DE102014214940A1 - Bearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahlaufbringmechanismus und ein Trennmittel beinhaltet - Google Patents

Bearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahlaufbringmechanismus und ein Trennmittel beinhaltet Download PDF

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Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung beinhaltet einen Einspanntisch mit einer Halteoberfläche zum Halten eines Werkstücks in drehbarer Weise, einen Laserstrahlaufbringmechanismus mit einer Laserstrahlerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Laserstrahls und einer Fokussiereinheit zum Fokussieren des durch die Laserstrahlerzeugungseinheit erzeugten Laserstrahls im Inneren des an dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks, eine Relativbewegungseinheit zum relativen Bewegen des Einspanntischs und des Laserstrahlaufbringmechanismus in einer Richtung parallel zu der Halteoberfläche des Einspanntischs, während der Laserstrahl auf das Werkstück aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks auszubilden, eine Trenneinheit zum Trennen eines Teils des Werkstücks entlang der modifizierten Schicht als einer innerhalb des Werkstücks ausgebildeten Grenze und eine Schleif/Polier-Einheit mit einer Schleif/Polier-Scheibe zum Schleifen oder Polieren der nach dem Trennen des Teils an dem Werkstück verbliebenen modifizierten Schicht und mit einer Spindel zum drehbaren Anbringen der Schleif/Polier-Scheibe.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks, wie zum Beispiel eines Ingots, der aus einem Halbleitermaterial ausgebildet ist.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein in der Herstellung von Halbleiterbauelementen zu verwendender Wafer wird üblicherweise erhalten, indem ein aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel Silizium, Siliziumcarbid und Galliumnitrid, ausgebildeter Ingot mit einem Werkzeug, wie zum Beispiel einer Bandsäge und einer Drahtsäge, geschnitten wird und anschließend beide Seiten eines geschnittenen Teils des Ingots poliert werden (siehe zum Beispiel das offengelegte japanische Patent Nr. Hei 10-256203 ).
  • Es ist nicht einfach, den Ingot durch Verwendung eines Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bandsäge und einer Drahtsäge, dünn zu schneiden, um dadurch einen Wafer mit einer geringen Dicke zu erhalten. Um die kürzliche Anforderung einer Verringerung der Dicke des Wafers zu erfüllen, wird ein relativ dicker Wafer geschliffen, um die Dicke des Wafers zu verringern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch wird bei diesem Verfahren ein Großteil des relativ dicken Wafers durch Schleifen entfernt. Dementsprechend ist dieses Verfahren hinsichtlich der Gesichtspunkte der Anzahl der Schritte, der Verwendungseffizienz des Halbleitermaterials etc. unwirtschaftlich. Ferner geht, falls der Ingot durch Verwendung eines Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bandsäge und einer Drahtsäge, geschnitten wird, zumindest ein Teil des Ingots verloren, welcher der Dicke des Werkzeugs entspricht, wodurch eine Zunahme des Verlusts bewirkt wird.
  • Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die ein Werkstück, wie zum Beispiel einen Ingot, ohne Verlust bearbeiten kann.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet: ein Haltemittel mit einer Halteoberfläche zum Halten eines Werkstücks in drehbarer Weise; einen Laserstrahlaufbringmechanismus mit einem Laserstrahlerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Laserstrahls und einem Fokussiermittel zum Fokussieren des durch das Laserstrahlerzeugungsmittel erzeugten Laserstrahls im Inneren des durch das Haltemittel gehaltenen Werkstücks; ein Relativbewegungsmittel zum relativen Bewegen des Haltemittels und des Laserstrahlaufbringmechanismus in einer Richtung parallel zu der Halteoberfläche des Haltemittels, während der Laserstrahl auf das Werkstück aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks auszubilden; ein Trennmittel zum Trennen eines Teils des Werkstücks entlang der modifizierten Schicht als einer innerhalb des Werkstücks ausgebildeten Grenze; und ein Schleif/Polier-Mittel mit einer Schleif/Polier-Scheibe zum Schleifen oder Polieren der an dem Werkstück nach dem Trennen des Teils verbliebenen modifizierten Schicht und mit einer Spindel zum drehbaren Anbringen der Schleif/Polier-Scheibe.
