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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Messinstrument zur Messung der
Dicke oder der Höhe
einer oberen Oberfläche
eines Wafers, beispielsweise eines Halbleiterwafers, der auf einem
Einspanntisch gehaltert ist, der bei einer Bearbeitungsmaschine
für Wafer
vorgesehen ist, beispielsweise einer Laserstrahlmaschine oder einer
Laserbearbeitungsmaschine.
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Bei
einem Prozess zur Herstellung eines Halbleiterbauelements werden
mehrere Bereiche durch vorgegebene Unterteilungslinien unterteilt,
die als Straßen
bezeichnet werden, und in einer gitterartigen Anordnung auf der
Oberfläche
eines Halbleiterwafers angeordnet sind, der im Wesentlichen scheibenförmig ist,
und ein derartiges Bauelement wie ein IC oder eine LSI in jedem
der unterteilten Bereiche ausgebildet wird. Dann wird der Halbleiterwafer
entlang den Straßen
geschnitten, um die Bereiche, in welchen die Bauelemente vorgesehen
sind, auf einzelne Halbleiterchips zu unterteilen.
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Um
eine Verkleinerung und eine Verbesserung der Funktionalität einer
Einrichtung zu erzielen, wurde eine Modulanordnung, bei welcher
mehrere Halbleiterchips zusammenlaminiert sind, und Elektroden der
zusammenlaminierten Halbleiterchips miteinander verbunden sind,
in die Praxis umgesetzt. Die Modulanordnung ist so ausgebildet,
dass an einem Ort auf der Oberfläche
eines Halbleiterwafers, an welchem eine Elektrode, die als Bond-Pad
bezeichnet wird, vorgesehen ist, ein Loch (Durchgangsloch) von der
rückwärtigen Oberfläche aus
ausgebildet wird, so dass es sich zu dem Bond-Pad erstreckt, und
ein leitfähiges
Material wie beispielsweise Aluminium in das Durchgangsloch so eingefüllt wird,
dass es mit dem Bond-Pad verbunden ist (vgl. beispielsweise das
japanische offen gelegten Patent
Nr. 2003-163323 ). Das Durchgangsloch, das in dem voranstehend
geschilderten Halbleiterwafer vorgesehen wird, wird unter Verwendung
eines Bohrers hergestellt. Allerdings weisen die Durchgangslöcher, die in
dem Halbleiterwafer vorgesehen sind, einen so kleinen Durchmesser
wie 100 bis 300 μm
auf, und besteht bei dem Perforieren mittels Bohren das Problem,
dass die Produktivität
gering ist.
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Um
das voranstehend geschilderte Problem auszuschalten, wurde eine
Laserstrahlmaschine vorgeschlagen, die eine Bearbeitungs-Zustellbetragvorrichtung
zur Erfassung eines relativen Bearbeitungs-Zustellbetrages zwischen
einem Einspanntisch zum Haltern eines Werkstücks und einer Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
aufweist, eine Speichervorrichtung zum Speichern von X- und Y-Koordinatenwerten
feiner Löcher,
die in dem Werkstück ausgebildet
werden sollen, und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
auf Grundlage der X- und Y-Koordinatenwerte der feinen Löcher, die
in der Speichervorrichtung gespeichert sind, und eines Erfassungssignals
von der Bearbeitungs-Zustellbetragerfassungsvorrichtung,
wobei ein Laserstrahl aufgestrahlt wird, wenn die X- und Y-Koordinatenwerte
eines feinen Loches, das in dem Werkstück ausgebildet werden soll,
einen Ort unmittelbar unterhalb eines Kondensors der Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung
erreichen (vgl. beispielsweise das
japanische
offen gelegte Patent Nr. 2006-247674 ).
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Weiterhin
wurde als ein Verfahren zur Unterteilung eines Halbleiterwafers
oder dergleichen wie voranstehend beschrieben entlang einer Straße auch ein
Laserbearbeitungsverfahren vorgeschlagen, bei welchem ein gepulster
Laserstrahl mit einer Wellenlänge
eingesetzt wird, für
die ein Wafer durchlässig ist,
und die Bestrahlung so erfolgt, dass dessen Lichtsammelpunkt auf
das Innere eines zu unterteilenden Bereichs eingestellt wird. Ein
Unterteilungsverfahren, welches das Laserbearbeitungsverfahren einsetzt, umfasst
die Schritte, einen gepulste Laserstrahl im Infrarotbereich, für den ein
Werkstück
durchlässig
ist, so abzustrahlen, dass dessen Lichtsammelpunkt auf das Innere
von der rückwärtigen Oberflächenseite
eines Wafers eingestellt ist, kontinuierlich eine zurückgebildete
Schicht entlang einer Straße
im Inneren des Wafers auszubilden, und eine Kraft von außen entlang
der Straße
einwirken zu lassen, an welcher die Festigkeit durch die Ausbildung
der zurückgebildeten
Schicht beeinträchtigt
ist, um den Wafer entlang der Straße zu unterteilen (vgl. beispielsweise das
japanische Patent Nr. 3,408,805 ).
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Bei
dem voranstehend geschilderten Verfahren mit Einstrahlung eines
gepulsten Laserstrahls von einer rückwärtigen Oberfläche eines
Halbleiterwafers zur Ausbildung eines Durchgangslochs muss die Bestrahlung
mit dem Laserstrahl auf geeignete Art und Weise unterbrochen werden,
so dass ein Bond-Pad, das auf der Oberfläche des Halbleiterwafers vorgesehen
ist, nicht durchlöchert
wird. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, eine Bestrahlung mit einer
vorbestimmten Anzahl an Impulsen des gepulsten Laserstrahls entsprechend der
Dicke des Halbleiterwafers vorzunehmen. Allerdings schwankt die
Dicke von Halbleiterwafern, und ist es daher wesentlich, die Dicke
des Halbleiterwafers dort zu bestimmen, wo jedes Bond-Pad angeordnet
ist.
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Weiterhin
ist es bei dem Laserbearbeitungsverfahren, bei welchem ein gepulster
Laserstrahl mit einer Wellenlänge
eingesetzt wird, bei welcher ein Wafer durchlässig ist, und eine Bestrahlung
so erfolgt, dass dessen Lichtsammelpunkt aufs Innere eines zu unterteilenden
Bereichs eingestellt ist, um hierdurch eine zurückgebildete Schicht entlang
einer Straße
im Inneren des Halbleiterwafers wie voranstehend geschildert auszubilden,
wünschenswert,
die zurückgebildete
Schicht gleichmäßig mit
einer vorbestimmten Tiefe im Inneren des Halbleiterwafers und dergleichen
auszubilden. Wenn der Halbleiterwafer wellig ist, und dessen Dicke
schwankt, kann jedoch bei Bestrahlung mit einem Laserstrahl eine
zurückgebildete
Schicht nicht gleichmäßig in einer
vorbestimmten Tiefe ausgebildet werden, wegen der Abhängigkeit
von dem Brechungsindex. Um eine zurückgebildete Schicht gleichmäßig in einer
vorbestimmten Tiefe im Inneren einer Halbleiterschicht auszubilden,
ist es daher erforderlich, vorher die Ungleichförmigkeit eines Bereichs festzustellen,
der mit einem Laserstrahl bestrahlt werden soll, und die Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung
dazu zu veranlassen, sich an die Ungleichförmigkeit anzupassen, um den
Halbleiterwafer zu bearbeiten.
