DE102020208553A1

DE102020208553A1 - Laserbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102020208553A1
Application number: DE102020208553.6A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Ueki; Yutaka Kobayashi
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2021-01-14
Also published as: CN112207463A; KR20210006840A; CN112207463B; US20210008661A1; JP2021010936A; US11351631B2; TW202102327A

Abstract

Ein Berechnungsabschnitt einer Steuerungseinheit berechnet eine vertikale Position Defokussierung für eine Kondensorlinse, die einen Höhenwert H1 einer modifizierten Schicht in einem Wafer verwendet, die durch einen Einstellabschnitt entsprechend der folgenden Gleichung (1) eingestellt wird.Defokussierung=(Dicke T1 des Wafers−Höhenwert H1−b)/aDer Berechnungsabschnitt berechnet eine geeignete vertikale Position für die Kondensorlinse entsprechend der Gleichung (1) in Abhängigkeit von dem Höhenwert H1 der modifizierten Schicht, die durch den Einstellabschnitt eingestellt ist. Darum kann die vertikale Position der Kondensorlinse in der Laserbearbeitungsbetätigung einfacher bestimmt werden und ein zeitaufwendiges und anstrengendes Experiment für eine Feinanpassung der vertikalen Position der Kondensorlinse muss nicht durchgeführt werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Es ist ein Laserbearbeitungsverfahren bekannt, durch welches ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch ein plattenförmiges Werkstück transmittiert werden kann, an einer oberen Oberfläche eines Werkstücks, mit seinem Fokuspunkt in dem Werkstück positioniert, aufgebracht wird und der Fokuspunkt entlang der geplanten Teilungslinie an dem Werkstück bewegt wird, um modifizierte Schichten in dem Werkstück auszubilden. Das Laserbearbeitungsverfahren hat den Bedarf und Anstrengungen geschaffen, den Fokuspunkt in einer konstanten Höhe von der unteren Oberfläche des Werkstücks zu halten.
Um diesen Bedarf zu erfüllen, bevor das Werkstück durch den Laserstrahl bearbeitet wird, wird die Dicke des Werkstücks gemessen und die Höhe einer Kondensorlinse für den Laserstrahl wird zum Ausbilden modifizierter Schichten in dem Werkstück bestimmt, in Abhängigkeit von der gemessenen Dicke. Details der Messung der Werkstückdicke werden in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2011-143488 , der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2011-151299 , der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2018-063148 und der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2010-048715 offenbart.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
In einem Fall, in dem das Werkstück aus Silizium hergestellt ist, da der Brechungsindex von Silizium zum Brechungsindex von Luft ungefähr 4 oder tatsächlich 3,7 ist, um es genau sagen, ist bekannt, dass der Fokuspunkt eines Laserstrahls, der durch eine Kondensorlinse gelaufen ist, sich um einen Abstand bewegt, der ungefähr viermal der Abstand ist, mit dem sich die Kondensorlinse bewegt.
Zum Ausbilden modifizierter Schichten in dem Werkstück muss darum zuerst der Abstand von der oberen Oberfläche des Werkstücks zu einer Position, an der die modifizierten Schichten ausgebildet werden sollen, bestimmt werden. Dann wird die Kondensorlinse näher zu dem Werkstück um ein Viertel des bestimmten Abstands von der Position gebracht, an der der Fokuspunkt an der oberen Oberfläche des Werkstücks platziert werden soll. In diesem Zustand wird der Laserstrahl auf dem Werkstück aufgebracht, um modifizierte Schichten in dem Werkstück auszubilden. Entsprechend dem oben genannten konventionellen Prozess tendieren jedoch, falls die Dicke des Werkstücks leichte Variationen aufweist, die dann ausgebildeten modifizierten Schichten dazu, dass ihre vertikale Position vertikal versetzt ist.
Der obige konventionelle Prozess basiert auf der Annahme, dass, wenn sich die Kondensorlinse bewegt, der Fokuspunkt des Laserstrahls sich in dem Werkstück um einen Abstand bewegt, der ungefähr viermal dem Abstand entspricht, mit dem sich die Kondensorlinse bewegt, aufgrund des Brechungsindex des Werkstücks. Jedoch muss der Fokuspunkt nicht notwendigerweise um einen Abstand bewegt werden, der viermal dem Abstand entspricht, mit dem sich die Kondensorlinse bewegt. Entsprechend dem konventionellen Prozess, wird ein Experiment durchgeführt, um modifizierte Schichten in einem Werkstück auszubilden, und die Position der Kondensorlinse wird fein auf der Basis der Ergebnisse des Experiments angepasst. Darum wird Zeit benötigt, um in der Lage zu sein, modifizierte Schichten in dem Werkstück mit einer vorbestimmten Höhe von der unteren Oberfläche des Werkstücks auszubilden.
Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die dazu in der Lage ist, eine geeignete vertikale Position für eine Kondensorlinse in Abhängigkeit der Position zu bestimmen, in welcher modifizierte Schichten in einem Werkstück ausgebildet werden sollen, d.h. eine vertikale Position von der unteren Oberfläche des Werkstücks, nachdem die vertikale Position gesetzt wurde.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet eine Bearbeitungseinheit zum Positionieren eines Fokuspunkts eines Laserstrahls, der durch ein Werkstück transmittiert werden kann, und der durch eine Kondensorlinse fokussiert wird, in dem Werkstück, um den Fokuspunkt dazu zu bringen, eine modifizierte Schicht in dem Werkstück auszubilden, einen Einspanntisch, der eine Halteoberfläche zum Halten des Werkstücks daran aufweist, eine Bearbeitungszufuhreinheit zum Bearbeitungszuführen des Einspanntischs und der Bearbeitungseinheit relativ zueinander in einer Richtung parallel zu der Halteoberfläche, ein Hebe- und Absenkmittel zum Bewegen der Kondensorlinse in einer Richtung senkrecht zu der Halteoberfläche und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit einen Einstellabschnitt zum Einstellen eines Höhenwerts von einer unteren Oberfläche des Werkstücks an einer vorbestimmten vertikalen Position von der unteren Oberfläche des Werkstücks beinhaltet, um eine modifizierte Schicht an der vorbestimmten vertikalen Position in dem Werkstück auszubilden, und einen vertikalen Abschnitt zum Berechnen einer vertikalen Position Defokussierung für die Kondensorlinse entsprechend dem Höhenwert der modifizierten Schicht, der durch den Einstellabschnitt eingestellt ist und der folgenden Gleichung $\begin{array}{l} Defokussierung = (Dicke des Werkstücks - Höhenwert - \\ b) / a \end{array}$
wobei „a“ und „b“ Konstanten darstellen, wobei der Berechnungsabschnitt die Kondensorlinse an mindestens zwei Punkten in unterschiedlichen Höhen positioniert, mindestens zwei modifizierte Schichten in verschiedenen Tiefen ausbildet, während der Fokuspunkt der Kondensorlinse schrittweise von einer oberen Oberfläche des Wafers abgesenkt wird, Spots entsprechend der mindestens zwei modifizierten Schichten in einem Koordinatensystem darstellt, das eine vertikale Achse aufweist, welche einen Abstand Tiefe von der modifizierten Schicht zu der oberen Oberfläche des Werkstücks darstellt, und eine horizontale Achse aufweist, welche die vertikalen Positionen Defokussierung der Kondensorlinse darstellt, wobei der Berechnungsabschnitt die Konstante „a“ als die Steigung und die Konstante „b“ als den Schnittpunkt einer linearen Funktion bestimmt, die durch die Gleichung (2) weiter unten angegeben ist, welche eine ungefähr gerade Linie darstellt, die durch die Punkte entsprechend den modifizierten Schichten läuft, $Tiefe = a \times Defokussierung + b$
und die Gleichung (2) in die Gleichung (3) unten über die Abstände Tiefe von den modifizierten Schichten zu der oberen Oberfläche des Werkstücks einsetzt, wodurch die obige Gleichung (1) erhalten wird, $Tiefe = Dicke des Werkstücks - Höhenwert$
und das Hebe- und Absenkmittel die Kondensorlinse zu einer vertikalen Position Defokussierung bewegt, die durch die Gleichung (1) bestimmt ist, um eine modifizierte Schicht in dem Werkstück an einer vertikalen Position von der unteren Oberfläche aus auszubilden, die durch den Einstellabschnitt eingestellt ist.
Vorzugsweise ändert der Berechnungsabschnitt die Konstanten „a“ und „b“, die in der Gleichung (1) verwendet werden sollen, in Abhängigkeit von dem Abstand Tiefe von der modifizierten Schicht zu der oberen Oberfläche des Werkstücks.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung berechnet der Berechnungsabschnitt eine ungefähre vertikale Position Defokussierung für die Kondensorlinse entsprechend der Gleichung (1) in Abhängigkeit von dem Höhenwert der modifizierten Schicht, die durch den Einstellabschnitt eingestellt ist. Folglich ist es nicht notwendig, einen zweistufigen Anpassungsprozess zum groben Bestimmen der vertikalen Position der Kondensorlinse in Abhängigkeit von einem Verhältnis des Brechungsindex des Wafers zu dem Brechungsindex von Luft durchzuführen und danach die vertikale Position der Kondensorlinse in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines Experiments, das vorher durchgeführt wurde, fein anzupassen. Darum kann die Position der Kondensorlinse bei der Laserbearbeitungsbetätigung einfacher bestimmt werden und ein zeitaufwendiges und anstrengendes Experiment für die Feinanpassung der vertikalen Position der Kondensorlinse muss nicht durchgeführt werden.
Der Berechnungsabschnitt kann die Konstanten „a“ und „b“, die in Gleichung (1) verwendet werden sollen, in Abhängigkeit von dem Abstand Tiefe von der modifizierten Schicht zu der oberen Oberfläche des Werkstücks ändern. Da die Genauigkeit der Gleichung (1) so erhöht wird, kann die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse genauer berechnet 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 Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht, die geplante Teilungslinien einer Werkstückeinheit und eine Lasereinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung darstellt;
3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Lasereinheit;
4 ist ein Blockdiagramm einer Steuerungseinheit der Laserbearbeitungsvorrichtung;
5A und 5B sind schematische Ansichten, welche die Weise darstellen, in der die Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung arbeitet, um ein Werkstück mit einem Laserstrahl zu bearbeiten, der von der Lasereinheit emittiert wird;
6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen vertikalen Positionen, die durch Defokussierung einer Kondensorlinse angegeben sind, und Tiefen, die durch Tiefe angegeben sind, der modifizierten Schichten darstellt;
7 ist ein Graph, der nur einen ersten Bereich vertikaler Positionen, d.h. Defokussierung = -6 bis -34 µm in dem Graph, der in 6 dargestellt ist, darstellt; und
8 ist ein Graph, der nur einen zweiten Bereich vertikaler Positionen, d.h. Defokussierung = -90 bis -120 µm in dem Graph, der in 6 dargestellt ist, darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine Laserbearbeitungsvorrichtung 10 entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Basis 11 in der Form eines rechteckigen Parallelepipeds, eine aufrechte Wand 13, die an einem Ende der Basis 11 errichtet ist, und einen Einspanntischaufbau 40, der an der Basis 11 angeordnet ist. Der Einspanntischaufbau 40 wird verwendet, um daran einen Wafer 1 zu halten, der im Allgemeinen kreisförmig ist. Wie in 1 dargestellt, ist der Wafer 1, d.h. ein Werkstück, das durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 bearbeitet werden soll, zu einer Werkstückeinheit W zusammengesetzt, die durch den Einspanntischaufbau 40 gehalten ist. Die Werkstückeinheit W beinhaltet einen Ringrahmen F, ein haftvermittelndes Band S und den Wafer 1. Der Wafer 1 ist an dem Ringrahmen F durch das haftvermittelnde Band S getragen. Der Wafer 1 weist ein Gitter aus geplanten Teilungslinien M an einer Flächenseite auf, welches die Flächenseite in mehrere Bereiche mit jeweiligen Bauelementen, die nicht dargestellt sind, darin ausgebildet aufteilt. Der Wafer 1 wird entlang der geplanten Teilungslinien M in einzelne Bauelementchips geteilt, welche die jeweiligen Bauelemente beinhalten.
