DE102005048860B4

DE102005048860B4 - Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln und Waferverarbeitungsverfahren unter Verwendung des Schutzfilmmittels

Info

Publication number: DE102005048860B4
Application number: DE102005048860A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Takanashi; Atsushi Kawakami; Toshiyuki Yoshikawa; Nobuyasu Kitahara
Original assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd; Disco Corp
Current assignee: Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd; Disco Corp
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-10-12
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2025-10-13
Also published as: SG122969A1; JP2006140311A; DE102005048860A1; CN1800258A; TWI446422B; US20100304551A1; IL171632A; US9090783B2; JP4571850B2; TW200631086A; US20060105544A1; KR20060052590A; KR101147720B1; CN100569844C

Abstract

Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln, das eine Lösung umfasst, in der ein wasserlösliches Harz und mindestens ein wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel, das aus der Gruppe, bestehend aus einem wasserlöslichen Farbstoff, einem wasserlöslichen Farbgebungsmaterial und einem wasserlöslichen Ultraviolettabsorptionsmittel ausgewählt ist, gelöst sind, wobei die Feststoffe der Lösung einen g-Absorptionskoeffizienten k für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 355 nm im Bereich von 3 × 10^–3 bis 2,5 × 10^–1 abs·L/g (abs: Extinktion) aufweisen und wobei das Laserlichtabsorptionsmittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des wasserlöslichen Harzes, enthalten ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Schutzfilmmittel zur Verwendung beim Laservereinzeln, bei dem ein Laserstrahl auf einen vorgegebenen Bereich eines Wafers, wie z. B. eines Halbleiterwafers, angewandt wird, um eine vorgegebene Verarbeitung durchzuführen, sowie ein Verarbeitungsverfahren mittels Laservereinzeln unter Verwendung des Schutzfilmmittels gemäß den Patentansprüchen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Wie es dem Fachmann bekannt ist, weist ein Wafer, der in einem Halbleitervorrichtungsherstellungsverfahren gebildet worden ist, ein Laminat auf, das einen isolierenden Film und einen funktionellen Film umfasst, die auf der Fläche eines Halbleitersubstrats, wie z. B. Silizium, geschichtet sind, wobei das Halbleitersubstrat durch ein Gitter von vorgegebenen Trennlinien, die als ”Straßen” bezeichnet werden, aufgeteilt ist. Jeweilige Bereiche, die durch die Straßen aufgeteilt sind, definieren Halbleiterchips, wie z. B. IC's oder LSI's. D. h., durch Schneiden des Wafers entlang der Straßen wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips erhalten. Ein Wafer für optische Vorrichtungen weist ein Laminat auf, das einen Mischhalbleiter auf Galliumnitridbasis oder dergleichen umfasst, und das auf der Oberfläche eines Saphirsubstrats oder dergleichen geschichtet ist und durch Straßen in eine Mehrzahl von Bereichen aufgeteilt ist. Wenn der Wafer für optische Vorrichtungen entlang dieser Straßen geschnitten wird, wird der Wafer für optische Vorrichtungen in optische Vorrichtungen, wie z. B. lichtemittierende Dioden oder Laserdioden, getrennt. Diese optischen Vorrichtungen werden in elektrischen Geräten verbreitet angewandt.
Ein solches Schneiden des Wafers entlang der Straßen wird gewöhnlich mit einer Schneidvorrichtung durchgeführt, die als Vereinzelungsvorrichtung („Dicer”) bezeichnet wird. Diese Schneidvorrichtung umfasst einen Aufspanntisch zum Halten des Wafers, bei dem es sich um das Werkstück handelt, eine Schneideinrichtung zum Schneiden des Wafers, der auf dem Aufspanntisch gehalten ist, und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Aufspanntischs und der Schneideinrichtung relativ zueinander. Die Schneideinrichtung umfasst eine rotierende Spindel, die mit einer hohen Drehzahl gedreht wird, und ein Schneidmesser, das auf der Spindel montiert ist. Das Schneidmesser umfasst eine scheibenförmige Basis und eine ringförmige Schneidkante, die an einem äußeren Umfangsabschnitt der Seitenfläche der Basis angebracht ist. Die Schneidkante umfasst z. B. Diamant-Schleifkörner, die eine Korngröße in der Größenordnung von 3 μm aufweisen und an dem äußeren Umfangsabschnitt der Seitenfläche der Basis durch elektroerosive Metallbearbeitung fixiert worden sind, und ist in einer Dicke in der Größenordnung von 20 μm ausgebildet.
Der Wafer, der die vorstehend beschriebene laminierte Struktur aufweist, ist ein sehr sprödes Material. Folglich weist der Wafer Probleme dahingehend auf, dass dann, wenn der Wafer durch das Schneidmesser (Schneidkante) in Halbleiterchips geschnitten wird, Risse und Kratzer auftreten oder ein Absplittern auftritt, was ein Ablösen des isolierenden Films verursacht, der für Schaltungselemente erforderlich ist, die auf den Flächen des Chips ausgebildet sind.
Um die vorstehend genannten Probleme zu vermeiden, ist es gegenwärtig gängige Praxis, vor dem Schneiden mit dem Schneidmesser Laserlicht entlang der Straßen anzuwenden, wodurch Rillen gebildet werden, die der Breite des Schneidmessers (Schneidkante) entsprechen, und dann ein Schneiden mit dem Messer durchzuführen.
Wenn Laserlicht entlang der Straßen des Wafers angewandt wird, entsteht jedoch das neue Problem, dass das Laserlicht z. B. in dem Siliziumsubstrat absorbiert wird, und dessen thermische Energie zum Schmelzen oder zur thermischen Zersetzung von Silizium führt, wodurch ein Siliziumdampf, usw., erzeugt wird, der kondensiert und auf den Flächen des Chips abgeschieden wird. Die resultierende Kondensationsabscheidung (Fremdkörper) des Siliziumdampfs, usw., verschlechtert die Qualität der Halbleiterchips beträchtlich.
Um das Problem, das auf die Fremdkörper zurückzuführen ist, zu lösen, schlagen die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 1978-8634 (nachstehend als Patentdokument 1 bezeichnet) und die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 1993-211381 (nachstehend als Patentdokument 2 bezeichnet) Verfahren vor, bei denen ein Schutzfilm, der ein wasserlösliches Harz umfasst, auf einer Oberfläche eines Wafers, der verarbeitet werden soll, gebildet wird, und diese Oberfläche durch den Schutzfilm mit Laserlicht bestrahlt wird.
Gemäß den Verfahren der Patentdokumente 1 und 2 werden die Chipflächen mit dem Schutzfilm geschützt. Folglich scheidet sich selbst dann, wenn ein Siliziumdampf oder dergleichen, bei dem es sich um das thermische Zersetzungsprodukt des Substrats bei der Laserbestrahlung handelt, zerstäubt wird und kondensiert, dessen Kondensat (Fremdkörper) auf der Oberfläche des Schlitzfilms und nicht auf den Chipflächen ab. Da der Schutzfilm wasserlöslich ist, kann er darüber hinaus leicht durch Abwaschen mit Wasser entfernt werden. D. h., die Fremdkörper auf dem Schutzfilm werden gleichzeitig mit dem Abwaschen des Schutzfilms mit Wasser weggewaschen. Als Ergebnis kann eine Abscheidung der Fremdkörper auf den Chipflächen verhindert werden.
Mit den vorstehend beschriebenen Verfahren ist es jedoch nach wie vor unmöglich, die Abscheidung von Fremdkörpern vollständig zu verhindern, und es tritt das Problem auf, dass sich Fremdkörper insbesondere auf Umfangskantenabschnitten der Chips abscheiden. Der folgende Mechanismus könnte daran beteiligt sein: Beim Bestrahlen mit Laserlicht läuft vor der thermischen Zersetzung des Schutzfilms eine thermische Zersetzung des Substrats ab und der Druck von Siliziumdampf oder dergleichen, bei dem es sich um das thermische Zersetzungsprodukt des Substrats handelt, verursacht die Bildung von Hohlräumen zwischen dem Schutzfilm und den Umfangskantenabschnitten der Chipflächen (in der Nähe der Straßenlinien) (mit anderen Worten: An den Umfangskantenabschnitten findet ein partielles Ablösen des Schutzfilms statt). Als Folge davon findet eine Abscheidung von Fremdkörpern an den Umfangskantenabschnitten der Chipflächen statt. Es besteht jedoch auch ein Problem dahingehend, dass die Haftung des Schutzfilms an der Waferfläche so gering ist, dass der Schutzfilm zu einer Ablösung neigt. Ein solches Ablösen ist ein weiterer Faktor für ein leichtes Abscheiden von Fremdkörpern auf den Umfangskantenabschnitten der Chipflächen.
