TW202319163A - 溝槽形成裝置 - Google Patents

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laser
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groove forming
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鄭雄熙
朴鼎來
金炳吾
李東准
李僔泳
李根行
姜贊熙
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南韓商Ｅｏ科技股份有限公司
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Abstract

溝槽形成裝置包括：雷射光源，發射雷射束；多束生成器，將雷射束分割成多個子雷射束；聚焦透鏡單元，將多個子雷射束聚光；第一遠心透鏡，在多束生成器與之間聚焦透鏡單元之間提供；以及第二遠心透鏡，在第一遠心透鏡與所述聚焦透鏡單元之間提供。

Description

溝槽形成裝置
本揭露是有關於一種溝槽形成裝置。
一般而言，雷射加工是指利用聚光透鏡將雷射束聚光成一個焦點的形態並將該焦點照射至加工對象的表面或內部來進行加工的方式。
為了形成溝槽，可使用多個束沿一個加工路徑連續移動且對加工對象進行加工的方法。若多個束之間的間隔窄，則在溝槽周圍的加工對象處可能產生熱影響區（Heat Affected Zone，HAZ），溝槽底面可能被不均勻或過度地加工（底部過度（Bottom Over）加工），且溝槽的側壁可能過度地傾斜。
[發明所欲解決之課題]
本發明欲解決的課題是可提供一種可將自多束生成器以最大角度分割成的子雷射束用於溝槽形成製程的溝槽形成裝置。因此，提供一種可執行具有高效率及高速度的溝槽形成製程的溝槽形成裝置。
本發明欲解決的課題是提供一種形成具有要求的形狀（例如，不產生HAZ，底面均勻且溝槽的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽的溝槽形成裝置。
但，本發明欲解決的課題不限於所述揭露。
[解決課題之手段]
在一方面，可提供一種溝槽形成裝置，所述溝槽形成裝置包括：雷射光源，發射雷射束；多束生成器，將所述雷射束分割成多個子雷射束；聚焦透鏡單元，將所述多個子雷射束聚光至加工對象；第一遠心透鏡，在所述多束生成器與聚焦透鏡單元之間提供；以及第二遠心透鏡，在所述第一遠心透鏡與所述聚焦透鏡單元之間提供。
所述第一遠心透鏡的後方焦點面與所述第二遠心透鏡的前方焦點面可彼此重疊。
所述第一遠心透鏡可具有收容自所述多束生成器以最大角度分割成的所述多個子雷射束的大小。
所述最大角度可為±3度（°）。
所述多束生成器可以使在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔為50微米（μm）以上的方式對所述多個子雷射束進行分割。
在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔可彼此相同。
所述加工對象上的所述多個子雷射束之間的間隔中至少兩者可彼此不同。
所述多個子雷射束在所述加工對象上可對稱排列。
所述多個子雷射束可具有彼此相同的強度。
所述多個子雷射束中的至少兩者可具有彼此不同的強度。
所述溝槽形成裝置更包括掃描頭（scan head），且所述聚焦透鏡單元可佈置在所述掃描頭內，所述多束生成器、所述第一遠心透鏡及所述第二遠心透鏡佈置在所述掃描頭外部。
所述溝槽形成裝置更包括支撐所述加工對象的平台，且所述平台可對所述多個子雷射束聚光至所述加工對象上的位置進行調節。
在一方面，可提供一種溝槽形成裝置，所述溝槽形成裝置包括：雷射光源，發射雷射束；多束生成器，將所述雷射束分割成多個子雷射束；以及聚焦透鏡單元，將所述多個子雷射束聚光至加工對象，且所述聚焦透鏡單元與所述多束生成器隔開，以收容自所述多束生成器以最大角度分割成的所述多個子雷射束。
所述最大角度可為±3度（°）。
所述多束生成器可以使在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔為50微米（μm）以上的方式對所述多個子雷射束進行分割。
[發明的效果]
本揭露可提供一種可將自多束生成器以最大角度分割成的子雷射束用於溝槽形成製程的溝槽形成裝置。因此，可執行具有高效率及高速度的溝槽形成製程。
本揭露可提供一種形成具有要求的形狀（例如，將HAZ的產生最小化，底面不被過度地且均勻地加工，且溝槽的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽的溝槽形成裝置。
