JP2021048236A - 検査装置及び検査方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】改質領域に渡る亀裂が半導体基板の表面側に十分に延びているか否かを確認することができる検査装置及び検査方法を提供すること。【解決手段】レーザ加工装置1は、ウエハ20を支持するステージ2と、ウエハ20にレーザ光を照射するレーザ照射ユニット3と、半導体基板21を伝搬した光を検出する撮像ユニット4と、ウエハ20にレーザ光が照射されることにより半導体基板21の内部に一又は複数の改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御することと、光を検出した撮像ユニット4から出力される信号に基づいて改質領域12から半導体基板21の裏面21b側に延びる亀裂14である上亀裂の裏面21b側の先端の位置を導出し、該上亀裂の裏面21b側の先端の位置に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部8と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、検査装置及び検査方法に関する。
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、を備えるウエハを複数のラインのそれぞれに沿って切断するために、半導体基板の裏面側からウエハにレーザ光を照射することにより、複数のラインのそれぞれに沿って半導体基板の内部に複数列の改質領域を形成するレーザ加工装置が知られている。特許文献1に記載のレーザ加工装置は、赤外線カメラを備えており、半導体基板の内部に形成された改質領域、機能素子層に形成された加工ダメージ等を半導体基板の裏面側から観察することが可能となっている。
特開2017−64746号公報
上述したようなレーザ加工装置においては、複数列の改質領域に渡る亀裂が形成される条件で、半導体基板の裏面側からウエハにレーザ光が照射される場合がある。そのような場合に、例えばレーザ加工装置の不具合等に起因して、複数列の改質領域に渡る亀裂が半導体基板の表面側に十分に延びていないと、後の工程において、ウエハを複数のラインのそれぞれに沿って確実に切断することができないおそれがある。
本発明は、改質領域に渡る亀裂が半導体基板の表面側に十分に延びているか否かを確認することができる検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る検査装置は、第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを支持するステージと、ウエハにレーザ光を照射するレーザ照射部と、半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板を伝搬した光を検出する撮像部と、ウエハにレーザ光が照射されることにより半導体基板の内部に一又は複数の改質領域が形成されるようにレーザ照射部を制御することと、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の第二表面側の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部と、を備え、制御部は、ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域が形成されるようにレーザ照射部を制御し、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の第二表面側の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
この検査装置では、半導体基板の内部に改質領域が形成されるようにウエハにレーザ光が照射され、半導体基板を伝搬した透過性を有する光が撮像され、撮像結果(撮像部から出力される信号)に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置が導出される。そして、上亀裂の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かが判定される。より詳細には、本検査装置では、複数のラインそれぞれの改質領域が、互いに異なる形成深さとされ、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分が導出され、該差分の変化量に基づいて亀裂到達状態であるか否かが判定される。本発明者らは、改質領域の形成深さが浅いライン(又は深いライン)から順に上述した差分を導出した場合、亀裂到達状態と亀裂が半導体基板の第一表面側に到達していない状態とが切り替わるラインにおいて、上述した差分の変化量(直前に差分が導出されたラインからの変化量)が、他のライン間と比べて大きくなることを見出した。このような観点から、本検査装置においては、上述した差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。このことにより、本検査装置によれば、亀裂到達状態であるか否か、すなわち、改質領域に渡る亀裂が半導体基板の第一表面側に十分に延びているか否かを適切に確認することができる。
本発明の一態様に係る検査装置は、第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを支持するステージと、ウエハにレーザ光を照射するレーザ照射部と、半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板を伝搬した光を検出する撮像部と、ウエハに前記レーザ光が照射されることにより半導体基板の内部に一又は複数の改質領域が形成されるようにレーザ照射部を制御することと、光を検出した撮像部から出力される信号に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の第二表面側の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部と、を備え、制御部は、ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域が形成されるようにレーザ照射部を制御し、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該先端の位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
この検査装置では、半導体基板の内部に改質領域が形成されるようにウエハにレーザ光が照射され、半導体基板を伝搬した透過性を有する光が撮像され、撮像結果(撮像部から出力される信号)に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置が導出される。そして、上亀裂の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かが判定される。より詳細には、本検査装置では、複数のラインそれぞれの改質領域が、互いに異なる形成深さとされ、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に上亀裂の先端の位置が導出され、該先端の位置の変化量に基づいて亀裂到達状態であるか否かが判定される。本発明者らは、改質領域の形成深さが浅いライン(又は深いライン)から順に上述した上亀裂の先端の位置を導出した場合、亀裂到達状態と亀裂が半導体基板の第一表面側に到達していない状態とが切り替わるラインにおいて、上述した上亀裂の先端の位置の変化量(直前に上亀裂の先端が導出されたラインからの変化量)が、他のライン間と比べて大きくなることを見出した。このような観点から、本検査装置においては、上述した上亀裂の先端の位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。このことにより、本検査装置によれば、亀裂到達状態であるか否か、すなわち、改質領域に渡る亀裂が半導体基板の第一表面側に十分に延びているか否かを適切に確認することができる。
制御部は、改質領域から半導体基板の第一表面側に延びる亀裂である下亀裂の第一表面側の先端の有無についても考慮して、亀裂到達状態であるか否かを判定してもよい。下亀裂の第一表面側の先端の存在が確認される場合には、亀裂到達状態になっていないと想定される。このため、下亀裂の第一表面側の先端の有無に基づいて亀裂到達状態であるか否かを判定することにより、亀裂到達状態であるか否かを高精度に判定することができる。
制御部は、亀裂到達状態であるか否かの判定結果に基づいて、レーザ照射部の照射条件の調整に係る情報を導出することをさらに実行してもよい。判定結果を考慮して、レーザ照射部の照射条件の調整にかかわる情報が導出されることにより、例えば、亀裂の長さが本来よりも短い場合には亀裂の長さが長くなるように、また、亀裂の長さが本来よりも長い場合には亀裂の長さが短くなるように、照射条件の調整のための情報を導出することができる。そして、このようにして導出された照射条件の調整のための情報を用いて照射条件を調整することによって、亀裂の長さを所望の長さとすることができる。以上のように、この検査装置によれば、改質領域に渡る亀裂の長さを所望の長さとすることができる。
制御部は、判定結果に基づいて亀裂の長さを推定し、推定した前記亀裂の長さに基づいて照射条件の調整に係る情報を導出してもよい。推定した亀裂の長さに基づいて照射条件の調整に係る情報が導出されることによって、照射条件の調整精度が向上し、亀裂の長さをより高精度に所望の長さとすることができる。
本発明の一態様に係る検査方法は、第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを用意し、ウエハにレーザ光を照射することにより、半導体基板の内部に一又は複数の改質領域を形成する第1工程と、第1工程によって改質領域が形成された半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板を伝搬した光を検出する第2工程と、第2工程において検出された光に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の第二表面側の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定する第3工程と、を備え、第1工程では、ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域を形成し、第3工程では、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の第二表面側の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