  • Vorzugsweise beinhaltet die Bearbeitungsvorrichtung ferner ein Positioniermittel zum wahlweisen Anordnen des Haltemittels an einer Laserbearbeitungsposition, die dem Laserstrahlaufbringmechanismus entspricht, und einer Schleif/Polier-Position, die dem Schleif/Polier-Mittel entspricht.
  • Wie oben beschrieben wurde, beinhaltet die Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung das Haltemittel mit der Halteoberfläche zum Halten des Werkstücks in drehbarer Weise, den Laserstrahlaufbringmechanismus zum Aufbringen des Laserstrahls auf das Werkstück, um so die modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks auszubilden, das Relativbewegungsmittel zum relativen Bewegen des Haltemittels und des Laserstrahlaufbringmechanismus in der Richtung parallel zu der Halteoberfläche und das Trennmittel zum Trennen eines Teils des Werkstücks entlang der modifizierten Schicht als einer Grenze.
  • Mit diesem Aufbau kann ein Teil des Werkstücks entlang der modifizierten Schicht als einer Grenze, die durch das Aufbringen des Laserstrahls ausgebildet wird, von dem Werkstück getrennt werden. Das heißt, das Schneiden des Werkstücks durch die Verwendung einer Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bandsäge und einer Drahtsäge, ist bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich, so dass ein Teil des Werkstücks, welcher der Dicke des Werkzeugs entspricht, nicht verloren geht.
  • Ferner kann durch Einstellen der Tiefe der innerhalb des Werkstücks auszubildenden modifizierten Schicht ein Teil des Werkstücks so getrennt werden, dass er eine geringe Dicke aufweist. Dementsprechend ist es möglich, eine schlechte Wirtschaftlichkeit dahingehend, dass ein dicker Teil des Werkstücks durch Schneiden getrennt und danach geschliffen wird, um die Dicke des getrennten Teils zu verringern, zu verhindern. Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, bei der das Werkstück, wie zum Beispiel ein Ingot, ohne Verlust bearbeitet werden kann.
  • 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 eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, studiert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Bearbeitungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch einen Modifikationsschichtausbildungsschritt in einem Bearbeitungsverfahren gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform zeigt;
  • 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch einen Trennschnitt in dem Bearbeitungsverfahren zeigt; und
  • 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch einen Schleif/Polier-Schritt in dem Bearbeitungsverfahren zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Aufbau einer Bearbeitungsvorrichtung 2 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform zeigt. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Bearbeitungsvorrichtung 2 eine Basis 4 zum Halten verschiedener Teile auf. Eine Öffnung 4a ist an der oberen Oberfläche der Basis 4 an einem vorderen Endabschnitt derselben ausgebildet. Ein Handhabungsmechanismus 6 zum Handhaben eines zu bearbeitenden Werkstücks 11 (siehe zum Beispiel 2) ist innerhalb der Öffnung 4a vorgesehen. In einem Bereich an der vorderen Seite der Öffnung 4a sind eine Kassette 8a zum Speichern des Werkstücks 11 und eine Kassette 8b zum Speichern eines von dem Werkstück 11 getrennten plattenförmigen Elements (nicht gezeigt) angeordnet.
  • Das Werkstück 11 ist ein aus einem Halbleitermaterial, wie zum Beispiel Silizium, Siliziumcarbid, und Galliumnitrid, ausgebildeter Ingot. Das Werkstück 11 weist eine massive Zylinderform und eine Größe, welche die Handhabung durch den Handhabungsmechanismus 6 oder dergleichen ermöglicht, auf. Jedoch ist der Aufbau des Werkstücks 11 nicht auf den obigen beschränkt.
