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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung,
die einen vorgegebenen Bereich eines Werkstücks für
eine vorgegebene Bearbeitung mit einem Laserstrahl bestrahlt.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Bei
dem Herstellungsvorgang eines Halbleiterbauelements werden mehrere
Bereiche durch als Straßen bezeichnete vorgegebene Trennlinien
abgeteilt, die in einem Gittermuster auf der vorderen Oberfläche
eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiterwafers
angeordnet sind, und wird ein Bauelement, wie z. B. eine IC (integrierte
Schaltung) oder LSI, in jedem der abgeteilten Bereiche ausgebildet. Einzelne
Halbleiterbauelemente werden hergestellt, indem der Halbleiterwafer
entlang der Straßen geschnitten wird, um diesen in die
Bereiche zu trennen, in denen die Bauelemente ausgebildet sind.
Auch ein Wafer für optische Bauelemente, bei dem ein auf
Galliumnitrid basierender Verbundhalbleiter oder dergleichen auf
die vordere Oberfläche eines Saphirsubstrats geschichtet
ist, wird geschnitten und entlang von Straßen in einzelne
Leuchtdioden, Laserdioden oder dergleichen getrennt, die in elektrischen
Einrichtungen weit verbreitet sind.
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Als
das oben genannte Verfahren zum Trennen des Wafers, wie z. B. eines
Halbleiterwafers, eines Wafers für optische Bauelemente
oder dergleichen, entlang von Straßen wurde das folgende
Verfahren vorgeschlagen. Ein gepulster Laserstrahl wird auf einen
Wafer entlang von darauf ausgebildeten Straßen gerichtet,
um Laserbearbeitungskerben auszubilden, und der Wafer wird entlang
der Laserbearbeitungskerben gebrochen (siehe z. B. das offengelegte
japanische Patent Nr. Hei 10-305420 ).
Wenn der Laserstrahl auf diese Weise entlang der Straßen auf
den Wafer gerichtet wird, konzentriert sich thermische Energie an
dem bestrahlten Bereich, so dass an diesem Ablagerungen erzeugt
werden. Dies stellt ein Problem dahingehend dar, dass solche Ablagerungen
an der vorderen Oberfläche des Bauelements anhaften, wodurch
die Qualität des Bauelements verringert wird.
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Um
den oben beschriebenen Einfluss der Ablagerungen wegen der Bestrahlung
des Werkstücks mit einem Laserstrahl zu unterbinden, wurde das
folgende Laserbearbeitungsverfahren vorgeschlagen. Vor der Laserstrahlbestrahlung
wird eine vordere Oberfläche eines Werkstücks
mit einer aus einem flüssigen Harz, wie z. B. Polyvinylalkohol,
bestehenden Schutzschicht beschichtet. Ein Laserstrahl wird durch
die Schutzschicht auf das Werkstück gerichtet, bevor die
auf die vordere Oberfläche des Werkstücks geschichtete
Schutzschicht entfernt wird (siehe das offengelegte
japanische Patent Nr. 2004-188475 ).
Jedoch erfordert das in dem offengelegten
japanischen Patent Nr. 2004-188475 beschriebene
Laserbearbeitungsverfahren einen Vorgang des Trocknens der Schutzschicht,
die auf die vordere Oberfläche des Werkstücks
geschichtet wurde, und außerdem ein Entfernen der auf die
vordere Oberfläche des Werkstücks geschichteten
Schutzschicht, nachdem das Werkstück durch die Schutzschicht
mit einem Laserstrahl bestrahlt wurde. Deshalb besteht das Problem
einer geringen Produktivität. Zusätzlich ist das
zum Ausbilden der Schutzschicht verwendete flüssige Harz,
wie z. B. Polyvinylalkohol oder dergleichen, relativ teuer und unwirtschaftlich.
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Um
das oben beschriebene Problem zu lösen, wird das folgende
Laserbearbeitungsverfahren in dem offengelegten
japanischen Patent Nr. 2007-181856 offenbart.
Eine Wasserschicht wird auf der vorderen Oberfläche eines
durch einen Einspanntisch gehaltenen Werkstücks ausgebildet. Während
komprimierte Luft auf einen durch ein Laserstrahlbestrahlungsmittel
mit einem Laserstrahl zu bestrahlenden Bestrahlungsabschnitt eines
Werkstücks gesprüht wird, um die Wasserschicht
an dem Bestrahlungsabschnitt zu entfernen, wird der Laserstrahl
von dem Laserstrahlbestrahlungsmittel zur Laserbearbeitung zu dem
Werkstück emittiert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Da
jedoch der das Werkstück haltende Einspanntisch in einer
Bearbeitungsrichtung relativ zu dem Laserstrahlbestrahlungsmittel
verschoben wird, bewegt sich das Wasser und fließt in den
Bestrahlungsabschnitt, auf den die komprimierte Luft gesprüht
wird. Daher ist es schwierig, die Wasserschicht an dem Bestrahlungsabschnitt
zuverlässig zu entfernen. Wenn der Laserstrahl auf den
Bestrahlungsabschnitt gerichtet wird, an dem Teile von Wasser zurückbleiben,
variiert die Fokuslage des Laserstrahls wegen eines Brechungsindex.
Deshalb besteht ein Problem dahingehend, dass ein Laserstrahl nicht
auf eine vorgegebene Stelle des Wafers gerichtet werden kann.