Der Einspanntischaufbau 40 weist einen Einspanntisch 43 als ein Haltemittel, welches eine Halteoberfläche 43a zum Halten des Wafers daran aufweist, mehrere, zum Beispiel vier in 1, Klemmen 45, die um den Einspanntisch 43 zum Klemmen des Ringrahmens F angeordnet sind, und einen θ-Tisch 47 auf, der den Einspanntisch 43 daran trägt. Der θ-Tisch 47 ist drehbar an einer oberen Oberfläche eines X-Achsen-Tischs 32 zur Drehung um seine eigene zentrale Achse in einer horizontalen XY Ebene befestigt. Der Einspanntisch 43 ist wie eine kreisförmige Platte geformt und oberhalb des θ-Tischs 47 angeordnet.
Die Halteoberfläche 43a, die als eine obere Oberfläche des Einspanntischs 43 bereitgestellt ist, ist aus einer porösen Keramik zum Halten des Wafers 1 unter einem Saugen ausgebildet. Die Halteoberfläche 43a ist fluidverbunden mit einer Saugquelle, die nicht dargestellt ist, gehalten. Die vier Klemmen 45 sind um den Einspanntisch 43 in winkelbeabstandeten Positionen angeordnet und beinhalten jeweilige Trägerarme, die an dem Einspanntisch 43 befestigt sind. Wenn die vier Klemmen 45 durch einen Luftaktor betätigt werden, der nicht dargestellt ist, greifen und klemmen sie entsprechend vier winkelbeabstandete Bereiche des Ringrahmens F, der um den Wafer 1 angeordnet ist, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist.
Die aufrechte Wand 13 der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 ist hinter dem Einspanntischaufbau 40 errichtet. Ein vertikal beweglicher Aufbau 50 zum Bewegen der Lasereinheit 12, welche die Kondensorlinse beinhaltet, die später beschrieben wird, in Z-Achsen-Richtungen, ist an einer vorderen Oberfläche der aufrechten Wand 13 befestigt. Der vertikal bewegliche Aufbau 50 beinhaltet ein Paar Führungsschienen 51, die sich in den Z-Achsen-Richtungen erstrecken, einen Z-Achsen-Tisch 52, der beweglich an den Führungsschienen 51 befestigt ist, eine Kugelrollspindel 53, die sich parallel zu den Führungsschienen 51 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist, und einen Antriebsmotor 55 zum Drehen der Kugelrollspindel 53 um ihre eigene Achse.
Die Führungsschienen 51 sind an der vorderen Oberfläche der aufrechten Wand 13 angeordnet und erstrecken sich parallel zu den Z-Achsen-Richtungen. Der Z-Achsen-Tisch 52 ist gleitend an den Führungsschienen 51 für eine gleitende Bewegung entlang den Führungsschienen 51 angeordnet. Ein Arm 15 und die Lasereinheit 12 sind an dem Z-Achsen-Tisch 52 befestigt.
Die Kugelrollspindel 53 ist durch eine Mutter, nicht dargestellt, eingeschraubt, die an der hinteren Oberfläche des Z-Achsen-Tischs 52 befestigt ist. Der Antriebsmotor 55 ist mit einem Ende der Kugelrollspindel 53 gekoppelt und, wenn er mit Energie versorgt wird, dreht die Kugelrollspindel 53 sich um ihre eigene Achse. Wenn die Kugelrollspindel 53 um ihre eigene Achse gedreht wird, werden der Z-Achsen-Tisch 52, der Arm 15 und die Lasereinheit 12 in den Z-Achsen-Richtungen entlang den Führungsschienen 51 bewegt.
Der Arm 15 steht von dem Z-Achsen-Tisch 42 in der Richtung des Einspanntischaufbaus 40 hervor. Die Lasereinheit 12 ist an einem distalen Ende des Arms 15 in einer gegenüberliegenden Beziehung zu dem Einspanntisch 43 des Einspanntischaufbaus 40 getragen.
Die Lasereinheit 12 ist ein Bauelement zum Bearbeiten des Wafers 1 mit einem Laserstrahl. Die Lasereinheit 12 weist eine Bearbeitungseinheit 18 zum Bearbeiten des Wafers 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist, mit einem Laserstrahl auf und ein Paar Dickenmessmittel 16 und ein Paar Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe, die zu einem Paar von Gruppen gehören, sind an jeder Seite der Bearbeitungseinheit 18 angeordnet.
Jedes der Dickenmessmittel 16 misst die Dicke des Wafers 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist. Jedes der Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe misst die vertikale Position der oberen Oberfläche des Wafers 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist. Die Höhe der oberen Oberfläche des Wafers 1 bezieht sich auf die Höhe von der oberen Oberfläche des X-Achsen-Tischs 32 oder der Basis 11 bis zu der oberen Oberfläche des Wafers 1.
