JP2023065042A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工面に塵等の有機物の微粒子が付着している状態を、ＸＹ座標によって確認し、レーザー光線を照射して実施される加工に支障をきたすか否かを検証する検出装置を提供する。【解決手段】検出装置は、ＸＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面とし、ワーク１０を保持するチャックテーブル３５と、ワーク１０にレーザー光線ＬＢを照射するレーザー光線照射手段７と、制御手段１００と、を含む。レーザー光線照射手段は、レーザー光線の発振器７３と、発振したレーザー光線を保持されたワークに集光するｆθレンズ７２と、発振器とｆθレンズとの間に配設され発振したレーザー光線をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査する走査器７６と、発振器と走査器との間に配設されワークで誘起蛍光した光を分岐する分岐器７５と、光を検出する光検出器７９と、を備える。制御手段は、光検出器が誘起蛍光した光を検出した際に、ＸＹ座標の座標値のマップを作成する。【選択図】図２

Description

本発明は、ワークで誘起蛍光した光を検出する検出装置に関する。

ワークとして加工される、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画された表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザー加工装置によって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ダイシング装置は、外周に切り刃を有する切削ブレードを回転可能に備えた切削手段によってチャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインを切削して、該ウエーハを個々のデバイスチップに分割する構成であり（例えば特許文献１を参照）、レーザー加工装置は、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面である分割予定ラインにレーザー光線を照射して加工溝を形成し、ウエーハを個々のデバイスチップに分割する構成である（例えば特許文献２を参照）。

特開２０１０－０５０２１４号 特開２０１４－２２１４８３号

上記したダイシング装置によってウエーハを個々のデバイスチップに分割する場合、ウエーハの加工面に塵等の有機物からなる微粒子が多少付着していても、殆ど影響を受けることなくウエーハを個々のデバイスチップに分割することが可能である。他方、レーザー加工装置によってレーザー光線を照射してウエーハの加工面、例えば分割予定ライン上にレーザー光線を照射してウエーハを個々のデバイスチップに分割する場合、該分割予定ラインに上に塵等の有機物の微粒子が付着していると、該有機物の微粒子がレーザー光線を吸収したり、該微粒子にレーザー光線が照射された際に散乱したりして、レーザー光線によるウエーハの加工を妨げ、ウエーハが個々のデバイスチップに適切に分割されないという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、ワークの加工面に塵等の有機物の微粒子が付着している状態を、ＸＹ座標によって確認し、レーザー光線を照射して実施される加工に支障をきたすか否かを検証することができる検出装置を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、検出装置であって、Ｘ座標Ｙ座標で特定されるＸＹ平面を保持面としワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持されたワークに集光するｆθレンズと、該発振器と該ｆθレンズとの間に配設され該発振器が発振したレーザー光線をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査する走査器と、該発振器と該走査器との間に配設されワークで誘起蛍光した光を分岐する分岐器と、該分岐器によって導かれた該光を検出する光検出器と、を少なくとも備え、該制御手段は、該光検出器が誘起蛍光した光を検出した際に、該走査器が走査したＸ座標及びＹ座標の座標値を誘起蛍光した光の座標値としてマップを作成する検出装置が提供される。

該走査器は、レーザー光線をＸ軸方向に走査するＸ軸ガルバノスキャナーと、レーザー光線をＹ軸方向に走査するＹ軸ガルバノスキャナーと、から構成されることが好ましい。また、該保持手段は、該保持手段をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段と、該保持手段をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段とを備えていることが好ましい。さらに、該分岐器と該光検出器との間に配設され、特定の波長の光のみを透過する誘起蛍光フィルターを備えるように構成することが好ましい。

該発振器が発振するレーザー光線は、紫外光であることが好ましい。また、該レーザー光線のエネルギー密度は、保持手段に保持されたワークは加工されず、該ワークに付着した塵等の微粒子に該レーザー光線が照射されたときに誘起蛍光を生じるエネルギー密度であることが好ましい。

本発明の検出装置は、Ｘ座標Ｙ座標で特定されるＸＹ平面を保持面としワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み、該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持されたワークに集光するｆθレンズと、該発振器と該ｆθレンズとの間に配設され該発振器が発振したレーザー光線をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査する走査器と、該発振器と該走査器との間に配設されワークで誘起蛍光した光を分岐する分岐器と、該分岐器によって導かれた該光を検出する光検出器と、を少なくとも備え、該制御手段は、該光検出器が誘起蛍光した光を検出した際に、該走査器が走査したＸ座標及びＹ座標の座標値を誘起蛍光した光の座標値としてマップを作成することから、塵等の微粒子がワークの加工面に付着している状態をＸ座標Ｙ座標の座標値で確認することができ、該微粒子がレーザー加工に支障をきたすか否かを検証し、必要に応じてワークを洗浄することができ、該微粒子がワークの加工を妨げるという問題を解消することができる。

