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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserverarbeitungsverfahren zum Aufbringen eines Laserstrahls an einem Werkstück, um hierdurch eine Abtragung durchzuführen, und ebenso ein Feinpartikellage-Ausbildungsmittel zur Verwendung beim Laserverarbeitungsverfahren.
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Stand der Technik
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Es wurde eine Technik zum Teilen eines dünnen Substrats wie eines Halbleiterwafers und eines Saphirsubstrats in feine Chips vorgeschlagen, wobei ein Laserstrahl am Substrat als einem Werkstück entlang Teilungslinien aufgebracht wird, um hierdurch eine Abtragung am Substrat entlang der Teilungslinien durchzuführen (siehe zum Beispiel veröffentlichtes
japanisches Patent Nr. Hei 10-305420 ). Die Abtragung ist ein Verfahren des Aufbringens eines Laserstrahls mit einer Absorptionswellenlänge an einem Werkstück, wodurch die Energie des Laserstrahls, die durch das Werkstück absorbiert wird, die Bandlückenenergie des Werkstücks erreicht und demnach die atomare Bindung des Werkstücks aufbricht.
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Beim Durchführen der Abtragung wird die Energie des Laserstrahls zerstreut und der Laserstrahl wird an der Fläche des Werkstücks reflektiert, wo der Laserstrahl eintritt, was ein Problem bedingt, dass die Energie des Laserstrahls, die am Werkstück aufgebracht wird, nicht ausreichend für die Abtragung verwendet wird, was zu einem großen Energieverlust führt. Ferner gibt es ein weiteres Problem darin, dass das Werkstück wegen des Zerstreuens der Energie geschmolzen wird, was die Erzeugung von Bruchstücken bedingt, welche verstreut werden, dass sie die Fläche des Werkstücks zu verunreinigen. Als eine Technik zum Lösen dieses Problems ist es bekannt, dass ein aus einem wasserlöslichen Material ausgebildetes Schutzfilmmittel an der Fläche des Werkstücks aufgebracht wird, um einen Schutzfilm an der Fläche des Werkstücks auszubilden, wodurch die Bruchstücke daran gehindert werden, dass sie sich direkt an der Fläche des Werkstücks ablagern (siehe zum Beispiel das veröffentlichte
japanische Patent Nr. 2006-140311 ).
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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Nachdem allerdings der Schutzfilm an der Fläche des Werkstücks ausgebildet ist, wird die Energie des Laserstrahls noch mehr zerstreut, was eine Reduktion der Verarbeitungseffizienz bedeutet.
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Laserverarbeitungsverfahren und ein Feinpartikellage-Ausbildungsmittel bereitzustellen, welche die Möglichkeit der Ablagerung von Bruchstücken aufgrund der Abtragung am Werkstück reduzieren können und ebenso die Verarbeitungseffizienz gegenüber dem Stand der Technik verbessern können.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Laserverarbeitungsverfahren zum Aufbringen eines Laserstrahls an einem Werkstück bereitgestellt, um hierdurch eine Abtragung durchzuführen, wobei das Laserverarbeitungsverfahren einen Feinpartikellage-Ausbildungsschritt zum Abdecken einer Seite des Werkstücks mit Feinpartikeln, welche eine Absorptionsfähigkeit zur Wellenlänge des am Werkstück aufzubringenden Laserstrahls aufweisen, wodurch eine Feinpartikellage an der einen Seite des Werkstücks ausgebildet wird, und einen Verarbeitungsschritt zum Aufbringen des Laserstrahls durch die Feinpartikellage am Werkstück nach Durchführen des Feinpartikellage-Ausbildungsschritts aufweist, wodurch die Abtragung an der einen Seite des Werkstücks durchgeführt wird.
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Bevorzugt umfasst die Feinpartikellage die Feinpartikel und eine haftfördernde Flüssigkeit zum Fördern der Haftung der Feinpartikel an der einen Seite des Werkstücks. Bevorzugt umfasst der Feinpartikellage-Ausbildungsschritt einen Halteschritt zum drehenden Halten des Werkstücks an einem Kreiseltisch, einen Beschichtungsschritt zum Zuführen einer Flüssigkeitsmischung zu der einen Seite des Werkstücks nach Durchführen des Halteschritts, wodurch die eine Seite des Werkstücks mit der Flüssigkeitsmischung beschichtet wird, wobei die Flüssigkeitsmischung durch Auflösen von Feinpartikeln in einer Lösung von zumindest Wasser und der haftfördernden Flüssigkeit erhalten wird, und einen Trocknungsschritt zum Trocknen der Flüssigkeitsmischung an der einen Seite des Werkstücks durch Drehen des Werkstücks nach Durchführen des Beschichtungsschritts, wodurch die Feinpartikellage an der einen Seite des Werkstücks ausgebildet wird.