但，發明的效果不限於所述揭露。
以下，參照附圖對本發明的實施例進行詳細說明。在圖中，相同的參考符號指代相同的構成要素，且為了說明的明瞭性，各構成要素的大小或厚度可進行誇張表現。
包括如「第一」、「第二」等序數的用語可用於對各種構成要素進行說明，但構成要素不被用語限定。用語僅出於將一個構成要素與其他構成要素區分開的目的而使用。例如，在不脫離本發明的權利範圍的同時，第一構成要素可命名為第二構成要素，相似地第二構成要素亦可命名為第一構成要素。用語「及/或」包括多個相關項目的組合或多個相關項目中的任一項目。
圖1是根據例示性實施例的溝槽形成裝置的概念圖。圖2是圖1的聚焦透鏡（focusing lens）單元的概念圖。
參照圖1，可提供一種溝槽形成裝置（10），所述溝槽形成裝置（10）包括雷射光源（110）、準直器（collimator）（120）、束擴展器（130）、多束生成器（140）、遠心（telecentric）透鏡單元（200）、聚焦透鏡單元（150）以及平台（400）。雷射光源（110）可發射雷射束（LB）。例如，雷射束（LB）可為脈衝（pulse）雷射。雷射光源（110）可將雷射束（LB）提供至準直器（120）。自雷射光源（110）發射的雷射束（LB）可為發散光。例如，雷射束（LB）在到達準直器（120）前為止可具有沿行進方向變寬的寬度。
準直器（120）可將雷射束（LB）轉換成平行光。雷射束（LB）在通過準直器（120）後可具有實質上固定的寬度。雷射束（LB）的寬度可為沿實質上垂直於雷射束（LB）的行進方向的方向的雷射束（LB）的大小。準直器（120）可包括單個透鏡或多個透鏡的組合。準直器（120）可將為平行光的雷射束（LB）提供至束擴展器（130）。
束擴展器（130）可擴大雷射束（LB）的寬度。束擴展器（130）可為包括多個透鏡的光學系統。束擴展器（130）可將具有經擴大的寬度的雷射束（LB）提供至多束生成器（140）。
多束生成器（140）可將雷射束（LB）分割成子雷射束（SLB）。雖然示出三個子雷射束（SLB），但該情形是例示性的。在其他例子中，可提供三個以上的子雷射束（SLB）。例如，多束生成器（140）可包括繞射光學元件（diffractive optical element，DOE）、立方型分束器（beam splitter）以及稜鏡型分束器中的至少一者。為了說明的簡潔性，以下對多束生成器（140）包括繞射光學元件的情形進行說明。子雷射束（SLB）可為雷射束（LB）藉由多束生成器（140）繞射而成。在一例中，子雷射束（SLB）可具有對稱性。例如，位於中央的子雷射束（SLB）可為0級繞射束。沿遠離位於中央的子雷射束（SLB）的方向排列的子雷射束（SLB）可為±1級繞射束、±2級繞射束、…、±n級繞射束。+與-可表示遠離中央的子雷射束（SLB）的方向。例如，在中央的子雷射束（SLB）的一側可按次序排列+1級、+2級、…、+n級繞射束，且在另一側可按次序排列-1級繞射束、-2級繞射束、…、-n級繞射束。在一例中，自多束生成器（140）發射的子雷射束（SLB）可全部用於溝槽形成製程。在另一例中，自多束生成器（140）發射的子雷射束（SLB）中的低級繞射束可用於溝槽形成製程。以下對將低級繞射束用於溝槽形成製程的情形進行敘述。
用於溝槽形成製程的子雷射束（SLB）被多束生成器（140）分割的分割角度（142）的最大值（以下稱為最大角度）可為約±3度（°）。最大角度可為0級繞射束的主光線與具有最高級數的束的主光線之間的角度。例如，於最高級數為±3的情況，±3級繞射束的主光線與0級繞射束的主光線之間的角度可分別為±3度（°）。可視需要確定彼此相鄰的子雷射束（SLB）之間的角度。可確定關於形成於繞射光學元件的圖案的條件（例如圖案之間的距離、圖案的佈置形態、圖案的大小等）以按照要求的角度分割子雷射束（SLB）。各子雷射束（SLB）可為具有固定寬度的平行光。多束生成器（140）可將子雷射束（SLB）提供至遠心透鏡單元（200）。
遠心透鏡單元（200）可將子雷射束（SLB）傳遞至聚焦透鏡單元（150）。遠心透鏡單元（200）可起到增加光學系統的長度的中繼透鏡（Relay Lens）的作用。遠心透鏡單元（200）可包括沿子雷射束（SLB）的光路徑在遠離多束生成器（140）的方向上排列的第一遠心透鏡（210）及第二遠心透鏡（220）。
第一遠心透鏡（210）在多束生成器（140）側可具有無限大的焦點距離，且在第二遠心透鏡（220）側可具有第一焦點距離（214）。換言之，第一遠心透鏡（210）的前方焦點距離為無限大，且後方焦點距離可為第一焦點距離（214）。在自第一遠心透鏡（210）的中心向第二遠心透鏡（220）側隔開第一焦點距離（214）的位置處可定位第一焦點面（212）。第一遠心透鏡（210）可將子雷射束（SLB）集束至第一焦點面（212）。在一例中，經過第一遠心透鏡（210）的子雷射束（SLB）的主光線（chief ray）可實質上彼此平行。
