DE102020207901A1

DE102020207901A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020207901A1
Application number: DE102020207901.3A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Morikazu
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-25
Publication date: 2020-12-31
Also published as: TW202100273A; US11654511B2; KR20210001923A; FR3097787B1; JP7339031B2; US20200406394A1; CN112139684A; FR3097787A1; JP2021006352A

Abstract

Eine Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, eine Laserstrahlaufbringungseinheit zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, während Spots des gepulsten Laserstrahls an dem Werkstück positioniert werden, wodurch das Werkstück mit dem gepulsten Laserstrahl bearbeitet wird, und eine Steuerungseinheit zum Steuern einer Betätigung der Laserstrahlaufbringungseinheit. Die Laserstrahlaufbringungseinheit beinhaltet einen Laseroszillator zum Oszillieren eines gepulsten Laserstrahls, um einen gepulsten Laserstrahl zu emittieren, einen Reduzierer zum Reduzieren von Pulsen des gepulsten Laserstrahls, um eine Wiederholungsfrequenz anzupassen, einen Scanner zum Abrastern der Punkte des gepulsten Laserstrahls über das Werkstück in vorbestimmten Abständen und eine fθ-Linse zum Fokussieren des fokussierten Laserstrahls.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Positionieren von Spots eines gepulsten Laserstrahls an einem Werkstück, das an einem Einspanntisch gehalten ist, und Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück, um das Werkstück zu bearbeiten.
Beschreibung des Stands der Technik
Lichtemittierende Wafer weisen eine lichtemittierende Schicht auf, die eine n-dotierte Halbleiterschicht und eine p-dotierte Halbleiterschicht beinhaltet und an der oberen Oberfläche eines Epitaxial-Substrats wie einem Saphirsubstrat oder einem SiC-Substrat mit einer Zwischenschicht dazwischen durch epitaktisches Wachstum ausgebildet ist. Die lichtemittierenden Wafer weisen auch mehrere Bauelemente wie lichtemittierende Dioden (LEDs) auf, die in jeweiligen Bereichen ausgebildet sind, die in der lichtemittierenden Schicht durch mehrere sich kreuzende geplante Teilungslinien aufgeteilt sind. Die lichtemittierenden Wafer werden dann entlang der geplanten Teilungslinien durch einen Laserstrahl oder dergleichen in einzelne LED Chips geteilt, welche die Bauelemente jeweils beinhalten (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 10-305420 ).
Es wurde eine Technologie vorgeschlagen, bei der, um die Leuchtkraft der LEDs zu erhöhen und auch die Kühlung zu verbessern, ein Umplatzierungssubstrat wie ein Molybdänsubstrat, ein Kupfersubstrat oder ein Siliziumsubstrat mit einer lichtemittierenden Schicht eines lichtemittierenden Wafers durch ein Bindemittel aus Indium, Palladium oder dergleichen verbunden ist, wodurch ein gestapelter Wafer ausgebildet wird, und danach einen Laserstrahl von der Epitaxial-Substratseite auf der Pufferschicht aufgebracht wird, um die Pufferschicht zu zerstören, wodurch ein Wafer hergestellt wird, indem die lichtemittierende Schicht auf dem Umplatzierungssubstrat umplatziert wurde (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2013-021225 ).
In einem Fall, in dem der gepulste Laserstrahl auf einen kreisförmigen gestapelten Wafer aufgebracht wird, wenn dieser von der Epitaxial-Substratseite auf der Pufferschicht aufgebracht wird, um die Pufferschicht entsprechend der in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2013-021225 offenbarten Technologie zu zerstören, wird normalerweise ein Scanner verwendet, um den gepulsten Laserstrahl über den kreisförmigen gestapelten Wafer spiralförmig von einer äußeren umfänglichen Seite radial nach innen zu dem Zentrum des Wafers zu scannen, um die Pufferschicht zu zerstören, wodurch eine Ablöseschicht ausgebildet wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Wenn der gepulste Laserstrahl über den kreisförmigen gestapelten Wafer spiralförmig von der äußeren umfänglichen Seite radial innen zu dem Zentrum des kreisförmigen gestapelten Wafers abgerastert wird, ist es notwendig, um die Punkte des gepulsten Laserstrahls in konstanten Abständen an dem Wafer zu halten, progressiv die Bearbeitungsfrequenz des Scanners, der den gepulsten Laserstrahl über den Wafer abrastert, während der gepulste Laserstrahl sich von der äußeren umfänglichen Seite radial innen zum Zentrum des Wafers bewegt, zu erhöhen. Jedoch, obwohl die Betätigungsfrequenz des Scanners variiert wird, um die Laserstrahlspots in konstanten Abständen zu halten, kann die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls einen maximal erlaubten Wert der Betätigungsfrequenz des Scanners übersteigen und die tatsächliche Betätigungsfrequenz des Scanners muss nicht notwendigerweise eine erwartete Betätigungsfrequenz erreichen, wodurch die Abstände zwischen den Laserstrahlspots gestört werden, wodurch die Pufferschicht nicht zuverlässig zerstört wird oder stattdessen die lichtemittierende Schicht zerstört wird. Darüber hinaus, bei einer weiteren Anwendung, in der keine Ablöseschicht in dem gestapelten Wafer, der oben beschrieben ist, ausgebildet wird und die obere Oberfläche eines Werkstücks geschliffen wird, wird ein gepulster Laserstrahl radial auf der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht, um den Schleifprozess zu beschleunigen. Dieses Aufbringen leidet auch unter einem Problem, dass die tatsächliche Betätigungsfrequenz des Scanners unterhalb der erwarteten Betätigungsfrequenz fällt, was möglicherweise in einer ungleichmäßigen Laserbearbeitung an der oberen Oberfläche des Werkstücks resultiert.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf einem Werkstück bereitzustellen, um das Werkstück mit Laserstrahlspots, die in geeigneten Abständen auftreten, zu bearbeiten.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, eine Laserstrahlaufbringungseinheit zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück, der durch den Einspanntisch gehalten ist, während Spots des gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück positioniert werden, wodurch das Werkstück mit dem gepulsten Laserstrahl bearbeitet wird, und eine Steuerungseinheit zum Steuern einer Betätigung der Laserstrahlaufbringungseinheit beinhaltet. Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung beinhaltet die Laserstrahlaufbringungseinheit einen Laseroszillator zum Oszillieren eines gepulsten Lasers, um einen gepulsten Laserstrahl zu emittieren, einen Reduzierer zum Reduzieren von Pulsen des gepulsten Laserstrahls, um eine Wiederholungsfrequenz anzupassen, einen Scanner zum Scannen der Spots des gepulsten Laserstrahls über das Werkstück in vorbestimmten Abständen und eine fθ-Linse zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls und die Steuerungseinheit betätigt den Reduzierer, um eine Betätigungsfrequenz des Scanners in einem vorbestimmten Betätigungsfrequenzbereich zu halten, um die Pulse des gepulsten Laserstrahls, die von dem Laseroszillator emittiert werden, zu reduzieren, wodurch die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls, der von dem Reduzierer ausgegeben wird, angepasst wird.