DE 10 2004 055 443 A1 , welche Stand der Technik gemäß § 3(2) PatG ist, beschreibt ein Laserbearbeitungsverfahren zum Ausführen einer vorbestimmten Bearbeitung durch Anwendung bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf einen vorbestimmten Bereich eines Wafers.
Zusammenfassung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln bereitzustellen, das einen Schutzfilm mit einer starken Haftung an der Fläche eines Wafers bilden kann und eine Abscheidung von Fremdkörpern auf der gesamten Fläche der Chips, einschließlich deren Umfangskantenabschnitten, bei der Herstellung der Chips aus dem Wafer durch Laservereinzeln effektiv verhindern kann, und auch ein Verfahren zum Verarbeiten des Wafers unter Verwendung des Schutzfilmmittels bereitzustellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln bereitgestellt, das eine Lösung umfasst, in der ein wasserlösliches Harz und mindestens ein Laserlichtabsorptionsmittel, das aus der Gruppe bestehend aus einem wasserlöslichen Farbstoff, einem wasserlöslichen Farbgebungsmaterial und einem wasserlöslichen Ultraviolettabsorptionsmittel ausgewählt ist, gelöst sind, wobei die Feststoffe der Lösung einen g-Absorptionskoeffizienten k der Feststoffe der Lösung für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 355 nm im Bereich von 3 × 10^–3 bis 2,5 × 10^–1 abs·L/g (abs: Extinktion) aufweisen, und das Laserlichtabsorptionsmittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des wasserlöslichen Harzes, enthalten ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verarbeitungsverfahren für einen Wafer bereitgestellt, welches das Beschichten einer Oberfläche des Wafers, der verarbeitet werden soll, mit dem vorstehend beschriebenen Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln, und anschließend Trocknen zur Bildung eines Schutzfilms, und das Bestrahlen der Oberfläche, die verarbeitet werden soll, mit Laserlicht durch den Schutzfilm zur Durchführung einer Verarbeitung umfasst.
Das erfindungsgemäße Verarbeitungsverfahren kann im Allgemeinen die folgenden Merkmale aufweisen:

(3) Die Wellenlänge des Laserlichts beträgt 355 nm.
(4) In dem Wafer ist eine Mehrzahl von Halbleiterchips ausgebildet, die durch Straßen abgetrennt sind, die in einer Gitterstruktur angeordnet sind, und die Straßen werden mit dem Laserlicht durch den Schutzfilm zur Bildung von Rillen bestrahlt.
(5) Nach dem Bestrahlen mit dem Laserlicht wird der Schutzfilm durch Abwaschen mit Wasser entfernt.

Das erfindungsgemäße Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln enthält das wasserlösliche Laserlichtabsorptionsmittel zusätzlich zu dem wasserlöslichen Harz. Folglich zeigt ein Schutzfilm, der auf der Fläche des Wafers durch Aufbringen und Trocknen des Schutzfilmmittels gebildet wird, eine starke Absorption von Laserlicht und wird dann, wenn er mit Laserlicht bestrahlt wird, sofort thermisch zersetzt, so dass er durch den Laser entlang der Straßenlinien verarbeitet wird. Daher kann ein Ablösen des Schutzfilms, das in der Gegenwart eines Dampfs, usw., des thermischen Zersetzungsprodukts des Substrats beim Aussetzen gegenüber Laserlicht stattfindet, effektiv verhindert werden. Ferner weisen der wasserlösliche Farbstoff, usw., die als wasserlösliche Laserlichtabsorptionsmittel verwendet werden, alle eine hohe Affinität für die Waferfläche auf. Folglich wird die Haftung des Schutzfilms verstärkt und ein Ablösen des Schutzfilms von der Waferfläche, typischerweise in der Nähe der Straßenlinien, wird effektiv unterdrückt. Demgemäß wird der Schutzfilm durch das erfindungsgemäße Schutzfilmmittel gebildet und ein Laservereinzeln wird durch Bestrahlen mit Laserlicht durchgeführt, wodurch die Abscheidung von Fremdkörpern auf allen Flächen der vereinzelten Chips effektiv verhindert werden kann.
Im Allgemeinen wird Laserlicht mit einer Wellenlänge von 355 nm verwendet. Bei der Durchführung der Vereinzelung unter Verwendung eines solchen Laserlichts wird die Menge des verwendeten Laserlichtabsorptionsmittels so eingestellt, dass der g-Absorptionskoeffizient k des Schutzfilms (der Feststoffe der vorstehend beschriebenen Lösung) im Bereich von 3 × 10^–3 bis 2,5 × 10^–1 abs·L/g (abs: Extinktion) liegt. Dadurch kann entlang der Straßenlinien mit einer geringen Linienbreite eine einheitliche Verarbeitung erreicht werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Halbleiterwafer zeigt, der mit dem Waferverarbeitungsverfahren unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzfilm mittels verarbeitet worden ist.
2 ist eine vergrößerte Schnittansicht des in der 1 gezeigten Halbleiterwafers.
3 ist eine erläuternde Zeichnung, die eine Ausführungsform eines Schutzfilmbildungsschritts in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren zeigt.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht essentieller Teile des Halbleiterwafers, auf dem mit dem in der 3 gezeigten Schutzfilmbildungsschritt ein Schutzfilm gebildet worden ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem der Halbleiterwafer mit dem darauf ausgebildeten Schutzfilm über ein Schutzband durch einen ringförmigen Rahmen getragen wird.
6 ist eine perspektivische Ansicht essentieller Teile einer Laserverarbeitungsvorrichtung zur Durchführung eines Laserlichtanwendungsschritts in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren.
7 ist ein Blockdiagramm, das schematisch die Konfiguration einer Laserlichtanwendungseinrichtung zeigt, die in der in der 6 gezeigten Laserverarbeitungsvorrichtung installiert ist.
8 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Brennpunktfleckdurchmessers des Laserlichts.
9(a) und 9(b) sind erläuternde Zeichnungen des Laserlichtanwendungsschritts in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren.
10 ist eine erläuternde Zeichnung, welche die Position der Laserlichtanwendung in dem Laserlichtanwendungsschritt des erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahrens zeigt.
11 ist eine vergrößerte Schnittansicht essentieller Teile des Halbleiterwafers, die eine laserverarbeitete Rille zeigt, die in dem Halbleiterwafer durch den Laserlichtanwendungsschritt in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren gebildet worden ist.
12 ist eine vergrößerte Schnittansicht der essentiellen Teile des Halbleiterwafers, die einen Zustand zeigt, bei dem der Schutzfilm, der auf die Fläche des Halbleiterwafers aufgebracht worden ist, durch einen Schutzfilmentfernungsschritt in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren entfernt worden ist.
13 ist eine perspektivische Ansicht essentieller Teile einer Schneidvorrichtung zur Durchführung eines Schneidschritts in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren.
14(a) und 14(b) sind erläuternde Zeichnungen des Schneidschritts in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren.
15(a) und 15(b) sind erläuternde Zeichnungen, die einen Zustand zeigen, bei dem der Halbleiterwafer entlang der laserverarbeiteten Rille durch den Schneidschritt in dem erfindungsgemäßen Waferverarbeitungsverfahren geschnitten wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Schutzfilmmittel
Das erfindungsgemäße Schutzfilmmittel umfasst eine Lösung, die ein wasserlösliches Harz und ein wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel umfasst.
Das wasserlösliche Harz dient als Matrix für einen Schutzfilm und ist nicht beschränkt, so lange es sich um ein Material handelt, das einen Film bilden kann, wenn es in einem Lösungsmittel wie z. B. Wasser gelöst, aufgebracht und getrocknet wird. Beispiele dafür umfassen Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenglykol mit 5 oder mehr Oxyethylen-Wiederholungseinheiten, Polyethylenoxid, Methylcellulose, Ethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Polyacrylsäure, Polyvinylalkohol-Polyacrylsäure-Blockcopolymer, Polyvinylalkohol-Polyacrylsäureester-Blockcopolymer und Polyglycerin. Diese Harze können einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehr verwendet werden.
