JP2017227532A - 蛍光検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】保護膜が発する蛍光の損失の低減を図り、保護膜の被覆状態を高精度に検出できる蛍光検出装置を提供すること。【解決手段】吸収剤が吸収する波長を有する励起光αを保護膜Ｐに照射する励起光照射部７５と、励起光αが照射されたことにより吸収剤が発する蛍光βを受光する光電子増倍管７３と、吸収剤が発した蛍光β以外の波長の光を除去する蛍光透過フィルタ７４と、保護膜Ｐからの蛍光βを反射して光電子増倍管７３に導く反射面７６ａを持つ反射鏡７６とを有し、この反射面７６ａは、回転楕円体の曲面の一部からなり、回転楕円体の第１焦点Ｆ１は保護膜Ｐの励起光αが照射される部分に位置し、第２焦点Ｆ２は光電子増倍管７３の光検出素子７３ｂに位置する。【選択図】図５
Description
本発明は、ワークに形成された保護膜からの蛍光を検出する蛍光検出装置に関する。
一般に、ワークとしてのウエーハにレーザー加工をする場合、ウエーハのデバイスが形成された領域に保護膜を形成した状態でレーザー光線を照射している。これにより、レーザー加工で生じたデブリなどの加工屑がデバイス表面に直接付着することがなくなり良好な加工ができる。従来、この種のレーザー加工方法では、加工用のレーザー光線を吸収する吸収剤を保護膜に含ませ、レーザー加工を効率化することが行われている。また、吸収剤は、加工用のレーザー光線の波長付近の波長を有する光を吸収した際に蛍光を発する性質を有するため、保護膜からの蛍光の強度を検出して保護膜の被覆状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、保護膜に含まれる吸収剤が発する蛍光は、等方性を有し、かつ微弱な光である。このため、保護膜の被覆状態を高精度に検出することが困難という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、保護膜が発する蛍光強度を効率よく取得し、保護膜の被覆状態を高精度に検出できる蛍光検出装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワークをレーザー加工する際に発生する加工屑からワークの表面を保護するレーザー光の波長の光を吸収する吸収剤を含んだ樹脂によって形成された保護膜の被覆の有無を検出する蛍光検出装置であって、ワークを保持する保持部と、保護膜の被覆状態を保護膜が発する蛍光により検出する光検出手段と、を備え、光検出手段は、吸収剤が吸収する波長を有する励起光を保護膜に照射する励起光照射部と、励起光が照射されたことにより吸収剤が発する蛍光を受光する光検出部と、吸収剤が発した蛍光以外の波長の光を除去するフィルタと、保護膜からの蛍光を反射して光検出部に導く反射面を持つ反射鏡と、を有し、反射面は、回転楕円体の曲面の一部からなり、回転楕円体の二つの焦点のうち一方の焦点は保護膜の励起光が照射される部分に位置し、他方の焦点は光検出部に位置するものである。
この構成によれば、一方の焦点位置で保護膜に含まれる吸収剤から発せられる蛍光は、回転楕円体からなる反射鏡の反射面で反射することにより、他方の焦点位置に配置される光検出部に効率よく導くことができる。このため、光検出部が検出した蛍光に基づき保護膜の被覆状態を高精度に検出できる。
この構成において、光検出部は、光電子増倍管を含んでもよい。また、励起光照射部は、ワークの被照射領域とフィルタの間に設けられてもよい。また、保持部はレーザー加工に兼用されてもよい。また、励起光照射部、光検出部、フィルタおよび反射鏡が一のケーシング内に配置されてもよい。
また、本発明は、ワークをレーザー加工する際に発生する加工屑からワークの表面を保護すると共に、レーザー光の波長の光を吸収する吸収剤を含んだ樹脂によって形成された保護膜の被覆の有無を検出する蛍光検出装置であって、ワークを保持する保持部と、保護膜の被覆状態を保護膜に含まれる吸収剤が発する蛍光により検出する光検出手段と、を備え、光検出手段は、蛍光を受光する光検出部と、蛍光以外の波長の光を除去するフィルタと、光検出部およびフィルタを収容するケーシングと、ケーシング外の所定位置から発せられて該ケーシング内に進入した蛍光を反射して光検出部に導く反射面を持つ反射鏡と、を有し、反射面は、回転楕円体の曲面の一部からなり、回転楕円体の二つの焦点の一つを光検出部に位置し、もう一つの焦点を所定の検出対象部に位置するようにケーシングを高さ方向に移動可能とする。