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Bevorzugt enthält die haftfördernde Flüssigkeit zumindest ein Flächenaktivmittel. Bevorzugt ist die Absorptionsfähigkeit der Feinpartikel zum am Werkstück aufzubringenden Laserstrahl höher als diejenige der einen Seite des Werkstücks.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Feinpartikellage-Ausbildungsmittel zum Ausbilden einer Feinpartikellage an einer Seite eines Werkstücks vorgesehen, wobei das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel eine Vielzahl von Feinpartikeln mit einer Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge eines am Werkstück aufzubringenden Laserstrahls aufweist, eine haftfördernde Flüssigkeit zum Fördern der Haftung der Feinpartikel an einen Seite des Werkstücks und Wasser.
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Bevorzugt enthält die haftfördernde Flüssigkeit im Feinpartikellage-Ausbildungsmittel zumindest ein Flächenaktivmittel. Bevorzugt ist die Absorptionsfähigkeit der Feinpartikel im Feinpartikellage-Ausbildungsmittel zum am Werkstück aufzubringenden Laserstrahl höher als diejenige der einen Seite des Werkstücks.
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Beim Laserverarbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Laserstrahl an der einen Seite des Werkstücks in dem Zustand aufgebracht, wo die eine Seite des Werkstücks mit der Feinpartikellage bedeckt ist, die aus den Feinpartikeln mit der Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge des am Werkstück aufzubringenden Laserstrahls ausgebildet ist. Demnach wird der am Werkstück aufgebrachte Laserstrahl durch die Feinpartikel absorbiert, welche die Feinpartikellage ausbilden, um die Bandlückenenergie der Feinpartikel zu erreichen, so dass die atomare Bindung der Feinpartikel gebrochen wird. Demnach erreicht die Energie des Laserstrahls die Bandlückenenergie des Werkstücks in verketteter Weise, so dass die Abtragung an der einen Seite des Werkstücks durchgeführt wird. Beim Durchführen der Abtragung wird der Laserstrahl durch die Feinpartikel absorbiert, welche die Feinpartikellage ausbilden, wodurch das Zerstreuen der Energie des Laserstrahls und die Reflexion des Laserstrahls unterdrückt werden. Als ein Ergebnis kann die Verarbeitungseffizienz gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Ferner werden Bruchstücke, die beim Durchführen der Abtragung erzeugt werden, an der Feinpartikellage abgelagert, wodurch die Möglichkeit der Ablagerung der Bruchstücke am Werkstück reduziert wird. Nachdem die Laserverarbeitung durchgeführt wurde, wird die Feinpartikellage zusammen mit der Ablagerung vom Werkstück entfernt, wodurch die Ablagerung der Bruchstücke am Werkstück verhindert wird.
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Der Schutzfilm im Stand der Technik (zum Beispiel das zuvor erwähnte veröffentlichte
japanische Patent Nr. 2006-140311 ) wird aus einem Kunstharz wie PVA (Polyvinylalkohol) und PEG (Polyethylenglycol) ausgebildet. Im Gegensatz dazu fungiert die Feinpartikellage in der vorliegenden Erfindung, die aus dem Feinpartikel mit einer Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge des Laserstrahls ausgebildet ist, als ein Schutzfilm. Das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist geeignet für die Ausbildung der zuvor erwähnten Feinpartikellage. Insbesondere kann durch Auswählen der Feinpartikel mit hoher Absorptionsfähigkeit zur Wellenlänge des Laserstrahls die Verarbeitbarkeit gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Ferner kann durch geeignetes Auswählen der Feinpartikel und der haftfördernden Flüssigkeit der Schutzfilm lediglich aus anorganischem Material ausgebildet werden. In diesem Fall ist der Vorteil, dass eine Abwasserentsorgung erleichtert werden kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die folgende Wirkung erreicht werden. Es ist nämlich möglich, ein Laserverarbeitungsverfahren und ein Feinpartikellage-Ausbildungsmittel bereitzustellen, welche die Möglichkeit der Ablagerung von Bruchstücken aufgrund einer Abtragung am Werkstück reduzieren können und ebenso die Verarbeitungseffizienz gegenüber dem Stand der Technik verbessern können.
