TWI653112B - Laser processing device - Google Patents

Abstract

本發明為提供一種藉由輸入必要事項就可以自動地設定被加工物之加工條件的雷射加工裝置。解決手段為雷射加工裝置，其具備對包括有將雷射光線照射到被加工物保持組件所保持之被加工物上的聚光器的雷射光線照射組件，以及使被加工物保持組件和雷射光線照射組件相對地移動的移動組件進行控制的控制組件、輸入所期望之加工結果的輸入組件、以及拍攝被加工物保持組件所保持之被加工物的加工狀態並生成3次元圖像之3次元圖像攝像組件。控制組件會實施根據以輸入組件輸入之所期望的加工結果和以3次元圖像攝像組件所生成之加工狀態的3次元圖像來調整加工條件以得到所期望的加工結果的加工條件調整步驟，並根據已在加工條件調整步驟中調整的加工條件來控制雷射光線照射組件及移動組件。

Description

雷射加工裝置 發明領域

本發明是有關於一種用於對晶圓等被加工物施行雷射加工的雷射加工裝置。

發明背景

在半導體器件製造過程中，是在大致呈圓板狀之半導體晶圓的表面上以形成格子狀的分割預定線劃分成複數個區域，並在此劃分之區域中形成IC、LSI等的器件。然後，藉由沿著分割預定線分割半導體晶圓而分割形成有器件的區域，以製造出一個個的半導體器件。

作為沿著分割預定線分割半導體晶圓等晶圓的方法，已有一種藉由沿著分割預定線照射對晶圓具有吸收性之波長的雷射光線來進行燒蝕加工以形成成為破斷起點之雷射加工溝，再沿著形成有這個成為破斷起點之雷射加工溝的分割預定線賦予外力而進行割斷的方法被提出。

用於施行上述之雷射加工的雷射加工裝置，具備有保持被加工物的被加工物保持組件、包括有對保持於該被加工物保持組件上之被加工物照射雷射光線之聚光器的雷射光線照射組件、使被加工物保持組件和雷射光線照射 組件相對地在加工進給方向(X軸方向)上加工進給的加工進給組件、使被加工物保持組件和雷射光線照射組件相對地在與加工進給方向(X軸方向)直交之分度進給方向(Y軸方向)上分度進給的分度進給組件、以及檢測用於加工之區域的校準(alignment)組件(參照例如專利文獻1)。

先前技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2006-289388號公報

發明概要

然而，要在晶圓等之被加工物上形成預定深度(例如10μm)的雷射加工溝時，要對雷射光線的輸出、重複頻率、脈衝寬度、聚光點徑、加工進給速度等之加工要素的數值進行適當調整以進行加工，並且還必須一邊測量加工溝的深度來進行試誤法一邊設定加工條件，而有生產性較差的問題。

又，因為作為被加工物之晶圓，會依照種類或製造商而有特性的不同，因此需要每次都變更加工條件，使得作業員在加工條件的設定上要花費許多時間。

本發明是有鑒於上述事實而作成的發明，其主要之技術課題在於提供一種藉由輸入必要事項就可以自動地設定被加工物之加工條件的雷射加工裝置。

為了解決上述主要之技術課題，根據本發明所提供的雷射加工裝置，具備有保持被加工物的被加工物保持組件、包括有對保持於該被加工物保持組件上之被加工物照射雷射光線之聚光器的雷射光線照射組件、使被加工物保持組件和雷射光線照射組件相對地移動的移動組件、檢測保持於該被加工物保持組件上之被加工物的用來加工的區域的校準組件、以及控制該雷射光線照射組件及該移動組件的控制組件，該雷射加工裝置的特徵在於具備：將所期望之加工結果輸入該控制組件的輸入組件；及對保持於被加工物保持組件上之被加工物的加工狀態進行拍攝並生成3次元圖像之3次元圖像攝像組件。

該控制組件會實施根據以該輸入組件輸入之所期望的加工結果和以該3次元圖像攝像組件所生成之加工狀態的3次元圖像來調整加工條件以得到所期望的加工結果的加工條件調整步驟，並根據已在該加工條件調整步驟中調整的加工條件來控制該雷射光線照射組件及該移動組件。

在上述加工條件調整步驟中，該控制組件會實施下列步驟：基本數值設定步驟，根據由輸入組件所輸入之所期望的加工結果及加工要素的數值範圍來設定各加工要素之基本數值；基本加工實施步驟，藉由依照在該基本數值設定步驟中所設定之各加工要素的基本數值來控制雷射光線照射組件及移動組件以對保持於被加工物保持組件上之被加工物 施行基本加工；3次元圖像攝像步驟，作動該3次元圖像攝像組件並拍攝已進行過基本加工之加工狀態以生成3次元圖像；圖表生成步驟，根據該3次元圖像攝像步驟所生成之3次元圖像來製作各加工要素各自之加工結果的圖表；變更數值範圍設定步驟，由在該圖表生成步驟所製作出的各加工要素各自之加工結果的圖表中選定對加工結果具有影響力的加工要素，並設定所選定的加工要素之變更數值；變更數值設定步驟，根據在該變更數值範圍設定步驟中所設定之加工要素的變更數值來設定各加工要素之變更數值；以及變更加工實施步驟，依照在該變更數值設定步驟中所設定之各加工要素的變更數值來控制雷射光線照射組件及移動組件，藉此對保持於被加工物保持組件上之被加工物施行變更加工，且在使以後實際之加工結果成為所期望之加工結果的容許範圍以前，要重複實施3次元圖像攝像步驟、圖表生成步驟、變更數值設定步驟以及變更加工實施步驟。

