JP2022014226A - ワーク検査方法及び装置並びにワーク加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザー光の散乱等により発生する欠陥を精度よくかつ低コストで検出することが可能なワーク検査方法及び装置並びにワーク加工方法を提供する。【解決手段】 ワーク検査方法は、ワーク（ＣＷ）に対するレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像を、ワークに対して斜照明を行いながら撮像装置（３０６）を用いて撮像する撮像工程と、レーザー加工の後のワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う画像処理工程と、画像処理工程において画像処理されたレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像からレーザー加工において生じた散乱光又は漏れ光により形成された加工時欠陥を検出する検出工程と、加工時欠陥の検出結果に応じて加工条件を設定する設定工程とを備える。【選択図】 図１

Description

本発明はワーク検査方法及び装置並びにワーク加工方法に係り、特にワークの内部にレーザー加工領域を有するワークを割断する技術に関する。

従来、シリコンウェハ等のワークの内部に集光点を合わせてレーザー光を加工ラインに沿って照射し、加工ラインに沿ってワーク内部に切断の起点となるレーザー加工領域を形成するレーザーダイシング装置が知られている。レーザー加工領域が形成されたワークは、その後、エキスパンドやブレーキングといった割断プロセスによって切断予定ラインで割断されて個々のチップに分断される。

特開２０１８－０６４０４９号公報

ワークの内部にレーザー加工領域を形成する場合、ワークの内部の構造物（例えば、欠陥（例えば、傷、空隙等）、不純物等のパーティクル、加工痕、レーザー加工に起因して生じるワーク内部の亀裂等）によりレーザー光の一部がスパッタ状に散乱されたり、レーザー光の入射面とは反対の面側に漏れ出したりすることがある。このような散乱光は、ワークの内部に欠陥（例えば、点状の欠陥。以下、スプラッシュダメージという。）を発生させる要因となる（例えば、特許文献１参照）。スプラッシュダメージは、ワーク及びワークの表面に形成されたデバイスを破損させる場合があり、デバイスの品質を低下させる要因となるため、その発生を抑制することが求められている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レーザー光の散乱等により発生する欠陥を精度よく検出することが可能なワーク検査方法及び装置並びにワーク加工方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るワーク検査方法は、ワークに対するレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像を、ワークに対して斜照明を行いながら撮像装置を用いて撮像する撮像工程と、レーザー加工の後のワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う画像処理工程と、画像処理工程において画像処理されたレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像からレーザー加工において生じた散乱光又は漏れ光により形成された加工時欠陥を検出する検出工程と、加工時欠陥の検出結果に応じて加工条件を設定する設定工程とを備える。

本発明の第２の態様にかかるワーク検査方法は、第１の態様において、ワーク層のみからなるワークを用いる。

本発明の第３の態様に係るワーク検査方法は、第１又は第２の態様において、レーザー加工の前のワークの検査範囲の画像を、ワークに対して斜照明を行いながら撮像装置を用いて撮像する工程と、レーザー加工の前のワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う工程とを備え、検出工程は、レーザー加工の前のワークの検査範囲の画像からワークの検査範囲の欠損部を検出する工程と、レーザー加工の後のワークの検査範囲の画像から検出した欠陥から欠陥候補を検出する工程と、欠陥候補から、欠損部と、レーザー加工によりワーク内に形成されたレーザー加工領域及びレーザー加工領域の影を除外して、加工時欠陥を特定する工程とを備える。

本発明の第４の態様に係るワーク加工方法は、第１から第３の態様のいずれかに係るワーク検査方法により設定された加工条件に基づいて、加工対象のワークのレーザー加工を行う。

本発明の第５の態様に係るワーク検査装置は、ワークに対するレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像を、ワークに対して斜照明を行いながら撮像する撮像装置と、レーザー加工の後のワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う画像処理部と、画像処理部によって画像処理されたレーザー加工の後のワークの検査範囲の画像からレーザー加工において生じた散乱光又は漏れ光により形成された加工時欠陥を検出する検出部と、加工時欠陥の検出結果に応じて加工条件を設定する設定部とを備える。

本発明によれば、レーザー加工の前後のワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行うことにより、レーザー光の散乱等により発生する微細な欠陥を精度よく検出することができる。

図１は、レーザーダイシング装置の概観構成を示す図である。 図２は、斜照明（暗視野照明系）を用いた場合の検査用ワークの平面図及び断面図である。 図３は、同軸落射照明（明視野照明系）を用いた場合の検査用ワークの平面図及び断面図である。 図４は、斜照明（暗視野照明系）で検査用ワークを撮像した画像である。 図５は、同軸落射照明（明視野照明系）で検査用ワークを撮像した画像である。 図６は、検査用ワークＣＷを撮像して得られる画像である。 図７は、図６の原画像に対して２値化処理を行った結果を示す画像である。 図８は、図６の原画像に対して動的閾値処理を行った結果を示す画像である。 図９は、図６の原画像に対して動的閾値処理を行った結果を示す画像である。 図１０は、ＦＦＴ処理後の検査用ワークの撮像画像である。 図１１は、スプラッシュダメージの抽出結果を示す画像である。 図１２は、レーザーダイシングの加工条件の設定方法を示すフローチャートである。 図１３は、加工時欠陥の検出工程を示すフローチャートである。 図１４は、加工時欠陥の評価工程を示すフローチャートである。 図１５は、加工条件の設定工程を示すフローチャートである。

