TW202246731A - 保護膜之厚度測定方法 - Google Patents

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北原信康
吳國偉
高橋邦充
村澤尚樹
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Abstract

[課題]正確地對形成於具有型樣之晶圓正面之保護膜的厚度進行測定。 [解決手段]一種對形成於具有型樣之晶圓的正面之保護膜的厚度進行測定之方法，包含以下步驟：對未形成有保護膜之狀態的晶圓的正面照射光，來測定來自正面之反射光的第1反射強度之步驟；形成包含吸光材之保護膜之步驟；朝向保護膜照射讓吸光材發出螢光之波長的激發光，並測定包含保護膜之螢光與來自正面之反射光的第2反射強度之步驟；及從所測定出之第2反射強度減去所測定出之第1反射強度，來去除由形成於正面之型樣所產生之反射強度，並計算保護膜的螢光強度之步驟。

Description

保護膜之厚度測定方法
本發明是有關於一種形成於在正面具有型樣之晶圓的正面的保護膜之厚度測定方法。
有在半導體晶圓的正面塗佈液狀樹脂等來形成保護膜，而欲測定已形成之保護膜之膜厚的情況。例如，自以往就提出有一種如專利文獻1所揭示，對包含吸光材之保護膜照射光且藉由吸光材吸光來測定從保護膜發出之螢光強度，藉此測定保護膜的厚度之方法。並且，已提出有預先記錄有螢光強度與膜厚之關係，而藉由所得到之螢光的強度來測定膜厚之方法。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2017-112296號公報
發明欲解決之課題
但是，在半導體晶圓的正面，依所在處而形成有反射率和其他不同之器件型樣，且已在形成有該型樣之正面形成保護膜之情況下，因為所測定之螢光的強度為保護膜的螢光與於型樣面反射之光的總和，所以有無法正確地測定膜厚之問題。
據此，本發明之目的在於提供一種在對形成於在正面具有型樣之晶圓的該正面的保護膜的厚度進行測定的情況下，可以正確地測定保護膜的厚度之保護膜之厚度測定方法。 用以解決課題之手段
根據本發明，可提供一種保護膜之厚度測定方法，對形成於在正面具有型樣之晶圓的該正面的保護膜之厚度進行測定，前述保護膜之厚度測定方法具備以下步驟： 保護膜形成前測定步驟，對未形成有該保護膜之狀態的該晶圓的該正面照射光，來測定來自該正面之反射光的第1反射強度； 保護膜形成步驟，在該正面形成包含吸光材之該保護膜； 保護膜形成後測定步驟，朝向該保護膜照射讓該吸光材發出螢光之波長的激發光，並藉由測定單元測定包含該保護膜之螢光與來自該正面之反射光的第2反射強度； 保護膜螢光強度計算步驟，藉由從在該保護膜形成後測定步驟中所測定出之該第2反射強度減去在該保護膜形成前測定步驟中所測定出之該第1反射強度，來去除由形成於該正面之該型樣所產生之反射強度，並計算該保護膜的螢光強度；及 保護膜厚度辨識步驟，從事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料、以及所計算出之該保護膜的螢光強度，來辨識該保護膜之厚度。
較佳的是，前述測定單元可以作為拍攝單元來發揮功能，前述保護膜形成前測定步驟是藉由拍攝單元來拍攝前述晶圓的前述正面，前述保護膜形成後測定步驟是藉由該拍攝單元來拍攝已形成於該晶圓的該正面之前述保護膜正面，前述第1反射強度以及前述第2反射強度是藉由以該拍攝單元所取得之各個圖像的像素的輝度來分別測定。
較佳的是，在前述保護膜形成前測定步驟與前述保護膜形成後測定步驟中，對前述晶圓的前述正面照射光之光源是白色光源，且在該光源與該晶圓之間配置僅使特定的波長之光穿透之第1濾光片。
較佳的是，在前述保護膜形成前測定步驟與前述保護膜形成後測定步驟中，對前述晶圓的前述正面照射光之光源是白色光源，且在該晶圓與前述測定單元之間配置僅使特定的波長之光穿透之第2濾光片。 發明效果
根據本發明，變得可正確地對形成於在正面具有型樣之晶圓的正面的保護膜的厚度進行測定。
又，測定單元可以作為拍攝單元來發揮功能，保護膜形成前測定步驟是藉由拍攝單元來拍攝晶圓的正面，保護膜形成後測定步驟是藉由拍攝單元來拍攝已形成於晶圓的正面之保護膜正面，第1反射強度以及第2反射強度是藉由以拍攝單元所取得之各個圖像的像素的輝度來分別測定，藉此變得可比藉由如以往的感測器所進行之點測定更縮短測定時間。
此外，由於在保護膜形成前測定步驟與保護膜形成後測定步驟中對晶圓的正面照射光之光源是白色光源，因此可使光源射出複數種波長之光，並且藉由在光源與晶圓之間配置僅使特定的波長之光穿透之第1濾光片，而變得可依據保護膜或吸光材之種類等而從照射之光(複數種波長之光)中僅將所期望的波長之光朝保護膜照射。
此外，由於在保護膜形成前測定步驟與保護膜形成後測定步驟中，對晶圓的正面照射光之光源是白色光源，且在晶圓與測定單元之間配置僅使特定的波長之光穿透之第2濾光片，因此形成為：在保護膜形成後測定步驟中，不會有來自光源之照射光入射到測定單元之情形。
用以實施發明之形態
圖1所示之加工裝置1是藉由雷射照射單元12對已吸引保持在工作夾台30上之晶圓90進行雷射加工之裝置，將該雷射加工裝置1的X軸方向設為長邊方向之裝置基座10上的+X方向側之區域是對工作夾台30進行晶圓90的裝卸之裝卸區域，裝置基座10上的-X方向側之區域是藉由雷射照射單元12進行已吸引保持在工作夾台30上之晶圓90的雷射加工之加工區域。再者，加工裝置1並不限定於雷射加工裝置，亦可為可用切削刀片切割晶圓90之切削裝置等。