  • Ein Positioniermechanismus 10 zum vorübergehenden Anordnen des Werkstücks 11 und Positionieren des Werkstücks 11 ist an der hinteren Seite der Öffnung 4a und des Bereichs, an dem die Kassette 8a angeordnet ist, angeordnet. Zum Beispiel ist der Positioniermechanismus 10 dafür ausgelegt, das durch den Handhabungsmechanismus 6 aus der Kassette 8a herausgenommene und vorübergehend in dem Positioniermechanismus 10 angeordnete Werkstück 11 zu zentrieren. Ein Lademechanismus 12 zum Laden des Werkstücks 11 unter Ansaugen ist schwenkbar neben dem Positioniermechanismus 10 vorgesehen. Der Lademechanismus 12 ist dafür ausgelegt, die vordere Seite (obere Oberfläche) 11a des durch den Positioniermechanismus 10 positionierten Werkstücks 11 unter Ansaugen zu halten und anschließend das Werkstück 11 zu einer vorgegebenen Position an der hinteren Seite des Positioniermechanismus 10 zu befördern.
  • Eine Öffnung 4b ist an der oberen Oberfläche der Basis 4 in einem Bereich an der hinteren Seite des Lademechanismus 12 ausgebildet. Innerhalb der Öffnung 4b sind ein entlang der X-Achse bewegbarer Tisch 14, ein X-Achsen-Bewegungsmechanismus (Relativbewegungsmittel, Positioniermittel) (nicht gezeigt) zum Bewegen des entlang der X-Achse bewegbaren Tischs 14 in der in 1 durch einen Pfeil X gezeigten X-Richtung (Längsrichtung) und eine wasserdichte Abdeckung 16 zum Abdecken des X-Achsen-Bewegungsmechanismus vorgesehen. Der X-Achsen-Bewegungsmechanismus beinhaltet ein Paar von parallelen X-Achsen-Führungsschienen (nicht gezeigt), die sich in der X-Richtung erstrecken, und der entlang der X-Achse bewegbare Tisch 14 ist verschiebbar an den X-Achsen-Führungsschienen gehalten. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist an der unteren Oberfläche des entlang der X-Achse bewegbaren Tischs 14 befestigt und eine X-Achsen-Kugelgewindespindel (nicht gezeigt), die sich parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen erstreckt, steht mit dieser Mutter in Schraubeingriff. Ein X-Achsen-Pulsmotor (nicht gezeigt) ist mit einem Ende der X-Achsen-Kugelgewindespindel verbunden. Dementsprechend wird, wenn die X-Achsen-Kugelgewindespindel durch den X-Achsen-Pulsmotor gedreht wird, der entlang der X-Achse bewegbare Tisch 14 entlang der X-Achsen-Führungsschienen in der X-Richtung bewegt.
  • Ein Einspanntisch (Haltemittel) 18 zum Halten des Werkstücks 11 unter Ansaugen ist an dem entlang der X-Achse bewegbaren Tisch 14 vorgesehen. Der Einspanntisch 18 ist mit einem Drehantriebsmechanismus (Relativbewegungsmittel) (nicht gezeigt), wie zum Beispiel einem Motor, verbunden, so dass der Einspanntisch 18 um eine vertikale Achse, die sich in der in 1 durch einen Pfeil Z gezeigten vertikalen Richtung (Z-Richtung) erstreckt, drehbar ist. Der Einspanntisch 18 ist durch den oben beschriebenen X-Achsen-Bewegungsmechanismus in der X-Richtung bewegbar, so dass er wahlweise eine vordere Position als eine Lade/Entlade-Position, in der das Werkstück 11 oder das von dem Werkstück 11 getrennte plattenförmige Element geladen oder entladen wird, eine hintere Position als eine Schleif/Polier-Position, in der das Werkstück 11 geschliffen oder poliert wird, und eine mittlere Position als eine Laserbearbeitungsposition, in der das Werkstück 11 laserbearbeitet wird, einnimmt. Die obere Oberfläche des Einspanntischs 18 wirkt als eine Halteoberfläche 18a zum Halten des Werkstücks 11 unter Ansaugen. Die Halteoberfläche 18a ist durch einen in dem Einspanntisch 18 ausgebildeten Durchlass (nicht gezeigt) mit einer Vakuumquelle (nicht gezeigt) verbunden. Das durch den Lademechanismus 12 auf den Einspanntisch 18 geladene Werkstück 11 wird durch ein von der Vakuumquelle auf die Halteoberfläche 18a des Einspanntischs 18 aufgebrachtes Vakuum in dem Zustand unter Ansaugen gehalten, in dem die hintere Seite (untere Oberfläche) 11b des Werkstücks 11 mit der Halteoberfläche 18a in Kontakt steht.
