CN108474650A - 形状测量方法以及形状测量装置 - Google Patents

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Abstract

测量部(100)测量半导体晶片(10)的边缘部(300)的截面形状(S201)。测量部(100)测量支撑部件(20)的边缘部(300)的截面形状(S203)。测量部(100)测量粘合晶片(30)的边缘部(400)的截面形状(S205)。解析部(220)通过从粘合晶片的厚度(t4)减去半导体晶片(10)的厚度(t1)以及支撑部件(20)的厚度(t2)而计算出粘合剂(40)的厚度(t3)(S207)。

Description

形状测量方法以及形状测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量粘合晶片的边缘部的截面形状的形状测量方法以及形状测量装置，其中，所述粘合晶片具备半导体晶片、加强所述半导体晶片的支撑部件以及将所述半导体晶片和所述支撑部件粘合的粘合剂。
背景技术
作为粘合晶片的膜厚测量的代表性的测量方法，公知的是利用FTIR(FourierTransform Infrared)法的膜厚测量方法(专利文献1)。专利文献1所示的FTIR测量装置具备能够照射红外线的红外线光源1、让入射的光的一部分透过并让剩下的光反射而将光分解的分束器2、能够沿光轴方向移动的扫描镜3、固定镜4以及检测器5。并且，FTIR测量装置通过用检测器5测量将红外线照射到晶片时的反射光，检测出干涉图(interferogram)，根据检测出的干涉图计算出膜厚。
粘合晶片的边缘部具有不平坦而角度变化的形状。因此，将所述的FTIR测量装置适用于粘合晶片的边缘部的厚度的测量的情况下，不能检测出干涉图，存在不能准确地检测出构成粘合晶片的粘合剂的厚度的问题。
除此以外，作为测量粘合晶片的边缘部的粘合剂的厚度的方法，可举出切断粘合晶片而观测截面的方法。但是，该方法是破环检查，晶片加工需要较多的时间，因此，存在成品率下降的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2003-65724号
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确地测量构成粘合晶片的粘合剂的厚度的技术。
本发明一方面所涉及的形状测量方法用于测量粘合晶片的边缘部的截面形状，所述粘合晶片具备半导体晶片、加强所述半导体晶片的支撑部件以及将所述半导体晶片和所述支撑部件粘合的粘合剂，所述形状测量方法包括：第一测量步骤，分别各自地测量粘合前的所述半导体晶片的边缘部的截面形状和粘合前的所述支撑部件的边缘部的截面形状；第二测量步骤，测量所述粘合晶片的边缘部的截面形状；以及运算步骤，通过比较所述第一测量步骤的测量结果与所述第二测量步骤的测量结果，运算所述粘合晶片中的所述粘合剂的厚度。
根据本发明，能够准确地测量粘合晶片的粘合剂的厚度。
附图说明
图1是表示本实施方式的形状测量装置的整体结构的一例的图。
图2是表示本实施方式的形状测量装置的处理的一例的流程图。
图3是放大表示半导体晶片及支撑部件的边缘部的图。
图4是放大表示粘合晶片的边缘部的图。
图5是表示用线扫描测量法对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量的测量部的结构的一例的图。
图6是表示用显微镜摄影法对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量的测量部的结构的一例的图。
具体实施方式
图1是表示本实施方式的形状测量装置的整体结构的一例的图。本实施方式的形状测量装置是测量圆盘状的测量物体X的边缘部的截面形状的装置。在以下说明中，设测量物体X为圆盘状进行说明，但这是一例，主面的形状可为圆形以外的形状(例如四边形)。
采用半导体晶片、支撑部件及粘合晶片来作为测量物体X。半导体晶片例如由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成。例如，砷化镓(GaAs)及氮化镓(GaN)属于化合物半导体。
支撑部件是加强半导体晶片的部件，例如由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成。
