JP2023023328A - 検査装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】使用する集光レンズの大径化を回避して、安価な装置構成により、ウエーハに形成された改質層の有無を検出することができる検査装置を提供する。【解決手段】被検査物Ｗを支持するテーブル３５と、テーブル３５に支持された被検査物Ｗに光を照射する光照射手段６と、被検査物Ｗから反射した反射光を受光する受光手段７と、を含み、受光手段７は、カメラ７１と、被検査物Ｗとカメラ７１との間に配設される拡散板７２と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、被検査物を検査する検査装置に関する。
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハは、ウエーハに対して透過性を有する波長のレーザー光線の集光点をウエーハの裏面から分割予定ラインに対応する内部に位置付けて照射し、分割予定ラインに沿って改質層が形成され、その後、例えば、ウエーハの裏面が研削されて薄化すると共に外力を付与して個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される（例えば特許文献１、２を参照）。
ところで、上記の改質層が分割予定ラインの内部に適正に形成されていないと、ウエーハを個々のデバイスチップに分割することができず、ウエーハを損傷させる問題があることから、改質層に起因してウエーハの裏面側に凹凸が生じる現象を利用して、ウエーハの裏面に光を照射して反射させて投影し、いわゆる魔鏡の原理によって改質層の有無を検出する方法及びこれに好適な検査装置が、本出願人によって提案されている（特許文献３を参照）。
特許第３４０８８０５号公報 特許第４３５８７６２号公報 特開２０１７－２２０４８０号公報
しかし、上記した特許文献３に記載の技術によって改質層の有無を検出する方法では、ウエーハの大径化に伴って、ウエーハから反射した光を結像レンズに集光する集光レンズを大径化する必要があり、コストが高くなるという問題がある。さらに、投影される改質層のコントラストが鮮明でないことから、ウエーハに形成されるデバイスが小さくなって分割予定ラインに形成される改質層が微細になるに従い、改質層の有無を的確に判定することが困難であるという問題も生じる。
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、使用する集光レンズの大径化を回避して、安価な装置構成により、ウエーハに形成された改質層の有無を検出することができる検査装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被検査物を検査する検査装置であって、被検査物を支持するテーブルと、該テーブルに支持された被検査物に光を照射する光照射手段と、被検査物から反射した反射光を受光する受光手段と、を含み、該受光手段は、カメラと、該被検査物と該カメラとの間に配設される拡散板と、を備えている検査装置が提供される。
該光照射手段は、白色光源と、該白色光源が発した白色光を分光する回折格子と、該回折格子によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段と、を含み構成され、被検査物に選別した特定の波長の光を照射することが好ましい。また、該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光をピンホールマスクによって選別することができる。
該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラーと、該第一の集光ミラーと同じ焦点距離を有し焦点を対称の中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラーと、該第二の集光ミラーの焦点に位置付けられた光路を変換する光路変換ミラーと、該光路変換ミラーで光路が変換された複数の波長の光を選別する該ピンホールマスクと、を含み構成されることが好ましい。さらに、該光路変換ミラーと該ピンホールマスクとの間に、第三の集光ミラーを備え、該第三の集光ミラーの焦点が、該ピンホールマスクに位置付けられるようにすることが好ましい。また、該白色光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、ＬＥＤ光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかから選択することができる。
