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TWI814791B - 非破壞性檢測方法 - Google Patents

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TWI814791B
TWI814791B TW108108882A TW108108882A TWI814791B TW I814791 B TWI814791 B TW I814791B TW 108108882 A TW108108882 A TW 108108882A TW 108108882 A TW108108882 A TW 108108882A TW I814791 B TWI814791 B TW I814791B
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TW108108882A
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築地修一郎
一宮佑希
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Abstract

本發明的課題，係實現有效率地確認藉由雷射加工形成於被加工物之改質層的深度位置及長度的確認，可迅速地設定適切的雷射加工條件。 解決手段是於與X軸Y軸平面正交的Z軸方向隔開所定間隔(H)間歇地對被加工物的內部進行攝像以取得複數X軸Y軸平面畫像，計算出對於從該等畫像所得的3維畫像(101)，藉由反卷積去除了模糊之鮮明的3維鮮明畫像，並與Z軸平行地切斷3維鮮明畫像，從改質層之剖面的2維畫像，檢測出改質層的Z軸座標值與改質層的長度。可迅速地進行雷射加工與改質層的狀態檢測的反復執行，可快速地找出最適合形成改質層的雷射加工條件。

Description

非破壞性檢測方法
本發明係關於檢測出藉由雷射加工形成於被加工物的內部之改質層的狀態的方法。
有從於表面中藉由預定分割線所區劃之區域形成裝置的晶圓的背面，沿著預定分割線照射對於晶圓具有透射性之波長的雷射光線，並聚光於晶圓的內部，於聚光點形成改質層，之後，對改質層施加外力，以改質層為起點分割晶圓的方法(例如，參照專利文獻1)。
在該分割方法中，晶圓的厚度方向之改質層的深度位置及長度，係與晶圓的分割容易度有關係性。因此，可利用察知改質層的深度位置及長度，來判斷是否形成有最適合分割的改質層。
因此，也提案有預先切斷晶圓的端部，於晶圓的內部形成改質層，之後，對晶圓的切斷面進行攝像，藉此觀察改質層之狀態的方法(例如，參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3408805號
[專利文獻2]日本特開2017-166961號公報
但是，對於為了進行改質層的深度位置及長度是否最適合被加工物的分割的判斷來說，需要交互反復進行改質層的形成與形成之改質層的觀察，在專利文獻2所記載的方法中，需要切斷晶圓來觀察改質層，故發生到設定最佳的雷射加工條件為止耗費時間的問題。
本發明係有鑑於前述問題所發明者，課題為實現有效率地確認藉由雷射加工形成於被加工物之改質層的深度位置及長度的確認，可迅速地設定適切的雷射加工條件。
