TWI408332B - A measuring device and a laser processing machine which are held in the workpiece - Google Patents

A measuring device and a laser processing machine which are held in the workpiece Download PDF

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TWI408332B
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Description

保持於夾台之被加工物之測量裝置及雷射加工機 技術領域
本發明係有關於測量裝置及雷射加工機，該測量裝置係可測量半導體晶圓等被加工物的上面高度或厚度等，且該被加工物係保持於裝設於雷射加工機等加工機之夾台(chuck table)者。
 背景技術
在半導體晶圓製程中，係藉由排列成格子狀且稱作分割道之分割預定線，在呈大略圓板狀之半導體晶圓的表面上劃分出複數區域，並在該劃分出之區域上形成IC、LSI等元件。然後，將半導體晶圓沿分割道切斷，以分割出形成有元件之區域，製造各個半導體晶片。
目前也嘗試用雷射加工方法來作為上述之沿分割道分割半導體晶圓或光元件晶圓等的方法，其係使用對於晶圓具有穿透性之脈衝光束，將聚光點對準應分割之區域內部後，再照射脈衝光束。使用該雷射加工方法之分割方法係從晶圓其中一面之側將聚光點對準內部，照射出對於晶圓具有穿透性之如波長為1064nm之脈衝光束，沿分割道在晶圓內部連續地形成變質層，再沿由於該變質層形成而強度降低之分割預定線施加外力，以分割被加工物者(例如，請參照專利文獻1)。
【專利文獻1】專利第3408805號公報
又，現已提出一種方法來作為分割半導體晶圓等板狀被加工物的方法，該方法係沿被加工物上所形成之分割道照射脈衝雷射光束，以形成雷射加工溝，再藉由機械切斷裝置沿該雷射加工溝切斷(例如，請參照專利文獻2)。
【專利文獻2】特開平10－305420號公報
在如此沿被加工物上所形成之分割道形成雷射加工溝時，將雷射光束之聚光點定位於被加工物之預定高度位置也很重要。
又，目前已嘗試從半導體晶圓背面照射雷射光的方法，作為在形成有在半導體晶圓表面之稱作焊墊之電極的位置，形成從背面通達焊墊之孔(通孔)的方法。然而，當半導體晶圓之厚度不均時，就無法正確地形成通達焊墊之孔(通孔)。因此，必須要正確地事先掌握好半導體晶圓之焊墊部的厚度。
 發明揭示
然而，半導體晶圓等板狀被加工物會有彎曲起伏的情形，其厚度會不均，而無法進行均一之雷射加工。即，當沿分割道在晶圓內部形成變質層時，若晶圓之厚度不均，則在照射雷射光束時，就會因為折射率的關係而無法在預定之深度位置均一地形成變質層。又，在沿晶圓上所形成之分割道形成雷射加工溝時，其厚度也會不均，故無法形成均一深度之雷射加工溝。再者，當要在晶圓形成通達焊墊之孔(通孔)時，若晶圓之厚度不均，就無法正確地形成通達焊墊之孔(通孔)。
本發明係有鑑於上述事實而作成者，且其主要技術性課題係提供可確實地測量保持於夾台之半導體晶圓等被加工物的上面高度或厚度等的測量裝置、及裝設有測量裝置之雷射加工機。
為解決上述之主要技術課題，根據本發明，可提供一種保持於夾台之被加工物之測量裝置，係可裝設於加工機，且可測量保持於用以保持被加工物之夾台之被加工物的高度者，該測量裝置包含有：白色光源，係可發出白色光者；色差透鏡，係可聚集該白色光源發出之白色光，再照射於保持於夾台之被加工物者；分光器，係配置於該白色光源與該色差透鏡之間，且可分離照射於被加工物之白色光的反射光者；第1聚光透鏡，係可聚集藉由該分光器所分離之反射光者；光罩，係配置於該第1聚光透鏡之聚光點位置，且設有可供藉由該第1聚光透鏡所聚集之反射光通過的針孔者；第2聚光透鏡，係可聚集通過該光罩之針孔後之反射光者；繞射光柵，係可將藉由該第2聚光透鏡所聚集之反射光轉換成繞射光者；第3聚光透鏡，係可聚集藉由該繞射光柵所繞射之繞射光者；波長檢測機構，係可檢測藉由該第3聚光透鏡所聚集之繞射光的波長者；及控制機構，係可根據來自該波長檢測機構之波長信號，求出保持於前述夾台之被加工物的高度位置者，又，該控制機構設有可儲存控制圖的記憶體，且該控制圖係設定有藉由該色差透鏡所聚集之白色光的波長與焦距的關係者，且可將來自該波長檢測機構之波長信號對照該控制圖，求出自該色差透鏡之焦距，藉此測量保持於前述夾台之被加工物的高度位置。
