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TWI831990B - 比較方法以及雷射加工裝置 - Google Patents

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TWI831990B
TWI831990B TW109124782A TW109124782A TWI831990B TW I831990 B TWI831990 B TW I831990B TW 109124782 A TW109124782 A TW 109124782A TW 109124782 A TW109124782 A TW 109124782A TW I831990 B TWI831990 B TW I831990B
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河野文彌
小柳將
森數洋司
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種比較方法，係可縮短作業時間，在排除每位操作者之測量方向的基準差異後，定量比較加工痕的形狀與預定形狀的偏差。[解決手段]提供一種比較方法，係具備：加工痕形成步驟，係藉由使聚光器沿Z軸方向移動而將聚光器定位於基準高度及多個高度，並因應各高度而於一表面之相異位置照射雷射光束，以在被加工物的一表面形成多個加工痕；計算步驟，係以圖像解析部解析多個加工痕的圖像，藉此計算多個加工痕之各者中，於一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及多個加工痕之各者相對於預定直徑的圓之面積比的至少一者；以及比較步驟，係根據計算步驟中計算出的平均及面積比之至少一者，定量比較多個加工痕與預定形狀的偏差。

Description

比較方法以及雷射加工裝置
本發明係關於一種比較方法，在被加工物的一表面形成多個加工痕，並定量比較多個加工痕與預定形狀的偏差，以及一種雷射加工裝置，其具備將形成於被加工物的一表面之多個加工痕的圖像進行解析之圖像解析部。
已知有一種加工方法，係將具有被矽等半導體材料所形成的晶圓吸收的波長之脈衝狀的雷射光束沿著設定於晶圓正面側之分割預定線照射，藉此於晶圓形成加工槽（例如參照專利文獻1）。
在此加工方法中係使用雷射加工裝置。雷射加工裝置具有吸引保持晶圓背面側之卡盤台。在卡盤台的上方設置有射出雷射光束之雷射光束照射單元。
雷射光束照射單元包含聚光器，該聚光器係具備光軸方向與Z軸方向平行設置之聚光透鏡。雷射光束從雷射振盪器射出後，經過反射鏡、透鏡等光學零件射入至聚光透鏡，並從聚光透鏡往晶圓射出。
由聚光透鏡射出之雷射光束的聚光點例如定位於晶圓的正面。聚光點的位置係由聚光透鏡的設計值等決定，但在無法高精確度地指定聚光透鏡與卡盤台之間隔時，有聚光點相對於保持在卡盤台之晶圓無法適當定位之問題。
因此已知有一種方法，係指定在聚光點位於與晶圓正面最近的位置時的聚光器的高度（例如參照專利文獻2）。此方法中，在於晶圓正面側照射雷射光束之狀態下，一邊使聚光器的高度定位於相異的多個高度，一邊沿與Z軸正交之X軸方向使晶圓與聚光器相對移動，藉此於晶圓形成直線狀的加工痕。
藉此，在晶圓上因應聚光器的高度而形成相異寬度之加工痕。相異寬度之加工痕中形成最細的加工痕時，其聚光點與形成相對較粗的加工痕時之聚光點之位置相比係位於靠近晶圓正面。實際以雷射光束加工晶圓時，會使聚光器固定於形成最細加工痕時之高度。
不過，會因為雷射振盪器及光學零件之性能等而有在聚光點鄰近處產生像散的情形。相對於沒有像散的情形，若產生像散，則形成於晶圓正面之加工痕的形狀會有變化，故會對晶圓的加工產生影響。因而要確認有無像散或像散程度。
但形成直線狀加工痕之上述方法中無法確認有無像散及其程度。為了確認有無像散等，例如會將聚光器定位於相異的多個高度，並因應各高度於晶圓正面側的相異位置照射雷射光束，以形成點狀的多個加工痕。
上述方法中形成的加工痕有時會具有正圓歪曲的形狀。藉由測量各加工痕中的橫方向（例如X軸方向）及縱方向（例如Y軸方向）的長度而判定有無像散等。
例如製作以聚光器高度為橫軸、以加工痕的橫方向長度為縱軸之第1圖表，以及以聚光器高度為橫軸、加工痕的縱方向長度為縱軸之第2圖表。接著指定第1圖表中加工痕的橫方向長度為最小之聚光器高度（第1高度），又，指定第2圖表中加工痕的縱方向長度為最小之聚光器高度（第2高度）。
橫方向長度為最小時之聚光器的第1高度與縱方向長度為最小時之聚光器的第2高度若有差值，則判定像散存在。又，若計算此時之聚光器的第1高度與第2高度的差值，則由此差值而判明像散程度。例如此差值越大則判定像散程度越大。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-275912號公報 [專利文獻2]日本特開2013-78785號公報
