(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と該第１面の反対側の第２面とを有する検査用板状物の該第１面に、該検査用板状物を透過する波長のレーザー光線を吸収して溶融する検査用膜を形成する検査用膜配設ステップと、
該検査用膜配設ステップを実施した後、該検査用膜をチャックテーブルの保持面に対面させて該チャックテーブルで該検査用板状物を保持し、該レーザー光線を該第２面側から該検査用板状物の内部で集光するように照射して該検査用板状物の内部に改質層を形成する改質層形成ステップと、
該改質層形成ステップを実施した後、該検査用板状物を通過した該レーザー光線により該検査用膜に形成された溶融痕に基づいて該レーザー光線の状態を検査する検査ステップと、を含むことを特徴とするレーザー光線の検査方法。
【請求項２】
該検査ステップでは、該改質層の直下に形成される改質層直下溶融痕に対して該改質層直下溶融痕の近傍に形成される斑点状溶融痕が偏っている場合に、該レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段の光学ユニット又はレンズの光軸に対して該レーザー光線がずれていると判定することを特徴とする請求項１に記載のレーザー光線の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等を加工する際に用いるレーザー光線の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面側にＩＣ等のデバイスが形成されたウェーハを複数のチップへと分割するために、ウェーハの内部にレーザー光線を集光させて分割の起点となる改質層を形成する加工方法が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この加工方法では、ウェーハの表面側をチャックテーブルで保持し、露出した裏面側からウェーハに吸収され難い波長のレーザー光線を内部で集光するように照射する。
【０００３】
ところで、上述の加工方法でウェーハに改質層を形成すると、ウェーハの表面側にまで達するレーザー光線の抜け光によって、デバイスはダメージを受ける恐れがある。そこで、近年では、この抜け光によるデバイスのダメージを抑制するために、十分に短いパルス幅のレーザー光線を用いて抜け光の発生を抑えた加工方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１９２３７０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０４４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した抜け光によるデバイスの損傷は、ウェーハに照射されるレーザー光線の調整不足や加工条件の不適合等が原因と考えられる。例えば、伝播方向に垂直な面内で強度分布が対称となるようにレーザー光線を適切に調整し、又は、加工条件を適合できれば、抜け光によるデバイスの損傷をさらに低減できると考えられる。
【０００６】
しかしながら、ウェーハに吸収され難い波長のレーザー光線を用いるという原理上、レーザー光線を目視で調整し、加工条件を適合させるのは困難である。実際に発生するデバイスの不良に基づいてレーザー光線の照射領域を検査、調整することはできるが、この方法では、検査に要する時間及びコストの点で問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザー光線の状態を短時間かつ低コストに検査できるレーザー光線の検査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、第１面と該第１面の反対側の第２面とを有する検査用板状物の該第１面に、該検査用板状物を透過する波長のレーザー光線を吸収して溶融する検査用膜を形成する検査用膜配設ステップと、該検査用膜配設ステップを実施した後、該検査用膜をチャックテーブルの保持面に対面させて該チャックテーブルで該検査用板状物を保持し、該レーザー光線を該第２面側から該検査用板状物の内部で集光するように照射して改質層を形成する改質層形成ステップと、該改質層形成ステップを実施した後、該検査用板状物を通過した該レーザー光線により該検査用膜に形成された溶融痕に基づいて該レーザー光線の状態を検査する検査ステップと、を含むことを特徴とするレーザー光線の検査方法が提供される。
【０００９】
本発明において、該検査ステップでは、該改質層の直下に形成される改質層直下溶融痕に対して該改質層直下溶融痕の近傍に形成される斑点状溶融痕が偏っている場合に、該レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段の光学ユニット又はレンズの光軸に対して該レーザー光線がずれていると判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーザー光線の検査方法では、レーザー光線を吸収して溶融する検査用膜を検査用板状物の第１面に形成するので、第２面側から照射され検査用板状物を通過するレーザー光線によって検査用膜に溶融痕が形成される。よって、この溶融痕に基づいてレーザー光線の状態を検査できる。