粘合晶片具备半导体晶片、支撑部件以及粘合半导体晶片和支撑部件的粘合剂。
本实施方式的形状测量装置具备测量部100以及运算部200。测量部100具备点光源101、作为点光源101的平行光学系统的准直透镜201以及摄像光学系统301。点光源101具备光源11和针孔12。光源11例如由白色LED(发光二极管)形成，朝向测量物体X照射光。针孔12位于准直透镜201的焦点位置，例如由φ(直径)100～200μm左右的孔形成。
从光源11照射的光通过针孔12而光束直径被扩大。被针孔12扩大的光通过准直透镜201而成为平行光LF(平行光束)。平行光LF的光轴L1平行于测量物体X的切线方向D100。切线方向D100是垂直于测量物体X的径向的方向。
在图1的例子中，光轴L1与测量物体X的外周(边缘)相切。但是，这是一例，光轴L1只要是平行光LF的一部分被测量物体X的截面遮蔽的方向，则可采用任何方向。
摄像光学系统301具备远心透镜(telecentric lenses)31和摄像部32。远心透镜31向摄像部32照射平行光LF。摄像部32例如由二维的CMOS传感器或CCD传感器形成，摄像基于透过了远心透镜31的光形成在测量物体X的边缘部的影像(轮廓)。
远心透镜31例如采用两侧远心结构的远心透镜，具备第一透镜31a、光阑31c以及第二透镜31b。第一透镜31a和第二透镜31b被排列成第一透镜31a的后侧焦点和第二透镜31b的前侧焦点一致。光阑31c例如由可变光阑形成，被配置在第一透镜31a和第二透镜31b的焦点位置。
远心透镜31的物体侧(测量物体X侧)、像侧(摄像部32侧)的主光线均平行于光轴L1，只让透过了测量物体X的光中的平行光(包含极其接近平行的光)透过。
在图1的例子中，准直透镜201与第一透镜31a的间隔例如被设定为200mm左右。测量物体X被配置在平行光LF中。此外，在图1的例子中，第一透镜31a和第二透镜31b分别由1个透镜构成。但这只是一例。第一透镜31a和第二透镜31b可分别采用由2个以上的透镜形成的透镜群。
运算部200例如由具备CPU、ROM以及RAM的计算机形成，具备截面形状计算部210和解析部220。截面形状计算部210和解析部220例如通过由CPU执行控制程序而实现。但是，这是一例，截面形状计算部210和解析部220可分别由专用的硬件电路(ASIC或FPGA)形成。
截面形状计算部210根据测量部100测量的半导体晶片的测量结果计算出表示半导体晶片的边缘部的截面形状的参数。在此，半导体晶片的测量结果是摄像部32摄像的半导体晶片的边缘部的影像(轮廓)。截面形状计算部210从表示摄像部32摄像的表示半导体晶片的边缘部的影像的图像数据提取半导体晶片的厚度，将提取的厚度作为表示半导体晶片的边缘部的截面形状的参数而计算。具体而言，截面形状计算部210通过对摄像部32摄像的图像数据所示的半导体晶片的厚度乘以规定的系数而计算出半导体晶片的实际的厚度即可。在此，规定的系数可采用用于将摄像部32摄像的图像数据的单位长度换算为实际的长度的系数。
图3是放大表示半导体晶片10及支撑部件20的边缘部300的图。以下只关注半导体晶片10而说明边缘部300。边缘部300是包含半导体晶片10的外周及外周附近的区域。边缘部300具备第一平坦部310、第一倾斜部320、远端部330、第二倾斜部340以及第二平坦部350。第一平坦部310是平行于半导体晶片10的径向D300的平面，是与半导体晶片10的其中之一主面(例如，表面)连续的平面。在此，径向D300是指以半导体晶片10的中心为基准，沿半导体晶片10的半径的方向。
第二平坦部350是平行于径向D300的平面，是与半导体晶片10的另一主面(例如，背面)连续的平面。第一倾斜部320和第二倾斜部340是当剖视时，厚度以朝向径向D300而减少的角度倾斜的面。远端部330是连接第一倾斜部320和第二倾斜部340的面。在图3的例子中，远端部330当剖视时垂直于径向D300，但这是一例。例如，远端部330当剖视时可呈向半导体晶片10的径向D300的外侧突出的弯曲形状，也可呈倾斜于径向D300的形状。
返回参照图1，截面形状计算部210计算半导体晶片10中的第一平坦部310与第二平坦部350之间的距离来作为半导体晶片10的厚度t1。另外，截面形状计算部210对支撑部件20也与半导体晶片10同样地计算出厚度t2。进一步，截面形状计算部210也与半导体晶片10同样地计算出粘合晶片30的厚度t4(参照图4)。
