TW201729933A - 雷射加工用保護膜檢測方法 - Google Patents

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Abstract

可比習知更簡單且精度佳地檢測形成在工件表面的保護膜的被覆狀態。本發明係檢測形成在工件表面的保護膜的被覆狀態的保護膜檢測方法，其係包含：螢光強度測定步驟，其係在複數工件表面分別形成厚度不同的複數測定用保護膜，對各個測定用保護膜照射吸收劑所吸收的光，測定藉由光的吸收，吸收劑所發出的螢光的強度；及臨限值決定步驟，其係根據螢光強度，求出對應所希望厚度的保護膜的螢光強度的臨限值。在判定形成在工件表面的保護膜是否形成為所希望厚度時，對形成在工件表面的保護膜照射光，比較藉由光的吸收，吸收劑所發出的螢光的強度與前述臨限值，來判定保護膜是否形成為所希望厚度。

Description

雷射加工用保護膜檢測方法
本發明係關於判定將半導體晶圓等工件藉由雷射加工進行分割時被覆在工件表面的保護膜是否具有所希望厚度的方法。
以將半導體晶圓等工件沿著切割道(street)進行分割的方法而言，已知一種藉由將切割道進行雷射加工來進行分割的方法(參照例如專利文獻1)。在專利文獻1所記載之雷射加工方法中，係藉由對半導體晶圓照射雷射光線，藉由在照射區域所發生的熱能，半導體晶圓上沿著切割道被連續加工。在半導體晶圓上的照射區域，係有熱能集中而發生碎屑(加工屑)的情形，有該碎屑附著在LSI的接合墊等而使半導體晶片的品質降低的問題。
為解決該問題，本申請人係研究出一種在半導體晶圓表面形成水溶性保護膜，透過保護膜而對半導體晶圓照射雷射光線的雷射加工方法(參照例如專利文獻2)。在專利文獻2所記載之雷射加工方法中，係半導體晶圓透過保護膜被加工，因此可使因雷射加工而飛散的碎 屑附著在保護膜。接著，在洗淨工程中被去除碎屑所附著的保護膜，藉此抑制碎屑附著在半導體晶圓表面而防止半導體晶片的品質降低。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平6-120334號公報
[專利文獻2]日本特開2004-322168號公報
但是，為了藉由雷射加工，透過保護膜來加工半導體晶圓，以保護膜的厚度一樣為預定值為佳。亦即，保護膜的厚度對雷射加工結果造成影響，若保護膜過薄，無法充分保護晶圓免於受到碎屑影響，若保護膜過厚，則會妨礙雷射加工。因此，圖求一種在雷射加工前精度佳地測定半導體晶圓上的保護膜的厚度的方法。另一方面，若在保護膜的厚度測定耗費時間，雷射加工的生產性會受到阻礙。
本發明係鑑於該情形而完成者，目的在可比習知更簡單且精度佳地檢測形成在工件表面的保護膜的被覆狀態。
藉由本發明，為一種保護膜檢測方法，其係為了保護工件表面免於受到對工件照射具有紫外光區或可見光區的波長的脈衝雷射光線而進行雷射加工時所發生的加工屑影響，檢測藉由含有吸收該脈衝雷射光線的吸收劑的水溶性樹脂而形成在工件表面的保護膜的被覆狀態的保護膜檢測方法，該保護膜檢測方法具備有：螢光強度測定步驟，其係在複數工件表面分別形成厚度不同的測定用保護膜，對各個前述測定用保護膜照射前述吸收劑所吸收的測定用的光，測定藉由該測定用的光的吸收，前述吸收劑所發出的螢光的強度；臨限值決定步驟，其係在實施該螢光強度測定步驟之後，根據前述螢光強度，求出對應所希望厚度的前述測定用保護膜的螢光強度的臨限值；及判定步驟，其係在實施該臨限值決定步驟之後，為了判定形成在工件表面的保護膜是否形成為前述所希望厚度，對形成在工件表面的前述保護膜照射前述測定用的光，比較藉由該光的吸收，前述吸收劑所發出的螢光的螢光強度與前述臨限值，來判定該保護膜是否形成為所希望厚度。
較佳為，脈衝雷射光線的波長為355nm，測定用的光的波長為350~400nm，前述螢光的峰值波長係比測定用的光的波長為更長，為365~600nm的範圍。在其他實施形態中，脈衝雷射光線的波長為532nm，測定用的光的波長為480~600nm，前述螢光的峰值波長係比測定用的光的波長為更長，為570~700nm的範圍內。
在本發明中，對藉由含有吸收劑的水溶性樹脂而形成在工件表面的保護膜照射光，測定藉由吸收該光所發出的螢光的強度，根據螢光強度來判定保護膜是否形成為所希望厚度，因此可藉由吸收劑所吸收的波長的光，精度佳且簡易地測定保護膜的厚度。此外，在保護膜的檢測係使用單一波長的連續光，因此抑制對保護膜造成損傷，可正確判定保護膜是否形成為所希望厚度。
1‧‧‧雷射加工裝置
1a‧‧‧壁部
2‧‧‧保持平台
20‧‧‧吸引部
21‧‧‧固定部
210‧‧‧按壓部
3‧‧‧雷射照射手段
30‧‧‧基台
31‧‧‧照射頭
4‧‧‧加工進給手段
40‧‧‧滾珠螺桿
41‧‧‧導軌
42‧‧‧馬達
43‧‧‧滑動部
5‧‧‧分度進給手段
50‧‧‧滾珠螺桿
51‧‧‧導軌
52‧‧‧馬達