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
eines Messinstruments für
einen Wafer, welches verlässlich
die Dicke oder die Höhe
einer oberen Oberfläche
eines Wafers messen kann, beispielsweise eines Halbleiterwafers,
der auf einem Einspanntisch gehaltert ist, der bei einer Bearbeitungsmaschine
für Wafer
vorgesehen ist, und in der Bereitstellung einer Laserbearbeitungsmaschine,
welche das Messinstrument für
Wafer aufweist.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Messinstrument für einen
Wafer zur Messung der Dicke eines auf einem Einspanntisch gehalterten
Wafers zur Verfügung
gestellt, das einen Laserstrahloszillator zur Bestrahlung mit einem
Laserstrahl aufweist, dessen Wellenlängen so sind, dass er hindurchgeht,
und von einem Wafer reflektiert wird, einen Kondensor zum Konzentrieren
des von dem Laserstrahloszillator abgegebenen Laserstrahls und zum
Aufstrahlen des Laserstrahls auf einen Wafer, der auf dem Einspanntisch
gehaltert ist, eine Lichtempfangsvorrichtung zum Empfang reflektierten
Lichtes des Laserstrahls, der auf den Wafer abgestrahlt wurde, der
auf dem Einspanntisch gehaltert ist, eine Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
zum Ändern
des Lichtsammelpunkts des Laserstrahls, der von dem Kondensor konzentriert
wurde, und eine Steuervorrichtung zur Messung der Dicke des Wafers
auf Grundlage eines Änderungssignals von
der Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung und
eines Lichtempfangssignals von der Lichtempfangsvorrichtung, wobei
die Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
eine Spiegelvorrichtung zum Ändern
der optischen Weglänge
aufweist, die wiederum zwei Spiegel aufweist, die so angeordnet
sind, dass sich ihre reflektierenden Oberflächen voneinander beabstandet
um eine vorbestimmte Entfernung gegenüberliegen, und parallel zueinander
verlaufen, ein Winkeleinstell-Stellglied zur Einstellung des Einbauwinkels
der Spiegel, und einen Einbauwinkel-Erfassungssensor zur Erfassung
des Einbauwinkels der Spiegel und zur Ausgabe eines Erfassungssignals
an die Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung einen Speicher
zum Speichern eines Dicken-Steuerkennfeldes
aufweist, welches die Beziehung zwischen der Differenz der beiden
Einbauwinkel der Spiegel und der Dicke des Wafers angibt, wobei
die Steuervorrichtung so arbeitet, dass sie das Winkeleinstell-Stellglied
so steuert, dass der Einbauwinkel der Spiegel geändert wird, und zwei Peaks
der Lichtmenge auf Grundlage des Empfangssignals von der Lichtempfangsvorrichtung
erfasst, die Differenz zwischen den beiden Einbauwinkeln der Spiegel
auf Grundlage des Erfassungssignals von dem Einbauwinkel-Erfassungssensor
erfasst, wenn die zwei Peaks der Lichtmenge eingegeben werden, und
die Einbauwinkeldifferenz mit dem Dicken-Steuerkennfeld vergleicht, um die Dicke
des Wafers zu bestimmen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsmaschine
zur Verfügung
gestellt, die einen Einspanntisch zum Haltern eines Wafers aufweist,
eine Laserstrahl-Bestrahlungsvorrichtung zum Einstrahlen eines Bearbeitungs-Laserstrahls
auf den Wafer, der auf dem Einspanntisch gehaltert ist, und das
voranstehend geschilderte Messinstrument für Wafer, wobei das Messinstrument
die Dicke des auf dem Einspanntisch gehalterten Wafers misst.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Messinstrument
für einen Wafer
zur Messung der Höhe
einer oberen Oberfläche
eines auf einem Einspanntisch gehalterten Wafers zur Verfügung gestellt,
das einen Laserstrahloszillator zum Abstrahlen eines Laserstrahls
aufweist, einen Kondensor zum Konzentrieren des Laserstrahls, der
von dem Laserstrahloszillator abgestrahlt wird, und zum Bestrahlen
eines Wafers, der auf dem Einspanntisch gehaltert ist, mit dem Laserstrahl,
eine Lichtempfangsvorrichtung zum Empfang reflektierten Lichtes
des Laserstrahls, mit welchem der Wafer bestrahlt wird, der auf
dem Einspanntisch gehaltert ist, eine Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
zur Änderung des
Lichtsammelpunktes des Laserstrahls, der durch den Kondensor konzentriert
wird, und eine Steuervorrichtung zur Messung der Dicke des Wafers
auf Grundlage eines Änderungssignals
von der Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
und eines Lichtempfangssignals von der Lichtempfangsvorrichtung,
wobei die Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
eine Spiegelvorrichtung zum Ändern
der optischen Weglänge
aufweist, die wiederum zwei Spiegel aufweist, die so angeordnet
sind, dass ihre reflektierenden Oberflächen um eine vorbestimmte Entfernung
beabstandet einander zugewandt sind, und parallel zueinander verlaufen,
ein Winkeleinstell-Stellglied zur Änderung des Einbauwinkels der
Spiegel, und einen Einbauwinkel-Erfassungssensor zur Erfassung des
Einbauwinkels der Spiegel und zur Ausgabe eines Erfassungssignals
an die Steuervorrichtung, wobei die Steuervorrichtung einen Speicher zum
Speichern eines Höhensteuerkennfeldes
aufweist, das die Beziehung zwischen dem Einbauwinkel der Spiegel
und der Höhe
einer oberen Oberfläche
eines auf dem Einspanntisch gehalterten Wafers festlegt, wobei die
Steuervorrichtung so arbeitet, dass sie das Winkeleinstell-Stellglied
so steuert, dass der Einbauwinkel der Spiegel geändert wird, und ein Peak einer
Lichtmenge auf Grundlage des Empfangssignals von der Lichtempfangsvorrichtung erfasst
wird, zwei Einbauwinkel der Spiegel auf Grundlage des Erfassungssignals
von dem Einbauwinkel-Erfassungssensor bestimmt werden, wenn der
Peak der Lichtmenge eingegeben wird, und die Einbauwinkel mit dem
Höhensteuerkennfeld
verglichen werden, um die Höhe
der oberen Oberfläche des
Wafers zu bestimmen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsmaschine
zur Verfügung
gestellt, die einen Einspanntisch zum Haltern eines Wafers aufweist,
eine Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung zum Bestrahlen des auf dem Einspanntisch
gehalterten Wafers mit einem Laserstrahl, und das voranstehend geschilderte Messinstrument
für Wafer,
wobei das Messinstrument die Höhe
der oberen Oberfläche
des auf dem Einspanntisch gehalterten Wafers misst.
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Vorzugsweise
weist die Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung
eine Linse zur Erzeugung nicht-paralleler Lichtstrahlen auf, um
den Laserstrahl, welcher der Spiegelvorrichtung zur Änderung
der optischen Weglänge
zugeführt
werden soll, in nicht-parallele Lichtstrahlen umzuwandeln, und einen
Totalreflexionsspiegel zur Erzeugung einer Totalreflexion der nicht-parallelen
Lichtstrahlen, die durch die Spiegelvorrichtung zur Änderung
der optischen Weglänge
hindurchgegangen sind, senkrecht zur Spiegelvorrichtung zur Änderung
der optischen Weglänge.
Die Lichtempfangsvorrichtung kann eine Maske aufweisen, die ein
kleines Loch mit einem Durchmesser aufweist, durch welchen ein Teil
des reflektierten Lichts hindurchgeht, und einen Photodetektor zum
Empfang des reflektierten Lichts, das durch die Maske hindurchgegangen
ist. Vorzugsweise ist der Laserstrahl, der von dem Laserstrahloszillator
abgegeben wird, ein Dauerstrich-Laserstrahl.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann die Dicke des Wafers an dem zu bearbeitenden
Abschnitt exakt erfasst werden, da der Einbauwinkel der beiden Spiegel
der Spiegelvorrichtung zum Ändern
der optischen Weglänge,
die ein Bestandteil der Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung darstellt,
geändert
wird, um die Lichtsammelpunktposition des Laserstrahls zu ändern, der
auf den Wafer abgestrahlt wird, und der Einbauwinkel der Spiegel
auf Grundlage von zwei Peaks der Lichtmenge des reflektierten Lichts
bestimmt wird, wenn der Lichtsammelpunkt auf der oberen Oberfläche und
der unteren Oberfläche
des Wafers angeordnet wird, und dann der Einbauwinkel mit dem Dickensteuerkennfeld
verglichen wird, um die Dicke des Wafers zu bestimmen. Daher kann
eine ordnungsgemäße Bearbeitung
in Abhängigkeit
von der Dicke für
den zu bearbeitenden Abschnitt des Wafers durchgeführt werden.
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Die
voranstehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise ihrer Umsetzung in die Praxis werden aus
der folgenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen unter
Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen noch deutlicher, welche einige bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung zeigen. Es zeigt:
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1 eine
Perspektivansicht einer Laserstrahlmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm einer Laserstrahlbearbeitungs-Bestrahlungseinheit, die bei der in 1 dargestellten
Laserstrahlmaschine vorgesehen ist;
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3 ein
Blockdiagramm einer Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit, die bei der in 1 dargestellten
Laserstrahlmaschine vorgesehen ist;
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4 eine
Perspektivansicht einer Spiegelvorrichtung zur Änderung der optischen Weglänge, die
ein Bestandteil der in 3 dargestellten Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit
ist;
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5 eine
schematische Ansicht einer Lichtempfangsvorrichtung in einem Zustand,
bei welchem sie reflektiertes Licht empfängt, wenn ein Lichtsammelpunkt
eines Laserstrahls der in 3 gezeigten Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit
auf einer oberen Oberfläche
eines Werkstücks
angeordnet ist;
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6 eine ähnliche
Ansicht, wobei jedoch die Lichtempfangsvorrichtung in einem anderen
Zustand gezeigt ist, in welchem sie reflektiertes Licht empfängt, wenn
der Lichtsammelpunkt des Laserstrahls der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit
von 3 auf einer oberen Oberfläche des Werkstücks angeordnet
ist;
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7 ein
Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Ausgangswert eines Photodetektors
der Lichtempfangsvorrichtung, die ein Bestandteil der in 3 dargestellten
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit
ist, und dem Einbauwinkel der Spiegelvorrichtung zur Änderung
der optischen Weglänge
zeigt;
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8 ein
Diagramm, das ein Dickensteuerkennfeld erläutert, das in einem Speicher
einer Steuervorrichtung gespeichert ist, die bei der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine vorgesehen ist;
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9 eine
Perspektivansicht eines Halbleiterwafers als ein Wafer, der mit
der in 1 gezeigten Laserstrahlmaschine bearbeitet werden
soll;
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10 eine
Aufsicht in vergrößertem Maßstab eines
Teils des in 9 dargestellten Halbleiterwafers;
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11 eine
Perspektivansicht, welche den in 9 dargestellten
Halbleiterwafer in einem Zustand zeigt, bei welchem er an der Oberfläche eines Schutzbands
anhaftet, das auf einem kreisförmigen Rahmen
angebracht ist;
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12 ein
Diagramm zur Erläuterung
einer Beziehung zwischen dem in 9 gezeigten
Halbleiterwafer und Koordinatenpositionen in einem Zustand, bei
welchem der Halbleiterwafer an einem vorbestimmten Ort eines Einspanntisches
der in 1 gezeigten Laserstrahlmaschine gehaltert wird;
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13 eine
schematische Darstellung eines Durchlöcherungsschrittes, bei welchem
mit einem Laser ein Loch in dem in 9 gezeigten
Halbleiterwafer ausgebildet wird, unter Verwendung der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine;
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14 eine
teilweise vergrößerte Ansicht des
Halbleiterwafers, bei welchem durch Laserbearbeitung Löcher durch
den Durchlöcherungsschritt
erzeugt werden, der in 13 dargestellt ist;
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15 ein
Diagramm, das ein Höhensteuerkennfeld
erläutert,
das in dem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert ist, die bei
der in 1 dargestellten Laserstrahlmaschine vorgesehen
ist; und
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16 eine
schematische Ansicht der in 3 gezeigten
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit in einem Zustand, bei welchem
sie dazu verwendet wird, die Höhe
einer oberen Oberfläche
eines Halbleiterwafers zu erfassen, der auf dem Einspanntisch gehaltert
ist.
