-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Laserbearbeitungsvorrichtung zum Laserbearbeiten eines Werkstücks, wie eines Wafers.
-
Beschreibung des Stands der Technik
-
In einem Halbleitereinrichtungsherstellungsprozess wird eine Vielzahl von sich schneidenden Aufteilungslinien auf der Vorderseite eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiterwafers ausgebildet, um dadurch eine Vielzahl von separaten Bereichen festzulegen, in denen eine Vielzahl von Halbleitereinrichtungen, wie ICs und LSIs, entsprechend ausgebildet ist. Der Halbleiterwafer wird entlang der Aufteilungslinien unterteilt, um dadurch die Bereiche, wo die Halbleitereinrichtungen ausgebildet sind, voneinander zu trennen, wodurch eine Vielzahl von individuellen Halbleitereinrichtungschips erhalten wird.
-
Als Verfahren zum Aufteilen eines Wafers, wie eines Halbleiterwafers, entlang der Aufteilungslinien wurde ein Verfahren vorgeschlagen, welches das Applizieren eines Laserstrahls mit einer Absorptionswellenlänge auf den Wafer entlang der Aufteilungslinien, um dadurch eine laserbearbeitete Rille als einen Brechstartpunkt entlang jeder Aufteilungslinie durch Ablation auszubilden, und das anschließende Anlegen einer externen Kraft an den Wafer entlang jeder Aufteilungslinie umfasst, wo die laserbearbeitete Rille als der Brechstartpunkt ausgebildet ist, wodurch der Wafer entlang jeder Aufteilungslinie gebrochen wird.
-
Die Laserbearbeitung, welche oben erwähnt ist, wird unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung ausgeführt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst ein Werkstückhaltemittel zum Halten eines Werkstücks, ein Laserstrahlapplizierungsmittel mit einem Bearbeitungskopf zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, welches durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird, ein Zuführmittel zum Relativbewegen des Werkstückhaltemittels und des Laserstrahlapplizierungsmittels in einer Zuführrichtung (X-Richtung), ein Verstellmittel zum Relativbewegen des Werkstückhaltemittels und des Laserstrahlapplizierungsmittels in einer Verstellrichtung (Y-Richtung), die senkrecht zu der Zuführrichtung (X-Richtung) ist, und ein Ausrichtungsmittel zum Detektieren einer Gegenstandsfläche des zu bearbeitenden Werkstücks (siehe beispielsweise
japanisches Patent mit der Veröffentlichungsnummer 2006-289388 ).
-
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
-
Beim Ausbilden einer laserbearbeiteten Rille mit einer vorbestimmten Tiefe (beispielsweise 10 μm) auf dem Werkstück, wie einem Wafer, ist es jedoch erforderlich, geeignet die numerischen Werte verschiedener Bearbeitungsfaktoren anzupassen, wie Energie, Wiederholfrequenz, Pulsbreite und Brennfleckdurchmesser des Laserstrahls sowie eine Bearbeitungszuführgeschwindigkeit, wobei die Bearbeitungszustände durch Ausprobieren, wie Messen der Tiefe der laserbearbeiteten Rille, bestimmt werden. Im Ergebnis wird die Produktivität verringert. Darüber hinaus unterscheidet sich der Wafer als Werkstück in dessen Eigenschaften in Abhängigkeit des Typs oder Herstellers, sodass die Bearbeitungszustände jedes Mal verändert werden müssen, wenn sich der Wafer verändert. Folglich ist das Festlegen der Bearbeitungszustände für den Bediener zeitaufwändig.
-
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die automatisch die Bearbeitungszustände für das Werkstück durch Eingeben erforderlicher Größen festlegen kann.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Laserbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt mit einem Werkstückhaltemittel zum Halten eines Werkstücks; einem Laserstrahlapplizierungsmittel mit einem Bearbeitungskopf zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, das durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird; einem Bewegungsmittel zum Relativbewegen des Werkstückhaltemittels und des Laserstrahlapplizierungsmittels; einem Ausrichtungsmittel zum Detektieren einer Gegenstandsfläche des Werkstücks, das durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird; einem Steuermittel zum Steuern des Laserstrahlapplizierungsmittels und des Bewegungsmittels; einem Eingabemittel zum Eingeben eines angestrebten Bearbeitungsergebnisses in das Steuermittel; und einem 3D-Abbildungsmittel zum Abbilden eines bearbeiteten Zustands des Werkstücks, welches durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird, um ein dreidimensionales Abbild auszubilden, wobei das Steuermittel einen Bearbeitungszustandsanpassungsschritt zum Anpassen von Bearbeitungszuständen ausführt, sodass das angestrebte Bearbeitungsergebnis, welches durch das Eingabemittel eingegeben wird, erreicht wird, wobei das Anpassen in Abhängigkeit des angestrebten Bearbeitungsergebnisses und des dreidimensionalen Abbilds, welches durch das 3D-Abbildungsmittel ausgebildet wird, erfolgt, und anschließend das Laserstrahlapplizierungsmittel und das Bewegungsmittel in Abhängigkeit der Bearbeitungszustände, die in dem Bearbeitungszustandsanpassungsschritt angepasst wurden, steuert.
-
Bevorzugt umfasst der Bearbeitungszustandsanpassungsschritt durch das Steuermittel einen Fundamental-Numerischer-Werteinstellschritt zum Festlegen eines fundamentalen numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor in Abhängigkeit des angestrebten Bearbeitungsergebnisses, das von dem Eingabemittel eingegeben wird, und eines fundamentalen numerischen Bereichs von jedem Bearbeitungsfaktor; einen Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt zum Steuern des Laserstrahlapplizierungsmittels und des Bewegungsmittels in Abhängigkeit des fundamentalen numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor, der in dem Fundamental-Numerischer-Werteinstellschritt festgelegt wurde, um dadurch eine Fundamentalbearbeitung des Werkstück, welches durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird, durchzuführen; einen 3D-Abbildungsschritt zum Betreiben des 3D-Abbildungsmittels, um den bearbeiteten Zustand des Werkstücks, welches durch den Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt bearbeitet wurde, abzubilden, wodurch ein dreidimensionales Abbild ausgebildet wird; einen Diagrammanlegungsschritt zum Anlegen eines Diagramms der Bearbeitungsergebnisse in Beziehung zu jedem Bearbeitungsfaktor in Abhängigkeit des dreidimensionalen Abbilds, welches in dem 3D-Abbildungsschritt ausgebildet wird; einen Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt zum Auswählen des Bearbeitungsfaktors, der einen Einfluss auf die Bearbeitungsergebnisse hat, durch Vergleichen der Diagramme, welche jeweils mit den Bearbeitungsfaktoren korrespondieren, die in dem Diagrammanlegungsschritt angelegt wurden, und zum anschließenden Einstellen eines veränderten numerischen Bereichs für den zuvor ausgewählten Bearbeitungsfaktor; einen Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt zum Festlegen eines veränderten numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor in Abhängigkeit des veränderten numerischen Bereichs, welcher in dem Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt festgelegt wurde; und einen Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritt zum Steuern des Laserstrahlapplizierungsmittels und des Bewegungsmittel in Abhängigkeit des veränderten numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor, welcher in dem Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt festgelegt wurde, wodurch das Werkstück, das durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird, verändert bearbeitet wird; wobei der 3D-Abbildungsschritt, der Diagrammanlegungsschritt, der Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt, der Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt und der Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritt wiederholt werden, bis das tatsächliche Bearbeitungsergebnis, welches durch die veränderte Bearbeitung erzielt wird, in einen zulässigen Bereich des angestrebten Bearbeitungsergebnisses fällt.
