JP2014215068A - 保護膜検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の加工面に保護膜を被覆する場合において、保護膜が一面に被覆されたか否かを確認できるようにする。
【解決手段】表面に保護膜が被覆された被加工物を保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された被加工物の表面に水蒸気を噴射する水蒸気噴射手段１００と、水蒸気噴射手段１００により水蒸気が噴射された被加工物の表面全面を撮像する撮像手段１０１と、撮像手段１０１により撮像された表面の画像情報から画像処理により保護膜が被覆されている被覆領域と保護膜が被覆されていないために水蒸気が付着することで水滴の凹凸が形成され光の散乱が生じる非被覆領域との光の強度差により非被覆領域を検出する検出手段１０２と、検出手段１０２により非被覆領域が検出された場合にその旨を報知する報知手段１０３とを備え、非被覆領域がある状態で被加工物の表面側からレーザー加工を施して非被覆領域にデブリが付着するのを防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物の表面に保護膜が被覆されたか否かを検出する保護膜検出装置に関する。

半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等の被加工物をストリートに沿って分割する方法として、各種被加工物に形成されたストリートに沿ってパルスレーザー光線を照射することによりレーザー加工溝を形成し、メカニカルブレーキング装置を用いてそのレーザー加工溝に沿って割断を行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この加工方法においては、ストリートに沿ってレーザー光線を照射することにより、照射された領域に熱エネルギーが集中してデブリが発生し、このデブリが被加工物に形成されたデバイスの表面に付着してデバイスの品質を低下させるという問題がある。

そこで、かかる問題を解決するために、被加工物のレーザー光線を照射する側の面（加工面）に、ポリビニルアルコール等からなる保護膜を被覆し、保護膜を通してレーザー光線を被加工物に照射するようにしたレーザー加工機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。このレーザー加工機では、被加工物に対して液状樹脂を供給するノズルを備えており、このノズルから液状樹脂を滴下し、被加工物を回転させることにより、被加工物の加工面一面に保護膜を形成する。

特開平１０−３０５４２０号公報 特開２００７−２０１１７８号公報

しかし、ノズルから被加工物に対して液状樹脂を滴下する構成では、ノズルに液状樹脂が固着するため、液状樹脂が十分に滴下されなくなり、被加工物の加工面中に、部分的に液状樹脂が被覆されない部分が生じることがある。そして、そのような状態でレーザー加工が施されると、その部分にデブリが堆積し、製品不良を招くおそれがある。したがって、保護膜の被覆後は、保護膜が一面に隙間なく被覆されたか否かを把握する必要がある。

本発明は、上記事実にかんがみなされたもので、その主たる技術課題は、被加工物の加工面に保護膜を被覆する場合において、保護膜が一面に被覆されたか否かを確認できるようにすることにある。

本発明は、被加工物の表面に保護膜が被覆されたか否かを検出する保護膜検出装置であって、表面に保護膜が被覆された被加工物を保持する保持テーブルと、保持テーブル上に保持された被加工物の表面に水蒸気を噴射する水蒸気噴射手段と、水蒸気噴射手段により水蒸気が噴射された被加工物の表面全面を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された表面の画像情報から、画像処理により、保護膜が被覆されている被覆領域と、保護膜が被覆されていないために水蒸気が付着することで水滴の凹凸が形成され光の散乱が生じる非被覆領域との光の強度差により、非被覆領域を検出する検出手段と、検出手段により非被覆領域が検出された場合に、その旨を報知する報知手段と、
を備える。

撮像手段は、被加工物の外径と同等の長さの測定視野を有するラインセンサであり、水蒸気噴射手段は、被加工物の外径と同等の長さの噴射領域を有する噴射孔を備えており、撮像手段及び水蒸気噴射手段は、保持テーブルが移動する方向に並列に配設されており、被加工物が保持される保持テーブルが、水蒸気噴射手段、撮像手段の順にその下方を通過することで、被加工物の表面の全面に水蒸気を噴射した直後に、被加工物の表面の全面の撮像を行うことが望ましい。

本発明に係る保護膜検出装置は、保護膜被覆後の被加工物の表面に水蒸気を噴射する水蒸気噴射手段と、水蒸気が噴射された被加工物の表面全面を撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された表面の画像情報から、画像処理により、保護膜が被覆されている被覆領域と、保護膜が被覆されていないために水蒸気が付着することで水滴の凹凸が形成され光の散乱が生じる非被覆領域との光の強度差により、非被覆領域を検出する検出手段とを備えているため、ウェーハの表面に非被覆領域があるか否かを把握することができる。したがって、非被覆領域がある状態のままウェーハの表面側からレーザー加工を施して非被覆領域にデブリが付着するのを防止することができる。

