった場合には、工程Ｓ１３に戻り、別の第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成を続ける。一方、この工程の結果、工程Ｓ１３において加工が完了した第１ライン１５ａの位置がアライメント位置であった場合には、引き続いて再度のアライメントを行うこととなる。すなわち、この場合には、改質領域１２ａ，１２ｂの形成が一旦停止させられ、アライメントを行うタイミングとされる。

続く工程においては、上述したように再度のアライメントを行う（制御部８がアライメント処理を実行する）（Ｓ１５）。ここでのアライメントの一例は、以下のとおりである。すなわち、制御部８が、撮像ユニット５を制御することにより、アライメント補正位置において機能素子層２２を撮像する。また、制御部８は、撮像ユニット５を制御することにより、同位置において改質領域１２ａ，１２ｂを含む領域を撮像する。そして、制御部８は、２つの画像に基づいて、ストリート領域２３の所定位置（例えば中心位置）に対する改質領域１２ａ，１２ｂのずれ量を検出する。制御部８は、検出されたずれ量に基づいて、レーザ光Ｌの照射位置の再度のアライメントを行う。

或いは、ここでのアライメントの別の一例は、以下のとおりである。すなわち、制御部８が、撮像ユニット５を制御することにより、アライメント補正位置において機能素子層２２を撮像する。そして、制御部８は、加工前に予め取得されていたアライメント補正位置における機能素子層２２の画像と、この工程において取得された機能素子層２２の画像とのパターンマッチングにより、アライメントマーク等の特徴点同士のずれ量を検出する。制御部８は、検出されたずれ量に基づいて、レーザ光Ｌの照射位置を調整する。

続く工程においては、制御部８が、全ての第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了したか否かの判定を行う（Ｓ１６）。この判定の結果、全ての第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了していなかった場合、工程Ｓ１３に戻り、残りの第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成を続ける。一方、この判定の結果、全ての第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了していた場合には、引き続いて、第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成を開始する。すなわち、この場合には、改質領域１２ａ，１２ｂの形成が一旦停止させられ、第１ライン１５ａに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成と、第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成と、が切り替えられるタイミングとされる。

すなわち、続く工程においては、レーザ加工装置１が、１つの第２ライン１５ｂに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射することにより、当該第２ライン１５ｂに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する（Ｓ１７）。

続いて、制御部８が、１つの第２ライン１５ｂでの加工が完了した後に、その第２ライン１５ｂの位置が、予め設定されたアライメント位置であるか否かの判定を行う（Ｓ１８）。ここでのアライメントは、工程Ｓ１５において行ったアライメントに対して生じる位置ずれを修正するための再アライメントである。この再度のアライメントは、１つの第２ライン１５ｂでの加工が完了するごとに行ってもよいが、複数の第２ライン１５ｂが完了した後に行うことが効率的である。すなわち、ここでのアライメント位置も、１つの第２ライン１５ｂごとに設定されてもよいが、複数の第２ライン１５ｂに対して１つ設定することが効率的である。

この工程の結果、工程Ｓ１７において加工が完了した第２ライン１５ｂの位置が、アライメント位置でなかった場合には、工程Ｓ１７に戻り、別の第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成を続ける。一方、この工程の結果、工程Ｓ１７において加工が完了した第２ライン１５ｂの位置がアライメント位置であった場合には、引き続いて再度のアライメントを行うこととなる。すなわち、この場合には、改質領域１２ａ，１２ｂの形成が一旦停止させられ、アライメントを行うタイミングとされる。

続く工程においては、上述したように再度のアライメントを行う（Ｓ１９）。ここでのアライメントの態様は、工程Ｓ１５と同様である。

続く工程においては、制御部８が、全ての第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了したか否かの判定を行う（Ｓ２０）。この判定の結果、全ての第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了していなかった場合、工程Ｓ１７に戻り、残りの第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成を続ける。一方、この判定の結果、全ての第２ライン１５ｂに沿った改質領域１２ａ，１２ｂの形成が完了していた場合には、第２検査を実施する。

