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Gebiet der
Erfindung
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Diese Erfindung bezieht sich auf
ein Laserbearbeitungsverfahren und eine Laserbearbeitungsvorrichtung,
welche einen Laserstrahl auf ein Werkstück, wie einen Halbleiterwafer,
entlang vorbestimmter Bereiche ausstrahlen, um das Werkstück zu unterteilen.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In einem Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren
wird, wie dies unter den Fachleuten gut bekannt ist, eine Vielzahl
von Bereichen durch Straßen
(Schnitt- bzw. Schneidlinien) unterteilt, die in einem Gittermuster
auf der Seite bzw. Fläche
eines nahezu scheibenförmigen
Halbleiterwafers ausgebildet sind, und eine Schaltung, wie ein IC
oder LSI, wird in jedem der unterteilten bzw. abgegrenzten Bereiche
ausgebildet. Der Halbleiterwafer wird entlang der Straßen geschnitten,
um die Bereiche zu unterteilen, die die Schaltung darauf ausgebildet
aufweisen, wodurch individuelle Halbleiterchips ausgebildet werden.
Ein Schneiden entlang der Straßen
des Halbleiterwafers wird normalerweise durch eine Schneidvorrichtung
durchgeführt,
die Substratzerteiler genannt wird. Diese Schneidvorrichtung umfaßt einen
Einspanntisch, um den Halbleiterwafer, welcher das Werkstück ist,
zu halten, Schneidmittel zum Schneiden des Halbleiterwafers, der
durch den Einspanntisch gehalten ist, und Bewegungsmittel zum Bewegen
des Einspanntisches und der Schneidmittel relativ zueinander. Die
Schneidmittel umfassen eine rotierende Spindel, die mit hoher Geschwindigkeit
bzw. Drehzahl rotiert wird, und eine Schneidklinge, die auf der
Spindel montiert bzw. festgelegt ist. Die Schneidklinge umfaßt eine
scheibenförmige
Basis und eine ringförmige
Schneidkante, die an dem Außenumfangsbereich
der Seitenoberfläche
der Basis festgelegt ist. Die Schneidkante umfaßt Diamantkörner, (beispielsweise etwa
3 μm in
Teilchengröße), die
auf einer Basis durch Elektroformen festgelegt sind, und ist mit
einer Dicke von etwa 20 um ausgebildet. Wenn der Halbleiterwafer
durch eine derartige Schneidklinge geschnitten wird, tritt ein Bruch
oder ein Sprung an der geschnittenen Oberfläche des abgeschnittenen Halbleiterchips
auf. Daher ist die Breite der Straße auf etwa 50 μm unter Berücksichtigung
des Einflusses des Bruchs und des Sprungs festgelegt. Wenn der Halbleiterwafer
kleiner dimensioniert wird, steigt jedoch das Verhältnis der
Straße
zu dem Halbleiterchip an, μm
ein Absinken in der Produktivität
zu bewirken. Ein Schneiden durch die Schneidklinge bildet darüber hinaus
Probleme dahingehend, daß die
Zufuhrgeschwindigkeit begrenzt ist und die Halbleiterchips mit Spänen verunreinigt
werden.
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In den letzten Jahren wurde das Laserbearbeitungsverfahren,
in welchem der Laserstrahl so ausgesandt bzw. so ausgestrahlt wird,
daß er
auf das Innere des Bereiches fokussiert ist, der zu unterteilen ist,
als ein Verfahren zum Unterteilen eines Werkstücks, wie eines Halbleiterwafers
versucht. Dieses Verfahren ist in der japanischen, nicht geprüften Patentpublikation
Nr. 2002-192367 geoffenbart.
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Mit dem oben erwähnten Laserbearbeitungsverfahren
ist jedoch ein ledigliches Aussetzen des Werkstücks an den Laserstrahl nicht
ausreichend, um das Werkstück
zu unterteilen, und es muß eine externe
Kraft nach einem Bestrahlen mit dem Laserstrahl aufgebracht werden,
um das Unterteilen zu erreichen.
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In letzter Zeit wurden die folgenden
Halbleiterwafer in praktische Verwendung für eine feinere Herstellung
von Schaltungen, wie IC und LSI gebracht: Halbleiterwafer, in welchen
ein Isolator mit niedriger Dielektrizitätskonstante (Niedrig-k Film), umfassend
einen Film aus einem anorganischen Material, wie SiOF oder BSG (SiOB),
oder einen Film aus einem organischen Material, wie ein auf Polyimid basierender
oder Parylen basierender Polymerfilm, auf die Seite bzw. Fläche des
Halbleiterwaferkörpers, wie
ein Siliziumwafer laminiert wurde; und Halbleiterwafer, die ein
Metallmuster, das die Testelementgruppe (Teg) genannt wird, darauf
aufgebracht aufweisen. Jedoch können
diese Halbleiterwafer nicht einfach durch Aussetzen derselben an
einen Laserstrahl unterteilt werden, welcher so ausgesandt bzw.
ausgestrahlt wird, daß er
auf das Innere des Halbleiterwafers fokussiert ist.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
ist es, ein Laserbearbeitungsverfahren und eine Laserbearbeitungsvorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, welche zuverlässig
ein Werkstück,
wie einen Halbleiterwafer, durch Aussetzen an einen Laserstrahl
unterteilen können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird für ein
Erreichen des obigen Ziels ein Laserbearbeitungsverfahren zur Verfügung gestellt,
um ein Werkstück
durch Aussenden bzw. Ausstrahlen eines Laserstrahls auf das Werkstück zu unterteilen,
umfassend:
einen ersten Schritt eines Ausstrahlens einer ersten Art
von Laserstrahl auf einen zu unterteilenden Bereich des Werkstücks; und
einen
zweiten Schritt eines Ausstrahlens bzw. Strahlens einer zweiten
Art von Laserstrahl auf den Bereich, auf welchen die erste Art von
Laserstrahl in dem ersten Schritt ausgestrahlt wurde.