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Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
bereitzustellen, die einen Laserstrahl zuverlässig auf
eine vorgegebene Stelle eines Werkstücks richten kann,
und einen Einfluss von durch die Bestrahlung mit dem Laserstrahl
erzeugten Ablagerungen zu unterbinden.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
bereitgestellt, die beinhaltet: einen Einspanntisch zum Halten eines
Werkstücks; ein Laserstrahlbestrahlungsmittel zum Richten
eines Laserstrahls auf das durch den Einspanntisch gehaltene Werkstück;
eine Wasser enthaltende Abdeckung, die eine ringförmige
seitliche Wand, die das durch den Einspanntisch gehaltene Werkstück
umgibt, eine obere Wand, die aus einem transparenten Element ausgebildet
ist und eine obere Oberfläche der ringförmigen seitlichen
Wand schließt, eine Wasserzuführöffnung und
eine Wasserabführöffnung beinhaltet; ein Abdeckungsanordnungsmittel
zum wahlweisen Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung an einer
entfernt von dem Einspanntisch liegenden Warteposition und an einer
Betriebsposition, bei der die Wasser enthaltende Abdeckung das durch
den Einspanntisch gehaltene Werkstück umgibt; und ein mit
der Wasserzuführöffnung verbundenes Wasserzuführmittel,
wobei das Abdeckungsanordnungsmittel betrieben wird, um die Wasser
enthaltende Abdeckung an der Betriebsposition anzuordnen, und, während
das Wasserzuführmittel betrieben wird, um die Innenseite
der Wasser enthaltenden Abdeckung mit Wasser zu füllen
und das Wasser aus der Wasserabführöffnung abzuführen,
das Laserstrahlbestrahlungsmittel betrieben wird, um einen Laserstrahl
durch die obere Wand der Wasser enthaltenden Abdeckung und durch
das Wasser in der Wasser enthaltenden Abdeckung auf das Werkstück
zu richten.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird das Abdeckungsanordnungsmittel betrieben,
um die Wasser enthaltende Abdeckung an der Betriebsposition anzuordnen,
und, während das Wasserzuführmittel betrieben
wird, um die Innenseite der Wasser enthaltenden Abdeckung mit Wasser
zu füllen und das Wasser aus der Wasserabführöffnung
abzuführen, das Laserstrahlbestrahlungsmittel betrieben,
um einen Laserstrahl durch die obere Wand der Wasser enthaltenden
Abdeckung und durch das Wasser innerhalb der Wasser enthaltenden
Abdeckung auf das Werkstück zu richten. Deshalb wird, da
die vordere Wasseroberfläche ohne Veränderung
stabil ist, sogar wenn der Einspanntisch verschoben wird, der Fokus des
Laserstrahls nicht verändert. Zusätzlich konzentriert
sich thermische Energie an einem mit einem Laserstrahl bestrahlten
Bereich, so dass Ablagerungen erzeugt werden, die sich verteilen.
Jedoch werden, da die so verteilten Ablagerungen in dem Wasser aufgenommen
und durch die Wasserabführöffnung abgeführt
werden, diese nicht an der vorderen Oberfläche des Werkstücks
anhaften.
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Die
obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, werden
offenkundiger werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden
werden, indem die folgende Beschreibung und die angefügten
Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen,
studiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung,
die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist;
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2 ist
eine Querschnittsdarstellung eines Einspanntischs, der an der in 1 veranschaulichten
Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung angebracht ist;
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3 ist
eine Querschnittsdarstellung einer Wasser enthaltenden Abdeckung,
die einen Teil eines Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus bildet,
der an der in 1 veranschaulichten Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
angebracht ist;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand veranschaulicht,
in dem ein Halbleiterwafer als ein Werkstück an einem Haftklebeband
befestigt ist, das an einem ringförmigen Rahmen angebracht
ist;
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5 ist
eine Querschnittsdarstellung, die einen Zustand veranschaulicht,
in dem der durch den Einspanntisch gehaltene Halbleiterwafer als
ein Werkstück durch die Wasser enthaltende Abdeckung umgeben
und angeordnet ist, die einen Teil des in 3 veranschaulichten
Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus bildet;
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6 ist
eine erläuternde Darstellung eines Laserstrahlbestrahlungsvorgangs,
der durch die in 1 veranschaulichte Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
durchgeführt wird;
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7 ist
eine erläuternde Darstellung, die einen Fokus des Laserstrahls
veranschaulicht, der in dem in 6 veranschaulichten
Laserstrahlbestrahlungsvorgang emittiert wird; und
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8 ist
eine erläuternde vergrößerte Querschnittsdarstellung
des Hauptteils des Halbleiterwafers als ein Werkstück,
das in dem in 6 veranschaulichten Laserstrahlbestrahlungsvorgang
bearbeitet wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte
Ausführungsformen einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung,
die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut
ist, werden nachfolgend hierin mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht
einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung, die gemäß der
vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Eine in 1 veranschaulichte
Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung beinhaltet eine ortsfeste Basis 2 und
einen Einspanntischmechanismus 3, der so an der ortsfesten
Basis 2 angebracht ist, das er in einer durch den Pfeil
X angezeigten Bearbeitungsüberführungsrichtung
(X-Achsenrichtung) verschiebbar ist und ein Werkstück hält.
Die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung beinhaltet ferner einen Laserstrahlbestrahlungseinheits-Haltemechanismus 4,
der so an der ortsfesten Basis 2 angebracht ist, dass er
in einer durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsüberführungsrichtung (Y-Achsenrichtung)
senkrecht zu der durch den Pfeil X angezeigten Richtung (X-Achsenrichtung)
verschiebbar ist, und eine Laserstrahlbestrahlungseinheit 5,
die so an dem Laserstrahlbestrahlungseinheits-Haltemechanismus 4 angebracht
ist, dass sie in einer durch den Pfeil Z angezeigten Fokuslageneinstellrichtung
(Z-Achsenrichtung) verschiebbar ist.
