晶片检查装置和晶片检查方法与流程

1.本发明涉及对内部形成有改质层的晶片的该改质层的形状状况进行检查的晶片检查装置和晶片检查方法。


背景技术：

2.在用于移动电话或个人计算机等电子设备的器件芯片的制造工艺中，首先，在由半导体等材料形成的晶片的正面上设定相互交叉的多条分割预定线。而且，在由该分割预定线划分的各区域中形成ic(integrated circuit：集成电路)、lsi(large scale integration：大规模集成电路)等器件。进而，当将该晶片薄化至规定的厚度然后沿着该分割预定线对该晶片进行分割时，能够形成器件芯片。
3.在对晶片进行分割时，将对于该晶片具有透过性的波长(能够透过晶片的波长)的激光束沿着分割预定线聚光于晶片的内部，形成作为分割起点的改质层。然后，当对晶片施加外力时，裂纹从改质层向晶片的正面和背面延伸，晶片沿着分割预定线被分割(例如，参照专利文献1和专利文献2)。
4.这里，如果在晶片的内部没有适当地形成改质层，则有时无法适当地分割晶片而会对晶片产生损伤。因此，利用当形成有改质层时在晶片的背面侧出现微小的凹凸形状这一情况，向晶片的背面照射光并拍摄反射光来检测有无凹凸形状。在映现该反射光的图像中强调地映现了凹凸形状。该现象被称为魔镜，开发了利用该魔镜来检测有无改质层的技术(参照专利文献3)。
5.专利文献1：日本特许第3408805号公报
6.专利文献2：日本特许第4358762号公报
7.专利文献3：日本特开2017
‑
220480号公报
8.这里，为了高精度地检测改质层的形成状态，需要得到清晰的拍摄图像。但是，由于存在反射光的图像的对比度容易变低的倾向，因此不容易精密地实施有无改质层的判定。


技术实现要素：

9.本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供晶片检查装置以及晶片的检测方法，能够取得对比度良好且清晰的反射光的图像，并且能够精密地判定晶片的内部的改质层的形成状态。
10.根据本发明的一个方式，提供一种晶片检查装置，其对内部形成有改质层的晶片进行检查，其特征在于，该晶片检查装置具有：保持工作台，其能够在使该晶片的背面侧向上方露出的状态下对该晶片进行保持；点光源，其发出向该保持工作台所保持的该晶片的该背面侧照射的光；以及拍摄单元，其对从该点光源发出并照射到该晶片的该背面上的该光的反射光进行拍摄，该拍摄单元包含：成像透镜，其面对该保持工作台所保持的晶片；分光器，其被定位于该成像透镜的成像点；以及照相机，其配设在由该分光器分支的第一光路
上，该点光源配设在由该分光器分支的第二光路上，在该第二光路上配设有准直透镜和聚光透镜，该准直透镜将从该点光源发出的光生成为平行光，该聚光透镜将由该准直透镜生成的该平行光聚光于该分光器。
11.优选的是，该晶片检查装置还具有移动单元，该移动单元使该保持工作台和该拍摄单元相对地移动。
12.另外，优选的是，该点光源所发出的该光是激光束。
13.另外，根据本发明的另一方式，提供一种晶片检查方法，利用技术方案1至3中的任意一项所述的晶片检查装置对如下的晶片进行检查，该晶片在正面上设定有相互交叉的多条分割预定线，并在该正面的由该分割预定线划分的各区域中形成有器件，通过将聚光点定位于该晶片的内部并照射对于该晶片具有透过性的波长的激光束而在该晶片中沿着多条该分割预定线形成有改质层，其特征在于，该晶片检查方法具有如下的步骤：保持步骤，利用该保持工作台在使该晶片的该正面朝向该保持工作台并使该背面侧向上方露出的状态下对该晶片进行保持；照射步骤，将从该点光源发出的该光经该准直透镜、该聚光透镜、该分光器以及该成像透镜而照射到该晶片的该背面；拍摄步骤，对通过该照射步骤而照射到该晶片的该背面上而被该背面反射并经该成像透镜和该分光器而到达该照相机的该光的该反射光进行拍摄而形成拍摄图像；以及判定步骤，根据通过该拍摄步骤而得到的该拍摄图像来判定形成于该晶片的内部的该改质层的形成状态。
