DE102021202094A1

DE102021202094A1 - Verfahren zum schleifen eines werkstücks

Info

Publication number: DE102021202094A1
Application number: DE102021202094.1A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nagashima; Naoto Takata
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-03-04
Filing date: 2021-03-04
Publication date: 2021-09-09
Also published as: JP7405649B2; JP2021137905A; US11565369B2; US20210276145A1; SE2150234A1; SE544352C2

Abstract

Ein Verfahren zum Schleifen einer Flächenunregelmäßigkeiten aufweisenden Fläche eines Werkstücks umfasst einen ersten Schleifschritt mit einem Schleifen der Fläche des Werkstücks um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge, während ein Messelement eines Höhenmessers von einem Kontakt mit der Fläche des Werkstücks abgehalten wird, danach einem Höhenunterschied-Messschritt mit einem in Kontakt Bringen des Messelements des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks und einem Messen eines Höhenunterschieds von Flächenunregelmäßigkeiten an der Fläche des Werkstücks mit dem Höhenmesser, und einem zweiten Schleifschritt, wenn der gemessene Höhenunterschied größer ist als ein voreingestellter Bereich, mit einem Schleifen der Fläche des Werkstücks während eines in Kontakt Haltens des Messelements des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks, bis der gemessene Höhenunterschied in den voreingestellten Bereich fällt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks.
BESCHREIBUNG DES IN BEZIEHUNG STEHENDEN STANDS DER TECHNIK
Um beide Flächen eines Werkstücks zu planarisieren, das von einem Halbleiteringot abgeschnitten worden ist, werden die Flächen des abgeschnittenen Werkstücks geschliffen. Nachdem zum Beispiel eine Fläche eines Werkstücks geschliffen worden ist, wird, wie in JP 2009 - 72 851 A offenbart, die andere Fläche des Werkstücks geschliffen, während die Dicke des Werkstücks gemessen wird. Das Werkstück kann somit auf eine vorbestimmte Dicke geschliffen werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der in JP 2009 - 72 851 A offenbarten Technologie wird die Dicke des Werkstücks gemessen, während die Sonde eines Höhenmessers mit der anderen Fläche des Werkstücks in Kontakt gehalten wird. Jedoch neigt die Sonde in einem Fall, in dem zumindest die andere Fläche des Werkstücks große Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, dazu, von der anderen Fläche abzuprallen und findet es möglicherweise schwierig, die Dicke des Werkstücks zu messen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, das große Flächenunregelmäßigkeiten auf dessen Fläche aufweist, auf eine vorbestimmte Dicke zu schleifen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Schleifen einer Fläche eines Werkstücks, das Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, mit Schleifsteinen bereitgestellt, das einen Halteschritt mit einem Halten des Werkstücks an einem Spanntisch, einen ersten Schleifschritt mit einem Drehen des an dem Spanntisch gehaltenen Werkstücks und Schleifen der Fläche des Werkstücks mit Schleifsteinen um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge, während ein Messelement eines Höhenmessers von einem Kontakt mit der Fläche des Werkstücks abgehalten wird, einen Höhenunterschied-Messschritt mit einem in Kontakt Bringen des Messelements des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks, die bei dem ersten Schleifschritt geschliffen worden ist, und einem Messen eines Höhenunterschieds der Flächenunregelmäßigkeiten an der Fläche des Werkstücks mit dem Höhenmesser, und, wenn der bei dem Höhenunterschied-Messschritt gemessene Höhenunterschied in einen voreingestellten Bereich fällt, einen zweiten Schleifschritt mit einem Anhalten des Schleifens der Fläche des Werkstücks, wenn der gemessene Höhenunterschied größer ist als der voreingestellte Bereich, und mit einem Schleifen der Fläche des Werkstücks, während das Messelement des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks in Kontakt gehalten wird, bis der gemessene Höhenunterschied in den voreingestellten Bereich fällt, umfasst.
Vorzugsweise kann das Werkstück ein plattenförmiges Objekt einschließen, das eine Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckende und um einen Abweichungswinkel zu einer Linie senkrecht zu der ersten Fläche geneigte c-Achse und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse aufweist, wobei das plattenförmige Objekt von einem Ingot abgezogen worden ist, der aus einem Einkristall aus Siliziumcarbid hergestellt ist, und zwar indem durch Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch dessen erste Fläche zu dem Ingot übertragbar ist, und lineares Bewegen eines Brennpunkts des Laserstrahls relativ zu dem Ingot in einer zweiten Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung, in welcher der Abweichungswinkel ausgebildet ist, durch eine wiederholte Zustellbewegung des Brennpunkts des Laserstrahls relativ zu dem Ingot um einen vorbestimmten Zustellweg in der ersten Richtung, wiederholt modifizierte Schichten in dem Ingot ausgebildet werden, durch Ausbilden von Trennstartpunkten der modifizierten Schichten und Risse, die sich von den modifizierten Schichten in der ersten Richtung entlang der c-Ebene erstrecken, und durch Aufbringen äußerer Kräfte auf die Trennstartpunkte, um das plattenförmige Objekt entlang der Trennstartpunkte als Grenze abzuziehen, und wobei die Fläche des Werkstücks, welche die Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, eine Fläche des abzuziehenden plattenförmigen Objekts einschließt, die der ersten Fläche gegenüberliegt.
Alternativ kann das Werkstück den Ingot aufweisen, von dem das plattenförmige Objekt abgezogen wird, und die Fläche des zu schleifenden Werkstücks, das die Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, kann eine Fläche des Ingots einschließen, von der das plattenförmige Objekt abgezogen worden ist.
Vorzugsweise kann das Verfahren ferner vor dem Beginn des ersten Schleifschritts einen Materialabtragsmengen-Berechnungsschritt mit einem Berechnen der vorbestimmten Materialabtragsmenge während des ersten Schleifschritts in Übereinstimmung mit der Gleichung: Materialabtragsmenge = Zustellweg x tan(Abweichungswinkel) umfassen.
Bei diesem Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird die Fläche des Werkstücks planarisiert, das heißt geschliffen, bevor die Höhe der geschliffenen Fläche durch den Höhenmesser gemessen wird. Folglich wird das Messelement des Höhenmessers davon abgehalten, von der geschliffenen Fläche abzuprallen und folglich davon es schwierig zu finden, die Höhe der geschliffenen Fläche zu messen. Bei dem zweiten Schleifschritt ist es daher möglich, das Werkstück mit den Schleifsteinen während eines Messens der Höhe der Fläche des Werkstücks mit dem Höhenmesser zu schleifen, bis der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten in den voreingestellten Bereich fällt.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, sowie die Weise ihrer Umsetzung werden am besten durch ein Studium der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche, unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, deutlicher, und die Erfindung selbst wird hierdurch am besten verstanden.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schleifvorrichtung, die ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt;
2 ist ein Graph, der ein Beispiel der Beziehung zwischen der Höhe einer ersten Fläche eines Ingots und einer Zeit veranschaulicht, wobei die Höhe bei einem Höhendifferenz-Messschritt und einem zweiten Schleifschritt des Verfahrens gemessen wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Ingots;
4 ist eine Vorderansicht des Ingots;
5 ist eine schematische Seitenansicht eines Abschnitts einer Laserbearbeitungsvorrichtung;
6 ist eine Draufsicht des Ingots;
7 ist eine Schnittansicht, die einen Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht des Verfahrens veranschaulicht;
8 ist eine Draufsicht, welche den Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht veranschaulicht; und
9 ist eine Schnittansicht, die eine vorbestimmte Materialabtragsgeschwindigkeit bei einem ersten Schleifschritt des Verfahrens veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE ERLÄUTERUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 1 veranschaulicht, ist eine Schleifvorrichtung 1, die ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks in Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführt, eine Vorrichtung zum Schleifen eines Halbleiteringots 200 (auf den hiernach einfach als „Ingot“ Bezug genommen wird) oder eines Halbleiterwafers 100 (auf den hiernach einfach als „Wafer“ Bezug genommen wird) als Werkstück. Der Ingot 200 kann zum Beispiel ein Ingot aus SiC sein. Der Wafer 100 kann ein plattenförmiges Objekt sein, das zum Beispiel von dem Ingot 200 abgezogen wird.