本発明の一態様に係る検査方法は、第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを用意し、ウエハにレーザ光を照射することにより、半導体基板の内部に一又は複数の改質領域を形成する第1工程と、第1工程によって改質領域が形成された半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板を伝搬した光を検出する第2工程と、第2工程において検出された光に基づいて改質領域から半導体基板の第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の第二表面側の先端の位置に基づいて、改質領域から延びる亀裂が半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定する第3工程と、を備え、第1工程では、ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域を形成し、第3工程では、改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の第二表面側の先端の位置を導出し、該先端の位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
本発明によれば、改質領域に渡る亀裂が半導体基板の第一表面側に十分に延びているか否かを確認することができる検査装置及び検査方法を提供することができる。
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。 一実施形態のウエハの平面図である。 図2に示されるウエ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エハの断面図、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エハの断面図、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。 検査用の改質領域の形成イメージを示す模式図である。 焦点Fを移動させることによる複数の画像の取得イメージを示す模式図である。 各測定ポイントにおける撮像結果の一例を示す表である。 図15に示す撮像結果をグラフ化した図である。 集光補正パラメータ(集光補正量)を変更した場合のBHCとなる測定ポイントの違いの一例を示す図である。 第1の検査方法のフローチャートである。 第2の検査方法のフローチャートである。 第3の検査方法のフローチャートである。 第4の検査方法のフローチャートである。 検査条件の設定画面の一例である。 検査条件の設定画面の一例である。 検査合格画面の一例である。 検査不合格画面の一例である。 検査合格画面の一例である。 検査不合格画面の一例である。 検査合格画面の一例である。 検査不合格画面の一例である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[レーザ加工装置の構成]
図1に示されるように、レーザ加工装置1(検査装置)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。
撮像ユニット5及び撮像ユニット6は、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。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。
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、ウエハ20である。ウエハ20は、半導体基板21と、機能素子層22と、を備えている。なお、本実施形態では、ウエハ20は機能素子層22を有するとして説明するが、ウエハ20は機能素子層22を有していても有していなくてもよく、ベアウエハであってもよい。半導体基板21は、表面21a(第一表面,レーザ照射裏面)及び裏面21b(第二表面,レーザ照射面)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。
ウエハ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、ウエハ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、ウエハ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。
[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側からウエハ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、ウエハ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。なお、改質領域の形成に関しては、単焦点であっても多焦点であってもよいし、1パスであっても複数パスであってもよい。
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側からウエハ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側からウエハ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エハ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43と、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側からウエハ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が形成されたウエハ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を透過した光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。本実施形態では、ウエハ20を複数の半導体デバイスに切断等すべくレーザ照射ユニット3からレーザ光Lを照射する処理の前処理として、上述したような不具合等に対応するために亀裂の長さを検査し検査結果に応じて亀裂の長さを調整する処理を行う。具体的には、上述した前処理として、ウエハ20に検査用の改質領域を形成し、該改質領域から延びる亀裂の長さを判定し、亀裂の長さに応じて亀裂の長さを調整する処理を行う(詳細は後述)。
[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53と、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側からウエハ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を伝搬した光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の制御のもとで、裏面21b側から光I2をウエハ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I2をウエハ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)。
以下では、ウエハ20の切断等を目的として改質領域を形成する処理の前処理として実施される、亀裂の長さの検査及び調整処理について説明する。制御部8は、ウエハ20にレーザ光Lが照射されることにより半導体基板21の内部に一又は複数の検査用の改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御すること(形成処理)と、撮像ユニット4において取得される画像(撮像ユニット4から出力される信号)に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定すること(判定処理)と、判定結果に基づいてレーザ照射ユニット3の照射条件の調整に係る情報を導出すること(調整処理)と、を実行するように構成されている。
(形成処理)
図13に示されるように、形成処理では、制御部8は、ウエハ20における複数のラインのそれぞれに沿って改質領域12が形成されるように、レーザ照射ユニット3を制御する。図13には、X方向に延びると共にY方向において隣り合った複数のラインが示されている。制御部8は、複数のライン間において形成深さが互いに異なる改質領域12が形成されるように、レーザ照射ユニット3を制御する。図13に示される例では、「Z167」と記されたラインにおける改質領域12の形成深さが最も浅く、Y方向において「Z167」と記されたラインから離れるに従って徐々に改質領域12の形成深さが深くなっており、「Z178」と記されたラインにおける改質領域の形成深さが最も深くなっている。各ラインの改質領域12は、レーザ照射ユニット3から出力されるレーザ光Lに対してウエハ20がX方向に移動させられることにより形成される。ウエハ20のX方向への移動は、行き(往路)と帰り(復路)とがあり、各ラインについて往路の改質領域12と復路の改質領域12とが形成されている。後述する判定処理では、往路毎、及び、復路毎に亀裂到達状態であるか否かの判定が行われる。これは、往路及び復路で例えばレーザ光Lの光軸等が同一とはならないためそれぞれにおいて判定を行うことが好ましいためである。なお、図13においては、各改質領域12として一つの改質領域のみが示されているが、実際には、上述したように2つの改質領域12a,12bが形成されている。なお、焦点数については、単焦点でも2焦点でもそれ以上であってもよい。
(判定処理)
判定処理では、制御部8は、撮像ユニット4において取得される画像に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定する。図14に示されるように、制御部8は、撮像ユニット4を制御することにより、Z方向に焦点Fを移動させて複数の画像を取得する。焦点F1は、改質領域12bから裏面21b側に延びる亀裂14の先端14eが撮像される焦点である。焦点F2は、改質領域12bの上端が撮像される焦点である。焦点F3は、改質領域12aの上端が撮像される焦点である。焦点F4は、改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂14の先端14eが撮像される虚像領域の焦点であって、表面21aに関して先端14eの位置(仮想焦点F4v)と対象な点である。焦点F5は、改質領域12aの下端が撮像される虚像領域の焦点であって、表面21aに関して改質領域12aの下端の位置(仮想焦点F5v)と対象な点である。
表面21aを基準位置(0点)として裏面21bに向かう方向を正方向とし、ウエハ20の厚さをT、焦点F1の裏面21b側からの距離をA、焦点F2の裏面21b側からの距離をB、焦点F3の裏面21b側からの距離をD、焦点F4の裏面21b側からの距離をG、焦点F5の裏面21b側からの距離をHとすると、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a=T−A、改質領域12bの上端の位置b=T−B、改質領域12aの上端の位置d=T−D、改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂14の先端14eの位置f=G−T、改質領域12aの下端の位置e=H−Tとなる。
