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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren zum Freilegen eines Substrats, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, indem eine an einer vorderen Oberfläche des Substrats ausgebildete Schichtstruktur entfernt wird, wobei das plattenförmige Objekt das Substrat und die Schichtstruktur beinhaltet.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Wie dem Fachmann gut bekannt ist, bildet ein Halbleiterbauelement-Herstellverfahren einen Halbleiterwafer aus, bei dem mehrere Bauelemente, wie zum Beispiel ICs, LSIs oder dergleichen, in einer Matrixanordnung durch eine Funktionslage ausgebildet werden, die durch Schichten einer Isolierschicht und einer Funktionsschicht an einer vorderen Oberfläche eines Substrats, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, erhalten wird. Die Bauelemente bei dem so ausgebildeten Halbleiterwafer werden durch Trennlinien abgeteilt, die als Straßen bezeichnet werden. Die einzelnen Halbleiterbauelemente werden hergestellt, indem die Bauelemente entlang der Trennlinien voneinander getrennt werden.
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Kürzlich wurde, um den Durchsatz eines Halbleiterchips, wie zum Beispiel eines ICs, eines LSIs oder dergleichen, zu verbessern, ein Halbleiterwafer zur praktischen Verwendung gebracht, bei dem Halbleiterbauelemente durch eine Funktionslage ausgebildet werden, die eine auf die vordere Oberfläche eines Substrats, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, geschichtete Isolierschicht mit niedriger dielektrischer Konstante (Schicht mit niedrigem k) beinhaltet, wobei die Isolierschicht mit niedriger dielektrischer Konstante aus einer Schicht eines anorganischen Materials, wie zum Beispiel SiOF, BSG (SiOB) oder dergleichen, oder aus einer Schicht eines organischen Material, wie zum Beispiel einer auf Polyimid basierenden Polymerschicht, einer auf Parylen basierenden Polymerschicht oder dergleichen, ausgebildet wurde.
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Die Teilung entlang der Straßen eines solchen Halbleiterwafers wird allgemein durch eine Schneideinrichtung durchgeführt, die als eine Zerteilsäge bezeichnet wird. Diese Schneideinrichtung beinhaltet einen Einspanntisch, der den Halbleiterwafer als ein Werkstück hält, ein Schneidmittel zum Schneiden des an dem Einspanntisch gehaltenen Halbleiterwafers und ein Bewegungsmittel zum Bewegen des Einspanntischs und des Schneidmittels relativ zu einander. Das Schneidmittel beinhaltet eine mit einer hohen Geschwindigkeit gedrehte Drehspindel und eine an der Spindel angebrachte Schneidklinge. Die Schneidklinge beinhaltet eine scheibenförmige Basis und eine ringförmige Schneidkante, die an der Seitenoberfläche eines äußeren Umfangsabschnitts der Basis angebracht ist. Die Schneidkante ist zum Beispiel durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit einer Korngröße von annähernd 3 µm durch Galvanoformung ausgebildet.
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Jedoch ist die oben beschrieben Schicht mit niedrigem k durch die Schneidklinge schwer zu schneiden. Das heißt, die Schicht mit niedrigem k ist sehr brüchig, wie zum Beispiel Mika. Deshalb löst sich die Schicht mit niedrigem k ab, wenn der Halbleiterwafer durch die Schneidklinge entlang der Trennlinien geschnitten wird, und dieses Ablösen erreicht die Bauelemente und bewirkt eine erhebliche Beschädigung der Bauelemente.
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Um dieses Problem zu lösen, offenbart das offengelegte
japanische Patent Nr. 2005-142398 ein Waferteilungsverfahren, das beinhaltet, beide Seiten in einer Breitenrichtung einer an einem Halbleiterwafer ausgebildeten Trennlinie mit einem Laserstrahl entlang der Trennlinie zu bestrahlen, wodurch eine Schichtstruktur entlang der Trennlinie durch Entfernen geteilt wird, und eine Schneidklinge zwischen den Außenseiten der zwei laserbearbeiteten Nuten anzuordnen und die Schneidklinge und den Halbleiterwafer relativ zueinander zu bewegen, wodurch der Halbleiterwafer entlang der Trennlinie geschnitten wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch wird, wenn das Substrat, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, durch Entfernen der Schichtstruktur freigelegt wird, indem der Laserstrahl entlang der Trennlinie aufgebracht wird, eine obere Oberfläche des Substrats durch Lecklicht oder direkte Strahlen des Laserstrahls beschädigt. Wenn das Substrat durch die Schneidklinge entlang der Trennlinie, bei der die Schichtstruktur entfernt wurde, geschnitten wird, tritt durch die beschädigte obere Oberfläche ein Riss auf und wird deshalb die Bruchdurchbiegung des Bauelements verringert. Ein solches Problem kann allgemein bei dem Bearbeitungsschritt des Entfernens einer Schichtstruktur, die aus einer metallischen Schicht, wie zum Beispiel einer TEG (Testelementgruppe) oder dergleichen, einer Passivierschicht und dergleichen besteht, von einem plattenförmigen Objekt, das die an der oberen Oberfläche des Substrats ausgebildete Schichtstruktur aufweist, auftreten.