Wie in 1 veranschaulicht, ist in Bezug auf die Schleifvorrichtung 1 ein dreidimensionales Koordinatensystem aufgebaut. Das dreidimensionale Koordinatensystem schließt eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse ein, die sich senkrecht zueinander erstrecken. Die X-Achse erstreckt sich in Y-Achsenrichtungen, die eine +Y-Richtung und eine -X-Richtung einschließen, die Y-Achse erstreckt sich in Y-Achsenrichtungen, die eine +Y-Richtung und eine -Y-Richtung einschließen, und die Z-Achse erstreckt sich in Z-Achsenrichtungen, die eine +Z-Richtung und eine -Z-Richtung einschließen. Die X-Achse und die Y-Achse erstrecken sich in horizontaler Richtung, wogegen sich die Z-Achse vertikal und senkrecht zu der X-Achse und der Y-Achse erstreckt. In der folgenden Beschreibung wird in Bezug auf die Schleifvorrichtung 1 auf diese Richtungen verwiesen.
Die Schleifvorrichtung 1 schließt eine Basis 10, die eine rechtwinklige Quaderform aufweist, eine Säule 11, die sich von der Basis 10 nach oben erstreckt, und eine Steuerung 7 ein, die zu der Schleifvorrichtung 1 gehört. Die Basis 10 weist eine Öffnung 13 auf, die in deren oberen Fläche definiert ist. Eine Halteeinheit 30 ist in der Öffnung 13 angeordnet. Die Halteeinheit 30 schließt einen Spanntisch 31 mit einer Haltefläche 32 zum daran Halten eines Werkstücks und ein Stützelement 33 ein, das den Spanntisch 31 an dessen oberen Ende unterstützt.
Die Haltefläche 32 des Spanntischs 31 wird mit einer nicht veranschaulichten Saugquelle zum daran Halten des Werkstücks unter Saugwirkung in Fluidverbindung gehalten. Mit anderen Worten hält die Halteeinheit 30 das Werkstück über Saugwirkung an der Haltefläche 32.
Der Spanntisch 31 wird durch das darunter angeordnete Stützelement 33 um eine Tischmittelachse drehbar unterstützt, die sich in den Z-Achsenrichtungen durch die Mitte der Haltefläche 32 erstreckt, während das Werkstück an der Haltefläche 32 gehalten wird. Daher wird das Werkstück an der Haltefläche 32 gehalten und ist um eine Achse drehbar, die sich durch die Mitte der Haltefläche 32 erstreckt.
Wie in 1 veranschaulicht, ist der Spanntisch 31 in horizontaler Richtung durch eine Abdeckplatte 39 umgeben. Eine Faltenbalgplatte 12, die sich in den Y-Achsenrichtungen ausdehnen und stauchen lässt, ist in der Öffnung 13 mit gegenüberliegenden Enden der Abdeckplatte 39 gekoppelt. Die Halteeinheit 30 ist an einem Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 angeordnet, der in der Basis 10 unter der Halteeinheit 30 aufgenommen ist.
Der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 gibt ein Beispiel eines Horizontal-Bewegungsmechanismus wieder. Der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 bewegt die Halteeinheit 30 und die Schleifeinheit 70 in den Y-Achsenrichtungen relativ zueinander parallel zu der Haltefläche 32. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 angeordnet, um die Halteeinheit 30 in Bezug auf die Schleifeinheit 70 in den Y-Achsenrichtungen zu bewegen. Der Horizontal-Bewegungsmechanismus kann ein Drehtisch mit mehreren daran angeordneten Halteeinheiten 30 sein.
Der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 schließt ein Paar Y-Achsen-Führungsschienen 42, die parallel zu den Y-Achsenrichtungen sind, einen in Y-Achsenrichtung bewegbaren Tisch 45, der verschiebbar an und entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 42 ist, eine Y-Achsen-Kugelspindel 43, die sich parallel zu den Y-Achsen-Führungsschienen 42 erstreckt, einen Y-Achsen-Servomotor 44, der mit der Y-Achsen-Kugelspindel 43 verbunden ist, und eine Haltebasis 41 ein, welche an sich die Y-Achsen-Führungsschienen 42, die Y-Achsen-Kugelspindel 43 und den Y-Achsen-Servomotor 44 hält.
Der in Y-Achsenrichtung bewegbare Tisch 45 ist verschiebbar an den Y-Achsen-Führungsschienen 42 angeordnet. Eine nicht veranschaulichte Mutter ist fest an einer unteren Fläche des in Y-Achsenrichtung bewegbaren Tischs 45 montiert und betriebsfähig mit der Y-Achsen-Kugelspindel 43 in Gewindeeingriff. Der Y-Achsen-Servomotor 44 ist mit einem Ende der Y-Achsen-Kugelspindel 43 gekoppelt.
Wenn der Y-Achsen-Servomotor 44 erregt wird, dreht er die Y-Achsen-Kugelspindel 43, wie in 1 veranschaulicht, um ihre Mittelachse, die sich in horizontaler Richtung erstreckt, was die Mutter dazu veranlasst, den in Y-Achsenrichtung bewegbaren Tisch 45 entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 42 in einer der Y-Achsenrichtungen zu bewegen. Das Stützelement 33 der Halteeinheit 30 ist an den in Y-Achsenrichtung bewegbaren Tisch 45 montiert. Während sich der in Y-Achsenrichtung bewegbare Tisch 45 in einer der Y-Achsenrichtungen bewegt, bewegt sich folglich auch die Halteeinheit 30 einschließlich des Spanntischs 31 in der gleichen Y-Achsenrichtung.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird die Halteeinheit 30 durch den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40 im Allgemeinen zwischen einem Werkstückplatzierbereich als vorderen Bereich in der -Y-Richtung, wo das Werkstück auf der Haltefläche 32 des Spanntischs 31 platziert wird, und einem Schleifbereich als einem hinteren Bereich in der +Y-Richtung, wo das Werkstück auf der Haltefläche 32 geschliffen wird, entlang der Y-Achsenrichtungen bewegt.