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Der
Einspanntischmechanismus 3 beinhaltet ein Paar von Führungsschienen 31, 31,
die an der ortsfesten Basis 2 parallel zu der durch den
Pfeil X angezeigten Bearbeitungsüberführungsrichtung
angebracht sind, und einen ersten Schiebeblock 32, der so
an den Führungsschienen 31, 31 angebracht
ist, dass er in der X-Achsenrichtung verschiebbar ist. Der Einspanntischmechanismus 3 beinhaltet
ferner einen zweiten Schiebeblock 33, der so an dem ersten Schiebeblock 32 angebracht
ist, dass er in der Y-Achsenrichtung verschiebbar ist, einen Abdeckungstisch 35,
der durch einen an dem zweiten Schiebeblock 33 angebrachten
röhrenförmigen Haltekörper 34 gehalten
wird, und einen Einspanntisch 36 als ein Werkstückhaltemittel.
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Der
Einspanntisch 36 wird mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der in 2 veranschaulichte Einspanntisch 36 beinhaltet
einen säulenförmigen Hauptkörper 361 und
eine Ansaugeinspannvorrichtung 362, die aus löchriger
poröser Keramik ausgebildet und an der oberen Oberfläche
des Hauptkörpers 361 angeordnet ist. Der Hauptkörper 361 ist
aus einem Metallmaterial, wie z. B. Edelstahl oder dergleichen,
ausgebildet und an dessen oberer Oberfläche mit einem kreisförmigen
ausgesparten Passabschnitt 361a versehen. Der ausgesparte
Passabschnitt 361a ist an dem äußeren
Umfangsabschnitt einer unteren Oberfläche mit einem ringförmigen
Absatz 361b versehen, an dem die Ansaugeinspannvorrichtung 362 angeordnet
ist. Der Hauptkörper 361 ist mit einem Ansaugdurchlass 361c versehen,
der mit dem ausgesparten Passabschnitt 361a kommuniziert.
Der Ansaugdurchlass 361c kommuniziert mit einem nicht veranschaulichten
Ansaugmittel. Auf diese Weise wird, wenn das nicht veranschaulichte
Ansaugmittel betrieben wird, ein Unterdruck durch den Ansaugdurchlass 361c auf
den ausgesparten Passabschnitt 361a aufgebracht. Dieser
Unterdruck wird auf die vordere Oberfläche der aus poröser
Keramik ausgebildeten Ansaugeinspannvorrichtung 362 aufgebracht,
um ein auf der Ansaugeinspannvorrichtung 362 angeordnetes
Werkstück anzusaugen und zu halten.
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Der
wie oben beschrieben aufgebaute Einspanntisch 36 ist so
ausgebildet, dass der Hauptkörper 361 über
Lager 363 durch den an der oberen Oberfläche des
zweiten Schiebeblocks 33 angebrachten zylindrischen, röhrenförmigen
Haltekörper 34 drehbar gehalten und durch ein
nicht veranschaulichtes Drehantriebsmittel geeignet gedreht wird.
Der Abdeckungstisch 35 ist an dem oberen Ende des röhrenförmigen
Haltekörpers 34 angebracht. Eine ringförmige
Kerbe 361d ist in einem oberen Abschnitt des Hauptkörpers 361,
der einen Teil des Einspanntischs 36 bildet, ausgebildet.
Jeweilige Basen von vier Klammern 364 sind in der ringförmigen
Kerbe 361d angeordnet und durch geeignete Befestigungsmittel
an dem Hauptkörper 361 befestigt.
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Der
erste Schiebeblock 32 ist an der unteren Oberfläche
mit einem Paar geführter Kerben 321, 321,
die an das Paar jeweiliger Führungsschienen 31, 31 gepasst
sind, und an der oberen Oberfläche mit einem Paar von Führungsschienen 322, 322,
die parallel zu der Y-Achsenrichtung ausgebildet sind, versehen.
Der wie oben beschrieben aufgebaute erste Schiebeblock 32 kann
entlang des Paars von Führungsschienen 31, 31 in
der X-Achsenrichtung bewegt werden, weil die geführten
Kerben 321, 321 an das Paar jeweiliger Führungsschienen 31, 31 gepasst
sind. Der Einspanntischmechanismus 3 der veranschaulichten
Ausführungsform ist mit einem Bearbeitungsüberführungsmittel 37 zum
Verschieben des ersten Schiebeblocks 32 in der X-Achsenrichtung
entlang des Paars von Führungsschienen 31, 31 versehen.
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Das
Bearbeitungsüberführungsmittel 37 beinhaltet
einen äußeren Schraubenstab 371, der
zwischen dem Paar von Führungsschienen 31, 31 und parallel
zu diesem angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie z. B. einen
Pulsmotor 372, zum Drehantrieb des äußeren
Schraubenstabs 371. Ein Ende des äußeren
Schraubenstabs 371 wird durch einen an der ortsfesten Basis 2 befestigten
Lagerblock 373 drehbar gehalten und das andere Ende ist übertragbar
mit dem Ausgabeschaft des Pulsmotors 372 verbunden. Im Übrigen
ist der äußere Schraubenstab 371 mit
einer durchlaufenden inneren Schraubenöffnung in Gewindeeingriff,
die in einem nicht veranschaulichten inneren Schraubenblock ausgebildet ist,
der so vorgesehen ist, dass er von der unteren Oberfläche
eines Mittelabschnitts des ersten Schiebeblocks 32 hervorsteht.
