DE102013204582A1

DE102013204582A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013204582A1
Application number: DE102013204582A
Authority: DE
Inventors: Keiji Nomaru; Goro Watanabe; Hiroshi Morikazu
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-09-19
Also published as: TWI584903B; JP2013193090A; US9156109B2; CN103302402B; US20130240494A1; JP5964621B2; KR102028205B1; TW201343297A; CN103302402A; KR20130105351A

Abstract

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit einer Werkstückhaltereinheit zum Halten eines Werkstückes und einer Laserstrahlapplizierungseinheit zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhalteeinheit gehalten wird. Die Laserstrahlapplizierungseinheit umfasst einen Laseroszillator zum in Schwingung versetzten eines Laserstrahls, eine Fokussiereinheit zum Fokussieren des Laserstrahls, welcher durch den Laseroszillator in Schwingung versetzt wurde, auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhalteeinheit gehalten wird, und ein optisches System, welches zwischen dem Laseroszillator und der Fokussiereinheit vorgesehen ist, zum Übertragen des Laserstrahls, welcher durch den Laseroszillator in Schwingung versetzt wurde. Die Laserstrahlapplizierungseinheit umfasst ferner einen Wellenlängenwandlungsmechanismus, der zwischen dem optischen System und der Fokussiereinheit vorgesehen ist, zum Wandeln der Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch den Laseroszillator in Schwingung versetzt wurde, in eine kurze Wellenlänge.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Durchführen von Laserbearbeitung an einem Werkstück, wie zum Beispiel einem Halbleiterwafer.
Stand der Technik
In einem Halbleitereinrichtungsherstellungsprozess werden eine Vielzahl von sich schneidenden Abschnittslinien, sogenannte Straßen, auf der Vorderseite eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiterwafers ausgebildet, um dabei eine Vielzahl von Regionen abzutrennen, in denen eine Vielzahl von Einrichtungen, zum Beispiel ICs und LSIs, entsprechend ausgebildet werden. Der Halbleiterwafer wird entlang der Straßen geschnitten, um dabei die Regionen, in denen die Einrichtungen ausgebildet werden, voneinander zu trennen, und somit eine Vielzahl von einzelnen Halbleiterchips zu erhalten. Ferner wird ein Wafer einer optischen Einrichtung durch Ausbilden einer Vielzahl von optischen Einrichtungen umfassend Fotodetektoren, zum Beispiel Fotodioden und lichtemittierende Einrichtungen wie Laserdioden, auf der Vorderseite eines Saphirsubstrates bereitgestellt. Der Wafer der optischen Einrichtung wird ebenfalls entlang der Straßen geschnitten, um so die einzelnen optischen Einrichtungen, welche voneinander getrennt sind, zum Beispiel Fotodioden und Laserdioden, die in elektronischen Anlagen weit verbreitet sind, zu erhalten.
Als Verfahren zum Teilen des Wafers, zum Beispiel eines Halbleiterwafers und eines Wafers einer optischen Einrichtung, entlang der Straßen, wurde ein Verfahren zum Applizieren eines gepulsten Laserstrahles mit einer Absorptionswellenlänge auf den Wafer entlang der Straßen vorgeschlagen, um dabei laserbearbeitete Rillen durch Abtragung auszubilden, und somit den Wafer entlang der Straßen zu teilen.
Als weiteres Verfahren zum Teilen eines wie zuvor beschriebenen Wafers, gibt es ein Verfahren mit den Schritten, Applizieren eines gepulsten Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge in dem Zustand auf den Wafer, bei dem der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls innerhalb des Wafers in einer Fläche gesetzt wird, die geteilt werden soll, dabei kontinuierliches Ausbilden von modifizierten Schichten innerhalb des Wafers entlang der Straße und anschließend Applizieren einer externen Kraft entlang der Straßen, wo die modifizierten Schichten entsprechend ausgebildet sind, um eine reduzierte Festigkeit aufzuweisen, dabei Teilen des Wafers entlang der Straßen.