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Die obigen und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art zu deren Realisierung wird ersichtlicher und die Erfindung selbst wird am besten erfasst beim Studium der vorliegenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Werkstücks gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem das Werkstück durch ein Klebeband an einem ringförmigen Rahmen getragen wird;
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2B ist eine Schnittansicht des Werkstücks in dem in 2A gezeigten Zustand;
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3 ist eine Teilquerschnittsseitenansicht, die eine Beschichtungsvorrichtung zeigt, die beim Durchführen eines Laserverarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, und ebenso einen Halteschritt zeigt, der einen Feinpartikellage-Ausbildungsschritt des Laserbearbeitungsverfahrens bildet;
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4 ist eine Ansicht ähnlich zu 3, die einen Beschichtungsschritt zeigt, der den Feinpartikellage-Ausbildungsschritt bildet;
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5 ist eine Ansicht ähnlich zu 3, die einen Trocknungsschritt zeigt, der den Feinpartikellage-Ausbildungsschritt bildet;
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6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Verarbeitungsschritt des Laserverarbeitungsverfahrens zeigt;
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7 ist eine Schnittansicht, die den Verarbeitungsschritt zeigt; und
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8 ist eine Ansicht ähnlich zu 3, die einen Schritt zum Reinigen des Werkstücks unter Verwendung der Beschichtungsvorrichtung nach einem Durchführen des Verarbeitungsschritts zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bezugszeichen 1 in 1 und 2A und 2B kennzeichnet ein Werkstück, das in dieser bevorzugten Ausführungsform mit Laser zu verarbeiten ist, und Bezugszeichen 10 in 3 bis 5 kennzeichnet eine Beschichtungsvorrichtung zum Ausbilden einer Feinpartikellage als einen Schutzfilm an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 als einer mit dem Laserstrahl zu bestrahlenden Seite.
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(1) Werkstück
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Das in 1 gezeigte Werkstück 1 ist zum Beispiel ein scheibenförmiges Saphirsubstrat mit einer Dicke von hunderten von Mikrometern, und eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen 2 werden aus einem Epitaxialfilm an der Vorderseite 1a des Werkstücks 1 ausgebildet. Eine Vielzahl von sich kreuzenden Teilungslinien 3 sind an der Vorderseite 1a des Werkstücks 1 festgelegt, um eine Vielzahl von rechteckigen Regionen zu definieren, in denen die mehreren optischen Vorrichtungen 2 entsprechend ausgebildet sind. Während das Werkstück 1 in der bevorzugten Ausführungsform aus einem Saphirsubstrat ausgebildet ist, ist das Werkstück in der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Saphirsubstrat beschränkt, sondern jegliches Substrat wie ein Halbleiterwafer und eine Glasplatte können in der vorliegenden Erfindung als das Werkstück verwendet werden.
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Wie in 2A und 2B gezeigt, ist die Vorderseite 1a des Werkstücks 1 an einem durch einen ringförmigen Rahmen 8 getragen Klebeband 9 angebracht. Das Klebeband 9 ist aus einem Basisblatt und einer an einer Seite des Basisblatts ausgebildeten Haftmittellage zusammengesetzt. Der ringförmige Rahmen 8 ist am Umfangsabschnitt des Klebebands 9 angebracht, und das Werkstück 1 ist am Mittenabschnitt des Klebebands 9 angebracht, damit es in einer konzentrischen Beziehung mit dem ringförmigen Rahmen 8 positioniert ist. Das bedeutet, das Werkstück 1 ist am Klebeband 9 in dem Zustand angebracht, dass die Rückseite (eine Seite) 1b des Werkstücks 1 freigelegt ist. Das Werkstück 1, das so durch das Klebeband 9 am ringförmigen Rahmen 8 getragen wird, wird durch den ringförmigen Rahmen 8 gehandhabt und zu der in den 3 bis 5 gezeigten Beschichtungsvorrichtung 10 getragen.
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(2) Beschichtungsvorrichtung
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Wie in 3 bis 5 gezeigt, umfasst die Beschichtungsvorrichtung 10 ein becherförmiges Gehäuse 11, einen im Gehäuse 11 zum Halten des Werkstücks 1 vorgesehenen, scheibenförmigen Kreiseltisch 14, und eine Flüssigkeitsmitteldüse 18 zum Zuführen von Tropfen eines Feinpartikellage-Ausbildungsmittels 30 in der Form einer Flüssigkeit zur Rückseite 1b des am Kreiseltisch 14 getragenen Werkstücks 1, wobei der Kreiseltisch 14 gedreht wird, um eine Feinpartikellage 30A durch eine Kreiselbeschichtung (Schleuderbeschichtung) auszubilden. Die Beschichtungsvorrichtung 10 umfasst ferner eine Wasserdüse 19 zum Zuführen eines Reinigungswassers zum Werkstück 1.
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Das Gehäuse 11 ist zusammengesetzt aus einem zylindrischen Gehäusekörper 12, der sich zur oberen Seite öffnet und eine Mittenausnehmung 12a aufweist, und eine Abdeckung 13 zum Abdecken der Mittenausnehmung 12a des Gehäusekörpers 12. Eine Antriebswelle 17 eines Motors 16 erstreckt sich vertikal durch die Abdeckung 13 von der unteren Seite hiervon, damit sie an der Abdeckung 13 befestigt ist. Der Kreiseltisch 14 ist konzentrisch am oberen Ende der Antriebswelle 17 fixiert, die sich in das Gehäuse 11 erstreckt, und wird hierdurch durch die Antriebswelle 17 getragen, damit er durch den Betrieb des Motors 16 horizontal drehbar ist. Der Kreiseltisch 12 ist ein Vakuumspanner, der das Werkstück 1 durch Bereitstellen eines Vakuums unter Ansaugen halten kann.
