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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer, der einen niedrig-dielektrischen, isolierenden Film bzw. Folie, die an der vorderen Fläche gebildet ist, eine Mehr- bzw. Vielzahl von Schaltungen bzw. Schaltkreisen, die durch Strassen gebildet sind, die in einem Gittermuster gebildet sind, und metallische Muster zum Testen bzw. Prüfen aufweist, die teilweise an jeder Strasse gebildet sind, und auf eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die
US 2002/0192928 A1 beschreibt einen Wafer mit einer Vielzahl von Straßen und Schaltungen, die an jeder Straße vorliegen. Die vertikal und horizontal verlaufenden Straßen erzeugen eine Gitterstruktur. Der Wafer kann als verstärkenden Anteil gleichzeitig eine Metallschicht sowie eine Isolationsschicht an der Vorderseite aufweisen.
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Aus der
DE 690 26 229 T2 geht ein Verfahren hervor, bei dem leitfähige Verbindungen von Schaltungen mit Hilfe von Strahlung unterbrochen werden. Bei der leitfähigen Verbindung handelt es sich zum Beispiel um Aluminium auf einem Substrat, wobei von einem Laser die Energie zum Verdampfen eines gewünschten Teils der Verbindung zugeführt wird. Die Teile der Schaltung, die durchgebrannt werden, umfassen ein elektrisch leitfähiges Material auf einem nicht leitfähigen Material, wodurch nebeneinander metallische und isolierende Bereiche vorliegen. Bei dem Verfahren wird die Ausgangsleistung des Lasers verringert, wenn ein Eingriff in das Substrat aufgetreten ist, so daß in Abhängigkeit der Leistung des Lasers nicht nur das metallische Material, sondern auch nicht leitfähiges Material durch den Laser entfernt werden kann.
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In der
EP 0 544 398 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestrahlung von Materialien mit Laserstrahlung beschrieben, die einen ersten und einen zweiten Laserstrahl produziert. Mit diesen Laserstrahlen werden ein erster und ein zweiter Bestandteil einer Struktur behandelt. Die Vorrichtung verfügt über ein Detektionsmittel zum Auffinden des zu behandelnden Bestandteils. Als Strukturen, die mit dem Laser behandelt werden, eignen sich unter anderem Schichtstrukturen, die aus Metallschichten und glasfaserverstärktem Material bestehen. Zur Detektion des zu bestrahlenden Materials umfasst die Vorrichtung ein Projektionsmittel, das einen Lichtstrahl auf die Fläche des zu behandelnden Materials aussendet und den von diesem Material reflektierten Lichtstrahl mit einem vorher für das Material bestimmten Wert abgleicht. Dadurch wird das Material bestimmt, welches zur Behandlung ausgesetzt wird. Das Projektionsmittel kann zur Erzeugung des Detektionsstrahls als Strahlungsquelle sichtbares Licht verwenden.
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Die
JP 06224296 A lehrt ein Verfahren zum Zerschneiden eines Halbleiterwafers, welches ein Abbilden des Wafers mit einer Kamera umfasst und welches die Bildinformation zum Auffinden der Position der Schnittlinie abruft. Der Wafer ist durch Gitternetzlinien markiert, entlang derer er zerschnitten werden soll.
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Wie es Fachleuten bekannt ist, wird bei dem Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung ein Halbleiterwafer, der eine Mehr- bzw. Vielzahl von Bereichen, die durch Strassen (Schneid- bzw. Schnittlinien) geteilt sind, die in einem Gittermuster an der vorderen Fläche eines im wesentlichen scheibenartigen Halbleitersubstrats gebildet sind, und Schaltungen bzw. Schaltkreise, z. B. IC's oder LSI's, aufweist, die in den geteilten Bereichen gebildet sind, entlang der Strassen geschnitten, um in individuelle bzw. einzelne Halbleiterchips geteilt zu werden. Das Schneiden entlang der Strassen des Halbleiterwafers wird im allgemeinen durch eine Schneidmaschine bzw. -vorrichtung ausgeführt, die als ”dicer” bzw. Substratzerteiler bezeichnet wird. Diese Schneidmaschine weist einen Futter- bzw. Einspanntisch zum Halten eines Halbleiterwarfers als ein Werkstück, ein Schneidmittel bzw. -einrichtung zum Schneiden des an dem Einspanntisch gehaltenen Halbleiterwarfers und ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung zum Bewegen des Einspanntischs und des Schneidmittels relativ zueinander auf. Das Schneidmittel weist eine rotier- bzw. drehbare Spindel bzw. Drehspindel, welche mit einer hohen Drehzahl gedreht bzw. in Rotation versetzt wird, und ein an der Spindel angebrachtes Schneidmesser bzw. -klinge auf. Das Schneidmesser weist eine scheibenartige Basis und eine ringförmige Kante auf, welche an der Seitenwand der Basis angebracht und dick bis etwa 20 μm durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit einem Durchmesser von etwa 3 μm an der Basis mittels Elektro- bzw. Galvanoformung gebildet ist.
