JP2021015876A - 被加工物の検査方法及びレーザー加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物をレーザービームで加工する前に、被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定する。【解決手段】レーザービームにより被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定する被加工物の検査方法であって、第１の被加工物の表面側に設けられたパターンを第１の被加工物の裏面側から赤外線カメラで撮影することにより取得された画像を、基準画像として記憶部に記憶する基準画像記憶ステップと、第２の被加工物の裏面側から第２の被加工物の表面側を赤外線カメラで撮影することにより、比較画像を取得する比較画像取得ステップと、基準画像と比較画像との類似度合を算出して、類似度合が低い場合、レーザービームを用いて第２の被加工物に改質層を形成できないと判定し、類似度合が高い場合、レーザービームを用いて第２の被加工物に改質層が形成可能であると判定する判定ステップと、を備える被加工物の検査方法を提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザービームにより被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定する被加工物の検査方法、及び、レーザービームにより被加工物の内部に改質層が形成可能か否かを判定するレーザー加工装置に関する。

シリコン等で形成された半導体ウェーハの表面側にデバイスが形成されたデバイスウェーハ、サファイア基板の表面側に発光デバイスが形成された光デバイスウェーハ等の被加工物にレーザービームを照射して、被加工物の内部に破断起点となる改質層を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

被加工物の内部に改質層を形成する際には、例えば、レーザー加工装置が用いられる。レーザー加工装置は、デバイス等が形成されている表面側を吸引して保持するチャックテーブルを備える。チャックテーブルの上方には、被加工物を透過する波長のレーザービームを照射可能なレーザービーム照射ユニットが設けられている。

改質層を形成するときには、被加工物の表面側をチャックテーブルで保持して、表面側とは反対側に位置する裏面側から被加工物にレーザービームを照射することにより、被加工物の内部にレーザービームを集光させる。

この状態で、被加工物の表面側に設定されている分割予定ラインに沿って、チャックテーブルと被加工物とを相対的に移動させることにより、被加工物の内部に分割予定ラインに沿う改質層が形成される。改質層が形成された領域は、被加工物の他の領域よりも脆くなるので、改質層を破断起点として被加工物を分割し易くなる。例えば、被加工物の内部に改質層を形成した後、被加工物に応力を加えることで、被加工物を複数のチップに分割できる。

しかし、被加工物の裏面側には、酸化物層及び金属層等の複数の層が形成されており、各層の厚さ、材料等の差異に起因して、レーザービームの反射、散乱等が生じる場合がある。レーザービームの反射、散乱等が生じると、被加工物の内部に改質層が形成され難くなる。

被加工物の裏面側に形成された各層の厚さ等の差異は、作業者が目で見ただけでは分らない。また、厚さ、材料等の差異をレーザー加工前に検出するのは時間もコストもかかる。それゆえ、通常は、裏面側に形成された各層の厚さ等の差異をレーザー加工前に検出することなく、上述のレーザー加工装置を用いて複数の被加工物を加工する。

特開２００２−１９２３７０号公報

しかし、被加工物の内部に改質層が形成されていないことが加工後に発覚した場合、レーザー加工に費やした作業時間が無駄になるという問題や、被加工物が分割されないのでチップの製造が停止するという問題がある。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、被加工物をレーザービームで加工する前に、被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定することを目的とする。

本発明の一態様によれば、板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物に、該被加工物を透過する波長を有する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と、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影する赤外線カメラと、該赤外線カメラで撮影した画像情報を記憶する記憶部と、を備えるレーザー加工装置を用いて、該レーザービームにより該被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定する被加工物の検査方法であって、基準となる第１の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第１の被加工物の該表面側に設けられたパターンを該第１の被加工物の裏面側から該赤外線カメラで撮影することにより取得された画像を、基準画像として該記憶部に記憶する基準画像記憶ステップと、検査対象となる第２の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第２の被加工物の裏面側から該第２の被加工物の該表面側を該赤外線カメラで撮影することにより、比較画像を取得する比較画像取得ステップと、該基準画像と該比較画像との類似度合を算出して、該類似度合が低い場合、該レーザービームが該第２の被加工物の裏面から該第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値未満であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成できないと判定し、該類似度合が高い場合、該透過率が該所定値以上であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層が形成可能であると判定する判定ステップと、を備える被加工物の検査方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、板状の被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物に、該被加工物を透過する波長を有する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と、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影する赤外線カメラと、該レーザービームにより該被加工物の内部に改質層が形成可能か否かを判定する判定ユニットと、を備え、該判定ユニットは、基準となる第１の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第１の被加工物の該表面側に設けられたパターンを該第１の被加工物の裏面側から該赤外線カメラで撮影することにより取得された基準画像が記憶される記憶部と、検査対象となる第２の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第２の被加工物の裏面側から該第２の被加工物の該表面側を該赤外線カメラで撮影することにより取得された比較画像と、該基準画像との類似度合を算出して、該類似度合が低い場合、該レーザービームが該第２の被加工物の裏面から該第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値未満であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成できないと判定し、該類似度合が高い場合、該透過率が該所定値以上であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層が形成可能であると判定する判定部と、を有するレーザー加工装置が提供される。