以下、添付図面に従って本発明に係るワーク検査方法及び装置並びにワーク加工方法の実施の形態について説明する。

本実施形態では、レーザーダイシング装置１０を用いて検査用ワークＣＷのレーザー加工を行う。そして、加工前後の検査用ワークＣＷの検査範囲（例えば、検査用ワークＣＷの内部、表面（上面及び下面）等）の画像を用いて、レーザー加工の前から存在する欠損部と、レーザー加工によって発生したスプラッシュダメージを含む加工時欠陥とを区別して検出する。

次に、加工時欠陥の検出結果に基づいて加工条件を評価して、加工条件の変更が必要か否かを判定する。そして、加工条件の変更が必要と判定された場合に、加工条件の再設定を行う。これにより、生産対象のワークＷの加工条件を適切に設定することが可能になる。

（レーザーダイシング装置）
まず、レーザーダイシング装置１０について、図１を参照して説明する。図１は、レーザーダイシング装置１０の概観構成を示す図である。

同図に示すように、本実施の形態のレーザーダイシング装置１０は、ワーク移動部１００、光学系ユニット（レーザーエンジン）４００、制御部１２等を含んでいる。光学系ユニット４００は、レーザー光学部２００及び観察光学部３００を含んでいる。

制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、入出力回路部等を含んでおり、レーザーダイシング装置１０の各部の動作を制御する。

ワーク移動部１００は、検査用ワークＣＷ及び生産対象のワークＷ（以下、ワークＷと総称する場合がある。）を吸着保持する吸着ステージ１０２と、レーザーダイシング装置１０の本体ベース１０６に設けられ、吸着ステージ１０２をＸＹＺθ方向に精密に移動させるＸＹＺθテーブル１０４とを含んでいる。このワーク移動部１００によって、ワークＷが図のＸＹＺθ方向に精密に移動される。

ワークＷは、表面の一方の面に粘着材を有するバックグラインド（ＢＧ）テープＢが貼付され、裏面が上向きとなるように吸着ステージ１０２に載置される。

なお、ワークＷは、一方の面に粘着材を有するダイシングシートが貼付され、このダイシングシートを介してフレームと一体化された状態で吸着ステージ１０２に載置されるようにしてもよい。この場合には、表面が上向きとなるように吸着ステージ１０２に載置される。以下の説明では、ワークＷの光学系ユニット４００側に露呈する面を上面、ＢＧテープＢが貼付される面を下面とする。なお、ワークＷは、吸着ステージ１０２に直接吸着されるようにしてもよい。

レーザー光学部２００は、レーザー発振器２０２、コリメートレンズ２０４、ハーフミラー２０６、コンデンスレンズ（集光レンズ）２０８、レーザー光をワークＷに対してＺ方向に微小移動させる駆動手段２１０を含んでいる。レーザー発振器２０２の光源としては、例えば、半導体レーザー励起Ｎｄ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザーが用いられる。レーザー発振器２０２から発振されたレーザー光は、コリメートレンズ２０４、ハーフミラー２０６、コンデンスレンズ２０８等の光学系を経てワークＷの検査範囲に集光される。集光点のＺ方向位置は、コンデンスレンズ２０８のＺ方向微動によって調整される。

観察光学部３００は、観察用光源３０２、コンデンスレンズ３０４、撮像装置（カメラ。例えば、ＩＲ（infrared）センサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ等）３０６、画像処理部３０８、モニタ３１０を含んでいる。制御部１２及び観察光学部３００は、ワーク検査装置の一例である。

観察用光源３０２は、コンデンスレンズ２０８の光軸ＡＸからずれた位置から、ワークＷに対して略円環状（リング状）の斜照明光（偏射照明光）Ｌ１を照射する。観察用光源３０２は、コンデンスレンズ２０８の周囲に円環状に配置された複数の点灯部を有するリング照明部である。ここで、複数の点灯部としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、又は指向性を有する砲弾型ＬＥＤ等を用いることができる。

なお、本実施形態では、斜照明用の観察用光源３０２としてリング照明部を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワークＷの周囲にリング照明を配置してワークＷに対して斜めに入射する照明光を照射してもよいし、又は円錐レンズ又は円環状の開口を有する遮光板を用いてリング状に変換された光を用いてワークＷを斜照明してもよい。

観察用光源３０２を用いてワークＷを斜照明すると、ワークＷによって散乱された散乱光はコンデンスレンズ２０８及び３０４を経由して観察手段としてのカメラ３０６に入射し、ワークＷの画像が撮像される。この撮像データは画像処理部３０８に入力され、ワークＷのアライメントに用いられる。また、この撮像データは、制御部１２を経てモニタ３１０に写し出される。