Auf diese Weise wird der erste Schiebeblock 32 entlang
der Führungsschienen 31, 31 in der X-Achsenrichtung
verschoben, indem es dem Pulsmotor 372 ermöglicht
wird, den äußeren Schraubenstab 371 zur
normalen und entgegengesetzten Drehung anzutreiben.
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Der
zweite Schiebeblock 33 ist an einer Seite in der X-Achsenrichtung
mit einem hervorstehenden Abschnitt 33a ausgebildet, der
in Richtung auf die vordere Seite hervorsteht. Dieser hervorstehende Abschnitt 33a wirkt
als ein Tisch, an dem ein später beschriebener Wasser enthaltender
Abdeckungsmechanismus angebracht ist. Der wie oben beschrieben ausgebildete
zweite Schiebeblock 33 ist an einer unteren Oberfläche
mit einen Paar geführter Kerben 331, 331 versehen,
die an das an der oberen Oberfläche des ersten Schiebeblocks 32 angebrachte Paar
jeweiliger Führungsschienen 322, 322 gepasst sind.
Auf diese Weise kann, da die geführten Kerben 331, 331 an
das Paar jeweiliger Führungsschienen 322, 322 gepasst
sind, der zweite Schiebeblock 33 in der Y-Achsenrichtung
verschoben werden. Der Einspanntischmechanismus 3 der veranschaulichten Ausführungsform
beinhaltet ein erstes Teilungsüberführungsmittel 38 zum
Verschieben des zweiten Schiebeblocks 33 entlang des an
dem ersten Schiebeblock 32 angebrachten Paars von Führungsschienen 322, 322 in
der Y-Achsenrichtung.
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Das
erste Teilungsüberführungsmittel 38 beinhaltet
einen äußeren Schraubenstab 381, der
zwischen dem Paar von Führungsschienen 322, 322 und
parallel zu diesem angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie
z. B. einen Pulsmotor 382 oder dergleichen, zum Drehantrieb
des äußeren Schraubenstabs 381. Ein Ende
des äußeren Schraubenstabs 381 wird durch
einen an einer oberen Oberfläche des ersten Schiebeblocks 32 befestigten
Lagerblock 383 drehbar gehalten und das andere Ende ist übertragbar
mit dem Ausgabeschaft des Pulsmotors 382 verbunden. Im Übrigen
ist der äußere Schraubenstab 381 mit
einer durchlaufenden inneren Schraubenöffnung in Gewindeeingriff,
die in einem nicht veranschaulichten inneren Schraubenblock ausgebildet ist,
der so an einer unteren Oberfläche eines Mittelabschnitts
des zweiten Schiebeblocks 33 vorgesehen ist, dass er von
diesem hervorsteht. Auf diese Weise wird der zweite Schiebeblock 33 entlang
der Führungsschienen 322, 322 in der
Y-Achsenrichtung verschoben, indem es dem Pulsmotor 382 ermöglicht wird,
den äußeren Schraubenstab 381 zur normalen und
entgegengesetzten Drehung anzutreiben.
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Der
Laserstrahlbestrahlungseinheits-Haltemechanismus 4 beinhaltet
ein Paar von Führungsschienen 41, 41,
die so an der ortsfesten Basis 2 angebracht sind, dass
sie sich parallel zu der Y-Achsenrichtung erstrecken, und eine bewegbare
Haltebasis 42, die so an den Führungsschienen 41, 41 angebracht
ist, dass sie in der durch den Pfeil Y angezeigten Richtung verschiebbar
ist. Die bewegbare Haltebasis 42 beinhaltet einen Verschiebungshalteabschnitt 421,
der verschiebbar an den Führungsschienen 41, 41 angebracht
ist, und einen Anbringungsabschnitt 422, der an dem Verschiebungshalteabschnitt 421 angebracht
ist. Der Anbringungsabschnitt 422 ist an einer seitlichen
Oberfläche mit einem Paar von Führungsschienen 423, 423 versehen,
die sich parallel in der Z-Achsenrichtung erstrecken. Der Laserstrahlbestrahlungseinheits-Haltemechanismus 4 der veranschaulichten
Ausführungsform beinhaltet ein zweites Teilungsüberführungsmittel 43 zum
Verschieben der bewegbaren Haltebasis 42 entlang des Paars
von Führungsschienen 41, 41 in der Y-Achsenrichtung.
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Das
zweite Teilungsüberführungsmittel 43 beinhaltet
einen äußeren Schraubenstab 431, der zwischen
dem Paar von Führungsschienen 41, 41 und
parallel zu diesem angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie
z. B. einen Pulsmotor 432 oder dergleichen, zum Drehantrieb
des äußeren Schraubenstabs 431. Ein Ende
des äußeren Schraubenstabs 431 wird durch
einen an der ortsfesten Basis 2 befestigten, nicht veranschaulichten
Lagerblock gehalten und das andere Ende ist übertragbar
mit dem Ausgabeschaft des Pulsmotors 432 verbunden. Im Übrigen ist
der äußere Schraubenstab 431 mit einer
inneren Schraubenöffnung in Gewindeeingriff, die in einem nicht
veranschaulichten inneren Schraubenblock ausgebildet ist, der so
vorgesehen ist, dass er von einer unteren Oberfläche eines
Mittelabschnitts des Verschiebungshalteabschnitts 421 hervorsteht,
der einen Teil der bewegbaren Haltebasis 42 bildet. Auf diese
Weise wird die bewegbare Haltebasis 42 entlang der Führungsschienen 41, 41 in
der Y-Achsenrichtung verschoben, indem es dem Pulsmotor 432 ermöglicht
wird, den äußeren Schraubenstab 431 zur normalen
und entgegengesetzten Drehung anzutreiben.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinheit 5 beinhaltet einen Einheitshalter 51 und
ein an dem Einheitshalter 51 angebrachtes Laserstrahlbestrahlungsmittel 52.