また、撮像手段が、被加工物の外径と同等の長さの測定視野を有するラインセンサであり、水蒸気噴射手段が、被加工物の外径と同等の長さの噴射領域を有する噴射孔を備えており、撮像手段及び水蒸気噴射手段は、保持テーブルが移動する方向に並列に配設されており、被加工物が保持される保持テーブルが、水蒸気噴射手段、撮像手段の順にその下方を通過することで、被加工物の表面の全面に水蒸気を噴射した直後に、被加工物の表面の全面の撮像を行うようにすることで、水蒸気の噴射から撮像までを保持テーブルの一連の移動にともない連続的に行うことができるため、効率的である。

保護膜検出装置を搭載したレーザー加工装置の例を示す斜視図。 保護膜検出装置の例を示す斜視図。 フレームに支持され表面に保護膜が形成されたウェーハを示す斜視図。 ウェーハが水蒸気噴射手段及び撮像手段の下方を通過する状態を示す斜視図。 ウェーハが水蒸気噴射手段及び撮像手段の下方を通過する状態を示す正面図。 撮像手段が取得した画像の例を示す写真。 保護膜検出装置の別の例を示す正面図。

図１に示すレーザー加工装置１は、レーザー加工の対象となる被加工物であるウェーハＷを収容するカセット６０が載置されるカセット載置領域６と、カセット６０に対するウェーハＷの搬入及び搬出を行う搬出入手段７と、カセット６０から搬出したウェーハＷの表面に保護膜を被覆する保護膜被覆手段８と、表面に保護膜が被覆されたウェーハＷを保持する保持テーブル２と、表面に保護膜が被覆され保持テーブル２に保持されたウェーハＷに対してレーザー光線を照射するレーザー照射手段３とを備えている。

カセット載置領域６は、昇降可能となっている。カセット６０の内部には複数段のスロットが形成されており、カセット載置領域６が昇降することにより、ウェーハの搬出及び搬入の対象となるスロットを所定の高さに位置づけすることができる。カセット６０に収容されるウェーハＷの表面Ｗａには、分割予定ラインＬによって区画されてデバイスＤが形成されており、ウェーハＷの裏面ＷｂをテープＴに貼着することにより、ウェーハＷは、表面Ｗａが露出した状態でテープＴを介してフレームＦに支持される。

搬出入手段７は、装置の前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能となっており、ウェーハＷを支持するフレームＦを挟持する挟持部７０を備えている。挟持部７０がフレームＦを挟持した状態で、カセット６０からフレームＦとともにウェーハＷを搬出することができる。また、搬出入手段７がフレームＦをＹ軸方向手前側に押し込むことにより、ウェーハＷをカセット６０の所定のスロットに搬入することができる。カセット載置領域６のＹ軸方向の後方側は、搬出入されるウェーハＷが一時的に載置される仮置き領域６１となっており、仮置き領域６１には、フレームＦをガイドするとともに一定の位置に位置決めするガイド部６２を備えている。

保護膜被覆手段８は、ウェーハＷを吸引保持する保護膜被覆用テーブル８０を備えている。保護膜被覆用テーブル８０の周囲には、フレームＦを固定する固定部８１が配設されている。さらに、保護膜被覆用テーブル８０の近傍には、保護膜被覆用テーブル８０に保持されたウェーハに向けて液状樹脂を滴下する樹脂供給部８２が設けられている。樹脂供給部８２は、液状樹脂を下方に向けて滴下するノズル８２０と、ノズル８２０を移動させるアーム部８２１とを備えている。

仮置き領域６１と保護膜被覆手段８との間には、搬送機構９が配設されている。搬送機構９は、上下方向の軸心を有する回動軸９０と、回動軸９０の上端から水平方向にのびる伸縮アーム９１と、伸縮アーム９１の先端に設けられフレームＦを吸着する吸着部９２とを備えている。吸着部９２は、回動軸９０の回動及び伸縮アーム９１の伸縮によりＸ−Ｙ平面内における位置調整がなされ、回動軸９０の上下動により高さ方向（Ｚ軸方向）における位置調整がなされる。

保持テーブル２は、ウェーハＷを吸引保持する吸引部２０を備えている。また、吸引部２０の周囲には、ウェーハＷを支持するフレームＦを固定するための固定部２１が配設されている。固定部２１は、フレームＦを上方から押圧する押さえ部２１０を備えている。

