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JP6651257B2 - 被加工物の検査方法、検査装置、レーザー加工装置、及び拡張装置 - Google Patents

被加工物の検査方法、検査装置、レーザー加工装置、及び拡張装置 Download PDF

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Description

本発明は、被加工物を破断する際の起点となる改質層の状態を確認できる被加工物の検査方法や検査装置等に関する。
シリコンやＳｉＣ、サファイア等の材料でなるウェーハを複数のチップへと分割する際には、例えば、透過性のレーザービームを集光して多光子吸収を発生させることで、ウェーハの内部を局所的に改質して改質層（改質領域）を形成する（例えば、特許文献１参照）。この改質層は他の領域に比べて脆いので、後に小さな力を加えるだけで、ウェーハを破断して複数のチップへと分割できる。
ところで、上述した方法でウェーハ等の被加工物を分割する際には、被加工物に設定される分割予定ライン（ストリート）に沿って改質層を確実に形成する必要がある。そこで、赤外線領域に感度のあるカメラ等を用いて被加工物の内部を撮像し、改質層の位置を確認する確認方法等が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−２２３２８４号公報 特開２００５−１６９４０７号公報
しかしながら、被加工物の内部に形成される改質層の幅は狭く、上述のような確認方法を用いたとしても改質層の状態を容易には把握できない。そのため、被加工物を実際に破断してみるまでは、必要な改質層が形成されているか否かを適切に判定できないというのが実情であった。
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、改質層の状態を適切かつ容易に判定できる被加工物の検査方法、検査装置、レーザー加工装置、又は拡張装置を提供することである。
本発明の第１態様によれば、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射することで、被加工物を破断する際の起点となる改質層を被加工物の内部に形成するとともに、該改質層に対応する凹凸を被加工物の露出した面に生じさせる改質層形成ステップと、光源から放射される光を被加工物の露出した該面で反射させて投影面に照射することで、該凹凸が強調された投影像を形成するとともに、該投影像を撮像して画像を形成する撮像ステップと、該画像に基づいて、該改質層の状態を判定する判定ステップと、を備える被加工物の検査方法が提供される。
本発明の第１態様において、被加工物は、複数の分割予定ラインによって区画された表面側の領域にデバイスが形成されたウェーハであり、該改質層は、該分割予定ラインに沿って形成されていても良い。
また、本発明の第１態様において、該改質層形成ステップの前に、被加工物にダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着ステップと、該改質層形成ステップの後に、該ダイシングテープを拡張して被加工物に力を付与し、該改質層を破断の起点として被加工物を複数のチップに分割する拡張分割ステップと、を備え、該拡張分割ステップは、該撮像ステップと並行して実施されても良い。
本発明の第２態様によれば、透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、内部に破断の起点となる改質層が形成されるとともに、露出した面に該改質層に対応する凹凸が生じた被加工物の該改質層を検査するための検査装置であって、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、を備える検査装置が提供される。
本発明の第３態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射することで、被加工物を破断する際の起点となる改質層を被加工物の内部に形成するとともに、該改質層に対応する凹凸を被加工物の露出した面に生じさせるレーザービーム照射手段と、該レーザービームが照射された後の被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、各構成要素を制御する制御手段と、を備えるレーザー加工装置が提供される。
本発明の第３態様において、該保持テーブルは、該チャックテーブルでも良い、すなわち、チャックテーブルを保持テーブルとして用いることができる。
本発明の第４態様によれば、透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、内部に破断の起点となる改質層が形成されるとともに、露出した面に該改質層に対応する凹凸が生じた被加工物を、該被加工物に貼着されたダイシングテープを介して支持する支持基台と、該ダイシングテープを拡張する拡張手段と、該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、各構成要素を制御する制御手段と、を備える拡張装置が提供される。
本発明の第４態様において、該保持テーブルは、該支持基台でも良い。すなわち、支持基台を保持テーブルとして用いることができる。
本発明の第１態様に係る被加工物の検査方法では、光源から放射される光を改質層に対応する微細な凹凸が生じた被加工物の面で反射させて投影面に照射することで、面内の凹凸が強調された投影像を形成するとともに、この投影像を撮像して形成される画像に基づいて改質層の状態を判定するので、改質層に対応する強調された凹凸を含む画像に基づいて、改質層の状態を適切かつ容易に判定できる。