Solch eine Laserbearbeitung wird durchgeführt, indem eine Laserbearbeitungsvorrichtung mit Werkstückhaltemitteln zum Halten eines Werkstückes und Laserstrahlapplizierungsmittel zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel gehalten wird. Die Laserstrahlapplizierungsmittel umfassen Laserstrahloszillationsmittel zum in Schwingung versetzen eines Laserstrahls, Fokussiermittel zum Fokussieren des Laserstrahls, welcher durch die Laseroszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel gehalten wird, und ein optisches System, welches zwischen den Laserstrahloszillationsmitteln und den Fokussiermitteln vorgesehen ist und Leistungsanpassungsmittel zum Anpassen der Leistung des Laserstrahls und einen Strahlaufweiter zum Anpassen des Laserstrahldurchmessers aufweist (siehe beispielsweise japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2006-108478 )
Zusammenfassung der Erfindung
In dem Fall, in dem die Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, eine kurze Wellenlänge ist, welche in eine ultraviolette Region hineinragt, z. B. 355 nm oder 266 nm, wird das optische System in einer relativ kurzen Zeit beschädigt. Dementsprechend besteht, in dem Fall, in dem die Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, eine kurze Wellenlänge ist, ein Problem, da das optische System häufig ersetzt werden muss, was zu einer schlechten Wirtschaftlichkeit führt.
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die Beschädigung des optischen Systems unterdrücken kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt mit:
Werkstückhaltemitteln zum Halten eines Werkstücks; Laserstrahlapplizierungsmitteln zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel gehalten wird, wobei die Laserstrahlapplizierungsmittel Laserstrahloszillationsmittel zum in Schwingung versetzen eines Laserstrahls, Fokussiermittel zum Fokussieren des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel gehalten wird, und ein optisches System, welches zwischen den Laserstrahloszillationsmitteln und den Fokussiermitteln vorgesehen ist, zum Übertragen des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde; und einen Wellenlängenwandlungsmechanismus, der zwischen dem optischen System und den Fokussiermitteln vorgesehen ist, zum Wandeln der Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, in eine kurze Wellenlänge.
Vorzugsweise umfasst der Wellenlängenwandlungsmechanismus Wellenlängenwandlungsmittel mit einem Wellenlängenwandlungskristall und ein Pellin-Broca Prisma zum Teilen eines Eingangslaserstrahls in einen Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel gewandelt wird und einen Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge nicht gewandelt wird, wobei der Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel gewandelt wird, durch das Pellin-Broca Prisma zu den Fokussiermitteln geleitet wird.
Vorzugsweise umfasst der Wellenlängenwandlungsmechanismus ferner einen Strahldämpfer zum Absorbieren des Laserstrahls, welcher in der Wellenlänge nicht gewandelt wird
Vorzugsweise umfassen die Wellenlängenwandlungsmittel eine Vielzahl von Wellenlängenwandlungskristallen, die eingerichtet sind, ausgesucht oder kombiniert zu werden.
In der vorliegenden Erfindung ist der Wellenlängenwandlungsmechanismus zum Wandeln der Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, in eine kurze Wellenlänge, zwischen dem optischen System und den Fokussiermitteln vorgesehen. Dementsprechend hat der Laserstrahl, der durch das optische System hindurchgeht, eine lange Wellenlänge, sodass Beschädigungen des optischen Systems unterdrückt werden können.
