KR20230175348A - 레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치 - Google Patents

레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치 Download PDF

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Abstract

레이저 가공 방법은, 표면 및 이면을 가지는 반도체 기판과, 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼를 준비하고, 복수의 라인 각각을 따라 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인 각각을 따라 반도체 기판의 내부에 개질(改質) 영역을 형성하는 제1 공정과, 개질 영역과 이면과의 사이의 검사 영역에서, 개질 영역으로부터 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 검사하는 제2 공정을 구비하며, 제2 공정에서는, 검사 영역 내에 이면측으로부터 초점을 맞추어, 검사 영역 내에서 초점을 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상대적으로 이동시키면서, 표면측으로부터 이면측으로 반도체 기판을 전반하는 광을 검출하는 것에 의해, 두께 방향에서의 각 개소에서의 화상 데이터를 취득하고, 화상 데이터에 근거하여, 검사 영역에 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사한다.

Description

레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치{LASER PROCESSING METHOD, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND EXAMINATION DEVICE}
본 개시는, 레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 기판과, 반도체 기판의 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라 절단하기 위해서, 반도체 기판의 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인 각각을 따라 반도체 기판의 내부에 복수열의 개질(改質) 영역을 형성하는 레이저 가공 장치가 알려져 있다. 특허 문헌 1에 기재된 레이저 가공 장치는, 적외선 카메라를 구비하고 있으며, 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역, 기능 소자층에 형성된 가공 데미지 등을 반도체 기판의 이면측으로부터 관찰하는 것이 가능하게 되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2017－64746호 공보
상술한 바와 같은 레이저 가공 장치에서는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 형성되는 조건으로, 반도체 기판의 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광이 조사되는 경우가 있다. 그러한 경우에, 예를 들면 레이저 가공 장치의 문제점 등에 기인하여, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있지 않으면, 이후의 공정에서, 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라 확실히 절단할 수 없을 우려가 있다. 특히, 개질 영역의 형성 후에 반도체 기판의 이면을 연삭하는 경우에는, 연삭 공정 전에, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있는지 여부를 확인할 수 없으면, 연삭 공정 후에, 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라 확실히 절단할 수 없어, 연삭 공정이 쓸모없게 될 우려가 있다.
복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있는지 여부에 대해서는, 개질 영역을 관찰한 것만으로는, 확인하는 것이 곤란하다. 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열을 관찰하는 것도 고려되지만, 균열의 폭이 적외선의 파장보다도 작은 것이 통상이기 때문에, 간단히 적외선 카메라를 이용한 것만으로는, 균열을 관찰하는 것은 곤란하다.
본 개시는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있는지 여부를 확인할 수 있는 레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 표면(表面) 및 이면(裏面)을 가지는 반도체 기판과, 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼를 준비하고, 복수의 라인 각각을 따라 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인 각각을 따라 반도체 기판의 내부에 복수열의 개질(改質) 영역을 형성하는 제1 공정과, 복수열의 개질 영역 중 이면에 가장 가까운 개질 영역과 이면과의 사이의 검사 영역에서, 이면에 가장 가까운 개질 영역으로부터 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 검사하는 제2 공정을 구비하며, 제1 공정에서는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 형성되는 조건으로, 복수의 라인 각각을 따라 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사하고, 제2 공정에서는, 검사 영역 내에 이면측으로부터 초점을 맞추어, 표면측으로부터 이면측으로 반도체 기판을 전반(傳搬)하는 광을 검출하는 것에 의해, 선단 위치를 검사한다.
이 레이저 가공 방법에서는, 반도체 기판의 이면에 가장 가까운 개질 영역과 해당 이면과의 사이의 검사 영역 내에 반도체 기판의 이면측으로부터 초점을 맞추어, 표면측으로부터 이면측으로 반도체 기판을 전반하는 광을 검출한다. 이와 같이 광을 검출하는 것에 의해, 검사 영역에서, 이면에 가장 가까운 개질 영역으로부터 반도체 기판의 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 확인할 수 있다. 그리고, 반도체 기판의 이면에 가장 가까운 개질 영역과 해당 이면과의 사이의 기준 위치에 대해서 반도체 기판의 표면측에 균열의 선단 위치가 위치하는 경우에는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있지 않다고 상정된다. 따라서, 이 레이저 가공 방법에 의하면, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 제1 공정에서는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르는 조건으로, 복수의 라인 각각을 따라 이면측으로부터 웨이퍼에 레이저광을 조사해도 괜찮다. 이것에 의하면, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면에 이르고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법은, 제2 공정에서의 검사 결과에 근거하여, 제1 공정에서의 가공 결과를 평가하는 제3 공정을 더 구비하며, 제3 공정에서는, 이면에 가장 가까운 개질 영역과 이면과의 사이의 기준 위치에 대해서 이면측에 선단 위치가 위치하는 경우에, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르고 있다고 평가하고, 기준 위치에 대해서 표면측에 선단 위치가 위치하는 경우에, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르고 있지 않다고 평가해도 괜찮다. 이것에 의하면, 평가 결과에 근거하여, 이후의 공정의 실시 형태를 결정할 수 있다.
본 개시의 일측면의 레이저 가공 방법에서는, 검사 영역은, 기준 위치로부터 이면측으로 연장되고 또한 이면에 이르고 있지 않은 영역이며, 제3 공정에서는, 검사 영역에 선단 위치가 위치하는 경우에, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르고 있다고 평가하고, 검사 영역에 선단 위치가 위치하지 않은 경우에, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르고 있지 않다고 평가해도 괜찮다. 균열의 선단 위치는, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면에 이르고 있지 않은 경우보다도, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면에 이르고 있는 경우의 쪽이, 안정된다. 따라서, 기준 위치로부터 반도체 기판의 이면측으로 연장되고 또한 해당 이면에 이르고 있지 않은 영역을 검사 영역으로 하는 것에 의해서, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열의 검사를 효율 좋게 실시할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 레이저 가공 방법에서는, 복수열의 개질 영역은, 2열의 개질 영역이라도 좋다. 이것에 의하면, 복수열의 개질 영역의 형성, 및 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열의 검사를 효율 좋게 실시할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 반도체 디바이스 제조 방법은, 상술한 레이저 가공 방법이 구비하는 제1 공정, 제2 공정 및 제3 공정과, 제3 공정에서, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 표면에 이르고 있다고 평가된 경우에, 이면을 연삭하는 것에 의해, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열을 이면에 노출시키고, 복수의 라인 각각을 따라 웨이퍼를 복수의 반도체 디바이스로 절단하는 제4 공정을 구비한다.