[發明所欲解決的課題] 但操作者進行第1及第2圖表的製作時，在測量加工痕之縱及橫方向的長度需要很多時間。又，點狀的加工痕為正圓歪曲的形狀時，並無應測量加工痕的哪一個方向的長度的基準，故有每位操作者的加工痕之縱及橫方向的基準相異之問題。
本發明係鑑於所述問題點而研究者，目的在於提供一種方法：相較於操作者製作圖表的情形可縮短作業時間，又，在排除每位操作者之測量方向的基準差異後，定量判定加工痕的形狀與預定形狀的偏差。
[解決課題的技術手段] 根據本發明之一態樣，提供一種比較方法，係將具有可由被加工物吸收之波長之脈衝狀的雷射光束照射於該被加工物，藉此於該被加工物的一表面形成多個加工痕，且定量比較該多個加工痕與預定形狀的偏差之比較方法，該比較方法具備：保持步驟，係以卡盤台之保持面保持該被加工物；基準高度設定步驟，係根據包含使該雷射光束聚光於該被加工物之聚光透鏡的聚光器的該聚光透鏡之焦點距離、與該被加工物之厚度，將該雷射光束之聚光點位於該被加工物之該一表面時的該聚光器在與該保持面垂直之Z軸方向中之高度，設定為該聚光器之基準高度；高度設定步驟，係設定從第1高度起到第2高度為止的沿著該Z軸方向相異之多個高度，所述第1高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的一側，所述第2高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的另一側；加工痕形成步驟，係藉由使該聚光器沿該Z軸方向移動而將該聚光器定位於該基準高度及該多個高度，並因應各高度而於該一表面之相異位置照射該雷射光束，以在該被加工物之該一表面形成該多個加工痕；圖像取得步驟，係拍攝該多個加工痕而獲得圖像；計算步驟，係以圖像解析部解析該圖像取得步驟中取得的圖像，藉此計算該多個加工痕之各者中，於該一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及該多個加工痕之各者相對於該預定形狀之面積比的至少一者；以及比較步驟，係根據該計算步驟中計算出的該平均及該面積比之至少一者，定量比較該多個加工痕與該預定形狀的偏差。
根據本發明之其他態樣，提供一種雷射加工裝置，係具備：卡盤台，係具有保持被加工物之保持面；雷射光束照射單元，係設置於該卡盤台上，並具備聚光器，該聚光器包含將具有可由該被加工物吸收之波長之脈衝狀的雷射光束加以聚光的聚光透鏡；高度設定部，係根據該聚光透鏡之焦點距離與該被加工物之厚度，將該雷射光束之聚光點位於該被加工物的一表面時的該聚光器在與該保持面垂直之Z軸方向中之位置，設定為該聚光器之基準高度，並設定從第1高度起到第2高度為止的沿著該Z軸方向相異之多個高度，所述第1高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的一側，所述第2高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的另一側；Z軸方向移動單元，係藉由使該聚光器沿該Z軸方向移動而將該聚光器定位於該基準高度及該多個高度；攝像單元，係設置於該卡盤台上，並拍攝形成於該被加工物之該一表面的多個加工痕，該多個加工痕係藉由因應各高度而於該一表面之相異位置照射雷射光束而形成；圖像解析部，係解析以該攝像單元取得的圖像，藉此計算該多個加工痕之各者中，於該一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及該多個加工痕之各者相對於預定形狀之面積比的至少一者；以及比較部，係根據由該圖像解析部計算出的該平均及該面積比之至少一者，定量比較該多個加工痕與該預定形狀的偏差。
[發明功效] 涉及本發明一態樣之判定方法中，將聚光器定位於基準高度及多個高度，並因應各高度而於被加工物的一表面之相異位置照射脈衝雷射光束，以形成多個加工痕（加工痕形成步驟）。接著，拍攝多個加工痕而獲得圖像（圖像取得步驟）。
又，以圖像解析部解析得到的圖像，藉此計算多個加工痕之各者中，於一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及加工痕相對於預定直徑的圓之面積比的至少一者（計算步驟）。如此，以圖像解析部自動計算寬度的平均及面積比的至少一者，故與操作者測量長度並製作圖表的情況相比，可縮短作業時間。
又，根據計算步驟中計算出的寬度的平均及面積比之至少一者定量比較多個加工痕與預定形狀的偏差（比較步驟）。因而在比較步驟中，可在排除每位操作者之差異後，定量比較各加工痕與預定形狀的偏差。