Die obere und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise deren Umsetzung wird ersichtlicher, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden, durch eine Studie der folgenden Beschreibung und den angefügten Ansprüchen mit Referenz zu den beigefügten Zeichnungen, welche einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau von Laserstrahlapplizierungsmitteln, welche in der in 1 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst sind, zeigt;
3 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Wellenlängenwandlungsmechanismus zeigt, der die in 2 gezeigten Laserstrahlapplizierungsmittel ausbildet; und
4 ist eine perspektivische Ansicht von Wellenlängenwandlungsmitteln, welche den in 3 gezeigten Wellenlängenwandlungsmechanismus ausbilden.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Laserbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, umfasst eine feststehende Basis 2, eine Spanntischeinrichtung 3 zum Halten eines Werkstückes, wobei die Spanntischeinrichtung 3 auf der stationären Basis 2 bewegbar in eine Zuführrichtung (X-Richtung), die durch einen Pfeil X gezeigt ist, vorgesehen ist, eine Laserstrahlapplizierungseinheit-Stützeinrichtung 4, die auf der feststehenden Basis 2 bewegbar in einer Verschieberichtung (Y-Richtung), die durch einen Pfeil Y gezeigt ist, der senkrecht zu der X-Richtung angeordnet ist, vorgesehen ist, und eine Laserstrahlapplizierungseinheit 5, die auf der Laserstrahlapplizierungseinheit-Stützeinrichtung 4 bewegbar in eine Fokuslagenanpassungsrichtung (Z-Richtung), die durch den Pfeil Z gezeigt ist, vorgesehen ist.
Die Spanntischeinrichtung 3 umfasst ein Führungsschienenpaar, das auf der feststehenden Basis 2 so vorgesehen ist, dass dieses sich parallel zueinander in der X-Richtung erstreckt, einen ersten Gleitklotz 32, der auf den Führungsschienen 31 bewegbar in die X-Richtung vorgesehen ist, einen zweiten Gleitklotz 33, der auf dem ersten Gleitklotz 32 bewegbar in die Y-Richtung vorgesehen ist, einen Decktisch 35, der durch ein zylindrisches Element 35, welches auf dem zweiten Gleitklotz 33 steht, gestützt wird, und ein Spanntisch 36 als Werkstückhaltemittel. Der Spanntisch 36 weist ein Saugspannfutter 361 auf, welches aus einem porösen Material ausgebildet ist. Ein Werkstück, z. B. ein scheibenförmiger Halbleiterwafer, ist eingerichtet, durch Saugen auf der oberen Oberfläche (Halteoberfläche) des Saugspannfutters 361 durch den Betrieb nicht gezeigter Saugmittel gehalten zu werden. Der Spanntisch 36 ist durch einen nicht gezeigten Stellmotor, der in dem zylindrischen Element 34 vorgesehen ist, drehbar. Des Weiteren sind an dem Spanntisch 36 Klammern 362 vorgesehen, um einen nicht gezeigten ringförmigen Rahmen zu fixieren.
Auf der unteren Oberfläche des ersten Gleitklotzes 32 ist ein Führungsrillenpaar 321 zum gleitbaren Eingreifen in das zuvor genannte Führungsschienenpaar 31 ausgebildet. Ein Führungsschienenpaar 322 ist auf der oberen Oberfläche des ersten Gleitklotzes 32 so vorgesehen, dass dieses sich parallel zueinander in die Y-Richtung erstreckt. Dementsprechend ist der erste Gleitklotz 32 in die X-Richtung entlang der Führungsschienen 31 durch das gleitbare Eingreifen der Führungsrillen 321 mit den Führungsschienen 31 bewegbar. Die Spanntischeinrichtung 3 umfasst ferner Zuführmittel 37 zum Bewegen des ersten Gleitklotzes 32 entlang der Führungsschienen 31 in die X-Richtung. Die Zuführmittel 37 umfassen einen Gewindestab 371, der sich parallel zu den Führungsschienen 31 erstreckt, zwischen diesen angeordnet ist, und einen Stellmotor 372 als Antriebsquelle zum Drehantreiben des Gewindestabes 371. Der Gewindestab 371 ist an einem seiner Enden bewegbar in einem Lagerblock 373, der an der feststehenden Basis 2 befestigt ist, gelagert und an seinem anderen Ende mit der Ausgangswelle des Stellmotors 372 verbunden, um dessen Drehmoment zu empfangen. Der Gewindestab 371 greift mit einer Gewindedurchgangsbohrung ein, die in einem nicht gezeigten Innengewindeblock, der von der unteren Oberfläche des ersten Gleitklotzes 32 in dessen mittlerem Bereich hervorsteht, ausgebildet ist. Dementsprechend wird der erste Gleitklotz 32 in die X-Richtung entlang der Führungsschienen 31 durch den Betrieb des Stellmotors 372 zum Drehen des Gewindestabs 371 normal oder rückwärts bewegt.