第二遠心透鏡（220）在第一遠心透鏡（210）側可具有第二焦點距離（224），且在下文將述的聚焦透鏡單元（150）側可具有無限大的焦點距離。換言之，第二遠心透鏡（220）的前方焦點距離可為第二焦點距離（224），且後方焦點距離可為無限大。在自第二遠心透鏡（220）的中心向第一遠心透鏡（210）側隔開第二焦點距離（224）的位置處可定位第二焦點面（222）。第二焦點面（222）可與第一焦點面（212）實質上重疊。藉由第一遠心透鏡（210）集束至第一焦點面（212）（即第二焦點面（222））的子雷射束（SLB）可在經過第一焦點面（212）後發散。換言之，子雷射束（SLB）的寬度經過第一遠心透鏡（210）而越靠近第一焦點面（212）越變小，且經過第一焦點面（212）而越靠近第二遠心透鏡（220）可越變大。子雷射束（SLB）藉由第二遠心透鏡（220）可轉換成具有固定寬度的平行光。第二遠心透鏡（220）可將子雷射束（SLB）提供至聚焦透鏡單元（150）。
在一例中，第一遠心透鏡（210）與第二遠心透鏡（220）可實質上彼此相同。例如，第一焦點距離（214）與第二焦點距離（224）可實質上相同。在一例中，第一遠心透鏡（210）與第二遠心透鏡（220）可彼此不同。例如，第一焦點距離（214）與第二焦點距離（224）可不同。第一遠心透鏡（210）與第二遠心透鏡（220）可包括單個透鏡或複合透鏡。
在一例中，可將低級繞射束（例如，0級繞射束、±1級繞射束、±2級繞射束、±3級繞射束）選擇性地用於溝槽形成製程。換言之，高級繞射束（例如，4級以上的繞射束）可不用於溝槽形成製程。在一例中，為了防止將與並未要求的高級繞射束對應的子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程，溝槽形成裝置（10）可更包括阻擋高級繞射束的第一遮罩（未圖示）及第二遮罩（未圖示）中的至少一者。
第一遮罩可在多束生成器（140）與第一遠心透鏡（210）之間的光路徑上提供。第一遮罩可阻擋在多束生成器（140）中形成的子雷射束（SLB）中不用於溝槽形成製程的高級繞射束被提供至第一遠心透鏡（210）。例如，第一遮罩可為光圈。
第二遮罩可在第一遠心透鏡（210）與第二遠心透鏡（220）之間的光路徑上提供。例如，第二遮罩可位於第一後方焦點面（或第二前方焦點面）。第二遮罩可阻擋通過第一遠心透鏡（210）的子雷射束（SLB）中不用於溝槽形成製程的高級繞射束被提供至第二遠心透鏡（220）。例如，第二遮罩可為空間濾波器（spatial filter）。
於同時提供第一遮罩與第二遮罩的情況，可阻擋99%以上的不用於溝槽形成製程的高級繞射束。
聚焦透鏡單元（150）可將子雷射束（SLB）集束至加工對象（300）。聚焦透鏡單元（150）可包括單個透鏡或複合透鏡。例如，聚焦透鏡單元（150）可包括焦點距離為50 mm的f50遠心透鏡。如圖2所示，聚焦透鏡單元（150）可佈置在掃描頭（152）內。掃描頭（152）可包括除聚焦透鏡單元（150）之外的其他構成。例如，掃描頭（152）可更包括鏡子及/或電流（galvanic）掃描儀，所述鏡子用於將自遠心透鏡單元（200）提供的子雷射束（SLB）傳遞至聚焦透鏡單元（150），所述電流掃描儀對子雷射束（SLB）照射的加工對象（300）上的位置進行調整。在加工對象（300）上子雷射束（SLB）之間的間隔可指代束間隔。束間隔可為50微米（μm）以上。例如，束間隔可為50微米（μm）至1000微米（μm）。
平台（400）可面對聚焦透鏡單元（150）。平台（400）可支撐加工對象（300），並調節加工對象（300）的位置。平台（400）可使加工對象（300）沿水平方向及垂直方向移動。例如，水平方向為平行於平台（400）的上表面的方向，垂直方向可為垂直於平台（400）的上表面的方向。在平台（400）移動加工對象（300）期間，子雷射束（SLB）照射至加工對象（300），從而可執行溝槽形成製程。
視需要可在以上說明的光學要素之間佈置改變光路徑的光學要素（例如鏡子）。