また、本発明の第２態様に係る検査装置、第３態様に係るレーザー加工装置、及び第４態様に係る拡張装置は、いずれも、被加工物の露出した面に光を照射する光源と、被加工物で反射された光源からの光が投影されることで、面内の凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、投影面に投影された投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、形成された画像と、予め設定された条件とを比較して改質層の状態を判定する判定手段と、を備えるので、上述した被加工物の検査方法を実施して、改質層の状態を適切かつ容易に判定できる。
検査装置の構成例等を模式的に示す図である。 テープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。 裏面研削ステップを模式的に示す斜視図である。 裏面研削ステップを模式的に示す側面図である。 改質層形成ステップを模式的に示す斜視図である。 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る。 被加工物に適切な改質層が形成された場合の投影像の例を示す図である。 被加工物に適切な改質層が形成されていない場合の投影像の例を示す図である。 レーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、拡張装置の構成例及び拡張分割ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 拡張分割ステップの後の投影像の例を示す図である。
添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。図１は、検査装置の構成例等を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る検査装置２は、改質層（改質領域）が内部に形成された板状の被加工物１１を保持するための保持テーブル４を備えている。保持テーブル４の上面の一部は、被加工物１１（又は被加工物１１に貼付されたテープ（ダイシングテープ）２１）を保持する保持面４ａになっている。
保持テーブル４の上方には、保持テーブル４によって保持される被加工物１１の全体に光Ｌ１を放射するための光源６が配置されている。光源６としては、例えば、白熱電球やＬＥＤ等が用いられる。ただし、光源６の種類や位置等に制限はない。また、光Ｌ１は、平行光でも良いし非平行光でも良い。光Ｌ１を平行光とする場合には、例えば、光源６に対してレンズ等の光学素子を組み合わせると良い。一方で、光Ｌ１を非平行光とする場合には、発光領域が小さく点光源とみなせる光源６を用いることが好ましい。
図１に示すように、被加工物１１で反射される光Ｌ１の経路（光路）上には、反射後の光Ｌ１を照射することによって投影像が形成される投影面８が設けられている。投影面８は、代表的には、平坦なスクリーンであり、被加工物１１と同程度の大きさに形成される。なお、この投影面８は、少なくとも被加工物１１の全体を投影できる態様（位置、大きさ、形状等）で設けられていれば良い。
本実施形態では、保持テーブル４の斜め上方に光源６を配置するとともに、被加工物１１で反射される光Ｌ１の経路上に、被加工物１１の裏面１１ｂに対して概ね垂直な投影面８を配置している。そのため、光源６から斜め下方に進行する光Ｌ１を被加工物１１に放射すると、この光Ｌ１は、被加工物１１の露出した面（ここでは、裏面１１ｂ）で反射されて投影面８に照射される。その結果、投影面８には、被加工物１１の露出した面（すなわち、裏面１１ｂ）の状態を反映した投影像が形成される。
投影面８と対面する位置には、投影面８に形成される投影像を撮像して画像を形成するための撮像ユニット（撮像手段）１０が配置されている。この撮像ユニット１０は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子にレンズ等の光学素子を組み合わせたデジタルカメラであり、投影像を撮像して形成した画像（映像）を外部へと出力する。なお、この撮像ユニット１０としては、静止画を形成するデジタルスチルカメラ、動画を形成するデジタルビデオカメラのいずれを用いることもできる。
撮像ユニット１０には、撮像ユニット１０から出力される画像と、予め設定された条件とを比較して、被加工物１１に形成されている改質層の状態を判定するための判定ユニット（判定手段）１２が接続されている。判定ユニット１２で行われる処理等の詳細については後述する。
次に、上述した検査装置２を用いる被加工物１１の検査方法の例について説明する。本実施形態に係る被加工物１１の検査方法では、まず、被加工物１１に対してテープ（ダイシングテープ）２１を貼り付けるテープ貼着ステップ（ダイシングテープ貼着ステップ）を実施する。図２は、テープ貼着ステップを模式的に示す斜視図である。
図２に示すように、被加工物１１は、例えば、シリコン、ＳｉＣ、ガラス、サファイア等の材料でなる円盤状のウェーハであり、その表面１１ａ側は、中央のデバイス領域と、デバイス領域を囲む外周余剰領域とに分けられている。デバイス領域は、格子状に設定された複数の分割予定ライン（ストリート）１３で更に複数の領域に区画されており、各領域には、ＩＣ（ＬＳＩ）、ＬＥＤ等のデバイス１５が形成されている。