本発明の検査装置は、被検査物を検査する検査装置であって、被検査物を支持するテーブルと、該テーブルに支持された被検査物に光を照射する光照射手段と、被検査物から反射した反射光を受光する受光手段と、を含み、該受光手段は、カメラと、該被検査物と該カメラとの間に配設される拡散板と、を備えていることから、該反射光を拡散板において適度に拡散することで、被加工物の内部に形成された改質層に起因し表面に形成される微小な凹凸をカメラによって捉えることができ、集光レンズの大径化を回避して安価に検査装置を構成することができる。また、白色光を回折格子で分光し、特定の波長の光を被検査物に照射することで、被検査物に適合する波長の光によってコントラストを明確にして改質層等を確実に検出することができる。
検査装置の全体斜視図である。 図１に示す検査装置の光照射手段及び受光手段の構成を示す概念図である。 図１に示す検査装置の光照射手段の第一の実施形態の光学系を示すブロック図である。 図１に示す検査装置の光照射手段の第二の実施形態の光学系を示すブロック図である。 図１に示す検査装置の光照射手段の第三の実施形態の光学系を示すブロック図である。
以下、本発明に基づいて構成される検査装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１には、本実施形態の検査装置１の全体斜視図が示されている。検査装置１は、被検査物を支持するテーブル３５と、該テーブル３５に支持された被検査物に光を照射する光照射手段６と、被検査物から反射した反射光を受光する受光手段７と、を少なくとも含み構成される。
本実施形態の検査装置１のテーブル３５は、保持手段３の一部を構成する。検査装置１は、基台２を備え、保持手段３は、基台２上にＸ軸方向に沿って平行に配設された一対の案内レール２ａ、２ａ上を移動自在に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において案内レール３６、３６に沿って移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。該保持手段３におけるテーブル３５は、カバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びる円形状の部材であって図示しない回転駆動手段により回転可能に構成されている。テーブル３５は、通気性を有する多孔質材料から形成されＸ軸方向及びＹ軸方向で規定される保持面３５ａを備えている。保持面３５ａは、支柱３３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されている。なお、Ｘ軸方向は図１に矢印Ｘで示す方向であり、Ｙ軸方向は矢印Ｙで示す方向であってＸ軸方向に直交する方向である。Ｘ軸方向及びＹ軸方向で規定される平面は実質上水平である。
基台２上の保持手段３の奥側には、基台２の上面から上方に延びる垂直壁部５ａと、実質上水平に延びる水平壁部５ｂとを備える枠体５が立設されている。水平壁部５ｂには、光照射手段６及び受光手段７の光学系が収容されている。枠体５の水平壁部５ｂの先端下面には光照射手段６の光照射部６ａと、受光手段７の受光部７ａとがＸ軸方向に並んで配設されている。図２に示すように、該光照射部６ａと該受光部７ａとは、Ｘ軸方向に傾斜して対向するように配設されている。なお、図２では、説明の都合上、受光手段７の内部を透過して示している。光照射部６ａから照射される光Ｌは、所定の高さに位置付けられた被検査物、例えば、予め、分割予定ラインに沿って内部に改質層が形成されたウエーハＷの裏面の垂直軸Ｐに対する入射角度がθ１となるように照射され、受光部７ａは、光Ｌが該ウエーハＷに照射され反射する反射角度θ２（＝θ１）の反射光を受光するように配設されている。受光手段７は、図に示すように、被検査物のウエーハＷ上で反射した反射光を受光するカメラ７１と、テーブル３５上の被加工物（ウエーハＷ）とカメラ７１との間に配設される拡散板７２とを備えている。拡散板７２は、例えば、曇りガラス、又は曇りシート等が採用される。曇りガラスとしては、例えば、サンドブラスト等によりガラスの表面に微細な凹凸を形成し光を拡散させる磨りガラスが好ましく、曇りシートとしては、表面に該磨りガラスに準じた加工が施された樹脂製のシートであることが好ましい。