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Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren bereitzustellen, das ein Substrat, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, freilegen kann, indem eine an einer vorderen Oberfläche des Substrats ausgebildete Schichtstruktur bei einem plattenförmigen Objekt, welches das Substrat und die Schichtstruktur beinhaltet, entfernt wird, ohne das Substrat zu beschädigen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines plattenförmigen Objekts, das ein Substrat und eine an einer vorderen Oberfläche des Substrats ausgebildete Schichtstruktur beinhaltet, bereitgestellt, wobei das Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren beinhaltet: einen Substratfreilegeschritt zum Freilegen des Substrats durch Entfernen der Schichtstruktur, indem ein Bereich, in dem die Schichtstruktur des plattenförmigen Objekts entfernt werden soll, mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der auf eine Energiedichte eingestellt ist, welche die Schichtstruktur aber nicht das Substrat zerstört.
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Vorzugsweise wird der in dem Substratfreilegeschritt aufgebrachte Laserstrahl auf die obere Oberfläche der das plattenförmige Objekt bildenden Schichtstruktur als ein fokussierter Fleck aufgebracht, dessen Fokus oberhalb einer oberen Oberfläche der Schichtstruktur angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist das plattenförmige Objekt ein Wafer, der die Schichtstruktur, in der mehrere Bauelemente in einem Zustand ausgebildet sind, in dem diese durch mehrere Trennlinien an der vorderen Oberfläche des Substrats abgeteilt sind, beinhaltet, und wird ein Schneidschritt zum Schneiden des freigelegten Substrats entlang der Trennlinien durchgeführt, nachdem die Schichtstruktur in dem Substratfreilegeschritt entlang der Trennlinien entfernt wurde.
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Das Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung führt den Substratfreilegeschritt zum Freilegen des Substrats durch Entfernen der Schichtstruktur durch, indem ein Bereich, in dem die Schichtstruktur des plattenförmigen Objekts entfernt werden soll, mit einem Laserstrahl bestrahlt wird, der auf eine Energiedichte eingestellt ist, welche die Schichtstruktur aber nicht das Substrat zerstört. Das Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren kann deshalb die Schichtstruktur entfernen, ohne das Substrat zu beschädigen. Da die Schichtstruktur somit ohne Beschädigung des Substrats entfernt werden kann, tritt kein Riss in dem Substrat auf und wird deshalb die Bruchdurchbiegung der Bauelemente nicht verringert, sogar wenn das freigelegte Substrat durch eine Schneidklinge entlang der Trennlinien geschnitten wird.