なお、本実施形態では、シリコン、ＳｉＣ、ガラス、サファイア等の材料でなるウェーハを被加工物１１として用いるが、被加工物１１の材質、形状、構造等に制限はない。例えば、任意の半導体、セラミック、樹脂、金属等の材料でなる被加工物１１を用いることもできる。同様に、分割予定ライン１３の配置やデバイス１５の種類等にも制限はない。
テープ貼着ステップでは、上述した被加工物１１の表面１１ａ側に、例えば、保護部材等としての機能を持つテープ２１を貼り付ける。テープ２１は、例えば、被加工物１１と同等以上の大きさ（例えば、直径）に形成された樹脂製のフィルムであり、その第１面２１ａ側には、接着力のある樹脂等でなる接着層（糊層）が設けられている。
よって、図２に示すように、被加工物１１の表面１１ａ側にテープ２１の第１面２１ａ側を接触させることで、被加工物１１にテープ２１を貼り付けることができる。このようなテープ２１を被加工物１１に貼り付けることで、例えば、後の研削の際に加わる荷重等によるデバイス１５の破損を防止できる。
なお、本実施形態では、被加工物１１と同等の大きさを持つテープ２１を被加工物１１の表面１１ａ側に貼り付けているが、より大きいテープ２１を被加工物１１に貼り付けることもできる。この場合には、テープ２１の外周部分に環状のフレームを固定して、この環状のフレームで被加工物１１を間接的に支持できるようにすると良い。
テープ貼着ステップの後には、被加工物１１の裏面１１ｂを研削して被加工物１１を所定の厚みにする裏面研削ステップを実施する。図３は、裏面研削ステップを模式的に示す斜視図であり、図４は、裏面研削ステップを模式的に示す側面図である。裏面研削ステップは、例えば、図３及び図４に示す研削装置２２で実施される。
研削装置２２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル２４を備えている。チャックテーブル２４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル２４の下方には、テーブル移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル２４は、このテーブル移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル２４の上面の一部は、被加工物１１に貼り付けられたテープ２１の第２面２１ｂ側を吸引、保持する保持面２４ａとなっている。この保持面２４ａには、チャックテーブル２４の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、テープ２１を吸引するための吸引力が発生する。
チャックテーブル２４の上方には、研削ユニット２６が配置されている。研削ユニット２６は、研削ユニット昇降機構（不図示）に支持されたスピンドルハウジング（不図示）を備える。スピンドルハウジングには、スピンドル２８が収容されており、スピンドル２８の下端部には、円盤状のマウント３０が固定されている。このマウント３０の下面には、マウント３０と概ね同径の研削ホイール３２が装着される。
研削ホイール３２は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料で形成されたホイール基台３４を備えている。ホイール基台３４の下面には、複数の研削砥石３６が環状に配列されている。スピンドル２８の上端側（基端側）には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、研削ホイール３２は、この回転駆動源から伝達される回転力によって、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
裏面研削ステップでは、まず、被加工物１１に貼り付けられているテープ２１の第２面２１ｂをチャックテーブル２４の保持面２４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル２４に吸引、保持される。
次に、チャックテーブル２４を研削ホイール３２の下方に移動させる。そして、図３及び図４に示すように、チャックテーブル２４と研削ホイール３２とをそれぞれ回転させ、純水等の研削液を供給しながらスピンドルハウジング（スピンドル２８）を下降させる。スピンドルハウジングの下降量は、被加工物１１の裏面１１ｂに研削砥石３６の下面が押し当てられる程度に調整される。
これにより、裏面１１ｂ側を研削して被加工物１１を薄くできる。この裏面研削ステップは、例えば、被加工物１１の厚みを測定しながら遂行される。被加工物１１が所定の厚み（代表的には、デバイスチップの仕上がり厚み）まで薄くなると、裏面研削ステップは終了する。
裏面研削ステップの後には、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザービームを被加工物１１に照射、集光して、被加工物１１を破断する際の起点となる改質層を被加工物１１の内部に形成する改質層形成ステップを実施する。図５は、改質層形成ステップを模式的に示す斜視図であり、図６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る。改質層形成ステップは、例えば、図５及び図６に示すレーザー加工装置４２で実施される。
レーザー加工装置４２は、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル４４を備えている。チャックテーブル４４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、鉛直方向に概ね平行な回転軸の周りに回転する。また、チャックテーブル４４の下方には、テーブル移動機構（不図示）が設けられており、チャックテーブル４４は、このテーブル移動機構によって水平方向に移動する。