53‧‧‧基台
6‧‧‧匣盒載置區域
60‧‧‧匣盒
61‧‧‧暫置區域
62‧‧‧導引部
7‧‧‧搬出入手段
70‧‧‧夾持部
8‧‧‧保護膜形成手段
80‧‧‧保持平台
81‧‧‧保護膜液噴嘴
82‧‧‧洗淨液噴嘴
83‧‧‧升降部
830‧‧‧空氣汽缸
831‧‧‧桿件
84‧‧‧馬達
85‧‧‧空氣噴嘴
86‧‧‧導水管部
860‧‧‧排出部
9‧‧‧搬送機構
90‧‧‧旋動軸
91‧‧‧伸縮臂
92‧‧‧吸附部
10‧‧‧保護膜檢測裝置
100‧‧‧激發用光源
101‧‧‧半反射鏡
102‧‧‧反射鏡
103‧‧‧聚光透鏡
104‧‧‧受光部
105‧‧‧控制部
D‧‧‧元件
F‧‧‧框架
L‧‧‧分割預定線
T‧‧‧膠帶
W‧‧‧工件
Wa‧‧‧表面
Wb‧‧‧背面
圖1係顯示雷射加工裝置之一例的斜視圖。
圖2係顯示構成雷射加工裝置的保護膜形成手段的斜視圖。
圖3(a)係顯示工件W的某位置的保護膜檢測裝置的構成例的模式圖。(b)係顯示使用光纖的工件W的某位置的保護膜檢測裝置的構成例的模式圖。(c)係顯示工件W的大面積的保護膜檢測裝置的構成例的模式圖。(d)係顯示使用具有甜甜圈形狀的光源的工件W的大面積的保護膜檢測裝置的構成例的模式圖。
圖4(a)係顯示在晶圓表面塗佈保護膜液的狀態的剖面圖，(b)係顯示使被覆在晶圓表面的保護膜乾燥的狀態的剖面圖。
圖5係顯示將波長為365nm的光照射在圖案晶圓時 的螢光頻譜的圖表。
圖6係顯示將波長為365nm的光照射在附凸塊晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖7係顯示將波長為385nm的光照射在圖案晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖8係顯示將波長為385nm的光照射在附凸塊晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖9係顯示將波長為405nm的光照射在圖案晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖10係顯示將波長為405nm的光照射在附凸塊晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖11係顯示將波長為532nm的光照射在附凸塊晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖12係顯示將波長為570nm的光照射在附凸塊晶圓時的螢光頻譜的圖表。
圖13係顯示將波長365nm的光照射在附凸塊晶圓時的照片及其二值化像。(a)係塗佈混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜時的實際映像，(c)係(a)的二值化像。(b)係塗佈未混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜時的實際映像，(d)係(b)的二值化像。
圖14係顯示將波長365nm的光照射在圖案晶圓時的實際映像及其二值化像。(a)係塗佈混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜時的實際映像，(c)係(a)的二值化像。(b)係塗佈未混入有吸收雷射光線的吸收劑的保 護膜時的實際映像，(d)係(b)的二值化像。
圖1所示之雷射加工裝置1係具有：在工件W的表面Wa形成保護膜的功能、判定所形成的保護膜是否具有所希望厚度的功能、及將工件W進行雷射加工的功能。
圖1所示之雷射加工裝置1係具備有：載置收容成為雷射加工對象的被加工物亦即工件W的匣盒60的匣盒載置區域6；進行工件W對匣盒60的搬入及搬出的搬出入手段7；在由匣盒60所搬出的工件W的表面被覆保護膜的保護膜形成手段8；保持在表面被覆有保護膜的工件W的吸盤平台2；及對在表面被覆有保護膜且被保持在吸盤平台2的工件W照射雷射光線的雷射照射手段3。
匣盒載置區域6係形成為可升降。在匣盒60的內部係形成有複數段的凹槽(slot)，因匣盒載置區域6作升降，可將成為工件之搬出及搬入對象的凹槽定位在預定高度。在被收容在匣盒60的工件W的表面Wa係藉由分割預定線L予以區劃而形成有元件D，將工件W的背面Wb貼著在膠帶T，藉此工件W係在表面Wa露出的狀態下，透過膠帶T而被支持在框架F。
搬出入手段7係形成為可朝裝置的前後方向(Y軸方向)移動，具備有：夾持支持工件W的框架F 的夾持部70。可在夾持部70夾持框架F的狀態下，由匣盒60連同框架F一起搬出工件W。此外，藉由搬出入手段7將框架F推入至Y軸方向跟前側，可將工件W搬入至匣盒60的預定凹槽。匣盒載置區域6的Y軸方向的後方側係形成為暫時載置被搬出入的工件W的暫置區域61，在暫置區域61係具備有導引框架F並且定位在一定位置的導引部62。