本発明によれば、一方の焦点位置で保護膜に含まれる吸収剤から発せられる蛍光は、回転楕円体からなる反射鏡の反射面で反射することにより、他方の焦点位置に配置される光検出部に効率よく導くことができる。このため、光検出部が検出した蛍光に基づき保護膜の被覆状態を高精度に検出できる。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
図１は、本実施形態に係る蛍光検出装置を搭載したレーザー加工装置の斜視図である。図２は、レーザー加工装置の加工対象であるウエーハの斜視図である。図３は、ウエーハに保護膜が形成された状態を示す断面図である。レーザー加工装置１（図１）で加工されるウエーハ（ワーク：被加工物ともいう）Ｗは、図２に示すように、円板状の基板ＷＳを有する半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。また、ウエーハＷの基板ＷＳは、例えば、シリコン、サファイア、ガリウムなどを用いて形成されている。ウエーハＷは、図２に示すように、基板ＷＳ（ウエーハＷ）の表面（加工面）に複数のストリート（加工予定ライン）Ｌが格子状に形成されているとともに、複数のストリートＬによって区画された各領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。レーザー加工装置１は、ウエーハＷのストリートＬに沿ってレーザー光線を照射してレーザー加工溝を形成する（レーザー加工）。このため、ウエーハＷの表面には、レーザー加工により生じるデブリ（加工屑）の該表面への付着を防止するために、図３に示すように、少なくともストリートＬを被覆する保護膜Ｐが形成されている。この保護膜Ｐは、レーザー加工後に洗浄などの手段によってウエーハＷの表面から除去される。
レーザー加工装置１は、図１に示すように、チャックテーブル（保持部）１０と、レーザー光線照射部２０と、を備えている。レーザー加工装置１は、レーザー加工前後のウエーハＷを収容するカセット３０が載置されるカセットエレベータ（図示せず）と、レーザー加工前後のウエーハＷを一時的に載置する仮置き部４０とを備えている。また、レーザー加工装置１は、レーザー加工前のウエーハＷに保護膜を形成し、かつ、レーザー加工後のウエーハＷから保護膜を除去する保護膜形成兼洗浄部５０と、チャックテーブル１０上のウエーハＷを撮影する撮像部６０とを備えている。
本実施形態では、レーザー加工装置１は、ウエーハＷの表面に形成された保護膜の被覆状態（被覆の有無）を検出する蛍光検出装置７０を備える。この蛍光検出装置７０は、蛍光検出装置本体（光検出手段）７１と上記したチャックテーブル１０とを備えて構成される。また、蛍光検出装置本体７１は、撮像部６０と横並びに配置され、チャックテーブル１０が移動する領域の上方に延在する装置本体２の支持部３に取り付けられている。
また、レーザー加工装置１は、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＸ軸方向に相対移動させる図示しないＸ軸移動手段と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＹ軸方向に相対移動させる図示しないＹ軸移動手段と、チャックテーブル１０とレーザー光線照射部２０とをＺ軸方向に相対移動させる図示しないＺ軸移動手段とを備えている。更に、レーザー加工装置１は、装置本体２内にレーザー加工装置１の各部の動作を制御する制御部１００を備えている。
チャックテーブル１０は、保護膜が形成されたウエーハＷにレーザー加工を施す際に該ウエーハＷを保持する。チャックテーブル１０は、表面を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、表面に載置されたウエーハＷの裏面を吸引することで該ウエーハＷを保持する。チャックテーブル１０は、Ｘ軸移動手段により、カセット３０近傍の搬出入領域ＴＲとレーザー光線照射部２０近傍の加工領域ＰＲとに亘ってＸ軸方向に移動自在に設けられ、かつＹ軸移動手段によりＹ軸方向に移動自在に設けられている。また、チャックテーブル１０は、図示しないパルスモータ（回転機構）によってＺ軸方向を回転軸にして回動可能に構成されており、本実施形態では、チャックテーブル１０は、制御部１００の制御により所定速度（例えば３０００ｒｐｍ）で回転可能となっている。