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Nachstehend
werden ein Messinstrument und eine Laserstrahlmaschine oder Laserbearbeitungsmaschine
für Wafer
gemäß den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen
beschrieben. 1 ist eine Perspektivansicht
einer Laserstrahlmaschine, die gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgebildet ist. In 1 weist die dargestellte Laserstrahlmaschine
eine ortsfeste Basis 2 auf, einen Einspanntischmechanismus 3,
der so ausgebildet ist, dass er sich in einer Werkstückzustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegen kann, die durch eine Pfeilmarkierung
X angedeutet ist, zum Haltern eines Werkstücks auf diesem, einen Laserbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4,
der so angeordnet ist, dass er sich in einer Schaltrichtung (Richtung
der Y-Achse) bewegen kann, die durch eine Pfeilmarkierung Y angedeutet ist,
und senkrecht zur Werkstückzustellrichtung (Richtung
der X-Achse), die durch die Pfeilmarkierung X angedeutet ist, auf
der ortsfesten Basis 2, eine Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5,
die so angeordnet ist, dass sie sich in einer Richtung (Richtung
der Z-Achse) bewegen kann, die durch eine Pfeilmarkierung Z angedeutet
ist, auf dem Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4,
und eine Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6, die ein
Messinstrument für
einen Wafer bildet. Die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 und die
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 sind auf einer gemeinsamen
Halterungseinheit 44 angebracht.
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Der
Einspanntischmechanismus 3 weist zwei Führungsschienen 31 auf,
die parallel zueinander entlang der Werkstückzustellrichtung (Richtung der
X-Achse), die durch die Pfeilmarkierung X angedeutet ist, auf der
ortsfesten Basis 2 angeordnet sind, einen ersten Gleitblock 32,
der so angeordnet ist, dass er sich in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegen kann, die durch die Pfeilmarkierung
X angedeutet ist, auf den Führungsschienen 31,
einen zweiten Gleitblock 33, der so angeordnet ist, dass
er sich in der Schaltrichtung (Richtung der Y-Achse) bewegen kann,
die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet ist, auf dem ersten Gleitblock 32,
einen Abdeckungstisch 35, der auf dem zweiten Gleitblock 33 über ein
zylindrisches Teil 34 gehaltert ist, und einen Einspanntisch 36,
der als Werkstückhalterungsvorrichtung
dient. Der Einspanntisch 36 weist eine Saugeinspannvorrichtung 361 auf,
die aus einem porösen
Material besteht, und einen Halbleiterwafer als Werkstück auf der
Saugeinspannvorrichtung 361 (Halterungsoberfläche) durch
eine nicht dargestellte Saugvorrichtung haltert. Der so ausgebildete
Einspanntisch 36 wird durch einen nicht dargestellten Schrittmotor
gedreht, der in dem zylindrischen Teil 34 angeordnet ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Klemme 362 zur Befestigung
eines nachstehend erläuterten,
ringförmigen
Rahmens auf dem Einspanntisch 36 angeordnet ist.
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Der
erste Gleitblock 32 weist zwei Führungsnuten 321 auf,
die auf seiner oberen Oberfläche
vorgesehen sind, zusammengepasst mit den Führungsschienen 31,
und weist zwei Führungsschienen 322 auf,
die auf seiner oberen Oberfläche
vorgesehen sind, und sich parallel zueinander entlang der Schaltrichtung
(Richtung der Y-Achse) erstrecken, die durch die Pfeilmarkierung
Y angedeutet ist. Der auf diese Art und Weise ausgebildete, erste
Gleitblock 32 ist so ausgebildet, dass er eine Bewegung
in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung der X-Achse), angedeutet durch die Pfeilmarkierung X,
entlang den Führungsschienen 31 durchführen kann,
wobei die Führungsnuten 321 mit
den Führungsschienen 31 zusammengepasst
sind. Der Einspanntischmechanismus 3 bei der dargestellten Ausführungsform weist
eine Bearbeitungszustellvorrichtung 37 auf, zum Bewegen
des ersten Gleitblocks 32 in der Werkstückzustellrichtung (Richtung
der X-Achse), die durch die Pfeilmarkierung X angedeutet ist, entlang den
Führungsschienen 31.
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Die
Bearbeitungszustellvorrichtung 37 weist eine Außengewindestange 371 auf,
die parallel zu den Führungsschienen 31 und
dazwischen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise
einen Schrittmotor 372 zum Antrieb der Außengewindestange 371 so,
dass sie sich dreht. Die Außengewindestange 371 ist
an ihrem einen Ende so gehaltert, dass sie sich drehen kann, auf
einem Lagerblock 373 gehaltert, der an der ortsfesten Basis 2 befestigt ist,
und ist an ihrem anderen Ende zur Kraftübertragung an eine Abtriebswelle
des Schrittmotors 372 angeschlossen. Es wird darauf hingewiesen,
dass die Außengewindestange 371 in
ein Innengewindeloch eingeschraubt ist, das in einem Innengewindeblock vorgesehen
ist, der nicht dargestellt ist, und vorstehend auf einer unteren
Oberfläche
eines zentralen Abschnitts des ersten Gleitblocks 32 angeordnet
ist. Wenn daher die Außengewindestange 371 durch
den Schrittmotor 372 so angetrieben wird, dass sie sich
in Vorwärtsrichtung
oder Rückwärtsrichtung
dreht, wird der erste Gleitblock 32 in der Werkstückzustellrichtung
(Richtung der X-Achse) bewegt, die durch die Pfeilmarkierung X angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 31.
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Die
Laserstrahlmaschine gemäß der voranstehend
beschriebenen Ausführungsform
weist eine Bearbeitungs-Zustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 374 auf,
um den Bearbeitungs-Zustellbetrag
des Einspanntisches 36 festzustellen. Die Bearbeitungs-Zustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 374 weist
eine lineare Skala 374a auf, die sich entlang den Führungsschienen 31 erstreckt,
und einen Lesekopf 374b, der so auf dem ersten Gleitblock 32 angeordnet
ist, dass er sich entlang der linearen Skala 374a zusammen mit
dem ersten Gleitblock 32 bewegen kann. Der Lesekopf 374b der
Bearbeitungs-Zustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 374 bei
der dargestellten Ausführungsform
sendet ein Impulssignal mit einem Impuls für jeden Mikrometer an eine
Steuervorrichtung aus, die nachstehend erläutert wird. Dann zählt die
nachstehend beschriebene Steuervorrichtung die ihr zugeführten Impulssignale,
um den Bearbeitungs-Zustellbetrag des Einspanntisches 36 zu
erfassen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn der Schrittmotor 372 als
die Antriebsquelle für die
Bearbeitungs-Zustellvorrichtung 37 verwendet wird,
es möglich
ist, die Antriebsimpulse der nachstehend erläuterten Steuervorrichtung zu
zählen,
die ein Treibersignal an den Schrittmotor 372 ausgibt,
um den Bearbeitungs-Zustellbetrag des Einspanntisches 36 zu
erfassen. Andererseits, wenn ein Servomotor als die Antriebsquelle
für die
Bearbeitungs-Zustellvorrichtung 37 verwendet
wird, ist es ebenfalls möglich,
ein Impulssignal, das von einem Drehkodierer zur Erfassung der Drehzahl
des Servomotors ausgegeben wird, an die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung
zu schicken, so dass die Steuervorrichtung das ihr zugeführte Impulssignal
zählt,
um den Bearbeitungs-Zustellbetrag des Einspanntisches 36 zu
erfassen.
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Der
zweite Führungsblock 33 weist
zwei Führungsnuten 331 auf,
die auf seiner unteren Oberfläche
vorgesehen sind, zum Zusammenpassen mit den Führungsschienen 322,
die auf der oberen Oberfläche
des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen sind, so dass er sich
in der Schaltrichtung (Indexrichtung) (Richtung der Y-Achse) bewegen
kann, die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet ist, durch den
Passeingriff zwischen den Führungsnuten 331 und
den Führungsschienen 322.
Der Einspanntischmechanismus 3 bei der dargestellten Ausführungsform
weist eine erste Schaltzustellvorrichtung 38 auf, um den
zweiten Gleitblock 33 in der Schaltrichtung (Richtung der Y-Achse),
die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 322 zu
bewegen, die auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen sind.
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Die
erste Schaltzustellvorrichtung 38 weist eine Außengewindestange 381 auf,
die parallel zu den Führungsschienen 322 und
dazwischen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise einen
Schrittmotor 382 zum Antrieb der Außengewindestange 381 so,
dass sie sich dreht. Die Außengewindestange 381 ist
an ihrem einen Ende drehbar auf einem Lagerblock 382 gehaltert,
der an einer oberen Oberfläche
des ersten Gleitblocks 32 befestigt ist, und ist zur Kraftübertragung
an ihrem anderen Ende an eine Abtriebswelle des Schrittmotors 382 angeschlossen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Außengewindestange 381 in
ein Innengewinde-Durchgangsloch eingeschraubt ist, in einem Innengewindeblock,
der nicht dargestellt ist, vorstehend auf einer unteren Oberfläche eines
zentralen Abschnitts des zweiten Gleitblocks 33. Wenn daher
die Außengewindestange 381 durch
den Schrittmotor 382 so angetrieben wird, dass sie sich
in Vorwärtsrichtung
bzw. Rückwärtsrichtung
dreht, wird der zweite Gleitblock 33 in der Schaltrichtung
(Richtung der Y-Achse), die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 322 bewegt.
