CN112296526B - 比较方法和激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

提供比较方法和激光加工装置，缩短作业时间，排除每个作业者的测量方向的基准差异而对加工痕的形状相对于规定的形状的偏移进行定量地比较。比较方法具有：加工痕形成步骤，使聚光器沿着Z轴方向移动而将聚光器定位于基准高度和多个高度，根据各高度而对一个面的不同的位置照射激光束，在被加工物的一个面上形成多个加工痕；计算步骤，利用图像解析部对多个加工痕的图像进行解析而对多个加工痕分别计算一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及多个加工痕各自相对于规定的直径的圆的面积比中的至少任意一个；和比较步骤，根据计算步骤所计算的平均值和面积比中的至少任意一个对多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较。

Description

比较方法和激光加工装置
技术领域
本发明涉及比较方法和激光加工装置，该比较方法在被加工物的一个面上形成多个加工痕并对多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较，该激光加工装置具有对形成于被加工物的一个面的多个加工痕的图像进行解析的图像解析部。
背景技术
已知有如下的加工方法：沿着设定于晶片的正面侧的分割预定线照射对于由硅等半导体材料形成的晶片具有吸收的波长的脉冲状的激光束，从而在晶片上形成加工槽(例如参照专利文献1)。
在该加工方法中，使用激光加工装置。激光加工装置具有对晶片的背面侧进行吸引而保持的卡盘工作台。在卡盘工作台的上方设置有射出激光束的激光束照射单元。
激光束照射单元包含聚光器，该聚光器具有光轴方向设置成与Z轴方向平行的聚光透镜。激光束从激光振荡器射出之后，经由反射镜、透镜等光学部件而入射至聚光透镜，从聚光透镜向晶片射出。
从聚光透镜射出的激光束的聚光点例如定位于晶片的正面上。聚光点的位置根据聚光透镜的设计值等而确定，但在聚光透镜与卡盘工作台之间的间隔未高精度地确定的情况下，存在无法相对于卡盘工作台所保持的晶片将聚光点适当地定位的问题。
因此，已知有如下的方法：对聚光点位于最靠近晶片的正面的位置时的聚光器的高度进行确定(例如参照专利文献2)。在该方法中，在向晶片的正面侧照射激光束的状态下，一边将聚光器的高度定位于不同的多个高度一边使晶片和聚光器沿着与Z轴垂直的X轴方向相对地移动，从而在晶片上形成直线状的加工痕。
由此，在晶片上形成宽度根据聚光器的高度而不同的加工痕。在形成不同的宽度的加工痕中的最细的加工痕时，与形成相对较粗的宽度的加工痕时的聚光点的位置相比，聚光点位于晶片的正面的附近。实际上在利用激光束对晶片进行加工时，将聚光器固定于形成最细的加工痕时的高度。
但是，由于激光振荡器和光学部件的性能等，有时在聚光点的附近产生像散像差。当产生像散像差时，与没有像散像差的情况相比，形成于晶片的正面的加工痕的形状发生变化，因此对晶片的加工产生影响。因此，要确认像散像差的有无及像散像差的程度。
但是，在形成直线状的加工痕的上述方法中，无法确认像散像差的有无和程度。为了确认像散像差的有无等，例如将聚光器定位于不同的多个高度，根据各高度而对晶片的正面侧的不同位置照射激光束，形成点状的多个加工痕。
利用上述方法形成的加工痕有时具有正圆发生了变形的形状。通过对各加工痕的横方向(例如X轴方向)和纵方向(例如Y轴方向)的长度进行测量来判断像散像差的有无等。
例如制作将聚光器的高度作为横轴、将加工痕的横方向的长度作为纵轴的第1图表以及将聚光器的高度作为横轴、将加工痕的纵方向的长度作为纵轴的第2图表。接着，利用第1图表确定加工痕的横方向的长度最小的聚光器的高度(第1高度)，另外利用第2图表确定加工痕的纵方向的长度最小的聚光器的高度(第2高度)。
若横方向的长度最小时的聚光器的第1高度与纵方向的长度最小时的聚光器的第2高度存在差，则判定为存在像散像差。另外，若计算出此时的聚光器的第1高度与第2高度的差，则根据该差来判明像散像差的程度。例如该差越大，则判定为像散像差的程度越大。
专利文献1：日本特开2007-275912号公报
专利文献2：日本特开2013-78785号公报
但是，在作业者进行第1、第2图表的制作的情况下，加工痕的纵和横方向的长度的测量需要极多的时间。另外，在点状的加工痕为正圆发生了变形的形状的情况下，由于没有对加工痕的哪个方向的长度进行测量的基准，因此还存在对于每个作业者而言加工痕的纵和横方向的基准会不同的问题。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供如下的方法：与作业者制作图表的情况相比，能够缩短作业时间，另外在排除每个作业者的测量方向的基准的差异的基础上对加工痕的形状相对于规定的形状的偏移进行定量地判定。