Die untere Oberfläche des zweiten Gleitklotzes 33 ist mit einem Führungsrillenpaar 331 zum gleitbaren Eingreifen mit dem Führungsschienenpaar 322, welches auf der oberen Oberfläche des zuvor genannten ersten Gleitklotzes 32 vorgesehen ist, ausgebildet. Dementsprechend ist der zweite Gleitklotz 33 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 322 durch das gleitbare Eingreifen der Führungsrillen 331 mit den Führungsschienen 322 bewegbar. Die Spanntischeinrichtung 3 umfasst ferner erste Verschiebungsmittel 38 zum Bewegen des zweiten Gleitklotzes 33 entlang der Führungsschienen 322 in die Y-Richtung. Die ersten Verschiebungsmittel 38 umfassen einen Gewindestab 381, der sich parallel zu den Führungsschienen 322 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist und einen Stellmotor 382 als Antriebsquelle zum Drehantreiben des Gewindestabes 381. Der Gewindestab 381 ist an einem seiner Enden bewegbar in einem Lagerblock 383, welcher an der oberen Oberfläche des ersten Gleitklotzes 32 befestigt ist, gelagert und an seinem anderen Ende mit der Ausgangswelle des Stellmotors 382 verbunden, um dessen Drehmoment zu empfangen. Der Gewindestab 83 greift mit einer Gewindedurchgangsbohrung ein, welche in einem nicht gezeigten Innengewindeblock, der von der unteren Oberfläche des zweiten Gleitklotzes 33 in einem mittleren Bereich hervorsteht. Dementsprechend ist der zweite Gleitklotz 33 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 322 durch den Betrieb des Stellmotors 382 zum Drehen des Gewindestabs 383 normal oder rückwärts bewegbar.
Die Laserstahlapplizierungseinheit-Stützeinrichtung 4 umfasst ein Führungsschienenpaar 41, welches auf der feststehenden Basis 2 so vorgesehen ist, dass dieses sich parallel zueinander in die Y-Richtung erstreckt und eine bewegbare Stützbasis 42, die auf den Führungsschienen 41 so vorgesehen ist, dass diese in die Y-Richtung bewegbar ist. Die bewegbare Stützbasis 42 umfasst einen Horizontalbereich 421, der gleitbar von den Führungsschienen 41 gestützt wird und einen Vertikalbereich 422, der sich von der oberen Oberfläche des Horizontalbereichs 421 vertikal nach oben erstreckt. Des Weiteren ist ein Führungsschienenpaar 423 auf einer Seitenoberfläche des Vertikalbereichs 422 so vorgesehen, dass diese sich parallel zueinander in die Z-Richtung erstrecken. Die Laserstrahlapplizierungseinheit-Stützeinrichtung 4 umfasst ferner zweite Verschiebungsmittel 43 zum Bewegen der bewegbaren Stützbasis 42 entlang der Führungsschienen 41 in die Y-Richtung. Die zweiten Verschiebemittel 43 umfassen einen Gewindestab 43, der sich parallel zu den Führungsschienen 41 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist, und einen Stellmotor 432 als Antriebsquelle zum Drehantreiben des Gewindestabs 431. Der Gewindestab 431 ist an einem seiner Enden in einem nicht gezeigten Lagerblock, der an der feststehenden Basis 2 befestigt ist, gelagert und an seinem anderen Ende mit der Ausgangswelle des Stellmotors 432 verbunden, um dessen Drehmoment zu empfangen. Der Gewindestab 431 greift mit einer Gewindedurchgangsbohrung in einem nicht gezeigten Innengewindeblock ein, der von der unteren Oberfläche des Horizontalbereichs 421 in dessen mittleren Bereich hervorsteht. Dementsprechend ist die bewegbare Stützbasis 42 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 41 durch den Betrieb des Stellmotors 432 zum normal oder rückwärts Drehen des Gewindestabs 431 bewegbar.
