DE102006053898B4

DE102006053898B4 - Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbearbeitungsverfahren

Info

Publication number: DE102006053898B4
Application number: DE102006053898A
Authority: DE
Inventors: Muneo Tamura; Tetsuo Fujii
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: US7968432B2; US20070202619A1; DE102006053898A1; CN1967783B; JP2007142000A; KR20070052227A; JP2007142001A; CN1967783A; KR100825884B1

Abstract

Laserbearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahl auf einen Fokussierpunkt in einem Wafer (10) abstrahlt, um durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer (10) einen Modifizierungsbereich (R) auszuformen, mit: einer einzigen Laserlichtquelle (SLa) zum gleichzeitigen Erzeugen und Abstrahlen von Laserstrahlen (La, Lb) mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen; und einer Sammellinse (CV) zum Konvergieren der Laserstrahlen (La, Lb), die gleichzeitig von der einzigen Laserlichtquelle (SLa) abgestrahlt wird, auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Fokussierpunkte, wobei die Laserstrahlen, die die Mehrzahl von Wellenlängen enthalten, gleichzeitig zu der Mehrzahl von innerhalb des Wafers (10) liegenden Fokussierpunkten (Pa, Pb) abgestrahlt werden, um eine Mehrzahl von Modifizierungsbereiche (Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3), die in Intervallen in einer Tiefenrichtung ausgehend von einer Oberfläche des Wafers (10) angeordnet sind, gleichzeitig auszuformen und, während er gepulst abgestrahlt wird, bewegt wird, um entlang einer abgeschätzten Schnittlinie (K) des Wafers (10) durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich zu bilden, um dadurch...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren gemäß den Patentansprüchen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung und ein Laserbearbeitungsverfahren, um einen Laserstrahl in einen Wafer zu strahlen und darin gemäß einer Mehrphotonenabsorption einen Modifizierungsbereich auszubilden.
Gemäß einem früheren Versuch wird die Laser-Dicing-Technologie, wie sie in den Patentdokumenten 1 bis 4 offenbart ist, verwendet, um zur Herstellung eines Halbleitersubstrats einen Modifizierungsbereich (eine Modifizierungsschicht) in einem Wafer (einem Halbleiterwafer) auszuformen. Der Modifizierungsbereich wird als Schneideursprung zum Zerreißen verwendet, um einen Wafer in Chips (Halbleiterchips) zu schneiden und zu trennen.
Das Patentdokument 1 schlägt beispielsweise die folgende Technologie vor. Ein Laserstrahl wird zu einem Fokussierpunkt in einem waferförmigen Bearbeitungsobjekt abgestrahlt. In dem Bearbeitungsobjekt bildet die Mehrphotonenabsorption einen Modifizierungsbereich (d. h. einen Modifizierungsbereich, der einen Riss- bzw. Bruchbereich enthält, einen Modifizierungsbereich, der einen geschmolzenen Behandlungsbereich bzw. einen Bereich einer Schmelzbehandlung enthält, und einen Modifizierungsbereich, der einen Bereich mit einem modifizierenden Brechungsindex enthält). Der Modifizierungsbereich wird verwendet, um als Schneideursprung einen Bereich entlang einer abgeschätzten Schnittlinie des Bearbeitungsobjektes für einen bestimmten innerhalb liegenden Abstand von einer Laserstrahleinfallsoberfläche des Bearbeitungsobjektes auszuformen. Das Bearbeitungsobjekt wird durch Reißen geschnitten, wobei von dem Bereich als Ursprung ausgegangen wird.
Das Patentdokument 1 offenbart das Abstrahlen von Laserstrahlen von mehreren Laserlichtquellen in unterschiedlichen Richtungen zu einem Fokussierungspunkt in einem Bearbeitungsobjekt (siehe Anspruch 7 und 17 in Patentdokument 1). Die Verwendung von mehreren Laserlichtquellen kann einen Fokussierungspunkt eines Laserstrahls bereitstellen, der eine elektrische Feldstärke aufweist, die groß genug ist, um eine Mehrphotonenabsorption zu erzeugen. Ein kontinuierlicher Waferlaserstrahl stellt zwar eine geringere, unmittelbare Energie als ein Inpulslaserstrahl bereit, aber er kann niemals einen Modifizierungsbereich ausbilden.
Die JP-3408805 B offenbart ferner das Vorsehen einer Lichtquelleneinheit, in welcher mehrere Laserlichtquellen in einer Gruppe entlang einer abgeschätzten Schnittlinie angeordnet sind (siehe Anspruch 10 und 18 in der JP-3408805 B ). Diese Technologie beansprucht das gleichzeitige Ausformen mehrerer Fokussierpunkte entlang der abgeschätzten Schnittlinie und das Verbessern einer Bearbeitungsgeschwindigkeit.
Die Technologie gemäß der JP-3408805 B erzeugt jedoch nur eine Schicht eines Modifizierungsbereichs entlang einer Tiefenrichtung von der Waferoberfläche. Wenn ein Wafer dick ist, ist es technisch schwierig, den Wafer entlang einer abgeschätzten Schnittlinie genau zu schneiden und zu trennen. Wenn bei der Technologie von JP-3408805 B Laserstrahlen von mehreren Laserlichtquellen in unterschiedlichen Richtungen zu dem Fokussierpunkt in einem Bearbeitungsobjekt abstrahlt werden, ist entlang der Tiefenrichtung von der Waferoberfläche nur eine Schicht des Modifizierungsbereich ausgebildet. Die Technologie zeigt eine verringerte Bearbeitungseffizienz und eine niedrigen Durchlauf (Produktivität pro Zeiteinheit), und sie ist für Massenproduktion ungeeignet.
Wie oben erwähnt, werden bei der Technologie der JP-3408805 B Laserstrahlen von mehreren Laserlichtquellen in unterschiedlichen Richtungen zu dem Fokussierpunkt in einem Bearbeitungsobjekt abgestrahlt. Wenn ein Laserstrahl von einer Waferoberfläche abgestrahlt wird, fällt der Laserstrahl schräg auf die Waferoberfläche ein. Eine Halbleitervorrichtung kann aufgrund der Abstrahlung eines Laserstrahls zu einem Bereich zum Ausformen der Halbleitervorrichtung an der Waferoberfläche beschädigt werden. Wenn dies berücksichtigt wird, muss eine abgeschätzte Schnittlinie breit genug sein, um den Laserstrahl abzustrahlen. Ein Verbreitern der abgeschätzten Schnittlinie verringert die Anzahl von Chips, die aus einem Wafer geschnitten werden können. Die Chipausbeute ist begrenzt, um die Herstellungskosten für Chips zu erhöhen.
Die JP-2002-205180 A schlägt die Technologie vor, bei der ein Laserstrahl zu einem Bearbeitungsobjekt an dem Fokussierpunkt des Laserstrahls in dem Bearbeitungsobjekt abgestrahlt wird. In dem Bearbeitungsobjekt wird entlang einer abgeschätzten Schnittlinie des Bearbeitungsobjekts ein Modifizierungsbereich ausgeformt. Ferner wird der Laserstrahl zu dem Bearbeitungsobjekt dadurch abgestrahlt, dass die Position des Fokussierpunkts von dem Laserstrahl entlang der Einfallsrichtung zu dem Bearbeitungsobjekt geändert wird, um entlang der Einfallsrichtung mehrere Modifizierungsbereiche auszuformen.
Bei der Technologie der JP-2002-205180 A sind entlang der Einfallsrichtung mehrere Modifizierungsbereiche ausgeformt, um die Ursprünge zum Schneiden des Bearbeitungsobjekts zu erhöhen. Sogar ein dickes Bearbeitungsobjekt kann geschnitten werden.
Gemäß der Technologie der JP-2004-337903 A ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung vorgeschlagen, um unter Verwendung einer Mehrphotonenabsorption in einem waferförmigen Bearbeitungsobjekt einen Modifizierungsbereich auszuformen. Die Laserbearbeitungsvorrichtung ist mit einer Kollektivlinse und einer Bewegungsvorrichtung versehen. Die Kollektivlinse sammelt erste und zweite Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen in der Innenseite des Bearbeitungsobjekts. Die Kollektivlinse erzeugt auf der Grundlage der Fokussierpunktposition des ersten Laserstrahls und der Fokussierpunktposition des zweiten Laserstrahls eine multiphotone Absorption. Die Bewegungsvorrichtung bewegt die Fokussierpunkte der ersten und zweiten Laserstrahlen entlang einer abgeschätzten Schnittlinie des Bearbeitungsobjekts im Verhältnis.
Weil die Technologie der JP-2004-337903 A die ersten und zweiten Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen verwendet, bewirkt eine chromatische Aberration oder dergleichen, dass die Laserstrahlen an Positionen mit unterschiedlichen Tiefen von einer Bearbeitungsobjektoberfläche zu der Kollektorlinse konzentriert werden. Der Fokussierpunkt von jedem Laserstrahl wird entlang der abgeschätzten Schnittlinie relativ verschoben. Eine einzige Abtastung entlang der abgeschätzten Schnittlinie kann zwei Modifizierungsbereiche ausbilden, welche den ersten und zweiten Laserstrahlen entsprechen. Gemäß der Offenbarung der JP-2004-337903 A konzentriert eine Kollektorlinse drei oder mehr Laserstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen und strahlt die Laserstrahlen zu dem Bearbeitungsobjekt ab. Ein einziges Abtasten entlang der abgeschätzten Schnittlinie kann drei oder mehr Modifizierungsbereiche ausbilden.
Bei der Technologie der JP-2002-205180 A und der JP-2004-337903 A werden mehrere Modifizierungsbereiche in der Tiefenrichtung von der Waferoberfläche ausgeformt. Sogar ein dicker Wafer erhöht bzw. vermehrt Stellen als Ursprünge, um den Wafer zu schneiden. So ist ein genaues Schneiden möglich, um den Wafer entlang der abgeschätzten Schnittlinie zu trennen.
Bei der Technologie der JP-2002-205180 A wird jedoch eine Position des Fokussierpunktes von dem Laserstrahl in der Einfallsrichtung des Laserstrahls zu dem Wafer stufenweise geändert. Die Verarbeitungseffizienz verschlechtert sich, weil ein Modifizierungsbereich an einem Zeitpunkt mit einem Abstand in der Tiefenrichtung von der Waferoberfläche ausgeformt wird. Ein Ausformen von mehreren Modifizierungsbereichen verbraucht mehr Zeit. Die Technologie zeigt einen geringen Durchlauf (Produktivität pro Zeiteinheit) und sie ist für eine Massenproduktion ungeeignet.
Im Gegensatz dazu werden bei der Technologie JP-2004-337903 A mehrere Laserstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen zu einem Wafer abgestrahlt, um gleichzeitig mehrere Modifizierungsbereiche mit unterschiedlichen Tiefen auszuformen, die den Laserstrahlen entsprechen. Im Vergleich zu der Technologie der JP-2002-205180 A wird bei der Technologie der JP-2004-337903 A die Verarbeitungseffizienz erhöht, und es können in einem kurzen Zeitraum mehrere Modifizierungsbereiche ausgeformt werden. Bei der Technologie der JP-2004-337903 A wird jedoch eine einzelne Laserlichtquelle verwendet, um einen Laserstrahl mit einem Wellenlängentyp abzustrahlen. Es muss für jeden Laserstrahl mit einer unterschiedlichen Wellenlänge eine individuelle Laserlichtquelle vorgesehen sein, wobei sich die Anzahl der Laserlichtquellen erhöht. Demgemäß wird die Laserbearbeitungsvorrichtung groß, und dadurch erhöht sich der Einbauraum. Außerdem wird die Laserbearbeitungsvorrichtung kompliziert, so dass sich die Anzahl der Teile und deshalb die Herstellungskosten erhöhen.
Bei der Technologie der JP-2002-205180 A wird ein Laserstrahl mit einem Wellenlängentyp verwendet, um einen Modifizierungsbereich auszubilden. Wenn ein Wafer sehr dick ist, ist es schwierig, normale, Modifizierungsbereiche an einem flachen Abschnitt und einem tiefen Abschnitt von der Waferoberfläche, d. h. der Einfallsebene für den Laserstrahl, zuverlässig auszuformen.
Beispielsweise soll angenommen werden, dass die Laserstrahlwellenlänge so festgelegt ist, dass an einem flachen Abschnitt von der Waferoberfläche ein normaler, Modifizierungsbereich zuverlässig ausgeformt wird. In diesem Fall ist es schwierig, an einem tiefen Abschnitt von der Waferoberfläche einen normalen, Modifizierungsbereich zuverlässig auszuformen. Umgekehrt soll angenommen werden, dass die Laserstrahlwellenlänge so festgelegt ist, dass an einem tiefen Abschnitt von der Waferoberfläche ein normaler, Modifizierungsbereich zuverlässig ausgeformt wird. In diesem Fall ist es schwierig, an dem flachen Abschnitt von der Waferoberfläche einen normalen, Modifizierungsbereich zuverlässig auszuformen.
Kürzlich wurde die Halbleitersubstratmehrschichttechnologie verbessert. Es wurde der Versuch gemacht, für einen Mehrschichtwafer die Laser-Dicing-Technologien, die in der JP-3408805 B , der JP-2002-205180 A und der JP-2004-337903 A offenbart sind, zu verwenden und den Mehrschichtlaser zum Trennen zu schneiden. Die Halbleitersubstratmehrschichttechnologie deckt beispielsweise die SOI-Technologie (Silicon On Isolator technology), welche die Bonding-Technologie und die SIMOX-Technologie (Separation by IMplanted OXygen technology) beinhaltet, die Kristallwachstumstechnologie für eine III-V-Verbindung-Halbleiterschicht an einem Substrat, wie z. B. einem Saphir, und die Technologie, bei der ein Anodenbonden verwendet wird, um ein Siliziumsubstrat und ein Glassubstrat zu verbinden, ab.
Weil bei der Technologie gemäß der JP-3408805 B und der JP-2002-205180 A der Laserstrahl mit einem Wellenlängentyp verwendet wird, um den Modifizierungsbereich auszuformen, ist es schwierig, in einem Mehrschichtwafer einen normalen, Modifizierungsbereich zuverlässig auszuformen. Der Grund dafür kann wie folgt sein. Schichten einer Mehrfachschicht haben unterschiedliche optische Eigenschaften. Jede Schicht zeigt für Laserstrahlen einen spezifischen Brechungsindex an. Ein Laserstrahl wird teilweise an einer Grenzfläche zwischen den Schichten reflektiert. Das reflektierte Licht beeinträchtigt das zu löschende Einfallslicht. Die Laserstrahlenergie schwächt sich an einem tiefen Abschnitt von der Einfallsebene für den Laserstrahl stark ab. An dem tiefen Abschnitt ist die Energie des Laserstrahls L knapp, die notwendig ist, um eine Mehrphotonenabsorption zu erzeugen. Der Modifizierungsbereich kann nicht ausgeformt werden.
Wenn ein Wafer nicht zuverlässig mit einem normalen, Modifizierungsbereich versehen ist, bricht der Wafer unnötigerweise während der Trennung durch Schneiden. Entlang einer abgeschätzten Schnittlinie ist eine genaue Trennung durch Schneiden schwierig, wodurch sich die Ausbeute und die Qualität der Chips, die von dem Wafer abgeschnitten und getrennt werden, verschlechtern.
Bei der Technologie, die in der JP-2004-111946 A vorgeschlagen ist, ist eine Laser-Dicing-Vorrichtung vorgesehen, die einen Laserstrahl von einer Waferoberfläche aufbringt und in dem Wafer einen Modifizierungsbereich ausformt. Die Vorrichtung ist mit mehreren Laserköpfen und einem Einspanntisch versehen. Die Laserköpfe strahlen die Laserstrahlen zu dem Wafer ab. Der Wafer ist an dem Einspanntisch befestigt, und bewegt sich bezüglich der Laserköpfe in die X-Richtung, d. h. in eine Bearbeitungsrichtung. Die Laserköpfe sind so ausgestaltet, dass sie in Y-Richtungen, orthogonal zu der X-Richtung, unabhängig bewegt werden können.
Gemäß der Technologie der JP-2004-1 11946 A können die mehreren Laserköpfe unabhängig in der Y-Richtung bewegt werden. An einem Wafer können mit verschiedenen Bearbeitungsstufen mehrere Linien gleichzeitig bearbeitet werden. Dies kann in einer verbesserten Bearbeitungseffizienz resultieren.
Die JP-2004-111946 A offenbart, dass die mehrfachen Laserköpfe derart vorgesehen sind, dass sie in einer Z-Richtung, orthogonal zu den X- und Y-Richtungen, unabhängig bewegt werden können. Es ist möglich, entlang der Z-Richtung für Laserstrahlen, die von den mehrfachen Laserköpfen abgestrahlt werden, unterschiedliche Fokussierpunkte zu bestimmen. Ein Bearbeitungstakt kann mehrere Schichten von Modifizierungsbereichen in dem Wafer ausformen, wodurch es möglich gemacht wird, sogar einen dicken Wafer leicht zu trennen bzw. zerreißen.
Gemäß der Technologie der JP-2004-111946 A können Modifizierungsbereiche als erstes an dem flachen Abschnitt und anschließend an dem tiefen Abschnitt von der Waferoberfläche als Einfallsebene ausgeformt werden. In diesem Fall behindert der Modifizierungsbereich, der an dem flachen Abschnitt ausgeformt ist, das Einfallen eines Laserstrahls, um den Modifizierungsbereich an dem tiefen Abschnitt auszuformen. Es ist schwierig, einen normalen, Modifizierungsbereich an einem tiefen Abschnitt zuverlässig auszuformen.
Weiterhin sei auf folgenden Stand der Technik hingewiesen, der zum Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen kann: US 2005/0205536 A1 , US 2055/0006361 A1 , EP 1 498 215 A1 , WO 00/13838 und US 2005/0194364 A1 .