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Der Motor 16 und die Antriebswelle 17 werden an einem Hebemittel (nicht gezeigt) getragen, damit sie durch das Hebemittel vertikal bewegbar sind. Demnach wird durch eine Betätigung des Hebemittels der an der Antriebswelle 17 befestigte Kreiseltisch 14 zwischen einer Beschickungs-/Entladeposition bewegt, die nahe der oberen Öffnung des Gehäusekörpers 12 festgelegt ist, wie in 3 gezeigt, und einer Betriebsposition vertikal bewegt, die innerhalb des Gehäusekörpers 12 festgelegt ist, wie in 4 und 5 gezeigt.
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Das Werkstück 1 ist durch das Klebeband 9 konzentrisch am Kreiseltisch 14 platziert und mit Ansaugen gehalten. Eine Vielzahl zentrifugaler Klemmen 15 ist am Umfangsabschnitt des Kreiseltisches 14 befestigt, um den ringförmigen Rahmen 8 von der oberen Seite hiervon unter Verwendung einer Zentrifugalkraft zu klemmen, die durch die Drehung des Kreiseltischs 14 erzeugt wird. Demnach wird der ringförmige Rahmen 8 durch diese zentrifugalen Klemmen 15 am Kreiseltisch 14 gehalten.
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Die Flüssigkeitsmitteldüse 18 und die Wasserdüse 19 haben den gleichen Aufbau, und sie werden drehbar am Unterteilabschnitt des Gehäusekörpers 12 getragen. Die Flüssigkeitsmitteldüse 18 und die Wasserdüse 19 haben Ausstoßöffnungen 18a und 19a, die entsprechend nach unten gerichtet sind (siehe 4 und 8). Die Flüssigkeitsmitteldüse 18 und die Wasserdüse 19 können durch Motoren 18b und 19b entsprechend derart gedreht werden, dass die Ausstoßöffnungen 18a und 19a wahlweise direkt oberhalb der Mitte des Kreiseltischs 14 positioniert sind.
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(3) Laserbearbeitungsverfahren
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Es wird nun ein Laserbearbeitungsverfahren zum Durchführen einer Abtragung an einem Werkstück 1 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Diese Abtragung ist das Verfahren zum Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge von 355 nm entlang der Teilungslinien 3, um hierdurch eine Vielzahl von Nuten entlang der Teilungslinien 3 auszubilden. Der Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 355 nm wird durch Saphir, welches das Werkstück 1 bildet, kaum absorbiert. Vor Durchführen dieser Abtragung wird eine Feinpartikellage an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 als einer mit dem Laserstrahl zu bestrahlenden Seite ausgebildet. Diese Feinpartikellage wird unter Verwendung eines Feinpartikellage-Ausbildungsmittels ausgebildet, um hiernach beschrieben zu werden.
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(3-1) Feinpartikellage-Ausbildungsmittel
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Die Feinpartikellage wird durch Zuführen eines Feinpartikellage-Ausbildungsmittels von der Flüssigkeitsmitteldüse 18 zur Rückseite 1b des Werkstücks 1 ausgebildet. Das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel ist eine Flüssigkeitsmischung, die aus einer Vielzahl von Feinpartikeln mit einer Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge des am Werkstück 1 aufzubringenden Laserstrahls, einer haftfördernden Flüssigkeit zum Fördern der Haftung der Feinpartikel an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 und Wasser zusammengesetzt ist.
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Die Feinpartikel haben eine Absorptionsfähigkeit für den am Werkstück 1 aufzubringenden Laserstrahl. Bevorzugt ist die Absorptionsfähigkeit der Feinpartikel für den Laserstrahl höher als diejenige der Rückseite 1b des Werkstücks 1 als einer mit dem Laserstrahl zu bestrahlenden Seite. In dem Fall, dass die Wellenlänge des Laserstrahls, der am Werkstück 1 aufzubringen ist, wie zuvor beschrieben, 355 nm beträgt, können die Feinpartikel zum Beispiel ausgewählt sein aus Siliziumdioxid (SiO2), Titanoxid (TiO2), Eisen (II) Oxid (FeO), Eisen (III) Oxid (Fe2O3), Zinnoxid (SnO), Zinkoxid (ZnO) und Kohlenstoff. Diese Materialien werden bevorzugt, weil es keine Möglichkeit einer Metallverunreinigung am Werkstück 1 und an den optischen Vorrichtungen 2 gibt. Insbesondere wird Siliziumdioxid besonders bevorzugt, weil es kostengünstig ist, was zu geringen Herstellungskosten und einer guten Wirtschaftlichkeit führt.