保護膜形成手段8係如圖2所示，具備有：吸引保持被支持在框架F的工件W而進行旋轉的保持平台80；在被保持在保持平台80的工件W滴下水溶性保護膜液的保護膜液噴嘴81；對工件W噴出洗淨液的洗淨液噴嘴82；及噴出高壓空氣的空氣噴嘴85。保持平台60係具備有：與未圖示的吸引源相連通的多孔質的保持構件800，可藉由升降部83被驅動而作升降，並且可藉由馬達84被驅動而作旋轉。在保持平台80的周圍的下方係具備有：擋止水溶性保護膜液或洗淨液的導水管部86；及設在導水管部86的底面且將水溶性保護膜液或洗淨液排出的排出部860。
升降部83係由被固定在馬達84之側面側的複數空氣汽缸830與桿件831所構成，形成為藉由空氣汽缸830的升降，馬達84及保持平台80進行升降的構成。
如圖1所示，在暫置區域61與保護膜形成手段8之間配設有搬送機構9。搬送機構9係具備有：具有上下方向(Z軸方向)之軸心的旋動軸90；由旋動軸90 的上端朝水平方向延伸的伸縮臂91；及被設在伸縮臂91的前端且吸附框架F的吸附部92。吸附部92係藉由旋動軸90的旋動及伸縮臂91的伸縮，進行X-Y平面內的位置調整，藉由旋動軸90的上下動，進行高度方向(Z軸方向)的位置調整。
吸盤平台2係具備有：吸引保持工件W的吸引部20。此外，在吸引部20的周圍係配設有用以固定支持工件W的框架F的固定部21。固定部21係具備有：由上方按壓框架F的按壓部210。
吸盤平台2係可藉由加工進給手段4以加工進給方向(X軸方向)移動地被支持，並且可藉由分度進給手段5相對X軸方向以與水平方向呈正交的分度進給方向(Y軸方向)移動地被支持。
加工進給手段4係由以下所構成：被配設在平板狀的基台53上，且具有X軸方向之軸心的滾珠螺桿40；與滾珠螺桿40平行地作配設的一對導軌41；被連結在滾珠螺桿40之一端的馬達42；及未圖示的內部的螺帽螺合在滾珠螺桿40，並且下部在導軌41滑接的滑動部43。該加工進給手段4係形成為伴隨滾珠螺桿40被馬達42驅動而旋動，滑動部43在導軌41上以X軸方向滑動而使吸盤平台2以X軸方向移動的構成。
吸盤平台2及加工進給手段4係藉由分度進給手段5而可朝Y軸方向移動地被支持。分度進給手段5係由以下所構成：具有Y軸方向之軸心的滾珠螺桿50； 與滾珠螺桿50平行地作配設的一對導軌51；被連結在滾珠螺桿50之一端的馬達52；及未圖示的內部的螺帽螺合在滾珠螺桿50，並且下部在導軌51滑接的基台53。該分度進給手段5係形成為伴隨滾珠螺桿50被馬達52驅動而旋動，基台53在導軌51上以Y軸方向滑動而使吸盤平台2及加工進給手段4以X軸方向移動的構成。
雷射照射手段3係具備有：被固定在壁部1a的基台30、及被固定在基台30之前端部的照射頭31。照射頭31係具有放射具有Z軸方向之光軸的雷射光線的功能。
其中，在圖1所示之雷射加工裝置1中，係形成為加工進給手段4及分度進給手段5使吸盤平台2以X軸方向及Y軸方向移動，且雷射照射手段3不移動的構成，但是若為吸盤平台2與雷射照射手段3相對以X軸方向被加工進給且以Y軸方向被分度進給的構成，並非限定於圖1之例，亦可形成為例如吸盤平台2以X軸方向移動，且雷射照射手段3以Y軸方向移動的構成，亦可形成為吸盤平台2不移動，雷射照射手段3以X軸方向及Y軸方向移動的構成。
在雷射加工裝置1係具備有保護膜檢測裝置10，該保護膜檢測裝置10係接受對藉由保護膜形成手段8而被覆在工件W的保護膜照射光且由保護膜所發出的螢光，藉此檢測在工件W是否被覆有所希望厚度的保護膜。保護膜檢測裝置10亦可配備在與保護膜形成手段8 相同的空間、或與進行雷射照射的手段3相同的空間。或者亦可與雷射加工裝置為獨立。保護膜檢測裝置10係如圖3(a)所示，具備有：激發用光源100；以激發用光源未被導入至受光部的方式進行遮斷的光學過濾器101；接受來自保護膜86的螢光的受光部102；及由受光部102接受資訊且進行根據該資訊的處理的控制部103。如圖3(a)所示，以用以檢測工件W之某位置的螢光的激發用光源100而言，係可使用例如LED或CW雷射(連續光雷射)。此外，以接受工件W之某位置的螢光的方法而言，亦可使用如圖3(b)所示之方法。圖3(b)係具備有：激發用光源100；將來自激發用光源100的光導引至存在於工件表面的保護膜的光纖104；用以將藉由光纖104被導引的光聚光照射在存在於工件W的表面的保護膜86，將來自保護膜86的反射光與螢光導引至檢測器的探針105；僅將來自探針105的光之中的反射光進行遮斷的光學過濾器101；僅接受來自保護膜86的螢光的受光部102；及接受來自受光部103的資訊且進行根據該資訊的處理的控制部105。