また、改質領域12bの下端の位置c、改質領域12aの下端の位置e、改質領域12bの上端の位置c´、及び改質領域12aの上端の位置e´は、レーザ加工装置1における加工深さ(高さ)であるZハイトとウエハ20のシリコンの屈折率を考慮した定数(DZレート)とに応じて特定することができる。改質領域12bの下端のZハイトをSD2下端Zハイト、改質領域12aの下端のZハイトをSD1下端Zハイト、改質領域12bの上端のZハイトをSD2上端Zハイト、改質領域12aの上端のZハイトをSD1上端Zハイトとすると、改質領域12bの下端の位置c=T−SD2下端Zハイト×DZ、改質領域12aの下端の位置e=T−SD1下端Zハイト×DZ、改質領域12bの上端の位置c´=T−SD2上端Zハイト×DZ+レーザエネルギから予想されるSD層幅、改質領域12aの上端の位置e´=T−SD1上端Zハイト×DZ+レーザエネルギから予想されるSD層幅となる。
画像取得について詳細に説明する。制御部8は、検出したい亀裂14の種別に応じて、撮像区間、撮像開始位置、撮像終了位置、及び撮像のZ間隔(Z方向の間隔)を設定する。撮像ユニット4は、設定された撮像区間の撮像開始位置から撮像終了位置まで、設定された間隔(撮像のZ間隔)で連続的に撮像を行う。例えば改質領域12bから裏面21b側に延びる亀裂14(以下、「上亀裂」と記載する場合がある)の先端14eを検出したい場合には、撮像区間は、例えば改質領域12b〜上亀裂の先端14eが検出され得ない十分に裏面21b寄りの位置に設定される。改質領域12bの集光位置は、形成処理における改質領域12b形成時の情報から取得することができる。なお、撮像区間は、撮像し得るZ方向の全区間、すなわち改質領域12aの集光位置の虚像領域Vi(図14参照)〜裏面21bとされてもよい。撮像開始位置は、例えば撮像区間のうち最も裏面21bから離れた位置とされる。撮像終了位置は、例えば上亀裂の先端14eが検出された位置、上亀裂の先端14eが検出された後に全く検出されなくなった位置、または、撮像区間の全ての撮像が完了した位置とされる。撮像のZ間隔(Z方向の間隔)は、撮像工程において可変(例えば撮像開始直後は広い撮像間隔で大まかに撮像とすると共に上亀裂の先端14eが検出されたら狭い撮像間隔にして細かく撮像する)とされてもよいし、撮像開始位置から撮像終了位置まで一定でもよい。
また、例えば改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂14(以下、「下亀裂」と記載する場合がある)の先端14eを検出したい場合には、撮像区間は、例えば改質領域12aの上端位置〜改質領域12bの集光位置の虚像領域に設定される。改質領域12aの上端位置は、形成処理における改質領域12a形成時の集光位置の情報と改質領域12aの幅とから取得することができる。改質領域12bの集光位置の虚像領域は、形成処理における改質領域12b形成時の情報から取得することができる。なお、撮像区間は、撮像し得るZ方向の全区間、すなわち改質領域12aの集光位置の虚像領域Vi(図14参照)〜裏面21bとされてもよい。撮像開始位置は、例えば撮像区間のうち最も裏面21bから離れた位置とされてもよいし、撮像区間のうち最も裏面21b側の位置とされてもよい。撮像終了位置は、例えば下亀裂の先端14eが検出された位置、下亀裂の先端14eが検出された後に全く検出されなくなった位置、または、撮像区間の全ての撮像が完了した位置とされる。撮像のZ間隔(Z方向の間隔)は、撮像工程において可変(例えば撮像開始直後は広い撮像間隔で大まかに撮像とすると共に下亀裂の先端14eが検出されたら狭い撮像間隔にして細かく撮像する)とされてもよいし、撮像開始位置から撮像終了位置まで一定でもよい。なお、撮像ユニット4によって撮像された画像についての先端14eの検出(判定)処理は、画像が1枚撮像される毎に行われてもよいし、撮像区間全ての画像が撮像された後に行われてもよい。また、撮像データをクレンジングし先端14eを検出(判定)する処理は、人工知能等の技術を用いて実施されてもよい。
亀裂到達状態の判定について詳細に説明する。図15は、各測定ポイントにおける撮像結果の一例を示している。ここでの各測定ポイントとは、形成処理において形成した、互いに改質領域12の形成深さが異なる複数のライン「Z167」〜「Z178」(図13参照)である。上述したように、「Z167」の改質領域12の形成深さが最も浅く、Zの値が大きくなるに従って改質領域12の形成深さが深くなっており、「Z178」の改質領域12の形成深さが最も深い。制御部8は、各測定ポイント(各ラインの改質領域12)について、撮像ユニット4を制御することによりZ方向に焦点Fを移動させて複数の画像を取得し該画像から(すなわち実測値から)、図14に示される、a:上亀裂の先端14eの位置、b:改質領域12b(SD2)の上端の位置、d:改質領域12a(SD1)の上端の位置、及びf:下亀裂の先端14eの位置を導出する。また、制御部8は、各測定ポイントについて、Zハイト及びDZレートに基づき、図14に示される、e:改質領域12aの下端の位置、e´:改質領域12aの上端の位置、c:改質領域12bの下端の位置、c´:改質領域12bの上端の位置を導出する。また、制御部8は、a:上亀裂の先端14eの位置、及び、b:改質領域12bの上端の位置の差分a−bを導出する。また、制御部8は、a:上亀裂の先端14eの位置、及び、e:改質領域12aの下端の位置の差分a−eを導出する。図15の表の最下段に示された「ST(Stealth)」とは亀裂14が裏面21b及び表面21aに到達していない状態を示す用語であり、「BHC(Bottom side half-cut)」とは亀裂14が表面21aにまで到達している状態(すなわち亀裂到達状態)を示す用語である。図15の表の最下段に示したST及びBHCの情報は、後述する制御部8による判定処理の正確性を確認するために、顕微鏡観察により取得した情報である。
なお、実際のレーザ加工装置1では、レーザ照射ユニット3と撮像ユニット4とが同一装置内に設けられており、検査用の改質領域12の形成処理と改質領域12の撮像処理とが連続して行われるが、図15に示される撮像結果を得た環境においてはレーザ照射ユニットと撮像ユニットとが別装置とされていたため、装置間でウエハ20を搬送する際に亀裂14が伸展してしまっている(実際のレーザ加工装置1による撮像結果よりも亀裂14が伸展してしまっている)。しかしながら、図15に示される撮像結果によっても、制御部8による判定処理の正確性(亀裂到達状態であると特定する処理の正確性)の説明が可能であるため、以下では、図15に示される撮像結果に基づいて、制御部8の判定処理を説明する。
図16は、図15に示される撮像結果をグラフ化したものであり、横軸は測定ポイント、縦軸は位置(表面21aを基準位置とした場合の位置)を示している。また、図15と同様に、図16においても最下段に顕微鏡観察により取得したST又はBHCの情報が示されている。
制御部8は、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイント(ライン)から順に、または、改質領域12の形成深さが深い測定ポイント(ライン)から順に、改質領域12から裏面21b側に延びる亀裂である上亀裂の裏面21b側の先端14eの位置を導出し、該先端14eの位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定してもよい。具体的には、制御部8は、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイントから順に上亀裂の先端14eの位置を導出し先端14eの位置の変化量を導出する場合には、上亀裂の先端14eの位置の変化量が所定値(例えば20μm)よりも大きくなった場合に、それまでのラインではSTであったところ、亀裂到達状態になったと判定する。また、制御部8は、改質領域12の形成深さが深い測定ポイントから順に上亀裂の先端14eの位置を導出し先端14eの位置の変化量を導出する場合には、上亀裂の先端14eの位置の変化量が所定値(例えば20μm)よりも大きくなった場合に、それまでのラインでは亀裂到達状態であったところ、STになったと判定する。
図16に示されるように、改質領域12の形成深さが浅い順に測定ポイントを並べて、a:上亀裂の先端14eの位置の変化をみると、Z171とZ172との間での変化量(差分)が、他の測定ポイント間での変化量と比較して極めて大きいことがわかる。Z171とはSTとなる測定ポイントのうち最も改質領域12の形成深さが深い測定ポイントであり、Z172とはBHCとなる測定ポイントのうち最も改質領域12の形成深さが浅い測定ポイントである。このことから、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイントから順に、または、改質領域の形成深さが深い測定ポイントから順に、a:上亀裂の先端14eの位置を導出し、該先端14eの位置の変化量を導出して、該変化量が所定値よりも大きいか否かに基づいて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定することが可能であると言える。
制御部8は、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイント(ライン)から順に、または、改質領域12の形成深さが深い測定ポイント(ライン)から順に、改質領域12から裏面21b側に延びる亀裂である上亀裂の裏面21b側の先端14eの位置と改質領域12が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定してもよい。具体的には、制御部8は、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイントから順に上述した差分を導出する場合には、該差分の変化量が所定値(例えば20μm)よりも大きくなった場合に、それまでのラインではSTであったところ、亀裂到達状態になったと判定する。また、制御部8は、改質領域12の形成深さが深い測定ポイントから順に上述した差分を導出する場合には、該差分の変化量が所定値(例えば20μm)よりも大きくなった場合に、それまでのラインでは亀裂到達状態であったところ、STになったと判定する。
図16に示されるように、改質領域12の形成深さが浅い順に測定ポイントを並べて、a−b:上亀裂の先端14eの位置と改質領域12bの上端の位置との差分(以下、単に「上亀裂の先端14eの位置と改質領域12bが形成された位置との差分」と記載する場合がある)の変化をみると、Z171とZ172との間での変化量が、他の測定ポイント間での変化量と比較して極めて大きいことがわかる。同様に、a−e:上亀裂の先端14eの位置と改質領域12aの下端の位置との差分(以下、単に「上亀裂の先端14eの位置と改質領域12aが形成された位置との差分」と記載する場合がある)の変化をみると、Z171とZ172との間での変化量が、他の測定ポイント間での変化量と比較して極めて大きいことがわかる。このことから、改質領域12の形成深さが浅い測定ポイントから順に、または、改質領域の形成深さが深い測定ポイントから順に、a−bまたはa−eを導出し、これらの変化量を導出して、該変化量が所定値よりも大きいか否かに基づいて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定することが可能であると言える。
