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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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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
- 2 ist eine Querschnittsdarstellung eines Einspanntischs, der an der in 1 veranschaulichten Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung angebracht ist;
- 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;
- 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;
- 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;
- 6 ist eine erläuternde Darstellung eines Laserstrahlbestrahlungsvorgangs, der durch die in 1 veranschaulichte Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung durchgeführt wird;
- 7 ist eine erläuternde Darstellung, die einen Fokus des Laserstrahls veranschaulicht, der in dem in 6 veranschaulichten Laserstrahlbestrahlungsvorgang emittiert wird; und
- 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 XI 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.