該測量裝置更包含有：可在X軸方向上相對地移動該色差透鏡與該夾台的X軸移動機構；可在與X軸方向垂直之Y軸方向上相對地移動該色差透鏡與該夾台的Y軸移動機構；該夾台之X軸方向位置檢測機構；及該夾台之Y軸方向位置檢測機構，又，該控制機構根據來自該波長檢測機構、該X軸方向位置檢測機構及Y軸方向位置檢測機構的檢測信號，求出前述被加工物在預定位置時之高度位置，且設有可儲存該被加工物在預定位置時之高度位置的記憶體。
另外，根據本發明，可提供一種雷射加工機，且該雷射加工機包含有：夾台，係具有用以保持被加工物之保持面者；加工用雷射光束照射機構，係用以將加工用之雷射光束照射在保持於該夾台之被加工物者；及聚光點位置調整機構，係可在相對於前述夾台之該保持面垂直的方向上移動該加工用雷射光束照射機構者，又，該雷射加工機配設有上述測量裝置，且該測量裝置可測量保持於該夾台之被加工物的高度位置。
在本發明中，係利用通過色差透鏡後之白色光會具有依波長而不同之焦距，再藉由其反射光來指定波長以求出焦距，故可正確地測量保持於夾台之被加工物的高度位置。
 實施發明之最佳形態
以下，參照附加圖式，詳細地說明依本發明所構成之保持於夾台之被加工物之測量裝置及雷射加工機的較佳實施形態。
第1圖係顯示依本發明所構成之雷射加工機的立體圖，且該雷射加工機裝設有可測量保持於夾台之被加工物之高度的測量裝置。第1圖所示之雷射加工裝置包含有：靜止基台2；夾台機構3，係用以保持被加工物，且可在箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)上移動地配設於該靜止基台2者；雷射光束照射單元支撐機構4，係可在與上述箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)垂直的箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動地配設於該靜止基台2者；加工用雷射光束照射單元5，係可在箭頭Z所示之方向(Z軸方向)上移動地配設於該雷射光束照射單元支撐機構4者；及測量用光束照射單元6，係用以構成可測量保持於夾台之被加工物之高度之測量裝置者。該加工用雷射光束照射單元5及測量用光束照射單元6係裝設於共通之單元支架44上。
上述夾台機構3包含有：一對導軌31、31，係沿箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)平行地配設於該靜止基台2上者；第1滑塊32，係可在箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)上移動地配設於前述導軌31、31上者；第2滑塊33，可係在箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動地配設於該第1滑塊32上者；遮蓋台35，係藉由圓筒構件34支撐於該第2滑塊33上者；及夾台36，係作為被加工物保持構件者。該夾台36具有由多孔性材料形成之吸盤361，且被加工物之半導體晶圓係藉由圖未示之吸引構件保持於該吸盤361上(保持面)，並可藉由配設於圓筒構件34內之圖未示之脈衝馬達使如此構成之夾台36旋轉。此外，夾台36配設有用以固定後述之環狀框架的夾器362。