-
Bevorzugt werden der Fundamental-Numerischer-Werteinstellschritt, der Diagrammanlegungsschritt und der Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt in einer Versuchsanordnung ausgeführt.
-
Die Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das 3D-Abbildungsmittel zum Abbilden des bearbeiteten Zustands des Werkstücks, welches durch das Werkstückhaltemittel gehalten wird, um das dreidimensionale Abbild dieses bearbeiteten Zustands auszubilden. Das Steuermittel führt den Bearbeitungszustandsanpassungsschritt zum Anpassen der Bearbeitungszustände, sodass das angestrebte Bearbeitungsergebnis, welches durch das Eingabemittel eingegeben wird, erhalten wird, in Abhängigkeit des angestrebten Bearbeitungsergebnisses und des dreidimensionalen Abbilds, welches durch das 3D-Abbildungsmittel ausgebildet wird, aus. Anschließend steuert das Steuermittel das Laserstrahlapplizierungsmittel und das Bewegungsmittel in Abhängigkeit der Bearbeitungszustände, die in dem Bearbeitungszustandsanpassungsschritt angepasst wurden. Folglich können die Bearbeitungszustände für das Werkstück automatisch durch Eingeben erforderlicher Größen durch das Eingabemittel festgelegt werden. Demnach muss der Bediener die Bearbeitungszustände nicht durch Ausprobieren einstellen, sodass die Produktivität verbessert werden kann.
-
Die obere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise diese umzusetzen sowie die Erfindung selbst werden durch ein Studium der folgenden Beschreibung und begleitenden Ansprüche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, welche eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, am besten verstanden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines 3D-Abbildungsmittels, welches in der Laserbearbeitungsvorrichtung aus 1 umfasst ist.
-
3 ist eine Schnittansicht, die einen wesentlichen Teil eines Interferenzabbildungsmechanismus zeigt, welcher das 3D-Abbildungsmittel aus 2 ausgestaltet.
-
4 ist eine schematische Ansicht zum Illustrieren eines Fokusmittels und eines Interferenzlichterzeugungsmittels, die in dem Interferenzabbildungsmechanismus aus 3 umfasst sind.
-
5 ist ein Blockdiagramm eines Steuermittels, das in der Laserbearbeitungsvorrichtung aus 1 umfasst ist.
-
6 ist ein Steuerplan, welcher die Beziehung zwischen einer Spannung, die an einen Aktuator angelegt wird, der durch einen piezoelektrischen Motor bereitgestellt wird, und einer Axialverschiebung des piezoelektrischen Motors festlegt.
-
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als ein Werkstück in dem Zustand, bei dem der Halbleiterwafer an ein Sägeband angebracht ist, das durch einen Ringrahmen gehalten wird.
-
8 ist eine Tabelle zum Darstellen eines fundamentalen numerischen Bereichs von jedem Bearbeitungsfaktor, die in das Steuermittel eingegeben werden.
-
9A und 9B sind Tabellen zum Darstellen eines fundamentalen numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor, die in einem Fundamental-Numerischer-Werteinstellschritt durch das Steuermittel festgelegt werden.
-
10 ist eine Schnittansicht laserbearbeiteter Rillen #1 bis #5, die in einem Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt durch das Steuermittel ausgebildet werden.
-
11 ist eine perspektivische Ansicht zum Illustrieren von dreidimensionalen Abbildern der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die in einem 3D-Abbildungsschritt durch das Steuermittel ausgebildet werden.
-
12A bis 12C sind Diagramme, welche die Beziehung zwischen Bearbeitungsfaktoren und Bearbeitungsergebnissen darstellen, die in einem Diagrammanlegungsschritt durch das Steuermittel angelegt werden.
-
13 ist eine Tabelle zum Illustrieren eines veränderten numerischen Bereichs von jedem Bearbeitungsfaktor, die in einem Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt durch das Steuermittel festgelegt werden.
-
14A und 14B sind Tabellen zum Illustrieren eines veränderten numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor, die in einem Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt durch das Steuermittel festgelegt werden.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Eine bevorzugte Ausführungsform der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 1 gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, umfasst eine stationäre Basis 2, ein Werkstückhaltemechanismus 3 zum Halten eines Werkstücks, wobei der Werkstückhaltemechanismus 3 auf der stationären Basis 2 so vorgesehen ist, dass dieser in einer Zuführrichtung (X-Richtung), die durch einen Pfeil X gezeigt ist, bewegbar ist, und eine Laserstrahlapplizierungseinheit 4, die auf der stationären Basis 2 vorgesehen ist, wobei die Laserstrahlapplizierungseinheit 4 ein Laserstrahlapplizierungsmittel aufweist, welches im Folgenden beschrieben wird.
-
Der Werkstückhaltemechanismus 3 umfasst ein Paar von Führungsschienen 31, das auf der stationären Basis 2 so vorgesehen ist, dass dieses sich parallel zueinander in die X-Richtung erstreckt, einen ersten Gleitblock 32, der auf den Führungsschienen 31 so vorgesehen ist, dass dieser in die X-Richtung bewegbar ist, einen zweiten Gleitblock 33, der auf dem ersten Gleitblock 32 so vorgesehen ist, dass dieser in einer Verstellrichtung (Y-Richtung), die durch einen Pfeil Y gezeigt ist und senkrecht zu der X-Richtung ist, bewegbar ist, einen Decktisch 35, der durch ein zylindrisches Element 34, welches auf dem zweiten Gleitblock 33 steht, gelagert wird, und einen Spanntisch 36 als ein Werkstückhaltemittel. Der Spanntisch 36 weist ein Vakuumspannfutter 361 aus einem porösen Material auf. Ein Werkstück, wie ein scheibenförmiger Halbleiterwafer, ist eingerichtet, unter Saugen auf der oberen Fläche des Vakuumspannfutters 361 als eine Haltefläche durch Betreiben eines Saugmittels (nicht gezeigt) gehalten zu werden. Der Spanntisch 36 ist durch einen Stellenmotor (nicht gezeigt), welcher in dem zylindrischen Element 34 vorgesehen ist, drehbar. Der Spanntisch 36 ist mit Klemmen 362 zum Befestigen eines ringförmigen Rahmens versehen, welcher einen Halbleiterwafer als das Werkstück durch ein Schutzband trägt.