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In dem obigen Laserbearbeitungsverfahren sind
eine Ausgabe bzw. Leistung der ersten Art von Laserstrahl und eine
Ausgabe bzw. Leistung der zweiten Art von Laserstrahl voneinander
unterschiedlich.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird weiters eine Laserbearbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt,
umfassend: Werkstückhaltemittel
zum Halten eines Werkstücks;
Laserstrahlausstrahlungsmittel, um einen Laserstrahl auf das durch
die Werkstückhaltemittel
gehaltene Werkstück
zu bestrahlen; und Bewegungsmittel, um die Werkstückhaltemittel relativ
zu dem Laserstrahl zu bewegen, worin die Laserstrahlausstrahlungsmittel
eine Ausbildung besitzen, daß sie
eine erste Art von Laserstrahl und eine zweite Art von Laserstrahl
ausstrahlen bzw. aussenden können.
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Die Laserstrahlausstrahlungsmittel
umfassen in wünschenswerter
Weise erste Laserstrahlausstrahlungsmittel, um die erste Art von
Laserstrahl auszustrahlen, und zweite Laserstrahlausstrahlungsmittel,
um die zweite Art von Laserstrahlen auszustrahlen. Die zweiten Laserstrahlausstrahlungsmittel strahlen
einen Laserstrahl aus, der eine Ausgabe oder eine Wellenlänge unterschiedlich
von der Ausgabe oder der Wellenlänge
des Laserstrahls besitzt, der durch die ersten Laserstrahlausstrahlungsmittel angestrahlt
bzw. ausgestrahlt wurde.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch die Ausbildung der Laserstrahlbearbeitungsmittel
zeigt, die in der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, zur Verfügung gestellt sind.
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3 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den ersten Schritt in einem Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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4 ist
eine erläuternde
Ansicht, die den zweiten Schritt in einem Laserbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Die vorliegende Erfindung wird in
größerem Detail
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, welche
die bevorzugten Ausbildungen des Laserbearbeitungsverfahrens und
der Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen.
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1 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung,
die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung,
die in 1 gezeigt ist,
umfaßt
eine stationäre
Basis 2; einen Einspanntischmechanismus 3, welcher
auf der stationären
Basis 2 so vorgesehen ist, um in einer Richtung bewegbar
zu sein, die durch Pfeile X angezeigt ist, und ein Werkstück hält; einen
ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-
bzw. -Strahlungseinheits-Supportmechanismus 4a, der an
der stationären
Basis 2 so angeordnet ist, um in einer Richtung bewegbar
zu sein, die durch Pfeile Y angezeigt ist, welche senkrecht zu der
Richtung ist, die durch die Pfeile X angezeigt ist; eine erste Laserstrahl-Ausstrahlungseinheit 5a,
die auf dem ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits- bzw. -Laserstrahl-Aussendeeinheits-Supportmechanismus 4a so
angeordnet ist, daß sie
in einer Rich tung bewegbar ist, die durch Pfeile Z angezeigt ist;
einen zweiten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b;
und eine zweite Laserstrahl-Ausstrahlungseinheit 5b,
die auf dem zweiten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b so
angeordnet ist, um in der Richtung bewegbar zu sein, die durch die Pfeile
Z angezeigt ist.
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Der Einspanntischmechanismus 3 umfaßt ein Paar
von Führungsschienen 31, 31,
die parallel auf der stationären
Basis 2 entlang der Richtung angeordnet sind, die durch
die Pfeile X angezeigt ist; einen ersten Gleitblock 32,
der auf den Führungsschienen 31, 31 so
angeordnet ist, um in der Richtung bewegbar zu sein, die durch die
Pfeile X angedeutet ist; einen zweiten Gleitblock 33, der
auf dem ersten Gleitblock 32 so angeordnet ist, um in der
Richtung bewegbar zu sein, die durch den Pfeil Y angedeutet ist; einen
Abstütz-
bzw. Supporttisch 35, der auf dem zweiten Gleitblock 33 durch
ein zylindrisches Glied 34 abgestützt ist; und einen Ansaug-
bzw. Einspanntisch 36 als ein Werkstückhaltemittel. Dieser Einspanntisch 36 hat
eine Absorptionseinspann- bzw. -ansaugeinrichtung 361,
die aus einem porösen
Material gebildet ist, und ist ausgebildet, um beispielsweise einen
scheibenförmigen
Halbleiterwafer, welcher ein Werkstück ist, auf dem Absorptionseinspannelement 361 durch
Saugmittel (nicht dargestellt) zu halten. Der Ansaug- bzw. Einspannmittel 36 wird durch
einen Schritt- bzw. Pulsmotor (nicht dargestellt) gedreht, der innerhalb
des zylindrischen Gliedes 34 angeordnet ist.
