JP7391583B2 - 検査装置及び検査方法 - Google Patents
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Description
[レーザ加工装置の構成]
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。
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。
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。
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。
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。
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。
L=e=T-ZH1×DZ・・・(1)
L=T-(D+SW)・・・(2)
L=(D+SW-H)/2・・・(3)
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。
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。
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。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
Claims (12)
- 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、鉛直方向に焦点を移動させながら連続的に前記光が検出されて複数の画像が取得されるように前記撮像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、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、少なくとも、前記第一表面と、前記改質領域から前記第一表面側に延びる亀裂である下亀裂の虚像領域との間が撮像区間となるように、前記撮像部を制御する、検査装置。 - 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1記載の検査装置。
- 前記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る入力部と、
前記判定結果に基づく検査の合否を出力する出力部と、を更に備え、
前記制御部は、前記検査条件に応じて設定される前記亀裂長さの目標値である亀裂長さ目標値と、推定した前記亀裂の長さとを比較し、前記照射条件の調整が必要であると決定した場合に、前記検査が不合格であると決定する請求項2記載の検査装置。 - 前記出力部は、前記検査が不合格である場合において、前記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を出力し、
前記入力部は、前記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、
前記制御部は、前記ユーザ要求において前記ユーザが前記照射条件の調整を行うことを要求している場合に、前記照射条件の調整に係る情報を導出する、請求項3記載の検査装置。 - 前記出力部は、前記制御部によって導出された前記調整に係る情報を出力する、請求項4記載の検査装置。
- 前記制御部は、導出した前記調整に係る情報に基づき、前記照射条件を調整する、請求項1~4のいずれか一項記載の検査装置。
- 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、請求項1~6のいずれか一項記載の検査装置。 - 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、請求項1~7のいずれか一項記載の検査装置。 - 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基づいて、前記亀裂到達状態であるか否かを判定する、請求項1~8のいずれか一項記載の検査装置。
- 前記制御部は、
予め前記亀裂到達状態になると推定されている所定の第1形成深さに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、該改質領域から伸びる亀裂が前記亀裂到達状態でないと判定した場合、前記亀裂の長さが長くなるように前記照射条件の調整に係る情報を導出する、請求項1~9のいずれか一項記載の検査装置。 - 前記制御部は、前記照射条件の調整を行っていない状態において、前記第1形成深さで前記改質領域が形成されて前記亀裂到達状態となっていると判定した場合において、前記亀裂到達状態とならないと推定される所定の第2形成深さで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、前記亀裂到達状態であると判定した場合、前記亀裂の長さが短くなるように前記照射条件の調整に係る情報を導出する、請求項10記載の検査装置。
- 第一表面及び第二表面を有する半導体基板を備えるウエハを用意し、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、鉛直方向に焦点を移動させながら連続的に前記半導体基板を伝搬した前記光を検出して複数の画像を取得する第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、
前記第3工程における判定結果に基づいて前記レーザ光の照射条件の調整に係る情報を導出する第4工程と、を備え、
前記第2工程では、少なくとも、前記第一表面と、前記改質領域から前記第一表面側に延びる亀裂である下亀裂の虚像領域との間を撮像区間とする、検査方法。
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