観察光学部３００は、ワークＷの検査範囲のスプラッシュダメージを含む欠陥を撮像することが可能となっている。この場合、斜照明光Ｌ１として、可視光よりも波長が長いものを用いる。ワークＷがシリコンウェハの場合には、例えば、赤外光を用いる。ワークＷに照射された斜照明光Ｌ１は、ワークＷの検査範囲を透過し、ワークＷの下面のスプラッシュダメージ（図２参照）により散乱される。この散乱光はコンデンスレンズ２０８及び３０４を経由してカメラ３０６に入射し、ワークＷの検査範囲の欠陥を含む画像が撮像される。この撮像画像では、スプラッシュダメージを含む欠陥が形成された領域以外の領域（以下、背景領域という。）が暗く、スプラッシュダメージを含む欠陥が白い領域となる（暗視野照明系）。暗視野照明系については、図２から図５を参照して後述する。

この撮像データは画像処理部３０８に入力され、ワークＷの検査範囲の欠陥の検出に用いられる。また、ワークＷの検査範囲の画像は、欠陥の検出結果とともに、モニタ３１０に写し出される。これにより、オペレータは、モニタ３１０を見ながら、欠陥の検出結果の確認及び修正等を行うことが可能となっている。

本実施形態では、レーザー光を用いてレーザー加工領域を形成する加工前と加工後にワークＷの検査範囲の欠陥を含む画像を撮像する。これにより、レーザー加工の前から存在する欠損部と、レーザー加工によって発生したスプラッシュダメージを含む加工時欠陥とを区別して検出することが可能になる。

なお、本実施形態では、レーザー光学部２００及び観察光学部３００を用いてワークＷの画像を撮像するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ワークＷのアライメント用に設置された顕微鏡の光学系及びカメラを用いて、ワークＷの検査範囲の画像を撮像するようにしてもよい。

ワークＷにレーザー加工領域を形成する場合、レーザー発振器２０２からレーザー光Ｌが出射され、レーザー光Ｌはコリメートレンズ２０４、ハーフミラー２０６、コンデンスレンズ２０８等の光学系を経由してワークＷの検査範囲に照射される。照射されるレーザー光Ｌの集光点のＺ方向位置は、ＸＹＺθテーブル１０４によるワークＷのＺ方向位置調整、及びコンデンスレンズ２０８の位置制御によって、ワークＷの検査範囲の所定位置に正確に設定される。

この状態でＸＹＺθテーブル１０４がダイシング方向であるＸ方向に加工送りされる。これにより、ワークＷの加工ラインＣＬ１に沿って、ワークＷの検査範囲にレーザー加工領域Ｒ１が１ライン形成される（図２参照）。そして、加工ラインＣＬ１に沿ってレーザー加工領域Ｒ１が１ライン形成されると、ＸＹＺθテーブル１０４がＹ方向に１ピッチ割り出し送りされ、次の加工ラインにもレーザー加工領域Ｒ１が形成される。次に、すべてのＸ方向の加工ラインＣＬ１に沿ってレーザー加工領域Ｒ１が形成されると、ＸＹＺθテーブル１０４がＺ軸回りに９０°回転され、回転後のＸ方向の加工ラインＣＬ１にも同様にしてレーザー加工領域Ｒ１が形成される。

ここで、レーザー加工領域Ｒ１とは、レーザー光の照射によってワークＷの内部の密度、屈折率、機械的強度等の物理的特性が周囲と異なる状態となり、周囲よりも強度が低下する領域のことをいう。レーザー加工領域Ｒ１は、例えば、クラック領域を含む。レーザー加工領域が形成されたワークＷは、不図示の研削装置に搬送され、ワークＷの裏面が研削されてレーザー加工領域Ｒ１が除去される。そして、ワークＷの裏面側にエキスパンドテープが貼付されて伸展されると、レーザー加工領域Ｒ１からワークＷの表面側に伸展したクラックによりワークＷが割断される。これにより、ワークＷが個別のチップに離間する。

（斜照明（暗視野照明系））
次に、検査用ワークＣＷについて、図２を参照して説明する。図２は、斜照明（暗視野照明系）を用いた場合の検査用ワークの平面図及び断面図である。図２（Ａ）は検査用ワークの平面図（上面図）であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

図２（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る検査用ワークＣＷは、生産対象のワークＷと同じ素材（例えば、シリコン等）からなるワーク層ＷＬを含んでいる。

検査用ワークＣＷは、レーザーダイシング装置１０において、表面を下面にして吸着保持される。図２に示す検査用ワークＣＷには、不純物（パーティクル）を含む欠損部Ｐ１が含まれている。なお、図２では、図面の簡略化のため、欠損部Ｐ１は１つのみ示されている。本実施形態では、観察用光源３０２を用いて、検査用ワークＣＷを透過する斜照明光Ｌ１により斜照明しながらカメラ３０６を用いて加工前の検査用ワークＣＷを撮像する。そして、制御部１２は、この画像から欠損部Ｐ１を検出する。

検査用ワークＣＷに対してレーザー加工が行われると、ワーク層ＷＬの検査範囲に、加工ラインＣＬ１（図２（Ａ）参照）に沿って、レーザー加工領域Ｒ１（図２（Ｂ）参照）が形成される。