好ましくは、該複数の分割予定ラインのうち少なくとも一つの分割予定ラインの位置を検出するために、該赤外線カメラは、該被加工物の表面側において複数の分割予定ラインにより区画された複数の領域のそれぞれにデバイスが設けられたデバイス領域に形成されている第１のパターンを撮影し、該レーザービームにより該被加工物の内部に該改質層が形成可能か否かを該判定部が判定するために、該赤外線カメラは、該第１のパターンと、該デバイス領域の周囲を囲む外周余剰領域に形成されている第２のパターンとの少なくともいずれかを撮影する。

また、好ましくは、該レーザー加工装置は、該レーザービーム照射ユニットの動作を制御する制御ユニットを備え、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成可能であると該判定ユニットが判定した場合に、該第２の被加工物を該レーザービームで加工する様に、該制御ユニットは該レーザービーム照射ユニットを制御する。

本発明の一態様に係る被加工物の検査方法では、まず、基準となる第１の被加工物の表面側をチャックテーブルで保持した状態で、第１の被加工物の表面側に設けられたパターンを裏面側から赤外線カメラで撮影することにより画像を取得する。この画像は、基準画像として記憶部に記憶される（基準画像記憶ステップ）。

次に、検査対象となる第２の被加工物の表面側をチャックテーブルで保持した状態で、第２の被加工物の裏面側から表面側を赤外線カメラで撮影することにより、比較画像を取得する（比較画像取得ステップ）。

レーザー加工前に、第２の被加工物の裏面側から表面側を赤外線カメラで撮影することで、赤外線カメラで使用される赤外線と同程度の波長のレーザービームが、第２の被加工物の裏面側で反射等されずに透過するか否かを判定する。具体的には、基準画像と比較画像との類似度合を算出する。

類似度合が低い場合、レーザービームが第２の被加工物の裏面から第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値未満であり、レーザービームを用いて第２の被加工物に改質層を形成できないと判定される（判定ステップ）。これに対して、類似度合が高い場合、レーザービームが第２の被加工物の裏面から第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値以上であり、レーザービームを用いて第２の被加工物に改質層が形成可能であると判定される（判定ステップ）。

この様に、画像の類似度合を算出することで、レーザー加工前に第２の被加工物の内部に改質層が形成可能か否かを判定するので、第２の被加工物にレーザービームを照射したにも関わらず内部に改質層が形成されていないという事態を回避できる。

レーザー加工装置の斜視図である。 ウェーハユニットの斜視図である。 図３（Ａ）は基準となる第１のウェーハの表面側を撮影するときのチャックテーブル等の一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は基準画像を示す図である。 図４（Ａ）は検査対象となる第２のウェーハを撮影するときのチャックテーブル等の一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は第１の比較画像を示す図である。 図５（Ａ）は第２の比較画像を示す図であり、図５（Ｂ）は第３の比較画像を示す図である。 ウェーハの検査方法を示すフロー図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、レーザー加工装置２の斜視図である。レーザー加工装置２は、各構造を支持又は収容する基台４を備える。

基台４の前後方向の後方側、即ち、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）の一端側には、Ｘ軸方向（加工送り方向）及びＺ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に沿う平面を含む壁状の支持構造６が設けられている。

支持構造６から離れた基台４の前方側の角部には、上方に突き出た突出部４ａが設けられている。突出部４ａの内部には空間が形成されており、この空間には、カセットエレベータ８が設けられている。

カセットエレベータ８の上面には、カセット１０が載せられる。カセット１０には、レーザー加工装置２で同様に加工される複数のウェーハユニット１１が収容される。ここで、図２を参照して、ウェーハユニット１１について説明する。

図２は、ウェーハユニット１１の斜視図である。ウェーハユニット１１は、円盤状のウェーハ（被加工物）１３を含む。但し、ウェーハ１３の形状は、円盤状に限定されず、矩形の板状であってもよい。

本実施形態のウェーハ１３は、シリコン（Ｓｉ）で形成された基板を有する。しかし、ウェーハ１３は、シリコン以外の材料で形成された基板を有してもよい。例えば、ウェーハ１３を構成する基板は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）のいずれかの材料で形成されてもよい。