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In jüngsten Jahren ist, um den Durchsatz bzw. -lauf bzw. Durchsatz- bzw. -laufleistung einer Schaltung, z. B. IC oder LSI, zu verbessern, ein Halbleiterwarfer zur praktischen Verwendung gebracht worden, bei dem ein niedrig-dielektrischer, isolierender Film bzw. Folie (Niedrig-k-Film bzw. -Folie), der bzw. die aus einem Film bzw. Folie aus einem anorganischen Material, z. B. SiOF oder BSF (SiOB), oder einem Film bzw. Folie aus einem organischen Material, z. B. einem Polymer auf Polyimid-Basis oder Parylen-Basis, besteht, an der vorderen Fläche eines Halbleitersubstrats, z. B. eines Siliziumwafers, laminiert worden ist. Wenn der Niedrig-k-Film ein Laminat ist, das aus Mehrfachschichten bzw. -lagen (5 bis 15 Schichten bzw. Lagen), ähnlich Mica bzw. Glimmer, besteht und extrem bzw. außerordentlich zerbrechlich bzw. brüchig ist, wird, wenn der Halbleiterwarfer entlang einer Strasse mit dem Schneidmesser geschnitten wird, der Niedrig-k-Film abgeschält bzw. abgelöst und dieses Abschälen bzw. -lösen erreicht eine Schaltung und ergibt einen fatalen bzw. schweren Schlag für einen Halbleiterchip.
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Um das obige Problem bzw. Schwierigkeit zu lösen, offenbart die
JP-A 2003-320466 eine Bearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf den Niedrig-k-Film, der an den Strassen gebildet ist, um den Film zu entfernen bzw. zu beseitigen, und zum Schneiden des Halbleiterwafers entlang der Strassen, von welchen der Niedrig-k-Film entfernt worden ist, mit dem Schneidmesser.
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Jedoch ergibt sich bei einem Halbleiterwafer mit metallischen Mustern zum Testen bzw. Prüfen, die als eine ”Testelementgruppe (Teg)” bezeichnet werden, um die Funktion einer jeden Schaltung zu testen bzw. zu prüfen, und die teilweise an dem Niedrig-k-Film an den Strassen gebildet sind, ein Problem bzw. Schwierigkeit, dass, selbst wenn ein Laserstrahl aufgebracht wird, um den Niedrig-k-Film zu entfernen, die metallischen Muster, die aus Kupfer oder Aluminium hergestellt sind, den Laserstrahl stören, wodurch es unmöglich gemacht wird, den Niedrig-k-Film gleichmäßig zu entfernen. Wenn als Gegenmaßnahme ein Laserstrahl auf die Strassen bei Erhöhung des Ausgangs des Laserstrahls bis zu einem solchen Ausmaß, dass die metallischen Muster entfernt werden können, aufgebracht wird, tritt ein neues Problem bzw. Schwierigkeit auf, dass das Halbleitersubstrat eines Strassenbereichs, wo nur der Niedrig-k-Film gebildet ist, gebrochen wird und Trümmer bzw. Überbleibsel zerstreut werden und an einer Anschluss- bzw. Kontaktfläche bzw. Bond-Insel anhaften, welche mit der Schaltung verbunden ist, wodurch die Halbleiterchips verschlechtert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren und eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung zu schaffen, welche dazu befähigt sind, einen Niedrig-k-Film, der an Strassen gebildet ist, die an einem Halbleitersubstrat gebildet sind, und metallische Muster zum Testen bzw. Prüfen zu entfernen bzw. zu beseitigen, die teilweise an jeder Strasse gebildet sind.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, ist entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren für einen Halbleiterwafer mit einem Halbleitersubstrat und einem niedrig-dielektrischen, isolierenden Film bzw. Folie, die an der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats gebildet ist, einer Mehr- bzw. Vielzahl von Schaltungen bzw. Schaltkreisen, die durch in einem Gittermuster gebildete Strassen geteilt sind, und metallischen Mustern zum Testen bzw. Prüfen der Funktion der Schaltungen, die an einem Teil jeder Strasse gebildet sind, wobei die Schaltungen und die metallischen Muster an der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, vorgesehen, aufweisend:
einen Strassendetektierungs- bzw. -feststellungsschritt zum Detektieren bzw. Feststellen der Positionen der Bereiche, an denen die metallischen Muster angeordnet sind, durch Nehmen bzw. Aufnehmen eines Bildes jeder Strasse; und
einen Laserstrahlbearbeitungsschritt, der einen das metallische Muster entfernenden Schritt zum Aufbringen eines Laserstrahls auf die in dem Strassendetektierungsschritt detektierten Positionen der Bereiche, an denen die metallischen Muster angeordnet sind, um nur die metallischen Muster zu entfernen, und einen nachfolgenden niedrig-dielektrischen, isolierenden Film entfernenden Schritt zum Aufbringen eines Laserstrahls auf die Position des Bereichs des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films unter unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen, um den niedrig-dielektrischen, isolierenden Film zu entfernen bzw. beseitigen, aufweist.
