TWI383854B - A height position detecting means (b) of the workpiece to be held at the chuck - Google Patents

Description

保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置(二) 發明領域

本發明係有關於一種裝備於雷射加工機等加工機且用以檢測保持於夾頭台之半導體晶圓等被加工物之上面高度位置的高度位置檢測裝置。

發明背景

於半導體元件製造程序中，藉由排列成格子狀被稱作切割道之分割預定線，於略呈圓板形狀之半導體晶圓之表面劃分複數領域，並於該劃分之領域形成IC、LSI等元件，又，藉由沿著切割道切斷半導體晶圓，將業已形成元件之領域進行分割並製造各個元件。又，業已於藍寶石基板之表面積層氮化鎵系化合物半導體等之光學元件晶圓亦沿著分割預定線切斷，藉此，分割成各個發光二極體、雷射二極體等光學元件，並廣泛地利用在電器中。

前述半導體晶圓或光學元件晶圓等沿著切割道進行分割之方法亦嘗試雷射加工方法，該雷射加工方法係使用對晶圓具有透過性之脈衝雷射光束，且使聚光點與應分割領域之內部一致而照射脈衝雷射光束。使用該雷射加工方法之分割方法係自晶圓之一側面側使聚光點與內部一致而照射對晶圓具有透過性之例如波長為1064nm之脈衝雷射光束，並沿著切割道於晶圓之內部連續地形成變質層，且沿著因形成該變質層而降低強度之分割預定線施加外力，藉 此，將被加工物進行分割(例如參照日本專利第3408805號公報)。

然而，若於半導體晶圓等板狀被加工物上具有表面波紋且其厚度具有誤差，則於照射雷射光束時，因折射率之關係，無法於預定深度均勻地形成變質層，因此，為了於半導體晶圓等之內部之預定深度均勻地形成變質層，必須預先檢測照射雷射光束之領域的凹凸，且使雷射光束照射機構隨該凹凸進行加工。

為了解決前述問題，申請人係揭示一種具有高度位置檢測機構之雷射加工裝置，且前述高度位置檢測機構係將可見光之雷射光束照射至保持於夾頭台之被加工物之表面(上面)，並依據對應於藉由被加工物之表面(上面)反射之面積的光量，檢測被加工物之表面(上面)之高度位置(例如參照特開2007－152355號公報)。

發明揭示

又，於前述公報所揭示之高度位置檢測機構中，在作為被加工物之晶圓係藉由矽來形成時，由於可見光之雷射光束不會透過，因此可正確地測定對應於藉由被加工物之表面(上面)反射之面積的光量，然而，在晶圓藉由具有透明性之藍寶石或石英來形成時，由於雷射光束係藉由被加工物之表面(上面)反射同時亦藉由被加工物之內面(下面)反射，因此無法僅測定藉由被加工物之表面(上面)反射之光， 故，於前述公報所揭示之高度位置檢測機構中，無法檢測藉由具有透明性之材料所形成之被加工物之表面位置。

本發明係有鑑於前述情形，其主要之技術課題在提供一種即使是藉由具有透明性之材料所形成之被加工物，亦可確實地檢測保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置的高度位置檢測裝置。

為了解決前述主要技術課題，若依據本發明，則可提供一種保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置，其係用以檢測保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置者，又，包含有：雷射光束振盪機構，係振盪雷射光束者；環狀光點形成機構，係將業已藉由該雷射光束振盪機構振盪之雷射光束之光點形狀形成為環狀者；光束分光鏡，係將業已藉由該環狀光點形成機構使光點形狀形成為環狀之雷射光束導入第1路徑者；聚光器，係將業已導入該第1路徑之雷射光束聚光並照射至保持於夾頭台之被加工物者；針孔光罩，係配置於第2路徑上，且該第2路徑係藉由保持於夾頭台之被加工物反射之雷射光束被該光束分光鏡分割形成者；圓錐鏡，係將通過該針孔光罩之光點形狀呈環狀之反射光變換成線狀光點形狀者；位置檢測器，係檢測業已藉由該圓錐鏡變換成線狀光點形狀之反射光之位置者；及控制機構，係依據藉由該位置檢測器所檢測之反射光之位置，求取保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置者。

前述環狀光點形成機構係藉由一對沿著雷射光束以預 定間隔直列地配置之圓錐透鏡所構成。

依據本發明之保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置係依前述所構成，且藉由環狀光點形成機構，將振盪自雷射光束振盪機構之具有圓形光點形狀之雷射光束形成為具有環狀光點形狀之雷射光束，並將具有該環狀光點形狀之雷射光束照射至被加工物，因此，照射至被加工物之具有環狀光點形狀之雷射光束係藉由上面以環狀光點形狀反射，同時在被加工物具有透明性時，藉由下面以環狀光點形狀反射。又，由於藉由被加工物之下面反射之環狀光點形狀之第2反射光係藉由針孔光罩阻斷，同時依據通過針孔光罩之針孔且藉由被加工物之上面反射的環狀光點形狀之第1反射光來檢測受光量，因此，即使在被加工物具有透明性時，亦可正確地檢測被加工物之上面位置。