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Die
Laserstrahlmaschine gemäß der dargestellten
Ausführungsform
weist eine Schaltzustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 384 auf,
zur Erfassung des Schaltbearbeitungszustellbetrages des zweiten Gleitblocks 33.
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Die
Schaltzustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 384 weist eine
lineare Skala 384a auf, die sich entlang den Führungsschienen 322 erstreckt,
und einen Lesekopf 384b, der so auf dem zweiten Gleitblock 33 angeordnet
ist, dass er eine Bewegung entlang der linearen Skala 384a zusammen
mit dem zweiten Gleitblock 33 durchführen kann. Der Lesekopf 384b der
Schaltzustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 384 schickt bei
der dargestellten Ausführungsform
ein Impulssignal mit einem Impuls für jeden Mikrometer an die nachstehend
erläuterte
Steuervorrichtung. Dann zählt
die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung
das ihr zugeführte
Impulssignal, um den Schaltzustellbetrag des Einspanntisches 36 festzustellen.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass dann, wenn der Schrittmotor 382 als
Antriebsquelle für
die Schaltzustellvorrichtung 38 verwendet wird, es möglich ist,
die Antriebsimpulse der nachstehend erläuterten Steuervorrichtung zu
zählen,
welche ein Antriebssignal an den Schrittmotor 382 ausgibt,
um den Schaltzustellbetrag des Einspanntisches 36 zu erfassen.
Wenn andererseits ein Servomotor als die Antriebsquelle für die erste
Schaltzustellvorrichtung 38 verwendet wird, ist es auch
möglich,
ein Impulssignal, das von einem Drehkodierer zur Erfassung der Drehzahl
des Servomotors ausgegeben wird, an die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung
zu schicken, so dass die Steuervorrichtung das ihr zugeführte Impulssignal
zählt,
um den Schaltzustellbetrag des Einspanntisches 36 zu erfassen.
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Der
Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4 weist
zwei Führungsschienen 41 auf,
die parallel zueinander entlang der Schaltzustellrichtung (Richtung
der Y-Achse), die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet ist, auf
der ortsfesten Basis 2 vorgesehen sind, und eine bewegbare
Halterungsbasis 42, die so angeordnet ist, dass sie sich
in der Richtung, die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet ist,
auf den Führungsschienen 41 bewegen kann.
Die bewegbare Halterungsbasis 42 weist einen bewegbaren
Halterungsabschnitt 421 auf, der so angeordnet ist, dass
er sich auf den Führungsschienen 41 bewegen
kann, sowie einen Montageabschnitt 422, der an dem bewegbaren
Halterungsabschnitt 421 angebracht ist. Der Montageabschnitt 422 weist zwei
Führungsschienen 423 auf,
die auf seiner seitlichen Oberfläche
vorgesehen sind, und sich parallel zueinander in der durch die Pfeilmarkierung
Z (Richtung der Z-Achse) angedeuteten Richtung erstrecken. Der Laserstrahlbestrahlungseinheits-Halterungsmechanismus 4 bei
der dargestellten Ausführungsform
weist eine zweite Schaltzustellvorrichtung 43 auf, zum
Bewegen der bewegbaren Halterungsbasis 42 in der Schaltzustellrichtung
(Richtung der Y-Achse), die durch die Pfeilmarkierung Y angedeutet
ist, entlang den Führungsschienen 41.
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Die
zweite Schaltzustellvorrichtung 43 weist eine Außengewindestange 431 auf,
die parallel zu den Führungsschienen 41 und
dazwischen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle wie beispielsweise
einen Schrittmotor 432 zum Antrieb der Außengewindestange 431 so,
dass diese sich dreht. Die Außengewindestange 431 ist
an ihrem einen Ende drehbeweglich auf einem nicht dargestellten
Lagerblock gehaltert, der an der ortsfesten Basis 2 befestigt
ist, und ist an ihrem anderen Ende zur Kraftübertragung an eine Abtriebswelle
des Schrittmotors 432 angeschlossen. Es wird darauf hingewiesen,
dass die Außengewindestange 431 in
ein Innengewindeloch eingeschraubt ist, das in einem Innengewindeblock, nicht
dargestellt, vorgesehen ist, der vorstehend auf einer unteren Oberfläche eines
zentralen Abschnitts des bewegbaren Halterungsabschnitts 421 vorgesehen
ist, der ein Bestandteil der bewegbaren Halterungsbasis 42 bildet.
Wenn die Außengewindestange 431 durch
den Schrittmotor 432 so angetrieben wird, dass sie sich
in Vorwärtsrichtung
bzw. Rückwärtsrichtung
dreht, wird daher die bewegbare Halterungsbasis 42 in der
Schaltzustellrichtung (Richtung der Y-Achse) bewegt, die durch die
Pfeilmarkierung Y angedeutet ist, entlang den Führungsschienen 41.
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Die
gemeinsame Halterungseinheit 44, auf welcher die Laserstrahlbearbeitungs-Bestrahlungseinheit 5 und
die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 angebracht sind,
weist zwei Führungsnuten 441 auf,
die darauf vorgesehen sind, zum Einpassen für eine Gleitbewegung mit den
Führungsschienen 423,
die auf dem Montageabschnitt 422 der bewegbaren Halterungsbasis 42 vorgesehen
sind, und ist zur Bewegung in jener Richtung, die durch die Pfeilmarkierung
Z (Richtung der Z-Achse) angedeutet ist, durch Passeingriff zwischen
den Führungsnuten 441 und
den Führungsschienen 423 gehaltert.
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Die
Laserstrahlmaschine gemäß der dargestellten
Ausführungsform
weist eine Bewegungsvorrichtung 53 zum Bewegen der Halterungseinheit 44 entlang
den Führungsschienen 423 in
der durch die Pfeilmarkierung Z angedeuteten Richtung (der Richtung
der Z-Achse) auf. Die Bewegungsvorrichtung weist eine Außengewindestange
(nicht gezeigt) auf, die zwischen den Führungsschienen 423 angeordnet ist,
und eine Antriebsquelle wie beispielsweise einen Schrittmotor 442 zum
Antrieb der Außengewindestange
so, dass sie sich dreht. Wenn die nicht dargestellte Außengewindestange
so angetrieben wird, dass sie sich nach vorn bzw. hinten dreht,
durch den Schrittmotor 442, wird die Halterungseinheit 44,
auf welcher die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 und
die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 angebracht sind,
in der durch die Pfeilmarkierung Z (Richtung der Z-Achse) angedeuteten
Richtung entlang den Führungsschienen 423 bewegt.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform
der Schrittmotor 432 so betrieben wird, dass er sich in
Vorwärtsrichtung
dreht, um die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 und die
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 nach oben zu bewegen,
wogegen der Schrittmotor 432 in entgegengesetzter Richtung
betrieben wird, um die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 und die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 nach
unten zu bewegen.
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Die
Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 bei der dargestellten
Ausführungsform
weist ein zylinderförmiges
Gehäuse 51 auf,
das an der Halterungseinheit 44 befestigt ist, und im Wesentlichen in
Horizontalrichtung verläuft.
Weiterhin weist die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 eine
Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 und
eine Bewegungsvorrichtung 53 auf, angeordnet in dem Gehäuse 51,
und einen Kondensor 54, der an einem Ende des Gehäuses 51 angebracht
ist, wie in 2 gezeigt. Die Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 weist
einen Impulslaserstrahl-Oszillator 521 auf, der als ein
YAG-Laseroszillator ausgebildet ist, oder ein YVO4-Laseroszillator,
und eine Zyklusfrequenz-Einstellvorrichtung 522, die für den Impulslaserstrahl-Oszillator 521 vorgesehen
ist.
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Das
Gehäuse 51,
welches die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 bildet,
weist eine Bildaufnehmervorrichtung 7 auf, die an seinem
vorderen Endabschnitt angeordnet ist. Die Bildaufnehmervorrichtung 7 weist
zusätzlich
zu einer üblichen Bildaufnehmervorrichtung
(CCD-Bauelement) zur Aufnahme eines Bildes sichtbarer Lichtstrahlen,
eine Infrarotbestrahlungsvorrichtung auf, zum Aufstrahlen von Infrarotstrahlen
auf ein Werkstück,
ein optisches System, welches die von der Infrarotbestrahlungsvorrichtung
abgestrahlten Infrarotstrahlen aufnehmen kann, eine Bildaufnehmervorrichtung
(Infrarot-CCD-Bauelement) zur Ausgabe eines elektrischen Signals
entsprechend den von dem optischen System aufgenommenen Infrarotstrahlen,
und dergleichen, und schickt ein durch den Bildaufnehmer aufgenommenes
Bildsignal an die nicht dargestellte Steuervorrichtung.
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Als
nächstes
wird unter Bezugnahme auf die 1 und 3 die
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 beschrieben, welche
das Messinstrument für
einen Wafer bildet. Die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 bei der
dargestellten Ausführungsform weist
ein zylinderförmiges
Gehäuse 61 auf,
das an der Halterungseinheit 44 befestigt ist, und sich
im Wesentlichen in Horizontalrichtung erstreckt. Weiterhin weist,
wie in 3 dargestellt, die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 einen
Laserstrahloszillator 62 auf, der in dem Gehäuse 61 angeordnet
ist, und einen Kondensors 63, der wiederum eine Kondensorlinse 631 aufweist,
zum Konzentrieren eines Laserstrahls, der von dem Laserstrahloszillator 62 abgegeben
wird, und zum Aufstrahlen des konzentrierten Laserstrahls auf ein
Werkstück
W, das auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist. Der Laserstrahloszillator 62 strahlt
bei der dargestellten Ausführungsform
einen Dauerstrich-Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm ab, der hindurchgeht,
und von einem Siliziumwafer reflektiert wird. Der Kondensors 63 ist
an einem Ende des Gehäuses 51 angebracht,
wie aus 1 hervorgeht.