本發明是一種非破壞性檢測方法，係以非破壞性方式檢測出將對於具備第一面與該第一面之相反側的第二面的被加工物具有透射性之波長的雷射光線的聚光點，定位於被加工物的內部並藉由沿著X軸方向照射雷射光線而隔開於該X軸方向並排形成之改質層的非破壞性檢測方法，其中，具備：準備工程，係準備檢查裝置，該檢查裝置係具備具備物透鏡且從該第一面側對被加工物內部進行攝像的攝像手段、從該第一面側照射對於被加工物具有透射性的波長區域之光線的光源、使該物透鏡接近及離開該第一面的驅動手段、及記憶該攝像手段所攝像之畫像 的記憶手段；取得工程，係在將與該第一面平行之面設X軸Y軸平面時，於與X軸Y軸平面正交的Z軸方向，隔開所定間隔H間歇地使該物透鏡接近該第一面，將焦點定位於被加工物內的Z軸座標位置亦即於Z軸方向分別隔開將被加工物的折射率乘以該物透鏡之Z軸方向的移動量所計算出之間隔的Z軸座標位置，針對各Z軸座標值取得包含被加工物的內部之該改質層的複數X軸Y軸平面畫像，並記憶於該記憶手段；記憶工程，係對於根據該取得工程中所記憶之各Z軸座標值的複數X軸Y軸平面畫像產生的3維畫像，計算出藉由反卷積去除了模糊的鮮明之3維鮮明畫像，並記憶於該記憶手段；及檢測工程，係根據藉由與Z軸平行地切斷該記憶工程中記憶之該3維鮮明畫像所得的改質層之剖面的2維畫像，求出改質層的Z軸座標值與Z軸方向的改質層的長度，，並且根據藉由對於Z軸垂直地切斷該3維鮮明畫像所得之剖面的2維畫像，檢測出從該改質層延伸於X軸方向的龜裂。
前述反卷積，係將根據前述取得工程中記憶之各Z軸座標值的X軸Y軸平面畫像產生之3維畫像的傅立葉轉換，除以表示定位於改質層內的該攝像手段之焦點的光學系所致之模糊效果的3維PSF的傅立葉轉換，進而進行傅立葉逆轉換以計算出鮮明的3維畫像為佳。
前述3維PSF，係Gibson and Lanni model的計算式為佳。
前述記憶工程中所記載之鮮明的該3維鮮明畫像，係對於包含藉由前述反卷積去除了模糊之後的該各Z軸座標值鮮明之複數X軸Y軸鮮明平面畫像的3維畫像，藉由根據從對象像素在Z軸方向相鄰之該兩個X軸Y軸鮮明平面畫像 的像素之像素值與距離，使用線性內插法計算出對向之兩個X軸Y軸平面畫像之間的該對象像素的像素值，內插隔開之X軸Y軸鮮明平面畫像之間的複數像素之像素值者為佳。
在本發明中，於記憶工程中取得3維鮮明畫像，於檢測工程中與Z軸平行地切斷3維鮮明畫像，從改質層之剖面的2維畫像檢測出改質層的Z軸座標值與改質層的長度，故可不破壞被加工物，掌握改質層的位置及長度。所以，可迅速地進行雷射加工與改質層的狀態檢測的反復執行，可快速地找出最適合形成改質層的雷射加工條件。
圖1所示之被加工物W，係例如具有圓形板狀的基板，於其表面(圖示的範例中為第一面Wa)，在藉由格子狀的複數預定分割線S所區劃之區域，形成有複數裝置D。預定分割線S係延伸於X軸方向及Y軸方向。
於第一面Wa相反側的第二面Wb黏合膠帶T。被加工物W係隔著膠帶T與環狀的框架F成為一體。以下，一邊參照添附的圖面，一邊說明以非破壞方式檢測出將對於具備第一面Wa與其相反側之第二面Wb的被加工物W具有透射性之波長的雷射光線，聚光並照射於被加工物W的內部所形成的改質層的非破壞性檢測方法。
(1)準備工程 如圖1所示，準備例如可將改質層形成於被加工物W的內部，且可對被加工物W的內部進行攝像的檢查裝置1。檢查裝置1係具備裝置基座10，於裝置基座10之Y軸方向後部側的上面，豎立設置剖面為大略L字型的支柱11。於裝置基座10，具備保持與框架F成為一體之被加工物W的保持台12、配設於保持台12的周圍，保持框架F的框架保持手段15、使保持台12往X軸方向移動的X軸方向移動手段20、及使保持台12往Y軸方向移動的Y軸方向移動手段30。支柱11的前端係延伸至保持台12的移動方向(X軸方向)之路徑的上方側為止。
保持台12係其上面成為保持被加工物W的保持面12a。保持台12係固定於具有開口部130的護蓋台13上，於保持台12的下部，連接旋轉手段14。旋轉手段14係可使保持台12旋轉所定角度。