チャックテーブル４４の上面の一部は、被加工物１１に貼り付けられたテープ２１の第２面２１ｂ側を吸引、保持する保持面４４ａとなっている。この保持面４４ａには、チャックテーブル４４の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、テープ２１を吸引するための吸引力が発生する。
チャックテーブル４４の上方には、レーザー照射ユニット４６が配置されている。レーザー照射ユニット４６に隣接する位置には、被加工物１１を撮像するための撮像ユニット４８が設置されている。レーザー照射ユニット４６は、レーザー発振器（不図示）でパルス発振されたレーザービームＬ２を所定の位置に照射、集光する。レーザー発振器は、被加工物１１に対して透過性を有する波長（吸収され難い波長）のレーザービームＬ２をパルス発振できるように構成されている。
改質層形成ステップでは、まず、被加工物１１に貼り付けられているテープ２１の第２面２１ｂをチャックテーブル４４の保持面４４ａに接触させて、吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態でチャックテーブル４４に吸引、保持される。
次に、被加工物１１を保持したチャックテーブル４４を移動、回転させて、レーザー照射ユニット４６を加工対象の分割予定ライン１３の端部に合わせる。そして、レーザー照射ユニット４６から被加工物１１の裏面１１ｂに向けてレーザービームＬ２を照射しつつ、チャックテーブル４４を加工対象の分割予定ライン１３に平行な方向に移動させる。すなわち、被加工物１１の裏面１１ｂ側から分割予定ライン１３に沿ってレーザービームＬ２を照射する。
この時、レーザービームＬ２の集光点の位置を被加工物１１の内部に合せておく。これにより、レーザービームＬ２の集光点近傍を多光子吸収で改質して、加工対象の分割予定ライン１３に沿う改質層（改質領域）１７を形成できる。チャックテーブル４４の移動、回転と、レーザービームＬ２の照射、集光とを繰り返し、例えば、全ての分割予定ライン１３に沿って改質層１７が形成されると、改質層形成ステップは終了する。
なお、この改質層形成ステップで被加工物１１にレーザービームＬ２を照射、集光すると、レーザービームＬ２の集光点近傍で被加工物１１が膨張し、表面１１ａ及び裏面１１ｂの改質層１７に対応する位置には目視できない程度の微細な凸部（代表的には、サブミクロン単位）が形成される。すなわち、被加工物１１の内部に改質層１７が形成されるのとほぼ同じタイミングで凸部が形成され、改質層形成ステップが終了した状態では、改質層１７に対応する微細な凹凸が被加工物１１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに存在する。
本実施形態に係る被加工物の検査方法では、この凹凸を利用して改質層１７の状態を判定する。具体的には、改質層形成ステップの後に、光Ｌ１を被加工物１１で反射させて凹凸が強調された投影像を形成するとともに、撮像ユニット１２で投影像を撮像して画像を形成する撮像ステップを実施する。
撮像ステップは、上述した検査装置２で実施される。まず、被加工物１１を保持テーブル４に載せる。具体的には、図１に示すように、被加工物１１に貼り付けられているテープ２１の第２面２１ｂを保持テーブル４の保持面４ａに接触させる。これにより、被加工物１１は、裏面１１ｂ側が上方に露出した状態で保持テーブル４に保持される。
次に、図１に示すように、光源６から光Ｌ１を放射する。光源６は、保持テーブル４によって保持される被加工物１１の全体に対して光Ｌ１を照射できる態様（位置、向き等）で設けられている。よって、光源６から放射された光Ｌ１は、被加工物１１の裏面１１ｂで反射される。
また、被加工物１１で反射される光Ｌ１の経路上には、投影面８が配置されている。よって、被加工物１１の裏面１１ｂで反射された光Ｌ１は、投影面８に照射され、被加工物１１の裏面１１ｂの状態に応じた投影像が形成される。図７は、被加工物１１に適切な改質層１７が形成された場合の投影像の例を示す図である。
被加工物１１の裏面１１ｂは、改質層１７による微細な凸部を除いて概ね平坦である。つまり、裏面１１ｂの凸部を除く領域に照射された光Ｌ１は、裏面１１ｂでの反射後にも殆ど拡散しない。一方で、裏面１１ｂの凸部に照射された光Ｌ１は、凸部の凸面鏡のような機能で拡散される。
よって、被加工物１１の裏面１１ｂで反射された光Ｌ１を投影面８に照射すると、図７に示すような投影像３１が得られる。この投影像３１では、改質層１７に対応する凹凸が強調されて影３３になる。その後、撮像ユニット１０で投影像３１を撮像し、投影像３１の情報を含む画像を形成する。撮像ユニット１０によって形成された画像が判定ユニット１２に送られると、撮像ステップは終了する。
撮像ステップの後には、撮像ユニット１０で形成された画像と、予め設定された条件とを比較して改質層１７の状態を判定する判定ステップを実施する。図７に示すように、被加工物１１の破断に適した改質層１７が形成されている場合には、例えば、改質層１７に対応して形成される影３３の幅も太くなる。
よって、この影３３の幅を画像処理等によって検出し、あらかじめ設定しておいた基準の幅（基準値、条件）と比較することで、適切な改質層１７が形成されているか否かを判定できる。具体的には、例えば、影３３の幅が基準値以上の場合に、判定ユニット１２は、適切な改質層１７が形成されていると判定する。一方で、影３３の幅が基準値より狭い場合、判定ユニット１２は、適切な改質層１７が形成されていないと判定する。