解析部220通过比较粘合前的半导体晶片10的边缘部300的截面形状的测量结果、粘合前的支撑部件20的边缘部300的截面形状的测量结果与粘合晶片30的边缘部400的截面形状的测量结果，运算构成粘合晶片的粘合剂的厚度。
图4是放大表示粘合晶片30的边缘部400的图。边缘部400是包含粘合晶片30的外周以及外周附近的区域。粘合晶片30依次层叠有半导体晶片10、粘合剂40以及支撑部件20。粘合剂40由使半导体晶片10和支撑部件20粘合的材料形成。
边缘部400的截面形状由半导体晶片10的第一平坦部310、第一倾斜部320和远端部330，支撑部件20的远端部330、第二倾斜部340和第二平坦部350，以及粘合剂40的外周形成。粘合剂40存在于半导体晶片10的第二倾斜部340与支撑部件20的第一倾斜部320之间的扇形的区域。因此，粘合剂40的外周由存在于该扇形的区域内的粘合剂40形成。此外，粘合剂40以使半导体晶片10的第二平坦部350与支撑部件20的第一平坦部310平行的方式介于半导体晶片10的第二平坦部350与支撑部件20的第一平坦部310之间。
解析部220通过从截面形状计算部210计算出的粘合晶片30的厚度t4减去截面形状计算部210计算出的半导体晶片10的厚度t1和支撑部件20的厚度t2而计算出粘合剂40的厚度t3。
在此，粘合晶片30的厚度t4是指在粘合晶片30中从半导体晶片10的第一平坦部310至支撑部件20的第二平坦部350的距离。此外，粘合剂40的厚度t3是指在粘合晶片30中从半导体晶片10的第二平坦部350至支撑部件20的第一平坦部310的距离。
接着，说明本实施方式的形状测量装置的处理。图2是本实施方式的形状测量装置的处理的一例的流程图。首先，测量部100测量半导体晶片10的边缘部300的截面形状(S201)。
在此，通过摄像部32摄像光源11朝向半导体晶片10的外周的切线方向照射光而形成的半导体晶片10的边缘部300的影像，从而测量半导体晶片10的边缘部300的截面形状。
接着，截面形状计算部210根据在S201的测量结果计算出半导体晶片10的厚度t1(S202)。
接着，测量部100测量支撑部件20的边缘部300的截面形状(S203)。在此，与半导体晶片10的情况同样，通过由摄像部32摄像支撑部件20的影像，从而测量支撑部件20的边缘部300的截面形状。
接着，截面形状计算部210根据在S203的测量结果计算出支撑部件20的厚度t2(S204)。
接着，测量部100测量粘合晶片30的边缘部400的截面形状(S205)。在此，与半导体晶片10的情况同样，通过由摄像部32摄像粘合晶片30的影像，从而测量粘合晶片30的边缘部400的截面形状。在此，作为测量对象的粘合晶片30是指在S201测量的半导体晶片10和在S202测量的支撑部件20被粘合剂40粘合的粘合晶片30。
接着，截面形状计算部210根据在S205的测量结果计算出粘合晶片30的厚度t4(S206)。
接着，解析部220通过从粘合晶片30的厚度t4减去半导体晶片10的厚度t1以及支撑部件20的厚度t2而计算出粘合剂40的厚度t3(S207)。即，解析部220通过运算t3＝t4-(t1+t2)来计算出厚度t3。
由此，根据本实施方式的形状测量装置，根据粘合前的半导体晶片10、粘合前的支撑部件20以及粘合晶片30的各自的边缘部的截面形状的测量结果分别检测出半导体晶片10、支撑部件20以及粘合晶片30的厚度t1、t2、t4。并且，利用计算出的厚度t1、t2、t4计算出粘合剂40的厚度t3。因此，能够准确地计算出构成粘合晶片30的粘合剂40的厚度t3。其结果，能够准确地进行粘合晶片30的边缘部400的截面形状的解析。
另外，本实施方式可采用以下的变形例。
(1)图1中，测量部100用阴影摄影法测量了测量物体X，但本发明并不限定于此，也可采用线扫描摄影法或显微镜摄影法的任一个来对测量物体X进行测量。