上述第1滑塊32在其下面設有可與上述一對導軌31、31嵌合的一對被引導溝321、321，並在其上面設有沿箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)平行地形成的一對導軌322、322。如此構成之第1滑塊32係構造成藉由將被引導溝321、321嵌合於一對導軌31、31，可沿一對導軌藉由將31、31在箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)上移動。圖示之實施形態中之夾台機構3設有加工移送構件37(X軸移動機構)，該加工移送構件37可使第1滑塊32沿一對導軌31、31在箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)上移動。加工移送構件37包含平行地配設於上述一對導軌31與31之間的公螺桿371、及用以使該公螺桿371旋轉驅動之脈衝馬達372等驅動源。公螺桿371之其一端係可自由旋轉地支撐於固定於上述靜止基台2之軸承座373，而另一端則傳動連結於上述脈衝馬達372之輸出軸。此外，公螺桿371係螺接於在圖未示之母螺體上所形成之貫通母螺孔中，且該母螺體係突設於第1滑塊32之中央部下面者。因此，藉由脈衝馬達372正轉及逆轉驅動公螺桿371，可使第1滑塊32沿導軌31、31在箭頭X所示之加工移送方向(X軸方向)上移動。
圖示之實施形態中之雷射加工機包含有用以檢測出上述夾台36之加工移送量的加工移送量檢測元件374。加工移送量檢測元件374係由沿導軌31配設之線性標度374a、及配設於第1滑塊32而可與第1滑塊32一起沿線性標度374a移動的讀取頭374b構成。在圖示之實施形態中，該加工移送量檢測元件374之讀取頭374b每1μm可傳送1脈衝之脈衝信號至後述之控制機構。然後，後述之控制機構可藉由計數所輸入之脈衝信號，檢測出夾台36之加工移送量。因此，加工移送量檢測元件374可發揮作為檢測夾台36之X軸方向位置的X軸方向位置檢測機構的機能。此外，在使用脈衝馬達372作為上述加工移送元件37之驅動源時，藉由計數後述之可將驅動信號輸出至脈衝馬達372之控制機構的驅動脈衝，亦可檢測出夾台36之加工移送量。又，在使用伺服馬達作為上述加工移送元件37之驅動源時，藉由將可檢測伺服馬達之轉數的迴旋編碼器所輸出之脈衝信號傳送至後述之控制機構，控制機構再計數所輸入之脈衝信號，亦可檢測出夾台36之加工移送量。
上述第2滑塊33係構造成在其下面設有可與設於上述第1滑塊32上面之一對導軌322、322嵌合之一對被引導溝331、331，藉由將前述被引導溝331、331嵌合於一對導軌322、322，可在箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動。在圖示之實施形態中之夾台機構3設有第1分割移送構件38(Y軸移動機構)，且該第1分割移送構件38可使第2滑塊33沿設於第1滑塊32之一對導軌322、322在箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動。第1分割移送構件38包含平行地配設於上述一對導軌322與322間之公螺桿381、及用以使該公螺桿381旋轉驅動之脈衝馬達382等驅動源。公螺桿381之其中一端係可自由旋轉地支撐於固定於上述第1滑塊32上面之軸承座383，而另一端則傳動連結於上述脈衝馬達382之輸出軸。此外，公螺桿381係螺接於在圖未示之母螺體上所形成之貫通母螺孔中，且該母螺體係突設於第2滑塊33之中央部下面者。因此，藉由脈衝馬達382正轉及逆轉驅動公螺桿381，可使第2滑塊33沿導軌322、322在箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動。
圖示之實施形態中之雷射加工機設有用以檢測出上述第2滑塊33之分割移送量的分割移送量檢測元件384。分割移送量檢測元件384係由沿導軌322配設之線性標度384a、及配設於第2滑塊33而可與第2滑塊33一起沿線性標度384a移動的讀取頭384b構成。在圖示之實施形態中，該移送量檢測元件384之讀取頭384b每1μm可傳送1脈衝之脈衝信號至後述之控制機構。然後，後述之控制機構可藉由計數所輸入之脈衝信號，檢測出夾台36之分割移送量。因此，分割移送量檢測元件384可發揮作為檢測夾台36之Y軸方向位置的Y軸方向位置檢測機構的機能。此外，在使用脈衝馬達382作為上述分割移送構件38之驅動源時，藉由計數後述之可將驅動信號輸出至脈衝馬達382之控制機構的驅動脈衝，亦可檢測出夾台36之分割移送量。又，在使用伺服馬達作為上述分割移送構件38之驅動源時，藉由將可檢測伺服馬達之轉數的迴旋編碼器所輸出之脈衝信號傳送至後述之控制機構，控制機構再計數所輸入之脈衝信號，亦可檢測出夾台36之分割移送量。