Der Schutzfilm, der in der vorliegenden Erfindung auf der Waferfläche gebildet wird, wird nach der Laserverarbeitung durch Abwaschen mit Wasser entfernt. Wenn die Wasserabwaschbarkeit des Schutzfilms berücksichtigt wird, ist es bevorzugt, als das vorstehend genannte wasserlösliche Harz ein Harz zu verwenden, das nur eine Etherverknüpfung oder eine Hydroxylgruppe als polare Gruppe aufweist, wie z. B. Polyvinylalkohol oder Polyethylenglykol. Dies beruht darauf, dass ein wasserlösliches Harz, das eine polare Gruppe aufweist, wie z. B. eine Carboxylgruppe oder ein tertiäres Amin, zu einer festen Bindung an die Waferfläche (Chipfläche) neigt, und es wahrscheinlich ist, dass es nach dem Abwaschen mit Wasser auf der Waferfläche zurückbleibt. Andererseits weist ein Harz, das nur eine Etherverknüpfung oder eine Hydroxylgruppe aufweist, ein relativ schwaches Haftvermögen auf, und es kann effektiv vermieden werden, dass es nach dem Abwaschen mit Wasser zurückbleibt. Bezüglich der Abwaschbarkeit mit Wasser ist der Polymerisationsgrad oder das Molekulargewicht des verwendeten wasserlöslichen Harzes vorzugsweise geringer. Beispielsweise liegt der Polymerisationsgrad von Polyvinylalkohol vorzugsweise in der Größenordnung von 300. Ein wasserlösliches Harz mit einem hohen Polymerisationsgrad oder einem hohen Molekulargewicht weist eine geringe Abwaschbarkeit mit Wasser auf, jedoch kann eine Abnahme der Wasserabwaschbarkeit durch die gleichzeitige Verwendung eines Weichmachers (wird später beschrieben) vermieden werden.
Als Laserlichtabsorptionsmittel, das in einer Kombination mit dem vorstehend beschriebenen wasserlöslichen Harz verwendet wird, wird ein wasserlöslicher Farbstoff, ein wasserlösliches Farbgebungsmaterial und ein wasserlösliches Ultraviolettabsorptionsmittel verwendet. Diese Mittel sind alle wasserlöslich und liegen in dem Schutzfilm in vorteilhafter Weise einheitlich vor. Darüber hinaus zeigen sie eine hohe Affinität für die Waferfläche und können einen Schutzfilm bilden, der stark an der Waferfläche haftet. Ferner sind sie dahingehend vorteilhaft, dass deren Lösungen eine hohe Lagerstabilität aufweisen und während der Lagerung keine Nachteile, wie z. B. eine Phasentrennung oder Sedimentation, verursachen, und zufrieden stellende Beschichtungseigenschaften sicherstellen. Wenn ein wasserunlösliches Laserlichtabsorptionsmittel, wie z. B. ein Pigment, verwendet wird, werden beispielsweise Variationen beim Laserabsorptionsvermögen des Schutzfilms vorliegen oder die Lagerstabilität oder die Beschichtungseigenschaften werden schlecht sein, was die Bildung eines einheitlich dicken Schutzfilms schwierig macht.
Als vorstehend genannter wasserlöslicher Farbstoff in der vorliegenden Erfindung wird ein wasserlöslicher Farbstoff z. B. aus Azofarbstoffen (Monoazo- und Polyazofarbstoffen, Metallkomplexsalz-Azofarbstoffen, Pyrazolon-Azofarbstoffen, Stilben-Azofarbstoffen, Thiazol-Azofarbstoffen), Anthrachinonfarbstoffen (Anthrachinonderivaten, Anthronderivaten), Indigoidfarbstoffen (Indigoidderivaten, Thioindigoidderivaten), Phthalocyaninfarbstoffen, Carboniumfarbstoffen (Diphenylmethanfarbstoffen, Triphenylmethanfarbstoffen, Xanthenfarbstoffen, Acridinfarbstoffen), Chinoniminfarbstoffen (Azinfarbstoffen, Oxazinfarbstoffen, Thiazinfarbstoffen), Methinfarbstoffen (Cyaninfarbstoffen, Azomethinfarbstoffen), Chinolinfarbstoffen, Nitrosofarbstoffen, Benzochinonfarbstoffen und Naphthochinonfarbstoffen, Naphthalimidfarbstoffen, Perinonfarbstoffen und anderen Farbstoffen ausgewählt.
Als wasserlösliche Farbstoffe sind Lebensmittelzusatzfarbstoffe, wie z. B. Lebensmittel-Rot Nr. 2, Lebensmittel-Rot Nr. 40, Lebensmittel-Rot Nr. 102, Lebensmittel-Rot Nr. 104, Lebensmittel-Rot Nr. 105, Lebensmittel-Rot Nr. 106, Lebensmittel-Gelb NY, Lebensmittel-Gelb Nr. 4 Tartrazin, Lebensmittel-Gelb Nr. 5, Lebensmittel-Gelb Nr. 5 Gelborange FCF, Lebensmittel-Orange AM, Lebensmittel-Zinnoberrot Nr. 1, Lebensmittel-Zinnoberrot Nr. 4, Lebensmittel-Zinnoberrot Nr. 101, Lebensmittel-Blau Nr. 1, Lebensmittel-Blau Nr. 2, Lebensmittel-Grün Nr. 3, Lebensmittel-Melonenfarbe B und Lebensmittel-Eifarbe Nr. 3, im Hinblick auf die Umweltbelastung, usw., bevorzugt.
Beispiele für das wasserlösliche Ultraviolettabsorptionsmittel sind 4,4'-Dicarboxybenzophenon, Benzophenon-4-carbonsäure, 2-Carboxyanthrachinon, 1,2-Naphthalindicarbonsäure, 1,8-Naphthalindicarbonsäure, 2,3-Naphthalindicarbonsäure, 2,6-Naphthalindicarbonsäure und 2,7-Naphthalindicarbonsäure und ein Natriumsalz, Kaliumsalz, Ammoniumsalz und quarternäres Ammoniumsalz davon, 2,6-Anthrachinondisulfonsäure-Natriumsalz, 2,7-Anthrachinondisulfonsäure-Natriumsalz und Ferulasäure. Von diesen Substanzen ist Ferulasäure bevorzugt.
In der vorliegenden Erfindung wird das vorstehend genannte wasserlösliche Laserlichtabsorptionsmittel in einer Menge verwendet, die derart ist, dass das gewünschte Laserlichtabsorptionsvermögen sichergestellt werden kann. Das wasserlösliche Laserlichtabsorptionsmittel wird in einer Menge verwendet, die derart ist, dass der g-Absorptionskoeffizient k des Schutzfilms (der Feststoffe der Lösung) für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 355 nm im Bereich von 3 × 10^–3 bis 2,5 × 10^–1 abs·L/g (abs: Extinktion) liegt. Wenn dieser g-Absorptionskoeffizient k unter dem vorstehend genannten Bereich liegt, ist das Laserlichtabsorptionsvermögen des Schutzfilms so gering, dass die thermische Zersetzung des Schutzfilms durch Bestrahlen mit Laserlicht wesentlich geringer ist als diejenige des Substrats, wie z. B. Silizium. Als Folge davon besteht eine Tendenz dahingehend, dass ein Ablösen des Films, usw., aufgrund des Drucks des Dampfs des thermischen Zersetzungsprodukts stattfindet, und es besteht eine Tendenz dahingehend, dass sich an den Umfangskantenabschnitten der Chips Fremdkörper bilden. Wenn der g-Absorptionskoeffizient k über dem vorstehend genannten Bereich liegt, findet eine thermische Zersetzung des Schutzfilms sogar aufgrund der Reflexion von Laserlicht von dem Substrat bei einer Laserlichtanwendung statt. Folglich wird die Verarbeitungsbreite des Lasers größer als der Laserfleckdurchmesser. Es ist wahrscheinlich, dass dies insbesondere für eine Vereinzelung entlang der Straßen mit einer sehr kleinen Linienbreite ungeeignet ist.