14.在本发明的一个方式的晶片检查装置和晶片检查方法中，通过聚光透镜使点光源所发出的光聚光于分光器而使该光照射到晶片的背面，使反射光聚光于该分光器而利用照相机对该反射光进行拍摄。在该情况下，在从点光源出发后到被晶片反射而到达该照相机为止的期间，抑制了光的散射。因此，照相机所形成的拍摄图像清晰，能够更精密地判定晶片的内部的改质层的形成状态。
15.因此，根据本发明，提供晶片检查装置以及晶片的检测方法，能够取得对比度良好且清晰的反射光的图像，并且能够精密地判定晶片的内部的改质层的形成状态。
附图说明
16.图1的(a)是示意性地示出晶片的正面侧的立体图，图1的(b)是示意性地示出晶片的背面侧的立体图。
17.图2的(a)是示意性地示出在晶片的内部形成改质层的情形的立体图，图2的(b)是示意性地示出在晶片的内部形成改质层的情形的剖视图。
18.图3是示意性地示出晶片检查装置的立体图。
19.图4是示意性地示出晶片检查装置的光学系统的侧视图。
20.图5是示意性地示出照射步骤和拍摄步骤的立体图。
21.图6是示意性地示出拍摄图像的一例的俯视图。
22.图7是对晶片检查方法的各步骤的流程进行说明的流程图。
23.图8是示意性地示出聚光于分光器的光的行进路径的侧视图。
24.标号说明
25.1：晶片；1a：正面；1b：背面；3：分割预定线；3a：改质层；5：器件；7：框架；9：片；11：框架单元；13：拍摄图像；15：线；2：激光加工装置；4：激光加工单元；4a：加工头；4b：聚光点；
6：激光束；8：晶片检查装置；10：基台；12、22：移动单元；14、24：导轨；16、26：移动工作台；18、28：滚珠丝杠；20、30：脉冲电动机；32：罩；34：保持工作台；34a：上表面；34b：夹具；36：支承部；38：拍摄单元；40：显示单元；42：成像透镜；44：分光器；44a、44b：界面；46：成像点；48：照相机；50、62：光路；52：光源；54：光纤；56：点光源；58：准直透镜；60：聚光透镜；64：光；66、68a、68b：反射光；66a、66b：光。
具体实施方式
26.参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先，对本实施方式的晶片检查装置和在晶片检查方法中成为检查对象的晶片进行说明。图1的(a)是示意性地示出在正面1a上设定有相互交叉的多条分割预定线3并在由该分割预定线3划分的正面1a的各区域中形成有器件5的晶片1的该正面1a侧的立体图。图1的(b)是示意性地示出晶片1的背面1b侧的立体图。
27.晶片1例如由硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)或者其他半导体材料形成。或者，晶片1由钽酸锂(lt)和铌酸锂(ln)等的复合氧化物等材料形成。
28.在晶片1的正面1a上设定有相互交叉的多条分割预定线3，在由分割预定线3划分的各区域中形成有ic(integrated circuit：集成电路)、lsi(large scale integration：大规模集成电路)等器件5。而且，当沿着分割预定线3对晶片1进行分割时，能够形成各个器件芯片。
29.在将晶片1断开时，将晶片1搬入到激光加工装置，该激光加工装置能够将对于晶片1具有透过性的波长(透过晶片1的波长)的激光束聚光于晶片1的内部。图2的(a)是示意性地示出利用激光加工装置2进行激光加工的晶片1的立体图。
30.如图2的(a)所示，晶片1在进行激光加工之前与片9和框架7一体化。而且，形成包含晶片1、片9以及框架7的框架单元11。此时，在晶片1的正面1a侧配设有片9，背面1b侧向外部露出。对晶片1进行分割而形成的各个器件芯片被片9支承。之后，当通过将片9扩展来扩大器件芯片间的间隔时，器件芯片的拾取变得容易。