Es ist Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, eine kleine und preiswerte Laserbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die in einem kurzen Zeitraum einen normalen, Modifizierungsbereich zuverlässig ausformen kann, um in einer Tiefenrichtung von einer Waferoberfläche mehrere Modifizierungsbereiche auszuformen. Ferner soll ein preiswertes Laserbearbeitungsverfahren bereit gestellt werden, das in einem kurzen Zeitraum einen normalen, Modifizierungsbereich zuverlässig ausformen kann, um in einer Tiefenrichtung von einer Waferoberfläche mehrere Modifizierungsbereiche auszuformen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Gemäß einem Gesichtspunkt der gegenwärtigen Erfindung ist eine Laserbearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahl auf einen Fokussierpunkt in einem Wafer abstrahlt, um durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich auszuformen, wie folgt vorgesehen. Es ist eine einzige Laserlichtquelle enthalten, um Laserstrahlen mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen gleichzeitig zu erzeugen und abzustrahlen. Es ist eine Sammellinse enthalten, um die Laserstrahlen, die gleichzeitig von der einzigen Laserlichtquelle auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Fokussierpunkte abgestrahlt werden, zu konvergieren. Die Laserstrahlen, die die Mehrzahl von Wellenlängen enthalten, werden gleichzeitig zu der Mehrzahl von innerhalb des Wafers liegenden Fokussierpunkten abgestrahlt, um gleichzeitig eine Mehrzahl von Modifizierungsbereichen auszuformen, die in Intervallen in einer Tiefenrichtung, ausgehend von einer Oberfläche des Wafers angeordnet sind, und, während sie gepulst abgestrahlt werden, bewegt werden, um entlang einer abgeschätzten Schnittlinie des Wafers durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich zu bilden und dadurch eine Mehrschicht-Modifizierungsgruppe zu bilden, die die Mehrzahl der Modifizierungsbereiche umfasst, wobei eine Mehrzahl der Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppen in Intervallen horizontal bezüglich der Oberfläche und der Rückseite des Wafers gebildet wird, indem der Fokussierpunkt relativ zu dem Wafer so bewegt wird, dass eine Tiefenposition für einen Fokussierpunkt von einer weiter entfernt gelegenen Position zu einer näher gelegenen Position bezüglich der Laserlichtquelle stufenweise verändert wird, und das Ausbilden einer neueren Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppen an einer Tiefenposition begonnen wird, die sich näher bei der Laserlichtquelle befindet als eine zuvor gebildete Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe, sofern eine solche vorhanden ist.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der gegenwärtigen Erfindung ist ein Laserbearbeitungsverfahren zum Abstrahlen eines Laserstrahls auf einen Fokussierpunkt in einem Wafer, um durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich auszuformen, wie folgt bereit gestellt: Verwenden von (i) einer einzigen Laserlichtquelle zum gleichzeitigen Erzeugen und Abstrahlen von Laserstrahlen mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen und (ii) einer Sammellinse zum Konvergieren der Laserstrahlen, die von der einzigen Laserlichtquelle abgestrahlt werden, auf eine Mehrzahl von Fokussierpunkten; Auswählen einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen der Laserstrahlen, die für eine Mehrzahl von Fokussierpunkten in dem Wafer geeignet sind; und Abstrahlen des Laserstrahls, der die Mehrzahl von Wellenlängen enthält, von einer Oberfläche des Wafers zu der Mehrzahl von Fokussierpunkten gleichzeitig, um eine Mehrzahl von Modifizierungsbereichen auszuformen, die in Intervallen in einer Tiefenrichtung, ausgehend von der Oberfläche des Wafers, angeordnet sind, und Bewegen des Laserstrahls, der gepulst betrieben wird, entlang einer geschätzten Schnittlinie des Wafers, um dadurch eine Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe zu bilden, die die Mehrzahl von Modifizierungsbereichen enthält, wobei eine Mehrzahl der Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe in Intervallen horizontal bezüglich der Oberfläche und der Rückseite des Wafers gebildet wird, indem der Fokussierpunkt relativ zu dem Wafer bewegt wird, so dass eine Tiefenposition für einen kussierpunkt von einer weiter entfernt gelegenen Position zu einer näher gelegenen Position bezüglich der Laserlichtquelle stufenweise geändert wird, und wobei das Ausbilden einer neueren Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe an einer Tiefenposition begonnen wird, die sich näher bei der Laserlichtquelle befindet als eine zuvor gebildete Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe, sofern eine solche vorhanden ist.
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteil der gegenwärtigen Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung besser ersichtlich, die unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung gemacht worden ist.
Es zeigen:
1A eine Draufsicht auf einen Wafer und 1B eine Schnittansicht entlang der Linie X-X von 1A zum Erklären von Abläufen, um durch Abstrahlen eines Laserstrahls an einen Wafer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Modifizierungsbereich auszuformen;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y von 1A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht;
3 eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y von 1A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht;
4 eine Schnittansicht entlang der Linie Y-Y von 1A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht;
5 und 6 schematische Längsschnittansichten eines Wafers gemäß einer ersten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
7 und 8 schematische Längsschnittansichten eines Zweischichtwafers gemäß einer zweiten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
9 und 10 schematische Längsschnittansichten eines Zweischichtwafers gemäß einer dritten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine perspektivische Ansicht, welche den skizzierten Aufbau einer Laserbearbeitungsvorrichtung zeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
12A eine Untersicht einer Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß einer vierten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, und 12B eine unvollständige Längsschnittansicht zum Erklären des skizzierten Aufbaus der Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß der vierten Variante;
13A eine Draufsicht auf einen Wafer gemäß der vierten Variante und 13B eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 13A;
14 eine Schnittansicht entlang der Linie W-W von 13A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht;
15A eine Untersicht einer Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß einer fünften Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, und 15B eine unvollständige Längsschnittansicht zum Erklären des skizzierten Aufbaus der Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß der fünften Variante;
16A eine Draufsicht auf einen Wafer gemäß der fünften Variante und 16B eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 16A;
17 eine Schnittansicht entlang der Linie W-W von 16A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht;
18A eine Untersicht einer Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß einer sechsten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, und 18B eine unvollständige perspektivische Ansicht eines Wafers;
19A eine Untersicht einer Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß einer siebten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, und 19B eine unvollständige perspektivische Ansicht eines Wafers;
20 eine unvollständige perspektivische Ansicht eines Wafers gemäß einer achten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist; und
21A und 21B Unteransichten einer Laserabstrahlungsvorrichtung gemäß einer neunten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
Die 1A, 1B und 2 bis 4 zeigen Abläufe, um gemäß einer bevorzugten Ausführungsform einen Laserstrahl zu einem Wafer abzustrahlen und um einen Modifizierungsbereich auszubilden. 1A zeigt eine Draufsicht auf den Wafer 10. Die 1B und 2 bis 4 zeigen schematisch Längsschnittansichten des Wafers 10. 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X von 1A. Die 2 bis 4 sind Schnittansichten entlang der Linie Y-Y von 1A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht.
Ein Wafer (ein Bulk-Siliziumwafer) 10 ist aus einem dicken monokristallinen Silizium bzw. eine monokristallinen Bulk-Silizium hergestellt. Eine Rückseite 10a des Wafers 10 ist an einem Dicing-Film (einer Dicing-Fläche, einem Dicing-Band und einem dehnbaren Band) 11 angebracht. Der Dicing-Film 11 ist aus einem dehnbaren Kunststoffmaterial hergestellt, das sich dadurch dehnt, dass es erwärmt oder in einer Ausdehnungsrichtung eine Kraft angelegt wird. Der Dicing-Film 11 ist an die gesamte Rückseite des Wafers 10 mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) gebondet.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ist mit einer Laserlichtquelle SLa und einer Kollektorlinse CV versehen. Die Laserlichtquelle SLa erzeugt und strahlt Laserstrahlen La und Lb mit zwei Wellenlängen λa und λb gleichzeitig ab.
Eine optische Achse CA für die Laserstrahlen La und Lb wird senkecht zu einer Oberfläche 10b des Wafers 10 gehalten. In diesem Zustand werden die Laserstrahlen La und Lb zu der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen La und Lb) des Wafers 10 durch eine Kollektorlinse CV abgestrahlt. Der Laserstrahl L wird an Fokussierpunkten (Brennpunkten) Pa und Pb konvergiert. Diese Fokussierpunkte werden anschließend auf bestimmte Positionen in dem Wafer 10 ausgerichtet. Als ein Ergebnis hieraus bildet die Abstrahlung der Laserstrahlen La und Lb an den Fokussierpunkten Pa und Pb in dem Wafer 10 einen Modifizierungsbereich (Modifizierungsschicht) R.
Ein Erhöhen der Laserstrahlwellenlänge macht eine Tiefenposition des Fokussierpunktes in dem Wafer tiefer. Der Modifizierungsbereich R ist fern von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ausgeformt. Mit anderen Worten ein Erhöhen der Laserstrahlwellenlänge erhöht ebenfalls einen Abstand von der Einfallsfläche (der Oberfläche 10b des Wafers 10) eines Laserstrahls zu dem Fokussierpunkt. Der Modifizierungsbereich R ist in dem Wafer 10 fern von der Einfallsebene des Laserstrahls ausgeformt. Die Tiefenpositionen der Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 sind gleich den Abständen von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen La und Lb) des Wafers 10 zu den Fokussierpunkten Pa und Pb.
Wenn die Wellenlänge λa des Laserstrahls La so eingestellt ist, dass sie größer ist als die Wellenlänge λb des Laserstrahls Lb (λb < λa), kann die Tiefenposition des Fokussierpunkte Pa für den Laserstrahl La tiefer sein als die des Fokussierpunktes Pb für den Laserstrahl Lb. Es soll beispielsweise angenommen werden, dass für die Laserstrahlen La und Lb ein YAG-Laser (ein Yttrium-Aluminium-Granat-Laser) verwendet wird. In einem solchen Fall ist es nur notwendig, die Wellenlänge λa des Laserstrahls La auf 1319 nm und die Wellenlänge λb des Laserstrahls Lb auf 1064 nm einzustellen.
Der Modifizierungsbereich R weist hauptsächlich aufgrund der Mehrphotonenabsorption, die durch Abstrahlung der Laserstrahlen La und Lb erzeugt wird, einen geschmolzenen Behandlungsbereich bzw. einen Bereich einer Schmelzbehandlung auf. Das heißt, die Mehrphotonenabsorption aufgrund der Laserstrahlen La und Lb erwärmt bzw. erhitzt lokal Stellen, die den Fokussierpunkten Pa und Pb in dem Wafer 10 entsprechen. Die erwärmte Stelle wird einmal geschmolzen und anschließend wieder ausgehärtet. So wird ein Bereich, der geschmolzen und anschließend wieder ausgehärtet ist, in dem Wafer 10 der Modifizierungsbereich R. Der geschmolzene Behandlungsbereich kennzeichnet einen Bereich, wo sich eine Phase oder eine Kristallstruktur ändert. Mit anderen Worten der geschmolzene Behandlungsbereich ist einer von den Bereichen, in denen sich in dem Wafer 10 das monokristalline Silizium in amorphes Silizium ändert, in denen sich das monokristalline Silizium in polykristallines Silizium ändert, und in denen sich das monokristalline Silizium in eine Struktur ändert, die amorphes Silizium und polykristallines Silizium enthält. Weil der Wafer 10 ein dicker Siliziumwafer ist, ist der geschmolzene Behandlungsbereich hauptsächlich aus polykristallinem Silizium hergestellt.
Der geschmolzene Behandlungsbereich wird hauptsächlich durch die Mehrphotonenabsorption und nicht durch die Absorption der Laserstrahlen La und Lb in dem Wafer 10 (d. h. durch normale Erwärmung durch einen Laserstrahl) ausgeformt. Demgemäß werden die Laserstrahlen La und Lb an anderen Stellen als den Fokussierpunkten Pa und Pb in dem Wafer 10 kaum absorbiert. Die verhindert, dass die Oberfläche 10b des Wafers 10 geschmolzen oder verformt wird.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung strahlt gepulste Laserstrahlen La und Lb zum Abtasten ab, indem die konstanten Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 beibehalten werden. Die Laserbearbeitungsvorrichtung verschiebt die Fokussierpunkte Pa und Pb in Richtung des Pfeiles α in 2 entlang einer geraden, abgeschätzten Schnittlinie K für den Wafer 10.
Außerdem kann die Laserbearbeitungsvorrichtung Positionen zum Abstrahlen der Laserstrahlen La und Lb ohne Abtasten dieser Laserstrahlen konstant halten. In diesem Zustand kann es bevorzugt sein, eine (nicht dargestellte) Anbringungsbasis zum Anbringen des Wafers 10 in einer Richtung orthogonal zu der Abstrahlungsrichtung der Laserstrahlen La und Lb zu verschieben. Diese Richtung entspricht der Einfallsrichtung der Laserstrahlen La und Lb in Bezug auf die Oberfläche 10b des Wafers 10. Das heißt, die Laserbearbeitungsvorrichtung kann die Laserstrahlen La und Lb abtasten oder den Wafer 10 verschieben, um die Fokussierpunkte Pa und Pb in Bezug auf den Wafer 10 entlang der abgeschätzten Schnittlinie K für den Wafer 10 zu verschieben.
So legt die Laserbearbeitungsvorrichtung die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 nahe der Rückseite 10a des Wafers 10 fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung die gepulsten Laserstrahlen La und Lb ab, und sie verschiebt die Fokussierpunkte Pa und Pb in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt gleichzeitig einen Satz aus zwei Schichten von Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs an Positionen einer konstanten Tiefe von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus. Die Tiefenpositionen entsprechen bestimmten Abständen von der Einfallsebene für die Laserstrahlen La und Lb zur Innenseite hin. Jede Gruppe eines Modifizierungsbereichs weist mehrere Modifizierungsbereiche R auf, die an einem bestimmten Abstand in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10 horizontal angeordnet sind.
Anschließend legt die Laserbearbeitungsvorrichtung Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 ungefähr in der Mitte zwischen der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10 fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitung die gepulsten Laserstrahlen La und Lb ab, und sie verschiebt die Fokussierpunkte Pa und Pb in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt gleichzeitig einen Satz aus zwei Schichten von Gruppen Ga2 und Gb2 eines Modifizierungsbereichs. Jede Gruppe eines Modifizierungsbereichs weist mehrere Modifizierungsbereiche R auf, die an einem bestimmten Abstand in Bezug auf die Oberfläche 10b und 10a des Wafers 10 angeordnet sind.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung legt anschließend die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 nahe der Oberfläche 10b des Wafers 10 fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung die gepulsten Laserstrahlen La und Lb ab, und sie verschiebt die Fokussierpunkte Pa und Pb in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt gleichzeitig einen Satz aus zwei Schichten von Gruppen Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs aus. Jede Gruppe eines Modifizierungsbereichs weist mehrere Modifizierungsbereiche R auf, die an einem bestimmten Abstand in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10 horizontal angeordnet sind.
An dem Fokussierpunkt Pa für den Laserstrahl La sind mehrere Modifizierungsbereiche R ausgeformt, und sie bilden die Gruppen Ga1, Ga2 und Ga3 eines Modifizierungsbereichs. Mehrere Modifizierungsbereiche R sind an dem Fokussierpunkt Pb für den Laserstrahl Lb ausgeformt, und sie bilden die Gruppen Gb1, Gb2 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs. Die Sätze von Gruppen eines Modifizierungsbereichs beinhalten den unteren Satz von Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs, den mittleren Satz von Gruppen Ga2 und Gb2 eines Modifizierungsbereichs und den oberen Satz von Gruppen Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs. Diese Sätze von Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind in der Tiefenrichtung von der Oberfläche 10b des Wafers 10 voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander. Die Tiefenrichtung entspricht der Dickenrichtung des Wafers 10, d. h. seiner Schnittrichtung, und der Richtung orthogonal zu seiner Oberfläche 10b und seiner Rückseite 10a.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt drei Sätze aus sechs Schichten von Gruppen Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 10 aus. Die Vorrichtung bringt auf jede Gruppe eines Modifizierungsbereichs eine Zugspannung dadurch auf, dass der Dicing-Film 11 gegen die abgeschätzte Schnittlinie horizontal (das durch die Pfeile β und β' angezeigt ist) erweitert wird.
Als ein Ergebnis hieraus tritt in dem Wafer 10 eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der unteren Gruppe Ga1 eines Modifizierungsbereichs als ein Ursprung, die zu dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der Gruppe Gb1 eines Modifizierungsbereichs oberhalb von Ga1 als ein Ursprung ein anderer Riss auf. Noch ein weiterer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers an der Gruppe Ga2 eines Modifizierungsbereichs oberhalb von Gb1 als Ursprung auf. Genauso treten in der Tiefenrichtung des Wafers an den Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge Risse auf. Diese Risse an den Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich so, dass sie sich miteinander verbinden. Der entwickelte Riss erreicht die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10, so dass der Wafer 10 geschnitten und getrennt wird.
Die Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K ausgeformt. In der Praxis hat sich bewährt, den Dicing-Film 11 auszudehnen und an die Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs eine Zugspannung geeignet anzulegen. Dies bewirkt an jedem Modifizierungsbereich R einen Riss, wodurch drei Sätze oder sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs gebildet werden. Der Modifizierungsbereichs R arbeitet als Ursprung zum Schneiden. So ist es möglich, den Wafer 10 mit einer relativ geringen Kraft genau zu schneiden und zu trennen, ohne dass in dem Wafer 10 ein unnötiger Bruch bzw. Riss verursacht wird.
Es sind viele Chips (nicht dargestellt) in einem Gittermuster an der Oberfläche 10b des dünnen und ungefähr kreisförmigen, als Scheibe ausgestalteten Wafers 10 angeordnet. Die abgeschätzte Schnittlinie ist zwischen den Chips vorgesehen. Das heißt, mehrere abgeschätzte Schnittlinien sind an der Oberfläche 10b des Wafers 10 in einem Gittermuster angeordnet. Nachdem die Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs für jede abgeschätzte Schnittlinie ausgeformt sind, kann durch ein Ausdehnen des Dicing-Films 11 der Wafer 10 in Chips geschnitten und getrennt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform kann die folgenden Betriebsweisen und Arbeitswirkungen bereitstellen.