ウェーハ１３の表面１３ａ側には、デバイス領域１７が設けられている。デバイス領域１７は、互いに交差する複数の分割予定ライン（ストリート）１５で複数の領域に区画されており、各領域にはＩＣ、ＬＥＤ、ＳＡＷフィルタ等のデバイス１７ａが設けられている。

各デバイス１７ａには、十字等の幾何学的形状を有する所定のパターンである第１のターゲットパターン（第１のパターン）１７ｂが形成されている。なお、図２では、１つの第１のターゲットパターン１７ｂを示しているが、第１のターゲットパターン１７ｂは、各デバイス１７ａに形成されている。また、図２では、第１のターゲットパターン１７ｂを簡略化して示している。

第１のターゲットパターン１７ｂは、キーパターンとも呼ばれる。第１のターゲットパターン１７ｂは、例えば、分割予定ライン１５の位置（即ち、座標）を検出する、アライメントに利用される。

分割予定ライン１５は、第１方向に沿う複数の第１分割予定ラインと、第１方向に垂直な第２方向に沿う複数の第２分割予定ラインとを含む。隣接する２本の第１分割予定ラインの間隔、及び、隣接する２本の第２分割予定ラインの間隔は、それぞれ略一定である。

ウェーハ１３の表面１３ａ側には、デバイス領域１７の周囲を囲む様に、外周余剰領域１９が設けられている。外周余剰領域１９には、デバイス１７ａが形成されていない。外周余剰領域１９のうち、ウェーハ１３の外周端部に設けられているノッチ（切り欠き）１３ｃの近傍には、第２のターゲットパターン（第２のパターン）１９ａが形成されている。

第２のターゲットパターン１９ａは、例えば、紫外線（ＵＶ）波長を有するレーザービームを表面１３ａに照射することで形成されたドット状の加工痕や、表面１３ａをフォトリソグラフィにより加工することで形成された文字、記号、バーコード等の所定パターンである。なお、図２では、第２のターゲットパターン１９ａを簡略化して示している。

ウェーハ１３の表面１３ａ側には、ウェーハ１３の径よりも大きい径を有する円形のダイシングテープ（粘着テープ）２１が貼り付けられる。ダイシングテープ２１は、例えば、基材層及び粘着層（糊層）の積層構造を有する。

基材層は、例えば、ポリオレフィン（ＰＯ）で形成されている。基材層の一面の一部又は全体には、粘着層が形成されている。粘着層は、例えば、紫外線硬化型の樹脂である。但し、ダイシングテープ２１は、基材層及び粘着層の積層構造に限定されない。

例えば、ダイシングテープ２１は基材層のみを有してもよい。この場合、ウェーハ１３の表面１３ａ側に基材層を熱圧着することで、表面１３ａ側にダイシングテープ２１が貼り付けられる。

ダイシングテープ２１の外周部には、金属製の環状のフレーム２３の一面側が貼り付けられる。この様にして、ウェーハ１３がダイシングテープ２１を介してフレーム２３に支持されたウェーハユニット１１が形成される。

ウェーハユニット１１では、ウェーハ１３の表面１３ａ側がダイシングテープ２１に接しているのに対して、ウェーハ１３の裏面１３ｂ側は外部に露出している。この裏面１３ｂ側には、酸化物層及び金属層等の複数の層（不図示）が形成されている。

図１に戻り、レーザー加工装置２の他の構成を説明する。突出部４ａの後方側には、突出部４ａの上面に載置されたカセット１０から搬出されたウェーハユニット１１を仮置きするための仮置き機構１２が設けられている。

仮置き機構１２は、Ｙ軸方向に平行な状態を維持しながら、互いに近づいたり離れたりする一対のガイドレール１２ａ，１２ｂを含む。各ガイドレール１２ａ，１２ｂは、ウェーハユニット１１をＸ軸方向で挟むことにより、ウェーハユニット１１のＸ軸方向の位置を調整する。

基台４の略中央には、移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）１６が設けられている。移動機構１６は、基台４の上面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１８を備える。

Ｙ軸ガイドレール１８には、Ｙ軸移動テーブル２０がスライド可能な態様で取り付けられている。Ｙ軸移動テーブル２０の裏面側（下面側）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１８に平行なＹ軸ボールネジ２２が回転可能な態様で結合されている。

Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２４でＹ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２０は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２０の表面（上面）には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール２６が設けられている。Ｘ軸ガイドレール２６には、Ｘ軸移動テーブル２８がスライド可能な態様で取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル２８の裏面側（下面側）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２６に平行なＸ軸ボールネジ３０が回転可能な態様で結合されている。

Ｘ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル２８は、Ｘ軸ガイドレール２６に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル２８の表面側（上面側）には、θテーブル３２が設けられている。θテーブル３２の上部には、テーブルベース（不図示）が連結されており、このテーブルベース上には、チャックテーブル３４が連結されている。