用以實施發明之最佳形態

以下參照附圖，進一步詳細地說明依據本發明所構成保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置的較佳實施形態。

第1圖係顯示裝備有依據本發明所構成保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置且作為加工機的雷射加工機立體圖。第1圖所示之雷射加工機包含有：靜止基台2；夾頭台機構3，係於該靜止基台2上配置成可朝箭頭記號X所示之加工進給方向移動並保持被加工物者；雷射光束照 射單元支持機構4，係於靜止基台2上配置成可朝與前述箭頭記號X所示之方向(X軸方向)呈直角的箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動者；及雷射光束照射單元5，係於該雷射光束照射單元支持機構4上配置成可朝箭頭記號Z所示之方向(Z軸方向)移動者。

前述夾頭台機構3包含有：一對導軌31、導軌31，係沿著箭頭記號X所示之加工進給方向平行地配置於靜止基台2上者；第1滑塊32，係於該導軌31、導軌31上配置成可朝箭頭記號X所示之加工進給方向(X軸方向)移動者；第2滑塊33，係於該第1滑塊32上配置成可朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動者；外罩台35，係藉由圓筒構件34支持於該第2滑塊33上者；及夾頭台36，係作為被加工物保持機構者。該夾頭台36係具有利用多孔性材料所形成之吸附夾頭361，且藉由未圖示之吸引機構，將被加工物之例如呈圓盤狀之半導體晶圓保持於吸附夾頭361上。依此所構成之夾頭台36係藉由配置於圓筒構件34內之未圖示脈衝馬達來旋轉，另，於夾頭台36上配置有用以固定後述環狀框架之夾具362。

前述第1滑塊32係於其下面設置一對與前述一對導軌31、導軌31嵌合之被導引溝321、被導引溝321，同時於其上面設置一對沿著箭頭記號Y所示之分度進給方向平行地形成之導軌322、導軌322，依此所構成之第1滑塊32係藉由使被導引溝321、被導引溝321嵌合於一對導軌31、導軌31，構成為可沿著一對導軌31、導軌31朝箭頭記號X所示之加工 進給方向移動。圖示之實施形態中的夾頭台機構3係具有用以使第1滑塊32沿著一對導軌31、導軌31朝箭頭記號X所示之加工進給方向移動之加工進給機構37，且加工進給機構37包含有：外螺紋棒371，係平行地配置於前述一對導軌31與導軌31間者；及脈衝馬達372等驅動源，係用以旋轉驅動該外螺紋棒371者。外螺紋棒371係其一端支持於被固定在前述靜止基台2上的軸承座373且可自由旋轉，其另一端則與前述脈衝馬達372之輸出軸傳動連結，另，外螺紋棒371係與形成於未圖示之內螺紋塊的貫通內螺紋孔螺合，且前述內螺紋塊係設置成朝第1滑塊32之中央部下面突出，因此，藉由利用脈衝馬達372將外螺紋棒371進行正轉及逆轉驅動，使第1滑塊32沿著導軌31、導軌31朝箭頭記號X所示之加工進給方向(X軸方向)移動。

圖示之實施形態中的雷射加工機係具有用以檢測前述夾頭台36之X軸方向位置的X軸方向位置檢測機構374，X軸方向位置檢測機構374包含有：直尺374a，係沿著導軌31配置者；及讀取頭374b，係配置於第1滑塊32上，且與第1滑塊32同時地沿著直尺374a移動者。於圖示之實施形態中，該X軸方向位置檢測機構374之讀取頭374b係將每1 μm一脈衝之脈衝信號傳送至後述控制機構，又，後述控制機構係藉由計數所輸入之脈衝信號，檢測夾頭台36之X軸方向位置。

前述第2滑塊33係於其下面設置一對與設置於前述第1滑塊32上面之一對導軌322、導軌322嵌合的被導引溝331、 被導引溝331，且藉由將該被導引溝331、被導引溝331嵌合於一對導軌322、導軌322，構成為可朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動。圖示之實施形態中的夾頭台機構3係具有用以使第2滑塊33沿著一對設置於第1滑塊32上的導軌322、導軌322朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動之第1分度進給機構38，且第1分度進給機構38包含有：外螺紋棒381，係平行地配置於前述一對導軌322與導軌322間者；及脈衝馬達382等驅動源，係用以旋轉驅動該外螺紋棒381者。外螺紋棒381係其一端支持於被固定在前述第1滑塊32上面的軸承座383且可自由旋轉，其另一端則與前述脈衝馬達382之輸出軸傳動連結，另，外螺紋棒381係與形成於未圖示之內螺紋塊的貫通內螺紋孔螺合，且前述內螺紋塊係設置成朝第2滑塊33之中央部下面突出，因此，藉由利用脈衝馬達382將外螺紋棒381進行正轉及逆轉驅動，使第2滑塊33沿著導軌322、導軌322朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動。