(1.1) Die bevorzugte Ausführungsform verwendet eine Laserlichtquelle SLa, die Laserstrahlen La und Lb mit zwei Wellenlängen λa und λb gleichzeitig erzeugt und abstrahlt. Die bevorzugte Ausführungsform ändert allmählich die Tiefenpositionen der Fokussierpunkte Pa und Pb für die Laserstrahlen La und Lb in dem Wafer 10. Die bevorzugte Ausführungsform formt drei Sätze oder sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs nacheinander aus. Ein Satz von Gruppen eines Modifizierungsbereichs bildet zwei Schichten und wird zu einer Zeit ausgebildet. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 in der Tiefenrichtung seiner Oberfläche 10b entweder voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander.

Mit anderen Worten die bevorzugte Ausführungsform strahlt die Laserstrahlen La und Lb zu dem Wafer 10 an stufenweise veränderte, mehrfache Positionen (Tiefenpositionen) ab, um die Fokussierpunkte Pa und Pb der Laserstrahlen La und Lb in der Einfallsrichtung (der Tiefenrichtung) gegen den Wafer 10 zu fokussieren. Die bevorzugte Ausführungsform formt mehrere Modifizierungsbereiche R aus, die Sätze oder sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs bilden, so dass sie entlang der Einfallsrichtung entweder voneinander getrennt sind, aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Die bevorzugte Ausführungsform strahlt gleichzeitig die Laserstrahlen La und Lb mit zwei Wellenlängen λa und λb zu dem Wafer 10 ab. So formt die bevorzugte Ausführungsform gleichzeitig die Modifizierungsbereiche R aus, welche die zwei Schichten von Gruppen eines Modifizierungsbereichs (Ga1 und Gb1, Ga2 und Gb2, Ga3 und Gb3) mit unterschiedlichen Tiefen bilden, die den Laserstrahlen La und Lb entsprechen. Demgemäß stellt die bevorzugte Ausführungsform im Gegensatz zu der Technologie in Patentdokument 2, bei der ein Modifizierungsbereich mit einer unterschiedlichen Tiefe zu einer Zeit ausgeformt wird, eine höhere Bearbeitungseffizienz bereit. Die bevorzugte Ausführungsform kann zuverlässig mehrere Schichten von normalen Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs in einem kurzen Zeitraum ausformen. Die bevorzugte Ausführungsform stellt einen hohen Durchsatz bereit und ist für eine Massenproduktion geeignet.
Die bevorzugte Ausführungsform verwendet nur eine Laserlichtquelle SLa. Die bevorzugte Ausführungsform kann im Vergleich zu der Technologie in Patentdokument 3, die für jeden Laserstrahl mit unterschiedlicher Wellenlänge eine Laserlichtquelle vorsieht, die Laserbearbeitungsvorrichtung weiter verkleinern. Die bevorzugte Ausführungsform verringert den Anbringungsraum. Außerdem vereinfacht die bevorzugte Ausführungsform die Laserbearbeitungsvorrichtung, wodurch es ermöglicht wird, die Anzahl der Teile und die Herstellungskosten zu verringern.

(1.2) Die bevorzugte Ausführungsform formt sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs aus. Die Anzahl von Schichten für die Gruppe eines Modifizierungsbereichs kann in Abhängigkeit von der Dicke des Wafers 10 geeignet bestimmt werden. Es kann bevorzugt sein, eine Gruppe eines Modifizierungsbereichs auszuformen, die vier Schichten oder weniger oder acht Schichten oder mehr aufweist.
(1.3) Die bevorzugte Ausführungsform verwendet die Laserlichtquelle SLa (die Laserlichtquelle, die eine gleichzeitige Oszillation von zwei Wellenlängen durchführen kann), die gleichzeitig die Laserstrahlen La und Lb mit zwei Wellenlängen λa und λb abstrahlt. Die bevorzugte Ausführungsform formt gleichzeitig die Modifizierungsbereiche R aus, die zwei Schichten von Gruppen eines Modifizierungsbereichs (Ga1 und Gb1, Ga2 und Gb2 oder Ga3 und Gb3) bilden. Ferner kann die bevorzugte Ausführungsform eine Laserlichtquelle verwenden, die gleichzeitig Laserstrahlen mit drei oder mehr Wellenlängen erzeugt und abstrahlt. Die bevorzugte Ausführungsform kann gleichzeitig Modifizierungsbereiche R ausformen, die eine Gruppe eines Modifizierungsbereichs bilden, welche drei Schichten oder mehr aufweist. Die Wellenlängen λa und λb der Laserstrahlen La und Lb sind nicht auf 1319 nm für λa und auf 1064 nm für λb beschränkt, wie es oben erwähnt wurde. Es kann bevorzugt sein, einen optimalen Wert durch Probieren experimentell herauszufinden, um die oben erwähnten Betriebsweisen und Arbeitswirkungen vollständig bereitzustellen.
(1.4) Es ist bevorzugt, die sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs in der Reihenfolge von Ga1 und Gb1, Ga2 und Gb2 und Ga3 und Gb3 auszuformen, wie oben erwähnt. Das heißt das Ausformen startet vorzugsweise bei der Gruppe eines Modifizierungsbereichs, die sich von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen La und Lb) des Wafers 10, wo die Laserstrahlen La und Lb einfallen, am weitesten weg befindet.

Es soll beispielsweise angenommen werden, dass als Erstes die Gruppen Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs und anschließend die Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs ausgeformt werden. Die Gruppen Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs sind in der Nähe der Oberfläche 10b des Wafers 10, wo die Laserstrahlen La und Lb einfallen, angeordnet. Ga1 und Gb1 sind entfernt von der Oberfläche 10b angeordnet. Die ersten ausgeformten Gruppen Ga3 und Gb3 eines Modifizierungsbereichs zerstreuen die Laserstrahlen La und Lb, die abgestrahlt worden sind, während der Bildung der Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs. Dies bewirkt ungleichmäßige Abmessungen der Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs bilden. Die Gruppen Ga1 und Gb1 eines Modifizierungsbereichs können nicht gleichförmig ausgeformt werden.
Im Gegensatz dazu formt die bevorzugte Ausführungsform die Gruppen Ga1 bis Gb3 in der Reihenfolge aus, dass mit der Gruppe gestartet wird, die von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene der Laserstrahlen La und Lb) des Wafers 10, an der die Laserstrahlen La und Lb einfallen, am weitesten entfernt liegt. Es kann ein neuer Modifizierungsbereich R ausgeformt werden, wobei zwischen der Einfallsebene der Oberfläche 10b und den Fokussierpunkten Pa und Pb kein Modifizierungsbereich R ausgeformt ist. Der bereits ausgeformte Modifizierungsbereich R zerstreut die Laserstrahlen La und Lb nicht. Es ist möglich, sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs gleichförmig auszuformen.
Ferner können die sechs Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs bis zu einem bestimmten Grad gleichförmig ausgeformt werden, wenn sie in einer Reihenfolge ausgeformt werden, bei der mit der Gruppe gestartet wird, die zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 am nächsten liegt (d. h. in der Reihenfolge von Ga3 und Gb3, Ga2 und Gb2 und Ga1 und Gb1), oder wenn sie wahllos ausgeformt werden. In der Praxis kann sich bewähren, die Reihenfolge, in welcher die Gruppen eines Modifizierungsbereichs ausgeformt werden, dadurch geeignet zu bestimmen, dass experimentell eine tatsächlich ausgeformte Gruppe eines Modifizierungsbereichs bestätigt wird.
Die folgenden Verfahren, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung sind, sind verfügbar, um mehrere Schichten von Gruppen Ga1 bis Gb3 eines Modifizierungsbereichs auszuformen, dass die Tiefenpositionen der Fokussierpunkte Pa und Pb in dem Wafer 10 verändert werden: (a) vertikales Verschieben der Laserlichtquelle Sla, um Laserstrahlen La und Lb abzustrahlen, und eines Kopfes (eines Laserkopfes), der eine Kollektorlinse CV aufweist, nach oben und nach unten in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10; (b) vertikales Verschieben einer Anbringungsbasis, um den Wafer 10 in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10 nach oben und unten anzuordnen; und (c) Kombinieren der Verfahren (a) und (b), um den Kopf und die Anbringungsbasis umgekehrt zueinander nach oben und nach unten zu verschieben. Dieses Verfahren kann mehrere Schichten von Gruppen Ga bis Gc eines Modifizierungsbereichs schneller als die Verfahren (a) und (b) ausformen.
Die 5 und 6 stellen Abläufe dar, um gemäß einer ersten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, einen Laserstrahl zu dem Wafer 10 abzustrahlen und einen Modifizierungsbereich auszuformen. Die 5 und 6 zeigen schematisch Längsschnittansichten des Wafers gemäß der ersten Variante.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ist mit einer Laserlichtquelle SLb und einer Kollektorlinse CV versehen. Die Laserlichtquelle SLb wählt entweder einen Laserstrahl Lc mit einer Wellenlänge λc oder einen Laserstrahl Ld mit einer Wellenlänge λd aus. Anschließend strahlt die Laserlichtquelle SLb den Laserstrahl mit der ausgewählten Wellenlänge ab.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung lässt die Laserlichtquelle SLb den Laserstrahl Lc mit der Wellenlänge λc abstrahlen. Die optische Achse OA für den Laserstrahl Lc wird senkrecht zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 gehalten. In diesem Zustand wird der Laserstrahl Lc zu der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl Lc) des Wafers 10 über die Kollektorlinse CV abgestrahlt. Der Laserstrahl Lc wird in dem Fokussierpunkt Pc gebündelt, d. h. an einer bestimmten Position in dem Wafer 10. An dem Fokussierpunkt Pc in dem Wafer 10 wird als Ergebnis der Abstrahlung des Laserstrahles Lc ein Modifizierungsbereich R ausgeformt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung legt eine Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pc in dem Wafer 10 nahe der Rückseite 10a des Wafers fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung den gepulsten Laserstrahl Lc ab, und sie verschiebt den Fokussierpunkt Pc in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserabstrahlungsvorrichtung bildet eine Schicht einer Gruppe Gc1 eines Modifizierungsbereichs an einer Position mit einer bestimmten Tiefe von der Oberfläche 10b des Wafers 10 (d. h. an einer bestimmten innen liegenden Position von der Einfallsebene für den Laserstrahl Lc). Die Gruppe Gc1 eines Modifizierungsbereichs besteht aus mehreren Modifizierungsbereichen R, die in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10 horizontal an einem bestimmten Abstand erzeugt werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ändert allmählich die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pc in dem Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt drei Schichten von Gruppen Gc1 bis Gc3 eines Modifizierungsbereichs nacheinander nach oben hin von der Nähe der Rückseite 10a des Wafers 10 aus. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 in der Tiefenrichtung von seiner Oberfläche 10b entweder voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung lässt die Laserlichtquelle SLb den Laserstrahl Ld mit der Wellenlänge λd abstrahlen. Die optische Achse OA für den Laserstrahl Ld wird senkrecht zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 gehalten. In diesem Zustand wird der Laserstrahl Ld zu der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl Ld) des Wafers 10 durch die Kollektorlinse CV abgestrahlt. Der Laserstrahl Ld wird an dem Fokussierpunkt Pd konvergiert, d. h. an einer bestimmten Position in dem Wafer 10. Als ein Ergebnis der Abstrahlung des Laserstrahles Ld wird an dem Fokussierpunkt Pd in dem Wafer 10 ein Modifizierungsbereich R ausgeformt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung legt die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pd in dem Wafer 10 an einer bestimmten Position oberhalb der Gruppe Gc3 eines Modifizierungsbereichs fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung den gepulsten Laserstrahl Ld ab, und sie verschiebt den Fokussierpunkt Pd in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt eine Schicht einer Gruppe Gd1 eines Modifizierungsbereichs an einer bestimmten Tiefenposition von der Oberfläche des Wafers 10 aus (d. h. an einer bestimmten innen liegenden Position von der Einfallsebene für den Laserstrahl Ld). Die Gruppe Gd1 eines Modifizierungsbereichs besteht aus mehreren Modifizierungsbereichen R, die in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers horizontal an einem bestimmten Abstand erzeugt werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ändert allmählich die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pd in dem Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt drei Schichten von Gruppen Gd1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs von oberhalb der Gruppe Gc3 eines Modifizierungsbereichs zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 hin nacheinander aus. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 in der Tiefenrichtung von seiner Oberfläche 10b aus entweder voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander.
Ähnlich zu Ablauf 3 in der bevorzugten Ausführungsform wird der Dicing-Film 11 in Bezug auf die abgeschätzte Schnittlinie K horizontal ausgedehnt. An die Gruppen Gc1 bis Gc3 und Gd1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 10 wird eine Zugspannung angelegt.
Dadurch tritt in dem Wafer 10 eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der untersten Gruppe Gc1 eines Modifizierungsbereichs als ein Ursprung, die dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der Gruppe Gc2 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Gc1 ein anderer Riss auf. Noch ein weiterer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der Gruppe Gc3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb Gc2 auf. Noch ein anderer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der Gruppe Gd1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb Gc3 auf. Ebenso treten in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an den Gruppen Gc1 und Gd3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge Risse auf. Diese Risse an den Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich so, dass sie sich miteinander verbinden. Der entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10, so dass der Wafer 10 geschnitten und getrennt wird.
Die Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K ausgeformt. In der Praxis hat sich als gut erwiesen, den Dicing-Film 11 zu erweitern und an die Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs eine Zugspannung geeignet anzulegen. Dies verursacht an jedem Modifizierungsbereich R, der sechs Schichten von Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs bildet, einen Riss. Der Modifizierungsbereich R arbeitet als Ursprung für das Schneiden. So ist es möglich, den Wafer 10 mit einer relativ geringen Kraft genau zu schneiden und zu trennen, ohne dass in dem Wafer 10 ein unnötiger Bruch bzw. Riss verursacht wird.
Die erste Variante kann die folgenden Betriebsweisen und Arbeitswirkungen bereitstellen.