Wie in 1 veranschaulicht, ist die Säule 11 darüber hinaus auf der Basis 10 in einem in der +Y-Richtung hinteren Bereich aufgerichtet. Die Schleifeinheit 70 zum Schleifen des Werkstücks auf dem Spanntisch 31 und ein Schleifzuführmechanismus 50 sind an einer vorderen Fläche der Säule 11 montiert. Der Schleifzuführmechanismus 50 arbeitet, um die Halteeinheit 30 und die Schleifeinheit 70 relativ zueinander in den Z-Achsenrichtungen, das heißt Schleifzuführrichtungen, senkrecht zu der Haltefläche 32 zu bewegen. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform arbeitet der Schleifzuführmechanismus 50, um die Schleifeinheit 70 relativ zu der Halteeinheit 30 in den Z-Achsenrichtungen zu bewegen.
Der Schleifzuführmechanismus 50 schließt ein Paar Z-Achsen-Führungsschienen 51 parallel zu den Z-Achsenrichtungen, eine in Z-Achsenrichtung bewegbare Platte 53, die an und entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 51 verschiebbar ist, eine Z-Achsen-Kugelspindel 52, die sich parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 51 erstreckt, einen Z-Achsen-Servomotor 54 und ein Stützgehäuse 56 ein, das an einer vorderen Fläche, das heißt einer Stirnseite, der in Z-Achsenrichtung bewegbaren Platte 53 montiert ist und die Schleifeinheit 70 daran unterstützt.
Die in Z-Achsenrichtung bewegbare Platte 53 ist verschiebbar an den Z-Achsen-Führungsschienen 51 angeordnet. Eine nicht veranschaulichte Mutter ist fest an einer hinteren Fläche, das heißt einer Rückseite, der in Z-Achsenrichtung bewegbaren Platte 53 montiert und betriebsfähig über die Z-Achsen-Kugelspindel 52 im Gewindeeingriff. Der Z-Achsen-Servomotor 54 ist mit einem Ende der Z-Achsen-Kugelspindel 52 gekoppelt.
Wenn der Z-Achsen-Servomotor 54 erregt wird, dreht er die Z-Achsen-Kugelspindel 52 um ihre Mittelachse, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, was die Mutter dazu veranlasst, die in Z-Achsenrichtung bewegbare Platte 53 in einer der Z-Achsenrichtungen entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 51 zu bewegen. Wenn sich die in Z-Achsenrichtung bewegbare Platte 53 in einer der Z-Achsenrichtungen bewegt, bewegen sich daher auch das an der in Z-Achsenrichtung bewegbaren Platte 53 montierte Stützgehäuse 56 und die an dem Stützgehäuse 56 unterstützte Schleifeinheit 70 mit der in Z-Achsenrichtung bewegbaren Platte 53 in der gleichen Z-Achsenrichtung.
Die Schleifeinheit 70 gibt ein Beispiel einer Bearbeitungseinheit wieder. Wie in 1 veranschaulicht, schließt die Schleifeinheit 70 ein Spindelgehäuse 71, das an dem Stützgehäuse 56 befestigt ist, eine Spindel 72, die drehbar durch das Spindelgehäuse 71 gehalten wird, einen Rotationsmotor 73 zum Drehen der Spindel 72 um deren Mittelachse, die sich in vertikaler Richtung erstreckt, eine Scheibenhalterung 74, die an einem unteren Ende der Spindel 72 angebracht ist, und eine Schleifscheibe 75 ein, die an der Scheibenhalterung 74 unterstützt wird.
Das Spindelgehäuse 71 wird in dem Stützgehäuse 56 gehalten und erstreckt sich in den Z-Achsenrichtungen. Die Spindel 72 erstreckt sich in den Z-Achsenrichtungen senkrecht zu der Haltefläche 32 des Spanntischs 31 und wird durch das Spindelgehäuse 71 drehbar unterstützt.
Der Rotationsmotor 73 ist mit einem oberen Ende der Spindel 72 gekoppelt. Wenn der Rotationsmotor 73 erregt wird, dreht er die Spindel 72 um eine Achse 701 (siehe 2) als dessen Mittelachse, die sich in den Z-Achsenrichtungen erstreckt. Die Scheibenhalterung 74 weist die Form einer kreisförmigen Platte auf und ist an einem unteren Ende, das heißt einem distalen Ende, der Spindel 72 befestigt. Die Scheibenhalterung 74 unterstützt die Schleifscheibe 75 an dessen unterer Fläche.
Die Schleifscheibe 75 weist im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Scheibenhalterung 74 auf. Die Schleifscheibe 75 schließt eine ringförmige Scheibenbasis, das heißt eine ringförmige Basis 76, die aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung oder ähnlichem, hergestellt ist, und eine ringförmige Reihe von Schleifsteinen 77 ein, die an einer unteren Fläche der Scheibenbasis 76 entlang deren gesamten Umfangskante befestigt ist. Wenn die ringförmige Reihe an Schleifsteinen 77 mit einer zu schleifenden Fläche eines Werkstücks, das heißt einer ersten Fläche 201 des Ingots 200 oder einer Fläche des Wafers 100, das in dem Schleifbereich angeordnet an dem Spanntisch 31 gehalten wird, in Kontakt gehalten wird und durch den Rotationsmotor 73 über die Spindel 72, die Scheibenhalterung 74, und die Scheibenbasis 76 um deren Mittelachse gedreht wird, schleifen die Schleifsteine 77 die zu schleifende Fläche des Werkstücks.
Wie in 1 veranschaulicht ist darüber hinaus eine lineare Skala 65 zum Messen der vertikalen Position der Schleifeinheit 70 an der Säule 11 angeordnet. Die lineare Skala 65 schließt eine Leseeinrichtung 66, die an der in Z-Achsenrichtung bewegbaren Platte 53 montiert ist, um sich mit dieser in den Z-Achsenrichtungen zu bewegen, und ein Skalenelement 67 ein, das an einer vorderen Fläche von einer der Z-Achsen-Führungsschienen 51 angeordnet ist. Wenn die lineare Skala 65 in Betrieb ist, liest die Leseeinrichtung 66 Unterteilungen des Skalenelements 67 ab, um die vertikale Position der Schleifeinheit 70 zu erfassen, während sie durch den Schleifzuführmechanismus 50 bewegt wird.
Wie in 1 veranschaulicht, ist ein Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 zum Messen der Höhe der Haltefläche 32 der Halteeinheit 30 an der oberen Fläche der Basis 10 entlang der Öffnung 13 angeordnet. Der Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 schließt ein Gehäuse 82, das in der - X-Richtung auf einer Seite der Öffnung 13 an der oberen Fläche der Basis 10 angeordnet ist, einen Arm 81, der mit einer Seitenfläche des Gehäuses 82 gekoppelt ist, und eine Sonde 80 ein, die an dem distalen Ende des Arms 81 montiert ist. Der Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 kann die Höhe der Haltefläche 32 messen, indem er das untere Ende der Sonde 80 mit der Haltefläche 32 in Kontakt treten lässt. Der Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 kann alternativ anstatt der Sonde 80 zum Beispiel eine kontaktlose Bereichserfassung, wie eine Laserentfernungsmesseinrichtung, aufweisen.
Ein Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 zum Messen der Höhe der oberen Fläche eines Werkstücks ist an der oberen Fläche des Werkstücks in der Nähe bzw. Umgebung des Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 angeordnet. Der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gibt ein Beispiel eines Höhenmessers wieder und schließt eine Sonde 90 als ein Messelement und einen Sondenbewegungsmechanismus 95 zum Anheben und Absenken der Sonde 90 in den Z-Achsenrichtungen ein.