上述基本數值設定步驟、圖表生成步驟以及變更數值設定步驟，是根據實驗計畫法而實行。

本發明之雷射加工裝置，因為具備對保持於被加工物保持組件上之被加工物的加工狀態進行拍攝並生成3 次元圖像的3次元圖像攝像組件，且控制組件會實施根據以輸入組件輸入之所期望的加工結果和以3次元圖像攝像組件所生成之加工狀態的3次元圖像來調整加工條件以得到所期望的加工結果的加工條件調整步驟，並根據已在加工條件調整步驟中調整過之加工條件來控制雷射光線照射組件及移動組件，因此可以藉由從輸入組件輸入必要事項之作法自動地設定被加工物的加工條件，因而使作業員不需要一邊進行試誤法一邊設定加工條件而可以提升生產性。

1‧‧‧雷射加工裝置

2‧‧‧靜止基台

3‧‧‧被加工物保持機構

31、322、813a、813b‧‧‧導軌

32‧‧‧第1滑塊

321‧‧‧被導引溝

33‧‧‧第2滑塊

34‧‧‧圓筒構件

35‧‧‧蓋板

36‧‧‧工作夾台

361‧‧‧吸附夾頭

362‧‧‧夾具

37‧‧‧X軸移動組件

371、381、821‧‧‧公螺桿

372、382’822‧‧‧脈衝馬達

373、383‧‧‧軸承塊

374‧‧‧X軸方向位置檢測組件

374a、384a、80a‧‧‧線性尺規

374b、384b、80b‧‧‧讀取頭

38‧‧‧Y軸移動組件

384‧‧‧Y軸方向位置檢測組件

4‧‧‧雷射光線照射單元

41‧‧‧支撐構件

42‧‧‧機體套殼

5‧‧‧雷射光線照射組件

51‧‧‧加工頭

6‧‧‧攝像組件

7‧‧‧3次元圖像攝像組件

70‧‧‧干涉式攝像機構

71‧‧‧機構殼體

711、812‧‧‧底壁

711a‧‧‧裝設孔

713‧‧‧母螺塊

713a‧‧‧貫通螺孔

72‧‧‧攝像元件組件

73‧‧‧聚光器

731‧‧‧聚光器盒

731a‧‧‧護緣部

732‧‧‧對物透鏡

74‧‧‧光照射組件

75‧‧‧干涉光生成組件

751‧‧‧玻璃板

751a‧‧‧鏡子

752‧‧‧第1光束分離器

76‧‧‧致動器

8‧‧‧第1之Z軸移動組件

80‧‧‧Z軸方向位置檢測組件

81‧‧‧支撐盒

811‧‧‧上壁

813、814‧‧‧側壁

82‧‧‧作動組件

9‧‧‧控制組件

90‧‧‧輸入組件

900‧‧‧輸出組件

91‧‧‧中央處理裝置(CPU)

92‧‧‧唯讀記憶體(ROM)

93‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

94‧‧‧輸入介面

95‧‧‧輸出介面

10‧‧‧半導體晶圓

10a‧‧‧表面

101‧‧‧分割預定線

102‧‧‧器件

F‧‧‧環狀框架

P‧‧‧聚光點

T‧‧‧切割膠帶

X、Y、Z‧‧‧箭頭

圖1是依照本發明所構成之雷射加工裝置的立體圖。

圖2是將構成裝備於雷射加工裝置上之3次元圖像攝像組件的干涉式攝像機構的構成構件分解而顯示的立體圖。

圖3是圖2所示之干涉式攝像機構的主要部位剖面圖。

圖4是構成圖3所示之干涉式攝像機構的聚光器及干涉光生成組件的說明圖。

圖5是裝備於雷射加工裝置上之處理組件的方塊構成圖。

圖6是設定了施加在由壓電馬達所形成之致動器上的電壓和壓電馬達的軸向位移之關係的控制圖。

圖7為將作為被加工物之半導體晶圓裝設在環狀框架上所裝設之切割膠帶的表面上之狀態的立體圖。

圖8是藉由雷射加工裝置實施之基本加工實施步驟而加工出的#1~#5之雷射加工溝的剖面圖。

圖9是藉由雷射加工裝置實施之3次元圖像攝像步驟所生成的#1~#5之雷射加工溝的3次元圖像的說明圖。

圖10是藉由裝備於雷射加工裝置上之控制組件實施之圖表生成步驟所生成的加工要素各自之加工結果的圖表的說明圖。

用以實施發明之形態

以下，將參照附加之圖式，針對依據本發明所構成之雷射加工裝置的較佳實施形態，更詳細地進行說明。

圖1中所示為依照本發明所構成之雷射加工裝置的立體圖。圖1所示之雷射加工裝置1具備有靜止基台2、配置成可在該靜止基台2上於箭頭X所示之加工進給方向(X軸方向)上移動並保持被加工物的被加工物保持機構3、以及配置在靜止基台2上之作為加工組件的雷射光線照射組件的雷射光線照射單元4。