上述雷射光束照射單元支撐機構4設有一對導軌41、41，係沿箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)平行地配設於靜止基台2上者；及可動支撐基台42，係可在箭頭Y所示之方向上移動地配設於前述導軌41、41上者。該可動支撐基台42係由可移動地配設於導軌41、41上之移動支撐部421、與安裝於該移動支撐部421之裝設部422構成。裝設部422在其中一側面上平行地設有延伸於箭頭Z所示之方向(Z軸方向)上之一對導軌423、423。圖示之實施形態中之雷射光束照射單元支撐機構4設有第2分割移送構件43(Y軸移動機構)，且該第2分割移送構件43可使可動支撐基台42沿一對導軌41、41在箭頭Y所示之分割移送方向(Y軸方向)上移動。第2分割移送構件43包含平行地配設於一對導軌423、423間之公螺桿(圖未示)、及可使該公螺桿旋轉驅動之脈衝馬達452等驅動源，且藉由脈衝馬達452正轉及逆轉驅動圖未示之公螺桿，可使裝設有加工用雷射光束照射單元5及測量用光束照射單元6之單元支架44沿導軌423、423在箭頭Z所示之方向(Z軸方向)上移動。此外，在圖示之實施形態中，藉由正轉驅動脈衝馬達452，可將加工用雷射光束照射單元5及測量用光束照射單元6朝上方移動，而藉由逆轉驅動脈衝馬達452，則可將加工用雷射光束照射單元5及測量用光束照射單元6朝下方移動。
圖示之實施形態中之加工用雷射光束照射單元5包含圓筒狀外殼51，該外殼51係固定於上述單元支架44，且實質上水平地延伸而出者。又，如第2圖所示，加工用雷射光束照射單元5設有配設於外殼51內之脈衝雷射光束振盪構件52及輸出調整構件53、以及裝設於上述外殼51前端之聚光器54。上述脈衝雷射光束振盪構件52係由YAG雷射振盪器或YVO4雷射振盪器構成之脈衝雷射光束振盪器521、及附設於其之重複頻率設定元件522所構成。
構成上述加工用雷射光束照射單元5之外殼51的前端部配設有拍攝機構7。除了藉由可見光線進行拍攝之一般拍攝元件(CCD)之外，該拍攝機構7係以可將紅外線照射於被加工物之紅外線照明構件、可捕捉藉由該紅外線照明構件所照射之紅外線的光學系統、及可輸出與藉由該光學系統所捕捉之紅外線對應之電氣信號的拍攝元件(紅外線CCD)等構成，且該拍攝機構7可將所拍攝之影像信號傳送至後述之控制機構。
接著，參照第1圖及第3圖說明測量用光束照射單元6，且該測量用光束照射單元6係用以構成可測量保持於夾台之被加工物的高度之測量裝置者。
圖示之實施形態中之測量用光束照射單元6包含圓筒狀外殼60，該外殼60係固定於上述單元支架44，且實質上水平地延伸而出者。又，如第3圖所示，測量用光束照射單元6設有：白色光源61，係配設於外殼60內，且可發出白色光者；色差透鏡62，係可聚集該白色光源61所發出之白色光，且照射在保持於夾台36之被加工物W者；及分光器63，係配設於前述白色光源61與色差透鏡62之間，且可將照射於被加工物之白色光之反射光分離者。白色光源61可使用白光燈或發光二極體(LED)等。色差透鏡62係由GRADIUM透鏡等具有色差之透鏡構成，折射率會依光波長而不同。因此，進入色差透鏡62之白色光的焦距(聚光位置)會依波長而不同。分光器63可使白色光源61所發出之白色光如實線所示地朝向色差透鏡62穿透過去，並使在被加工物W反射之反射光如虛線所示地以90度的角度反射並分離。
由分光器63所分離之反射光係經由第1聚光透鏡64、光罩65、第2聚光透鏡66、繞射光柵67及第3聚光透鏡68，而到達波長檢測構件69。第1聚光透鏡64係由ACROMATIC透鏡等不具色差的透鏡構成，可使藉由分光器63所分離之反射光聚集。光罩65係配設於第1聚光透鏡64的聚光點位置，且設有可供藉由第1聚光透鏡64所聚集之反射光通過的針孔651。此外，針孔651的直徑為10~100μm即可。第2聚光透鏡66係由ACROMATIC透鏡等不具色差的透鏡構成，可聚集通過光罩65之針孔651後之反射光。繞射光柵67可將藉由第2聚光透鏡66所聚集之反射光轉換成繞射光。第3聚光透鏡68可聚集反射光經繞射光柵67轉換後之繞射光，照射於波長檢測構件69。波長檢測構件69係由CMOS、PSD等構成，可檢測出藉由第3聚光透鏡68所聚集之繞射光的波長，並將所檢測出之波長信號傳送至後述之控制機構。
