TWI655048B - 穿透雷射光束的檢測方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題為提供一種可以用容易且便宜的方式確認漏出光的狀態的穿透雷射光束的檢測方法。解決手段是一種穿透雷射光束的檢測方法，其是將對具有第1面以及與該第1面為相反側的第2面的板狀的被加工物而言具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在被加工物的內部，而從第1面側照射該雷射光束，並檢測朝該第2面側穿透的雷射光束。其特徵在於具備有：感光片定位步驟，使具有感光層的感光片的該感光層與被加工物的該第2面互相面對，而隔著該感光片以工作夾台的保持面保持被加工物；雷射光束照射步驟，實施該感光片定位步驟後，從被加工物的該第1面側照射該雷射光束；以及確認步驟，實施該雷射光束照射步驟後，藉由已形成於該感光片的該感光層上的感光反應區域來確認穿透雷射光束的狀態。

Description

穿透雷射光束的檢測方法 發明領域
本發明是有關於一種檢測將對被加工物具有穿透性之波長的雷射光束照射至被加工物時，穿透被加工物的雷射光束之穿透雷射光束的檢測方法。
發明背景
將對半導體晶圓及光器件晶圓等板狀的被加工物具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在被加工物的內部以將雷射光束照射在被加工物上，而在被加工物的內部形成成為破斷起點的改質層，並對被加工物施加外力來將被加工物分割成一個個的晶片的加工方法已廣為人知。
在此加工方法中，雖然會在被加工物的內部吸收大部分的雷射光束，但是會發生朝向與雷射光束的照射面(第1面)為相反側的被加工物的第2面穿透之所謂漏出光(參照例如日本專利特開2012-59989號公報)。
雷射光束雖然是藉由雷射振盪器而振盪產生，並經過由各種光學零件構成的光學系統及聚光器而朝被加工物照射，但是隨著光學系統的設置，會有導致雷射光束的 剖面之強度分布在半徑方向上形成不對稱的變形分布之情形。
當以這樣的雷射光束將被加工物加工時，會形成不容易破斷的改質層，或使漏出光的發生範圍擴大，恐有漏出光超出分割預定線的範圍而對器件造成不好的影響之疑慮。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2012-59989號公報
發明概要
以往，由於無法直接確認漏出光，因此便以器件晶片的不良率來確認漏出光的影響，但由於各種器件晶片的電氣特性的評估是非常耗工費時的評估，所以確認漏出光的狀態並不是很容易的事。
本發明是有鑒於此點而作成的發明，其目的為提供一種可以用容易且便宜的方式確認漏出光的狀態之穿透雷射光束的檢測方法。
依據本發明所提供的穿透雷射光束的檢測方法，是將對具有第1面以及與該第1面為相反側之第2面的板狀的被加工物而言具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在被加工物的內部，而從第1面側照射該雷射光束，並檢 測朝該第2面側穿透的雷射光束，該穿透雷射光束的檢測方法之特徵在於具備有：感光片定位步驟，使具有感光層的感光片的該感光層與被加工物的該第2面互相面對，而隔著該感光片以工作夾台的保持面保持被加工物；雷射光束照射步驟，實施該感光片定位步驟後，從被加工物的該第1面側照射該雷射光束；以及確認步驟，實施該雷射光束照射步驟後，藉由已形成於該感光片的該感光層上的感光反應區域來確認穿透雷射光束的狀態。
較理想的是，在該感光片定位步驟中，該感光片是透過具有透光性的液體之層被接著在被加工物的第2面上。