參照隨附圖式，說明涉及本發明一態樣之實施方式。首先說明被加工物之晶圓11。晶圓11例如以矽形成，分別具有平坦的正面（一表面）11a及背面（另一表面）11b。晶圓11具有圓盤形狀，正面11a到背面11b為止的厚度為約100μm。
又，晶圓11之材料並不僅限定於矽。晶圓11可為將藍寶石基板的一表面與矽基板的一表面貼合並藉此而形成之層積基板。又，晶圓11不限定於圓盤形狀，可為矩形形狀。
在晶圓11之背面11b側貼附有具有直徑大於晶圓11之樹脂製的切割膠膜13。切割膠膜13例如具有基材層與黏著層的層積構造，並以此黏著層側貼附於晶圓11之背面11b。
於切割膠膜13的外周部貼附有環狀的框架15，該環狀的框架15具有直徑大於晶圓11外徑之開口，且為金屬所形成。如此，晶圓11會形成透過切割膠膜13而支撐於框架15之晶圓單元17。
接著說明用以加工晶圓11之雷射加工裝置2。圖1為雷射加工裝置2之立體圖。雷射加工裝置2具備支撐各構造之長方體狀的基台4。在基台4的上表面設置有Y軸方向移動單元10。
Y軸方向移動單元10具有與Y軸方向（前後方向，分度進給方向）平行之一對Y軸導軌12。各Y軸導軌12係固定於基台4的上表面。於各Y軸導軌12可滑動地裝設有Y軸移動台14。
Y軸移動台14的背面側（下表面側）設置有螺帽部（未圖示），而與Y軸導軌12平行配置之Y軸滾珠螺桿16，係以可旋轉的態樣結合於此螺帽部。
Y軸滾珠螺桿16的一端連結有Y軸脈衝馬達18。若以Y軸脈衝馬達18使Y軸滾珠螺桿16旋轉，則Y軸移動台14會沿Y軸導軌12於Y軸方向移動。
Y軸移動台14的上表面側設置有X軸方向移動單元20。X軸方向移動單元20具有與X軸方向（左右方向，加工進給方向）平行之一對X軸導軌22。各X軸導軌22係固定於Y軸移動台14的上表面。
於各X軸導軌22可滑動地裝設有X軸移動台24。X軸移動台24的下表面側設置有螺帽部（未圖示），而與X軸導軌22平行配置之X軸滾珠螺桿26，係以可旋轉的態樣結合於此螺帽部。
X軸滾珠螺桿26的一端連結有X軸脈衝馬達28。若以X軸脈衝馬達28使X軸滾珠螺桿26旋轉，則X軸移動台24會沿X軸導軌22於X軸方向移動。X軸移動台24的上表面側固定有圓筒形狀之θ工作台30。
θ工作台30的上方連結有卡盤台32。卡盤台32具有金屬製的框體。此框體的上部側形成有圓盤狀空間所構成之凹部（未圖示）。
於該凹部連接有用以吸引氣體等之流路的一端。又，流路的另一端連接有噴射器等吸引源（未圖示）。在框體之凹部固定有圓盤狀的多孔質板（未圖示）。若使吸引源運作，則會在多孔質板的上表面產生負壓。此上表面係發揮作為吸引保持晶圓單元17之保持面32a的功能。
在卡盤台32之框體的側邊設置有多個夾具32b。各夾具32b夾持置於保持面32a之晶圓單元17之框架15的外緣以作固定。
在基台4之Y軸方向的一側（後方）之端部鄰近處中，基台4的上表面固定有四角柱狀的支撐部40。支撐部40的一側面設置有Z軸方向移動單元42。
Z軸方向移動單元42具有與Z軸方向（與保持面32a垂直之方向，高度方向）平行之一對Z軸導軌。各Z軸導軌固定於支撐部40的一側面。於各Z軸導軌可滑動地裝設有Z軸移動板46。
Z軸移動板46之背面側（亦即支撐部40側）設置有螺帽部（未圖示），而與Z軸導軌平行配置之Z軸滾珠螺桿（未圖示），係以可旋轉的態樣結合於此螺帽部。
Z軸滾珠螺桿的一端連結有Z軸脈衝馬達44。若以Z軸脈衝馬達44使Z軸滾珠螺桿旋轉，則Z軸移動板46會沿Z軸導軌於Z軸方向移動。
Z軸移動板46的正面側（亦即與支撐部40為相反側）固定有支座48。於支座48，形成有高度方向配置為與Y軸方向平行之圓柱形狀的空洞部。此空洞部中固定有圓筒形狀的殼體52。
於殼體52之Y軸方向另一側（前方）的端部設置有聚光器54。殼體52及聚光器54位於卡盤台32的上方，並為雷射光束照射單元50的一部分。
在此說明雷射光束照射單元50之構成。雷射光束照射單元50具有藉由雷射振盪而使雷射光束產生之雷射振盪器（未圖示）。
雷射振盪器例如包含以Nd：YAG或Nd：YVO4 所形成之桿狀的雷射介質。雷射振盪器例如是使脈衝狀的雷射光束射出至外部。
於雷射振盪器連接有設定雷射光束脈衝之重複頻率之頻率設定單元（未圖示），或調整脈衝寬度之脈衝寬度調整單元（未圖示）。頻率設定單元係將脈衝的重複頻率例如設定至20kHz至50kHz之預定值。
由雷射振盪器射出之雷射光束係射入於雷射光束調整單元（未圖示）。雷射光束調整單元例如具有將雷射光束波長轉換為預先決定之長度的波長的波長轉換部。
波長轉換部係將雷射光束轉換為可由晶圓11吸收之波長（例如355nm）。又，雷射光束調整單元（未圖示）例如具有調整雷射光束輸出之輸出調整部。輸出調整部係將雷射光束輸出的平均例如調整為3.0至6.0W。