Der Einheitshalter 51 ist mit einem Paar geführter
Kerben 511, 511 versehen, die schiebbar an das
an dem Anbringungsabschnitt 422 vorgesehene Paar jeweiliger
Führungsschienen 423, 423 gepasst sind.
Die geführten Kerben 511, 511 sind so an
die jeweiligen Führungsschienen 423, 423 gepasst,
dass der Einheitshalter 51 in einer durch den Pfeil Z angezeigten
Fokuslageneinstellrichtung (Z-Achsenrichtung) verschiebbar gehalten
ist.
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Die
Laserstrahlbestrahlungseinheit 5 ist mit einem ersten Fokuslageneinstellmittel 53 zum
Verschieben des Einheitshalters 51 entlang des Paars von
Führungsschienen 423, 423 in der Z-Achsenrichtung,
die eine Richtung senkrecht zu einer Werkstückhalteoberfläche
des Einspanntischs 36 ist, versehen. Das erste Fokuslageneinstellmittel 53 beinhaltet
einen äußeren Schraubenstab (nicht veranschaulicht),
der zwischen dem Paar von Führungsschienen 423, 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie z. B. einen Pulsmotor 532 oder
dergleichen, zum Drehantrieb des äußeren Schraubenstabs.
Der Einheitshalter 51 und das Laserstrahlbestrahlungsmittel 52 werden
entlang der Führungsschienen 423, 423 in
der Z-Achsenrichtung verschoben, indem es dem Pulsmotor 532 ermöglicht
wird, den nicht veranschaulichten äußeren Schraubenstab zur
normalen und entgegengesetzten Drehung anzutreiben. Im Übrigen
wird bei der veranschaulichten Ausführungsform der Pulsmotor 532 zur
normalen Drehung angetrieben, um das Laserstrahlbestrahlungsmittel 52 nach
oben zu verschieben, und zur entgegengesetzten Drehung angetrieben,
um dieses nach unten zu verschieben.
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Das
Laserstrahlbestrahlungsmittel 52 emittiert einen gepulsten
Laserstrahl von einem optischen Konzentrator 522, der an
dem distalen Ende eines zylindrischen Gehäuses 521 angebracht
ist, das so angeordnet ist, dass es sich im Wesentlichen horizontal
erstreckt. Ein Abbildungsmittel 6 ist an einem vorderen
Endabschnitt des Gehäuses 521 angeordnet, das
einen Teil des Laserstrahlbestrahlungsmittels 52 bildet.
Dieses Abbildungsmittel 6 erfasst einen Bearbeitungsbereich,
der durch das Laserstrahlbestrahlungsmittel 52 laserbearbeitet
werden soll. Das Abbildungsmittel 6 beinhaltet ein Beleuchtungsmittel
zum Beleuchten des Werkstücks, ein optisches System zum
Einfangen eines durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereichs
und ein Bildaufnahmeelement (CCD), das ein durch das optische System
eingefangenes Bild aufnimmt. Das Abbildungsmittel sendet Daten des
aufgenommenen Bilds zu einem nicht veranschaulichten Steuermittel.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung der veranschaulichten Ausführungsform
beinhaltet einen Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7, der
an dem hervorstehenden Abschnitt 33a des zweiten Schiebeblocks 33 so
angeordnet ist, dass er wahlweise das durch den Einspanntisch 36 gehaltene
Werkstück umgibt. Der Wasser enthaltende Abdeckungsmechanismus 7 beinhaltet
eine Wasser enthaltende Abdeckung 71, ein Mittel 72 zum
Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung und ein Wasserzuführmittel 73.
Die Wasser enthaltende Abdeckung 71 umgibt das durch den
Einspanntisch 36 gehaltene Werkstück. Das Mittel 72 zum
Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung ordnet die Wasser enthaltende
Abdeckung 71 wahlweise an einer in 1 veranschaulichten,
entfernt von dem Einspanntisch 36 liegenden Warteposition
und einer Betriebsposition an, in der das durch den Einspanntisch 36 gehaltene
Werkstück von der Wasser enthaltenden Abdeckung 71 umgeben
wird. Das Wasserzuführmittel 73 führt
Wasser in die Wasser enthaltende Abdeckung 71 zu.
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Die
Wasser enthaltende Abdeckung 71, die einen Teil des Wasser
enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 bildet, wird mit Bezug
auf 3 beschrieben. Die in 3 veranschaulichte
Wasser enthaltende Abdeckung 71 beinhaltet eine ringförmige
seitliche Wand 711, die einen später beschriebenen
Halbleiterwafer als ein Werkstück, das durch den Einspanntisch 36 gehalten
wird, umgibt, und eine obere Wand 712, welche die obere
Oberfläche der ringförmigen seitlichen Wand 711 schließt.