【００１１】
すなわち、本発明に係るレーザー光線の検査方法では、検査用膜を検査用板状物の第１面に形成するだけで検査用板状物を通過するレーザー光線の照射位置を溶融痕に基づいて目視で確認できるので、レーザー光線の状態を短時間且つ低コストに検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（Ａ）は、検査用膜配設ステップを模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、検査用板状物に保護部材を貼着する様子を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２（Ａ）は、改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一部を拡大した拡大図である。
【図３】図３（Ａ）は、レーザー加工ユニットの光軸に対してレーザー光線が−Ｙ方向にずれている場合の溶融痕の例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、レーザー加工ユニットの光軸に対してレーザー光線がずれていない場合の溶融痕の例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｃ）は、レーザー加工ユニットの光軸に対してレーザー光線が＋Ｙ方向にずれている場合の溶融痕の例を模式的に示す平面図である。
【図４】変形例に係る加工ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本実施形態に係るレーザー光線の検査方法は、検査用膜配設ステップ（図１（Ａ）参照）、改質層形成ステップ（図２（Ａ）及び図２（Ｂ）参照）、及び検査ステップ（図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）参照）を含む。
【００１４】
検査用膜配設ステップでは、レーザー光線を吸収して溶融する検査用膜を検査用板状物の第１面に形成する。改質層形成ステップでは、レーザー光線を検査用板状物の第２面側から検査用板状物の内部で集光するように照射して、検査用板状物の内部に改質層を形成する。
【００１５】
検査ステップでは、検査用板状物を通過したレーザー光線により検査用膜に形成された溶融痕に基づいてレーザー光線の状態を検査する。以下、本実施形態に係るレーザー光線の検査方法について詳述する。
【００１６】
まず、検査用板状物に検査用膜を形成する検査用膜配設ステップを実施する。図１（Ａ）は、検査用膜配設ステップを模式的に示す斜視図である。図１（Ａ）に示すように、本実施形態で使用される検査用板状物１１は、円盤状の半導体ウェーハやセラミックス基板等であり、略平坦な第１面１１ａ及び第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂを有している。ただし、本発明はこれに限定されず、任意の材質、形状の板状物を検査用板状物として使用できる。
【００１７】
検査用膜配設ステップでは、上述した検査用板状物１１の第１面１１ａに検査用膜１３を形成する。検査用膜１３は、後の改質層形成ステップで使用されるレーザー光線を吸収する材質で形成され、所定の温度に達すると溶融する。この検査用膜１３により、検査用板状物１１の第１面１１ａに達したレーザー光線の照射位置を確認できる。
【００１８】
検査用膜１３は、代表的には、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）等の金属材料でなる膜の単層構造、又は積層構造である。検査用膜１３を積層構造とする場合には、チタン膜（例えば、厚さが２００ｎｍ）とスズ膜（例えば、厚さが５０ｎｍ）との積層構造、チタン膜（例えば、厚さが５０ｎｍ）とアルミニウム膜（例えば、厚さが５００ｎｍ）との積層構造等を採用できる。
【００１９】
検査用膜１３の形成方法は任意だが、例えば、プラズマＣＶＤ法や真空蒸着法、スパッタリング法等を用いることができる。同様に、検査用膜１３の厚みも任意である。ただし、検査用膜１３の厚みは、レーザー光線によって溶融する程度に薄くする必要がある。なお、本発明はこれに限定されず、レーザー光線を吸収して溶融する任意の検査用膜を形成できる。
【００２０】
検査用膜配設ステップを実施した後には、検査用膜１３が形成された検査用板状物１１の第１面１１ａ側に保護部材を貼着すると良い。図１（Ｂ）は、検査用板状物１１に保護部材を貼着する様子を模式的に示す斜視図である。図１（Ｂ）に示すように、例えば、検査用板状物１１の第１面１１ａ側（検査用膜１３）に樹脂テープ等の保護部材１５を貼着する。また、保護部材１５の外周部分には、環状のフレーム１７を固定しておく。