チャックテーブル３４は、θテーブル３２に設けられたモータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。

チャックテーブル３４の上面は、ウェーハユニット１１を吸引して保持する保持面３４ａとなっている。保持面３４ａは、チャックテーブル３４、θテーブル３２等の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル３４の周囲には、ウェーハユニット１１のフレーム２３を固定するための複数のクランプ３６が設けられている。クランプ３６は、例えば、チャックテーブル３４を上面視した場合にチャックテーブル３４の四方に設けられる。

支持構造６には、表面（前面）から突出する支持アーム６ａが設けられている。この支持アーム６ａの先端部には、下方に向けて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３８が設けられている。

レーザービーム照射ユニット３８は、ウェーハ１３を透過する波長のレーザービームをパルス発振するレーザー発振器（不図示）を備える。例えば、ウェーハ１３を構成する基板がシリコンで形成されている本実施形態では、１０６４ｎｍ、１３００ｎｍ等の赤外線（ＩＲ）の波長を有するレーザービームをパルス発振するレーザー発振器が用いられる。

また、レーザービーム照射ユニット３８は、レーザー発振器からパルス発振されたレーザービーム（パルスレーザービーム）を集光する集光器（不図示）を備える。集光器から出射されたパルスレーザービームは、保持面３４ａに向けて照射される。

レーザービーム照射ユニット３８のＸ軸方向に隣接する位置には、カメラユニット４０が設けられている。カメラユニット４０は、赤外線カメラ４０ａを有する（図３（Ａ）参照）。赤外線カメラ４０ａは、レンズ４０ｂと赤外線センサ４０ｃとを含む。

カメラユニット４０は、赤外線光源（不図示）から出射された赤外線（例えば、７００ｎｍ以上１４００ｎｍ以下の範囲から選択された所定の波長を有する近赤外線）を、レンズ４０ｂへ導くためのハーフミラー（不図示）を含む。ハーフミラーで反射された赤外線は、レンズ４０ｂから被写体（例えば、ウェーハ１３）へ出射される。

被写体からの反射光が、レンズ４０ｂ及びハーフミラーを経て赤外線センサ４０ｃで受光されることにより、被写体は赤外線で撮影される。例えば、ウェーハ１３の表面１３ａ側がチャックテーブル３４で保持され、裏面１３ｂ側が露出されている場合に、カメラユニット４０を用いてウェーハ１３の裏面１３ｂ側から表面１３ａ側を撮影できる。

レーザービーム照射ユニット３８で加工されたウェーハユニット１１は、搬送機構１４によってチャックテーブル３４から洗浄ユニット４２へと搬送される。洗浄ユニット４２は、ウェーハユニット１１を固定するスピンナテーブル４４を備える。

スピンナテーブル４４の下部には、スピンナテーブル４４を所定の速さで回転させる回転駆動源（不図示）が連結されている。また、スピンナテーブル４４の上方には、ウェーハユニット１１に向けて洗浄用の流体（例えば、水とエアーとを混合した二流体）を噴射する噴射ノズル４６が設けられている。

スピンナテーブル４４を回転させて、噴射ノズル４６から洗浄用の流体を噴射することで、ウェーハユニット１１を洗浄できる。なお、ウェーハ１３の内部に改質層を形成する場合、レーザー加工により加工屑は生じないので、レーザー加工後にウェーハユニット１１を洗浄しなくてもよい。レーザー加工後のウェーハユニット１１は、搬送機構１４で仮置き機構１２に載置され、その後、カセット１０に収容される。

レーザー加工装置２には、制御ユニット５０が接続されている。制御ユニット５０は、搬送機構１４、移動機構１６、チャックテーブル３４、レーザービーム照射ユニット３８、カメラユニット４０等の各構成要素の動作を制御する。制御ユニット５０は、ウェーハユニット１１の加工に必要な一連の工程に合わせて、各構成要素を制御する。

制御ユニット５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置や、フラッシュメモリ等の記憶装置を含むコンピュータによって構成される。記憶装置に記憶されるプログラム等のソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、制御ユニット５０は、ソフトウェアと処理装置（ハードウェア資源）とが協働した具体的手段として機能する。

制御ユニット５０は、判定ユニット５２を有する。判定ユニット５２は、赤外線カメラ４０ａ等で撮影された画像情報を記憶する記憶部５４を含む。記憶部５４は、例えば、上述の記憶装置の一部である。また、判定ユニット５２は、記憶部５４に記憶された画像に基づいて画像が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部５６を更に含む。

本実施形態の判定部５６は、例えば、上述のＣＰＵ等の処理装置に読み込まれることで実行されるプログラム等のソフトウェアである。なお、判定部５６は、ソフトウェアに限定されず、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）等のハードウェアであってもよい。