(2.1) Die erste Variante verwendet eine Laserlichtquelle SLb, die einen von Laserlichtstrahlen Lc und Ld mit zwei Wellenlängen λc und λd auswählt und den ausgewählten Laserstrahl abstrahlt. Der Ablauf 1 (siehe 5) formt den Modifizierungsbereich R an den tiefsten Stellen von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus. Die erste Variante strahlt den Laserstrahl Lc mit einer Wellenlänge λc zu dem innen liegenden Fokussierpunkt Pc von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ab. Die erste Variante bildet jeden Modifizierungsbereich R aus, der drei Schichten von Gruppen Gc1 bis Gc3 eines Modifizierungsbereichs bildet. Der Ablauf 2 (siehe 6) bildet einen Modifizierungsbereich R an den flachsten Stellen von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus. Die erste Variante strahlt den Laserstrahl Ld mit der Wellenlänge λd zu dem innen liegenden Fokussierpunkt Pd von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ab. Die erste Variante bildet jeden Modifizierungsbereich R aus, der drei Schichten von Gruppen Gd1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs bildet.

Wenn die Wellenlänge λc des Laserstrahls Lc auf einen ausreichend hohen Wert eingestellt wird, kann sie an eine tiefe Stelle von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus aufgebracht werden. An der tiefsten Stelle kann ein normaler Modifizierungsbereich R zuverlässig ausgebildet werden. Wenn die Wellenlänge λd des Laserstrahls Ld auf einen ausreichend geringen Wert eingestellt wird, kann sie an eine flache Stelle von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus aufgebracht werden. An der flachen Stelle kann ein normaler Modifizierungsbereich R zuverlässig ausgeformt werden. Die Wellenlänge λc wird größer als die Wellenlänge λd (λc > λd). Bevorzugt können die optimalen Werte für die Wellenlängen λc und λd unter Berücksichtigung der Materialien und Dicken des Wafers 10 experimentell durch Probieren herausgefunden werden.
Die erste Variante verwendet nur eine Laserlichtquelle SLb. Die erste Variante kann die Laserbearbeitungsvorrichtung kleiner machen als die Technologie in Patentdokument 3, die für jeden Laserstrahl mit unterschiedlichen Wellenlängen eine Laserlichtquelle vorsieht. Die erste Variante verkleinert den Anbringungsraum. Außerdem vereinfacht die erste Variante die Laserbearbeitungsvorrichtung, wodurch die Anzahl von Teilen und die Herstellungskosten verringert werden können.

(2.2) Die erste Variante bildet sechs Schichten von Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs aus. Die Anzahl von Schichten für die Gruppe eines Modifizierungsbereichs kann in Abhängigkeit von der Dicke des Wafers 10 geeignet festgelegt werden. Es kann bevorzugt sein, eine Gruppe eines Modifizierungsbereichs auszuformen, die vier Schichten oder weniger oder acht Schichten oder mehr aufweist.
(2.3) Die erste Variante verwendet die Laserlichtquelle SLb (die Laserlichtquelle, die eine aus zwei Wellenlängen auswählbare Schwingung haben kann), die selektiv Laserstrahlen Lc und Ld mit zwei Wellenlängen λc und λd abstrahlt. Die erste Variante wählt die optimale Wellenlänge λc oder λd für zwei Stellen, tief und flach, von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus.

Es kann ferner bevorzugt sein, eine Laserlichtquelle zu verwenden, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge, die aus drei Wellenlängen ausgewählt worden ist, erzeugt und abstrahlt. Eine optimale Wellenlänge kann an drei Stellen, tief, flach und zwischen diesen, von der Oberfläche 10b des Wafers 10 selektiv aufgebracht werden.
Darüber hinaus kann es bevorzugt sein, eine Laserlichtquelle zu verwenden, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge, welche aus vier oder mehr Wellenlängen ausgewählt worden ist, zu erzeugen und abzustrahlen. An mehrere Abschnitte, die von einer Tiefe von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus geteilt worden sind, kann selektiv eine optimale Wellenlänge aufgebracht werden.

(2.4) Es kann bevorzugt sein, sechs Schichten von Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs in der Reihenfolge von Gc1, Gc2, Gc3, Gd1, Gd2 und Gd3 auszuformen, wie oben erwähnt. Das heißt das Ausformen startet vorzugsweise an der Gruppe eines Modifizierungsbereichs, die sich von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen Lc und Ld) des Wafers 10, an der die Laserstrahlen Lc und LD einfallen, am weitesten weg befindet. Der Grund ist der gleiche wie der oben unter (1.4) für die bevorzugte Ausführungsform beschriebene.

Ferner können die sechs Schichten von Gruppen Gc1 bis Gd3 eines Modifizierungsbereichs bis zu einem gewissen Grad gleichförmig ausgeformt werden, wenn sie geordnet ausgeformt werden, wobei an der zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 am nächsten liegenden Gruppe gestartet wird (d. h. in der Reihenfolge von Gd3, Gd2, Gd1, Gc3, Gc2 und Gc1), oder wenn sie zufällig ausgewählt ausgeformt werden. Es kann eine gute Vorgehensweise sein, die Reihenfolge zum Ausformen der Gruppen eines Modifizierungsbereichs dadurch geeignet festzulegen, dass eine tatsächlich ausgeformte Gruppe eines Modifizierungsbereichs experimentell bestätigt wird.
Die 7 und 8 zeigen Abläufe, um gemäß einer zweiten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, einen Laserstrahl zu den Wafern 12 und 13 abzustrahlen, und um einen Modifizierungsbereichs auszuformen. Die 7 und 8 zeigen schematisch Längsschnittansichten der Wafer 12 und 13 gemäß der zweiten Variante.
Die Wafer (ein Bulk-Siliziumwafer) 12 und 13 sind aus einem dicken monokristallinen Siliziummaterial hergestellt. Der Dicing-Film 11 ist an eine Rückseite 12a des Wafers 12 gebondet. Der Wafer 13 ist an einer Oberfläche 12b des Wafers 12 angeordnet. Die Oberfläche 12b des Wafers 12 und die Rückseite 13a des Wafers 13 sind derart aneinander gebondet, dass sie eine Zwei-Schichtstruktur ausformen.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ist mit einer Laserlichtquelle SLc und einer Kollektorlinse CV versehen. Die Laserlichtquelle SLc wählt einen Laserstrahl, entweder einen Laserstrahl Le mit einer Wellenlänge λe oder einen Laserstrahl Lf mit einer Wellenlänge λf, aus. Anschließend strahlt die Laserlichtquelle SLc den Laserstrahl mit der ausgewählten Wellenlänge ab.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung lässt die Laserlichtquelle SLc den Laserstrahl Le mit der Wellenlänge λe abstrahlen. Eine optische Achse OA für den Laserstrahl Le wird senkrecht zu der Oberfläche 13b des Wafers 13 gehalten. In diesem Zustand wird der Laserstrahl Le zu der Oberfläche 13b (der Einfallsebene für den Laserstrahl Le) des Wafers 13 über die Kollektorlinse CV abgestrahlt. Der Laserstrahl Le wird an dem Fokussierpunkt Pe, d. h. an einer bestimmten Position in dem Wafer 12, konvergiert. An dem Fokussierpunkt Pe in dem Wafer 12 wird durch die Abstrahlung des Laserstrahls Le der Modifizierungsbereich R ausgeformt.
Die Laserabstrahlungsvorrichtung legt in dem Wafer 12 nahe der Rückseite 12a des Wafers 12 eine Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pe fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung einen gepulsten Laserstrahl Le ab und verschiebt den Fokussierpunkt Pe in Bezug auf den Wafer 12. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt an einer bestimmten Tiefenposition von der Oberfläche 12b des Wafers 12 (d. h. an einer bestimmten innen liegenden Position von der Einfallsebene für den Laserstrahl Le) eine Schicht einer Gruppe Ge1 eines Modifizierungsbereichs aus. Die Gruppe Ge1 eines Modifizierungsbereichs besteht aus mehreren Modifizierungsbereichen R, die in einem bestimmten Abstand horizontal in Bezug zu der Oberfläche 12b und der Rückseite 12a des Wafers 12 erzeugt werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ändert allmählich die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pe in dem Wafer 12. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt nacheinander drei Schichten von Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs entlang einer abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 12 aus. Die Gruppen sind in der Tiefenrichtung von der Oberfläche 12b des Wafers 12 derart angeordnet, dass sie voneinander getrennt sind, aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung lässt die Laserlichtquelle SLc den Laserstrahl Lf mit einer Wellenlänge λf abstrahlen. Die optische Achse OA für den Laserstrahl Lf wird senkrecht zu der Oberfläche 13b des Wafers 13 gehalten. In diesem Zustand wird der Laserstrahl Lf über die Kollektorlinse CV zu der Oberfläche 13b (der Einfallsebene für den Laserstrahl Lf) des Wafers 13 abgestrahlt. Der Laserstrahl Lf wird in einem Fokussierpunkt Pf, d. h. an einer bestimmten Position in dem Wafer 13, konvergiert. Der Modifizierungsbereich R wird an dem Fokussierpunkt Pf in dem Wafer 13 als ein Ergebnis der Abstrahlung des Laserstrahls Lf ausgeformt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung legt für den Fokussierpunkt Pf eine Tiefenposition in dem Wafer 13 nahe der Rückseite 13a des Wafers 13 fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung den gepulsten Laserstrahl Lf ab, und sie verschiebt den Fokussierpunkt Pf in Bezug auf den Wafer 13. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt eine Schicht einer Gruppe Gf1 eines Modifizierungsbereichs an einer bestimmten Tiefenposition von der Oberfläche 13b des Wafers 13 (d. h. an einer bestimmten innen liegenden Position von der Einfallsebene für den Laserstrahl Lf) aus. Die Gruppe Gf1 eines Modifizierungsbereichs besteht aus mehreren Modifizierungsbereichen R, die an einem bestimmten Abstand horizontal in Bezug zu der Oberfläche 13b und der Rückseite 13a des Wafers 13 erzeugt worden sind.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ändert allmählich die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pf in dem Wafer 13. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt nacheinander entlang einer abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 13 drei Schichten von Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs aus. Die Gruppen sind in der Tiefenrichtung von der Oberfläche 13b des Wafers 13 derart angeordnet, dass sie voneinander getrennt sind, aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Der Dicing-Film 11 ist in Bezug auf die abgeschätzte Schnittlinie K horizontal erweitert, um an die Gruppen Ge1 bis Ge3 und Gf1 bis Gf3 in dem Wafer 13 eine Zugspannung anzulegen. Gemäß den Beispielen in den 7 und 8 wird der Dicing-Film 11 vertikal erweitert, wenn die entsprechenden Seiten betrachtet werden.
In dem Wafer 12 tritt eine Scherspannung auf. In der Tiefenrichtung des Wafers 12 tritt als erstes an der untersten Gruppe Ge1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung, die zu dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 12 an der Gruppe Ge2 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Ge1 ein anderer Riss auf. In der Tiefenrichtung des Wafers 12 tritt noch ein weiterer Riss an der Gruppe Ge3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Ge2 auf. Diese Risse an den Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich so, dass sie sich miteinander verbinden. Der sich entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 12b und die Rückseite 12a des Wafers 12, so dass der Wafer 12 geschnitten und getrennt wird.
In dem Wafer 13 tritt eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der untersten Gruppe Gf1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung, die zu dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der Gruppe Gf2 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Gf1 ein anderer Riss auf. Noch ein weiterer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der Gruppe Gf3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Gf2 auf. Diese Risse an den Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich so, dass sie sich miteinander verbinden. Der sich entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 13b und die Rückseite 13a des Wafers 13, so dass der Wafer 13 geschnitten und getrennt wird.
Die Gruppen Ge1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K ausgeformt. Es hat sich bewährt, den Dicing-Film 11 zu erweitern, und an die Gruppen Ge1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs eine Zugspannung geeignet anzulegen. Dies verursacht an jedem Modifizierungsbereich R, der sechs Schichten von Gruppen Ge1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs bildet, einen Riss. Der Modifizierungsbereich R arbeitet als Ursprung für das Schneiden. So ist es möglich, die Wafer 12 und 13 mit einer relativ geringen Kraft genau zu schneiden und zu trennen, ohne dass in den Wafern 12 und 13 ein unnötiger Riss verursacht wird.
Die zweite Variante kann die folgenden Betriebsweisen und Arbeitswirkungen bereitstellen.