レーザー加工時には、ワーク層ＷＬの検査範囲でレーザー光の一部が散乱されたり、ワーク層ＷＬの下面側に漏れだす。この散乱光及び漏れ光がワーク層ＷＬの下面に到達すると、検出層ＤＬが一部溶融される。これにより、検査用ワークＣＷに照明光（斜照明光（偏射照明光）。例えば、赤外光）を照射したときのワーク層ＷＬと検出層ＤＬとの間の界面の反射率が変化する。この反射率の変化に基づいて、加工後の検査用ワークＣＷの画像から欠陥を検出することができる。

図２に示す例では、散乱光により形成されたスプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３と、レーザー加工領域Ｒ１の下面側に漏れ出た漏れ光により形成されたダメージＢＤ（以下、直下ダメージという。）が示されている。スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３は、ワーク層ＷＬの検査範囲の構造物によりレーザー光の一部がスパッタ状に散乱されることにより形成された点状の欠陥である。直下ダメージＢＤは、レーザー光の一部がレーザー加工領域Ｒ１の下面側に漏れることにより形成された欠陥であり、加工ラインＣＬ１に沿って形成される。

本実施形態では、検査用ワークＣＷを斜照明光Ｌ１により斜照明しながら、カメラ３０６を用いてワーク層ＷＬと検出層ＤＬとの間の界面をフォーカス面ＦＰ（合焦面）として、加工後の検査用ワークＣＷを撮像する。図２に示すように、加工後の検査用ワークＣＷの画像には、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３以外に、欠損部Ｐ１及び直下ダメージＢＤが含まれている。

これらの撮像画像では、背景領域を透過した照明光Ｌ１の大部分はカメラ３０６に戻らず、スプラッシュダメージを含む欠陥に照射された照明光Ｌ１は散乱され、散乱光Ｌ２の一部がカメラ３０６に到達する。このため、背景領域がスプラッシュダメージを含む欠陥と比較して暗く、スプラッシュダメージを含む欠陥が白い領域となる。

後述するように、斜照明を行った場合、検査用ワークＣＷの下面側を透過した照明光Ｌ１の一部は、吸着ステージ（チャック）１０２のポーラス（例えば、粒子状のセラミック緻密体）の表面で反射され、カメラ３０６側に戻ってしまう。このため、撮像画像の背景領域に輝度のむらが生じる（図６等参照）。本実施形態では、吸着ステージ１０２のポーラスの表面からの反射光がボケているのに対して、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３、欠損部Ｐ１及び直下ダメージＢＤ等の微細な欠陥が高周波数成分の特徴を持っていることを利用して、欠陥の抽出を行う。具体的には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier transform）を利用して、検査用ワークＣＷの撮像画像から高周波成分のみ抽出することで欠陥の抽出を行う。

すなわち、制御部１２は、画像処理部３０８を用いて、加工前の検査用ワークＣＷの画像に対してＦＦＴを掛けて欠損部Ｐ１を検出し、その位置及び形状に関する情報（例えば、座標等）を保存する。次に、制御部１２は、画像処理部３０８を用いて、加工後の検査用ワークＣＷの画像に対してＦＦＴを掛けてスプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３を含む加工時欠陥の候補（以下、欠陥候補という。）としてすべての欠陥を検出する。この欠陥候補には、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３以外に、欠損部Ｐ１及び直下ダメージＢＤが含まれ得る。そして、制御部１２は、あらかじめ検出した欠損部Ｐ１を欠陥候補から除外する。さらに、制御部１２は、加工後の検査用ワークＣＷの画像から加工ラインＣＬ１に沿う直下ダメージＢＤを抽出して、欠陥候補から除外する。これにより、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３が加工時欠陥として抽出される。

本実施形態によれば、レーザー加工の前後のワークの検査範囲の画像にＦＦＴを掛けることにより、レーザー光の散乱等により発生する微細な欠陥を精度よく検出することができる。

なお、欠損部Ｐ１については、あらかじめ検出した欠損部Ｐ１を含む領域をマスクして、欠陥候補の検出対象から除外するようにしてもよい。ここで、マスク領域は、欠損部Ｐ１の輪郭により画定される領域に、検査用ワークＣＷの搬送誤差等の繰り返し精度をマージンとして付加した領域である。このようにマスク領域を定めることにより、マスク領域を最小にすることができるので、加工時欠陥の検出対象となる領域を最大化することができ、加工時欠陥の検出漏れを防止することができる。

さらに、検査用ワークＣＷの検出層ＤＬにパターンを生成し、アライメント用のカメラ等を用いてこのパターンを検出することにより、検査用ワークＣＷのアライメントを行うことで搬送誤差を補正することも可能である。この場合、検査用ワークＣＷの搬送誤差をより小さくすることが可能であるため、マスク領域をさらに小さくすることができる。これにより、加工時欠陥の検出対象となる領域をより大きくすることができ、加工時欠陥の検出漏れをより確実に防止することができる。

なお、本実施形態では、ワーク層ＷＬからなる検査用ワークＣＷを用いたが、本発明はこれに限定されない。図３に示す検出層ＤＬが形成された検査用ワークＣＷ１を用いることも可能である。