由雷射光束調整單元射出之雷射光束係經過反射鏡、透鏡等光學零件而射入至聚光器54。聚光器54內設置有用以使雷射光束聚光之聚光透鏡54a（參照圖2）。
聚光透鏡54a係以聚光透鏡54a之光軸與Z軸方向成為平行之態樣固定於聚光器54內。由聚光透鏡54a射出之雷射光束L係朝向保持面32a大致垂直地照射（參照圖2）。
於殼體52之X軸方向一側（右）設置有攝像單元56。攝像單元56位於卡盤台32的上方。攝像單元56例如具有物鏡（未圖示），及透過物鏡拍攝晶圓11等被拍攝體之攝像元件（未圖示）。
基台4的上方設置有罩部（未圖示），在此罩部之Y軸方向另一側（前方）的側面設置有輸入輸出裝置58。輸入輸出裝置58例如為觸控面板。
輸入輸出裝置58係兼作為於雷射加工裝置2輸入加工條件等時操作員使用之輸入部，及顯示加工條件或以上述攝像單元56拍攝之圖像等的顯示部。
又，雷射加工裝置2中設置有控制單元60，該控制單元60係控制Y軸方向移動單元10、X軸方向移動單元20、θ工作台30、卡盤台32、Z軸方向移動單元42及雷射光束照射單元50等的運作。
控制單元60係以包含CPU（Central Processing Unit，中央處理單元）等處理裝置或快閃記憶體等記憶裝置之電腦所構成。根據記憶於記憶裝置之程式等軟體而使處理裝置運作，藉此，控制單元60係發揮作為使軟體與處理裝置（硬體資源）協同作用之具體手段的功能。
控制單元60係包含設定聚光器54的高度（亦即Z軸方向位置）之高度設定部62。高度設定部62例如為藉由被讀入上述CPU等處理裝置而執行之程式等的軟體。
高度設定部62係根據晶圓11之厚度11c、聚光透鏡54a之焦點距離54b、Z軸方向中的聚光器54之移動範圍及移動寬度等的資訊，而計算定位聚光器54之多個高度。此等多個高度例如記憶於上述記憶裝置。
又，控制單元60係包含解析由攝像單元56拍攝的圖像之圖像解析部64。圖像解析部64例如為記憶於記憶裝置並藉由被讀入上述CPU等處理裝置而執行之程式等的軟體。又，圖像解析部64不限定為軟體，也可為指定用途用的積體電路（ASIC）等硬體。
控制單元60進一步包含比較部66，比較部66係根據圖像解析部64計算出的結果，而定量比較形成於晶圓11之正面11a之多個加工痕與預定形狀的偏差。比較部66例如為藉由被讀入上述CPU等處理裝置而執行之程式等的軟體。
接著說明第1實施方式之比較方法，係使用雷射加工裝置2於晶圓11之正面11a形成加工痕A0 ～A2 （參照圖3），並定量比較加工痕A0 ～A2 與預定形狀的偏差。
該比較方法係用於例如在使用雷射加工裝置2對被加工物進行雷射剝離（laser lift off）加工前，對晶圓11進行試驗加工時。圖7為表示第1實施方式之判定方法之流程圖。
首先將晶圓單元17載置於保持面32a後，運作吸引源並以保持面32a保持晶圓11之背面11b側（保持步驟（S10））。保持步驟（S10）後，調整聚光器54之高度（亦即聚光透鏡54a之高度）。
又，本實施方式中係將聚光透鏡54a之高度視為與聚光器54之高度相同。因而，可將聚光透鏡54a之高度理解為聚光器54之高度。圖2為說明聚光透鏡54a之高度之晶圓11等的局部剖面側視圖。
本實施方式中，高度設定部62將雷射光束L之聚光點P位於晶圓11之正面11a時的聚光透鏡54a之高度，設定為聚光器54之基準高度Z0 （基準高度設定步驟（S20））。
例如，操作者透過輸入輸出裝置58而將聚光透鏡54a之焦點距離54b、晶圓11之厚度11c、切割膠膜13之厚度等輸入至高度設定部62。又，相對於雷射光束L之焦點距離54b、厚度11c及切割膠膜13之厚度為預先決定。
因而，以保持面32a為基準時，若使聚光透鏡54a定位於厚度11c加上切割膠膜13之厚度及焦點距離54b的高度，則聚光點P會對準正面11a。如此，在基準高度設定步驟（S20）中，高度設定部62係根據焦點距離54b、厚度11c等而計算並設定聚光器54之基準高度Z0 。
基準高度設定步驟（S20）之後，設定聚光透鏡54a個別定位之多個高度（高度設定步驟（S30））。例如操作者透過輸入輸出裝置58而將位於較基準高度Z0 （高度0mm）下方2mm （Z軸方向之一方向）側之第1高度Z1 （高度-2.0mm）之高度輸入至高度設定部62。
又，操作者透過輸入輸出裝置58而將位於較基準高度Z0 上方2mm（Z軸方向之另一方向）側之第2高度Z2 （高度+2.0mm）之高度輸入至高度設定部62。又，操作者透過輸入輸出裝置58而將從第1高度Z1 到第2高度Z2 為止的範圍的區隔寬度（0.2mm）輸入至高度設定部62。高度設定部62係根據第1高度Z1 、第2高度Z2 、區隔寬度而計算並設定多個高度。
例如聚光透鏡54a位於基準高度Z0 時，雷射光束L之聚光點P位於晶圓11之正面11a。亦即為聚光點P精確對焦於正面11a之狀態。