X軸方向移動手段20係具備藉由延伸於X軸方向的滾珠螺桿21、連接於滾珠螺桿21的一端的馬達22、與滾珠螺桿21平行延伸之一對導引軌道23、可旋轉地支持滾珠螺桿21之另一端的軸承部24、及透過Y軸方向移動手段30支持保持台12的移動基座25。於一對導引軌道23，滑接移動基座25的一方之面，滾珠螺桿21螺合於形成於移動基座25的中央部的螺帽。馬達22使滾珠螺桿21旋動時，移動基座25則沿著導引軌道23往X軸方向移動，可使保持台12往X軸方向移動。
Y軸方向移動手段30係具備藉由延伸於Y軸方向的滾珠螺桿31、連接於滾珠螺桿31的一端的馬達32、與滾珠螺桿31平行延伸之一對導引軌道33、可旋轉地支持滾珠螺桿31之另一端的軸承部34、及支持保持台12的移動基座35。於一對導引軌道33，滑接移動基座35的一方之面，滾珠螺桿31螺合於形成於移動基座35的中央部的螺帽。馬達32使滾珠螺桿31旋動時，移動基座35則沿著導引軌道33往Y軸方向移動，可調整保持台12之Y軸方向的位置。
檢查裝置1係具備對於被保持台12保持的被加工物W的第一面Wa施加雷射加工的雷射加工手段40。雷射加工手段40係具備配設於支柱11之前端的下部側，對下方照射對於圖2所示的被加工物W具有透射性之波長的雷射光線43的雷射加工頭41。於雷射加工頭41，連接有振盪雷射光線43的振盪器及調整雷射光線43之輸出的輸出調整器。如圖2所示，於雷射加工頭41的內部，內藏有用以對從振盪器振盪之雷射光線43進行聚光的聚光透鏡42。雷射加工頭41係可往垂直方向移動，可調整雷射光線43的聚光位置。
在此，針對藉由雷射加工手段40將改質層形成於被加工物W的內部之一例敘述。在本實施形態中，例如設定為後述之雷射加工條件來實施。再者，被加工物W係例如矽晶圓。
[雷射加工條件] 雷射光線的波長 ：1064nm 重複頻率 ：50kHz 平均輸出 ：1.0W 脈衝寬度 ：10nm 聚光點 ：φ3.0μm 加工進送速度 ：500mm/s
如圖2所示，將膠帶T側朝下，以保持台12的保持面12a吸引保持被加工物W的話，則使保持台12往雷射加工手段40的下方移動。接下來，一邊將保持台12以前述的加工進送速度(500mm/s)往例如X軸方向加工進送，一邊藉由聚光透鏡42將對於被加工物W具有透射性之波長的雷射光線43的聚光點定位於被加工物W的內部之狀態下，從被加工物W的第一面Wa側沿著圖1所示的預定分割線S照射雷射光線43，於被加工物W的內部形成強度降低之改質層M。
圖1所示的檢查裝置1係為了以非破壞方式檢測出形成於被加工物W的內部的改質層M，如圖3所示般，具備具備物透鏡52，從被加工物W的第一面Wa進行攝像的攝像手段50、從第一面Wa側照射對於被加工物W具有透射性之波長區域的光線的光源60、使物透鏡52接近或離開第一面Wa的驅動手段70。又，檢查裝置1係如圖1所示，具備記憶攝像手段50所攝像之畫像的記憶手段80、可依據記憶手段80所記憶之畫像來進行畫像處理的控制手段90、及顯示各種資料(畫像、加工條件等)的監視器100。
攝像手段50係於支柱11之前端的下部側中接近雷射加工手段40配設。如圖3所示，攝像手段50係具備從上方對被加工物W進行攝像的相機51、配置於相機51的最下部的物透鏡52、及配置於相機51與物透鏡52之間，使從光源60發光之光線反射至下方的半鏡53。相機51係內藏CCD影像感測器或CMOS影像感測器等之攝像元件的紅外線相機。光源60係例如由紅外線LED所構成，可照射對於被加工物W具有透射性之波長區域的紅外線61。在攝像手段50中，藉由以攝像元件捕捉從光源60發光，在被加工物W的內部反射之紅外線61的反射光，可依據被加工物W之內部的X軸座標及Y軸座標，取得X軸Y軸平面畫像。攝像手段50所攝像之X軸Y軸平面畫像係記憶於記憶手段80。