Der Sondenbewegungsmechanismus 95 schließt eine hintere Platte 96, die an der Basis 10 errichtet ist, ein Paar Führungsschienen 91, die an einer vorderen Fläche der hinteren Platte 96 angeordnet sind und sich parallel zu den Z-Achsenrichtungen erstrecken, eine bewegbare Platte 93, die an den Führungsschienen 91 verschiebbar ist, eine Kugelspindel 98, die sich parallel zu den Führungsschienen 91 erstreckt, einen elektrischen Motor 92 und eine L-förmige Halterung 94 ein, die an einer vorderen Fläche, das heißt einer Stirnseite, der bewegbaren Platte 93 montiert ist. Die L-förmige Halterung 94 unterstützt die Sonde 90 an einer unteren Fläche von ihr.
Die bewegbare Platte 93 ist verschiebbar an den Führungsschienen 91 angeordnet. Eine nicht veranschaulichte Mutter ist fest an einer hinteren Fläche, das heißt einer Rückseite, der bewegbaren Platte 93 angeordnet und betriebsfähig mit der Kugelspindel 98 im Gewindeeingriff. Der elektrische Motor 92 ist mit einem Ende der Kugelspindel 98 gekoppelt.
Der Sondenbewegungsmechanismus 95 wird wie folgt betätigt. Wenn der elektrische Motor 92 erregt wird, dreht er die Kugelspindel 98, was die Mutter dazu veranlasst, die bewegbare Platte 93 entlang der Führungsschienen 91 in einer der Z-Achsenrichtungen zu bewegen. Die L-förmige Halterung 94, die an der bewegbaren Platte 93 montiert ist, und die Sonde 90, die an der L-förmigen Halterung 94 unterstützt wird, werden ebenfalls mit der bewegbaren Platte 93 in der gleichen Z-Achsenrichtung bewegt.
Eine lineare Skala 97 ist an einer Seitenfläche der hinteren Platte 96 angeordnet, die bei einer Position, die zu einer der Führungsschienen 91 benachbart ist, der +X-Richtung zugewandt ist. Die lineare Skala 97 schließt eine Leseeinrichtung 972, die an der bewegbaren Platte 93 für eine Bewegung mit dieser in den Z-Achsenrichtungen montiert ist, und ein Skalenelement 971 ein, das an der Stirnseite der hinteren Platte 96 angeordnet ist. Das Skalenelement 971 erstreckt sich parallel zu der Führungsschiene 91, die benachbart zu der linearen Skala 97 positioniert ist.
Der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 arbeitet wie folgt. Der Sondenbewegungsmechanismus 95 bewegt die Sonde 90 in Kontakt mit einer zu schleifenden Fläche eines Werkstücks, wie zum Beispiel der ersten Flächen 201 des Ingots 200, das an der Haltefläche 32 des Spanntischs 31 gehalten wird. Dann liest die Leseeinrichtung 972 Unterteilungen des Skalenelements 971, um die Höhe oder vertikale Position der bewegbaren Platte 93 zu erkennen. Die Höhe der ersten Fläche 201 des Ingots 200 kann auf der Grundlage der Höhe der bewegbaren Platte 93 gemessen werden. Wenn das zu schleifende Werkstück der Wafer 100 ist, dann misst der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 die Höhe einer oberen Fläche des Wafers 100 auf eine ähnliche Weise.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform kann die Dicke des Werkstücks an der Haltefläche 32 berechnet werden, indem die Höhe der Haltefläche 32, die durch den Halteflächen-Höhenmessmechanismus 8 gemessen wird, von der Höhe der oberen Fläche des Werkstücks abgezogen wird, die durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen wird.
Die Steuerung 7 schließt eine Central Processing Unit (CPU) zum Ausführen arithmetischer Verarbeitungsvorgänge in Übereinstimmung mit Steuerungsprogrammen und ein Speichermedium ein, wie zum Beispiel ein Speicher oder ähnliches zum Speichern der Steuerungsprogramme und vielfältiger Daten. Die Steuerung 7 steuert die oben beschriebenen Komponenten der Schleifvorrichtung 1, um an dem Ingot 200 oder dem Wafer 100 einen Schleifvorgang auszuführen.
Der Schleifvorgang, der durch die Schleifvorrichtung 1 ausgeführt wird, wird nachfolgend beschrieben. Der Schleifvorgang wird als ein Verfahren zum Schleifen eines Werkstücks, auf das auch als Werkstückschleifverfahren Bezug genommen wird, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt, um eine zu schleifende Fläche zu schleifen, die Unregelmäßigkeiten des durch die Halteeinheit 30 gehaltenen Werkstücks aufweist.
Das Werkstückschleifverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Ingot-Planarisierungsschritt, der die erste zu schleifende Fläche 201 des Ingots 200 planarisiert, einen Abziehschritt, der den Wafer 100 von dem Ingot 200 abzieht, und einen Wafer-Planarisierungsschritt, der eine zu schleifende Fläche des Wafers 100 planarisiert, welcher von dem Ingot 200 abgezogen worden ist.
Ingot-Planarisierungsschritt
Die erste Fläche 201 des Ingots 200, der nicht planarisiert worden ist, weist Flächenunregelmäßigkeiten auf. Bei dem Ingot-Planarisierungsschritt schleift die Schleifvorrichtung 1 die erste Fläche 201 des Ingots 200, um die erste Fläche 201 zu planarisieren. Insbesondere platziert der Bediener der Schleifvorrichtung 1 den Ingot 200 mit dessen zu schleifenden ersten Fläche 201 nach oben gerichtet auf der Haltefläche 32 der Halteeinheit 30, die in dem Werkstückplatzierbereich als in der -Y-Richtung vorderer Bereich platziert ist. Dann bringt die Steuerung 7 die Haltefläche 32 als Antwort auf einen Befehl von dem Bediener mit der nicht veranschaulichten Saugquelle in Fluidverbindung. Die Steuerung 7 hält nun den Ingot 200 unter Saugwirkung an der Haltefläche 32 der Halteeinheit 30 (Halteschritt) .
Dann steuert die Steuerung 7 den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40, um die Halteeinheit 30 in den Schleifbereich als den in der +Y-Richtung hinteren Bereich zu bewegen, um die erste Fläche 201 des an der Haltefläche 32 gehaltenen Ingots 200 unter den Schleifsteinen 77 der Schleifeinheit 70 zu platzieren. Die Steuerung 7 erregt den Rotationsmotor 73 der Schleifeinheit 70, um die Spindel 72 um deren Mittelachse zu drehen. Die Schleifsteine 77 der Schleifscheibe 75, die über die Scheibenhalterung 74 mit der Spindel 72 verbunden ist, werden nun um die Mittelachse der Spindel 72 gedreht. Darüber hinaus steuert die Steuerung 7 das Stützelement 33 der Halteeinheit 30, um den Spanntisch 31 um dessen Mittelachse zu drehen.
Dann steuert die Steuerung 7 den Schleifzuführmechanismus 50, um die rotierenden Schleifsteine 77 mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200 in Kontakt zu bringen, der an der Rotationshaltefläche 32 gehalten wird. Auf diese Weise schleift die Steuerung 7 die erste Fläche 201 des Ingots 200 mit den Schleifsteinen 77 um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge (erster Schleifschritt). Die vorbestimmte Materialabtragsmenge wurde zum Beispiel vorher durch den Bediener festgelegt.