Das Dickenmessmittel 16 und das Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe kann jedes Dickenmessinstrument und Messinstrument zum Messen einer oberen Oberfläche sein, die in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2011-143488 , der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2011-151299 , der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2018-063148 und der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 2010-048715 offenbart sind.
Wie in 2 dargestellt, wird die Lasereinheit 12 relativ zu dem Wafer 1 der Werkstückeinheit W entlang einer einzelnen geplanten Teilungslinie M bewegt. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Bearbeitungseinheit 18 der Lasereinheit 12 einen Strahlkondensor 181 und einen Aktor 182.
Der Strahlkondensor 181 beinhaltet einen Laseroszillator und eine Kondensorlinse und fokussiert einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Wafer 1 transmittiert werden kann, in dem Wafer 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist. Der Aktor 182 passt die Höhe des Strahlkondensors 181, d.h. seiner Kondensorlinse, bezüglich des Wafers 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist, an. Genauer gesagt stellt der Aktor 182 ein Beispiel eines Hebe- und Absenkmittels zum Bewegen des Kondensors 181 dar, d.h. seiner Kondensorlinse, in Richtungen senkrecht zu der Halteoberfläche 43a des Einspanntischs 43. Die Bearbeitungseinheit 18, die so ausgestaltet ist, positioniert einen Fokuspunkt des Laserstrahls, der durch die Kondensorlinse in dem Wafer 1 fokussiert wurde, und bildet eine modifizierte Schicht in dem Wafer 1 mit dem Fokuspunkt des Laserstrahls aus.
Wie in 1 dargestellt, ist ein Einspanntischbewegungsmechanismus 14 zum Bewegen des Einspanntischs 43 an einer oberen Oberfläche der Basis 11 angeordnet. Der Einspanntischbewegungsmechanismus 14 beinhaltet eine Index-Zufuhreinheit 20 zum Bewegen des Einspanntischs in einer Index-Zufuhrrichtung und eine Bearbeitungszufuhreinheit 30 zum Bewegen des Einspanntischs 43 in einer Bearbeitungszufuhrrichtung.
Die Indexzufuhreinheit 20 beinhaltet ein Paar Führungsschienen 23, die sich in Y-Achsen-Richtungen erstreckt, einen Y-Achsen-Tisch 24, der beweglich an den Führungsschienen 23 befestigt ist, eine Kugelrollspindel 25, die sich parallel zu den Führungsschienen 23 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist, und einen Antriebsmotor 26 zum Drehen der Kugelrollspindel 25 um ihre eigene Achse.
Die Führungsschienen 23 sind an der oberen Oberfläche der Basis 11 angeordnet und erstrecken sich parallel zu den Y-Achsen-Richtungen. Der Y-Achsen-Tisch 24 ist gleitend an den Führungsschienen 23 für eine gleitende Bewegung entlang den Führungsschienen 23 angeordnet. Die Bearbeitungszufuhreinheit 30 und der Einspanntischaufbau 40 sind an dem Y-Achsen-Tisch 24 angeordnet.
Die Kugelrollspindel 25 ist durch eine Mutter, die nicht dargestellt ist, geschraubt, die an einer unteren Oberfläche des X-Achsen-Tischs 24 befestigt ist. Der Antriebsmotor 26 ist mit einem Ende der Kugelrollspindel 25 gekoppelt und dreht die Kugelrollspindel 25 um ihre eigene Achse, wenn dieser mit Energie versorgt wird. Wenn die Kugelrollspindel 25 um ihre eigene Achse gedreht wird, werden die Bearbeitungszufuhreinheit 30 und der Einspanntischaufbau 40 in der Index-Zufuhrrichtung, d.h. eine der Y-Achsen-Richtungen, entlang den Führungsschienen 23 bewegt.
Die Bearbeitungszufuhreinheit 30 führt den Einspanntisch 43 und die Bearbeitungseinheit 18 relativ zueinander in eine Bearbeitungszufuhrrichtung in den X-Achsen-Richtungen parallel zu der Halteoberfläche 43a des Einspanntischs 43. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform führt die Bearbeitungszufuhreinheit 30 den Einspanntisch 43 in Bearbeitungsrichtungen, also in den X-Achsen-Richtungen, zu.
Die Bearbeitungszufuhreinheit 30 beinhaltet ein Paar Führungsschienen 31, die sich in X-Achsen-Richtungen erstrecken, einen X-Achsen-Tisch 32, der beweglich an den Führungsschienen 31 befestigt ist, eine Kugelrollspindel 33, die sich parallel zu den Führungsschienen 31 erstreckt und zwischen diesen angeordnet ist, und einen Antriebsmotor 35 zum Drehen der Kugelrollspindel 33 um ihre eigene Achse. Die Führungsschienen 31 sind an einer oberen Oberfläche des Y-Achsen-Tisch 24 angeordnet und erstrecken sich parallel zu den X-Achsen-Richtungen. Der X-Achsen-Tisch 32 ist gleitend an den Führungsschienen 31 für eine gleitende Bewegung entlang den Führungsschienen 31 angeordnet. Der Einspanntischaufbau 40 ist an dem X-Achsen-Tisch 32 angeordnet.
Die Kugelrollspindel 33 ist durch eine Mutter, die nicht dargestellt ist, eingeschraubt, die an einer unteren Oberfläche des X-Achsen-Tischs 32 befestigt ist. Der Antriebsmotor 35 ist mit einem Ende der Kugelrollspindel 33 gekoppelt und dreht die Kugelrollspindel 33 um ihre eigene Achse, wenn diese mit Energie versorgt wird. Wenn die Kugelrollspindel 33 um ihre eigene Achse gedreht wird, werden der X-Achsen-Tisch 32 und der Einspanntischaufbau 40 in der Bearbeitungszufuhrrichtung, d.h. in einer der X-Achsen-Richtungen, entlang der Führungsschienen 31 bewegt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 beinhaltet auch eine Steuerungseinheit 61 zum Steuern der Komponenten.