レーザー光線照射部２０は、装置本体２に設けられた加工領域ＰＲに設けられ、かつチャックテーブル１０に保持されたウエーハＷの表面にレーザー光線を照射して、レーザー加工溝を形成する。レーザー光線は、ウエーハＷに対して吸収性を有する波長のレーザー光線である。レーザー光線照射部２０は、チャックテーブル１０に保持されたウエーハＷに対して、Ｚ軸移動手段によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。レーザー光線照射部２０は、レーザー光線を発振する発振器２１と、この発振器２１により発振されたレーザー光線を集光する集光器２２とを備えている。発振器２１は、ウエーハＷの種類、加工形態などに応じて、発振するレーザー光線の周波数が適宜調整される。発振器２１として、例えば、ＹＡＧレーザー発振器やＹＶＯ４レーザー発振器などを用いることができる。集光器２２は、発振器２１により発振されたレーザー光線の進行方向を変更する全反射ミラーやレーザー光線を集光する集光レンズなどを含んで構成される。
カセット３０は、粘着テープＴを介して環状フレームＦに貼着されたウエーハＷを複数枚収容するものである。カセットエレベータは、レーザー加工装置１の装置本体２にＺ軸方向に昇降自在に設けられている。
仮置き部４０は、カセット３０からレーザー加工前のウエーハＷを一枚取り出すとともに、レーザー加工後のウエーハＷをカセット３０内に収容する。仮置き部４０は、レーザー加工前のウエーハＷをカセット３０から取り出すとともにレーザー加工後のウエーハＷをカセット３０内に挿入する搬出入手段４１と、レーザー加工前後のウエーハＷを一時的に載置する一対のレール４２とを含んで構成されている。
保護膜形成兼洗浄部５０は、一対のレール４２上のレーザー加工前のウエーハＷが第１の搬送手段６１により搬送され、このレーザー加工前のウエーハＷに保護膜を形成するものである。また、保護膜形成兼洗浄部５０は、レーザー加工後のウエーハＷが第２の搬送手段６２により搬送され、このレーザー加工後のウエーハＷの保護膜を除去するものである。第１及び第２の搬送手段６１，６２は、それぞれ、例えば、ウエーハＷの表面を吸着して持ち上げることが可能に構成されており、ウエーハＷを持ち上げて所望の位置に搬送する。
図４は、保護膜形成兼洗浄部の構成例を示す斜視図である。保護膜形成兼洗浄部５０は、図４に示すように、レーザー加工前後のウエーハＷを保持するスピンナテーブル（保持部）５１と、このスピンナテーブル５１をＺ軸方向（図１参照）と平行な軸心回りに回転する電動モータ５２と、スピンナテーブル５１の周囲に配置される液受け部５３とを備える。スピンナテーブル５１は、円板状に形成されて表面（上面）の中央部にポーラスセラミック等から形成された吸着チャック５１ａを備え、この吸着チャック５１ａが図示しない吸引手段に連通されている。これにより、スピンナテーブル５１は、吸着チャック５１ａに載置されたウエーハＷを吸引することで該ウエーハＷを保持する。
電動モータ５２は、その駆動軸５２ａの上端にスピンナテーブル５１を連結し、このスピンナテーブル５１を回転自在に支持する。電動モータ５２の回転数は、制御部１００により制御され、所定速度（例えば３０００ｒｐｍ）で回転可能となっている。液受け部５３は、円筒状の外側壁５３ａ及び内側壁５３ｂと、これら外側壁５３ａ及び内側壁５３ｂを連結する底壁５３ｃを備えて環状に形成されている。液受け部５３は、ウエーハＷの表面に保護膜を形成する際に該表面に供給される液状樹脂や、表面の保護膜を洗浄、除去する際に該表面に供給される洗浄水などの余剰量を受けるものである。底壁５３ｃには、排液口５３ｃ１が設けられ、この排液口５３ｃ１にドレンホース５３ｄが接続されている。
また、保護膜形成兼洗浄部５０は、スピンナテーブル５１上に保持されたウエーハＷに保護膜を構成する水溶性の液状樹脂を供給する樹脂液供給ノズル５５と、スピンナテーブル５１上のレーザー加工後のウエーハＷに洗浄水を供給する洗浄水ノズル５７とを備えている。各ノズル５５，５７は、それぞれ、ノズル開口がスピンナテーブル５１の中央上方に位置する作動位置と、スピンナテーブル５１から外れた退避位置とに移動自在に構成される樹脂液供給ノズル５５は、図示は省略するが、液状樹脂供給源に接続されており、水溶性の液状樹脂をウエーハＷの表面に供給することができる。