於物透鏡52，連接驅動手段70。驅動手段70係可進行物透鏡52之Z軸方向的上下移動的致動器。驅動手段70係例如藉由利用電壓的施加對於被保持台12保持的被加工物W往垂直方向伸縮的壓電元件所構成壓電馬達。在驅動手段70中，藉由調整施加於壓電元件的電壓，使物透鏡52往上下方向移動，可微調整物透鏡52的位置。所以，藉由驅動手段70可針對所希望之各Z軸座標值移動物透鏡52的位置移動，可針對各Z軸座標值利用攝像手段50對被加工物W之內部的X軸Y軸平面畫像進行攝像。再者，驅動手段70並不限定於壓電馬達，例如藉由可直線性移動的音圈馬達構成亦可。
控制手段90係至少具備藉由控制程式進行運算處理的CPU、儲存控制程式等的ROM、儲存運算處理結果等之可讀寫的RAM、輸入介面及輸出介面。控制手段90係控制旋轉手段14、X軸方向移動手段20、Y軸方向移動手段30及驅動手段70。又，控制手段90係具備處理攝像手段50所形成之畫像及記憶於記憶手段80之畫像的畫像處理部91。
又，在畫像處理部91中，也可從攝像之複數2維畫像產生3維畫像，或從3維畫像切出並形成被加工物W的內部所形成之改質層的剖面畫像(往與Z軸方向平行之方向切斷的畫像)。藉由將如此取得之2維平面畫像及3維畫像顯示於監視器100，可觀察改質層的狀態。
(2)取得工程 準備檢查裝置1，將改質層M形成於被加工物W的內部的話，如圖3所示，一邊將保持台12往X軸方向進行加工進送，一邊藉由攝像手段50從被加工物W的第一面Wa側對被加工物W的內部的狀態進行攝像。在本實施形態所示的畫像取得工程中，對與被加工物W的第一面Wa平行的X軸Y軸平面畫像複數次進行攝像。在本實施形態中，針對沿著朝向X軸方向之一列分的預定分割線S形成改質層M之後實施畫像取得工程的狀況進行說明。
在此，圖3所示的光源60發出之紅外線61於半鏡53中往下方反射，通過物透鏡52射入至第一面Wa時，因應被加工物W的折射率(N)，紅外線61的折射角會變化。亦即，根據被加工物W之材質的種類，折射率(N)不同。圖4係揭示被加工物W之折射率(N)與藉由物透鏡52紅外線61被聚光之焦點的關係性。為了便利說明，圖示範例所示之光軸O相對之角度α係揭示通過物透鏡52的紅外線61在被加工物W的第一面Wa並未折射而直線狀射入的狀況，從此時的第一面Wa到焦點P為止的距離設為距離h1。
通常，通過物透鏡52的紅外線61從被加工物W的第一面Wa射入至內部時，從紅外線61不折射時的角度α例如僅折射角度β而聚光於焦點P’。相對於光軸O的角度β係相當於折射角，此時之被加工物W的折射率(N)係根據司乃耳定律(Snell's law)，依據後述的計算式(1)來計算出。
又，藉由將利用前述計算式(1)所計算出的折射率(N)代入後述的計算式(2)，可計算出被加工物W的第一面Wa到焦點P’為止的距離h2。
距離h2係比距離h1還長，可確認焦點遠離物透鏡。
對被加工物W的內部進行攝像時，驅動手段70係於與X軸Y軸平面正交的Z軸方向隔開所定間隔H，間歇性移動物透鏡52。間歇性移動物透鏡52係代表設置一定間隔，將物透鏡52的位置往Z軸方向每次移動移動量V。亦即，間隔H=移動量V。圖5的範例所示之所定間隔HR係根據成為檢查對象之被加工物W的折射率(N)及物透鏡52之Z軸方向的移動量(V)而改變，可利用將以前述計算式(1)所計算出之折射率(N)乘以移動量(V)(HR=N×V)來計算。
本實施形態所示之被加工物W為例如矽晶圓時，其折射率(N)為3.6。驅動手段70所致之移動量(V)設定為例如1μm時，可藉由將被加工物W的折射率(3.6)乘以移動量(1μm)，所定間隔HR被計算出為3.6μm。亦即，在被加工物W的內部中延伸之焦點的間隔HR(Z軸座標值z1與Z軸座標值z2之間的間隔)至少成為3.6。