（同軸落射照明（明視野照明系））
本実施形態では、斜照明（暗視野照明系）を用いたが、同軸落射照明（明視野照明系）を用いた場合でも、本発明を適用することが可能である。同軸落射照明を用いる場合には、図３に示す検出層ＤＬを有する検査用ワークＣＷ１を用いる。

図３は、同軸落射照明（明視野照明系）を用いた場合の検査用ワークの平面図及び断面図である。

図３に示すように、検査用ワークＣＷ１は、ワーク層ＷＬと、ワーク層ＷＬの図中下面（検査対象面（表面）側）に形成された検出層ＤＬとを含んでいる。ワーク層ＷＬは、例えば、シリコン等により形成される。検出層ＤＬは、低融点金属（例えば、錫等）、低融点合金等をワーク層ＷＬに蒸着することにより形成される。なお、検出層ＤＬは、樹脂等の被膜により形成されていてもよい。また、検査用ワークＣＷ１は、検出層ＤＬが形成されたものに限定されるものではなく、例えば、ワーク層ＷＬの下面を鏡面加工等して反射率を高めたもの（例えば、ミラーワーク）を用いてもよい。

検査用ワークＣＷ１は、レーザーダイシング装置（不図示）において、検出層ＤＬを下側にして吸着保持される。そして、検査用ワークＣＷ１に対してレーザー加工が行われ、ワーク層ＷＬの内部にレーザー加工領域Ｒ１が形成される。なお、図３の符号Ｒ２は、レーザー加工領域Ｒ１により照明光Ｌ１０の一部が遮光されて生じる影である。この影Ｒ２は、加工ラインＣＬ１に沿って撮像される。

スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３が形成された領域では、検査用ワークＣＷ１に対して透過率の高い照明光Ｌ１（検査用ワークＣＷ１がシリコンウェハの場合には赤外光）を照射したときのワーク層ＷＬと検出層ＤＬとの間の界面ＦＰの反射率が変化する。したがって、照明光Ｌ１０を用いて同軸落射照明を行い、界面ＦＰからの反射光Ｌ１２をカメラ３０６を用いて撮像することにより、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３を検出することができる。

図３に示す例では、低融点の金属蒸着膜を形成する工程が必要になるが、レーザー加工時における散乱光及び漏れ光に対する感応度を上げることができ、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３を容易に検出することができる。そして、検査用ワークＣＷ１におけるスプラッシュダメージの検出結果に基づいて、スプラッシュダメージの発生を抑制可能なレーザー加工の加工条件を得ることができる。これにより、生産対象のワークに対してレーザー加工を行う際に、ワークの表面に形成されたデバイスがスプラッシュダメージの影響を受けないように加工条件を設定することができる。

（暗視野照明系及び明視野照明系の場合の撮像画像）
次に、暗視野照明系及び明視野照明系で撮像した検査用ワークの撮像画像について説明する。図４は、斜照明（暗視野照明系）で検査用ワークを撮像した画像であり、図５は、同軸落射照明（明視野照明系）で検査用ワークを撮像した画像である。

図５に示す例は、検出層ＤＬを有する検査用ワークＣＷ１（図３参照）に対して同軸落射照明を行って得られた画像である。この場合、スプラッシュダメージを含む欠陥（丸で囲んだ領域）が形成された領域を以外の背景領域では、照明光Ｌ１は金属蒸着膜からなる検出層ＤＬによって反射される。一方、スプラッシュダメージを含む欠陥（丸で囲んだ領域）が形成された領域では、照明光Ｌ１０はスプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ３によって拡散されるため、反射光Ｌ１２が照明光Ｌ１０の入射側に戻ることはない。このため、図５では、背景領域が白く発光し、スプラッシュダメージを含む欠陥（丸で囲んだ領域）が暗い領域となっている（明視野照明系）。スプラッシュダメージは微細な欠陥であるため、欠陥の周囲の反射光量が強いと、センサ上において欠陥に対応する画素の周囲の画素からの電荷の漏れ、あるいはレンズ収差等により、背景領域と欠陥との間のコントラストが低下する。このため、明視野照明系の場合、スプラッシュダメージの検出漏れが生じやすい。

一方、図４に示す例では、背景領域が暗く、スプラッシュダメージを含む欠陥（丸で囲んだ領域）が白い領域となっている。欠陥が白く発光していることから、欠陥が形成された箇所は、検査用ワークＣＷの下面側において局所的に凹凸形状となっているということがわかる。暗視野照明を利用すると、凹凸形状により反射光が生じ、欠陥が形成された箇所がアクティブに光る。その結果、漏れ電荷又はレンズ収差の影響を受けず、欠陥が形成された箇所が大きく写ることになる。したがって、暗視野照明系を用いる場合、欠陥を強調する効果が得られ、ロバスト性の改善効果を得ることができる。

（スプラッシュダメージの抽出）
次に、検査用ワークＣＷを撮像して得られる撮像画像からスプラッシュダメージを抽出する手順について具体的に説明する。

図６は、検査用ワークＣＷを撮像して得られる画像（以下、原画像ともいう。）であり、図７は、図６の原画像に対して２値化処理を行った結果を示す画像である。図６の原画像には、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４が含まれている。