液状樹脂としては、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）やＰＶＰ（ポリビニルピロリドン）、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンイミン、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどの水溶性の樹脂材が用いられる。これら液状樹脂は、粘度が２０〜４００（ｃｐ）のものが用いられる。また、液状樹脂には、レーザー光線の吸収を助ける吸収材が含まれている。この種の吸収剤としては、例えば、４，４’−ジカルボキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン−４−カルボン酸、２−カルボキシアントラキノン、１，２−ナフタリンジカルボン酸、１，８−ナフタリンジカルボン酸、２，３−ナフタリンジカルボン酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸、２，７−ナフタリンジカルボン酸等及びこれらのソーダ塩、カリウム塩、アンモニウム塩、第４級アンモニウム塩等、２，６−アントラキノンジスルホン酸ソーダ、２，７−アントラキノンジスルホン酸ソーダ、フェルラ酸などを液状樹脂に溶解して用いることができ、中でも、レーザー波長３５５ｎｍの加工波長に対しては、フェルラ酸が好適である。
また、フェルラ酸などの有機化合物に替えて又は加えて、液状樹脂に紫外線波長域での加工を促進する酸化物微粒子を０．１〜１０体積％添加して液状樹脂内に分散させてもよい。この酸化物微粒子としては、例えば、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＣｕＯ、Ｃｕ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２などを用いることができる。これらの液状樹脂は、乾燥により固化してウエーハＷの表面に該表面を保護する保護膜Ｐ（図３）を形成する。洗浄水ノズル５７は、図示を省略した洗浄水（例えば純水）供給源に接続され、保護膜Ｐが形成されたウエーハＷの表面に洗浄水を供給して保護膜Ｐを除去する。
撮像部６０は、顕微鏡等の光学系と撮像素子（ＣＣＤ）などとを備えて構成されており、撮像した画像信号を制御部１００に送る。制御部１００は、受信した画像信号に基づき、パルスモータを駆動させてチャックテーブル１０を回転させ、チャックテーブル１０上のウエーハＷのストリートＬと加工方向（Ｘ軸方向）とが平行となるようにアライメント調整を行う。
次に、蛍光検出装置本体７１について説明する。図５は、蛍光検出装置本体の内部構成を示す断面視図である。蛍光検出装置本体７１は、保護膜Ｐに加工波長（例えば、３５５ｎｍ）と異なる波長（例えば、３６５ｎｍ）の励起光αを照射し、この励起光αにより保護膜Ｐに含まれる吸入剤が発する蛍光β（例えば、波長４２０〜４３０ｎｍ）の強度を検出する。蛍光検出装置本体７１が検出した蛍光βの強度に関する情報は、制御部１００に送られ、この制御部１００がウエーハＷ上の保護膜Ｐの被覆状態（被覆の有無）を判定する。
蛍光検出装置本体７１は、図５に示すように、ケーシング７２と、このケーシング７２に取り付けられる光電子増倍管（光検出部）７３と、蛍光透過フィルタ（フィルタ）７４と、励起光照射部７５と、反射鏡７６とを備えて概略構成される。ケーシング７２は、蛍光検出装置本体７１の外形をなし、増倍管固定部７７と、反射鏡固定部７８と、これら増倍管固定部７７および反射鏡固定部７８を連結する連結部７９とをＺ軸方向（高さ方向）に積層して構成される。増倍管固定部７７は、ケーシング７２の上部に位置し、光電子増倍管７３を側方から挿入可能な内部空間７７ａを備える。また、増倍管固定部７７には、連結部７９に対向する下面に内部空間７７ａに連通する第１開口部７７ｂが形成されている。この第１開口部７７ｂは、増倍管固定部７７の下面の中央部を含み、下方に向けて拡径するように形成されている。
光電子増倍管７３は、光電効果を利用して光エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに、電流増幅（電子増倍）機能を付加した高感度光検出器である。光電子増倍管７３は、ガラス管７３ａで区画された真空領域に光電子（フォトン）を検出する光検出素子７３ｂを備える。この光検出素子７３ｂは、ガラス管７３ａを透過した上記蛍光βの光電子を受光する。受光した光電子は、該光電子の衝突により２次電子を次々と発生させて電流を増幅させる。本実施形態では、光電子増倍管７３として、例えば、浜松ホトニクス株式会社製：型番Ｒ９１１０Ｐを採用している。
連結部７９は、増倍管固定部７７の第１開口部７７ｂに連通する第２開口部７９ａを備える。第２開口部７９ａは、第１開口部７７ｂと同様に、下方に向けて拡径するように形成されており、第２開口部７９ａの上端部は、第１開口部７７ｂの下端部よりも小径に形成される。連結部７９の上面には、第２開口部７９ａの上端部を覆うように、蛍光透過フィルタ７４が配置される。この蛍光透過フィルタ７４は、吸収剤が発した蛍光βの波長の光を透過し、この蛍光β以外の波長の光を除去するものである。このため、例えば、励起光αの一部が散乱して第２開口部７９ａに進入した場合であっても、励起光αは蛍光透過フィルタ７４で除去される。