Vorzugsweise steuert die Steuerungseinheit den Scanner, um die Spots des gepulsten Laserstrahls über das Werkstück spiralförmig nach innen von seinem äußeren Umfang abzurastern, um die Betätigungsfrequenz des Scanners zu erhöhen, während sich die Spots des gepulsten Laserstrahls an dem Werkstück nach innen bewegen, um den Radius eines Spiralmusters der Spots zu verringern, und steuert den Reduzierer, um die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls abzusenken, und steuert den Scanner, um die Betätigungsfrequenz des Scanners zu reduzieren, bevor die Betätigungsfrequenz des Scanners den vorbestimmten Betätigungsfrequenzbereich übersteigt.
Vorzugsweise beinhaltet die Steuerungseinheit eine Anpassungstabelle, die Pulsenergielevel entsprechend jeweiligen Wiederholungsfrequenzen beinhaltet, die durch die Reduzierung der Pulse des gepulsten Laserstrahls durch den Reduzierer angepasst wurden, und in der Anpassungstabelle festgehalten sind, und der Reduzierer beinhaltet ein akustooptisches Bauelement zum Anpassen der Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls, der durch den Laseroszillator emittiert wurde, und zum Anpassen einer Pulsenergie, die zu der Laserstrahlaufbringungseinheit ausgegeben wird, auf der Basis der Pulsenergielevel entsprechend der Wiederholungsfrequenzen, die in der Anpassungstabelle festgelegt sind.
Vorzugsweise beinhaltet das Werkstück einen gestapelten Wafer, der einen lichtemittierenden Wafer aufweist, der ein Epitaxial-Substrat und eine lichtemittierende Schicht mit einer Pufferschicht dazwischen eingefügt beinhaltet und ein Umplatzierungssubstrat, das an der lichtemittierenden Schicht des lichtemittierenden Wafers angeordnet ist, wobei die Steuerungseinheit die Laserstrahlaufbringungseinheit steuert, den gepulsten Laserstrahl aufzubringen, während die Spots an der Pufferschicht positioniert werden, wodurch die Pufferschicht zerstört wird und die Pufferschicht mit einer Ablöseschicht ersetzt wird und das Epitaxial-Substrat von der lichtemittierenden Schicht abgelöst wird, um die lichtemittierende Schicht auf das Umplatzierungssubstrat umzuplatziert.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, sogar in einem Fall, in dem ein gepulster Laserstrahl an einer Pufferschicht in einem kreisförmigen gestapelten Wafer spiralförmig von seinem äußeren Umfang zu seinem Zentrum aufgebracht wird, kann die Pufferschicht gleichmäßig durch die Spots des gepulsten Laserstrahls, der in vorbestimmten Abständen abgerastert wird durch einen Scanner, dessen Betätigungsfrequenz in einem vorbestimmten Betätigungsfrequenzbereich bleibt, der einen erlaubten Wert nicht übersteigt, zerstört werden. Die Laserbearbeitungsvorrichtung weist ein solches Problem nicht auf, dass die tatsächliche Betätigungsfrequenz des Scanners nicht der erwarteten Betätigungsfrequenz folgt, was womöglich die Abstände zwischen den Laserspots stört, wodurch die Pufferschicht nicht zuverlässig zerstört wird, oder die lichtemittierende Schicht stattdessen zerstört wird, während die Spots des gepulsten Laserstrahls nach innen vom Zentrum des gestapelten Wafers laufen. Falls ein gepulster Laserstrahl an einer oberen Oberfläche eines Werkstücks aufgebracht wird, bevor die obere Oberfläche des Werkstücks geschliffen wird, da der gepulste Laserstrahl gleichmäßig an der oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird, kann die Schleifbearbeitung an der oberen Oberfläche des Werkstücks gleichmäßig beschleunigt werden.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher und die Erfindung selbst wird am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines gestapelten Wafers, der durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden soll;
2 ist eine perspektivische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung in ihrer Gesamtheit, welche den gestapelten Wafer, der in 1 dargestellt ist, bearbeitet;
3A ist eine schematische Ansicht, teilweise in Blockform eines optischen Systems einer Laserstrahlaufbringungseinheit, die in die Laserbearbeitungsvorrichtung, die in 2 dargestellt ist, eingebaut ist;
3B ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt, welche die Weise darstellt, in welcher der gestapelte Wafer durch die Laserbearbeitungsvorrichtung bearbeitet wird;
4A und 4B sind perspektivische Ansichten, welche die Weise darstellen, in welcher ein Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht durch die Laserbearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird, die in 2 dargestellt ist;
5 ist ein Diagramm, das eine Anpassungstabelle darstellt, die zum Steuern der Laserstrahlaufbringungseinheit verwendet wird, die in 3A dargestellt ist;
6 ist ein Graph, der darstellt, wie die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls und die Betätigungsfrequenz des Scanners in Abhängigkeit von dem Abstand des Zentrums des gestapelten Wafers in dem Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht variieren; und
7 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise darstellt, in der ein Saphirsubstrat von dem gestapelten Wafer abgelöst wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu den begleitenden Figuren beschrieben. 1 stellt perspektivisch als Explosionsansicht ein kreisförmiges Werkstück dar, das durch die Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden soll. In 1 ist das kreisförmige Werkstück als ein gestapelter Wafer W dargestellt, welcher einen lichtemittierenden Wafer 10 und ein Umplatzierungssubstrat 16 beinhaltet.
Wie durch die vergrößerte Teilansicht im Querschnitt eines eingekreisten Abschnitts des lichtemittierenden Wafers 10, der in 1 dargestellt ist, verstanden werden kann, beinhaltet der lichtemittierende Wafer 10 ein Saphirsubstrat 12, das als ein Epitaxial-Substrat vorbereitet ist, und eine lichtemittierende Schicht 11 und eine Pufferschicht 13, die an der Oberfläche des Saphirsubstrats 12 durch epitaktisches Wachstum ausgebildet sind. Die lichtemittierende Schicht 11 beinhaltet eine n-dotierte Galliumnitrid-Halbleiterschicht, eine p-dotierte Galliumnitrid-Halbleiterschicht und ein geeignetes leitendes Muster, die nicht dargestellt sind, und weist mehrere LEDs 14 in jeweiligen Bereichen auf, die durch ein Gitter aus geplanten Teilungslinien 15 aufgeteilt sind. Das Material der lichtemittierenden Schicht 11 ist nicht auf Galliumnitrid (GaN) beschränkt und kann GaP, GaInAs oder dergleichen sein. Die Pufferschicht 13 ist aus dem gleichen Halbleiter wie die lichtemittierende Schicht 11 ausgebildet. Die lichtemittierende Schicht 11 stellt eine Flächenseite 10a des lichtemittierenden Wafers 10 bereit und das Saphirsubstrat 12 stellt eine hintere Seite 10b des lichtemittierenden Wafers 10 bereit. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist der lichtemittierende Wafer 10 einen Durchmesser von 100 mm und eine Dicke von 600 µm auf. Die Pufferschicht 13 weist eine Dicke von 1 µm und die lichtemittierende Schicht 11 weist eine Dicke von 10 µm auf.