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Der erste Gleitblock 32 hat
an seiner unteren Oberfläche
ein Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 321, 321, die auf das Paar von
Führungsschienen 31, 31 anzupassen
bzw. festzulegen sind, und weist an seiner oberen Oberfläche ein
Paar von Führungsschienen 322, 322 auf,
die parallel entlang der Richtung, die durch die Pfeile Y angezeigt
ist, ausgebildet sind. Der so ausgebildete erste Gleitblock 32 hat
die zu führenden
Nuten 321, 321 auf das Paar von Führungsschienen 31, 31 angepaßt, wodurch der
erste Gleitblock 32 entlang dem Paar von Führungsschienen 31, 31 in
der Richtung, die durch die Pfeile X angezeigt ist, bewegbar ist.
Der Einspanntischmechanismus 3 in der illustrierten Ausbildung weist
Bewegungsmittel 37 auf, um den ersten Gleitblock 32 entlang
des Paars von Führungsschienen 31, 31 in
der Richtung, die durch die Pfeile X angezeigt ist, zu bewegen.
Die Bewegungsmittel 37 umfassen eine Stange mit einem externen
bzw. Außengewinde 371,
die zwischen dem Paar von Führungsschienen 31 und 31 und
parallel zu diesen angeordnet ist, und Antriebsquelle, wie einen
Schritt- bzw. Pulsmotor 372 zum
rotierenden Antreiben der Stange 371 mit Außengewinde.
Die Stange 371 mit Außengewinde
ist an einem Ende drehbar durch einen Lagerblock 373 gestützt bzw.
getragen, der an der stationären
Basis 2 festgelegt ist, und ist an dem anderen Ende in
Antriebsübertragung
mit einer Ausgangs- bzw.
Abtriebswelle des Schrittmotors 372 über ein Reduktionsgetriebe
bzw. Ritzel (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Stange 371 mit
externem Gewinde ist an ein Durchgangsloch mit Innengewinde verschraubt,
das in einem Block mit Innengewinde (nicht gezeigt) ausgebildet
ist, der an der unteren Oberfläche
eines zentralen Bereichs des ersten Gleitblockes 32 vorragend
ausgebildet ist. So wird die Stange 371 mit Außengewinde
normal und umgekehrt drehbar durch den Schrittmotor 372 angetrieben,
wodurch der erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31, 31 in
der Richtung der Pfeile X bewegt wird.
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Der zweite Gleitblock 33 weist
an seiner unteren Oberfläche
ein Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 331, 331 auf, die auf dem Paar
von Führungsschienen 322, 322 festzulegen
sind, die an der oberen Oberfläche
des ersten Gleitblocks 32 vorgesehen sind. Die zu führenden
Nuten 331, 331 sind auf dem Paar von Führungsschienen 322, 322 festgelegt,
wodurch der zweite Gleitblock 33 in der Richtung, die durch
die Pfeile Y angedeutet ist, bewegbar ist. Der Einspanntischmechanismus 3 in
der dargestellten bzw. illustrierten Ausbildung weist Bewegungsmittel 38 zum
Bewegen des zweiten Gleitblocks 33 entlang der Führungsschienen 322, 322, welche
auf dem ersten Gleitblock 32 zur Verfügung gestellt sind, in der
Richtung auf, die durch die Pfeile Y angedeutet ist. Die Bewegungsmittel 38 umfassen eine
Stange 381 mit Außengewinde,
die zwischen dem Paar von Führungsschienen 322 und 322 und parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt-
bzw. Pulsmotor 382 zum drehbaren Antreiben der Stange 381 mit
Außengewinde.
Die Stange 381 mit Außengewinde
ist an einem Ende drehbar durch einen Lagerblock 383 abgestützt, der
an der oberen Oberfläche
des ersten Gleitblocks 32 festgelegt ist, und ist an dem
anderen Ende antriebsübertragend
an eine Abtriebswelle des Schrittmotors 382 über ein
Reduktionsritzel (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Stange 381 mit
Außengewinde ist
in ein Durchgangsloch mit Innengewinde eingeschraubt, das in einem
Block mit Innengewinde (nicht gezeigt) ausgebildet ist, der vorragend
an der unteren Oberfläche
eines zentralen Bereichs des zweiten Gleitblocks 33 zur
Verfügung
gestellt ist. So wird die Stange 381 mit Außengewinde
normal und umgekehrt drehbar durch den Schrittmotor 382 angetrieben,
wodurch der zweite Gleitblock 33 entlang der Führungsschienen 322, 322 in
der Richtung der Pfeile Y bewegt wird.
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Der erste Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4a weist
ein Paar von Führungsschienen 41, 41,
die parallel auf der stationären
Basis 2 entlang einer Indexzufuhrrichtung angeordnet sind,
die durch die Pfeile Y angedeutet ist, und eine Bewegungssupportbasis 42 auf,
die auf den Führungsschienen 41, 41 so
angeordnet ist, um in der Richtung, die durch die Pfeile Y angezeigt
ist, bewegbar zu sein. Die Bewegungssupportbasis 42 umfaßt einen
Bewegungssupportabschnitt 421, der bewegbar auf den Führungsschienen 41, 41 angeordnet
ist, und einen Montageabschnitt 422, der an dem Bewegungssupportabschnitt 421 festgelegt
ist. Der Montageabschnitt 422 hat an seiner Seitenoberfläche ein
Paar von Führungsschienen 423, 423,
die parallel vorgesehen sind und sich in der Richtung, die durch
die Pfeile Z angedeutet ist, erstrecken. Der erste Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4a in
der illustrierten Ausbildung weist Bewegungsmittel 43 zum
Bewegen der Bewegungssupportbasis 42 entlang des Paars
von Führungsschienen 41, 41 in
der Richtung auf, die durch die Pfeile Y angedeutet ist, welche
die Indexzufuhrrichtung ist. Die Bewegungsmittel 43 umfassen
eine Stange 431 mit Außengewinde,
die zwischen dem Paar von Führungsschienen 41 und 41 und
parallel zu diesen angeordnet ist und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt-
bzw. Pulsmotor 432, um drehbar die Stange 431 mit
Außengewinde
anzutreiben. Die Stange 431 mit Außengewinde ist an einem Ende
drehbar durch einen Lagerblock (nicht gezeigt) abgestützt bzw.