本実施形態の検出装置の全体斜視図である。 図１に記載の検出装置の光学系を示すブロック図である。 （ａ）位置合わせ手段によってワークの位置情報を検出する態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）において検出されたワークの位置情報を、Ｘ座標Ｙ座標と共に表示手段に示す概念図である。 （ａ）図１に記載の検出装置のレーザー光線照射手段によりワークに対してレーザー光線を照射する態様を示す斜視図、（ｂ）（ａ）に示すレーザー光線照射手段を作動して作成されたマップの概念図である。

以下、本発明に基づいて構成される検出装置に係る実施形態について、添付図面を参照しながら、詳細に説明する。

図１には、本実施形態の検出装置１の全体斜視図が示されている。検出装置１は、基台２上に配設され、後述するワークを保持する保持手段３と、該保持手段３に保持された該ワークにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段７と、制御手段１００とを少なくとも備えている。

また、検出装置１は、保持手段３に保持された該ワークを撮像して位置合わせ工程を実行する位置合わせ手段６と、保持手段３をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段４ａと、保持手段３をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段４ｂと、基台２上のＸ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂの側方に立設される垂直壁部５ａ及び垂直壁部５ａの上端部から水平方向に延びる水平壁部５ｂからなる枠体５と、表示手段８と、を備えている。

保持手段３は、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面としワークを保持する手段であり、より具体的には、図１に示すように、Ｘ軸方向において移動自在に基台２に搭載された矩形状のＸ軸方向可動板３１と、Ｙ軸方向において移動自在にＸ軸方向可動板３１に搭載された矩形状のＹ軸方向可動板３２と、Ｙ軸方向可動板３２の上面に固定された円筒状の支柱３３と、支柱３３の上端に固定された矩形状のカバー板３４とを含む。カバー板３４にはカバー板３４上に形成された長穴を通って上方に延びるチャックテーブル３５が配設されている。チャックテーブル３５は、支柱３３内に収容された図示しない回転駆動手段により回転可能に構成される。チャックテーブル３５の上面には、通気性を有する多孔質材料から形成され、Ｘ座標及びＹ座標で特定されるＸＹ平面を保持面とする円形状の吸着チャック３６が配設されている。吸着チャック３６は、支柱３３を通る流路によって図示しない吸引手段に接続されており、吸着チャック３６の周囲には、後述するワークをチャックテーブル３５に保持する際に使用される４つのクランプ３７が等間隔で配置されている。該吸引手段を作動させることにより、吸着チャック３６によってワークを吸引保持することが可能である。

Ｘ軸移動手段４ａは、モータ４２ａの回転運動を、ボールねじ４２ｂを介して直線運動に変換してＸ軸方向可動板３１に伝達し、基台２上にＸ軸方向に沿って配設された一対の案内レール２Ａ、２Ａに沿ってＸ軸方向可動板３１をＸ軸方向に移動させる。Ｙ軸移動手段４ｂは、モータ４４ａの回転運動を、ボールねじ４４ｂを介して直線運動に変換し、Ｙ軸方向可動板３２に伝達し、Ｘ軸方向可動板３１上においてＹ軸方向に沿って配設された一対の案内レール３１ａ、３１ａに沿ってＹ軸方向可動板３２をＹ軸方向に移動させる。

枠体５の水平壁部５ｂの内部には、上記のレーザー光線照射手段７を構成する光学系、及び位置合わせ手段６が収容されている。水平壁部５ｂの先端部下面側には、該レーザー光線照射手段７の一部を構成し、レーザー光線をワークに照射する集光器７１が配設されている。位置合わせ手段６は、保持手段３に保持されたワークを撮像して、該ワークの位置や向き、レーザー光線を照射すべき位置等を検出する撮像手段であり、前記の集光器７１に対して図中矢印Ｘで示すＸ軸方向で隣接する位置に配設されている。

図２には、上記の位置合わせ手段６及びレーザー光線照射手段７の光学系の概略を示すブロック図が示されている。レーザー光線照射手段７は、レーザー光線ＬＢを発振する発振器７３と、発振器７３が発振したレーザー光線ＬＢを保持手段３のチャックテーブル３５に保持されたワーク１０に集光すべく集光器７１に配設されたｆθレンズ７２と、発振器７３とｆθレンズ７２との間に配設され発振器７３が発振したレーザー光線ＬＢをＸ軸方向及びＹ軸方向に走査する走査器７６と、発振器７３と走査器７６との間に配設され該ワーク１０で誘起蛍光した光を分岐する分岐器７５と、該分岐器７５によって導かれた該光を検出する光検出器７９と、を少なくとも備えている。