图5是表示用线扫描测量法对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量的测量部100的结构的一例的图。在图5中，测量部100具备线传感器501和扫描机构502。线传感器501例如由多个受光元件沿主扫描方向D502排列的一维CMOS传感器或CCD传感器形成，以一线条为单位对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量。在此，线传感器501被配置成主扫描方向D502垂直于测量物体X的主面。扫描机构502例如由致动器形成，使线传感器501沿垂直于主扫描方向D502的副扫描方向D501移动。因此，线传感器501通过扫描机构502一边沿副扫描方向D501移动，一边以一线条为单位反复进行测量物体X的摄像，从而能够对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量。另外，在图5的例子中，线传感器501沿副扫描方向D501移动，但并不限定于此，线传感器501可被固定而测量物体X沿副扫描方向D501移动。
图6是表示用显微镜摄影法对测量物体X的边缘部的截面形状进行测量的测量部100的结构的一例的图。在图6中，测量部100由显微镜600形成。显微镜600是具备彩色摄像机、照明、透镜以及连接线的放大显示装置。在图6中，显微镜600被配置成光轴L600朝向测量物体X的切线方向D600。
显微镜600摄像测量物体X的边缘部，将摄像数据输出到运算部200。运算部200将摄像数据显示在显示部601。据此，显示部601显示测量物体X的边缘部的放大图像。
用户也可通过目视放大显示在显示部601的测量物体X的放大图像来对测量物体X的厚度进行测量。或者，由运算部200对从显微镜600输出的摄像数据进行图像处理来对测量物体X的厚度进行测量。
(2)图2的流程图中依次测量了半导体晶片10的边缘部300的截面形状、支撑部件20的边缘部300的截面形状，但是该顺序可相反。即，可依次测量支撑部件20的边缘部300的截面形状、半导体晶片10的边缘部300的截面形状。
本发明的一方式所涉及的形状测量方法用于测量粘合晶片的边缘部的截面形状，所述粘合晶片具备半导体晶片、加强所述半导体晶片的支撑部件以及将所述半导体晶片和所述支撑部件粘合的粘合剂，所述形状测量方法包括：第一测量步骤，分别各自地测量粘合前的所述半导体晶片的边缘部的截面形状和粘合前的所述支撑部件的边缘部的截面形状；第二测量步骤，测量所述粘合晶片的边缘部的截面形状；以及运算步骤，通过比较所述第一测量步骤的测量结果与所述第二测量步骤的测量结果，运算所述粘合晶片中的所述粘合剂的厚度。
根据该构成，执行分别各自地测量粘合前的半导体晶片以及粘合前的支撑部件的边缘部的截面形状的第一测量步骤和测量粘合晶片的边缘部的截面形状的第二测量步骤。并且，通过比较第一测量步骤的测量结果与所述第二测量步骤的测量结果，检测出构成粘合晶片的粘合剂的厚度。因此，能够准确地检测出构成粘合晶片的粘合剂的厚度。
在所述方式中，所述半导体晶片可由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成。
根据该构成，在半导体晶片由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成的情况下，能够准确地检测出粘合剂的厚度。
在所述结构中，所述支撑部件可由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成。
根据该构成，在支撑部件由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石及化合物半导体中的任一个形成的情况下，能够准确地检测出粘合剂的厚度。
在所述方式中，所述第一测量步骤和所述第二测量步骤可使用阴影摄影法、线扫描摄影法以及显微镜摄影法中的任一个方法来测量所述边缘部的截面形状。
根据该构成，由于第一测量步骤和第二测量步骤可使用阴影摄影法、线扫描摄影法及显微镜摄影法中的任一个测量所述边缘部的截面形状，因此，能够准确地检测出粘合剂的厚度。
在所述方式中，也可以为：所述第一测量步骤测量所述半导体晶片和所述支撑部件的厚度来作为表示所述边缘部的截面形状的参数，所述第二测量步骤测量所述粘合晶片的厚度来作为表示所述边缘部的截面形状的参数，所述运算步骤通过从在所述第二测量步骤测量出的所述粘合晶片的厚度减去在所述第一测量步骤测量的所述半导体晶片和所述支撑部件的厚度来计算出所述粘合剂的厚度。