接著說明上述之測量用光束照射單元6的作用。
在第3圖中，如實線所示，上述白色光源61所發出之白色光(L)會穿透分光器63進入色差透鏡62，並藉由色差透鏡62所聚集，而照射在保持於夾台36之被加工物W。此時，藉由色差透鏡62所聚集之白色光(L)的折射率會依波長而不同，故焦距會依波長而不同。因此，照射於被加工物W之白色光(L)會在被加工物W上面反射，且係以其中聚光點吻合於被加工物W上面之波長光最小的直徑反射。在被加工物W上面反射之聚光點吻合之波長(S1)的反射光(L1)會如虛線所示藉由分光器63所分離，而進入第1聚光透鏡64。進入第1聚光透鏡64之反射光(L1)會聚集然後通過光罩65之針孔651，且藉由第2聚光透鏡66再次聚集，到達繞射光柵67。此外，聚光點不吻合於加工物W上面之波長的反射光因直徑大，即使藉由第1聚光透鏡64聚集也會被光罩65遮蔽，可以通過針孔651的量僅為極少數。到達繞射光柵67之反射光會以與轉換成對應波長之繞射光之波長對應的角度反射，而到達第3聚光透鏡68。到達第3聚光透鏡68之繞射光(La)會聚集然後照射在波長檢測構件69。波長檢測構件69會根據繞射光(La)所照射之位置檢測出上述反射光(L1)的波長(S1)，並將所檢測出之波長信號傳送至後述之控制機構。此外，為光罩65所遮蔽且通過針孔651後之聚光點不吻合於加工物W上面之波長的反射光，也會藉由繞射光柵67分別反射預定之角度，再經由第3聚光透鏡68到達波長檢測構件69，因光量如上所述地極少，各波長檢測構件69並不會作動。後述之控制機構會根據所輸入之波長信號求出相對於上述色差透鏡62的焦距，藉此求出保持於夾台36之被加工物W上面的高度位置。
如第4圖所示，後述之控制機構設有控制圖，該控制圖係用以設定藉由色差透鏡62所聚集之白色光與焦距的關係者，且可參照該控制圖，求出與自上述波長檢測構件69送出之波長信號對應的焦距。因此，與由色差透鏡62之焦距對應之位置會成為保持於夾台36之被加工物W上面的高度位置。例如，在第4圖所示之控制圖中，從上述波長檢測構件69送出之波長信號為0.8μm時，由色差透鏡62之焦距為29.4mm，故保持於夾台36之被加工物W上面的高度位置為與色差透鏡62相距29.4mm的下方位置。
回到第1圖繼續說明，圖示之實施形態中之雷射加工裝置設有控制機構8。控制機構8係藉由電腦構成，且設有可依控制程式進行運算處理的中央處理裝置(CPU)81；可儲存控制程式等之唯讀記憶體(ROM)82；可進行儲存運算結果等之讀寫的隨機存取記憶體(RAM)83；計數器84；輸入介面85及輸出介面86。控制機構8之輸入介面85可輸入來自上述加工移送量檢測元件374、分割移送量檢測元件384、波長檢測構件69及拍攝機構7等的檢測信號。然後，從控制機構8之輸出介面86輸出至上述脈衝馬達382、脈衝馬達432、脈衝馬達532、加工用雷射光束照射單元5、及測量用光束照射單元6等。此外，上述隨機存取記憶體(RAM)83設有用以儲存如上述之第4圖所示之控制圖的第1記憶區域83a、用以記憶後述之被加工物之設計值資料的第2記憶區域83b、及用以記憶後述之半導體晶圓10之高度位置的第3記憶區域83c或其他記憶區域。
圖示之實施形態中之雷射加工機係如上構成，以下說明其作用。
第5圖係顯示所欲雷射加工之作為被加工物之半導體晶圓10的立體圖。如第5圖所示，其係由矽晶圓構成，且藉由排列成格子狀之複數分割道101在其表面10a劃分出複數區域，該等被劃分出之區域形成有IC、LSI等元件102。
接著，說明使用上述之雷射加工機，沿上述半導體晶圓10之分割預定線101照射雷射光束，在半導體晶圓10內部沿分割道101形成變質層的雷射加工的實施形態。此外，在半導體晶圓10內部形成變質層時，若半導體晶圓的厚度不均，則就無法如上述以折射率的關係在預定之深度均一地形成變質層。因此，在進行雷射加工前，需藉由上述之測量裝置來測量保持於夾台36之半導體晶圓10的高度位置。