getragen, der an der stationären
Basis 2 festgelegt ist, und ist an dem anderen Ende durch
eine Antriebsübertragung
mit einer Abtriebswelle des Schrittmotors 432 über ein
Reduktionsgetriebe (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Stange 431 mit
Außengewinde
ist in ein Loch mit Innengewinde geschraubt, das in einem Block
mit Innengewinde (nicht gezeigt) ausgebildet ist, welcher vorragend
auf der unteren Oberfläche
eines zentralen Abschnitts des Bewegungssupportabschnitts 421 festgelegt
ist, welcher die Bewegungssupportbasis 42 ausbildet. So
ist die Stange 431 mit Außengewinde normal und umgekehrt
drehbar durch den Schrittmotor 432 antreibbar, wodurch
die Bewegungssupportbasis 42 entlang der Führungsschienen 41, 41 in
der Indexzufuhrrichtung, die durch die Pfeile Y angedeutet ist,
bewegbar ist.
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Die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a in
der dargestellten Aus bildung ist mit einem Einheitshalter 51 und
Laserstrahlausstrahlungsmitteln 52 ausgestattet, die an
dem Einheitshalter 51 festgelegt sind. Der Einheitshalter 51 weist
ein Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 511, 511 auf, die gleitbar auf
dem Paar von Führungsschienen 423, 423 festgelegt
sind, die an dem Montageabschnitt 422 vorgesehen sind.
Die zuführenden
Nuten 511, 511 sind an dem Paar von Führungsschienen 423, 423 festgelegt,
wodurch der Einheitshalter 51 so abgestützt ist, um in der durch die
Pfeile Z angedeuteten Richtung bewegbar zu sein. Die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a in
der illustrierten Ausbildung weist Bewegungsmittel 53 zum
Bewegen des Einheitshalters 51 entlang des Paars von Führungsschienen 423, 423 in
der durch die Pfeile Z angedeuteten Richtung auf. Die Bewegungsmittel 53,
wie die zuvor erwähnten
entsprechenden Bewegungsmittel, umfassen eine Stange mit Außengewinde
(nicht gezeigt), die zwischen dem Paar von Führungsschienen 423, 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schrittmotor 532,
um die Stange mit Außengewinde
drehbar anzutreiben. Die Stange mit Außengewinde (nicht gezeigt)
ist normal und umgekehrt drehbar durch den Schrittmotor 532 angetrieben,
wodurch der Einheitshalter 51 und die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 entlang
der Führungsschienen 423, 423 in
der durch die Pfeile Z angedeuteten Richtung bewegt werden. Die
Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 werden später im Detail
beschrieben.
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Abbildungsmittel 6 sind
an einem vorderen Endabschnitt eines Gehäuses 521 angeordnet,
das die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 ausbildet. Die Abbildungsmittel 6 bestehen
aus einem Mikroskop, einer CCD-Kamera und dgl., um die Straßen usw., die
in dem Werkstück
wie einem Halbleiterwafer ausgebildet sind, abzubilden, und sendet
resultierende Bildsignale an Steuer- bzw. Regelmittel (nicht gezeigt).
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Als nächstes werden der zweite Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b und
die zweite Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b beschrieben.
Ihre Bestandteile, die im wesentlichen dieselben Funktionen wie
die Bestandteile des ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4a und
der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a haben, werden
unter Verwendung derselben Bezugszeichen wie jenen der letzten Bestandteile
beschrieben.
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Der zweite Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b ist
parallel zu dem ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus
4a angeordnet
und eine Bewegungsabstütz-
bzw. -supportbasis 42 des zweiten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b ist
gegenüberliegend
der Bewegungssupportbasis 42 des ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4a angeordnet.
So sind die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a, die
an dem Montageabschnitt 422 angeordnet ist, der die Bewegungssupportbasis 42 des
ersten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4a ausbildet,
und die zweite Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b, die
an einem Montageabschnitt 422, welcher die Bewegungssupportbasis 42 des
zweiten Laserstrahl-Ausstrahlungseinheits-Supportmechanismus 4b darstellt,
in Liniensymmetrie an nahmen Positionen angeordnet. Es sind keine
Abbildungsmittel an einem vorderen Endabschnitt eines Gehäuses 521 angeordnet,
welches Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b ausbilden.