圖示之實施形態中的雷射加工機係具有用以檢測前述第2滑塊33之Y軸方向位置的Y軸方向位置檢測機構384，Y軸方向位置檢測機構384包含有：直尺384a，係沿著導軌322配置者；及讀取頭384b，係配置於第2滑塊33上，且與第2滑塊33同時地沿著直尺384a移動者。於圖示之實施形態中，該Y軸方向位置檢測機構384之讀取頭384b係將每1 μm一脈衝之脈衝信號傳送至後述控制機構，又，後述控制機構係藉由計數所輸入之脈衝信號，檢測夾頭台36之Y軸方向 位置。

前述雷射光束照射單元支持機構4包含有：一對導軌41、導軌41，係沿著箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)平行地配置於靜止基台2上者；及可動支持基台42，係於該導軌41、導軌41上配置成可朝箭頭記號Y所示之方向移動者。該可動支持基台42包含有：移動支持部421，係於導軌41、導軌41上配置成可移動者；及裝設部422，係安裝於該移動支持部421上者。裝設部422係於一側面上平行地設置一對朝箭頭記號Z所示之方向延伸之導軌423、導軌423，圖示之實施形態中的雷射光束照射單元支持機構4係具有用以使可動支持基台42沿著一對導軌41、導軌41朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動之第2分度進給機構43，且第2分度進給機構43包含有：外螺紋棒431，係平行地配置於前述一對導軌41、導軌41間者；及脈衝馬達432等驅動源，係用以旋轉驅動該外螺紋棒431者。外螺紋棒431係其一端支持於被固定在前述靜止基台2上的未圖示軸承座且可自由旋轉，其另一端則與前述脈衝馬達432之輸出軸傳動連結，另，外螺紋棒431係與形成於未圖示之內螺紋塊的內螺紋孔螺合，且前述內螺紋塊係設置成朝構成可動支持基台42之移動支持部421的中央部下面突出，因此，藉由利用脈衝馬達432將外螺紋棒431進行正轉及逆轉驅動，使可動支持基台42沿著導軌41、導軌41朝箭頭記號Y所示之分度進給方向(Y軸方向)移動。

圖示之實施形態中的雷射光束照射單元5包含有：單元 架51；及雷射光束照射機構52，係安裝於該單元架51上者。單元架51係設置有一對被導引溝511、被導引溝511，且前述一對被導引溝511、被導引溝511係可滑動地嵌合於一對設置在前述裝設部422上的導軌423、導軌423，同時藉由將該被導引溝511、被導引溝511嵌合於前述導軌423、導軌423，支持為可朝箭頭記號Z所示之方向(Z軸方向)移動。

圖示之實施形態中的雷射光束照射單元5包含有用以使單元架51沿著一對導軌423、導軌423朝箭頭記號Z所示之聚光點位置調整方向(Z軸方向)移動之聚光點位置調整機構53，且聚光點位置調整機構53包含有：外螺紋棒(未圖示)，係配置於一對導軌423、導軌423間者；及脈衝馬達532等驅動源，係用以旋轉驅動該外螺紋棒者，又，藉由利用脈衝馬達532將未圖示之外螺紋棒進行正轉及逆轉驅動，使單元架51及雷射光束照射機構52沿著導軌423、導軌423朝箭頭記號Z所示之聚光點位置調整方向(Z軸方向)移動。另，於圖示之實施形態中，藉由將脈衝馬達532進行正轉驅動，使雷射光束照射機構52朝上方移動，且藉由將脈衝馬達532進行逆轉驅動，使雷射光束照射機構52朝下方移動。

圖示之實施形態中的雷射光束照射單元5係具有用以檢測雷射光束照射機構52之Z軸方向位置的Z軸方向位置檢測機構55，Z軸方向位置檢測機構55包含有：直尺551，係與前述導軌423、導軌423平行地配置者；及讀取頭552，係安裝於前述單元架51上，且與單元架51同時地沿著直尺551移動者。於圖示之實施形態中，該Z軸方向位置檢測機構55 之讀取頭552係將每1 μm一脈衝之脈衝信號傳送至後述控制機構。

圖示之雷射光束照射機構52包含有實質上呈水平地配置之圓筒形狀之外殼521，如第2圖所示，於外殼521內包含有：加工用脈衝雷射光束振盪機構6；及聚光器7，係使該加工用脈衝雷射光束振盪機構6所振盪之加工用脈衝雷射光束照射至保持於前述夾頭台36之被加工物者。加工用脈衝雷射光束振盪機構6係振盪對被加工物之晶圓具有透過性之波長的加工用脈衝雷射光束LB1，該加工用脈衝雷射光束振盪機構6可使用振盪例如波長為1064nm之加工用脈衝雷射光束LB1的YVO4脈衝雷射振盪器或YAG脈衝雷射振盪器。聚光器7包含有：方向變換鏡71，係將振盪自前述加工用脈衝雷射光束振盪機構6之加工用脈衝雷射光束LB1於第2圖中朝下方進行方向變換者；及聚光透鏡72，係將業已藉由該方向變換鏡71進行方向變換之加工用脈衝雷射光束LB1聚光者。