上述被加工物保持機構3具備有在靜止基台2上沿著箭頭X所示之X軸方向平行地配置的一對導軌31、31、在該導軌31、31上配置成可在X軸方向上移動之第1滑塊32、在該第1滑塊32上配置成可在與X軸方向直交的Y軸方向上移動之第2滑塊33、在該第2滑塊33上受到圓筒構件34所支撐的蓋台35，以及作為被加工物保持組件的工作夾台36。此工作夾台36具備有由多孔性材料所形成之吸附夾頭361，並形成為可藉由圖未示之吸引組件將作為被加工物之例如圓盤狀之半導體晶圓保持在成為吸附夾頭361之上表面的 保持面上。如此所構成的工作夾台36是藉由配置於圓筒構件34內的圖未示的脈衝馬達來使其旋轉。再者，工作夾台36上配置有用於將透過保護膠帶支撐半導體晶圓等被加工物之環狀框架固定的夾具362。

上述第1滑塊32，於其下表面設有與上述一對導軌31、31嵌合的一對被導引溝321、321，並且於其上表面設有沿著Y軸方向平行地形成的一對導軌322、322。如此所構成的第1滑塊32是藉由將被導引溝321、321嵌合在一對導軌31、31上，而構成為可沿一對導軌31、31在X軸方向上移動。被加工物保持機構3具備有用於使第1滑塊32沿著一對導軌31、31在X軸方向上移動之X軸移動組件37。X軸移動組件37包含有：平行地配置於上述一對導軌31和31之間的公螺桿371、及用於旋轉驅動該公螺桿371之脈衝馬達372等驅動源。公螺桿371，其一端受到固定於上述靜止基台2之軸承塊373支撐成旋轉自如，其另一端則被上述脈衝馬達372的輸出軸傳動連結。再者，是將公螺桿371螺合於突出於第1滑塊32之中央部下表面而設置之圖未示的母螺塊上所形成之貫通螺孔中。因此，透過以脈衝馬達372正轉及逆轉驅動公螺桿371，就能使第1滑塊32沿著導軌31、31在X軸方向上移動。

雷射加工裝置1具備有用於檢測上述工作夾台36之X軸方向位置的X軸方向位置檢測組件374。X軸方向位置檢測組件374是由沿著導軌31配置之線性尺規(linear scale)374a、和配置於第1滑塊32上且與第1滑塊32一起沿著 線性尺規374a移動之讀取頭374b所構成。在本實施形態中，此X軸方向位置檢測組件374之讀取頭374b會每1μm將1個脈衝的脈衝訊號傳送到後述之控制組件。然後，後述之控制組件可藉由計算所輸入之脈衝訊號來檢測工作夾台36之X軸方向位置。再者，在上述X軸移動組件37之使用了脈衝馬達372作為驅動源的情況中，也可以藉由計算對脈衝馬達372輸出驅動訊號之後述的控制組件的驅動脈衝，來檢測工作夾台36之X軸方向位置。又，在上述X軸移動組件37之使用了伺服馬達作為驅動源的情況中，也可以藉由將檢測伺服馬達之旋轉數的旋轉編碼器輸出之脈衝訊號傳送到後述之控制組件，並使控制組件計算所輸入之脈衝訊號，來檢測工作夾台36之X軸方向位置。

上述第2滑塊33是構成為：在其下表面設置有可與設置在上述第1滑塊32之上表面的一對導軌322、322嵌合的一對被導引溝331、331，並藉由將此被導引溝331、331嵌合至一對導軌322、322，而可在與X軸方向直交之箭頭Y所示的Y軸方向上移動。被加工物保持機構3具備有用於使第2滑塊33沿著設置在第1滑塊32上的一對導軌322、322在Y軸方向上移動的Y軸移動組件38。Y軸移動組件38包含有：平行地配置於上述一對導軌322和322之間的公螺桿381、及用於旋轉驅動該公螺桿381之脈衝馬達382等驅動源。公螺桿381，其一端受到固定於上述第1滑塊32之上表面的軸承塊383支撐成旋轉自如，其另一端則被上述脈衝馬達382的輸出軸傳動連結。再者，是將公螺桿381螺合於突出於第2 滑塊33之中央部下表面而設置之圖未示的母螺塊上所形成之貫通螺孔中。因此，透過以脈衝馬達382正轉及逆轉驅動公螺桿381，就能使第2滑塊33沿著導軌322、322在Y軸方向上移動。