Wenn das Laserlichtabsorptionsmittel, in dessen maximalen Absorptionswellenlängenbereich die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts fällt, ausgewählt und verwendet wird, ermöglicht die Verwendung einer kleinen Menge davon, dass sichergestellt wird, dass der g-Absorptionskoeffizient k innerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt. Wenn ein Laserlichtabsorptionsmittel, das diese Bedingung nicht erfüllt, ausgewählt und verwendet wird, muss es in einer großen Menge verwendet werden, um den g-Absorptionskoeffizienten k innerhalb des vorstehend genannten Bereichs sicherzustellen. Wenn jedoch die Menge des verwendeten Laserlichtabsorptionsmittels zu groß ist, kann zwischen dem Laserlichtabsorptionsmittel und dem wasserlöslichen Harz eine Phasentrennung verursacht werden, wenn die Lösung, die das Laserlichtabsorptionsmittel enthält, zur Bildung des Schutzfilms aufgebracht und getrocknet wird. Wenn die Menge des verwendeten Laserlichtabsorptionsmittels zu gering ist, kann das Laserlichtabsorptionsmittel in dem Schutzfilm ungleichmäßig verteilt sein. Daher ist das Laserlichtabsorptionsmittel derart auszuwählen, dass es dessen eingesetzte Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des wasserlöslichen Harzes ermöglicht, sicherstellt, dass der g-Absorptionskoffizient k innerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt.
In der vorliegenden Erfindung können in der Lösung zur Verwendung als Schutzfilmmittel zusätzlich zu dem vorstehend genannten wasserlöslichen Harz und dem vorstehend genannten Laserlichtabsorptionsmittel auch andere Compoundiermittel gelöst werden. Beispielsweise können ein Weichmacher und ein oberflächenaktives Mittel verwendet werden.
Der Weichmacher wird verwendet, um die Wasserabwaschbarkeit des Schutzfilms nach der Laserverarbeitung zu verbessern. Der Weichmacher wird bevorzugt verwendet, insbesondere wenn das wasserlösliche Harz mit einem hohen Molekulargewicht verwendet wird. Die Verwendung des Weichmachers ist auch dahingehend vorteilhaft, dass er die Carbonisierung des wasserlöslichen Harzes aufgrund der Bestrahlung mit Laserlicht unterdrücken kann. Als derartiger Weichmacher ist eine wasserlösliche niedermolekulare Verbindung bevorzugt. Beispiele dafür umfassen Ethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Ethanolamin und Glycerin. Diese Verbindungen können einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehr verwendet werden. Ein solcher Weichmacher wird in einer Menge verwendet, die derart ist, dass nach dem Aufbringen und Trocknen der Lösung zwischen dem Weichmacher und dem wasserlöslichen Harz keine Phasentrennung stattfindet. Beispielsweise ist eine empfohlene Anwendungsmenge 75 Gewichtsteile oder weniger, insbesondere 20 bis 75 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des wasserlöslichen Harzes.
Das oberflächenaktive Mittel wird verwendet, um die Beschichtungseigenschaften und ferner die Lagerstabilität der Lösung zu verbessern. Es kann jedwedes oberflächenaktive Mittel des nichtionischen, kationischen, anionischen oder ampholytischen Typs verwendet werden, so lange es wasserlöslich ist.
Beispiele für das nichtionische oberflächenaktive Mittel sind oberflächenaktive Mittel auf Nonylphenolbasis, auf der Basis eines höheren Alkohols, auf der Basis eines mehrwertigen Alkohols, auf Polyoxyalkylenglykolbasis, Polyoxyethylenalkylesterbasis, Polyoxyethylenalkyletherbasis, Polyoxyethylenalkylphenoletherbasis und Polyoxyethylensorbitanalkylesterbasis. Beispiele für das kationische oberflächenaktive Mittel sind quarternäre Ammoniumsalze und Aminsalze. Beispiele für das anionische oberflächenaktive Mittel sind Alkylbenzolsulfonsäuren und deren Salze, Alkylschwefelsäureestersalze, Methyltaurate und Ethersulfonate. Beispiele für das ampholytische oberflächenaktive Mittel sind oberflächenaktive Mittel auf Imidazoliniumbetainbasis, Amidopropylbetainbasis und Aminodipropionatbasis. Eines dieser oberflächenaktiven Mittel oder eine Kombination von zwei oder mehr davon kann ausgewählt werden. Die Menge jedes dieser oberflächenaktiven Mittel kann mehrere zehn ppm oder mehrere 100 ppm, bezogen auf die Lösung, betragen.
In dem erfindungsgemäßen Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln, das die Lösung umfasst, in der die vorstehend genannten Komponenten gelöst sind, sollte der Feststoffgehalt in der Lösung gemäß der Art, dem Polymerisationsgrad oder dem Molekulargewicht des verwendeten wasserlöslichen Harzes derart eingestellt werden, dass die Lösung gute Beschichtungseigenschaften aufweisen kann. Wenn der Feststoffgehalt beispielsweise zu hoch ist, ist das Aufbringen schwierig, was zu einer Tendenz dahingehend führt, dass die Dicke ungleichmäßig wird oder Luftblasen eingeschlossen werden. Wenn der Feststoffgehalt niedrig ist, neigt die Lösung, wenn sie auf die Waferfläche aufgebracht wird, zum Tropfen, und die Filmdicke nach dem Trocknen (Dicke des Schutzfilms) kann nur schwer eingestellt werden. Folglich wird der Feststoffgehalt (der Gesamtgehalt der jeweiligen Bestandteile) in der Lösung vorzugsweise auf einen Wert in der Größenordnung von 3 bis 30 Gew.-% eingestellt, obwohl er gemäß des verwendeten wasserlöslichen Harzes, usw., unterschiedlich ist. Die Menge des wasserlöslichen Harzes in den Feststoffen beträgt im Allgemeinen 5 Gew.-% oder mehr. Dies ist dahingehend bevorzugt, dass dann die Festigkeit des Schutzfilms zweckmäßig ist und die Abscheidung von Fremdkörpern auf den Chipflächen verhindert wird.
Das Lösungsmittel zur Verwendung bei der Herstellung der Lösung, bei der es sich um das erfindungsgemäße Schutzfilmmittel handelt, kann ein Lösungsmittel sein, in dem sich das vorstehend genannte wasserlösliche Harz und das vorstehend genannte Laserlichtabsorptionsmittel lösen. Beispiele für das Lösungsmittel sind Wasser, Alkohole, Ester, Alkylenglykole, Alkylenglykolmonoalkylether und Alkylenglykolmonoalkyletheracetate. Von diesen Lösungsmitteln sind Wasser und Alkylenglykolmonoalkylether bevorzugt. Als Alkylenglykolmonoalkylether ist Propylenglykolmonomethylether (PGME) bevorzugt. Das bezüglich der Arbeitsumgebung am meisten bevorzugte Lösungsmittel ist Wasser oder ein Wasserenthaltendes Mischlösungsmittel.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Schutzfilmmittel wird auf die Oberfläche des zu verarbeitenden Wafers aufgebracht, wie z. B. auf die Oberfläche des zu verarbeitenden Wafers, bei dem eine Mehrzahl von Halbleiterchips, die durch Straßen abgetrennt sind, welche in einem Gitterlayout angeordnet sind, ausgebildet sind, worauf die Beschichtung getrocknet wird, wodurch der Schutzfilm gebildet wird. Die Straßen werden durch den Schutzfilm mit Laserlicht bestrahlt, so dass Rillen gebildet werden (es wird ein Laservereinzeln durchgeführt). Die empfohlene Dicke des Schutzfilms (die Trockendicke des Schutzfilmmittels) auf den Straßen liegt üblicherweise in der Größenordnung von 0,1 bis 5 μm. Die Gründe dafür sind wie folgt: Eine solche Oberfläche des zu verarbeitenden Wafers weist viele Vertiefungen und Vorwölbungen auf und die Straßen sind in diesen Vertiefungen ausgebildet. Wenn die vorstehend genannte Dicke zu gering ist, ist die Dicke des Schutzfilms auf den Vorwölbungen so gering, dass Fremdkörper in den Schutzfilm eindringen können und sich auf den Chipflächen abscheiden. Andererseits würde eine unnötig große Dicke keine speziellen Vorteile bringen, sondern lediglich den Nachteil verursachen, dass das Abwaschen mit Wasser nach der Verarbeitung viel Zeit erfordert.