參照第2圖繼續說明，於圖示之實施形態中的雷射加工機包含有用以檢測保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置的高度位置檢測裝置8，又，高度位置檢測裝置8包含有：檢查用雷射光束振盪機構80，係振盪檢查用雷射光束者；二向色半反射鏡81，係配置於前述加工用脈衝雷射光束振盪機構6與聚光器7間，並使振盪自檢查用雷射光束振盪機構80之檢查用雷射光束朝聚光器7分割者；環狀光點形成機構82，係配置於該二向色半反射鏡81與檢查用雷射光束振 盪機構80間，並將業已藉由檢查用雷射光束振盪機構80振盪之檢查用雷射光束之光點形狀(截面形狀)形成為環狀者；及光束分光鏡83，係配置於該環狀光點形成機構82與二向色半反射鏡81間，並將業已藉由環狀光點形成機構82使光點形狀(截面形狀)形成為環狀之檢查用雷射光束導入朝向二向色半反射鏡81之第1路徑83a者。

檢查用雷射光束振盪機構80可使用He－Ne脈衝雷射振盪器，且該He－Ne脈衝雷射振盪器係振盪頻率不同於振盪自前述加工用脈衝雷射光束振盪機構6之加工用脈衝雷射光束的頻率之例如波長為635nm的檢查用雷射光束LB2a。二向色半反射鏡81係加工用脈衝雷射光束LB1會通過，但使振盪自檢查用雷射光束振盪機構80之檢查用雷射光束朝聚光器7反射。於圖示之實施形態中，環狀光點形成機構82係藉由一對沿著檢查用雷射光束LB2a之光路以預定間隔直列地配置之第1圓錐透鏡821及第2圓錐透鏡822所構成，另，於圖示之實施形態中，一對第1圓錐透鏡821與第2圓錐透鏡822係顯示配置成使頂點相互地面對面之例子，然而，亦可配置成相互地背靠背或朝向相同方向。依此所構成之環狀光點形成機構82係將業已藉由檢查用雷射光束振盪機構80振盪之光點形狀呈圓形之檢查用雷射光束LB2a作成光點形狀呈環狀之雷射光束LB2b，另，環狀光點形成機構82亦可使用具有環狀孔之光罩構件。前述光束分光鏡83係將業已藉由環狀光點形成機構82使光點形狀形成為環狀之雷射光束LB2b導入朝向前述二向色半反射鏡81之第1路 徑83a，同時將業已藉由二向色半反射鏡81分割之後述反射光導入第2路徑83b。

圖示之實施形態中的高度位置檢測裝置8包含有：針孔光罩84，係配置於第2路徑83b上，且具有限制直徑大於預定直徑之反射光通過的針孔841者；圓錐鏡85，係將通過該針孔光罩84之光點形狀呈環狀之反射光變換成線狀光點形狀者；及位置檢測器86，係檢測業已藉由該圓錐鏡85變換成線狀光點形狀之反射光之位置者。形成於前述針孔光罩84之針孔841係設定成其直徑例如為1mm，前述位置檢測器86可使用位置敏感型檢測器(PSD)或CCD線形感測器等，並將其檢測信號傳送至後述控制機構。

圖示之實施形態中的高度位置檢測裝置8係依前述所構成，以下說明其作用。

如第3圖所示，振盪自檢查用雷射光束振盪機構80且具有圓形光點形狀S1之檢查用雷射光束LB2a係藉由環狀光點形成機構82，形成為具有環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b，即，環狀光點形成機構82係將直徑為2mm之雷射光束LB2a擴張成例如外徑(D1)為10mm、內徑(D2)為8mm之環狀雷射光束LB2b，同時形成為平行之光束。如第2圖所示，藉由環狀光點形成機構82形成為環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b係藉由光束分光鏡83導入第1路徑83a，並到達二向色半反射鏡81，且藉由該二向色半反射鏡81朝聚光器7反射。朝聚光器7反射之檢查用雷射光束LB2b係與前述加工用脈衝雷射光束LB1相同地藉由方向變換鏡71於 第2圖中朝下方進行方向變換，且藉由聚光透鏡72聚光。

在保持於夾頭台36之被加工物W之上面照射依前述般形成為環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b時，將聚光點位置調整機構53作動，且如第4圖所示，將聚光點Pb調整為比被加工物W之上面更位於雷射光束照射方向之上游測(上側)，其結果，形成為環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b係以環狀光點形狀S3照射至保持於夾頭台36之被加工物W之上面，且以環狀光點形狀S3之大小反射(第1反射光)，此時，在被加工物W藉由具有透明性之藍寶石或石英來形成時，檢查用雷射光束LB2b係透過被加工物W而到達下面，且以環狀光點形狀S4之大小反射(第2反射光)。