次に、上述したレーザー加工装置２を用いて、レーザービームによりウェーハ１３の内部に改質層を形成可能か否か判定するウェーハ１３の検査方法について説明する。図６は、ウェーハ１３の検査方法を示すフロー図である。

まず、第１のウェーハ１３−１（第１の被加工物）を有する第１のウェーハユニット１１−１がカセット１０から仮置き機構１２へ搬送される。そして、搬送機構１４等を用いて、チャックテーブル３４の保持面３４ａに第１のウェーハユニット１１−１を載置し、第１のウェーハ１３−１の表面１３ａ側を保持面３４ａで保持する。

次に、赤外線カメラ４０ａが撮影する表面１３ａ側の所定の座標領域を、作業者が制御ユニット５０に指示する。例えば、作業者は、外周余剰領域１９のノッチ１３ｃ近傍に位置する座標領域を撮影する様に、タッチパネル等の入出力部（不図示）を介して、制御ユニット５０に指示する。その後、赤外線カメラ４０ａが、裏面１３ｂ側から、指示された所定の座標領域を撮影する（図３（Ａ）参照）。

これにより、表面１３ａ側を撮影して、第２のターゲットパターン１９ａを含む画像を取得する。仮に、取得された画像において、第２のターゲットパターン１９ａが鮮明でない場合、裏面１３ｂ側から照射される赤外線カメラ４０ａで用いられる赤外線と同程度の波長を有するレーザービームも、裏面１３ｂ側で反射、散乱等され、レーザービームの透過率が所定値未満となる可能性が高い。

それゆえ、第２のターゲットパターン１９ａが鮮明でない場合、第１のウェーハ１３−１の内部に改質層が形成されない可能性が高いので、第１のウェーハ１３−１に対してレーザー加工は行われない。これに対して、第２のターゲットパターン１９ａが鮮明である場合、レーザービームは、裏面１３ｂ側で反射、散乱等されずに、透過率が所定値以上となる可能性が高い。それゆえ、第１のウェーハ１３−１の内部に改質層が形成される可能性が高い。

第２のターゲットパターン１９ａが鮮明である場合、第２のターゲットパターン１９ａが撮影された画像は、基準画像Ａ（図３（Ｂ）参照）として利用される。この基準画像Ａは、記憶部５４に記憶される（基準画像記憶ステップ（Ｓ１０））。

第１のウェーハ１３−１の画像が基準画像Ａとなる場合、第１のウェーハ１３−１は、他のウェーハ１３の基準として利用される。図３（Ａ）は、基準となる第１のウェーハ１３−１の表面１３ａ側を撮影するときのチャックテーブル３４等の一部断面側面図であり、図３（Ｂ）は、基準画像Ａを示す図である。基準画像Ａは、例えば、入出力部に表示される。

基準画像Ａが取得された後、作業者は、入出力部を通じて制御ユニット５０にレーザー加工を行う旨の指示を送る。これにより、レーザービーム照射ユニット３８を用いて第１のウェーハ１３−１のレーザー加工が行われる。

レーザー加工では、まず、赤外線カメラ４０ａでデバイス領域１７に位置する第１のターゲットパターン１７ｂを撮影する。第１のターゲットパターン１７ｂから第１分割予定ラインまでの距離は定められているので、第１のターゲットパターン１７ｂを含む画像に基づいて、第１分割予定ラインの位置が検出される。

次に、レーザービームの集光点が第１のウェーハ１３−１の内部の所定の深さ位置となる様に、レーザービーム照射ユニット３８の集光器の高さ位置を調整する。これと共に、第１のウェーハ１３−１の複数の分割予定ライン１５のうち第１分割予定ラインがＸ軸方向と平行になる様に、チャックテーブル３４の回転角度を調整する。

そして、チャックテーブル３４をＸ軸方向に移動させることにより、第１分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射する。これにより、第１のウェーハ１３−１の内部の第１の深さに、脆弱層として機能する改質層を形成する。

その後、集光器の高さ位置を変えることにより、レーザービームの集光点の深さ位置を変える。そして、チャックテーブル３４をＸ軸方向に移動させることにより、第１分割予定ラインに沿ってレーザービームを照射する。これにより、第１のウェーハ１３−１の内部の第２の深さに、更に改質層を形成する。

なお、１つの分割予定ライン１５に沿って形成される改質層の数は、２つに限定されない。１つの改質層又は異なる深さの３つ以上の改質層を、１つの分割予定ライン１５に沿って形成してもよい。

１つの第１分割予定ラインに沿って１以上の改質層を形成した後、Ｙ軸方向に所定長さだけ割り出し送りして、１つの第１分割予定ラインに隣接する他の第１分割予定ラインに沿って同様に１以上の改質層を形成する。