以接受工件W的大面積或全面中的螢光的方法而言，亦可使用如圖3(c)所示之方法。圖3(c)係具備有：激發用光源110；以由激發用光源110所發出的光未被導入至受光部102的方式進行遮斷的光學過濾器101；接受來自保護膜86的螢光的受光部102；及由受光部102接受資訊且進行根據該資訊的處理的控制部103。 以此時所使用的激發用光源110而言，較佳為使用LED陣列。
此外，以接受工件W的大面積或全面中的螢光的方法而言，亦可使用如圖3(d)所示之方法。圖3(d)係具備有：激發用光源120；以來自激發用光源的光未被導入至受光部102的方式進行遮斷的光學過濾器101；接受來自保護膜86的螢光的受光部102；及由受光部102接受資訊且進行根據該資訊的處理的控制部103。以此時所使用的激發用光源120而言，較佳為使用具有中心部具有空洞的形狀(例如甜甜圈形狀)的LED陣列。
接著，說明當在圖1所示之雷射加工裝置1中將工件W進行雷射加工時，在工件W的表面Wa形成保護膜，且判定該保護膜是否具有所希望厚度，若保護膜具有所希望厚度，即將工件W進行雷射加工的方法。
(1)準備步驟
在檢查實際形成在被雷射加工的工件W的表面Wa的保護膜的厚度之前，預先取得成為供判定用的基準的資料。
(1a)基準頻譜作成步驟
準備複數工件W，在各個工件W的背面Wb貼著膠帶T，且在膠帶T貼著環狀框架F。如上所示透過膠帶T而與環狀框架F一體化的複數工件W係被收容在匣盒 60。被收容在匣盒60的工件W係藉由搬出入手段7的夾持部70夾持框架F，藉由搬出入手段7被拉出，且被載置於暫置區域61。接著，工件W係在被定位在一定位置之後，藉由搬送機構9被搬送至保護膜形成手段8，且背面Wb被保持在保持平台80，成為表面Wa露出於上方的狀態。
接著，如圖4(a)所示，使保持平台80旋轉，並且將水溶性的保護膜液810由保護膜液噴嘴81滴下至工件W的表面WA之上。水溶性的保護膜液810係成為保護膜的基材者，若為可使其溶解於水等溶劑而塗佈‧乾燥而形成膜者，即無特別限制，可例示例如：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯氧基重複單元為5以上的聚乙二醇、聚環氧乙烷、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇聚丙烯酸酯嵌段共聚物、聚乙烯醇聚丙烯酸酯嵌段共聚物、聚甘油等，該等係可1種單獨使用，亦可組合使用2種以上。
在保護膜液810係含有吸收之後由雷射照射手段3所照射的雷射的波長的光的吸收劑。吸收劑係使其混入平均水溶性樹脂100重量份為0.01至10重量份左右的吸收劑。例如，在後述之雷射加工工程中，若進行紫外光區的雷射光線(例如355nm的波長)的加工，添加有吸收紫外光區的範圍(例如250nm以上且400nm以下的波長)的光的紫外線吸收劑作為吸收劑。以此時的紫外線吸收劑而言，使用例如二苯甲酮類、苯并三氮唑類、三嗪 類、苯甲酸鹽類的塑膠添加劑。若進行使用可見光區的雷射光線(例如532nm的波長)的加工，係添加有吸收可見光區的範圍(例如480nm以上且600nm以下的波長)的光的可見光線吸收劑作為吸收劑。以此時的吸收劑而言，係使用例如酞菁類、喹吖酮類、顏料紅類、顏料藍類、孔雀綠類等色素化合物。
藉由因保持平台80旋轉所致之離心力，保護膜液610被塗佈在表面Wa的全面，若保護膜液810被塗佈預定量，即結束保護膜液810的滴下。在工件W的表面WA之上塗佈預定量的保護膜液810之後，例如圖4(b)所示使保持平台60旋轉，藉此使保護膜液810乾燥而固化而形成保護膜86。
其中，保護膜液810亦可藉由燈(例如紅外線、鹵素、鎢或水銀等燈)、LED、脈衝雷射、來自氙脈衝的光的照射而使其乾燥。此時，為了避免保護膜的溫度上升，若照射脈衝雷射或氙脈衝等脈衝光即可。若溫度上升小，可照射一次，若溫度上升大，可分為複數次照射。分為複數次照射時，可靜置至溫度自然降低為止，而且亦可藉由冷風而使溫度降低。此外，亦可進行藉由熱板所為之烘烤。此外，保護膜液810亦可如本實施形態所示藉由旋塗法或噴霧法來塗佈，亦可藉由從開縫狀噴嘴噴出來塗佈。若在保護膜液810含有界面活性劑，亦可未使保護膜液610乾燥。藉由使用如上所示之乾燥方法，係可將以離心力係難以在短時間內乾燥的2μm以上的膜厚乾燥。藉 由加厚保護膜的膜厚，螢光強度增加，可正確判定保護膜是否被塗佈為預定厚度。此外，藉由加厚保護膜的膜厚，尤其在附凸塊晶圓中，在凸塊最高的部分亦容易被覆保護膜。一般而言，若將晶圓進行雷射加工，生成構成工件的材料的電漿，因該電漿，保護膜薄的部分被破壞而有殘渣堆積在工件W的表面上之虞。該殘渣並非為水溶性，難以在雷射加工後去除保護膜的同時去除。因此必須形成不會因雷射加工及藉此所產生的電漿被破壞的厚度的保護膜。
此外，若保護膜附著在框架F，可使用上述燈來使其乾燥，亦可僅對框架F噴射水，來去除附著在框架F上的保護膜。