驅動手段70係使物透鏡52往接近被加工物W的第一面Wa之方向下降，將焦點P1定位於Z軸座標值z1。藉由圖3所示的相機51對被加工物W的內部進行攝像時，例如可取得圖6所示之X軸Y軸平面畫像2a。接下來，驅動手段70係依據前述之所定間隔H(1μm)的設定，將物透鏡52間歇性往第一面Wa側移動，根據前述之折射率(N)將焦點P2定位於焦點P1的間隔延伸的Z軸座標值z2。藉由相機51對被加工物W的內部進行攝像時，例如可取得X軸Y軸平面畫像2b。如此一來，驅動手段70係利用以所定間隔H間歇性移動物透鏡52的位置，以相機51針對各Z軸座標值z1、z2…對被加工物W的內部進行攝像，可依序取得X軸Y軸平面畫像2a、2b、2c、2d、2e、2f及2g。然後，將所取得之X軸Y軸平面畫像2a～2g記憶於圖1所示之記憶手段80。
(3)記憶工程 在本工程中，首先初始藉由重疊對合取得工程中所取得之各Z軸座標值的X軸Y軸平面畫像2a～2g，取得如圖7所示之1個3維畫像101。如此形成之3維畫像101係依據實際觀察之X軸Y軸平面畫像所形成者，故存在模糊部分。以下將該畫像稱為3維觀察畫像。
在取得工程中，一邊錯開攝像手段50的焦點一邊觀察圖3所示之改質層M，故改質層M係可推測是大量點光源的聚集。然後，3維觀察畫像中存在模糊部分，故需要藉由反卷積去除模糊，計算出3維鮮明畫像。該模糊係如圖7所示，可作為揭示來自點光源的光線之3維擴散的點擴散函數PSF(x,y,z)來表示。PSF(x,y,z)係推估1個點光源看起來如何者，可藉由從3維觀察畫像去除該模糊，獲得3維鮮明畫像。所求出之3維鮮明畫像係記憶於記憶手段80。在本工程中，藉由以下所示方法，取得3維鮮明畫像。作為其方法，例如有漸近法與反濾波法。
(A)漸近法 在漸近法中，如計算式(3)般，使3維鮮明畫像之亮度分布的估計值Ok (x,y,z)向真的亮度分布O(x,y,z)漸近。
在此，OTF(x,y,z)係光傳遞函數，藉由對點擴散函數PSF(x,y,z)進行傅立葉轉換所得。
遵從以下的計算式(4)，更新估計值Ok+1 (x,y,z)，向真的亮度分布Ok (x,y,z)漸近。
在計算式(4)中，首先取得Ok (x,y,z)×OTF (x,y,z)之值，與3維觀察畫像的傅立葉轉換I(x,y,z)的差。該差係估計值Ok (x,y,z)所包含的模糊成分。從Ok (x,y,z)減去該差之值，獲得下個估計值Ok+1 (x,y,z)。將所得之Ok+1 (x,y,z)代入計算式(4)的Ok (x,y,z)，進而獲得Ok+1 (x,y,z)。到前述差成為0為止，亦即模糊成分成為0為止重複此種計算。再者，在計算式(4)所致之初始的計算時，將I(x,y,z)代入Ok (x,y,z)。重複計算式(4)的計算，模糊成分成為0時的Ok+1 (x,y,z)為3維鮮明畫像。
在重複前述計算式(4)的計算時，藉由使用最大概似法，減低計算式(4)的計算次數，即使3維觀察畫像雜訊多的狀況中，也可獲得鮮明的3維鮮明畫像。
又，OTF(x,y,z)的推估也可藉由使用最大概似法的盲蔽反卷積法，獲得3維鮮明畫像。在盲蔽反卷積法中，每於重複計算時也更新OTF(x,y,z)。
(B)反濾波法 在反濾波法中，首先，藉由以下的計算式(5)求出3維觀察畫像之亮度分布的傅立葉轉換O(x,y,z)。
在此，I(x,y,z)係3維觀察畫像的傅立葉轉換，OTF(x,y,z)係對點擴散函數PSF(x,y,z)進行傅立葉轉換者，在前述計算式(5)中，將3維觀察畫像的傅立葉轉換除以點擴散函數的傅立葉轉換。然後，藉由對所求出之O(x,y,z)進行傅立葉逆轉換，獲得3維鮮明畫像的亮度分布o(x,y,z)。