なお、撮像ユニット１０によって形成される画像内の領域を複数の微小な領域（微笑領域）に区画して、各微小領域内で検出される影３３の幅を基準値と比較することで、各微小領域において適切な改質層１７が形成されているか否かを判定できる。また、この方法を用いれば、適切な改質層１７が形成されていない不良領域の位置を特定することもできる。
図８は、被加工物１１に適切な改質層１７が形成されていない場合の投影像３１の例を示す図である。図８に示すように、適切な改質層１７が形成されていない場合には、投影像３１中に影３３の幅が基準値より狭い不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが存在する。各微小領域に適切な改質層１７が形成されているか否かを判定する上述の方法で、この不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの位置を特定できる。
被加工物１１中に不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが見つかった場合には、例えば、改質層形成ステップを再び実施し、不良領域３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄに改質層１７を形成しても良い。また、その後の加工不良を防止できるように、改質層形成ステップの加工条件を変更しても良い。
以上のように、本実施形態に係る被加工物の検査方法では、光源６から放射される光Ｌ１を改質層１７に対応する微細な凹凸が生じた被加工物１１の裏面１１ｂで反射させて投影面８に照射することで、面内の凹凸が強調された投影像３１を形成するとともに、この投影像３１を撮像して形成される画像に基づいて改質層１７の状態を判定するので、改質層１７に対応する強調された凹凸を含む画像に基づいて、改質層１７の状態を適切かつ容易に判定できる。
また、本実施形態に係る検査装置２は、被加工物１１の裏面（露出した面）１１ｂに光Ｌ１を照射する光源６と、被加工物１１で反射された光源６からの光Ｌ１が投影されることで、面内の凹凸を強調した投影像３１が形成される投影面８と、投影面８に投影された投影像３１を撮像して画像を形成する撮像ユニット（撮像手段）１０と、形成された画像と、予め設定された条件とを比較して改質層１７の状態を判定する判定ユニット（判定手段）１２と、を備えるので、上述した被加工物の検査方法を実施して、改質層１７の状態を適切かつ容易に判定できる。
なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態に係る検査装置２をレーザー加工装置に組み込んでも良い。図９は、検査装置２が組み込まれたレーザー加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図９に示すように、レーザー加工装置１０２は、各構造を支持する基台１０４を備えている。基台１０４の端部には、Ｚ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に延在する支持構造１０６が設けられている。
支持構造１０６から離れた基台１０４の角部には、上方に突き出た突出部１０４ａが設けられている。突出部１０４ａの内部には空間が形成されており、この空間には、昇降可能なカセットエレベータ１０８が設置されている。カセットエレベータ１０８の上面には、複数の被加工物１１を収容可能なカセット１１０が載せられる。
突出部１０４ａに近接する位置には、上述した被加工物１１を仮置きするための仮置き機構１１２が設けられている。仮置き機構１１２は、例えば、Ｙ軸方向（割り出し送り方向）に平行な状態を維持しながら接近、離隔される一対のガイドレール１１２ａ，１１２ｂを含む。
各ガイドレール１１２ａ，１１２ｂは、被加工物１１（環状のフレーム）を支持する支持面と、支持面に概ね垂直な側面とを備え、搬送機構（不図示）によってカセット１１０から引き出された被加工物１１（環状のフレーム）をＸ軸方向（加工送り方向）において挟み込んで所定の位置に合わせる。
基台１０４の中央には、移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）１１６が設けられている。移動機構１１６は、基台１０４の上面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１１８を備えている。Ｙ軸ガイドレール１１８には、Ｙ軸移動テーブル１２０がスライド可能に取り付けられている。
Ｙ軸移動テーブル１２０の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１１８に平行なＹ軸ボールネジ１２２が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ１２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ１２４が連結されている。Ｙ軸パルスモータ１２４でＹ軸ボールネジ１２２を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル１２０は、Ｙ軸ガイドレール１１８に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動テーブル１２０の表面（上面）には、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２６が設けられている。Ｘ軸ガイドレール１２６には、Ｘ軸移動テーブル１２８がスライド可能に取り付けられている。