根据本发明的一个方式，提供比较方法，将具有被加工物所吸收的波长的脉冲状的激光束照射至该被加工物，从而在该被加工物的一个面上形成多个加工痕，对该多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较，其中，该比较方法具有如下的步骤：保持步骤，利用卡盘工作台的保持面对该被加工物进行保持；基准高度设定步骤，根据包含使该激光束会聚至该被加工物的聚光透镜在内的聚光器的该聚光透镜的焦距以及该被加工物的厚度，将该激光束的聚光点位于该被加工物的该一个面时的与该保持面垂直的Z轴方向上的该聚光器的高度设定为该聚光器的基准高度；高度设定步骤，设定从位于比该基准高度靠该Z轴方向的一侧的位置的第1高度至位于比该基准高度靠该Z轴方向的另一侧的位置的第2高度为止的沿着该Z轴方向的不同的多个高度；加工痕形成步骤，使该聚光器沿着该Z轴方向移动而将该聚光器定位于该基准高度和该多个高度，根据各高度而对该一个面的不同的位置照射该激光束，在该被加工物的该一个面上形成该多个加工痕；图像获取步骤，对该多个加工痕进行拍摄而得到图像；计算步骤，利用图像解析部对通过该图像获取步骤而获取的图像进行解析，从而对该多个加工痕分别计算该一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及该多个加工痕各自相对于该规定的形状的面积比中的至少任意一个；以及比较步骤，根据通过该计算步骤而计算的该平均值以及该面积比中的至少任意一个，对该多个加工痕相对于该规定的形状的偏移进行定量地比较。
根据本发明的另一方式，提供激光加工装置，其中，该激光加工装置具有：卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；激光束照射单元，其设置于该卡盘工作台之上，该激光束照射单元具有聚光器，该聚光器包含使具有该被加工物所吸收的波长的脉冲状的激光束会聚的聚光透镜；高度设定部，其根据该聚光透镜的焦距以及该被加工物的厚度，将该激光束的聚光点位于该被加工物的一个面时的与该保持面垂直的Z轴方向上的该聚光器的位置设定为该聚光器的基准高度，并设定从位于比该基准高度靠该Z轴方向的一侧的位置的第1高度至位于比该基准高度靠该Z轴方向的另一侧的位置的第2高度为止的沿着该Z轴方向的不同的多个高度；Z轴方向移动单元，其使该聚光器沿着该Z轴方向移动而将该聚光器定位于该基准高度和该多个高度；拍摄单元，其设置于该卡盘工作台之上，对根据各高度而对该一个面的不同的位置照射该激光束从而形成于该被加工物的该一个面的多个加工痕进行拍摄；图像解析部，其对该拍摄单元所获取的图像进行解析，从而对该多个加工痕分别计算该一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及该多个加工痕各自相对于规定的形状的面积比中的至少任意一个；以及比较部，其根据该图像解析部所计算的该平均值以及该面积比中的至少任意一个，对该多个加工痕相对于该规定的形状的偏移进行定量地比较。
在本发明的一个方式的判定方法中，将聚光器定位于基准高度和多个高度，根据各高度而对被加工物的一个面的不同的位置照射脉冲激光束，形成多个加工痕(加工痕形成步骤)。接着，对多个加工痕进行拍摄而得到图像(图像获取步骤)。
另外，利用图像解析部对所得到的图像进行解析，从而在多个加工痕中分别计算出一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及加工痕相对于规定的直径的圆的面积比中的至少任意一个(计算步骤)。这样，通过图像解析部自动地计算宽度的平均值和面积比中的至少任意一个，因此与作业者测量长度而制作图表的情况相比，能够缩短作业时间。
另外，根据计算步骤所计算的宽度的平均值和面积比中的至少任意一个，对多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较(比较步骤)。因此，在比较步骤中，能够在排除每个作业者的差异之后对各加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较。
附图说明
图1是激光加工装置的立体图。
图2是对聚光透镜的高度进行说明的晶片等的局部剖视侧视图。
图3的(a)是使聚光器为第1高度时的加工痕的例子，图3的(b)是使聚光器为基准高度时的加工痕的例子，图3的(c)是使聚光器为第2高度时的加工痕的例子。
图4是对加工痕形成步骤进行说明的激光束照射单元等的立体图。
图5是所形成的所有加工痕的示意图。
图6是聚光器处于第1高度的情况下的加工痕的放大图。
图7是示出第1实施方式的判定方法的流程图。
标号说明