  • Eine Haltesäule 20 ist nahe zu der oben genannten Laserbearbeitungsposition so vorgesehen, dass sie sich von der oberen Oberfläche der Basis 4 nach oben erstreckt. Ein Haltearm 22 ist an einer Seitenoberfläche der Haltesäule 20 so vorgesehen, dass er sich in Richtung auf die obere Seite der Öffnung 4b in der in 1 durch einen Pfeil Y gezeigten Y-Richtung erstreckt. Ein Laserstrahlaufbringmechanismus 24 ist an dem vorderen Ende des Haltearms 22 vorgesehen. Der Laserstrahlaufbringmechanismus 24 beinhaltet einen Laseroszillator (Laserstrahlerzeugungsmittel) (nicht gezeigt) zum Oszillieren eines Laserstrahls L (siehe 2) und eine Fokussiereinheit (Fokussiermittel) 24a (siehe 2) zum Fokussieren des durch den Laseroszillator oszillierten Laserstrahls L auf eine Position innerhalb des an dem Einspanntisch 18 gehaltenen Werkstücks 11. Nachdem das durch den Lademechanismus 12 geladene Werkstück 11 unter Ansaugen an dem an der Lade/Entlade-Position angeordneten Einspanntisch 18 gehalten wird, wird der Einspanntisch 18 zu der Laserbearbeitungsposition bewegt, um dadurch das Werkstück 11 unterhalb des Laserstrahlaufbringmechanismus 24 anzuordnen. Der Laserstrahlaufbringmechanismus 24 ist dafür ausgelegt, den Laserstrahl L mit einer vorgegebenen Wellenlänge, bei der die Energie in dem Werkstück 11 in geringem Maße absorbiert wird, zu erzeugen und anschließend diesen Laserstrahl L innerhalb des Werkstücks 11 zu fokussieren, wodurch eine modifizierte Schicht 11c (siehe 3) wegen Multiphotonenabsorption ausgebildet wird.
  • Ein Trennmechanismus (Trennmittel) 26 zum Trennen eines Teils des Werkstücks 11 nahe zu der vorderen Seite 11a nach dem Ausbilden der modifizierten Schicht 11c in dem Werkstück 11 ist an der vorderen Seite des Laserstrahlaufbringmechanismus 24 angeordnet. Der Trennmechanismus 26 beinhaltet einen Ansaugblock 28 zum Ansaugen der vorderen Seite 11a des Werkstücks 11 und einen Antriebsmechanismus 30 zum vertikalen Bewegen und Drehen des Ansaugblocks 28. Nachdem die modifizierte Schicht 11c innerhalb des Werkstücks 11 ausgebildet wurde, wird der Einspanntisch 18 zu der Lade/Entlade-Position bewegt, um dadurch das Werkstück 11 unterhalb des Ansaugblocks 28 anzuordnen. Danach wird der Ansaugblock 28 abgesenkt, um die vordere Seite 11a des Werkstücks 11 anzusaugen. Als Folge dessen wird das Werkstück 11 in zwei Teile geteilt, wobei die modifizierte Schicht 11c als eine Grenze dient, einer der zwei Teile an dem Einspanntisch 18 angebracht ist und der andere an dem Ansaugblock 28 angebracht ist. Das heißt, ein Teil (plattenförmiges Element) des Werkstücks 11 wird entlang der modifizierten Schicht 11c als einer Grenze von dem Werkstück 11 getrennt.