雷射加工裝置1具備有用於檢測上述第2滑塊33之Y軸方向位置的Y軸方向位置檢測組件384。Y軸方向位置檢測組件384是由沿著導軌322配置之線性尺規384a、和配置於第2滑塊33上並且與第2滑塊33一起沿線性規尺384a移動之讀取頭384b所構成。在圖示之實施形態中，該Y軸方向位置檢測組件384的讀取頭384b會每1μm將1脈衝的脈衝訊號傳送至後述之控制組件。然後，後述之控制組件會藉由計算輸入之脈衝訊號來檢測工作夾台36之Y軸方向位置。再者，在上述Y軸移動組件38之使用了脈衝馬達382作為驅動源的情況中，也可以藉由計算對脈衝馬達382輸出驅動訊號之後述的控制組件的驅動脈衝，來檢測工作夾台36之Y軸方向位置。又，在上述Y軸移動組件38之使用了伺服馬達作為驅動源的情況中，也可以藉由將檢測伺服馬達之旋轉數的旋轉編碼器輸出之脈衝訊號傳送到後述之控制組件，並使控制組件計算所輸入之脈衝訊號，來檢測夾頭台36之Y軸方向位置。

上述雷射光線照射單元4具備有配置在上述靜止基台2上之支撐構件41、被該支撐構件41所支撐且實質上水平延伸的機體套殼42、配置於該機體套殼42之雷射光線照射組件5、以及檢測用來雷射加工之加工區域的攝像組件6。 雷射光線照射組件5具備有配置於機體套殼42內且圖未示之包括有脈衝雷射光線振盪器和重複頻率數設定組件之脈衝雷射光線振盪組件、以及將該脈衝雷射光線振盪組件所振盪產生的脈衝雷射光線聚光而照射在工作夾台36所保持之被加工物上的加工頭51。

上述攝像組件6是在機體套殼42上於X軸方向的同一條線上距離加工頭51預定距離而配置。此攝像組件6，除了以可見光進行拍攝之一般攝像元件(CCD)之外，還可以由對被加工物照射紅外線之紅外線照明組件、捕捉該紅外線照明組件所照射之紅外線的光學系統、以及將對應於該光學系統所捕捉到之紅外線的電氣訊號輸出的攝像元件(紅外線CCD)等所構成，並將所拍攝到的圖像訊號傳送至圖未示之控制組件。

在雷射加工裝置1上配置有對保持於工作夾台36上之被加工物已被施行過加工之加工狀態進行拍攝並生成3次元圖像的3次元圖像攝像組件7。3次元圖像攝像組件7具備有配置在上述機體套殼42上之在X軸方向、與X軸方向直交的Y軸方向、與X軸方向及Y軸方向直交的Z軸方向上以3次元方式拍攝保持於工作夾台36上之被加工物，並將拍攝到之圖像訊號輸出的干涉式攝像機構70。干涉式攝像機構70是藉由配置於機體套殼42上之第1之Z軸移動組件8而被支撐成可在Z軸方向上移動。參照圖2至圖4說明干涉式攝像機構70及第1之Z軸移動組件8。

圖2至圖4所示之干涉式攝像機構70是所謂的米 勞(mirau)型干涉式攝像機構，且如圖3所詳細地顯示地具備有機構殼體71、配置於該機構殼體71之上部的攝像元件組件72、配置於機構殼體71的下部且與工作夾台36之保持面(上表面)相向的聚光器73，以及通過該聚光器73而對保持於工作夾台36之保持面上的被加工物照射光的光照射組件74。攝像元件組件72是將複數個畫素排列在X軸方向和Y軸方向上，並將拍攝到之圖像訊號輸出至後述之控制組件。

構成干涉式攝像機構70之聚光器73是由聚光器盒731和配置在該聚光器盒731內之對物透鏡732所構成。對物透鏡732會如圖4所示地將從後述之光照射組件74所發出的光聚光在聚光點P(攝像位置)。再者，在本實施形態中，是將聚光點P的聚焦點設定為φ100μm。在如此所構成之聚光器73的聚光器盒731上配置有和在保持於工作夾台36之保持面上的被加工物上反射之回授光生成干涉光的干涉光生成組件75。干涉光生成組件75是由從該對物透鏡732朝工作夾台36側配置的玻璃板751、和由該玻璃板751朝工作夾台36側配置的第1光束分離器752所構成。玻璃板751在中央具備有直徑為例如φ0.5mm之微細的鏡子751a。上述第1光束分離器752是供由光照射組件74所照射且已藉由對物透鏡732聚光之光穿透而照射在保持於工作夾台36之保持面上的被加工物上，並且將光朝向玻璃板751的鏡子751a反射。如此所構成之聚光器73及干涉光生成組件75，當使在聚光點P(攝像位置)上反射之回授光和在第1光束分離器752上反射的光在玻璃板751上干涉時會生成光強度高的干涉 光，並將其朝向上述攝像元件組件72引導。