依據本發明，藉由將感光片的感光層定位成使其與被加工物的第2面互相面對而於從第1面照射雷射光束後觀察感光片，因而可以用容易且便宜的方式確認將雷射光束照射在被加工物的第1面時的穿透雷射光束(漏出光)的狀態。其結果，能夠有效率的進行可以抑制漏出光的加工條件之選定。
依據感光層的種類，由於能夠以感光層的顏色變化來確認漏出光的能量分布，因此可以使用在照射於被加工物上的雷射光束的能量分布之檢查上，且在光學系統的設置之調整上也非常有效。
2‧‧‧雷射加工裝置
4‧‧‧靜止基台
6‧‧‧第1滑塊
8、18‧‧‧滾珠螺桿
10、20‧‧‧脈衝馬達
11‧‧‧半導體晶圓
11a‧‧‧半導體晶圓的表面
11b‧‧‧半導體晶圓的背面
12‧‧‧加工進給機構
13‧‧‧分割預定線(切割道)
15‧‧‧器件
17‧‧‧器件區域
19‧‧‧外周剩餘區域
21‧‧‧缺口
14、24‧‧‧導軌
16‧‧‧第2滑塊
22‧‧‧分度進給機構
23‧‧‧感光片
25‧‧‧基材
26‧‧‧圓筒支撐構件
27‧‧‧感光層
27a‧‧‧感光反應區域
28‧‧‧工作夾台
29‧‧‧改質層
30‧‧‧夾具
31‧‧‧漏出光(穿透雷射光束)
32‧‧‧柱體
33‧‧‧套殼
34‧‧‧雷射光束照射單元
35‧‧‧雷射光束產生單元
36‧‧‧聚光器
38‧‧‧攝像單元
40‧‧‧控制器
42‧‧‧中央處理裝置(CPU)
44‧‧‧唯讀記憶體(ROM)
46‧‧‧随機存取記憶體(RAM)
48‧‧‧計數器
50‧‧‧輸入介面
52‧‧‧輸出介面
54、58‧‧‧線性尺規
56‧‧‧加工進給量檢測機構
60‧‧‧分度進給量檢測機構
62‧‧‧雷射振盪器
64‧‧‧重複頻率設定機構
66‧‧‧脈衝寬度調整機構
68‧‧‧光學系統
72‧‧‧遮罩
73‧‧‧針孔
74‧‧‧聚光透鏡
F‧‧‧環狀框架
LB‧‧‧脈衝雷射光束
P‧‧‧聚光點
T‧‧‧切割膠帶
X、X1、Y、Z‧‧‧方向
圖1是適合於實施本發明的穿透雷射光束的檢測方法之雷射加工裝置的立體圖。
圖2是說明雷射光束照射步驟的方塊圖。
圖3是半導體晶圓的表面側立體圖。
圖4(A)是說明感光片定位步驟的分解立體圖，圖4(B)是其立體圖。
圖5是顯示雷射光束照射步驟的剖面圖。
圖6(A)是顯示由漏出光形成的感光層的感光反應之一例的平面圖，圖6(B)是顯示漏出光的能量分布之圖。
圖7(A)是顯示由漏出光形成的感光層的感光反應之其他例的平面圖，圖7(B)是顯示漏出光的能量之圖。
用以實施發明之形態
以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。參照圖1，所示為適合於實施本發明的穿透雷射光束的檢測方法之雷射加工裝置2的立體圖。雷射加工裝置2包含有以可在X軸方向上移動之形式搭載在靜止基台4上的第1滑塊6。
第1滑塊6是利用由滾珠螺桿8以及脈衝馬達10所構成的加工進給機構12而沿著一對導軌14在加工進給方向(亦即X軸方向)上移動。
在第1滑塊6上搭載有可在Y軸方向上移動的第2滑塊16。亦即，第2滑塊16是利用由滾珠螺桿18以及脈衝馬 達20所構成的分度進給機構22而沿著一對導軌24在分度方向(亦即Y軸方向)上移動。
在第2滑塊16上是透過圓筒支撐構件26而搭載有工作夾台28，且工作夾台28可以旋轉並且可藉由加工進給機構12及分度進給機構22而在X軸方向及Y軸方向上移動。
工作夾台28上設置有夾具30，該夾具30可將透過切割膠帶來支撐被吸引保持在工作夾台28上的半導體晶圓的環狀框架夾住。
在靜止基台4上豎立設置有柱體32，且在此柱體32上安裝有雷射光束照射單元34。如圖2所示，雷射光束照射單元34包含有被收容在套殼33中的雷射光束產生單元35、光學系統68、以及被安裝在套殼33的前端的聚光器36。