2：激光加工装置；4：基台；10：Y轴方向移动单元；11：晶片(被加工物)；11a：正面(一个面)；11b：背面(另一个面)；11c：厚度；12：Y轴导轨；13：划片带；14：Y轴移动工作台；15：框架；16：Y轴滚珠丝杠；17：晶片单元；18：Y轴脉冲电动机；20：X轴方向移动单元；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轴导轨；23：重心；24：X轴移动工作台；25：圆(规定的形状)；26：X轴滚珠丝杠；28：X轴脉冲电动机；30：θ台；32：卡盘工作台；32a：保持面；32b：夹具；40：支承部；42：Z轴方向移动单元；44：Z轴脉冲电动机；46：Z轴移动板；48：支托；50：激光束照射单元；52：壳体；54：聚光器；54a：聚光透镜；54b：焦距；56：拍摄单元；58：输入输出装置；60：控制单元；62：高度设定部；64：图像解析部；66：比较部；L：激光束；A0、A1、A2：加工痕；B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11、B12：点；C1、C2、C3、C4、C5、C6：宽度；P：聚光点；Z0：基准高度；Z1：第1高度；Z2：第2高度。
具体实施方式
参照附图，对本发明的一个方式的实施方式进行说明。首先，对作为被加工物的晶片11进行说明。晶片11例如由硅形成，具有分别平坦的正面(一个面)11a和背面(另一个面)11b。晶片11具有圆盘形状，从正面11a至背面11b的厚度约为100μm。
另外，晶片11的材料不仅限于硅。晶片11可以是将蓝宝石基板的一个面与硅基板的一个面贴合而形成的层叠基板。另外，晶片11不限于圆盘形状，也可以是矩形形状。
在晶片11的背面11b侧粘贴有具有比晶片11大的直径的树脂制的划片带13。划片带13例如具有基材层和粘接层的层叠构造，该粘接层侧粘贴于晶片11的背面11b上。
在划片带13的外周部粘贴有由金属形成的环状的框架15，该框架15具有直径比晶片11的外径大的开口。这样，形成晶片11借助划片带13而支承于框架15的晶片单元17。
接着，对用于加工晶片11的激光加工装置2进行说明。图1是激光加工装置2的立体图。激光加工装置2具有对各构造进行支承的长方体状的基台4。在基台4的上表面上设置有Y轴方向移动单元10。
Y轴方向移动单元10具有与Y轴方向(前后方向、分度进给方向)平行的一对Y轴导轨12。各Y轴导轨12固定于基台4的上表面上。Y轴移动工作台14以能够滑动的方式安装于各Y轴导轨12上。
在Y轴移动工作台14的背面侧(下表面侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部上以能够旋转的方式结合有与Y轴导轨12平行地配置的Y轴滚珠丝杠16。
在Y轴滚珠丝杠16的一端连结有Y轴脉冲电动机18。若利用Y轴脉冲电动机18使Y轴滚珠丝杠16旋转，则Y轴移动工作台14沿着Y轴导轨12在Y轴方向上移动。
在Y轴移动工作台14的上表面侧设置有X轴方向移动单元20。X轴方向移动单元20具有与X轴方向(左右方向、加工进给方向)平行的一对X轴导轨22。各X轴导轨22固定于Y轴移动工作台14的上表面上。
X轴移动工作台24以能够滑动的方式安装于各X轴导轨22上。在X轴移动工作台24的下表面侧设置有螺母部(未图示)，在该螺母部上以能够旋转的方式结合有与X轴导轨22平行地配置的X轴滚珠丝杠26。
在X轴滚珠丝杠26的一端连结有X轴脉冲电动机28。若利用X轴脉冲电动机28使X轴滚珠丝杠26旋转，则X轴移动工作台24沿着X轴导轨22在X轴方向上移动。在X轴移动工作台24的上表面侧固定有圆筒形状的θ台30。
在θ台30的上方连结有卡盘工作台32。卡盘工作台32具有金属制的框体。在该框体的上部侧形成由圆盘状的空间构成的凹部(未图示)。
在该凹部连结有用于吸引气体等的流路的一端。另外，在流路的另一端连结有喷射器等吸引源(未图示)。在框体的凹部固定有圆盘状的多孔质板(未图示)。当使吸引源进行动作时，在多孔质板的上表面上产生负压。该上表面作为对晶片单元17进行吸引而保持的保持面32a发挥功能。
在卡盘工作台32的框体的侧方设置有多个夹具32b。各夹具32b将载置于保持面32a的晶片单元17的框架15的外缘夹持而固定。
在基台4的Y轴方向的一(后方)侧的端部附近的基台4的上表面上固定有四棱柱状的支承部40。在支承部40的一个侧面上设置有Z轴方向移动单元42。
Z轴方向移动单元42具有与Z轴方向(与保持面32a垂直的方向、高度方向)平行的一对Z轴导轨。各Z轴导轨固定于支承部40的一个侧面上。Z轴移动板46以能够滑动的方式安装于各Z轴导轨上。
在Z轴移动板46的背面侧(即、支承部40侧)设置有螺母部(未图示)，在该螺母部中以能够旋转的方式结合有与Z轴导轨平行地配置的Z轴滚珠丝杠(未图示)。
在Z轴滚珠丝杠的一端连结有Z轴脉冲电动机44。若利用Z轴脉冲电动机44使Z轴滚珠丝杠旋转，则Z轴移动板46沿着Z轴导轨在Z轴方向上移动。
在Z轴移动板46的正面侧(即、与支承部40相反的一侧)固定有支托48。在支托48上形成有高度方向与Y轴方向平行地配置的圆柱形状的空洞部。在该空洞部固定有圆筒形状的壳体52。
在壳体52的Y轴方向的另一(前方)侧的端部设置有聚光器54。壳体52和聚光器54位于卡盘工作台32的上方，是激光束照射单元50的一部分。