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Die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der ersten
Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der
zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b werden unter
Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Die dargestellten bzw. illustrierten
Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 umfassen ein Gehäuse 521 einer
zylindrischen Form, das an einem Einheitshalter bzw. einer Einheitshalterung 51 festgelegt
ist und sich im wesentlichen horizontal erstreckt. Innerhalb des
Gehäuses 521 sind
Laserstrahloszillationsmittel 522 und Laserstrahlmodulationsmittel 523 angeordnet,
wie dies in 2 gezeigt
ist. Als die Laserstrahloszillationsmittel 522 können ein
YAG-Laseroszillator oder YV04-Laseroszillator
verwendet werden. Die Laserstrahlmodulationsmittel 523 umfassen Pulswiederholungsfrequenz-Festlegungsmittel 523a, Laserstrahlpulsbreiten-Festlegungsmittel 523b und Laserstrahlwellenlängen-Festlegungsmittel 523c. Die
Pulswiederholungsfrequenz-Festlegungsmittel bzw. -Einstellmittel 523a,
die Laserstrahlpulsbreiten-Festlegungsmittel 523b und die
Laserstrahlwellenlängen-Festlegungsmittel 523c,
welche die Laserstrahlmodulationsmittel 523 bilden, können unter Fachleuten
gut bekannte Formen annehmen und somit werden detaillierte Erläuterungen
ihrer Bestandteile hier weggelassen. Ein optischer Kondensor 524, welcher
für sich
gesehen von einer gut bekannt Form sein kann, ist an dem Vorderende
des Gehäuses 521 festgelegt
bzw. montiert.
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Ein Laserstrahl, der durch die Laserstrahloszillationsmittel 522 oszilliert
ist, kommt an dem optischen Kondensor 524 über die
Laserstrahlmodulationsmittel 523 an. In den Laserstrahlmodulationsmitteln 523 wandeln
die Pulswiederholungsfrequenz-Festlegungsmittel 523a den
Laserstrahl in einen Pulslaserstrahl mit einer vorbestimmten Pulswiederholungsfrequenz
um, die Laserstrahlpulsbreiten-Festlegungsmittel 523b legen
die Pulsbreite des Pulslaserstrahls bei einer vorbestimmten Breite
fest und die Laserstrahlenwellenlängen-Festlegungsmittel 523c setzen
die Wellenlänge
des Pulslaserstrahls bei einem vorbestimmten Wert fest. Der optische Kondensor 524 kann
den Durchmesser eines Brennpunktes einstellen.
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Es werden derartige Festlegungen
bzw. Einstellungen getätigt,
daß eine
erste Art von Laserstrahl durch die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der
ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a ausgestrahlt wird,
während
eine zweite Art von Laserstrahl durch die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der
zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b ausgestrahlt wird.
In der dargestellten Ausbildung strahlen die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der
ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a einen Laserstrahl
einer Wellenlänge
in dem ultravioletten Strahlenbereich aus, während die Laserstrahlausstrahlungsmittel 52 der
zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b einen Laserstrahl
einer Wellenlänge
in dem Infrarotstrahlenbereich ausstrahlen. Als Faktoren für ein Festlegen
bzw. Einstellen der Art des Laserstrahls werden eine Lichtquelle,
eine Wellenlänge,
eine Ausgabe bzw. Leistung, eine Pulswiederholungsfrequenz, eine
Pulsbreite und der Durchmesser des Brennpunkts aufgezählt. Die
Faktoren werden geeignet in Abhängigkeit
von dem Material des Werkstückes
und dgl. festgelegt.
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Als nächstes wird ein Bearbeitungsverfahren zum
Unterteilen eines Halbleiterwafers in individuelle Halbleiterchips
unter Verwendung der oben beschriebenen Laserbearbeitungsvorrichtung
hauptsächlich unter
Bezugnahme auf 1, 3 und 4 beschrieben.
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Ein Halbleiterwafer 10 hat
eine Rückseite (nämlich eine
Oberfläche,
die der Oberfläche
gegenüberliegt,
wo die Schaltungen ausgebildet sind), die an ein schützendes
Band 12 festgelegt ist, das auf einem ringförmigen Rahmen 11,
wie dies in 1 gezeigt
ist, montiert ist. Der Halbleiterwafer 10, der auf einem
ringförmigen
Rahmen 11 über
ein schützendes
bzw. Schutzband 12 abgestützt ist (nachfolgend einfach
als ein Halbleiterwafer 10 bezeichnet), wird durch Werkstücktransportmittel
(nicht gezeigt) auf einen Absorptionseinspannelement 361 eines
Einspanntisches 36 transportiert, welcher den Einspanntischmechanismus 3 ausbildet,
und durch die Adsorptionseinspanneinrichtung 361 durch
Ansaugung gehalten. Der Einspanntisch 36, welcher den Halbleiterwafer 10 auf
diese Weise durch Saugen hält,
wird entlang der Führungsschienen 31, 31 durch
die Wirkung der Bewegungsmittel 37 bewegt und wird direkt unter
Abbildungsmitteln 6, die an der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a angeordnet
sind, positioniert.
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Wenn der Einspanntisch 36 direkt
unterhalb den Abbildungsmittel 6 in der oben erwähnten Weise positioniert
ist, werden Bildbearbeitungen, wie eine Musterübereinstimmung durch die Abbildungsmittel 6 und
Steuer- bzw. Regelmittel (nicht gezeigt) durchgeführt, um
den optischen Kondensor 524 der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a,
welche die erste Art von Laserstrahl entlang der Straßen ausstrahlt, und
den optischen Kondensor 524 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b,
welche die zweite Art von Laserstrahl entlang der Straßen ausstrahlt,
in Ausrichtung mit den Straßen
in der ersten Richtung zu bringen, welche in dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet
sind. Dadurch wird eine Ausrichtung der Laserstrahlausstrahlungsposition
durchgeführt.