制御部8は、改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂である下亀裂の表面21a側の先端14eの有無に基づいて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定してもよい。図16に示されるように、STとなる測定ポイントではf:下亀裂の先端14eの位置が検出されているのに対して、BHCとなる測定ポイントではf:下亀裂の先端14eの位置が検出されていない。このことから、下亀裂の先端14eの有無に応じて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定することが可能であると言える。
制御部8は、BHCであるか否かの判定結果に基づいて亀裂(詳細には下亀裂)の長さを推定する。制御部8は、BHCであると判定した場合に、改質領域12aの下端の位置e(表面21aから下端の位置eまでの長さ)を下亀裂の長さLと推定してもよい。この場合、下亀裂の長さLは以下の(1)式により導出される。この場合には、実測値を用いずに予め与えられた条件のみから下亀裂の長さLを推定することができる。なお、Tはウエハ20の厚さ、ZH1は改質領域12aの下端に対応するZハイト、DZはDZレートである。
L=e=T−ZH1×DZ・・・(1)
また、制御部8は、BHCであると判定した場合に、予め与えられた条件と実測値とを用いて、以下の(2)式により、下亀裂の長さLを導出してもよい。なお、Dは裏面21bから改質領域12aの上端までの長さ、SWは加工条件に応じて予め定められる改質領域12aの幅である。
L=T−(D+SW)・・・(2)
さらに、制御部8は、ウエハ20の厚さTが不明である場合においても、実測値に基づき、以下の(3)式により、下亀裂の長さLを導出することができる。なお、Dは裏面21bから改質領域12aの上端までの長さ、SWは加工条件に応じて予め定められる改質領域12aの幅、Hは裏面21bから改質領域12aの下端までの長さである。
L=(D+SW−H)/2・・・(3)
制御部8は、推定した下亀裂の長さに基づいて検査の合否を判定し、検査が不合格である場合に、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整に係る情報を導出する(すなわち上述した調整処理を行う)と決定する。制御部8は、例えば下亀裂の長さと亀裂長さ目標値とを比較することにより、検査の合否を判定する。亀裂長さ目標値とは、下亀裂長さの目標値であって、予め定められた値であってもよいし、例えば、ウエハ20の厚さに係る情報を少なくとも含んだ検査条件に応じて設定される値であってもよい(詳細は後述)。亀裂長さ目標値は、合格となる亀裂長さの下限を規定するものであってもよいし、合格となる亀裂長さの上限を規定するものであってもよいし、合格となる亀裂長さの範囲(下限及び条件)を規定するものであってもよい。制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの下限を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値よりも短い場合に、照射条件の調整が必要であるとして検査が不合格であると判定する。また、制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの上限を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値よりも長い場合に検査が不合格であると判定する。また、制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの範囲を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値の範囲外である場合に検査が不合格であると判定する。なお、制御部8は、検査が合格であると判定した場合には、照射条件の調整を行わない(すなわち上述した調整処理を行わない)と決定する。ただし、制御部8は、ユーザ要求に応じて、検査が合格である場合においても照射条件の調整を行ってもよい。
(調整処理)
調整処理では、制御部8は、判定処理における判定結果に基づいてレーザ照射ユニット3の照射条件の調整に係る情報を導出する。より詳細には制御部8は、判定結果に応じて推定した下亀裂の長さに基づいて、照射条件の調整に係る情報(補正パラメータ)を導出する。制御部8は、例えば下亀裂の長さが短い(下限を規定する亀裂長さ目標値よりも短い)場合には、亀裂長さが亀裂長さ目標値よりも長くなるように、補正パラメータを導出する。また、制御部8は、例えば下亀裂の長さが長い(上限を規定する亀裂長さ目標値よりも長い)場合には、亀裂長さが亀裂長さ目標値よりも短くなるように、補正パラメータを導出する。照射条件の調整に係る情報(補正パラメータ)とは、例えば、集光補正量、加工出力、パルス幅等の、レーザ及び光学設定値に関する情報である。
制御部8は、導出した補正パラメータに基づき、レーザ照射ユニット3の照射条件を調整する。すなわち、制御部8は、亀裂長さが現状よりも長くなるように、または短くなるように、導出した集光補正量、加工出力、パルス幅等の適正値を、レーザ照射ユニット3に設定する。図17は、集光補正パラメータ(集光補正量)を変更した場合のBHCとなる測定ポイントの違いの一例を示す図である。図17の右図に示されるように、調整処理を行う前の初期値においては、Z173においてはじめてBHCとなっていたが、集光補正量が大きくなるように集光補正パラメータを+1するように調整されると、下亀裂が長くなることによって、図17の中央図に示されるようにZ172においてBHCとなり、さらに、集光補正パラメータを+3するように調整されると、図17の左図に示されるようにZ170においてBHCとなっている。このように、判定処理における判定結果に基づいてレーザ照射ユニット3の照射条件が調整されることによって、下亀裂の長さを所望の長さに調整することができる。なお、制御部8は、ユーザ要求においてユーザが照射条件の調整を行うことを要求している場合に限り、照射条件の調整に係る情報の導出及び照射条件の調整を行ってもよい(詳細は後述)。
[検査方法]
本実施形態の検査方法について、図18〜図21を参照して説明する。図18は、第1の検査方法のフローチャートである。図19は、第2の検査方法のフローチャートである。図20は、第3の検査方法のフローチャートである。図21は、第4の検査方法のフローチャートである。
図18に示される第1の検査方法では、検査を行う全てのラインについて改質領域12を形成した後に、改質領域12の形成深さが浅いラインから順にBHCであるか否かを判定し、BHCである場合に下亀裂の長さに基づき照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う。
第1の検査方法では、最初に、検査を行う全てのラインについて改質領域12が形成される(ステップS1)。ここでは、図13に示される「Z167」〜「Z178」の各ラインについて、往路及び復路の改質領域12が形成されることとする。図13に示されるように、「Z167」と記されたラインにおける改質領域12の形成深さが最も浅く、Y方向において「Z167」と記されたラインから離れる(Zの値が大きくなる)に従って徐々に改質領域12の形成深さが深くなり、「Z178」と記されたラインにおける改質領域12の形成深さが最も深くなるように、各ラインの改質領域12が形成される。
ステップS1について具体的に説明する。まずウエハ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。なお、使用するウエハ20はフィルム(テープ)が貼り付けられた状態でも貼り付けられていない状態でもよい。ウエハ20のサイズ、形状、種類(素材、結晶方位等)については限定されない。続いて、ステージ2がX方向、Y方向、及びΘ方向(Z方向に平行な軸線を中心とした回転方向)に移動することによりアライメントが実施される。
そして、「Z167」の往路の加工予定ラインがレーザ照射ユニット3の直下になるようにステージ2がY方向に移動すると共に、レーザ照射ユニット3が「Z167」に応じた加工深さに移動する。続いて、レーザ照射ユニット3によるレーザ光Lの照射を開始し、ステージ2が所定の加工速度でX方向に移動する。これにより、X方向に延びる「Z167」の往路のラインに沿って改質領域12(2列の改質領域12a,12b)が形成される。
続いて、「Z167」の復路の加工予定ラインがレーザ照射ユニット3の直下になるようにステージ2がY方向に移動すると共に、レーザ照射ユニット3が「Z167」に応じた加工深さに移動する。そして、レーザ照射ユニット3によるレーザ光Lの照射を開始し、ステージ2が所定の加工速度でX方向に移動する。これにより、X方向に延びる「Z167」の復路のラインに沿って改質領域12(2列の改質領域12a,12b)が形成される。このような、往路及び復路への改質領域12a,12bの形成を、加工深さをそれぞれのラインに応じた深さとしながら、全ライン(「Z167」〜「Z178」)について行う。以上が、ステップS1の処理である。
続いて、制御部8によって、改質領域12の形成深さが最も浅いラインと2番目に浅いラインについて上亀裂の先端14eの位置が検出される(ステップS2)。具体的には、まず、「Z167」の往路のラインが撮像ユニット4の直下になるようにステージ2がX方向及びY方向に移動すると共に、撮像ユニット4が撮像開始位置に移動する。撮像ユニット4は、撮像開始位置から撮像終了位置まで、設定された間隔(撮像のZ間隔)で連続的に撮像を行う。制御部8は、撮像ユニット4によって取得された複数の画像データをクレンジングし、上亀裂の先端14eを検出する。続いて、「Z168」の往路のラインが撮像ユニット4の直下になるようにステージ2がX方向及びY方向に移動すると共に、撮像ユニット4が撮像開始位置に移動する。撮像ユニット4は、撮像開始位置から撮像終了位置まで、設定された間隔(撮像のZ間隔)で連続的に撮像を行う。制御部8は、撮像ユニット4によって取得された複数の画像データをクレンジングし、上亀裂の先端14eを検出する。以上が、ステップS2の処理である。