-
Die untere Fläche des ersten Gleitblocks 32 ist mit einem Paar von Führungsrillen 321 zum gleitbaren Eingreifen mit dem Paar von Führungsschienen 31, das oben erwähnt wurde, ausgebildet. Ein Paar von Führungsschienen 322 ist auf der oberen Fläche des ersten Gleitblocks 32 so vorgesehen, dass dieses sich parallel zueinander in die Y-Richtung erstreckt. Demnach ist der erste Gleitblock 32 in die X-Richtung entlang der Führungsschienen 31 durch das gleitbare Eingreifen der Führungsrillen 321 mit den Führungsschienen 31 bewegbar. Der Werkstückhaltemechanismus 3 umfasst ferner ein X-Bewegungsmittel 37 zum Bewegen des ersten Gleitblocks 32 in die X-Richtung entlang der Führungsschienen 31. Das X-Bewegungsmittel 37 umfasst eine Außengewindestange 371, die sich parallel zu den Führungsschienen 31 so erstreckt, dass diese dazwischen angeordnet ist, und einen Stellmotor 372 als eine Antriebsquelle zum rotatorischen Antreiben der Außengewindestange 371. Die Außengewindestange 371 ist drehbar an einem Ende davon durch einen Lagerblock 373, der an der stationären Basis 2 befestigt ist, gelagert und an dem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des Stellenmotors 372 so verbunden, dass diese das Drehmoment davon aufnimmt. Die Außengewindestange 371 ist mit einem Gewindedurchgangsloch, welches in einem Innengewindeblock (nicht gezeigt), der von der unteren Fläche des ersten Gleitblocks 32 an einem Mittelabschnitt davon hervorsteht, im Eingriff. Demnach wird der erste Gleitblock 32 in die X-Richtung entlang der Führungsschienen 31 bewegt, indem der Stellmotor 372 betrieben wird, die Außengewindestange 371 normal oder rückwärts zu drehen.
-
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein X-Positionsdetektionsmittel 374 zum Detektieren der X-Position des Spanntischs 36. Das X-Positionsdetektionsmittel 374 umfasst eine Linearskala 374a, die sich entlang einer der Führungsschienen 31 erstreckt, und einen Lesekopf 374b, der auf dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen und entlang der Linearskala 374a zusammen mit dem ersten Gleitblock 32 bewegbar ist. Der Lesekopf 374b des X-Positionsdetektionsmittel 374 überträgt ein Pulssignal von einem Puls jeden 1 μm in dieser bevorzugten Ausführungsform an das Steuermittel, welches im Folgenden beschrieben wird. Das Steuermittel zählt die Anzahl von Pulsen als das Pulssignal, das durch den Lesekopf 374b eingegeben wird, um dadurch die X-Position des Spanntischs 36 zu detektieren. In dem Fall, bei dem der Pulsmotor 372 als die Antriebsquelle für das X-Bewegungsmittel 37 verwendet wird, wie in dieser bevorzugten Ausführungsform, kann die Anzahl von Pulsen als ein Antriebssignal, das von dem Steuermittel an den Stellmotor 372 ausgegeben wird, durch das Steuermittel gezählt werden, um dadurch die X-Position des Spanntischs 36 zu detektieren. In dem Fall, bei dem ein Servomotor als Antriebsquelle für das X-Bewegungsmittel 37 verwendet wird, kann ein Pulssignal, welches von einem Drehgeber zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit des Servomotors ausgegeben wird, an das Steuermittel übersandt werden, wobei die Anzahl von Pulsen als das Pulssignal, das durch den Drehgeber in das Steuermittel eingegeben wird, durch das Steuermittel gezählt werden kann, um dadurch die X-Position des Spanntischs 36 zu detektieren.
-
Die untere Fläche des zweiten Gleitblocks 33 ist mit einem Paar von Führungsrillen 331 zum gleitbaren Eingreifen mit dem Paar von Führungsschienen 322, das auf der oberen Fläche des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen ist, wie weiter oben erwähnt, ausgebildet. Demnach ist der zweite Gleitblock 32 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 322 durch das gleitbare Eingreifen der Führungsrillen 331 mit den Führungsschienen 322 bewegbar. Der Werkstückhaltemechanismus 3 umfasst ferner ein Y-Bewegungsmittel 38 zum Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 322. Das Y-Bewegungsmittel 38 umfasst eine Außengewindestange 381, die sich parallel zu den Führungsschienen 322 derart erstreckt, dass diese dazwischen angeordnet ist, und einen Stellmotor 382 als eine Antriebsquelle zum rotatorischen Antreiben der Außengewindestange 381. Die Außengewindestange 381 ist drehbar an einem Ende davon an einem Lagerblock 383, der an einer oberen Fläche des ersten Gleitblocks 32 befestigt ist, gelagert und an dem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des Stellmotors 382 derart verbunden, dass diese das Drehmoment davon aufnimmt. Die Außengewindestange 381 ist mit einem Gewindedurchgangsloch, das in einem Innengewindeblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist, der von der unteren Fläche des zweiten Gleitblocks 33 an einem Zentralabschnitt davon hervorsteht, im Eingriff. Demnach wird der zweite Gleitblock 33 in die Y-Richtung entlang der Führungsschienen 322 bewegt, indem der Stellmotor 382 betrieben wird, die Außengewindestange 381 normal oder rückwärts zu rotieren.
-
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein Y-Positionsdetektionsmittel 384 zum Detektieren der Y-Position des Spanntischs 36. Das Y-Positionsdetektionsmittel 384 umfasst eine Linearskala 384a, die sich entlang einer der Führungsschienen 322 erstreckt, und einen Lesekopf 384b, der auf dem zweiten Gleitblock 33 vorgesehen und entlang der Linearskala 384a zusammen mit dem zweiten Gleitblock 33 bewegbar ist. Der Lesekopf 384b des Y-Positionsdetektionsmittels 384 überträgt ein Pulssignal von einem Puls jeden 1 μm in dieser bevorzugten Ausführungsform an das Steuermittel, das im Folgenden beschrieben wird. Dieses Steuermittel zählt die Anzahl von Pulsen als das Pulssignal, das von dem Lesekopf 384b eingegeben wird, um dadurch die Y-Position des Spanntischs 36 zu detektieren. In dem Fall, bei dem der Stellmotor 382 als die Antriebsquelle für das Y-Bewegungsmittel 38, wie in dieser bevorzugten Ausführungsform, verwendet wird, kann die Anzahl von Pulsen als eine Antriebsquelle, die von dem Steuermittel an den Stellmotor 382 ausgegeben wird, durch das Steuermittel gezählt werden, um dadurch die Y-Position des Spanntischs 36 zu detektieren. In dem Fall, bei dem ein Servomotor als die Antriebsquelle für das Y-Bewegungsmittel 38 verwendet wird, kann ein Pulssignal, das von einem Drehgeber zum Detektieren der Drehgeschwindigkeit des Servomotors ausgegeben wird, an das Steuermittel übersandt werden, wobei die Anzahl von Pulsen als das Pulssignal, das von dem Drehgeber in das Steuermittel eingegeben wird, durch das Steuermittel gezählt werden kann, um dadurch die Y-Position des Spanntischs 36 zu detektieren.
-
Die Laserstrahlapplizierungseinheit 4 umfasst ein Stützelement 41, das auf der stationären Basis 2 vorgesehen ist, ein Einheitsgehäuse 42, das durch das Stützelement 41 so gestützt wird, dass dieses sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt, ein Laserstrahlapplizierungsmittel 5, das an dem Einheitsgehäuse 42 vorgesehen ist, und ein Abbildungsmittel 6 zum Detektieren einer Laser zu bearbeiten Gegenstandsfläche. Das Laserstrahlapplizierungsmittel 5 umfasst ein gepulstes Laserstrahloszillationsmittel (nicht gezeigt), das in dem Einheitsgehäuse 42 vorgesehen ist, und einen Bearbeitungskopf 51 zum Fokussieren eines gepulsten Laserstrahls, der durch das gepulste Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde, und zum Applizieren dieses gepulsten Laserstrahls auf das Werkstück, das auf dem Spanntisch 36 gehalten wird. Das gepulste Laserstrahloszillationsmittel umfasst einen gepulsten Laserstrahloszillator und ein Wiederholfrequenzeinstellmittel.