31.环状的框架7例如由金属等材料形成，具有直径比晶片1的直径大的开口。在形成框架单元11时，晶片1被定位在框架7的该开口内，并被收纳于该开口。
32.片9具有比框架7的开口大的直径。片9例如是具有基材层和形成在该基材层上的粘接层的被称为划片带的带。在片9是划片带的情况下，片9通过由粘接层显现的粘接力而粘贴于框架7和晶片1的正面1a上。或者，片9也可以是例如聚烯烃系片或聚酯系片等不具有粘接层的树脂系片，在该情况下，片9被热压接于晶片1。
33.激光加工装置2具有：保持工作台(未图示)，其隔着片9对晶片1进行保持；以及激光加工单元4，其对该保持工作台所保持的晶片1照射激光束。激光加工单元4具有使对于晶片1具有透过性的波长的激光束6聚光于晶片1的内部的加工头4a。激光加工单元4例如包含具有脉冲振荡出波长为1064nm的激光束的nd：yag等介质的激光振荡器。
34.图2的(b)是示意性地示出被激光加工的晶片1的剖视图。将聚光点4b定位于晶片1的内部的规定的深度位置，使激光束6聚光于聚光点4b并且使晶片1和激光束6相对地移动。于是，激光束6沿着分割预定线3向晶片1照射，在晶片1的内部形成沿着分割预定线3的改质层3a。
35.此外，在形成改质层3a时，也可以形成从该改质层3a朝向晶片1的正面1a和背面1b延伸的裂纹。另外，也可以通过对在内部形成有改质层3a的晶片1施加外力而使裂纹从改质层3a延伸。当在晶片1上形成有改质层3a和从该改质层3延伸的裂纹时，晶片1沿着分割预定线3被分割。即，改质层3a作为对晶片1进行分割时的分割起点而发挥功能。
36.但是，在晶片1未被适当地进行激光加工、改质层3a未沿着分割预定线3而适当地形成于晶片1的内部的情况下，无法适当地分割晶片1而会对晶片1产生损伤。即，存在裂纹偏离预定的方向而行进而到达器件5的情况、或者对晶片1进行分割而形成的芯片的端部粗糙而芯片的品质降低的情况。
37.因此，考虑对激光加工后的晶片1进行检查，确认改质层3a是否按照预定形成于晶片1的内部。但是，所形成的改质层3a无法从晶片1的外部目视确认。因此，利用当形成有改质层3a时在晶片1的背面1b侧出现微小的凹凸形状这一情况。
38.即，向晶片1的背面1b照射光并拍摄反射光，从而形成拍摄图像，根据该拍摄图像来判定改质层的形成状态。在映现该反射光的图像中强调地映现了凹凸形状。该现象被称为魔镜，利用该魔镜来判定改质层3a的形成状态。
39.这里，为了高精度地检测改质层3a的形成状态，需要得到清晰地反映了凹凸形状的反射光的拍摄图像。但是，由于存在反射光的拍摄图像的对比度容易变低的倾向，因此不容易根据该拍摄图像来精密地判定改质层3a的形成状态。
40.因此，本实施方式的晶片检查装置如以下说明的那样构成，以便能够取得高对比度且清晰的反射光的拍摄图像，从而能够精密地判定晶片1的内部的改质层3a的形成状态。接着，对本实施方式的晶片检查装置进行说明。图3是示意性地示出本实施方式的晶片检查装置8的立体图。
41.晶片检查装置8具有对各结构要素进行支承的基台10。在基台10的上表面上设置有x轴方向移动单元12和y轴方向移动单元22，该x轴方向移动单元12使对晶片1进行保持的保持工作台34沿x轴方向移动，该y轴方向移动单元22使保持工作台34沿与x轴方向垂直的y轴方向移动。
42.x轴方向移动单元12在基台10的上表面具有沿着x轴方向的一对x轴导轨14。在一对x轴导轨14上以能够滑动的方式安装有x轴移动工作台16。在x轴移动工作台16的背面侧设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中螺合有与x轴导轨14大致平行的x轴滚珠丝杠18。
43.在x轴滚珠丝杠18的一端部连结有x轴脉冲电动机20。通过x轴脉冲电动机20使x轴滚珠丝杠18进行旋转，由此x轴移动工作台16沿着x轴导轨14在x轴方向上移动。