Um die lichtemittierende Schicht 11 von dem Saphirsubstrat 12 abzulösen und die lichtemittierende Schicht 11 zu dem Umplatzierungssubstrat oder Übertragungssubstrat 16 umzuplatzieren oder zu übertragen wird ein Verbindungsschritt für ein Übertragungssubstrat durchgeführt, um das Übertragungssubstrat 16 zu der Flächenseite 10a des lichtemittierenden Wafers 10 zu verbinden, wie in 1 dargestellt. Bei dem Verbindungsschritt für ein Übertragungssubstrat wird das Übertragungssubstrat 16, das ein Kupfersubstrat ist, mit der lichtemittierenden Schicht 11 verbunden, welche die Flächenseite 10a des lichtemittierenden Wafers 10 bereitstellt, durch eine Verbindungschicht 17, die aus einem Verbindungsmittel aus Gold-Zinn oder dergleichen zum Beispiel ausgebildet ist. Genauer gesagt wird das Verbindungsmittel, auf das oben Bezug genommen wurde, verdampft, um eine Verbindungschicht 17 mit einer Dicke von ungefähr 3 µm an der lichtemittierenden Schicht 11 des lichtemittierenden Wafers 10 oder an der Oberfläche des Umplatzierungssubstrats 16 auszubilden, und die Verbindungschicht 17 an der Oberfläche des Umplatzierungssubstrats 16 oder der Flächenseite 10a der lichtemittierenden Schicht, werden so gedrückt, dass sie mit ihren Flächenseiten gegeneinander gedrückt werden, wodurch der lichtemittierende Wafer 10 und das Umplatzierungssubstrat 16 miteinander durch die Verbindungschicht 17 verbunden werden, die zwischen diesen eingefügt sind, um einen gestapelten Wafer W auszubilden. Das Umplatzierungssubstrat 16 weist wie der lichtemittierende Wafer 10 einen Durchmesser von 100 mm auf, und weist zum Beispiel eine Dicke von 1 mm auf. Der gestapelte Wafer W, der unterhalb des lichtemittierenden Wafers 10, wie in 1 dargestellt ist, stellt die hintere Seite 10b, d.h. das Saphirsubstrat 12, dar, das nach oben zeigt, und das Umplatzierungssubstrat 16, das nach unten zeigt, wobei die lichtemittierende Schicht 11 und die Pufferschicht 13 in der Darstellung ausgelassen sind. Die in 1 dargestellten Größen stellen nicht die tatsächlichen Größen dar.
Der gestapelte Wafer W, der so durch Verbinden des lichtemittierenden Wafers 10 und des Umplatzierungssubstrats 16 miteinander vorbereitet wurde, wird dann in die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 eingebracht, die in 2 dargestellt ist. Zum Einbringen des gestapelten Wafers W in die Laserbearbeitungsvorrichtung 2, wie in 2 dargestellt, ist das Umplatzierungssubstrat 16 des gestapelten Wafers W an der Oberfläche eines haftvermittelnden Bands T, das an einem ringförmigen Rahmen F befestigt ist, fixiert, wodurch der gestapelte Wafer W an dem ringförmigen Rahmen F durch das haftvermittelnde Band T mit dem Umplatzierungssubstrat 16 nach unten gerichtet getragen ist, und das Saphirsubstrat 12 ist nach oben gerichtet.
Nachdem der gestapelte Wafer W an dem ringförmigen Rahmen F durch das haftvermittelnde Band T getragen ist, wird der Aufbau in die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 eingebracht. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 bringt einen gepulsten Laserstrahl auf dem gestapelten Wafer W von der Seite des Saphirsubstrats 12 auf, um die Pufferschicht 13 zu zerstören. Eine allgemeine Zusammensetzung der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 wird im Folgenden mit Bezug zu 2 beschrieben.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 beinhaltet eine Basis 2a, eine Laserstrahlaufbringungseinheit 8, die an der Basis 2a angebracht ist, um einen gepulsten Laserstrahl auf einem Werkstück, d.h. dem gestapelten Wafer W aufzubringen, eine Halteeinheit 22, um den gestapelten Wafer W zu halten, einen Bewegungsmechanismusaufbau 23, der an der Basis 2a zum Bewegen der Laserstrahlaufbringungseinheit 8 und der Halteeinheit 22 relativ zueinander angeordnet ist, und einen Rahmen 26, der an der Basis 2a lateral zum Bewegungsmechanismusaufbau 23 angeordnet ist. Der Rahmen 26 beinhaltet eine vertikale Wand 261, die sich in Z-Richtungen nach oben erstreckt, die durch den Pfeil Z angegeben sind, und sich senkrecht zu den X-Richtungen erstreckt, die durch den Pfeil X angegeben sind, und Y-Richtungen erstreckt, die durch den Pfeil Y angegeben sind, und eine horizontale Wand 262, die sich horizontal von einem oberen Endabschnitt der vertikalen Wand 261 erstreckt.
Die horizontale Wand 262 des Rahmens 26 haust darin ein optisches System, das später beschrieben wird, der Laserstrahlaufbringungseinheit 8 ein. Die Laserstrahlaufbringungseinheit 8 beinhaltet einen Strahlkondensor 86, der an einer unteren Oberfläche eines distalen Endabschnitts der horizontalen Wand 262 befestigt ist. Eine Ausrichtungseinheit 90 ist an einer unteren Oberfläche des distalen Endabschnitts der horizontalen Wand 262 an einer Position benachbart zu dem Strahlkondensor 86 in einer der X-Richtungen angeordnet.
Die Ausrichtungseinheit 90 wird verwendet, um ein Bild des gestapelten Wafers W, der an dem Einspanntisch 34 der Halteeinheit 22 gehalten ist, aufzunehmen und den Strahlkondensor 86 und den gestapelten Wafer W miteinander auf der Basis des aufgenommenen Bilds in Ausrichtung zu bringen. Die Ausrichtungseinheit 90 beinhaltet ein Bildaufnahmeelement, d.h. ein ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD) zum Aufnehmen eines Bilds der Oberfläche des gestapelten Wafers W unter Verwendung von sichtbarem Licht, ein Infrarotstrahlungsaufbringungsmittel zum Aufbringen einer Infrarotstrahlung auf dem gestapelten Wafer W, ein optisches System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlung, die durch das Infrarotstrahlungsaufbringungsmittel aufgebracht wurde, und ein Bildaufnahmeelement, d.h. ein Infrarot-CCD, zum Ausgeben eines elektrischen Signals, welches die aufgenommene Infrarotstrahlung durch das optische System darstellt.
Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Halteeinheit 22 eine rechteckige X-Richtungs-bewegliche Platte 30, die beweglich an der Basis 2a zum Bewegen in den X-Richtungen befestigt ist, eine rechteckige Y-Richtungs-bewegliche Platte 31, die beweglich an der X-Richtungs-beweglichen Platte 30 zum Bewegen in Y-Richtungen senkrecht zu den X-Richtungen befestigt ist, einen hohlen zylindrischen Trägerständer 32, der fest an einer oberen Oberfläche der Y-Richtungs-beweglichen Platte 31 befestigt ist, und eine rechteckige Abdeckungsplatte 33, die an dem oberen Ende des Trägerständers 32 fixiert ist. Der Einspanntisch 34 ist an der Abdeckplatte 33 angeordnet und erstreckt sich nach oben in ein Langloch, das in der Abdeckplatte 33 ausgebildet ist. Der Einspanntisch 34 hält das kreisförmige Werkstück und ist drehbar um seine zentrale Achse durch ein nicht dargestelltes Drehbetätigungsmittel, das in dem Trägerständer 32 eingehaust ist. Der Einspanntisch 34 weist eine obere Oberfläche, an der eine kreisförmige Saugeinspannung 35 angeordnet ist, die aus einem luftdurchlässigen porösen Material ausgebildet ist, und sich im Wesentlichen horizontal erstreckt, auf. Die Saugeinspannung 35 ist mit einem nicht dargestellten Saugmittel durch einen nicht dargestellten Saugkanal verbunden, der in dem Trägerständer 32 ausgebildet ist. Vier Klemmen 36, die in gleichmäßigen Abständen beabstandet sind, sind um die Saugeinspannung 35 angeordnet. Die Klemmen 36 greifen den ringförmigen Rahmen F, um den gestapelten Wafer W sicher an der Saugeinspannung 35 zu halten.
Der Bewegungsmechanismusaufbau 23 beinhaltet einen X-Richtungs-Bewegungsmechanismus 50 und einen Y-Richtungs-Bewegungsmechanismus 52. Der X-Richtungs-Bewegungsmechanismus 50 wandelt eine Drehbewegung eines elektrischen Motors 50a in eine Linearbewegung mit einer Kugelrollspindel 50b um und überträgt die Linearbewegung an die X-Richtungs-bewegliche Platte 30, bewegt die X-Richtungs-bewegliche Platte 30 in den X-Richtungen entlang einem Paar Führungsschienen 27 an der Basis 2a. Der Y-Richtungs-Bewegungsmechanismus 52 wandelt eine Drehbewegung eines elektrischen Motors 52a in eine Linearbewegung mit einer Kugelrollspindel 52b um und überträgt die Linearbewegung zu der Y-Richtungs-beweglichen Platte 31, wodurch die Y-Richtungs-bewegliche Platte 31 in der Y-Richtung entlang einem Paar Führungsschienen 37 an der X-Richtungs-beweglichen Platte 30 bewegt wird. Obwohl nicht dargestellt, ist ein Positionsdetektionsmittel an jedem, dem Einspanntisch 34, dem X-Richtungs-Bewegungsmechanismus 50 und dem Y-Richtungs-Bewegungsmechanismus 52, angeordnet. Das Positionsdetektionsmittel detektiert akkurat Positionen des Einspanntischs 34 in den X-Richtungen, den Y-Richtungen und eine Winkelposition des Einspanntischs 34 in umfänglichen Richtungen. Auf der Basis der detektierten Positionen werden der X-Richtungs-Bewegungsmechanismus 50, der Y-Richtungs-Bewegungsmechanismus 52 und das Drehbetätigungsmittel für den Einspanntisch 34 betätigt, um den Einspanntisch 34 akkurat in einer gewünschten Position bei einem gewünschten Winkel zu positionieren.
3A stellt schematisch, teilweise in Blockform, das optische System der Laserstrahlaufbringungseinheit 8 dar. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Laserstrahlaufbringungseinheit 8 einen Laseroszillator 81 zum Oszillieren eines gepulsten Lasers und Emittieren eines gepulsten Laserstrahls LB0, der eine vorbestimmte Wiederholungsfrequenz aufweist, die 200 kHz entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist, einen Reduzierer 82 zum Reduzieren der Laserstrahlpulse von dem gepulsten Laserstrahl LB0, der durch den Laseroszillator 81 emittiert wird, in einem gewünschten Verhältnis, und Ausgeben eines gepulsten Laserstrahls LB, der auf eine gewünschte Wiederholungsfrequenz angepasst wurde, einen Scanner 83 zum Abrastern der Spots des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem Reduzierer 82 ausgegeben wurde, über die Oberfläche des Einspanntischs 34 an gewünschten Positionen in den X- und Y-Richtungen, einen festen Spiegel 84 zum Reflektieren des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem Scanner 83 ausgegeben wurde, um dadurch den gepulsten Laserstrahl LB dazu zu bringen, entlang des geänderten optischen Pfads zu laufen, einen Strahlkondensor 86, der eine fθ-Linse 85 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls LB aufweist, der durch den fixierten Spiegel 84 reflektiert wurde, und Aufbringen des fokussierten gepulsten Laserstrahls LB auf den Einspanntisch 34, und eine Steuerungseinheit 100 zum Steuern der Betätigung des Reduzierers 82 und des Scanners 83. Die Steuerungseinheit 100 kann auch elektrisch mit verschiedenen Aktoren, die den Bewegungsmechanismus 23 der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 zum Steuern der Aktoren beinhalten, zusätzlich zum Steuern der Laseraufbringungseinheit 8 verbunden sein. Die fθ-Linse 85, die unterhalb des fixierten Spiegels 84 positioniert ist, dient dazu, den gepulsten Laserstrahl LB auseinandergehend über die gesamte Oberfläche des gestapelten Wafers W aufzubringen, während der Winkel des gepulsten Laserstrahls LB, der durch den Scanner 83 abgerastert wird, sich in einem vorbestimmten Bereich ändert.
Der Reduzierer 82 beinhaltet zum Beispiel ein akustooptisches Bauelement und ist elektrisch mit der Steuerungseinheit 100 verbunden. Das akustooptische Bauelement kann zum Beispiel ein akustisch-optischer Modulator (AOM) sein. Auf der Basis eines Befehlssignals, das durch die Steuerungseinheit 100 an den Reduzierer 82 gesendet wird, emittiert der Laseroszillator 81 einen gepulsten Laserstrahl LB zu dem Reduzierer 82. Der Reduzierer 82 dezimiert Laserstrahlpulse von dem gepulsten Laserstrahl LB mit einem gewünschten Verhältnis, wodurch die Wiederholungsfrequenz angepasst wird, passt die Intensität oder Pulsenergie des gepulsten Laserstrahls LB auf einen gewünschten Wert basierend auf dem Befehlssignal an, und gibt einen gepulsten Laserstrahl LB mit einer angepassten Wiederholungsfrequenz und der angepassten Pulsenergie aus.