依此，藉由被加工物W之上面反射之環狀光點形狀S3之第1反射光與藉由被加工物W之下面反射之環狀光點形狀S4之第2反射光係經由聚光透鏡72、方向變換鏡71、二向色半反射鏡81而到達光束分光鏡83。如第5圖所示，到達光束分光鏡83之環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c與環狀光點形狀S4之第2反射光LB2d係藉由光束分光鏡83分割至第2路徑83b，並到達針孔光罩84。於圖示之實施形態中，形成於針孔光罩84之針孔841係設定成例如直徑為1mm，且環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c會通過，但環狀光點形狀S4之第2反射光LB2d會被阻斷。另，形成於針孔光罩84之針孔841的直徑係考慮被加工物W之厚度或前述聚光點Pb之位置等，設定成環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c會通過但環狀光點形狀S4之第2反射光LB2d會阻斷之值。依此， 藉由被加工物W之下面反射的環狀光點形狀S4之第2反射光LB2d係藉由針孔光罩84來阻斷，且只有藉由被加工物W之上面反射的環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c會通過針孔光罩84之針孔841。

如前所述，通過針孔光罩84之針孔841且藉由被加工物W之上面反射的環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c係藉由圓錐鏡85變換成線狀光點形狀並朝位置檢測器86反射，在此，參照第6圖，說明通過針孔光罩84之針孔841而入射至圓錐鏡85之環狀光點形狀S3的第1反射光LB2c藉由圓錐鏡85反射之線狀光點之位置。

於通過針孔光罩84之針孔841的環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c中，如第6圖所示，直徑小之環狀光點形狀S3a係藉由圓錐鏡85之前端部(第6圖中左端部)反射，且構成線狀光點並照射至位置檢測器86，另一方面，直徑大之環狀光點形狀S3b係藉由圓錐鏡85之後端部(第6圖中右端部)反射，且構成線狀光點並照射至位置檢測器86，依此，藉由圓錐鏡85反射之環狀光點形狀S3之第1反射光LB2c係依據環狀光點直徑之大小，使照射至位置檢測器86之位置不同。另，第1反射光LB2c之環狀光點直徑之大小係依據前述檢查用雷射光束LB2b所照射之被加工物W之上面高度位置之不同而改變。

舉例言之，如第7(a)圖所示，被加工物W之高度位置高(被加工物W之厚度厚)且聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)小時，檢查用雷射光束LB2b係以照射至被加工物 W之上面的環狀光點S3a反射，且該環狀光點S3a之直徑小。另一方面，如第7(b)圖所示，被加工物W之高度位置低(被加工物W之厚度薄)且聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)大時，檢查用雷射光束LB2b係以照射至被加工物W之上面的環狀光點S3b反射，且該環狀光點S3b之直徑大於前述環狀光點S3a。依此，藉由被加工物W之上面反射之第1反射光LB2c的環狀光點係於聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)越小時直徑越小，且於聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)越大時直徑越大，因此，如前述第6圖所示，可使藉由被加工物W之上面反射之第1反射光LB2c通過針孔光罩84之針孔841後，藉由圓錐鏡85變換成線狀光點並照射至位置檢測器86，且依據照射至該位置檢測器86之線狀光點之位置，求取被加工物W之上面高度位置。

在此，參照第8圖所示之控制圖，說明對應於照射至前述位置檢測器86之線狀光點之位置而輸出自位置檢測器86之位置信號，與聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)，即，被加工物W之高度位置的關係。另，於第8圖中，橫軸表示聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)，縱軸則表示輸出自位置檢測器86之位置信號。於第8圖所示之例子中，在聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)為30.0mm時，輸出自前述位置檢測器86之位置信號係設定為“1”，在聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)為30.6mm時，輸出自位置檢測器86之位置信號則設定為“10”，因此，如前所述，將輸出自位置檢測器86之位置信 號對照於第8圖所示之控制圖，藉此，可求取聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H)。另，第8圖所示之控制圖係收藏於後述控制機構之記憶體中。

圖示之實施形態中的高度位置檢測裝置8係依前述所構成，且藉由環狀光點形成機構82，將振盪自檢查用雷射光束振盪機構80且具有圓形光點形狀S1之檢查用雷射光束LB2a形成為具有環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b，並將具有該環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b照射至被加工物W，因此，如第4圖所示，照射至被加工物W之具有環狀光點形狀S2之檢查用雷射光束LB2b係藉由上面以環狀光點形狀S3反射，同時在被加工物W具有透明性時，藉由下面以環狀光點形狀S4反射。又，由於藉由被加工物W之下面反射之環狀光點形狀S4之第2反射光LB2d係藉由針孔光罩84阻斷，同時依據通過針孔光罩84之針孔841且藉由被加工物W之上面反射的第1反射光LB2c之環狀光點直徑之大小，而利用位置檢測器86來檢測藉由圓錐鏡85反射之線狀光點位置，因此，即使在被加工物W具有透明性時，亦可正確地檢測被加工物W之上面位置。

回到第1圖繼續說明，於構成前述雷射光束照射機構52之外殼521之前端部，配置有檢測應藉由雷射光束照射機構52進行雷射加工之加工領域的攝影機構9，除了利用可見光束進行攝影之一般攝影元件(CCD)外，該攝影機構9係藉由將紅外線照射至被加工物之紅外線照明機構；捕捉藉由該紅外線照明機構所照射之紅外線的光學系統；及輸出對應 於藉由該光學系統所捕捉之紅外線的電信號之攝影元件(紅外線CCD)等所構成，且將所攝影之影像信號傳送至後述控制機構。