Für die Straßen in der
zweiten Richtung, die in dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet
sind, wird eine Ausrichtung der Laserstrahlausstrahlungsposition
analog durchgeführt.
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Wenn die in dem Halbleiter 10,
der auf dem Einspanntisch 36 gehalten ist, ausgebildeten
Straßen
detektiert wurden und eine Ausrichtung der Laserstrahlausstrahlungsposition
in der vorhergehenden Weise ausgeführt wurde, wird der Einspanntisch 36 zu
einem Laserstrahlausstrahlungsbereich bewegt, wo der optische Kondensor 524 der
ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a zum Ausstrahlen bzw.
Aussenden der ersten Art von Laserstrahl angeordnet ist. In diesem
Laserstrahlausstrahlungsbereich wird die erste Art von Laserstrahl
entlang der Straßen
des Halbleiterwafers 10 mit dem optischen Kondensor 524 der
ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a (erster Schritt)
ausgestrahlt.
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Der erste Schritt wird hier beschrieben.
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In dem ersten Schritt wird der Einspanntisch 36,
nämlich
bzw. insbesondere der darauf gehaltene Halbleiterwafer 10 veranlaßt, sich
mit einer vorbestimmten Zufuhrgeschwindigkeit (beispielsweise 100 mm/s)
in der Richtung, die durch die Pfeile X angedeutet ist, zu bewegen,
während
ein Pulslaserstrahl zu einer vorbestimmten Straße in dem Halbleiterwafer 10 von
dem optischen Kondensor 524 der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a zum
Ausstrahlen bzw.
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Aussenden der ersten Art von Laserstrahl ausgestrahlt
wird. In der ersten Stufe bzw. dem ersten Schritt wird der folgende
Laserstrahl als die erste Art von Laserstrahl verwendet:
Lichtquelle:
YAG Laser oder YV04 Laser
Wellenlänge: 532 nm (Ultraviolett-Laserstrahl)
Leistung:
6,0 Watt
Pulswiederholungsfrequenz: 20 kHz
Pulsbreite:
0,1 ns
Durchmesser des Brennpunktes: 5 μm.
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Wie oben festgehalten, wird ein Laserstrahl einer
kurzen Wellenlänge
in dem ultravioletten Bereich als die erste Art von Laserstrahl
verwendet, der in dem ersten Schritt ausgestrahlt wird und wie dies in 3 gezeigt ist, ist dieser
Laserstrahl derart ausgestrahlt, daß er seinen Brennpunkt "P" auf der Seite bzw. Fläche des
Halbleiterwafers 10 aufweist. Als ein Ergebnis wird eine
thermische Spannung entlang der Straße des Halbleiterwafers 10 verliehen,
welcher in der ersten Art von Laserstrahl ausgesetzt war.
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Als nächstes wird der Einspanntisch 36 zu
einem Laserstrahlausstrahlungsbereich bewegt, wo der optische Kondensor 524 der
zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b zum Ausstrahlen
bzw. Aussenden der zweiten Art von Laserstrahl angeordnet ist. Dann
wird die zweite Art von Laserstrahl. entlang der Straße des Halbleiterwafers 10,
welche der ersten Art von Laserstrahl ausgesetzt war und der eine thermische
Spannung in dem obigen ersten Schritt verliehen wurde, von dem optischen
Kondensor 524 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b (zweiter
Schritt) ausgestrahlt. Wenn der Einspanntisch 36 von dem
Laserstrahlausstrahlungsbereich, wo der optische Kondensor 524 der
ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a angeordnet ist,
zu dem Laserstrahlausstrahlungsbereich bewegt wird, wo der optische
Kondensor 524 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b angeordnet
ist, kann der Bewegungshub des Einspanntisches 36 verkürzt werden
und somit kann die Produktivität
erhöht
werden, da in der dargestellten Ausbildung die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und
die zweite Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b in Liniensymmetrie
an nahe benachbarten Positionen angeordnet sind, so daß der Abstand
zwischen den optischen Kondensoren 524 und 524,
die in beiden Einheiten angeordnet sind, kurz gemacht werden kann.
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Der zweite Schritt wird hier beschrieben.
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In dem zweiten Schritt wird der Einspanntisch 36,
insbesondere der darauf gehaltene Halbleiterwafer 10 veranlaßt, sich
mit einer vorbestimmten Zufuhrgeschwindigkeit (beispielsweise 100
mm/s) in der Richtung, die durch die Pfeile X angedeutet ist, zu bewegen,
während
ein Pulslaserstrahl entlang einer vorbestimmten Straße des Halbleiterwafers 10 von dem
optischen Kondensor 524 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b ausgestrahlt
wird. In dem zweiten Schritt wird der folgende Laserstrahl als zweite
Art von Laserstrahl verwendet:
Lichtquelle: YAG Laser oder
YV04 Laser
Wellenlänge:
1064 nm (Infrarot-Laserstrahl)
Leistung: 5,1 Watt
Pulswiederholungsfrequenz:
100 kHz
Pulsbreite: 20 ns
Durchmesser des Brennpunktes:
1 μm
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Ein Laserstrahl einer langen Wellenlänge in dem
Infrarotbereich wird als die zweite Art von Laserstrahl verwendet,
der in dem obigen zweiten Schritt ausgestrahlt wird, und wie dies
in 4 gezeigt ist, wird
dieser Laserstrahl derartig ausgestrahlt bzw. ausgesandt, daß er seinen
Brennpunkt "P" im Inneren des Halbleiterwafers 10 aufweist.