-
Das Abbildungsmittel 6 ist an dem Einheitsgehäuse 42 an einer Position vorgesehen, die auf einer Erstreckungslinie von dem Bearbeitungskopf 51 in die X-Richtung mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Das Abbildungsmittel 6 umfasst eine herkömmliche Abbildungseinrichtung (CCD) zum Abbilden des Werkstücks unter Verwendung von sichtbarem Licht, ein Infrarotlichtapplizierungsmittel zum Applizieren von Infrarotlicht auf das Werkstück, ein optisches System zum Erfassen des Infrarotlichts, welches auf das Werkstück durch das Infrarotlichtapplizierungsmittel appliziert wird, und eine Abbildungseinrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, welches mit dem Infrarotlicht korrespondiert, das durch das optische System erfasst wird. Ein Abbildungssignal, das durch das Abbildungsmittel 6 ausgegeben wird, wird an das Steuermittel übersandt, welches im Folgenden beschrieben wird.
-
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein 3D-Abbildungsmittel 7 zum Abbilden eines bearbeiteten Zustands des Werkstücks, das auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, um ein dreidimensionales Abbild auszubilden. Das 3D-Abbildungsmittel 7 umfasst einen Interferenzabbildungsmechanismus 70, der an dem Einheitsgehäuse 42 zum Abbilden des Werkstücks, welches auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, in drei Dimensionen vorgesehen ist, welche aus der X-Richtung, der Y-Richtung, die senkrecht zu der X-Richtung ist, und der Z-Richtung, die senkrecht zu sowohl der X-Richtung als auch der Y-Richtung ist, ausgestaltet sind, und zum anschließenden Ausgeben eines Abbildungssignals, das wie weiter oben beschrieben erhalten wird. Der Interferenzabbildungsmechanismus 70 ist an einem ersten Z-Bewegungsmittel 8 angebracht, das an dem Einheitsgehäuse 42 vorgesehen ist, sodass dieser in die Z-Richtung durch das erste Z-Bewegungsmittel 8 bewegbar ist. Der Interferenzabbildungsmechanismus 70 und das erste Z-Bewegungsmittel 8, welche das 3D-Abbildungsmittel 7 ausgestalten, werden nun im Detail unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben.
-
Der Interferenzabbildungsmechanismus 70, der in 2 bis 4 gezeigt ist, ist ein sogenannter Mirau-Interferenzabbildungsmechanismus. Wie in 3 im Detail gezeigt, umfasst der Interferenzabbildungsmechanismus 70 ein Mechanismusgehäuse 71, ein Abbildungseinrichtungsmittel 72, das an dem oberen Abschnitt des Mechanismusgehäuses 71 vorgesehen ist, ein Fokusmittel 73, das an dem unteren Abschnitt des Mechanismusgehäuses 71 so vorgesehen ist, dass dieses der Haltefläche (obere Fläche) des Spanntisches 36 gegenüberliegt, und ein Lichtapplizierungsmittel 74 zum Applizieren von Licht durch das Fokusmittel 73 auf das Werkstück, welches auf der Haltefläche des Spanntischs 36 gehalten wird. Das Abbildungseinrichtungsmittel 72 umfasst eine Vielzahl von Pixeln, die in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet sind, und gibt ein Abbildungssignal an das Steuermittel, das im Folgenden beschrieben wird, aus.
-
Das Fokusmittel 73, welches den Interferenzabbildungsmechanismus 70 ausgestaltet, weist ein Einheitsgehäuse 731 und eine Objektivlinse 732, welche in dem Einheitsgehäuse 731 vorgesehen ist, auf. Wie in 4 gezeigt, fungiert die Objektivlinse 732 dazu, das Licht von dem Lichtapplizierungsmittel 74 auf einen Fokuspunkt P zu fokussieren (Abbildungsposition). In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Brennfleckdurchmesser am Fokuspunkt P zu 100 μm festgelegt. Ferner ist ein Interferenzlichterzeugungsmittel 75 in dem Einheitsgehäuse 731 des Fokusmittels 73 vorgesehen. Das Interferenzlichterzeugungsmittel 75 fungiert dazu, Interferenzlicht in Abhängigkeit von Rückführlicht zu erzeugen, das auf dem Werkstück reflektiert wird, welches auf der Haltefläche des Spanntischs 36 gehalten wird. Wie in 4 gezeigt, ist das Interferenzlichterzeugungsmittel 75 aus einer Glasplatte 751, welche zwischen der Objektivlinse 732 und dem Spanntisch 36 eingeführt ist, und einem ersten Strahlteiler 752 ausgebildet, der zwischen der Glasplatte 751 und dem Spanntisch 36 angeordnet ist. Die Glasplatte 751 ist mit einem Zentralmikroskopspiegel 751a mit einem Durchmesser von beispielsweise 0,5 mm vorgesehen. Der erste Strahlteiler 752 fungiert derart, dass dieser teilweise Licht, welches durch das Lichtapplizierungsmittel 74 appliziert und durch die Objektivlinse 732 fokussiert wird, überträgt, wodurch das übertragene Licht auf das Werkstück, das auf der Werkstückhaltefläche des Spanntisches 36 gehalten wird, appliziert wird, und ebenfalls derart, dass dieser teilweise das Licht, das durch das Lichtapplizierungsmittel 74 appliziert und durch die Objektivlinse 732 fokussiert wird, reflektiert, wodurch das reflektierte Licht in Richtung des Spiegels 751a der Glasplatte 751 geleitet wird. Das übertragene Licht durch den ersten Strahlteiler 752 wird an dem Fokuspunkt P (Abbildungsposition) reflektiert, um mit dem reflektierten Licht von dem ersten Strahlteiler 752 auf der Glasplatte 751 zu interferieren. Demnach kooperieren das Fokusmittel 73 und das Interferenzlichterzeugungsmittel 75, um Interferenzlicht mit einer hohen Intensität zu erzeugen und dieses Interferenzlicht in Richtung des Abbildungseinrichtungsmittels 72 zu leiten.
-
Wie in 3 gezeigt, weist das Mechanismusgehäuse 71 eine untere Wand 711 mit einem Anbringungsloch 711a auf. Das Einheitsgehäuse 731, welches die Objektivlinse 732 und das Interferenzlichterzeugungsmittel 75 umfasst, ist an dem Mechanismusgehäuse 71 derart angebracht, dass dieses durch das Anbringungsloch 711a der unteren Wand 711 in einer Richtung (Vertikalrichtung in 3), die senkrecht zu der Haltefläche (obere Fläche) des Spanntischs 36 ist, bewegbar ist. Ein Flanschabschnitt 731a ist an dem oberen Ende des Einheitsgehäuses 731 vorgesehen, wobei ein Aktuator 76 zwischen der unteren Wand 711 des Mechanismusgehäuses 71 und dem Flanschabschnitt 731a des Einheitsgehäuses 731 des Fokusmittels 73 vorgesehen ist. Der Aktuator 76 fungiert als ein zweites Z-Bewegungsmittel zum Bewegen des Einheitsgehäuses 731 in die Vertikalrichtung von 3. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator 76 durch einen piezoelektrischen Motor bereitgestellt, welcher ein piezoelektrisches Element umfasst, das eingerichtet ist, sich axial in Abhängigkeit einer angelegten Spannung zu erstrecken/verlängern. Demnach kann der Aktuator 76, der durch solch einen piezoelektrischen Motor bereitgestellt ist, das Einheitsgehäuse 731 in die Vertikalrichtung von 3 (die Richtung, welche senkrecht zu der Haltefläche des Spanntisches 36 ist) in Abhängigkeit einer Spannung bewegen, welche unter der Steuerung des Steuermittels angelegt wird, welche im Folgenden beschrieben wird. Im Rahmen einer Modifikation kann ein schnell ansprechender Schwingspulenmotor, wie ein piezoelektrischer Motor, als Aktuator 76 verwendet werden.