이 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면에 이르고 있지 않다고 평가된 경우에, 반도체 기판의 이면의 연삭이 실시되지 않기 때문에, 연삭 공정 후에, 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라 확실히 절단할 수 없다고 하는 사태가 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 반도체 디바이스 제조 방법에서는, 제4 공정에서는, 적어도 기준 위치까지 이면을 연삭해도 괜찮다. 이것에 의하면, 웨이퍼를 복수의 라인 각각을 따라 확실히 절단할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 검사 장치는, 표면 및 이면을 가지는 반도체 기판과, 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼로서, 복수의 라인 각각을 따라 반도체 기판의 내부에 복수열의 개질 영역이 형성된 웨이퍼를 지지하는 스테이지와, 반도체 기판에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력하는 광원과, 광원으로부터 출력되어 반도체 기판을 전반한 광을 통과시키는 대물 렌즈와, 대물 렌즈를 통과한 광을 검출하는 광 검출부와, 광 검출부로부터 출력된 신호에 근거하여, 복수열의 개질 영역 중 이면에 가장 가까운 개질 영역과 이면과의 사이의 검사 영역에서, 이면에 가장 가까운 개질 영역으로부터 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 검사하는 검사부를 구비하며, 대물 렌즈는, 검사 영역 내에 이면측으로부터 초점을 맞추고, 광 검출부는, 표면측으로부터 이면측으로 반도체 기판을 전반하는 광을 검출한다.
이 검사 장치는, 반도체 기판의 이면에 가장 가까운 개질 영역과 해당 이면과의 사이의 검사 영역 내에 반도체 기판의 이면측으로부터 초점을 맞추어, 표면측으로부터 이면측으로 반도체 기판을 전반하는 광을 검출한다. 이와 같이 광을 검출하는 것에 의해, 검사 영역에서, 이면에 가장 가까운 개질 영역으로부터 반도체 기판의 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 확인할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 검사 장치에서는, 대물 렌즈의 개구수는, 0.45 이상이라도 좋다. 이것에 의하면, 검사 영역에서 균열의 선단 위치를 보다 확실히 확인할 수 있다.
본 개시의 일 측면의 검사 장치에서는, 대물 렌즈는, 보정환(補正環)을 가져도 괜찮다. 이것에 의하면, 검사 영역에서 균열의 선단 위치를 보다 확실히 확인할 수 있다.
본 개시에 의하면, 복수열의 개질 영역에 걸치는 균열이 반도체 기판의 표면측으로 충분히 연장되어 있는지 여부를 확인할 수 있는 레이저 가공 방법, 반도체 디바이스 제조 방법 및 검사 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은, 일 실시 형태의 검사 장치를 구비하는 레이저 가공 장치의 구성도이다.
도 2는, 일 실시 형태의 웨이퍼의 평면도이다.
도 3은, 도 2에 나타내어지는 웨이퍼의 일부분의 단면도이다.
도 4는, 도 1에 나타내어지는 레이저 조사 유닛의 구성도이다.
도 5는, 도 1에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛의 구성도이다.
도 6은, 도 1에 나타내어지는 얼라이먼트 보정용 촬상 유닛의 구성도이다.
도 7은, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 8은, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 9는, 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역 및 균열의 SEM 화상이다.
도 10은, 반도체 기판의 내부에 형성된 개질 영역 및 균열의 SEM 화상이다.
도 11은, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 광로도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 초점에서의 화상을 나타내는 모식도이다.
도 12는, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리를 설명하기 위한 광로도, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 초점에서의 화상을 나타내는 모식도이다.
도 13은, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 검사 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 웨이퍼의 절단면의 화상, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 14는, 도 5에 나타내어지는 검사용 촬상 유닛에 의한 검사 원리를 설명하기 위한 웨이퍼의 단면도, 웨이퍼의 절단면의 화상, 및 해당 검사용 촬상 유닛에 의한 각 개소에서의 화상이다.
도 15는, 일 실시 형태의 반도체 디바이스 제조 방법의 플로우차트이다.
도 16은, 도 15에 나타내어지는 반도체 디바이스 제조 방법의 연삭 및 절단 공정에서의 웨이퍼의 일부분의 단면도이다.
도 17은, 도 15에 나타내어지는 반도체 디바이스 제조 방법의 연삭 및 절단 공정에서의 웨이퍼의 일부분의 단면도이다.
도 18은, 변형예의 검사 장치를 구비하는 레이저 가공 시스템의 구성도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다.
[레이저 가공 장치의 구성]
도 1에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는, 스테이지(2)와, 레이저 조사 유닛(3)과, 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)과, 구동 유닛(7)과, 제어부(8)를 구비하고 있다. 레이저 가공 장치(1)는, 대상물(11)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 대상물(11)에 개질 영역(12)을 형성하는 장치이다.
스테이지(2)는, 예를 들면 대상물(11)에 붙여진 필름을 흡착하는 것에 의해, 대상물(11)을 지지한다. 스테이지(2)는, X방향 및 Y방향 각각을 따라 이동 가능하고, Z방향에 평행한 축선을 중심선으로 하여 회전 가능하다. 또, X방향 및 Y방향은, 서로 수직인 제1 수평 방향 및 제2 수평 방향이며, Z방향은, 연직 방향이다.
레이저 조사 유닛(3)은, 대상물(11)에 대해서 투과성을 가지는 레이저광(L)을 집광하여 대상물(11)에 조사한다. 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)의 내부에 레이저광(L)이 집광되면, 레이저광(L)의 집광점(C)에 대응하는 부분에서 레이저광(L)이 특히 흡수되어, 대상물(11)의 내부에 개질 영역(12)이 형성된다.
개질 영역(12)은, 밀도, 굴절률, 기계적 강도, 그 외의 물리적 특성이 주위의 비개질 영역과는 다른 영역이다. 개질 영역(12)으로서는, 예를 들면, 용융 처리 영역, 크랙 영역, 절연 파괴 영역, 굴절률 변화 영역 등이 있다. 개질 영역(12)은, 개질 영역(12)으로부터 레이저광(L)의 입사측 및 그 반대측으로 균열이 연장되기 쉽다고 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 개질 영역(12)의 특성은, 대상물(11)의 절단에 이용된다.
일 예로서, 스테이지(2)를 X방향을 따라서 이동시키고, 대상물(11)에 대해서 집광점(C)을 X방향을 따라서 상대적으로 이동시키면, 복수의 개질 스폿(12s)이 X방향을 따라서 1열로 늘어서도록 형성된다. 1개의 개질 스폿(12s)은, 1펄스의 레이저광(L)의 조사에 의해서 형성된다. 1열의 개질 영역(12)은, 1열로 늘어선 복수의 개질 스폿(12s)의 집합이다. 서로 이웃하는 개질 스폿(12s)은, 대상물(11)에 대한 집광점(C)의 상대적인 이동 속도 및 레이저광(L)의 반복 주파수에 의해서, 서로 연결되는 경우도, 서로 떨어지는 경우도 있다.
촬상 유닛(4)은, 대상물(11)에 형성된 개질 영역(12), 및 개질 영역(12)으로부터 연장된 균열의 선단을 촬상한다. 본 실시 형태에서는, 제어부(8)가 검사부로서 기능하고, 스테이지(2), 촬상 유닛(4) 및 제어부(8)가 검사 장치(10)로서 기능한다(상세에 대해서는, 후술한다).