(3.1) Die zweite Variante verwendet eine Laserlichtquelle SLc, die einen Laserstrahl, d. h. einen Laserstrahl Le oder einen Laserstrahl Lf mit zwei Wellenlängen λe oder λf, auswählt und den ausgewählten Laserstrahl abstrahlt. In Ablauf 1 (siehe 7) strahlt die zweite Variante den Laserstrahl Le mit der Wellenlänge λe von der Oberfläche 13b des oberen Wafers 13 zu dem Fokussierpunkt Pe in dem unteren Wafer 12 der Zwei-Schichtstruktur ab. So formt die zweite Variante die Modifizierungsbereiche R, die drei Schichten von Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs bilden. In Ablauf 2 (siehe 8) strahlt die zweite Variante den Laserstrahl Lf mit der Wellenlänge λf von der Oberfläche 13b des Wafers 13 zu dem Fokussierpunkt Pf darin ab. So formt die zweite Variante die Modifizierungsbereiche R, die drei Schichten von Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs bilden.

Die Wafer 12 und 13 weisen unterschiedliche optische Eigenschaften auf und zeigen daher unterschiedliche Brechungsindizes für den Laserstrahl Le an. Ein Teil des Laserstrahls Le wird an der Grenzfläche zwischen den Wafern 12 und 13 reflektiert. Das reflektierte Licht stört bzw. beeinträchtigt das einfallende Licht, das beseitigt werden soll. Die Energie des Laserstrahls Le schwächt sich an einem tiefen Abschnitt des Wafers 12 von der Einfallsebene (der Oberfläche 13b des Wafers 13) für den Laserstrahl Le stark ab. An dem tiefen Abschnitt ist die Energie des Laserstrahls Le knapp, die notwendig ist, um eine Mehrphotonenabsorption zu erzeugen. Der Modifizierungsbereich R kann nicht ausgeformt werden.
Wenn der Wellenlänge λe des Laserstrahls Le ein Wert zugeordnet ist, der für die Materialien des Wafers 12 und 13 geeignet ist, wird der Laserstrahl Le nicht von der Grenzfläche zwischen den Wafern 12 und 13 reflektiert. Es ist möglich, die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs bilden, an einem tiefen Abschnitt des Wafers 12 von der Einfallsebene (der Oberfläche 13b des Wafers 13) für den Laserstrahl Le normal und zuverlässig auszuformen. Wenn der Wellenlänge λf des Laserstrahls Lf einen Wert zugeordnet ist, der für ein Material des Wafers 13 geeignet ist, können die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 13 bilden, normal und zuverlässig ausgeformt werden. Es kann bevorzugt sein, die optimalen Werte für die Wellenlängen λe und λf unter Berücksichtigung der Materialien und Dicken der Wafer 12 und 13 empirisch herauszufinden.
Die zweite Variante verwendet nur eine Laserlichtquelle SLc. Die zweite Variante kann die Laserbearbeitungsvorrichtung kleiner machen als die Technologie in Patentdokument 3, die für jeden Laserstrahl mit unterschiedlichen Wellenlängen eine Laserlichtquelle vorsieht. Die zweite Variante verringert den Anbringungsraum. Außerdem vereinfacht die zweite Variante hrungsform die Laserbearbeitungsvorrichtung, wodurch die Anzahl der Teile und die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Ein gebondeter SOI-Wafer weist eine Substrat-Si-Schicht aus monokristallinem Silizium, eine eingebettete Oxidschicht (eine BOX-Schicht) und eine SOI-Schicht aus monokristallinem Silizium auf. Diese Schichten sind in dieser Reihenfolge von der Unterseite zur Oberseite hin ausgeformt. Es ist eine SOI-Struktur vorgesehen, in welcher die Substrat-Si-Schicht an der eingebetteten Oxidschicht als Isolationsschicht ausgeformt ist. Um einen gebondeten SOI-Wafer herzustellen, sind beispielsweise zwei Wafer an jede Bondingoberfläche (Spiegeloberfläche) thermisch oxidiert, um einen Oxidfilm auszuformen. Die zwei Wafer sind durch den Oxidfilm gebondet. Anschließend wird einer der Wafer auf eine beabsichtigte Dicke poliert. Der polierte Wafer wird die SOI-Schicht. Der nicht polierte Wafer wird die Substrat-Si-Schicht. Der Oxidfilm wird die eingebettete Oxidschicht.
Der gebondete SOI-Wafer zeigt in Abhängigkeit von den Materialien aufgrund unterschiedlicher optischer Eigenschaften der Substrat-Si-Schicht, der eingebetteten Oxidschicht und der SOI-Schicht für die Laserstrahlen unterschiedliche Brechungsindizes. Der Laserstrahl wird teilweise an einer Grenzfläche zwischen der Substrat-Si-Schicht und der eingebetteten Oxidschicht mit unterschiedlichen Brechungsindizes und einer Grenzfläche zwischen der eingebetteten Oxidschicht und der SOI-Schicht mit unterschiedlichen Brechungsindizes reflektiert. Das reflektierte Licht stört das einfallende Licht, das beseitigt werden soll, so dass die Laserstrahlenergie abgeschwächt wird. Ferner wird der einfallende Laserstrahl in dem Wafer absorbiert. Wenn der Waferstrahl entfernt liegend von der Waferoberfläche (der Einfallsebene des Laserstrahls) wird, schwächt sich die Laserstrahlenergie ab. Dadurch wird sogar der gebondete SOI-Wafer Gegenstand des Problems, das oben in der zweite Variante beschrieben worden ist. An dem tiefen Abschnitt von der Oberfläche des gebondeten SOI-Wafers ist die Laserstrahlenergie, die notwendig ist, um die Mehrphotonenabsorption zu erzeugen, ebenfalls knapp. Der Modifizierungsbereich R kann nicht ausgebildet werden.
Das Problem kann jedoch dadurch gelöst werden, dass die zweite Variante bei den gebondeten SOI-Wafer angewandt wird, und dass die Laserstrahlwellenlänge mit einem Wert bereitgestellt wird, der für die Substrat-Si-Schicht und die SOI-Schicht geeignet ist. An der Grenzfläche wird kein Laserstrahl reflektiert. Die Modifizierungsbereiche, welche mehrere Schichten der Gruppe eines Modifizierungsbereichs bilden, können an einem tiefen Abschnitt von der Einfallsebene (der Waferoberfläche) des Laserstrahls in dem Wafer normal und zuverlässig ausgeformt werden.

(3.2) Die zweite Variante bildet drei Schichten von Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 12 und drei Schichten von Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 13. Die Anzahl von Schichten für die Gruppe eines Modifizierungsbereichs in den Wafern 12 und 13 kann in Abhängigkeit von den Materialien und Dicken der Wafer 12 und 13 geeignet festgelegt werden. Es kann bevorzugt sein, zwei Schichten oder weniger oder vier Schichten oder mehr von einer Gruppe eines Modifizierungsbereichs in jedem der Wafer auszuformen.
(3.3) Die zweite Variante verwendet die Laserlichtquelle (die Laserlichtquelle, die eine aus zwei Wellenlängen auswählbare Schwingung aufweisen kann), welche die Laserstrahlen Le und Lf mit zwei Wellenlängen λe und λf selektiv abstrahlt. Die zweite Variante wählt für die Zweischichtwafer 12 und 13 die optimale der Wellenlänge λe und λf aus.

Ferner kann es bevorzugt sein, eine Laserlichtquelle zu verwenden, die einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge, welche aus drei Typen oder mehr von Wellenlängen ausgewählt worden ist, erzeugt und abstrahlt. An jede der drei oder mehr Schichten eines Mehrschichtwafers kann eine optimale Wellenlänge selektiv aufgebracht werden.

(3.4) Es ist bevorzugt, sechs Schichten von Gruppen Ge1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in der Reihenfolge von, Ge2, Ge3, Gf1, Gf2 und Gf3 auszuformen, wie oben erwähnt. Das heißt das Ausformen startet vorzugsweise bei der Gruppe eines Modifizierungsbereichs, die von der Oberfläche 13d (der Einfallsebene für die Laserstrahlen Le und Lf) des Wafers 13, wo die Laserstrahlen Le und Lf einfallen, am weitesten entfernt liegt. Der Grund ist der gleiche wie der in (1.4) für die zweite Variante beschriebene.