於藉由多束生成器（140）以最大角度分割的子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程的情況，溝槽形成製程的效率及速度會很高。例如，於要求以最大角度（例如±3度（°））分割子雷射束（SLB），在加工對象（300）上位於最外側的一對子雷射束（SLB）之間的間隔最大可為4000微米（μm），且束間隔為500微米（μm）以上的情況，最多可將9個子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程。此時，若收容自多束生成器（140）發射的子雷射束（SLB）的光學要素無法收容自多束生成器（140）發射的全部子雷射束（SLB），則可將小於9個數目的子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程。於此情況，溝槽形成製程的效率及速度可能低。
本揭露的溝槽形成裝置（10）由於將藉由多束生成器（140）以最大角度分割成的子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程，因此可提高溝槽形成製程的效率及速度。另外，本揭露利用第一遠心透鏡（210）與第二遠心透鏡（220）可提高光學系統構成的自由度。
圖3是根據例示性實施例的溝槽形成裝置的概念圖。為了說明的簡潔性，對與參照圖1及圖2說明的情形的差異點進行說明。
參照圖3，可提供溝槽形成裝置（11）。溝槽形成裝置（11）的聚焦透鏡單元（150）與參照圖1及圖2說明的溝槽形成裝置（10）的聚焦透鏡單元（150）不同，溝槽形成裝置（11）的聚焦透鏡單元（150）可以與多束生成器（140）緊鄰的方式佈置。子雷射束（SLB）可自多束生成器（140）發射並被直接提供至聚焦透鏡單元（150）。未提供遠心透鏡單元（200）。聚焦透鏡單元（150）可收容的子雷射束（SLB）的最大分割角度可根據聚焦透鏡單元（150）與多束生成器（140）之間的隔開距離變不同。聚焦透鏡單元（150）距多束生成器（140）越遠，聚焦透鏡單元（150）可收容的子雷射束（SLB）的最大分割角度可越小。聚焦透鏡單元（150）可以使可收容在多束生成器（140）中以最大角度（例如±3度（°））分割的子雷射束（SLB）全部的方式與多束生成器（140）相鄰地佈置。例如，於聚焦透鏡單元（150）包括焦點距離為50 mm且入射光瞳直徑（Entrance Pupil Diameter，EPD）為24 mm的f50遠心透鏡的情況，聚焦透鏡單元（150）與多束生成器（140）之間的隔開距離可為10毫米（mm）以下。
本揭露的溝槽形成裝置（11）由於將藉由多束生成器（140）以最大角度分割成的子雷射束（SLB）用於溝槽形成製程，因此可提高溝槽形成製程的效率及速度。
以下，對利用子雷射束（SLB）的溝槽形成方法進行說明。
圖4是用於說明根據例示性實施例的照射至加工對象的子雷射束的加工對象的平面圖。
參照圖4，可對加工對象（300）照射7個子雷射束（SLB）。在一例中，在照射子雷射束（SLB）期間，平台（400）可使加工對象（300）移動。例如，平台（400）可使加工對象（300）在第一方向（DR1）上移動。因此，在加工對象（300）處可形成溝槽（GR）。如前文所述，可視需要確定子雷射束（SLB）的個數。7個子雷射束（SLB）可為0級、±1級、±2級、±3級繞射束。例如，中央的子雷射束（SLB）為0級繞射束，且可自中央的子雷射束（SLB）沿第一方向（DR1）按次序排列與+1級繞射束、+2級繞射束及+3級繞射束對應的子雷射束（SLB），且可自中央的子雷射束（SLB）沿與第一方向（DR1）相反的第二方向（DR2）按次序排列與-1級繞射束、-2級繞射束及-3級繞射束對應的子雷射束（SLB）。在一例中，子雷射束（SLB）中位於最外側的一對子雷射束（SLB）（即±3級繞射束）之間的距離（DT）可為100微米（μm）至4000微米（μm）。各子雷射束（SLB）可沿與第一方向（DR1）及第二方向（DR2）交叉的第三方向（DR3）延伸。例如，子雷射束（SLB）的沿第三方向（DR3）的長度（DL）可為30微米（μm）至200微米（μm）。子雷射束（SLB）的寬度（DW）可為5微米（μm）至20微米（μm）。子雷射束（SLB）的寬度（DW）可為沿第一方向（DR1）或第二方向（DR2）的子雷射束（SLB）的大小。
子雷射束（SLB）可以實質上相同的間隔（Db）排列。以下，子雷射束（SLB）之間的間隔可指代束間隔（Db）。於束間隔（Db）小於50微米（μm）的情況，溝槽（GR）可能無法具有要求的形狀。例如，由子雷射束（SLB）帶來的殘熱累積而可能過多地產生使溝槽（GR）周圍的加工對象（300）變形的熱影響區（Heat Affected Zone，HAZ），因此溝槽（GR）的底面被不均勻或過度地加工，或者溝槽（GR）的最下部寬度達最上部寬度的75%以下，從而漸縮比（taper ratio，斜度（steepness））可能低。另外，由於子雷射束（SLB）以過短的間隔對加工對象（300）進行加工，因此產生的粉塵可能堆在溝槽（GR）的上部周圍。即，可能降低溝槽（GR）加工的加工性。