Ｘ軸移動テーブル１２８の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１２６に平行なＸ軸ボールネジ１３０が螺合されている。Ｘ軸ボールネジ１３０の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ１３０を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル１２８は、Ｘ軸ガイドレール１２６に沿ってＸ軸方向に移動する。
Ｘ軸移動テーブル１２８の表面側（上面側）には、テーブルベース１３２が設けられている。テーブルベース１３２の上部には、被加工物１１を吸引、保持するためのチャックテーブル（保持テーブル）１３４が配置されている。チャックテーブル１３４の周囲には、被加工物１１を支持する環状のフレームを四方から固定する４個のクランプ１３６が設けられている。
チャックテーブル１３４は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向、高さ方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。上述した移動機構１１６でＸ軸移動テーブル１２８をＸ軸方向に移動させれば、チャックテーブル１３４はＸ軸方向に加工送りされる。また、移動機構１１６でＹ軸移動テーブル１２０をＹ軸方向に移動させれば、チャックテーブル１３４はＹ軸方向に割り出し送りされる。
チャックテーブル１３４の上面は、被加工物１１を保持する保持面１３４ａとなっている。この保持面１３４ａは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に対して概ね平行に形成されており、チャックテーブル１３４やテーブルベース１３２の内部に形成された流路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。
支持構造１０６には、基台１０４の中央側に向けて突出する支持アーム１０６ａが設けられており、この支持アーム１０６ａの先端部には、下方に向けてレーザービームを照射するレーザー照射ユニット１３８が配置されている。また、レーザー照射ユニット１３８に隣接する位置には、被加工物１１を撮像する撮像ユニット１４０が設置されている。
レーザー照射ユニット１３８は、被加工物１１に対して透過性を有する波長のレーザービームをパルス発振するレーザー発振器（不図示）を備えている。例えば、シリコン等の半導体材料でなる被加工物１１に改質層１７を形成したい場合には、波長が１０６４ｎｍのレーザービームをパルス発振するＮｄ：ＹＡＧ等のレーザー媒質を備えたレーザー発振器を用いることができる。
また、レーザー照射ユニット１３８は、レーザー発振器からパルス発振されたレーザービームを集光する集光器（不図示）を備えており、チャックテーブル１３４に保持された被加工物１１等に対してこのレーザービームを照射、集光する。レーザー照射ユニット１３８でレーザービームを照射しながら、チャックテーブル１３４をＸ軸方向に加工送りさせることで、被加工物１１をＸ軸方向に沿ってレーザー加工（改質）できる。
加工後の被加工物１１は、例えば、仮置き機構１１２に隣接する検査装置２の保持テーブル４へと搬送される。支持構造１０６の保持テーブル４側には、投影面８が形成されている。なお、図９では、検査装置２の構成の一部を省略している。検査装置２で検査された被加工物１１は、例えば、搬送機構で仮置き機構１１２に載せられ、カセット１１０に収容される。
搬送機構、移動機構１１６、チャックテーブル１３４、レーザー照射ユニット１３８、撮像ユニット１４０等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット（制御手段）１４２に接続されている。この制御ユニット１４２は、被加工物１１の加工に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。
なお、レーザー加工装置１０２のチャックテーブル１３４に検査装置２の保持テーブル４としての機能を持たせても良い。このように、チャックテーブル１３４を保持テーブル４として用いることで、保持テーブル４を省略できる。この場合には、光源６、投影面８、撮像ユニット（撮像手段）１０等をチャックテーブル１３４に合わせて配置することになる。同様に、制御ユニット１４２に検査装置２の判定ユニット１２としての機能を持たせても良い。この場合、判定ユニット１２を省略できる。
また、上記実施形態に係る検査装置２を、テープ（ダイシングテープ）を拡張するための拡張装置に組み込んでも良い。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、検査装置２が組み込まれた拡張装置の構成例及びこの拡張装置を用いる拡張分割ステップを模式的に示す一部断面側面図である。なお、この拡張装置を用いる場合には、上述したテープ貼着ステップ（ダイシングテープ貼着ステップ）等において、被加工物１１より径の大きいテープ４１を被加工物１１に貼り付け、テープ４１の外周部分に環状のフレーム４３を固定しておく。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示すように、拡張装置５２は、テープ４１及びフレーム４３を介して被加工物１１を側方から支持する支持構造（保持テーブル）５４と、テープ４１を介して被加工物１１を下方から支持する円筒状の拡張ドラム（支持基台、保持テーブル）５６と、を備えている。例えば、拡張ドラム５６の内径は、被加工物１１の直径より大きく、拡張ドラム５６の外径は、テープ４１に固定されるフレーム４３の内径より小さい。