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In 3 weist
die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 eine Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung 64 auf,
zum Ändern
des Lichtsammelpunktes des Kondensors 63, der einen Laserstrahl konzentriert,
der von dem Laserstrahloszillator 62 abgegeben wird, eine
Lichtempfangsvorrichtung 65 zum Empfang von reflektiertem
Licht des Laserstrahls, der auf einen Halbleiterwafer 10 abgestrahlt wurde,
der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert wird, einen ersten
Halbspiegel 66, der zwischen dem Laserstrahloszillator 62 und
der Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung 64 angeordnet
ist, und einen zweiten Halbspiegel 67 zum Zuführen eines
Teils des Laserlichts, das dem Kondensors 63 zugeführt werden
soll, über
den ersten Halbspiegel 66 zur Lichtempfangsvorrichtung 65.
Der Laserstrahloszillator 62 gibt einen Dauerstrich-Laserstrahl mit der
Wellenlänge
von 1064 nm ab, mit einer Ausgangsleistung von beispielsweise 10
mW. Die Lichtsammelpunkt-Änderungsvorrichtung 64 bei
der vorliegenden Ausführungsform
weist eine Umwandlungslinse 641 auf, die aus einer Konvexlinse
besteht, zur Umwandlung eines Laserstrahls, der von dem Laserstrahloszillator 62 abgegeben
wird, und durch den ersten Halbspiegel 66 zugeführt wird,
in nichtparallele Lichtstrahlen, eine Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung
der optischen Weglänge
zum Ändern
der optischen Weglänge
von dem Laserstrahloszillator 62 zu dem Kondensor 63,
und einen total reflektierenden Spiegel 643 zur Totalreflexion
der nicht-parallelen Lichtstrahlen, die dort zugeführt werden,
durch die Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge zu der
Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge.
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Die
Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge weist,
wie in 4 gezeigt, zwei Spiegel 642a und 642b auf,
die voneinander um eine vorbestimmte Entfernung beabstandet angeordnet
sind, so dass ihre reflektierenden Oberflächen parallel zueinander einander
zugewandt sind, ein Winkeleinstell-Stellglied 642c zur
Einstellung des Einbauwinkels der Spiegel 642a und 642b,
und einen Einbauwinkel-Erfassungssensor 642d zur Erfassung des
Einbauwinkels der Spiegel 642a und 642b. Als derartige
Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge wie
voranstehend geschildert ist es vorzuziehen, einen Galvano-Scanner
einzusetzen, der den Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b bei
einem eingesetzten Oszillationszyklus ändert. Der Einbauwinkel-Erfassungssensor 642d weist bei
der dargetellten Ausführungsform
einen Drehkodierer auf, der auf dem Winkeleinstell-Stellglied 642c angebracht
ist, und ein Erfassungssignal an die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung
schickt. Die Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung
der optischen Weglänge
mit der voranstehend geschilderten Ausbildung kann die optische
Weglänge
eines Laserstrahls dadurch ändern,
dass der Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b geändert wird,
von jenem, der durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte
Linie angedeutet ist, zu jenem, der durch eine Linie in 3 angedeutet
ist, die abwechselnd einen langen und zwei kurze Striche aufweist.
Die Lichtempfangsvorrichtung 65 weist eine Maske 65a auf,
die mit einem kleinen Loch 651a mit einem Durchmesser von
10 μm versehen
ist, durch welches ein Teil des reflektierten Lichts hindurchgeht,
das durch den zweiten Halbspiegel 67 aufgeteilt wurde,
sowie einen Photodetektor 65b zum Empfangen des reflektierten Lichts,
das durch die Maske 65a hindurchgegangen ist. Der Photodetektor 65b schickt
ein Spannungssignal entsprechend der empfangenen Lichtmenge an die
nachstehend genauer erläuterte
Steuervorrichtung.
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Als
nächstes
wird der Betriebsablauf der voranstehend geschilderten Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 erläutert. Ein
Dauerstrich-Laserstrahl, der von dem Laserstrahloszillator 62 abgegeben wird,
geht mit einem vorbestimmten Anteil durch den ersten Halbspiegel 66 hindurch,
wie durch eine durchgezogene Linie in 3 dargestellt
ist, und wird in nicht-parallele Lichtstrahlen durch die Wandlerlinse 641 in
nicht-parallele Lichtstrahlen umgewandelt. Die nicht-parallelen
Lichtstrahlen gehen durch die Spiegel 642a und 642b der
Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge hindurch,
und gelangen dann zum total reflektierenden Spiegel 643.
Der Laserstrahl, der an dem total reflektierenden Spiegel 643 ankommt,
wird vollständig
reflektiert, in rechtem Winkel, durch den total reflektierenden
Spiegel 643, und bewegt sich dann in entgegengesetzter Richtung über die
Spiegel 642b und 642a der Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung
der optischen Weglänge,
und gelangt dann durch die Wandlerlinse 641 in nichtparallele
Lichtstrahlen hindurch, und erreicht den ersten Halbspiegel 66.
Der Laserstrahl, der an dem ersten Halbspiegel 66 ankommt,
wird in einem vorbestimmten Ausmaß zur Kondensorlinse 63 reflektiert,
und geht dann mit einem vorbestimmten Verhältnis durch den zweiten Halbspiegel 67 hindurch. Dann
wird der Laserstrahl durch die Kondensorlinse 631 konzentriert,
und auf ein Werkstück
W abgestrahlt, das auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist. Reflektiertes
Licht des Laserstrahls, der auf das Werkstück W aufgestrahlt wurde, gelangt
zum zweiten Halbspiegel 67 durch die Kondensorlinse 631, wie
durch eine gestrichelte Linie in 3 dargestellt, und
wird in einem vorbestimmten Verhältnis
zu der Lichtempfangsvorrichtung 65 durch den zweiten Halbspiegel 67 reflektiert.
Das reflektierte Licht des Laserstrahls, der zu der Lichtempfangsvorrichtung 65 reflektiert
wurde, gelangt zum Photodetektor 65b durch das kleine Loch 651a der
Maske 65a.
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Nunmehr
wird der Lichtsammelpunkt eines Laserstrahls, der von dem Laserstrahloszillator
62 durch
die Kondensorlinse
631 abgegeben wird, beschrieben. Wenn
die Brennweite der Wandlerlinse
641 in nicht-paralleles
Licht mit f1 bezeichnet wird, die Brennweite der Kondensorlinse
631 mit
f2, die optische Weglänge
zwischen der Wandlerlinse
641 in nicht-paralleles Licht und der Kondensorlinse
631 durch
L, die optische Weglänge
von der Wandlerlinse
641 in nicht-paralleles Licht zum total reflektierenden Spiegel
643 durch
m1 (die sich in Abhängigkeit
von der Spiegelvorrichtung
642 zum Ändern der optischen Weglänge ändert),
und die optische Weglänge von
der Kondensorlinse
631 zum Lichtsammelpunkt P durch m2,
ist folgende Beziehung entsprechend der Formel der Linse vorhanden:
für
m1 < f1 und m1 > f1 (1) für m1 = f1 (2) m2 = f2 -
Durch Änderung
des Einbauwinkels der Spiegel 642a und 642b der
Spiegelvorrichtung 642 zum Ändern der optischen Weglänge, damit
die optische Weglänge
m1 von der Wandlerlinse 641 für nicht-paralleles Licht zum
total reflektierenden Spiegel 643 geändert wird, kann daher die
optische Weglänge
m2 von der Kondensorlinse 631 zum Lichtsammelpunkt P geändert.
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Wenn
die Entfernung von der Kondensorlinse 631 zur oberen Oberfläche des
Halbleiterwafers W, der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert
ist, mit d bezeichnet wird, und die optische Weglänge von
der Kondensorlinse 631 zur Maske 65a mit n bezeichnet ist,
ist die Maske 65a an einem Ort angeordnet, welcher folgende
Bedingung erfüllt: 1n + 1d = 1f2
-
Nunmehr
werden die Position des Lichtsammelpunkts P eines Laserstrahls,
der durch die Kondensorlinse 631 konzentriert wird, und
die Lichtmenge des reflektierten Lichts, die von dem Photodetektor 65b empfangen
wird, unter Bezugnahme auf die 5 und 6 beschrieben.
In 5 ist mit durchgezogenen Linien ein Zustand dargestellt,
bei welchem der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls, der durch die
Kondensorlinse 631 konzentriert wurde, auf einer oberen
Oberfläche
des Werkstücks
W angeordnet ist. Wenn auf diese Art und Weise der Lichtsammelpunkt
P des Laserstrahls auf der oberen Oberfläche des Werkstücks W angeordnet
ist, gelangt infolge der Tatsache, dass das reflektierte Licht an
dem Abschnitt der Maske 65a konzentriert wird, das gesamte
reflektierte Licht durch das kleine Loch 651a hindurch,
und wird von dem Photodetektor 65b empfangen. Daher weist
die von dem Photodetektor 65b empfangene Lichtmenge einen
Maximalwert auf. Wenn andererseits der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls,
der durch die Kondensorlinse 631 konzentriert wurde, zwischen
der oberen Oberfläche
und der unteren Oberfläche
des Werkstücks
W angeordnet ist, wie mit gestrichelten Linien in 5 gezeigt, wird
infolge der Tatsache, dass die Reflexionsfläche auf der oberen Oberfläche des
Werkstücks
W groß ist,
das reflektierte Licht nicht an dem Abschnitt der Maske 65a konzentriert.