Des Weiteren können die sechs Schichten von Gruppen von Ge1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs bis zu einem gewissen Grad gleichförmig ausgeformt werden, wenn sie ordnungsmäßig ausgeformt werden, wobei an der Gruppe gestartet wird, die der Oberfläche 13b des Wafers 13 am nächsten liegt (d. h. in der Reihenfolge von Gf3, Gf2, Gf1, Ge3, Ge2 und Ge1), oder wenn sie willkürlich ausgeformt werden. Es kann sich bewähren, die Reihenfolge zum Ausformen der Gruppen eines Modifizierungsbereichs dadurch geeignet zu bestimmen, dass eine tatsächlich ausgeformt Gruppe eines Modifizierungsbereichs experimentell bestätigt wird.
Die 9 und 10 stellen Abläufe dar, um gemäß einer dritten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, einen Laserstrahl zu den Wafern 12 und 13 abzustrahlen, und um einen Modifizierungsbereich auszuformen. Die 9 und 10 zeigen schematisch Längsschnittansichten der Wafer 12 und 13 gemäß der dritten Variante.
Ähnlich wie Ablauf 2 (siehe 8) der zweiten Variante erzeugt die Laserlichtquelle SLc den Laserstrahl Lf mit der Wellenlänge λf. Die Laserlichtquelle SLc strahlt den Laserstrahl Lf zu der Oberfläche 13b des Wafers 13 ab, um nacheinander drei Schichten von Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 13 auszuformen.
Der Dicing-Film 11 ist an die Oberfläche 13b des Wafers 13 gebondet. Die Zweischichtstruktur der Wafer 12 und 13 wird anschließend umgedreht. Die Rückseite 12a des Wafers 12 ist nach oben gerichtet ist und so werden die Wafer 12 und 13 an die Anbringungsbasis der Laserbearbeitungsvorrichtung angebracht.
Die Laserlichtbearbeitungsvorrichtung strahlt den Laserstrahl Le mit der Wellenlänge λe von der Laserlichtquelle SLc ab. Die optische Achse OA für den Laserstrahl Le wird senkrecht zu der Rückseite 12a des Wafers 12 gehalten. In diesem Zustand wird der Laserstrahl Le zu der Rückseite 12a (der Einfallsebene für den Laserstrahl Le) des Wafers 12 über die Kollektorlinse CV abgestrahlt. Der Laserstrahl Le wird an dem Fokussierpunkt Pe konvergiert, d. h. an einer bestimmten Position des Wafers 12. Der Modifizierungsbereich R wird an dem Fokussierpunkt Pe in dem Wafer 12 durch die Abstrahlung des Laserstrahls Le ausgeformt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung legt in dem Wafer 12 nahe der Oberfläche 12b des Wafers 12 eine Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pe fest. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung den gepulsten Laserstrahl Le ab, und sie verschiebt den Fokussierpunkt Pe in Bezug auf den Wafer 12. Die Laserbearbeitungsvorrichtung bildet eine Schicht einer Gruppe Ge3 eines Modifizierungsbereichs an einer bestimmten Tiefenposition von der Rückseite 12a des Wafers 12 aus (d. h. an einer bestimmten innerhalb liegenden Position von der Einfallsebene für den Laserstrahl Le). Die Gruppe Ge3 eines Modifizierungsbereichs besteht aus mehreren Modifizierungsbereichen R, die in Bezug auf die Oberfläche 12b und die Rückseite 12a des Wafers 12 an einem bestimmten Abstand horizontal erzeugt worden sind.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung ändert allmählich die Tiefenposition für den Fokussierpunkt Pe in dem Wafer 12. Die Laserbearbeitungsvorrichtung formt entlang einer abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 12 drei Schichten von Gruppen Ge3 bis Ge1 eines Modifizierungsbereichs nacheinander aus. Die Gruppen sind in der Tiefenrichtung von der Rückseite 12a des Wafers 12 derart angeordnet, dass sie voneinander getrennt sind, aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Der Dicing-Film 11 ist in Bezug auf die abgeschätzte Schnittlinie K horizontal erweitert, so dass an die Gruppen Gf1 bis Gf3 und Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 10 eine Zugspannung angelegt wird. Gemäß den Beispielen in den 9 und 10 wird der Dicing-Film 11 vertikal ausgedehnt, wenn die entsprechenden Seiten betrachtet werden.
In dem Wafer 13 tritt eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der untersten Gruppe Gf3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung, die dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der Gruppe Gf2 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Gf3 ein anderer Riss auf. Noch ein weiterer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 13 an der Gruppe Gf1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Gf2 auf. Diese Risse an den Gruppen Gf3 bis Gf1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich derart, dass sie sich miteinander verbinden. Der sich entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 13b und die Rückseite 13a des Wafers 13, so dass der Wafer 13 geschnitten und getrennt wird.
In dem Wafer 12 tritt eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 12 an der untersten Gruppe Ge3 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung, die dem Dicing-Film 11 am nächsten liegt, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 12 an der Gruppe Ge2 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Ge3 ein anderer Riss auf. Noch ein anderer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 12 an der Gruppe Ge1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprung oberhalb von Ge2 auf. Diese Risse an den Gruppen Ge3 bis Ge1 eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich derart, dass sie sich miteinander verbinden. Der sich entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 12b und die Rückseite 12a des Wafers 12, so dass der Wafer 12 geschnitten und getrennt wird.
Die dritte Variante kann dieselben Betriebsweisen und Arbeitswirkungen bereitstellen, wie die, die in (3.2) bis (3.4) der zweiten Variante beschrieben worden sind.
Ähnlich wie bei der zweiten Variante verwendet die dritte Variante eine Laserlichtquelle SLc, die einen der Laserstrahlen Le und Lf mit zwei Wellenlängen λe und λf auswählt und den ausgewählten Laserstrahl abstrahlt. In Ablauf 1 (siehe 9) strahlt die dritte Variante den Laserstrahl Lf mit der Wellenlänge λf von der Oberfläche 13b des oberen Wafers 13 zu dem Fokussierpunkt Pf in dem unteren Wafer 13 der Zweischichtstruktur ab. So formt die dritte Variante die Modifizierungsbereiche R, welche die drei Schichten von Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs bilden.
Die dritte Variante unterscheidet sich von der zweiten Variante wie folgt. In Ablauf 2 (10) strahlt die dritte Variante den Laserstrahl Le mit der Wellenlänge λe von der Rückseite 12a des Wafers 12 zu dem Fokussierpunkt Pe darin ab. So formt die dritte Variante die Modifizierungsbereiche R, welche die drei Schichten von Gruppen Ge1 bis Ge3 eines Modifizierungsbereichs bilden.
Gemäß der dritten Variante formt der Ablauf (9) die Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 13 aus. Die Zweischichtstruktur der Wafer 12 und 13 wird anschließend umgedreht. Ablauf 2 (10) formt die Gruppen Ge3 bis Ge1 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 12 aus. Demgemäß wird der Laserstrahl Le nicht von der Grenzfläche zwischen den Wafern 12 und 13 reflektiert.
Wenn der Wellenlänge λe des Laserstrahls Le ein Wert zugeteilt wird, der für ein Material des Wafers 12 geeignet ist, können die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen Ge3 bis Ge1 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 12 bilden, normal und zuverlässig ausgeformt werden. Wenn der Wellenlänge λf des Laserstrahls Lf ein Wert zugeteilt wird, der für ein Material des Wafers 13 geeignet ist, können die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 13 bilden, normal und zuverlässig ausgeformt werden. Es kann bevorzugt sein, die optimalen Werte für die Wellenlängen λe und λf hinsichtlich der Materialien und Dicken der Wafer 12 und 13 experimentell durch Probieren herauszufinden.
In der dritten Variante kann die Reihenfolge der Abläufe 1 und 2 wie folgt umgekehrt werden. Ähnlich dem Ablauf 2 (10) strahlt die dritte Variante den Laserstrahl Le von der Rückseite 12a des Wafers 12 zu dem Fokussierpunkt Pe darin ab. So formt die dritte Variante die Gruppen Ge3 bis Ge1 eines Modifizierungsbereichs. Der Dicing-Film 11 ist an die Rückseite 12a des Wafers 12 gebondet. Eine Gruppe von Wafern 12 und 13 wird anschließend umgedreht. Ähnlich dem Ablauf 1 (9) strahlt die dritte Variante den Laserstrahl Lf von der Oberfläche 13b des Wafers 13 zu dem Fokussierpunkt Pf darin ab. So formt die dritte Variante die Gruppen Gf1 bis Gf3 eines Modifizierungsbereichs. Ähnlich dem Ablauf 3 wird der Dicing-Film 11 erweitert, so dass die Wafer 12 und 13 geschnitten und getrennt werden.
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche den skizzierten Aufbau einer Laserbearbeitungsvorrichtung 20 zum Abstrahlen eines Laserstrahls zu einem Wafer 14 gemäß einer vierten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, zeigt. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 weist eine Waferanbringungsvorrichtung 21, eine Laserabstrahlungsvorrichtung 22 und eine Steuervorrichtung 23 auf.
Die Waferanbringungsvorrichtung 21 weist einen Drehtisch (einen Objekttisch oder eine Objekthalterung) 31 und einen Rolltisch 32 auf. Der Wafer 10 ist an dem scheibenförmigen Drehtisch 31 angebracht. Die Rückseite 10a des Wafers 10 ist in einer oberen Fläche des Drehtisches 31 aufgenommen und an dieser angebracht. Der Drehtisch 31 ist an dem Rolltisch 32 axial gelagert. Der Rolltisch 32 weist eine Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) auf. Diese Antriebsvorrichtung dreht den Drehtisch 31 in Richtung θ innerhalb einer horizontalen Ebene parallel zu der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10. Eine Körperbasis bzw. Hauptteilbasis (nicht dargestellt) der Laserbearbeitungsvorrichtung 20 weist eine Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) auf. Diese Antriebsvorrichtung verschiebt den Rolltisch 32 in X- und Y-Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene parallel zu der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10.
Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 ist oberhalb des Drehtisches 31 angeordnet. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 ist mit einer Antriebsvorrichtung (nicht dargestellt) versehen. Diese Antriebsvorrichtung verschiebt die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 in X- und Y-Richtungen innerhalb einer horizontalen Ebene parallel zu der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10. Außerdem verschiebt sie die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 in eine Z-Richtung senkrecht zu der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10. Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 weist drei Laserköpfe HLa bis HLc auf. Diese Laserköpfe sind in der X-Richtung angeordnet.
Die Steuervorrichtung 23 steuert die Antriebsvorrichtung, um die Verschiebung der Tische 31 und 32 zu steuern, und die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 in den X-, Y- und Z-Richtungen. Die X-, Y- und Z-Richtungen sind zueinander orthogonal.
12A ist eine Untersicht der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß der vierten Variante. 12B ist eine unvollständige Längsschnittansicht zum Erklären der Umrisskonstruktion der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß der vierten Variante. Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 ist mit einem kastenförmigen Gehäuse 22a versehen, dessen Unterseite offen ist. Die drei Laserköpfe HLa bis HLc sind innerhalb des Gehäuses 22a angebracht. Der Laserkopf HLa weist eine Laserlichtquelle SL1a und eine Kollektorlinse CVa auf. Die Laserlichtquelle SL1a strahlt einen Laserstrahl L1a mit einer Wellenlänge λa ab. Der Laserstrahl L1a konvergiert an dem Fokussierpunkt P1a. Die Position des Fokussierpunktes P1a wird durch die Wellenlänge λa und durch eine numerische Öffnung NAa der Kollektorlinse CVa bestimmt. Der Laserkopf HLb weist eine Laserlichtquelle SL1b und eine Kollektorlinse CVb auf. Die Laserlichtquelle SL1b strahlt einen Laserstrahl L1b mit einer Wellenlänge λb ab. Der Laserstrahl L1b konvergiert an dem Fokussierpunkt P1b. Die Position des Fokussierpunktes P1b wird durch die Wellenlänge λb und durch eine numerische Öffnung NAb der Kollektorlinse CVb bestimmt. Der Laserkopf HLc weist eine Laserlichtquelle SL1c und eine Kollektorlinse CVc auf. Die Laserlichtquelle SL1c strahlt den Laserstrahl L1c mit einer Wellenlänge λc ab. Der Laserstrahl L1c konvergiert an dem Fokussierpunkt P1c. Die Position des Fokussierpunktes P1c wird durch die Wellenlänge λc und durch eine numerische Öffnung NAc der Kollektorlinse CVc bestimmt.
Optische Achsen OAa bis OAc der Laserstrahlen L1a bis L1c sind auf die Z-Richtung gerichtet und in der X-Richtung angeordnet. Die Steuervorrichtung 23 steuert die Abstrahlung der Laserstrahlen L1a bis L1c von den Laserköpfen HLa bis HLc.
Die 13A, 13B und 14 zeigen Abläufe, um die Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer 10 abzustrahlen und um gemäß der vierten Variante einen Modifizierungsbereich R auszubilden. 13A zeigt eine Draufsicht auf den Wafer 10. Die 13B und 14 zeigen schematisch Längsschnittansichten des Wafers 10. 13B ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 13A. 14 ist eine Schnittansicht entlang der Linie W-W von 13A, welche der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht.
Ein Wafer (ein Bulk-Siliziumwafer) 10 ist aus einem dicken monokristallinen Siliziummaterial bzw. monokristallinen Bulk-Siliziummaterial hergestellt. Eine Rückseite 10a des Wafers 10 ist an einem Dicing-Film bzw. in Würfel schneidenden Film (einer Dicing-Schicht bzw. in Würfel schneidenden Schicht, einem Dicing-Streifen bzw. einem in Würfel schneidenden Streifen und einem erweiternden Streifen) 11 angebracht. Der Dicing-Film 11 ist aus einem erweiterbaren bzw. dehnbaren Kunststofffilmmaterial hergestellt, das sich durch Erwärmen oder durch Aufbringen einer Kraft in einer Ausdehnungsrichtung erweitert bzw. ausdehnt. Der Dicing-Film 11 ist an die gesamte Rückseite des Wafers 10 mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) gebondet.
Der Wafer 10 ist derart angeordnet, dass seine Oberfläche 10b nach oben und seine Rückseite 10a nach unten gerichtet sind. Der Dicing-Film 11 ist an die Rückseite 10a gebondet. In diesem Zustand ist der Wafer 10 an dem Drehtisch 31 angebracht (siehe 11). Der Dicing-Film 11 steht mit der oberen Fläche des Drehtisches 31 in Kontakt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 steuert die optischen Achsen OAa bis OAc der Laserstrahlen L1a bis L1c derart, dass sie zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 senkrecht und auf die abgeschätzte Schnittlinie K ausgerichtet sind. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 strahlt die Laserstrahlen L1a bis L1c zu der Oberfläche 10b (der Einfallsebene der Laserstrahlen L1a bis L1c) des Wafers über die Kollektorlinsen CVa bis CVc ab. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 kondensiert die Laserstrahlen L1a bis L1c an bestimmten Positionen in dem Wafer 10 als unterschiedliche Fokussierpunkte (Brennpunkte) P1a bis P1c. Dadurch strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die Laserstrahlen L1a bis L1c zu verschiedenen Fokussierpunkten P1a bis P1c in dem Wafer 10 ab, um Modifizierungsbereiche (Modifizierungsschichten) R auszuformen.
Ein Erhöhen der Laserstrahlwellenlänge macht eine Tiefenposition des Fokussierpunkts in dem Wafer tiefer. Der Modifizierungsbereich R ist an einem tiefen Abschnitt von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ausgeformt. Mit anderen Worten ein Erhöhen der Laserstrahlwellenlänge erhöht ebenfalls einen Abstand von der Einfallsfläche des Laserstrahls (der Oberfläche 10b des Wafers 10) zu dem Fokussierpunkt. Der Modifizierungsbereich R ist an einem Abschnitt ausgeformt, der von der Einfallsebene des Laserstrahls in dem Wafer 10 entfernt liegt.
Ein Verringern der numerischen Öffnung der Kollektorlinse macht die Tiefenposition für den Fokussierpunkt in dem Wafer 10 tiefer. Der Modifizierungsbereich R ist an einer tiefen Position von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ausgeformt. Mit anderen Worten ein Verringern der numerischen Apertur der Kollektorlinse erhöht einen Abstand zwischen der Einfallsebene des Laserstrahls (der Oberfläche 10b des Wafers 10) und dem Fokussierpunkt. Der Modifizierungsbereich R ist in dem Wafer 10 entfernt liegend von der Einfallsebene des Laserstrahls ausgeformt. Die Tiefenpositionen der Fokussierpunkte P1a bis P1c in dem Wafer 10 sind gleich den Abständen von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen L1a bis L1c) des Wafers 10 zu den Fokussierpunkten P1a bis P1c.
Wenn den Laserstrahlen L1a bis L1c die Wellenlängen λa bis λc in einer ansteigenden Reihenfolge zugeordnet sind (λa < λb < λc), können die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dieser Reihenfolge stufenweise tiefer gemacht werden. Wenn den Kollektorlinsen CVa bis CVc die numerischen Öffnungen NAa bis NAc in einer absteigenden Reihenfolge zugeordnet sind (NAa > NAb > NAc), können die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dieser Reihenfolge tiefer gemacht werden. Sogar wenn die Wellenlängen λa bis λc und die numerischen Öffnungen NAa bis NAc wie oben festgelegt werden, können die Positionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dieser Reihenfolge tiefer gemacht werden.
Der Modifizierungsbereich R weist einen Bereich einer Schmelzbehandlung hauptsächlich aufgrund der Mehrphotonenabsorption auf, die durch Abstrahlung der Laserstrahlen L1a bis L1c erzeugt worden ist. Das heißt die Mehrphotonenabsorption aufgrund der Laserstrahlen L1a bis L1c erwärmt lokal Stellen, die den Fokussierpunkten P1a bis P1c in dem Wafer 10 entsprechen. Die erwärmte Stelle wird einmal geschmolzen und anschließend wieder erhärtet. So wird ein Bereich, der in dem Wafer 10n geschmolzen und anschließend wieder erhärtet wird, der Modifizierungsbereich R. Der Bereich einer Schmelzbehandlung kennzeichnet einen Bereich, wo sich eine Phase oder eine Kristallstruktur ändert. Mit anderen Worten der Bereich einer Schmelzbehandlung ist ein Bereich von Bereichen, in dem sich in dem Wafer 10 das monokristalline Silizium in amorphes Silizium, das monokristalline Silizium in polykristallines Silizium und das monokristalline Silizium in eine Struktur, die amorphes Silizium und monokristallines Silizium aufweist, ändert. Weil der Wafer 10 ein Bulk-Siliziumwafer ist, ist der Bereich einer Schmelzbehandlung hauptsächlich aus polykristallinen Silizium hergestellt.
Der Bereich einer Schmelzbehandlung wird hauptsächlich durch die Multiphotononabsorption und nicht durch die Absorption der Laserstrahlen L1a bis L1c in dem Wafer 10 (das heißt durch normales Erwärmen durch einen Laserstrahl) gebildet. Demgemäß werden die Laserstrahlen L1a bis L1c kaum an anderen Stellen als an den Fokussierpunkten P1a und P1b in dem Wafer 10 absorbiert. Dies verhindert, dass die Oberfläche 10b des Wafers 10 geschmolzen oder verformt wird.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 hält die konstanten Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dem Wafer 10 bei. In diesem Zustand verschiebt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 in der X-Richtung, und sie strahlt die gepulsten Laserstrahlen L1a bis L1c zum Abtasten ab. So verschiebt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die Fokussierpunkte P1a bis P1c in der X-Richtung entlang der geraden abgeschätzten Schnittlinie K für den Wafer 10.
In der obigen Beschreibung wird die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 verschoben, um die Laserstrahlen L1a bis L1c abzutasten. Stattdessen kann die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 fest angeordnet sein. Die Tische 31 und 32 können in einer Richtung orthogonal zu der Abstrahlungsrichtung der Laserstrahlen L1a bis L1c gedreht oder verschoben werden. Die Richtung entspricht der Einfallsrichtung der Laserstrahlen L1a bis L1c in Bezug auf die Oberfläche 10b des Wafers 10. Das heißt, die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 wird verschoben, um die Laserstrahlen L1a bis L1c abzutasten. Die Tische 31 und 32 werden gedreht und verschoben, um den Wafer 10 zu verschieben. So müssen die Fokussierpunkte P1a bis P1c nur in Bezug auf den Wafer 10 entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 verschoben werden.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 hält die konstanten Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dem Wafer 10 aufrecht. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die gepulsten Laserstrahlen L1a bis L1c ab, und sie verschiebt die Fokussierpunkte P1a bis P1c in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 formt gleichzeitig einen Satz von drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs an einer bestimmten Tiefenposition von der Oberfläche 10b des Wafers 10 aus. Die Tiefenposition entspricht einem bestimmten innen liegenden Abstand von der Einfallsebene für die Laserstrahlen L1a bis L1c. Jede Gruppe eines Modifizierungsbereichs weist mehrere Modifizierungsbereiche R auf, die horizontal (in einer X-Richtung) an einem bestimmten Abstand in Bezug auf die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers angeordnet sind.
Es ist notwendig, die drei Schichten von Gruppen G1c bis G1a eines Modifizierungsbereichs in der Reihenfolge von G1c, Gib und G1a auszuformen. Das heißt das Ausformen muss an der Gruppe eines Modifizierungsbereichs gestartet werden, welche von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für die Laserstrahlen L1a bis L1c) des Wafers 10, wo die Laserstrahlen L1a bis L1c einfallen, am weitesten entfernt liegt. Es soll beispielsweise angenommen werden, dass als erstes die Gruppe G1a eines Modifizierungsbereichs und anschließend G1c ausgeformt werden. Die Gruppe G1a eines Modifizierungsbereichs ist nahe der Oberfläche 10b des Wafers 10, wo der Laserstrahl L einfällt, angeordnet. Die Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs ist entfernt von der Oberfläche 10b angeordnet. Die erste ausgeformte Gruppe G1a eines Modifizierungsbereichs zerstreut den Laserstrahl L, der während der Ausformung der Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs abgestrahlt wird. Dies verursacht unregelmäßige Abmessungen der Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs bilden. Die Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs kann nicht gleichförmig ausgeformt werden.
Im Gegensatz dazu formt die vierte Variante die Gruppen G1c bis G1a in der Reihenfolge aus, dass mit der Gruppe gestartet wird, die von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl L) des Wafers 10, wo der Laserstrahl L einfällt, am weitesten entfernt liegt. Es kann ein neuer Modifizierungsbereich R ausgeformt werden, ohne dass zwischen der Einfallsebene der Oberfläche 10b und dem Fokussierpunkt P ein Modifizierungsbereich R vorhanden ist. Der bereits ausgeformte Modifizierungsbereich R zerstreut den Laserstrahl L nicht. Es ist möglich, die drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs gleichförmig auszuformen.
14 zeigt ein Beispiel für ein relatives Verschieben der Fokussierpunkte P1a bis P1c entlang der abgeschätzten Schnittlinie K. Es kann einen Fall geben, wo sich die Fokussierpunkte P1c bis P1a in der Reihenfolge von P1c, P1b und P1a verschieben. Das heißt der Fokussierpunkt P1c kommt als erstes. Anschließend folgt der Fokussierpunkt P1b. Der Fokussierpunkt P1a kommt als letztes. Die Fokussierpunkte P1c bis P1a müssen in der Reihenfolge von P1c, P1b und P1a derart festgelegt werden, dass die entsprechenden Tiefenpositionen flach werden. Das heißt die Tiefenposition für den Fokussierpunkt P1c muss die tiefste sein. Die Tiefenposition für den Fokussierpunkt P1a muss die flachste sein. Die Tiefenposition für den Fokussierpunkt P1b muss sich zwischen denen für die Fokussierpunkte P1a und P1c befinden.
So kann eine obere Schicht die Gruppe G1a eines Modifizierungsbereichs aufweisen, die durch den Fokussierpunkt P1a ausgeformt wird. Die Zwischenschicht kann die Gruppe G1b eines Modifizierungsbereichs aufweisen, die durch den Fokussierpunkt P1b ausgeformt wird. Die unterste Schicht kann die Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs aufweisen, die durch den Fokussierpunkt P1c ausgeformt worden ist. Es können die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen G1c bis G1a eines Modifizierungsbereichs bilden, in der Reihenfolge von G1c, G1b und G1a ausgeformt werden, wobei an der Gruppe begonnen wird, die von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl L) des Wafers 10, wo die Laserlichtstrahlen L1a bis L1c einfallen, am weitesten entfernt liegt.
Wie oben erwähnt, sind die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs in dem Wafer 10 ausgeformt. Der Dicing-Film 11 wird anschließend horizontal gegen die abgeschätzte Schnittlinie (d. h. in einer Richtung, die durch die Pfeile β und β' in den 13A und 13B, d. h. in einer Y-Richtung) erweitert. An die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs wird eine Zugspannung angelegt.
Dadurch tritt in dem Wafer 10 eine Scherspannung auf. Als erstes tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der untersten Gruppe G1c eines Modifizierungsbereichs als Ursprung, die sich zu dem Dicing-Film 1 am nächsten befindet, ein Riss auf. Anschließend tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der mittleren Gruppe Gib eines Modifizierungsbereichs als Ursprung ein anderer Riss auf. Noch ein weiterer Riss tritt in der Tiefenrichtung des Wafers 10 an der oberen Gruppe G1a eines Modifizierungsbereichs als Ursprung auf. Diese Risse an den Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs als Ursprünge entwickeln sich derart, dass sie sich miteinander verbinden. Der sich entwickelnde Riss erreicht die Oberfläche 10b und die Rückseite 10a des Wafers 10, so dass der Wafer 10 geschnitten und getrennt wird.
Die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K ausgeformt. Es ist eine gute Vorgehensweise, den Dicing-Film 11 zu erweitern und an die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs eine Zugspannung anzulegen. Dies bewirkt an jedem Modifizierungsbereich R, der die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs bildet, einen Riss. Der Modifizierungsbereich R arbeitet als Ursprung für das Schneiden. So ist es möglich, den Wafer 10 mit einer relativ geringen Kraft genau zu schneiden und zu trennen, ohne dass in dem Wafer 10 ein unnötiger Riss bzw. Bruch verursacht wird.
Es sind an der Oberfläche 10b des dünnen und ungefähr kreisförmigen, scheibenförmigen Wafer 10 viele Chips (nicht dargestellt) in einem Gittermuster angeordnet. Die abgeschätzte Schnittlinie K ist zwischen den Chips vorgesehen. Das heißt die vielfachen abgeschätzten Schnittlinien K sind an der Oberfläche 10b des Wafers 10 in einem Gittermuster angeordnet. Nachdem die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs für jede abgeschätzte Schnittlinie K ausgeformt sind, kann ein Ausdehnen des Dicing-Films 11 den Wafer 10 in Chips schneiden und trennen.
Die vierte Variante verwendet drei Laserköpfe Hla bis HLc, um die Laserstrahlen L1a bis L1c abzustrahlen. Die vierte Variante stellt wenigstens eine der Wellenlängen λa bis λc für die Laserstrahlen L1a bis L1c oder wenigstens eine der numerischen Öffnungen NAa bis NAc für die Kollektorlinsen CVa bis CVc ein. Die vierte Variante legt die Tiefenposition für die Fokussierpunkte P1a bis P1c der Laserstrahlen L1a bis L1c in dem Wafer 10 geeignet fest. Die vierte Variante formt gleichzeitig die Modifizierungsbereiche R aus, die einen Satz von drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs bilden. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 in der Tiefenrichtung von seiner Oberfläche 10b aus voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander.
Mit anderen Worten die vierte Variante strahlt Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer 10 ab. Die vierte Variante bestimmt für die Fokussierpunkte P1a bis P1c für die Laserstrahlen L1a bis L1c in der Einfallsrichtung (der Tiefenrichtung des Wafers 10) an dem Wafer 10 unterschiedliche Positionen (Tiefenpositionen). Die vierte Variante formt die Modifizierungsbereiche R aus, welche drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs bilden, so dass sie entlang der Einfallsrichtung voneinander getrennt sind, aneinander angrenzen oder einander überlappen.
Die vierte Variante strahlt gleichzeitig die Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer 10 ab. So formt die vierte Variante die Modifizierungsbereiche R aus, welche drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs mit unterschiedlichen Tiefen bilden, die den Laserstrahlen L1a bis L1c entsprechen. Die vierte Variante hat im Vergleich zu der Technologie, die in dem Patentdokument 1 offenbart ist und die in der Tiefenrichtung von der Waferoberfläche nur eine Schicht eines Modifizierungsbereichs ausformt, folgenden Vorteil. Sogar wenn der Wafer 10 dick ist, erhöht die vierte Variante die Anzahl der Modifizierungsbereiche R als Ursprünge zum Schneiden des Wafers 10. Es ist möglich, den Wafer 10 entlang der abgeschätzten Schnittlinie K genau zu schneiden und zu trennen.
Die vierte Variante formt gleichzeitig die Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs aus, um die Bearbeitungseffizienz zu verbessern. Die vierte Variante kann zuverlässig mehrere Schichten von normalen Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs in einem kurzen Zeitraum ausformen. Die vierte Variante stellt einen hohen Durchsatz bereit, und sie ist für die Massenproduktion geeignet.
Gemäß der vierten Variante fallen die Laserstrahlen L1a bis L1c vertikal auf die Oberfläche 10b des Wafers 10 ein. Es ist möglich, die abgeschätzte Schnittlinie K, wo die Laserstrahlen L1a bis L1c abgestrahlt werden, enger zu machen. Aus einem Wafer 10 können mehr Chips geschnitten werden als die Ausbeute dadurch beträgt, dass die abgeschätzte Schnittlinie K breiter gemacht wird. Es können Herstellungskosten für Chips verringert werden.
Des Weiteren gestaltet die vierte Variante Bewegungsrichtungen und Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in Bezug auf den Wafer 10. Der Zweck ist der, Modifizierungsbereiche R, welche Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs bilden, nacheinander auszuformen, wobei an der Gruppe gestartet wird, die von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl L) des Wafers 10 am weitesten entfernt liegt. Der Modifizierungsbereich R, der an einem flachen Abschnitt von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ausgeformt wird, behindert das Einfallen eines Laserstrahls zum Ausformen eines Modifizierungsbereichs R an einem tiefen Abschnitt nicht. An dem tiefen Abschnitt kann ein normaler Modifizierungsbereich R zuverlässig ausgeformt werden.
Die vierte Variante verwendet drei Laserköpfe HLa bis HLc, um drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs auszuformen. Außerdem können zwei oder vier oder mehr Laserköpfe verwendet werden, um zwei oder vier oder mehr Gruppen eines Modifizierungsbereichs auszuformen.
15A ist eine Untersicht der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß einer fünften Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. 15B ist eine unvollständige Längsschnittansicht zum Erklären der Umrisskonstruktion der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß der fünften Variante.
Die 16A, 16B und 17 zeigen Abläufe gemäß der fünften Variante, um die Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer abzustrahlen und um den Modifizierungsbereich R auszuformen. 16A zeigt eine Draufsicht auf den Wafer 10. Die 16B und 17 zeigen schematisch Längsschnittansichten des Wafers 10. 16B ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V von 16A. 17 ist eine Schnittansicht entlang der Linie W-W von 16A, die der abgeschätzten Schnittlinie K entspricht.
Die fünfte Variante unterscheidet sich von der vierten Variante wie folgt.