Zusätzlich ist die Wasser enthaltende Abdeckung 71 wie
ein umgedrehter Becher ausgebildet. Ferner ist die Wasser enthaltende
Abdeckung 71 bei der veranschaulichten Ausführungsform
einstückig aus transparentem Glas oder einem Kunstharz
ausgebildet. Im Übrigen ist es bei der Wasser enthaltenden
Abdeckung 71 nur erforderlich, dass die obere Wand 712 aus
einem transparenten Element ausgebildet ist. Die wie oben beschrieben
ausgebildete Wasser enthaltende Abdeckung 71 ist in dem
oberen Abschnitt der ringförmigen seitlichen Wand 711 mit
einer Wasserzuführöffnung 711a und in
dem unteren Abschnitt der ringförmigen seitlichen Wand 711 mit
einer Wasserabführöffnung 711b versehen.
Die Wasserzuführöffnung 711a ist durch
einen biegsamen Schlauch 74 mit dem Wasserzuführmittel 73 verbunden.
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Die
Erläuterung wird mit erneuter Bezugnahme auf 1 fortgesetzt.
Das Mittel 72 zum Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung,
das einen Teil des Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 bildet,
beinhaltet einen Haltearm 721, der die Wasser enthaltende
Abdeckung 71 hält, einen Luftzylinder 722,
der das proximale Ende des Haltearms 721 so hält,
dass dieser in einer Richtung nach oben und unten verschiebbar ist,
und einen elektrischen Motor 723, der den Luftzylinder 722 drehbar
hält. Der elektrische Motor 723 ist an der oberen
Oberfläche des hervorstehenden Abschnitts 33a des
zweiten Schiebeblocks 33 angeordnet. Das wie oben beschrieben
aufgebaute Mittel 72 zum Anordnen der Wasser enthaltenden
Abdeckung betreibt den Luftzylinder 722 und den elektrischen
Motor 723, um den Haltearm 721 in der Richtung
nach oben und unten zu verschieben und diesen um das proximale Ende des
Haltearms 721 zu drehen. Auf diese Weise ordnet das Mittel 72 zum
Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung wahlweise die Wasser
enthaltende Abdeckung 71 an der in 1 veranschaulichten Warteposition
oder Bereitschaftsposition und der Betriebsposition, in der das
durch den Einspanntisch 36 gehaltene Werkstück
von der Wasser enthaltenden Abdeckung 71 umgeben wird,
an.
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Die
Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung der veranschaulichten Ausführungsform
ist wie oben beschrieben aufgebaut und deren Betrieb wird nachfolgend
beschrieben. Ein Halbleiterwafer als ein Werkstück, das
einer Laserbearbeitung durch die oben beschriebene Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
unterzogen wird, wird hier mit Bezug auf 4 beschrieben.
Ein in 4 veranschaulichter Halbleiterwafer 10 ist
ein Siliziumwafer und mehrere Bauelemente 101 sind an einer
vorderen Oberfläche 10a des Halbleiterwafers 10 in
einem Matrixmuster ausgebildet. Die Bauelemente 101 sind
durch in einem gitterartigen Muster ausgebildete Straßen 102 abgeteilt.
Eine hintere Oberfläche des Halbleiterwafers 10 ist
an einem Haftklebeband 12 befestigt, das an einem ringförmigen
Rahmen 11 angebracht ist, wobei die vordere Oberfläche 10a,
die eine Bearbeitungsoberfläche ist, nach oben weist. Im Übrigen
wird, wenn der Halbleiterwafer 10 von der hinteren Oberfläche aus
bearbeitet wird, die vordere Oberfläche 10a des Halbleiterwafers 10 an
dem Haftklebeband 12 befestigt. Das Haftklebeband 12 verwendet
z. B. ein Band, bei dem ein Akrylharzhaftmittel mit einer Dicke
von annährend 5 μm auf die vordere Oberfläche
eines Kunstharzblatts, wie z. B. Polyolefin, Polyethylen oder dergleichen,
mit einer Dicke von z. B. 100 μm aufgebracht ist.
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Um
Laserbearbeitungskerben entlang der Straßen 102 durch
Richten eines Laserstrahls entlang der Straßen 102 des
oben beschriebenen Halbleiterwafers 10 auszubilden, wird
der an der vorderen Oberfläche des an dem ringförmigen
Rahmen 11 angebrachten Haftklebebands 12 befestigte
Halbleiterwafer 10 über das Haftklebeband 12 an
der Ansaugeinspannvorrichtung 362 des Einspanntischs 36 angeordnet.
Nachdem der Halbleiterwafer 10 über das Haftklebeband 12 an
dem Einspanntisch 36 angeordnet wurde, wird ein nicht veranschaulichtes
Ansaugmittel betrieben, um über den Ansaugdurchlass 361c und
den ausgesparten Passabschnitt 361a einen Unterdruck auf
die vordere Oberfläche der Ansaugeinspannvorrichtung 362 aufzubringen.
Auf diese Weise wird der Halbleiterwafer 10 über
das Haftklebeband 12 an dem Einspanntisch 36 angesaugt
und gehalten. Der ringförmige Rahmen 11, der den
Halbleiterwafer 10 über das Haftklebeband 12 hält,
wird durch die Klammern 364 befestigt.
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Der
Einspanntisch 36, der den Halbleiterwafer 10 ansaugt
und hält, wird durch das Bearbeitungsüberführungsmittel 37 unmittelbar
unterhalb des Abbildungsmittels 6 angeordnet. Nachdem der
Einspanntisch 36 unmittelbar unterhalb des Abbildungsmittels 6 angeordnet
wurde, wird ein Ausrichtungsarbeitsschritt durchgeführt,
bei dem ein Bearbeitungsbereich des Halbleiterwafers 10,
der laserbearbeitet werden soll, durch das Abbildungsmittel 6 und
das nicht veranschaulichte Steuermittel erfasst wird. Speziell führen
das Abbildungsmittel 6 und das nicht veranschaulichte Steuermittel
eine Bildbearbeitung, wie z. B. einen Musterabgleich oder dergleichen,
und die Ausrichtung der Laserstrahlbestrahlungspositionen durch.