-
Das Lichtapplizierungsmittel 74 ist aus einer Lichtquelle 741, wie einer LED, die in einer Seitenhervorstehung 712 vorgesehen ist, welche von einer Seitenfläche des Mechanismusgehäuses 71 hervorsteht, und einem zweiten Strahlteiler 742 ausgestaltet, der in dem Mechanismusgehäuse 741 an einer Position zwischen dem Abbildungseinrichtungsmittel 72 und dem Fokusmittel 73 vorgesehen ist. Der zweite Strahlteiler 742 fungiert derart, dass dieser Licht, das von der Lichtquelle 741 ausgegeben wird, in Richtung des Fokusmittels 73 lenkt und ferner das Licht, das von dem Werkstück, das auf der Haltefläche des Spanntischs 36 gehalten wird, reflektiert wird, in Richtung des Abbildungseinrichtungsmittels 72 leitet.
-
Die Ausgestaltung des ersten Z-Bewegungsmittels 8 wird nun im Detail unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Das erste Z-Bewegungsmittel ist aus einem Stützgehäuse 81 zum Stützen des Mechanismusgehäuses 71 des Interferenzabbildungsmechanismus 70, sodass das Mechanismusgehäuse 71 in die Z-Richtung, welche durch einen Pfeil Z gezeigt ist (in die Richtung senkrecht zu der Haltefläche des Spanntisches 36), bewegbar ist, und einem Betreibungsmittel 82 zum Bewegen des Mechanismusgehäuses 71 in die Z-Richtung ausgestaltet, das an dem Stützgehäuse 81 gelagert ist. Das Stützgehäuse 81 ist aus einer oberen Wand 811, einer unteren Wand 812, gegenüberliegenden Seitenwänden 813 und 814 und einer Rückwand (nicht gezeigt) ausgestaltet. Die gegenüberliegenden Seitenwände 813 und 814 stehen zu der Vorderseite hervor, um entsprechend ein Paar von Führungsschienen 813a und 814a auszugestalten. Das Betreibungsmittel 82 umfasst eine Außengewindestange 821, welche sich parallel zu den gegenüberliegenden Seitenwänden 813 und 814 des Stützgehäuses 81 so erstreckt, dass diese dazwischen angeordnet ist. Die Außengewindestange 821 ist drehbar an der oberen Wand 811 und der unteren Wand 812 gelagert. Das Betreibungsmittel 82 umfasst ferner einen Stellmotor 822 als eine Antriebsquelle, die an der oberen Wand 811 zum rotatorischen Antreiben der Außengewindestange 821 vorgesehen ist. Ein Innengewindeblock 713 mit einem Gewindedurchgangsloch 713a ist an der Rückwand des Mechanismusgehäuses 71 vorgesehen. Das Gewindedurchgangsloch 713a des Innengewindeblocks 713 ist mit der Außengewindestange 821 des Betreibungsmittels 82 drehbar im Eingriff. Demnach wird das Mechanismusgehäuse 71 mit dem Innengewindeblock 713 entlang der Führungsschienen 813a und 814a in die Z-Richtung durch Betreiben des Stellmotors 822 bewegt, sodass dieser normal oder rückwärts die Außengewindestange 821 dreht.
-
Das 3D-Abbildungsmittel 7 umfasst ferner ein Z-Positionsdetektionsmittel 80 zum Detektieren der Z-Position des Interferenzabbildungsmechanismus 70, welcher durch das Z-Bewegungsmittel 8 zu bewegen ist. Das Z-Positionsdetektionsmittel 80 ist aus einer Linearskala 80a, welche auf der Führungsschiene 813a vorgesehen ist, und einem Lesekopf 80b, der an dem Mechanismusgehäuse 71 des Interferenzabbildungsmechanismus 70 angebracht und entlang der Linearskala 80a zusammen mit dem Mechanismusgehäuse 71 bewegbar ist, ausgestaltet. Der Lesekopf 80b des Z-Positionsdetektionsmittels 80 überträgt ein Pulssignal von beispielsweise einem Puls jeden 1 μm an das Steuermittel, das im Folgenden zu beschreiben ist.
-
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst ein Steuermittel 9, das in 5 gezeigt ist. Das Steuermittel 9 fungiert derart, dass dieses Abbildungsinformationen in Abhängigkeit eines Abbildungssignals erzeugt, das von dem Abbildungseinrichtungsmittel 72 des Interferenzabbildungsmechanismus 70 ausgegeben wird. Das Steuermittel 9 steuert nicht nur die Komponenten des 3D-Abbildungsmittels 7, sondern ebenfalls alle anderen Komponenten der Laserbearbeitungsvorrichtung 1. Das Steuermittel 9 ist durch einen Computer ausgestaltet und umfasst einen Prozessor (CPU) 91 zum Ausführen von Betriebsbearbeitungen in Abhängigkeit eines Steuerprogramms, einen Festwertspeicher (ROM) 92, welcher das Steuerprogramm vorausgehend speichert, einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) 93 zum Speichern der Berechnungsergebnisse etc., eine Eingabeschnittstelle 94 und eine Ausgabeschnittstelle 95. Detektionssignale des X-Positionsdetektionsmittels 374, des Y-Positionsdetektionsmittels 384, des Abbildungsmittels 6, des Abbildungseinrichtungsmittels 72 des Interferenzabbildungsmechanismus 70, des Lesekopfs 80b des Z-Positionsdetektionsmittels 80 zum Detektieren der Z-Position des Interferenzabbildungsmechanismus 70 und eines Eingabemittels 90 werden in die Eingabeschnittstelle 94 des Steuermittels 9 eingegeben. Auf der anderen Seite werden Steuersignale von der Ausgabeschnittstelle 95 des Steuermittels 9 an den Stellmotor 372 des X-Bewegungsmittels 37, den Stellmotor 382 des Y-Bewegungsmittels 38, das Laserstrahlapplizierungsmittel 5, den Stellmotor 822 des ersten Z-Bewegungsmittels 8, den Aktuator 76, der durch einen piezoelektrischen Motor vorgesehen ist und als das zweite Z-Bewegungsmittel fungiert, die Lichtquelle 741 des Lichtapplizierungsmittels 74, und ein Ausgabemittel 900, wie ein Anzeigemittel und ein Drucker, ausgegeben. Der RAM 93 umfasst einen Speicherbereich, welcher vorausgehend einen Steuerplan speichert, welcher in 6 gezeigt ist, um die Beziehung zwischen einer Spannung, die an den Aktuator 76 angelegt wird, der durch einen piezoelektrischen Motor vorgesehen ist, und einer Axialverschiebung des piezoelektrischen Motors festzulegen. Der RAM 93 umfasst ebenfalls weitere Speicherbereiche.