Die Laserstrahlapplizierungseinheit 5 umfasst einen Einheitshalter 51 und Laserstrahlapplizierungsmittel 6, welche auf dem Einheitshalter 51 angeordnet sind. Der Einheitshalter 51 ist mit einem Führungsrillenpaar 511 zum gleitbaren Eingreifen mit dem Führungsschienenpaar 523, welches auf dem Vertikalbereich 422 der bewegbaren Stützbasis 42 vorgesehen ist, ausgebildet. Dementsprechend wird der Einheitshalter 51 von der bewegbaren Stützbasis 42 so gestützt, dass dieser in die Z-Richtung durch das gleitbare Eingreifen der Führungsrillen 511 mit den Führungsschienen 423 bewegbar ist.
Die Laserstrahlapplizierungseinheit 5 umfasst ferner Fokuslagenanpassungsmittel 53 zum Bewegen des Einheitshalters 51 entlang der Führungsschienen 423 in die Z-Richtung. Die Fokuslagenanpassungsmittel 53 umfassen einen nicht-gezeigten Gewindestab, der sich parallel zu den Führungsschienen 423 so erstreckt, dass dieser zwischen denen angeordnet ist, und einen Stellmotor 532 als Antriebsquelle zum Drehantreiben des Gewindestabs. Dementsprechend werden der Einheitshalter 51 und die Laserstrahlapplizierungsmittel 52 entlang der Führungsschienen 423 in die Z-Richtung durch Betreiben des Stellmotors 532 zum normalen oder rückwärts Drehen des Gewindestabes bewegt. In dieser bevorzugten Ausführungsform werden, wenn der Stellmotor 532 normal betrieben wird, die Laserstrahlapplizierungsmittel 6 nach oben bewegt, während, wenn der Stellmotor 532 rückwärts betrieben wird, die Laserstrahlapplizierungsmittel 6 nach unten bewegt werden.
Die Laserstrahlapplizierungsmittel 6 umfassen ein zylindrisches Gehäuse 61, welches an dem Einheitshalter 51 so befestigt ist, dass dieses sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Im Folgenden wird der Aufbau der Laserstrahlapplizierungsmittel 6 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Laserstrahlapplizierungsmittel 6 umfassen gepulste Laserstrahloszillationsmittel 62, welche in dem Gehäuse 61 vorgesehen sind, ein optisches System 63 zum Übertragen eines gepulsten Laserstrahls, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, Fokussiermittel 64 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls, welcher durch das optische System 63 übertragen wurde und den gepulsten Laserstrahl auf das Werkstück W, welches auf der Halteoberfläche des Spanntisches 36 gehalten wird, appliziert und einen Wellenlängenwandlungsmechanismus 65, der zwischen dem optischen System 63 und den Fokussiermitteln 64 vorgesehen ist, um die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, in eine kurze Wellenlänge zu wandeln, die geeignet für die Bearbeitung des Werkstücks W ist.
Die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 umfassen einen gepulsten Laseroszillator 621 zum in Schwingung versetzen eines gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge von beispielsweise 1064 nm und Wiederholfrequenzeinstellungsmittel 622 zum Einstellen der Wiederholfrequenz des gepulsten Laserstrahls, welcher durch den gepulsten Laseroszillator 621 in Schwingung versetzt wird. Das optische System 63 umfasst Strahldurchmesseranpassungsmittel 631 zum Anpassen des Strahldurchmessers des gepulsten Laserstrahls, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde und Leistungsanpassungsmittel 632 zum Anpassen der Leistung des gepulsten Laserstrahls, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, an eine vorbestimmte Leistung. Der gepulste Laseroszillator 621 und die Wiederholfrequenzeinstellungsmittel 622 des gepulsten Laserstrahloszillationsmittels 62 und die Strahldurchmesseranpassungsmittel 631 und die Leistungsanpassungsmittel 632 des optischen Systems 63 werden durch nicht gezeigte Steuermittel gesteuert.