  • Eine Haltesäule 32 ist an der hinteren Seite des Laserstrahlaufbringmechanismus 24 so angeordnet, dass sie sich von der oberen Oberfläche der Basis 4 nach oben erstreckt. Ein entlang der Z-Achse bewegbarer Tisch 36 ist an der vorderen Oberfläche der Haltesäule 32 durch einen Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 34 vorgesehen. Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 34 beinhaltet ein Paar paralleler Z-Achsen-Führungsschienen 38, die sich in der Z-Richtung erstrecken, und der entlang der Z-Achse bewegbare Tisch 36 ist verschiebbar an den Z-Achsen-Führungsschienen 38 gehalten. Eine Mutter (nicht gezeigt) ist an der hinteren Oberfläche (Rückfläche) des entlang der Z-Achse bewegbaren Tischs 36 befestigt und eine Z-Achsen-Kugelgewindespindel 40, die sich parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 38 erstreckt, steht mit dieser Mutter in Schraubeingriff. Ein Z-Achsen-Pulsmotor 42 ist mit einem Ende der Z-Achsen-Kugelgewindespindel 40 verbunden. Dementsprechend wird, wenn die Z-Achsen-Kugelgewindespindel 40 durch den Z-Achsen-Pulsmotor 42 gedreht wird, der entlang der Z-Achse bewegbare Tisch 36 entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 38 in der Z-Richtung bewegt.
  • Ein Schleif/Polier-Mechanismus (Schleif/Polier-Mittel) 44 zum Schleifen oder Polieren des Werkstücks 11 ist an der vorderen Oberfläche des entlang der Z-Achse bewegbaren Tischs 36 vorgesehen. Der Schleif/Polier-Mechanismus 44 beinhaltet ein an dem entlang der Z-Achse bewegbaren Tisch 36 befestigtes Spindelgehäuse 46. Eine Spindel 48 (siehe 4) ist drehbar an dem Spindelgehäuse 46 gehalten. Eine Scheibenanbringung 50 ist an dem unteren Ende der Spindel 48 befestigt und eine Schleif/Polier-Scheibe 52 ist an der unteren Oberfläche der Scheibenanbringung 50 angebracht. Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet die Schleif/Polier-Scheibe 52 eine aus einem Metallmaterial, wie zum Beispiel Aluminium und Edelstahl, ausgebildete zylindrische Scheibenbasis 54 und mehrere Schleifelemente 56, die ringförmig an der unteren Oberfläche der Scheibenbasis 54 angeordnet sind. Nachdem ein Teil (plattenförmiges Element) des Werkstücks 11 durch den oben genannten Trennmechanismus 26 entlang der modifizierten Schicht 11c als einer Grenze von dem Werkstück 11 getrennt wurde, wird der Einspanntisch 18, der den verbliebenen Teil des Werkstücks 11 hält, zu der Schleif/Polier-Position bewegt, um dadurch das verbliebene Werkstück 11 unterhalb des Schleif/Polier-Mechanismus 44 anzuordnen. Danach werden der Einspanntisch 18 und die Schleif/Polier-Scheibe 52 gedreht und wird der Schleif/Polier-Mechanismus 44 durch den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 34 abgesenkt, um die Schleifelemente 56 der Schleif/Polier-Scheibe 52 mit dem Werkstück 11 in Kontakt zu bringen. Als Folge dessen wird die an dem Werkstück 11 verbliebene modifizierte Schicht 11c entfernt.
  • Ein Entlademechanismus 58 zum Entladen des von dem Werkstück 11 getrennten plattenförmigen Elements unter Ansaugen ist schwenkbar neben dem Lademechanismus 12 vorgesehen. Ferner ist ein Reinigungsmechanismus 60 zum Reinigen des durch den Entlademechanismus 58 entladenen plattenförmigen Elements nahe zu dem Entlademechanismus 58 angeordnet. Das durch den Reinigungsmechanismus 60 gereinigte plattenförmige Element wird durch den Handhabungsmechanismus 6 befördert und in der Kassette 8b gespeichert.