Nachstehend wird die Verarbeitung des Wafers mittels Laservereinzeln unter Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzfilmmittels erläutert.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers, der erfindungsgemäß verarbeitet wird. 2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht der essentiellen Teile des in der 1 gezeigten Halbleiterwafers. Der in den 1 und 2 gezeigte Halbleiterwafer 2 weist eine Mehrzahl von Halbleiterchips 22, wie z. B. IC's und LSI's, auf, die in einer Matrixform aus einem Laminat 21 ausgebildet sind, das einen isolierenden Film und einen Schaltkreisbildenden funktionellen Film umfasst, die auf der Fläche 20a eines Halbleitersubstrats 20 aus Silizium oder dergleichen geschichtet sind. Die jeweiligen Halbleiterchips 22 sind durch Straßen 23, die in einer Gitterstruktur ausgebildet sind, getrennt. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der isolierende Film, der das Laminat 21 bildet, ein Isolatorfilm mit niedriger Dielektrizitätskonstante (”Low-k-Film”), der einen SiO₂-Film umfasst, oder ein Film, der von einem anorganischen Material, wie z. B. SiOF oder BSG (SiOB) abgeleitet ist, oder ein Film aus einem organischen Material, bei dem es sich um ein Polymer wie z. B. Polyimid oder Parylen handelt.
Zur Durchführung einer Laserverarbeitung entlang der Straßen 23 des vorstehend genannten Halbleiterwafers 2 besteht der erste Schritt darin, unter Verwendung des vorstehend beschriebener Schutzfilmmittels einen Schutzfilm auf der Fläche 2a, bei der es sich um eine Oberfläche des zu verarbeitenden Halbleiterwafers 2 handelt, zu bilden.
Bei diesem Schutzfilmbildungsschritt wird das Schutzfilmmittel mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung 4 auf die Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 aufgebracht, wie es in der 3 gezeigt ist. Die Schleuderbeschichtungsvorrichtung 4 ist mit einem Aufspanntisch 41 mit einer Ansaug/Halteeinrichtung und einer Düse 42, die oberhalb der Mitte des Aufspanntischs 41 angeordnet ist, ausgestattet. Der Halbleiterwafer 2 wird mit seiner Fläche 2a nach oben auf den Aufspanntisch 41 gelegt und während der Aufspanntisch 41 gedreht wird, wird das Schutzfilmmittel in flüssiger Form durch die Düse 42 auf die Mitte der Fläche des Halbleiterwafers 2 getropft. Durch dieses Verfahren fließt das flüssige Schutzfilmmittel unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft zu einem äußeren Umfangsabschnitt des Halbleiterwafers 2 und bedeckt die Fläche des Halbleiterwafers 2. Das flüssige Schutzfilmmittel wird zum Trocknen mäßig erwärmt, wodurch ein Schutzfilm 24 mit einer Dicke in der Größenordnung von 0,1 bis 5 μm (Dicke auf der Straße 23) auf der Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 gebildet wird, wie es in der 4 gezeigt ist.
Sobald der Schutzfilm 24 auf diese Weise auf der Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 gebildet worden ist, wird ein Schutzband 6, das an einem ringförmigen Rahmen 5 befestigt ist, auf die Rückseite des Halbleiterwafers 2 geklebt, wie es in der 5 gezeigt ist.
Dann wird die Fläche 2a (Straßen 23) des Halbleiterwafers 2 durch den Schutzfilm 24 mit Laserlicht bestrahlt. Dieser Laserlichtbestrahlungs- oder -anwendungsschritt wird unter Verwendung einer Laserverarbeitungsvorrichtung durchgeführt, wie sie in den 6 bis 8 gezeigt ist.
Die in den 6 bis 8 gezeigte Laserverarbeitungsvorrichtung 7 umfasst einen Aufspanntisch 71 zum Halten eines Werkstücks, eine Laserlichtanwendungseinrichtung 72 zum Anwenden von Laserlicht auf das Werkstück, das auf dem Aufspanntisch 71 gehalten ist, und eine Bildgebungseinrichtung 73 zur bildmäßigen Darstellung des auf dem Aufspanntisch 71 gehaltenen Werkstücks. Der Aufspanntisch 71 ist so konstruiert, dass er das Werkstück ansaugt und hält, und wird mit einem Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) in einer Verarbeitungsvorschubrichtung, die durch einen Pfeil X angegeben ist, und einer Schaltvorschubrichtung, die durch einen Pfeil Y angegeben ist, bewegt, wie es in der 6 gezeigt ist.
Gemäß der 7 umfasst die Laserlichtanwendungseinrichtung 72 ein zylindrisches Gehäuse 721, das im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Eine Oszillationseinrichtung für gepulstes Laserlicht 722 und ein optisches Übertragungssystem 723 sind innerhalb des Gehäuses 721 angeordnet. Die Oszillationseinrichtung für gepulstes Laserlicht 722 ist aus einem Oszillator für gepulstes Laserlicht 722a, der einen YAG-Laseroszillator oder einen YVO4-Laseroszillator umfasst, und einer damit verbundenen Pulswiederholungsfrequenzeinstelleinrichtung 722b zusammengesetzt. Das optische Übertragungssystem 723 umfasst ein geeignetes optisches Element, wie z. B. einen Strahlteiler. Eine Fokussiervorrichtung 724, in der Kondensorlinsen (nicht gezeigt) angeordnet sind, die aus einer Linsenanordnung zusammengesetzt sind, die als solche eine bekannte Form aufweisen kann, ist an dem vorderen Ende des Gehäuses 721 angebracht. Laserlicht, das durch die Oszillationseinrichtung für gepulstes Laserlicht 722 zum Schwingen gebracht worden ist, trifft über das optische Übertragungssystem 723 an der Fokussiervorrichtung 724 ein und wird von der Fokussiervorrichtung 724 mit einem vorgegebenen Brennpunktfleckdurchmesser D auf das Werkstück gerichtet, das auf dem Aufspanntisch 71 gehalten ist.
Der Brennpunktfleckdurchmesser D ist durch die folgende Gleichung definiert, wenn ein gepulstes Laserlicht, das eine Gauss-Verteilung aufweist, durch eine Objektivfokussierlinse 724a der Fokussiervorrichtung 724 gemäß der 8 angewandt wird: D (μm) = 4 × λ × f/(π × W), wobei
λ die Wellenlänge (μm) eines gepulsten Laserstrahls darstellt,
W den Durchmesser (mm) des gepulsten Laserlichts darstellt, das auf die Objektivfokussierlinse 724a fällt, und
f die Brennweite (mm) der Objektivfokussierlinse 724a darstellt.
Die Bildgebungseinrichtung 73, die an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses 721 montiert ist, das die Laserlichtanwendungseinrichtung 72 bildet, ist in der veranschaulichten Ausführungsform aus einer Infrarotbeleuchtungseinrichtung zum Richten von Infrarotstrahlen auf das Werkstück, einem optischen System zum Einfangen von Infrarotstrahlen, die durch die Infrarotbeleuchtungseinrichtung angewandt worden sind, und zusätzlich zu einer gewöhnlichen Bildgebungsvorrichtung (CCD) zur Aufnahme eines Bilds unter Verwendung von sichtbaren Strahlen aus einer Bildgebungsvorrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das den durch das optische System eingefangenen Infrarotstrahlen entspricht, zusammengesetzt. Die Bildgebungseinrichtung 73 sendet erhaltene Bildsignale zu einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt).
Der Laserlichtanwendungsschritt, der unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Laserverarbeitungsvorrichtung 7 durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf die 6 und die 9(a), 9(b) bis 11 beschrieben.
Bei diesem Laserlichtanwendungsschritt wird der Halbleiterwafer 2 auf den Aufspanntisch 71 der in der 6 gezeigten Laserverarbeitungsvorrichtung 7 gelegt, wobei die Seite, auf welcher der Schutzfilm 24 ausgebildet ist, nach oben zeigt. In diesem Zustand wird der Halbleiterwafer 2 vom Aufspanntisch 71 angezogen und auf diesem gehalten. In der 6 ist der ringförmige Rahmen 5, auf dem das Schutzband 6 angebracht ist, nicht gezeigt. Der ringförmige Rahmen 5 ist jedoch durch eine geeignete Rahmenhalteeinrichtung gehalten, die auf dem Aufspanntisch 71 angeordnet ist.