圖1、圖2所示之晶圓90是例如圓形的矽半導體晶圓，且在晶圓90的朝向上側之狀態的正面900，於被分割預定線902所區劃出之格子狀的區域形成有器件904。並且，在器件904形成有預定的型樣909。再者，在圖1、圖2中，雖然是以示意地形成在器件904的角落之四角形狀來表示型樣909，但是形狀並非限定於此。亦即，晶圓90是在正面900具有器件型樣之晶圓。
例如，晶圓90的背面906已貼附於支撐膠帶93的貼附面(正面)。支撐膠帶93的外周部已貼附於環狀框架94，藉此，晶圓90透過切割膠帶93而被環狀框架94所支撐，且成為使用了環狀框架94之可進行操作處理的框架單元9。環狀框架94的中心與晶圓90的中心已成為大致一致之狀態。再者，晶圓90並非限定於上述例之晶圓，亦可不成為框架單元9而是成為單一晶圓，且除了矽以外，亦可用砷化鎵、藍寶石、氮化鎵、樹脂、陶瓷或碳化矽等來構成。
於裝置基座10的前表面側(+Y方向側)具備有用於讓操作人員對雷射加工裝置1輸入加工條件等之輸入部100。如圖1所示，於裝置基座10上的+Y方向側的一個角落設置有片匣載置台13，片匣載置台13是藉由配設在其下方之未圖示的升降式升降機而可朝Z軸方向上下移動。並且，可藉由在已在片匣載置台13上載置有於內部的層架容置了複數片框架單元9之片匣14的狀態下，藉由升降式升降機升降片匣載置台13，來調整讓目標的框架單元9從片匣14出入時之高度位置。
例如，在已載置於圖1所示之片匣載置台13之片匣14的-Y方向側之未圖示的開口的前方配設有推拉件15，前述推拉件15會將加工前的框架單元9從片匣14拉出，並且將已雷射加工且洗淨之框架單元9***片匣14。
例如，於可在Y軸方向上移動之推拉件15的可動範圍配設有由一對導軌所構成之對中導引件16，前述對中導引件會將藉由推拉件15從片匣14拉出之框架單元9對位於一定的位置。
如圖1所示，雷射加工裝置1具備有第1搬送單元17，前述第1搬送單元17會保持已在對中導引件16進行對中後之框架單元9，並對保護膜形成單元70的塗佈工作台700來搬入框架單元9、或從塗佈工作台700搬出框架單元9。
第1搬送單元17具備有：保持墊171，從上方保持已保持於對中導引件16之框架單元9；及移動機構173，使保持墊171朝Z軸方向(鉛直方向)上下移動以及在水平面內(X軸Y軸平面內)旋繞移動。 安裝於移動機構173的旋繞臂174的前端下表面之保持墊171是形成為例如在平面視角呈H形狀，且在其下表面具有對支撐晶圓90之環狀框架94進行吸附之4個吸附盤176。各吸附盤176已連通於產生吸附力之未圖示之真空產生裝置等的吸引源。
在比裝置基座10上的第1搬送單元17的配設位置更朝-X方向側之區域，配置有在晶圓90的正面900形成保護膜之保護膜形成單元70、以及洗淨雷射加工後之框架單元9的洗淨單元74。 又，在保護膜形成單元70以及洗淨單元74的附近配設有第2搬送單元18，前述第2搬送單元18保持已以保護膜形成單元70形成保護膜之框架單元9，並且對工作夾台30搬入框架單元9、或者將雷射加工後之框架單元9從工作夾台30搬出並搬送至洗淨單元74。
第2搬送單元18具備有：保持墊181，從上方保持已吸引保持在例如工作夾台30之框架單元9；及移動機構183，使保持墊181朝Z軸方向(鉛直方向)上下移動以及在水平面內(X軸Y軸平面內)旋繞移動。 安裝於移動機構183的旋繞臂184的前端下表面之保持墊181是形成為例如在平面視角呈H形狀，且在其下表面具有對支撐晶圓90之環狀框架94進行吸附之4個吸附盤186。各吸附盤186已連通於產生吸附力之未圖示之真空產生裝置等的吸引源。
圖1所示之保護膜形成單元70至少具備有容置於罩殼708內且吸引保持晶圓90之塗佈工作台700、使塗佈工作台700旋轉之由馬達以及旋轉軸等所構成之旋轉部702、可在塗佈工作台700的上方以預定角度旋繞移動之保護膜劑塗佈噴嘴704、與在塗佈工作台700的周圍在圓周方向上隔著等間隔而配設複數個並夾持環狀框架94之夾持夾具705。 例如，塗佈工作台700亦可藉由以氣缸等所構成之未圖示的升降單元而變得可朝上下方向移動。未圖示之升降單元使塗佈工作台700上升，並將塗佈工作台700定位到晶圓90的搬入/搬出高度位置，又，使已保持晶圓90之狀態的塗佈工作台700下降，而將塗佈工作台700定位到罩殼708內的進行保護膜形成時的高度位置。
圖1所示之洗淨單元74至少具備有吸引保持晶圓90之旋轉工作台740、使旋轉工作台740旋轉之旋轉部742、可在旋轉工作台740的上方以預定角度旋繞移動之洗淨噴嘴744、與在旋轉工作台740的周圍在圓周方向上隔著等間隔而配設複數個並夾持環狀框架94之夾持夾具745。
平面視角下呈圓形之工作夾台30具備有例如由多孔構件等所構成之平坦的保持面300，且保持面300已連通於真空產生裝置或噴射器機構等之未圖示的吸引源。又，在工作夾台30的周圍配設有在圓周方向上隔著均等間隔且夾持固定環狀框架94之夾具31。 如圖1所示，工作夾台30被罩蓋39從周圍包圍，並且藉由已連結於其下表面側之工作台旋轉機構33而形成為可將Z軸設為旋轉軸來旋轉。又，工作夾台30是藉由配設於其下方之電動滑件等，而可在加工進給方向即X軸方向、以及分度進給方向即Y軸方向上往返移動。