如上所示，在複數工件W的表面Wa分別形成有保護膜86，但是本步驟中所形成的保護膜86的厚度係假設為依工件而異者。形成在各工件W的保護膜86的厚度係可藉由旋塗時的保持平台80的旋轉速度及時間來控制，例如分別準備保護膜86的膜厚為1.2μm、2.3μm、2、7μm、3.1μm、5.0μm的5種類的工件。其中，亦可在一枚工件的各部分形成厚度不同的保護膜，而非為在複數工件分別形成膜厚不同的保護膜。
在備妥如此形成有厚度不同的保護膜86的複數工件W之後，使用保護膜檢測裝置10，針對保護膜86的膜厚不同的工件W的各個，如以下所示求取螢光頻譜。
首先，形成有保護膜86的工件W係藉由圖1所示之搬送機構9，工件W被搬送至吸盤平台2。在吸盤平台2中，膠帶T側在吸引部20中被吸引保持。接著，吸盤平台2以-X方向移動，且被定位在保護膜檢測裝置10的下方。
若使吸盤平台2位於保護膜檢測裝置10的下方，由例如圖3(a)所示之激發用光源100所發出的光被照射在保護膜86。由激發用光源100所發出的光係紫外光或可見光，為單一波長的連續光。在此，單一波長光意指具有受限的波長成分的光，亦可具有一定程度的波長寬幅。例如，若保護膜中所含有的吸收劑對紫外光具有吸收性時，係照射紫外光作為激發光。例如，若使用在工件W的雷射加工的脈衝雷射光線的波長為355nm，以照射比其為更長波長(例如355~410nm)的光為佳，可使用例如峰值波長365±10nm、峰值波長385±10nm的紫外光。亦可使用波長為355nm以下的光，但是具有無法獲得高輸出等技術課題，而且有保護膜改質之虞。此外，該紫外光的輸出係設為例如10~100mW/cm2。
若使用在工件W的雷射加工的脈衝雷射光線的波長為532nm，以照射例如480~600nm的光為佳，例如可使用峰值波長532±10nm、峰值波長570±10nm的可見光。若為可見光激發，在照射的波長並無特別限定，若藉由混入在保護膜中的吸收劑來變更即可。此外，該可見光的輸出係設為例如10~100mW/cm2。使用單一波長的連 續光的理由係如下所示。使用連續光的理由係基於抑制保護膜改質之故。此外，使用單一波長光的理由係當測定保護膜的螢光時，若螢光以外的光被導入至檢測器，無法判別該螢光及除此之外的光，因此變得無法正確進行保護膜是否具有所希望厚度的判定之故。以連續光而言，使用鹵素、鎢或水銀等燈、連續波雷射、LED等。為取得單一波長光，若使用鹵素、鎢、水銀等燈，亦可使用過濾器等光學零件，而獲得單一波長光。在由LED所發出的光，由於尸僅含有峰值波長以外的光，因此亦可使用光學零件等來去除峰值波長以外的光。由高強度且大面積進行照射的觀點來看，較佳為使用LED來作為單一波長的連續光。
若所被照射的光被吸收在保護膜86，原處於基底狀態的吸收劑的分子會被激發，且形成為分子能量高的不安定狀態。之後，該分子係在落至緩和起電子單重態之後，一邊發出比由激發用光源100所發出的光為波長較長的光一邊放出能量而恢復成基底狀態。恢復成該基底狀態時所發出的光為螢光。受光部102接受來自保護膜86的螢光。為了僅接受螢光，來自激發光源的反射光係藉由受光部102之前的光學過濾器101而被遮斷。接著，受光部102所接受到的螢光的強度在控制部103中被測定，可被作成例如圖5所示之表示螢光的波長與強度的關係的螢光頻譜，或辨識某波長中的螢光強度的值。如上所示之螢光頻譜或螢光強度係依每個保護膜86的厚度不同的工件而作成。螢光強度的測定係可針對工件全面進行，亦可僅 進行預定位置。在該螢光頻譜中，保護膜86的厚度愈增加，螢光強度(圖5的圖表的縱軸)亦愈高。
成為基準的螢光頻譜係按照工件種類來作成。例如，在表面未形成有凸塊之一般的圖案晶圓的螢光頻譜(圖5)、與在表面形成有凸塊的附凸塊晶圓的螢光頻譜(圖6)，由於峰值強度不同，因此針對各個晶圓，按每個保護膜的厚度作成成為基準的螢光頻譜，且記憶在控制部105。
此外，圖5及圖6所示之螢光頻譜係將被照射至保護膜86的光的波長設為365nm時的螢光頻譜的保護膜的膜厚依存性，但是在被照射至保護膜86的光的波長不同的情形下，亦測定螢光頻譜而使其記憶在控制部105。例如，圖7所示之螢光頻譜係對在表面未形成有凸塊的一般圖案晶圓所形成的保護膜86照射波長為385nm的光時的螢光頻譜，圖8所示之螢光頻譜係對在表面形成有凸塊的附凸塊晶圓所形成的保護膜86照射波長為385nm的光時的螢光頻譜。此外，圖9所示之螢光頻譜係對在表面未形成有凸塊的一般圖案晶圓所形成的保護膜86照射波長為405nm的LED光時的螢光頻譜，圖10所示之螢光頻譜係對在表面形成有凸塊的附凸塊晶圓所形成的保護膜86照射波長為405nm的LED光時的螢光頻譜。
圖11所示之螢光頻譜係將被照射在保護膜86的光的波長設為532nm時的螢光頻譜，但是在被照射至保護膜86的光的波長為不同的情形下，亦測定螢光頻譜而使其 記憶在控制部105。例如，圖11所示之螢光頻譜係對在表面形成有凸塊的圖案晶圓所形成的保護膜86照射波長為532nm的光時的螢光頻譜，圖12所示之螢光頻譜係對形成在表面形成有凸塊的圖案晶圓所形成的保護膜86照射波長為570nm的光時的螢光頻譜。