Die Fokussiermittel 64 umfassen einen Richtungsänderungsspiegel 641 zum Ändern der Ausbreitungsrichtung des gepulsten Laserstrahls, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, anschließend durch das optische System 63 übertragen wurde und anschließend in der Wellenlänge durch den Wellenlängenwandlungsmechanismus 65 gewandelt wurde, in Richtung der Halteoberfläche des Spanntisches 36 und eine Fokussierlinse 642 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls, dessen Ausbreitungsrichtung durch den Richtungsänderungsspiegel 641 geändert wurde, und Applizieren des gepulsten Laserstrahls auf das Werkstück W, welches auf dem Spanntisch 36 gehalten wird. Wie in 1 gezeigt, sind die Fokussiermittel 64 an dem vorderen Ende des Gehäuses 61 befestigt.
Der Aufbau des Wellenlängenwandlungsmechanismus 65, der zwischen dem optischen System 63 und den Fokussiermitteln 64 vorgesehen ist, wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Wellenlängenwandlungsmechanismus 65 umfasst Wellenlängenwandlungsmittel 66, die einen Wellenlängenwandlungskristall aufweisen, wie zum Beispiel einen LBO Kristall, CLBO Kristall und BBO Kristall, ein Pellin-Broca Prisma 69, und einen Strahldämpfer 70.
Wie in 4 gezeigt umfassen die Wellenlängenwandlungsmittel 66 erste Wellenlängenwandlungsmittel 67 und zweite Wellenlängenwandlungsmittel 68. Die ersten Wellenlängenwandlungsmittel 67 umfassen eine Drehscheibe 671. Die Drehscheibe 671 weist vier Durchgangslöcher 671a, 671b, 671c und 671d auf. Von den vier Durchgangslöchern 671a, 671b, 671c und 671d der Drehscheibe 671 sind die drei Durchgangslöcher 671a, 671b und 671c entsprechend mit drei Wellenlängenwandlungskristallen 672a, 672b und 672c, die jeweils aus LBO Kristall (LiB₃O₅ Kristall) ausgebildet sind, gefüllt. Das verbleibende Durchgangsloch 671d ist nicht mit einem Wellenlängenwandlungskristall gefüllt. Die zweiten Wellenlängenwandlungsmittel 68 umfassen eine Drehscheibe 681, welche ähnlich zu der Drehscheibe 671 der ersten Wellenlängenwandlungsmittel 67 ist. Die Drehscheibe 681 weist vier Durchgangslöcher 681a, 681b, 681c und 681d auf. Von den vier Durchgangslöchern 681a, 681b, 681c und 681d der Drehscheibe 681 sind drei Durchgangslöcher 681a, 681b und 681c entsprechend mit drei Wellenlängenwandlungskristallen 682a, 682b und 682c, die jeweils aus CLBO Kristall (CsLiB₆O₁₀ Kristall) ausgebildet sind, gefüllt. Das überbleibende Durchgangsloch 681d ist nicht mit einem Wellenlängenwandlungskristall gefüllt.