Wie in 4 dargestellt, beinhaltet die Steuerungseinheit 61 einen Speicherabschnitt 62 zum Speichern verschiedener Programme und Daten, einen Einstellabschnitt 63 zum Einstellen einer Position, an welcher die modifizierte Schicht in dem Wafer 1 ausgebildet werden soll, und einen Berechnungsabschnitt 64 zum Berechnen der vertikalen Position der Kondensorlinse des Strahlkondensors 181.
Eine Betätigung der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 zum Bearbeiten eines Wafers 1 mit einem Laserstrahl wird im Folgenden beschrieben. Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 10 wird unter der Steuerung der Steuerungseinheit 61 der Fokuspunkt des Laserstrahls, der durch den Wafer 1 transmittiert werden kann, in dem Wafer 1 positioniert und relativ bezüglich des Wafers 1 entlang der geplanten Teilungslinie M in Bearbeitungsrichtung zugeführt, wodurch eine modifizierte Schicht in dem Wafer 1 ausgebildet wird.
Genauer gesagt platziert ein Bediener den Wafer 1 an dem Einspanntisch 43 des Einspanntischaufbaus 40. Die Steuerungseinheit 61 bringt die Halteoberfläche 43a des Einspanntischs 43 in Fluidverbindung mit der Saugquelle, wodurch die Halteoberfläche 43a dazu gebracht wird, den Wafer 1 unter einem Saugen zu halten. Die Steuerungseinheit 61 steuert auch die Klemmen 45, um den Ringrahmen F zu greifen und zu klemmen, der um den Wafer 1 angeordnet ist.
Dann, wie in 2 dargestellt, bringt die Steuerungseinheit 61 den Laserstrahl auf dem Wafer 1 entlang der geplanten Teilungslinie M auf, während die Lasereinheit 12 relativ zu dem Wafer 1 bewegt wird, wodurch der Wafer 1 mit dem Laserstrahl bearbeitet wird.
Genauer gesagt steuert die Steuerungseinheit 61 die Index-Zufuhreinheit 20 und den Einspanntischaufbau 40, der in 1 dargestellt ist, die projizierten Teilungslinie M an dem Wafer 1 parallel zu den X-Achsen-Richtungen einzustellen und platziert ein Ende der projizierten Teilungslinie M direkt unterhalb der Lasereinheit 12, d.h. des Dickenmessmittels 16, des Messmittels 17 für eine obere Oberflächenhöhe und die Bearbeitungseinheit 18 entsprechend einem Ausrichtungsprozess. Der Wafer 1 wird durch den Laserstrahl entlang der geplanten Teilungslinie M bearbeitet.
Nach dem Ausrichtungsprozess steuert die Steuerungseinheit 61 die Bearbeitungszufuhreinheit 30, den Wafer 1, der an dem Einspanntisch 43 gehalten ist, entlang der X-Achsen-Richtungen in Bearbeitungsrichtung zuzuführen. Als ein Ergebnis wird die Lasereinheit 12 relativ zu dem Wafer 1 in einer der X-Achsen-Richtungen bewegt, d.h. einer +X-Achsen-Richtung (siehe 5A und 5B).
Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuerungseinheit 61 die vertikale Position des Strahlkondensors 181, d.h. die Kondensorlinse, die mit 183 gekennzeichnet ist, der Bearbeitungseinheit 18, wie in 5A dargestellt. Bei dieser Steuerungsbetätigung der Steuerungseinheit 16 stellt der Einstellabschnitt 63 der Steuerungseinheit 61, der in 4 dargestellt ist, wie in 5A dargestellt, ein Höhenwert H1 von einer unteren Oberfläche LS des Wafers 1 zu einer vertikalen Position von der unteren Oberfläche LS des Wafers 1 ein, um eine modifizierte Schicht an einer vertikalen Position P auszubilden. Der Einstellabschnitt 63 setzt den Höhenwert H1 entsprechend einem Wert, der durch den Bediener angegeben ist.
Darüber hinaus berechnet der Berechnungsabschnitt 64 der Steuerungseinheit 61 eine geeignete vertikale Position, d.h. eine Defokussierung der Kondensorlinse 183 entsprechend der folgenden Gleichung (1): $\begin{array}{l} Defokussierung = (Dicke T1 des Wafers 1 - Höhenwert H1 - \\ b) / a \end{array}$
wobei „a“ und „b“ Konstanten darstellen.
In Beispielen, die in 5A und 5B dargestellt sind, stellt die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 eine Position, in welcher die Kondensorlinse 183 den Fokuspunkt, der mit C gekennzeichnet ist, eines aufgebrachten Laserstrahls L an einer oberen Oberfläche US des Wafers 1 dar, wobei die Position als eine Referenzposition bezeichnet wird, an der zum Beispiel Defokussierung = 0 gilt. Wenn eine modifizierte Schicht in dem Wafer 1 ausgebildet wird, wird der Fokuspunkt C in dem Wafer 1 platziert und folglich wird die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 geringer als die Referenzposition und weist einen negativen Wert auf (siehe 5B).