相對於此，聚光透鏡54a位於第1高度Z1 時，雷射光束L之聚光點P位於比晶圓11之正面11a更下方（散焦）。又，聚光透鏡54a位於第2高度Z2 時，雷射光束L之聚光點P位於比晶圓11之正面11a更上方（散焦）。
高度設定步驟（S30）之後，控制單元60讀取所記憶的各高度，使用Z軸方向移動單元42而使雷射光束照射單元50沿著Z軸方向移動。藉此使聚光器54依序定位於第1高度Z1 到第2高度Z2 為止的各高度。
又，Z軸方向移動單元42使聚光器54依序定位於各高度，同時Y軸方向移動單元10及X軸方向移動單元20改變晶圓11之位置，藉此因應各高度於正面11a之相異位置照射雷射光束L。藉此於正面11a形成多個加工痕A0 ～A2 （加工痕形成步驟（S40））。
例如，若使聚光器54定位於第1高度Z1 並於晶圓11照射雷射光束L，則會在晶圓11之正面11a形成加工痕A1 。圖3（a）為將聚光器54設為第1高度Z1 時之加工痕A1 之示例。
形成加工痕A1 後，使聚光器54往Z軸方向上升0.2mm。與此同時，使Y軸方向移動單元10及X軸方向移動單元20運作，以在與加工痕A1 形成的區域相異之區域照射雷射光束L之方式，使聚光器54與卡盤台32相對移動。其後於晶圓11照射雷射光束L。
如此，在使聚光器54上升0.2mm，並使聚光器54與卡盤台32後，於晶圓11照射雷射光束L，依序重複上述流程。藉此，從第1高度Z1 到第2高度Z2 為止，使聚光器54定位於合計21（=（2.0mm+2.0mm）/0.2mm+1）處相異的高度，並於晶圓11照射雷射光束L。
若在聚光器54定位於基準高度Z0 之狀態下，在與加工痕A1 形成的區域相異之區域照射雷射光束L，則會於晶圓11之正面11a形成加工痕A0 。圖3（b）為將聚光器54設為基準高度Z0 時之加工痕A0 之示例。
又，若在聚光器54定位於第2高度Z2 之狀態下，在與加工痕A0 及A1 形成的區域相異之區域照射雷射光束L，則會於晶圓11之正面11a形成加工痕A2 。圖3（c）為將聚光器54設為第2高度Z2 時之加工痕A2 之示例。
圖4為說明加工痕形成步驟（S40）之雷射光束照射單元50等的立體圖。對應所設定的各高度而於正面11a之相異區域形成加工痕21後，以攝像單元56拍攝包含所有加工痕21之區域。藉此取得包含所有加工痕21之圖像（圖像取得步驟（S50））。
圖5為所形成的所有加工痕21之示意圖。圖5中，為了表示所形成的順序，故於各加工痕附以加工痕21-1到21-21為止的符號。圖6為聚光器54位於第1高度Z1 時之加工痕21-1之放大圖。
本實施方式中，首先形成加工痕21-1（對應於圖3（a）之加工痕A1 ）。其後依序形成加工痕21-2到加工痕21-10。接著形成加工痕21-11（對應於圖3（b）之加工痕A0 ）。其後依序形成加工痕21-12到加工痕21-20。最後形成加工痕21-21（對應於圖3（c）之加工痕A2 ）。
又，圖5及圖6中於加工痕21的輪廓畫上實線。又，圖5中表示各加工痕21之輪廓的大略概要，但圖6中表示加工痕21-1之詳細輪廓。又，圖6中於各加工痕21之輪廓附以多個點B1 ～B12 。
多個點B1 ～B12 附在相對於由加工痕21之輪廓定義的圖形之重心23的預定角度位置。具體而言，以由俯視觀看晶圓11時之預定位置（圖6中0時之位置）設為0度，並以每30度附以點B1 ～B12 。
又，圖5及圖6中，以虛線表示預定直徑的圓（預定形狀）25，圓25具有與由加工痕21之輪廓定義的圖形之重心23（參照圖6）相同位置的中心。圓25為於正面11a形成之理想形狀的加工痕，直徑為50μm。又，圓25畫在加工痕21下。
圖像取得步驟（S50）之後，以圖像解析部64解析取得的圖像，藉此計算表徵各別加工痕21之長度及面積比之至少一者（計算步驟（S60））。
使用圖6詳細說明計算步驟（S60）。計算步驟（S60）中例如計算表徵加工痕21-1之長度。該長度為通過重心23且橫切加工痕21-1之加工痕21-1之寬度（亦即長度）。
為了計算加工痕21之寬度，首先計算由加工痕21-1之輪廓定義之圖形之重心23。藉由位於加工痕21-1之輪廓上之預定數量（本實施方式中為12點）的座標值的算術平均，而計算重心23之座標。
計算出重心23後，相對於重心23計算位於0度、30度、60度、…330度之位置之12個點B1 至B12 之各座標。圖6中，相對於重心23分別表示位於0度之點B1 、位於30度之點B2 、位於60度之點B3 、…位於330度之點B12 。
點B1 位於通過重心23之加工痕21-1的一端，點B7 相對於點B1 位於加工痕21-1另一端。亦即，點B1 到點B7 為止的長度為通過重心23且橫切加工痕21-1之加工痕21-1之寬度C1 。
同樣地，點B2 到點B8 為寬度C2 、點B3 到點B9 為寬度C3 、點B4 到點B10 為寬度C4 、點B5 到點B11 為寬度C5 、點B6 到點B12 為寬度C6 。