支持構造５４は、フレーム４１を支持するフレーム支持テーブル５８を含む。このフレーム支持テーブル５８の上面は、テープ４１の外周部分に固定されたフレーム４３を支持する支持面となっている。フレーム支持テーブル５８の外周部分には、フレーム４１を固定するための複数のクランプ６０が設けられている。
支持構造５４の下方には、昇降機構（拡張手段）６２が設けられている。昇降機構６２は、下方の基台（不図示）に固定されたシリンダケース６４と、シリンダケース６４に挿入されたピストンロッド６６とを備えている。ピストンロッド６６の上端部には、フレーム支持テーブル５８が固定されている。
この昇降機構６２は、拡張ドラム５６の上端に等しい高さの基準位置と、拡張ドラム５６の上端より下方の拡張位置との間でフレーム支持テーブル５８の上面（支持面）が移動するように、支持構造５４を昇降させる。昇降機構６２の動作は、例えば、昇降機構６２に接続された制御ユニット（制御手段）６８によって制御される。
支持構造５４及び拡張ドラム５６の上方には、検査装置２を構成する光源６、投影面８、撮像ユニット（撮像手段）１０等が配置されている。なお、この拡張装置５２の支持構造５４や拡張ドラム５６は、検査装置２の保持テーブル４として機能する。もちろん、支持構造５４や拡張ドラム５６とは別に、保持テーブル４を設けても良い。
テープ４１を拡張して被加工物１１を分割する拡張分割ステップを実施する際には、まず、図１０（Ａ）に示すように、基準位置に移動させたフレーム支持テーブル５８の上面にフレーム４３を載せ、このフレーム４３をクランプ６０で固定する。これにより、拡張ドラム５６の上端は、被加工物１１とフレーム４３との間でテープ４１に接触する。
次に、昇降機構６２で支持構造５４を下降させ、図１０（Ｂ）に示すように、フレーム支持テーブル５８の上面を拡張ドラム５６の上端より下方の拡張位置に移動させる。その結果、拡張ドラム５６はフレーム支持テーブル５８に対して上昇し、テープ４１は拡張ドラム５６で押し上げられるようにして放射状に拡張される。
テープ４１が拡張されると、被加工物１１にはテープ４１を拡張する方向の力（放射状の力）が付与される。これにより、被加工物１１は、改質層１７を破断の起点として複数のチップへと分割され、更に、隣接するチップ同士の間隔が拡げられる。この拡張分割ステップの前後には、例えば、上述した撮像ステップを実施して、被加工物１１を検査すると良い。
図１１は、拡張分割ステップの後の投影像の例を示す図である。拡張分割ステップにおいて被加工物１１が複数のチップへと分割され、隣接するチップ同士の間隔が拡げられると、影３３の幅も広くなる。また、改質層１７を起点に分割されたチップには、被加工物１１の研削時に発生する応力（内部応力）が残留しているので、この応力によって、チップは僅かに湾曲した状態になる。これにより、チップに放射された光Ｌ１は僅かに集光され、チップ同士の間隔が更に強調された影３３を含む投影像が得られる。
よって、この影３３の幅を画像処理等によって検出し、あらかじめ設定しておいた基準の幅（基準値、条件）と比較することで、被加工物１１が適切に分割されたか否か、チップ同士の間隔が適切か否か等を確実に判定できる。なお、被加工物１１の裏面１１ｂを研削する研削ステップを実施していない場合には、デバイス１５等のパターンを形成する際に発生する応力（内部応力）が被加工物１１に残留した状態になる。この応力によるチップの湾曲によって、影３３を強調する同様の効果が得られる。
なお、拡張分割ステップと並行（同時）に撮像ステップを実施しても良い。例えば、撮像ユニット６としてハイスピード撮影のできるビデオカメラを用い、拡張分割ステップ中の投影像３１を撮像することで、破断の進行状況を確認できる。そして、この確認の結果に基づいて、テープ４１を拡張する際の速度や拡張の方向、テープ４１の種類等を設定することで、被加工物１１をより確実に分割できるようになる。
また、制御ユニット６８に検査装置２の判定ユニット１２としての機能を持たせても良い。この場合、判定ユニット１２を省略できる。
なお、上記実施形態では、改質層形成ステップの前に裏面研削ステップを実施しているが、裏面研削ステップ等を省略することもできる。また、改質層形成ステップの後に裏面研削ステップを実施しても良い。また、上記実施形態では、被加工物１１の裏面１１ｂを露出させているが、被加工物１１の表面１１ａを露出させる場合にも同様の方法で被加工物１１を検査できる。
その他、上記実施形態に係る構造、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。
１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
１７ 改質層（改質領域）
２１ テープ（ダイシングテープ）
２１ａ 第１面
２１ｂ 第２面
３１ 投影像
３３ 影
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ 不良領域
４１ テープ（ダイシングテープ）
４３ フレーム
Ｌ１ 光
Ｌ２ レーザービーム
２ 検査装置
４ 保持テーブル
４ａ 保持面
６ 光源
８ 投影面
１０ 撮像ユニット（撮像手段）
１２ 判定ユニット（判定手段）
２２ 研削装置
２４ チャックテーブル
２４ａ 保持面
２６ 研削ユニット
２８ スピンドル
３０ マウント
３２ 研削ホイール
３４ ホイール基台
３６ 研削砥石
４２ レーザー加工装置
４４ チャックテーブル
４４ａ 保持面
４６ レーザー照射ユニット
４８ 撮像ユニット
５２ 拡張装置
５４ 支持構造（保持テーブル）
５６ 拡張ドラム（支持基台、保持テーブル）
５８ フレーム支持テーブル
６０ クランプ