本揭露的溝槽形成裝置（10、11）可利用具有50微米（μm）以上的束間隔（Db）的子雷射束（SLB）形成溝槽（GR）。例如，束間隔（Db）可為50微米（μm）至1000微米（μm）。由於子雷射束（SLB）之間的束間隔（Db）寬，因此與束間隔（Db）小於50微米（μm）的情況不同，由子雷射束（SLB）帶來的殘熱的累積減少，從而可達成HAZ的產生最小化。因此，溝槽（GR）的底面可不被過度地且均勻地加工，且溝槽（GR）的最下部寬度達最上部寬度的75%以上，從而可增加漸縮比。即，本揭露的溝槽形成裝置（10、11）可形成具有要求的形狀的溝槽（GR）。
於加工對象包含對熱的反應性彼此不同的多種材質的情況，利用具有可對一種材質執行所要求品質的加工的束間隔的子雷射束（SLB）可能無法對其他材質執行所要求品質的加工。即，由於對所述其他材質進行加工而產生過多的HAZ，溝槽（GR）的側壁具有低的漸縮比，且底部可能被不均勻且過度地加工。由於本揭露的溝槽形成裝置（10）利用具有50微米（μm）以上的束間隔（Db）的子雷射束（SLB）執行加工，因此可對對熱的反應性彼此不同的多種材質執行所要求品質的加工。換言之，本揭露的溝槽形成裝置（10）可對彼此不同的多種材質具有均勻的加工性。
圖5是用於說明根據例示性實施例的照射至加工對象的子雷射束的加工對象的平面圖。為了說明的簡潔性，可不再說明與參照圖4說明的內容實質上相同的內容。
參照圖5，可提供7個子雷射束（SLB）。除了與束間隔相關的內容，子雷射束（SLB）可與參照圖4說明的子雷射束（SLB）實質上相同。
與參照圖4說明的內容不同，子雷射束（SLB）可以不同的間隔排列。將子雷射束（SLB）之間的束間隔分別指代為+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）、+3束間隔（+Db3）、-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3）。與±1級、±2級、±3級繞射束對應的子雷射束（SLB）可以與0級繞射束對應的中央的子雷射束（SLB）為中心對稱地佈置。+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）及+3束間隔（+Db3）可分別與-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3）實質上相同。+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）及+3束間隔（+Db3）（或-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3））中的至少兩者可不同。+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）、+3束間隔（+Db3）、-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3）可分別為50微米（μm）以上。例如，+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）、+3束間隔（+Db3）、-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3）分別可為50微米（μm）至1000微米（μm）。+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）及+3束間隔（+Db3）（或-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3））可視需要確定。
由於本揭露的溝槽形成裝置（10、11）由擁有具有50微米（μm）以上的值的+1束間隔（+Db1）、+2束間隔（+Db2）、+3束間隔（+Db3）、-1束間隔（-Db1）、-2束間隔（-Db2）及-3束間隔（-Db3）的子雷射束（SLB）形成溝槽（GR），因此由首先執行加工的子雷射束（SLB）帶來的殘熱在接下來的子雷射束（SLB）執行加工時可變得足夠小。因此，本揭露的溝槽形成裝置（10、11）可形成具有要求的形狀（例如，將HAZ的產生最小化，底面不被過度且均勻地加工，且溝槽（GR）的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽（GR）。