这里，对激光束照射单元50的结构进行说明。激光束照射单元50具有通过激光振荡而产生激光束的激光振荡器(未图示)。
激光振荡器例如包含由Nd：YAG或Nd：YVO4形成的棒状的激光介质。激光振荡器例如向外部射出脉冲状的激光束。
在激光振荡器上连接有对激光束的脉冲的重复频率进行设定的频率设定单元(未图示)及对脉冲的宽度进行调整的脉冲宽度调整单元(未图示)。频率设定单元将脉冲的重复频率设定成例如20kHz至50kHz的规定值。
从激光振荡器射出的激光束入射至激光束调整单元(未图示)。激光束调整单元例如具有波长转换部，该波长转换部将激光束的波长转换成预先设定的长度的波长。
波长转换部将激光束转换成能被晶片11吸收的波长(例如为355nm)。另外，激光束调整单元(未图示)例如具有对激光束的输出进行调整的输出调整部。输出调整部将激光束的输出的平均值调整为例如3.0W至6.0W。
从激光束调整单元射出的激光束经由反射镜、透镜等光学部件而入射至聚光器54。在聚光器54内设置有用于使激光束会聚的聚光透镜54a(参照图2)。
聚光透镜54a按照聚光透镜54a的光轴与Z轴方向平行的方式固定于聚光器54内。从聚光透镜54a射出的激光束L朝向保持面32a大致垂直地照射(参照图2)。
在壳体52的X轴方向的一(右)侧设置有拍摄单元56。拍摄单元56位于卡盘工作台32的上方。拍摄单元56例如具有物镜(未图示)以及借助物镜而对晶片11等被摄体进行拍摄的拍摄元件(未图示)。
在基台4的上方设置有罩部(未图示)，在该罩部的Y轴方向的另一(前方)侧的侧面设置有输入输出装置58。输入输出装置58例如为触摸面板。
输入输出装置58兼作在向激光加工装置2输入加工条件等时供操作者使用的输入部以及显示出加工条件或上述拍摄单元56所拍摄的图像等的显示部。
另外，在激光加工装置2中设置有对Y轴方向移动单元10、X轴方向移动单元20、θ台30、卡盘工作台32、Z轴方向移动单元42以及激光束照射单元50等的动作进行控制的控制单元60。
控制单元60由包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理装置、闪存等存储装置的计算机构成。按照存储于存储装置的程序等软件而使处理装置进行动作，从而控制单元60作为软件和处理装置(硬件资源)协作的具体单元发挥功能。
控制单元60包含对聚光器54的高度(即、Z轴方向的位置)进行设定的高度设定部62。高度设定部62例如是被上述CPU等处理装置读入而执行的程序等软件。
高度设定部62根据晶片11的厚度11c、聚光透镜54a的焦距54b、Z轴方向的聚光器54的移动范围和移动宽度等信息而计算对聚光器54进行定位的多个高度。这些多个高度例如存储于上述存储装置。
另外，控制单元60包含对拍摄单元56所拍摄的图像进行解析的图像解析部64。图像解析部64例如是存储于存储装置且被上述CPU等处理装置读入而执行的程序等软件。另外，图像解析部64不限于软件，也可以是面向特定用途的集成电路(ASIC)等硬件。
控制单元60还包含比较部66，该比较部66根据图像解析部64所计算的结果而对形成于晶片11的正面11a的多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较。比较部66例如是被上述CPU等处理装置读入而执行的程序等软件。
接着，对使用激光加工装置2在晶片11的正面11a上形成加工痕A(参照图3)并对加工痕A相对于规定的形状的偏移进行定量地比较的第1实施方式的比较方法进行说明。
该比较方法例如在使用激光加工装置2对被加工物进行激光剥离(laser liftoff)加工前对晶片11进行试验上加工时使用。图7是示出第1实施方式的判定方法的流程图。
首先，在将晶片单元17载置于保持面32a之后，使吸引源进行动作而利用保持面32a对晶片11的背面11b侧进行保持(保持步骤(S10))。在保持步骤(S10)后，调整聚光器54的高度(即、聚光透镜54a的高度)。
另外，在本实施方式中，将聚光透镜54a的高度视为与聚光器54的高度相同。因此，也可以将聚光透镜54a的高度称作聚光器54的高度。图2是对聚光透镜54a的高度进行说明的晶片11等的局部剖视侧视图。
在本实施方式中，高度设定部62将激光束L的聚光点P位于晶片11的正面11a时的聚光透镜54a的高度设定为聚光器54的基准高度Z0(基准高度设定步骤(S20))。
例如作业者经由输入输出装置58而向高度设定部62输入聚光透镜54a的焦距54b、晶片11的厚度11c、划片带13的厚度等。另外，预先设定对于激光束L的焦距54b、厚度11c以及划片带13的厚度。
因此，在以保持面32a为基准的情况下，若将聚光透镜54a定位于将厚度11c、划片带13的厚度以及焦距54b相加而得的高度，则聚光点P与正面11a对齐。这样，在基准高度设定步骤(S20)中，根据焦距54b、厚度11c等，高度设定部62计算而设定聚光器54的基准高度Z0。