Insbesondere vor dem ersten Schleifschritt wird das Messelement des Höhenmessers, das heißt die Sonde 90 des Höhenmechanismus für eine obere Fläche 9, mit der ersten Fläche 201 des an der Haltefläche 32 gehaltenen Ingots 200 in Kontakt gebracht, während der Spanntisch 31 nicht gedreht wird, und dann misst der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 die Höhe der ersten Fläche 201 des Ingots 200. Dann steuert die Steuerung 7 die Schleifsteine 77, um die erste Fläche 201 des Ingots 200 um die vorbestimmte Materialabtragsmenge von der gemessenen Höhe der ersten Fläche 201 des Ingots 200 abzuschleifen.
Nachdem die Höhe der zu schleifenden Fläche gemessen worden ist, wird das Messelement des Höhenmessers von der zu schleifenden Fläche beabstandet. Danach können die Schleifsteine 77 während des ersten Schleifschritts das Werkstück schleifen, während das Messelement des Höhenmessers außerhalb eines Kontakts mit der zu schleifenden Fläche gehalten wird. Mit anderen Worten führt die Steuerung 7 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform den ersten Schleifschritt aus, während sie die Sonde 90 des Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 außerhalb eines Kontakts mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200 hält.
Nach dem ersten Schleifschritt bringt die Steuerung 7 die Sonde 90 des Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200, der in dem ersten Schleifschritt geschliffen worden ist, bei mehreren Stellen daran in Kontakt. Zu diesem Zeitpunkt bringt die Steuerung 7 die Sonde 90 mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200 in Kontakt, während sie das Stützelement 33 steuert, um den Ingot 200 zusammen mit dem Spanntisch 31 zu drehen oder steuert den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 40, um den Ingot 200 zusammen mit dem Spanntisch 31 in einer der Y-Achsenrichtungen zu bewegen. Die Steuerung 7 kann somit die Sonde 90 mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200 bei mehreren Stellen an dieser in Kontakt bringen.
Auf diese Weise misst die Steuerung 7 die Höhe der ersten Fläche 201 des Ingots 200 bei mehreren Stellen unter Verwendung des Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9. Dann misst die Steuerung 7 einen Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten an der ersten Fläche 201 auf Grundlage der gemessenen Höhe (Höhenunterschied-Messschritt).
Danach greift die Steuerung 7 auf den gemessenen Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten zu. Insbesondere wenn der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten in einen vorbestimmten Bereich, das heißt einen zulässigen Bereich, fällt, bestimmt die Steuerung 7 dann, dass die erste Fläche 201 des Ingots 200 planarisiert worden ist und stoppt das Schleifen der ersten Fläche 201 des Ingots 200.
Wenn andererseits der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten größer ist als der zulässige Bereich, das heißt aus dem zulässigen Bereich herausfällt, dann schleift die Steuerung 7 die erste Fläche 201 des Ingots 200 mit den Schleifsteinen 77, während sie die Sonde 90 des Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 mit der ersten Fläche 201 des Ingots 200 in Kontakt hält, das heißt, während der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 damit fortfährt, den Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten zu messen. Die Steuerung 7 schleift fortlaufend die erste Fläche 201 des Ingots 200 mit den Schleifsteinen 77, bis der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten, die durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen werden, in den zulässigen Bereich fällt. Auf diese Weise wird die erste Fläche 201 des Ingots 200 planarisiert (zweiter Schleifschritt).
2 veranschaulicht einen Graphen, der ein Beispiel der Beziehung zwischen der Höhe (H: µm) der ersten Fläche 201 des Ingots 200, die durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen wird, und einer Zeit (t) während des Höhenunterschied-Messschritts und des zweiten Schleifschritts wiedergibt. Bei dem Beispiel, das durch den in 2 veranschaulichten Graphen wiedergegeben wird, wird der Höhenunterschied-Messschritt bis zum Zeitpunkt t1 ausgeführt, und zum Zeitpunkt t1 ist der Höhenunterschied-Messschritt beendet und der Schleifschritt beginnt.
Bei dem Beispiel, das durch den in der 2 veranschaulichten Graphen wiedergegeben wird, fällt der gemessene Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten der ersten Fläche 201, das heißt der Höhenunterschied der gemessenen Höhen (H), während des Höhenunterschied-Messschritts bis zum Zeitpunkt t1 außerhalb eines zulässigen Bereichs R, der abhängig von dem minimalen Wert der gemessenen Höhen (H) zwischen einem oberen Grenzwert H2 und einem unteren Grenzwert definiert ist. Insbesondere übertrifft der maximale Wert der gemessenen Höhen (H) der ersten Fläche 201 den oberen Grenzwert H2.
Während des Schleifschritts, der zum Zeitpunkt t1 beginnt, nähert sich der Maximalwert der gemessenen Höhen (H) der ersten Fläche 201 graduell über die Zeit an den oberen Grenzwert H2 an und ist kleiner als der obere Grenzwert H2 zum Zeitpunkt t2. Bei diesem Beispiel bestimmt die Steuerung 7, dass der Höhenunterschied der gemessenen Flächenunregelmäßigkeiten der ersten Fläche 201, das heißt der Höhenunterschied der gemessenen Höhen (H), zum Zeitpunkt t2 in den zulässigen Bereich R fällt und beendet den zweiten Schleifschritt.
Abziehschritt
Bei dem Abziehschritt wird der Wafer 100 von dem Ingot 200 abgezogen, dessen erste Fläche 201 bei dem Ingot-Planarisierungsschritt planarisiert worden ist.
Nachfolgend werden die strukturellen Details des Ingots 200 beschrieben. Die 3 und 4 veranschaulichen den Ingot 200. Der Ingot 200 ist zum Beispiel aus einem Einkristall aus Siliziumcarbid (SiC) hergestellt, das heißt es ist ein Ingot, der aus einem hexagonalen Einkristall aus Siliziumcarbid hergestellt ist. Der Ingot 200 weist die erste Fläche 201, auf die oben Bezug genommen worden ist, und eine zweite Fläche, das heißt eine Rückseite 202, auf, die der ersten Fläche 201 gegenüberliegt. Wie oben beschrieben, wurde die erste Fläche 201 des Ingots 200 während des Ingot-Planarisierungsschritts planarisiert und soll, wie später beschrieben, mit einem Laserstrahl bestrahlt werden.
Der Ingot 200 weist an dessen äußeren Umfangsfläche eine erste Ausrichtungsebene 211 und eine zweite Ausrichtungsebene 212, die sich senkrecht zu der ersten Ausrichtungsebene 211 erstreckt, auf. Die erste Ausrichtungsebene 211 ist länger als die zweite Ausrichtungsebene 212.
Der Ingot 200 weist eine c-Achse 216 und eine c-Ebene 217 auf, die senkrecht zu der c-Achse 216 liegt. Die c-Achse 216 erstreckt sich von der ersten Fläche 201 zu der zweiten Fläche 202 und ist um einen Abweichungswinkel α zu einer Linie 215 geneigt, die senkrecht zu der ersten Fläche 201 ist. Die c-Ebene 217 ist um den Abweichungswinkel α zu der ersten Fläche 201 geneigt. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist die c-Achse 216 in einer Richtung senkrecht zu der Richtung geneigt, in der sich die kürzere zweite Ausrichtungsebene 212 erstreckt.