接著計算多個方向上的多個寬度C1 至C6 之平均D。本實施方式中，多個方向為預先決定，且是從俯視觀看各加工痕21-1時，通過點B1 B7 之方向、通過點B2 B8 之方向、通過點B3 B9 之方向、通過點B4 B10 之方向、通過點B5 B11 之方向及通過點B6 B12 之方向。
計算步驟（S60）中，對所有加工痕21計算加工痕21之寬度等。本實施方式中，平均D是由圖像解析部64自動計算，故相較於操作者進行測量等的情形可縮短作業時間。
加工痕21-1的情形中，平均D為56.514μm；加工痕21-2的情形中，平均D為54.502μm。又，加工痕21-3的情形中，平均D為51.143μm；加工痕21-4的情形中，平均D為49.837μm。又，加工痕21-5的情形中，平均D為47.348μm。各平均D為例如顯示於輸入輸出裝置58。
接著，根據計算步驟（S60）中計算出的平均D，比較部66定量比較各加工痕21與圓25的偏差（比較步驟（S70））。圓25的直徑為50μm，故平均D接近50μm時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相同的可能性較高。對此，平均D遠離50μm時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相異的可能性較高。
因此，比較部66例如在平均D為（圓25的直徑-5μm）以上且（圓25的直徑+5μm）以下時，判定加工痕21與圓25的偏差較小。又，比較部66也可在平均D為（圓25的直徑之-10%）以上且（圓25的直徑+10%）以下時，判定加工痕21與圓25的偏差較小。
本示例中，加工痕21-2、21-3、21-4、21-5之平均D為45μm以上且55μm以下，故比較部66判定加工痕21-2、21-3、21-4、21-5與圓25的偏差較小。對此，加工痕21-1之平均D超過55μm，故比較部66判定加工痕21-1與圓25的偏差較大。
比較部66之比較及判定的結果例如顯示於輸入輸出裝置58。操作者例如在判定為與圓25的偏差較大之加工痕21存在1個以上時，檢查雷射光束照射單元50並找出偏差變大的原因。
又，操作者可調整雷射光束照射單元50之光學軸等後，再次定量比較加工痕21與圓25的偏差。直到比較部66判定沒有與圓25的偏差較大之加工痕21為止，可重複調整及比較。
又，調整雷射光束照射單元50之光學軸等也不需一定要由操作者進行。例如比較部66之比較及判定的結果判定與圓25的偏差較大之加工痕21存在1個以上時，控制單元60可運作致動器並自動調整反射鏡、透鏡等光學零件之位置。
本實施方式之比較步驟（S70）中係使用平均D定量評價加工痕21之大小，故可在排除每位操作者之差異後，定量比較各加工痕21與圓25的偏差。藉此可確實掌握雷射加工裝置2之加工狀態，並可檢測雷射加工裝置2之異常。
接著說明計算步驟（S60）及比較步驟（S70）之第2實施方式。第2實施方式之計算步驟（S60）中，係計算加工痕21之面積相對於圓25之面積之比率（面積比E）以取代平均D。
加工痕21之面積是藉由對於圖像取得步驟（S50）中獲得的圖像實施預定圖像處理來計算。接著，將計算出的加工痕21之面積除以直徑50μm之圓的面積，藉此計算面積比E。面積比E係由圖像解析部64自動計算，故相較於操作者進行測量等的情形可縮短作業時間。
加工痕21-1的情形中，面積比E為1.19；加工痕21-2的情形中，面積比E為1.11。又，加工痕21-3的情形中，面積比E為1.03；加工痕21-4的情形中，面積比E為0.92。又，加工痕21-5的情形中，面積比E為0.87。
接著根據計算步驟（S60）中計算出的面積比E，定量比較各加工痕21與圓25的偏差（比較步驟（S70））。面積比E接近1時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相同的可能性較高。相對於此，面積比E遠離1時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相異的可能性較高。
因此，面積比E例如為0.95以上且1.05以下時，比較部66判定加工痕21與圓25的偏差較小。本示例中，加工痕21-3之面積比E為0.95以上且1.05以下，故比較部66判定加工痕21-3與圓25的偏差較小。
相對於此，加工痕21-1及21-2之面積比E超過1.05，加工痕21-4及21-5之面積比E未滿0.95。因此，比較部66判定加工痕21-1、21-2、21-4、21-5與圓25的偏差較大。