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Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, wird offenkundiger werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden, indem die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, studiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als eines plattenförmigen Objekts, das durch ein Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet wird;
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1B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung, die einen wesentlichen Teil des Halbleiterwafers zeigt;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine hintere Oberfläche des Halbleiterwafers, die einem Waferhaltevorgang unterzogen wurde, an eine vordere Oberfläche eines an einem ringförmigen Rahmen befestigten Zerteilungsbands angehaftet ist;
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil einer Laserbearbeitungseinrichtung zum Durchführen eines Substratfreilegevorgangs zeigt;
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4 ist ein Aufbaudiagramm eines Laserstrahlbestrahlmittels, das in der in 3 gezeigten Laserbearbeitungseinrichtung vorgesehen ist;
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5A bis 5D sind Diagramme zum Unterstützen der Erläuterung des Substratfreilegevorgangs;
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6 ist ein Diagramm zum Unterstützen der Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des Substratfreilegevorgangs;
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7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen wesentlichen Teil einer Schneideinrichtung zum Durchführen eines Schneidvorgangs zeigt; und
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8A bis 8D sind Diagramme zum Unterstützen der Erläuterung des Schneidvorgangs.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Ein Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter im Einzelnen beschrieben. 1A und 1B sind jeweils eine perspektivische Ansicht und eine einen wesentlichen Teil zeigende vergrößerte Schnittdarstellung eines Halbleiterwafers als eines plattenförmigen Objekts, das durch das Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden soll. Ein in 1A gezeigter Halbleiterwafer 2 weist mehrere Bauelemente 22, wie zum Beispiel ICs, LSIs oder dergleichen, auf, die in einer Matrixanordnung durch eine Funktionslage 21 (Schichtstruktur) ausgebildet sind, die ausgebildet wird, indem eine Isolierschicht und eine eine Schaltung bildende Funktionsschicht auf einer vorderen Oberfläche 20a eines Substrats 20, wie zum Beispiel Silizium oder dergleichen, mit einer Dicke von 150 µm geschichtet werden. Die Bauelemente 22 sind voneinander durch Trennlinien 23 (deren Breite bei der vorliegenden Ausführungsform auf 100 µm festgelegt ist) getrennt, die in einer Gitteranordnung ausgebildet sind. Im Übrigen ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Isolierschicht, welche die Funktionslage 21 bildet, als eine SiO2-Schicht oder eine Isolierschicht mit niedriger dielektrischer Konstante (Schicht mit niedrigem k) ausgebildet, die aus einer Schicht eines anorganischen Materials, wie zum Beispiel SiOF, BSG (SiOB) oder dergleichen, oder einer Schicht eines organischen Materials, wie zum Beispiel einer auf Polyimid basierenden Polymerschicht, einer auf Parylen basierenden Polymerschicht oder dergleichen, ausgebildet ist. Die Dicke der Isolierschicht ist auf 10 µm festgelegt.
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Das Plattenformobjekt-Bearbeitungsverfahren, das die Funktionslage 21 als die Schichtstruktur entlang der Trennlinien 23 an dem Halbleiterwafer 2 als dem oben beschriebenen plattenförmigen Objekt entfernt, wird beschrieben. Zunächst wird ein Waferhaltevorgang durchgeführt, der ein Zerteilungsband an eine hintere Oberfläche des Substrats 20, das den Halbleiterwafer 2 bildet, anhaftet und einen äußeren Umfangsabschnitt des Zerteilungsbands durch einen ringförmigen Rahmen hält. Speziell wird, wie in 2 gezeigt ist, eine hintere Oberfläche 20b des Substrats 20, das den Halbleiterwafer 2 bildet, an eine vordere Oberfläche eines Zerteilungsbands 4 angehaftet, dessen äußerer Umfangsabschnitt so befestigt ist, dass das Zerteilungsband 4 einen inneren Öffnungsabschnitt eines ringförmigen Rahmens 3 bedeckt. Daher ist eine vordere Oberfläche 21a der Funktionslage 21 als der Schichtstruktur an der oberen Seite des Halbleiterwafers 2 an der vorderen Oberfläche des Zerteilungsbands 4 angehaftet.
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Nachdem der oben beschriebene Waferhaltevorgang durchgeführt wurde, wird ein Substratfreilegevorgang durchgeführt, der einen Bereich, in dem die Funktionslage 21 als die Schichtstruktur entfernt werden soll, mit einem Laserstrahl bestrahlt, der auf eine Energiedichte eingestellt ist, welche die Funktionslage 21 als die Schichtstruktur aber nicht das Substrat 20 zerstört, und dadurch die Funktionslage 21 als die Schichtstruktur entfernt, um das Substrat 20 freizulegen. Dieser Substratfreilegevorgang wird durch Verwendung einer in 3 gezeigten Laserbearbeitungseinrichtung 5 durchgeführt. Die in 3 gezeigte Laserbearbeitungseinrichtung 5 beinhaltet: einen Einspanntisch 51, der ein Werkstück hält; ein Laserstrahlbestrahlmittel 52 zum Bestrahlen eines an dem Einspanntisch 51 gehaltenen Werkstücks mit einem Laserstrahl; und ein Abbildemittel 53 zum Abbilden des an dem Einspanntisch 51 gehaltenen Werkstücks. Der Einspanntisch 51 ist dafür eingerichtet, das Werkstück anzusaugen und zu halten. Der Einspanntisch 51 wird durch ein in den Figuren nicht gezeigtes Bearbeitungszuführmittel in einer in 3 durch einen Pfeil X gekennzeichneten Bearbeitungszuführrichtung bewegt und durch ein in den Figuren nicht gezeigtes Einteilungszuführmittel in einer in 3 durch einen Pfeil Y gekennzeichneten Einteilungszuführrichtung bewegt.