Die c-Ebene 217 ist auf molekularer Ebene des Ingots 200 als zahllose Ebenen in dem Ingot 200 aufgebaut. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform ist der Abweichungswinkel α auf 4° eingestellt. Jedoch ist der Abweichungswinkel α nicht auf 4° beschränkt, sondern kann frei auf eine Gradzahl in dem Bereich von 1° bis 6° eingestellt werden.
Bei dem Abziehschritt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird ein Laserstrahl auf den Ingot 200 aufgebracht, um modifizierte Schichten in dem Ingot 200 auszubilden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird eine in 5 veranschaulichte Laserbearbeitungseinrichtung 300 verwendet, um einen Laserstrahl auf den Ingot 200 aufzubringen.
Die Laserbearbeitungseinrichtung 300 schließt eine Laserstrahl-Erzeugungseinheit 301, die einen Laserstrahl erzeugt, der eine durch den Ingot 200 übertragbare Wellenlänge aufweist, einen Strahlkondensor 303, der den Laserstrahl in Richtung des Ingots 200 aufbringt, und einen Stütztisch 309 ein, der darauf den Ingot 200 unterstützt.
Der durch die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 301 erzeugte Laserstrahl wird durch einen reflektierenden Spiegel 305 des Strahlkondensors 303 reflektiert, sodass er sich in der -Z-Richtung zu einer Kondensorlinse 307 bewegt. Die Kondensorlinse 307 fokussiert und bringt den Laserstrahl auf den Ingot 200 auf dem Stütztisch 309 auf.
Bei der Laserbearbeitungseinrichtung 300 sind die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 301, der Strahlkondensor 303 und der Stütztisch 309 relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtungen und der Y-Achsenrichtungen bewegbar.
Der Brennpunkt des Laserstrahls wird in einer der X-Achsenrichtungen für eine Bearbeitung zugeführt, wenn die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 301, der Strahlkondensor 303 und der Stütztisch 309 relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtungen bewegt werden. Daher geben die X-Achsenrichtungen Bearbeitungszuführrichtungen der Laserbearbeitungseinrichtung 300 wieder. Der Ingot 200 an dem Stütztisch 309 wird durch den darauf aufgebrachten Laserstrahl bearbeitet, wenn der Brennpunkt des Laserstrahls in einer der X-Achsenrichtungen relativ zu dem Ingot 200 linear bewegt wird.
Darüber hinaus wird der Brennpunkt des Laserstrahls in einer der Y-Achsenrichtungen zugestellt, wenn die Laserstrahl-Erzeugungseinheit 301, der Strahlkondensor 303 und der Stütztisch 309 entlang der Y-Achsenrichtungen relativ zueinander bewegt werden.
Bei dem Abziehschritt in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird der Ingot 200, wie in 5 veranschaulicht, auf dem Stütztisch 309 der Laserbearbeitungseinrichtung 300 platziert, sodass der Laserstrahl von dem Strahlkondensor 303 auf die erste Fläche 201 des Ingots 200 aufgebracht wird. Insbesondere wird der Ingot 200, wie in 6 veranschaulicht, fest auf dem Stütztisch 309 platziert, sodass sich die zweite Ausrichtungsebene 212 in den X-Achsenrichtungen erstreckt.
Insbesondere wird der Ingot 200 auf dem Stütztisch 309 gehalten, sodass die Richtung senkrecht zu der -Y-Richtung, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, das heißt die Richtung, die sich durch die Linie 215 senkrecht zu der ersten Fläche 201 des Ingots 200 und durch einen Schnittpunkt 220 zwischen der c-Achse 216 und der ersten Fläche 201 erstreckt, oder die durch den Pfeil 401 angezeigte Richtung, parallel zu den X-Achsenrichtungen liegt (Halteschritt während des Abziehschritts). Der Punkt 220 der Überschneidung bezieht sich auf einen Schnittpunkt zwischen der ersten Fläche 201 und der c-Achse 216, welche die Linie 215 senkrecht zu der ersten Fläche 201 auf der c-Ebene 217 kreuzt (siehe 4).
Der Laserstrahl scannt die erste Fläche 201 des Ingots 200 entlang der Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, das heißt der durch den Pfeil 401 angezeigten Richtung, sodass der Brennpunkt des Laserstrahls relativ zu der ersten Fläche 201 linear bewegt wird. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform geben die Richtungen senkrecht zu der -Y-Richtung, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, das heißt X-Achsenrichtungen, die Bearbeitungszuführrichtungen des Stütztischs 309 wieder.
Der Brennpunkt des von dem Strahlkondensor 303 auf den Ingot 200 aufgebrachten Laserstrahls ist auf eine Tiefe in dem Ingot 200 positioniert, die mit der Dicke des von dem Ingot 200 abzuziehenden Wafers 100 korrespondiert. Der Brennpunkt des Laserstrahls und der Ingot 200 werden relativ zueinander entlang der X-Achsenrichtungen senkrecht zu der - Y-Richtung linear bewegt, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, um dadurch die modifizierten Schichten in dem Ingot 200 (Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht) auf der Tiefe auszubilden, auf die oben Bezug genommen worden ist.
Dann werden der Brennpunkt des Laserstrahls und der Ingot 200 um einen vorbestimmten Zustellweg, das heißt einen vorbestimmten Weg, in der -Y-Richtung, in welcher der Abweichungswinkel α ausgebildet ist, relativ zueinander bewegt, das heißt zugestellt (Zustell-Bewegungsschritt). Danach werden der Ausbildungsschritt einer modifizierten Schicht und der Zustell-Bewegungsschritt wiederholt ausgeführt.
Durch Wiederholen des Ausbildungsschritts einer modifizierten Schicht und des Zustell-Bewegungsschritts werden, wie in den 7 und 8 veranschaulicht, mehrere modifizierte Schichten 501 linear entlang der X-Achsenrichtungen in dem Ingot 200 auf einer Tiefe ausgebildet, die mit der Dicke 500 des von dem Ingot 200 abzuziehenden Wafers 100 korrespondiert. Jede der modifizierten Schichten 501 ist von einer benachbarten um einen Zustellweg W entlang der Y-Achsenrichtungen beabstandet. Gleichzeitig werden Risse 503, die sich von den modifizierten Schichten 501 in den Y-Achsenrichtungen erstrecken, in dem Ingot 200 parallel zu der c-Ebene 217 ausgebildet. Die modifizierten Schichten 501 und die Risse 503 wirken als Trennstartpunkte, wo der Wafer 100 von dem Ingot 200 abgezogen wird.
Der Laserstrahl von dem Strahlkondensor 303 wird über die gesamte erste Fläche 201 des Ingots 200 aufgebracht, um Trennstartpunkte der modifizierten Schichten 501 und die Risse 503 in dem Ingot 200 auszubilden. Danach werden äußere Kräfte auf die Trennstartpunkte aufgebracht, was den Wafer 100 als plattenförmiges Objekt von dem Ingot 200 entlang der Trennstartpunkte als Grenze abzieht. Zum Beispiel kann ein bekannter Druckmechanismus, wie er im japanischen Patent Nr. 6355540 offenbart ist, verwendet werden, um Torsionsspannungen auf den Ingot 200 aufzubringen, sodass der Ingot 200 entlang der Trennstartpunkte der modifizierten Schichten 501 und der Risse 503 reißt, um den Wafer 100 von dem Ingot 200 abzuziehen.