Der Musterabgleich wird zur Positionierung zwischen Straßen 102,
die so ausgebildet sind, dass sie sich in einer vorgegebenen Richtung
des Halbleiterwafers 10 erstrecken, und einem Konzentrator 522 des
Laserstrahlbestrahlungsmittels 52 zum Emittieren eines
Laserstrahls entlang der Straßen 102 durchgeführt.
In ähnlicher Weise wird die Ausrichtung einer Laserstrahlbestrahlungsposition
an Straßen 102 durchgeführt, die so an
dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet sind, dass sie sich
in einer Richtung senkrecht zu der oben genannten vorgegebenen Richtung
erstrecken.
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Nachdem
der Ausrichtungsarbeitsschritt der Laserstrahlbestrahlungsposition
durchgeführt wurde, wird der elektrische Motor 723 des
Mittels 72 zum Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung,
das einen Teil des Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 bildet,
betrieben, um den Haltearm 721 zum Verschieben der Wasser
enthaltenden Abdeckung 71 zu einem Bereich oberhalb des
Einspanntischs 36 zu drehen. Der Luftzylinder 722 wird
betrieben, um die Wasser enthaltende Abdeckung 71 so abzusenken,
dass ein unterer Rand der ringförmigen seitlichen Wand 711 der
Wasser enthaltenden Abdeckung 71 an der oberen Oberfläche
des Haftklebebands 12 an dem Einspanntisch 6 so
angeordnet wird, dass er den Halbleiterwafer 10 umgibt.
Daher wird der Halbleiterwafer 10 von der Wasser enthaltenden
Abdeckung 71 umgeben. Als Nächstes wird das Wasserzuführmittel 73,
das einen Teil des Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 bildet, betrieben,
um über den biegsamen Schlauch 74 und die Wasserzuführöffnung 711a (siehe 1 und 3)
Reinwasser in die Wasser enthaltende Abdeckung 71 zuzuführen,
um die Innenseite der Wasser enthaltenden Abdeckung 71 mit
dem Reinwasser 70 zu füllen. Auf diese Weise wird
ein nachfolgend beschriebener Laserstrahlbestrahlungsvorgang durchgeführt,
während das Reinwasser 70 in die Wasser enthaltende
Abdeckung 71 zugeführt und dieses aus der Wasserabführöffnung 711b abgeführt
wird. Im Übrigen kann der Ausrichtungsarbeitsschritt für
die Laserstrahlbestrahlungsposition durchgeführt werden,
nachdem der Halbleiterwafer 10 von der Wasser enthaltenden
Abdeckung 71 umgeben und das Reinwasser 70 in
die Wasser enthaltende Abdeckung 71 zugeführt
wurde.
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Um
den Laserstrahlbestrahlungsvorgang durchzuführen, wird
der Einspannstisch 36 so verschoben, dass ein Ende (ein
linkes Ende in 6) einer vorgegebenen Straße 102 an
einer Position unmittelbar unterhalb des Konzentrators 522 angeordnet
ist, wie in 6 veranschaulicht ist. Der Einspanntisch 36 wird
in einer durch den Pfeil X1 in 6 angezeigten
Richtung mit einer vorgegebenen Bearbeitungsüberführungsgeschwindigkeit
verschoben, während das Laserstrahlbestrahlungsmittel 52 betrieben
wird, um es dem Konzentrator 522 zu ermöglichen,
einen gepulsten Laserstrahl LB mit einer Wellenlänge von
z. B. 355 nm zu emittieren, der dafür geeignet ist, durch
den Siliziumwafer absorbiert zu werden. Wenn die Bestrahlungsposition
des Konzentrators 522 dazu gelangt, mit der Position des
anderen Endes der Straße 102 zusammenzufallen,
werden die Bestrahlung mit dem gepulsten Laserstrahl und das Verschieben
des Einspanntischs 36 angehalten. Bei dem Laserstrahlbestrahlungsvorgang
tritt der von dem Konzentrator 522 emittierte gepulste
Laserstrahl LB durch die aus einem transparenten Element bestehende
obere Wand 712 der Wasser enthaltenden Abdeckung 71 und
das Reinwasser 70 und ist der Fokus P nahe zu der vorderen
Oberfläche 10a (der oberen Oberfläche)
des durch den Einspanntisch 36 gehaltenen Halbleiterwafers 10 angeordnet, wie
in 7 gezeigt ist.
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In
diesem Fall ist, da die Wasser enthaltende Abdeckung 71 innen
mit dem Reinwasser 70 gefüllt ist, die vordere
Oberfläche des Reinwassers 70 ohne Veränderung
stabil, sogar wenn der Einspanntisch 36 verschoben wird.
Daher wird der Fokus P des gepulsten Laserstrahls LB nicht verändert.
Der Halbleiterwafer 10 wird mit einer Laserbearbeitungskerbe 110 entlang
der Straße 102 ausgebildet, wie in 8 veranschaulicht
ist, indem der Laserstrahlbestrahlungsvorgang wie oben beschrieben
durchgeführt wird. Bei dem Laserstrahlbestrahlungsvorgang
konzentriert sich thermische Energie an einem mit dem gepulsten
Laserstrahl bestrahlten Bereich an der vorderen Oberfläche 10a des
Halbleiterwafers 10, so dass an dieser Ablagerungen 100 erzeugt
werden, die sich verteilen. Jedoch werden die verteilten Ablagerungen 100 in
dem Reinwasser 70 aufgenommen und durch die Wasserabführöffnung 711b abgeführt. Deshalb
werden die Ablagerungen 100 nicht an der vorderen Oberfläche 10a des
Halbleiterwafers 10 anhaften.