In dem Beispiel, das in 5A und 5B dargestellt ist, falls der Wafer 1 aus Silizium ausgebildet ist, da das Verhältnis des Brechungsindex von Silizium zu dem Brechungsindex von Luft ungefähr 4 ist, wird der Fokuspunkt C an einer Position in dem Wafer 1 platziert, die ungefähr viermal der Abstand ist, mit dem sich die Kondensorlinse 183 von der Referenzposition Defokussierung = 0 bewegt. Zum Beispiel, wenn die vertikale Position der Kondensorlinse 183 um 10 µm abgesenkt wird (Defokussierung = -10 µm) wird die Position des Fokuspunkts C, d.h. die Position, an der die modifizierte Schicht ausgebildet wird, um ungefähr 40 µm abgesenkt. Darum, wie in 5B dargestellt, wird eine modifizierte Schicht durch den Fokuspunkt C an einer Tiefe von ungefähr 40 µm ausgebildet, welche den Abstand von der oberen Oberfläche US des Wafers 1 zu den modifizierten Schichten darstellt, die durch Tiefe in 5B angegeben sind.
Der Wert der Dicke T1 des Wafers 1 in der Gleichung (1) kann durch das Dickenmessmittel 16, das in 1 dargestellt ist, gemessen werden, oder kann manuell in dem Speicherabschnitt 62 vorher durch den Bediener eingegeben und gespeichert werden.
Die Steuerungseinheit 61 steuert dann den Aktor 182 (siehe 3), um den Strahlkondensor 181 zu der vertikalen Position, die durch den Berechnungsabschnitt 64 berechnet wurde, zu bewegen. Jetzt wird der Fokuspunkt C an der vertikalen Position P entsprechend dem Höhenwert H1 platziert, der durch den Einstellabschnitt 63 gesetzt ist, von der unteren Oberfläche LS des Wafers 1 zum Ausbilden einer modifizierten Schicht an der vertikalen Position P des Wafers 1.
Die Herleitung der obigen Gleichung (1) wird im Folgenden beschrieben. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform führt der Berechnungsabschnitt 64 der Steuerungseinheit 61 einen Berechnungsgleichungsableitungsschritt zum Herleiten der Konstanten „a“ und „b“ in der Gleichung (1) als einen Vorbereitungsschritt für die Laserbearbeitungsbetätigung durch.
In dem Berechnungsgleichungsableitungsschritt platziert der Berechnungsabschnitt 64 die Lasereinheit 12, welche die Bearbeitungseinheit 18 beinhaltet, d.h. die Kondensorlinse 183 über dem Wafer 1, während ein Testwafer 1 zum Beispiel an dem Einspanntisch 43 gehalten ist.
Dann, während der Fokuspunkt C der Kondensorlinse 183 schrittweise von der oberen Oberfläche US des Wafers 1 aus abgesenkt wird, positioniert der Berechnungsabschnitt 64 die Kondensorlinse 183 an mindestens zwei Punkten in verschiedenen Höhen, wodurch mindestens zwei modifizierte Schichten an unterschiedlichen Tiefen, die durch Tiefe in 5B angegeben sind, ausgebildet werden.
Danach erhält der Berechnungsabschnitt 64 gemessene Tiefen Tiefe der modifizierten Schichten, die so ausgebildet sind. Dann stellt der Berechnungsabschnitt 64 Punkte, d.h. gemessene Punkte, entsprechend den mindestens zwei ausgebildeten modifizierten Schichten in einem Koordinatensystem dar, das eine vertikale Achse aufweist, welche Tiefen Tiefe darstellt, und eine horizontale Achse aufweist, welche die vertikale Positionen Defokussierung der Kondensorlinse 183 darstellt. Anders ausgedrückt stellt der Berechnungsabschnitt 64 in dem Koordinatensystem die gemessenen Tiefen Tiefe und die modifizierten Schichten dar, welche den entsprechenden vertikalen Positionen Defokussierung der Kondensorlinse 183 zum Zeitpunkt, zu dem die modifizierten Schichten ausgebildet werden, entsprechen. In dieser Weise erhält der Berechnungsabschnitt 64 einen Graph, der die Beziehung zwischen der vertikalen Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 und der gemessenen Tiefen Tiefe der modifizierten Schichten darstellt.
Der Berechnungsabschnitt 64 bestimmt dann die Konstante „a“ als die Steigung und die Konstante „b“ als den Schnittpunkt einer linearen Funktion, die durch die Gleichung (2) weiter unten angegeben ist, die eine ungefähr gerade Linie darstellt, die durch die Punkte entsprechend den modifizierten Schichten geht. Diese Konstanten „a“ und „b“ stellen die Werte abhängig vom Material, d.h. Brechungsindex des Materials des Wafers 1 und der Tiefen der ausgebildeten modifizierten Schichten dar. $Tiefe = a \times Defokussierung + b$
Darüber hinaus wendet der Berechnungsabschnitt 64 die Gleichung (2) an der Gleichung (3) weiter unten für die Tiefen Tiefe der modifizierten Schichten an, wodurch die obige Gleichung (1) erhalten wird. $Tiefe = Dicke des Wafers 1 - Höhenwert H1$
Ein Beispiel, in dem die Gleichung (1) hergeleitet wird, wird im Folgenden beschrieben. In diesem Beispiel, wie in 6 dargestellt, ändert der Berechnungsabschnitt 64 die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 von der Referenzposition zu 15 Orten in einem ersten Bereich von -6 bis -34 µm und 16 Orten in einem Bereich von -90 bis -120 µm, wodurch modifizierte Schichten an 31 Orten in dem Wafer 1 ausgebildet werden, und stellt die gemessenen Punkte, welche die Tiefen Tiefe der jeweiligen modifizierten Schichten darstellen, in dem Koordinatensystem, auf das oben Bezug genommen wurde, dar. Der Wafer in diesem Beispiel weist eine Dicke von 700 µm auf.