工作夾台30的移動路徑的上方配設有檢測晶圓90的應雷射加工之分割預定線902的校準單元11。校準單元11具備有拍攝晶圓90的正面900之未圖示之拍攝部，且可以依據藉由未圖示之拍攝部所取得之圖像，藉由型樣匹配等的圖像處理來檢測應雷射加工之分割預定線902。藉由未圖示之拍攝部所取得之圖像會顯示在圖1所示之監視器113。
雷射照射單元12具有例如圓柱狀的罩殼120。罩殼120在Y軸方向上水平地延伸，且在罩殼120的前端部配設有照射頭122。於罩殼120內配設有例如YAG脈衝雷射等之未圖示的雷射振盪器，從未圖示之雷射振盪器水平地朝+Y方向射出之雷射光束藉由未圖示之鏡子而往-Z方向反射並入射到照射頭122內部的聚光透鏡，而聚光/照射於已被工作夾台30吸引保持之晶圓90。雷射光束的聚光點的高度位置形成為可藉由未圖示之聚光點位置調整組件而在Z軸方向上調整。
雷射加工裝置1具備有對晶圓90照射光之例如射光式的光源60，且光源60是例如可以照射寬廣的波長範圍(紫外光、可見光以及近紅外光)之光的白色光源。如圖1、圖3所示，為了節省配合測定內容來切換光源之勞務而設為白色光源之光源60已配設在保護膜形成單元70的塗佈工作台700的上方，且構成為從上方傾斜地對已吸引保持在塗佈工作台700之框架單元9的晶圓90的正面900照射，且在從光源60射出之射出光的光路上，配置有調整射出光的焦點之聚光透鏡603，其中前述射出光包含以下波長之光：包含在保護膜92之吸光材會吸收的波長之光。再者，作為光源60，亦可使用鹵素、鎢或水銀等的燈具之照射單一波長光之光源。
此外，在本實施形態中，在光源60與已吸引保持於塗佈工作台700之晶圓90之間配置僅使特定的波長之光(例如波長435nm之光、或波長365nm之光)穿透之第1濾光片61。具體來說，第1濾光片61具備有輪盤旋轉方式之濾光片轉換器(filter changer)，且可做到：讓呈圓周狀地排列並安裝於濾光片轉換器的濾鏡環(filter ring)之複數個濾光片構件旋轉來進行切換，來將位於光路之濾光片構件設成例如使波長435nm之光穿透之濾光片構件、或設成使波長365nm之光穿透之濾光片構件。
例如，在從光源60夾著塗佈工作台700的中心而成為相反側之塗佈工作台700上方之位置設置有測定單元69，前述測定單元69會接收光照射於晶圓90的正面900並自正面900反射之特別是被成為必要之位於形成在正面900的各個X軸Y軸座標位置之型樣909(參照圖2，在圖3中未圖示)所反射之反射光，並測定第1反射強度。此外，在從晶圓90的正面900往測定單元69前進之光的光路上配置有例如第2濾光片68以及聚光透鏡67，前述第2濾光片68僅使特定的波長之光(例如後述之保護膜形成後測定步驟中的波長435nm之光)穿透，前述聚光透鏡67將已通過第2濾光片68之光聚光於測定單元69的受光面。再者，第2濾光片68亦可成為如第1濾光片61之具備濾光片轉換器之構成。
再者，聚光透鏡603或聚光透鏡67是以單透鏡或組合透鏡來構成。又，聚光透鏡603亦可構成為例如可在光軸方向上驅動，且可以調整測定光的焦點或聚光直徑。
本實施形態中的測定單元69，可以作為例如拍攝單元而發揮功能。亦即，作為拍攝單元而發揮功能之測定單元69亦可為例如具有可拍攝被吸引保持於塗佈工作台700之晶圓90的正面900整個面的拍攝區域之區域感測器相機、或具有可拍攝晶圓90的正面900的大約1/4的拍攝區域之區域感測器相機，但亦可為例如測定單元69為線型感測器相機，且具備有拍攝部，前述拍攝部對從晶圓90的正面900通過由第2濾光片68或聚光透鏡67等所構成的光學系統而往測定單元69前進之經反射光成像之被攝體影像進行光電轉換，並輸出圖像資訊。
測定單元69的該拍攝部是將CCD等的複數個光接收元件排列成例如直線狀而構成。拍攝部藉由其長邊方向的長度為晶圓90的半徑以上，而具有晶圓90的半徑以上的長度之拍攝區域。並且，測定單元69在例如後述之保護膜形成前測定步驟中，將隨著已吸引保持晶圓90之塗佈工作台700的旋轉而依序得到之線狀的拍攝圖像依序發送至圖1所示之控制部19。該拍攝圖像是以可構成拍到晶圓90的正面900的整體之拍攝圖像的方式按照順序地記錄到控制部19的記憶媒體。並且，當例如塗佈工作台700旋轉完360度時，控制部19會將顯示晶圓90的正面900的整個面之拍攝圖像顯示於圖1所示之監視器113。又，即使作為拍攝單元而發揮功能之測定單元69為具有可拍攝晶圓90的正面900的1/4之拍攝區域的區感測器相機，仍然可以取得和上述線型感測器相機大致同樣的拍攝圖像。
再者，測定單元69亦可不作為拍攝單元來發揮功能，而是藉由具備有如上述之線型感測器作為光接收部，且讓吸引保持晶圓90之塗佈工作台700旋轉360度，而形成為可以例如在保護膜形成前測定步驟中測定晶圓90的正面900整個面中的(亦即，各X軸Y軸座標位置中的)第1反射強度之構成。此時，線型感測器接收之光接收量會依據晶圓90的正面900的X軸Y軸平面內之按各區域的各自的第1反射強度而不同，且測定單元69會將不同的該光接收量轉換成例如電壓訊號並發送至圖1所示之控制部19。