在基准高度设定步骤(S20)之后，对将聚光透镜54a分别定位的多个高度进行设定(高度设定步骤(S30))。例如作业者经由输入输出装置58而向高度设定部62输入位于比基准高度Z0(高度0mm)靠下方(Z轴方向的一方)侧2mm的位置的第1高度Z1(高度-2.0mm)的高度。
另外，作业者经由输入输出装置58而向高度设定部62输出位于比基准高度Z0靠上方(Z轴方向的另一方)侧2mm的位置的第2高度Z2(高度+2.0mm)的高度。另外，作业者经由输入输出装置58而向高度设定部62输入第1高度Z1至第2高度Z2的范围的划分宽度(0.2mm)。高度设定部62根据第1高度Z1、第2高度Z2、划分宽度，计算而设定多个高度。
例如在聚光透镜54a处于基准高度Z0时，激光束L的聚光点P处于晶片11的正面11a。即，是聚光点P聚焦于正面11a的状态。
与此相对，在聚光透镜54a处于第1高度Z1时，激光束L的聚光点P位于比晶片11的正面11a靠下方的位置(散焦)。另外，在聚光透镜54a处于第2高度Z2时，激光束L的聚光点P位于比晶片11的正面11a靠上方的位置(散焦)。
在高度设定步骤(S30)之后，控制单元60读出所存储的各高度，使用Z轴方向移动单元42，使激光束照射单元50沿着Z轴方向移动。由此，将聚光器54依次定位于第1高度Z1至第2高度Z2的各高度。
另外，Z轴方向移动单元42将聚光器54依次定位于各高度，并且Y轴方向移动单元10和X轴方向移动单元20改变晶片11的位置，从而根据各高度而对正面11a的不同的位置照射激光束L。由此，在正面11a上形成多个加工痕A(加工痕形成步骤(S40))。
例如当将聚光器54定位于第1高度Z1而对晶片11照射激光束L时，在晶片11的正面11a上形成加工痕A1。图3的(a)是使聚光器54为第1高度Z1时的加工痕A1的例子。
在形成了加工痕A1之后，使聚光器54向Z轴方向上升0.2mm。与此同时，使Y轴方向移动单元10和X轴方向移动单元20进行动作而按照对与形成了加工痕A1的区域不同的区域照射激光束L的方式使聚光器54和卡盘工作台32相对地移动。然后，对晶片11照射激光束L。
这样，在使聚光器54上升0.2mm并使聚光器54和卡盘工作台32相对地移动之后，依次重复进行对晶片11照射激光束L。由此，将聚光器54定位于从第1高度Z1至第2高度Z2的合计21(＝(2.0mm+2.0mm)/0.2mm+1)个部位的不同的高度而对晶片11照射激光束L。
当在将聚光器54定位于基准高度Z0的状态下对与形成了加工痕A1的区域不同的区域照射激光束L时，在晶片11的正面11a上形成加工痕A0。图3的(b)是使聚光器54为基准高度Z0时的加工痕A0的例子。
另外，当在将聚光器54定位于第2高度Z2的状态下对与形成了加工痕A0和A1的区域不同的区域照射激光束L时，在晶片11的正面11a上形成加工痕A2。图3的(c)是使聚光器54为第2高度Z2时的加工痕A2的例子。
图4是对加工痕形成步骤(S40)进行说明的激光束照射单元50等的立体图。在与所设定的各高度对应而在正面11a的不同的区域形成了加工痕21之后，利用拍摄单元56对包含所有的加工痕21的区域进行拍摄。由此，获取包含所有加工痕21在内的图像(图像获取步骤(S50))。
图5是所形成的所有加工痕21的示意图。在图5中，为了示出形成顺序，在各加工痕上标记加工痕21-1至21-21的标号。图6是聚光器54处于第1高度Z1的情况下的加工痕21-1的放大图。
在本实施方式中，首先形成加工痕21-1(与图3的(a)的加工痕A1对应)。然后，依次形成加工痕21-2至加工痕21-10。接着，形成加工痕21-11(与图3的(b)的加工痕A0对应)。然后，依次形成加工痕21-12至加工痕21-20。最后，形成加工痕21-21(与图3的(c)的加工痕A2对应)。
另外，在图5和图6中，在加工痕21的轮廓上标记实线。另外，在图5中，示出各加工痕21的轮廓的大概的概要，但在图6中，示出加工痕21-1的轮廓的详细情况。另外，在图6中，在各加工痕21的轮廓上标记多个点B。
多个点B相对于由加工痕21的轮廓限定的图形的重心23而标记在规定的角度位置。具体而言，使俯视晶片11的情况下的规定的位置(在图6中为0时的位置)为0度而按照每30度标记点B。
另外，在图5和图6中，将在与由加工痕21的轮廓限定的图形的重心23(参照图6)相同的位置具有中心的规定的直径的圆(规定的形状)25用虚线表示。圆25是形成于正面11a的理想的形状的加工痕，直径为50μm。另外，圆25描绘成位于加工痕21的下方。
在图像获取步骤(S50)之后，利用图像解析部64对所获取的图像进行解析，从而分别计算出表征加工痕21的长度和面积比中的至少任意一个(计算步骤(S60))。
使用图6对计算步骤(S60)的详细内容进行说明。在计算步骤(S60)中，例如计算出表征加工痕21-1的长度。该长度是通过重心23并横穿加工痕21-1的加工痕21-1的宽度(即、长度)。