在一例中，為了對加工對象進行鋸切可形成溝槽（GR）。溝槽（GR）的側面越接近垂直越理想，且溝槽（GR）的上部寬度與下部寬度的差越大溝槽（GR）的側面越具有平緩的傾斜。在使用雷射形成溝槽（開槽（Grooving）加工）後，利用刀片沿著溝槽（GR）對加工對象進行鋸切，溝槽（GR）的側面斜度越平緩，旋轉的刀片在插入至溝槽的下部的途中接觸溝槽的側壁而產生龜裂的可能性越高。因此，可以使溝槽（GR）的下部寬度比上部寬度達75%以上的方式對溝槽（GR）進行加工。或者，考慮到溝槽（GR）的深度，可以使溝槽（GR）的兩側壁的斜度的平均值達2以上的方式進行加工。兩側壁的斜度的平均值可為「溝槽的深度/（溝槽的上部寬度-溝槽的下部寬度）/2」。
執行利用由本揭露的溝槽形成裝置（10、11）形成的溝槽（GR）的加工對象的鋸切製程。用於本實驗的刀片的規格如下：寬度為30 μm，考慮刀片的加工公差為±5 μm，溝槽（GR）的下部寬度為40 μm、上部寬度為52 μm以下。而且，用於實驗的各束的能量為5W。
在非金屬圖案晶圓的加工中，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為50 μm以上的情況，溝槽（GR）的上部寬度與下部寬度的差為12 μm以下，且於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為40 μm以上的情況，兩側壁的斜度平均值為2以上。
另外，在金屬圖案晶圓的加工中，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為40 μm以上的情況，溝槽（GR）的上部寬度與下部寬度的差為12 μm以下，且於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為20 μm以上的情況，兩側壁的斜度平均值為2以上。
即，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為50 μm以上的情況，在非金屬圖案晶圓與金屬圖案晶圓的加工中可滿足溝槽（GR）的下部寬度比上部寬度的比率與兩側壁的斜度平均值兩者。
另一方面，若在HAZ使加工對象的強度下降的同時，HAZ的量變多且HAZ的高度變高，則溝槽（GR）的上部寬度與下部寬度的差變大。因此，HAZ的高度越低越好。實驗結果確認，束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）變得越寬則HAZ的高度變得越低。即，束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）越寬則在防止產生HAZ方面可越有利。但，若束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）窄於40 μm，則HAZ的寬度急劇增加。另外，在金屬圖案晶圓中，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）大於40 μm的情況，HAZ的高度亦減小，但在非金屬圖案晶圓中，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）大於40 μm的情況，HAZ的高度急劇減小。因此，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為40 μm以上的情況，在非金屬圖案晶圓與金屬圖案晶圓中均可獲得對於HAZ的高度與寬度而言有利的加工結果。
綜合上述實驗結果，總而言之，於束間隔（Db、+Db1、+Db2、+Db3、-Db1、-Db2、-Db3）為50 μm以上的情況下，在漸縮比（Taper Ratio）、斜度、HAZ的高度與寬度方面均可獲得令人滿意的加工結果而與加工對象（300）的材料無關。
圖6是示出利用具有45微米（μm）的束間隔的5個子雷射束加工而成的溝槽的圖。圖7是示出利用具有25微米（μm）的束間隔的8個子雷射束加工而成的溝槽的圖。
參照圖6及圖7，重疊示出溝槽（GR）的平面照片與溝槽（GR）的剖面形狀曲線圖。溝槽（GR）具有大的HAZ（①）及被過度加工的下部區域（②）。溝槽（GR）的底面具有低的均勻性。
圖8是示出利用具有150微米（μm）的束間隔的5個子雷射束加工而成的溝槽的圖。圖9是示出利用具有200微米（μm）的束間隔的8個子雷射束加工而成的溝槽的圖。
參照圖8及圖9，重疊示出溝槽（GR）的平面照片與溝槽（GR）的剖面形狀曲線圖。溝槽（GR）與圖6及圖7所示的溝槽（GR）不同，其具有小的HAZ（①），且不具有被過度加工的下部區域。溝槽（GR）具有被均勻加工的底面。
圖10是示出根據例示性實施例的子雷射束的相對強度的曲線圖。