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Das Laserstrahlbestrahlmittel 52 beinhaltet ein im Wesentlichen horizontal angeordnetes zylindrisches Gehäuse 521. Wie in 4 gezeigt ist, sind innerhalb des Gehäuses 521 angeordnet: ein Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522; ein Ausgabeeinstellmittel 523 zum Einstellen der Ausgabe eines durch das Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 oszillierten gepulsten Laserstrahls; und ein optisches Transmissionssystem 524, das den gepulsten Laserstrahl transmittiert, dessen Ausgabe durch das Ausgabeeinstellmittel 523 eingestellt wurde. Das Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 beinhaltet einen Pulslaseroszillator 522a und ein an dem Pulslaseroszillator 522a angebrachtes Wiederholungsfrequenzeinstellmittel 522b. Die Ausgabe des durch das so aufgebaute Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 oszillierten gepulsten Laserstrahls wird durch das Ausgabeeinstellmittel 523 eingestellt und dieser wird anschließend durch das optische Transmissionssystem 524 zu einem Fokussiermittel 525 geführt, das an einem Ende des Gehäuses 521 angebracht ist.
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Wie in 4 gezeigt ist, beinhaltet das Fokussiermittel 525 einen Richtungswechselspiegel 525a und eine Objektivlinse 525b. Der Richtungswechselspiegel 525a ändert die Richtung des durch das optische Transmissionssystem 524 geführten gepulsten Laserstrahls um einen rechten Winkel in Richtung auf die Objektivlinse 525b. Die Objektivlinse 525b fokussiert den gepulsten Laserstrahl, dessen Richtung durch den Richtungswechselspiegel 525a geändert wurde, auf eine obere Oberfläche eines an dem Einspanntisch 51 gehaltenen Werkstücks W. Ein fokussierter Fleck S1 eines auf die obere Oberfläche des Werkstücks W fokussierten gepulsten Laserstrahls LB ist bei der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass er einen Durchmesser von 40 bis 50 µm aufweist. Es ist anzumerken, dass der gepulste Laserstrahl LB bei der in 4 gezeigten Ausführungsform als der fokussierte Fleck S1 aufgebracht wird, der einen größeren Durchmesser aufweist als ein Fokus P, der oberhalb der oberen Oberfläche des Werkstücks W (der oberen Oberfläche der Schichtstruktur, die das plattenförmige Objekt bildet) angeordnet ist.
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Das Abbildemittel 53, das an einem Endabschnitt des Gehäuses 521, welches das Laserstrahlbestrahlmittel 52 bildet, angebracht ist, beinhaltet ein Beleuchtungsmittel zum Beleuchten des Werkstücks, ein optisches System, das einen durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereich einfängt, ein Abbildeelement (CCD), das ein durch das optische System eingefangenes Bild abbildet, und dergleichen. Das Abbildemittel 53 sendet das abgebildete Bildsignal zu einem in der Figur nicht gezeigten Steuermittel.
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Unter Bezugnahme auf 3 und 5A bis 5D wird der Substratfreilegevorgang beschrieben, der den Fleck des gepulsten Laserstrahls an einer oberen Oberfläche einer der Trennlinien 23 anordnet und den gepulsten Laserstrahl unter Verwendung der oben beschriebenen Laserbearbeitungseinrichtung 5 entlang der Trennlinie 23 aufbringt und dadurch die an der Trennlinie 23 geschichtete Funktionslage 21 als die Schichtstruktur entfernt, um das Substrat 20 freizulegen.
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Zunächst wird die Seite des Zerteilungsbands 4, an die der Halbleiterwafer 2, der dem oben beschriebenen Waferhaltevorgang unterzogen wurde, angehaftet ist, an dem Einspanntisch 51 der oben beschriebenen und in 3 gezeigten Laserbearbeitungseinrichtung 5 angebracht. Anschließend wird der Halbleiterwafer 2 über das Zerteilungsband 4 an dem Einspanntisch 51 gehalten, indem ein in der Figur nicht gezeigtes Ansaugmittel betrieben wird (Waferhaltevorgang). Daher liegt die Funktionslage 21 an der oberen Seite des durch den Einspanntisch 51 gehaltenen Halbleiterwafers 2. Im Übrigen wird, obwohl der ringförmige Rahmen 3, an dem das Zerteilungsband 4 befestigt ist, in 3 nicht gezeigt ist, der ringförmige Rahmen 3 durch ein an dem Einspanntisch 51 vorgesehenes geeignetes Rahmenhaltemittel gehalten. Der Einspanntisch 51, der somit den Halbleiterwafer 2 ansaugt und hält, wird durch das in der Figur nicht gezeigte Bearbeitungszuführmittel unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 53 angeordnet.