为了计算出加工痕21的宽度，首先计算出由加工痕21-1的轮廓限定的图形的重心23。重心23的坐标由位于加工痕21-1的轮廓上的规定数量(在本实施方式中为12点)的坐标的值的算术平均值而计算。
在计算出重心23之后，计算出相对于重心23处于0度、30度、60度、…330度的位置的12个点B1至B12的各坐标。在图6中，示出相对于重心23分别位于0度的点B1、位于30度的点B2、位于60度的点B3、…位于330度的点B12。
点B1位于通过重心23的加工痕21-1的一端，点B7相对于点B1位于加工痕21-1的另一端。即，从点B1至点B7的长度是通过重心23并横穿加工痕21-1的加工痕21-1的宽度C1。
同样地，从点B2至点B8是宽度C2，从点B3至点B9是宽度C3，从点B4至点B10是宽度C4，从点B5至点B11是宽度C5，从点B6至点B12是宽度C6。
接着，计算出多个方向的多个宽度C1至C6的平均值D。在本实施方式中，多个方向预先设定，是俯视各加工痕21-1的情况下的通过点B1B7的方向、通过点B2B8的方向、通过点B3B9的方向、通过点B4B10的方向、通过点B5B11的方向以及通过点B6B12的方向。
在计算步骤(S60)中，对于所有的加工痕21，计算出加工痕21的宽度等。在本实施方式中，平均值D通过图像解析部64自动地计算，因此与作业者进行测量等的情况相比，可缩短作业时间。
在加工痕21-1的情况下，平均值D为56.514μm，在加工痕21-2的情况下，平均值D为54.502μm。另外，在加工痕21-3的情况下，平均值D为51.143μm，在加工痕21-4的情况下，平均值D为49.837μm。另外，在加工痕21-5的情况下，平均值D为47.348μm。各平均值D例如显示在输入输出装置58上。
接着，根据计算步骤(S60)所计算出的平均值D，比较部66对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较(比较步骤(S70))。圆25的直径为50μm，因此在平均值D接近50μm的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状相同的可能性较高。与此相对，在平均值D远离50μm的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状不同的可能性较高。
因此，比较部66例如在平均值D为(圆25的直径-5μm)以上且(圆25的直径+5μm)以下的情况下，判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小。另外，比较部66也可以在平均值D为(圆25的直径的-10％)以上且(圆25的直径+10％)以下的情况下，判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小。
在本例中，加工痕21-2、21-3、21-4、21-5的平均值D为45μm以上且55μm以下，因此比较部66判定为加工痕21-2、21-3、21-4、21-5相对于圆25的偏移较小。与此相对，加工痕21-1的平均值D超过55μm，因此比较部66判定为加工痕21-1相对于圆25的偏移较大。
基于比较部66的比较和判定的结果例如显示在输入输出装置58上。作业者例如在存在一个以上的被判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21的情况下，对激光束照射单元50进行检查而查明偏移变大的原因。
另外，作业者可以调整激光束照射单元50的光学轴等而再次对加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较。可以重复进行调整和比较直至不再存在比较部66判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21为止。
另外，激光束照射单元50的光学轴等的调整未必由作业者进行。例如在基于比较部66的比较和判定的结果是存在一个以上的被判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21的情况下，可以通过控制单元60使致动器进行动作而自动地调整反射镜、透镜等光学部件的位置。
在本实施方式的比较步骤(S70)中，使用平均值D而定量地评价加工痕21的大小，因此能够在排除每个作业者的差异之后对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较。由此，能够可靠地把握激光加工装置2的加工状态，能够检测到激光加工装置2的异常。
接着，对计算步骤(S60)和比较步骤(S70)的第2实施方式进行说明。在第2实施方式的计算步骤(S60)中，代替平均值D而计算加工痕21的面积相对于圆25的面积的比率(面积比E)。
加工痕21的面积通过对图像获取步骤(S50)所得到的图像实施规定的图像处理而计算得到。并且，通过用所计算的加工痕21的面积除以直径50μm的圆的面积而计算出面积比E。面积比E通过图像解析部64自动地计算，因此与作业者进行测量等的情况相比，可缩短作业时间。