Der Aufspanntisch 71, der den Halbleiterwafer 2 ansaugt und hält, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird durch den Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) direkt unterhalb der Bildgebungseinrichtung 73 positioniert. Wenn sich der Aufspanntisch 71 direkt unterhalb der Bildgebungseinrichtung 73 befindet, wird ein Ausrichtungsvorgang zum Erfassen der Verarbeitungszone des Halbleiterwafers 2, die laserverarbeitet werden soll, durch die Bildgebungseinrichtung 73 und die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) durchgeführt. D. h., die Bildgebungseinrichtung 73 und die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) führen eine Bildverarbeitung, wie z. B. einen Strukturabgleich, durch, um die Straße 23, die in der vorgegebenen Richtung des Halbleiterwafers 2 ausgebildet ist, mit der Fokussiervorrichtung 724 der Laserlichtanwendungseinrichtung 72 zum Anwenden von Laserlicht entlang der Straße 23 auszurichten, wodurch eine Ausrichtung der Laserlichtanwendungsposition durchgeführt wird. Bezüglich der Straße 23, die sich senkrecht zu der vorstehend genannten vorgegebenen Richtung des Halbleiterwafers 2 erstreckt, wird eine entsprechende Ausrichtung der Laserlichtanwendungsposition durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wird der Schutzfilm 24, der im Wesentlichen lichtundurchlässig ist, auf der Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 ausgebildet, wo die Straßen 23 ausgebildet sind, jedoch kann die Straße 23 mit Infrarotstrahlen bildmäßig dargestellt werden und von oberhalb der Fläche 2a kann eine Ausrichtung durchgeführt werden.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird die Straße 23, die auf dem auf dem Aufspanntisch 71 gehaltenen Halbleiterwafer 2 ausgebildet ist, erfasst, und die Ausrichtung der Laserlichtanwendungsposition wird durchgeführt. Nach der vollständigen Ausrichtung wird der Aufspanntisch 71 zu einer Laserlichtanwendungszone bewegt, an der sich die Fokussiervorrichtung 724 der Laserlichtanwendungseinrichtung 72 befindet, wie es in der 9(a) gezeigt ist. In der Laserlichtanwendungszone wird ein Ende (linkes Ende in der 9) der vorgegebenen Straße 23 direkt unterhalb der Fokussiervorrichtung 724 der Laserlichtanwendungseinrichtung 72 positioniert. Während ein gepulstes Laserlicht 725 von der Fokussiervorrichtung 724 angewandt wird, wird der Aufspanntisch 71 und somit der Halbleiterwafer 2 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit in einer Richtung bewegt, die in der 9(a) mit einem Pfeil X1 angegeben ist. Wenn die Anwendungsposition der Laserlichtanwendungseinrichtung 72 die Position des anderen Endes (rechtes Ende in den 9(a), 9(b)) der Straße 23 erreicht, wie es in der 9(b) gezeigt ist, wird die Anwendung des gepulsten Laserlichts 725 gestoppt und die Bewegung des Aufspanntischs 71 und somit des Halbleiterwafers 2 wird beendet.
Anschließend wird der Aufspanntisch 71 und somit der Halbleiterwafer 2 um etwa 10 bis 20 μm in einer Richtung senkrecht zur Blattfläche der Zeichnung bewegt (d. h. in der Schaltvorschubrichtung). Dann wird, während ein gepulstes Laserlicht 725 von der Laserlichtanwendungseinrichtung 72 angewandt wird, der Aufspanntisch 71 und somit der Halbleiterwafer 2 mit einer vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit in einer Richtung bewegt, die in der 9(b) mit einem Pfeil X2 angegeben ist. Wenn die Laserlichtanwendungseinrichtung 72 die in der 9(a) gezeigte Position erreicht, wird die Anwendung des gepulsten Laserlichts 725 gestoppt, und die Bewegung des Aufspanntischs 71 und somit des Halbleiterwafers 2 wird beendet.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird das gepulste Laserlicht 725 während der Hin- und Herbewegung des Aufspanntischs 71 und somit des Halbleiterwafers 2 auf die Straße 23 angewandt, wobei dessen Brennpunktflecken P mit Bereichen in der Nähe der oberen Fläche der Straße 23 ausgerichtet sind und der Abstand zwischen P's größer ist als die Breite eines Schneidmessers (das später beschrieben wird) ist, wie es in der 10 gezeigt ist.
Der Laserlichtanwendungsschritt wird beispielsweise unter den folgenden Verarbeitungsbedingungen durchgeführt:
Laserlichtquelle: YVO4-Laser oder YAG-Laser
Wellenlänge: 355 nm
Pulswiederholungsfrequenz: 50 bis 100 kHz
Ausgangsleistung: 0,3 bis 4,0 W
Brennpunktfleckdurchmesser: 9,2 μm
Verarbeitungsvorschubgeschwindigkeit: 1 bis 800 mm/s.
Durch die Durchführung des vorstehend beschriebenen Laserlichtanwendungsschritts wird entlang der Straße 23 in dem Laminat 21 des Halbleiterwafers 2, wo die Straße 23 ausgebildet worden ist, eine laserverarbeitete Rille 25 mit einer größeren Breite als die Breite des Schneidmessers (das später beschrieben wird) gebildet, wie es in der 11 gezeigt ist. Die laserverarbeitete Rille 25 erreicht das Halbleitersubstrat 20, so dass das Laminat 21 entfernt wird. Wenn bei diesem Laserlichtanwendungsschritt das gepulste Laserlicht 725 durch den Schutzfilm 24 auf das Laminat 21 mit der darin ausgebildeten Straße 23 angewandt wird, findet eine thermische Zersetzung des Schutzfilms 24 nahezu gleichzeitig mit (oder vor) der thermischen Zersetzung des Laminats 21 und des Halbleitersubstrats 20 statt, da der Schutzfilm 24 ein starkes Laserlichtabsorptionsvermögen aufweist. Als Folge davon findet an der Stelle der Laseranwendung ein Bruch des Films statt. D. h. der Schutzfilm 24 wird zum Ausgangspunkt der Verarbeitung. Nachdem der Ausgangspunkt der Verarbeitung auf diese Weise in dem Schutzfilm 24 gebildet worden ist oder nahezu gleichzeitig mit der Bildung des Ausgangspunkts der Verarbeitung werden das Laminat 21 und das Halbleitersubstrat 20 durch die Anwendung des gepulsten Laserlichts 725 verarbeitet. Folglich wird verhindert, dass der Schutzfilm 24 unter dem Druck eines Dampfs des thermischen Zersetzungsprodukts des Laminats 21 oder des Halbleitersubstrats 20 abgelöst wird. Somit kann die Abscheidung von Fremdkörpern auf dem Umfangskantenabschnitt des Halbleiterchips 22 aufgrund eines solchen Ablösens des Schutzfilms 24 effektiv verhindert werden. Ferner ist die Haftung des Schutzfilms 24 an der Waferfläche 20a (Fläche des Halbleiterchips 22) so stark, dass ein Ablösen des Schutzfilms 24 während der Verarbeitung nur minimal auftritt. Folglich wird die Abscheidung von Fremdkörpern aufgrund eines solchen Ablösens des Schutzfilms 24 effektiv vermieden. D. h., wie es in der 11 gezeigt ist, da der vorstehend beschriebene Schutzfilm 24 gebildet wird, scheiden sich Fremdkörper 26 auf der Oberfläche des Schutzfilms 24 und nicht auf den Halbleiterchips 22 ab. Demgemäß kann eine Verschlechterung der Qualität der Halbleiterchips 22 aufgrund einer Abscheidung der Fremdkörper 26 effektiv vermieden werden.
Nachdem der Laserlichtanwendungsschritt entlang der Straße in der vorstehend beschriebenen Weise durchgeführt worden ist, wird der Aufspanntisch 71 und somit der darauf gehaltene Halbleiterwafer 2 durch eine Schaltbewegung um einen Abstand zwischen den Straßen in einer durch einen Pfeil Y angegebenen Richtung verschoben (Schaltschritt) und der Laserlichtanwendungsschritt wird erneut durchgeführt. Nachdem der Laserlichtanwendungsschritt und der Schaltschritt auf diese Weise für alle Straßen durchgeführt worden sind, die sich in der vorgegebenen Richtung erstrecken, wird der Aufspanntisch 71 und demgemäß der darauf gehaltene Halbleiterwafer 2 um 90° gedreht. Dann werden der Laserlichtanwendungsschritt und der Schaltschritt in der vorstehend beschriebenen Weise entlang jeder Straße durchgeführt, die sich senkrecht zu der vorstehend genannten, vorgegebenen Richtung erstreckt, wodurch die laserverarbeiteten Rillen in allen Straßen 23 gebildet werden können, die in dem Halbleiterwafer ausgebildet sind.