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Weiterhin ist, um das obige technische Hauptproblem zu lösen, entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung vorgesehen, welche einen
Futter- bzw. Einspanntisch zum Halten eines Werkstücks, ein Laserstrahlanwendungs- bzw. -aufbringungsmittel bzw. -einrichtung mit einem Kondensor zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf das Werkstück, das an dem Einspanntisch gehalten ist, und ein Ausrichtungsmittel bzw. -einrichtung aufweist, um einen Bereich zu detektieren bzw. festzustellen, welcher durch das Laserstrahlaufbringungsmittel zu bearbeiten ist, und um eine an dem Werkstück gebildete Strasse in einer vorbestimmten Richtung mit dem Kondensor zum Aufbringen eines Lasertrahls entlang der Strasse auszurichten, wobei
die Maschine weiterhin ein Detektions- bzw. Feststellungsmittel bzw. -einrichtung, um die Position des Bereiches zu detektieren, an dem ein metallisches Muster angeordnet ist, wobei das Detektionsmittel in dem Bearbeitungsbereich des an dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks angeordnet ist, ein Speichermittel bzw. -einrichtung zum Speichern von Information über die durch das Detektionsmittel detektierte Position des Bereiches, an welchem das metallische Muster angeordnet ist, und ein Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung aufweist, um Laserstrahlbearbeitungsbedingungen des Laserstrahlaufbringungsmittels zum Entfernen nur des metallischen Musters mittels des Laserstrahls und zum nachfolgenden Entfernen eines auf Straßen des Werkstücks gebildeten niedrig-dielektrischen, isolierendend Films beruhend auf der in dem Speichermittel gespeicherten Information zu steuern bzw. zu regeln, wobei
das Werkstück ein Halbleiterwafer mit einem Halbleitersubstrat und dem niedrig-dielektrischen, isolierenden Film bzw. Folie an der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats und einer Mehr- bzw. Vielzahl von Schaltungen bzw. Schaltkreisen ist, die durch die in einem Gittermuster gebildeten Strassen geteilt sind, das metallische Muster zum Testen bzw. Prüfen der Schaltungen ist, das an einem Teil jeder Strasse gebildet ist, wobei die Schaltungen und die metallischen Muster an der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats gebildet sind, und das Detektionsmittel einen Farbidentifizierungssensor zum Identifizieren der Farbe des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films und der Farbe des metallischen Musters aufweist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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2 ist ein Blockschaltbild, das die Ausbildung des Laserstrahl anwendungs- bzw. -aufbringungsmittels bzw. -einrichtung schematisch darstellt, mit der die in 1 gezeigte Laserstrahlbearbeitungsmaschine ausgerüstet ist;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als ein Werkstück, das durch das Laserstrahlbearbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten ist;
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4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in 3 gezeigten Halbleiterwafers;
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5(a) und 5(b) sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des Strassendetektierungs- bzw. -feststellungsschritts bei dem Laserstrahlbearbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung;
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6(a) und 6(b) sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des das metallische Muster entfernenden Schrittes bei dem Laserstrahlbearbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung; und
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7(a) und 7(b) sind schematische Darstellungen zur Erläuterung des den niedrig-dielektrischen, isolierenden Film entfernenden Schrittes bei dem Laserstrahlbearbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Das Laserstrahlbearbeitungsverfahren und die Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung werden im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in Einzelheiten beschrieben.
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine, die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Die in 1 gezeigte Laserstrahlbearbeitungsmaschine 1 weist eine stationäre Basis 2, einen Futter- bzw. Einspanntischmechanismus 3, der an der stationären Basis 2 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass er sich in einer durch einen Pfeil X angegebenen Richtung bewegen kann, und der ein Werkstück hält, einen Laserstrahlaufbringungseinheit-Trag- bzw. -Stützmechanismus 4, der an der stationären Basis 2 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass er sich in einer durch einen Pfeil Y angegebenen Richtung bewegen kann, die zu der durch den Pfeil X angegebenen Richtung rechtwinklig ist, und eine Laserstrahlaufbringungseinheit 5 auf, die an dem Laserstrahlaufbringungseinheit-Stützmechanismus 4 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass sie sich in einer durch einen Pfeil Z angegebenen Richtung bewegen kann.
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Der obige Einspanntischmechanismus 3 weist auf: ein Paar von Führungsschienen 31 und 31, die an der stationären Basis 2 angeordnet und entlang der durch den Pfeil X angegebenen Richtung parallel zueinander angeordnet sind, einen ersten Gleit- bzw. Verschiebeblock 32, der an den Führungsschienen 31 und 31 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass er sich in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung bewegen kann, einen zweiten Gleit- bzw. Verschiebeblock 33, der an dem ersten Gleitblock 32 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass er sich in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung bewegen kann, einen Trag- bzw. Stütztisch 35, der an dem zweiten Gleitblock 33 durch ein zylindrisches Element 34 getragen bzw. abgestützt ist, und einen Futter- bzw. Einspanntisch 36 als ein Werkstückhaltemittel bzw. -einrichtung. Dieser Einspanntisch 36 weist ein Adsorptionsfutter 361, das aus einem porösen Material hergestellt ist, auf und ist so ausgebildet, um beispielsweise einen scheibenartigen Halbleiterwafer als ein Werkstück an dem Adsorptionsfutter 361 durch ein Saug- bzw. Ansaugmittel bzw. -einrichtung, welche nicht gezeigt ist, zu halten. Der Einspanntisch 36 wird durch einen (nicht gezeigten) Schrittmotor gedreht, der innerhalb des zylindrischen Elements 34 eingebaut ist.