Wafer-Planarisierungsschritt
Der Wafer 100, der bei dem Abziehschritt von dem Ingot 200 abgezogen worden ist, weist eine erste Waferfläche 101 und eine zweite Waferfläche 102, die eine der ersten Waferfläche 101 gegenüberliegende Fläche ist, das heißt eine Rückseite, auf. Die erste Waferfläche 101 ist die erste Fläche 201 des Ingots 200 und wurde während des Ingot-Planarisierungsschritts planarisiert. Andererseits ist die zweite Waferfläche 102 eine Fläche, die während des Abziehschritts von dem Ingot 200 abgezogen worden ist, auf die auch als Abziehfläche Bezug genommen wird und die Flächenunregelmäßigkeiten aufweist. Bei dem Wafer-Planarisierungsschritt wird die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 planarisiert.
Der Wafer-Planarisierungsschritt ist dem oben beschriebenen Ingot-Planarisierungsschritt ähnlich. Bei dem Wafer-Planarisierungsschritt platziert der Bediener den Wafer 100 mit dessen zu schleifender zweiten Waferfläche 102 nach oben gewandt auf der Haltefläche 32 der Halteeinheit 30 (siehe 1). Mit anderen Worten wird die erste Waferfläche 101 des Wafers 100, die planarisiert worden ist, an der Haltefläche 32 gehalten. Die Steuerung 7 steuert die Saugquelle, um auf die Haltefläche 32 einen Unterdruck aufzubringen, sodass der Wafer 100 daran unter Saugwirkung gehalten wird (Halteschritt).
Wie bei dem ersten Schleifschritt während des Ingot-Planarisierungsschritts steuert die Steuerung 7 den Schleifzuführmechanismus 50, um die rotierenden Schleifsteine 77 mit der zweiten Waferfläche 102 des Wafers 100 in Kontakt zu bringen, der an der sich drehenden Haltefläche 32 gehalten wird. Auf diese Weise schleift die Steuerung 7 die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge mit den Schleifsteinen 77 (erster Schleifschritt).
Zu diesem Zeitpunkt berechnet die Steuerung 7 die Materialabtragsmenge L in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (Materialabtragsmengen-Berechnungsschritt): $\begin{array}{l} Materialabtragsmenge L = Zustellweg W \times tan (Abweichungswinkel \\ α) \end{array}$
wobei der Zustellweg W sich auf den Weg bezieht, über den der Brennpunkt des Laserstrahls während des Zustellschritts bei dem Abziehschritt in der -Y-Richtung bewegt wird, und der Abweichungswinkel α bezieht sich auf den in 3 veranschaulichten Abweichungswinkel α.
Insbesondere werden, wie in 9 veranschaulicht, modifizierte Schichten 501 mit Abstandsintervallen ausgebildet, die jeweils mit dem Zustellweg W an der zweiten Waferfläche 102 korrespondieren, entlang welcher der Wafer 100 bei dem Abziehschritt von dem Ingot 200 abgezogen worden ist. Auch Risse 503 werden auf beiden Seiten von jeder der modifizierten Schichten 501 ausgebildet, das heißt zwischen den modifizierten Schichten 501. Während die planarisierte erste Waferfläche 101 mit der Haltefläche 32 in Kontakt gehalten wird, sind die Risse 503 um den Abweichungswinkel α zu den horizontalen Richtungen geneigt, das heißt die Richtungen parallel zu der Haltefläche 32 an der zu schleifenden zweiten Waferfläche 102. Daher weist die zweite Waferfläche 102 Flächenunregelmäßigkeiten auf, deren Höhe von der Materialabtragsmenge L abhängt, die durch die Gleichung (1) wiedergegeben wird.
Folglich kann die zweite Waferfläche 102 planarisiert werden, indem sie während des ersten Schleifschritts um die Materialabtragsmenge L, die durch die Gleichung (1) wiedergegeben wird, als vorbestimmte Materialabtragsmenge abgeschliffen wird. Wenn der Zustellweg 100 µm beträgt und der Abweichungswinkel α 4° ist, dann ist die Materialabtragsmenge L in etwa 27,97 µm.
Die Steuerung 7 stellt die vorbestimmte Materialabtragsmenge wie oben beschrieben ein und führt dann den ersten Schleifschritt aus. Mit anderen Worten wird die vorbestimmte Materialabtragsmenge eingestellt, bevor der erste Schleifschritt ausgeführt wird.
Als Nächstes führt die Steuerung 7 wie bei dem Ingot-Planarisierungsschritt einen Höhenunterschied-Messschritt aus, um einen Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten an der zweiten Waferfläche 102 des Wafers 100 zu messen. Wenn der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten in einen voreingestellten Bereich, das heißt einen zulässigen Bereich, fällt, dann bestimmt die Steuerung 7, dass die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 planarisiert worden ist und beendet den Schleifvorgang.
Wenn der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten hingegen größer ist als der zulässige Bereich, das heißt außerhalb des zulässigen Bereichs fällt, dann schleift die Steuerung 7 die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 mit den Schleifsteinen 77, während der Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche damit fortfährt, den Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten zu messen. Auf diese Weise wird die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 planarisiert (zweiter Schleifschritt).
Der Ingot 200, von dem der Wafer 100 abgezogen worden ist, weist ebenfalls Flächenunregelmäßigkeiten an dessen abgezogener Fläche auf. Der Bediener führt den obigen Ingot-Planarisierungsschritt an der abgezogenen Fläche aus und führt dann den Abziehschritt und den Wafer-Planarisierungsschritt aus. Auf diese Weise können mehrere Wafer 100, bei denen jeweils beide Flächen planarisiert sind, aus dem Ingot 200 gewonnen werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird bei dem Ingot-Planarisierungsschritt und dem Wafer-Planarisierungsschritt jeweils der erste Schleifschritt ausgeführt, um die erste Fläche 201 des Ingots 200 oder die zweite Waferfläche 102 des Wafers 100 um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge abzuschleifen, wonach die Höhe der geschliffenen Fläche durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen wird. Mit anderen Worten wird die zu schleifende Fläche planarisiert, das heißt geschliffen, bevor die Höhe der geschliffenen Fläche durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen wird. Folglich wird die Sonde 90 des Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 davon abgehalten, von der geschliffenen Fläche abzuprallen und folglich von Schwierigkeiten, die Höhe der geschliffenen Fläche zu messen. Bei dem zweiten Schleifschritt ist es daher möglich, das Werkstück mit den Schleifsteinen 77 der Schleifeinheit 70 zu schleifen, bis der Höhenunterschied der Flächenunregelmäßigkeiten, die durch den Höhenmessmechanismus für eine obere Fläche 9 gemessen werden, in den zulässigen Bereich fallen.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird der Ingot-Planarisierungsschritt vor dem Abziehschritt ausgeführt, um die erste Fläche 201 des Ingots 200 zu planarisieren, auf die der Laserstrahl aufgebracht werden soll. Daher können die modifizierten Schichten 501 und die Risse 503 zum Gewinnen des Wafers 100 als plattenförmiges Objekt, das von dem Ingot 200 abzuziehen ist, gut in dem Ingot 200 ausgebildet werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird der Ingot 200 aus einem hexagonalen Einkristall aus Siliziumcarbid mit einem Abweichungswinkel ausgebildet. Wenn der Wafer 100 als plattenförmiges Werkstück von dem Ingot 200 abgezogen wird, werden Flächenunregelmäßigkeiten an den abgezogenen Flächen des Ingots 200 und des Wafers 100 aufgrund der miteinander verbundenen geneigten Risse 503 ausgebildet.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform wird die Abziehfläche des Ingots 200, welche die Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, während des Ingot-Planarisierungsschritts planarisiert. Folglich können die modifizierten Schichten 501 und die Risse 503 zum Gewinnen eines nächsten Wafers 100 als ein plattenförmiges Objekt, das von dem Ingot 200 abgezogen werden soll, auf einfache Weise in dem Ingot 200 ausgebildet werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausführungsform werden der Abziehschritt und der Wafer-Planarisierungsschritt ausgeführt, nachdem der Ingot-Planarisierungsschritt ausgeführt worden ist, um die erste Fläche 201 des Ingots 200 zu planarisieren. Jedoch kann der Ingot-Planarisierungsschritt weggelassen werden.