雷射光束產生單元35包含有會振盪產生YAG雷射或YVO4雷射的雷射振盪器62、重複頻率設定機構64、以及脈衝寬度調整機構66。雖然沒有特別圖示說明，雷射振盪器62具有布如士特窗(Brewster's window)，且從雷射振盪器62所射出的雷射光束是直線偏光的雷射光束。
從雷射光束產生單元35的雷射振盪器62振盪產生的脈衝雷射光束LB是對於如圖3所示之半導體晶圓11具有穿透性之波長的雷射光束，並具有例如1064nm的波長。從雷射光束產生單元35的雷射振盪器62所振盪產生的脈衝雷射光束LB會通過由複數個光學零件所構成的光學系統68而入射至聚光器36。
已入射至聚光器36的脈衝雷射光束LB會在鏡子70上反射，並通過遮罩72之針孔73而藉由聚光透鏡74照射在保持於工作夾台28的半導體晶圓11上。
再參照圖1，套殼33的前端部配置有與聚光器36排列在X軸方向上以檢測用來雷射加工之加工區域的攝像單元38。攝像單元38包含有藉由可見光拍攝半導體晶圓的加工區域之一般的CCD等的攝像元件。
攝像單元38還包含有將紅外線照射在半導體晶圓的紅外線照射機構、捕捉藉由紅外線照射機構所照射的紅外線的光學系統、以及將與以此光學系統所捕捉到的紅外線相對應的電氣訊號輸出的紅外線CCD等紅外線攝像元件所構成的紅外線攝像機構，並將所拍攝到的影像傳送至控制器(控制機構)40。
控制器40是由電腦所構成，包括有依照控制程式進行演算處理的中央處理裝置(CPU)42、儲存控制程式等的唯讀記憶體(ROM)44、儲存演算結果等的可讀寫之隨機存取記憶體(RAM)46、計數器48、輸入介面50及輸出介面52。
56是由沿著導軌14配置的線性尺規54、以及配置在第1滑塊6上之圖未示的讀取頭構成的加工進給量檢測機構，加工進給量檢測機構56的檢測訊號會被輸入至控制器40的輸入介面50。
60是由沿著導軌24配置的線性尺規58、以及配置在第2滑塊16上之圖未示的讀取頭所構成的分度進給量檢測機構，分度進給量檢測機構60的檢測訊號會被輸入至控 制器40的輸入介面50。
以攝像單元38所拍攝到的影像訊號也會被輸入至控制器40的輸入介面50。另一方面，會從控制器40的輸出介面52將控制訊號輸出至脈衝馬達10、脈衝馬達20、雷射光束照射單元34等。
參照圖3，所示為雷射加工裝置2的加工對象(即板狀的被加工物)之一例的半導體晶圓11的表面側立體圖。在半導體晶圓(以下，有時會簡稱為晶圓)11的表面11a上，以形成為格子狀的複數條分割預定線(切割道)13所劃分出的各區域中形成有IC、LSI等器件15。
半導體晶圓11具有形成有複數個器件15的器件區域17、和圍繞器件區域17的外周剩餘區域19。半導體晶圓11的外周上形成有作為表示由矽所形成之半導體晶圓11的結晶方位的標記的缺口21。
以下，參照圖4至圖7說明以上述構成之雷射加工裝置2進行的本發明實施形態之穿透雷射光束的檢測方法。在本發明實施形態的穿透雷射光束的檢測方法中，首先，如圖4所示，實施感光片定位步驟，其為使形成在感光片23的基材25上的感光層27與晶圓11的表面(第2面)相面對，而隔著感光片23以雷射加工裝置2的工作夾台28吸引保持晶圓11。
在此感光片定位步驟中，是如圖4(A)所示，透過具有感光性的液體之層將感光片23的感光層27接著在晶圓11的表面(第2面)上，並如圖4(B)所示，將感光片23的基材 25貼附在已將外周部裝設在環狀框架F的切割膠帶T上。
藉此，形成晶圓11透過感光片23以及切割膠帶T被環狀框架F所支撐之情形，並使晶圓11的背面(第1面)11b露出。作為具有透光性(透明)的液體之層，可以使用水溶性樹脂。