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Der obige erste Gleitblock 32 weist an seiner unteren Fläche ein Paar von zu führenden Nuten 321 und 321, welche an dem obigen Paar der Führungsschienen 31 und 31 anzubringen sind, und an seiner oberen Fläche ein Paar von Führungsschienen 322 und 322 auf, die entlang der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung parallel zueinander gebildet sind. Der wie oben beschrieben ausgebildete, erste Gleitblock 32 ist so ausgebildet, um in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung entlang des Paares der Führungsschienen 31 und 31 durch Anbringen der jeweiligen, zu führenden Nuten 321 und 321 an dem Paar der jeweiligen Führungsschienen 31 und 31 bewegbar zu sein. Der Einspanntischmechanismus 3 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung 37 zum Bewegen des ersten Gleitblocks 32 entlang des Paares der Führungsschienen 31 und 31 in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung auf. Das Bewegungsmittel 37 weist eine männliche Schraubenspindel bzw. eine Schraubenspindel 371, die zwischen dem obigen Paar der Führungsschienen 31 und 31 und parallel zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, z. B. einen Schrittmotor 372, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 371 auf. Die Schraubenspindel 371 ist an ihrem einen Ende durch einen Lagerblock 373 drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der obigen stationären Basis 2 befestigt ist, und ist an dem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 372 durch ein Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, antriebs- bzw. getriebemäßig gekoppelt. Die Schraubenspindel 371 ist in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist, der von der unteren Fläche des mittleren Bereichs des ersten Gleitblocks 32 vorsteht. Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 371 in einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den Schrittmotor 372 der erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in der durch den Pfeil X angegebenen Richtung bewegt.
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Der obige zweite Gleitblock 33 weist an der unteren Fläche ein Paar von zu führenden Nuten 331 und 331 auf, welche an dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 an der oberen Fläche des obigen ersten Gleitblocks 32 anzubringen sind, und ist so ausgebildet, um in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung durch Anbringen der jeweiligen, zu führenden Nuten 331 und 331 an dem Paar der jeweiligen Führungsschienen 322 und 322 bewegbar zu sein. Der Einspanntischmechanismus 3 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung 38 zum Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung entlang des Paares der Führungsschienen 322 und 322 auf, die an dem ersten Gleitblock 32 vorgesehen sind. Das Bewegungsmittel 38 weist eine männliche Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel 381, die zwischen dem obigen Paar der Führungsschienen 322 und 322 und parallel zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, z. B. einen Schrittmotor 382, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 381 auf. Die Schraubenspindel 381 ist an ihrem einen Ende an einem Lagerblock 383 drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der oberen Fläche des obigen ersten Gleitblocks 32 befestigt ist, und ist an dem anderen Ende mit einer Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 382 durch ein Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, antriebs- bzw. getriebemäßig gekoppelt. Die Schraubenspindel 381 ist in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist, der von der unteren Fläche des mittleren Bereichs des zweiten Gleitblocks 33 vorsteht. Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 381 in einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den Schrittmotor 382 der zweite Gleitblock 33 entlang der Führungsschienen 322 und 322 in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung bewegt.
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Der obige Laserstrahlaufbringungseinheit-Trag- bzw. -Stützmechanismus 4 weist ein Paar von Führungsschienen 41 und 41, die an der stationären Basis 2 entlang der durch den Pfeil Y angegebenen Index- bzw. Weiterschaltzuführ- bzw. -vorschubrichtung parallel zueinander angeordnet sind, und eine bewegbare Trag- bzw. Stützbasis 42 auf, die an den Führungsschienen 41 und 41 in einer solchen Art und Weise angeordnet ist, dass sie sich in der durch den Pfeil Y angegeben Richtung bewegen kann. Diese bewegbare Stützbasis 42 weist einen bewegbaren Stützbereich 421, der an den Führungsschienen 41 und 41 bewegbar angebracht ist, und einen Anbringungsbereich 422 auf, der an dem bewegbaren Stützbereich 421 angebracht ist. Der Anbringungsbereich 422 ist an seiner Seitenfläche mit ein Paar von Führungsschienen 423 und 423 versehen, die sich in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung parallel erstrecken. Der Laserstrahlaufbringungseinheit-Stützmechanismus 4 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung 43 zum Bewegen der bewegbaren Stützbasis 42 entlang des Paares der Führungsschienen 41 und 41 in der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung auf. Dieses Bewegungsmittel 43 weist eine männliche Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel 431, die zwischen dem obigen Paar der Führungsschienen 41 und 41 und parallel zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, z. B. einen Schrittmotor 432, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel 431 auf. Die Schraubenspindel 431 ist an ihrem einen Ende an einem (nicht gezeigten) Lagerblock drehbar abgestützt bzw. gelagert, der an der obigen stationären Basis 2 befestigt ist, und ist an dem anderen Ende mit der Ausgangswelle des obigen Schrittmotors 432 durch ein Reduktionsgetriebe, das nicht gezeigt ist, antriebs- bzw. getriebemäßig gekoppelt. Die Schraubenspindel 431 ist in ein mit Gewinde versehenes Durchgangsloch geschraubt, das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Schraubenblock gebildet ist, der von der unteren Fläche des mittleren Bereichs des bewegbaren Stützbereichs 421 vorsteht, welcher die bewegbare Stützbasis 42 bildet. Daher wird durch Antreiben der Schraubenspindel 431 in einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den Schrittmotor 432 die bewegbare Stützbasis 42 entlang der Führungsschienen 41 und 41 in der durch den Pfeil Y angegebenen Weiterschalt-Vorschubrichtung bewegt.