上述配置有對物透鏡732和干涉光生成組件75之聚光器73的聚光器盒731，是如圖3所示地通過設置於機構殼體71之底壁711上的裝設孔711a而配置成可在對工作夾台36之保持面(上表面)為垂直的方向(圖3中為上下方向)上移動。並且，在本實施形態中，在機構殼體71之底壁711和設置於聚光器盒731之上端的護緣部731a之間配置有用於使聚光器盒731於圖3中朝上下方向移動之作為第2之Z軸移動組件而起作用的致動器76。致動器76是由對應於本實施形態中所施加之電壓值而在軸向上延伸之壓電元件所構成之壓電馬達形成。因此，由壓電馬達所形成之致動器76是藉由後述之控制組件而被控制且可對應所施加之電壓值而將聚光器盒731在圖3中朝上下方向(垂直於工作夾台36之保持面的方向)移動。再者，致動器76，也可以使用如壓電馬達一般回應性快的音圈馬達(voice coil motor)。

上述光照射組件74是由配置於機構殼體71之朝向側邊的突出部712上之由LED所構成的光源741、和在機構殼體71中配置於攝像元件組件72和聚光器73之間且將光源741所發出之光引導至聚光器73，並且將在保持於工作夾台36之保持面上的被加工物上反射之光引導到攝像元件組件72的第2光束分離器742所構成。

其次，參照圖2說明上述第1之Z軸移動組件8。第1之Z軸組件8是由將上述干涉式攝像機構70之機構殼體71支撐成可在箭頭Z所示之Z軸方向(垂直於工作夾台36之 保持面的方向)上移動的支撐盒81、和使該支撐盒81所支撐之機構殼體71在箭頭Z所示之Z軸方向上移動的作動組件82所構成。支撐盒81是由上壁811、底壁812和兩側壁813、814以及後壁(圖未示)所構成，且兩側壁813、814往前側突出而構成導軌813a、813b。上述作動組件82包含有平行地配置於支撐盒81之兩側壁813、814之間並被樞軸支撐成可對上壁811和底壁812旋轉的公螺桿821、和配置於上壁811且與公螺桿821傳動連結之脈衝馬達822等驅動源。且將如此所構成之作動組件82的公螺桿821螺合於配置在上述機構殼體71之後壁的母螺塊713上所形成的貫通螺孔713a中。因此，透過以脈衝馬達822正轉及逆轉驅動公螺桿821，就能使裝設有母螺塊713之機構殼體71沿著導軌813a、813b在Z軸方向上移動。

3次元圖像攝像組件7具備有用於檢測透過上述第1之Z軸移動組件8而使其移動之干涉式攝像機構70的Z軸方向位置的Z軸方向位置檢測組件80。Z軸方向位置檢測組件80是由配置於上述導軌813a上之線性尺規80a、和安裝於上述干涉式攝像機構70之機構殼體71上且與機構殼體71一起沿著線性尺規80a移動的讀取頭80b所構成。如此所構成之Z軸方向位置檢測組件80之讀取頭80b，在本實施形態中會每1μm將1個脈衝的脈衝訊號傳送至後述之控制組件。

3次元圖像攝像組件7具備有根據上述干涉式攝像機構70之攝像元件組件72所輸出的圖像訊號而生成圖像資訊之圖5所示的控制組件9。再者，控制組件9是形成為除 了3次元圖像攝像組件7之構成組件以外，還控制雷射加工裝置1之各構成組件。控制組件9由電腦所構成，並包括有按照控制程式進行演算處理之中央處理裝置(CPU)91、儲存控制程式等之唯讀記憶體(ROM)92、儲存演算結果等之可讀寫的隨機存取記憶體(RAM)93、輸入介面94、以及輸出介面95。對控制組件9之輸入介面94，可輸入來自上述X軸方向位置檢測組件374、Y軸方向位置檢測組件384、攝像組件6、上述干涉式攝像機構70之攝像元件組件72、用於檢測上述干涉式攝像機構70之Z軸方向位置的Z軸方向位置檢測組件80的讀取頭80b、輸入組件90等之檢測訊號。並且，可從控制組件9之輸出介面95將控制訊號輸出到上述X軸移動組件37之脈衝馬達372、Y軸移動組件38之脈衝馬達382、雷射光線照射組件5、上述第1之Z軸移動組件8之脈衝馬達822、由作為第2之Z軸移動組件而起作用之壓電馬達所構成之致動器76、光照射組件74之光源741、顯示組件和印表機等之輸出組件900等。再者，上述隨機存取記憶體(RAM)93包括有用於儲存設定了施加在上述壓電馬達所構成之致動器76上的電壓與壓電馬達之軸向位移之關係的圖6所示之控制圖的記憶區域和其他的記憶區域。

雷射加工裝置1是如上述地被構成，以下將針對其作用作說明。圖7中所示為將以上述之雷射加工裝置1加工之作為被加工物的半導體晶圓10裝設在環狀框架F上所裝設之切割膠帶T的表面上之狀態的立體圖。圖7所示之半導體晶圓10是由矽晶圓所構成，並在表面10a將複數條分割 預定線101形成為格子狀，並且在藉由該複數條分割預定線101所劃分出的複數個區域中形成有IC、LSI等器件102。