  • Nachfolgend wird ein Bearbeitungsverfahren für das Werkstück 11 durch die Bearbeitungsvorrichtung 2 beschrieben. Zunächst wird ein Ladeschritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass das in der Kassette 8a gespeicherte Werkstück 11 durch Verwendung des Handhabungsmechanismus 6 und des Lademechanismus 12 auf den Einspanntisch 18 geladen wird. In diesem Ladeschritt wird das Werkstück 11 in dem Zustand auf den Einspanntisch 18 geladen, in dem die hintere Seite 11b des Werkstücks 11 mit der Halteoberfläche 18a des Einspanntischs 18 in Kontakt steht. Nachdem das Werkstück 11 wie oben beschrieben auf den Einspanntisch 18 geladen wurde, wird ein Vakuum auf die Halteoberfläche 18a aufgebracht, um dadurch das Werkstück 11 unter Ansaugen an dem Einspanntisch 18 zu halten.
  • Danach wird ein Modifikationsschichtausbildungsschritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass der Laserstrahl L auf das Werkstück 11 aufgebracht wird, um dadurch die modifizierte Schicht 11c innerhalb des Werkstücks 11 auszubilden. 2 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch den Modifikationsschichtausbildungsschritt in dem Bearbeitungsverfahren dieser Ausführungsform zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, wird der Einspanntisch 18 zu der Laserbearbeitungsposition nahe zu dem Laserstrahlaufbringmechanismus 24 bewegt. An dieser Laserbearbeitungsposition wird der Laserstrahl L von dem Laserstrahlaufbringmechanismus 24 in Richtung auf das Werkstück 11 aufgebracht. Der Laserstrahl L wird unter den Bearbeitungsbedingungen aufgebracht, die eine Wellenlänge und eine Leistung beinhalten, die das Werkstück 11 geeignet modifizieren können. Der Fokus L1 des Laserstrahls L ist innerhalb des Werkstücks 11 angeordnet, so dass das plattenförmige Element mit einer gewünschten Dicke von dem Werkstück 11 getrennt werden kann. Ferner wird beim Aufbringen des Laserstrahls L der Einspanntisch 18 gedreht und mit einer geringen Geschwindigkeit in der X-Richtung parallel zu der Halteoberfläche 18a bewegt. Das heißt, der Einspanntisch 18 und der Laserstrahlaufbringmechanismus 24 werden in einer Richtung (Halteoberflächenrichtung) parallel zu der Halteoberfläche 18a relativ bewegt. Als Folge dessen wird der Fokus L1 des Laserstrahls L so bewegt, dass er bei einer vorgegebenen Tiefe innerhalb des Werkstücks 11 eine Spiralkurve beschreibt. Dementsprechend wird die modifizierte Schicht 11c bei dieser vorgegebenen Tiefe innerhalb des Werkstücks 11 parallel zu der Halteoberfläche 18a ausgebildet. Die Drehgeschwindigkeit und die Zuführgeschwindigkeit des Einspanntischs 18 werden so eingestellt, dass die modifizierte Schicht 11c für die Trennung des plattenförmigen Elements von dem Werkstück 11 geeignet ist.
  • Nachdem der Modifikationsschichtausbildungsschritt durchgeführt wurde, wird ein Trennschritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass das plattenförmige Element entlang der modifizierten Schicht 11c als einer Grenze von dem Werkstück 11 getrennt wird. 3 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch den Trennschritt zeigt. In diesem Trennschritt wird der Einspanntisch 18 zunächst zu der Lade/Entlade-Position nahe zu dem Trennmechanismus 26 bewegt. Danach wird der Ansaugblock 28 durch den Antriebsmechanismus 30 abgesenkt, um die untere Oberfläche (Ansaugoberfläche) des Ansaugblocks 28 mit der vorderen Seite 11a des Werkstücks 11 in Kontakt zu bringen. In diesem Zustand wird das Werkstück 11 durch den Ansaugblock 28 angesaugt. Dementsprechend wird eine Spannung auf die modifizierte Schicht 11c aufgebracht, um dadurch einen Teil (plattenförmiges Element) des Werkstücks 11 entlang der modifizierten Schicht 11c nahe zu der vorderen Seite 11a des Werkstücks 11 zu trennen.