上記したテーブル３５は、移動手段４によって移動される。移動手段４は、保持手段３のテーブル３５と光照射手段６及び受光手段７とを相対的にＸ軸方向に移動させるＸ軸移動手段４２と、保持手段３のテーブル３５と光照射手段６及び受光手段７とを相対的にＹ軸方向に移動させるＹ軸移動手段４４と、を備えている。
Ｘ軸移動手段４２は、基台２上に配設されるモータ４２ａと、モータ４２ａに連結されＸ軸方向に延びるボールねじ４２ｂと、を有する。ボールねじ４２ｂのナット部（図示は省略する）は、Ｘ軸方向可動板３１の下面に固定されている。そしてＸ軸移動手段４２は、ボールねじ４２ｂによりモータ４２ａの回転運動を直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上の案内レール２ａ、２ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に進退させる。
Ｙ軸移動手段４４は、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に延びるボールねじ４４ｂと、ボールねじ４４ｂの片端部に連結されたモータ４４ａとを有する。ボールねじ４４ｂのナット部は、Ｙ軸方向可動板３２の下面に形成されている（図示は省略している）。そしてＹ軸移動手段４４は、ボールねじ４４ｂによりモータ４４ａの回転運動を直線運動に変換してＹ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上の案内レール３６、３６に沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に進退させる。
検査装置１のＸ軸移動手段４２、Ｙ軸移動手段４４等を含む各作動部、及び上記のカメラ７１は、検査装置１の制御手段１０に接続されている。また、該制御手段１０には、表示手段８が接続されている。カメラ７１によって撮像された画像は、制御手段１０を介して表示手段８に送られて表示される。
ところで、本発明に好適な光照射手段６は、種々の形態を採用することが可能であり、図３を参照しながら、第一の実施形態として採用される光照射手段６Ａについて説明する。
光照射手段６Ａは、白色光源６１と、ステップモータ６２と、該ステップモータにより駆動される回折格子６３と、ピンホールＨを備えたピンホールマスク６４と、ピンホールマスク６４のピンホールＨを通過した光を反射し光路を変更する反射ミラー６５とを備え、反射ミラー６５によって反射された光は、光照射部６ａから照射される。白色光源６１は、可視光と称される波長（例えば４００ｎｍ～８００ｎｍ）の光が略均等に混じった光Ｌ０を照射する光源であり、例えば、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、ＬＥＤ光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかであることが好ましい。該白色光源６１から照射される白色光Ｌ０は、平行光に調整されて照射される。
回折格子６３は、照射された白色光Ｌ０を回折して波長毎に角度を付けて分光する。より具体的には、図３に示すように、白色光源６１から照射された白色光Ｌ０は、回折格子６３によって、短波長の青色光Ｌｂ、青色光Ｌｂよりも長い波長の緑色光Ｌｇ、緑色光Ｌｇよりもさらに長い波長の赤色光Ｌｒに分光して照射する。なお、図３では、説明の都合上、白色光Ｌ０を、青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒの３つの光に分光するように示しているが、白色光Ｌ０には、上記したように、可視光線に含まれる全ての波長の光が均等に混じっており、実際には、さらに細かく複数の色（紫、水色、黄色、橙色等）に分光される。
上記のステップモータ６２は、回折格子６３を回動させる回動手段として機能し、ステップモータ６２を作動させることにより、回折格子６３の角度を、図中Ｒ１で示す方向で調整することができ、回折格子６３によって分光される青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒの光路が矢印Ｒ２で示す方向に変更され、特定の波長の光（図３では青色光Ｌｂ）のみを、選択的にピンホールマスク６４のピンホールＨを通過させることができる。すなわち、この第一の実施形態においては、ステップモータ６２と、ピンホールマスク６４とが、回折格子６３によって分光された複数の波長の光（青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒ）から特定の波長の光を選別する光選別手段として機能する。なお、図３では、青色光Ｌｂが、選択的にピンホールマスク６４のピンホールＨを通過させられ、光照射部６ａから照射されているが、上記の制御手段１０からの指示信号に基づいて、ステップモータ６２を作動することで、回折格子６３を回動させて、光照射部６ａから、種々の波長の光を選択して照射することができる。