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Nachdem der Einspanntisch 51 unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 53 angeordnet wurde, wird ein Ausrichtvorgang durchgeführt, bei dem ein der Laserbearbeitung zu unterziehender Bearbeitungsbereich an dem Halbleiterwafer 2 durch das Abbildemittel 53 und das in den Figuren nicht gezeigte Steuermittel erfasst wird. Speziell führen das Abbildemittel 53 und das in den Figuren nicht gezeigte Steuermittel eine Bildverarbeitung, wie zum Beispiel einen Musterabgleich oder dergleichen, zur Ausrichtung zwischen einer in einer ersten Richtung des Halbleiterwafers 2 ausgebildeten Trennlinie 23 und dem Fokussiermittel 525 des Laserstrahlbestrahlmittels 52, das den Laserstrahl entlang der Trennlinie 23 aufbringt, durch und wird dadurch eine Ausrichtung einer Laserstrahlbestrahlposition ausgeführt (Ausrichtungsschritt). Zusätzlich wird die Ausrichtung der Laserstrahlbestrahlposition in ähnlicher Weise für eine Trennlinie 23 durchgeführt, die in einer Richtung senkrecht zu der ersten Richtung an dem Halbleiterwafer 2 ausgebildet ist.
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Nachdem der oben beschriebene Ausrichtungsschritt durchgeführt wurde, wird der Einspanntisch 51 zu einem Laserstrahlbestrahlbereich bewegt, in dem das Fokussiermittel 525 des Laserstrahlbestrahlmittels 52, das den gepulsten Laserstrahl aufbringt, angeordnet ist, und eine vorgegebene Trennlinie 23 unmittelbar unterhalb des Fokussiermittels 525 angeordnet, wie in 5A gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 5A gezeigt ist, der Halbleiterwafer 2 so angeordnet, dass ein Ende (das linke Ende in 5A) der Trennlinie 23 unmittelbar unterhalb des Fokussiermittels 525 angeordnet ist. Anschließend wird, wie in 5A und 5C gezeigt ist, der fokussierte Fleck S1 des von dem Fokussiermittel 525 aufgebrachten gepulsten Laserstrahls LB nahe zu der oberen Oberfläche der Funktionslage 21 an der Trennlinie 23 angeordnet. Anschließend wird der Einspanntisch 51 in einer in 5A durch einen Pfeil X1 gekennzeichneten Richtung mit einer vorgegebenen Bearbeitungszuführgeschwindigkeit bewegt, während der gepulste Laserstrahl LB, der auf eine Energiedichte eingestellt ist, welche die Funktionslage 21, die den Halbleiterwafer 2 bildet, aber nicht das Substrat 20 zerstört, von dem Fokussiermittel 525 des Laserstrahlbestrahlmittels 52 aufgebracht wird. Anschließend werden, nachdem ein anderen Ende (das rechte Ende in 5B) der an dem Halbleiterwafer 2 ausgebildeten Trennlinie 23 die Position unmittelbar unterhalb des Fokussiermittels 525 erreicht hat, wie in 5B gezeigt ist, das Aufbringen des gepulsten Laserstrahls LB und die Bewegung des Einspanntischs 51 angehalten.
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Der Substratfreilegeschritt wird zum Beispiel unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt.