保持テーブル２は、加工送り手段４によって加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持されているとともに、割り出し送り手段５によってＸ軸方向に対して水平方向に直交する割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持されている。

加工送り手段４は、平板状の基台５３上に配設され、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の一端に連結されたモータ４２と、図示しない内部のナットがボールネジ４０に螺合すると共に下部がガイドレール４１に摺接するスライド部４３とから構成されている。この加工送り手段４は、モータ４２に駆動されてボールネジ４０が回動するのに伴い、スライド部４３がガイドレール４１上をＸ軸方向に摺動して保持テーブル２をＸ軸方向に移動させる構成となっている。

保持テーブル２及び加工送り手段４は、割り出し送り手段５によってＹ軸方向に移動可能に支持されている。割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０に平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたモータ５２と、図示しない内部のナットがボールネジ５０に螺合すると共に下部がガイドレール５１に摺接する基台５３とから構成されている。この割り出し送り手段５は、モータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、基台５３がガイドレール５１上をＹ軸方向に摺動して保持テーブル２及び加工送り手段４をＸ軸方向に移動させる構成となっている。

レーザー照射手段３は、壁部１ａに固定された基台３０と、基台３０の先端部に固定された照射ヘッド３１とを備えている。照射ヘッド３１は、Ｚ軸方向の光軸を有するレーザー光線を照射する機能を有している。

なお、図１に示したレーザー加工装置１では、加工送り手段４及び割り出し送り手段５が保持テーブル２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、レーザー照射手段３が移動しない構成としているが、保持テーブル２とレーザー照射手段３とが相対的にＸ軸方向に加工送りされＹ軸方向に割り出し送りされる構成であれば、図１の例には限定されない、例えば、保持テーブル２がＸ軸方向に移動し、レーザー照射手段３がＹ軸方向に移動する構成としてもよいし、保持テーブル２が移動せず、レーザー照射手段３がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する構成としてもよい。

レーザー加工装置１には、ウェーハＷの表面Ｗａに保護膜が被覆されたか否かを検出する保護膜検出装置１０を備えている。保護膜検出装置１０は、図２に示すように、保持テーブル上に保持されたウェーハＷの表面Ｗａに水蒸気を噴射する水蒸気噴射手段１００と、水蒸気噴射手段１００により水蒸気が噴射されたウェーハＷの表面Ｗａ全面を撮像する撮像手段１０１と、当該表面Ｗａのうち保護膜が被覆されていない領域を検出する検出手段１０２と、検出手段１０２により保護膜が形成されていない領域が検出された場合にその旨を報知する報知手段１０３とを備えている。

図１に示すように、水蒸気噴射手段１００及び撮像手段１０１は、保持テーブル２のＸ軸方向の移動経路の上方に配設され、Ｘ軸方向の当該移動経路に対して平面方向に直交する方向（Ｙ軸方向）に長尺な形状に形成されている。水蒸気噴射手段１００及び撮像手段１０１のＹ軸方向の長さは、保持テーブル２を構成する吸引部２０の直径と同等であるか、または、当該直径よりＹ軸方向に長くなっている。

水蒸気噴射手段１００は、例えばＹ軸方向に整列した多数の微細な噴射孔を有する噴射領域１００ａを備え、この噴射領域１００ａは、被加工物の外径と同等の長さかそれ以上の長さを有し、Ｘ軸方向かつＺ軸方向下方に向けて水蒸気を噴射することができる。一方、撮像手段１０１は、例えばラインセンサであり、そのＹ軸方向の長さが、保持テーブル２を構成する吸引部２０の直径と同等であることにより、ウェーハＷの外径と同等の長さの測定視野を有する。撮像手段１０１は、撮像部が下方に向けて配設されており、下方に位置するウェーハＷを撮像することができる。水蒸気噴射手段１００と撮像手段１０１とは、保持テーブルが移動する方向であるＸ軸方向に並列に配設されている。

以下では、図１に示したレーザー加工装置１の動作について説明する。

テープＴを介してリング状のフレームＦと一体化されたウェーハＷは、カセット６０に収容される。カセット６０に収容されたウェーハＷは、搬出入手段７の挟持部７０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段７によって引き出され、仮置き領域６１に載置される。そして、ウェーハＷが一定の位置に位置決めされた後、搬送機構９によって保護膜被覆手段８に搬送される。