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Die haftfördernde Flüssigkeit kann zum Beispiel ausgewählt sein aus PVA (Polyvinylalkohol), PEG (Polyethylenglycol), PEO (Polyethylenoxid), PVP (Polyvinyl-Pyrrolidon) und verschiedenen Zellulosen. Bevorzugt umfasst die haftfördernde Flüssigkeit ein Flächenaktivmittel mit einer Anti-Senkungseigenschaft. Zusätzlich zum Flächenaktivmittel können ein Verdicker, ein Geliermittel und ein Stabilisierer, der aus einem synthetischen Harz oder einer hoch-molekularen Komponente ausgebildet ist, bevorzugt in die haftfördernde Flüssigkeit aufgenommen sein.
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Bevorzugt ist die Partikelgröße der Feinpartikel kleiner als der Spotdurchmesser des Laserstrahls am Werkstück 1. Zum Beispiel wird die Partikelgröße der Feinpartikel auf 5 bis 30 nm festgelegt. Beim Durchführen einer Laserverarbeitung des Werkstücks 1 wird eine Ausrichtung durchgeführt, um die Teilungslinien 3 zu erfassen, entlang denen der Laserstrahl aufzubringen ist. Diese Ausrichtung wird gemäß einem Bild durchgeführt, das durch Aufbringen eines Lichts am Werkstück 1 erhalten wird. Falls die Partikelgröße der Feinpartikel größer als 30 nm ist, wird das Werkstück 1 für sichtbares Licht beim Durchführen der Ausrichtung opak, so dass die Erfassung der Teilungslinien 3 schwierig wird. Aus diesem Grund wird die Größe der Feinpartikel bevorzugt auf 5 bis 30 nm festgelegt. Allerdings in dem Fall, bei dem Licht mit einer Transmissionswellenlänge für die Feinpartikel beim Durchführen der Ausrichtung verwendet wird, wird die Erfassung der Teilungslinien 3 gestattet. In diesem Fall kann die Partikelgröße der Feinpartikel größer als 30 nm sein.
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Zum Beispiel wird das Mischungsverhältnis zwischen den Feinpartikeln, der haftfördernden Flüssigkeit und dem Wasser auf 5 bis 20 Volumen-% für die Feinpartikel, 0,1 bis 10 Volumen-%, bevorzugt 0,1 bis 7 Volumen-% für die haftfördernde Flüssigkeit, dem Rest für Wasser festgelegt. Bei diesem Mischungsverhältnis können die Feinpartikel in der Gestalt eines Pulvers in einer Flüssigkeitsmischung des Wassers verteilt werden und die haftfördernde Flüssigkeit kann hierdurch das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel erzeugen. In diesem Fall wird ein Verteilungsmittel zum Verhindern der Aggregation der Feinpartikel bevorzugt in einem geeigneten Verhältnis gemischt. In dem Fall, dass anorganisches Material für das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel verwendet wird, liegt darin ein Vorteil, dass es unnötig ist, einen gefährlichen Gegenstand zu entsorgen, was die Abwasserentsorgung nach Verwendung des Feinpartikellage-Ausbildungsmittels erleichtert.
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Als ein weiteres Verfahren zum Herstellen des Feinpartikellage-Ausbildungsmittels kann zum Beispiel ein Sol oder eine kolloidale Lösung, die durch ein Alkoxidverfahren hergestellt wird, als die Feinpartikel verwendet werden. In diesem Fall werden die Feinpartikel in der Gestalt eines Sols oder einer kolloidalen Lösung mit der haftfördernden Flüssigkeit und dem Wasser gemischt, um das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel herzustellen. Nachdem die Feinpartikel durch ein Alkoxidverfahren in diesem Fall hergestellt werden, können ultrafeine Partikel mit einer gleichmäßigen Partikelgröße erhalten werden und die Feinpartikel können gleichmäßig in der Flüssigkeitsmischung verteilt werden. In einigen Fällen kann das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel aus lediglich Feinpartikelen in der Gestalt eines Sols oder einer kolloidalen Lösung hergestellt werden, wobei das Sol oder die kolloidale Lösung als die haftfördernde Flüssigkeit fungiert. Ferner kann in solchen Fällen Wasser zum Sol oder zur kolloidalen Lösung hinzugefügt werden, um hierdurch die Beschichtungseigenschaft zu verbessern.
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(3-2) Feinpartikellage-Ausbildungsschritt
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Das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel in der Gestalt einer Flüssigkeit, das wie zuvor hergestellt wurde, wird an die Rückseite 1b des Werkstücks 1 unter Verwendung der Beschichtungsvorrichtung 10 zugeführt, um hierdurch die Rückseite 1b des Werkstücks 1 mit den Feinpartikeln mit einer Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge des Laserstrahls abzudecken. Der Betrieb der Beschichtungsvorrichtung 10 wird nun beschrieben. Als erstes, wie in 3 gezeigt, wird das Werkstück 1 durch das Klebeband 9 konzentrisch am Kreiseltisch 14 platziert, der zur Beschickungs-/Entladeposition in dem Zustand angehoben wird, wo die Rückseite 1b des Werkstücks 1 nach oben frei gelegt ist. Ferner wird ebenso der ringförmige Rahmen 8 am Kreiseltisch 14 platziert.