Daher gelangt nur ein Teil des reflektierten Lichtes durch das kleine
Loch 651a hindurch, und nimmt die Menge des von dem Photodetektor 65b empfangenen
Lichts ab.
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Weiterhin
ist in 6 mit durchgezogenen Linien ein Zustand dargestellt,
bei welchem der Lichtsammelpunkt 2 des Laserstrahls, der
durch die Kondensorlinse 631 konzentriert wurde, an der
unteren Oberfläche
des Werkstücks
W angeordnet ist. Wenn der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls an
der unteren Oberfläche
des Werkstücks
W auf diese Art und Weise angeordnet wird, gelangt infolge der Tatsache,
dass das reflektierte Licht an dem Abschnitt der Maske 65a konzentriert
wird, das gesamte reflektierte Licht durch das kleine Loch 651a hindurch,
und wird von dem Photodetektor 65b empfangen. Daher weist
die von dem Photodetektor 65b empfangene Lichtmenge einen
Maximalwert auf. Wenn andererseits der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls,
der durch die Kondensorlinse 631 konzentriert wurde, an der
Unterseite in Bezug auf die untere Oberfläche des Werkstücks W angeordnet
ist, wie durch eine gestrichelte Linie in 6 dargestellt,
wird infolge der Tatsache, dass die Reflexionsfläche auf der oberen Oberfläche des
Werkstücks
W groß ist,
das reflektierte Licht nicht an dem Abschnitt der Maske 65a konzentriert.
Daher gelangt nur ein Teil des reflektierten Lichtes durch das kleine
Loch 651a hindurch, und nimmt die Lichtmenge ab, die von
dem Photodetektor 65b empfangen wird.
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Selbst
wenn der Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b der
Spiegelvorrichtung 642 zur Änderung der optischen Weglänge so geändert wird,
dass der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls, der durch die Kondensorlinse 631 konzentriert
wird, von der Oberseite zur Unterseite des Werkstücks W bewegt wird,
zeigt dann, wenn der Lichtsammelpunkt P an der oberen Oberfläche und
der unteren Oberfläche des
Werkstücks
W angeordnet ist, die von dem Photodetektor 65b empfangene
Lichtmenge einen Peak, und gibt ein derartiges Nachweissignal aus,
wie dies in 7 dargestellt ist. In 7 ist
auf der Abszisse der Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b aufgetragen,
und auf der Ordinate die Ausgangsspannung (V) des Photodetektors 65b.
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Dann
bestimmt die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung,
die als Eingangssignal ein derartiges Nachweissignal empfängt, wie
es in 7 dargestellt ist, die Einbauwinkeldifferenz der
Spiegel 642a und 642b zwischen den beiden Peaks,
bei welchen der Lichtsammelpunkt P an der oberen Oberfläche bzw.
der unteren Oberfläche
des Werkstücks
W angeordnet ist, und bestimmt die Dicke des Werkstückes W auf
Grundlage der Einbauwinkeldifferenz.
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Im
Einzelnen weist die nachstehend erläuterte Steuervorrichtung ein
Dickensteuerkennfeld auf, das die Beziehung zwischen der Einbauwinkeldifferenz
der Spiegel 642a und 642b zwischen den beiden
Peaks und der Dicke angibt, wie in 8 gezeigt.
Die Steuervorrichtung bezieht sich auf das Dickensteuerkennfeld,
um die Dicke in Abhängigkeit von
der Einbauwinkeldifferenz der Spiegel 642a und 642b zu
bestimmen. 8 zeigt eine Beziehung zwischen
der Einbauwinkeldifferenz und der Dicke, die in Bezug auf einen
Siliziumwafer über
einen Versuch bestimmt wurde. Es wird darauf hingewiesen, dass bei
dem in 8 dargestellten Steuerkennfeld eine durchgezogene
Linie angibt, wenn der NA-Wert der Kondensorlinse 631 gleich
0,3 ist; eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie die Beziehung
angibt, wenn der NA-Wert der Kondensorlinse 631 gleich
0,4 ist; und eine abwechselnd lang und doppelt kurz gestrichelte
Linie die Beziehung angibt, wenn der NA-Wert der Kondensorlinse 631 gleich
0,45 ist. Das auf diese Art und Weise eingestellte Steuerkennfeld ist
in dem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert, die nachstehend
genauer erläutert
wird.
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Wie
wiederum aus 1 hervorgeht, weist die Laserstrahlmaschine
gemäß der dargestellten Ausführungsform
die Steuervorrichtung 8 auf. Die Steuervorrichtung 8 besteht aus
einem Computer, und weist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 81 zur
Durchführung
einer mathematischen Verarbeitungsbearbeitung in Abhängigkeit
von einem Steuerprogramm auf, einen Nur-Lese-Speicher (ROM) 82 zum
Speichern eines Steuerprogramms und dergleichen, einen lesbaren
und beschreibbaren Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 zum
Speichern des Ergebnisses einer mathematischen Operation und dergleichen,
einen Zähler 84,
eine Eingabeschnittstelle 85, und eine Ausgabeschnittstelle 86.
Der Eingabeschnittstelle 85 der Steuervorrichtung 8 werden Nachweissignale
von der Bearbeitungszustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 374,
der Schaltzustellbetrag-Erfassungsvorrichtung 384,
dem Einbauwinkelerfassungssensor 642d, dem Photodetektor 65b, der
Bildaufnahmevorrichtung 7 usw. zugeführt. Weiterhin gibt die Ausgangsschnittstelle 86 der
Steuervorrichtung 8 Steuersignale aus, an den Schrittmotor 372,
den Schrittmotor 382, den Schrittmotor 432, den Schrittmotor 452,
die Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5,
die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6,
usw. Es wird darauf hingewiesen, dass der Speicher mit wahlfreiem
Zugriff (RAM) 83 einen ersten Speicherbereich 83a zum
Speichern des Steuerkennfeldes aufweist, das voranstehend unter
Bezugnahme auf 8 beschrieben wurde, einen zweiten
Speicherbereich 83b zum Speichern von Daten für konstruktive
Werte eines Werkstücks, wie
dies nachstehend erläutert
wird, sowie andere Speicherbereiche.
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Die
Laserstrahlmaschine gemäß der dargestellten
Ausführungsform
ist so ausgebildet, wie dies voranstehend geschildert wurde, und
nachstehend wird der Betriebsablauf der Laserstrahlmaschine beschrieben. 9 ist
eine Aufsicht auf einen Halbleiterwafer 10 als Werkstück, das
mit einem Laser bearbeitet werden soll. Der in 9 dargestellte Halbleiterwafer 10 ist
ein Siliziumwafer, der eine vordere Oberfläche 10a aufweist,
auf welcher mehrere Bereiche durch mehrere Straßen 101 unterteilt
sind, die wie ein Gitter angeordnet sind, und derartige Bauelemente 102 wie
ICs oder LSIs in den einzelnen, unterteilten Bereichen vorgesehen
sind. Sämtliche
Bauelemente 102 weisen die gleiche Konstruktion auf. Mehrere
Bond-Pads 103 (103a bis 103j) sind auf
der Oberfläche
jedes Bauelements 102 vorgesehen, wie in 10 dargestellt
ist. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der dargestellten Ausführungsform
die Bond-Pads 103a und 103f, 103b und 103g, 103c und 103h, 103d und 103i,
und 103e und 103j an denselben Orten in X-Richtung
angeordnet sind. An den Orten der Bond-Pads 103 (103a bis 103j)
werden bearbeitete Löcher
(Durchgangslöcher)
ausgebildet, die sich von der rückwärtigen Oberfläche 10b zu
den Bond-Pads 103 erstrecken.
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Die
Entfernung A der Bond-Pads 103 (103a bis 103j)
jedes Bauelements 102 in Richtung X (Richtung nach links
und rechts in 10) und die Entfernung B zwischen
benachbarten Bond-Pads in Richtung X (Richtung nach links und rechts
in 10) über
eine Straße 101 unter
den Bond-Pads 103, also zwischen dem Bond-Pad 103e und
dem Bond-Pad 103a, sind bei der dargestellten Ausführungsform
auf eine gleiche Entfernung eingestellt. Weiterhin sind die Entfernung
C der Bond-Pads 103 (103a bis 103j) in
jedem Bauelement 102 in Richtung Y (Richtung nach oben
und unten in 10) und die Entfernung D zwischen
benachbarten Bond-Pads in Richtung Y (Richtung nach oben und unten
in 9) über
eine Straße 101 unter
den Bond-Pads 103, die auf jedem Bauelement 102 vorgesehen
sind, also zwischen dem Bond-Pad 103f und dem Bond-Pad 103a sowie zwischen
dem Bond-Pad 103j und dem Bond-Pad 103e bei der
dargestellten Ausführungsform
auf gleiche Entfernung eingestellt. In Bezug auf den Halbleiterwafer 10 mit
einer derartigen Ausbildung, wie dies voranstehend beschrieben wurde,
werden Daten der konstruktiven Werte der Anzahl der Bauelemente 102,
die in jeder Zeile E1 bis En und jeder Spalte F1 bis Fn angeordnet
sind, wie in 9 gezeigt, und die Entfernungen
A, B, C und D in dem zweiten Speicherbereich 83b des Speichers 83 mit
wahlfreiem Zugriff (RAM) gespeichert.