すなわち、続く工程においては、制御部８が、撮像ユニット４を制御することにより、ウェハ２０を撮像する（Ｓ２１、第１撮像工程）。ここでは、制御部８が、撮像ユニット４をＺ方向に沿って移動させることにより、焦点Ｆがウェハ２０内をＺ方向に沿って相対的に移動させられる。これにより、撮像ユニット４は、Ｚ方向における各箇所で撮像を行い、画像を取得する。このため、得られた画像には、改質領域１２ａ，１２ｂのみが含まれる場合もあるし、改質領域１２ａ，１２ｂ及び亀裂１４が含まれる場合もあるし、亀裂１４のみが含まれる場合もある。

また、ここでは、撮像ユニット４は、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第１ライン１５ａに対応する辺の領域を撮像する。すなわち、ここでは、制御部８は、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第１ライン１５ａに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像するように、撮像ユニット４を制御する第１撮像処理（第１撮像工程）を実行する。この工程において得られた画像は、制御部８に提供される。したがって、制御部８は、供給された画像データに基づいて、上記の方法・原理に基づいて、第２検査を実行できる。

なお、この工程に続いて、制御部８は、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第２ライン１５ｂに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像するように、撮像ユニット４を制御する第２撮像処理（第２撮像工程）を実行してもよい。この工程において得られた画像は、制御部８に提供される。したがって、制御部８は、供給された画像データに基づいて、上記の方法・原理に基づいて、第２検査を実行できる。

なお、以上の図１８を用いて説明したレーザ加工方法・撮像方法おいては、亀裂１４の検査として、第２検査を例示したが、第２検査に限らずに第１検査、第３検査、又は、第４検査としてもよい。

［レーザ加工方法、半導体デバイス製造方法の作用及び効果］

上述したレーザ加工方法では、改質領域１２ａと改質領域１２ｂとの間の検査領域Ｒ２内に半導体基板２１の裏面２１ｂ側から焦点Ｆを合わせて、表面２１ａ側から裏面２１ｂ側に半導体基板２１を伝搬（透過）する光Ｉ１を検出する。このように光Ｉ１を検出することにより、改質領域１２ａから裏面２１ｂ側に延びる亀裂１４ｂの先端１４ｅが検査領域Ｒ２に存在する場合に、亀裂１４ｂの先端１４ｅを確認することができる。そして、検査領域Ｒ２に亀裂１４ｂの先端１４ｅが存在する場合には、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていないと想定される。よって、上述したレーザ加工方法によれば、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っているか否かを確認することができる。

また、上述したレーザ加工方法では、複数列の改質領域１２として、２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成する。これにより、複数列の改質領域１２の形成、及び複数列の改質領域１２に渡る亀裂１４の検査を効率良く実施することができる。

また、上述した半導体デバイス製造方法によれば、２列の改質領域１２ａ，１２ｂに渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａに至っていないと評価された場合に、半導体基板２１の裏面２１ｂの研削が実施されないため、研削工程の後に、ウェハ２０を複数のライン１５のそれぞれに沿って確実に切断することができないという事態が生じるのを防止することができる。

上述した撮像装置１０は、レーザ光Ｌの照射によって対象物１１（ウェハ２０の半導体基板２１）に形成された改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を撮像する。撮像装置１０は、ウェハ２０の少なくとも半導体基板２１を透過する光Ｉ１によりウェハ２０を撮像する撮像ユニット４と、撮像ユニット４を制御する制御部８と、を備える。ウェハ２０は、Ｚ方向からみて、第１ライン１５ａと第２ライン１５ｂとによって規定される複数の機能素子２２ａを含む。制御部８は、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第１ライン１５ａに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像するように、撮像ユニット４を制御する第１撮像処理を実行する。