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Die Laserstrahlaufbringungseinheit 5 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist einen Einheithalter 51 und ein Laserstrahlaufbringungsmittel bzw. -einrichtung 52 auf, die an dem Einheithalter 51 befestigt ist. Der Einheithalter 51 weist ein Paar von zu führenden Nuten 511 und 511 auf, um an dem Paar der Führungsschienen 423 und 423 an dem obigen Anbringungsbereich 422 gleit- bzw. verschiebbar angebracht zu werden, und ist in einer solchen Art und Weise getragen bzw. abgestützt, dass er sich in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung durch Anbringen der jeweiligen, zu führenden Nuten 511 und 511 an den jeweiligen, obigen Führungsschienen 423 und 423 bewegen kann.
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Das veranschaulichte Laserstrahlaufbringungsmittel 52 weist ein zylindrisches Gehäuse 521 auf, das an dem obigen Einheithalter 51 befestigt ist und sich im wesentlichen horizontal erstreckt. In dem Gehäuse 521 sind ein Laserstrahloszillationsmittel bzw. -einrichtung 522 und ein Laserstrahlmodulationsmittel bzw. -einrichtung 523 eingebaut, wie in 2 gezeigt. Ein YAG-Laseroszillator oder ein YVO4-Laseroszillator können als das Laserstrahloszillationsmittel 522 verwendet werden. Das Laserstrahlmodulationsmittel 523 weist ein Wiederhol- bzw. Folgefrequenzeinstellmittel bzw. -einrichtung 523a, ein Laserstrahlimpulsbreiteneinstellmittel bzw. -einrichtung 523b und ein Laserstrahlwellenlängeneinstellmittel bzw. -einrichtung 532c auf. Das Folgefrequenzeinstellmittel 523a, das Laserstrahlimpulsbreiteneinstellmittel 523b und das Laserstrahlwellenlängeneinstellmittel 523c, welche das Laserstrahlmodulationsmittel 523 bilden, können von den Typen sein, die unter Fachleuten wohlbekannt sind, und daher werden detaillierte Beschreibungen ihrer Strukturen bzw. Ausbildungen in diesem Text weggelassen. Ein Kondensor 524, der von an sich bekannten Typen sein kann, ist an dem Ende des obigen Gehäuses 521 angebracht.
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Ein Laserstrahl, der von dem obigen Laserstrahloszillationsmittel 522 in Oszillation bzw. Schwingungen versetzt wird, erreicht den Kondensor 524 durch das Laserstrahlmodulationsmittel 523. In dem Laserstrahlmodulationsmittel 523 wandelt das Folgefrequenzeinstellmittel 523a den Laserstrahl in einen Puls- bzw. Impulslaserstrahl mit einer vorbestimmten Folgefrequenz um, das Laserstrahlimpulsbreiteneinstellmittel 523b stellt die Impulsbreite des Impulslaserstrahls auf eine vorbestimmte Breite ein und das Laserstrahlwellenlängeneinstellmittel 523c stellt die Wellenlänge des Impulslaserstrahls auf einen vorbestimmten Wert ein.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird erläutert, dass ein Ausrichtungsmittel bzw. -einrichtung 6 zum Detektieren bzw. Feststellen des Bearbeitungsbereichs, der durch das obige Laserstrahlaufbringungsmittel 52 zu bearbeiten ist, an dem vorderen Ende des Gehäuses 521 eingebaut ist, das das obige Laserstrahlaufbringungsmittel 52 bildet. Dieses Ausrichtungsmittel 6 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Beleuchtungsmittel bzw. -einrichtung zum Beleuchten des Werkstücks, ein optisches System zum Einfangen eines durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereichs und eine Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Nehmen bzw. Aufnehmen eines durch das optische System eingefangenen Bildes auf und überträgt ein Bildsignal zu einem Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung, welche später beschrieben wird.
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Die Laserstrahlbearbeitungsmaschine bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Detektions- bzw. Feststellungsmittel bzw. -einrichtung 7 zum Detektieren bzw. Feststellen der Position des Bereichs, an dem ein metallisches Muster (spezifisches Element) angeordnet ist, durch Aufnehmen eines Bildes einer Strasse (Bearbeitungsbereich) des Werkstücks auf, was später beschrieben wird. Bei dieser Ausführungsform ist dieses Detektionsmittel 7 an dem Kondensor 524 angebracht, welcher das Laserstrahlaufbringungsmittel 52 bildet, und ist durch ein Beleuchtungsmittel bzw. -einrichtung zum Beleuchten des Werkstücks, ein optisches System zum Einfangen eines durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereichs und einen Farbidentifizierungssensor zum Identifizieren der Farbe eines durch das optische System eingefangenen Bildes gebildet und überträgt ein Detektionssignal zu dem Steuer- bzw. Regelmittel, welches später beschrieben wird.
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Die Laserstrahlaufbringungseinheit 5 bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung 53 zum Bewegen des Einheithalters 51 entlang des Paares der Führungsschienen 423 und 423 in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung auf. Ähnlich zu dem oben erwähnten Bewegungsmittel weist das Bewegungsmittel 53 eine (nicht gezeigte) männliche Schraubenspindel bzw. Schraubenspindel, die zwischen dem Paar der Führungsschienen 423 und 423 angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, z. B. einen Schrittmotor 532, zum drehbaren Antreiben der Schraubenspindel auf. Durch Antreiben der (nicht gezeigten) Schraubenspindel in einer normalen Richtung oder einer umgekehrten Richtung durch den Schrittmotor 532 werden der Einheithalter 51 und das Laserstrahlaufbringungsmittel 52 entlang der Führungsschienen 423 und 423 in der durch den Pfeil Z angegebenen Richtung bewegt.