Dann folgt die Entfernung des Schutzfilms 24, der auf der Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 aufgebracht ist, der an dem auf dem ringförmigen Rahmen 5 angebrachten Schutzband 6 klebt. Für diesen Schutzfilmentfernungsschritt kann der Schutzfilm 24 mit Wasser (oder heißem Wasser) abgewaschen werden, wie es in der 12 gezeigt ist, da der Schutzfilm 24 aus dem wasserlöslichen Harz (die andere Komponente ist ebenfalls wasserlöslich) ausgebildet worden ist, wie es weiter oben beschrieben worden ist. Zu diesem Zeitpunkt werden auch die Fremdkörper 26 auf dem Schutzfilm 24, die während des vorstehend beschriebenen Laserlichtanwendungsschritts erzeugt worden sind, zusammen mit dem Schutzfilm 24 weggewaschen. Wie es hier gezeigt ist, kann die Entfernung des Schutzfilms 24 sehr einfach durchgeführt werden.
Nachdem der Schutzfilm 24 in der vorstehend beschriebenen Weise entfernt worden ist, wird ein Schneidschritt zum Schneiden des Halbleiterwafers 2 entlang der laserverarbeiteten Rillen 25, die in den Straßen 23 des Halbleiterwafers 2 ausgebildet sind, durchgeführt. Dieser Schneidschritt kann unter Verwendung einer Schneidvorrichtung 8 durchgeführt werden, die allgemein als Vereinzelungsvorrichtung verwendet wird, wie sie in der 13 gezeigt ist. Die Schneidvorrichtung 8 umfasst einen Aufspanntisch 81, der mit einer Ansaug/Halteeinrichtung ausgestattet ist, eine Schneideinrichtung 82, die mit einem Schneidmesser 821 ausgestattet ist, und eine Bildgebungseinrichtung 83 zur bildmäßigen Darstellung des Werkstücks, das auf dem Aufspanntisch 81 gehalten ist.
Der Schneidschritt, der unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Schneidvorrichtung 8 durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf die 13 bis 15(a), 15(b) beschrieben.
Der von dem Schutzfilm 24 befreite Halbleiterwafer 2 wird auf den Aufspanntisch 81 der Schneidvorrichtung 6 gelegt, wobei die Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 nach oben zeigt, wie es in der 13 gezeigt ist. In diesem Zustand wird der Halbleiterwafer 2 mit einer Ansaugeinrichtung (nicht gezeigt) auf dem Aufspanntisch 81 gehalten. Der Aufspanntisch 81, der den Halbleiterwafer 2 ansaugt und hält, wird durch einen Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) direkt unterhalb der Bildgebungseinrichtung 83 angeordnet.
Wenn sich der Aufspanntisch 81 direkt unterhalb der Bildgebungseinrichtung 83 befindet, wird ein Ausrichtungsvorgang zum Erfassen einer Zone des Halbleiterwafers 2, die geschnitten werden soll, durch die Bildgebungseinrichtung 83 und die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) durchgeführt. D. h., die Bildgebungseinrichtung 83 und die Steuereinrichtung (nicht gezeigt) führen eine Bildverarbeitung, wie z. B. einen Strukturabgleich, durch, um die Straße 23, die in der vorgegebenen Richtung des Halbleiterwafers 2 ausgebildet ist, mit dem Schneidmesser 821 zum Schneiden des Halbleiterwafers 2 entlang der laserverarbeiteten Rille 25 auszurichten, wodurch eine Ausrichtung der Schneidzone durchgeführt wird. Bezüglich der Straße 23, die sich senkrecht zu der vorstehend genannten vorgegebenen Richtung des Halbleiterwafers 2 erstreckt, wird eine entsprechende Ausrichtung der Schneidzone durchgeführt.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird die Straße 23, die auf dem auf dem Aufspanntisch 81 gehaltenen Halbleiterwafer 2 ausgebildet ist, erfasst, und die Ausrichtung der Schneidzone wird durchgeführt. Nach der vollständigen Ausrichtung wird der Aufspanntisch 81, der den Halbleiterwafer 2 hält, zu einer Schneidstartposition in der Schneidzone bewegt. Zu diesem Zeitpunkt ist der Halbleiterwafer 2 derart positioniert, dass ein Ende (linkes Ende in den 14(a), 14(b)) der Straße 23, die geschnitten werden soll, in einem vorgegebenen Ausmaß rechts von einer Position angeordnet ist, die sich direkt unterhalb des Schneidmessers 821 befindet, wie es in der 14(a) gezeigt ist. Der Halbleiterwafer 2 ist auch so positioniert, dass sich das Schneidmesser 821 in der Mitte der in der Straße 23 ausgebildeten laserverarbeiteten Rille 25 befindet.
Wenn der Aufspanntisch 81 und somit der Halbleiterwafer 2 in die Schneidstartposition in der Schneidzone gebracht worden ist, wird das Schneidmesser 821 ausgehend von einer Ruheposition, die durch die Bindestrich-Doppelpunkt-Linien in der 14(a) gezeigt ist, in einer Tiefeneinstellbewegung nach unten bewegt und somit zu einer vorgegebenen Vorschubposition gebracht, wie es durch die durchgezogenen Linien in der 14(a) gezeigt ist. Diese Vorschubposition wird so eingestellt, dass das untere Ende des Schneidmessers 821 das Schutzband 6 erreicht, das auf die Rückseite des Halbleiterwafers 2 geklebt ist, wie es in den 14(a) und 15(a) gezeigt ist.
Dann wird das Schneidmesser 821 mit einer vorgegebenen Drehzahl gedreht und der Aufspanntisch 81 und somit der Halbleiterwafer 2 wird mit einer vorgegebenen Schneidvorschubgeschwindigkeit in einer Richtung bewegt, die durch einen Pfeil X1 in der 14(a) dargestellt ist. Wenn der Aufspanntisch 81 und somit der Halbleiterwafer 2 eine Position erreicht, bei der das andere Ende (rechtes Ende in den 14(a) und 14(b)) der Straße 23 in einem vorgegebenen Ausmaß links von der Position direkt unterhalb des Schneidmessers 821 angeordnet ist, wie es in der 14(b) gezeigt ist, wird die Bewegung des Aufspanntischs 81 und somit des Halbleiterwafers 2 gestoppt. Durch einen derartigen Vorschub des Aufspanntischs 81 und somit des Halbleiterwafers 2 wird entlang der in der Straße 23 ausgebildeten laserverarbeiteten Rille 25 eine geschnittene Rille 27 ausgebildet, welche die Rückseite des Halbleiterwafers 2 erreicht, wodurch der Halbleiterwafer 2 geschnitten wird, wie es in der 15(b) gezeigt ist. Bei diesem Schneidschritt wird nur das Halbleitersubstrat 20 durch das Schneidmesser 821 geschnitten. Dies kann das Ablösen des Laminats 21 verhindern, das durch Schneiden des Laminats 21, das auf der Fläche des Halbleitersubstrats 20 ausgebildet ist, durch das Schneidmesser 821 verursacht wird.
Der vorstehend beschriebene Schneidschritt wird z. B. unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
Schneidmesser: Außendurchmesser 52 mm, Dicke 20 μm
Drehzahl des Schneidmessers: 30000 U/min
Schneidvorschubgeschwindigkeit: 50 mm/s
Dann wird das Schneidmesser 821 in eine durch die Bindestrich-Doppelpunkt-Linien in der 14(b) angegebene Ruheposition gebracht und der Aufspanntisch 81 und somit der Halbleiterwafer 2 wird in eine Richtung bewegt, die durch einen Pfeil X2 in der 14(b) angegeben ist, bis er in die in der 14(a) gezeigte Position zurückgekehrt ist. Dann wird der Aufspanntisch 81 und somit der Halbleiterwafer 2 in einem Ausmaß, das dem Abstand zwischen den Straßen 23 entspricht, durch eine Schaltbewegung in einer Richtung senkrecht zur Blattfläche in der Zeichnung verschoben (d. h. in einer Schaltvorschubrichtung), wodurch die Straße 23, die als nächstes geschnitten werden soll, in eine Position gegenüber dem Schneidmesser 821 gebracht wird. Wenn die Straße 23, die als nächstes geschnitten werden soll, an der Position gegenüber dem Schneidmesser 821 angeordnet worden ist, wird der vorstehend beschriebene Schneidschritt durchgeführt.
Der vorstehend beschriebene Schneidschritt wird für alle Straßen 23 durchgeführt, die in dem Halbleiterwafer 2 ausgebildet sind. Als Ergebnis wird der Halbleiterwafer 2 entlang der laserverarbeiteten Rillen 25, die in den Straßen 23 ausgebildet sind, geschnitten, und dadurch in einzelne Halbleiterchips 20 getrennt. In dem Schneidschritt wird das Schneiden durchgeführt, während Wasser (reines Wasser) zugeführt wird. Folglich kann der Schutzfilm 24 durch das zugeführte Schneidwasser entfernt werden, ohne dass der vorstehend beschriebene Schutzfilmentfernungsschritt separat bereitgestellt werden muss. Der Schneidschritt kann somit durchgeführt werden, während er gleichzeitig als Schutzfilmentfernungsschritt dient.