操作者例如在判定與圓25的偏差較大之加工痕21存在1個以上時，檢查雷射光束照射單元50並找出偏差變大的原因。又，操作者可調整雷射光束照射單元50之光學軸等，重複調整及比較，直到比較部66判定沒有與圓25的偏差較大之加工痕21為止。又，調整雷射光束照射單元50之光學軸等可藉由控制單元60的指示而在雷射加工裝置2內自動進行。
本實施方式之比較步驟（S70）中是使用面積比E定量評價加工痕21之大小，故可在排除每位操作者之差異後，定量比較各加工痕21與圓25的偏差。藉此可確實掌握雷射加工裝置2之加工狀態，並可檢測雷射加工裝置2之異常。
接著說明計算步驟（S60）及比較步驟（S70）之第3實施方式。第3實施方式之計算步驟（S60）中，係計算圓25之面積與加工痕21之面積之重疊比率（面積比F）以取代平均D及面積比E。面積比F係由圖像解析部64自動計算，故相較於操作者進行測量等的情形可縮短作業時間。
此面積比F藉由對圖像取得步驟（S50）中獲得的圖像實施預定圖像處理來計算。加工痕21-1的情形中，面積比F為1.00；加工痕21-2的情形中，面積比F為0.98。又，加工痕21-3的情形中，面積比F為0.94；加工痕21-4的情形中，面積比F為0.88。又，加工痕21-5的情形中，面積比F為0.83。
接著根據計算步驟（S60）中計算出的面積比F，定量比較各加工痕21與圓25的偏差（比較步驟（S70））。面積比F接近1時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相同的可能性較高。相對於此，面積比F遠離1時，加工痕21之輪廓與圓25之形狀相異的可能性較高。
因此，面積比F例如為0.95以上且1.05以下時，比較部66判定加工痕21與圓25的偏差較小。本示例中，加工痕21-1及21-2之面積比F為0.95以上且1.05以下，故比較部66判定加工痕21-1、21-2與圓25的偏差較小。
相對於此，加工痕21-3、21-4、21-5之面積比F未滿0.95。因此，比較部66判定加工痕21-3、21-4、21-5與圓25的偏差較大。
操作者例如在判定與圓25的偏差較大之加工痕21存在1個以上時，檢查雷射光束照射單元50並找出偏差變大的原因。又，操作者可調整雷射光束照射單元50之光學軸等，重複調整及比較，直到比較部66判定沒有與圓25的偏差較大之加工痕21為止。又，調整雷射光束照射單元50之光學軸等可藉由控制單元60的指示而在雷射加工裝置2內自動進行。
本實施方式之比較步驟（S70）中是使用面積比F定量評價加工痕21之大小，故可在排除每位操作者之差異後，定量比較各加工痕21與圓25的偏差。藉此可確實掌握雷射加工裝置2之加工狀態，並可檢測雷射加工裝置2之異常。
另外，涉及上述實施方式之構造、方法等可在不超出本發明目的之範圍內適當地變更並實施。在加工痕形成步驟（S40）中，可將聚光器54依序定位於從第2高度Z2 到第1高度Z1 為止的各高度，以取代從第1高度Z1 到第2高度Z2 為止的各高度。
又，上述第1、第2及第3實施方式中是使用平均D、面積比E及面積比F之任一者判定雷射光束照射單元50是否良好。但也可組合平均D、面積比E及面積比F之2個以上。
例如，平均D為（圓25的直徑-5μm）以上且（圓25的直徑+5μm）以下，並且面積比E為0.95以上且1.05以下時，比較部66判斷加工痕21與圓25的偏差較小。同樣地，可組合平均D及面積比F，也可組合平均D、面積比E及面積比F之3個。
又，也可在判定為與圓25的偏差較大之加工痕21存在預定數量（例如2個）以上時，檢查雷射光束照射單元50並找出偏差變大的原因。
又，與加工痕21比較之預定形狀（上述實施方式中為圓25）不一定都要為全部相同的形狀。例如精確對焦時加工痕21之面積會相對變小，散焦時加工痕21之面積會相對變大。此外，可因應聚光器54之高度而改變圓25的直徑。
例如相較於散焦時之圓25的直徑，精確對焦時之圓25的直徑可較小。若以如此方式計算平均D、面積比E及面積比F，則可更適當地評價加工痕21與圓25的偏差。
又，也可因應聚光器54之高度而改變面積比E及面積比F之臨界值，以取代因應聚光器54之高度而改變圓25的直徑。例如精確對焦時，可將比較部66判定加工痕21與圓25的偏差較小之面積比E（或面積比F）的臨界值設為0.90以上且1.00以下。