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Die Laserstrahlbearbeitungsmaschine bei der veranschaulichten Ausführungsform weist ein Steuer- bzw. Regelmittel 100 auf. Das Steuer- bzw. Regelmittel 100 besteht aus einem Mikrocomputer und weist eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. Zentraleinheit (CPU) 101, welche Operationen entsprechend einem Steuerprogramm verarbeitet, einen Nur-Lese-Speicher bzw. Festwertspeicher (ROM) 102 zum Speichern des Steuerprogramms, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff bzw. Direktzugriffsspeicher (RAM) 103, welcher die Ergebnisse der Operationen speichert und es ermöglicht, dass Information aus ihm gelesen und zu ihm geschrieben wird, ein Input- bzw. Eingabe-Interface bzw. -Schnittstelle 104 und ein Output- bzw. Ausgabe-Interface bzw. -Schnittstelle 105 auf. Der Direktzugriffsspeicher (RAM) 103 funktioniert als ein Speichermittel bzw. -einrichtung zum Speichern von Information über die durch das obige Detektionsmittel 7 detektierte Position des Bereichs, an welchem das metallische Muster angeordnet ist. Detektionssignale von dem Ausrichtungsmittel 6 und dem Detektionsmittel 7 werden zu dem Eingabe-Interface 104 des somit gebildeten Steuermittels 100 eingegeben. Steuersignale werden zu dem obigen Schrittmotor 372, dem obigen Schrittmotor 382, dem obigen Schrittmotor 432, dem obigen Schrittmotor 532 und dem Laserstrahlaufbringungsmittel 52 von dem Ausgabe-Interface 105 ausgegeben.
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Es folgt eine Beschreibung des Laserstrahlbearbeitungsverfahrens zum Bearbeiten eines Halbleiterwafers als das Werkstück durch Verwenden der oben beschriebenen Laserstrahlbearbeitungsmaschine.
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers, der durch das Laserstrahlbearbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten ist, und 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht von Strassen 211, die an dem in 3 gezeigten Halbleiterwafer gebildet sind. Bei dem in 3 und 4 gezeigten Halbleiterwafer 20 ist eine Mehrzahl von Bereichen durch eine Mehrzahl von Strassen (Schneidlinien) 211 geteilt, die in einem Gittermuster an der vorderen Fläche 21a eines Halbleitersubstrats 21, z. B. eines Siliziumwafers, gebildet sind und es ist eine Schaltung bzw. Schaltkreis 212, z. B. IC oder LSI in jedem der geteilten Bereiche gebildet. Bei diesem Halbleiterwafer 20 ist ein niedrig-dielektrischer, isolierender Film bzw. Folie 213 an der vorderen Fläche des Halbleitersubstrats 21 laminiert und eine Mehrzahl von metallischen Mustern zum Testen bzw. Prüfen 214, welche als ”Testelementgruppe (Teg)” bezeichnet werden, ist zum Testen bzw. Prüfen der Funktion der Schaltung 212 ist teilweise an jeder Strasse 211 gebildet.
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Der wie oben beschrieben ausgebildete Halbleiterwafer 20 wird an dem Adsorptionsfutter 361 des Einspanntischs 36, welcher den Einspanntischmechanismus 3 der in 1 gezeigten Laserstrahlbearbeitungsmaschine 1 bildet, in einer solchen Art und Weise platziert, dass seine vordere Seite 21a nach oben weist, und er wird an dem Adsorptionsfutter 361 durch Saugen bzw. Ansaugen gehalten. Der Einspanntisch 36, welcher den Halbleiterwafer 20 durch Ansaugung hält, wird entlang der Führungsschienen 31 und 31 durch das Bewegungsmittel 37 bewegt, um genau unterhalb des Ausrichtungsmittels 6 positioniert zu werden, das an der Laserstrahlaufbringungseinheit 5 angeordnet ist.
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Nachdem der Einspanntisch 36 genau unterhalb des Ausrichtungsmittels 6 positioniert ist, wird eine Ausrichtungsarbeit bzw. -vorgang zum Detektieren des zu bearbeitenden Bearbeitungsbereichs des Halbleiterwafers 20 durch das Ausrichtungsmittel 6 und das Steuermittel 100 ausgeführt. D. h., das Ausrichtungsmittel 6 und das Steuermittel 100 führen eine Bildverarbeitung, z. B. ”pattern matching” bzw. Mustervergleich, aus, um eine an dem Halbleiterwafer 20 gebildete Strasse 211 in einer vorbestimmten Richtung mit dem Kondensor 524 der Laserstrahlaufbringungseinheit 5 zum Aufbringen eines Laserstrahls entlang der Strasse 211 auszurichten, wodurch die Ausrichtung einer Laserstrahlaufbringungsposition ausgeführt wird. In ähnlicher Weise wird die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringungsposition ebenfalls für Strassen 211 ausgeführt, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der obigen, vorbestimmten Richtung erstrecken und an dem Halbleiterwafer 20 gebildet sind.