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(Erste Bearbeitungsbedingungen)
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- Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 355 nm
- Wiederholungsfrequenz: 200 bis 1000 kHz
- Pulsbreite: 1 bis 5 ns
- Energiedichte: 0,6 bis 1,5 J/cm2
- Fleckdurchmesser: 40 bis 50 µm
- Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 100 bis 400 mm/Sek
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(Zweite Bearbeitungsbedingungen)
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- Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 532 nm
- Wiederholungsfrequenz: 10 MHz
- Pulsbreite: 10 ps Energiedichte: 0,13 bis 0,2 J/cm2
- Fleckdurchmesser: 40 bis 50 µm
- Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 500 mm/Sek
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Bei dem oben beschriebenen Substratfreilegeschritt wird der gepulste Laserstrahl LB auf die Energiedichte eingestellt, welche die Funktionslage 21 aber nicht das Substrat 20 zerstört. Daher wird die Funktionslage 21 einer Ablationsbearbeitung unterzogen, aber das Substrat 20 nicht beschädigt. Es ist anzumerken, dass bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 4 gezeigt ist, der Fokus P des gepulsten Laserstrahls LB oberhalb der oberen Oberfläche des Werkstücks W (der oberen Oberfläche der Funktionslage 21 des Halbleiterwafers 2) angeordnet ist und der in einer konischen Form ausgebildete Laserstrahl in dem Zustand des fokussierten Flecks S1 auf die obere Oberfläche der Funktionslage 21 aufgebracht wird. Deshalb weist, wenn die Funktionslage 21 entfernt ist und die obere Oberfläche des Substrats 20 mit dem fokussierten Fleck S1 bestrahlt wird, der fokussierte Fleck S1 einen größeren Durchmesser als in dem Zustand auf, in dem er auf die Funktionslage 21 aufgebracht wird, und vergrößert sich somit dessen Fläche. Daher wird die Energiedichte des auf das Substrat 20 aufgebrachten gepulsten Laserstrahls LB gesenkt, so dass eine Beschädigung des Substrats 20 zuverlässig verhindert wird. Als Folge dessen wird, wie in 5D gezeigt ist, eine Nut 24, in der die Funktionslage 21 entfernt ist, in der Trennlinie 23 des Halbleiterwafers 2 ausgebildet und die vordere Oberfläche 20a (obere Oberfläche) des Substrats 20 freigelegt, ohne das Substrat 20 zu beschädigen. Dieser Substratfreilegeschritt wird entlang aller an dem Halbleiterwafer 2 ausgebildeten Trennlinien 23 durchgeführt.
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Im Übrigen kann, obwohl ein Beispiel des Bestrahlens der oberen Oberfläche der Funktionslage 21 des Halbleiterwafers 2 mit dem fokussierten Fleck S1 des gepulsten Laserstrahls LB bei der oben beschriebenen Ausführungsform veranschaulicht wurde, die obere Oberfläche der Funktionslage 21 des Halbleiterwafers 2 mit einem fokussierten Fleck S2 an der Objektivlinsenseite des Fokus des durch die Objektivlinse 525b fokussierten gepulsten Laserstrahls LB bestrahlt werden, wie in 6 gezeigt ist.
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Nachdem der oben beschriebene Substratfreilegeschritt durchgeführt wurde, wird ein Substratschneidschritt durchgeführt, der das entlang der Nut 24, in der die Funktionslage 21 des Halbleiterwafers 2 entfernt ist, freigelegte Substrat 20 schneidet. Dieser Substratschneidschritt wird bei der vorliegenden Ausführungsform durch Verwendung einer in 7 gezeigten Schneideinrichtung 6 durchgeführt. Die in 7 gezeigte Schneideinrichtung 6 beinhaltet: einen Einspanntisch 61, der ein Werkstück hält; ein Schneidmittel 62 zum Schneiden des durch den Einspanntisch 61 gehaltenen Werkstücks; und ein Abbildemittel 63 zum Abbilden des durch den Einspanntisch 61 gehaltenen Werkstücks. Der Einspanntisch 61 ist dafür eingerichtet, das Werkstück anzusaugen und zu halten. Der Einspanntisch 61 wird durch ein in der Figur nicht gezeigtes Bearbeitungszuführmittel in einer in 7 durch einen Pfeil X gekennzeichneten Bearbeitungszuführrichtung bewegt und durch ein in den Figuren nicht gezeigtes Einteilungszuführmittel in einer durch einen Pfeil Y gekennzeichneten Einteilungszuführrichtung bewegt.
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Das Schneidmittel 62 beinhaltet: ein im Wesentlichen horizontal angeordnetes Spindelgehäuse 621; eine drehbar durch das Spindelgehäuse 621 gehaltene Drehspindel 622; und eine an einem Endabschnitt der Drehspindel 622 angebrachte Schneidklinge 623. Die Drehspindel 622 wird durch einen in der Figur nicht gezeigten Servomotor in einer durch einen Pfeil 623a gekennzeichneten Richtung gedreht, wobei der Servomotor innerhalb des Spindelgehäuses 621 angeordnet ist. Die Schneidklinge 623 beinhaltet eine aus einem metallischen Material, wie zum Beispiel Aluminium oder dergleichen, ausgebildete scheibenförmige Basis 624 und eine ringförmige Schneidkante 625, die an der Seitenoberfläche eines äußeren Umfangsabschnitts der Basis 624 angebracht ist. Die ringförmige Schneidkante 625 ist als eine galvanogeformte Klinge ausgebildet, die erhalten wird, indem Diamantschleifkörner mit einer Korngröße von 3 bis 4 µm an der Seitenoberfläche des äußeren Umfangsabschnitts der Basis 624 durch Vernickelung angebracht werden. Die ringförmige Schneidkante 625 bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist mit einer Dicke von 30 µm und einem äußeren Durchmesser von 50 mm ausgebildet.