Der Scanner 83 beinhaltet einen X-Achsen-Galvanoscanner 831 zum Abrastern der Spots des gepulsten Laserstrahls LB über den Einspanntisch 34 in den X-Achsen-Richtung, d.h. den Links- und Rechtsrichtungen in 3A und ein Y-Achsen-Galvanoscanner 832 zum Abrastern der Spots des gepulsten Laserstrahls LB über dem Einspanntisch 34 in Y-Richtungen, d.h. in Richtungen senkrecht zu der Blattebene von 3A. Der X-Achsen-Galvanoscanner 831 beinhaltet einen X-Achsen-Galvanomotor 831a und einen X-Achsen-Scanspiegel 831b, der an der Ausgangswelle des X-Achsen-Galvanomotors 831a befestigt ist. Der Y-Achsen-Galvanoscanner 832 beinhaltet einen Y-Achsen-Galvanomotor 832a und einen Y-Achsen-Scanspiegel 832b, der an der Ausgangswelle des Y-Achsen-Galvanomotors 832a befestigt ist. Wenn der X-Achsen-Galvanomotor 831a und der Y-Achsen-Galvanomotor 832a mit Energie versorgt werden, sodass sich ihre Ausgangswellen um ihre eigenen zentralen Achsen drehen, werden der X-Achsen-Scanspiegel 831b und der Y-Achsen-Scanspiegel 832b durch jeweilige Winkelbereiche gedreht, um Richtungen zu ändern, in denen der gepulste Laserstrahl LB durch den X-Achsen-Scanspiegel 831b und den Y-Achsen-Scanspindel 832b reflektiert werden, wodurch es möglich wird, die Spots des gepulsten Laserstrahls LB in gewünschten Position an dem Einspanntisch 34 zu positionieren. Die Steuerungseinheit 100 weist Steuerungsprogramme darin gespeichert zum Steuern des X-Achsen-Galvanoscanners 831 und des Y-Achsen-Galvanoscanners 832 auf und kann den X-Achsen-Galvanomotor 831a und den Y-Achsen-Galvanomotor 832b steuern, um sich in jeweiligen vorbestimmte Betätigungsfrequenzbereiche zum Bewegen der Aufbringungsposition des gepulsten Laserstrahls LB über dem Einspanntisch 34 mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu bewegen. Die Betätigungsfrequenzbereiche für den X-Achsen-Galvanomotor 831a und den Y-Achsen-Galvanomotor 832a weisen einen Grenzwert von 40 Hz auf. Die Betätigungsfrequenzbereiche weisen also einen maximal erlaubten Wert von 30 Hz auf, bis zu denen der X-Achsen-Galvanomotor 831a und der Y-Achsen-Galvanomotor 832a mit einer genauen Steuerung des gepulsten Laserstrahls LB betätigt werden können.
Darüber hinaus beinhaltet die Laserstrahlaufbringungseinheit 8 ein nicht dargestelltes Anpassungsmittel für eine Fokuspunktposition. Obwohl bestimmte strukturelle Details des Anpassungsmittels für eine Fokuspunktposition in der Darstellung ausgelassen sind, kann das Anpassungsmittel für eine Fokuspunktposition eine Kugelrollspindel beinhalten, die sich in den Z-Achsen-Richtungen erstreckt und durch eine Mutter eingeschraubt ist, die an dem Strahlkondensor 86 fixiert ist und einen elektrischen Motor, der mit einem Endabschnitt der Kugelrollspindel gekoppelt ist. Drehbewegung des elektrischen Motors wird in eine Linearbewegung durch die Kugelrollspindel und die Mutter umgewandelt und die Linearbewegung wird zu dem Strahlkondensor 86 übertragen, um den Strahlkondensor 86 entlang einer nicht dargestellten Führungsschiene zu bewegen, die sich in den Z-Achsen-Richtungen erstreckt, wodurch die Positionen in den Z-Achsen-Richtungen des Fokuspunkts des Laserstrahls, der durch den Strahlkondensor 86 fokussiert wird, angepasst wird.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist eine allgemeine Anordnung, die oben beschrieben ist, auf. Eine Betätigung der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 wird im Folgenden beschrieben. Zum Bearbeiten des kreisförmigen Werkstücks mit dem gepulsten Laserstrahl LB an der Laserbearbeitungsvorrichtung 2 wird ein gestapelter Wafer W, der durch einen ringförmigen Rahmen F durch das haftvermittelnde Band T getragen ist, wie in 2 dargestellt, vorbereitet. Der gestapelte Wafer W wird an dem Saugpad 35 des Einspanntischs 34 der Halteeinheit 22 platziert und das nicht dargestellte Saugmittel wird betätigt, um Saugkräfte durch den Saugkanal an der Saugeinspannung 35 anzulegen, welche den gestapelten Wafer W unter einem Saugen hält. Zu diesem Zeitpunkt wird der ringförmige Rahmen F durch die Klemmen 36 gegriffen, um den gestapelten Wafer W sicher an der Saugeinspannung 35 zu halten.
Mit dem gestapelten Wafer W an der Saugeinspannung 35 gehalten, wird der Bewegungsmechanismusaufbau 23 betätigt, um den Einspanntisch 34 in den X- und Y-Richtungen zu bewegen, um den gestapelten Wafer W an dem Einspanntisch 34 direkt unterhalb der Ausrichtungseinheit 90 zu positionieren. Wenn der gestapelte Wafer W direkt unterhalb der Ausrichtungseinheit 90 positioniert wurde, nimmt die Ausrichtungseinheit 90 ein Bild des gestapelten Wafers W auf. Auf der Basis des aufgenommenen Bilds des gestapelten Wafers W bewegt der Bewegungsmechanismusaufbau 23 den Einspanntisch 34 in einer der X-Richtungen, um den gestapelten Wafer W unterhalb des Strahlkondensors 86 zu positionieren. Dann wird das nicht dargestellte Anpassungsmittel für eine Fokuspunktposition betätigt, um den Strahlkondensor 86 in den Z-Richtungen zu bewegen, wodurch der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB an der Pufferschicht 13 des von der Seite des Saphirsubstrats 12 des gestapelten Wafers W (siehe 3B) positioniert wird.
Nachdem der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB an der Pufferschicht 13, wie oben beschrieben, positioniert wurde, wird ein Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht durchgeführt, um eine Ablöseschicht 132 durch Zerstören der Pufferschicht 13, wie in 3B dargestellt, auszubilden. In dem Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht betätigt die Steuerungseinheit 100 den Reduzierer 82 und den Scanner 83, um die Spots des gepulsten Laserstrahls LB über den gestapelten Wafer W spiralförmig von einer äußeren umfänglichen Seite, wie durch LB1 angegeben, des gestapelten Wafers W radial nach innen, wie durch LB2 und LB3 angegeben, zu dem Zentrum des gestapelten Wafers W abzurastern, wodurch die Pufferschicht 13 zerstört wird.
Wenn die Steuerungseinheit 100 den Scanner 83 steuert, um die Spots des gepulsten Laserstrahls LB über den gestapelten Wafer W spiralförmig von seiner äußeren umfänglichen Seite radial zu seinem Zentrum zu bewegen, wird die Wiederholungsfrequenz der Pulsenergie des gepulsten Laserstrahls LB auf der Basis einer Anpassungstabelle 110 (siehe 5), die in der Steuerungseinheit 100 gespeichert ist, angepasst. Die Wirkung der Anpassungstabelle 110 wird im Folgenden mit Bezug zu 4A bis 6 beschrieben.