即，首先，將半導體晶圓10的背面朝上地載置於上述之第1圖所示之雷射加工機的夾台36上，將半導體晶圓10吸引保持於該夾台36上。吸引保持有半導體晶圓10之夾台36係藉由加工移送構件37定位於拍攝機構7的正下方。
當夾台36定位於拍攝機構7的正下方時，就會藉由拍攝機構7及控制機構8執行用以檢測出半導體晶圓10應雷射加工之加工區域的對準作業。即，拍攝機構7及控制機構8會進行圖形比對(pattern matching)等影像處理，該圖形比對係用以進行將形成於半導體晶圓10之預定方向之分割道101、與可沿該分割道101檢測出半導體晶圓10之高度之測量用光束照射單元6之色差透鏡62的位置對準者，以執行高度檢測位置的對準。又，同樣地，也對在與形成於半導體晶圓10之預定方向垂直之方向上所形成之分割道101，執行高度檢測位置的對準。此時，形成有半導體晶圓10之分割道101的表面10a位於下側，因拍攝機構7如上所述地設有紅外線照明構件、可捕捉紅外線之光學系統、及以可輸出對應紅外線之電氣信號的拍攝元件(紅外線CCD)等構成之拍攝構件，而可自背面10b穿透，拍攝分割道101。
如上所述地進行對準時，夾台36上之半導體晶圓10會成為位於第6(a)圖所示之座標位置的狀態。此外，第6(b)圖係顯示將夾台36，即半導體晶圓10從第6(a)圖所示之狀態旋轉90度後的狀態。
此外，在定位於第6(a)圖及第6(b)圖所示之座標位置後的狀態下之半導體晶圓10上所形成之各分割道101的移送開始位置座標值(A1,A2,A3…An)與移送結束座標值(B1,B2,B3…Bn)、及移送開始位置座標值(C1,C2,C3…Cn)與移送結束座標值(D1,D2,D3…Dn)中，其設計值資料係儲存於上述隨機存取記憶體(RAM)83之第2記憶區域83b。
如上所述，當檢測出保持於夾台36上之半導體晶圓10上所形成之分割道101，進行高度檢測位置的對準後，就移動夾台36，將第6(a)圖中最上位之分割道101定位於測量用光束照射單元6的色差透鏡62的正下方。然後，如第7圖所示，再將分割道101之其中一端(第7圖中之左端)之移送開始位置座標值(A1)(參照第6(a)圖)定位於色差透鏡62的正下方。接著，使測量用光束照射單元6作動，將夾台36朝第7圖中箭頭X1所示之方向移動，直到移動至移送結束座標值(B1)為止(高度檢測位置)。結果，如上所述地測量半導體晶圓10在第6(a)圖中最上位之分割道101的高度位置。該所測量之高度位置可儲存於上述隨機存取記憶體(RAM)83之第3記憶區域83c。如此，可沿半導體晶圓10上所形成之所有分割道101進行高度位置檢測步驟，將各分割道101之高度位置儲存於隨機存取記憶體(RAM)83之第3記憶區域83c。
如上所述，當沿半導體晶圓10上所形成之所有分割道101進行高度位置檢測步驟後，就進行用以在半導體晶圓10內部沿分割道101形成變質層的雷射加工。
進行雷射加工時，首先要移動夾台36，將第6(a)圖中最上位之分割道101定位於加工用雷射光束照射單元5的聚光器54的正下方。然後，如第8(a)圖所示，再將分割道101之其中一端(第8(a)圖中之左端)之移送開始位置座標值(A1)(參照第6(a)圖)定位於聚光器54的正下方。再來，從半導體晶圓10背面10b(上面)，使將自聚光器54照射出之脈衝雷射光束的聚光點P對準預定深度位置。接著，使加工用雷射光束照射單元5作動，自聚光器54照射出脈衝雷射光束，並以預定之加工移送速度將夾台36朝箭頭X1所示之方向移動(加工步驟)。然後，如第8(b)圖所示，當聚光器54之照射位置到達分割道101之另一端(第8(b)圖中之右端)後，便停止照射脈衝雷射光束。如第8(b)圖所示，在該加工步驟中，控制機構8可根據儲存於隨機存取記憶體(RAM)83之第3記憶區域83c之半導體晶圓10之分割道101的高度位置，控制聚光點位置調整構件45之脈衝馬達452，使聚光器54對應半導體晶圓10之分割道101的高度位置朝上下方向移動。結果如第8(b)圖所示，可在半導體晶圓10內部從背面10b到預定深度位置與背面10b平行地形成變質層110。
此外，上述加工步驟中之加工條件係設定如下：雷射：YVO4脈衝雷射波長：1064nm重複頻率：100kMz脈衝輸出：2.5μJ聚光點徑：φ1μm加工移送速度：100mm/秒