-
Der Betrieb der Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die wie oben beschrieben ausgestaltet ist, wird nun beschrieben. 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers 10 als ein Werkstück, das durch die Laserbearbeitungsvorrichtung 1 in dem Zustand zu bearbeiten ist, bei dem der Halbleiterwafer 10 an ein Schneidband T angebracht ist, das durch einen Ringrahmen F gestützt wird. Der Halbleiterwafer 10, der in 7 gezeigt ist, ist ein Siliziumwafer. Eine Vielzahl von sich schneidenden Aufteilungslinien 101 ist auf der Vorderseite 10a des Halbleiterwafers 10 ausgebildet, um eine Vielzahl von einzelnen Bereichen, wo eine Vielzahl von Einrichtungen 102, wie ICs und LSIs, entsprechend ausgebildet ist, festzulegen.
-
Nun wird eine Einstellungsprozedur für die Bearbeitungszustände zum Ausbilden einer laserbearbeiteten Rille mit einer vorbestimmten Tiefe (beispielsweise 10 μm) auf dem Halbleiterwafer beschrieben. Als erstes wird der Halbleiterwafer 10, der durch das Schneidband T an dem Ringrahmen F abgestützt wird, auf dem Spanntisch 36 der Laserbearbeitungsvorrichtung 1, die in 1 gezeigt ist, in dem Zustand angeordnet, bei dem das Schneidband T mit der oberen Fläche des Spanntisches 36 in Kontakt ist. Anschließend wird das Saugmittel (nicht gezeigt) betrieben, um den Halbleiterwafer 10 durch das Schneidband T auf dem Spanntisch 36 unter Saugen zu halten. Demnach wird der Halbleiterwafer 10 durch das Schneidband T auf dem Spanntisch 36 in dem Zustand gehalten, bei dem die Vorderseite 10a des Halbleiterwafers 10 nach oben ausgerichtet ist. Ferner wird der Ringrahmen F, welcher das Schneidband T stützt, durch die Klemmen 362, die an dem Spanntisch 36 vorgesehen sind, befestigt. Anschließend wird das X-Bewegungsmittel 37 betrieben, um den Spanntisch 36, welcher den Halbleiterwafer 10 hält, zu einer Position direkt unterhalb des Abbildungsmittels 6 zu bewegen.
-
In dem Zustand, bei dem der Spanntisch 36 direkt unterhalb des Abbildungsmittels 6 angeordnet ist, wird ein Ausrichtbetrieb durch das Abbildungsmittel 6 und das Steuermittel 9 ausgeführt, um eine Gegenstandsfläche des Halbleiterwafers 10, die Laser zu bearbeiten ist, zu detektieren. Genauer gesagt führen das Abbildungsmittel 6 und das Steuermittel 9 eine Abbildungsbearbeitung, wie ein Musterangleichen, zum Ausrichten der Aufteilungslinien 101, welche sich in eine erste Richtung auf dem Halbleiterwafer 10 erstrecken, und des Bearbeitungskopfs 51 des Laserstrahlapplizierungsmittels 5 aus, wodurch die Ausrichtung für die Aufteilungslinien 101, die sich in die erste Richtung erstrecken, ausgeführt wird. In ähnlicher Art und Weise wird diese Ausrichtung für die weiteren Aufteilungslinien 101, welche sich in eine zweite Richtung senkrecht zu der ersten Richtung auf dem Halbleiterwafer 10 erstrecken, ausgeführt.
-
Nach Ausführen dieses Ausrichtungsbetriebs zum Detektieren der Gegenstandsfläche des Halbleiterwafers 10, der auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, wird ein Bearbeitungszustandsanpassungsschritt durch das Steuermittel 9 in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass die Bearbeitungszustände so angepasst werden, dass ein angestrebtes Bearbeitungsresultat erhalten wird, welches durch das Eingabemittel 90 eingegeben wird, wobei die Anpassung in Abhängigkeit des angestrebten Bearbeitungsresultats und eines dreidimensionalen Abbilds, das durch das 3D-Abbildungsmittel 7 ausgebildet wird, erfolgt. In diesem Bearbeitungszustandsanpassungsschritt legt der Bediener zunächst die Zieltiefe der laserbearbeiteten Rille (beispielsweise 10 μm) als das angestrebte Bearbeitungsresultat und ferner die fundamentalen numerischen Bereiche der Bearbeitungsfaktoren, die in 8 gezeigt sind, fest. Die Zieltiefe und die fundamentalen numerischen Bereiche, die wie oben festgelegt werden, werden von dem Eingabemittel 90 in das Steuermittel 9 durch den Bediener eingegeben. Beispielsweise sind die Bearbeitungsfaktoren als die Wiederholfrequenz eines gepulsten Laserstrahls, die Energie des gepulsten Laserstrahls und die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit definiert. Der fundamentale numerische Bereich von jedem Bearbeitungsfaktor wird durch Festlegen des Maximalwerts und des Minimalwerts von jedem Bearbeitungsfaktor festgelegt. Beispielsweise werden, wie in 8 gezeigt, der Maximalwert und der Minimalwert der Wiederholfrequenz des gepulsten Laserstrahls zu 200 kHz bzw. 40 kHz, der Maximalwert und der Minimalwert der Energie des gepulsten Laserstrahls zu 2 W bzw. 0,5 W und der Maximalwert und der Minimalwert der Bearbeitungszuführgeschwindigkeit zu 200 mm/Sekunde bzw. 50 mm/Sekunde festgelegt.
-
Nach Eingeben des fundamentalen numerischen Bereichs von jedem Bearbeitungsfaktor führt das Steuermittel 9 einen Fundamental-Numerischen-Werteinstellschritt des Berechnens in Abhängigkeit des fundamentalen numerischen Bereichs von jedem Bearbeitungsfaktor unter Verwendung einer Versuchsanordnung durch, um dadurch einen fundamentalen Wert von jedem Bearbeitungsfaktor festzulegen. Durch Ausführen dieses Fundamental-Numerischen-Werteinstellschritts wird jeder fundamentale numerische Wert von jedem Bearbeitungsfaktor wie in 9A gezeigt festgelegt. Beispielsweise werden fünf Testproben #1 bis #5 vorbereitet, wie in 9A gezeigt, wobei die fundamentalen numerischen Werte für die Wiederholfrequenz, die Energie und die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit als die Bearbeitungsfaktoren in jeder Testprobe festgelegt werden, und das Bearbeitungsergebnis (die Tiefe der laserbearbeiteten Rille) ebenfalls festgelegt wird. Die fundamentalen numerischen Werte, die wie oben beschrieben festgelegt werden, werden in dem RAM 93 gespeichert.
-
Nach Ausführen des Fundamental-Numerischen-Werteinstellschritts, der oben erwähnt wurde, führt das Steuermittel 9 einen Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt zum Steuern des Laserstrahlapplizierungsmittels 5 und des X-Bewegungsmittels 37 in Abhängigkeit der fundamentalen numerischen Werte aus, die in dem Fundamental-Numerischen-Werteinstellschritt festgelegt werden, um dadurch eine Fundamentalbearbeitung des Halbleiterwafers 10, der auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, auszuführen. Genauer gesagt bewegt das Steuermittel 9 den Spanntisch 36 derart, um ein Ende einer Vorbestimmten der Aufteilungslinien 101 direkt unterhalb des Bearbeitungskopfs 51 des Laserstrahlapplizierungsmittels 5 anzuordnen. Anschließend betreibt das Steuermittel 9 das Laserstrahlapplizierungsmittel 5 und das X-Bewegungsmittel 37 unter Verwendung der fundamentalen numerischen Werte, die in der Testprobe #1 festgelegt sind (Wiederholfrequenz: 200 kHz, Energie: 2 W, Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 200 mm/Sekunde), um dadurch einen gepulsten Laserstrahl entlang der vorbestimmten Aufteilungslinie 101 zu applizieren. Der Brennfleckdurchmesser des gepulsten Laserstrahls, der durch den Bearbeitungskopf 51 zu fokussieren ist, wird vorausgehend beispielsweise zu 2 μm festgelegt. Im Ergebnis wird eine laserbearbeitete Rille, die durch #1 in 10 gekennzeichnet ist, auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet.