44.y轴方向移动单元22在x轴移动工作台16的上表面具有沿着y轴方向的一对y轴导轨24。在一对y轴导轨24上以能够滑动的方式安装有y轴移动工作台26。在y轴移动工作台26的背面侧设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中螺合有与y轴导轨24大致平行的y轴滚珠丝杠28。
45.在y轴滚珠丝杠28的一端部连结有y轴脉冲电动机30。通过y轴脉冲电动机30使y轴滚珠丝杠28进行旋转，由此y轴移动工作台26沿着y轴导轨24在y轴方向上移动。在y轴移动工作台26的上表面设置有覆盖x轴方向移动单元12和y轴方向移动单元22的罩32以及对晶片1进行保持的保持工作台34。
46.在保持工作台34的周围设置有对框架单元11的框架7进行把持的多个夹具34b。保
持工作台34具有：多孔质部件，其在保持工作台34的上表面34a露出；吸引路，其一端与该多孔质部件连接；以及吸引源，其与该吸引路的另一端连接。当使该吸引源进行动作时，载置于保持工作台34的晶片1被吸引保持。
47.在保持工作台34的上方设置有对保持工作台34所吸引保持的晶片1进行拍摄的拍摄单元38。拍摄单元38被支承部36支承，该支承部36具有从基台10的后方上表面向上方伸展的柱部和从该柱部的上端向保持工作台34的上方延伸的臂部。也可以在支承部36上设置有例如能够显示各种信息的液晶显示器等显示单元40。
48.图4是示意性地示出晶片检查装置8的光学系统的侧视图。该光学系统例如收纳于支承部36。晶片检查装置8具有：点光源56，其发出照射到保持工作台34所保持的晶片1的背面1b侧的光；以及拍摄单元38，其对从该点光源56发出并照射到晶片1的背面1b的该光的反射光进行拍摄。
49.拍摄单元38包含：成像透镜42，其面对保持工作台34所保持的晶片1；分光器44，其被定位于该成像透镜42的成像点46；以及照相机48，其配设在由该分光器44分支的第一光路50上。照相机48具有ccd传感器或cmos传感器等图像传感器，能够拍摄到达照相机48的光而形成拍摄图像。
50.在由分光器44分支的第二光路62中配设有点光源56。点光源56例如由一端与光源52连接的光纤54的另一端侧构成，成为从光源52发出而在光纤54中行进的光朝向第二光路62时的出发点。另外，光源52例如是振荡出激光的激光振荡器，该点光源56发出激光束作为该光。但是，光源52并不限定于此，光源52也可以是led等。
51.在第二光路62上配设有准直透镜58和聚光透镜60，该准直透镜58将从点光源56发出的光64生成为平行光，该聚光透镜60将由该准直透镜58生成的该平行光聚光于分光器44。聚光透镜60的聚光点与成像透镜42的被定位于分光器44的成像点46一致。另外，在图4中，强调地描绘了从点光源56发出的光64的扩散。
52.在利用晶片检查装置8对在内部形成有改质层3a的晶片1进行检查时，首先，利用保持工作台34对晶片1进行保持。此时，晶片1的背面1b侧向上方露出。然后，将晶片1的想要观察的区域定位于成像透镜42的下方。另外，在图4中，省略了片9和框架7等。
53.接着，当使光源52进行动作时，从点光源56发出的光64在第二光路62上行进。即，光64进入准直透镜58，由该准直透镜58生成为平行光。之后，光64进入聚光透镜60而聚光于分光器44，并被分光器44反射而行进至成像透镜42。由成像透镜42再次生成为平行光的光64照射到晶片1的背面1b侧，并被晶片1反射。
54.光64的反射光66向成像透镜42行进，并聚光在被定位于分光器44的成像点46。之后，反射光66在第一光路50上行进而到达照相机48。照相机48对到达的反射光66进行拍摄而形成拍摄图像。
55.如图5所示，当使保持工作台34所保持的晶片1和拍摄单元38沿着x轴方向和y轴方向移动，并且沿着分割预定线3照射光64而利用照相机48对反射光66进行拍摄时，能够检查晶片1的背面1b的整个区域。