Die ersten Wellenlängenwandlungsmittel 67 und die zweiten Wellenlängenwandlungsmittel 68 sind axial gegenüberliegend zueinander angeordnet, und die ersten und zweiten Wellenlängenwandlungsmittel 67 und 68 sind durch einen nicht gezeigten Drehmechanismus um ihre Drehachse drehbar. Die Wellenlängenwandlungskristalle 672a, 672b und 672c, welche aus LBO Kristallen ausgebildet sind, und die Wellenlängenwandlungskristalle 682a, 682b und 682c, welche aus CLBO Kristallen ausgebildet sind, haben die Funktion die Wellenlänge eines Eingangslaserstrahls in eine Halbwellenlänge zu wandeln. Dementsprechend wird der gepulste Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, in einen gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm gewandelt, indem dieser durch einen der Wellenlängenwandlungskristalle 672a, 672b und 672c, welche aus LBO Kristallen ausgebildet sind, oder einen der Wellenlängenwandlungskristalle 682a, 682b und 682c, welche aus CLBO Kristallen ausgebildet sind, hindurchgeht. Ferner wird der gepulste Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt wurde, ebenfalls in einem gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 266 nm gewandelt, indem dieser einen der Wellenlängenwandlungskristalle 672a, 672b, 672c, welcher aus LBO Kristallen ausgebildet sind und einen der Wellenlängenwandlungskristalle 682a, 682b und 682c, welche aus CLBO Kristallen ausgebildet sind, hindurchgeht.
Auf diese Weise operieren die Wellenlängenwandlungsmittel 66 um den gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, welcher durch das optische System 63 hindurchgegangen ist, in einen gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm oder 266 nm zu wandeln. Das heißt, der gepulste Laserstrahl, der durch das optische System 63 hindurchgeht, hat eine lange Wellenlänge, sodass Beschädigung des optischen Systems 63 unterdrückt werden können. Ferner kann in den Wellenlängenwandlungsmitteln 66 einer der Wellenlängenwandlungskristalle 672a, 672b, und 672c aus LBO Kristallen, die in den ersten Wellenlängenwandlungsmitteln 67 vorgesehen sind, geeignet ausgewählt werden. Auf ähnliche Weise kann einer der Wellenlängenwandlungskristalle 682a, 682b und 682c der CLBO Kristalle, die in den zweiten Wellenlängenwandlungsmitteln 68 vorgesehen sind, geeignet ausgewählt werden. Ferner kann einer der Wellenlängenwandlungskristalle 672a bis 672c und einer der Wellenlängenwandlungskristalle 682a bis 682c kombiniert werden. Dementsprechend kann die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls in eine Wellenlänge, die geeignet für die Bearbeitung des Werkstücks W ist, gewandelt werden. Ferner kann, selbst wenn der Wellenlängenwandlungskristall in Verwendung beschädigt ist, ein nicht verwendeter anderer der Wellenlängenwandlungskristalle geeignet für die Verwendung ausgewählt werden, um die Fortführung der Laserbearbeitung zu ermöglichen, was zu einer Verbesserung der Produktivität führt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3, der gepulste Laserstrahl, der durch die Wellenlängenwandlungsmittel 66, welche die zuvor genannten Wellenlängenwandlungskristalle umfassen, hindurchgeht, erreicht das Pellin-Broca Prisma 69. Das Pellin-Broca Prisma 69 fungiert, um den gepulsten Eintrittslaserstrahl in einen Laserstrahl, der in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel 66 gewandelt wurde und einen gepulsten Laserstrahl, der in der Wellenlänge nicht gewandelt wurde, zu unterteilen. Der gepulste Laserstrahl, der in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel 66 gewandelt wurde, wird durch das Pellin-Broca Prisma 69 zu den Fokussiermitteln 64 geleitet, während der gepulste Laserstrahl, der in der Wellenlänge nicht gewandelt wurde, durch das Pellin-Broca Prisma 69 zu dem Strahldämpfer 70 geleitet wird, in welchem der gepulste Laserstrahl, der in der Wellenlänge nicht gewandelt wurde, von dem Strahldämpfer 70 absorbiert wird.