2:雷射加工裝置 4:基台 10:Y軸方向移動單元 11:晶圓（被加工物） 11a:正面（一表面） 11b:背面（另一表面） 11c:厚度 12:Y軸導軌 13:切割膠膜 14:Y軸移動台 15:框架 16:Y軸滾珠螺桿 17:晶圓單元 18:Y軸脈衝馬達 20:X軸方向移動單元 21:加工痕 21-1,21-2,21-3,21-4,21-5,21-6,21-7,21-8,21-9,21-10,21-11,21-12,21-13,21-14,21-15,21-16,21-17,21-18,21-19,21-20,21-21:加工痕 22:X軸導軌 23:重心 24:X軸移動台 25:圓（預定形狀） 26:X軸滾珠螺桿 28:X軸脈衝馬達 30:θ工作台 32:卡盤台 32a:保持面 32b:夾具 40:支撐部 42:Z軸方向移動單元 44:Z軸脈衝馬達 46:Z軸移動板 48:支座 50:雷射光束照射單元 52:殼體 54:聚光器 54a:聚光透鏡 54b:焦點距離 56:攝像單元 58:輸入輸出裝置 60:控制單元 62:高度設定部 64:圖像解析部 66:比較部 L:雷射光束 A0 ,A1 ,A2 :加工痕 B1 ,B2 ,B3 ,B4 ,B5 ,B6 ,B7 ,B8 ,B9 ,B10 ,B11 ,B12 :點 C1 ,C2 ,C3 ,C4 ,C5 ,C6 :寬度 P:聚光點 Z0 :基準高度 Z1 :第1高度 Z2 :第2高度
圖1係雷射加工裝置之立體圖。 圖2係說明聚光透鏡高度之晶圓等的局部剖面側視圖。 圖3（a）係將聚光器設為第1高度時之加工痕之示例，圖3（b）係將聚光器設為基準高度時之加工痕之示例，圖3（c）係將聚光器設為第2高度時之加工痕之示例。 圖4係說明加工痕形成步驟之雷射光束照射單元等的立體圖。 圖5係所形成的所有加工痕之示意圖。 圖6係聚光器在第1高度時之加工痕之放大圖。 圖7係表示第1實施方式之判定方法之流程圖。
11:晶圓(被加工物)
11a:正面(一表面)
13:切割膠膜
15:框架
17:晶圓單元
21:加工痕
32:卡盤台
50:雷射光束照射單元
52:殼體
54:聚光器

Claims (2)

  1. 一種比較方法，其特徵在於，係將具有可由被加工物吸收之波長之脈衝狀的雷射光束照射於該被加工物，藉此於該被加工物的一表面形成多個加工痕，且定量比較該多個加工痕與預定形狀的偏差，該比較方法具備： 保持步驟，係以卡盤台之保持面保持該被加工物； 基準高度設定步驟，係根據包含使該雷射光束聚光於該被加工物之聚光透鏡的聚光器的該聚光透鏡之焦點距離、與該被加工物之厚度，將該雷射光束之聚光點位於該被加工物之該一表面時的該聚光器在與該保持面垂直之Z軸方向中之高度，設定為該聚光器之基準高度； 高度設定步驟，係設定從第1高度起到第2高度為止的沿著該Z軸方向相異之多個高度，所述第1高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的一側，所述第2高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的另一側； 加工痕形成步驟，係藉由使該聚光器沿該Z軸方向移動而將該聚光器定位於該基準高度及該多個高度，並因應各高度而於該一表面之相異位置照射該雷射光束，以在該被加工物之該一表面形成該多個加工痕； 圖像取得步驟，係拍攝該多個加工痕而獲得圖像； 計算步驟，係以圖像解析部解析該圖像取得步驟中取得的圖像，藉此計算該多個加工痕之各者中，於該一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及該多個加工痕之各者相對於該預定形狀之面積比的至少一者；以及 比較步驟，係根據該計算步驟中計算出的該平均及該面積比之至少一者，定量比較該多個加工痕與該預定形狀的偏差。
  2. 一種雷射加工裝置，其特徵在於，具備： 卡盤台，係具有保持被加工物之保持面； 雷射光束照射單元，係設置於該卡盤台上，並具備聚光器，該聚光器包含將具有可由該被加工物吸收之波長之脈衝狀的雷射光束加以聚光的聚光透鏡； 高度設定部，係根據該聚光透鏡之焦點距離與該被加工物之厚度，將該雷射光束之聚光點位於該被加工物的一表面時的該聚光器在與該保持面垂直之Z軸方向中之位置，設定為該聚光器之基準高度，並設定從第1高度起到第2高度為止的沿著該Z軸方向相異之多個高度，所述第1高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的一側，所述第2高度是位於比該基準高度更靠該Z軸方向的另一側； Z軸方向移動單元，係藉由使該聚光器沿該Z軸方向移動而將該聚光器定位於該基準高度及該多個高度； 攝像單元，係設置於該卡盤台上，並拍攝形成於該被加工物之該一表面的多個加工痕，該多個加工痕係藉由因應各高度而於該一表面之相異位置照射雷射光束而形成； 圖像解析部，係解析以該攝像單元取得的圖像，藉此計算該多個加工痕之各者中，於該一表面中的加工痕在預先決定的多個方向上寬度的平均，及該多個加工痕之各者相對於預定形狀之面積比的至少一者；以及 比較部，係根據由該圖像解析部計算出的該平均及該面積比之至少一者，定量比較該多個加工痕與該預定形狀的偏差。
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