촬상 유닛(5) 및 촬상 유닛(6)은, 제어부(8)의 제어하에서, 스테이지(2)에 지지된 대상물(11)을, 대상물(11)을 투과하는 광에 의해 촬상한다. 촬상 유닛(5, 6)이 촬상하는 것에 의해 얻어진 화상은, 일 예로서, 레이저광(L)의 조사 위치의 얼라이먼트에 제공된다.
구동 유닛(7)은, 레이저 조사 유닛(3) 및 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)을 지지하고 있다. 구동 유닛(7)은, 레이저 조사 유닛(3) 및 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6)을 Z방향을 따라서 이동시킨다.
제어부(8)는, 스테이지(2), 레이저 조사 유닛(3), 복수의 촬상 유닛(4, 5, 6), 및 구동 유닛(7)의 동작을 제어한다. 제어부(8)는, 프로세서, 메모리, 스토리지 및 통신 디바이스 등을 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성되어 있다. 제어부(8)에서는, 프로세서가, 메모리 등에 읽혀넣어진 소프트 웨어(프로그램)를 실행하고, 메모리 및 스토리지에서의 데이터의 읽어냄 및 쓰기, 및, 통신 디바이스에 의한 통신을 제어한다. 이것에 의해, 제어부(8)는, 예를 들면, 검사부로서의 기능을 실현한다(상세에 대해서는, 후술한다).
[대상물의 구성]
본 실시 형태의 대상물(11)은, 도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 웨이퍼(20)이다. 웨이퍼(20)는, 반도체 기판(21)과, 기능 소자층(22)을 구비하고 있다. 반도체 기판(21)은, 표면(21a) 및 이면(21b)을 가지고 있다. 반도체 기판(21)은, 예를 들면, 실리콘 기판이다. 기능 소자층(22)은, 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 형성되어 있다. 기능 소자층(22)은, 표면(21a)을 따라서 2차원으로 배열된 복수의 기능 소자(22a)를 포함하고 있다. 기능 소자(22a)는, 예를 들면, 포토 다이오드 등의 수광 소자, 레이저 다이오드 등의 발광 소자, 메모리 등의 회로 소자 등이다. 기능 소자(22a)는, 복수의 층이 스택되어 3차원적으로 구성되는 경우도 있다. 또, 반도체 기판(21)에는, 결정 방위를 나타내는 노치(21c)가 마련되어 있지만, 노치(21c)를 대신하여 오리엔테이션 플랫이 마련되어 있어도 괜찮다.
웨이퍼(20)는, 복수의 라인(15) 각각을 따라 기능 소자(22a)마다 절단된다. 복수의 라인(15)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향으로부터 본 경우에 복수의 기능 소자(22a) 각각의 사이를 통과하고 있다. 보다 구체적으로는, 라인(15)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향으로부터 본 경우에 스트리트 영역(23)의 중심(폭방향에서의 중심)을 통과하고 있다. 스트리트 영역(23)은, 기능 소자층(22)에서, 서로 이웃하는 기능 소자(22a)의 사이를 통과하도록 연장되어 있다. 본 실시 형태에서는, 복수의 기능 소자(22a)는, 표면(21a)을 따라서 매트릭스 모양으로 배열되어 있고, 복수의 라인(15)은, 격자 모양으로 설정되어 있다. 또, 라인(15)은, 가상적인 라인이지만, 실제로 그은 라인이라도 좋다.
[레이저 조사 유닛의 구성]　
도 4에 나타내어지는 바와 같이, 레이저 조사 유닛(3)은, 광원(31)과, 공간 광 변조기(32)와, 집광 렌즈(33)를 가지고 있다. 광원(31)은, 예를 들면 펄스 발진 방식에 의해서, 레이저광(L)을 출력한다. 공간 광 변조기(32)는, 광원(31)으로부터 출력된 레이저광(L)을 변조한다. 공간 광 변조기(32)는, 예를 들면 반사형 액정(LCOS：Liquid　Crystal　on　Silicon)의 공간 광 변조기(SLM：Spatial　Light　Modulator)이다. 집광 렌즈(33)는, 공간 광 변조기(32)에 의해서 변조된 레이저광(L)을 집광한다.
본 실시 형태에서는, 레이저 조사 유닛(3)은, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 내부에 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한다. 개질 영역(제1 개질 영역)(12a)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 중 표면(21a)에 가장 가까운 개질 영역이다. 개질 영역(제2 개질 영역)(12b)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 중, 개질 영역(12a)에 가장 가까운 개질 영역으로서, 이면(21b)에 가장 가까운 개질 영역이다.
2열의 개질 영역(12a, 12b)은, 웨이퍼(20)의 두께 방향(Z방향)에서 서로 이웃하고 있다. 2열의 개질 영역(12a, 12b)은, 반도체 기판(21)에 대해서 2개의 집광점(C1, C2)이 라인(15)을 따라서 상대적으로 이동시켜지는 것에 의해 형성된다. 레이저광(L)은, 예를 들면 집광점(C1)에 대해서 집광점(C2)이 진행 방향의 후측 또한 레이저광(L)의 입사측에 위치하도록, 공간 광 변조기(32)에 의해서 변조된다.
레이저 조사 유닛(3)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 조건으로, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다. 일 예로서, 두께 775μm의 단결정 실리콘 기판인 반도체 기판(21)에 대해, 표면(21a)으로부터 54μm의 위치 및 128μm의 위치에 2개의 집광점(C1, C2)을 각각 맞추어, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다. 이 때, 레이저광(L)의 파장은 1099nm, 펄스 폭은 700n초, 반복 주파수는 120kHz이다. 또, 집광점(C1)에서의 레이저광(L)의 출력은 2.7W, 집광점(C2)에서의 레이저광(L)의 출력은 2.7W이며, 반도체 기판(21)에 대한 2개의 집광점(C1, C2)의 상대적인 이동 속도는 800mm/초이다.
이러한 2열의 개질 영역(12a, 12b) 및 균열(14)의 형성은, 다음과 같은 경우에 실시된다. 즉, 이후의 공정에서, 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭하는 것에 의해 반도체 기판(21)을 박화함과 아울러 균열(14)을 이면(21b)에 노출시키고, 복수의 라인(15) 각각을 따라 웨이퍼(20)를 복수의 반도체 디바이스로 절단하는 경우이다.
[검사용 촬상 유닛의 구성]
도 5에 나타내어지는 바와 같이, 촬상 유닛(4)은, 광원(41)과, 미러(42)와, 대물 렌즈(43)와, 광 검출부(44)를 가지고 있다. 광원(41)은, 반도체 기판(21)에 대해서 투과성을 가지는 광(I1)을 출력한다. 광원(41)은, 예를 들면, 할로겐 램프 및 필터에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I1)을 출력한다. 광원(41)으로부터 출력된 광(I1)은, 미러(42)에 의해서 반사되어 대물 렌즈(43)를 통과하여, 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 조사된다. 이 때, 스테이지(2)는, 상술한 바와 같이 2열의 개질 영역(12a, 12b)이 형성된 웨이퍼(20)를 지지하고 있다.