(1b)臨限值決定步驟
接著，根據所取得的螢光頻譜，求取對應保護膜86之預定厚度的預定螢光強度的臨限值。亦即，在本步驟中，係求取成為保護膜86是否具有預定厚度的判定基準的螢光強度的臨限值。例如，以成為保護膜86的厚度是否充分的判斷基準的臨限值而言，使圖5~圖10所示之螢光頻譜中的螢光強度的峰值，記憶在圖3所示之控制部103。例如，若將照射在保護膜的光的波長設為365nm，使用圖5的螢光頻譜中的螢光強度的峰值，分別設定350作為保護膜的厚度為5μm時的臨限值，設定200作為保護膜的厚度為3.1μm時的臨限值，設定110作為保護膜的厚度為2.7μm時的臨限值，設定90作為保護膜的厚度為2.3μm時的臨限值，設定70作為保護膜的厚度為1.2μm時的臨限值。接著，若對之後實際形成在工件的保護膜照射紫外光時之來自保護膜的螢光的強度為該臨限值以上，判斷保護膜的厚度為充分。其中，以成為判定基準的臨限值而言，亦可不僅螢光頻譜的峰值強度，而使用預定範圍的積分值，藉由與實際測定到的螢光頻譜的預定範圍的積 分值進行比較來判斷。
(2)頻譜測定步驟
接著，在欲進行雷射加工的工件W的表面Wa形成保護膜，且為了判定該保護膜是否形成為預定厚度，針對各保護膜，取得螢光頻譜。其中，在保護膜形成前，藉由研削砥石等研削工件W的背面Wb，將工件W形成為預定厚度。
在工件W的表面Wa形成保護膜的方法、及所形成的保護膜的螢光頻譜的測定方法係與準備工程的螢光頻譜測定步驟相同。在此所形成的保護膜的預定厚度係與準備工程中所形成的任何保護膜為相等的厚度，作成圖5~圖10的螢光頻譜時實際形成的保護膜的厚度係設為1.2μm、2.3μm、2.7μm、3.1μm、5.0μm之任一者。在本工程中，每逢在圖1所示之保護膜形成手段8形成保護膜時，將該工件W移送至保護膜檢測裝置10的下方，且針對各個工件W，取得螢光頻譜。
(3)判定步驟
圖3所示之控制部103係針對在頻譜測定工程中被測定到螢光頻譜的各個工件W，將在準備工程中所取得的每個保護膜的厚度的螢光頻譜、與針對實際形成在進行雷射加工的工件表面的保護膜86的螢光頻譜(未圖示)進行對比，判定實際形成的保護膜86的螢光頻譜的強度的峰 值是否為在上述臨限值決定步驟中所決定的臨限值以上。
例如，實際形成有保護膜的工件為不具有凸塊的一般圖案晶圓，若在螢光頻譜測定時照射至保護膜的LED光的波長為365nm，所希望厚度為5μm時，若在頻譜測定工程中所取得的圖5所示之螢光頻譜的峰值為350以上，即判定為厚度充分。另一方面，若在頻譜測定工程中所取得的螢光頻譜的峰值為未達350，即判定為厚度不充分。若判斷出保護膜的厚度不充分，若上述保護膜的測定及判定裝置不存在於與圖2的裝置(保護膜形成手段8)為相同的空間時，搬送機構9將該工件W送回至保護膜形成手段8的保持平台80，且再度形成保護膜。此外，若上述保護膜的測定及判定裝置存在於與圖2的裝置為相同的空間時(例如被配置在保護膜形成裝置的正上方時)，不需要搬送，若對維持被保持在吸盤平台的工件照射激發光即可，亦可無須為了保護膜的測定及判定而進行搬送。在再度形成保護膜時，可在洗淨保護膜之後重新被覆，亦可在被覆的保護膜之上另外被覆保護膜。若再度被覆保護膜時，再次實施頻譜測定工程及判定工程。
在被覆在一枚工件的保護膜之中，若檢測厚度為不充分的部分時，係將LED光照射至保護膜全面，且將受光部104接受到來自保護膜全面的螢光的螢光畫像進行二值化。例如，若來自保護膜的螢光為藍色，控制部105係在構成畫像的RGB之中，比較RG與B的大小。例如，針對由8位元的資訊所成之各畫素，進行判斷以下關 係式(1)是否成立。
{(R(0~255)+G(0~255))/2+Q}<{B(0~255)} 式(1)其中，0~255為畫素的值。此外，Q為任意值，按照凸塊等工件的形狀或狀態來決定。
控制部103係針對各畫素，若上述關係成立時，係設為黑色，若上述關係不成立時，則設為白色，形成將任何顏色映射在一畫面的二值化畫像。在如此形成的二值化畫像中被顯示為黑色的部分係被認為保護膜的厚度充分的部分，以白色顯示的部分係判斷保護膜的厚度不充分，可判定是否已被覆保護膜。其中，亦可在形成保護膜之前，對工件W的表面照射紫外線，藉此使親水性提升而均一形成保護膜。
(4)雷射加工步驟
在上述判定工程中被判定出保護膜86的厚度充分的工件W係吸盤平台2以X軸方向移動而使工件W被定位在雷射照射手段3的下方。在此，工件W係包含：矽基板、及形成在矽基板上的介電質膜(含有SiO2、SiNx、聚醯亞胺等1個以上的膜)。
接著，被檢測到應加工的分割預定線L之後，一邊將吸盤平台2以X軸方向進行加工進給，一邊沿著被檢測到的分割預定線L由照射頭31被照射雷射光而 予以燒蝕加工。加工條件係例如以下所示。
波長：550nm以下