  • Nachdem der Trennschritt wie oben beschrieben durchgeführt wurde, wird ein Entladeschritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass das von dem Werkstück 11 getrennte und durch den Trennmechanismus 26 gehaltente plattenförmige Element durch den Entlademechanismus 58 entladen wird. Zur gleichen Zeit wird ein Schleif/Polier-Schritt in einer solchen Weise durchgeführt, dass das an dem Einspanntisch 18 gehaltene verbliebene Werkstück 11 durch den Schleif/Polier-Mechanismus 44 geschliffen oder poliert wird. 4 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die schematisch den Schleif/Polier-Schritt zeigt. In dem Entladeschritt wird der Ansaugblock 28 angehoben und um 180 Grad um eine horizontale Achse, die sich in der Y-Richtung erstreckt, gedreht. Als Folge dessen ist das von dem Werkstück 11 getrennte und durch den Ansaugblock 28 gehaltene plattenförmige Element nach oben gerichtet, so dass das plattenförmige Element durch den Entlademechanismus 58 unter Ansaugen gehalten werden kann. Danach wird das plattenförmige Element durch den Entlademechanismus 58 unter Ansaugen gehalten und zu dem Reinigungsmechanismus 60 entladen. Das durch den Reinigungsmechanismus 60 gereinigte plattenförmige Element wird durch den Handhabungsmechanismus 6 befördert und in der Kassette 8b gespeichert.
  • Andererseits wird der Schleif/Polier-Schritt in der folgenden Weise durchgeführt. Zunächst wird der Einspanntisch 18, der das verbliebene Werkstück 11 hält, zu der Schleif/Polier-Position bewegt, um dadurch das Werkstück 11 unterhalb des Schleif/Polier-Mechanismus 44 anzuordnen. Danach werden der Einspanntisch 18 und die Schleif/Polier-Scheibe 52 gedreht und wird der Schleif/Polier-Mechanismus 44 durch den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 34 abgesenkt, um die Schleifelemente 56 der Schleif/Polier-Scheibe 52 mit dem Werkstück 11 in Kontakt zu bringen. Dementsprechend wird das Werkstück 11 geschliffen oder poliert, um dadurch die an der oberen Oberfläche des Werkstücks 11 verbliebene modifizierte Schicht 11c zu entfernen. Nachdem dieser Schleif/Polier-Schritt beendet wurde, werden der Modifikationsschichtausbildungsschritt, der Trennschritt und der Schleif/Polier-Schritt wiederholt durchgeführt, um durchgehend das Werkstück 11 zu bearbeiten.
  • Wie oben beschrieben wurde, beinhaltet die Bearbeitungsvorrichtung 2 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform den Einspanntisch (Haltemittel) 18 mit der Halteoberfläche 18a zum Halten des Werkstücks 11 in drehbarer Weise, den Laserstrahlaufbringmechanismus 24 zum Aufbringen des Laserstrahls L auf das Werkstück 11, um so die modifizierte Schicht 11c innerhalb des Werkstück 11 auszubilden, den X-Achsen-Bewegungsmechanismus und den Drehantriebsmechanismus (Relativbewegungsmittel) zum relativen Bewegen des Einspanntischs 18 und des Laserstrahlaufbringmechanismus 24 in der Richtung parallel zu der Halteoberfläche 18a und den Trennmechanismus (Trennmittel) 26 zum Trennen eines Teils des Werkstücks 11 entlang der modifizierten Schicht 11c als einer Grenze.
  • Mit diesem Aufbau kann ein Teil des Werkstücks 11 entlang der modifizierten Schicht 11c als einer Grenze, die durch das Aufbringen des Laserstrahls L ausgebildet wurde, von dem Werkstück 11 getrennt werden. Das heißt, das Schneiden des Werkstücks 11 durch Verwendung eines Werkzeugs, wie zum Beispiel einer Bandsäge und einer Drahtsäge, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform nicht erforderlich, so dass ein Teil des Werkstücks 11, welcher der Dicke des Werkzeugs entspricht, nicht verloren geht.