In der Anpassungstabelle 110, die in 5 dargestellt ist, wird die gesamte Fläche des gestapelten Wafers W von einer äußersten umfänglichen Position radial nach innen zum Zentrum in einer Aufsicht in neun Bereiche 1 bis 9 in Abhängigkeit von dem Abstand vom Zentrum eingeteilt und Anpassungswerte werden für die jeweiligen Bereiche angegeben. Die Anpassungswerte beinhalten Werte der Wiederholungsfrequenz, die durch den Reduzierer 82 angepasst wird, und Werte der Pulsenergie, die durch geeignete Pulsenergielevel, in Abhängigkeit von den Werten der Wiederholungsfrequenz angegeben sind. In 6 stellt die horizontale Achse den Abstand, d.h. Radius in Millimetern, vom Zentrum des gestapelten Wafers W dar. 6 stellt in einem unteren Abschnitt dar, wie die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 in Abhängigkeit vom Abstand oder Radius vom Zentrum des gestapelten Wafers W sich variiert und stellt auch in einem oberen Abschnitt dar, wie die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB, der durch den Reduzierer 82 angepasst wurde, in Abhängigkeit vom Abstand oder Radius vom Zentrum des gestapelten Wafers W variiert. Wie in 6 dargestellt, werden die Bereiche 1 bis 9 so definiert, dass der Bereich 1 von der äußersten umfänglichen Position die Hälfte des Abstands von der äußersten umfänglichen Position zum Zentrum des gestapelten Wafers einnimmt, der Bereich 2 vom Bereich 1 aus die Hälfte des überbleibenden Abstands zum Zentrum des gestapelten Wafers W einnimmt, der Bereich 3 vom Bereich 2 aus eine Hälfte des überbleibenden Bereichs zum Zentrum des gestapelten Wafers W einnimmt usw. Genauer gesagt ist der Bereich 1 als ein Bereich definiert, der von der äußersten umfänglichen Position, die 50 mm vom Zentrum beabstandet ist, zu einer Position reicht, die 25 mm vom Zentrum beabstandet ist, der Bereich 2 reicht von einer Position, die 25 mm vom Zentrum beabstandet ist, zu einer Position, die 12,5 mm vom Zentrum beabstandet ist, und der Bereich 3 reicht von der Position, die 12,5 mm vom Zentrum beabstandet ist, zu einer Position, die 6,25 mm vom Zentrum beabstandet ist. Die überbleibenden Bereiche 4 bis 9 sind ähnlich definiert, sodass sie ähnlich bis zum Zentrum des gestapelten Wafers W, der durch den Bereich 9 bedeckt ist, reichen.
Wie in 4A bis 6 dargestellt, in einem Fall, in dem der gepulste Laserstrahl LB beginnt auf dem Wafer W von der äußersten umfänglichen Position, d.h. der Position, die 50 mm vom Zentrum des gestapelten Wafers W entfernt ist, aufgebracht zu werden, ist die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB auf 200 kHz gesetzt und die Pulsenergie ist auf 10 µJ für den Bereich 1 gesetzt. Wie in 6 dargestellt, ist die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 zum Zeitpunkt, zu dem der X-Achsen-Galvanoscanner 831 und der Y-Achsen-Galvanoscanner 832 eine Betätigung beginnen, auf 12,74 Hz gesetzt. Die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 ist auf 12,74 Hz aus den folgenden Gründen gesetzt: der gestapelte Wafer W, dessen Durchmesser 100 mm ist, weist einen äußeren Umfang von 314 mm auf. In einem Fall, in dem die Laserspots in Abständen von 20 µm beabstandet sind, ist die Anzahl der Laserstrahlspots, die an dem äußeren Umfang aufgebracht werden 15.700. Da der gepulste Laserstrahl mit einer Frequenz von 200.000 Pulsen/Sekunde mit der Wiederholungsfrequenz von 200 kHz aufgebracht wird, ist die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 durch 200.000/15.700 = 12,74 pro Sekunde berechnet.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform werden die Spots des gepulsten Laserstrahls LB1 über den gestapelten Wafer W spiralförmig von seiner äußersten umfänglichen Position zum Zentrum des gestapelten Wafers W abgerastert, wodurch die Pufferschicht 13 zerstört wird und durch eine Ablöseschicht 132 ersetzt wird. Wie in 6 dargestellt, während der Radius des Spiralmusters der Spots des gepulsten Laserstrahls LB immer kleiner wird und die Zentren der Spots des gepulsten Laserstrahls näher zum Zentrum des gestapelten Wafers W kommen, ist es notwendig, graduell die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 von 12,74 Hz zu erhöhen, um die Laserstrahlspots in konstanten Abständen zu halten. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Zentren der Laserstrahlspots die Position 25 mm vom Zentrum des gestapelten Wafers W erreichen, erreicht die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 25,48 Hz. Da der maximal erlaubte Wert für die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 30 Hz ist, wie oben beschrieben, reduziert der Reduzierer 82 die Hälfte der Pulse des gepulsten Laserstrahls LB bevor die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 30 Hz erreicht, d.h. bevor die Spots des Laserstrahls LB den Bereich 2 erreichen, der in der Anpassungstabelle 110 definiert ist, worauf der gepulste Laserstrahl LB2, dessen Wiederholungsfrequenz auf 100 kHz angepasst wurde, auf den gestapelten Wafer W aufgebracht wird. Weil die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB2 die Hälfte, d.h. 100 kHz, der Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB0 ist, der von dem Laseroszillator 81 emittiert wird, muss die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 nicht weiter erhöht werden und wird von 25,48 Hz zurück auf 12,74 Hz reduziert, sodass die Laserstrahlspots mit den gleichen Abständen wie vorher beabstandet sind.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird darüber hinaus in einem Fall, in dem die spiral abgerasterten Spots in den Bereich 2 eintreten und die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB2 auf 100 kHz angepasst wird, die Pulsenergie des gepulsten Laserstrahls LB2, die durch die Steuerungseinheit 100 an den Reduzierer 82 der Laserstrahlaufbringungseinheit 8 eingegeben wird, von 10 µJ auf 10,5 µJ auf Basis des Werts, der in der Anpassungstabelle 110 in Abhängigkeit von der Wiederholungsfrequenz gesetzt ist, durch den Reduzierer 82 angepasst.
Sogar nachdem die Laserstrahlspots in den Bereich 2 eingetreten sind, werden die Spots des gepulsten Laserstrahls LB2 spiralförmig über den gestapelten Wafer W abgerastert. Während der Radius des Spiralmusters progressiver kleiner wird, wird die Betätigungsfrequenz des Scanners 83, der den X-Achsen-Galvanoscanner 831 und den Y-Achsen-Galvanoscanner 832 beinhaltet, graduell wieder von 12,74 Hz in der gleichen Weise wie in dem Bereich 1 angehoben. Wie in 6 dargestellt, zum Zeitpunkt zu dem die Laserspots die Position erreichen, die 12,5 mm von dem gestapelten Wafer W in dem Bereich 2 entfernt ist, erreicht die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 25,48 Hz in der Nähe des maximal erlaubten Werts von 30 Hz. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform verringert der Reduzierer 82 die Hälfte der Pulse des gepulsten Laserstrahls LB2, bevor die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 30 Hz erreicht, das heißt, bevor die Spots des gepulsten Laserstrahls LB in den Bereich 3 eintreten, der weniger als 12,5 mm von dem Zentrum des gestapelten Wafers W beabstandet ist, worauf ein gepulster Laserstrahl LB, dessen Wiederholungsfrequenz auf 50 kHz angepasst wurde, auf dem gestapelten Wafer W aufgebracht wird. Da die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB ein Viertel ist, d.h. 50 kHz der Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem Laseroszillator 81 emittiert wird, muss die Frequenz des Scanners nicht weiter erhöht werden und wird von 25,48 Hz zurück auf 12,74 Hz wieder reduziert, um die Laserstrahlspots in den gleichen Abständen wie vorher zu beabstanden.