本実施形態のレーザー光線照射手段７の光学系には、上記した構成に加え、発振器７３から発振されたレーザー光線ＬＢの出力を調整しワーク上の照射位置におけるエネルギー密度を所定の範囲に調整するアッテネータ７４と、走査器７６から照射されたレーザー光線ＬＢの光路を集光器７１側に変換する反射ミラー７７と、分岐器７５と光検出器７９との間に配設され、特定された波長の光のみを透過する誘起蛍光フィルター７８も備えている。

上記した分岐器７５には、例えばハーフミラー、ビームスプリッターのいずれかが採用される。上記した発振器７３によって発振されるレーザー光線ＬＢは、例えば紫外光であり、波長が２６６ｎｍの光を照射する光源が採用される。誘起蛍光フィルター７８は、ワーク上に付着する有機物の微粒子に上記のレーザー光線ＬＢが照射された場合に該微粒子が反応し、誘起蛍光した光を含む戻り光が、該分岐器７５によって光検出器７９側に分岐された場合に、該誘起蛍光の波長の光のみを透過するフィルターであり、本実施形態においては、４５０ｎｍ～４７０ｎｍの波長の光が透過するフィルターが選択される。

上記した走査器７６は、発振器７３から発振されたレーザー光線ＬＢを保持手段３に保持されたワーク上のＸ軸方向に走査するＸ軸ガルバノスキャナー７６１と、Ｙ軸方向に走査するＹ軸ガルバノスキャナー７６２と、から構成される。

制御手段１００は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略）。制御手段１００には、位置合わせ手段６、表示手段８、走査器７６（Ｘ軸ガルバノスキャナー７６１、Ｙ軸ガルバノスキャナー７６２）、光検出器７９、上記のＸ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂ等が接続され、位置合わせ手段６によって撮像された画像データや、光検出器７９により検出された情報は、適宜のメモリに記憶されると共に、表示手段８に表示される。制御手段１００によって走査器７６のＸ軸ガルバノスキャナー７６１を作動し、矢印Ｒ１で示すＸ軸方向にレーザー光線ＬＢを移動させて、図２に示すｆθレンズ７２を介してレーザー光線ＬＢを照射することで、ワーク１０の表面１０ａの任意のＸ座標位置に照射することが可能であり、同様に、Ｙ軸ガルバノスキャナー７６２を作動させて、図２の図面に垂直なＹ軸方向にレーザー光線ＬＢを移動させて、ｆθレンズ７２を介してレーザー光線ＬＢを照射することで、ワーク１０の表面１０ａの任意のＹ座標位置に照射することが可能である。

本実施形態の検出装置１は、概ね上記したとおりの構成を備えており、該検出装置１の機能、作用について、以下に説明する。

図３（ａ）に示すように、本実施形態の検出装置１に適用されるワーク１０は、複数のデバイス１２が分割予定ライン１４によって区画された表面１０ａに形成された半導体のウエーハである。ワーク１０の外周にはワーク１０の結晶方位を特定するためのノッチ１６が形成されており、該ノッチ１６を基準として、デバイス１２、分割予定ライン１４が形成されている。ワーク１０を加工するに際し、図３（ａ）に示すように、ワーク１０を収容可能な開口部Ｆａを有する環状のフレームＦを用意し、粘着テープＴによってワーク１０とフレームＦとを貼着して一体とされる。該ワーク１０は、図示を省略する別途のレーザー加工装置によって、分割予定ライン１４に沿ってレーザー光線が照射されて加工溝が形成され、個々のデバイスチップに分割される。このレーザー加工装置によるレーザー加工を実施する前に、上記した本実施形態の検出装置１に搬送し、以下に説明するようにして、ワーク１０において加工用のレーザー光線が照射される加工領域に、適切なレーザー加工を妨げる程度に塵等の微粒子が付着しているか否かについて検証する。