反射鏡固定部７８は円筒状に形成され、内部に励起光照射部７５の一部と反射鏡７６とを固定している。励起光照射部７５は、保護膜Ｐの吸収剤が吸収する波長（例えば、３６５ｎｍ）を有する励起光αを保護膜Ｐ上の被照射領域に向けて照射するものであり、ケーシング７２の外部に設けられた光源部としてのＬＥＤ（不図示）から発せられた励起光αをケーシング７２内に導く第１導光部８０と、ケーシング７２内に導かれた励起光αを保護膜Ｐに導く第２導光部８１とを備える。第１導光部８０は、反射鏡固定部７８の外周面に固定される第１ミラー保持部８２を有し、この第１ミラー保持部８２内には、図５の紙面奥側から発せられた励起光αを反射して、反射鏡固定部７８（ケーシング７２）内に導く第１ミラー８３が配置されている。この第１ミラー８３は、上下面をそれぞれ保持部材８４，８４で挟持されると共に、この保持部材８４に連結された操作ねじ８５により、この操作ねじ８５の軸回りに第１ミラー８３を回動できる。
第２導光部８１は、反射鏡固定部７８内に固定される第２ミラー保持部８６と、この第２ミラー保持部８６及び第１ミラー保持部８２を繋ぐ導光管８７とを備える。導光管８７の入口側には、励起光透過フィルタ８８が配置され、出口側には集光レンズ８９が配置されている。第２ミラー保持部８６内には、集光レンズ８９を通じて入射した励起光αを反射して、保護膜Ｐに導く第２ミラー９０が配置されている。この第２ミラー９０は、図示は省略したが、紙面奥行方向の両側面をそれぞれ保持部材で挟持されると共に、この保持部材に連結された操作ねじにより、この操作ねじの軸回りに第２ミラー９０を回動可能な構成となっている。これにより、第１ミラー８３および第２ミラー９０の角度を調整することで、保護膜Ｐに照射される励起光αの照射位置の調整を行うことができる。
第２ミラー保持部８６は、蛍光透過フィルタ７４と保護膜Ｐ上の被照射領域との間に設けられる。この構成によれば、第２ミラー保持部８６を通じて保護膜Ｐに照射された励起光αは蛍光透過フィルタ７４で確実に除去される。第２ミラー保持部８６は、外周面に突出した複数（４本）の腕部８６ａを備え、この腕部８６を、反射鏡固定部７８内に配置されるスペーサ９１と反射鏡７６とで挟持することで固定される。反射鏡固定部７８の内面上部には、位置決めリング９２が配置される。この位置決めリング９２は、外周面に雄ねじ部９２ａが形成され、この雄ねじ部９２ａは、反射鏡固定部７８の内面に形成された雌ねじ部７８ａと螺合する。この位置決めリング９２を反射鏡固定部７８に取り付けることより、反射鏡固定部７８内における位置決めリング９２の高さ位置が決められ、この位置決めリング９２に当接するスペーサ９１の位置も決定される。また、位置決めリング９２の内周面９２ｂは、上記した第１開口部７７ｂ，第２開口部７９ａと同様に、下方に向けて拡径するように形成されており、内周面９２ｂの上端部は、第２開口部７９ａの下端部よりも小径に形成される。
一方、反射鏡固定部７８の内面下部には、反射鏡７６を支持する反射鏡支持部９３が取り付けられる。反射鏡支持部９３は、上方に延びる筒状部９３ａを有し、この筒状部９３ａの外周面には雄ねじ部９３ｂが形成される。この雄ねじ部９３ｂは、反射鏡固定部７８の内面下部に形成された雌ねじ部７８ｂと螺合する。このため、反射鏡支持部９３の雄ねじ部９３ｂを反射鏡固定部７８の雌ねじ部７８ｂに対して締め付けることにより、反射鏡支持部９３は、反射鏡固定部７８に対して高さ方向に上昇する。これにより、反射鏡支持部９３の内面側に配置された圧縮ゴム９４が反射鏡７６の外周面７６ｂに当接して反射鏡７６を押し上げるため、この反射鏡７６の上端とスペーサ９１の下端との間に第２ミラー保持部８６の腕部８６ａが挟持され、第２ミラー保持部８６が反射鏡固定部７８内に固定される。
このため、本構成では、反射鏡７６をケーシング７２内に組み付けた際に、反射鏡７６の外周面７６ｂの外径が、反射鏡支持部９３に配置された圧縮ゴム９４の内径とほぼ一致するように形成されている。なお、反射鏡７６は、反射鏡支持部９３に直接もしくは圧縮ゴム９４を介して支持されているため、反射鏡７６は、反射鏡支持部９３の内径、もしくは、反射鏡支持部９３に配置された圧縮ゴム９４の内径に対応する径を有する構成となっている。