斜照明を行った場合、検査用ワークＣＷの下面側を透過した照明光Ｌ１の一部は、吸着ステージ（チャック）１０２のポーラスの表面で反射され、カメラ３０６側に戻ってしまう。このため、図６に示すように、撮像画像の背景領域に輝度のむらが生じる。

図６の原画像に対して、閾値を一定にして２値化処理を行うと、図７に示す画像が得られる。図７に示すように、スプラッシュダメージＳＤ２及びＳＤ３は、背景領域のうち輝度が高い高輝度領域Ｎ１に含まれるため、抽出することができない。

さらに、高輝度領域Ｎ１の周辺部Ｎ２では、画素のグレーレベルのバラツキに起因するノイズが発生する。高輝度領域Ｎ１の周辺部Ｎ２にあるスプラッシュダメージＳＤ４については、このノイズの影響により背景領域から分離することが困難となる。

そこで、撮像画像の局所領域ごとに動的閾値処理を行って、欠陥の抽出を行うことが考えられる。動的閾値処理では、例えば、まず、局所平均化フィルタあるいは局所メディアンフィルタ等を利用して平均値画像（＝閾値画像）を生成する。次に、この平均値画像を閾値として利用することで輝度ムラを考慮した２値化処理（動的閾値処理）を行う。これにより、画素の微小な輝度変動に起因するノイズに対して閾値を調整する。

図８及び図９は、図６の原画像に対して動的閾値処理を行った結果を示す画像である。図８は動的閾値処理により適切な閾値が設定できた例（比較例１）を示しており、図９は動的閾値処理により適切な閾値が設定できなかった例（比較例２）を示している。図８に示すように、適切な閾値が設定できた場合には、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４を背景から抽出することが可能となる。一方、図９に示すように、適切な閾値が設定できなかった場合には、輝度のむらに起因するノイズが欠陥候補として多数抽出されてしまう。これらのノイズは、形状及び大きさ等の特徴の点で、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４と差が小さく、ノイズとスプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４とを分離することは困難である。

図８及び図９に示すように、動的閾値処理は、視認性の変化に対するロバスト性がなく、生産設備における処理結果の安定性が低い。このため、動的閾値処理の結果に応じて、エラーが頻繁に発生し、生産工程が一時的な停止を繰り返す場合がある（いわゆるチョコ停）。また、一般的な空間フィルタを適用しノイズ除去を行った場合、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４も同時に除去される場合がある。

そこで、本実施形態では、視認性の変化に対するロバスト性の向上のために下記の手法を用いる。すなわち、ノイズの原因となる吸着ステージ１０２のポーラスの表面からの反射光がボケているのに対して、抽出対象の欠陥（欠損部Ｐ１及びスプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４を含む。）は高周波数成分の特徴を持っていることを利用して、欠陥の抽出を行う。具体的には、ＦＦＴを利用して、検査用ワークＣＷの撮像画像から高周波成分のみ抽出することで欠陥の抽出を行う。

図１０は、ＦＦＴ処理後の検査用ワークの撮像画像であり、図１１は、スプラッシュダメージの抽出結果を示す画像である。

図６の原画像にＦＦＴを適用すると、原画像の２次元の空間周波数特性マップが得られる。ここで、空間周波数とは、単位長さあたりの明暗の変化の程度を周波数として表したものである。抽出対象の微細な欠陥は単位長さ当たりの明暗の変化の周期が短く、空間周波数が高くなる。これにより、図１０に示すように、抽出対象の欠陥を含む高周波領域のみが抽出され、輝度のむらに起因する背景領域のノイズが除去される。そして、原画像において抽出対象の欠陥のみを強調する効果が得られる。

次に、図１０のＦＦＴ処理後の画像に対して２値化処理を行うことにより、抽出対象の欠陥の位置、形状及び大きさが特定される。この欠陥の位置、形状及び大きさを原画像に重ね合わせることにより図１１に示す画像が得られる。これにより、スプラッシュダメージＳＤ１からＳＤ４のみを抽出することが可能になる。

（加工条件の設定方法）
次に、本実施形態に係る加工条件の設定方法について、図１２から図１５を参照して説明する。図１２は、レーザーダイシングの加工条件の設定方法を示すフローチャートである。

まず、検査用ワークＣＷがレーザーダイシング装置１０（加工部）に搬入され、吸着ステージ１０２に吸着保持される（ステップＳ１０）。そして、観察光学部３００により検査用ワークＣＷに斜照明光Ｌ１が照射され、カメラ３０６により加工前の検査用ワークＣＷが撮像される（ステップＳ１２：撮像工程）。なお、検査用ワークＣＷは、ＢＧテープＢを介して吸着ステージ１０２に吸着保持されるようにしてもよいし、吸着ステージ１０２に直接吸着されるようにしてもよい。

次に、レーザーダイシング装置１０により検査用ワークＣＷが加工されて、検査用ワークＣＷの検査範囲にレーザー加工領域Ｒ１が形成される（ステップＳ１４）。そして、観察光学部３００により検査用ワークＣＷに斜照明光Ｌ１が照射され、カメラ３０６により加工後の検査用ワークＣＷが撮像される（ステップＳ１６：撮像工程）。