撮像装置１０においては、制御部８が、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を、半導体基板２１を透過する光により撮像する第１撮像処理を実行する。このため、ウェハ２０を破壊することなく、改質領域１２ａ，１２ｂ等（改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４（以下同様））の画像を取得でき、それらの確認が可能となる。特に、撮像装置１０においては、制御部８が、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、上記の第１撮像処理を実行する。このため、改質領域１２ａ，１２ｂを形成しいく速度に影響を与えることなく、改質領域１２ａ，１２ｂ等の確認が可能となる。すなわち、撮像装置１０によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。さらに、撮像装置１０においては、第１撮像処理により撮像する領域が、ウェハ２０に構成された機能素子２２ａの辺である。機能素子２２ａの辺においては、第１ライン１５ａに沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等と、第２ライン１５ｂに沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等とが交差する機能素子２２ａの角と比較して、改質領域１２ａ，１２ｂ等の品質が高い傾向がある。したがって、撮像装置１０によれば、改質領域１２ａ，１２ｂ等の高精度な確認が可能となる。

また、撮像装置１０においては、制御部８は、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第２ライン１５ｂに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像するように、撮像ユニット４を制御する第２撮像処理を実行してもよい。この場合、加工効率の低下を抑制しつつ、互いに交差するライン１５に沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等の非破壊での確認が可能となる。

上述したレーザ加工装置１は、上記の撮像装置１０と、ウェハ２０にレーザ光Ｌを照射するためのレーザ照射ユニット３と、レーザ照射ユニット３が取り付けられ、Ｚ方向にレーザ照射ユニット３を駆動する駆動ユニット７と、を備える。撮像ユニット４は、レーザ照射ユニット３と共に駆動ユニット７に取り付けられている。

レーザ加工装置１は、上記の撮像装置１０を備えている。よって、レーザ加工装置１によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。また、レーザ加工装置１は、Ｚ方向にレーザ照射ユニット３を駆動する駆動ユニット７を備えている。そして、撮像ユニット４が、レーザ照射ユニット３と共に当該駆動ユニット７に取り付けられている。したがって、レーザ光Ｌの照射による改質領域１２ａ，１２ｂの形成と、第１撮像処理とにおいて、入射方向の位置情報を共有することが容易となる。

また、レーザ加工装置１は、半導体基板２１を透過する光Ｉ２によりウェハ２０を撮像する撮像ユニット５と、レーザ照射ユニット３及び撮像ユニット５を制御する制御部８と、を備えている。撮像ユニット４は、半導体基板２１を透過した光Ｉ１を通過させる対物レンズ４３と、対物レンズ４３を通過した当該光Ｉ１を検出する光検出部４４と、を有している。撮像ユニット５は、半導体基板２１を透過した光Ｉ２を通過させるレンズ５３と、レンズ５３を通過した当該光Ｉ２を検出する光検出部５４と、を有している。制御部８は、光検出部５４の検出結果に基づいて、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントを行うように、レーザ照射ユニット３及び撮像ユニット５を制御するアライメント処理を実行する。このため、改質領域１２ａ，１２ｂ等の撮像のための撮像ユニット４に加えて、レーザ光Ｌの照射位置のアライメントのための撮像ユニット５を別途用いることにより、それぞれに適した光学系を用いることが可能となる。

また、レーザ加工装置１においては、対物レンズ４３の開口数は、レンズ５３の開口数よりも大きい。この場合、比較的に小さい開口数での観察により確実にアライメントを行いつつ、比較的に大きな開口数での改質領域１２ａ，１２ｂ等の撮像が可能となる。

上述した撮像方法は、レーザ光Ｌの照射によって半導体基板２１に形成された改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を撮像する。撮像方法は、ウェハ２０を撮像する第１撮像工程を備える。ウェハ２０は、Ｚ方向からみて、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂによって規定される複数の機能素子２２ａを含む。第１撮像工程においては、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第１ライン１５ａに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像する。

この方法においては、半導体基板２１における改質領域１２ａ，１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａから延びる亀裂１４を含む領域を、半導体基板２１を透過する光Ｉ１により撮像する。このため、ウェハ２０を破壊することなく、改質領域１２ａ，１２ｂ等の確認を行うことができる。特に、この方法においては、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、上記の撮像を行う。このため、改質領域１２ａ，１２ｂを形成しいく速度に影響を与えることなく、改質領域１２ａ，１２ｂ等の確認が可能となる。すなわち、この方法によれば、加工効率の低下を抑制しつつ非破壊での確認が可能となる。さらに、この方法においては、撮像する領域が、ウェハ２０に構成された機能素子２２ａの辺部分である。機能素子２２ａの辺部分においては、第１ライン１５ａに沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等と、第２ライン１５ｂに沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等とが交差する機能素子２２ａの角部分と比較して、改質領域１２ａ，１２ｂ等の品質が高い傾向がある。したがって、この方法によれば、改質領域１２ａ，１２ｂ等の高精度な確認が可能となる。