続いて、検出された情報に基づいて、2番目に浅いラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS3)。制御部8は、「Z167」の往路のラインにおける上亀裂の先端14eの位置と、「Z168」の往路のラインにおける上亀裂の先端14eの位置とに基づいて、「Z168」の往路のラインがBHCであるか否かを判定する。具体的には、制御部8は、2つのライン間における上亀裂の先端14eの位置の変化量が所定値よりも大きい場合に、「Z168」の往路のラインがBHCであると判定する。なお、制御部8は「Z167」の往路のライン及び「Z168」の往路のラインについて上亀裂の先端14eの位置と改質領域12bが形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量が所定値よりも大きい場合に、「Z168」の往路のラインがBHCであると判定してもよい。
ステップS3においてBHCではないと判定された場合には、次に形成深さが浅いライン(3番目に浅いライン)について上亀裂の先端14eの位置が検出され(ステップS4)、2番目に浅いラインの上亀裂の先端14eの位置と3番目に浅いラインの上亀裂の先端14eの位置とに基づいて、3番目に浅いラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS3)。このように、ステップS3においてBHCであると判定されるまで、徐々に形成深さが深いラインに移動しながら、ステップS3及びステップS4の処理が繰り返し行われる。なお、ステップS3及びステップS4の処理は、往路及び復路で別々に行われる。例えば、往路についてBHCのラインが特定された後に、復路のラインについても同様に改質領域12の形成深さが浅いラインから順にBHCであるか否かの判定が行われBHCのラインが特定される。
ステップS3において、往復路についてBHCとなるラインが特定されると、続いて、制御部8は、往復路それぞれについて、下亀裂の長さの合否判定を行う(ステップS5)。具体的には、制御部8は、例えば上述した(1)〜(3)式のいずれかによって下亀裂の長さを導出し、下亀裂の長さと亀裂長さ目標値とを比較することにより、検査の合否を判定する。
制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの下限を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値よりも短い場合に検査が不合格であると判定する。また、制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの上限を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値よりも長い場合に検査が不合格であると判定する。また、制御部8は、亀裂長さ目標値が合格となる亀裂長さの範囲を規定するものである場合には、推定した下亀裂の長さが亀裂長さ目標値の範囲外である場合に検査が不合格であると判定する。なお、制御部8は、BHCとなったラインに応じたZハイトから、BHCとなるZハイトを導出し、該Zハイトと目標Zハイトとを比較して検査の合否を判定してもよい。この場合、制御部8は、導出したZハイトが目標Zハイトと一致している場合に検査合格と判定し、一致していない場合に検査不合格と判定してもよい。ステップS5において検査合格と判定された場合には検査が終了する。
一方で、ステップS5において、往復路の少なくともいずれか一方において検査が不合格であると判定された場合には、制御部8は、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う(ステップS6)。具体的には、制御部8は、推定した下亀裂の長さに基づいて、照射条件の調整に係る情報(補正パラメータ)を導出する。制御部8は、例えば下亀裂の長さが短い(下限を規定する亀裂長さ目標値よりも短い)場合には、亀裂長さが亀裂長さ目標値よりも長くなるように、補正パラメータを導出する。また、制御部8は、例えば下亀裂の長さが長い(上限を規定する亀裂長さ目標値よりも長い)場合には、亀裂長さが亀裂長さ目標値よりも短くなるように、補正パラメータを導出する。照射条件の調整に係る情報(補正パラメータ)とは、例えば、集光補正量、加工出力、パルス幅等の、レーザ及び光学設定値に関する情報である。そして、制御部8は、導出した集光補正量、加工出力、パルス幅等の適正値を、レーザ照射ユニット3に設定することにより、レーザ照射ユニット3の照射条件を調整する。このようにして、照射条件が調整された後に、再度ステップS1以降の処理が実行されて、下亀裂の長さが所望の長さとなっているかが確認される。新たな改質領域12は、まだ改質領域12が形成されていないウエハ20の領域に形成される。以上が、第1の検査方法である。なお、上述したステップS2〜S3の処理に代えて、下亀裂の先端14eの有無に基づくBHC判定を行ってもよい。すなわち、ステップS1につづいて、最も浅いラインについて、下亀裂の先端14eの有無に基づくBHC判定を行い、BHCであると判定されるまで徐々に形成深さが深いラインに移動し、BHCであると判定された場合にステップS5の処理を行ってもよい。
なお、上述した第1の検査方法の説明においては、ステップS2において形成深さが浅いラインから順に上亀裂の先端14eの位置が検出されてステップS3においてBHCであるか否かの判定が行われるとして説明したがこれに限定されず、ステップS2では、形成深さが深いラインから順に上亀裂の先端14eの位置が検出され、ステップS3ではSTであるか否かの判定が行われてもよい。この場合には、ステップS3においてSTであると判定されるまで、徐々に形成深さが浅いラインに移動しながら、ステップS3及びステップS4の処理が繰り返し行われる。そして、STであると判定された場合には、例えば最後にBHCであると判定されたラインの情報に基づいて下亀裂の長さが推定されて、ステップS5以降の処理が行われてもよい。
図19に示される第2の検査方法は、改質領域12の形成深さが浅い(又は深い)ラインから順にBHCであるか否かの判定を行い照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う点において第1の検査方法と同様であるが、全ラインについての形成処理を行った後に判定処理を行うのではなく、1ラインずつ形成処理及び判定処理を行う(ただし、形成処理は最初のみ2ライン行う)点において第1の検査方法と異なっている。以下では、第1の検査方法と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。
第2の検査方法では、最初に、形成深さが最も浅い改質領域12が形成される(ステップS11)。すなわち、図13に支援される「Z167」の往路のラインの改質領域12が形成される。続いて、制御部8によって、改質領域12の形成深さが最も浅いラインである「Z167」の往路のラインについて上亀裂の先端14eの位置が検出される(ステップS12)。続いて、制御部8によって形成深さが2番目に浅い改質領域12が形成される(ステップS13)。すなわち、「Z168」の往路のラインの改質領域12が形成される。続いて、制御部8によって直前に改質領域12を形成したラインである「Z168」の往路のラインについて上亀裂の先端14eの位置が検出される(ステップS14)。
続いて、検出された情報に基づいて、2番目に浅いラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS15)。制御部8は、「Z167」の往路のラインにおける上亀裂の先端14eの位置と、「Z168」の往路のラインにおける上亀裂の先端14eの位置とに基づいて、「Z168」の往路のラインがBHCであるか否かを判定する。具体的には、制御部8は、2つのライン間における上亀裂の先端14eの位置の変化量が所定値よりも大きい場合に、「Z168」の往路のラインがBHCであると判定する。なお、制御部8は「Z167」の往路のライン及び「Z168」の往路のラインについて上亀裂の先端14eの位置と改質領域12bが形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量が所定値よりも大きい場合に、「Z168」の往路のラインがBHCであると判定してもよい。
ステップS15においてBHCではないと判定された場合には、次に形成深さが浅い「Z169」の往路のラインの改質領域が形成され(ステップS16)、直前に改質領域12を形成したラインである「Z169」の往路のラインについて上亀裂の先端14eの位置が検出される(ステップS14)。そして、検出された情報に基づいて、「Z169」の往路のラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS15)。このように、ステップS15においてBHCであると判定されるまで、徐々に形成深さが深いラインに移動しながら、ステップS16,S14,S15の処理が繰り返し行われる。なお、往路のラインについてBHCのラインが特定された後に、復路のラインについても同様にステップS11〜S15の処理によりBHCのラインが特定される。ステップS17及びS18の処理は、上述したステップS5及びS6の処理と同様であるため説明を省略する。以上が、第2の検査方法である。なお、上述したステップS12〜S16の処理に代えて、下亀裂の先端14eの有無に基づくBHC判定を行ってもよい。すなわち、ステップS11につづいて、最も浅いラインについて、下亀裂の先端14eの有無に基づくBHC判定を行い、BHCであると判定されるまで徐々に形成深さが深いラインに移動し、BHCであると判定された場合にステップS17の処理を行ってもよい。
図20に示される第3の検査方法では、BHCになると想定される形成深さに改質領域12を形成してBHCであるか否かを判定し、BHCでない場合に下亀裂が長くなるように照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う。以下では、第1の検査方法と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。
第3の検査方法では、最初に、BHCになると想定される形成深さに改質領域12を形成すべく、目標のZハイト(BHCになると想定されるZハイト)で改質領域12が形成される(ステップS21)。そして、改質領域12が形成されたラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS22)。制御部8は、例えば改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂である下亀裂の表面21a側の先端14eの有無に基づいて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定する。
BHCになると想定される形成深さに改質領域12が形成されているにも関わらず、ステップS22においてBHCではないと判定された場合には、制御部8は、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う(ステップS23)。ステップS22においてBHCであると判定されるまで、ステップS23,S21,S22の処理が繰り返し行われる。ステップS22においてBHCであると判定された場合には検査が終了する。以上が、第3の検査方法である。