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Nunmehr
wird eine Ausführungsform
einer Laserbearbeitung beschrieben, bei welcher die voranstehend
geschilderte Laserstrahlmaschine eingesetzt wird, um eine bearbeitetes
Loch (Durchgangsloch) an jedem der Bond-Pads 103 (103a bis 103j)
jedes der Bauelemente 102 auszubilden, die auf dem Halbleiterwafer 10 vorhanden
sind. Der Halbleiterwafer 10, der auf solche Art und Weise
ausgebildet ist, wie dies voranstehend beschrieben wurde, wird an seiner
vorderen Oberfläche 10a haftend
mit einem Schutzband 12 verbunden, das auf einem kreisförmigen Rahmen 11 angebracht
ist, wie in 11 gezeigt, und aus einer Kunstharzschicht
aus Polyolefin oder dergleichen besteht. Daher wird die hintere Oberfläche 10b des
Halbleiterwafers 10 an der Oberseite angeordnet. Der Halbleiterwafer 10,
der auf diese Art und Weise auf dem kreisförmigen Rahmen 11 über das
Schutzband 12 gehaltert wird, wird an seiner Seite des
Schutzbandes 12 auf dem Einspanntisch 36 der in 1 gezeigten
Laserstrahlmaschine angeordnet. Dann wird die nicht dargestellte
Saugvorrichtung in Betrieb versetzt, worauf der Halbleiterwafer 10 angesaugt
und auf dem Einspanntisch 36 über das Schutzband 12 gehaltert
wird. Darüber
hinaus wird der kreisförmige
Rahmen 11 durch die Klemme 362 befestigt.
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Der
Einspanntisch 36, an welchen der Halbleiterwafer 10 angesaugt
wurde, und so gehaltert ist, wie dies voranstehend beschrieben wurde,
wird unmittelbar der Bildaufnehmervorrichtung 7 durch die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 gehalten.
Nachdem der Einspanntisch 36 unmittelbar unterhalb der Bildaufnehmervorrichtung 7 angeordnet
wurde, wird der Halbleiterwafer 10 auf dem Einspanntischmechanismus 3 an
einer Koordinatenposition gehaltert, die in 12 gezeigt
ist. In diesem Zustand wird ein Ausrichtungsvorgang abhängig davon
durchgeführt,
ob die Straßen 101 in
Form eines Gitters, die auf dem Halbleiterwafer 10 vorgesehen
sind, der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert ist, parallel
zueinander in Richtung der Y-Achse und der X-Achse angeordnet sind
oder nicht. Insbesondere wird ein Bild des auf dem Einspanntisch 36 gehalterten
Halbleiterwafers 10 durch die Bildaufnehmervorrichtung 7 aufgenommen,
und wird ein Bildbearbeitungsprozess wie beispielsweise Mustererkennung
durchgeführt,
um den Ausrichtungsvorgang durchzuführen. Wenn hierbei die vordere
Oberfläche 10a des
Halbleiterwafers 10, auf welcher die Straßen 101 vorgesehen
sind, an der unteren Seite angeordnet ist, kann infolge der Tatsache,
dass die Bildaufnehmervorrichtung 7 als Infrarotbestrahlungsvorrichtung
ausgebildet ist, als optisches System zum Aufnehmen von Infrarotstrahlung, als
Bildaufnehmervorrichtung (Infrarot-CCD-Bauelement) zur Ausgabe eines
elektrischen Signals entsprechend der Infrarotstrahlung und dergleichen,
ein Bild der Straßen 101 durch
den Halbleiterwafer 10 von der rückwärtigen Oberfläche 10b des
Halbleiterwafers 10 aufgenommen werden.
-
Dann
wird der Einspanntisch 36 bewegt, um das Bauelement 102 am
Ende am weitesten links in 12 in
der obersten Zeile E1 des Bauelements 102 anzuordnen, das
auf dem Halbleiterwafer 10 vorgesehen ist, unmittelbar
unterhalb der Bildaufnehmervorrichtung 7. Weiterhin wird
das linke obere Bond-Pad 103a in 12 unter
den Bond-Pads 103 (103a bis 103j), die
auf dem Bauelement 102 vorgesehen sind, unmittelbar unterhalb
der Bildaufnehmervorrichtung 7 angeordnet. In diesem Zustand
wird, wenn die Bildaufnehmervorrichtung 7 das Bond-Pad 103a feststellt,
der Koordinatenwert (a1) des Bond-Pads 103a als ein erster
Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
der Steuervorrichtung 8 zugeführt. Dann speichert die Steuervorrichtung 8 den
Koordinatenwert (a1) als ersten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83.
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Nachdem
der erste Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert (a1)
des Bauelements 102 in der obersten Zeile E1 in 12 auf
diese Art und Weise erfasst wurde, wird der Einspanntisch 36 geschaltet
um eine Entfernung der Straßen 101 in
Richtung der Y-Achse zugestellt, und wird in Richtung der X-Achse
bewegt, um das am weitesten links angeordnete Bauelement 102 auf
der zweiten Zeile E2 von oben in 12 unmittelbar
unterhalb der Bildaufnehmervorrichtung 7 anzuordnen. Weiterhin
wird das linke obere Bond-Pad 103a in 12 unter
den Bond-Pads 103 (103a bis 103j), die
auf dem Bauelement 102 vorgesehen sind, unmittelbar unterhalb
der Bildaufnehmervorrichtung 7 angeordnet. Wenn die Bildaufnehmervorrichtung 7 das
Bond-Pad 103a in diesem Zustand erfasst, wird der Koordinatenwert (a2)
des Bond-Pads 103a als ein zweiter Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert der
Steuervorrichtung 8 zugeführt. Dann speichert die Steuervorrichtung 8 den
Koordinatenwert (a2) als einen zweiten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert in
dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83. Dann werden
die voranstehend geschilderten Schaltzustellund Werkstückzustellstartpositions-Erfassungsschritte,
die voranstehend geschildert wurden, wiederholt bis zur untersten
Zeile En durchgeführt, um
Werkstückzustellstartpositions- Koordinatenwerte (a3
bis an) der Bauelemente 102 zu erfassen, die in den Zeilen
vorgesehen sind, und werden die erfassten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwerte (a3
bis an) in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert.
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Dann
wird ein Dickenerfassungsschritt zur Erfassung der Dicke eines Abschnitts
an jedem Bond-Pad 103 (103a bis 103j),
das auf jedem Bauelement 102 des Halbleiterwafers 10 vorgesehen
ist, durchgeführt.
In dem Dickenerfassungsschritt wird die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 zuerst
so betrieben, dass der Einspanntisch 36 bewegt wird, bis der
erste Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
(a1), der in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 gespeichert
ist, unmittelbar unterhalb des Kondensors 63 der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 angeordnet
ist. Dann steuert die Steuervorrichtung 8 die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 auf
solche Art und Weise, wie dies voranstehend beschrieben wurde, um
die Dicke des Halbleiterwafers 10 zu bestimmen, und speichert
den erfassten Wert als die Dicke des Halbleiterwafers 10 an dem
ersten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
(a1) in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83.
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Nunmehr
wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 eine
Vorgehensweise zur Bestimmung der Dicke des Halbleiterwafers 10 beschrieben.
Im Einzelnen bestimmt, wenn die Ausgangsspannung (V) der in 7 gezeigten
Lichtempfangsvorrichtung 65 zugeführt wird, die Steuervorrichtung 8 die
Einbauwinkeldifferenz der Spiegel 642a und 642b zwischen
den beiden Peaks. Bei dem in 7 dargestellten
Beispiel ist der NA-Wert der Kondensorlinse 631 gleich
0,35, und ist der Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b,
wenn der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls auf der oberen Oberfläche des Halbleiterwafers 10 angeordnet
ist, gleich 46,9 Grad, wogegen der Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b,
wenn der Lichtsammelpunkt P des Laserstrahls auf der unteren Oberfläche des
Halbleiterwafers 10 angeordnet ist, gleich 49,6 Grad ist,
so dass die Einbauwinkeldifferenz (49,6–46,9 Grad) der Spiegel 642a und 642b zwischen
den beiden Peaks gleich 2,7 Grad ist.
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Nachdem
auf die geschilderte Art und Weise die Einbauwinkeldifferenz der
Spiegel 642a und 642b zwischen den beiden Peaks
bestimmt wurde, vergleicht die Steuervorrichtung 8 die
Einbauwinkeldifferenz mit den Daten des in 8 dargestellten
Dickensteuerkennfeldes, bei welchem der NA-Wert der Kondensorlinse 631,
dargestellt durch die durchgezogene Linie, gleich 0,35 ist. Im Einzelnen
ist, da die Einbauwinkeldifferenz der Spiegel 642a und 642b zwischen
den beiden Peaks gleich 2,7 Grad ist, wenn sie mit den Daten des
in 8 dargestellten Dickensteuerkennfeldes verglichen
wird, bei welchem der NA-Wert der Kondensorlinse 631, dargestellt
durch die durchgezogene Linie, gleich 0,35 ist, die Dicke des Halbleiterwafers 10 gleich
55 μm. Nachdem
der Dickenerfassungsschritt des ersten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwerts
(a1) auf diese Art und Weise durchgeführt wurde, betätigt die
Steuervorrichtung 8 die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 so,
dass der Einspanntisch 36 um die Entfernung A bewegt wird,
um den Ort entsprechend dem Bond-Pad 103b unmittelbar unterhalb
des Kondensors 63 der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 anzuordnen.
Dann führt
die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 den
voranstehend geschilderten Dickenerfassungsschritt durch, und speichert
dann den erfassten Wert in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83.
Auf diese Art und Weise wird der Dickenerfassungsschritt für die Orte
entsprechend sämtlichen
Bond-Pads 103 durchgeführt,
die auf dem Halbleiterwafer 10 vorgesehen sind, und werden
die sich ergebenden Erfassungswerte in dem Speicher mit wahlfreiem
Zugriff (RAM) 83 gespeichert.