針對使用上述之雷射加工裝置1，在上述半導體晶圓10上形成預定深度(例如10μm)的雷射加工溝所需之加工條件的設定順序進行說明。首先，將貼附有半導體晶圓10的切割膠帶T側載置於上述之圖1所示之雷射加工裝置1的工作夾台36上，並隔著切割膠帶T將半導體晶圓10吸引保持在該工作夾台36上。從而，隔著切割膠帶T而吸引保持在工作夾台36上的半導體晶圓10會成為表面10a在上側。再者，裝設有切割膠帶T的環狀框架F，會藉由配置於工作夾台36之夾具362而被固定。如此進行，可將已吸引保持半導體晶圓10的工作夾台36藉由X軸移動組件37定位到攝像組件6的正下方。

如上所述地進行而將工作夾台36定位到攝像組件6的正下方後，就可以實行藉由攝像組件6及控制組件9檢測半導體晶圓10之用來雷射加工的加工區域的校準(alignment)作業。亦即，攝像組件6及圖未示之控制組件9會實行型樣匹配(pattern matching)等之影像處理，以進行在半導體晶圓10之預定方向上所形成的分割預定線101和雷射光線照射組件5之加工頭51的位置對齊，而完成校準。又，對於形成於半導體晶圓10上之在與預定方向直交的方向上所形成的分割預定線101，也是同樣地完成校準。

如以上地進行而實行檢測工作夾台36所保持的半導體晶圓10之用來雷射加工的加工區域的校準作業後， 控制組件9就會實施根據以輸入組件90輸入之所期望的加工結果和以3次元圖像攝像組件7生成之加工狀態的3次元圖像來調整加工條件以獲得所期望之加工結果的加工條件調整步驟。此加工條件調整步驟，首先是使作業員設定所期望之加工結果之雷射加工溝的深度(例如10μm)及表1所示之加工要素的基本數值範圍，並由輸入組件90輸入到控制組件9中。表1所示之加工要素的基本數值範圍會設定作為加工要素之脈衝雷射光線的重複頻率及輸出和加工進給速度之最大值和最小值。再者，在表1中，是將脈衝雷射光線之重複頻率設定成最大值為200kHz且最小值為40kHz，且將脈衝雷射光線之輸出設定成最大值為2W，最小值為0.5W，將加工進給速度設定成最大值為200mm/秒，最小值為50mm/秒。

表1是要輸入到裝備於雷射加工裝置上之控制組件的加工要素的數值範圍的說明表。

只要輸入上述之加工要素的數值範圍，控制組件 9就會根據加工要素的基本數值範圍使用實驗計畫法進行演算，以實行設定各加工要素之基本數值的基本數值設定步驟。藉由實行此基本數值設定步驟，可設定表2(a)所示之加工要素的基本數值。表2(a)所示之加工要素的基本數值是對於5個測試加工(#1~#5)分別設定脈衝雷射光線之重複頻率及輸出、加工進給速度、加工結果(加工溝深度)。如此進行而設定之加工要素的基本數值，會被儲存於隨機存取記憶體(RAM)93中。

表2(a)、(b)是裝備於雷射加工裝置上之控制組件實施的基本數值設定步驟所設定之加工要素的基本數值的說明表。

當如上述表2(a)所示地設定加工要素之基本數值後，控制組件9就會實行依照在基本數值設定步驟中所設定之各加工要素的基本數值來控制雷射光線照射組件5及X軸移動組件37，以藉此對保持於工作夾台36上之半導體晶圓10施行基本加工的基本加工實施步驟。亦即，控制組件9會移動工作夾台36而將預定之分割預定線101的一端定位於雷射光線照射組件5之加工頭51的正下方。然後，控制組件9會以上述測試加工(#1)之基本數值(重複頻率：200kHz、輸出：2W、加工進給速度：200mm/秒)將雷射光線照射組件5及X軸移動組件37作動，藉此沿著預定之分割預定線101照射脈衝雷射光線。再者，藉由加工頭51所聚光之脈衝雷射光線的聚光點徑，在本實施形態中是設定為2μm。其結果，在半導體晶圓10上會形成圖8中#1所示之雷射加工溝。

其次，控制組件9會作動Y軸移動組件38而使工作夾台36在Y軸方向上移動分割預定線101的間隔，並沿著相鄰之下一條分割預定線101以上述測試加工(#2)之基本數值(重複頻率：40kHz、輸出：2W、加工進給速度：50mm/秒)將雷射光線照射組件5及X軸移動組件37作動，藉此沿著預定之分割預定線101照射脈衝雷射光線。其結果，在半導體晶圓10上會形成圖8中#2所示之雷射加工溝。之後，依照上述測試加工(#3、#4、#5)的基本數值而沿著半導體晶圓10的分割預定線101實施雷射加工。其結果，在半導體晶圓10上會如圖8所示地形成#1~#5之雷射加工溝。