図21に示される第4の検査方法では、第3の検査方法の処理に加えて、下亀裂の長さが長すぎる場合に下亀裂の長さを短くする逆補正処理を行う。図20に示される第3の検査方法によれば、BHCになるべきラインにおいてBHCとなっておらず下亀裂が短い場合に照射条件の調整によって下亀裂を所望の長さとすることができる。しかしながら、例えば第3の検査方法において、補正パラメータ調整が一度も行われることなくBHCであると判定された場合には、下亀裂の長さが十分に長いことは確認できるものの、下亀裂の長さが過度に長くなっていないかどうかについては確認することができておらず、過度に長くなっている場合に下亀裂の長さを短くすることができていない。第4の検査方法では、補正パラメータ調整が一度も行われることなくBHCであると判定された場合において、BHCにならないと想定される形成深さに改質領域を形成してBHCであるか否かを判定し、BHCである場合に下亀裂が短くなるように照射条件の調整(逆補正処理)を行う。以下では、第3の検査方法と異なる点を主に説明し、重複する説明を省略する。
第4の検査方法のステップS31〜S33は、上述した第3の検査方法のステップS21〜S23の処理と同様である。第4の検査方法では、ステップS32においてBHCが形成されていると判定された場合に、パラメータ調整済みであるか否かが判定される(ステップS34)。ステップS34の処理を行う以前に、ステップS33の補正パラメータ調整が行われていた場合には、パラメータ調整済みであると判定され検査が終了する。一方で、ステップS34の処理を行う以前に、ステップS33の補正パラメータ調整が行われていない場合には、目標のZハイトよりも改質領域12の形成深さが浅いZハイト(例えば「目標のZハイト−1」のZハイトであってBHCにならないと想定されているZハイト)で改質領域12が形成される(ステップS35)。
そして、ステップS35において改質領域12が形成されたラインがBHC(亀裂到達状態)であるか否かが判定される(ステップS36)。制御部8は、例えば改質領域12aから表面21a側に延びる亀裂である下亀裂の表面21a側の先端14eの有無に基づいて、BHC(亀裂到達状態)であるか否かを判定する。
BHCにならないと想定される形成深さに改質領域12が形成されているにも関わらず、ステップS36においてBHCであると判定された場合には、制御部8は、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整(補正パラメータ調整)を行う(ステップS37)。この場合の補正パラメータ調整は、長すぎる下亀裂を短くする処理であり、ステップS33の補正パラメータ調整とは逆の方向への補正処理(逆補正処理)である。ステップS36においてBHCでないと判定されるまで、ステップS37,S35,S36の処理が繰り返し行われる。ステップS36においてBHCでないと判定された場合には検査が終了する。以上が、第4の検査方法である。
[亀裂長さの検査及び調整処理実行時の画面イメージ]
次に、亀裂長さの検査及び調整処理実行時の画面イメージについて、図22〜図29を参照して説明する。ここでの「画面」とは、亀裂長さの検査及び調整処理を実行する際にユーザに表示される画面であり、ユーザに検査のための設定操作を促すと共に、検査及び調整結果を表示するGUI(Graphical User Interface)画面である。
図22及び図23は、検査条件の設定画面を示している。図22に示されるように、設定画面は、ディスプレイ150(入力部,出力部)に表示される。ディスプレイ150は、ユーザからの入力を受付ける入力部としての機能と、ユーザに対して画面を表示する出力部としての機能とを有している。具体的には、ディスプレイ150は、ウエハの厚さに係る情報を少なくとも含んだ検査条件の入力を受付け、判定結果に基づく検査の合否を出力する。また、ディスプレイ150は、検査が不合格である場合において、照射条件の調整を行うか否かを問合せる問合せ情報を出力し、問合せ情報に応答したユーザの要求であるユーザ要求の入力を受付ける。ディスプレイ150は、ユーザの指が直接触れることによりユーザからの入力を受付けるタッチパネルディスプレイであってもよいし、マウス等のポインティングデバイスを介してユーザからの入力を受付けるものであってもよい。
図22に示されるように、ディスプレイ150の設定画面においては、「加工検査条件」、「ウエハ厚」、「目標ZH」、「目標下端亀裂長さ」、「BHC検査・調整フロー」、「BHC判定方法」、「合否判定方法」の各項目が表示される。加工検査条件、ウエハ厚、BHC検査・調整フロー、BHC判定方法、及び合否判定方法については、それぞれ複数パターン用意されており、ドロップダウンリストからユーザが1つを選択可能とされている。設定画面では、加工検査条件及びウエハ厚の少なくともいずれか一方が入力される必要がある。加工検査条件とは、例えばウエハ厚(t775μm等)、焦点数(SD層の数、2焦点等)、及び検査種別(BHC検査等)等の条件である。加工検査条件は、例えばウエハ厚、焦点数、及び検査種別等の条件を組み合わせて、複数パターン用意されている。なお、加工検査条件の複数パターンの中には、各種条件をユーザが任意に設定可能なものが含まれていてもよい。このような加工検査条件が選択された場合には、図23に示されるように、例えば、焦点数、Pass数、加工速度、パルス幅、周波数、ZH、加工出力、目標下端亀裂長さ、その規格(目標下端亀裂長さの許容範囲)、目標ZH、その規格(目標ZHの許容範囲)をユーザが任意に設定することができる。通常の加工検査条件(ユーザが詳細な条件を任意に設定しない加工検査条件)をユーザが選択した場合には、Pass数等の詳細なSD加工条件は、加工検査条件に応じて自動で設定される。
目標ZH及び目標下端亀裂長さは、加工検査条件及びウエハ厚の少なくともいずれか一方が入力されると、自動で表示(設定)される。目標ZHとは、検査が合格と判断されるZハイトである。目標下端亀裂長さとは、検査が合格と判断される下亀裂の長さである。目標ZH及び目標下端亀裂長さにはそれぞれ、許容範囲(規格)が設定される。
BHC検査・調整フローとは、亀裂長さの検査及び調整処理をどの検査方法で行うかを示す情報であり、例えば上述した第1の検査方法〜第4の検査方法のいずれかである。BHC判定方法とは、BHCであるか否かをどの判定方法により判定するかを示す情報であり、例えば、上亀裂の先端の位置の変化量による判定、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量による判定、又は下亀裂の先端の有無による判定のいずれかである。合否判定方法とは、検査の合否を何によって判定するかを示す情報であり、例えば、ZH及び下端亀裂長さの両方、ZHのみ、又は下端亀裂長さのみのいずれかである。
図24は、加工検査条件として、条件1:ウエハ厚(t775μm)、焦点数(2焦点)、検査種別(BHC検査)が選択されると共に、BHC検査・調整フローとして第1の検査方法、BHC判定方法として上亀裂の先端の位置の変化量による判定、合否判定方法としてZH及び下端亀裂長さの両方が選択された場合の合格画面の一例を示している。
図24に示されるように、ディスプレイ150の合格画面においては、左上に設定画面における設定に応じた情報が示され、右上に合否結果が示され、左下に最浅BHCラインの上亀裂(SD2亀裂)の先端位置写真が示され、右下に検査結果(BHCマージン検査結果)の一覧が示されている。BHCマージン検査結果においては、往路復路別に、各ZHにおける裏面状態(ST又はBHC)、上亀裂の先端の位置(SD2上端亀裂位置)、上亀裂の先端の位置の変化量、下端亀裂長さ(SD1下端位置)が示されている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、上亀裂の先端の位置の変化量が大きく変化(38μm変化)している「Z172」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが70μmと導出されている。同様に、復路については、上亀裂の先端の位置の変化量が大きく変化(38μm変化)している「Z173」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが66μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように往路復路共に下端亀裂長さの点で合格となっている。また、目標ZHがZH173(「Z173」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように往路復路共にZHの点でも合格となっている。なお、設定画面における設定に応じた情報の下に、補正パラメータ調整の要否を設定するドロップダウンリストが設けられており、ユーザは当該ドロップダウンリストから補正パラメータ調整を要求してもよい。
図25は、図24と同じ加工検査条件、BHC検査・調整フロー、BHC判定方法、合否判定方法が選択された場合の不合格画面の一例を示している。なお、図25に示される検査では、ウエハ厚が771μmであり、目標ZHがZH172である点で図24に示される検査とは異なっている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、上亀裂の先端の位置の変化量が大きく変化(40μm変化)している「Z174」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが58μmと導出されている。同様に、復路については、上亀裂の先端の位置の変化量が大きく変化(40μm変化)している「Z174」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが58μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように往路復路共に下端亀裂長さの点で不合格となっている。また、目標ZHがZH172(「Z172」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように往路復路共にZHの点でも不合格となっている。検査結果が不合格となった場合においては、ディスプレイ150の不合格画面の下端部には、補正パラメータの調整(照射条件の調整)を行うか否かを問い合わせる問合せ情報が表示され、ディスプレイ150は、該問合せ情報に応答したユーザ要求の入力を受付ける。そして、制御部8は、ユーザ要求においてユーザが照射条件の調整を行うことを要求している場合に、照射条件の調整に係る情報を導出して、照射条件の調整を行う。