又，在Wienner法中，如以下的計算式(6)所示般，對前述計算式(5)的分母加上常數w，進行藉由相對地S/N比高的頻帶加上較大加權之訊號成分的再構築。加入分母的常數w係具有去除高頻成分的低通濾頻器之作用。
再者，前述漸近法及反濾波法之點擴散函數PSF(x,y,z)係遵從Gibson and Lanni model，可藉由以下計算式(7)求出。
在此，計算式(7)之變數及常數係如以下所述。 k0：波數(=2π/波長) Λ：光路徑差 x,y：觀察位置的x座標、y座標 x0,y0：點光源之位置的x座標、y座標 NA：物透鏡的數值孔徑 ρ：將物透鏡的中心設為ρ=0，物透鏡的最外周設為ρ=1時之自物透鏡的中心起的距離
又，光路徑差Λ可使用以下的計算式(8)計算出。
在此，計算式(8)之變數及常數係如以下所述。 z：觀察位置的Z座標 z0：點光源之位置的z座標 ns：被加工物的折射率 NA：物透鏡的數值孔徑 ρ：將物透鏡的中心設為ρ=0，物透鏡的最外周設為ρ=1時之自物透鏡的中心起的距離
再者，計算式(8)中，以下的計算式(9)係有與沒有被加工物時的光路徑差。
又，以下的計算式(10)係來自點光源的失焦成分。
(4)檢測工程 接著，與Z軸平行地切斷記憶於記憶手段80的3維鮮明畫像，取得多數的2維鮮明畫像。例如，圖9所示之Z軸X軸鮮明平面畫像400為其中一例。在此，3維PSF102係推估以聚光點P0為中心，朝向第一面Wa及第二面Wb擴徑。
於圖9所示之Z軸X軸鮮明平面畫像400中，縱軸的雙刻度為圖5所示之間隔H×折射率，可利用其來求出改質層M之Z方向的長度L。又，也可求出改質層M的上端及下端的Z座標(第1檢測工程)。
另一方面，如圖10(a)～(c)所示般，也可對於Z軸垂直地，亦即與X軸Y軸平面平行地切斷記憶於記憶手段80的3維鮮明畫像，取得多數的X軸Y軸鮮明平面畫像501a、501b、501c。 但是，Z軸方向中對向之X軸Y軸鮮明平面畫像係隔開間隔HR。因此，需要使用內插法(線性內插)，求出對向之X軸Y軸鮮明平面畫像之間的對象像素的像素值。 例如，如圖8所示，在求出X軸Y軸平面畫像2a與X軸Y軸平面畫像2b之間的像素300的像素值時，則求出X軸Y軸平面畫像2a之像素300正上方的像素201a的像素值及X軸Y軸平面畫像2b之像素300正下方的像素201b的像素值。又，分別求出從像素300到像素201a為止之Z軸方向的距離Z11，與從像素300到像素201b為止之Z軸方向的距離Z12。然後，進行因應各距離的加權，使用其加權取得像素201a的像素值與像素201b的像素值的加權平均，將該加權平均之值，設為像素300的像素值。同樣地，例如求出X軸Y軸平面畫像2a之像素301正上方的像素202a的像素值及X軸Y軸平面畫像2b之像素301正下方的像素202b的像素值，再分別求出從像素301到像素202a為止之Z軸方向的距離Z21，與從像素301到像素202b為止之Z軸方向的距離Z22，進行因應各距離的加權，使用該加權來取得像素202a的像素值與像素202b的像素值的加權平均，將該加權平均之值，設為像素301的像素值。如此，求出X軸Y軸平面畫像2a與X軸Y軸平面畫像2b之間的構成XY平面畫像2ab之各像素的像素值。然後，藉由針對可能存在於相鄰之X軸Y軸平面畫像間之所有像素來求出像素值，特定3維空間之所有像素的像素值，形成3維畫像(像素值計算工程)。再者，在像素值計算工程中，使用雙線性內插、最近鄰法、雙三次內插法等的內插法。圖10(a)所示之X軸Y軸鮮明平面畫像501a係放大線性內插後的3維鮮明畫像之比改質層M更遠離第一面Wa側的剖面畫像之一部分的畫像，根據該畫像係可掌握改質層M的上方中形成有接續於X軸方向之第1龜裂C1的狀況。