Dann erhält der Berechnungsabschnitt 64 die Gleichung (2a), im Folgenden als die Linearfunktion, die durch die Gleichung (2) angegeben ist. $Tiefe (y) = - 4,1985 \times Defokussierung (x) + 36,519 (2 a)$
Der Berechnungsabschnitt 64 bestimmt von der Gleichung (2a) eine Konstante „a“ = -4,1985 als die Steigung der linearen Funktion und eine Konstante „b“ = 36,519 als den Schnittpunkt der linearen Funktion. Dann erhält der Berechnungsabschnitt 64 die Gleichung (1a) entsprechend der obigen Gleichung (1) bezüglich dieses Beispiels. $\begin{array}{l} Defokussierung = - (Dicke T1 des Wafers 1 - Höhenwert H1 \\ - 36,519) / 4,1985 \end{array}$
In der folgenden Laserbearbeitungsbetätigung berechnet der Berechnungsabschnitt 64 die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 basierend auf der Dicke (T1) des Wafers 1 und des Höhenwerts (H1), der durch den Einstellabschnitt 63 entsprechend der Gleichung (1a) gesetzt ist.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, setzt der Einstellabschnitt 63 den Höhenwert H1 von der unteren Oberfläche LS des Wafers 1 an der vertikalen Position P, um eine modifizierte Schicht an der vertikalen Position P auszubilden. Dann berechnet der Berechnungsabschnitt 64 die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 unter Verwendung des Höhenwerts H1, der durch den Einstellabschnitt 63 entsprechend der obigen Gleichung (1) gesetzt ist.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform kann der Berechnungsabschnitt folglich eine geeignete vertikale Position für die Kondensorlinse 183 in Abhängigkeit von dem Höhenwert einer modifizierten Schicht berechnen, die durch den Einstellabschnitt 63 gesetzt ist. Folglich ist es nicht notwendig, einen zweistufigen Anpassungsprozess zum groben Bestimmen der vertikalen Position der Kondensorlinse 183 in Abhängigkeit von dem Verhältnis des Brechungsindex des Wafers 1 zu dem Brechungsindex von Luft und danach eine Feinanpassung der vertikalen Position der Kondensorlinse 183 in Abhängigkeit von dem Ergebnis eines vorher durchgeführten Experiments durchzuführen. Darum kann die vertikale Position der Kondensorlinse 183 bei der Laserbearbeitungsbetätigung einfacher bestimmt werden und ein zeitaufwendiges und anstrengendes Experiment für eine Feinanpassung der vertikalen Position der Kondensorlinse 183 musst nicht durchgeführt werden.
Die Tiefe Tiefe der ausgebildeten modifizierten Schicht unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Dicke T1 des Wafers 1, obwohl der Höhenwert H1 von der unteren Oberfläche LS des Wafers 1 die Gleiche bleibt. In dem Fall, dass die Tiefe Tiefe der ausgebildeten modifizierten Schicht sich unterscheidet, können sich die Konstanten „a“ und „b“, die in der Gleichung (1) verwendet werden, unterscheiden, sogar falls das Material des Wafers 1 gleich ist.
Zum Beispiel wird die obige Gleichung (2) nur bezüglich des ersten Bereichs der Defokussierung = -6 bis -34 µm, d.h. nur wenig tiefe Positionen in dem Wafer 1 in dem Graph, der in 6 dargestellt ist, fließen in die Gleichung (2b), im Folgenden wie in 7 dargestellt, ein, und die Konstanten „a“ und „b“ werden jeweils a = -4,3377 und b = 33,791. $Tiefe (y) = - 4,3377 \times Defokussierung (x) + 33,791$
Andererseits wird die obige Gleichung (2) bezüglich des zweiten Bereichs Defokussierung = -90 bis -120 µm, d.h. nur tiefe Positionen in dem Wafer 1, in dem Graph, der in 6 dargestellt ist, die Gleichung (2c) weiter unten, wie in 8 dargestellt, und die Konstanten „a“ und „b“ sind jeweils a = -4,1372 und b = 42,902. $Tiefe (y) = - 4,1372 \times Defokussierung (x) + 42,902$
Der Berechnungsabschnitt 64 kann vorher mehrere Arten der Konstanten „a“ und „b“ in Abhängigkeit von der Tiefe der modifizierten Schichten erhalten. Der Berechnungsabschnitt 64 kann dann die Konstanten „a“ und „b“, die in der Gleichung (1) verwendet werden sollen, in Abhängigkeit von der Tiefe Tiefe der modifizierten Schicht, d.h. dem Höhenwert H1 der modifizierten Schicht, die durch den Einstellabschnitt 63 eingestellt ist, und der Dicke T1 des Wafers 1 ändern. Da die Genauigkeit der Gleichung (1) so erhöht wird, kann die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 genauer berechnet werden.
Darüber hinaus, während ein Wafer 1 bearbeitet wird, kann die Dicke T1 des Wafers 1 und/oder die Höhe der Halteoberfläche 43a des Einspanntischs 43 aufgrund einer Änderung der Position des Wafers 1 unterhalb der Bearbeitungseinheit 18 in der Bearbeitungszufuhrrichtung variieren. In solch einem Fall kann die Steuerungseinheit 61, die das Dickenmessmittel 16 und das Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe steuert, um die Dicke T1 des Wafers 1 und/oder die Höhe der oberen Oberfläche US des Wafers 1 zu messen, die vertikale Position Defokussierung der Kondensorlinse 183 in Abhängigkeit von den gemessenen Werten fein anpassen.
Bei der Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, beinhaltet die Lasereinheit 12 das Paar Dickenmessmittel 16 und das Paar Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe. Jedoch kann die Lasereinheit 12 ein einzelnes Dickenmessmittel 16 und ein einzelnes Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe beinhalten.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die in 1 dargestellt ist, sind darüber hinaus das Dickenmessmittel 16 und das Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe als separate Komponenten bereitgestellt. Jedoch ist die Lasereinheit 12 nicht auf solche Details beschränkt und kann anstelle des Dickenmessmittels 16 und des Messmittels 17 für eine Oberflächenhöhe eine einzelne Komponente beinhalten, welche dieselbe Funktion wie das Dickenmessmittel 16 und das Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe aufweist, d.h. dazu geeignet ist, die Dicke des Wafers 1 und die Höhe der oberen Oberfläche des Wafers 1 zu messen.