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Wie in 4 gezeigt, wird der Kreiseltisch 14 in die Betriebsposition abgesenkt, und das Werkstück 1 wird am Kreiseltisch 14 unter Ansaugen gehalten (Halteschritt). Hiernach wird die Flüssigkeitsmitteldüse 18 gedreht, um die Ausstoßöffnung 18a direkt oberhalb der Mitte des Werkstücks 1 zu positionieren, und das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel (Flüssigkeitsmischung) 30 wird in Form von Tropfen in einer bestimmten Menge von der Ausstoßöffnung 18a zur Mitte der Rückseite 1b (obere Fläche) des Werkstücks 1 zugeführt. Hiernach wird der Kreiseltisch 14 bei geringer Geschwindigkeit (zum Beispiel 10 U/m) gedreht, um hierdurch das Werkstück 1 zu drehen. Als ein Ergebnis wird das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel 30 über die gesamte Fläche der Rückseite 1b des Werkstücks 1 durch eine Zentrifugalkraft verteilt, wodurch die Rückseite 1b gleichmäßig abgedeckt wird (Beschichtungsschritt). Als eine Modifikation kann der Kreiseltisch 14 vorab gedreht werden und das Feinpartikellage-Ausbildungsmittel 30 kann nachfolgend zum gedrehten Werkstück 1 zugeführt werden.
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Hiernach, wie in 5 gezeigt, wird die Flüssigkeitsmitteldüse 18, welche bereits die Zufuhr des Feinpartikellage-Ausbildungsmittel 30 gestoppt hat, zurückgezogen und die Drehgeschwindigkeit des Kreiseltischs 14 wird erhöht. In diesem Zustand wird der Kreiseltisch 14 mit einer hohen Geschwindigkeit für eine bestimmte Zeit gedreht, wodurch das im Feinpartikellage-Ausbildungsmittel 30 enthaltene Wasser weg getrieben wird, das bedeutet, Trocknen des Feinpartikellage-Ausbildungsmittels 30. Zu dieser Zeit wird der ringförmige Rahmen 8 durch die zentrifugalen Klemmen 15 gehalten. Zum Beispiel wird die Drehgeschwindigkeit des Kreiseltischs 14 auf 2000 U/m und die Drehzeit des Kreiseltisches 14 auf 60 Sekunden festgelegt. Durch Trocknen des Feinpartikellage-Ausbildungsmittels 30, wie zuvor beschrieben, wird die Feinpartikellage 30A mit einer gleichmäßigen Dicke an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 ausgebildet (Trocknungsschritt).
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Die Dicke der Feinpartikellage 30A kann wie nötig festgelegt werden, zum Beispiel auf 2 bis 4 μm. Als eine Modifikation kann der Beschichtungsschritt und der Trocknungsschritt wiederholt werden, bis die Feinpartikellage mit einer gewünschten Dicke erhalten wird. Zum Beispiel in dem Fall des Ausbildens der Feinpartikellage mit einer relativ großen Dicke kann die gleichmäßige Dicke der Feinpartikellage eher durch mehrere Male Wiederholen des Beschichtungsschritts und des Trocknungsschritts erhalten werden, als durch einmaliges Durchführen des Beschichtungsschritts und des Trocknungsschritts.
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(3-3) Verarbeitungsschritt
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Nach Ausbilden der Feinpartikellage 30A mit einer gewünschten Dicke an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 wird das Werkstück 1 von der Beschichtungsvorrichtung 10 entladen und dann auf eine Verarbeitungsvorrichtung mit einem Laserverarbeitungsmittel 20, das in 6 gezeigt ist, beschickt, um die Abtragung durch Aufbringen des Laserstrahls L durch die Feinpartikellage 30A an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 entlang den Teilungslinien 3 durchzuführen, um hierdurch eine Vielzahl von Nuten 4 an der Rückseite 1b entlang der Teilungslinien 3 auszubilden.
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Das Laserbearbeitungsmittel 20, das in 6 gezeigt ist, weist eine Laseraufbringungseinheit 21 zum Aufbringen des Laserstrahls L nach unten am Werkstück 1 auf, und ein Ausrichtmittel 22, das an der Laseraufbringungseinheit 21 fixiert ist. Das Ausrichtmittel 22 fungiert dazu, die Teilungslinien 3 des Werkstücks 1 zu erfassen, und es umfasst eine Kamera 23 zum Abbilden des Werkstücks 1. Die Laseraufbringungseinheit 21 dient dazu, den Laserstrahl L mit einer Wellenlänge von 355 nm aufzubringen, welche kaum durch Saphir, das das Werkstück 1 ausbildet, absorbiert wird. Die übrigen Zustände des Laserstrahls L werden auf 0,5 bis 1,5 kW für die durchschnittliche Energie und 90 kHz für die Wiederholungsfrequenz festgelegt.