全ての第１分割予定ラインに沿って１以上の改質層を形成した後、第２分割予定ラインがＸ軸方向と平行になる様に、チャックテーブル３４を９０度回転させる。そして、全ての第２分割予定ラインに沿って１以上の改質層を形成する。

次に、第１のウェーハユニット１１−１をカセット１０に収容する。そして、第２のウェーハユニット１１−２をチャックテーブル３４へ搬送し、第２のウェーハユニット１１−２における第２のウェーハ１３−２（第２の被加工物）の表面１３ａ側を保持面３４ａで保持する。

その後、赤外線カメラ４０ａを用いて、裏面１３ｂ側から第２のウェーハ１３−２を撮影する（図４（Ａ）参照）（比較画像取得ステップ（Ｓ２０））。このとき、Ｓ１０で指示された所定の座標領域を撮影する様に、赤外線カメラ４０ａの位置を調整して、第２のウェーハ１３−２を撮影し、第１の比較画像Ｂ１を取得する（図４（Ｂ）参照）。

取得された第１の比較画像Ｂ１は、記憶部５４に記憶される。第２のウェーハ１３−２の画像は、基準画像Ａと比較される第１の比較画像Ｂ１として利用される。つまり、第２のウェーハ１３−２は、画像比較による検査が行われる検査対象のウェーハとなる。

図４（Ａ）は、検査対象となる第２のウェーハ１３−２を撮影するときのチャックテーブル３４等の一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、第１の比較画像Ｂ１を示す図である。

第２のターゲットパターン１９ａの形状は、第２のウェーハ１３−２と第１のウェーハ１３−１とで同じである。しかし、第２のウェーハ１３−２の裏面１３ｂ側から照射される赤外線が第２のウェーハ１３−２を透過する透過率は、赤外線が第１のウェーハ１３−１を透過する透過率と異なる場合がある。この透過率の差異に起因して、第１の比較画像Ｂ１が、基準画像Ａと異なる場合がある。

そこで、比較画像取得ステップ（Ｓ２０）後に、基準画像Ａと第１の比較画像Ｂ１とを比較する。画像を比較する場合には、基準画像Ａと第１の比較画像Ｂ１との類似度合を示す数値を用いる。この数値は、例えば、画像の輪郭の鮮明さ（シャープさ）を示す第１の数値Ｃ１と、濃淡を数値化した第２の数値Ｃ２とから成る。

第１の数値Ｃ１は、例えば、輪郭に欠けがある場合や、輪郭の一部がぼやけている場合に低くなる。これに対して、第１の数値Ｃ１は、輪郭に欠けがない場合や、輪郭がぼやけていない場合に高くなる。第１の数値Ｃ１は、例えば、所定のパターンマッチングのアルゴリズムを用いて、２つの画像が一致している度合いを点数化することで得られる。

第２の数値Ｃ２は、例えば、画像を構成する各画素（ピクセル）の濃淡を所定数（例えば、２５６段階）の諧調で数値化し、各画素における数値の総和を求めることにより算出される。

本実施形態では、画素が濃いほど数値が高く、画素が淡いほど数値が低くなる様に設定する。この場合に、淡い画素が多い画像では第２の数値Ｃ２は低くなり、濃い画素が多い画像では第２の数値Ｃ２は高くなる。

第１の数値Ｃ１及び第２の数値Ｃ２は、例えば、判定部５６により算出される。判定部５６は更に、第１の数値Ｃ１と第２の数値Ｃ２との積により算出された値（Ｑ値）を算出する。但し、各数値の算出は、判定部５６に限定されず、制御ユニット５０における判定部５６以外の構成要素により実行されてもよい。

基準画像ＡのＱ値と、第１の比較画像Ｂ１のＱ値とを用いて、画像同士の類似度合が、判定部５６により判定される。本実施形態では、基準画像ＡのＱ値を１００と規格化した上で、第１の比較画像Ｂ１等の比較画像のＱ値が所定の閾値以上か、又は、所定の閾値未満かを、判定部５６が判定する。

所定の閾値は、例えば、作業者により設定される。なお、これに代えて、所定の閾値は、レーザー加工装置２に予め登録されていてもよい。本実施形態では、Ｑ値における閾値は８０と設定されるが、ウェーハ１３の材料等に応じて閾値は適宜変更されてもよい。

第１の比較画像Ｂ１のＱ値が所定の閾値以上である場合、判定部５６は、基準画像Ａと第１の比較画像Ｂ１との類似度合が高いと判定する。この場合、レーザービームが第２のウェーハ１３−２の裏面１３ｂから内部に透過する透過率が所定値以上であり、レーザービームを用いて第２のウェーハ１３−２に改質層が形成可能であると、判定部５６は判定する（判定ステップ（Ｓ３０））。