反射鏡７６は、内側に反射面７６ａを備えており、この反射面７６ａは、図６に示すように、鉛直方向に延びる長軸Ａと該長軸Ａに直交する短軸Ｂとを有する楕円Ｋを、長軸Ａを中心に回転させた回転楕円体の曲面の一部からなる回転楕円鏡である。楕円は、二つの焦点を有し、一方の焦点から出た光は，楕円の内面で反射してから他方の焦点に至るという性質が知られている。
本実施形態における回転楕円体を形成する楕円Ｋは、二つの焦点Ｆ１，Ｆ２を有し、第２焦点Ｆ２（他方の焦点）に、光電子増倍管７３の光検出素子７３ｂが配置されるように、光電子増倍管７３が取り付けられている。また、第１焦点Ｆ１（一方の焦点）の位置には、保護膜Ｐに励起光αが照射される部分が配置される。すなわち、ウエーハＷの保護膜Ｐに対して、蛍光検出装置本体７１の高さ位置を調整可能な機構を備え、第１焦点Ｆ１が保護膜Ｐの表面に位置するように、蛍光検出装置本体７１の高さ位置が調整される。本実施形態では、蛍光検出装置本体７１の作動距離、すなわち第１焦点Ｆ１が位置する保護膜Ｐの表面と、蛍光検出装置本体７１の下端との隙間Ｈは２．５ｍｍに設定される。この場合に、保護膜Ｐに照射される励起光αのスポット径は、例えば、０．６ｍｍとなる。
この構成によれば、図５に示すように、第１焦点Ｆ１に位置する保護膜Ｐに向けて励起光αを照射すると、この励起光αにより保護膜Ｐに含まれる吸入剤から蛍光βが発せられる。この蛍光βは、回転楕円体の一部からなる反射面７６ａで反射されて、第２焦点Ｆ２に向けて集光され、この第２焦点Ｆ２に配置される光検出素子７３ｂにより受光される。このため、吸収剤から発せられる蛍光βを、反射面７６ａを介して、第２焦点Ｆ２に配置される光検出素子７３ｂに効率よく導くことができ、この微弱な蛍光の損失の低減を図ることができる。さらに、本実施形態では、第２焦点Ｆ２に光電子増倍管７３を配置しているため、微弱な強度の蛍光でも正確に保護膜Ｐの被覆状態を検出することができ、ひいては、ウエーハＷの保護膜Ｐの検出処理を迅速に実行することができる。
また、本実施形態では、励起光照射部７５は、光源部をケーシング７２の外部に配置している。このため、ケーシング７２の内部および反射鏡７６の反射面７６ａの温度上昇（温度変動）が抑制され、温度上昇に伴う反射面７６ａの歪みを抑え、光検出素子７３ｂに正確に蛍光を反射させることができる。
具体的な検出方法については、チャックテーブル１０上に保護膜Ｐを形成したウエーハＷを保持し、第１焦点Ｆ１が保護膜Ｐの表面に位置するように、蛍光検出装置本体７１の高さを調整する。この状態でチャックテーブル１０を所定回転数（例えば３０００ｒｐｍ）で回転させてウエーハＷを所定方向（図７中矢印Ｒ方向）に回転させる。蛍光検出装置本体７１からウエーハＷの保護膜Ｐに向けて励起光αを連続的に照射しつつ、図７に示すように、蛍光検出装置本体７１がウエーハＷの周縁から中心に向けて半径方向（図７中矢印Ｑ方向）に移動するようにチャックテーブル１０（図１）を移動させる。すると、蛍光検出装置本体７１は、ウエーハＷの周縁から中心に向かう螺旋状の軌跡を通過する。
この軌跡はアルキメデスの螺旋と呼ばれている。アルキメデスの螺旋は、中心からの距離ｒ、回転角度θとした場合にｒ＝ａθで表され、また、ｘ＝ａθｃｏｓθ，ｙ＝ａθｓｉｎθと書くことができる。これを踏まえて、蛍光検出装置本体７１を等速で移動させた場合を考える。蛍光検出装置本体７１は、ノッチフィルタを基準値としてスタートし、等速で移動するので、チャックテーブル１０（ウエーハＷ）のスタートからの回転角度が把握できれば、ウエーハＷ上の位置ｘ，ｙは極座標変換から算出される。例えば、ウエーハＷを半径１５０ｍｍ、励起光ビームサイズ３００ｕｍとし、ウエーハＷを全面検査する場合、必要な回転回数は５００回、すなわち回転角度は１８００００度であり、アルキメデス螺旋の式で表現すると、ｒ＝１５０θ／１８００００となる。
この角度検出は、例えばロータリー・エンコーダを用いて実現できる。また、データ取得タイミングは、ビームサイズの間隔で取得してよい。データ取得に関しては、蛍光検知の閾値に基づいて、例えば２００００カウントとして、それ以下の場合のみＮＧとしてのエンコーダ値を読み取りメモリーに記憶しておく。表示に関しては、３００ｍｍウエーハマップに所定の表示分解能で区画化（例えば１ｍｍピッチのグリッド）し、ＮＧとなった部分は、その領域のＮＧ個数が分かるように色分けする。
被覆状態の判定には、２値化の手法を適用してよい。図７を例にとると、例えば２００００カウントを閾値として設定しておき、個々の位置での蛍光強度に対応するとこの閾値を比較すればよい。ウエーハＷ全面のウエーハマップ（蛍光強度の二値化）のためには、（１）先ず検出位置と蛍光強度を関連付けて記憶させ、ウエーハＷ全面の蛍光強度を取得した後に閾値と比較してもよいし、