図26は、加工検査条件として、条件1:ウエハ厚(t775μm)、焦点数(2焦点)、検査種別(BHC検査)が選択されると共に、BHC検査・調整フローとして第2の検査方法、BHC判定方法として上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量による判定、合否判定方法としてZH及び下端亀裂長さの両方が選択された場合の合格画面の一例を示している。BHCマージン検査結果においては、往路復路別に、各ZHにおける裏面状態(ST又はBHC)、a)上亀裂の先端の位置(SD2上端亀裂位置)、b)改質領域が形成された位置(SD1下端位置)、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分(a−b)、差分の変化量が示されている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量が大きく変化(42μm変化)している「Z172」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが70μmと導出されている。同様に、復路については、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量が大きく変化(42μm変化)している「Z173」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが66μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように往路復路共に下端亀裂長さの点で合格となっている。また、目標ZHがZH173(「Z173」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように往路復路共にZHの点でも合格となっている。
図27は、図26と同じ加工検査条件、BHC検査・調整フロー、BHC判定方法、合否判定方法が選択された場合の不合格画面の一例を示している。なお、図27に示される検査では、ウエハ厚が771μmであり、目標ZHがZH172である点で図26に示される検査とは異なっている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量が大きく変化(44μm変化)している「Z173」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが62μmと導出されている。同様に、復路については、上亀裂の先端の位置と改質領域が形成された位置との差分の変化量が大きく変化(44μm変化)している「Z174」のラインが最浅BHCであると判定されており、下端亀裂長さが58μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように復路が条件を満たしておらず、下端亀裂長さの点で不合格となっている。また、目標ZHがZH172(「Z172」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように復路が条件を満たさず、ZHの点でも不合格となっている。検査結果が不合格となった場合においては、ディスプレイ150の不合格画面の下端部には、補正パラメータの調整(照射条件の調整)を行うか否かを問い合わせる問合せ情報が表示される。
図28は、加工検査条件として、条件1:ウエハ厚(t775μm)、焦点数(2焦点)、検査種別(BHC検査)が選択されると共に、BHC検査・調整フローとして第3の検査方法、BHC判定方法として下亀裂の先端の有無による判定、合否判定方法としてZH及び下端亀裂長さの両方が選択された場合の合格画面の一例を示している。BHCマージン検査結果においては、往路復路別に、各ZHにおける裏面状態(ST又はBHC)及び下亀裂先端の有無が示されている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、下亀裂の先端が検出されなくなった「Z172」のラインが最浅BHCであると判定されており、ZHに応じて下亀裂長さが70μmと導出されている。復路については、下亀裂の先端が検出されなくなった「Z173」のラインが最浅BHCであると判定されており、ZHに応じて下亀裂長さが66μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように往路復路共に下端亀裂長さの点で合格となっている。また、目標ZHがZH173(「Z173」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように往路復路共にZHの点でも合格となっている。
図29は、図28と同じ加工検査条件、BHC検査・調整フロー、BHC判定方法、合否判定方法が選択された場合の不合格画面の一例を示している。なお、図29に示される検査では、ウエハ厚が771μmであり、目標ZHがZH172である点で図28に示される検査とは異なっている。BHCマージン検査結果に示されるように、往路については、下亀裂の先端が検出されなくなった「Z173」のラインが最浅BHCであると判定されており、ZHに応じて下亀裂長さが62μmと導出されている。復路については、下亀裂の先端が検出されなくなった「Z174」のラインが最浅BHCであると判定されており、ZHに応じて下亀裂長さが58μmと導出されている。いま、目標下端亀裂長さが65μm±5μmであるので、合否結果に示されるように復路が条件を満たしておらず、下端亀裂長さの点で不合格となっている。また、目標ZHがZH172(「Z172」のラインのZハイト)±Z1(Zハイト1つ分)であるので、合否結果に示されるように復路が条件を満たさず、ZHの点でも不合格となっている。検査結果が不合格となった場合においては、ディスプレイ150の不合格画面の下端部には、補正パラメータの調整(照射条件の調整)を行うか否かを問い合わせる問合せ情報が表示される。
[作用効果]
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態のレーザ加工装置1は、表面21a及び裏面21bを有する半導体基板21と、表面21aに形成された機能素子層22と、を有するウエハ20を支持するステージ2と、半導体基板21の裏面21b側からウエハ20にレーザ光を照射するレーザ照射ユニット3と、半導体基板21に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板21を伝搬した光を検出する撮像ユニット4と、ウエハ20にレーザ光が照射されることにより半導体基板21の内部に一又は複数の改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御することと、光を検出した撮像ユニット4から出力される信号に基づいて改質領域12から半導体基板21の裏面21b側に延びる亀裂14である上亀裂の裏面21b側の先端の位置を導出し、該上亀裂の裏面21b側の先端の位置に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部8と、を備え、制御部8は、ウエハ20における複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御し、改質領域12の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域12の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の裏面21b側の先端の位置と改質領域12が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
レーザ加工装置1では、半導体基板21の内部に改質領域12が形成されるようにウエハ20にレーザ光が照射され、半導体基板21を伝搬した透過性を有する光が撮像され、撮像結果(撮像ユニット4から出力される信号)に基づいて改質領域12から半導体基板21の裏面21b側に延びる亀裂14である上亀裂の裏面21b側の先端の位置が導出される。そして、上亀裂の先端の位置に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かが判定される。より詳細には、レーザ加工装置1装置では、複数のラインそれぞれの改質領域12が、互いに異なる形成深さとされ、改質領域12の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域12の形成深さが深いラインから順に上亀裂の先端の位置と改質領域12が形成された位置との差分が導出され、該差分の変化量に基づいて亀裂到達状態であるか否かが判定される。上述したように、改質領域12の形成深さが浅いライン(又は深いライン)から順に上述した差分を導出した場合、亀裂到達状態と亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達していない状態とが切り替わるラインにおいて、上述した差分の変化量(直前に差分が導出されたラインからの変化量)が、他のライン間と比べて大きくなる。このような観点から、レーザ加工装置1においては、上述した差分の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。このことにより、レーザ加工装置1によれば、亀裂到達状態であるか否か、すなわち、改質領域12に渡る亀裂が半導体基板21の表面21a側に十分に延びているか否かを適切に確認することができる。
本実施形態のレーザ加工装置1は、表面21a及び裏面21bを有する半導体基板21と、表面21aに形成された機能素子層22と、を有するウエハ20を支持するステージ2と、半導体基板21の裏面21b側からウエハ20にレーザ光を照射するレーザ照射ユニット3と、半導体基板21に対して透過性を有する光を出力し、半導体基板21を伝搬した光を検出する撮像ユニット4と、ウエハ20にレーザ光が照射されることにより半導体基板21の内部に一又は複数の改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御することと、光を検出した撮像ユニット4から出力される信号に基づいて改質領域12から半導体基板21の裏面21b側に延びる亀裂14である上亀裂の裏面21b側の先端の位置を導出し、該上亀裂の裏面21b側の先端の位置に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部8と、を備え、制御部8は、ウエハ20における複数のラインのそれぞれに沿って、複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる改質領域12が形成されるようにレーザ照射ユニット3を制御し、改質領域12の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域12の形成深さが深いラインから順に、上亀裂の裏面21b側の先端の位置を導出し、該先端の位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。