この様に、本実施形態では、レーザー加工前に第２のウェーハ１３−２の内部に改質層が形成可能か否かを、画像を用いて簡易的に判定できる。これにより、第２のウェーハ１３−２にレーザービームを照射したにも関わらず第２のウェーハ１３−２の内部に改質層が形成されていないという事態を回避できる。

また、本実施形態では、表面１３ａ側のパターンの撮影に加えて、分割予定ライン１５の検出を、赤外線カメラ４０ａで行う。それゆえ、分割予定ライン１５の検出と表面１３ａ側のパターンの撮影とで別個のカメラを用いる必要が無いという利点もある。

判定ステップ（Ｓ３０）で、第２のウェーハ１３−２に改質層が形成可能であると判定された場合、制御ユニット５０は、第２のウェーハ１３−２をレーザービームで加工する様に、レーザービーム照射ユニット３８等を動作させる。これにより、全ての分割予定ライン１５に沿ってウェーハ１３の内部に１以上の改質層を形成する。

これに対して、第１の比較画像Ｂ１のＱ値が所定の閾値よりも低い場合、判定部５６は、基準画像Ａと第１の比較画像Ｂ１との類似度合が低いと判定する。この場合、レーザービームが第２のウェーハ１３−２の裏面１３ｂから内部に透過する透過率が所定値未満であり、レーザービームを用いて第２のウェーハ１３−２に改質層を形成できないと判定部５６は判定する（判定ステップ（Ｓ３０））。

次に、Ｑ値が所定の閾値よりも低い例を説明する。図５（Ａ）は、第２の比較画像Ｂ２を示す図である。第２の比較画像Ｂ２では輪郭に欠けが生じているので、第１の数値Ｃ１は基準画像Ａに比べて低い。また、第２の比較画像Ｂ２の濃淡は基準画像Ａに比べて淡いので、第２の数値Ｃ２は基準画像Ａに比べて低い。

第２の比較画像Ｂ２のＱ値は、例えば２０であり、所定の閾値８０よりも低い。この場合、ウェーハユニット１１は、レーザービーム照射ユニット３８を用いて加工されることなく、搬送機構１４等によりカセット１０に戻される。

図５（Ｂ）は、第３の比較画像Ｂ３を示す図である。第３の比較画像Ｂ３では輪郭が見えず、濃淡も非常に淡くなっている。それゆえ、第１の数値Ｃ１及び第２の数値Ｃ２の両方とも、基準画像Ａに比べて著しく低い。第３の比較画像Ｂ３のＱ値は、例えば０である。この場合も、ウェーハユニット１１は、レーザービーム照射ユニット３８を用いて加工されることなく、搬送機構１４等によりカセット１０に戻される。

その他、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。例えば、基準画像Ａと比較画像との類似度合の判定は、上述のＱ値を用いた判定手法に限定されず、他の手法を採用してもよい。

ところで、上述の実施形態では、基準画像記憶ステップ（Ｓ１０）及び比較画像取得ステップ（Ｓ２０）のために、外周余剰領域１９に設けられた第２のターゲットパターン１９ａを撮影した。しかし、Ｓ１０及びＳ２０では、デバイス領域１７に設けられた第１のターゲットパターン１７ｂを撮影してもよい。

裏面１３ｂ側に形成された酸化物層及び金属層等の複数の層の膜厚は、外周余剰領域１９よりもデバイス領域１７の方が、ばらつきが小さい場合がある。それゆえ、第２のターゲットパターン１９ａを撮影する場合に比べて、第１のターゲットパターン１７ｂを撮影する方が、より正確なＱ値を算出できる場合がある。

つまり、第１のターゲットパターン１７ｂの画像に基づいてＱ値を比較する方が、比較ステップ（Ｓ３０）において、より正確にウェーハ１３に改質層が形成可能か否かを判定できる場合がある。なお、Ｓ１０及びＳ２０において、第１のターゲットパターン１７ｂ及び第２のターゲットパターン１９ａの両方を撮影してもよい。

また、上述した実施形態では、赤外線カメラ４０ａを用いて分割予定ライン１５の検出を行ったが、必ずしも赤外線カメラ４０ａを用いて分割予定ライン１５の検出を行わなくてもよい。例えば、保持面３４ａを下方から可視光で撮影可能な様に、チャックテーブル３４の一部を透明な材料で形成し、チャックテーブル３４の下方に可視光カメラ（不図示）を設けてもよい。これにより、チャックテーブル３４を介してウェーハ１３の表面１３ａ側を可視光カメラで撮影してもよい。