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Dann
wird ein Perforierungsschritt zum Perforieren eines mit einem Laser
bearbeiteten Lochs (Durchgangslochs) an einem Abschnitt an jedem
der Bond-Pads 103 (103a bis 103j) durchgeführt, die
auf den Bauelementen 102 des Halbleiterwafers 10 vorgesehen
sind. In dem Perforierungsschritt wird die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 so
betätigt,
dass der Einspanntisch 36 bewegt wird, bis der erste Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
(a1), der in dem Bond-Pad 103 gespeichert ist, unmittelbar unterhalb
des Kondensors 54 der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 der
Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 angeordnet
ist. Der Zustand, bei welchem der erste Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert (a1)
unmittelbar unterhalb des Kondensors 54 auf diese Art und
Weise angeordnet wurde, ist in 13 dargestellt.
Von dem in 13 dargestellten Zustand aus
steuert die Steuervorrichtung 8 die Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 der
Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 so,
dass ein gepulster Bearbeitungslaserstrahl von dem Kondensor 54 abgestrahlt
wird.
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Als
nächstes
wird ein Beispiel für
Bearbeitungsbedingungen in dem Perforierungsschritt beschrieben.
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Lichtquelle:
LD-Anregungs-Q-Switch-Nd:YVO4-Impulslaser
Wellenlänge: 355
nm
Energiedichte: 30 J/cm2: 355 nm
Energiedichte:
30 J/cm2
Durchmesser des konzentrierten
Punktes: 70 μm
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Wenn
der Perforierungsschritt bei derartigen Bearbeitungsbedingungen
wie voranstehend geschildert durchgeführt wird, dann können mittels
Laser bearbeitete Löcher,
deren Tiefe zufrieden stellend gleich 2 μm ist, bei jeweils einem Impuls
des gepulsten Laserstrahls in dem Siliziumwafer ausgebildet werden.
Daher können
mittels Laser bearbeitete Löcher 110,
die sich zu den Bond-Pads 103 erstrecken, wie in 14 dargestellt,
durch Bestrahlung ausgebildet werden, wenn die Dicke des zu bearbeitenden Abschnitts,
die in dem Dickenerfassungsschritt festgestellt wird, gleich 54 μm ist, wenn
27 Impulse des gepulsten Laserstrahls eingesetzt werden, wogegen dann,
wenn die Dicke des zu bearbeitenden Abschnitts 58 μm beträgt, 29 Impulse
des gepulsten Laserstrahls eingesetzt werden.
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Nachdem
der Perforierungsschritt bei dem ersten Werkstückzustellstartpositions-Koordinatenwert
(a1) so durchgeführt
wurde, wie dies voranstehend geschildert wurde, wird die Bearbeitungszustellvorrichtung 37 so
betätigt,
dass der Einspanntisch 36 um die Entfernung A bewegt wird,
zum Positionieren entsprechend dem Bond-Pad 103b unmittelbar
unterhalb des Kondensors 54 der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52.
Dann wird der Perforierungsschritt entsprechend der Dicke jedes
Abschnitts, der bearbeitet werden soll, durchgeführt, die durch den Dickenerfassungsschritt
festgestellt wurde. Mittels Durchführung des Perforierungsschritts, nachdem
die Positionen entsprechend sämtlichen Bond-Pads 103,
die auf dem Halbleiterwafer 10 vorgesehen sind, unmittelbar
unterhalb des Kondensors 54 der Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 auf diese
Art und Weise angebracht wurden, können die durch Laserbearbeitung
erzeugten Löcher 110,
die sich von der rückwärtigen Oberfläche 10b zu
den Bond-Pads 103 erstrecken, in dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet
werden.
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Als
nächstes
wird eine andere Ausführungsform
eines Messinstruments für
einen Wafer unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben.
Die in den 15 und 16 dargestellte
Ausführungsform
stellt ein Messinstrument für
einen Wafer dar, welches die Höhenposition
einer oberen Oberfläche
eines Werkstücks
feststellt, das auf einem Einspanntisch gehaltert ist. Bei der in
den 15 und 16 dargestellten
Ausführungsform ist
zwar die Ausbildung der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit im Wesentlichen
ebenso wie bei der voranstehend unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen
Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6, aber ist das Steuerkennfeld,
das in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 der
Steuervorrichtung 8 gespeichert ist, verschieden. Das bei
der vorliegenden Ausführungsform
eingesetzte Steuerkennfeld gibt die Höhenpositionen eines Werkstücks entsprechend
den Einbauwinkeln der Spiegel 642a und 642b an,
wie in 15 dargestellt ist.
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Das
in 15 dargestellte Höhensteuerkennfeld ist ein Ergebnis
der experimentellen Bestimmung des Einbauwinkels der Spiegel 642a und 642b, wenn
der Lichtsammelpunkt P auf einer oberen Oberfläche mehrerer Werkstücke W angeordnet wird,
die eine voneinander verschiedene Dicke aufweisen, wobei die Werkstücke W auf
dem Einspanntisch 36 angeordnet sind, wobei der Lichtsammelpunkt
eines Laserstrahls, der durch die Kondensorlinse 631 der
voranstehend beschriebenen Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 konzentriert
wurde, wie dies im Zusammenhang mit 3 beschrieben wurde,
so eingestellt wird, dass der Lichtsammelpunkt P auf der Halteoberfläche angeordnet
ist, die eine obere Oberfläche
des Einspanntisches 36 darstellt, wenn der Einbauwinkel
der Spiegel 642a und 642b gleich 45 Grad ist.
Bei dem in 15 dargestellten Höhensteuerkennfeld
gibt eine durchgezogene Linie den Einbauwinkel an, wenn der NA-Wert
der Kondensorlinse 631 gleich 0,35 ist, gibt eine abwechselnd
lang und kurz gestrichelte Linie den Einbauwinkel an, wenn der NA-Wert
der Kondensorlinse 631 gleich 0,4 ist, und gibt eine abwechselnd
lang und doppelt kurz gestrichelte Linie den Einbauwinkel an, wenn
der NA-Wert der Kondensorlinse 631 gleich 0,45 ist. Es
wird darauf hingewiesen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform
der Laserstrahl, der von der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 abgestrahlt
wird, keine solche Wellenlänge
aufweisen muss, dass er hindurchgeht, und durch ein Werkstück reflektiert
wird, sondern ein Laserstrahl mit einer derartigen Wellenlänge sein
kann, dass er von einem Werkstück
reflektiert wird.
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Um
die voranstehend geschilderte Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 einzusetzen,
die ein Messinstrument für
einen Wafer zur Erfassung der Höhenposition
einer oberen Oberfläche
entlang den Straßen 101 des
Halbleiterwafers 10 ist, der auf dem Einspanntisch 36 gehaltert
ist, wird der Einspanntisch 36 so betätigt, dass der Halbleiterwafer 10 unmittelbar
unterhalb des Kondensors 63 in jeder vorbestimmten Entfernung
angeordnet wird, und ein Laserstrahl von dem Kondensor 63 abgestrahlt
wird, während
Licht, das von der oberen Oberfläche
des Halbleiterwafers 10 reflektiert wird, wie voranstehend geschildert
durch den Photodetektor 65b empfangen wird. Dann ändert die
Steuervorrichtung 8 den Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b,
um den Einbauwinkel der Spiegel 642a und 642b jedesmal
dann zu erfassen, wenn die Lichtmenge des reflektierten Lichts,
das von dem Photodetektor 65b empfangen wird, einen Peak
zeigt, und die Einbauwinkel mit dem in 15 dargestellten
Höhensteuerkennfeld
zu vergleichen, um die Höhenposition
des Halbleiterwafers 10 in Bezug auf den erfassten Einbauwinkel
zu bestimmen, und dann die Höhenposition
in dem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 83 zu speichern. Durch
Erfassung der Position der Höhe
in jeder vorbestimmten Entfernung entlang den Straßen 101 des Halbleiterwafers 10 auf
diese Art und Weise kann der Zustand der Welligkeit entlang den
Straßen 101 des Halbleiterwafers 10 erfasst
werden. Wenn daher die Impulslaserstrahl-Oszillatorvorrichtung 52 der
Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 so gesteuert
wird, dass die Höhenposition
des Lichtsammelpunktes des Bearbeitungs-Impulslaserstrahls in Reaktion
auf die Höhenposition
des Halbleiterwafers 10 gesteuert wird, die auf die voranstehend
geschilderte Art und Weise festgestellt wurde, wenn der Lichtsammelpunkt
des Bearbeitungs-Impulslaserstrahls
mit einer Wellenlänge,
für welche
ein Siliziumwafer durchlässig
ist, und welcher von dem Kondensor 54 abgestrahlt wird
und den Lichtsammelpunkt entlang den Straßen 101 aufstrahlt,
kann daher eine zurückgebildete
Schicht an einem Ort im Inneren des Halbleiterwafers 10 parallel
zur oberen Oberfläche
des Halbleiterwafers 10 ausgebildet werden.
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Während die
vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf die
Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann in verschiedene, abgeänderte Arten und Weisen verwirklicht
werden, innerhalb des Wesens und Umfangs der vorliegenden Erfindung.
Zwar ist beispielsweise bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen
ein Laserstrahloszillator sowohl bei der Bearbeitungslaserstrahl-Bestrahlungseinheit 5 als
auch bei der Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 vorgesehen,
jedoch kann die Ausgangsleistung eines Laserstrahls, der von dem
Laserstrahloszillator 62 der Bearbeitungslaserstrahl- Bestrahlungseinheit 5 abgegeben
wird, auf beispielsweise 10 mW eingestellt werden, mit Hilfe der
Bewegungsvorrichtung 53, und als ein Laserstrahl für die Messlaserstrahl-Bestrahlungseinheit 6 eingesetzt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der voranstehend
geschilderten bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt.
Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit der vorliegenden
Anmeldeunterlagen, und sämtliche Änderungen
und Modifikationen, die im Äquivalenzbereich des
Umfangs der Erfindung liegen, sollen daher von der Erfindung umfasst
sein.