Auf diese Weise wird der gepulste Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, in den gepulsten Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 532 nm oder 266 nm durch die Wellenlängenwandlungsmittel 66 gewandelt und anschließend durch die Fokussiermittel 64 auf das Werkstück W, welches durch den Spanntisch 36 gehalten wird, appliziert, und führt dabei verschiedene Laserbearbeitungsvorgänge aus, umfassend Abtragungsbearbeitung zum Ausbilden einer laserbearbeiteten Rille entlang der Straßen, die auf dem Wafer ausgebildet sind, über Lochbearbeitung zum Ausbilden eines laserbearbeiteten Loches, welches sich von der Rückseite des Wafers zu einer Elektrode, die auf der Vorderseite des Wafers vorgesehen ist, erstreckt, und Abhebbearbeitungen zum Applizieren eines Laserstrahls von der Hinterseite eines Epitaxiesubstrats zu einer Pufferschicht, um dabei das Epitaxiesubstrat abzuschälen und eine optische Einrichtungsschicht zu einem Tranfersubstrat zu transferieren.
Wie zuvor beschrieben, wird der gepulte Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 1064 nm durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel 62 in Schwingung versetzt und die Wellenlänge dieses gepulsten Laserstrahls durch die Wellenlängenwandlungsmittel 66, welche aus den ersten Wellenlängenwandlungsmittel 67 und den zweiten Wellenlängenwandlungsmittel 68 bestehen, zu 532 nm oder 266 nm gewandelt wird. In dem Fall, in dem die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel zum in Schwingung versetzen eines gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 532 nm verwendet werden, können entweder die ersten Wellenlängenwandlungsmittel 67 oder die zweiten Wellenlängenwandlungsmittel 68 verwendet werden. Ferner ist es anstrebsam, die Wellenlängenwandlungsmittel 66 mit einem minimalen Abstand zu den Fokussiermitteln 64 anzuordnen, um dabei die optische Pfadlänge des Laserstrahls mit einer langen Wellenlänge, welcher durch die gepulsten Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, zu maximieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die Details der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform. Der Umfang der Erfindung ist durch die angefügten Ansprüche bestimmt und alle Änderungen und Abwandlungen, die unter die Gleichstellung des Bereichs der Ansprüche fallen, sind daher durch die Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006-108478 [0005]

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung mit: Werkstückhaltemitteln (3) zum Halten eines Werkstücks; Laserstrahlapplizierungsmitteln (6) zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel (3) gehalten wird, wobei die Laserstrahlapplizierungsmittel (6) Laserstrahloszillationsmittel (62) zum in Schwingung versetzen eines Laserstrahls, Fokussiermittel (64) zum Fokussieren des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel (62) in Schwingung versetzt wurde, auf das Werkstück, welches durch die Werkstückhaltemittel gehalten wird, und ein optisches System (63), welches zwischen den Laserstrahloszillationsmitteln (62) und den Fokussiermitteln (64) vorgesehen ist, zum Übertragen des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel (62) in Schwingung versetzt wurde, aufweist; und einem Wellenlängenwandlungsmechanismus (65), der zwischen dem optischen System (63) und den Fokussiermitteln (64) vorgesehen ist, zum Wandeln der Wellenlänge des Laserstrahls, welcher durch die Laserstrahloszillationsmittel (62) in Schwingung versetzt wurde, in eine kurze Wellenlänge.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Wellenlängenwandlungsmechanismus (65) umfasst: Wellenlängenwandlungsmittel (66) mit einem Wellenlängenwandlungskristall, und ein Pellin-Broca Prisma (69) zum Teilen eines Eingangslaserstrahls in einen Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel (66) gewandelt wird und einen Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge nicht gewandelt wird, wobei der Laserstrahl, welcher in der Wellenlänge durch die Wellenlängenwandlungsmittel (66) gewandelt wird, durch das Pellin-Broca Prisma (69) zu den Fokussiermitteln (64) geleitet wird.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher der Wellenlängenwandlungsmechanismus (65) ferner einen Strahldämpfer (70) zum Absorbieren des Laserstrahls, welcher in der Wellenlänge nicht gewandelt wird, aufweist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Wellenlängenwandlungsmittel (66) eine Vielzahl von Wellenlängenwandlungskristallen aufweisen, die eingerichtet sind, ausgewählt oder kombiniert zu werden.