２ レーザー加工装置
４ 基台
４ａ 突出部
６ 支持構造
６ａ 支持アーム
８ カセットエレベータ
１０ カセット
１１ ウェーハユニット
１１−１ 第１のウェーハユニット
１１−２ 第２のウェーハユニット
１２ 仮置き機構
１２ａ，１２ｂ ガイドレール
１３ ウェーハ
１３−１ 第１のウェーハ
１３−２ 第２のウェーハ
１３ａ 表面
１３ｂ 裏面
１３ｃ ノッチ
１４ 搬送機構
１５ 分割予定ライン（ストリート）
１６ 移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）
１７ デバイス領域
１７ａ デバイス
１７ｂ 第１のターゲットパターン（第１のパターン）
１８ Ｙ軸ガイドレール
１９ 外周余剰領域
１９ａ 第２のターゲットパターン（第２のパターン）
２０ Ｙ軸移動テーブル
２１ ダイシングテープ（粘着テープ）
２２ Ｙ軸ボールネジ
２３ フレーム
２４ Ｙ軸パルスモータ
２６ Ｘ軸ガイドレール
２８ Ｘ軸移動テーブル
３０ Ｘ軸ボールネジ
３２ θテーブル
３４ チャックテーブル
３４ａ 保持面
３６ クランプ
３８ レーザービーム照射ユニット
４０ カメラユニット
４０ａ 赤外線カメラ
４０ｂ レンズ
４０ｃ 赤外線センサ
４２ 洗浄ユニット
４４ スピンナテーブル
４６ 噴射ノズル
５０ 制御ユニット
５２ 判定ユニット
５４ 記憶部
５６ 判定部
Ａ 基準画像
Ｂ１ 第１の比較画像
Ｂ２ 第２の比較画像
Ｂ３ 第３の比較画像

Claims (4)

1. 板状の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物に、該被加工物を透過する波長を有する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と、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影する赤外線カメラと、該赤外線カメラで撮影した画像情報を記憶する記憶部と、を備えるレーザー加工装置を用いて、該レーザービームにより該被加工物の内部に改質層を形成可能か否か判定する被加工物の検査方法であって、
   基準となる第１の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第１の被加工物の該表面側に設けられたパターンを該第１の被加工物の裏面側から該赤外線カメラで撮影することにより取得された画像を、基準画像として該記憶部に記憶する基準画像記憶ステップと、
   検査対象となる第２の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第２の被加工物の裏面側から該第２の被加工物の該表面側を該赤外線カメラで撮影することにより、比較画像を取得する比較画像取得ステップと、
   該基準画像と該比較画像との類似度合を算出して、該類似度合が低い場合、該レーザービームが該第２の被加工物の裏面から該第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値未満であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成できないと判定し、該類似度合が高い場合、該透過率が該所定値以上であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層が形成可能であると判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の検査方法。
2. 板状の被加工物を保持面で保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルで保持された該被加工物に、該被加工物を透過する波長を有する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と、
   該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影する赤外線カメラと、
   該レーザービームにより該被加工物の内部に改質層が形成可能か否かを判定する判定ユニットと、を備え、
   該判定ユニットは、
   基準となる第１の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第１の被加工物の該表面側に設けられたパターンを該第１の被加工物の裏面側から該赤外線カメラで撮影することにより取得された基準画像が記憶される記憶部と、
   検査対象となる第２の被加工物の表面側を該チャックテーブルで保持した状態で、該第２の被加工物の裏面側から該第２の被加工物の該表面側を該赤外線カメラで撮影することにより取得された比較画像と、該基準画像との類似度合を算出して、該類似度合が低い場合、該レーザービームが該第２の被加工物の裏面から該第２の被加工物の内部に透過する透過率が所定値未満であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成できないと判定し、該類似度合が高い場合、該透過率が該所定値以上であり、該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層が形成可能であると判定する判定部と、を有することを特徴とするレーザー加工装置。
3. 該複数の分割予定ラインのうち少なくとも一つの分割予定ラインの位置を検出するために、該赤外線カメラは、該被加工物の表面側において複数の分割予定ラインにより区画された複数の領域のそれぞれにデバイスが設けられたデバイス領域に形成されている第１のパターンを撮影し、
   該レーザービームにより該被加工物の内部に該改質層が形成可能か否かを該判定部が判定するために、該赤外線カメラは、該第１のパターンと、該デバイス領域の周囲を囲む外周余剰領域に形成されている第２のパターンとの少なくともいずれかを撮影することを特徴とする請求項２記載のレーザー加工装置。
4. 該レーザー加工装置は、該レーザービーム照射ユニットの動作を制御する制御ユニットを備え、
   該レーザービームを用いて該第２の被加工物に該改質層を形成可能であると該判定ユニットが判定した場合に、該第２の被加工物を該レーザービームで加工する様に、該制御ユニットは該レーザービーム照射ユニットを制御することを特徴とする請求項２又は３記載のレーザー加工装置。