在加工痕21-1的情况下，面积比E为1.19，在加工痕21-2的情况下，面积比E为1.11。另外，在加工痕21-3的情况下，面积比E为1.03，在加工痕21-4的情况下，面积比E为0.92。另外，在加工痕21-5的情况下，面积比E为0.87。
接着，根据计算步骤(S60)所计算的面积比E，对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较(比较步骤(S70))。在面积比E接近1的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状相同的可能性较高。与此相对，在面积比E远离1的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状不同的可能性较高。
因此，在面积比E例如为0.95以上且1.05以下的情况下，比较部66判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小。在本例中，加工痕21-3的面积比E为0.95以上且1.05以下，因此比较部66判定为加工痕21-3相对于圆25的偏移较小。
与此相对，加工痕21-1和21-2的面积比E超过1.05，加工痕21-4和21-5的面积比E小于0.95。因此，比较部66判定为加工痕21-1、21-2、21-4、21-5相对于圆25的偏移较大。
作业者例如在存在一个以上的被判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21的情况下，对激光束照射单元50进行检查而查明偏移变大的原因。另外，作业者可以调整激光束照射单元50的光学轴等而重复进行调整和比较直至不再存在比较部66判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21为止。另外，激光束照射单元50的光学轴等的调整可以通过控制单元60的指示而在激光加工装置2内自动地进行。
在本实施方式的比较步骤(S70)中，使用面积比E对加工痕21的大小进行定量地评价，因此能够在排除每个作业者的差异之后对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较。由此，能够可靠地把握激光加工装置2的加工状态，能够检测到激光加工装置2的异常。
接着，对计算步骤(S60)和比较步骤(S70)的第3实施方式进行说明。在第3实施方式的计算步骤(S60)中，代替平均值D和面积比E而计算圆25的面积与加工痕21的面积重叠的比率(面积比F)。面积比F通过图像解析部64自动地计算，因此与作业者进行测量等的情况相比，可缩短作业时间。
该面积比F也通过对图像获取步骤(S50)所得到的图像实施规定的图像处理而计算得到。在加工痕21-1的情况下，面积比F为1.00，在加工痕21-2的情况下，面积比F为0.98。另外，在加工痕21-3的情况下，面积比F为0.94，在加工痕21-4的情况下，面积比F为0.88。另外，在加工痕21-5的情况下，面积比F为0.83。
接着，根据计算步骤(S60)所计算的面积比F，对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较(比较步骤(S70))。在面积比F接近1的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状相同的可能性较高。与此相对，在面积比F远离1的情况下，加工痕21的轮廓与圆25的形状不同的可能性较高。
因此，在面积比F例如为0.95以上且1.05以下的情况下，比较部66判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小。在本例中，加工痕21-1和21-2的面积比F为0.95以上且1.05以下，因此比较部66判定为加工痕21-1、21-2相对于圆25的偏移较小。
与此相对，加工痕21-3、21-4、21-5的面积比F小于0.95。因此，比较部66判定为加工痕21-3、21-4、21-5相对于圆25的偏移较大。
作业者例如在存在一个以上的被判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21的情况下，对激光束照射单元50进行检查而查明偏移变大的原因。另外，作业者可以调整激光束照射单元50的光学轴等而重复进行调整和比较直至不再存在比较部66判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21为止。另外，激光束照射单元50的光学轴等的调整可以通过控制单元60的指示而在激光加工装置2内自动地进行。
在本实施方式的比较步骤(S70)中，使用面积比F对加工痕21的大小进行定量地评价，因此能够在排除每个作业者的差异之后对各加工痕21相对于圆25的偏移进行定量地比较。由此，能够可靠地把握激光加工装置2的加工状态，能够检测到激光加工装置2的异常。