レーザ加工装置1では、半導体基板21の内部に改質領域12が形成されるようにウエハ20にレーザ光が照射され、半導体基板21を伝搬した透過性を有する光が撮像され、撮像結果(撮像ユニット4から出力される信号)に基づいて改質領域12から半導体基板21の裏面21b側に延びる亀裂14である上亀裂の裏面21b側の先端の位置が導出される。そして、上亀裂の先端の位置に基づいて、改質領域12から延びる亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達している亀裂到達状態であるか否かが判定される。より詳細には、レーザ加工装置1装置では、複数のラインそれぞれの改質領域12が、互いに異なる形成深さとされ、改質領域12の形成深さが浅いラインから順に、または、改質領域12の形成深さが深いラインから順に上亀裂の先端の位置が導出され、該先端の位置の変化量に基づいて亀裂到達状態であるか否かが判定される。上述したように、改質領域12の形成深さが浅いライン(又は深いライン)から順に上述した差分を導出した場合、亀裂到達状態と亀裂14が半導体基板21の表面21a側に到達していない状態とが切り替わるラインにおいて、上述した上亀裂の先端の位置の変化量(直前に差分が導出されたラインからの変化量)が、他のライン間と比べて大きくなる。このような観点から、レーザ加工装置1においては、上述した上亀裂の先端の位置の変化量に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。このことにより、レーザ加工装置1によれば、亀裂到達状態であるか否か、すなわち、改質領域12に渡る亀裂が半導体基板21の表面21a側に十分に延びているか否かを適切に確認することができる。
制御部8は、改質領域12から半導体基板21の表面21a側に延びる亀裂である下亀裂の表面21a側の先端14eの有無に基づいて、亀裂到達状態であるか否かを判定する。下亀裂の表面21a側の先端14eの存在が確認される場合には、亀裂到達状態になっていないと想定される。このため、下亀裂の表面21a側の先端14eの有無に基づいて亀裂到達状態であるか否かを判定することにより、亀裂到達状態であるか否かを高精度に判定することができる。
制御部8は、亀裂到達状態であるか否かの判定結果に基づいて、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整に係る情報を導出する。判定結果を考慮して、レーザ照射ユニット3の照射条件の調整にかかわる情報が導出されることにより、例えば、亀裂14の長さが本来よりも短い場合には亀裂14の長さが長くなるように、また、亀裂14の長さが本来よりも長い場合には亀裂14の長さが短くなるように、照射条件の調整のための情報を導出することができる。そして、このようにして導出された照射条件の調整のための情報を用いて照射条件を調整することによって、亀裂14の長さを所望の長さとすることができる。
制御部8は、判定結果に基づいて亀裂14の長さを推定し、推定した亀裂14の長さに基づいて照射条件の調整に係る情報を導出する。推定した亀裂14の長さに基づいて照射条件の調整に係る情報が導出されることによって、照射条件の調整精度が向上し、亀裂14の長さをより高精度に所望の長さとすることができる。
以上、本実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、制御部8が導出した調整に係る情報に基づき照射条件を調整するとして説明したがこれに限定されず、制御部8が調整に係る情報の導出を行った後に出力部(ディスプレイ150等)が制御部8によって導出された調整に係る情報を出力してもよい。この場合には、出力される調整に係る情報に基づいて、例えばユーザが手動で確認しながら照射条件を調整し、亀裂の長さを所望の長さとすることができる。
1…レーザ加工装置(検査装置)、2…ステージ、3…レーザ照射ユニット(レーザ照射部)、4…撮像ユニット(撮像部)、8…制御部、12…改質領域、14…亀裂、20…ウエハ、21…半導体基板、21a…表面、21b…裏面、22…機能素子層、150…ディスプレイ(入力部,出力部)。

Claims (7)

  1. 第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを支持するステージと、
    前記ウエハにレーザ光を照射するレーザ照射部と、
    前記半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、前記半導体基板を伝搬した前記光を検出する撮像部と、
    前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより前記半導体基板の内部に一又は複数の改質領域が形成されるように前記レーザ照射部を制御することと、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて前記改質領域から前記半導体基板の前記第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の前記第二表面側の先端の位置に基づいて、前記改質領域から延びる亀裂が前記半導体基板の前記第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、前記複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる前記改質領域が形成されるように前記レーザ照射部を制御し、
    前記改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、前記改質領域の形成深さが深いラインから順に、前記上亀裂の前記第二表面側の先端の位置と前記改質領域が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、検査装置。
  2. 第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを支持するステージと、
    前記ウエハにレーザ光を照射するレーザ照射部と、
    前記半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、前記半導体基板を伝搬した前記光を検出する撮像部と、
    前記ウエハに前記レーザ光が照射されることにより前記半導体基板の内部に一又は複数の改質領域が形成されるように前記レーザ照射部を制御することと、前記光を検出した前記撮像部から出力される信号に基づいて前記改質領域から前記半導体基板の前記第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の前記第二表面側の先端の位置に基づいて、前記改質領域から延びる亀裂が前記半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定することと、を実行するように構成された制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、前記複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる前記改質領域が形成されるように前記レーザ照射部を制御し、
    前記改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、前記改質領域の形成深さが深いラインから順に、前記上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該先端の位置の変化量に基づいて、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、検査装置。
  3. 前記制御部は、前記改質領域から前記半導体基板の前記第一表面側に延びる亀裂である下亀裂の前記第一表面側の先端の有無についても考慮して、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、請求項1又は2記載の検査装置。
  4. 前記制御部は、前記亀裂到達状態であるか否かの判定結果に基づいて、前記レーザ照射部の照射条件の調整に係る情報を導出することをさらに実行するように構成されている、請求項1〜3のいずれか一項記載の検査装置。
  5. 前記制御部は、前記判定結果に基づいて前記亀裂の長さを推定し、推定した前記亀裂の長さに基づいて前記照射条件の調整に係る情報を導出する、請求項4記載の検査装置。
  6. 第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを用意し、前記ウエハにレーザ光を照射することにより、前記半導体基板の内部に一又は複数の改質領域を形成する第1工程と、
    前記第1工程によって前記改質領域が形成された前記半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、前記半導体基板を伝搬した前記光を検出する第2工程と、
    前記第2工程において検出された前記光に基づいて前記改質領域から前記半導体基板の前記第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の前記第二表面側の先端の位置に基づいて、前記改質領域から延びる亀裂が前記半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定する第3工程と、を備え、
    前記第1工程では、前記ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、前記複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる前記改質領域を形成し、
    前記第3工程では、前記改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、前記改質領域の形成深さが深いラインから順に、前記上亀裂の前記第二表面側の先端の位置と前記改質領域が形成された位置との差分を導出し、該差分の変化量に基づいて、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、検査方法。
  7. 第一表面及び第二表面を有する半導体基板を有するウエハを用意し、前記ウエハにレーザ光を照射することにより、前記半導体基板の内部に一又は複数の改質領域を形成する第1工程と、
    前記第1工程によって前記改質領域が形成された前記半導体基板に対して透過性を有する光を出力し、前記半導体基板を伝搬した前記光を検出する第2工程と、
    前記第2工程において検出された前記光に基づいて前記改質領域から前記半導体基板の前記第二表面側に延びる亀裂である上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該上亀裂の前記第二表面側の先端の位置に基づいて、前記改質領域から延びる亀裂が前記半導体基板の第一表面側に到達している亀裂到達状態であるか否かを判定する第3工程と、を備え、
    前記第1工程では、前記ウエハにおける複数のラインのそれぞれに沿って、前記複数のラインに含まれる他のラインと形成深さが異なる前記改質領域を形成し、
    前記第3工程では、前記改質領域の形成深さが浅いラインから順に、または、前記改質領域の形成深さが深いラインから順に、前記上亀裂の前記第二表面側の先端の位置を導出し、該先端の位置の変化量に基づいて、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、検査方法。
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