根据该构成，通过从在第二测量步骤测量出的所述粘合晶片的厚度减去在第一测量步骤测量的半导体晶片及支撑部件的厚度来计算出粘合剂的厚度。因此，能够准确地检测出粘合剂的厚度。
在所述方式中，也可以为：所述半导体晶片的边缘部包含与所述半导体晶片的其中之一主面连续的第一平坦部和与所述半导体晶片的另一主面连续的第二平坦部，所述支撑部件的边缘部包含与所述支撑部件的其中之一主面连续的第一平坦部和与所述支撑部件的另一主面连续的第二平坦部，所述粘合剂至少介于所述半导体晶片的第二平坦部与所述支撑部件的第一平坦部之间，所述半导体晶片的厚度是所述半导体晶片的第一平坦部与所述半导体晶片的第二平坦部之间的距离，所述支撑部件的厚度是所述支撑部件的第一平坦部与所述支撑部件的第二平坦部之间的距离，所述粘合晶片的厚度是所述半导体晶片的第一平坦部与所述支撑部件的第二平坦部之间的距离，所述粘合剂的厚度是所述粘合晶片中所述半导体晶片的第二平坦部与所述支撑部件的第一平坦部之间的距离。

Claims (7)

1.一种形状测量方法，用于测量粘合晶片的边缘部的截面形状，所述粘合晶片具备半导体晶片、加强所述半导体晶片的支撑部件以及将所述半导体晶片和所述支撑部件粘合的粘合剂，所述形状测量方法的特征在于包括：
第一测量步骤，分别各自地测量粘合前的所述半导体晶片的边缘部的截面形状和粘合前的所述支撑部件的边缘部的截面形状；
第二测量步骤，测量所述粘合晶片的边缘部的截面形状；以及
运算步骤，通过比较所述第一测量步骤的测量结果与所述第二测量步骤的测量结果，运算所述粘合晶片中的所述粘合剂的厚度。
2.根据权利要求1所述的形状测量方法，其特征在于，
所述半导体晶片由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石或化合物半导体形成。
3.根据权利要求1或2所述的形状测量方法，其特征在于，
所述支撑部件由硅、玻璃、碳化硅、蓝宝石或化合物半导体形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的形状测量方法，其特征在于，
所述第一测量步骤和所述第二测量步骤使用阴影摄影法、线扫描摄影法以及显微镜摄影法中的任一个方法来测量所述边缘部的截面形状。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的形状测量方法，其特征在于，
所述第一测量步骤测量所述半导体晶片和所述支撑部件的厚度来作为表示所述边缘部的截面形状的参数，
所述第二测量步骤测量所述粘合晶片的厚度来作为表示所述边缘部的截面形状的参数，
所述运算步骤通过从在所述第二测量步骤测量出的所述粘合晶片的厚度减去在所述第一测量步骤测量的所述半导体晶片和所述支撑部件的厚度来计算出所述粘合剂的厚度。
6.根据权利要求5所述的形状测量方法，其特征在于，
所述半导体晶片的边缘部包含与所述半导体晶片的其中之一主面连续的第一平坦部和与所述半导体晶片的另一主面连续的第二平坦部，
所述支撑部件的边缘部包含与所述支撑部件的其中之一主面连续的第一平坦部和与所述支撑部件的另一主面连续的第二平坦部，
所述粘合剂至少介于所述半导体晶片的第二平坦部与所述支撑部件的第一平坦部之间，
所述半导体晶片的厚度是所述半导体晶片的第一平坦部与所述半导体晶片的第二平坦部之间的距离，
所述支撑部件的厚度是所述支撑部件的第一平坦部与所述支撑部件的第二平坦部之间的距离，
所述粘合晶片的厚度是所述半导体晶片的第一平坦部与所述支撑部件的第二平坦部之间的距离，
所述粘合剂的厚度是所述粘合晶片中所述半导体晶片的第二平坦部与所述支撑部件的第一平坦部之间的距离。
7.一种形状测量装置，用于测量粘合晶片的边缘部的截面形状，所述粘合晶片具备半导体晶片、加强所述半导体晶片的支撑部件以及将所述半导体晶片和所述支撑部件粘合的粘合剂，所述形状测量装置的特征在于包括：
测量部，分别测量粘合前的所述半导体晶片的边缘部的截面形状、粘合前的所述支撑部件的边缘部的截面形状和所述粘合晶片的边缘部的截面形状；以及
运算部，通过比较粘合前的所述半导体晶片的边缘部的截面形状的测量结果、粘合前的所述支撑部件的边缘部的截面形状的测量结果和所述粘合晶片的边缘部的截面形状的测量结果，运算构成所述粘合晶片的粘合剂的厚度。
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