Während das erfindungsgemäße Waferverarbeitungsverfahren auf der Basis von Ausführungsformen beschrieben worden ist, bei denen der Halbleiterwafer aufgeteilt wird, sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung auf verschiedene Laserverarbeitungsarten für andere Wafer angewandt werden kann. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung auf die Aufteilung von Wafern für optische Vorrichtungen angewandt werden.
Beispiele
Die Spezifikationen für die Laserverarbeitungsvorrichtung, die in den nachstehenden Beispielen verwendet wird, sind wie folgt:
Laserlichtquelle: YVO4-Laser
Wellenlänge: 355 nm
Pulswiederholungsfrequenz: 50 bis 100 kHz
Ausgangsleistung: 0,3 bis 4,0 W
Brennpunktfleckdurchmesser: 9,2 μm
Verarbeitungsvorschubgeschwindigkeit: 1 bis 800 mm/s.
Beispiel 1
Ein Schutzfilmmittel mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt:
Wasserlösliches Harz: 20 g Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 88% und einem Polymerisationsgrad von 300
Wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel: 0,2 g Ferulasäure
Wasser: 80 g
g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe = 1,56 × 10^–1
Das vorstehend beschriebene Schutzfilmmittel wurde mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung auf einen Siliziumwafer aufgebracht und getrocknet, um einen Schutzfilm mit einer Dicke auf der Straße von 0,5 bis 1,5 μm zu bilden. Dann wurde der Siliziumwafer mit dem darauf ausgebildeten Schutzfilm auf einer Laserverarbeitungsvorrichtung montiert, die den vorstehend angegebenen Spezifikationen entsprach, und einer Laserverarbeitung unterworfen. Dann wurde der Schutzfilm mit reinem Wasser abgewaschen und die Umgebung der Laserabtastungen wurde untersucht. Aufwölbungen der Kantenbereiche wurden festgestellt, jedoch zeigte sich keine Abscheidung von Fremdkörpern in der Umgebung. Folglich wies der Siliziumwafer ein brauchbares Niveau auf. Die Breite der Verarbeitung war mit dem Laserfleckdurchmesser vergleichbar, ohne dass ein Einfluss der Dicke des Beschichtungsfilms vorlag.
Beispiel 2
Ein Schutzfilmmittel wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden 0,8 g Ferulasäure, bei der es sich um ein wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel handelt, verwendet. Der g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe des Schutzfilmmittels betrug 5,61 × 10^–1.
Unter Verwendung des vorstehend genannten Schutzfilmmittels wurde ein Schutzfilm mit einer Dicke von 0,2 μm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf einem Siliziumwafer gebildet. Die Laserverarbeitung wurde in der gleichen Weise durchgeführt und der Schutzfilm wurde mit Wasser abgewaschen. Eine Untersuchung der Umgebung der Laserabtastungen, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigte keine Abscheidung von Fremdkörpern. Die Breite der Verarbeitung war etwas größer als der Laserfleckdurchmesser, jedoch wies der Siliziumwafer ein brauchbares Niveau auf.
Beispiel 3
Ein Schutzfilmmittel wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde als wasserlösliches Harz ein Polyvinylalkohol mit einem Verseifungsgrad von 75 % und einem Polymerisationsgrad von 500 verwendet. Der g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe des Schutzfilmmittels betrug wie im Beispiel 1 1,56 × 10^–1.
Unter Verwendung des vorstehend genannten Schutzfilmmittels wurde ein Schutzfilm mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf einem Siliziumwafer gebildet. Die Laserverarbeitung wurde in der gleichen Weise durchgeführt und der Schutzfilm wurde mit Wasser abgewaschen. Eine Untersuchung der Umgebung der Laserabtastungen, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigte keine Abscheidung von Fremdkörpern. Die Breite der Verarbeitung war mit dem Laserfleckdurchmesser vergleichbar, ohne dass ein Einfluss der Dicke des Beschichtungsfilms vorlag.
Beispiel 4
Ein Schutzfilmmittel wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 3 hergestellt, jedoch wurde anstelle von Ferulasäure als wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel ein wasserlöslicher Monoazofarbstoff (AIZEN SWTW3, Hodogaya Chemical Co., Ltd.) verwendet. Der g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe des Schutzfilmmittels betrug 7,9 × 10^–2.
Unter Verwendung des vorstehend genannten Schutzfilmmittels wurde ein Schutzfilm mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf einem Siliziumwafer gebildet. Die Laserverarbeitung wurde in der gleichen Weise durchgeführt und der Schutzfilm wurde mit Wasser abgewaschen. Eine Untersuchung der Umgebung der Laserabtastungen, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigte keine Abscheidung von Fremdkörpern. Die Breite der Verarbeitung war mit dem Laserfleckdurchmesser vergleichbar, ohne dass ein Einfluss der Dicke des Beschichtungsfilms vorlag.
Beispiel 5
Ein Schutzfilmmittel wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 4 hergestellt, jedoch wurden 15 g Glycerin als Weichmacher zugesetzt. Der g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe des Schutzfilmmittels betrug wie im Beispiel 4 7,9 × 10^–2.
Unter Verwendung des vorstehend genannten Schutzfilmmittels wurde ein Schutzfilm mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf einem Siliziumwafer gebildet. Die Laserverarbeitung wurde in der gleichen Weise durchgeführt und der Schutzfilm wurde mit Wasser abgewaschen. Eine Untersuchung der Umgebung der Laserabtastungen, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigte keine Abscheidung von Fremdkörpern. Die Breite der Verarbeitung war mit dem Laserfleckdurchmesser vergleichbar, ohne dass ein Einfluss der Dicke des Beschichtungsfilms vorlag.
Vergleichsbeispiel 1
Ein Schutzfilmmittel wurde in genau der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurde Ferulasäure als wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel nicht verwendet. Der g-Absorptionskoeffizient k der Feststoffe des Schutzfilmmittels betrug 1,94 × 10^–3.
Unter Verwendung des vorstehend genannten Schutzfilmmittels wurde ein Schutzfilm mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μm in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 auf einem Siliziumwafer gebildet. Die Laserverarbeitung wurde in der gleichen Weise durchgeführt und der Schutzfilm wurde mit Wasser abgewaschen. Eine Untersuchung der Umgebung der Laserabtastungen, die in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt wurde, zeigte eine beträchtliche Abscheidung von Fremdkörpern und ein Ablösen des Films.

Claims

Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln, das eine Lösung umfasst, in der ein wasserlösliches Harz und mindestens ein wasserlösliches Laserlichtabsorptionsmittel, das aus der Gruppe, bestehend aus einem wasserlöslichen Farbstoff, einem wasserlöslichen Farbgebungsmaterial und einem wasserlöslichen Ultraviolettabsorptionsmittel ausgewählt ist, gelöst sind, wobei die Feststoffe der Lösung einen g-Absorptionskoeffizienten k für Laserlicht mit einer Wellenlänge von 355 nm im Bereich von 3 × 10^–3 bis 2,5 × 10^–1 abs·L/g (abs: Extinktion) aufweisen und wobei das Laserlichtabsorptionsmittel in einer Menge von 0,01 bis 10 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteile des wasserlöslichen Harzes, enthalten ist.
Verarbeitungsverfahren für einen Wafer, welches das Beschichten einer Oberfläche des Wafers, der verarbeitet werden soll, mit dem Schutzfilmmittel zum Laservereinzeln nach Anspruch 1 und anschließend das Trocknen zur Bildung eines Schutzfilms und das Bestrahlen der Oberfläche, die verarbeitet werden soll, mit Laserlicht durch den Schutzfilm zur Durchführung einer Verarbeitung umfasst.
Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem die Wellenlänge des Laserlichts 355 nm beträgt.
Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem in dem Wafer eine Mehrzahl von Halbleiterchips ausgebildet ist, die durch Straßen abgetrennt sind, die in einer Gitterstruktur angeordnet sind, und die Straßen mit dem Laserlicht durch den Schutzfilm zur Bildung von Rillen bestrahlt werden.
Verarbeitungsverfahren nach Anspruch 2, bei dem der Schutzfilm nach dem Bestrahlen mit dem Laserlicht durch Abwaschen mit Wasser entfernt wird.