-
Anschließend betreibt das Steuermittel 9 das Y-Bewegungsmittel 38, um den Spanntisch 36 in die Y-Richtung um den Abstand der Aufteilungslinien 101 zu bewegen, wodurch ein Ende der nächsten Aufteilungslinie 101 direkt unterhalb des Bearbeitungskopfs 51 angeordnet wird. Anschließend betreibt das Steuermittel 9 auf ähnliche Art und Weise das Laserstrahlapplizierungsmittel 5 und das X-Bewegungsmittel 37 unter Verwendung der fundamentalen numerischen Werte, die in Testprobe #2 festgelegt sind (Wiederholfrequenz: 40 kHz, Energie: 2 W, Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 50 mm/Sekunde), um dadurch einen gepulsten Laserstrahl entlang dieser nächsten Aufteilungslinie 101 zu applizieren. Im Ergebnis wird eine laserbearbeitete Rille, die durch #2 in 10 gekennzeichnet ist, auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet. Daraufhin wird eine Laserbearbeitung in ähnlicher Art und Weise an den nächsten Aufteilungslinien 101 unter Verwendung der fundamentalen numerischen Werte, die in den Testproben #3, #4 und #5 festgelegt sind, ausgeführt. Im Ergebnis werden laserbearbeitete Rillen, die durch #3, #4 und #5 in 10 gekennzeichnet sind, auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet.
-
Nach Ausführen des Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritts führt das Steuermittel 9 einen 3D-Abbildungsschritt zum Abbilden des bearbeiteten Zustands des Halbleiterwafers 10 aus, um ein dreidimensionales Abbild zu erzeugen. In diesem 3D-Abbildungsschritt betreibt das Steuermittel 9 das X-Bewegungsmittel 37, um den Spanntisch 36, welcher den Halbleiterwafer 10 hält, der durch den Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt bearbeitet wurde, zu einer Position direkt unterhalb des Fokusmittels 73 zu bewegen, welches den Interferenzabbildungsmechanismus 70 des 3D-Abbildungsmittels 7 ausgestaltet. In diesem Zustand wird die laserbearbeitete Rille #1, die auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet ist, direkt unterhalb des Fokusmittels 73 angeordnet. Anschließend wird das erste Z-Bewegungsmittel 8 betrieben, um den Interferenzabbildungsmechanismus 70 von einer vorbestimmten Ruheposition abzusenken. Ferner wird beispielsweise eine Spannung von 60 V an den Aktuator 76, der durch einen piezoelektrischen Motor bereitgestellt ist, als das zweite Z-Bewegungsmittel angelegt, wodurch sich der Aktuator 76 um eine Menge von 60 μm, wie in 6 gezeigt, axial erstreckt/verschiebt. In diesem verlängerten/erstreckten Zustand ist der Fokuspunkt P (siehe 4) des Lichts, das von dem Fokusmittel 73 des Interferenzabbildungsmechanismus 70 zu applizieren ist, in der Nähe der Vorderseite 10a (obere Fläche) des Halbleiterwafers 10, der auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, festgelegt.
-
Anschließend betreibt das Steuermittel 9 das Abbildungseinrichtungsmittel 72 und die Lichtquelle 741 des Lichtapplizierungsmittels 74, welches den Interferenzabbildungsmechanismus 70 ausgestaltet. Ferner wird die Spannung, die an den Aktuator 76 als einen piezoelektrischen Motor angelegt ist, von 60 V in Schritten von 1 V reduziert. Im Ergebnis wird der Aktuator 76 als ein piezoelektrischer Motor in der Länge in Schritten von 1 μm, wie durch 6 dargestellt, reduziert, sodass das Fokusmittel 73 in die Z-Richtung in Schritten von 1 μm abgesenkt wird. Zu jeder Zeit, zu welcher das Fokusmittel 73 in Schritten von 1 μm abgesenkt wird, wird das X-Bewegungsmittel 37 durch das Steuermittel 9 betrieben, wobei das Abbildungseinrichtungsmittel 72 ein Abbild ausbildet und ein Abbildungssignal an das Steuermittel 9 überträgt. Das Steuermittel 9 gibt das Abbildungssignal, das von dem Abbildungseinrichtungsmittel 72 übertragen wird, in Schritten von 100 μm für die Bewegung des Spanntischs 36 in die X-Richtung in Abhängigkeit des Detektionssignals von dem X-Positionsdetektionsmittel 374 ein, wodurch ein dreidimensionales Abbild der laserbearbeiteten Rille #1, wie in 11 gezeigt, ausgebildet wird. Dieser 3D-Abbildungsschritt wird in ähnlicher Art und Weise für die weiteren laserbearbeiteten Rillen #2 bis #5 ausgeführt, um dadurch dreidimensionale Abbilder der laserbearbeiteten Rillen #2 bis #5 auszubilden, wie in 11 gezeigt. Zur gleichen Zeit werden die Tiefen der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5 aus den dreidimensionalen Abbildern der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5 gemessen. Daraufhin speichert das Steuermittel 9 die dreidimensionalen Abbilder der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die zuvor ausgebildet wurden, in dem RAM 93 und ferner die Tiefen der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die wie zuvor gemessen werden, in der Spalte der Rillentiefe (μm), die in 9A gezeigt ist, welche zuvor mit den fundamentalen numerischen Werten der Bearbeitungsfaktoren in dem RAM 93 gespeichert wird. Die Tiefen (μm) der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die wie oben beschrieben aufgenommen werden, sind in 9B gezeigt.
-
Wenn eine der Tiefen (μm) der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die wie oben beschrieben aufgenommen werden, in einen zulässigen Bereich (9,5 μm bis 10,5 μm) des angestrebten Bearbeitungsergebnisses (10 μm als Zieltiefe der laserbearbeiteten Rille) fällt, bestimmt das Steuermittel 9 die Bearbeitungszustände zum Ausbilden dieser laserbearbeiteten Rille mit der Tiefe, welche in diesen zulässigen Bereich fällt, als angestrebte Bearbeitungszustände.