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Im Übrigen
sind die Bearbeitungsbedingungen des oben beschriebenen Laserstrahlbestrahlungsvorgangs
bei der veranschaulichten Ausführungsform wie folgt festgelegt:
Lichtquelle:
LD-Anregungs-Q-Schalter Nd: YVO4-Pulslaser
Wellenlänge:
355 nm
Durchschnittliche Ausgabe: 5 W
Fokusfleckdurchmesser: φ10 μm
Taktfrequenz:
100 kHz
Bearbeitungsüberführungsgeschwindigkeit:
100 mm/Sek
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Der
Laserstrahlbestrahlungsvorgang wird entlang der an dem Halbleiterwafer 10 ausgebildeten vorgegebenen
Straßen wie oben beschrieben durchgeführt. Danach
wird der Einspanntisch 36 um einen Abstand der Straßen 102 in
einer durch den Pfeil Y in 1 angezeigten
Teilungsüberführungsrichtung (der Y-Achsenrichtung)
teilungsüberführt (der Teilungsvorgang) und der
oben beschriebene Laserstrahlbestrahlungsvorgang durchgeführt.
Der Laserstrahlbestrahlungsvorgang und der Teilungsvorgang werden
an allen Straßen 102 wie oben beschrieben durchgeführt,
die sich in der ersten Richtung des Halbleiterwafers 10 erstrecken.
Dann wird die Zufuhr von Reinwasser durch das Wasserzuführmittel 73, das
einen Teil des Wasser enthaltenen Abdeckungsmechanismus 7 bildet,
angehalten und der Luftzylinder 722 betrieben, um die Wasser
enthaltende Abdeckung 71 anzuheben. Danach wird der Einspanntisch 36 um
90° gedreht, um den durch den Einspanntisch 36 gehaltenen
Halbleiterwafer 10 um 90° zu drehen. Der Luftzylinder 722 wird
betrieben, um die Wasser enthaltende Abdeckung 71 so abzusenken,
dass der untere Rand der ringförmigen seitlichen Wand 711 der
Wasser enthaltenden Abdeckung 71 wieder an der oberen Oberfläche
des Haftklebebands 12 an dem Einspanntisch 36 angeordnet
wird, um den Halbleiterwafer 10 zu umgeben. Auf diese Weise
umgibt die Wasser enthaltende Abdeckung 71 den Halbleiterwafer 10.
Als Nächstes werden, während das Wasserzuführmittel 73,
das einen Teil des Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 bildet,
betrieben wird, um Reinwasser in die Wasser enthaltende Abdeckung 71 zuzuführen,
der Laserstrahlbestrahlungsvorgang und der Teilungsvorgang, die oben
beschrieben wurden, an den Straßen 102 durchgeführt,
die sich in der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung
erstrecken. Daher werden die Laserbearbeitungskerben 110 entlang
aller Straßen 102 des Halbleiterwafers 10 ausgebildet.
Im Übrigen kann der Halbleiterwafer 10 bei dem
Laserstrahlbestrahlungsvorgang vollständig durch die Laserbearbeitungskerben
entlang der Straßen 102 geschnitten werden.
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Nachdem
die Laserbearbeitungskerben 110 entlang aller Straßen 102 des
Halbleiterwafers 10 ausgebildet wurden, wird der Betrieb
des Wasserzuführmittels 73 des Wasser enthaltenden
Abdeckungsmechanismus 7 angehalten. Folglich wird das Reinwasser 70 in
der Wasser enthaltenden Abdeckung 71 durch die Wasserabführöffnung 711b abgeführt.
Als Nächstes wird der Einspanntisch 36 in eine in 1 gezeigte
Werkstücks-Einführ/Ausführ-Position zurückgeführt.
Der Luftzylinder 722 und der elektrische Motor 723,
die einen Teil des Mittels 72 des Wasser enthaltenden Abdeckungsmechanismus 7 zum
Anordnen der Wasser enthaltenden Abdeckung bilden, werden betrieben,
um die Wasser enthaltende Abdeckung 71 in die in 1 gezeigte
Warteposition zurückzuführen. Als Nächstes
wird das nicht veranschaulichte Ansaugmittel angehalten, um das
Halten des durch den Einspanntisch 36 gehaltenen Halbleiterwafers 10 durch
Ansaugen zu lösen. Die Befestigung des ringförmigen
Rahmens 11 durch die Klammern 364 wird gelöst.
Als Nächstes wird, wenn der Halbleiterwafer 10 nicht
vollständig entlang der Straßen 102 geschnitten
ist, der über das Haftklebeband 12 durch den ringförmigen
Rahmen 11 gehaltene Halbleiterwafer 10 zu dem
nächsten Vorgang, der ein Trennungsvorgang ist, befördert.
Bei dem Trennungsvorgang wird der Halbleiterwafer 10 in
einzelne Bauelemente getrennt, indem eine äußere
Kraft auf den Halbleiterwafer 10 entlang der daran ausgebildeten
Laserbearbeitungskerben 110 ausgeübt wird.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen
bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der
Umfang der Erfindung wird durch den angefügten Anspruch
definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb
der Äquivalenz des Umfangs des Anspruchs liegen, werden
deshalb durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 10-305420 [0003]
- - JP 2004-188475 [0004, 0004]
- - JP 2007-181856 [0005]