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Obwohl nicht gezeigt, ist ein drehbares Haltemittel zum Halten des Werkstücks 1 unterhalb des Laserverarbeitungsmittels 20 vorgesehen. Das Werkstück 1, das auf das Klebeband 9 am ringförmigen Rahmen 8 getragen wird, wird durch das Haltemittel in dem Zustand gehalten, bei dem die Rückseite 1b des Werkstücks 1 nach oben frei gelegt ist. Der ringförmige Rahmen 8 wird ebenso durch das Haltemittel gehalten. Das Laserverarbeitungsmittel 20 und das Werkstück 1, das durch das Haltemittel gehalten wird, sind sowohl in der einem Pfeil X gezeigten Zuführrichtung als auch in einer durch einen Pfeil Y in 6 gezeigten Indexrichtung relativ bewegbar.
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Beim Durchführen der Laserverarbeitung wird das Werkstück zuerst durch das Ausrichtmittel 22 abgebildet, um die Teilungslinien 3 zu erfassen. Hiernach wird gemäß dem Ergebnis dieser Erfassung das Haltemittel gedreht, um die Teilungslinien 3, die sich in einer ersten Richtung parallel zur Zuführrichtung (X-Richtung) erstrecken, herzustellen, und wird als nächstes in der Indexrichtung (Y-Richtung) bewegt, um eine der Teilungslinien 3 auszuwählen, die sich in der ersten Richtung erstrecken, entlang der der Laserstrahl L aufzubringen ist. Hiernach, wie in 7 gezeigt, wird der Laserstrahl L durch die Feinpartikellage 30A der Rückseite 1b des Werkstücks 1 entlang dieser ausgewählten Teilungslinie 3 aufgebracht, während es in der X-Richtung mit einer bestimmten Geschwindigkeit gescannt wird (zum Beispiel 120 mm/s), wodurch die Abtragung an der Rückseite 1b durchgeführt wird, um die Nut 4 mit einer bestimmten Tiefe entlang dieser gewählten Teilungslinie 3 auszubilden. Nach Durchführen dieser Abtragung entlang der gewählten Teilungslinie 3, wie zuvor beschrieben, wird das Werkstück 1 in der Y-Richtung um den Abstand der Teilungslinien 3 indiziert und dann in der X-Richtung zugestellt, während der Laserstrahl L entlang der nächsten Teilungslinie 3, die sich in der ersten Richtung erstreckt, aufgebracht wird, wodurch die Abtragung ähnlich durchgeführt wird, um die Nut 4 auszubilden. Hiernach werden der Indizierungsbetrieb und der Zuführbetrieb alternativ mit der Aufbringung des Laserstrahls L wiederholt, um die Nuten 4 entlang all der anderen Teilungslinien 3, die sich in der ersten Richtung erstrecken, ähnlich auszubilden.
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Nach Durchführen der Abtragung entlang all der Teilungslinien 3, die sich in der ersten Richtung erstrecken, wie zuvor beschrieben, wird das Haltemittel um 90° gedreht, um die verbleibenden Teilungslinien 3, die sich in der zweiten Richtung erstrecken, parallel zur X-Richtung zu machen. Hiernach wird die Abtragung durch Aufbringen des Laserstrahls L entlang der Teilungslinien 3, die sich in der zweiten Richtung erstrecken, ähnlich durchgeführt.
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Somit ist die Abtragung in diesem Bearbeitungsschritt ein Nuteinbringungsschritt. Nach Ausbilden der Nuten 4 an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 entlang all der Teilungslinien 3 wird der Verarbeitungsschritt beendet und das Werkstück 1 wird wieder in die Beschichtungsvorrichtung 10 beschickt, um die Feinpartikellage 30A vom Werkstück 1 zu entfernen. Genauer gesagt, wie in 8 gezeigt, wird die Wasserdüse 19 gedreht, um die Ausstoßöffnung 19a direkt oberhalb der Mitte des Werkstücks 1 zu positionieren. In diesem Zustand wird ein Reinigungswasser W von der Ausstoßöffnung 19a zur Feinpartikellage 30A links an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 zugeführt, und der Kreiseltisch 14 wird gedreht, um die Feinpartikellage 30A vom Werkstück 1 zu entfernen. Hiernach wird die Drehung des Kreiseltischs 14 fortgeführt, um das Werkstück zu trocknen. Zum Beispiel wird der Kreiseltisch 14 bei 800 U/m für 20 Sekunden beim Reinigen des Werkstücks 1 gedreht, und als nächstes bei 2000 U/m für 60 Sekunden beim Trocknen des Werkstücks 1.