參照圖10，子雷射束（SLB）可具有實質上相同的強度。與圖4及圖5中所示的0級、±1級、±2級、±3級繞射束對應的子雷射束（SLB）分別表示為0、±1、±2、±3。可視需要確定子雷射束（SLB）的絕對強度。例如，子雷射束（SLB）的絕對強度可根據加工對象（300）的種類及/或子雷射束（SLB）之間的束間隔來確定。
由於本揭露的溝槽形成裝置（10、11）利用具有50微米（μm）以上的束間隔（Db）的子雷射束（SLB）形成溝槽（GR），因此可形成具有要求的形狀（例如，將HAZ的產生最小化，底面不被過度且均勻地加工，且溝槽的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽（GR）。
圖11是示出根據例示性實施例的子雷射束的相對強度的曲線圖。
參照圖11，子雷射束（SLB）可具有彼此不同的強度。與圖4及圖5中所示的0級、±1級、±2級、±3級繞射束對應的子雷射束（SLB）分別表示為0、±1、±2、±3。與0級繞射束及±2級繞射束對應的子雷射束（SLB）的強度可為與±1級繞射束及±3級繞射束對應的子雷射束（SLB）的強度的一半。但，子雷射束（SLB）的相對強度不限定於示出的情形，可視需要確定。子雷射束（SLB）的絕對強度可視需要確定。例如，子雷射束（SLB）的絕對強度可根據加工對象（300）的種類及/或子雷射束（SLB）之間的束間隔來確定。
由於本揭露的溝槽形成裝置（10、11）利用具有50微米（μm）以上的束間隔（Db）的子雷射束（SLB）形成溝槽（GR），因此可形成具有要求的形狀（例如，將HAZ的產生最小化，底面不被過度且均勻地加工，且溝槽的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽（GR）。
圖12及圖13是用於說明根據例示性實施例的加工對象與聚焦透鏡單元的位置關係的概念圖。為了說明的簡潔性，可不再說明與參照圖1及圖2說明的內容及參照圖3說明的內容實質上相同的內容。
參照圖12及圖13，聚焦透鏡單元（150）可將子雷射束（SLB）集束至佈置在平台（400）上的加工對象（300）。聚焦透鏡單元（150）可具有位於焦點（FP）與聚焦透鏡單元（150）之間的第一影像面（IP1）、以及相對於焦點（FP）位於第一影像面（IP1）的相對面的第二影像面（IP2）。
如圖12所示，聚焦透鏡單元（150）可以聚焦透鏡單元（150）的焦點位於加工對象（300）內的方式佈置。例如，聚焦透鏡單元（150）可以第一影像面（IP1）位於加工對象（300）的表面的方式佈置。於此種情況，加工對象（300）可藉由第一影像面（IP1）的子雷射束（SLB）來進行加工。
如圖13所示，聚焦透鏡單元（150）可以聚焦透鏡單元（150）的焦點位於加工對象（300）與聚焦透鏡單元（150）之間的方式佈置。例如，聚焦透鏡單元（150）可以第二影像面（IP2）位於加工對象（300）的表面的方式佈置。於此種情況，加工對象（300）可藉由第二影像面（IP2）的子雷射束（SLB）來進行加工。
聚焦透鏡單元（150）的位置可視需要確定。
藉由第一影像面（IP1）的子雷射束（SLB）形成的溝槽的側壁可較藉由第二影像面（IP2）的子雷射束（SLB）形成的溝槽的側壁傾斜。溝槽由哪種影像面的子雷射束（SLB）形成可根據要求的溝槽的形狀來確定。
由於本揭露的溝槽形成裝置（10、11）利用具有50微米（μm）以上的束間隔（Db）的子雷射束（SLB）形成溝槽（GR），因此可形成具有要求的形狀（例如，將HAZ的產生最小化，底面不被過度且均勻地加工，且溝槽的最下部寬度為最上部寬度的75%以上的形狀）的溝槽（GR）。
以上對於本發明技術思想的實施例的說明提供用於說明本發明技術思想的例示。因此，應明白本發明的技術思想不限定於以上的實施例，且相應技術領域的普通技術人員可在本發明的技術思想內進行對所述實施例組合實施等各種修改及變更。
10、11:溝槽形成裝置 110:雷射光源 120:準直器 130:束擴展器 140:多束生成器 142:分割角度 150:聚焦透鏡單元 152:掃描頭 200:遠心透鏡單元 210:第一遠心透鏡 212:第一焦點面 214:第一焦點距離 220:第二遠心透鏡 222:第二焦點面 224:第二焦點距離 300:加工對象 400:平台 Db:束間隔/間隔 DL:長度 DR1:第一方向 DR2:第二方向 DR3:第三方向 DT:距離 DW:寬度 FP:焦點 GR:溝槽 IP1:第一影像面 IP2:第二影像面 LB:雷射束 SLB:子雷射束 0:0級繞射束 ±1:±1級繞射束 ±2:±2級繞射束 ±3:±3繞射束 ①:熱影響區（HAZ） ②:下部區域 +Db1:+1束間隔/束間隔 +Db2:+2束間隔/束間隔 +Db3:+3束間隔/束間隔 -Db1:-1束間隔/束間隔 -Db2:-2束間隔/束間隔 -Db3:-3束間隔/束間隔