圖示之實施形態中的雷射加工機係具有第9圖所示之控制機構10，控制機構10係藉由電腦所構成，且包含有：中央處理裝置(CPU)101，係依據控制程式進行運算處理者；唯讀記憶體(ROM)102，係收藏控制程式等者；隨機存取記憶體(RAM)103，係收藏運算結果等且可讀寫者；及輸入介面104與輸出介面105。於控制機構10之輸入介面104係輸入來自前述X軸方向位置檢測機構374、Y軸方向位置檢測機構384、聚光點位置調整機構53、位置檢測器86及攝影機構9等之檢測信號，又，自控制機構10之輸出介面105則將控制信號輸出至前述脈衝馬達372、脈衝馬達382、脈衝馬達432、脈衝馬達532、加工用脈衝雷射光束振盪機構6、檢查用雷射光束振盪機構80等。另，前述隨機存取記憶體(RAM)103包含有：收藏前述第8圖所示之控制圖的第1記憶領域103a；記憶後述被加工物之設計值數據的第2記憶領域103b；記憶後述光學元件晶圓20之高度位置的第3記憶領域103c；或其他記憶領域。

圖示之實施形態中的雷射加工機係依前述所構成，以下說明其作用。

第10圖係顯示作為雷射加工之被加工物的光學元件晶圓20之立體圖。第10圖所示者係由藍寶石晶圓所構成，且藉由排列成格子狀之複數切割道201，於其表面20a劃分複 數領域，並於該劃分之領域形成發光二極體、雷射二極體等光學元件202。

說明使用前述雷射加工機，沿著前述光學元件晶圓20之分割預定線201照射雷射光束，並沿著切割道201於光學元件晶圓20之內部形成變質層的雷射加工之實施形態。另，於光學元件晶圓20之內部形成變質層時，若光學元件晶圓20之厚度具有誤差，則如前所述，因折射率之關係，無法於預定深度均勻地形成變質層，故，於施行雷射加工前，藉由前述高度位置檢測裝置8，測量保持於夾頭台36之光學元件晶圓20之高度位置。

即，首先，於前述第1圖所示之雷射加工機之夾頭台36上，將光學元件晶圓20之內面20b載置成在上方，並將光學元件晶圓20吸引保持於該夾頭台36上，吸引保持光學元件晶圓20之夾頭台36係藉由加工進給機構37定位在攝影機構9之正下方。

若夾頭台36定位在攝影機構9之正下方，則藉由攝影機構9及控制機構10，實行檢測光學元件晶圓20應進行雷射加工之加工領域的對準作業，即，攝影機構9及控制機構10係實行用以進行定位之型樣匹配等影像處理並完成對準，且前述定位係指形成於光學元件晶圓20之預定方向的切割道201與沿著該切割道201檢測光學元件晶圓20之高度的高度位置檢測裝置8之聚光器7之定位。又，對於形成於與形成於光學元件晶圓20之預定方向正交的方向之切割道201亦同樣地完成對準，此時，光學元件晶圓20形成有切割道201 之表面20a係位於下側，然而，如前所述，由於攝影機構9係具有藉由紅外線照明機構與捕捉紅外線之光學系統及輸出對應於紅外線之電信號的攝影元件(紅外線CCD)等所構成之攝影機構，因此可自內面20b透過而將切割道201進行攝影。

若如前述般進行對準，則夾頭台36上之光學元件晶圓20係構成定位在第11(a)圖所示之座標位置之狀態，另，第11(b)圖係顯示將夾頭台36，即，光學元件晶圓20自第11(a)圖所示之狀態旋轉90度之狀態。

另，形成於定位在第11(a)及11(b)圖所示座標位置之狀態下的光學元件晶圓20之各切割道201的進給開始位置座標值(A1，A2，A3…An)與進給結束位置座標值(B1，B2，B3…Bn)及進給開始位置座標值(C1，C2，C3…Cn)與進給結束位置座標值(D1，D2，D3…Dn)係收藏在前述隨機存取記憶體(RAM)103之第2記憶領域103b。

若業已如前述般檢測形成於被保持在夾頭台36上之光學元件晶圓20的切割道201，並進行高度檢測位置之對準，則移動夾頭台36，且將第11(a)圖中最上位之切割道201定位在聚光器7之正下方。又，更如第12圖所示，將切割道201之一端(第12圖中左端)的進給開始位置座標值(A1)(參照第11(a)圖)定位在聚光器7之正下方。又，將高度位置檢測裝置8作動，同時使夾頭台36朝第12圖中箭頭記號X1所示之方向移動，並移動至進給結束位置座標值(B1)(高度位置檢測程序)，其結果，如前所述，可檢測光學元件晶圓20於第11(a) 圖中最上位之切割道201中的高度位置(聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H))。該檢測之高度位置(聚光透鏡72至被加工物W之上面之距離(H))係對應於收藏在前述隨機存取記憶體(RAM)103之第2記憶領域103b的座標值而收藏在第3記憶領域103c，依此，沿著所有形成於光學元件晶圓20之切割道201實施高度位置檢測程序，並將各切割道201中的高度位置收藏在前述隨機存取記憶體(RAM)103之第3記憶領域103c。