대물 렌즈(43)는, 반도체 기판(21)의 표면(21a)에서 반사된 광(I1)을 통과시킨다. 즉, 대물 렌즈(43)는, 반도체 기판(21)을 전반한 광(I1)을 통과시킨다. 대물 렌즈(43)의 개구수(NA)는, 0.45 이상이다. 대물 렌즈(43)는, 보정환(補正環)(43a)을 가지고 있다. 보정환(43a)은, 예를 들면 대물 렌즈(43)를 구성하는 복수의 렌즈에서의 상호간의 거리를 조정하는 것에 의해, 반도체 기판(21) 내에서 광(I1)에 생기는 수차(收差)를 보정한다. 광 검출부(44)는, 대물 렌즈(43) 및 미러(42)를 투과 한 광(I1)을 검출한다. 광 검출부(44)는, 예를 들면, InGaAs 카메라에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I1)을 검출한다.
촬상 유닛(4)은, 2열의 개질 영역(12a, 12b) 각각, 및, 복수의 균열(14a, 14b, 14c, 14d) 각각의 선단을 촬상할 수 있다(상세에 대해서는, 후술한다). 균열(14a)은, 개질 영역(12a)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14b)은, 개질 영역(12a)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14c)은, 개질 영역(12b)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열이다. 균열(14d)은, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열이다. 제어부(8)는, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 조건으로, 레이저 조사 유닛(3)에 레이저광(L)을 조사시키지만(도 4 참조), 어떠한 문제점 등에 기인하여 균열(14)이 표면(21a)에 이르지 않으면 이러한 복수의 균열(14a, 14b, 14c, 14d)이 형성된다.
[얼라이먼트 보정용 촬상 유닛의 구성]
도 6에 나타내어지는 바와 같이, 촬상 유닛(5)은, 광원(51)과, 미러(52)와, 렌즈(53)와, 광 검출부(54)를 가지고 있다. 광원(51)은, 반도체 기판(21)에 대해서 투과성을 가지는 광(I2)을 출력한다. 광원(51)은, 예를 들면, 할로겐 램프 및 필터에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I2)을 출력한다. 광원(51)은, 촬상 유닛(4)의 광원(41)과 공통화되어 있어도 괜찮다. 광원(51)으로부터 출력된 광(I2)은, 미러(52)에 의해서 반사되어 렌즈(53)를 통과하여, 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 조사된다.
렌즈(53)는, 반도체 기판(21)의 표면(21a)에서 반사된 광(I2)을 통과시킨다. 즉, 렌즈(53)는, 반도체 기판(21)을 전반한 광(I2)을 통과시킨다. 렌즈(53)의 개구수는, 0.3 이하이다. 즉, 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)의 개구수는, 렌즈(53)의 개구수보다도 크다. 광 검출부(54)는, 렌즈(53) 및 미러(52)를 통과한 광(I2)을 검출한다. 광 검출부(55)는, 예를 들면, InGaAs 카메라에 의해서 구성되어 있고, 근적외 영역의 광(I2)을 검출한다.
촬상 유닛(5)은, 제어부(8)의 제어하에서, 이면(21b)측으로부터 광(I2)을 웨이퍼(20)에 조사함과 아울러, 표면(21a)(기능 소자층(22))으로부터 되돌아오는 광(I2)을 검출하는 것에 의해, 기능 소자층(22)을 촬상한다. 또, 촬상 유닛(5)은, 마찬가지로, 제어부(8)의 제어하에서, 이면(21b)측으로부터 광(I2)을 웨이퍼(20)에 조사함과 아울러, 반도체 기판(21)에서의 개질 영역(12a, 12b)의 형성 위치로부터 되돌아오는 광(I2)을 검출하는 것에 의해, 개질 영역(12a, 12b)을 포함하는 영역의 화상을 취득한다. 이들 화상은, 레이저광(L)의 조사 위치의 얼라이먼트에 이용된다. 촬상 유닛(6)은, 렌즈(53)가 보다 저배율(예를 들면, 촬상 유닛(5)에서는 6배이며, 촬상 유닛(6)에서는 1.5배)인 점을 제외하고, 촬상 유닛(5)과 동일한 구성을 구비하며, 촬상 유닛(5)과 마찬가지로 얼라이먼트에 이용된다.
[검사용 촬상 유닛에 의한 촬상 원리]
도 5에 나타내어지는 촬상 유닛(4)을 이용하고, 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 표면(21a)에 이르고 있는 반도체 기판(21)에 대해서, 이면(21b)측으로부터 표면(21a)측을 향해 초점(F)(대물 렌즈(43)의 초점)을 이동시킨다. 이 경우, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14)의 선단(14e)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 해당 선단(14e)을 확인할 수 있다(도 7에서의 우측의 화상). 그러나, 균열(14) 그 자체, 및 표면(21a)에 이르고 있는 균열(14)의 선단(14e)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어도, 그들을 확인할 수 없다(도 7에서의 좌측의 화상). 또, 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 기능 소자층(22)을 확인할 수 있다.
또, 도 5에 나타내어지는 촬상 유닛(4)을 이용하고, 도 8에 나타내어지는 바와 같이, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 표면(21a)에 이르고 있지 않은 반도체 기판(21)에 대해서, 이면(21b)측으로부터 표면(21a)측을 향해 초점(F)을 이동시킨다. 이 경우, 개질 영역(12a)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열(14)의 선단(14e)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어도, 해당 선단(14e)을 확인할 수 없다(도 8에서의 좌측의 화상). 그러나, 표면(21a)에 대해서 이면(21b)과는 반대측의 영역(즉, 표면(21a)에 대해서 기능 소자층(22)측의 영역)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어, 표면(21a)에 관해서 초점(F)과 대칭인 가상 초점(Fv)을 해당 선단(14e)에 위치시키면, 해당 선단(14e)을 확인할 수 있다(도 8에서의 우측의 화상). 또, 가상 초점(Fv)은, 반도체 기판(21)의 굴절률을 고려한 초점(F)과 표면(21a)에 관해서 대칭인 점이다.
이상과 같이 균열(14) 그 자체를 확인할 수 없는 것은, 조명광인 광(I1)의 파장보다도 균열(14)의 폭이 작기 때문이라고 상정된다. 도 9 및 도 10은, 실리콘 기판인 반도체 기판(21)의 내부에 형성된 개질 영역(12) 및 균열(14)의 SEM(Scanning　Electron　Microscope) 화상이다. 도 9의 (b)는, 도 9의 (a)에 나타내어지는 영역(A1)의 확대상, 도 10의 (a)는, 도 9의 (b)에 나타내어지는 영역(A2)의 확대상, 도 10의 (b)는, 도 10의 (a)에 나타내어지는 영역(A3)의 확대상이다. 이와 같이, 균열(14)의 폭은, 120nm 정도이며, 근적외 영역의 광(I1)의 파장(예를 들면, 1.1~1.2μm)보다도 작다.