Darüber hinaus, in einem Fall, in dem die spiralförmig abgerasterten Spots in den Bereich 3 eintreten und die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB auf 50 kHz angepasst wurde, wird die Pulsenergie des gepulsten Laserstrahls LB3, der durch die Steuerungseinheit 100 an den Reduzierer 82 der Laserstrahlaufbringungseinheit 8 eingegeben wird, von 10,5 µJ auf 10,8 µJ auf Basis des Werts angepasst, der in der Anpassungstabelle 110 in Abhängigkeit von der Wiederholungsfrequenz, die durch den Reduzierer 82 angepasst wird, gesetzt ist.
Wie oben beschrieben, während die Spots des gepulsten Laserstrahls LB kontinuierlich spiralförmig über den gestapelten Wafer W zu seinem Zentrum abgerastert werden, treten die Laserstrahlspots in den Bereich 4 von dem Bereich 3 ein und laufen dann durch die Bereiche 5 bis 8 bevor sie schließlich im Bereich 9 eintreten, der das Zentrum des gestapelten Wafers W abdeckt. Zu diesem Zeitpunkt sind die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls, die durch den Reduzierer 82 angegeben werden, und die Pulsenergie in Abhängigkeit davon auf Basis der Anpassungswerte, wie in der Anpassungstabelle 110, die in 5 dargestellt ist, angepasst. Indem der gepulste Laserstrahl LB so auf den gestapelten Wafer W von dem äußeren Umfang zu seinem Zentrum aufgebracht wird, werden die Laserstrahlspots in Abständen über den gesamten Bereich der Pufferschicht 13 des gestapelten Wafers W aufgebracht, wodurch eine gleichmäßige Ablöseschicht 132 ausgebildet wird, welche die Pufferschicht 13 ersetzt.
Laserbearbeitungsbedingungen beim Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht, der oben beschrieben ist, sind wie folgt entwickelt:

Wellenlänge : 266 nm

Wiederholungsfrequenz : 200 bis 0,781 kHz

Durchschnittliche Ausgangsleistung : 2 W

Pulsenergie : 10 bis 12,5 µJ

Spotdurchmesser : 50 µm

Spotabstand : 20 µm
Die obere Grenze, d.h. 25,48 Hz des Betätigungsfrequenzbereichs des Scanners 83, der in der Anpassungstabelle 110 definiert ist, ist auf einen maximal erlaubten Wert des Scanners 83, wie oben beschrieben, gesetzt. Die Untergrenze, das heißt 12,74 Hz, des Betätigungsfrequenzbereichs ist ein Wert, der selbst, wie oben beschrieben, bestimmt wurde, wenn der gepulste Laserstrahl mit einer Wiederholungsfrequenz von 200 kHz vor einer Pulsreduzierung aufgebracht wird, um Laserstrahlspots mit dem Spotabstand von 20 µm an einem Umfang von 314 mm an der äußersten umfänglichen Position des gestapelten Wafers W aufzubringen. Die vorliegende Erfindung ist folglich nicht auf den dargestellten numerischen Bereich beschränkt.
Nachdem die Ablöseschicht 132 vollständig ausgebildet wurde, sodass sie die Pufferschicht 13 in dem gestapelten Wafer wie oben beschrieben ersetzt, wird das Saphirsubstrat 12 von dem gestapelten Wafer W entlang der Ablöseschicht 132 durch ein nicht dargestelltes Ablösemittel, wie in 7 dargestellt, abgelöst. Die lichtemittierende Schicht 11 ist jetzt zu dem Übertragungssubstrat 16 übertragen, wodurch ein neuer lichtemittierender Wafer 10' erhalten wird.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform werden in dem Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht die Einstellung der Pulsenergie entsprechend der angepassten Wiederholungsfrequenz in der Anpassungstabelle 110 angegeben und die Pulsenergie wird auf Basis der Einstellung in der Anpassungstabelle 110 angepasst. Die Gründe für die so gesetzten Einstellungen und ein Prozess zum Entwickeln der Einstellungen der Pulsenergie wird im Folgenden beschrieben.
Entsprechend der obigen Ausführungsform wird der gepulste Laserstrahl LB0, der von dem Laseroszillator 81 emittiert wird, in den gepulsten Laserstrahl LB umgewandelt, dessen Wiederholungsfrequenz durch den Reduzierer 82 angepasst wird, der Pulse mit einem vorbestimmten Verhältnis von dem gepulsten Laserstrahl LB0 reduziert und der gepulste Laserstrahl LB wird auf dem gestapelten Wafer W aufgebracht. Die Pulsenergie des gepulsten Laserstrahls LB0 wird auf ein gewünschtes Pulsenergielevel durch ein Befehlssignal angepasst, das von der Steuerungseinheit 100 zu dem Reduzierer 82 gesendet wird. In dem Fall, in dem der Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht ausgeführt wurde, und die Pulsenergie nicht angepasst, sondern auf einem festen Wert von 10 µJ gehalten wurde, wurde bestätigt, dass die Laserstrahlspots, die über den gestapelten Wafer W entlang der Pufferschicht 13 abgerastert wurden, nicht in konstanten Abständen beabstandet waren, wobei die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 nicht die maximale Frequenz überschritten hat und die Ablöseschicht 132 vollständig die Pufferschicht 13 ersetzt hat. Jedoch hat eine Bestätigung des Zustands eines Abschnitts der Ablöseschicht 132, welche die Pufferschicht 13 an einer äußeren umfänglichen Seite des gestapelten Wafers W ersetzt hat, und der Zustand eines Abschnitts der Ablöseschicht 132, welche die Pufferschicht 13 an einer inneren umfänglichen Seite des gestapelten Wafers W ersetzt hat, ergeben, dass die Zustände dieser Abschnitte der Ablöseschicht 132 nicht miteinander übereinstimmen.
Das obige Phänomen kann wahrscheinlich, aber nicht sicher, durch die Steuerungsnachführungseigenschaften des Reduzierers 82 und die Reduzierung der Wiederholungsfrequenz verursacht sein. Bei dem obigen Ausbildungsschritt für eine Ablöseschicht, da die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls abgesenkt wird, um die Laserstrahlspots, an denen der gepulste Laserstrahl auf dem gestapelten Wafer W aufgebracht wird, bei einem konstanten Abstand zu halten, während die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 unterhalb des erlaubten Werts gehalten wird, werden die Zeitabstände zwischen benachbarten Laserstrahlspots erhöht, obwohl die Raumabstände zwischen benachbarten Laserstrahlspots konstant bleiben. Die erhöhten Zeitabstände zwischen benachbarten Laserstrahlspots werden für das obige Phänomen verantwortlich gemacht.
Um das obige Problem durch Anpassen der Pulsenergie zu adressieren, haben die vorliegenden Erfinder Testwafer wie Siliziumwafer zur Verwendung bei Tests vorbereitet und Experimente entsprechend dem folgenden Verfahren durchgeführt.

(1) Mit der Pulsenergie bei 10 µJ gesetzt, wurde die Wiederholungsfrequenz auf 200 kHz gesetzt und der Spotabstand auf 20 µm, ein gepulster Laserstrahl wurde auf einem der Testwafer aufgebracht und dann wurde ein Bild der laserbearbeiteten Abdrücke, die an dem Testwafer überbleiben, durch eine Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und die Farbe der laserbearbeiteten Abdrücke wurden durch 256-farbige Bilder analysiert.