若業已依前述般沿著所有形成於光學元件晶圓20之切割道201實施高度位置檢測程序，則實施沿著切割道201於光學元件晶圓20之內部形成變質層的雷射加工。

實施雷射加工時，首先，移動夾頭台36，且將第11(a)圖中最上位之切割道201定位在聚光器7之正下方，又，更如第13(a)圖所示，將切割道201之一端(第13(a)圖中左端)的進給開始位置座標值(A1)(參照第11(a)圖)定位在聚光器7之正下方。控制機構10係將聚光點位置調整機構53作動，且使照射自聚光器7之加工用脈衝雷射光束LB1之聚光點Pa與光學元件晶圓20之內面20b(上面)起預定深度之位置一致，其次，控制機構10係將加工用脈衝雷射光束振盪機構6作動，且自聚光器7照射加工用脈衝雷射光束LB1，並使夾頭台36以預定之加工進給速度朝箭頭記號X1所示之方向移動(加工程序)，又，如第13(b)圖所示，若聚光器7之照射位置到達切割道201之另一端(第13(b)圖中右端)，則停止脈衝雷射光束之照射，同時停止夾頭台36之移動。於該加工程 序中，控制機構10係依據收藏在隨機存取記憶體(RAM)103之第3記憶領域103c的光學元件晶圓20之切割道201中對應於X座標值之高度位置，控制聚光點位置調整機構53之脈衝馬達532，且如第13(b)圖所示，使聚光器7對應於光學元件晶圓20之切割道201中的高度位置而朝上下方向移動，其結果，於光學元件晶圓20之內部中，如第13(b)圖所示，於內面20b(上面)起預定深度之位置與內面20b(上面)平行地形成變質層210。

另，前述加工程序中的加工條件係例如設定如下。

雷射：YVO4脈衝雷射 波長：1064nm 反覆頻率：100kHz 脈衝輸出：2.5 μ J 聚光光點直徑：φ 1 μm 加工進給速度：100mm/秒

另，於光學元件晶圓20之厚度厚時，如第14圖所示，宜階段性地改變聚光點Pa而將前述加工程序實行複數次，藉此，形成複數變質層210a、變質層210b、變質層210c，又，該變質層210a、變質層210b、變質層210c之形成宜依據變質層210a、變質層210b、變質層210c之順序，階段性地位移雷射光束之聚光點來進行。

若業已依前述般沿著所有朝光學元件晶圓20之預定方向延伸之切割道201實行前述加工程序，則使夾頭台36旋動90度，並沿著相對於前述預定方向呈直角地延伸之各切割 道201實行前述加工程序。依此，若業已沿著所有形成於光學元件晶圓20之切割道201實行前述加工程序，則保持光學元件晶圓20之夾頭台36會回到最初吸引保持光學元件晶圓20之位置，且在此解除光學元件晶圓20之吸引保持，又，光學元件晶圓20係藉由未圖示之搬送機構搬送至分割程序。

以上顯示將依據本發明之保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置應用在雷射加工機之例子，然而，本發明可適用在各種將保持於夾頭台之被加工物進行加工的加工機。

1‧‧‧雷射加工機

2‧‧‧靜止基台

3‧‧‧夾頭台機構

4‧‧‧雷射光束照射單元支持機構

5‧‧‧雷射光束照射單元

6‧‧‧加工用脈衝雷射光束振盪機構

7‧‧‧聚光器

8‧‧‧高度位置檢測裝置

9‧‧‧攝影機構

10‧‧‧控制機構

20‧‧‧光學元件晶圓(半導體晶圓)

20a‧‧‧表面

20b‧‧‧內面

31，41，322，423‧‧‧導軌

32‧‧‧第1滑塊

33‧‧‧第2滑塊

34‧‧‧圓筒構件

35‧‧‧外罩台

36‧‧‧夾頭台

37‧‧‧加工進給機構

38‧‧‧第1分度進給機構

42‧‧‧可動支持基台

43‧‧‧第2分度進給機構

51‧‧‧單元架

52‧‧‧雷射光束照射機構

53‧‧‧聚光點位置調整機構

55‧‧‧Z軸方向位置檢測機構

71‧‧‧方向變換鏡

72‧‧‧聚光透鏡

80‧‧‧檢查用雷射光束振盪機構

81‧‧‧二向色半反射鏡

82‧‧‧環狀光點形成機構

83‧‧‧光束分光鏡

83a‧‧‧第1路徑

83b‧‧‧第2路徑

84‧‧‧針孔光罩

85‧‧‧圓錐鏡

86‧‧‧位置檢測器

101‧‧‧中央處理裝置(CPU)

102‧‧‧唯讀記憶體(ROM)

103‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

103a‧‧‧第1記憶領域

103b‧‧‧第2記憶領域

103c‧‧‧第3記憶領域

104‧‧‧輸入介面

105‧‧‧輸出介面

201‧‧‧切割道(分割預定線)