さらに、上記の撮像方法は、ウェハ２０を撮像する第２撮像工程をさらに備えることができる。第２撮像工程においては、第１ライン１５ａ及び第２ライン１５ｂに沿って改質領域１２ａ，１２ｂが形成された後に、Ｚ方向からみて機能素子２２ａの第２ライン１５ｂに対応する辺の領域であって、改質領域１２ａ１２ｂ、及び／又は、当該改質領域１２ａ，１２ｂから延びる亀裂１４を含む領域を撮像してもよい。この場合、加工効率の低下を抑制しつつ、互いに交差するラインに沿って形成された改質領域１２ａ，１２ｂ等の非破壊での確認が可能となる。
［変形例］

本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態では、レーザ加工装置１が、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に２列の改質領域１２ａ，１２ｂを形成したが、レーザ加工装置１は、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の内部に１列又は３列以上の改質領域１２を形成してもよい。１本のライン１５に対して形成する改質領域１２の列数、位置等は、ウェハ２０における半導体基板２１の厚さ、半導体デバイス２０ａにおける半導体基板２１の厚さ等を考慮して、適宜、設定可能である。なお、複数列の改質領域１２は、レーザ光Ｌの集光点Ｃの相対的な移動が１本のライン１５に対して複数回実施されることにより、形成されてもよい。

また、図１５に示される工程Ｓ０６の研削及び切断工程において、研削装置２００は、基準位置Ｐを超えて半導体基板２１の裏面２１ｂを研削してもよい。研削終了予定位置は、半導体デバイス２０ａの側面（切断面）に改質領域１２を残すか否かに応じて、適宜、設定可能である。なお、半導体デバイス２０ａが例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である場合には、半導体デバイス２０ａの側面に改質領域１２が残ってもよい。

また、図１９に示されるように、撮像装置１０は、レーザ加工装置１と別体として構成されていてもよい。図１９に示される撮像装置１０は、撮像ユニット４に加え、ステージ１０１と、駆動ユニット１０２と、制御部（第１制御部）１０３と、を備えている。ステージ１０１は、上述したステージ２と同様に構成され、複数列の改質領域１２が形成されたウェハ２０を支持する。駆動ユニット１０２は、撮像ユニット４を支持しており、撮像ユニット４をＺ方向に沿って移動させる。制御部１０３は、上述した制御部８と同様に構成されている。図１９に示されるレーザ加工システムでは、レーザ加工装置１と撮像装置１０との間において、ロボットハンド等の搬送装置によってウェハ２０が搬送される。

また、複数のライン１５のそれぞれに沿って半導体基板２１の裏面２１ｂ側からウェハ２０にレーザ光Ｌを照射する際のレーザ光Ｌの照射条件は、上述したものに限定されない。例えば、レーザ光Ｌの照射条件は、上述したように、複数列の改質領域１２（例えば、２列の改質領域１２ａ，１２ｂ）に渡る亀裂１４が半導体基板２１と機能素子層２２との界面に至る条件であってもよい。或いは、レーザ光Ｌの照射条件は、複数列の改質領域１２に渡る亀裂１４が機能素子層２２における半導体基板２１とは反対側の表面に至る条件であってもよい。或いは、レーザ光Ｌの照射条件は、複数列の改質領域１２に渡る亀裂１４が半導体基板２１内における表面２１ａの近傍に至る条件であってもよい。このように、レーザ光Ｌの照射条件は、複数列の改質領域１２に渡る亀裂１４が形成される条件であればよい。いずれの場合にも、複数列の改質領域１２に渡る亀裂１４が半導体基板２１の表面２１ａ側に十分に延びているか否かを確認することができる。