上記したワーク１０を、図１に基づき説明した検出装置１の保持手段３のチャックテーブル３５に保持したならば、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂを作動して、図３（ａ）に示すように、位置合わせ手段６の直下に位置付ける。次いで、該位置合わせ手段６によってワーク１０を撮影し、図３（ｂ）に示すように、ワーク１０の中心ＯをＸ座標、Ｙ座標の原点と一致させて、ワーク１０のノッチ１６を基準として、所定の分割予定ライン１４の方向をＸ軸方向に整合させると共に、該分割予定ライン１４と直交する分割予定ライン１４をＹ軸方向に整合させる。さらに、該デバイス１２及び分割予定ライン１４のＸＹ座標に基づく位置情報を制御手段１００に記憶すると共に、ワーク１０の表面１０ａ上のデバイス１２、分割予定ライン１４の位置をＸ座標、Ｙ座標で特定して表示手段８に表示させる。

次いで、Ｘ軸移動手段４ａ、Ｙ軸移動手段４ｂを作動して、図４（ａ）に示すように、上記のレーザー光線照射手段７の集光器７１の直下にワーク１０を移動させる。上記したように、集光器７１には、ｆθレンズ７２が配設されており、上記したレーザー光線照射手段７を制御手段１００によって作動して、ワーク１０の表面１０ａの全域にレーザー光線ＬＢが照射されるように走査する。ワーク１０の表面１０ａの全域にレーザー光線ＬＢを照射するに際しては、上記したＸ軸移動手段４ａ及びＹ軸移動手段４ｂを、適宜作動する。

本実施形態におけるレーザー光線の照射条件は、例えば以下の照射条件に基づき設定される。
波長 ：２６６ｎｍ
繰り返し周波数 ：２００ｋＨｚ
パルス幅 ：１００ｆｓ～１００ｎｓ
平均出力 ：０．１２Ｗ～０．６２８Ｗ
スポット径 ：φ２８μｍ

上記したレーザー光線ＬＢの照射条件のうち、発振器７３によって発振されるレーザー光線ＬＢの波長は、付着する微粒子の素材に応じて誘起蛍光を生じさせる紫外光近傍の波長の光が好ましく、例えば２００ｎｍ～５００ｎｍの波長の範囲で設定される。また、加工環境に応じて、ワーク１０に付着する微粒子の素材が異なることから、該微粒子の素材に応じて、ワーク１０の表面１０ａに付着する塵等の微粒子が、該レーザー光線ＬＢが照射されることによって誘起蛍光を発し、且つワーク１０に形成されたデバイス１２や分割予定ライン１４が加工されないエネルギー密度となるように平均出力が調整される。

上記したように、レーザー光線照射手段７を制御手段１００によって作動して、ワーク１０の表面１０ａの全域を走査すると、レーザー光線ＬＢの照射位置に塵等の有機物からなる微粒子が付着していた場合は、該レーザー光線ＬＢに反応して、誘起蛍光の光が発せられる。該誘起蛍光の光は、集光器７１のｆθレンズ７２を介して戻り光として図２に示す光学系の反射ミラー７７、走査器７６、分岐器７５に達し、光検出器７９側へ分岐される。上記したように、本実施形態のレーザー光線照射手段７の分岐器７５と光検出器７９との間には、ワーク１０の表面１０ａに付着することが想定される微粒子から発生られる誘起蛍光の光の波長を含む４５０ｎｍ～４７０ｎｍの波長の光のみを透過する誘起蛍光フィルター７８が配設されていることから、４５０ｎｍ～４７０ｎｍの波長以外の光、すなわち、ワーク１０の表面１０ａで単に反射した反射光その他の波長の光は除外され、該微粒子にレーザー光線ＬＢが照射されて発生した誘起蛍光の光のみが光検出器７９に到達して光強度が検出される。制御手段１００は、光検出器７９によって誘起蛍光の光を検出した場合、走査器７６によってレーザー光線ＬＢが照射されたＸ座標及びＹ座標の座標値によってその微粒子の位置Ｐを特定して、図４（ｂ）に示すようなマップを作成し、制御手段１００のメモリに記憶して、表示手段８に表示する。

上記のマップを参照することにより、ワーク１０の表面１０ａ上のいずれの位置にどの程度該微粒子が付着しているかを検出することができ、例えば、位置合わせ手段６によって検出したワーク１０のデバイス１２及び分割予定ライン１４の位置情報を参照することで、ワーク１０の所定の分割予定ライン１４上に何個の微粒子が付着しているかを検出し、付着している微粒子の数が所定値以上であるか否かを判定して、該微粒子がレーザー加工に支障をきたすか否かを検証することができる。すなわち、上記した本実施形態の検出装置１によれば、塵等の微粒子がワーク１０の加工面に付着している状態をＸＹ座標によって確認することができ、必要に応じてワーク１０を洗浄することができ、該微粒子がワーク１０の加工を妨げるという問題が解消する。