【００２１】
次に、検査用板状物１１にレーザー光線を照射して内部に改質層を形成する改質層形成ステップを実施する。図２（Ａ）は、改質層形成ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の一部を拡大した拡大図である。改質層形成ステップは、例えば、図２（Ａ）に示すレーザー加工装置２で実施される。
【００２２】
レーザー加工装置２は、検査用板状物１１を吸引保持するチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、モータ等の回転駆動源（不図示）と連結されており、鉛直軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４の下方には、移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル４は、この移動機構で水平方向に移動する。
【００２３】
チャックテーブル４の上面は、保護部材１５を介して検査用板状物１１の第１面１１ａ側（検査用膜１３側）を吸引保持する保持面４ａとなっている。保持面４ａには、チャックテーブル４の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、検査用板状物１１を吸引する吸引力が発生する。チャックテーブル４の周囲には、環状のフレーム１７を挟持固定する複数のクランプ６が配置されている。
【００２４】
チャックテーブル４の上方には、レーザー加工ユニット（レーザー光線照射手段）８が配置されている。レーザー加工ユニット８は、レーザー発振器（不図示）でパルス発振したレーザー光線Ｌ１を、チャックテーブル４に吸引保持された検査用板状物１１の内部に集光させる。レーザー発振器は、検査用板状物１１に吸収され難い波長（検査用板状物１１を透過する波長）のレーザー光線Ｌ１を発振できるように構成されている。
【００２５】
改質層形成ステップでは、まず、検査用板状物１１の第１面１１ａ側に形成された検査用膜１３とチャックテーブル４の保持面４ａとが対面するように、検査用板状物１１（及び保護部材１５）をチャックテーブル４に載置する。この状態で吸引源の負圧を作用させれば、検査用板状物１１は、第２面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４に吸引保持される。
【００２６】
次に、チャックテーブル４を移動、回転させて、レーザー加工ユニット８を任意の加工領域に位置付ける。その後、レーザー加工ユニット８から検査用板状物１１に向けてレーザー光線Ｌ１を照射しつつ、チャックテーブル４を水平方向に移動させる。これにより、レーザー光線Ｌ１の集光点近傍に多光子吸収を生じさせて、直線状の改質層１９を形成できる。
【００２７】
レーザー光線Ｌ１は検査用板状物１１に吸収され難いので、図２（Ｂ）に示すように、集光点近傍において吸収されなかったレーザー光線Ｌ２は、検査用板状物１１の第１面１１ａ側に抜ける。本実施形態では、検査用板状物１１の第１面１１ａに検査用膜１３を設けているので、検査用板状物１１を通過したレーザー光線Ｌ２は、検査用膜１３に吸収され熱へと変化する。その結果、検査用膜１３の一部には溶融痕２１が形成される。
【００２８】
改質層形成ステップを実施した後には、レーザー光線Ｌ２により検査用膜１３に形成された溶融痕２１に基づいてレーザー光線Ｌ１の状態を検査する検査ステップを実施する。この検査ステップでは、例えば、溶融痕２１を平面的に目視することでレーザー光線Ｌ１の状態を判定する。
【００２９】
図３（Ａ）は、レーザー加工ユニット８の光軸に対してレーザー光線Ｌ１が−Ｙ方向にずれている場合の溶融痕２１の例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、レーザー加工ユニット８の光軸に対してレーザー光線Ｌ１がずれていない場合の溶融痕２１の例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｃ）は、レーザー加工ユニット８の光軸に対してレーザー光線Ｌ１が＋Ｙ方向にずれている場合の溶融痕２１の例を模式的に示す平面図である。
【００３０】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）に示すように、改質層１９の直下には、改質層１９に対応した直線状の溶融痕（改質層直下溶融痕）２１ａが形成される。一方、溶融痕２１ａの近傍には、改質層１９において散乱されたレーザー光線に起因する斑点状の溶融痕（斑点状溶融痕）２１ｂが形成される。
【００３１】
本実施形態では、この溶融痕２１ａ，２１ｂの位置関係に基づいてレーザー光線Ｌ１の状態を判定する。具体的には、図３（Ａ）、及び図３（Ｃ）に示すように、境界となる溶融痕２１ａの片側に溶融痕２１ｂが偏っている場合、レーザー加工ユニット８の各種光学ユニット（ミラー、プリズム等）（不図示）やレンズ（不図示）の光軸に対してレーザー光線Ｌ１がずれていると判定する。