また、上述した実施形態における各構成には、上述した材料及び形状に限定されず、様々な材料及び形状を適用することができる。また、上述した一の実施形態又は変形例における各構成は、他の実施形態又は変形例における各構成に任意に適用することができる。

１…レーザ加工装置、３…レーザ照射ユニット、４…撮像ユニット（第１撮像ユニット）、５…撮像ユニット（第２撮像ユニット）、７…駆動ユニット、８…制御部（第１制御部、第２制御部）、１０…撮像装置、１２，１２ａ，１２ｂ…改質領域、１１…対象物、１４…亀裂、１５ａ…第１ライン、１５ｂ…第２ライン。

Claims (7)

1. レーザ光の照射によって対象物に形成された改質領域、及び／又は、前記改質領域から延びる亀裂を撮像するための撮像装置であって、
   前記対象物を透過する光により前記対象物を撮像する第１撮像ユニットと、
   前記第１撮像ユニットを制御する第１制御部と、
   を備え、
   前記対象物は、前記レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１ラインと前記第１ラインに交差する第２ラインとによって規定される複数の機能素子を含み、
   前記第１制御部は、前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って前記改質領域が形成された後に、前記方向からみて前記機能素子の前記第１ラインに対応する辺の領域であって、前記改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる前記亀裂を含む領域を撮像するように、前記第１撮像ユニットを制御する第１撮像処理を実行する、
   撮像装置。
2. 前記第１制御部は、前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って前記改質領域が形成された後に、前記方向からみて前記機能素子の前記第２ラインに対応する辺の領域であって、前記改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる前記亀裂を含む領域を撮像するように、前記第１撮像ユニットを制御する第２撮像処理を実行する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置と、
   前記対象物に前記レーザ光を照射するためのレーザ照射ユニットと、
   前記レーザ照射ユニットが取り付けられ、前記対象物における前記レーザ光の入射面に交差する方向に前記レーザ照射ユニットを駆動する駆動ユニットと、
   を備え、
   前記第１撮像ユニットは、前記レーザ照射ユニットと共に前記駆動ユニットに取り付けられている、
   レーザ加工装置。
4. 前記対象物を透過する光により前記対象物を撮像する第２撮像ユニットと、
   前記レーザ照射ユニット及び前記第２撮像ユニットを制御する第２制御部と、
   を備え、
   前記第１撮像ユニットは、前記対象物を透過した光を通過させる第１レンズと、前記第１レンズを通過した当該光を検出する第１光検出部と、を有し、
   前記第２撮像ユニットは、前記対象物を透過した光を通過させる第２レンズと、前記第２レンズを通過した当該光を検出する第２光検出部と、を有し、
   前記第２制御部は、前記第２光検出部の検出結果に基づいて、前記レーザ光の照射位置のアライメントを行うように、前記レーザ照射ユニット及び前記第２撮像ユニットを制御するアライメント処理を実行する、
   請求項３に記載のレーザ加工装置。
5. 前記第１レンズの開口数は、前記第２レンズの開口数よりも大きい、
   請求項４に記載のレーザ加工装置。
6. レーザ光の照射によって対象物に形成された改質領域、及び／又は、前記改質領域から延びる亀裂を撮像するための撮像方法であって、
   前記対象物を撮像する第１撮像工程を備え、
   前記対象物は、前記レーザ光の入射面に交差する方向からみて、第１ライン及び前記第１ラインに交差する第２ラインによって規定される複数の機能素子を含み、
   前記第１撮像工程においては、前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って前記改質領域が形成された後に、前記方向からみて前記機能素子の前記第１ラインに対応する辺の領域であって、前記改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる前記亀裂を含む領域を撮像する、
   撮像方法。
7. 前記対象物を撮像する第２撮像工程を備え、
   前記第２撮像工程においては、前記第１ライン及び前記第２ラインに沿って前記改質領域が形成された後に、前記方向からみて前記機能素子の前記第２ラインに対応する辺の領域であって、前記改質領域、及び／又は、当該改質領域から延びる前記亀裂を含む領域を撮像する、
   請求項６に記載の撮像方法。