56.当在晶片1的内部形成有改质层3a时，在晶片1的背面1b上出现反映了改质层3a的形成状态的微小的凹凸形状。而且，由于在出现了凹凸形状的区域中光64被散射，因此在对反射光66进行拍摄而得到的拍摄图像中，产生了凹凸形状的位置被明亮地映现。该现象被
称为魔镜。
57.图6是示意性地示出拍摄图像13的一例的俯视图。如图6所示，在拍摄图像13中映现出反映了改质层3a的形成状态的明亮的线15。因此，能够根据拍摄图像13来判定晶片1的内部的改质层3a的形成状态。例如，在映现在拍摄图像13中的明亮的线15存在缺损的情况下，能够确认在确认到缺损的区域中未适当地形成改质层3a。
58.这里，在代替点光源56而将具有特定的大小的线状或面状等的光源设置于晶片检查装置8的情况下，会由于在该光源的中央发出的光64与在端部发出的周边光的行进路径之差而在拍摄图像13中产生模糊。这是因为，在周边光最终与光64一起入射到晶片1的背面1b时，该周边光由于该凹凸形状而从未预定的方向入射，其结果为，该周边光被向未预定的方向反射。
59.因此，在本实施方式的晶片检查装置8中，为了不产生使拍摄图像13产生模糊的周边光，可以使形成点光源56的光纤54为20
μ
m以下的直径。另外，在光源52使用激光振荡器的情况下，该激光振荡器例如可以具有振荡出波长处于600nm～700nm的范围内的激光的功能。由于激光束是单色且直径较小，并且直进性极好，因此当使光64为激光束时，所得到的拍摄图像13清晰，对比度提高。
60.此外，在本实施方式的晶片检查装置8中，通过聚光透镜60使光64聚光于分光器44，并且通过成像透镜42使反射光66聚光于分光器44。因此，与不使入射到分光器44的光聚光于分光器44的情况相比，抑制了分光器44中的光的散射。因此，拍摄图像13更加清晰，对比度也提高。
61.图8是示意地示出聚光于分光器44的反射光66的行进路径的侧视图。反射光66从分光器44的成像透镜42侧的界面44a入射到分光器44，在分光器44的内部聚光，并从分光器44的照相机48侧的界面44b向该分光器44的外部行进。此时，在界面44a和界面44b上，反射光66的一部分被反射。
62.图8示出了在反射光66的外缘前进的光66a和光66b的行进路径。如图8所示，在界面44b上，光66a和光66b的一部分被反射，进而，反射光68a、68b被界面44a反射。当反射光68a、68b到达照相机48而与光66a、66b同时映入拍摄图像13时，拍摄图像13不清晰。
63.但是，当成像透镜42的成像点46被定位于分光器44的内部时，界面44b上的光66a、66b的入射角和反射角以及界面44a上的反射光68a、68b的入射角和反射角比较大。因此，反射光68a、68b以大幅远离照相机48的方式行进，因此不容易到达照相机48。
64.与此相对，在成像透镜42的成像点46未被定位于分光器44的情况下，界面44a、44b上的光的入射角和反射角变小。在该情况下，被界面44a、44b反射的光容易到达照相机48，成为使拍摄图像13不清晰的主要原因。
65.因此，使用本实施方式的晶片检查装置8而得到的拍摄图像13是高对比度且高精细的，如果基于该拍摄图像13，则能够对晶片1的内部的改质层3a的形成状态进行更详细的解析而得到更详细的信息。
66.接着，对使用以上说明的晶片检查装置8对晶片1进行检查的本实施方式的晶片检查方法进行说明。图7是对本实施方式的晶片检查方法的各步骤的流程进行说明的流程图。该晶片检查方法通过图3等所示意性地示出的晶片检查装置8来实施。以下，对通过本实施方式的晶片检查方法进行检查的晶片1和各步骤进行说明。