이상을 근거로 하여 상정되는 촬상 원리는, 다음과 같다. 도 11의 (a)에 나타내어지는 바와 같이, 공기 중에 초점(F)을 위치시키면, 광(I1)이 되돌아오지 않기 때문에, 거뭇한 화상이 얻어진다(도 11의 (a)에서의 우측의 화상). 도 11의 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 반도체 기판(21)의 내부에 초점(F)을 위치시키면, 표면(21a)에서 반사된 광(I1)이 되돌아오기 때문에, 흰 화상이 얻어진다(도 11의 (b)에서의 우측의 화상). 도 11의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 개질 영역(12)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 개질 영역(12)에 의해서, 표면(21a)에서 반사되어 되돌아온 광(I1)의 일부에 대해서 흡수, 산란 등이 생기기 때문에, 흰 배경중에 개질 영역(12)이 거뭇하게 비친 화상이 얻어진다(도 11의 (c)에서의 우측의 화상).
도 12의 (a) 및 (b)에 나타내어지는 바와 같이, 균열(14)의 선단(14e)에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 예를 들면, 선단(14e) 근방에 생긴 광학적 특이성(응력 집중, 변형, 원자 밀도의 불연속성 등), 선단(14e) 근방에서 생기는 광의 가둠 등에 의해서, 표면(21a)에서 반사되어 되돌아온 광(I1)의 일부에 대해서 산란, 반사, 간섭, 흡수 등이 생기기 때문에, 흰 배경 중에 선단(14e)이 거뭇하게 비친 화상이 얻어진다(도 12의 (a) 및 (b)에서의 우측의 화상). 도 12의 (c)에 나타내어지는 바와 같이, 균열(14)의 선단(14e) 근방 이외의 부분에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추면, 표면(21a)에서 반사된 광(I1)의 적어도 일부가 되돌아오기 때문에, 흰 화상이 얻어진다(도 12의 (c)에서의 우측의 화상).
[검사용 촬상 유닛에 의한 검사 원리]
제어부(8)가, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 조건으로, 레이저 조사 유닛(3)에 레이저광(L)을 조사시킨 결과, 예정대로, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 표면(21a)에 이르고 있는 경우, 균열(14)의 선단(14e)의 상태는, 다음과 같이 된다. 즉, 도 13에 나타내어지는 바와 같이, 개질 영역(12a)과 표면(21a)과의 사이의 영역, 및 개질 영역(12a)과 개질 영역(12b)과의 사이의 영역에는, 균열(14)의 선단(14e)이 나타나지 않는다. 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14)의 선단(14e)의 위치(이하, 간단히 「선단 위치」라고 함)는, 개질 영역(12b)과 이면(21b)과의 사이의 기준 위치(P)에 대해서 이면(21b)측에 위치한다.
그것에 대해, 제어부(8)가, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 조건으로, 레이저 조사 유닛(3)에 레이저광(L)을 조사시킨 결과, 예정에 반하여, 어떠한 문제점에 기인하여, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 표면(21a)에 이르고 있지 않은 경우, 균열(14)의 선단(14e)의 상태는, 다음과 같이 된다. 즉, 도 14에 나타내어지는 바와 같이, 개질 영역(12a)과 표면(21a)과의 사이의 영역에는, 개질 영역(12a)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열(14a)의 선단(14e)이 나타난다. 개질 영역(12a)과 개질 영역(12b)과의 사이의 영역에는, 개질 영역(12a)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14b)의 선단(14e), 및 개질 영역(12b)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열(14c)의 선단(14e)이 나타난다. 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14d)의 선단 위치는, 개질 영역(12b)과 이면(21b)과의 사이의 기준 위치(P)에 대해서 표면(21a)에 위치한다.
이상에 의해, 다음의 제1 검사, 제2 검사, 제3 검사 및 제4 검사 중 적어도 1개의 검사를 제어부(8)가 실시하면, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있는지 여부를 평가할 수 있다. 제1 검사는, 개질 영역(12a)과 표면(21a)과의 사이의 영역을 검사 영역(R1)으로 하고, 검사 영역(R1)에, 개질 영역(12a)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열(14a)의 선단(14e)이 존재하는지 여부의 검사이다. 제2 검사는, 개질 영역(12a)과 개질 영역(12b)과의 사이의 영역을 검사 영역(R2)으로 하고, 검사 영역(R2)에, 개질 영역(12a)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14b)의 선단(14e)이 존재하는지 여부의 검사이다. 제3 검사는, 검사 영역(R2)에, 개질 영역(12b)으로부터 표면(21a)측으로 연장되는 균열(14c)의 선단(14e)이 존재하는지 여부의 검사이다. 제4 검사는, 기준 위치(P)로부터 이면(21b)측으로 연장되고 또한 이면(21b)에 이르고 있지 않은 영역을 검사 영역(R3)으로 하며, 검사 영역(R3)에, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는지 여부의 검사이다.
검사 영역(R1), 검사 영역(R2) 및 검사 영역(R3) 각각은, 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성하기 전에, 반도체 기판(21)에 대해서 2개의 집광점(C1, C2)을 맞추는 위치에 근거하여 설정 가능하다. 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 경우, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14)의 선단 위치는 안정되기 때문에, 기준 위치(P) 및 검사 영역(R3)은, 테스트 가공의 결과에 근거하여 설정 가능하다. 또, 촬상 유닛(4)은, 도 13 및 도 14에 나타내어지는 바와 같이, 2개의 개질 영역(12a, 12b) 각각을 촬상할 수 있기 때문에, 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한 후에, 2개의 개질 영역(12a, 12b) 각각의 위치에 근거하여, 검사 영역(R1), 검사 영역(R2) 및 검사 영역(R3) 각각을 설정해도 괜찮다.
[레이저 가공 방법 및 반도체 디바이스 제조 방법]
본 실시 형태의 반도체 디바이스 제조 방법에 대해서, 도 15를 참조하여 설명한다. 또, 본 실시 형태의 반도체 디바이스 제조 방법은, 레이저 가공 장치(1)에서 실시되는 레이저 가공 방법을 포함하고 있다.
먼저, 웨이퍼(20)가 준비되고, 레이저 가공 장치(1)의 스테이지(2)에 재치된다. 이어서, 레이저 가공 장치(1)가, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사하는 것에 의해, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 내부에 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한다(S01, 제1 공정). 이 공정에서는, 레이저 가공 장치(1)가, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르는 조건으로, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다.