  • Ferner kann durch Einstellen der Tiefe der innerhalb des Werkstücks 11 auszubildenden modifizierten Schicht 11c ein Teil des Werkstücks 11 so getrennt werden, dass er eine geringe Dicke aufweist. Dementsprechend ist es möglich, eine schlechte Wirtschaftlichkeit dahingehend, dass ein dicker Teil des Werkstücks 11 durch Schneiden getrennt und danach geschliffen wird, um die Dicke des getrennten Teils zu verringern, zu verhindern. Somit kann gemäß der Bearbeitungsvorrichtung 2 das Werkstück 11, wie zum Beispiel ein Ingot, ohne Verlust bearbeitet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige bevorzugte Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedene Abwandlungen können vorgenommen werden. Zum Beispiel kann, obwohl bei der obigen bevorzugten Ausführungsform ein aus einem Halbleitermaterial ausgebildeter Ingot als das Werkstück 11 verwendet wird, die Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, um einen Wafer oder dergleichen mit einer üblichen Dicke dünner zu machen. Das heißt, ein Wafer oder dergleichen kann als das Werkstück 11 verwendet werden.
  • Ferner kann die Bearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auch verwendet werden, um einen Wafer dünner zu machen, der an der vorderen Seite ausgebildete Bauelemente aufweist. In diesem Fall kann das oben beschriebene Bearbeitungsverfahren anstelle des Rückseitenschleifens des Wafers durchgeführt werden.
  • Ferner kann, obwohl bei der obigen bevorzugten Ausführungsform der Laserstrahl L ein Strahl mit einzelnem Fleck ist, der Laserstrahl L ein Strahl mit mehreren Flecken sein. Zum Beispiel kann ein Laserstrahl L auf das Werkstück 11 aufgebracht werden, der durch Verwendung eines wie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2011-79044 offenbarten Verfahrens geformt ist. Durch Verwendung eines Strahls mit mehreren Flecken als der Laserstrahl L kann die modifizierte Schicht 11c in einer kurzen Zeit ausgebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen, werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 10-256203 [0002]
    • JP 2011-79044 [0036]

Claims (2)

  1. Bearbeitungsvorrichtung, die umfasst: ein Haltemittel mit einer Halteoberfläche zum Halten eines Werkstücks in drehbarer Weise; einen Laserstrahlaufbringmechanismus mit einem Laserstrahlerzeugungsmittel zum Erzeugen eines Laserstrahls und einem Fokussiermittel zum Fokussieren des durch das Laserstrahlerzeugungsmittel erzeugten Laserstrahls im Inneren des durch das Haltemittel gehaltenen Werkstücks; ein Relativbewegungsmittel zum relativen Bewegen des Haltemittels und des Laserstrahlaufbringmechanismus in einer Richtung parallel zu der Halteoberfläche des Haltemittels, während der Laserstrahl auf das Werkstück aufgebracht wird, um dadurch eine modifizierte Schicht innerhalb des Werkstücks auszubilden; ein Trennmittel zum Trennen eines Teils des Werkstücks entlang der modifizierten Schicht als einer innerhalb des Werkstücks ausgebildeten Grenze; und ein Schleif/Polier-Mittel mit einer Schleif/Polier-Scheibe zum Schleifen oder Polieren der an dem Werkstück nach dem Trennen des Teils verbliebenen modifizierten Schicht und mit einer Spindel zum drehbaren Anbringen der Schleif/Polier-Scheibe.
  2. Bearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein Positioniermittel zum wahlweisen Anordnen des Haltemittels an einer Laserbearbeitungsposition, die dem Laserstrahlaufbringmechanismus entspricht, und einer Schleif/Polier-Position, die dem Schleif/Polier-Mittel entspricht.
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