脈衝寬幅：10fs~500ns
輸出：0.1~100W
重現頻率：10kHz~1GHz
點徑：2~70μm
進給速度：100~5,000mm/秒
加工模式：單脈衝、或叢發脈衝(burst pulse)
射束形狀：高斯型或、高帽型
例如，若進行加工的雷射波長為355nm，如以下表1所示使用複數次的雷射照射條件。
為了以第一照射及第二照射防止剝離(膜剝落)，進行低強度雷射加工，且在介電質膜形成2條溝槽。接著，進行在第三照射在矽基板形成溝槽的高強度雷射加工。第三照射係以重疊在以第一照射及第二照射所形成的溝槽的方式進行加工。若在工件表面(尤其切割道上)未形成有低介電係數膜(Low-K膜)或鈍化層，第一照射、第二照 射並非為必須，亦可僅以第三、第四照射即可。此外，在複數次照射之中，有以減弱第一照射而加強第二照射、或相反地加強第一照射而減弱第二照射、或以各照射所形成的溝槽重疊或分離的方式進行加工等各種雷射照射方法，但是並非特別限定於該等，按照材料，調節雷射的可變參數，且選定最適加工條件。此外，亦可使用將來自光源的光分岔的分岔射束。分岔射束係可使用在用以同時進行上述第一、第二照射，亦可分岔成3個以上，將該等相對加工進行方向以平行、垂直、斜向排列來進行加工。分岔射束由於使熱影響緩和，因此以將射束間隔分離來進行加工為佳。
若脈衝寬幅為奈秒以下，為了防止剝離，以至少50%以上的高重疊率(照射點重疊的比率)為宜，為了防止剝離且實現高速加工，使用具有MHz以上之高重現頻率的雷射振盪器。此外，高速加工時，可使用多邊形反射鏡而以直線狀或非直線狀照射切割道內。若脈衝寬幅為奈秒以下，亦與上述奈秒雷射加工同樣地有各種照射方法或形成溝槽的方法，但是若按照材料，調節雷射的可變參數且選定最適加工條件即可。
所形成的溝槽係以溝槽的中心部分變深的形狀為佳。雷射加工時，亦可噴射氧、氮、氬、氦等輔助氣體而將經熔融‧蒸發的物質去除，亦可藉由吸引噴嘴等進行吸引而將經熔融‧蒸發的物質去除。
分度進給手段5將吸盤平台2以Y軸方向進 行分度進給，來進行與上述相同的燒蝕加工，若另外使吸盤平台2作90度旋轉之後，進行同樣的燒蝕加工時，沿著全部分割預定線L形成加工溝槽。
因燒蝕加工而產生而飛散的碎屑係附著在保護膜86之上。形成在被雷射加工的工件W的保護膜86係在上述判定工程中被判定出具有充分厚度者，因此可防止碎屑附著在元件D。
即使保護膜被塗佈在全面，具有高凸塊的工件係由矽所成之碎屑形成為與空氣中的氧起反應而以水洗並無法去除的氧化矽(SiOX)等殘渣而附著在凸塊的表面，難以進行其去除。此時，藉由等方性的電漿蝕刻，將附著在凸塊表面的殘渣去除。
其中，若使TiO2等金屬氧化物混入至構成保護膜86的保護膜液810，來促進雷射加工即可。此外，若使二氧化矽(SiO2)混入至保護膜液810，因其低膨脹率、高熱擴散性，亦可抑制膜剝落。金屬氧化物的粒徑係10~200nm，使平均水溶性樹脂100重量份為0.01至10重量份左右的金屬氧化物混入。此外，金屬氧化物的粒子形狀係可為正圓狀，而且亦可為在正圓以外的一方向為細長的針狀形狀。
如以上所示，關於被收容在圖1所示之匣盒60的全部工件W，反覆頻譜測定工程、判定工程、及雷射加工工程。如此一來，關於全部工件W，可製作碎屑未附著的元件。
工件W被分割之後，在維持各個元件被貼著在膠帶T的狀態下，藉由搬送機構9被搬送至保護膜檢測裝置10，由圖2所示之洗淨液噴嘴82朝向保護膜86噴出洗淨水，藉此將被覆在各元件表面的保護膜去除。
其中，在本實施形態中，在雷射加工裝置1中，假設為實現：在工件W的表面Wa形成保護膜的功能、判定所形成的保護膜是否具有所希望厚度的功能、及將工件W進行雷射加工的功能，但是該等各功能亦可分散在個別的裝置。此外，測定螢光頻譜的裝置與形成保護膜的裝置可如本實施形態所示被併設在相同空間，亦可該等未被併設在相同空間。
[實施例1]
圖5~圖10所示之螢光頻譜係顯示使用DISCO股份有限公司所提供之由水溶性樹脂所成之Hogomax，作為圖4所示之保護膜液810，將在該保護膜含有吸收355nnm之脈衝雷射光線的吸收劑(阿魏酸)者(目視下呈無色~微黃色)被覆在實際晶圓表面時的測定結果。圖11~12所示之螢光頻譜係變更HogoMax中所含有的吸收劑者，含有吸收532nm的脈衝雷射光線的吸收劑(藍色色素)(目視下呈紅~藍色)。
如上所述，圖5及圖6所示之螢光頻譜係照射至保護膜的光的波長為365nm，此時的螢光頻譜係在保護膜的厚度與螢光強度的關係上被發現相關性，因此確認 出可使用在判定保護膜是否具有預定厚度。
關於將圖7所示之激發光的波長設為385nm的圖案晶圓的螢光頻譜，由於保護膜的膜厚愈厚，螢光強度愈高，因此在關於被形成在圖案晶圓的保護膜的厚度判定中，係可根據螢光頻譜的對比，來判定實際的保護膜是否具有預定厚度。