なお、上記した実施形態では、誘起蛍光フィルター７８が透過する波長が、４５０ｎｍ～４７０ｎｍであるように設定したが、本発明はこれに限定されない。ワーク１０に付着した微粒子にレーザー光線ＬＢを照射した際に発せられる誘起蛍光の光の波長は、微粒子を構成する有機物の種類によって異なるため、ワーク１０に付着することが想定される微粒子の種類によって、誘起蛍光フィルター７８を変更し、透過される波長範囲を変更する。

また、光検出器７９が誘起蛍光した光を検出した際に、走査器７６が走査したＸ座標及びＹ座標の座標値を誘起蛍光した光の座標値としてマップを作成した後、該微粒子がレーザー加工に支障をきたすか否かを判定する場合、分割予定ライン１４上で検出された微粒子の数で検証してもよいし、ワーク１０の表面１０ａにおける所定面積当たりの微粒子の数で検証してもよい。さらには、１つのカセットに収容された複数のワーク１０において、一部のワーク１０に対して、上記の検出装置１を使用して微粒子の数を検出する検証を実施し、所定の数以上の微粒子の付着を検出した場合に、該カセットに収容された全てのワーク１０に対して、洗浄を実施するように判定するものであってもよい。

上記した実施形態では、検出装置１を、レーザー加工装置とは別に独立した装置として構成したが、本発明はこれに限定されない、例えば、レーザー加工装置に本発明に基づき構成された検出装置を組み込み、ワーク１０に対して行った上記の検証の結果が良好だった場合に、該ワーク１０に対してそのままレーザー加工を実施してもよい。

１：検出装置
２：基台
３：保持手段
３１：Ｘ軸方向可動板
３２：Ｙ軸方向可動板
３３：支柱
３４：カバー板
３５：チャックテーブル
３６：吸着チャック
３７：クランプ
４ａ：Ｘ軸移動手段
４２ａ：モータ
４２ｂ：ボールねじ
４ｂ：Ｙ軸移動手段
４４ａ：モータ
４４ｂ：ボールねじ
５：枠体
５ａ：垂直壁部
５ｂ：水平壁部
６：位置合わせ手段
７：レーザー光線照射手段
７１：集光器
７２：ｆθレンズ
７３：発振器
７４：アッテネータ
７５：分岐器
７６：走査器
７６１：Ｘ軸ガルバノスキャナー
７６２：Ｙ軸ガルバノスキャナー
７７：反射ミラー
７８：誘起蛍光フィルター
７９：光検出器
８：表示手段
１０：ワーク
１２：デバイス
１４：分割予定ライン
１６：ノッチ
１００：制御手段

Claims (6)

1. 検出装置であって、
   Ｘ座標Ｙ座標で特定されるＸＹ平面を保持面としワークを保持する保持手段と、該保持手段に保持されたワークにレーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、制御手段と、を含み、
   該レーザー光線照射手段は、レーザー光線を発振する発振器と、該発振器が発振したレーザー光線を該保持手段に保持されたワークに集光するｆθレンズと、該発振器と該ｆθレンズとの間に配設され該発振器が発振したレーザー光線をＸ軸方向及びＹ軸方向に走査する走査器と、該発振器と該走査器との間に配設されワークで誘起蛍光した光を分岐する分岐器と、該分岐器によって導かれた該光を検出する光検出器と、
   を少なくとも備え、
   該制御手段は、該光検出器が誘起蛍光した光を検出した際に、該走査器が走査したＸ座標及びＹ座標の座標値を誘起蛍光した光の座標値としてマップを作成する検出装置。
2. 該走査器は、レーザー光線をＸ軸方向に走査するＸ軸ガルバノスキャナーと、レーザー光線をＹ軸方向に走査するＹ軸ガルバノスキャナーと、から構成される請求項１に記載の検出装置。
3. 該保持手段は、該保持手段をＸ軸方向に移動するＸ軸移動手段と、該保持手段をＹ軸方向に移動するＹ軸移動手段とを備えている請求項１又は２に記載の検出装置。
4. 該分岐器と該光検出器との間に配設され、特定の波長の光のみを透過する誘起蛍光フィルターを備える請求項１から３のいずれかに記載の検出装置。
5. 該発振器が発振するレーザー光線は、紫外光である請求項１から４のいずれかに記載された検出装置。
6. 該レーザー光線のエネルギー密度は、保持手段に保持されたワークは加工されず、該ワークに付着した塵等の微粒子に該レーザー光線が照射されたときに誘起蛍光を生じるエネルギー密度である請求項１から５のいずれかに記載の検出装置。

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