(6.1) Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 weist drei Antriebsvorrichtungen 41a bis 41c auf.
(6.2) Die Antriebsvorrichtung 41a verschiebt den Laserkopf HLa in der Z-Richtung entlang der optischen Achse OAa vorwärts und rückwärts. Die Antriebsvorrichtung 41b verschiebt den Laserkopf HLb in der Z-Richtung entlang der optischen Achse OAb rückwärts und vorwärts. Die Antriebsvorrichtung 41c verschiebt den Laserkopf HLc in der Z-Richtung entlang der optischen Achse OAc rückwärts und vorwärts. Die Antriebsvorrichtungen 41a bis 41c können durch jeden Mechanismus, wie z. B. ein Zahnstangengetriebe oder eine Kugelumlaufspindel, realisiert werden.
(6.3) Die Steuervorrichtung 23 steuert die Antriebsvorrichtungen 41a bis 41c, um die Verschiebung der Laserköpfe HLa bis HLc in der Z-Richtung zu steuern.
(6.4) Die Wellenlängen für die Laserstrahlen L1a bis L1c sind auf den gleichen Wert festgelegt. Die numerischen Öffnungen für die Kollektorlinsen CVa bis CVc sind auf den gleichen Wert eingestellt.

Die fünfte Variante verwendet die Antriebsvorrichtungen 41a bis 41c, um die Positionen der Laserköpfe HLa bis HLc in der Z-Richtung einzustellen. Ähnlich der vierten Variante legt die fünfte Variante die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c der Laserstrahlen L1a bis L1c in dem Wafer 10 geeignet fest. Die fünfte Variante formt gleichzeitig einen Satz von drei Schichten von Gruppen G1a bis G1c eines Modifizierungsbereichs aus. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinie K des Wafers 10 in der Tiefenrichtung von seiner Oberfläche 10b voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander. Die fünfte Variante kann die gleichen Betriebsweisen und Arbeitswirkungen wie die vierte Variante bereitstellen.
18A ist eine Untersicht der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß einer sechsten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. 18B ist eine unvollständige perspektivische Ansicht des Wafers 10, und sie stellt Abläufe dar, um gemäß der sechsten Variante die Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer 10 abzustrahlen und um den Modifizierungsbereich R auszuformen.
Die sechste Variante unterscheidet sich von der vierten Variante wie folgt.

(7.1) Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 weist die Laserköpfe HLa bis HLc auf, die die Laserstrahlen L1a bis L1c abstrahlen. Die optischen Achsen OA der Laserstrahlen L1a bis L1c sind auf die Z-Richtung ausgerichtet und entlang der Y-Richtung angeordnet.
(7.2) Die Laserabstrahlungsvorrichtung 22 weist drei Antriebsvorrichtungen 51a bis 51c auf.
(7.3) Die Antriebsvorrichtungen 51a bis 51c verschieben die Laserköpfe HLa bis HLc in der Y-Richtung rückwärts und vorwärts. Die Antriebsvorrichtungen 51a bis 51c können durch jeden Mechanismus, wie z. B. ein Zahnstangengetriebe oder eine Kugelumlaufspindel, realisiert werden.
(7.4) Die Steuervorrichtung 23 steuert die Antriebsvorrichtungen 51a bis 51c derart, dass die Verschiebung der Laserköpfe HLa bis HLc in der Y-Richtung gesteuert wird. Die Steuervorrichtung 23 gleicht den Abstand t zwischen den optischen Achsen OAa bis OAc einem Abstand zwischen den abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc an. Wie oben erwähnt ist die abgeschätzte Schnittlinie zwischen Chips angeordnet, die von dem Wafer 10 abgeschnitten und getrennt werden sollen. Der Abstand zwischen den abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc (der Abstand p zwischen den optischen Achsen OAa bis OAc) ist gleich der Breite oder Tiefe von einem Chip. Die abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc erstrecken sich entlang der X-Richtung und sind in der Y-Richtung angeordnet. Die Laserköpfe HLa bis HLc bewegen sich in der Y-Richtung rückwärts und vorwärts. Die Y-Richtung entspricht der horizontalen Richtung, die zu den abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc orthogonal liegt.

Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 behält die optischen Achsen OAa bis OAc der Laserstrahlen L1a bis L1c senkrecht zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 bei, und sie richtet die optischen Achsen OAa bis OAc auf die abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc aus. In diesem Zustand werden die Laserstrahlen L1a bis L1c zu der Oberfläche 10b des Wafers 10 über die Kollektorlinsen CVa bis CVc abgestrahlt. Der Laserstrahl L wird an den Fokussierpunkten P1a bis P1c, d. h. an bestimmten Positionen in dem Wafer 10 konvergiert. Der Modifizierungsbereiche R wird an den Fokussierpunkten P1a bis P1c in dem Wafer 10 als Ergebnis der Abstrahlung der Laserstrahlen L1a bis L1c ausgeformt.
Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 behält die konstanten Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dem Wafer 10 bei. In diesem Zustand strahlt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die gepulsten Laserstrahlen L1a bis L1c ab, und sie verschiebt die Fokussierpunkte P1a bis P1c in der X-Richtung in Bezug auf den Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 formt gleichzeitig drei Gruppen G2a bis G2c, die aus mehreren Modifizierungsbereichen R bestehen, an einem bestimmten Abstand in der X-Richtung entlang den abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc aus. Ähnlich der vierten Variante stellt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 wenigstens eine der Wellenlängen λa bis λc für die Laserstrahlen L1a bis L1c oder wenigstens eine der numerischen Öffnungen NAa bis NAc für die Kollektorlinsen CVa bis CVc ein. So stellt die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c ein.