保護膜被覆手段８では、ウェーハＷが保護膜被覆用テーブル８０に保持され、フレームＦが固定部８１によって固定され、ウェーハＷの表面Ｗａが上方に向いて露出した状態となる。そして、ウェーハＷの表面Ｗａの上にノズル８２０から液状樹脂が滴下され、保護膜被覆用テーブル８０を降下させてから回転させることにより、液状樹脂を表面Ｗａ全面に広げ、図３に示すように保護膜８３を被覆する。液状樹脂としては、例えば、後にレーザー照射手段３から照射するレーザーの波長の光を吸収する吸収剤を含むポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の水溶性樹脂が使用される。この場合、紫外線波長域のレーザー光線（例えば３５５ｎｍの波長）を用いた加工時には、吸収剤として紫外域の範囲（例えば２５０ｎｍ以上かつ３８０ｎｍ以下の波長）の光を吸収する紫外線吸収剤が添加される。その場合における紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系、ベンゾエート系のプラスチック添加剤が用いられる。また、可視光の波長域のレーザー光線（例えば５３３ｎｍの波長）を用いた加工時には、吸収剤として可視光の範囲（例えば４６０ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下の波長）の光を吸収する光吸収剤が添加される。その場合における紫外線吸収剤としては、例えば、水溶性染料化合物、水溶性色素化合物が用いられる。

ノズル８２０に固化した樹脂が付着しているなどの理由により、ノズル８２０から液状樹脂が十分に噴出されない場合は、図３に示すように、表面Ｗａには、保護膜８３が被覆され光沢のある被覆領域８３０だけでなく、部分的に保護膜８３が被覆されない非被覆領域８３１が形成されうる。

次に、搬送機構８によってウェーハＷが保持テーブル２に搬送される。保持テーブル２においては、ウェーハＷが吸引部２０において吸引されるとともに、フレームＦが固定部２１によって固定される。そして、加工送り手段４が保持テーブル２に保持されたウェーハＷをＸ軸方向に移動させる。

図４に示すように、ウェーハＷのＸ軸方向（図４における＋Ｘ方向）の移動途中においては、ウェーハＷは、水蒸気噴射手段１００及び撮像手段１０１の下方を通過する。かかる通過の過程では、図５に示すように、水蒸気噴射手段１００の噴射領域１００ａから水蒸気１０４が噴射される。そして、図３及び図４に示したように、ウェーハＷの表面Ｗａ上に非被覆領域８３１が存在すると、噴射された水蒸気は、非被覆領域８３１に入り込む。

非被覆領域８３１に水蒸気が入り込むと、図５に示すように、水滴８３ａがウェーハＷの表面Ｗａ上に付着するため、非被覆領域８３１には凹凸が形成される。図６に示すように、微細な水滴８３ａが表面Ｗａに付着して凹凸が形成されると、表面Ｗａは梨地面のようになる。一方、被覆領域８３０に向けて噴射された水蒸気は、保護膜８３の親水性により、水滴の濡れ性が高く、水滴として残らない。すなわち、被覆領域８３０には凹凸がない一方、非被腹領域８３１には凹凸が形成される。したがって、撮像手段１０１によるウェーハＷの撮像時、撮像手段１０１が保護膜８３に向けて光を照射すると、非被覆領域８３１では光の散乱が生じるため、画像中には光の強度差が生じる。具体的には、被覆領域８３０は、水蒸気による凹凸がほとんどないため、光の強度が一様でかつ明るい。一方、非被覆領域８３１では、凹凸によって光が散乱するため、保護膜８３が正常に被覆されている被覆領域８３０と比較して暗く映る。

図２に示した検出手段１０３では、撮像手段１０１により撮像された表面Ｗａの画像情報から、画像処理により、保護膜が被覆されている被覆領域８３０と、保護膜が被覆されていないために水蒸気が付着することで水滴の凹凸が形成され光の散乱が生じる非被覆領域８３１との光の強度差により、非被覆領域８３１を検出することができる。検出手段１０３は、非被覆領域８３１を検出すると、警告ランプを点灯したり表示部に警告表示をしたりするなどして、非被覆領域８３１が検出されたことを作業者に報知する。かかる報知を受けた作業者は、ウェーハＷを再度保護膜被覆手段８に搬送して非被覆領域８３１に液状樹脂を滴下させるなどにより、保護膜８３が表面Ｗａ一面に被覆されるようにする。なお、図６に示す画像中においては、ウェーハＷの表面Ｗａに形成されたバンプＢが表示されている。

図５に示したように、レーザー加工装置１では、ウェーハＷが保持される保持テーブル２が、水蒸気噴射手段１００、撮像手段１０１の順にその下方を通過することで、ウェーハＷの表面Ｗａの全面に水蒸気を噴射した直後に、被加工物の表面Ｗａの全面の撮像を行うことができるため、水蒸気噴射手段１００による水蒸気の噴射と撮像手段１０１による撮像と連続的に行うことができるため、効率的である。