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Nach Beenden des Reinigungsbetriebs und des Trocknungsbetriebs, wie zuvor beschrieben, wird das Werkstück 1 von der Beschichtungsvorrichtung 10 entladen. Hiernach wird eine externe Kraft am Werkstück 1 aufgebracht, um hierdurch das Werkstück 1 entlang der Teilungslinien 3 zu brechen, wo die Nuten 4 zum Reduzieren der Festigkeit entsprechend ausgebildet sind. Als ein Ergebnis wird das Werkstück 1 in mehrere optische Vorrichtungen 2 geteilt.
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(4) Betrieb und Wirkung der bevorzugten Ausführungsform
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Beim Laserverarbeitungsverfahren gemäß der obigen bevorzugten Ausführungsform wird der Laserstrahl L an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 in dem Zustand aufgebracht, wo die Rückseite 1b mit der Feinpartikellage 30A bedeckt ist, die von den Feinpartikel mit der Absorptionsfähigkeit für die Wellenlänge des Laserstrahls L, der am Werkstück 1 aufzubringen ist, ausgebildet ist, wobei die Absorptionsfähigkeit der Feinpartikel höher ist als diejenige der Rückseite 1b des Werkstücks 1. Demnach wird der am Werkstück 1 aufgebrachte Laserstrahl L durch die die Feinpartikellage 30A ausbildenden absorbiert, um die Bandlückenenergie der Feinpartikel zu erreichen, so dass die atomare Bindung der Feinpartikel gebrochen wird. Demnach erreicht die Energie des Laserstrahls L die Bandlückenenergie des Werkstücks 1 in einer verbundenen Weise, so dass die Nuten 4 durch die Abtragung an der Rückseite 1b des Werkstücks 1 ausgebildet werden, während der Laserstrahl an der Fläche entlang der Teilungslängen 3 aufgebracht wird.
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Im Allgemeinen ist die Rückseite des Werkstücks 1, das als ein Saphirsubstrat mit mehreren optischen Vorrichtungen 2 an der Vorderseite 1a ausgebildet ist, eine Spiegelfläche, so dass, falls der Laserstrahl L direkt an der Rückseite des Werkstücks 1 aufgebracht wird, der Laserstrahl L an der Rückseite 1b reflektiert werden könnte, was zu einer Schwierigkeit bei der Laserverarbeitung führt. Um mit diesem Problem zurecht zu kommen, wird die Feinpartikellage 30A mit der Absorptionsfähigkeit für den Laserstrahl L mit einer Wellenlänge von 355 nm der Rückseite des Werkstücks 1 in dieser bevorzugten Ausführungsform ausgebildet, so dass die Abtragung von der Feinpartikellage 30A begonnen wird. Beim Durchführen der Abtragung wird der Laserstrahl L durch die Feinpartikel absorbiert, welche die Feinpartikellage 30A ausbilden, wodurch das Teilen der Energie des Laserstrahls L und die Reflexion des Laserstrahls L unterdrückt wird. Als ein Ergebnis kann die Verarbeitungseffizienz verbessert werden.
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Ferner werden Bruchstücke, die beim Durchführen der Abtragung erzeugt werden, an der Feinpartikellage 30A abgelagert, wodurch die Möglichkeit der Ablagerung der Bruchstücke am Werkstück 1 reduziert wird. Nach Durchführen der Laserverarbeitung wird die Feinpartikellage 30A vom Werkstück weg gewaschen, so dass die Bruchstücke zusammen mit der Feinpartikellage 30A entfernt werden können, wodurch die Ablagerung der Bruchstücke am Werkstück 1 verhindert wird.
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In dem Fall, dass das Laserverarbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung, das hinsichtlich der Verarbeitungseffizienz verbessert ist, an einem Werkstück angewandt wird, das eine hohe Energie für eine Verarbeitung benötigt, wie einem Halbleiterwafer mit einem Oxidfilm, TEG (Test Element Group; Testelementgruppe), usw., ist es nicht notwendig, einen Laserstrahl an einem solchen Werkstück mit hoher Energie aufzubringen. Demnach ist die vorliegende Erfindung in diesem Fall effektiv. Insbesondere wenn ein Laserstrahl mit hoher Energie an einem Wafer mit TEG aufgebracht wird, gibt es ein Problem, dass ein Gebiet des Wafers, wo das TEG nicht ausgebildet ist, durch den Laserstrahl angeraut werden könnte, was eine Reduktion bei der Verarbeitungsqualität verursacht. Allerdings kann die vorliegende Erfindung ein solches Problem lösen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Bereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in den äquivalenten Bereich der Ansprüche fallen, sind 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 [0002]
- JP 2006-140311 [0003, 0012]