除此以外，上述实施方式的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当变更并实施。在加工痕形成步骤(S40)中，可以代替将聚光器54依次定位于第1高度Z1至第2高度Z2的各高度，而将聚光器54依次定位于第2高度Z2至第1高度Z1的各高度。
另外，在上述第1、第2和第3实施方式中，使用平均值D、面积比E以及面积比F中的任意一个来判定激光束照射单元50的好坏。但是，也可以组合平均值D、面积比E以及面积比F中的两个以上。
例如在平均值D为(圆25的直径-5μm)以上且(圆25的直径+5μm)以下、并且面积比E为0.95以上且1.05以下的情况下，比较部66判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小。同样地，也可以组合平均值D和面积比F，也可以组合平均值D、面积比E以及面积比F这三个。
另外，对激光束照射单元50进行检查而查明偏移变大的原因也可以在存在规定数量(例如两个)以上的被判定为相对于圆25的偏移较大的加工痕21的情况下进行。
另外，与加工痕21比较的规定的形状(在上述实施方式中为圆25)未必为全部相同的形状。例如在仅聚焦的情况下，加工痕21的面积比较小，在散焦的情况下，加工痕21的面积比较大。因此，可以根据聚光器54的高度而改变圆25的直径。
例如可以使仅聚焦的情况的圆25的直径比散焦的情况的圆25的直径小。这样，若计算出平均值D、面积比E以及面积比F，则能够更适当地评价加工痕21相对于圆25的偏移。
另外，也可以代替根据聚光器54的高度改变圆25的直径，而根据聚光器54的高度改变面积比E和面积比F的阈值。例如在仅聚焦的情况下，可以使比较部66判定为加工痕21相对于圆25的偏移较小的面积比E(或面积比F)的阈值为0.90以上且1.00以下。

Claims (2)

1.一种比较方法，将具有被加工物所吸收的波长的脉冲状的激光束照射至该被加工物，从而在该被加工物的一个面上形成多个加工痕，对该多个加工痕相对于规定的形状的偏移进行定量地比较，其特征在于，
该比较方法具有如下的步骤：
保持步骤，利用卡盘工作台的保持面对该被加工物进行保持；
基准高度设定步骤，根据包含使该激光束会聚至该被加工物的聚光透镜在内的聚光器的该聚光透镜的焦距以及该被加工物的厚度，将该激光束的聚光点位于该被加工物的该一个面时的与该保持面垂直的Z轴方向上的该聚光器的高度设定为该聚光器的基准高度；
高度设定步骤，设定从位于比该基准高度靠该Z轴方向的一侧的位置的第1高度至位于比该基准高度靠该Z轴方向的另一侧的位置的第2高度为止的沿着该Z轴方向的不同的多个高度；
加工痕形成步骤，使该聚光器沿着该Z轴方向移动而将该聚光器定位于该基准高度和该多个高度，根据各高度而对该一个面的不同的位置照射该激光束，在该被加工物的该一个面上形成该多个加工痕；
图像获取步骤，对该多个加工痕进行拍摄而得到图像；
计算步骤，利用图像解析部对通过该图像获取步骤而获取的图像进行解析，从而对该多个加工痕分别计算该一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及该多个加工痕各自相对于该规定的形状的面积比中的至少任意一个；以及
比较步骤，根据通过该计算步骤而计算的该平均值以及该面积比中的至少任意一个，对该多个加工痕相对于该规定的形状的偏移进行定量地比较。
2.一种激光加工装置，其特征在于，
该激光加工装置具有：
卡盘工作台，其具有对被加工物进行保持的保持面；
激光束照射单元，其设置于该卡盘工作台之上，该激光束照射单元具有聚光器，该聚光器包含使具有该被加工物所吸收的波长的脉冲状的激光束会聚的聚光透镜；
高度设定部，其根据该聚光透镜的焦距以及该被加工物的厚度，将该激光束的聚光点位于该被加工物的一个面时的与该保持面垂直的Z轴方向上的该聚光器的位置设定为该聚光器的基准高度，并设定从位于比该基准高度靠该Z轴方向的一侧的位置的第1高度至位于比该基准高度靠该Z轴方向的另一侧的位置的第2高度为止的沿着该Z轴方向的不同的多个高度；
Z轴方向移动单元，其使该聚光器沿着该Z轴方向移动而将该聚光器定位于该基准高度和该多个高度；
拍摄单元，其设置于该卡盘工作台之上，对根据各高度而对该一个面的不同的位置照射该激光束从而形成于该被加工物的该一个面的多个加工痕进行拍摄；
图像解析部，其对该拍摄单元所获取的图像进行解析，从而对该多个加工痕分别计算该一个面上的加工痕的预先设定的多个方向的宽度的平均值以及该多个加工痕各自相对于规定的形状的面积比中的至少任意一个；以及
比较部，其根据该图像解析部所计算的该平均值以及该面积比中的至少任意一个，对该多个加工痕相对于该规定的形状的偏移进行定量地比较。
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