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Das Abbildemittel 63 ist an einem Endabschnitt des Spindelgehäuses 621 angebracht. Das Abbildemittel 63 beinhaltet ein Beleuchtungsmittel zum Beleuchten des Werkstücks, ein optisches System, das einen durch das Beleuchtungsmittel beleuchteten Bereich einfängt, ein Abbildeelement (CCD), das ein durch das optische System eingefangenes Bild abbildet, und dergleichen. Das Abbildemittel 63 sendet das abgebildete Bildsignal zu einem in den Figuren nicht gezeigten Steuermittel.
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Um den Substratschneidschritt unter Verwendung der oben beschriebenen Schneideinrichtung 6 durchzuführen, wird, wie in 8A gezeigt ist, die Seite des Zerteilungsbands 4, an die der Halbleiterwafer 2, der dem oben beschriebenen Substratfreilegeschritt unterzogen wurde, angehaftet ist, an dem Einspanntisch 61 angebracht. Anschließend wird der Halbleiterwafer 2 durch das Zerteilungsband 4 an dem Einspanntisch 61 gehalten, indem ein in der Figur nicht gezeigtes Ansaugmittel betrieben wird (Waferhaltevorgang). Daher liegen die entlang der Trennlinien 23 ausgebildeten Nuten 24 an der oberen Seite des durch den Einspanntisch 61 gehaltenen Halbleiterwafers 2. Im Übrigen wird, obwohl der ringförmige Rahmen 3, an dem das Zerteilungsband 4 befestigt ist, in 8A und 8B nicht gezeigt ist, der ringförmige Rahmen 3 durch ein an dem Einspanntisch 61 vorgesehenes geeignetes Rahmenhaltemittel gehalten. Der Einspanntisch 61, der somit den Halbleiterwafer 2 ansaugt und hält, wird durch das in der Figur nicht gezeigte Bearbeitungszuführmittel unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 63 angeordnet.
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Nachdem der Einspanntisch 61 unmittelbar unterhalb des Abbildemittels 63 angeordnet wurde, wird ein Ausrichtungsschritt durchgeführt, bei dem ein zu schneidender Bereich an dem Halbleiterwafer 2 durch das Abbildemittel 63 und das in den Figuren nicht gezeigte Steuermittel erfasst wird. Dieser Ausrichtungsschritt wird durchgeführt, indem durch das Abbildemittel 63 die Nuten 24 abgebildet werden, die durch den oben beschriebenen Substratfreilegeschritt entlang der Trennlinien 23 des Halbleiterwafers 2 ausgebildet wurden. Speziell führen das Abbildemittel 63 und das in den Figuren nicht gezeigte Steuermittel eine Bildverarbeitung, wie zum Beispiel einen Musterabgleich oder dergleichen, zur Ausrichtung zwischen einer Nut 24, die entlang einer in der ersten Richtung des Halbleiterwafers 2 ausgebildeten Trennlinie 23 ausgebildet ist, und der Schneidklinge 623 durch und wird dadurch eine Ausrichtung eines durch die Schneidklinge 623 zu schneidenden Schneidbereichs ausgeführt (Ausrichtungsschritt). Zusätzlich wird die Ausrichtung des durch die Schneidklinge 623 zu schneidenden Schneidbereichs in ähnlicher Weise für eine Nut 24 durchgeführt, die in der Richtung senkrecht zu der ersten Richtung an dem Halbleiterwafer 2 ausgebildet ist.
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Nachdem, wie oben beschrieben wurde, die entlang der Trennlinien 23 des an dem Einspanntisch 61 gehaltenen Halbleiterwafers 2 ausgebildeten Nuten 24 erfasst wurden und die Ausrichtung des Schneidbereichs durchgeführt wurde, wird der Einspanntisch 61, der den Halbleiterwafer 2 hält, zu einer Schneidanfangsposition des Schneidbereichs bewegt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 8A gezeigt ist, der Halbleiterwafer 2 so angeordnet, dass ein Ende (das linke Ende in 8A) der zu schneidenden Nut 24 um einen vorgegebenen Betrag rechts von einer Position unmittelbar unterhalb der Schneidklinge 623 angeordnet ist. Zu diesem Zeitpunkt wird bei der in den Figuren gezeigten Ausführungsform der Schneidbereich erfasst, indem die an den Trennlinien 23 ausgebildeten Nuten 24 in dem oben beschriebenen Ausrichtungsvorgang unmittelbar abgebildet werden. Daher wird die Mittelposition der an der Trennlinie 23 ausgebildeten Nut 24 in sicherer Weise an einer Position angeordnet, die der Schneidklinge 623 gegenüberliegt.