Der Grund, warum der Laserstrahl im Infrarotbereich in dem zweiten Schritt
verwendet wird, ist jener, daß ein
Laserstrahl einer kurzen Wellenlänge
in dem Ultraviolettbereich durch die Oberfläche des Halbleiterwafers 10 reflektiert
wird und nicht in das Innere des Halbleiterwafers 10 eintritt.
Die zweite Art von Laserstrahl hat eine niedrigere Leistung und
einen kleineren Durchmesser des Brennpunkts als jene der ersten
Art von Laserstrahl. Indem der Laserstrahl so ausgestrahlt wird, daß er seinen
Brennpunkt im Inneren des Halbleiterwafers 10 aufweist,
wird ein thermischer Schock entlang der Straße des Halbleiterwafers 10 verliehen bzw.
ausgeübt.
Als ein Ergebnis erhält
der Halbleiterwafer 10, welchem eine thermische Spannung
durch Aussetzen an die erste Art von Laserstrahl in dem ersten Schritt
verliehen wurde, einen thermischen Schock beim Aussetzen an die
zweite Art von Laserstrahl in dem zweiten Schritt, wodurch der Halbleiterwafer 10 entlang
der Straße
unterteilt wird.
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Nachdem der oben beschriebene erste
und zweite Schritt entlang von allen Straßen, die in der ersten Richtung
des Halbleiterwafers 10 ausgebildet sind, durchgeführt wurden,
wird der Einspanntisch 36 um 90° gedreht. Dann werden der oben
beschriebene erste und zweite Schritt entlang aller in der zweiten
Richtung des Halbleiterwafers 10 ausgebildeter Straßen durchgeführt. Durch
dieses Verfahren wird der Halbleiterwafer 10 in individuelle
Halbleiterchips unterteilt.
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Die oben beschriebene Ausbildung
zeigt ein Beispiel, in welchem, nachdem der erste Schritt für eine einzige
Straße
ausgebildet wurde, der zweite Schritt unmittelbar für die Straße durchgeführt wird. Jedoch
kann der erste Schritt für
alle Straßen
durchgeführt
werden, die in dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet sind,
und dann kann der zweite Schritt für alle der Straßen durchgeführt werden.
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Als nächstes wird eine Erläuterung
für ein Beispiel
eines Unterteilens eines Halbleiterwafers gegeben, der einen Isolator
mit niedriger Dielektrizitätskonstante
(Niedrig-k Film) auf die Seite eines Halbleiterwaferkörpers, umfassend
einen Siliziumwafer, laminiert aufweist.
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In diesem Fall wird der erste Schritt
auf die folgende Weise durchgeführt:
die erste Art von Laserstrahl wird entlang der Straße durch
den optischen Kondensor 524 der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a derart
ausgestrahlt, daß er
seinen Brennpunkt auf dem Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante
(Niedrig-k Film) aufweist, der auf der Seite bzw. Fläche des
Halbleiterwaferkörpers
ausgebildet ist. Als ein Ergebnis wird der Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante
(Niedrig-k Film) entfernt, der auf der Seite des Halbleiterwaferkörpers ausgebildet
ist, und gleichzeitig wird eine thermische Spannung entlang der
Straße
des Halbleiterwafers verliehen.
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In diesem ersten Schritt wird der
folgende Laserstrahl verwendet:
Lichtquelle: YAG Laser oder
YV04 Laser
Wellenlänge:
355 nm (Ultraviolett-Laserstrahl)
Leistung: 3,0 Watt
Pulswiederholungsfrequenz:
20 kHz
Pulsbreite: 0,1 ns
Durchmesser des Brennpunktes:
5 μm
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In dieser Ausbildung wird ein Laserstrahl
einer kürzeren
Wellenlänge
in dem Ultraviolettbereich als der Laserstrahl der oben erwähnten Ausbildungen
als der Laserstrahl in der vorliegenden Ausbildung verwendet. Jedoch
kann der Laserstrahl derselben Wellenlänge wie in den vorhergehenden
Ausbildungen verwendet werden. Die Leistung des Laserstrahls in
der vorliegenden Ausbildung ist niedriger als in den vorhergehenden
Ausbildungen.
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Indem der erste Schritt in der oben
beschriebenen Weise durchgeführt
wird, wird der Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante (Niedrig-k Film) entfernt
und gleichzeitig wird eine thermische Spannung entlang der Straße des Halbleiterwafers
verliehen. Dann wird ähnlich
dem zweiten Schritt in der vorhergehenden Ausbildung die zweite
Art von Laserstrahl (Laserstrahl im Infrarotbereich) entlang der Straße des Halbleiterwafers,
welche von dem Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante (Niedrig-k Film) befreit
war und dem eine thermische Spannung verliehen wurde, so daß er seinen
Brennpunkt im Inneren des Halbleiterwafers aufweist, von dem optischen
Kondensor 524 der zweiten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b ausgestrahlt.
Die zweite Art von Laserstrahl in dem zweiten Schritt kann wie folgt ähnlich der
obigen Ausbildung sein.