如圖1所示，雷射加工裝置1具備有進行裝置的整體的控制之控制部19，控制部19是由依照控制程式進行運算處理之CPU以及記憶體等之記憶媒體等所構成。可透過未圖示之有線或無線的通訊路徑來電連接於使保護膜形成單元70的塗佈工作台700旋轉之旋轉部702、以及第1搬送單元17的移動機構173等，且可在控制部19的控制之下，控制由已吸引保持晶圓90之第1搬送單元17所進行之移動控制、或由塗佈工作台700所進行之被吸引保持之晶圓90的旋轉控制等。又，於控制部19的記憶媒體記憶有表示圖4所示之事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料之相關圖表G。 具體來說，例如，在構成保護膜形成單元70的旋轉部702之旋轉驅動源即馬達為伺服馬達的情況下，伺服馬達的旋轉編碼器是連接到也具有作為伺服放大器之功能的控制部19，且可在從控制部19的輸出介面對伺服馬達供給動作訊號後，將伺服馬達的旋轉數作為編碼訊號來對控制部19的輸入介面輸出。並且，已接收到編碼訊號之控制部19可以依據伺服馬達的旋轉角度來循序辨識塗佈工作台700的旋轉角度，藉此循序辨識已被塗佈工作台700吸引保持之晶圓90的分割預定線902的方向、以及晶圓90在X軸Y軸平面內的方向等。
以下，針對藉由圖1所示之雷射加工裝置1對晶圓90進行雷射加工的情況下之雷射加工裝置1的各構成的動作、以及在雷射加工裝置1內進行之本發明之保護膜的厚度之測定方法的各個步驟進行說明，前述保護膜的厚度之測定方法是測定形成於晶圓90的正面900之保護膜的厚度。
(框架單元之從片匣的搬出、及對塗佈工作台的搬入) 首先，將圖1所示之容置有複數片框架單元9之片匣14載置於片匣載置台13，之後，藉由升降式升降機進行片匣14的高度調整。接著，推拉件15朝+Y方向移動來進入片匣14內部，並把持已載置於目標的層架之框架單元9的環狀框架94。藉由推拉件15，從片匣14拉出1片框架單元9，並將環狀框架94載置到對中導引件16上，進行框架單元9的對中(中心位置的檢測)。
藉由第1搬送單元17的移動機構173，將保持墊171定位於對中導引件16上之環狀框架94的上方，並成為保持墊171的中心與框架單元9的中心大致一致之狀態。此外，使保持墊171下降，並使4個吸附盤176接觸於環狀框架94的上表面來進行吸附。
讓保持有圖1所示之框架單元9之保持墊171旋繞移動，並定位到保護膜形成單元70的塗佈工作台700上方，且使保持墊171下降，將框架單元9載置於塗佈工作台700的保持面。塗佈工作台700在平坦的保持面上將晶圓90以正面900朝向上側之狀態來吸引保持，又，保持墊171已離開之環狀框架94被夾持夾具705所夾持固定。
(1)保護膜形成前測定步驟 在本發明之保護膜之厚度測定方法中，首先是實施保護膜形成前測定步驟，前述保護膜形成前測定步驟是對未形成有保護膜的狀態之晶圓90的正面900照射光，來測定來自正面900之第1反射強度(亦即，來自正面900的各X軸Y軸座標位置之第1反射強度)。在保護膜形成前測定步驟中，首先從圖3所示之光源60射出之測定光在聚光透鏡603聚光後，穿透第1濾光片61。已穿透第1濾光片61之測定光的波長是例如435nm，且入射至圖1所示之晶圓90的正面900。將入射至晶圓90的正面900之測定光的波長設為單一波長435nm，是因為已將後述之保護膜形成後測定步驟中的保護膜的螢光設為例如成為435nm，要使其一致之緣故。
圖1、圖2所示之來自晶圓90的正面900，亦即來自形成在正面900的各個X軸Y軸座標位置之型樣909之波長435nm的反射光，會穿透已預先設定為僅讓波長435nm之光穿透的第2濾光片68，並被聚光透鏡67補捉，且入射到拍攝部，前述拍攝部在本實施形態中是以作為拍攝單元而發揮功能之測定單元69的光接收元件來構成。如此，使波長435nm的測定光入射至晶圓90的正面900，並且如先前所說明地，當例如圖1所示之塗佈工作台700藉由旋轉部702旋轉完360度時，控制部19即可以形成顯示晶圓90的正面900的整個面之拍攝圖像。再者，可以作為拍攝單元而發揮功能之測定單元雖然在本實施形態中為單色相機，但亦可為彩色相機。
圖1所示之控制部19的強度測定部193執行從所形成之該拍攝圖像中測定第1反射強度之程式。拍攝圖像是例如輝度值為8位元灰階，亦即如0~255為止之256階所表現之預定的尺寸之1像素的集合體，當1像素為輝度值越接近於0，則為不具有亮度並接近黑色，又，當輝度值越接近於255則為具有亮度並接近白色。所形成之拍攝圖像的每1像素中的輝度值，亦即入射到測定單元69的拍攝部的CCD的各1像素之反射光的光量越少，該1像素的輝度值越接近於0而接近黑色，且第1反射強度成為越小之值。
再者，在已以層架形式被收納於片匣14之複數片框架單元9的晶圓90為相同批次之晶圓的情況下，保護膜形成前測定步驟僅針對最初加工之框架單元9的晶圓90(第一片晶圓90)進行，且強度測定部193會製作第1反射強度資料表，前述第1反射強度資料表是使拍攝圖像中的和晶圓90的正面900平行之X軸Y軸平面座標系統中的各個X軸Y軸座標位置、與在各個X軸Y軸座標位置中的經測定之第1反射強度對應之資料表。然後，在對第二片以後之框架單元9進行加工的情況下，亦可藉由使用該第1反射強度資料表，而不實施本保護膜形成前測定步驟。此第1反射強度資料表因為是在後述之保護膜形成後測定步驟中使用，所以會記憶於控制部19的記憶媒體。
再者，因為原則上是框架單元9在以對中導引件16進行對中之後，藉由被控制部19所移動控制之第1搬送單元17讓框架單元9以使其中心和塗佈工作台700大致一致之狀態來進行吸引保持，所以上述框架單元9的晶圓90的正面900在塗佈工作台700上之X軸Y軸座標位置是以控制部19可隨時掌握之塗佈工作台700的保持面的中心作為基準來決定，且可以和塗佈工作台700的旋轉角度一起而隨時掌握。再者，在晶圓90形成有凹口或定向平面的情況下，亦可利用這些來辨識拍攝圖像中的晶圓90的正面900的各X軸Y軸座標位置。