６２ 昇降機構（拡張手段）
６４ シリンダケース
６６ ピストンロッド
６８ 制御ユニット（制御手段）
１０２ レーザー加工装置
１０４ 基台
１０４ａ 突出部
１０６ 支持構造
１０６ａ 支持アーム
１０８ カセットエレベータ
１１０ カセット
１１２ 仮置き機構
１１２ａ，１１２ｂ ガイドレール
１１６ 移動機構（加工送り機構、割り出し送り機構）
１１８ Ｙ軸ガイドレール
１２０ Ｙ軸移動テーブル
１２２ Ｙ軸ボールネジ
１２４ Ｙ軸パルスモータ
１２６ Ｘ軸ガイドレール
１２８ Ｘ軸移動テーブル
１３０ Ｘ軸ボールネジ
１３２ テーブルベース
１３４ チャックテーブル（保持テーブル）
１３４ａ 保持面
１３６ クランプ
１３８ レーザー照射ユニット
１４０ 撮像ユニット
１４２ 制御ユニット（制御手段）

Claims (8)

  1. 被加工物に対して透過性を有する波長のレーザービームを照射することで、被加工物を破断する際の起点となる改質層を被加工物の内部に形成するとともに、該改質層に対応する凹凸を被加工物の露出した面に生じさせる改質層形成ステップと、
    光源から放射される光を被加工物の露出した該面で反射させて投影面に照射することで、該凹凸が強調された投影像を形成するとともに、該投影像を撮像して画像を形成する撮像ステップと、
    該画像に基づいて、該改質層の状態を判定する判定ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の検査方法。
  2. 被加工物は、複数の分割予定ラインによって区画された表面側の領域にデバイスが形成されたウェーハであり、
    該改質層は、該分割予定ラインに沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の検査方法。
  3. 該改質層形成ステップの前に、被加工物にダイシングテープを貼着するダイシングテープ貼着ステップと、
    該改質層形成ステップの後に、該ダイシングテープを拡張して被加工物に力を付与し、該改質層を破断の起点として被加工物を複数のチップに分割する拡張分割ステップと、を備え、
    該拡張分割ステップは、該撮像ステップと並行して実施されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の被加工物の検査方法。
  4. 透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、内部に破断の起点となる改質層が形成されるとともに、露出した面に該改質層に対応する凹凸が生じた被加工物の該改質層を検査するための検査装置であって、
    被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、
    被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、
    該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、
    形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする検査装置。
  5. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルに保持された被加工物にレーザービームを照射することで、被加工物を破断する際の起点となる改質層を被加工物の内部に形成するとともに、該改質層に対応する凹凸を被加工物の露出した面に生じさせるレーザービーム照射手段と、
    該レーザービームが照射された後の被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、
    被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、
    該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、
    形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、
    各構成要素を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするレーザー加工装置。
  6. 該保持テーブルは、該チャックテーブルであることを特徴とする請求項５に記載のレーザー加工装置。
  7. 透過性を有する波長のレーザービームが照射されることで、内部に破断の起点となる改質層が形成されるとともに、露出した面に該改質層に対応する凹凸が生じた被加工物を、該被加工物に貼着されたダイシングテープを介して支持する支持基台と、
    該ダイシングテープを拡張する拡張手段と、
    該被加工物を保持する保持テーブルと、
    該保持テーブルに保持された被加工物の露出した該面に光を照射する光源と、
    被加工物で反射された光源からの光を照射することで、該凹凸を強調した投影像が形成される投影面と、
    該投影面に形成された該投影像を撮像して画像を形成する撮像手段と、
    形成された該画像と、予め設定された条件とを比較して該改質層の状態を判定する判定手段と、
    各構成要素を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする拡張装置。
  8. 該保持テーブルは、該支持基台であることを特徴とする請求項７に記載の拡張装置。
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