此外，如第9圖所示，當半導體晶圓10之厚度厚時，最好是藉由階段性地改變聚光點P，進行複數次上述之雷射光束照射步驟，來形成複數變質層110a、110b、110c。該等變質層110a、110b、110c的形成最好是以110a、110b、110c的順序階段性地使雷射光束之聚光點變位來進行。
如上所述，當沿延伸存在於半導體晶圓10之預定方向的所有分割道101，進行上述加工步驟後，就使夾台36旋動90度，沿在相對於上述預定方向之直角上延伸之各分割道101進行上述加工步驟。如此，當沿半導體晶圓10上所形成之所有分割道101進行上述加工步驟後，就使保持半導體晶圓10之夾台36回到一開始吸引保持半導體晶圓10的位置，並於此處解除半導體晶圓10之吸引保持。然後，再藉由圖未示之運送機構將半導體晶圓10運送至分割步驟。
接著，參照第10圖，說明藉由上述之測量裝置測量被加工物之厚度的例子。
上述白色光源61所發出之白色光(L)會如第10圖中實線所示穿透分光器63進入色差透鏡62，並藉由色差透鏡62聚集，而照射至保持於夾台36之被加工物W。此時，在藉由色差透鏡62所聚集之白色光當中，聚光點吻合於被加工物W上面之波長(S1)的光會如上所述地反射，並且在穿透被加工物W的光當中，聚光點吻合於被加工物W下面之波長(S2)的光會如第10圖中虛線所示地反射。如此在被加工物W上面及下面反射的反射光(L1)、(L2)會如上所述，如虛線所示地經由分光器63、第1聚光透鏡64、光罩65之針孔651、第2聚光透鏡66而到達繞射光柵67。到達繞射光柵67後之反射光(L1)、(L2)會轉換成與波長(S1)、(S2)對應之繞射光(La)、(Lb)，分別聚集且照射於波長檢測構件69。例如，當波長(S1)之繞射光(La)照射在波長檢測構件69之0.8μm的位置，波長(S2)之繞射光(Lb)照射在波長檢測構件69之0.9μm的位置時，控制機構8會根據來自波長檢測構件69之波長信號，對照第4圖所示之控制圖，而得出波長(S1)之焦距為29.4mm，且波長(S2)之焦距為29.6mm。因此，控制機構8藉由運算兩焦距之差(29.6mm－29.4mm)，可判定被加工物W之厚度為0.2mm(200μm)。
如此，藉由測量被加工物之厚度，例如，在使用脈衝光束在半導體晶圓形成可通達焊墊之孔(通孔)時，可設定對應被加工物之厚度的脈衝數，因此可正確地形成可通達焊墊之孔(通孔)。
2．．．靜止基台
374a．．．線性標度
3．．．夾台機構
374b．．．讀取頭
31．．．導軌
38．．．第1分割移送構件
32．．．第1滑塊
381．．．公螺桿
321．．．被引導溝
382．．．脈衝馬達
322．．．導軌
383．．．軸承座
33．．．第2滑塊
384．．．分割移送量檢測元件
34．．．圓筒構件
384a．．．線性標度
35．．．遮蓋台
384b．．．讀取頭
36．．．夾台
4．．．雷射光束照射單元支撐機構
361．．．吸盤
41．．．導軌
362．．．夾器
42．．．可動支撐基台
37．．．加工移送構件
421．．．移動支撐部
371．．．公螺桿
422．．．裝設部
372．．．脈衝馬達
423．．．導軌
373．．．軸承座
43．．．第2分割移送構件
374．．．加工移送量檢測元件
44．．．單元支架
45．．．聚光點位置調整構件
82．．．唯讀記憶體
452．．．脈衝馬達
83．．．隨機存取記憶體
5．．．加工用雷射光束照射單元
83a．．．第1記憶區域
51．．．外殼
83b．．．第2記憶區域
52．．．脈衝雷射光束振盪構件
83c．．．第3記憶區域
521．．．脈衝雷射光束振盪器
84．．．計數器
522．．．重複頻率設定元件
85．．．輸入介面
53．．．輸出調整構件
86．．．輸出介面
54．．．聚光器
10．．．半導體晶圓
6．．．測量用光束照射單元
10a．．．表面
60．．．外殼
10b．．．背面
61．．．白色光源
101．．．分割道；分割預定線
62．．．色差透鏡
102．．．元件
63．．．分光器
110,110a~110c．．．變質層
64．．．第1聚光透鏡
A1~An．．．移送開始位置座標值
65．．．光罩
B1~Bn．．．移送結束位置座標值
651．．．針孔
C1~Cn．．．移送開始位置座標值