另一方面，關於將圖8所示之照射的光的波長設為385nm的附凸塊晶圓的螢光頻譜，若保護膜薄，在螢光強度不具相關性，僅在保護膜被形成較厚(厚度為5.0μm或3.1μm時)，被發現相關性，因此若保護膜被形成較厚時(例如厚度為3.1μ以上時)，係可根據螢光頻譜的對比，來判定實際的保護膜是否具有預定厚度。
關於圖9及圖10所示之螢光頻譜，在保護膜的厚度與螢光強度之間未被發現相關性，因此被認為並非為供作保護膜厚度判定者。
關於將圖11及12所示之激發光的波長設為532nm與570nm之附凸塊晶圓的螢光頻譜，由於保護膜愈厚，螢光強度愈高，因此在關於形成在附凸塊晶圓的保護膜的厚度判定中，係可根據螢光頻譜的對比，來判定實際的保護膜是否具有預定厚度。
關於圖13及圖14的實際映像及二值化像，係驗證出因在保護膜中有無吸收雷射光線的吸收劑所致之本手法的有效性者。若在附凸塊晶圓塗佈混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜，藉由照射波長為365±10nm的 LED光，由塗佈有保護膜的區域係看到藍色的螢光，該藍色的螢光在圖13(a)中呈現為淡淡白色。另一方面，若塗佈未混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜，並未看到藍色的螢光，如圖13(b)所示，未呈現為白色。
此外，在附圖案晶圓中，亦若塗佈有混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜時，藉由照射波長為365±10nm的LED光，由塗佈有保護膜的區域係被看到藍色的螢光，如圖14(a)所示，該部分呈現為淡淡白色。另一方面，若塗佈有未混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜，並未看到螢光，如圖14(b)所示未呈現為白色。
關於所得之畫像，進行藉由上述式(1)所為之二值化像解析。藉由調節任意值Q，如圖13(c)及圖14(c)所示被混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜係以黑色顯示，如圖13(d)及圖14(d)所示，若塗佈有未被混入有吸收雷射光線的吸收劑的保護膜時，係顯示為較白。如上所示，本手法係由因吸收保護膜中的雷射光線的吸收劑所致之螢光而來的測定方法。
此外，在圖13(a)及圖14(a)中，以人工製作保護膜的未塗佈區域。被人工製作的區域係各晶圓的下側的區域。在圖13(a)及圖14(a)中，在保護膜的未塗佈區域並未被看到螢光，而且即使為二值化像，亦顯示為較白。如上所示，藉由測定藉由吸收保護膜中的雷射光線的吸收劑所致之螢光，來判別是否被塗佈有保護膜。
以上，以例如紫外光區的螢光強度測定用的 單一波長的連續光而言，係使用365nm及385nm，但是其中若波長為365nm，在保護膜的厚度與螢光強度之間有明確的相關性，光吸收係數變大，且藉由吸收劑所致之螢光強度變大，因此確認出關於保護膜的有無，容易進行判定。此外，在可使用在保護膜的厚度判定的圖5~圖8的螢光頻譜中成為臨限值設定基準的峰值波長係亦被確認出比照射的光的波長為更長，且位於400~500nm的範圍。

Claims (3)

  1. 一種保護膜檢測方法，其係為了保護工件表面免於受到對工件照射具有紫外光區或可見光區的波長的脈衝雷射光線而進行雷射加工時所發生的加工屑影響，檢測藉由含有吸收該脈衝雷射光線的吸收劑的水溶性樹脂而形成在工件表面的保護膜的被覆狀態的保護膜檢測方法，該保護膜檢測方法具備有：螢光強度測定步驟，其係在複數工件表面分別形成厚度不同的測定用保護膜，對各個前述測定用保護膜照射前述吸收劑所吸收的測定用的光，測定藉由該測定用的光的吸收，前述吸收劑所發出的螢光的強度；臨限值決定步驟，其係在實施該螢光強度測定步驟之後，根據前述螢光強度，求出對應所希望厚度的前述測定用保護膜的螢光強度的臨限值；及判定步驟，其係在實施該臨限值決定步驟之後，為了判定形成在工件表面的保護膜是否形成為前述所希望厚度，對形成在工件表面的前述保護膜照射前述測定用的光，比較藉由該光的吸收，前述吸收劑所發出的螢光的螢光強度與前述臨限值，來判定該保護膜是否形成為所希望厚度。
  2. 如申請專利範圍第1項之保護膜檢測方法，其中，前述脈衝雷射光線的波長為355nm，前述測定用的光的波長為355~400nm，前述螢光的峰值波長係比前述測定用的光的波長為更 長，位於365~600nm的範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項之保護膜檢測方法，其中，前述脈衝雷射光線的波長為532nm，前述測定用的光的波長為480~600nm，前述螢光的峰值波長係比前述測定用的光的波長為更長，位於570~700nm的範圍。
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