上記した第一の実施形態によって実現される光照射手段６Ａを、図１に示す検査装置１の光照射手段６として採用した場合の作用効果について説明する。テーブル３５に被検査物であるウエーハＷを吸引保持し、移動手段４を作動して、光照射手段６及び受光手段７の直下に移動させる。次いで、図３に示す光照射手段６Ａを作動して、白色光源６１から白色光Ｌ０を照射する。白色光Ｌ０は、回折格子６３によって回折され分光されて、光選別手段として機能するステップモータ６２及びピンホールマスク６４によって特定波長の光が選別されて、ウエーハＷの裏面に照射される。光照射手段６Ａから照射された光がウエーハＷの裏面で反射し、該反射光を、受光手段７のカメラ７１によって撮像する。ここで、上記したように、ウエーハＷと、カメラ７１との間には、拡散板７２が配設されている。ウエーハＷの表面で反射した光は、該拡散板７２において適度に拡散することで、ウエーハＷの内部に形成された改質層に起因し表面に形成される微小な凹凸をカメラ７１によって捉えることができる。さらに、上記のステップモータ６２を作動して、ピンホールマスク６４によって選別される光の波長を変化させて、光照射手段６Ａの光照射部６ａから照射される光の波長を調整することで、被検査物であるウエーハＷの状態、例えば、ウエーハＷの材質、改質層に起因する凹凸の形状、及び凹凸の寸法に応じた適切な波長の光を選択することが可能であり、カメラ７１によって撮像される画像のコントラストをより明確化し、ウエーハＷの内部に形成された改質層の有無等をより確実に検査することができる。
本発明の光照射手段６は、上記の第一の実施形態に限定されない。図４に基づいて、光照射手段６の第二の実施形態として採用可能な、光照射手段６Ｂについて説明する。
光照射手段６Ｂは、図３に基づき説明した光照射手段６Ａと同様の白色光源６１、回折格子６３、及び複数の波長の光（青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒ等）を、ピンホールＨによって選別するピンホールマスク６４を備え、さらに、これに加えて、回折格子６３によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラー６６と、第一の集光ミラー６６と同じ焦点距離を有し図中点Ｃで示す焦点を中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラー６７と、第二の集光ミラー６７の焦点に位置付けられた光路を変換する光路変換ミラー６５と、光路変換ミラー６５の反射角度を調整するステップモータ６２と、を備えている。なお、この光照射手段６Ｂの回折格子６３は固定されている。この第二の実施形態として示す光照射手段６Ｂによれば、回折格子６３によって回折され分光された複数の波長の光（青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒ）は、第一の集光ミラー６６の集光面６６ａによって集光されて、第二の集光ミラー６７に導かれ、さらに、第二の集光ミラーの集光面６７ａによって集光された光が、上記のピンホールマスク６４に導かれる。この第二の実施形態における光選別手段は、第一の集光ミラー６６と、第二の集光ミラー６７と、光路変換ミラー６５と、ステップモータ６２と、ピンホールマスク６４とを含み構成される。
図１に示す検査装置１の光照射手段６として、図４に示す上記の光照射手段６Ｂを使用し、ステップモータ６２を作動して矢印Ｒ３で示す方向に光路変換ミラー６５の角度を調整することにより、該光路変換ミラー６５によって反射される光の角度が矢印Ｒ４で示す方向に調整され、上記の第一の実施形態と同様に、ピンホールマスク６４によって選別される光の波長を変化させて、光照射手段６Ｂの光照射部６ａから照射される光の波長を調整することができ、被検査物であるウエーハＷの状態、例えば、ウエーハＷの材質、改質層に起因する凹凸の形状、及び凹凸の寸法に応じた適切な波長の光を選択して照射することが可能であり、拡散板７２の作用により、カメラ７１によって撮像される画像のコントラストをより明確化し、ウエーハＷの内部に形成された改質層の有無等をより確実に検査することができる。