又，在對具備和第一片相同批次(種類)的晶圓90之第二片以後的框架單元9進行加工的情況下，在塗佈工作台700保持有第二片以後的框架單元9時，有第二片晶圓90的方向與形成上述第1反射強度資料表時之第一片晶圓90在塗佈工作台700上的方向偏離之情況。在此情況下，在保護膜形成前測定步驟中，藉由測定單元69形成拍到第二片晶圓90的正面900之拍攝圖像之後，會使用第一片框架單元9的晶圓90的拍攝圖像與第二片框架單元9的晶圓90的拍攝圖像，進行使用了形成於晶圓90之型樣909之型樣匹配、及/或在晶圓90形成有凹口或定向平面的情況下則是進行使用了這些的匹配，來辨識偏離量(X軸Y軸座標系統之偏離量、或θ偏離量)，並求出依據該偏離量之補正值。之後，亦可將對上述偏離之補正值納入考量，而將偏離補正到在對第一片框架單元9的保護膜形成前測定步驟中所製作出之已將上述塗佈工作台700上之晶圓90的各X軸Y軸座標位置與各第1反射強度建立連繫之第1反射強度資料表，並進行後述之保護膜形成後測定步驟等。 再者，保護膜形成前測定步驟是按每次加工對象即晶圓90的批次(種類)改變來進行。這是因為材質或型樣909的構成會因應於晶圓90的種類而不同，因而第1反射強度會改變之故。
(2)保護膜形成步驟 保護膜形成前測定步驟完成後，接著，在已吸引保持於圖1所示之塗佈工作台700之晶圓90的正面900形成包含吸光材之保護膜。具體而言，是將連通於未圖示之保護膜劑供給源且朝下方滴下/噴射液狀的保護膜劑之保護膜劑塗佈噴嘴704定位於晶圓90的中心上方，並在正面900的中央滴下預定量的保護膜劑，之後，以使框架單元9和塗佈工作台700一起旋轉之旋轉塗佈來進行。若藉由因為塗佈工作台700的旋轉所形成之離心力在正面900的整個面持續塗佈保護膜劑，而將保護膜劑塗佈預定量後，即結束保護膜劑的滴下。已將預定量的保護膜劑塗佈在晶圓90的正面900之後，藉由使塗佈工作台700旋轉來使保護膜劑乾燥並固化，並如圖3所示地將保護膜92形成為成為所期望之厚度。 再者，亦可設成例如保護膜劑塗佈噴嘴704通過晶圓90的中心上方，並以在晶圓90的上方以預定角度往返的方式旋繞移動，藉此保護膜劑會在藉由塗佈工作台700而旋轉之框架單元9的晶圓90的正面900整個面擴展而被塗佈，且形成覆蓋正面900整個面之保護膜92。所形成之保護膜92可防止雷射加工中的碎屑對晶圓90的正面900附著之情形。
液狀的保護膜劑可以例示例如：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯啶酮、氧伸乙基重複單元為5以上之聚乙二醇、聚氧化乙烯、甲基纖維素、乙基纖維素、羥丙基纖維素、聚丙烯酸、聚乙烯醇聚丙烯酸嵌段共聚物、聚乙烯醇聚丙烯酸酯嵌段共聚物、聚甘油等，這些可以單獨使用1種，也可以組合2種以上來使用。本實施形態中的保護膜劑可為例如水溶性之迪思科股份有限公司製之製品名HogoMax之保護劑。
液狀的保護膜劑包含吸收預定波長帶(例如250nm以上且450nm以下之波長帶)之光的吸光材。吸光材可使用例如二苯基酮系、苯并***系、三嗪系、苯甲酸酯系之塑料添加劑等。再者，吸光材可在例如對晶圓90進行雷射加工時吸收雷射光束的波長之光。
(3)保護膜形成後測定步驟 如圖3所示，在晶圓90的正面900形成保護膜92後，實施保護膜形成後測定步驟，前述保護膜形成後測定步驟是朝向保護膜92照射讓吸光材發出螢光之波長的激發光，並藉由測定單元69來測定第2反射強度，前述第2反射強度包含保護膜92之螢光、與保護膜92之螢光入射到形成於晶圓90的正面900之型樣909(參照圖2)而從型樣909反射之反射光。
例如，首先，塗佈工作台700在由圖1所示之控制部19所進行之旋轉部702的控制之下旋轉預定角度並停止，以使保護膜形成前測定步驟中的拍攝圖像形成時之晶圓90的X軸Y軸平面上的方向與保護膜92形成後之晶圓90的方向一致。
例如，從光源60射出之激發光在聚光透鏡603聚光後穿透第1濾光片61，其中前述第1濾光片61已藉由濾光片轉換器將濾光片構件切換成和在保護膜形成前測定步驟中所使用之濾光片構件不同之濾光片構件(供波長365nm之光穿透之濾光片構件)。穿透第1濾光片61之激發光為例如單一波長365nm的連續光，並入射至形成於晶圓90的正面900之保護膜92。再者，雖然激發光取決於包含在保護膜92之吸光材的種類，但為了抑制保護膜92之變質宜使用為連續光且讓保護膜92的螢光強度變得最大的波長之光。
當所照射之激發光被保護膜92的吸光材吸收時，處於基態之吸光材即被激發，而成為分子能量變高之不穩定的狀態。之後，該吸光材在回落至緩和起電子單重態之後，會一邊發出波長比從光源60所發出之激發光更長之光(例如波長435nm之光)，一邊釋放能量而返回到基態。返回到此基態時所發出之光為螢光。波長435nm之螢光會穿透已預先設定成僅使波長435nm之光穿透之圖3所示的第2濾光片68，並可被聚光透鏡67捕捉，且入射到拍攝部，前述拍攝部在本實施形態中是以作為拍攝單元而發揮功能之測定單元69的光接收元件來構成。再者，來自光源60之波長365nm的激發光被第2濾光片68遮斷而不入射到測定單元69的拍攝部。
因為在晶圓90的正面900形成有型樣909(參照圖2)，所以保護膜92的螢光入射至型樣909並被型樣909反射之波長435nm的反射光，也會穿透第2濾光片68，並被聚光透鏡67捕捉，且入射到以測定單元69的光接收元件所構成之拍攝部。