이어서, 레이저 가공 장치(1)가, 개질 영역(12b)과 이면(21b)과의 사이의 검사 영역(R3)에서, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14d)의 선단 위치를 검사한다(S02, 제2 공정). 이 공정에서는, 레이저 가공 장치(1)가, 검사 영역(R3) 내에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어, 표면(21a)측으로부터 이면(21b)측으로 반도체 기판(21)을 전반하는 광(I1)을 검출하는 것에 의해, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(1)가 제4 검사를 실시한다.
보다 구체적으로는, 촬상 유닛(4)의 대물 렌즈(43)가, 검사 영역(R3) 내에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어, 촬상 유닛(4)의 광 검출부(44)가, 표면(21a)측으로부터 이면(21b)측으로 반도체 기판(21)을 전반하는 광(I1)을 검출한다. 이 때, 구동 유닛(7)에 의해서 촬상 유닛(4)이 Z방향을 따라서 이동시켜져, 초점(F)이 검사 영역(R3) 내를 Z방향을 따라서 상대적으로 이동시켜진다. 이것에 의해, 광 검출부(44)가, Z방향에서의 각 개소에서의 화상 데이터를 취득한다. 그리고, 제어부(8)가, 광 검출부(44)로부터 출력된 신호(즉, Z방향에서의 각 개소에서의 화상 데이터)에 근거하여, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사한다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 제어부(8)가 검사부로서 기능하고, 스테이지(2), 촬상 유닛(4) 및 제어부(8)가 검사 장치(10)로서 기능한다.
이어서, 제어부(8)가, 공정 S02에서의 검사 결과에 근거하여, 공정 S01에서의 가공 결과를 평가한다(S03, 제3 공정). 이 공정에서는, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는 경우, 기준 위치(P)에 대해서 이면(21b)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하게 되기 때문에, 제어부(8)가, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있다고 평가한다. 한편, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하지 않는 경우, 기준 위치(P)에 대해서 표면(21a)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하게 되며, 제어부(8)가, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가한다.
이어서, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있다고 평가된 경우, 제어부(8)가 합격 처리를 실시한다(S04). 이 공정에서는, 제어부(8)가, 합격 처리로서, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 디스플레이에 의한 합격의 취지의 표시, 해당 디스플레이에 의한 화상 데이터의 표시, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 기억부에 의한 합격의 취지의 기록(로그로서의 기억), 해당 기억부에 의한 화상 데이터의 기억 등을 실시시킨다. 이와 같이, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 디스플레이는, 오퍼레이터에 합격의 취지를 알리는 알림부로서 기능한다.
한편, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가된 경우, 제어부(8)가 불합격 처리를 실시한다(S05). 이 공정에서는, 제어부(8)가, 불합격 처리로서, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 램프에 의한 불합격의 취지의 점등, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 디스플레이에 의한 불합격의 취지의 표시, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 기억부에 의한 불합격의 취지의 기록(로그로서의 기억) 등을 실시시킨다. 이와 같이, 레이저 가공 장치(1)가 구비하는 램프 및 디스플레이 중 적어도 하나는, 오퍼레이터에 불합격의 취지를 알리는 알림부로서 기능한다.
이상의 공정 S01~공정 S05가, 레이저 가공 장치(1)에서 실시되는 레이저 가공 방법이다. 또, 제4 검사의 실시 타이밍은, 모든 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 내부에 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한 후로 한정되지 않는다. 제4 검사의 실시 타이밍은, 일방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)의 형성 후, 일방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)을 더 형성하기 전의 타이밍으로서, 일방향으로 연장되는 라인(15)에 대한 레이저광(L)의 조사 위치의 얼라이먼트가 실시되는 타이밍이라도 좋다. 혹은, 제4 검사의 실시 타이밍은, 일방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)의 형성으로부터, 다른 방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)의 형성으로 전환되는 타이밍이라도 좋다. 또, 제4 검사의 실시 개소는, 격자 모양으로 설정된 복수의 라인(15) 중 적어도 1개소이면 좋다. 다만, 일방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)의 형성으로부터, 다른 방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각을 따른 개질 영역(12a, 12b)의 형성으로 전환되는 경우에는, 제4 검사의 실시 개소는, 다른 방향으로 연장되는 라인(15) 중 교점(해당 다른 방향으로 연장되는 라인(15)과 일방향으로 연장되는 복수의 라인(15) 각각과의 교점)을 제외하는 개소인 것이 바람직하다. 다른 방향으로 연장되는 라인(15) 중 교점에서는, 균열(14)의 상태가 불안정하게 되기 쉽기 때문이다.
공정 S04의 합격 처리가 실시된 경우(즉, 공정 03에서, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있다고 평가된 경우), 연삭 장치가, 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭하는 것에 의해, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)을 이면(21b)에 노출시키고, 복수의 라인(15) 각각을 따라 웨이퍼(20)를 복수의 반도체 디바이스로 절단한다(S06, 제4 공정).
이상의 공정 S01~공정 S06이, 레이저 가공 장치(1)에서 실시되는 레이저 가공 방법을 포함하는 반도체 디바이스 제조 방법이다. 또, 공정 S05의 불합격 처리가 실시된 경우(즉, 공정 03에서, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가된 경우), 레이저 가공 장치(1)의 점검 및 조정, 웨이퍼(20)로의 재차의 레이저 가공(리커버리 가공) 등이 실시된다.
여기서, 공정 S06의 웨이퍼(20)의 연삭 및 절단에 대해서, 보다 구체적으로 설명한다. 도 16에 나타내어지는 바와 같이, 연삭 장치(200)가, 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭(연마)하는 것에 의해 반도체 기판(21)을 박화함과 아울러 균열(14)을 이면(21b)에 노출시키고, 복수의 라인(15) 각각을 따라 웨이퍼(20)를 복수의 반도체 디바이스(20a)로 절단한다. 이 공정에서는, 연삭 장치(200)가, 제4 검사용의 기준 위치(P)까지 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭한다.
상술한 바와 같이, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있는 경우, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14)의 선단 위치는, 기준 위치(P)에 대해서 이면(21b)측에 위치한다. 그 때문에, 기준 위치(P)까지 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭하는 것에 의해, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)을 이면(21b)에 노출시킬 수 있다. 환언하면, 연삭 종료 예정 위치를 기준 위치(P)로 하여, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a) 및 기준 위치(P)에 이르는 조건으로, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사한다.
이어서, 도 17에 나타내어지는 바와 같이, 익스팬드 장치(300)가, 반도체 기판(21)의 이면(21b)에 붙여진 익스팬드 테이프(201)를 확장시키는 것에 의해, 복수의 반도체 디바이스(20a) 각각을 서로 이간시킨다. 익스팬드 테이프(201)는, 예를 들면, 기재(基材)(201a) 및 접착층(201b)에 의해서 구성된 DAF(Die　Attach　Film)이다. 그 경우, 익스팬드 테이프(201)의 확장에 의해서, 반도체 기판(21)의 이면(21b)과 기재(201a)와의 사이에 배치된 접착층(201b)이 반도체 디바이스(20a)마다 절단된다. 절단된 접착층(201b)은, 반도체 디바이스(20a)와 함께 픽업된다.