-
Daraufhin führt das Steuermittel 9 einen Diagrammanlegungsschritt zum Anlegen eines Diagramms der Bearbeitungsergebnisse in Beziehung zu jedem Bearbeitungsfaktor in Abhängigkeit der dreidimensionalen Abbilder, die in dem 3D-Abbildungsschritt ausgebildet werden, aus. Genauer gesagt berechnet das Steuermittel 9 in Abhängigkeit der dreidimensionalen Abbilder, die in 11 gezeigt sind, unter Verwendung einer Versuchsanordnung, und stellt anschließend die Bearbeitungstendenz für die Tiefe der laserbearbeiteten Rille in Abhängigkeit der Wiederholfrequenz des gepulsten Laserstrahls, der Energie des gepulsten Laserstrahls und der Bearbeitungszuführgeschwindigkeit dar, wie in 12A bis 12C gezeigt. Anschließend wählt das Steuermittel 9 den Bearbeitungsfaktor aus, welcher einen Einfluss auf die Bearbeitungsergebnisse hat, indem die Diagramme, welche in 12A bis 12C gezeigt sind, verglichen werden. Das heißt, wie sich aus den Diagrammen, die in 12A bis 12C gezeigt sind, ergibt, dass bestimmt werden kann, dass der Bearbeitungsfaktor mit dem größten Einfluss auf das angestrebte Bearbeitungsergebnis (10 μm als die Zieltiefe der ersten laserbearbeiteten Rille) die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit ist, welche eine Bearbeitungstendenz in Bezug auf die Zieltiefe von 10 μm hat (Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt). Nach dem Bestimmen, dass der Bearbeitungsfaktor, welcher einen Einfluss auf das angestrebte Bearbeitungsergebnis hat, die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit ist, bestimmt das Steuermittel 9, dass der Bereich der Bearbeitungszuführgeschwindigkeit, welcher einen Einfluss auf das angestrebte Bearbeitungsergebnis in dem Diagramm, das in 12C gezeigt ist, hat, höher als 125 mm/Sekunde ist, was ein Mittelpunkt zwischen 50 mm/Sekunde und 200 mm/Sekunde ist. Daraufhin verändert das Steuermittel 9 den Minimalwert der Bearbeitungszuführgeschwindigkeit als den Bearbeitungsfaktor von 50 mm/Sekunde (siehe 8) auf 125 mm/Sekunde (siehe 13) und legt diesen veränderten numerischen Bereich fest (Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt).
-
Nach Ausführen des Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritts, der oben erwähnt ist, führt das Steuermittel einen Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt des Berechnens in Abhängigkeit des veränderten numerischen Bereichs des ausgewählten Bearbeitungsfaktors unter Verwendung einer Versuchsanordnung und des Veränderns des numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor aus, um diesen veränderten numerischen Wert festzulegen. Durch Ausführen dieses Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritts werden die veränderten numerischen Werte für jeden Bearbeitungsfaktor in all den Testproben #1 bis #5 festgelegt, wie in 14A gezeigt. Die veränderten numerischen Werte, die wie zuvor festgelegt werden, werden im RAM 93 gespeichert.
-
Nach Ausführen des Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritts, der oben erwähnt wurde, führt das Steuermittel 9 einen Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritt zum Steuern des Laserstrahlapplizierungsmittels 5 und des X-Bewegungsmittels 37 in Abhängigkeit des veränderten numerischen Werts von jedem Bearbeitungsfaktor aus, die in dem Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritts festgelegt werden, wodurch eine veränderte Bearbeitung des Halbleiterwafers 10, der auf dem Spanntisch 36 gehalten wird, ausgeführt wird. Dieser Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritt wird in einer ähnlichen Art und Weise wie der Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt, der oben erwähnt wurde, ausgeführt.
-
Nach Ausführen des Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritts, der oben erwähnt wurde, führt das Steuermittel 9 einen zweiten 3D-Abbildungsschritt zum Abbilden des bearbeiteten Zustands des Halbleiterwafers 10, der durch den Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritts bearbeitet wurde, und zum anschließendem Ausbilden eines dreidimensionalen Abbilds aus. Dieser zweite 3D-Abbildungsschritt wird in einer ähnlichen Art und Weise wie der 3D-Abbildungsschritt zum Abbilden des bearbeiteten Zustands des Halbleiterwafers 10, der durch den Fundamental-Bearbeitungsausführungsschritt, der oben erwähnt wurde, bearbeitet wurde, unter Verwendung des 3D-Abbildungsmittels 7 ausgeführt. In dieser Art und Weise erzeugt das Steuermittel 9 dreidimensionale Abbilder der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5 und misst die Tiefe der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5. Ferner speichert das Steuermittel 9 die dreidimensionalen Abbilder der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5 in dem RAM 93 und ferner die Tiefen der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die zuvor gemessen wurden, in der Spalte der Rillentiefe (μm), die in 14A gezeigt ist, welche zuvor mit den veränderten numerischen Werten der Bearbeitungsfaktoren in dem RAM 93 gespeichert wurde. Die Tiefen (μm) der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, wie zuvor aufgenommen, sind in 14B gezeigt. Wenn eine der Tiefen (μm) der laserbearbeiteten Rillen #1 bis #5, die wie zuvor aufgenommen wurden, in den zulässigen Bereich (9,5 μm bis 10,5 μm) des angestrebten Bearbeitungsresultats (10 μm als Zieltiefe der laserbearbeiteten Rille) fällt, bestimmt das Steuermittel 9, dass die Bearbeitungszustände zum Ausbilden dieser laserbearbeiteten Rille mit der Tiefe, welche in den zulässigen Bereich fällt, als angestrebte Bearbeitungszustände. In dem Fall, welcher in 14B gezeigt ist, bestimmt das Steuermittel 9 die Bearbeitungszustände zum Ausbilden der laserbearbeiteten Rille #3 mit einer Tiefe von 10 μm, welche in diesen zulässigen Bereich fällt, als die angestrebten Bearbeitungszustände zum Ausbilden der laserbearbeiteten Rille mit der Zieltiefe von 10 μm (Wiederholfrequenz: 200 kHz, Energie: 0,5 W, Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 125 mm/Sekunde). Anschließend gibt das Steuermittel 9 die bestimmten Bearbeitungszustände (Wiederholfrequenz: 200 kHz, Energie: 0,5 W, Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 125 mm/Sekunde) an das Ausgabemittel 900 aus, wodurch diese auf einem Anzeigemittel, wie einem Bildschirm, angezeigt werden, oder durch einen Drucker ausgedruckt werden.
-
In dem Fall, bei dem die Tiefe von jeder laserbearbeiteten Rille nicht in den zulässigen Bereich (9,5 μm bis 10,5 μm) des angestrebten Bearbeitungsergebnisses (10 μm als Zieltiefe der laserbearbeiteten Rille) in dem zweiten 3D-Abbildungsschritt fällt, werden der Diagrammanlegungsschritt, der Veränderter-Numerischer-Bereicheinstellschritt, der Veränderter-Numerischer-Werteinstellschritt, der Veränderter-Bearbeitungsausführungsschritt und der zweite 3D-Abbildungssschritt wiederholt, bis das tatsächliche Bearbeitungsergebnis, welches durch die veränderte Bearbeitung erhalten wird, in diesen zulässigen Bereich fällt.
-
In der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dieser vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben ist, können die Bearbeitungszustände für das Werkstück automatisch durch Eingeben erforderlicher Größen eingestellt werden. Demnach muss der Bediener die Bearbeitungszustände nicht durch Ausprobieren einstellen, sodass die Produktivität verbessert werden kann.
-
Obwohl die Wiederholfrequenz des gepulsten Laserstrahls, die Energie des gepulsten Laserstrahls und die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit als Bearbeitungszustände in der oberen Ausführungsform festgelegt werden, ist es bevorzugt, die Pulsbreite des gepulsten Laserstrahls und den Brennfleckdurchmesser des gepulsten Laserstrahls als Bearbeitungszustände festzulegen.
-
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die begleitenden Ansprüche bestimmt, wobei alle Änderungen und Modifikationen, wenn diese in die Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche fallen, durch die Erfindung umfasst sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