(7.6) Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 ändert allmählich die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in dem Wafer 10. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 20 formt nacheinander die Modifizierungsbereiche R aus, die mehrere Schichten von Gruppen eines Modifizierungsbereichs bilden. Die Gruppen eines Modifizierungsbereichs sind entlang der abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc in der Tiefenrichtung von der Oberfläche 10b voneinander getrennt, sie grenzen aneinander an oder sie überlappen einander. Die Tiefenrichtung ist gleich der Dickenrichtung des Wafers 10, seiner Schnittrichtung und der Richtung orthogonal zu seiner Oberfläche 10b und seiner Rückseite 10a.

In dem Beispiel von 18B werden drei Schichten einer Gruppe G2a eines Modifizierungsbereichs entlang der abgeschätzten Schnittlinie Ka ausgeformt. Entlang der abgeschätzten Schnittlinie Kb werden zwei Schichten einer Gruppe G2b eines Modifizierungsbereichs ausgeformt. Entlang der abgeschätzten Schnittlinie Kc wird eine Schicht einer Gruppe G2c eines Modifizierungsbereichs ausgeformt. Nachdem jede auszuformende Schicht vervollständigt ist, werden die Laserköpfe Hla bis HLc in der Y-Richtung (in 18B nach rechts) um einen Abstand t in Bezug auf den Wafer 10 vorwärts bewegt.
Ähnlich der vierten Variante konfiguriert die sechste Variante die Bewegungsrichtungen und die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in Bezug auf den Wafer 10. Der Zweck ist der, das Ausformen der Modifizierungsbereiche R stets von der Position zu starten, die von der Oberfläche 10b des Wafers 10 als der Einfallsebene für den Laserstrahl 11 am weitesten entfernt liegt (d. h. von der tiefsten Position).
Die sechste Variante verwendet die Antriebsvorrichtungen 51a bis 51c, um die Y-Richtungspositionen der Laserköpfe HLa bis HLc einzustellen. Die sechste Variante richtet den Abstand t zwischen den optischen Achsen OAa und OAc auf den Abstand zwischen den abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc aus. Die sechste Variante konfiguriert die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c der Laserstrahlen L1a bis L1c ähnlich der vierten Variante. Die sechste Variante verschiebt die Fokussierpunkte P1a bis P1c in der X-Richtung entlang der abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc.
Die sechste Variante kann gleichzeitig drei Gruppen G2a bis G2c eines Modifizierungsbereichs entlang abgeschätzter Schnittlinien Ka bis Kc ausformen, wobei die Bearbeitungseffizienz verbessert wird. Die sechste Variante verwendet drei Laserköpfe HLa bis HLc, um die drei Gruppen G2a bis G2c eines Modifizierungsbereichs auszuformen. Es kann bevorzugt sein, zwei oder vier oder mehr Laserköpfe zu verwenden, um zwei oder vier oder mehr Gruppen eines Modifizierungsbereichs auszuformen.
Gemäß der sechste Variante fallen ähnlich der vierten Variante die Laserstrahlen L1a bis L1c auf die Oberfläche 10b des Wafers 10 vertikal ein. Es ist möglich, die abgeschätzte Schnittlinie K, an der die Laserstrahlen L1a bis L1c abgestrahlt werden, enger zu machen. Aus dem Wafer 10 können mehr Chips geschnitten werden als die Ausbeute dadurch beträgt, dass die abgeschätzte Schnittlinie K breiter gemacht wird. Die Chipherstellungskosten können verringert werden.
Ähnlich der vierten Variante konfiguriert ferner die sechste Variante die Bewegungsrichtungen und die Tiefenpositionen für die Fokussierpunkte P1a bis P1c in Bezug auf den Wafer 10. Der Zweck ist, die Modifizierungsbereiche R, welche die Gruppen G2a bis G2c eines Modifizierungsbereichs bilden, nacheinander auszuformen, wobei an der Gruppe gestartet wird, die von der Oberfläche 10b (der Einfallsebene für den Laserstrahl L) des Wafers 10 am weitesten entfernt liegt. Der Modifizierungsbereich R, der an einem flachen Abstand von der Oberfläche 10b des Wafers 10 ausgeformt worden ist, behindert das Einfallen eines Laserstrahls nicht, um an einem tiefen Abschnitt einen Modifizierungsbereich R auszuformen. An dem tiefen Abschnitt kann ein normaler Modifizierungsbereich R zuverlässig ausgeformt werden.
Die 19A ist eine Untersicht der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß einer siebten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. 19B ist eine unvollständige perspektivische Ansicht des Wafers 10, und sie stellt einen Ablauf dar, um gemäß der siebten Variante die Laserstrahlen L1a bis L1c zu dem Wafer 10 abzustrahlen und um einen Modifizierungsbereich R auszuformen.
Die siebte Variante unterscheidet sich von der sechsten Variante wie folgt. Die siebte Variante ist mit dem gleichen Aufbau versehen, wie in (6.1) bis (6.4) für die fünfte Variante beschrieben worden ist. Die siebte Variante verwendet die Antriebsvorrichtungen 41a bis 41c, um die Z-Richtungspositionen der Laserköpfe HLa bis HLc einzustellen. So legt die siebte Variante die Tiefenpositionen in dem Wafer 10 für die Fokussierpunkte P1a bis P1c der Laserstrahlen L1a bis L1c fest. Die siebte Variante kann dieselben Betriebsweisen und Arbeitswirkungen wie die sechste Variante bereitstellen.
20 ist eine unvollständige perspektivische Ansicht des Wafers 10 und stellt einen Ablauf dar, um gemäß einer achten Variante, die nichat Teil der vorliegenden Erfindung ist, die Laserstrahlen L1d bis L1g zu dem Wafer 10 abzustrahlen und den Modifizierungsbereich R auszuformen.
Die achte Variante unterscheidet sich von der sechsten oder siebten Variante wie folgt.

(9.1) Die achte Variante ist mit einem Satz von drei Laserköpfen HLd bis HLf versehen, der ähnlich wie der Satz der drei Laserköpfe HLa bis HLc aufgebaut ist.

Ähnlich der sechsten oder siebten Variante lässt die achte Variante die Laserköpfe HLa bis HLc die Laserstrahlen L1a bis L1c abstrahlen, und sie richtet die optischen Achsen OAa bis OAc der Laserstrahlen auf die Z-Richtung aus. Die achte Variante verschiebt die Fokussierpunkte P1a bis P1c in der X-Richtung in Bezug auf den Wafer 10. Die achte Variante formt die Modifizierungsbereiche R, welche die drei Gruppen G2a bis G2c eines Modifizierungsbereichs bilden, entlang paralleler abgeschätzter Schnittlinien Ka bis Kc, die an dem Wafer vorgesehen sind, aus. Die achte Variante lässt die Laserköpfe HLd bis HLf die Laserstrahlen L1d bis L1f abstrahlen, und sie richtet die optischen Achsen OAd bis OAf der Laserstrahlen auf die Z-Richtung aus. Die achte Variante verschiebt die Fokussierpunkte P1d bis P1f in der X-Richtung in Bezug auf den Wafer 10. Die achte Variante formt die Modifizierungsbereiche R, welche drei Gruppen G2d bis G2f eines Modifizierungsbereichs bilden, entlang paralleler abgeschätzter Schnittlinien Kd bis Kf, die an dem Wafer 10 vorgesehen sind, aus. Die abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kc sind entlang der X-Richtung vorgesehen. Die abgeschätzten Schnittlinien Kd bis Kf sind entlang der Y-Richtung vorgesehen. Die abgeschätzten Schnittlinien Ka bis Kf sind in einem Gittermuster vorgesehen.
Die achte Variante sieht zwei Sätze von drei Laserköpfen HLa bis HLc und HLd bis HLf vor. Die zwei Sätze von Laserköpfen strahlen gleichzeitig sechs gepulste Laserstrahlen L1a bis L1f ab. Die achte Variante verschiebt die Fokussierpunkte P1a bis P1f der Laserstrahlen L1a bis L1f in zwei Richtungen (X- und Y-Richtungen) horizontal orthogonal zu der Oberfläche 10b und der Rückseite 10a des Wafers 10. Die achte Variante formt gleichzeitig sechs Gruppen G2a bis G2f eines Modifizierungsbereichs, die aus mehreren Modifizierungsbereichen R bestehen, entlang sechs abgeschätzter Schnittlinien Ka bis Kf, die an dem Wafer 10 in einem Gittermuster vorgesehen sind, aus.
Die achte Variante kann gleichzeitig Modifizierungsbereiche R ausformen, die drei Gruppen eines Modifizierungsbereichs in sowohl der X-Richtung als auch in der Y-Richtung bilden. Die achte Variante kann die Bearbeitungseffizienz stärker verbessern als die sechsten oder siebten Variante. Die achte Variante verwendet zwei Sätze von drei Laserköpfen HLa bis HLc und HLd bis HLf, um sechs Gruppen G2a bis G2f eines Modifizierungsbereichs auszuformen. Es kann bevorzugt sein, mehrere Gruppen eines Modifizierungsbereichs auszuformen, wobei drei oder mehr Sätze von zwei oder vier oder mehr Laserköpfen verwendet werden.
Die 21A und 21B sind Untersichten der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 gemäß einer neunten Variante, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Die neunte Variante unterscheidet sich von der sechsten oder siebten Variante wie folgt. Die Laserköpfe HLa bis HLc sind in der Laserabstrahlungsvorrichtung 22 vorgesehen. Jeder Kopf ist in der X-Richtung wenigstens um seine Breite verschoben.
Die neunte Variante kann den Abstand t zwischen den optischen Achsen Oaa bis OAc auf Null verringern, wobei die Antriebsvorrichtungen 51 bis 51c verwendet werden, um die Positionen der Y-Richtung der Laserköpfe HLa bis HLc einzustellen. Die neunte Variante kann einen geringeren Abstand t als die sechste oder siebte Variante bereitstellen. Es ist möglich, aus dem Wafer 10 einen kleinen Chip leicht abzuschneiden und abzutrennen.
Für einen Fachmann ist es ersichtlich, dass in der oben erwähnten bevorzugten Ausführungsformen der gegenwärtigen Erfindung verschiedene Änderungen möglich sind. Der Schutzumfang der Erfindung soll jedoch durch die beigefügten Ansprüche definiert sein.

Claims

Laserbearbeitungsvorrichtung, die einen Laserstrahl auf einen Fokussierpunkt in einem Wafer (10) abstrahlt, um durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer (10) einen Modifizierungsbereich (R) auszuformen, mit: einer einzigen Laserlichtquelle (SLa) zum gleichzeitigen Erzeugen und Abstrahlen von Laserstrahlen (La, Lb) mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen; und einer Sammellinse (CV) zum Konvergieren der Laserstrahlen (La, Lb), die gleichzeitig von der einzigen Laserlichtquelle (SLa) abgestrahlt wird, auf eine Mehrzahl unterschiedlicher Fokussierpunkte, wobei die Laserstrahlen, die die Mehrzahl von Wellenlängen enthalten, gleichzeitig zu der Mehrzahl von innerhalb des Wafers (10) liegenden Fokussierpunkten (Pa, Pb) abgestrahlt werden, um eine Mehrzahl von Modifizierungsbereiche (Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3), die in Intervallen in einer Tiefenrichtung ausgehend von einer Oberfläche des Wafers (10) angeordnet sind, gleichzeitig auszuformen und, während er gepulst abgestrahlt wird, bewegt wird, um entlang einer abgeschätzten Schnittlinie (K) des Wafers (10) durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich zu bilden, um dadurch eine Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe ((Ga1, Gb1), (Ga2, Gb2), oder (Ga3, Gb3)) zu bilden, die die Mehrzahl von Modifizierungsbereiche umfasst, wobei eine Mehrzahl von Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppen ((Ga1, Gb1), (Ga2, Gb2), und (Ga3, Gb3)) in Intervallen horizontal bezüglich der Oberfläche und der Rückseite (10a, 10b) des Wafers gebildet wird, indem der Fokussierpunkt (Pa bis Pb) relativ zu dem Wafer so bewegt wird, dass eine Tiefenposition für einen Fokussierpunkt von einer weiter entfernt gelegenen Position zu einer näher gelegenen Position bezüglich der Laserlichtquelle stufenweise verändert wird, und wobei das Ausbilden einer neueren Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe an einer Tiefenposition begonnen wird, die sich näher bei der Laserlichtquelle befindet als eine zuvor gebildete Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe, sofern eine solche vorhanden ist.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen der von der einzigen Laserlichtquelle (Sla) abgstrahlten Laserstrahlen 1064 nm und 1319 nm sind.
Laserbearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Laserlichtquelle (Sla) zur Abstrahlung der Laserstrahlen eine YAG(Yttrium-Aluminium-Granat)-Laser umfasst.
Laserbearbeitungsverfahren zum Abstrahlen eines Laserstrahls auf einen Fokussierpunkt in einem Wafer (10), um durch Mehrphotonenabsorption in dem Wafer einen Modifizierungsbereich (R) auszuformen, indem (i) eine einzige Laserlichtquelle (SLa) zum gleichzeitigen Erzeugen und Abstrahlen von Laserstrahlen (La, Lb) mit einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen und (ii) eine Sammellinse (CV) zum Konvergieren der Laserstrahlen (La, Lb), die von der einzigen Laserlichtquelle (Sla) abgestrahlt werden, auf eine Mehrzahl von Fokussierpunkte verwendet werden, mit den folgenden Schritten: Auswählen einer Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen der Laserstrahlen, die für eine Mehrzahl von Fokussierpunkten (Pa, Pb) in dem Wafer (10) geeignet sind; und Abstrahlen des Laserstrahls, der die Mehrzahl von Wellenlängen enthält, von einer Oberfläche des Wafers (10) zu der Mehrzahl von Fokussierpunkten gleichzeitig, um eine Mehrzahl von Modifizierungsbereichen (Ga1, Gb1, Ga2, Gb2, Ga3, Gb3) auszuformen, die in Intervallen in einer Tiefenrichtung ausgehend von der Oberfläche des Wafers (10) angeordnet sind, und Bewegen des Laserstrahls, der gepulst betrieben wird, entlang einer geschätzten Schnittlinie (K) des Wafers, um dadurch eine Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe ((Ga1, Gb1), (Ga2, Gb2) oder (Ga3, Gb3)) zu bilden, die die Mehrzahl von Modifizierungsbereichen enthält, wobei eine Mehrzahl der Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppen ((Ga1, Gb1), (Ga2, Gb2), und (Ga3, Gb3)) in Intervallen horizontal bezüglich der Oberfläche und der Rückseite (10a, 10b) des Wafers gebildet wird, indem der Fokussierpunkt (Pa bis Pb) relativ zu dem Wafer bewegt wird, so dass eine Tiefenposition für einen Fokussierpunkt von einer weiter entfernt gelegenen Position zu einer näher gelegenen Position bezüglich der Laserlichtquelle stufenweise geändert wird, und wobei das Ausbilden einer neueren Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe an einer Tiefenposition begonnen wird, die sich näher bei der Laserlichtquelle befindet als eine zuvor gebildete Mehrschicht-Modifizierungsbereichsgruppe, sofern eine solche vorhanden ist.
Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von unterschiedlichen Wellenlängen der von der einzigen Laserlichtquelle (Sla) abgstrahlten Laserstrahlen 1064 nm und 1319 nm sind.
Laserbearbeitungsverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Laserlichtquelle (Sla) zur Abstrahlung der Laserstrahlen eine YAG(Yttrium-Aluminium-Granat)-Laser umfasst.