67.如图1的(a)所示，通过该检查方法进行检查的晶片1是在正面1a上设定有相互交叉的多条分割预定线3，在该正面1a的由该分割预定线3划分的各区域中形成有器件5的晶片1。而且，如图2的(a)和图2的(b)所示，通过在将聚光点4b定位于晶片1的内部的状态下照射对于晶片1具有透过性的波长的激光束6，在晶片1上沿着多条分割预定线3形成改质层3a。
68.在该检查方法中，首先，实施如下的保持步骤s10：在使晶片1的正面1a朝向保持工作台34并使背面1b侧向上方露出的状态下，利用保持工作台34对晶片1进行保持。
69.接着，如图4等所示，实施如下的照射步骤s20：将从点光源56发出的光64经准直透镜58、聚光透镜60、分光器44以及成像透镜42而照射到晶片1的背面1b。光64例如可以是波长为600nm～700nm的激光束。但是，光64并不限定于激光束。特别是在光64是激光束的情况下，该光64的直进性极好，但在图4中，为了便于说明，强调地描绘了从点光源56发出的光64的扩散。
70.从点光源56发出的光64首先进入准直透镜58，生成为平行光。然后，生成为平行光的光64被聚光透镜60聚光于分光器44，并朝向成像透镜42反射。而且，由于成像透镜42的成像点46被定位于分光器44，因此光64通过成像透镜42而再次生成为平行光并照射到晶片1的背面1b。
71.接着，实施如下的拍摄步骤s30：对通过照射步骤s20照射到晶片1的背面1b而被该背面1b反射并经成像透镜42和分光器44而到达照相机48的光64的反射光66进行拍摄，形成拍摄图像13。即，光64被晶片1的背面1b反射后的反射光66被成像透镜42聚光于分光器44。然后，反射光66的一部分成分在第一光路50上行进而到达照相机48，并被照相机48的图像传感器受光。
72.接着，实施如下的判定步骤s40：根据通过拍摄步骤s30而得到的拍摄图像13来判定形成于晶片1的内部的改质层3a的形成状态。图6是示意性地示出拍摄图像13的一例的俯视图。在拍摄图像13中由于魔镜现象而映现有明亮的线15。明亮的线15由于光64被因在晶片1的内部形成有改质层3a而出现在晶片1的背面1b上的凹凸形状反射而出现在拍摄图像13中，反映改质层3a的形成状态而映现在拍摄图像13中。
73.例如，在无法一次向晶片1的背面1b的整个区域照射光64的情况下，可以在实施了照射步骤s20和拍摄步骤s30之后，使晶片1和拍摄单元38相对地移动并且重复进行照射步骤s20和拍摄步骤s30。然后，可以在晶片1的背面1b的整个区域内得到拍摄图像13时，实施判定步骤s40，判定晶片1的整个区域中的改质层3a的形成状态。
74.特别是，在本实施方式的晶片检查方法中，光64是从点光源56发出的光，因此不具有当向晶片1的背面1b照射时沿着从光64的行进方向偏离的方向前进的周边光的成分。因此，拍摄图像13具有高对比度，在该拍摄图像13中高精细地映现有明亮的线15，因此能够根据拍摄图像13更详细且精密地判定改质层3a的形成状态。
75.例如，在拍摄图像13中，在明亮的线15中断的情况下，判定为在相当于明亮的线15的中断的部位的位置，在晶片1的内部未形成改质层3a。另外，在明亮的线15产生大幅蜿蜒的情况下，提示改质层3a也是蜿蜒的。此外，也能够根据明亮的线15的粗细、颜色等来判定改质层3a的大小、形成深度等。
76.因此，在判定为在晶片1的内部没有充分地形成改质层3a的情况下，为了在该晶片
1中形成充分的改质层3a，能够再次实施激光加工或者改良对新的晶片1进行激光加工时的加工条件。
77.另外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够进行各种变更来实施。例如，在上述实施方式中，通过使保持工作台34移动来使晶片1和拍摄单元38相对地移动，但本发明的一个方式并不限定于此。即，拍摄单元38也可以能够沿着x轴方向和y轴方向中的一方或双方移动。
78.上述实施方式的构造、方法等能够不脱离本发明的目的的范围内进行适当变更来实施。