次に、制御部１２は、加工前後の検査用ワークＣＷの画像を比較して、レーザー加工により形成されたスプラッシュダメージを含む加工時欠陥を検出する（ステップＳ１８）。ここで、制御部１２及び画像処理部３０８は、本発明の検出部として機能する。そして、制御部１２は、加工時欠陥の検出結果に応じて検出した加工時欠陥の評価を行う（ステップＳ２０）。制御部１２は、加工時欠陥の評価結果に基づいて、加工条件を変更するか否かを判定する。

加工条件の再設定を行う場合には（ステップＳ２２のＹｅｓ）、制御部１２は、加工条件の再設定を行う（ステップＳ２４）。一方、加工条件の再設定を行わない場合には（ステップＳ２２のＮｏ）、制御部１２は、加工時欠陥の評価結果、及び加工前後の検査用ワークＣＷの画像を含む加工時欠陥情報を保存する（ステップＳ２６）。ここで、制御部１２は、本発明の設定部として機能する。ステップＳ２６において保存した加工時欠陥情報は、品質記録として、オペレータが閲覧可能となる。

次に、加工時欠陥の検出工程について説明する。図１３は、加工時欠陥の検出工程を示すフローチャートである。

まず、制御部１２は、ステップＳ１２及びＳ１６においてそれぞれ撮像した加工前後の検査用ワークＣＷの画像にＦＦＴを掛けて高周波成分を抽出し、さらに２値化処理を行う（ステップＳ１８０：画像処理工程）。そして、制御部１２は、ステップＳ１８０において画像処理された加工前の検査用ワークＣＷの画像から欠損部（Ｐ１）を検出する（ステップＳ１８２）。次に、制御部１２は、ステップＳ１８０において画像処理された加工後の検査用ワークＣＷの画像から欠陥候補（ＢＤ、Ｒ２及びＰ１並びにＳＤ１からＳＤ３）及び加工ラインＣＬ１を検出する（ステップＳ１８４）。そして、制御部１２は、加工後の検査用ワークＣＷの画像から欠陥候補から、欠損部（Ｐ１）と、加工ラインＣＬ１に沿う直下ダメージＢＤ及びレーザー加工領域Ｒ１の影Ｒ２とを除外し、加工時欠陥ＳＤ１からＳＤ３を特定する（ステップＳ１８６）。

なお、本実施形態では、レーザー加工の前後の検査用ワークＣＷの検査範囲の画像を比較して加工時欠陥を特定するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、検査用ワークＣＷにおける欠損部の位置及びサイズの情報を含むマップデータを事前に取得して制御部１２（マップデータ取得部）に記憶しておくようにしてもよい。そして、加工後の検査用ワークＣＷの画像からマップデータの欠損部を除外することにより、加工時欠陥を特定するようにしてもよい。この場合、レーザー加工前の検査用ワークＣＷの撮像（ステップＳ１２）及び欠損部の検出（ステップＳ１８２）は省略される。

ここで、マップデータは、１枚の検査用ワークＣＷ（例えば、シリコンウェハ）を上記と同様の方法で撮像して欠損部を検出することにより作成してもよい。そして、このマップデータは、例えば、マップデータの作成に用いた検査用ワークＣＷと同じシリコンインゴットから切り出されたシリコンウェハの検査に共通に使用するようにしてもよい。

また、上記の実施形態では、レーザー加工の前後の画像又はマップデータを用いて、欠損部と加工時欠陥とを区別するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、レーザー加工の後の画像から検出した欠陥候補の形状、サイズ又は位置等の特徴から、欠損部と加工時欠陥とを区別してもよい。すなわち、少なくともレーザー加工の後の画像だけから加工時欠陥を検出してもよい。

次に、加工時欠陥の評価工程について説明する。図１４は、加工時欠陥の評価工程を示すフローチャートである。

まず、制御部１２は、加工時欠陥の評価値を算出する（ステップＳ２００）。加工時欠陥の評価値は、加工時欠陥の個数、サイズ及び加工ラインＣＬ１からの距離である。加工時欠陥の個数は、例えば、加工ラインＣＬ１によって囲まれた領域（チップ１つ分の領域）における単位面積当たりの加工時欠陥の個数を求めてもよい。また、加工時欠陥の評価値は、例えば、検査用ワークＣＷにおける平均値で規格化した数値として算出してもよい。

次に、制御部１２は、加工時欠陥の評価値をエラーリミット値と比較する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２からＳ２０４では、各種の加工時欠陥の評価値の代表値（例えば、最大値、平均値、中央値等）と、エラーリミット値とを比較して、加工条件の再設定を行うか否かを判定する。

そして、加工時欠陥の評価値のいずれかがエラーリミット値以上の場合には（ステップＳ２０４のＹｅｓ）、制御部１２は、加工条件の再設定を行う旨の指示を出力する（ステップＳ２０６）。一方、加工時欠陥の評価値のいずれかがエラーリミット値未満の場合には（ステップＳ２０４のＮｏ）、制御部１２は、加工条件の再設定を行わない旨の指示を出力する（ステップＳ２０８）。