實施過上述之基本加工實施步驟後，控制組件9 就可以實施對已進行過基本加工之加工狀態進行拍攝而生成3次元圖像之3次元圖像攝像步驟。3次元圖像攝像步驟，會作動X軸移動組件37以將已實施上述基本加工實施步驟之保持有半導體晶圓10的工作夾台36移動至3次元圖像攝像組件7之構成干涉式攝像機構70的聚光器73的下側，並且先將形成於半導體晶圓10之雷射加工溝#1定位在聚光器73的正下方。接著，作動第1之Z軸移動組件8而使干涉式攝像機構70由預定之待機位置往下降，並且在由作為第2之Z軸移動組件之壓電馬達所構成之致動器76上施加例如60V的電壓而將由壓電馬達所構成之致動器76如圖6所示地形成為伸長了60μm的狀態。在此狀態中將由干涉式攝像機構70的聚光器73所照射之光的聚光點P(參照圖4)設定成在工作夾台36所保持之半導體晶圓10的表面10a(上表面)附近。

其次，控制組件10會將構成干涉式攝像機構70的攝像元件組件72、光照射組件74的光源741作動，並將施加於壓電馬達所構成之致動器76上的電壓由60V每次1V地降低下去。其結果，在本實施形態中，因為壓電馬達所構成之致動器76會如圖6所示地每將電壓降低1V就縮短1μm，因此聚光組件73會在Z軸方向上每次1μm地下降。如此進行而在每次將聚光組件73下降1μm時，控制組件10就會作動X軸移動組件37。然後，將以攝像元件組件72所接收到之圖像傳送到控制組件9。控制組件9會根據來自X軸方向位置檢測組件374之檢測訊號而於例如每100μm對由攝像元件組件72所送出之圖像訊號進行取入，以如圖9之#1所示地生 成雷射加工溝的3次元圖像。藉由對#2~#5之雷射加工溝實施此3次元圖像攝像步驟，可如圖9之#1~#5所示地生成雷射加工溝之3次元圖像並測量加工溝的深度。並且，控制組件9會將如此進行而生成之圖9的#1~#5所示之雷射加工溝的3次元圖像儲存在隨機存取記憶體(RAM)93中，並且如表2(b)所示地將溝深(μm)記錄於儲存在隨機存取記憶體(RAM)93中的上述表2(a)所示之加工要素之基本數值中的加工溝深度之欄位中。

再者，只要有使已記錄於加工溝深度之欄位中的加工溝深度在所期望之加工結果(加工溝深度10μm)的容許範圍(9.5~10.5μm)之雷射加工溝存在，控制組件9就會決定形成該雷射加工溝的加工條件並終止。

其次，控制組件9會實施根據3次元圖像攝像步驟所生成之3次元圖像來製作各加工要素各自之加工結果的圖表的圖表生成步驟。亦即，控制組件9會根據圖9所示之3次元圖像而利用實驗計畫法進行演算，並針對脈衝雷射光線的重複頻率及輸出和加工進給速度將加工溝深度的加工傾向製作成圖10所示之圖表。並且，控制組件9會從圖10所示之圖表中針對脈衝雷射光線之重複頻率及輸出和加工進給速度，由加工溝深度之加工傾向選定對加工結果具有影響力的加工要素。在圖10所示之圖表中，可以判定對所期望之加工結果(加工溝深度10μm)最具有影響力的加工要素是顯示出與加工溝深度10μm有關係之加工傾向的加工進給速度(變更數值範圍設定步驟)。像這樣，將對加工結果 具有影響力的加工要素判定為加工進給速度後，控制組件9就會在圖10所示之加工進給速度的圖表中判定出對加工結果賦予影響力的範圍為比50mm/秒到200mm/秒之中間點的125mm/秒更快的速度，並實行如表3所示地將作為加工要素之加工進給速度的最小值從上述表1所示之50mm/秒變更到125mm/秒而設定變更數值的變更數值設定步驟。

表3是藉由裝備於雷射加工裝置上之控制組件實施之變更數值範圍設定步驟所設定之加工要素的變更數值範圍的說明表。

已實施上述之變更數值設定步驟後，控制組件9就會根據加工要素之變更數值使用實驗計畫法來進行演算，而實施設定各加工要素之變更數值的變更數值設定步驟。藉由實施此變更數值設定步驟，而設定表4(a)所示之各加工要素的變更數值。如此進行而設定之加工要素的變更數值，會被儲存於隨機存取記憶體(RAM)93中。

表4(a)、(b)是藉由裝備於雷射加工裝置上之控制組件實施之變更數值設定步驟所設定之加工要素的變更數值的說明表。

如上述表4(a)所示地設定了各加工要素之變更數值的控制組件9，會依照在變更數值設定步驟中所設定之各加工要素的變更數值來控制雷射光線照射組件5及X軸移動組件37，藉此實行對保持於工作夾台36上之半導體晶圓10施行變更加工的變更加工實施步驟。此變更加工實施步驟是與上述之基本加工實施步驟同樣地實施。