圖10(b)所示之X軸Y軸鮮明平面畫像501b係放大改質層M之中央附近的剖面畫像之一部分的畫像，根據該畫像係可掌握改質層M之中央部的狀態。又，在相鄰之改質層M之間，形成有延伸於X軸方向的龜裂C，也可掌握改質層M隔著該龜裂C連結之狀況(第2檢測工程)。
圖10(c)所示之X軸Y軸鮮明平面畫像501c係放大比聚光點P0更接近第二面Wb的剖面畫像之一部分的畫像，在該畫像中，可掌握於改質層M的下方，形成有接續於X軸方向之第2龜裂C2的狀況。如此，檢測出圖10(a)所示之第1龜裂C1及圖10(c)所示之第2龜裂C2連接延伸於Y軸方向的狀況，並且確認到連接改質層M的圖10(b)所示之 龜裂C延伸於Y軸方向的狀況，藉此，可知此時的加工條件是之後可藉由施加外力來確實分割被加工物的加工條件(第2檢測工程)。
如此，藉由取得3維鮮明畫像，可形成從各種方向切出該畫像的剖面畫像，故可從各種角度確認改質層M及龜裂C的位置及狀態。再者，圖9所示之X軸Y軸剖面畫像501ab係藉由線性內插所得的畫像，也可確認該剖面畫像。
又，如此取得之XY鮮明平面畫像501a、501b、501c係記憶工程中去除模糊的3維鮮明畫像的剖面畫像，故可成為比取得工程中所取得之X軸Y軸平面畫像2a~2g更鮮明者。所以，可更確實地掌握改質層M及龜裂C的位置及狀態。被加工物的厚度方向之改質層M的深度位置及長度，係與被加工物的分割容易度有關係性，故可藉由掌握改質層M的深度位置及長度，來判斷改質層M是否以容易分割被加工物之方式形成。又，可有效率地確認藉由雷射加工形成於被加工物之改質層的深度位置及長度的確認，故可迅速地設定適切的雷射加工條件。
即使從X軸Y軸平面畫像2a~2g形成3維觀察畫像之後藉由內插法求出各X軸Y軸平面畫像之間的像素的像素值，因為3維觀察畫像包含模糊部分，會難以求出適切的像素值，但是，藉由反卷積去除3維觀察畫像的模糊之後，再藉由內插法，求出各X軸Y軸平面畫像之間的像素的像素值，故最終可獲得鮮明的3維鮮明畫像。再者，線 性內插係例如將相鄰之X軸Y軸平面畫像之間進行100分割並內插。
如上所述般取得各種畫像，掌握改質層的位置及長度、及龜裂的連結，例如龜裂未連結於X軸方向時，即使施加外力也無法適當分割，故改變加工條件再次進行改質層的形成，再次取得各畫像以進行相同的分析。再進行加工條件是否適切的判斷時，不需要切斷被加工物，故可迅速地進行加工條件的調整與改質層及龜裂之狀態的確認的反復執行。
再者，本實施形態中所示之檢查裝置1設為也具有將改質層M形成於被加工物W之內部的雷射加工裝置之功能的構造，但是，檢查裝置1並不限定於本實施形態所示之裝置構造，作為從雷射加工裝置獨立之單體的裝置構造亦可。
W:被加工物
Wa:第一面
S:預定分割線
D:裝置
Wb:第二面
M:改質層
C:龜裂
T:膠帶
F:框架
1:檢查裝置
2a、2b、2c、2d、2e、2f、2g:X軸Y軸平面畫像
10:裝置基座
11:支柱
12:保持台
12a:保持面
13:護蓋台
130:開口部
14:旋轉手段
15:框架保持手段
20:X軸方向移動手段
21:滾珠螺桿
22:馬達
23:導引軌道
24:軸承部
25:移動基座
30:Y軸方向移動手段
31:滾珠螺桿
32:馬達
33:導引軌道
34:軸承部
35:移動基座
40‧‧‧雷射加工手段 41‧‧‧雷射加工頭 42‧‧‧聚光透鏡 43‧‧‧雷射光線 50‧‧‧攝像手段 51‧‧‧相機 52‧‧‧物透鏡 53‧‧‧半鏡 60‧‧‧光源 61‧‧‧紅外線 70‧‧‧驅動手段 80‧‧‧記憶手段 90‧‧‧控制手段 91‧‧‧畫像處理部 100‧‧‧監視器 101‧‧‧3維畫像 102‧‧‧3維PSF 400‧‧‧ZX鮮明平面畫像 501a、501b、501c‧‧‧XY鮮明平面畫像