さらに、本発明の光照射手段６は、上記の第一、第二の実施形態に限定されない。図５に基づいて、光照射手段６の第三の実施形態として採用可能な、光照射手段６Ｃについて説明する。
図５から理解されるように、光照射手段６Ｃは、図４に基づき説明した光照射手段６Ｂに配設された構成を備えているのに加え、光路変換ミラー６５とピンホールマスク６４との間に、第三の集光ミラー６８を備え、第三の集光ミラー６８の集光面６８ａによって集光される光の焦点が、ピンホールマスク６４のピンホールＨに位置付けられるように設定され、さらに、ピンホールマスク６４のピンホールＨを通過して光を反射する反射ミラー６９を備えている。なお、該反射ミラー６９は必須の構成ではなく、ピンホールマスク６４のピンホールＨを通過した光を、そのまま光照射部６ａから照射してもよい。
この第三の実施形態として示す光照射手段６Ｃにおいても、光路変換ミラー６５に対して、ステップモータ６２が配設され、制御手段１０の指示信号に基づいて、ステップモータ６２を作動して矢印Ｒ５で示す方向に光路変換ミラー６５の角度を調整することにより、該光路変換ミラー６５によって反射される光の角度が矢印Ｒ６で示す方向に調整される。この第三の実施形態における光選別手段は、上記の第一の集光ミラー６６と、第二の集光ミラー６７と、光路変換ミラー６５と、ステップモータ６２と、ピンホールマスク６４に加え、第三の集光ミラー６８が含まれる。
上記の光照射手段６Ｃにおいては、第三の集光ミラー６８によって、ピンホールマスク６４のピンホールＨに導かれる光（青色光Ｌｂ、緑色光Ｌｇ、赤色光Ｌｒ等）が集光されるため、上記の第一、第二の実施形態を構成する光照射手段６Ａ，光照射手段６Ｂと比して、ピンホールマスク６４のピンホールＨを通過する光の波長をより限定して選別することが可能になり、カメラ７１によって撮像される画像のコントラストをさらに明確化し、ウエーハＷの内部に形成された改質層の有無等を、より確実に検査することができる
１：検査装置
２：基台
２ａ：案内レール
３：保持手段
３５：テーブル
３１：Ｘ軸方向可動板
３２：Ｙ軸方向可動板
３４：カバー板
３５：テーブル
３５ａ：保持面
４：移動手段
４２：Ｘ軸移動手段
４４：Ｙ軸移動手段
５：枠体
５ａ：垂直壁部
５ｂ：水平壁部
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ：光照射手段
６ａ：光照射部
６１：白色光源
６２：ステップモータ
６３：回折格子
６４：ピンホールマスク
６５：反射ミラー
６６：第一の集光ミラー
６６ａ：集光面
６７：第二の集光ミラー
６７ａ：集光面
６８：第三の集光ミラー
６８ａ：集光面
６９：反射ミラー
７：受光手段
７１：カメラ
７２：拡散板
８：表示手段
１０：制御手段

Claims (6)

  1. 被検査物を検査する検査装置であって、
    被検査物を支持するテーブルと、該テーブルに支持された被検査物に光を照射する光照射手段と、被検査物から反射した反射光を受光する受光手段と、を含み、
    該受光手段は、カメラと、該被検査物と該カメラとの間に配設される拡散板と、を備えている検査装置。
  2. 該光照射手段は、白色光源と、該白色光源が発した白色光を分光する回折格子と、該回折格子によって分光された複数の波長の光から特定の波長の光を選別する光選別手段と、を含み構成され、被検査物に選別した特定の波長の光を照射する請求項１に記載の検査装置。
  3. 該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光をピンホールマスクによって選別する請求項２に記載の検査装置。
  4. 該光選別手段は、該回折格子によって分光された複数の波長の光を反射する第一の集光ミラーと、該第一の集光ミラーと同じ焦点距離を有し焦点を対称の中心として点対称の位置に配設される第二の集光ミラーと、該第二の集光ミラーの焦点に位置付けられた光路を変換する光路変換ミラーと、該光路変換ミラーで光路が変換された複数の波長の光を選別する該ピンホールマスクと、を含み構成される請求項３に記載の検査装置。
  5. 該光路変換ミラーと該ピンホールマスクとの間に、第三の集光ミラーを備え、該第三の集光ミラーの焦点が、該ピンホールマスクに位置付けられる請求項４に記載の検査装置。
  6. 該白色光源は、ＳＬＤ光源、ＡＳＥ光源、ＬＥＤ光源、スーパーコンティニウム光源、ハロゲン光源、キセノン光源、水銀光源、メタルハライド光源のいずれかである請求項２から５のいずれかに記載の検査装置。
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