作為感光片23，可以使用例如KENTEK公司製造之對應5mJ/cm2-20J/cm2的校驗紙(alignment sheet)，ZAP-IT。
已實施感光片定位步驟後，如圖5所示，實施雷射光束照射步驟，其為將對晶圓11具有穿透性之波長的脈衝雷射光束LB的聚光點P定位在晶圓11的內部，而從晶圓11的背面(第1面)照射脈衝雷射光束LB。對晶圓11具有穿透性之波長的脈衝雷射光束LB具有例如1064nm的波長。
將脈衝雷射光束LB的聚光點P定位在晶圓11的內部而從晶圓11的背面11b側照射脈衝雷射光束LB，並將工作夾台28朝箭頭X1方向加工進給，即可藉由多光子吸收而在晶圓11的內部形成改質層29。
雖然脈衝雷射光束LB會在聚光點P使其大部分被吸收，但有一部分的脈衝雷射光束LB會成為漏出光(穿透雷射光束)31而從晶圓11的表面(第2面)11a射出。
因為此漏出光31，會使接著在晶圓11的表面(第2面)11a上的感光片23的感光層27發生反應，而在感光層27上形成感光反應區域27a。感光反應區域27a會例如，如圖6(A)所示，相對於漏出光31的中心在Y軸方向上對稱地形 成。
在圖6(A)中，白色是顯示漏出光的強度分布較強的部分，灰色是顯示漏出光的強度分布較弱的部分。亦即，如圖6(B)所示，穿透雷射光束(漏出光)31的剖面的強度分布會相對於漏出光31的中心在半徑方向上形成為對稱。
在此情況下，會形成使脈衝雷射光束LB的中心與形成於遮罩72的針孔73的中心一致來將脈衝雷射光束LB照射在晶圓11上，而形成將光學系統68設定為最佳之情形。
另一方面，當漏出光31的強度分布為如圖7(B)所示地偏向一方的情形時，感光層27的感光反應區域27a會成為如圖7(A)所示的狀態，而可以藉由觀察感光反應區域27a來確認漏出光31的狀態。
像這樣，當漏出光(穿透雷射光束)的強度分布相對於漏出光31的中心並沒有對稱時，可以判斷成其為照射在晶圓11的脈衝雷射光束LB的中心與形成於遮罩72的針孔73的中心沒有一致之故，且要將光學系統68的各種光學零件調整成使脈衝雷射光束LB的中心與遮罩72的針孔73的中心形成一致。
已將光學系統68的各種光學零件的設置調整好之後，再觀察感光層27的感光反應區域27a，藉此，反覆進行光學系統68的調整，直到漏出光31的強度分布相對於漏出光31的中心在半徑方向上形成為對稱為止。
在上述的實施形態中，說明了將本發明的穿透雷 射光束的檢測方法對半導體晶圓11進行應用之例，但被加工物並不受限於半導體晶圓11，對於光器件晶圓等其他的板狀的被加工物也可同樣地應用。又，除了雷射光束與針孔的位置對齊確認之外，也可用於確認各種光學零件與雷射光束的偏離之情形。

Claims (2)

  1. 一種穿透雷射光束的檢測方法，其是將對具有第1面以及與該第1面為相反側的第2面的板狀的被加工物而言具有穿透性之波長的雷射光束的聚光點定位在被加工物的內部，而從第1面側照射該雷射光束，並檢測朝該第2面側穿透的雷射光束，該穿透雷射光束的檢測方法之特徵在於具備有：感光片定位步驟，使具有感光層的感光片的該感光層與被加工物的該第2面互相面對，而隔著該感光片以工作夾台的保持面保持被加工物；雷射光束照射步驟，實施該感光片定位步驟後，從被加工物的該第1面側照射該雷射光束；以及確認步驟，實施該雷射光束照射步驟後，藉由觀察已形成於該感光片的該感光層上的感光反應區域來確認穿透雷射光束的狀態。
  2. 如請求項1之穿透雷射光束的檢測方法，其中，在該感光片定位步驟中，該感光片是透過具有透光性的液體之層被接著在被加工物的該第2面上。
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