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Nachdem die Strasse 211, die an dem an dem Einspanntisch 36 gehaltenen Halbleiterwafer 20 gebildet ist, detektiert ist und die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringungsposition ausgeführt ist, wie oben beschrieben, wird der Einspanntisch 36 bewegt, um ein Ende (linkes Ende in der Figur) einer vorbestimmten Strasse 211 zu einer Position genau unterhalb des Detektionsmittels 7 zu bringen, wie in 5(a) gezeigt. Sodann wird die Position des Bereichs, an dem jedes an der Strasse 211 gebildete metallische Muster 214 als das spezifische Element angeordnet ist, detektiert, d. h., die Koordinatenwerte in der X-Richtung von einem Ende zu dem anderen Ende in der X-Richtung jedes metallischen Musters 214 werden durch das Detektionsmittel 7 in dem Verlauf der Bewegung des Einspanntischs 36 in einer durch einen Pfeil X1 angegebenen Richtung detektiert, bis das Detektionsmittel 7 das andere Ende (rechtes Ende in der Figur) der vorbestimmten Strasse 211, wie in 5(b) gezeigt, erreicht, und die detektierten Koordinatenwerte werden zu dem Steuermittel 100 geschickt (Strassendetektionsschritt). Das Steuermittel 100 speichert temporär bzw. zeitweilig die eingegebenen X-Richtungs-Koordinatenwerte jedes metallischen Musters 214, das an der Strasse 211 gebildet ist, in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 103.
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Im Anschluss daran wird der Einspanntisch 36 bewegt, um das andere Ende (rechtes Ende in der Figur) der vorbestimmten Strasse 211 mit den metallischen Mustern 214, deren X-Richtungs-Koordinatenwerte detektiert worden sind, zu einer Position genau unterhalb des Kondensors 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 zu bringen, wie in 6(a) gezeigt. Der Einspanntisch 36 wird sodann in einer durch einen Pfeil X2 angegebenen Richtung mit einer vorbestimmten Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit bewegt. Wenn in dem Verlauf der Bewegung des Einspanntischs 36 in der durch den Pfeil X2 angegebenen Richtung die X-Richtungs-Koordinatenwerte jedes metallischen Musters 214, die durch den obigen Strassendetektionsschritt detektiert worden sind, die Position genau unterhalb des Kondensors 524 erreichen, gibt das Steuermittel 100 ein Steuersignal zu dem Laserstrahlaufbringungsmittel 52 aus, um einen Laserstrahl auf das metallische Muster 214 von dem Kondensor 524 aufzubringen, um das metallische Muster 214 zu entfernen. Und es wird, wie in 6(b) gezeigt, nur die Mehrzahl der metallischen Muster, die an der Strasse 211 gebildet sind, entfernt, bevor ein Ende (linkes Ende in der Figur) der vorbestimmten Strasse 211 bis genau unterhalb des Kondensors 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 gelangt (Schritt zum Entfernen des metallischen Musters).
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Die folgenden Bearbeitungsbedingungen werden für den obigen Schritt zum Entfernen des metallischen Musters bei der erläuterten Ausführungsform eingestellt. Die Dicke jedes metallischen Musters 214 ist auf 5 μm eingestellt.
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Bearbeitungsbedingungen: Schritt zum Entfernen des metallischen Musters
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- Lichtquelle: YAG-Laser oder YVO4-Laser
- Wellenlänge: 355 nm (Ultraviolettstrahlung)
- Ausgang: 1,0 W
- Wiederhol- bzw. Folgefrequenz: 50 kHz
- Impulsbreite: 10 ns
- Brennfleckdurchmesser: 25 μm
- Vorschubgeschwindigkeit: 50 mm/sek.
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Nachdem die an der Strasse 211 gebildeten metallischen Muster 214 durch Ausführen des Schrittes zum Entfernen des metallischen Musters, wie oben beschrieben, entfernt worden sind, wird ein Ende (linkes Ende in der Figur) der vorbestimmten Strasse 211, von welcher die metallischen Muster 214 entfernt worden sind, in eine Position genau unterhalb des Kondensors 524 des Laserstrahlaufbringungsmittels 52 gebracht, wie in 7(a) gezeigt. Sodann gibt das Steuermittel 100 ein Steuersignal für das Laserstrahlaufbringungsmittel 52 aus, um einen Laserstrahl auf den niedrig-dielektrischen, isolierenden Film 213 von dem Kondensor 524 aufzubringen, während der Einspanntisch 36 in der durch den Pfeil X1 angegebenen Richtung mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt wird. Infolgedessen wird, wie in 7(b) gezeigt, der an der Strasse 211 gebildete, niedrig-dielektrische, isolierende Film 213 entfernt, bevor der Kondensor 524 das andere Ende (rechtes Ende in der Figur) der vorbestimmten Strasse 211 erreicht (Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films).
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Die folgenden Bearbeitungsbedingungen werden für den obigen Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films bei der oben erläuterten Ausführungsform eingestellt. Die Dicke des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films 213 ist auf 10 μm eingestellt.
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Bearbeitungsbedingungen: Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films
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- Lichtquelle: YAG-Laser oder YVO4-Laser
- Wellenlänge: 355 nm (Ultraviolettstrahlung)
- Ausgang: 0,5 W
- Wiederhol- bzw. Folgefrequenz: 50 kHz
- Impulsbreite: 10 ns
- Brennfleckdurchmesser: 25 μm
- Vorschubgeschwindigkeit: 100 mm/sek.