[작용 및 효과]
상술한 레이저 가공 방법에서는, 개질 영역(12b)과 반도체 기판(21)의 이면(21b)과의 사이의 검사 영역(R3) 내에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어, 표면(21a)측으로부터 이면(21b)측으로 반도체 기판(21)을 전반하는 광(I1)을 검출한다. 이와 같이 광(I1)을 검출하는 것에 의해, 검사 영역(R3)에서, 개질 영역(12b)으로부터 이면(21b)측으로 연장되는 균열(14d)의 선단 위치를 확인할 수 있다. 그리고, 기준 위치(P)에 대해서 표면(21a)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는 경우에는, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 상정된다. 따라서, 상술한 레이저 가공 방법에 의하면, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
또, 상술한 레이저 가공 방법에서는, 기준 위치(P)에 대해서 표면(21a)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하지 않는 경우에, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있다고 평가하고, 기준 위치(P)에 대해서 표면(21a)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는 경우에, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가한다. 이것에 의해, 평가 결과에 근거하여, 이후의 공정의 실시 형태를 결정할 수 있다.
또, 상술한 레이저 가공 방법에서는, 기준 위치(P)로부터 이면(21b)측으로 연장되고 또한 이면(21b)에 이르고 있지 않은 영역을 검사 영역(R3)으로 하고, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는 경우에, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있다고 평가하고, 검사 영역(R3)에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하지 않는 경우에, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가한다. 균열(14d)의 선단 위치는, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않은 경우보다도, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있는 경우의 쪽이, 안정된다. 따라서, 기준 위치(P)로부터 이면(21b)측으로 연장되고 또한 이면(21b)에 이르고 있지 않은 영역을 검사 영역(R3)으로 하는 것에 의해, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)의 검사를 효율 좋게 실시할 수 있다.
또, 상술한 레이저 가공 방법에서는, 복수열의 개질 영역(12)으로서, 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성한다. 이것에 의해, 복수열의 개질 영역(12)의 형성, 및 복수열의 개질 영역(12)에 걸치는 균열(14)의 검사를 효율 좋게 실시할 수 있다.
또, 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 2열의 개질 영역(12a, 12b)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)에 이르고 있지 않다고 평가된 경우에, 반도체 기판(21)의 이면(21b)의 연삭이 실시되지 않기 때문에, 연삭 공정 후에, 웨이퍼(20)를 복수의 라인(15) 각각을 따라 확실히 절단할 수 없다고 하는 사태가 생기는 것을 방지할 수 있다.
또, 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에서는, 기준 위치(P)까지 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭한다. 이것에 의해, 웨이퍼(20)를 복수의 라인(15) 각각을 따라 확실히 절단할 수 있다.
또, 검사 장치(10)는, 개질 영역(12b)과 반도체 기판(21)의 이면(21b)과의 사이의 검사 영역(R3) 내에 이면(21b)측으로부터 초점(F)을 맞추어, 표면(21a)측으로부터 이면(21b)측으로 반도체 기판(21)을 전반하는 광(I1)을 검출한다. 이와 같이 광(I1)을 검출하는 것에 의해, 검사 영역(R3)에서 균열(14d)의 선단 위치를 확인할 수 있다.
또, 검사 장치(10)에서는, 대물 렌즈(43)의 개구수가 0.45 이상이다. 이것에 의해, 검사 영역(R1)에서 균열(14d)의 선단 위치를 보다 확실히 확인할 수 있다.
또, 검사 장치(10)에서는, 대물 렌즈(43)가 보정환(補正環)(43a)을 가지고 있다. 이것에 의해, 검사 영역(R1)에서 균열(14d)의 선단 위치를 보다 확실히 확인할 수 있다.
[변형예]
본 개시는, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 15에 나타내어지는 공정 S02의 검사 공정에서, 제어부(8)는, 상술한 제4 검사에 더하여, 제1 검사, 제2 검사 및 제3 검사 중 적어도 1개의 검사를 실시해도 괜찮다. 또, 제4 검사에서는, 예를 들면 개질 영역(12b)과 이면(21b)과의 사이의 전(全)영역을 검사 영역(R3)으로 하고, 기준 위치(P)에 대해서 이면(21b)측에 균열(14d)의 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사해도 괜찮다.
또, 상술한 실시 형태에서는, 레이저 가공 장치(1)가, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 내부에 2열의 개질 영역(12a, 12b)을 형성했지만, 레이저 가공 장치(1)는, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 내부에 3열 이상의 개질 영역(12)을 형성해도 좋다. 1개의 라인(15)에 대해서 형성하는 개질 영역(12)의 열수, 위치 등은, 웨이퍼(20)에서의 반도체 기판(21)의 두께, 반도체 디바이스(20a)에서의 반도체 기판(21)의 두께 등을 고려하여, 적절히, 설정 가능하다. 또, 복수열의 개질 영역(12)은, 레이저광(L)의 집광점(C)의 상대적인 이동이 1개의 라인(15)에 대해서 복수회 실시되는 것에 의해, 형성되어도 괜찮다.
또, 도 15에 나타내어지는 공정 S06의 연삭 및 절단 공정에서, 연삭 장치(200)는, 기준 위치(P)를 넘어 반도체 기판(21)의 이면(21b)을 연삭해도 괜찮다. 연삭 종료 예정 위치는, 반도체 디바이스(20a)의 측면(절단면)에 개질 영역(12)을 남기는지 여부에 따라, 적절히, 설정 가능하다. 또, 반도체 디바이스(20a)가 예를 들면 DRAM(Dynamic　Random　Access　Memory)인 경우에는, 반도체 디바이스(20a)의 측면에 개질 영역(12)이 남아도 괜찮다.
또, 도 18에 나타내어지는 바와 같이, 검사 장치(10)는, 레이저 가공 장치(1)와 별체로서 구성되어 있어도 괜찮다. 도 18에 나타내어지는 검사 장치(10)는, 촬상 유닛(4)에 더하여, 스테이지(101)와, 구동 유닛(102)과, 제어부(103)를 구비하고 있다. 스테이지(101)는, 상술한 스테이지(2)와 동일하게 구성되며, 복수열의 개질 영역(12)이 형성된 웨이퍼(20)를 지지한다. 구동 유닛(102)은, 촬상 유닛(4)을 지지하고 있고, 촬상 유닛(4)을 Z방향을 따라서 이동시킨다. 제어부(103)는, 상술한 제어부(8)와 동일하게 구성되고, 검사부로서 기능한다. 도 18에 나타내어지는 레이저 가공 시스템에서는, 레이저 가공 장치(1)와 검사 장치(10)와의 사이에서, 로봇 핸드 등의 반송 장치에 의해서 웨이퍼(20)가 반송된다.