202‧‧‧光學元件

210，210a，210b，210c‧‧‧變質層

321，331，511‧‧‧被導引溝

361‧‧‧吸附夾頭

362‧‧‧夾具

371，381，431‧‧‧外螺紋棒

372，382，432，532‧‧‧脈衝馬達

373，383‧‧‧軸承座

374‧‧‧X軸方向位置檢測機構

374a，384a，551‧‧‧直尺

374b，384b，552‧‧‧讀取頭

384‧‧‧Y軸方向位置檢測機構

421‧‧‧移動支持部

422‧‧‧裝設部

521‧‧‧外殼

821‧‧‧第1圓錐透鏡

822‧‧‧第2圓錐透鏡

841‧‧‧針孔

LB1‧‧‧加工用脈衝雷射光束

LB2a，LB2b‧‧‧檢查用雷射光束

LB2c‧‧‧第1反射光

LB2d‧‧‧第2反射光

Pa，Pb‧‧‧聚光點

S1‧‧‧圓形光點形狀

S2，S3，S4‧‧‧環狀光點形狀

S3a，S3b‧‧‧環狀光點

W‧‧‧被加工物

第1圖係裝備有依據本發明所構成保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置的雷射加工機立體圖。

第2圖係顯示依據本發明所構成保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置的構造方塊圖。

第3圖係顯示藉由構成第2圖所示之高度位置檢測裝置的環狀光點形成機構將圓形光點形狀之雷射光束形成為環狀光點形狀之狀態說明圖。

第4圖係顯示藉由第2圖所示之高度位置檢測裝置將雷射光束照射至保持於夾頭台之被加工物之狀態說明圖。

第5圖係顯示藉由構成第2圖所示之高度位置檢測裝置的光束分光鏡進行分割之反射光的一部分利用針孔光罩來阻斷，同時其他一部分通過之狀態說明圖。

第6圖係顯示藉由構成第2圖所示之高度位置檢測裝置 的圓錐鏡反射之線狀光點位置依據環狀光點直徑之大小而改變之狀態說明圖。

第7(a)、7(b)圖係顯示藉由第2圖所示之高度位置檢測裝置將雷射光束照射至保持於夾頭台且厚度不同之被加工物之狀態說明圖。

第8圖係顯示輸出自構成第2圖所示之高度位置檢測裝置的位置檢測器之位置信號，與聚光器至被加工物之上面之距離的關係控制圖。

第9圖係顯示構成第2圖所示之高度位置檢測裝置之控制機構之方塊圖。

第10圖係作為被加工物之半導體晶圓之立體圖。

第11(a)、11(b)圖係顯示第10圖所示之半導體晶圓於保持在第1圖所示之雷射加工機之夾頭台預定位置的狀態下與座標位置之關係說明圖。

第12圖係藉由裝備於第1圖所示之雷射加工機的高度位置檢測裝置來實施之高度位置檢測程序說明圖。

第13(a)、13(b)圖係藉由第1圖所示之雷射加工機於第10圖所示之半導體晶圓上形成變質層之加工程序說明圖。

第14圖係顯示被加工物之厚度厚時之加工程序說明圖。

6‧‧‧加工用脈衝雷射光束振盪機構

7‧‧‧聚光器

8‧‧‧高度位置檢測裝置

71‧‧‧方向變換鏡

72‧‧‧聚光透鏡

80‧‧‧檢查用雷射光束振盪機構

81‧‧‧二向色半反射鏡

82‧‧‧環狀光點形成機構

83‧‧‧光束分光鏡

83a‧‧‧第1路徑

83b‧‧‧第2路徑

84‧‧‧針孔光罩

85‧‧‧圓錐鏡

86‧‧‧位置檢測器

821‧‧‧第1圓錐透鏡

822‧‧‧第2圓錐透鏡

841‧‧‧針孔

LB1‧‧‧加工用脈衝雷射光束

LB2a，LB2b‧‧‧檢查用雷射光束

W‧‧‧被加工物

Claims (2)

1. 一種保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置，係用以檢測保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置者，包含有：雷射光束振盪機構，係振盪雷射光束者；環狀光點形成機構，係將業已藉由該雷射光束振盪機構振盪之雷射光束之光點形狀形成為環狀者；光束分光鏡，係將業已藉由該環狀光點形成機構使光點形狀形成為環狀之雷射光束導入第1路徑者；聚光器，係將業已導入該第1路徑之雷射光束聚光並照射至保持於夾頭台之被加工物者；針孔光罩，係配置於第2路徑上，且該第2路徑係藉由保持於夾頭台之被加工物反射之雷射光束被該光束分光鏡分割形成者；圓錐鏡，係將通過該針孔光罩之光點形狀呈環狀之反射光變換成線狀光點形狀者；位置檢測器，係檢測業已藉由該圓錐鏡變換成線狀光點形狀之反射光之位置者；及控制機構，係依據藉由該位置檢測器所檢測之反射光之位置，求取保持於夾頭台之被加工物之上面高度位置者。
2. 如申請專利範圍第1項之保持於夾頭台之被加工物之高度位置檢測裝置，其中該環狀光點形成機構係藉由一對沿著雷射光束以預定間隔直列地配置之圓錐透鏡所構成。