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Nachdem der Strassendetektierungsschritt, der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films entlang der vorbestimmten Strasse 211 ausgeführt worden sind, wird der Einspanntisch 36, d. h., der an dem Einspanntisch 36 gehaltene Halbleiterwafer 20, durch das Intervall bzw. Zwischenraum zwischen benachbarten Strassen 211 in der durch den Pfeil Y angegebenen Richtung bewegt (Weiterschaltschritt), um den obigen Strassendetektierungsschritt, den obigen Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und den obigen Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films in ähnlicher Weise auszuführen. Nachdem der Strassendetektierungsschritt, der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films für sämtliche Strassen 211, die sich in der vorbestimmten Richtung erstreckenm, ausgeführt worden sind, wird der Einspanntisch 36, d. h., der an dem Einspanntisch 36 gehaltene Halbleiterwafer 20, um 90° gedreht, um den obigen Strassendetektierungsschritt, den obigen Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und den obigen Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films für Strassen 211 auszuführen, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu der obigen, vorbestimmten Richtung erstrecken, wodurch die metallischen Muster 214 und der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213, die an sämtlichen Strassen 211 des Halbleiterwafers 20 gebildet sind, entfernt werden.
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Bei der obigen Ausführungsform sind bezüglich der Bearbeitungsbedingungen für den Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und den Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films der Ausgang des Laserstrahls und die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit geändert. Jedoch kann nur einer bzw. eine von diesen geändert werden.
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Bei der obigen Ausführungsform werden der Strassendetektierungsschritt, der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films jeweils für jede einzelne Strasse ausgeführt. Jedoch kann der Strassendetektierungsschritt für sämtliche Strassen ausgeführt werden und die detektierte Information über sämtliche Strassen kann in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 103 vor dem Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und dem Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films gespeichert werden.
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Nachdem die metallischen Muster 214 und der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213, welche an sämtlichen Strassen 211 des Halbleiterwafers 20 gebildet sind, entfernt worden sind, wie oben beschrieben, wird der den Halbleiterwafer 20 haltende Einspanntisch 36 zu der Position zurückgeführt, wo er zuerst den Halbleiterwafer 20 durch Ansaugen hielt, um sein Halten des Halbleiterwafers 20 durch Ansaugen zu löschen bzw. aufzuheben. Der Halbleiterwafer 20 wird sodann zu dem Schritt zum Dicen bzw. Zerschneiden in Chips durch ein Fördermittel bzw. -einrichtung getragen, welche nicht gezeigt ist. In diesem Schritt zum Dicen wird der Halbleiterwafer 20 entlang der Strassen 211 durch eine Schneidmaschine mit einem Schneidmesser bzw. -klinge geschnitten, um in einzelne Halbleiterchips geteilt zu werden. Da die metallischen Muster 214 und der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213, welche an den Strassen 211 gebildet sind, in diesem Augenblick bereits entfernt worden sind, kann das Auftreten eines Ablösens bzw. Abschälens zu dem Zeitpunkt, wenn der niedrig-dielektrische, isolierende Film mit dem Messer geschnitten wird, im Voraus verhindert werden.
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Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben.
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Bei der obigen Ausführungsform werden die Koordinatenwerte in der X-Richtung, bei welchen die metallischen Muster 214 an jeder Strasse 211 des Halbleiterwafers 20 gebildet sind, in dem Strassendetektierungsschritt vor dem Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und dem Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films detektiert. Der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films können jedoch ohne den Strassendetektierungsschritt ausgeführt werden. D. h., die Information über die ausführungsgemäßen Positionen und Abmessungen der an dem Halbleiterwafer 20 gebildeten Strassen 211 und der an jeder Strasse 211 gebildeten metallischen Muster 214 wird in dem Nur-Lese-Speicher (ROM) 102 oder wahlweise in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 103 des Steuermittels 100 im Voraus gespeichert. Durch Ausführen des obigen Schritts zum Entfernen des metallischen Musters und des obigen Schritts zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films beruhend auf der in dem Nur-Lese-Speicher (ROM) 102 oder dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 103 gespeicherten Information können die metallischen Muster 214 und der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213, welche an sämtlichen Strassen 211 des Halbleiterwafers 20 gebildet sind, ohne den Strassendetektierungsschritt entfernt werden.
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Bei den obigen Ausführungsformen werden der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films vollständig getrennt ausgeführt. Jedoch können, wenn ein Laserstrahl durch abwechselndes bzw. wechselweises Ändern der Bearbeitungsbedingungen zwischen dem Bereich, in dem nur der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213 gebildet ist, und dem Bereich, in dem sowohl der niedrig-dielektrische, isolierende Film 213 als auch das metallische Muster 214 gebildet sind, zu dem Zeitpunkt aufgebracht wird, wenn jede Strasse 211 bearbeitet wird, der Schritt zum Entfernen des metallischen Musters und der Schritt zum Entfernen des niedrig-dielektrischen, isolierenden Films durch einen einmaligen Bearbeitungs-Vorschub ausgeführt werden.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung können, da ein Laserstrahl auf den niedrig-dielektrischen, isolierenden Film und die metallischen Muster zum Testen bzw. Prüfen, die an den Strassen des Halbleiterwafers gebildet sind, unter unterschiedlichen Bearbeitungsbedingungen aufgebracht wird, wie oben beschrieben, der niedrig-dielektrische, isolierende Film und die metallischen Muster ohne Beschädigung des Halbleitersubstrats und der Schaltungen gleichmäßig entfernt werden.