In einem Fall, in dem der Ingot-Planarisierungsschritt weggelassen wird, wird der Laserstrahl durch die erste Fläche 201, die nicht planarisiert worden ist, auf den Ingot 200 aufgebracht, um, wie in 7 veranschaulicht, Trennstartpunkte der modifizierten Schichten 501 und Risse 503 in dem Ingot 200 auszubilden, und dann werden äußere Kräfte auf die Trennstartpunkte aufgebracht, was einen Wafer 100 als plattenförmiges Objekt entlang der Trennstartpunkte von dem Ingot 200 abzieht. Der so erhaltene Wafer 100 weist an sowohl der ersten Waferfläche 101 als auch der zweiten Waferfläche 102 Flächenunregelmäßigkeiten auf. Dann wird der Wafer-Planarisierungsschritt an der ersten Waferfläche 101 und der zweiten Waferfläche 102 ausgeführt, was einen Wafer 100 herstellt, dessen beide Flächen planarisiert sind.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und sämtliche Änderungen und Abwandlungen, die in den äquivalenten Schutzbereich der Ansprüche fallen, sind folglich durch die Erfindung einbezogen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2009072851 A [0002, 0003]
JP 6355540 [0071]

Claims

Verfahren zum Schleifen einer Flächenunregelmäßigkeiten aufweisenden Fläche eines Werkstücks mit Schleifsteinen, wobei das Verfahren umfasst: einen Halteschritt zum Halten des Werkstücks an einem Spanntisch; einen ersten Schleifschritt mit einem Drehen des an dem Spanntisch gehaltenen Werkstücks und Schleifen der Fläche des Werkstücks mit den Schleifsteinen um eine vorbestimmte Materialabtragsmenge, während ein Messelement eines Höhenmessers außerhalb eines Kontakts mit der Fläche des Werkstücks gehalten wird; einen Höhenunterschied-Messschritt mit einem in Kontakt Bringen des Messelements des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks, die während des ersten Schleifschritts geschliffen worden ist, und Messen eines Höhenunterschieds der Flächenunregelmäßigkeiten an der Fläche des Werkstücks mit dem Höhenmesser; und einen zweiten Schleifschritt mit einem Anhalten des Schleifens der Fläche des Werkstücks, wenn der bei dem Höhenunterschied-Messschritt gemessene Höhenunterschied in einen voreingestellten Bereich fällt, und einem Schleifen der Fläche des Werkstücks, wenn der gemessene Höhenunterschied größer ist als der voreingestellte Bereich, während das Messelement des Höhenmessers mit der Fläche des Werkstücks in Kontakt gehalten wird, bis der gemessene Höhenunterschied in den voreingestellten Bereich fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück ein plattenförmiges Objekt aufweist, das von einem Ingot, der aus einem Einkristall aus Siliziumcarbid hergestellt ist und eine erste Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine c-Achse, die sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt und um einen Abweichungswinkel zu einer Linie senkrecht zu der ersten Fläche geneigt ist, und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse aufweist, abgezogen wird indem wiederholt modifizierte Schichten in dem Ingot durch Aufbringen eines Laserstrahls einer Wellenlänge, die durch dessen erste Fläche auf den Ingot übertragbar sind, und ein lineares Bewegen eines Brennpunkts des Laserstrahls relativ zu dem Ingot in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung, in welcher der Abweichungswinkel ausgebildet ist, ausgebildet werden, wiederholt der Brennpunkt des Laserstrahls relativ zu dem Ingot um einen vorbestimmten Zustellweg in der ersten Richtung zugestellt wird, Trennstartpunkte der modifizierten Schichten und Risse ausgebildet werden, die sich von den modifizierten Schichten in der ersten Richtung entlang der c-Ebene erstrecken, und äußere Kräfte auf die Trennstartpunkte aufgebracht werden, um das plattenförmige Objekt entlang der Trennstartpunkte als Grenze abzuziehen, und die Fläche des Werkstücks, welche die Flächenunregelmäßigkeiten aufweist, eine Fläche des abzuziehenden plattenförmigen Objekts aufweist, die der ersten Fläche gegenüberliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück einen Ingot aufweist, der aus einem Einkristall aus Siliziumcarbid hergestellt ist und eine erste Fläche, eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche, eine c-Achse, die sich von der ersten Fläche zu der zweiten Fläche erstreckt und um einen Abweichungswinkel zu einer Linie senkrecht zu der ersten Fläche geneigt ist, und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse aufweist, bei dem wiederholt modifizierte Schichten in dem Ingot durch Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Wellenlänge, die durch dessen erste Fläche zu dem Ingot übertragbar ist, und lineares Bewegen eines Brennpunkts des Laserstrahls relativ zu dem Ingot in einer zweiten Richtung senkrecht zu einer ersten Richtung, in welcher der Abweichungswinkel ausgebildet ist, ausgebildet werden, der Brennpunkt des Laserstrahls wiederholt in der ersten Richtung relativ zu dem Ingot um einen vorbestimmten Zustellweg zugestellt wird, was Trennstartpunkte der modifizierten Schichten und Risse ausbildet, die sich von den modifizierten Schichten in der ersten Richtung entlang der c-Ebene erstrecken, und äußere Kräfte auf die Trennstartpunkte ausgeübt werden, um das plattenförmige Objekt entlang der Trennstartpunkte als Grenze abzuziehen, und die zu schleifende Flächenunregelmäßigkeiten aufweisende Fläche des Werkstücks eine Fläche des Ingots aufweist, von der das plattenförmige Objekt abgezogen worden ist.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner aufweist: vor dem Beginn des ersten Schleifschritts einen Materialabtragsmengen-Berechnungsschritt mit einem Berechnen der vorbestimmten Materialabtragsmenge während des ersten Schleifschritts in Übereinstimmung mit einer nachfolgenden Gleichung: $Materialabtragsmenge = Zustellweg \times tan (Abweichungswinkel) .$
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst: vor dem Beginn des ersten Schleifschritts einen Materialabtragsmengen-Berechnungsschritt mit einem Berechnen der vorbestimmten Materialabtragsmenge während des ersten Schleifschritts in Übereinstimmung mit einer nachfolgenden Gleichung: $Materialabtragsmenge = Zustellweg \times tan (Abweichungswinkel) .$