如此，使波長365nm之激發光入射至形成於晶圓90的正面900之保護膜92，並且如先前所說明地，當例如塗佈工作台700藉由旋轉部702旋轉完360度時，測定單元69即可以形成顯示晶圓90的保護膜92的正面的整個面之圖5所示之拍攝圖像99。
圖1所示之控制部19的強度測定部193會執行從在本步驟中所形成之拍攝圖像99測定第2反射強度之程式，前述第2反射強度包含保護膜92的螢光、與入射到已形成在正面900之型樣909且已被型樣909反射之反射光。首先，在拍攝圖像99中，隨著形成於晶圓90的正面900之保護膜92(參照圖3)的厚度的大小，第2反射強度會按比例增加。這是因為若保護膜92的厚度變大，包含在保護膜92之吸光材的量也會增加之故。
圖1所示之強度測定部193會製作第2反射強度資料表，前述第2反射強度資料表是使形成於拍攝圖像99中的晶圓90的正面900之保護膜92的各個X軸Y軸座標位置、與在各個X軸Y軸座標位置上的測定出之第2反射強度(像素的輝度)各自對應之資料表。在此時間點中的從拍攝圖像99所製作出之第2反射強度資料表，因為是保護膜92的螢光入射到存在於正面900的各個X軸Y軸座標位置之型樣909，且被型樣909反射之波長435nm的反射光也入射至圖3所示之測定單元69的拍攝部而製作出的資料表，所以無法正確地測定保護膜92的膜厚。再者，在圖5中，將圖3所示之保護膜92在晶圓90的正面900上之較厚的區域923施予白色濾鏡(薄霧)處理而顯示。
(4)保護膜螢光強度計算步驟 於是，實施保護膜螢光強度計算步驟，前述保護膜螢光強度計算步驟是藉由從保護膜形成後測定步驟中所測定出之第2反射強度排除在保護膜形成前測定步驟中所測定出之第1反射強度，而去除由形成在正面900之型樣909所產生之反射強度，並計算保護膜92的螢光強度。
圖1所示之控制部19具備有執行保護膜螢光強度計算程式之計算部198，計算部198是使用圖5所示之拍攝圖像99，並從保護膜形成後測定步驟中所測定出之第2反射強度排除在保護膜形成前測定步驟中所測定出之第1反射強度。亦即，可形成圖6所示之去除後拍攝圖像997，前述去除後拍攝圖像997是從拍攝圖像99中的各X軸Y軸座標位置上的被測定出之各第2反射強度排除對應之各X軸Y軸座標位置上的各第1反射強度後之圖像。在去除後拍攝圖像997中，因為僅顯示有保護膜92(參照圖3)的螢光強度，所以計算部198會將保護膜92正面整體的X軸Y軸座標平面中的各座標位置之保護膜92的螢光強度各自計算/記憶下來。
(4)保護膜厚度辨識步驟 接著，例如圖1所示之計算部198使用已預先記憶在記憶體等之記憶媒體之圖4所示之相關圖表G、與在保護膜螢光強度計算步驟中使用圖6所示之去除後拍攝圖像997所計算出之保護膜92的螢光強度，來辨識形成於晶圓90的正面900之保護膜92在X軸Y軸座標位置上的各自的厚度。
圖4所示之相關圖表G是繪製有事先取得之保護膜(例如，以本實施形態中所使用之HogoMax所形成之相同種類的保護膜)的螢光強度與該保護膜的厚度之相關資料之圖表，在相關圖表G中，橫軸是表示保護膜的螢光強度(單位：lx)，縱軸是表示保護膜的厚度(單位：μm)。如相關圖表G所示，例如若保護膜的螢光強度為150lx，則保護膜的厚度為1μm。
上述相關圖表G是藉由例如事先進行之實驗而取得之圖表。亦即，將和形成於此次的晶圓90之保護膜92(例如以HogoMax來構成之保護膜)同樣的保護膜，以各自不同的厚度來形成在未形成有型樣之例如複數片假晶圓上。然後，利用聚焦離子束(FIB)測定裝置等來測定各自的正確的厚度，並且從光源對各個厚度的保護膜照射預定波長(例如波長365nm)之光，並測定出各保護膜的螢光強度。再者，較佳的是，將所使用之光源、與實際設置在雷射加工裝置1之光源60(在本實施形態中為白色光源60)設為相同規格。
再者，事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料雖然使用了圖表形式之資料，但並不限定於此構成。相關資料亦可為例如表示保護膜之厚度與保護膜的螢光強度之對應之表格形式的資料。
例如，形成於圖6所示之晶圓90的正面900之保護膜92(參照圖3)的所期望的厚度設為1μm。並且，圖6的去除後拍攝圖像997的晶圓90的正面900之未施予白色濾鏡處理之X軸Y軸座標系統中的區域，在保護膜螢光強度計算步驟中所計算出之螢光強度為例如150lx，從圖4所示之相關圖表G可辨識為所期望厚度1μm。被施予比該厚度1μm的區域更呈白色之白色濾鏡處理之區域923，在保護膜螢光強度計算步驟中所計算出之螢光強度為例如300lx，且計算部198會從圖4所示之相關圖表G辨識為比所期望的厚度1μm更厚1μm，且是形成為厚度2μm。
再者，例如，關於保護膜92的所期望的厚度，預先設定有容許之上限閾值與下限閾值，在保護膜92的厚度為下限閾值以上且上限閾值以下的情況下，會當作適當之厚度的保護膜而判定為預定範圍內。在保護膜92的厚度比下限閾值更小的情況下或比上限閾值更大的情況下，會當作過厚或過薄的保護膜而判定為預定範圍外。又，亦可在厚度當作過厚或過薄而被辨識為預定範圍外之保護膜92的面積已成為容許值以上的情況下，判定為在晶圓90的正面900形成有不適當的保護膜92。