Falls der Berechnungsabschnitt 64 einen Wert verwendet, der in dem Speicherabschnitt 62 als die Dicke T1 des Wafers 1 gespeichert ist, kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 auch kein Dickenmessmittel 16 aufweisen. Darüber hinaus, in dem Fall, in dem ein Wafer 1 bearbeitet wird, bei dem die Dicke T1 des Wafers 1 und/oder die Höhe der Halteoberfläche 43a des Einspanntischs 43 sich nur sehr wenig aufgrund einer Änderung der Position des Wafers 1 unterhalb der Bearbeitungseinheit 18 in der Bearbeitungszufuhrrichtung ändert, kann die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 weder das Dickenmessmittel 16 noch das Messmittel 17 für eine obere Oberflächenhöhe aufweisen.
In dem Beispiel des Berechnungsgleichungsableitungsschritts, der in 6 dargestellt ist, bildet der Berechnungsabschnitt 64 modifizierte Schichten 31 an Orten in den zwei Bereichen unterschiedliche Tiefen Tiefe aus, um die Gleichung (1) herzuleiten. Diesbezüglich kann in dem Berechnungsgleichungsableitungsschritt, während der Fokuspunkt C der Kondensorlinse 183 schrittweise von der oberen Oberfläche US des Wafers 1 abgesenkt wird, der Berechnungsabschnitt 64 die Kondensorlinse 183 an mindestens zwei Punkten an unterschiedlichen Höhen positionieren, wodurch mindestens zwei modifizierte Schichten an unterschiedlichen Tiefen in dem Wafer 1 ausgebildet werden.
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 2011143488 [0003, 0022]
JP 2011151299 [0003, 0022]
JP 2018063148 [0003, 0022]
JP 2010048715 [0003, 0022]

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung, aufweisend: eine Bearbeitungseinheit zum Positionieren eines Fokuspunkts eines Laserstrahls, der durch ein Werkstück transmittiert werden kann und der durch eine Kondensorlinse in dem Werkstück fokussiert wird, um den Fokuspunkt dazu zu bringen, eine modifizierte Schicht in dem Werkstück auszubilden; einen Einspanntisch, der eine Halteoberfläche zum Halten des Werkstücks daran aufweist; eine Bearbeitungszufuhreinheit zum Bearbeitungszuführen des Einspanntischs und der Bearbeitungseinheit relativ zueinander in einer Richtung parallel zu der Halteoberfläche; ein Hebe- und Absenkmittel zum Bewegen der Kondensorlinse in einer Richtung senkrecht zu der Halteoberfläche; und eine Steuerungseinheit, wobei die Steuerungseinheit beinhaltet einen Einstellabschnitt zum Einstellen eines Höhenwerts von einer unteren Oberfläche des Werkstücks an einer vorbestimmten vertikalen Position von der unteren Oberfläche des Werkstücks, um die modifizierte Schicht an einer vorbestimmten vertikalen Position in dem Werkstück auszubilden, und einen Berechnungsabschnitt zum Berechnen einer vertikalen Position Defokussierung für die Kondensorlinse entsprechend dem Höhenwert der modifizierten Schicht, der durch den Einstellabschnitt eingestellt wird, und der folgenden Gleichung (1), $\begin{array}{l} Defokussierung = (Dicke des Werkstücks - Höhenwert - \\ b) / a \end{array}$
wobei „a“ und „b“ Konstanten darstellen und der Berechnungsabschnitt die Kondensorlinse an mindestens zwei Punkten an unterschiedlichen Höhen positioniert, wodurch mindestens zwei modifizierte Schichten an unterschiedlichen Tiefen ausgebildet werden, während der Fokuspunkt der Kondensorlinse schrittweise von einer oberen Oberfläche des Wafers abgesenkt wird, die Punkte in Abhängigkeit von mindestens zwei modifizierten Schichten in einem Koordinatensystem, das eine vertikale Achse, welche einen Abstand Tiefe von der modifizierten Schicht zu der oberen Oberfläche des Werkstücks darstellt, und eine horizontale Achse aufweist, welche vertikale Positionen Defokussierung der Kondensorlinse darstellt, darstellt die Konstante „a“ als die Neigung und die Konstante „b“ als den Schnittpunkt einer linearen Funktion bestimmt, die durch die folgende Gleichung (2) angegeben ist, die eine ungefähre gerade Linie darstellt, die durch die Punkte entsprechend den modifizierten Schichten läuft, $Tiefe = a \times Defokussierung + b$
und die Gleichung (2) in die folgende Gleichung (3) für die Abstände Tiefe von den modifizierten Schichten zu der oberen Oberfläche des Werkstücks einsetzt, wodurch die obige Gleichung (1) erhalten wird, $Tiefe = Dicke des Werkstücks - Höhenwert$
und das Hebe- und Absenkmittel die Kondensorlinse zu der vertikalen Position Defokussierung bewegt, die durch die Gleichung (1) bestimmt wurde, um eine modifizierte Schicht in dem Werkstück an der vertikalen Position von der unteren Oberfläche aus auszubilden, die durch den Einstellabschnitt eingestellt ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Berechnungsabschnitt die Konstanten „a“ und „b“, die in der Gleichung (1) verwendet werden, in Abhängigkeit von dem Abstand Tiefe von der modifizierten Schicht zu der oberen Oberfläche des Werkstücks ändert.