【００３２】
一方、図３（Ｂ）に示すように、境界となる溶融痕２１ａの両側に溶融痕２１ｂが略均等に分散している場合、レーザー加工ユニット８の各種光学ユニット（ミラー、プリズム等）（不図示）やレンズ（不図示）の光軸に対してレーザー光線Ｌ１がずれていないと判定する。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係るレーザー光線の検査方法では、レーザー光線Ｌ２を吸収して溶融する検査用膜１３を検査用板状物１１の第１面１１ａに形成するので、第２面１１ｂ側から照射され検査用板状物１１を通過するレーザー光線Ｌ２によって検査用膜１３に溶融痕２１が形成される。よって、この溶融痕２１に基づいてレーザー光線Ｌ１の状態を検査できる。
【００３４】
すなわち、本実施形態に係るレーザー光線の検査方法では、検査用膜１３を検査用板状物１１の第１面１１ａに形成するだけで検査用板状物１１を通過するレーザー光線Ｌ２の照射位置を溶融痕２１に基づいて目視で確認できるので、レーザー光線Ｌ１の状態を短時間且つ低コストに検査できる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されない。例えば、上述したレーザー加工装置２のレーザー加工ユニット（レーザー光線照射手段）８は、任意のレーザー加工ユニットに変更できる。図４は、変形例に係るレーザー加工ユニットの構成例を模式的に示す図である。
【００３６】
図４に示すように、変形例に係るレーザー加工ユニット（レーザー光線照射手段）１２は、レーザー発振器１４、プリズム１６、空間光変調器１８、駆動装置２０、制御装置２２、レンズ２４，２６、ミラー２８、及び対物レンズ３０を備えている。
【００３７】
レーザー発振器１４は、例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ等のレーザー媒質を含み、検査用板状物１１に吸収され難い波長（検査用板状物１１を透過する波長）のレーザー光線Ｌをパルス発振できるように構成されている。レーザー発振器１４で発振されたレーザー光線Ｌは、プリズム１６の第１反射面１６ａで反射された後に空間光変調器１８に入力される。
【００３８】
空間光変調器１８は、２次元的に配列された複数の画素によって示される位相変調用のホログラムを用いてレーザー光線Ｌの位相を変調する。位相変調用のホログラムとしては、計算に基づいて求められるＣＧＨ（Computer  Generated  Hologram）を用いると良い。
【００３９】
なお、図４では、反射型の空間光変調器１８を用いるレーザー加工ユニット１２を例示しているが、透過型の空間光変調器を用いても良い。透過型の空間光変調器を用いる場合には、プリズムを省略できる。
【００４０】
駆動装置２０は、空間光変調器１８が備える各画素の位相変調量を設定する。これにより、空間光変調器１８には、位相変調用のホログラムが示される。制御装置２２は、例えば、コンピュータであり、駆動機構２０の動作を制御して、空間光変調器１８に適切なホログラムを表示させる。この制御装置２２によって、レーザー光線Ｌを検査用板状物１１の内部の複数の位置に集光させるホログラムを空間光変調器１８に表示できる。
【００４１】
空間光変調器１８から出力されたレーザー光線Ｌは、プリズム１６の第２反射面１６ｂで反射され、レンズ２４，２６、及びミラー２８を経て対物レンズ３０に入射する。レンズ２４，２６は、空間光変調器１８と対物レンズ３０とが互いに結像関係となるように配置されており、空間光変調器１８におけるレーザー光線Ｌの像は、対物レンズ３０に結像される。
【００４２】
対物レンズ３０は、入射されたレーザー光線Ｌを検査用板状物１１の内部の複数の位置に集光させる。このレーザー加工ユニット１２を用いることで、複数の位置に同時に改質層１９を形成できる。
【００４３】
その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【００４４】
１１  検査用板状物
１１ａ  第１面
１１ｂ  第２面
１３  検査用膜
１５  保護部材
１７  フレーム
１９  改質層
２１  溶融痕
２１ａ  溶融痕（改質層直下溶融痕）
２１ｂ  溶融痕（斑点状溶融痕）
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２  レーザー光線
２    レーザー加工装置
４  チャックテーブル
４ａ  保持面
６  クランプ
８，１２  レーザー加工ユニット（レーザー光線照射手段）
１４  レーザー発振器
１６  プリズム
１６ａ  第１反射面
１６ｂ  第２反射面
１８  空間光変調器
２０  駆動装置
２２  制御装置
２４，２６  レンズ
２８  ミラー
３０  対物レンズ
【図１】
0006370227.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006370227.tif 000004
【図４】
0006370227.tif 000005