已實施上述之變更加工實施步驟後，控制組件9就會實施拍攝已進行過變更加工之加工狀態以生成3次元 圖像之3次元圖像攝像步驟。此3次元圖像攝像步驟是使用3次元圖像攝像組件7而與上述之拍攝已進行過基本加工的加工狀態以生成3次元圖像之3次元圖像攝像步驟同樣地實施。然後，控制組件9會生成#1~#5之雷射加工溝的3次元圖像以測量加工溝的深度，且將#1~#5之雷射加工溝的3次元圖像儲存於隨機存取記憶體(RAM)93中，並且如表4(b)所示地將溝深(μm)記錄於儲存在隨機存取記憶體(RAM)93中的上述表4(a)所示之加工要素之變更數值中的加工溝深度之欄位中。並且，只要有使加工溝深度在所期望之加工結果(加工溝深度10μm)的容許範圍(9.5~10.5μm)之雷射加工溝存在，控制組件9就會將用於加工容許範圍(在本實施形態中為10.4μm)之#3的雷射加工溝的加工條件決定作為在半導體晶圓10上形成深度10μm之雷射加工溝的加工條件(重複頻率：200kHz、輸出：0.5W、加工進給速度：125mm/秒)。然後，控制組件9會將所決定之加工條件(重複頻率：200kHz、輸出：0.5W、加工進給速度：125mm/秒)輸出到輸出組件900，並使其顯示於監視器等之顯示組件上或以印表機使其列印出來。

再者，在上述3次元圖像攝像步驟中，當加工溝之深度不在所期望之加工結果(加工溝深度10μm)的容許範圍(9.5~10.5μm)時，會重複實施該圖表生成步驟、該變更數值設定步驟、該變更加工實施步驟以及3次元圖像攝像步驟，直到加工結果成為容許範圍為止。

如以上所述，在本發明之雷射加工裝置中，因為 可以藉由輸入必要事項而自動地設定被加工物之加工條件，因此作業員不需要一邊進行試誤法一邊設定加工條件，而可以提升生產性。

再者，在上述之實施形態中，雖然所顯示的是作為加工條件而設定了脈衝雷射光線之重複頻率及輸出、和加工進給速度之例，但是較理想的是在加工條件中也設定脈衝雷射光線之脈衝寬度和聚光點徑。

Claims (3)

1. 一種雷射加工裝置，具備保持半導體晶圓的被加工物保持組件、包括有照射對保持於該被加工物保持組件上之半導體晶圓具有吸收性之波長的雷射光線以進行燒蝕加工，藉此可形成雷射加工溝之聚光器的雷射光線照射組件、使被加工物保持組件和雷射光線照射組件相對地移動的移動組件、檢測保持於該被加工物保持組件上之半導體晶圓的用來加工的區域的校準組件、以及控制該雷射光線照射組件及該移動組件的控制組件，該雷射加工裝置的特徵在於具備：將所期望之加工結果輸入該控制組件的輸入組件；以及對保持於被加工物保持組件上之形成有雷射加工溝的半導體晶圓的雷射加工溝進行拍攝並生成3次元圖像之3次元圖像攝像組件，該控制組件會實施施行在保持於被加工物保持組件的半導體晶圓形成雷射加工溝之基本加工的基本加工實施步驟，在該基本加工實施步驟完成後，實施對已進行基本加工之該雷射加工溝進行拍攝以生成3次元圖像之3次元圖像攝像步驟，實施根據以該輸入組件輸入之所期望的加工結果和以該3次元圖像攝像組件所生成之雷射加工溝的3次元圖像來調整加工條件以得到所期望的加工結果的加工條件調整步驟，並根據已在該加工 條件調整步驟中調整的加工條件來控制該雷射光線照射組件及該移動組件。
2. 如請求項1之雷射加工裝置，其中，在該加工條件調整步驟中會實施下列步驟：基本數值設定步驟，根據由該輸入組件所輸入之所期望的加工結果及加工要素的數值範圍來設定各加工要素之基本數值；基本加工實施步驟，藉由依照在該基本數值設定步驟中所設定之各加工要素的基本數值來控制該雷射光線照射組件及該移動組件以施行對保持於該被加工物保持組件上之半導體晶圓形成雷射加工溝的基本加工；3次元圖像攝像步驟，作動該3次元圖像攝像組件並拍攝藉由該基本加工所形成之雷射加工溝以生成3次元圖像；圖表生成步驟，根據以該3次元圖像攝像步驟所生成之3次元圖像來製作各加工要素各自之加工結果的圖表；變更數值範圍設定步驟，由在該圖表生成步驟所製作出的各加工要素各自之加工結果的圖表中選定對加工結果具有影響力的加工要素，並設定所選定的加工要素之變更數值；變更數值設定步驟，根據在該變更數值範圍設定步驟中所設定之加工要素的變更數值來設定各加工要素 之變更數值；以及變更加工實施步驟，依照在該變更數值設定步驟中所設定之各加工要素的變更數值來控制該雷射光線照射組件及該移動組件，藉此對保持於該被加工物保持組件上之半導體晶圓施行變更加工，且在使以後實際之加工結果成為所期望之加工結果的容許範圍以前，要重複實施該3次元圖像攝像步驟、該圖表生成步驟、該變更數值設定步驟以及該變更加工實施步驟。
3. 如請求項2之雷射加工裝置，其中，該基本數值設定步驟、該圖表生成步驟以及該變更數值設定步驟，是根據實驗計畫法而實行。