圖1是根據例示性實施例的溝槽形成裝置的概念圖。 圖2是圖1的聚焦透鏡單元的概念圖。 圖3是根據例示性實施例的溝槽形成裝置的概念圖。 圖4是用於說明根據例示性實施例的照射至加工對象的子雷射束的加工對象的平面圖。 圖5是用於說明根據例示性實施例的照射至加工對象的子雷射束的加工對象的平面圖。 圖6是示出利用具有45微米（μm）的束間隔的5個子雷射束加工而成的溝槽的圖。 圖7是示出利用具有25微米（μm）的束間隔的8個子雷射束加工而成的溝槽的圖。 圖8是示出利用具有150微米（μm）的束間隔的5個子雷射束加工而成的溝槽的圖。 圖9是示出利用具有200微米（μm）的束間隔的8個子雷射束加工而成的溝槽的圖。 圖10是示出根據例示性實施例的子雷射束的相對強度的曲線圖。 圖11是示出根據例示性實施例的子雷射束的相對強度的曲線圖。 圖12及圖13是用於說明根據例示性實施例的加工對象與聚焦透鏡單元的位置關係的概念圖。
10:溝槽形成裝置
110:雷射光源
120:準直器
130:束擴展器
140:多束生成器
142:分割角度
150:聚焦透鏡單元
200:遠心透鏡單元
210:第一遠心透鏡
212:第一焦點面
214:第一焦點距離
220:第二遠心透鏡
222:第二焦點面
224:第二焦點距離
300:加工對象
400:平台
LB:雷射束
SLB:子雷射束

Claims (15)

  1. 一種溝槽形成裝置，包括： 雷射光源，發射雷射束； 多束生成器，將所述雷射束分割成多個子雷射束； 聚焦透鏡單元，將所述多個子雷射束聚光至加工對象； 第一遠心透鏡，在所述多束生成器與所述聚焦透鏡單元之間提供；以及 第二遠心透鏡，在所述第一遠心透鏡與所述聚焦透鏡單元之間提供。
  2. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述第一遠心透鏡的後方焦點面與所述第二遠心透鏡的前方焦點面彼此重疊。
  3. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述第一遠心透鏡具有收容自所述多束生成器以最大角度分割成的所述多個子雷射束的大小。
  4. 如請求項3所述的溝槽形成裝置，其中 所述最大角度為±3度（°）。
  5. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述多束生成器以使在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔為50微米（μm）以上的方式對所述多個子雷射束進行分割。
  6. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔彼此相同。
  7. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述加工對象上的所述多個子雷射束之間的間隔中至少兩者彼此不同。
  8. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述多個子雷射束在所述加工對象上對稱排列。
  9. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述多個子雷射束具有彼此相同的強度。
  10. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，其中 所述多個子雷射束中的至少兩者具有彼此不同的強度。
  11. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，更包括： 掃描頭， 所述聚焦透鏡單元佈置在所述掃描頭內， 所述多束生成器、所述第一遠心透鏡及所述第二遠心透鏡佈置在所述掃描頭外部。
  12. 如請求項1所述的溝槽形成裝置，更包括： 支撐所述加工對象的平台， 所述平台對所述多個子雷射束聚光至所述加工對象上的位置進行調節。
  13. 一種溝槽形成裝置，包括： 雷射光源，發射雷射束； 多束生成器，將所述雷射束分割成多個子雷射束；以及 聚焦透鏡單元，將所述多個子雷射束聚光至加工對象， 所述聚焦透鏡單元與所述多束生成器隔開，以收容自所述多束生成器以最大角度分割成的所述多個子雷射束。
  14. 如請求項13所述的溝槽形成裝置，其中 所述最大角度為±3度（°）。
  15. 如請求項13所述的溝槽形成裝置，其中 所述多束生成器以使在所述加工對象上所述多個子雷射束之間的間隔為50微米（μm）以上的方式對所述多個子雷射束進行分割。
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