次に、加工条件の設定工程について説明する。図１５は、加工条件の設定工程を示すフローチャートである。

まず、制御部１２は、エラーリミット値以上の加工時欠陥の評価値の種類を特定する（ステップＳ２４０）。次に、制御部１２は、エラーリミット値以上の評価値の種類に応じて加工条件を変更する候補をモニタ３１０に表示する（ステップＳ２４２）。

次に、制御部１２は、オペレータから加工条件の候補の選択の指示入力を受け付けて（ステップＳ２４４）、加工条件の再設定を行う（ステップＳ２４６）。なお、加工条件の再設定は、オペレータが任意に設定可能としてもよい。

ここで、加工条件は、例えば、レーザー光線の波長、スポット径、出力、繰り返し周波数、パルス幅、コンデンスレンズ２０８の開口数（ＮＡ）、集光点の位置、偏光特性、加工送り速度等を含んでいる。レーザー光のスポット径及び集光点の位置は、例えば、コンデンスレンズ２０８をＺ方向に移動させることにより調整可能である。また、コンデンスレンズ２０８の開口数は、例えば、絞りにより調整可能である。また、偏光特性は、例えば、波長板を用いることにより調整可能である。上記に例示した加工条件を調整することにより、加工時欠陥の個数、サイズ及び加工ラインＣＬ１からの加工時欠陥の距離等の加工時欠陥の評価値がエラーリミット値未満になるように調整される。

そして、本実施形態に係るワーク加工方法では、上記の工程により再設定された加工条件に基づいて、加工対象のワークＷに対してレーザー加工が行われ、ワークＷの研削及び割断が行われる。これにより、ワークＷが個別のチップに分割される。

本実施形態によれば、暗視野照明系を用いて撮像した検査用ワークＣＷの画像から高周波成分を抽出することにより、レーザー光の散乱等により発生する加工時欠陥を、低コストで精度よく検出することが可能になる。さらに、本実施形態によれば、加工時欠陥の検出結果に応じて、レーザー加工がデバイスの品質に与える影響を正確に評価し、レーザー加工の加工条件を適切に設定することが可能になる。

さらに、本実施形態では、制御部１２は、加工ラインＣＬ１（レーザー加工領域）に沿う直下ダメージＢＤ及びレーザー加工領域Ｒ１の影Ｒ２の位置の検出結果に基づいて、レーザー加工領域が目標位置に形成されているか否かを判定するようにしてもよい。そして、制御部１２は、レーザー加工領域が目標位置に形成されていないと判定した場合に、レーザー加工の位置の補正量を算出して、レーザー加工の条件を再設定するようにしてもよい。

１０…レーザーダイシング装置、１２…制御部、１００…ワーク移動部、１０２…吸着ステージ、１０４…ＸＹＺθテーブル、１０６…本体ベース、２００…レーザー光学部、２０２…レーザー発振器、２０４…コリメートレンズ、２０６…ハーフミラー、２０８…コンデンスレンズ（集光レンズ）、２１０…駆動手段、３００…観察光学部、３０２…観察用光源、３０４…コンデンスレンズ、３０６…カメラ、３０８…画像処理部、３１０…モニタ、４００…光学系ユニット（レーザーエンジン）

Claims (5)

1. ワークに対するレーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像を、前記ワークに対して斜照明を行いながら撮像装置を用いて撮像する撮像工程と、
   前記レーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う画像処理工程と、
   前記画像処理工程において画像処理された前記レーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像から前記レーザー加工において生じた散乱光又は漏れ光により形成された加工時欠陥を検出する検出工程と、
   前記加工時欠陥の検出結果に応じて加工条件を設定する設定工程と、
   を備えるワーク検査方法。
2. 前記ワークは、ワーク層のみからなる、請求項１記載のワーク検査方法。
3. 前記レーザー加工の前の前記ワークの検査範囲の画像を、前記ワークに対して斜照明を行いながら前記撮像装置を用いて撮像する工程と、
   前記レーザー加工の前の前記ワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う工程とを備え、
   前記検出工程は、
   前記レーザー加工の前の前記ワークの検査範囲の画像から前記ワークの検査範囲の欠損部を検出する工程と、
   前記レーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像から検出した欠陥から欠陥候補を検出する工程と、
   前記欠陥候補から、前記欠損部と、前記レーザー加工により前記ワーク内に形成されたレーザー加工領域及び該レーザー加工領域の影を除外して、前記加工時欠陥を特定する工程と、
   を備える請求項１又は２に記載のワーク検査方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のワーク検査方法により設定された加工条件に基づいて、加工対象のワークのレーザー加工を行う、ワーク加工方法。
5. ワークに対するレーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像を、前記ワークに対して斜照明を行いながら撮像する撮像装置と、
   前記レーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像に高速フーリエ変換を掛け、２値化処理を行う画像処理部と、
   前記画像処理部によって画像処理された前記レーザー加工の後の前記ワークの検査範囲の画像から前記レーザー加工において生じた散乱光又は漏れ光により形成された加工時欠陥を検出する検出部と、
   前記加工時欠陥の検出結果に応じて加工条件を設定する設定部と、
   を備えるワーク検査装置。

Images