再者，在保護膜厚度辨識步驟中，在已判斷為在晶圓90的正面900形成有不適當的厚度之保護膜的情況下，圖1所示之框架單元9是例如被第1搬送單元17從塗佈工作台700搬送至洗淨單元74的旋轉工作台740，並被旋轉工作台740吸引保持，又，藉由夾持夾具745夾持固定環狀框架94。然後，設成例如連通於未圖示之洗淨水供給源且朝下方噴射洗淨水之洗淨噴嘴744會通過晶圓90的中心上方，並以預定角度在晶圓90的上方往返移動，藉此藉由旋轉工作台740旋轉之框架單元9的不適當的厚度之水溶性的保護膜92可被洗淨去除。之後，從先前所說明之保護膜形成步驟起再次被實施。
(對形成有適當的厚度的保護膜之晶圓的雷射加工) 於晶圓90的正面900形成有適當的厚度的保護膜92之框架單元9，藉由第2搬送單元18而從圖1所示之塗佈工作台700搬送至工作夾台30。然後，工作夾台30在平坦的保持面上將晶圓90以保護膜92朝向上側之狀態來吸引保持，又，保持墊181已離開之環狀框架94被夾具31所夾持固定。
接著，將工作夾台30朝-X方向(往方向)進給，並藉由校準單元11檢測成為用於照射雷射光束之基準的分割預定線902的位置。然後，將工作夾台30在Y軸方向上分度進給，且進行照射雷射光束之分割預定線902與雷射照射單元12的照射頭122之Y軸方向上的對位。
此外，將藉由未圖示之聚光透鏡所聚光之雷射光束的聚光點的高度位置對準於例如晶圓90的正面900的高度位置。然後，雷射振盪器振盪產生對晶圓90具有吸收性之波長的雷射光束，且將雷射光束聚光於分割預定線902來照射。
又，將晶圓90以預定的加工進給速度朝往方向即-X方向進給，並將雷射光束沿著分割預定線902朝晶圓90的正面900照射，而將晶圓90從正面900朝向背面906燒蝕，來形成沿著分割預定線902例如切斷晶圓90之加工溝。再者，加工溝亦可為半切溝。在此，因為在保護膜92中添加有吸收雷射光束的波長之光的吸光材，所以保護膜92也會在雷射加工時隨著晶圓90之加工而從分割預定線902上被去除。因此，不會有保護膜92因晶圓90的熱分解物的蒸氣等之壓力而剝落之情形，雖然在圖1所示之分割預定線902上會產生碎屑，但可藉由保護膜92而不在器件904的正面附著碎屑。
當晶圓90朝-X方向行進到沿著分割預定線902照射完雷射光束之預定的位置時，即停止雷射光束的照射。此外，可將工作夾台30在Y軸方向上分度進給預定的距離，而將照射頭122的聚光點正下方定位在下一個目標之分割預定線902上。然後，讓晶圓90朝向返方向即+X方向加工進給，並和在往方向上之雷射光束照射同樣地沿著分割預定線902來雷射加工晶圓90。然後，藉由將工作夾台30在Y軸方向上按相鄰的分割預定線902的間隔分度進給並且依序進行同樣的雷射加工，而將晶圓90沿著在X軸方向上延伸之全部的分割預定線902來切斷。
此外，可藉由將工作夾台30旋轉90度來進行同樣的雷射加工，而將全部的分割預定線902縱橫地全部切斷並將晶圓90分割成器件904。
之後，藉由第2搬送單元18將晶圓90已分割成器件904之框架單元9從工作夾台30搬送至洗淨單元74，進行保護膜92的洗淨去除。此外，已洗淨之框架單元9可被第1搬送單元17以及推拉件15容置到片匣14。
如上述，對形成於在正面900具有型樣909之晶圓90的正面900的保護膜92之厚度進行測定之本發明的保護膜之厚度測定方法，具備以下步驟： 保護膜形成前測定步驟，對未形成有保護膜之狀態的晶圓90的正面900照射光，來測定來自正面900之反射光的第1反射強度； 保護膜形成步驟，在正面900形成包含吸光材之保護膜92； 保護膜形成後測定步驟，朝向保護膜92照射讓吸光材發出螢光之波長的激發光，並藉由測定單元69測定包含保護膜92之螢光與來自正面900之反射光的第2反射強度； 保護膜螢光強度計算步驟，藉由從在保護膜形成後測定步驟中所測定出之第2反射強度排除在保護膜形成前測定步驟所測定出之第1反射強度，來去除由形成於正面900之型樣909所產生之反射強度，並計算保護膜92的螢光強度；及 保護膜厚度辨識步驟，從事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料、以及所計算出之保護膜92的螢光強度，來辨識保護膜92之厚度， 藉此，變得可正確地對形成於在正面900具有型樣909之晶圓90的正面900之保護膜92的厚度進行測定。
在本發明的保護膜之厚度測定方法中，測定單元69可以作為拍攝單元來發揮功能，保護膜形成前測定步驟是藉由拍攝單元69來拍攝晶圓90的正面900，保護膜形成後測定步驟是藉由拍攝單元69來拍攝已形成於晶圓90的正面900之保護膜92正面，第1反射強度以及第2反射強度是藉由以拍攝單元69所取得之各個圖像的像素的輝度來分別測定，藉此變得可比以往更縮短測定時間。
在本發明的保護膜之厚度測定方法中，由於在保護膜形成前測定步驟與保護膜形成後測定步驟中對晶圓90的正面900照射光之光源60是白色光源60，因此可使光源60射出複數種波長之光，並且藉由在光源60與晶圓90之間配置僅使特定的波長之光穿透之第1濾光片61，而變得可依據保護膜或吸光材的種類等而從照射之光(複數種波長之光)中僅將所期望的波長之光朝保護膜92照射。
在本發明的保護膜之厚度測定方法中，由於在保護膜形成前測定步驟與保護膜形成後測定步驟中，對晶圓90的正面900照射光之光源60是白色光源60，且在晶圓90與測定單元69之間配置僅使特定的波長之光穿透之第2濾光片68，因此形成為：在保護膜形成後測定步驟中，不會有來自光源60之照射光入射到測定單元69之情形。
本發明的保護膜之厚度測定方法並不限定於上述實施形態，且當然可在其技術思想的範圍內以各種不同的形態來實施。又，關於在實施保護膜之厚度測定方法時所使用之雷射加工裝置1的各構成等，也可在可以發揮本發明的效果的範圍內合宜變更。