또, 복수의 라인(15) 각각을 따라 반도체 기판(21)의 이면(21b)측으로부터 웨이퍼(20)에 레이저광(L)을 조사할 때의 레이저광(L)의 조사 조건은, 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 레이저광(L)의 조사 조건은, 상술한 바와 같이, 복수열의 개질 영역(12)(예를 들면, 2열의 개질 영역(12a, 12b))에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)과 기능 소자층(22)과의 계면에 이르는 조건이라도 좋다. 혹은, 레이저광(L)의 조사 조건은, 복수열의 개질 영역(12)에 걸치는 균열(14)이 기능 소자층(22)에서의 반도체 기판(21)과는 반대측의 표면에 이르는 조건이라도 좋다. 혹은, 레이저광(L)의 조사 조건은, 복수열의 개질 영역(12)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21) 내에서의 표면(21a)의 근방에 이르는 조건이라도 좋다. 이와 같이, 레이저광(L)의 조사 조건은, 복수열의 개질 영역(12)에 걸치는 균열(14)이 형성되는 조건이면 좋다. 어느 경우에도, 복수열의 개질 영역(12)에 걸치는 균열(14)이 반도체 기판(21)의 표면(21a)측에 충분히 연장되어 있는지 여부를 확인할 수 있다.
또, 상술한 실시 형태에서의 각 구성에는, 상술한 재료 및 형상에 한정되지 않고, 여러가지 재료 및 형상을 적용할 수 있다. 또, 상술한 일 실시 형태 또는 변형예에서의 각 구성은, 다른 실시 형태 또는 변형예에서의 각 구성에 임의로 적용할 수 있다.
2 - 스테이지 8 - 제어부(검사부)
10 - 검사 장치 12, 12a, 12b - 개질 영역
14, 14d - 균열 14e - 선단
15 - 라인 20 - 웨이퍼
20a - 반도체 디바이스 21 - 반도체 기판
21a - 표면 21b - 이면
22 - 기능 소자층 22a - 기능 소자
41 - 광원 43 - 대물 렌즈
43a - 보정환 44 - 광 검출부
F - 초점 I1 - 광
L - 레이저광 P - 기준 위치
R3 - 검사 영역

Claims (8)

  1. 표면(表面) 및 이면(裏面)을 가지는 반도체 기판과, 상기 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼를 준비하고, 복수의 라인 각각을 따라 상기 이면측으로부터 상기 웨이퍼에 레이저광을 조사하는 것에 의해, 상기 복수의 라인 각각을 따라 상기 반도체 기판의 내부에 개질(改質) 영역을 형성하는 제1 공정과,
    상기 개질 영역과 상기 이면과의 사이의 검사 영역에서, 상기 개질 영역으로부터 상기 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 검사하는 제2 공정을 구비하며,
    상기 제2 공정에서는, 상기 검사 영역 내에 상기 이면측으로부터 초점을 맞추어, 상기 검사 영역 내에서 상기 초점을 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상대적으로 이동시키면서, 상기 표면측으로부터 상기 이면측으로 상기 반도체 기판을 전반(傳搬)하는 광을 검출하는 것에 의해, 상기 두께 방향에서의 각 개소에서의 화상 데이터를 취득하고, 상기 화상 데이터에 근거하여, 상기 검사 영역에 상기 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사하는 레이저 가공 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 공정에서는, 상기 균열이 상기 표면에 이르는 조건으로, 상기 복수의 라인 각각을 따라 상기 이면측으로부터 상기 웨이퍼에 상기 레이저광을 조사하는 레이저 가공 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제2 공정에서의 검사 결과에 근거하여, 상기 제1 공정에서의 가공 결과를 평가하는 제3 공정을 더 구비하며,
    상기 제3 공정에서는, 상기 개질 영역과 상기 이면과의 사이의 기준 위치에 대해서 상기 이면측에 상기 선단 위치가 위치하는 경우에, 상기 균열이 상기 표면에 이르고 있다고 평가하고, 상기 기준 위치에 대해서 상기 표면측에 상기 선단 위치가 위치하는 경우에, 상기 균열이 상기 표면에 이르고 있지 않다고 평가하는 레이저 가공 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 검사 영역은, 상기 기준 위치로부터 상기 이면측으로 연장되고 또한 상기 이면에 이르고 있지 않은 영역이며,
    상기 제3 공정에서는, 상기 검사 영역에 상기 선단 위치가 위치하는 경우에, 상기 균열이 상기 표면에 이르고 있다고 평가하고, 상기 검사 영역에 상기 선단 위치가 위치하지 않은 경우에, 상기 균열이 상기 표면에 이르고 있지 않다고 평가하는 레이저 가공 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 기재된 레이저 가공 방법이 구비하는 상기 제1 공정, 상기 제2 공정 및 상기 제3 공정과,
    상기 제3 공정에서, 상기 균열이 상기 표면에 이르고 있다고 평가된 경우에, 상기 복수의 라인 각각을 따라 상기 웨이퍼를 복수의 반도체 디바이스로 절단하는 제4 공정을 구비하는 반도체 디바이스 제조 방법.
  6. 표면 및 이면을 가지는 반도체 기판과, 상기 표면에 형성된 기능 소자층을 구비하는 웨이퍼로서, 복수의 라인 각각을 따라 상기 반도체 기판의 내부에 개질 영역이 형성된 상기 웨이퍼를 지지하는 스테이지와,
    상기 반도체 기판에 대해서 투과성을 가지는 광을 출력하는 광원과,
    상기 광원으로부터 출력되어 상기 반도체 기판을 전반한 상기 광을 통과시키는 대물 렌즈와,
    상기 대물 렌즈를 통과한 상기 광을 검출하는 광 검출부와,
    상기 광 검출부로부터 출력된 신호에 근거하여, 상기 개질 영역과 상기 이면과의 사이의 검사 영역에서, 상기 개질 영역으로부터 상기 이면측으로 연장되는 균열의 선단 위치를 검사하는 검사부를 구비하며,
    상기 대물 렌즈는, 상기 검사 영역 내에 상기 이면측으로부터 초점을 맞추고,
    상기 광 검출부는, 상기 표면측으로부터 상기 이면측으로 상기 반도체 기판을 전반하는 상기 광을 검출하고,
    상기 검사부는, 상기 대물 렌즈에 의해서 상기 검사 영역 내에 상기 이면으로부터 상기 초점이 맞춰지고, 상기 검사 영역 내에서 상기 초점이 상기 웨이퍼의 두께 방향을 따라 상대적으로 이동하면서, 상기 표면측으로부터 상기 이면측으로 상기 반도체 기판을 전반하는 광이 상기 광 검출부에 의해서 검출되는 것에 의해, 상기 두께 방향에서의 각 개소에서의 화상 데이터를 취득하고, 상기 화상 데이터에 근거하여, 상기 검사 영역에 상기 선단 위치가 위치하는지 여부를 검사하는, 검사 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 대물 렌즈의 개구수는, 0.45 이상인 검사 장치.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 대물 렌즈는, 보정환(補正環)을 가지는 검사 장치.
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