66．．．第2聚光透鏡
D1~Dn．．．移送結束位置座標值
67．．．繞射光柵
L．．．白色光
68．．．第3聚光透鏡
L1,L2．．．反射光
69．．．波長檢測構件
La,Lb．．．繞射光
7．．．拍攝機構
P．．．聚光點
8．．．控制機構
W．．．被加工物
81．．．中央處理裝置
X,X1,Y,Z．．．方向
第1圖係顯示藉由本發明所構成之雷射加工機的立體圖。
第2圖係顯示裝設於第1圖所示之雷射加工機之加工用雷射光束照射單元的方塊結構圖。
第3圖係顯示裝設於第1圖所示之雷射加工機之測量用光束照射單元的方塊結構圖。
第4圖係顯示設定有以下關係的控制圖的圖，該關係係裝設於第1圖所示之雷射加工機之控制機構之記憶體中所儲存之藉由色差透鏡聚集之白色光的波長與焦距的關係。
第5圖係顯示作為欲藉由第1圖所示之雷射加工機加工之被加工物的半導體晶圓的立體圖。
第6(a)、(b)圖係顯示第5圖所示之半導體晶圓保持於第1圖所示之雷射加工裝置之夾台的預定位置的狀態之座標位置的關係的說明圖。
第7圖係顯示藉由裝設於第1圖所示之雷射加工機之保持於夾台之被加工物之測量裝置進行之高度位置檢測步驟的說明圖。
第8(a)、(b)圖係顯示藉由第1圖所示之雷射加工機在第5圖所示之半導體晶圓形成變質層之加工步驟的說明圖。
第9圖係顯示當被加工物之厚度後時之加工步驟的說明圖。
第10圖係顯示藉由藉由裝設於第1圖所示之雷射加工機之保持於夾台之被加工物之測量裝置測量被加工物之厚度的說明圖。
36．．．夾台36
6．．．測量用光束照射單元
61．．．白色光源
62．．．色差透鏡
63．．．分光器
64．．．第1聚光透鏡
65．．．光罩
651．．．針孔
66．．．第2聚光透鏡
67．．．繞射光柵
68．．．第3聚光透鏡
69．．．波長檢測構件
L．．．白色光
L1．．．反射光
La．．．繞射光
W．．．被加工物

Claims (3)

  1. 一種保持於夾台之被加工物之測量裝置，係可裝設於加工機，且可測量保持於用以保持被加工物之夾台之被加工物的高度者，該測量裝置包含有：白色光源，係可發出白色光者；色差透鏡，係可聚集該白色光源發出之白色光，再照射於保持於夾台之被加工物者；分光器，係配置於該白色光源與該色差透鏡之間，且可分離照射於被加工物之白色光的反射光者；第1聚光透鏡，係可聚集藉由該分光器所分離之反射光者；光罩，係配置於該第1聚光透鏡之聚光點位置，且設有可供藉由該第1聚光透鏡所聚集之反射光通過的針孔者；第2聚光透鏡，係可聚集通過該光罩之針孔後之反射光者；繞射光柵，係可將藉由該第2聚光透鏡所聚集之反射光轉換成繞射光者；第3聚光透鏡，係可聚集藉由該繞射光柵所繞射之繞射光者；波長檢測機構，係可檢測藉由該第3聚光透鏡所聚集之繞射光的波長者；及控制機構，係可根據來自該波長檢測機構之波長信號，求出保持於前述夾台之被加工物的高度位置者，又，該控制機構設有可儲存控制圖的記憶體，且該控制圖係設定有藉由該色差透鏡所聚集之白色光的波長與焦距的關係者，且可將來自該波長檢測機構之波長信號對照該控制圖，求出自該色差透鏡之焦距，藉此測量保持於前述夾台之被加工物的高度位置。
  2. 如申請專利範圍第1項之保持於夾台之被加工物之測量裝置，更包含有：可在X軸方向上相對地移動該色差透鏡與該夾台的X軸移動機構；可在與X軸方向垂直之Y軸方向上相對地移動該色差透鏡與該夾台的Y軸移動機構；該夾台之X軸方向位置檢測機構；及該夾台之Y軸方向位置檢測機構，又，該控制機構根據來自該波長檢測機構、該X軸方向位置檢測機構及Y軸方向位置檢測機構的檢測信號，求出前述被加工物在預定位置時之高度位置，且設有可儲存該被加工物在預定位置時之高度位置的記憶體。
  3. 一種雷射加工機，包含有：夾台，係具有用以保持被加工物之保持面者；加工用雷射光束照射機構，係用以將加工用之雷射光束照射在保持於該夾台之被加工物者；及聚光點位置調整機構，係可在相對於前述夾台之該保持面垂直的方向上移動該加工用雷射光束照射機構者，又，該雷射加工機配設有申請專利範圍第1項之測量裝置，且該測量裝置可測量保持於該夾台之被加工物的高度位置。
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