[圖1]揭示檢查裝置之一例的構造的立體圖。
[圖2]揭示於被加工物的內部形成改質層之狀態的剖面圖。
[圖3]揭示畫像取得工程的剖面圖。
[圖4]揭示被加工物之折射率與物透鏡之焦點的關係的說明圖。
[圖5]說明取得工程中以所定間隔H間歇地移動物透鏡之狀態的說明圖。
[圖6]揭示取得工程中所取得之複數X軸Y軸平面畫像的畫像圖。 [圖7]揭示所觀測之3維畫像的範例的畫像圖。 [圖8]揭示藉由線性內插求出像素值之範例的立體圖。 [圖9]揭示與Z軸平行地切斷3維畫像所得之Z軸X軸鮮明平面畫像的範例的畫像圖。 [圖10]揭示與XY平面平行地切斷3維畫像所得之X軸Y軸鮮明平面畫像的範例的畫像圖。
101‧‧‧3維畫像
102‧‧‧3維PSF
M‧‧‧改質層

Claims (4)

  1. 一種非破壞性檢測方法，係以非破壞性方式檢測出將對於具備第一面與該第一面之相反側的第二面的被加工物具有透射性之波長的雷射光線的聚光點，定位於被加工物的內部並藉由沿著X軸方向照射雷射光線而隔開於該X軸方向並排形成之改質層的非破壞性檢測方法，其特徵為具備：準備工程，係準備檢查裝置，該檢查裝置係具備具備物透鏡且從該第一面側對被加工物內部進行攝像的攝像手段、從該第一面側照射對於被加工物具有透射性的波長區域之光線的光源、使該物透鏡接近及離開該第一面的驅動手段、及記憶該攝像手段所攝像之畫像的記憶手段；取得工程，係在將與該第一面平行之面設為X軸Y軸平面時，於與X軸Y軸平面正交的Z軸方向，隔開所定間隔H間歇地使該物透鏡接近該第一面，將焦點定位於被加工物的形成該改質層的Z軸座標位置亦即於Z軸方向分別隔開將被加工物的折射率乘以該物透鏡之Z軸方向的移動量所計算出之間隔的Z軸座標位置，針對各Z軸座標值取得包含被加工物的內部之該改質層的複數X軸Y軸平面畫像，並記憶於該記憶手段；記憶工程，係對於根據該取得工程中所記憶之各Z軸座標值的複數X軸Y軸平面畫像產生的3維畫像，計算出藉由反卷積去除了模糊的鮮明之3維鮮明畫像，並記憶於該 記憶手段；及檢測工程，係根據藉由與Z軸平行地切斷該記憶工程中記憶之該3維鮮明畫像所得的改質層之剖面的2維畫像，求出改質層的Z軸座標值與Z軸方向的改質層的長度，並且根據藉由對於Z軸垂直地切斷該3維鮮明畫像所得之剖面的2維畫像，檢測出從該改質層延伸於X軸方向的龜裂。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之非破壞性檢測方法，其中，前述反卷積，係將根據前述取得工程中記憶之各Z軸座標值的X軸Y軸平面畫像產生之3維畫像的傅立葉轉換，除以表示定位於改質層內的該攝像手段之焦點的光學系所致之模糊效果的3維PSF的傅立葉轉換，進而進行傅立葉逆轉換以計算出鮮明的3維畫像。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之非破壞性檢測方法，其中，前述3維PSF，係Gibson and Lanni model的計算式。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之非破壞性檢測方法，其中，前述記憶工程中所記載之鮮明的該3維鮮明畫像，係對於包含藉由前述反卷積去除了模糊之後的該各Z軸座標值鮮明之複數X軸Y軸鮮明平面畫像的3維畫像，藉由 根據從對象像素在Z軸方向相鄰之該兩個X軸Y軸鮮明平面畫像的像素之像素值與距離，使用線性內插法計算出對向之兩個X軸Y軸平面畫像之間的該對象像素的像素值，內插隔開之X軸Y軸鮮明平面畫像之間的複數像素之像素值者。
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