表面Ｗａに保護膜８３が被覆された後は、ウェーハＷの所定の分割予定ラインＬと、図１に示したレーザー照射手段３の照射ヘッド３１とのＹ軸方向の位置あわせがなされる。そして、その状態で、ウェーハＷがＸ軸方向に移動して照射ヘッド３１の直下を通りながら、照射ヘッド３１から分割予定ラインＬに沿ってレーザー光線の照射を受ける。このレーザー光線は、ウェーハＷの表面Ｗａに被覆された保護膜８３を透過し、ウェーハＷの表面Ｗａに集光される。

レーザー光線の照射によりデブリが発生しても、そのデブリが保護膜８３によってブロックされ、ウェーハＷには付着しない。また、検出手段１０２によってあらかじめ非被覆領域８３１が検出され、非被覆領域８３１が存在しないように保護膜８３を被覆することにより、ウェーハＷの表面Ｗａに部分的にデブリが付着してデバイスの品質が低下するのを防止することができる。

保護膜検出装置の構成は、図１、図２、図４及び図５に示した例には限定されない。例えば、図７に示すように、検出手段１０５が例えばＣＣＤカメラのようなエリアセンサにより構成され、かかる検出手段１０５がウェーハＷの表面Ｗａを部分的に撮像しながら、例えばＹ軸方向に移動する構成であってもよい。この場合は、保持テーブル２がＸ軸方向に移動し、検出手段１０５がＹ軸方向に移動しながら撮像を行うことにより、ウェーハＷの表面Ｗａ全面を撮像することができる。また、水蒸気噴射手段１０６も保持テーブル２に対して相対的にＸ軸方向に移動する構成とすればよい。水蒸気噴射手段１０６は、水蒸気を広角に噴射できる構成としてもよい。

なお、本実施形態では、保護膜検出装置９がレーザー加工装置１に搭載されている例について説明したが、保護膜検出装置９が、単体として存在してもよく、また、他の装置に搭載されてもよい。

１：レーザー加工装置
２：保持テーブル ２０：吸引部 ２１：固定部 ２１０：押さえ部
３：レーザー照射手段 ３０：基台 ３１：照射ヘッド
４：加工送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：スライド部
５：割り出し送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：基台
６ カセット載置領域 ６０：カセット ６１：仮置き領域 ６２：ガイド部
７：搬出入手段 ７０：挟持部
８：保護膜被覆手段
８０：保護膜被覆用テーブル ８１：固定部
８２：樹脂供給部 ８２０：ノズル ８２１：アーム部
９：搬送機構 ９０：回動軸 ９１：伸縮アーム ９２：吸着部
１０：保護膜検出装置
１００：水蒸気噴射手段 １００ａ：噴射領域
１０１：撮像手段 １０２：検出手段 １０３：報知手段
Ｗ：ウェーハ
Ｗａ：表面 Ｌ：分割予定ライン Ｄ：デバイス
Ｗｂ：裏面
Ｔ：テープ Ｆ：フレーム

Claims (2)

1. 被加工物の表面に保護膜が被覆されたか否かを検出する保護膜検出装置であって、
   表面に該保護膜が被覆された被加工物を保持する保持テーブルと、
   該保持テーブル上に保持された被加工物の該表面に水蒸気を噴射する水蒸気噴射手段と、
   該水蒸気噴射手段により水蒸気が噴射された該被加工物の該表面全面を撮像する撮像手段と、
   該撮像手段により撮像された該表面の画像情報から、画像処理により、保護膜が被覆されている被覆領域と、該保護膜が被覆されていないために水蒸気が付着することで水滴の凹凸が形成され光の散乱が生じる非被覆領域との光の強度差により、該非被覆領域を検出する検出手段と、
   該検出手段により該非被覆領域が検出された場合に、その旨を報知する報知手段と、
   を備える保護膜検出装置。
2. 前記撮像手段は、被加工物の外径と同等の長さの測定視野を有するラインセンサであり、
   前記水蒸気噴射手段は、該被加工物の外径と同等の長さの噴射領域を有する噴射孔を備えており、
   該撮像手段及び該水蒸気噴射手段は、保持テーブルが移動する方向に並列に配設されており、
   被加工物が保持される該保持テーブルが、該水蒸気噴射手段、該撮像手段の順にその下方を通過することで、該被加工物の該表面の全面に水蒸気を噴射した直後に、被加工物の該表面の全面の撮像を行うことを特徴とする、請求項１記載の保護膜検出装置。