（２）個々の位置で蛍光強度を取得するごとに閾値と比較して保護膜の塗布、非塗布を判定して非塗布の場合にはその位置を記憶してもよい。この場合には、処理するデータ量が少なくなるため、処理速度が早くなるという効果を奏する。そして、記憶したウエーハＷ全体の非塗布位置からウエーハＷ全体の塗布・非塗布の分布を作成してもよい。
（２）個々の位置で蛍光強度を取得するごとに閾値と比較して保護膜の塗布、非塗布を判定して非塗布の場合にはその位置を記憶してもよい。この場合には、処理するデータ量が少なくなるため、処理速度が早くなるという効果を奏する。そして、記憶したウエーハＷ全体の非塗布位置からウエーハＷ全体の塗布・非塗布の分布を作成してもよい。
閾値に満たないものを第１の色で表し、閾値を超える場合には第１の色とは異なる第２の色で表示部に表示してもよい。また、この２値化したデータから、非塗布部の個々の面積とそれぞれの数をヒストグラム（度数分布図）に表示するようにしてもよい。このヒストグラムから次処理（非塗布部に再度塗布や保護膜を洗浄して再度全面に塗布など）を選択するようにしてもよい（例えば、面積が大きくても数が小さい場合はその部分のみを塗り直し、面積は小さいけれども数が多い場合には洗浄するなど）。被覆面積率を求め、所定の被覆率に達していない場合は、ウエーハＷを洗浄して保護膜を除去し、液状樹脂を再度塗布してもよい。
また、本実施形態では、チャックテーブル１０が軸回りに回転（θ回転）すると共に、蛍光検出装置本体７１に対して、Ｘ軸方向に移動する構成を説明したが、蛍光検出装置本体７１がチャックテーブル１０に対して、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に移動する構成としてもよい。また、本実施形態では、蛍光検出装置本体７１は、ウエーハＷの周縁から中心に向けて半径方向に移動する構成を説明したが、中心から周縁に向けて移動する構成としてもよい。
上記した構成では、ウエーハＷに形成された保護膜Ｐの被覆状態を簡単に検出することができる。発明者の実験によれば、３００ｍｍのウエーハＷに設けた保護膜Ｐの被覆状態を、例えば、３０〜４０秒程度の短い時間で検出することが可能であった。この場合、チャックテーブル１０は、検出部位がウエーハＷの外縁に近づくにつれ、移動速度を小さくすることが好ましく、ウエーハＷの中央部とウエーハの外縁でのサンプリング間隔を一定にしても所定の位置間隔でサンプリングできる。なお、サンプリング間隔は所望の精度により適宜選定してよい。
図８〜図１０は、蛍光検出装置本体を用いて、保護膜の被覆状態の検出した検出結果の一例である。図８は、表面にデバイスが設けられたウエーハに保護膜を設けた際の被覆状態を検出したものであり、図９は、ミラーシリコンからなるウエーハに保護膜を設けた際の被覆状態を検出したものであり、図１０は、表面にバンプ（電極）が設けられたウエーハに保護膜を設けた際の被覆状態を検出したものである。
これら図８〜図１０において、保護膜Ｐの被覆状態は、保護膜Ｐから発せられる蛍光の光電子（フォトン）により生成された２次電子の計測数に基づいて判断される。図８〜図１０に示すように、保護膜Ｐが被覆されている（塗布されている）部位では、光電子（フォトン）の計測数が多く、被覆されていない（未塗布）部位では、光電子（フォトン）の計測数が低減する。このように、保護膜Ｐが被覆されている部位と被覆されていない部位とのコントラストから、保護膜Ｐの被覆状態を高精度に検出できる。
保護膜Ｐの被覆状態の検出結果に基づき、部分的に気泡などによって、被覆されていない領域が検出された場合には、その部分のみに再度、液状樹脂を塗布することもできる。また、保護膜Ｐを洗浄により一旦除去し、再度、ウエーハＷの全面に保護膜Ｐを形成してもよい。
図１１は、変形例に係る蛍光検出装置本体の構成を示す模式図である。図５に示したものと同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。上記した蛍光検出装置本体７１では、第１ミラー８３と第２ミラー９０との間に集光レンズ８９を配置した構成としたが、蛍光検出装置本体１１０では、集光レンズ８９を第２ミラー９０と保護膜Ｐ上の被照射領域との間に設けることもできる。