1:雷射加工裝置 10:裝置基座 100:輸入部 11:校準單元 113:監視器 12:雷射照射單元 120,708:罩殼 122:照射頭 13:片匣載置台 14:片匣 15:推拉件 16:對中導引件 17:第1搬送單元 171,181:保持墊 173,183:移動機構 174,184:旋繞臂 176,186:吸附盤 18:第2搬送單元 19:控制部 193:強度測定部 198:計算部 30:工作夾台 300:保持面 31:夾具 33:工作台旋轉機構 39:罩蓋 60:光源(白色光源) 603:聚光透鏡 61:第1濾光片 67:聚光透鏡 68:第2濾光片 69:測定單元 70:保護膜形成單元 700:塗佈工作台 702,742:旋轉部 704:保護膜劑塗佈噴嘴 705,745:夾持夾具 74:洗淨單元 740:旋轉工作台 744:洗淨噴嘴 9:框架單元 90:晶圓 900:晶圓的正面 902:分割預定線 904:器件 906:晶圓的背面 909:型樣 92:保護膜 923:區域 93:支撐膠帶 94:環狀框架 99:拍攝圖像 997:去除後拍攝圖像 G:顯示事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料的圖表 X,+X,-X,+Y,-Y,Z,+Z,-Z:方向
圖1是顯示可實施保護膜之厚度測定之雷射加工裝置之一例的立體圖。 圖2是顯示已成為框架單元之晶圓的構造之一例的平面圖。 圖3是顯示在保護膜形成前測定步驟以及保護膜形成後測定步驟中所使用之光源、第1濾光片、第2濾光片以及測定單元之配置的示意圖。 圖4是顯示事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關關係的圖表。 圖5是針對在保護膜形成後測定步驟中藉由作為拍攝單元而發揮功能之測定單元所形成之第2反射強度、以及顯示保護膜在各個區域中的薄度/厚度之拍攝圖像的說明圖，其中前述第2反射強度包含保護膜的螢光、與保護膜的螢光入射到形成於晶圓的正面之型樣且在型樣上反射之反射光。 圖6是說明在保護膜螢光強度計算步驟中使用已在保護膜形成後測定步驟中藉由作為拍攝單元而發揮功能之測定單元所形成之拍攝圖像，並藉由從第2反射強度消除第1反射強度，而將由形成於晶圓的正面之型樣所產生之反射強度去除後之狀態的說明圖。
1:雷射加工裝置
10:裝置基座
100:輸入部
11:校準單元
113:監視器
12:雷射照射單元
120,708:罩殼
122:照射頭
13:片匣載置台
14:片匣
15:推拉件
16:對中導引件
17:第1搬送單元
171,181:保持墊
173,183:移動機構
174,184:旋繞臂
176,186:吸附盤
18:第2搬送單元
19:控制部
193:強度測定部
198:計算部
30:工作夾台
300:保持面
31:夾具
33:工作台旋轉機構
39:罩蓋
60:光源(白色光源)
69:測定單元
70:保護膜形成單元
700:塗佈工作台
702,742:旋轉部
704:保護膜劑塗佈噴嘴
705,745:夾持夾具
74:洗淨單元
740:旋轉工作台
744:洗淨噴嘴
9:框架單元
90:晶圓
900:晶圓的正面
902:分割預定線
904:器件
906:晶圓的背面
909:型樣
93:支撐膠帶
94:環狀框架
+X,-X,+Y,-Y,+Z,-Z:方向

Claims (4)

  1. 一種保護膜之厚度測定方法，對形成於在正面具有型樣之晶圓的該正面之保護膜的厚度進行測定，前述保護膜之厚度測定方法具備以下步驟： 保護膜形成前測定步驟，對未形成有該保護膜之狀態的該晶圓的該正面照射光，來測定來自該正面之反射光的第1反射強度； 保護膜形成步驟，在該正面形成包含吸光材之該保護膜； 保護膜形成後測定步驟，朝向該保護膜照射讓該吸光材發出螢光之波長的激發光，並藉由測定單元測定包含該保護膜之螢光與來自該正面之反射光的第2反射強度； 保護膜螢光強度計算步驟，藉由從在該保護膜形成後測定步驟中所測定出之該第2反射強度減去在該保護膜形成前測定步驟中所測定出之該第1反射強度，來去除由形成於該正面之該型樣所產生之反射強度，並計算該保護膜的螢光強度；及 保護膜厚度辨識步驟，從事先取得之保護膜的螢光強度與保護膜的厚度之相關資料、以及所計算出之該保護膜的螢光強度，來辨識該保護膜之厚度。
  2. 如請求項1之保護膜之厚度測定方法，其中前述測定單元可以作為拍攝單元來發揮功能， 前述保護膜形成前測定步驟是藉由該拍攝單元來拍攝前述晶圓的前述正面， 前述保護膜形成後測定步驟是藉由該拍攝單元來拍攝已形成於該晶圓的該正面之前述保護膜正面， 前述第1反射強度以及前述第2反射強度是藉由以該拍攝單元所取得之各個圖像的像素的輝度來分別測定。
  3. 如請求項1或2之保護膜之厚度測定方法，其中在前述保護膜形成前測定步驟與前述保護膜形成後測定步驟中，對前述晶圓的前述正面照射光之光源是白色光源， 且在該光源與該晶圓之間配置僅使特定的波長之光穿透之第1濾光片。
  4. 如請求項1至3中任一項之保護膜之厚度測定方法，其中在前述保護膜形成前測定步驟與前述保護膜形成後測定步驟中，對前述晶圓的前述正面照射光之光源是白色光源， 且在該晶圓與前述測定單元之間配置僅使特定的波長之光穿透之第2濾光片。
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