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Nachdem der an dem Einspanntisch 61 der Schneideinrichtung 6 gehaltene Halbleiterwafer 2 somit an der Schneidanfangsposition des Schneidbearbeitungsbereichs angeordnet wurde, wird die Schneidklinge 623 von einer in 8A durch eine doppelt gestrichelte Linie gekennzeichneten Warteposition zum Schneiden nach unten zugeführt, wie durch einen Pfeil Z1 gekennzeichnet ist, und dadurch an einer vorgegebenen Einschneidposition angeordnet, wie in 8A durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet ist. Wie in 8A und 8C gezeigt ist, ist diese Einschneidposition so festgelegt, dass ein unteres Ende der Schneidklinge 623 das an die untere Oberfläche des Halbleiterwafers 2 angehaftete Zerteilungsband 4 erreicht.
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Anschließend wird die Schneidklinge 623 in einer in 8A durch einen Pfeil 623a gekennzeichneten Richtung mit einer hohen Drehgeschwindigkeit (zum Beispiel 20.000 U/min) gedreht und der Einspanntisch 61 mit einer vorgegebenen Schneidzuführgeschwindigkeit in einer in 8A durch einen Pfeil X1 gekennzeichneten Richtung bewegt. Anschließend wird die Bewegung des Einspanntischs 61 angehalten, wenn der Einspanntisch 61 eine Position erreicht hat, bei der ein anderen Ende (das rechte Ende in 8B) der Nut 24 um einen vorgegebenen Betrag links von der Position unmittelbar unterhalb der Schneidklinge 623 angeordnet ist, wie in 8B gezeigt ist. Wie in 8D gezeigt ist, bildet dieses Zuführen des Einspanntischs 61 zum Schneiden eine die untere Oberfläche erreichende geschnittene Nut 25 innerhalb der an der Trennlinie 23 ausgebildeten Nut 24 aus und schneidet dieses deshalb das Substrat 20 des Halbleiterwafers 2 (Substratschneidschritt).
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Anschließend wird die Schneidklinge 623 an der durch eine doppelt gestrichelte Linie gekennzeichneten Warteposition angeordnet, indem die Schneidklinge 623 angehoben wird, wie in 8B durch einen Pfeil Z2 gekennzeichnet ist, und der Einspanntisch 61 in einer in 8B durch einen Pfeil X2 gekennzeichneten Richtung bewegt, um zu der in 8A gezeigten Position zurückgeführt zu werden. Anschließend wird der Einspanntisch 61 in einer Richtung (Einteilungsrichtung) senkrecht zu dem Blatt um einen Betrag bewegt, der den Abständen zwischen den Nuten 24 entspricht. Eine als nächstes zu schneidende Nut 24 wird dadurch an der Position angeordnet, die der Schneidklinge 623 entspricht. Nachdem die als nächstes zu schneidende Nut 24 somit an der Position, die der Schneidklinge 623 entspricht, angeordnet wurde, wird der oben beschriebene Schneidschritt durchgeführt.
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Der oben beschriebene Teilungsschritt wird zum Beispiel unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt.
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Schneidklinge: äußerer Durchmesser von 50 mm und
Dicke von 30 µm
Drehgeschwindigkeit der Schneidklinge: 20.000 U/min
Schneidzuführgeschwindigkeit: 50 mm/Sek
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Der oben beschriebene Teilungsschritt wird an den entlang aller an dem Halbleiterwafer 2 ausgebildeten Trennlinien 23 ausgebildeten Nuten 24 durchgeführt. Als Folge dessen wird das Substrat 20 des Halbleiterwafers 2 entlang der Trennlinien 23, an denen die Nuten 24 ausgebildet sind, geschnitten und somit in einzelne Bauelemente 22 geteilt. Die so geteilten Bauelemente 22 weisen keine verringerte Bruchdurchbiegung auf, da das Aufbringen des gepulsten Laserstrahls LB bei dem obigen Substratfreilegevorgang keine Beschädigung an dem Substrat 20 bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen, werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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