本実施形態では、蛍光検出装置本体７１を、チャックテーブル１０が移動する領域の上方に延在する装置本体２の支持部３に取り付けた構成としたが、図１２に示すように、蛍光装置本体７１（１１０）をレーザー光線照射部１２０に搭載することもできる。この構成では、上記した実施形態のように、ウエーハＷ上の保護膜Ｐ（図３）全面の被覆状態を検出することはできないが、保護膜Ｐを通じて、ウエーハＷのストリートＬにレーザー光線を照射して加工溝Ｅを形成しつつ、これから加工される保護膜Ｐの被覆状態を並行して検出することができる。
また、図示は省略したが、蛍光検出装置７１を保護膜形成兼洗浄部５０のスピンナテーブル５１上に移動可能に取り付け、このスピンナテーブル５１上に保持されたウエーハＷ上の保護膜Ｐの被覆状態を検出する構成とすることもできる。この構成では、被覆は十分でない保護膜Ｐが検出された場合には、スピンナテーブル５１に載置したまま、欠損部分に液状樹脂を塗布したり、保護膜Ｐを再度形成したりすることができる。
また、本実施形態では、蛍光検出装置７１は、保護膜Ｐの被覆状態として、保護膜Ｐの有無を検出していたが、保護膜Ｐの膜厚を検出する構成としてもよい。例えば、所定の膜厚に対する所定の光子数を設定しておき、その光子数を超えた場合に、制御部１００は、被覆状態が良好であると判断してもよい。この場合、保護膜Ｐの膜厚を変化させた複数のウエーハＷを準備しておき、それぞれのウエーハＷ（保護膜Ｐ）に対して励起光αを照射し、蛍光βを受光して膜厚に応じた光子数を設定しておく（準備工程）。その後、膜厚の不明なウエーハＷに対し、励起光αを照射して検出した蛍光βの光子数から膜厚を推定する構成としてもよい。
１ レーザー加工装置
３ 支持部
１０ チャックテーブル（保持部）
２０、１２０ レーザー光線照射部
５０ 保護膜形成兼洗浄部
５１ スピンナテーブル（保持部）
７０ 蛍光検出装置
７１、１１０ 蛍光検出装置本体（光検出手段）
７２ ケーシング
７３ 光電子増倍管（光検出部）
７３ｂ 光検出素子
７４ 蛍光透過フィルタ（フィルタ）
７５ 励起光照射部
７６ 反射鏡
７６ａ 反射面
７６ｂ 外周面
８３ 第１ミラー
８８ 励起光透過フィルタ
８９ 集光レンズ
９０ 第２ミラー
９３ 反射鏡支持部
９４ 圧縮ゴム
１００ 制御部
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｋ 楕円
Ｐ 保護膜
Ｗ ウエーハ（ワーク）
３ 支持部
１０ チャックテーブル（保持部）
２０、１２０ レーザー光線照射部
５０ 保護膜形成兼洗浄部
５１ スピンナテーブル（保持部）
７０ 蛍光検出装置
７１、１１０ 蛍光検出装置本体（光検出手段）
７２ ケーシング
７３ 光電子増倍管（光検出部）
７３ｂ 光検出素子
７４ 蛍光透過フィルタ（フィルタ）
７５ 励起光照射部
７６ 反射鏡
７６ａ 反射面
７６ｂ 外周面
８３ 第１ミラー
８８ 励起光透過フィルタ
８９ 集光レンズ
９０ 第２ミラー
９３ 反射鏡支持部
９４ 圧縮ゴム
１００ 制御部
Ｆ１ 第１焦点
Ｆ２ 第２焦点
Ｋ 楕円
Ｐ 保護膜
Ｗ ウエーハ（ワーク）
Claims (5)
- ワークをレーザー加工する際に発生する加工屑からワークの表面を保護するレーザー光の波長の光を吸収する吸収剤を含んだ樹脂によって形成された保護膜の被覆の有無を検出する蛍光検出装置であって、
前記ワークを保持する保持部と、
前記保護膜の被覆状態を前記保護膜が発する蛍光により検出する光検出手段と、を備え、
前記光検出手段は、前記吸収剤が吸収する波長を有する励起光を前記保護膜に照射する励起光照射部と、
前記励起光が照射されたことにより前記吸収剤が発する蛍光を受光する光検出部と、
前記吸収剤が発した蛍光以外の波長の光を除去するフィルタと、
前記保護膜からの蛍光を反射して前記光検出部に導く反射面を持つ反射鏡と、を有し、
前記反射面は、回転楕円体の曲面の一部からなり、前記回転楕円体の二つの焦点のうち一方の焦点は前記保護膜の前記励起光が照射される部分に位置し、他方の焦点は前記光検出部に位置する、蛍光検出装置。 - 前記光検出部は、光電子増倍管を含む請求項１に記載の蛍光検出装置。
- 前記励起光照射部は、前記ワークの被照射領域と前記フィルタの間に設けられる請求項１または２に記載の蛍光検出装置。
- 前記保持部はレーザー加工に兼用される請求項１から３のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。
- 前記励起光照射部、前記光検出部、前記フィルタおよび前記反射鏡が一のケーシング内に配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の蛍光検出装置。
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