(2) Dann wurde ein gepulster Laserstrahl, der eine Wiederholungsfrequenz in einem Bereich von 8 Bereichen von 100 kHz, 50 kHz, 25 kHz, 0,781 kHz aufweist, welche dieselben wie die der entwickelten Bereiche 2 bis 8 in der Anpassungstabelle 110, die oben beschrieben ist, sind, in Spotabständen von 20 µm auf einem anderen der Testwafer aufgebracht. Die Pulsenergie wurde zum Beispiel durch 0,1 für jede der Stufen in einem vorbestimmten Bereich von 10 bis 13 µJ variiert. Dann wurde ein Bild der laserbearbeiteten Abdrücke, die an dem Testwafer übergeblieben sind, durch eine Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und die Farbe der laserbearbeiteten Abdrücke wurde durch ein 256-farbiges Bild für jede der Stufen bei jeder der Pulsenergievariationen analysiert.
(3) Die Farbe der laserbearbeiteten Markierungen, die in (1) erhalten wurden, wurden als eine Referenzfarbe verwendet und die Farbänderung der jeweiligen Stufen, die in (2) erhalten wurden, d.h. die jeweiligen Wiederholungsfrequenzen wurden mit der Referenzfarbe verglichen, um die laserbearbeiteten Markierungen zu identifizieren, welche bei den Wiederholungsfrequenzen eine Farbe möglichst nah an der Referenzfarbe aufweisen. Die Pulsenergielevel, welche die laserbearbeiteten Abdrücke mit den nächsten Farben ausgebildet haben, wurden als geeignete Pulsenergielevel bei den jeweiligen Wiederholungsfrequenzen ausgewählt und wurden in der Anpassungstabelle 110, die in 5 dargestellt ist, festgelegt.

Durch dieses Festlegen der geeigneten Pulsenergielevel entsprechend den jeweiligen Bereichen in der Anpassungstabelle 110 wurde es möglich, eine gleichmäßigere Ablöseschicht 132 auszubilden, welche die Pufferschicht 13 ersetzt, sogar, falls die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls LB und die Betätigungsfrequenz des Scanners 83 wie bei der obigen Ausführungsform variiert werden. Die Bearbeitungen (1) bis (3) können manuell durch einen Bediener ausgeführt werden, obwohl sie alternativ durch eine automatische Bearbeitung, die durch ein Computerprogramm durchgeführt wird, die ein Steuerungsprogramm basierend auf einer Kombination eines Bildbearbeitungsprogramms zum Bestimmen der Farben und anderer Programme beinhaltet, durchgeführt werden.
In der obigen Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung bei einem Beispiel angewendet, bei dem das Umplatzierungssubstrat 16 an dem lichtemittierenden Wafer 10 verbunden ist, der gepulste Laserstrahl auf dem gestapelten Wafer W aufgebracht wird, während der Fokuspunkt an der Pufferschicht 13 positioniert ist, die Pufferschicht 13 zerstört und mit der Ablöseschicht 132 ersetzt wird, und das Saphirsubstrat 12 von dem gestapelten Wafer W entlang der Ablöseschicht 132 abgelöst wird, wodurch der neue lichtemittierende Wafer 10' mit der umplatzierten lichtemittierenden Schicht 11 hergestellt wird. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt und auch bei einem Vorbereitungsprozess vor einem Prozess des Schleifens eines Werkstücks wie zum Beispiel einem Siliziumwafer anwendbar, bei dem ein Laserstrahl in einem Spiralmuster an einer oberen Oberfläche des Werkstücks aufgebracht wird, um die Schleifbearbeitung zu beschleunigen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angehängten Patentansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das Äquivalente des Schutzbereichs der Ansprüche fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10305420 [0002]
JP 2013021225 [0003, 0004]

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung, aufweisend: einen Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks; eine Laserstrahlaufbringungseinheit zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, während Spots des gepulsten Laserstrahls an dem Werkstück positioniert werden, wodurch das Werkstück mit dem gepulsten Laserstrahl bearbeitet wird; und eine Steuerungseinheit zum Steuern einer Betätigung der Laserstrahlaufbringungseinheit; wobei die Laserstrahlaufbringungseinheit beinhaltet: einen Laseroszillator zum Oszillieren eines gepulsten Lasers, um einen gepulsten Laserstrahl zu emittieren, einen Reduzierer zum Reduzieren der Pulse des gepulsten Laserstrahls, um eine Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls anzupassen, einen Scanner zum Abrastern der Punkte des gepulsten Laserstrahls über das Werkstück mit vorbestimmten Abständen, und eine fθ-Linse zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls, und die Steuerungseinheit den Reduzierer betätigt, um eine Betätigungsfrequenz des Scanners in einem vorbestimmten Betätigungsfrequenzbereich zu halten, um die Pulse des gepulsten Laserstrahls, der von dem Laseroszillator emittiert wird, zu reduzieren, wodurch die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls, der von dem Reduzierer ausgegeben wird, zu reduzieren.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinheit den Scanner steuert, um die Spots des gepulsten Laserstrahls über das Werkstück spiralförmig nach innen von seinem äußeren Umfang abzurastern und die Betätigungsfrequenz des Scanners zu erhöhen, während der gepulste Laserstrahl nach innen auf dem Werkstück bewegt wird, um einen Radius des Spiralmusters der Spots zu reduzieren, und den Reduzierer steuert, um die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls abzusenken, und den Scanner steuert, um die Betätigungsfrequenz des Scanners abzusenken, bevor die Betätigungsfrequenz des Scanners den vorbestimmten Betätigungsfrequenzbereich übersteigt.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinheit eine Anpassungstabelle beinhaltet, welche die Pulsenergielevel entsprechend den jeweiligen Frequenzen enthält, die durch das Reduzieren der Pulse von dem gepulsten Laserstrahl durch den Reduzierer angepasst und in der Anpassungstabelle festgehalten sind, und der Reduzierer ein akustooptisches Bauelement zum Anpassen der Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls beinhaltet, der von dem Laseroszillator ausgegeben wird, und zum Anpassen der Pulsenergie, die durch die Laserstrahlaufbringungseinheit angegeben ist, auf der Basis der Pulsenergielevel entsprechend den Wiederholungsfrequenzen in der Anpassungstabelle.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück einen gestapelten Wafer beinhaltet, der einen lichtemittierenden Wafer, der ein Epitaxial-Substrat und eine lichtemittierende Schicht mit einer Pufferschicht dazwischen eingefügt beinhaltet, und ein Umplatzierungssubstrat aufweist, das an der lichtemittierenden Schicht des lichtemittierenden Wafers angeordnet ist, wobei die Steuerungseinheit die Laserstrahlaufbringungseinheit steuert, den gepulsten Laserstrahl aufzubringen, während die Spots des gepulsten Laserstrahls an der Pufferschicht positioniert werden, wodurch die Pufferschicht zerstört wird und die Pufferschicht durch eine Ablöseschicht ersetzt wird, und das Expitaxial-Substrat von der lichtemittierenden Schicht abgelöst wird, um die lichtemittierende Schicht zu dem Umplatzierungssubstrat umzuplatzieren.