Lichtquelle: YAG Laser oder YV04 Laser
Wellenlänge: 1064
nm (Infrarot-Laserstrahl)
Leistung: 5,1 Watt
Pulswiederholungsfrequenz:
100 kHz
Pulsbreite: 20 ns
Durchmesser des Brennpunkts:
1 μm
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Wie oben beschrieben, wird die zweite
Art von Laserstrahl entlang der Straße des Halbleiterwafers ausgestrahlt,
welcher von dem Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante (Niedrig-k-Film)
befreit wurde und dem eine thermische Spannung in dem ersten Schritt
verliehen wurde, um einen thermischen Schock zu verleihen, wodurch
der Halbleiterwafer entlang der Straße unterteilt wird.
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Ein Unterteilen eines Halbleiterwafers,
der mit einem Metallmuster versehen ist, das die Testelementgruppe
(Teg) bezeichnet wird, kann auch mit demselben Verfahren wie dem
oben beschriebenen Verfahren eines Unterteilens eines Halbleiterwafers durchgeführt werden,
der einen Isolator niedriger Dielektrizitätskonstante (Niedrig-k Film)
auf der Seite eines Halbleiterwaferkörpers ausgebildet aufweist. D.h.,
in dem ersten Schritt wird die erste Art von Laserstrahl (Laserstrahl
im Ultraviolettbereich) auf einen Unterteilungsbereich angewandt,
wo ein Metallglied ausgebildet ist, so daß er seinen Brennpunkt auf
der Oberfläche
des Halbleiterwafers aufweist. Durch diese Behandlung wird das Metallglied
entfernt und gleichzeitig wird eine thermische Spannung entlang
der Straße
des Halbleiterwafers verliehen. Dann wird die zweite Art von Laserstrahl
(Laserstrahl in dem Infrarotbereich) entlang der Straße des Halbleiterwafers
ausgestrahlt, welcher von dem Metallglied befreit wurde und welchem
eine thermische Spannung in dem ersten Schritt verliehen wurde,
um einen thermischen Schock bzw. eine thermische Spannung zu bewirken,
wodurch der Halbleiterwafer entlang der Straße unterteilt wird.
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Die vorliegende Erfindung wurde wie
oben basierend auf den Ausbildungen beschrieben, wobei jedoch die
Erfindung nicht auf die Ausbildungen beschränkt ist und verschiedene Änderungen
und Modifikationen können
innerhalb des Bereichs der technischen Ideen der vorliegenden Erfindung
getätigt werden.
D.h., die obigen Ausbildungen stellen Beispiele dar, in welchem
die erste Art von Laserstrahl und die zweite Art von Laserstrahl
in der Leistung und Wellenlänge
voneinander unterschiedlich sind. Jedoch kann auch ein Laserstrahl
mit derselben Wellenlänge
und mit unterschiedlichen Leistungen als die erste Art von Laserstrahl
und die zweite Art von Laserstrahl verwendet werden. Beispielsweise
wird in dem ersten Schritt ein Laserstrahl, der eine niedrige Leistung
aufweist und der in dem Infrarotbereich liegt (die erste Art von
Laserstrahl), entlang der Straße
eines Halbleiterwafers ausgestrahlt, um eine Führungslinie auszubilden. In
dem zweiten Schritt wird ein Laserstrahl hoher Leistung in dem Infrarotbereich,
der dieselbe Wellenlänge
wie der Laserstrahl der ersten Art von Laserstrahl aufweist (d.h.
die zweite Art von Laserstrahl), entlang der Straße des Halbleiterwafers
ausgesandt, wodurch der Laserstrahl durch die Führungslinie geführt wird
und der Halbleiterwafer entsprechend der Führungslinie unterteilt wird.
Nachdem der erste und zweite Schritt durchgeführt wurden, kann ein vorbestimmter
Laserstrahl weiter ausgestrahlt werden, um das Werkstück zu unterteilen.
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In den illustrierten Ausbildungen,
die oben beschrieben sind, wird, wenn der erste und zweite Schritt
durchgeführt
werden, der Halbleiterwafer 10, der durch den Einspanntisch 36 gehalten
ist, bewegt. Jedoch können
auch die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und die
zweite Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b bewegt werden.
Die illustrierten Ausbildungen stellen auch das Beispiel dar, in
welchem der Halbleiterwafer 10, der durch den Einspanntisch 36 gehalten
ist, für
ein Indexieren bzw. schrittweises Bewegen in der Richtung der Pfeile
Y bewegt wird. Jedoch können
die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und die zweite
Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b zum Indexieren bzw.
schrittweisen Bewegen in der Richtung der Pfeile Y bewegt werden. Beim
Bewegen der ersten Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und
der zweiten Laserstrahlausstrahlungsein heit 5b ist es jedoch
wahrscheinlich, daß die
Genauigkeit aufgrund von Vibrationen usw. verschlechtert wird bzw.
abnimmt. Daher ist es bevorzugt, die erste Laserstrahlausstrahlungseinheit 5a und
die zweite Laserstrahlausstrahlungseinheit 5b stationär zu halten
und stattdessen den Einspanntisch 36, nämlich den Halbleiterwafer 10,
der darauf gehalten ist, geeignet zu bewegen.
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Gemäß dem Laserbearbeitungsverfahren der
vorliegenden Erfindung kann ein Werkstück zuverlässig durch Aussetzen von Bereichen
des Werkstücks,
das zu unterteilen ist, an eine erste Art von Laserstrahl und dann
Aufbringen bzw. Anwenden einer zweiten Art von Laserstrahl darauf
unterteilt werden.
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Gemäß der Laserstrahlbearbeitungsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung sind die Laserstrahlausstrahlungsmittel
so ausgebildet, um fähig
zu sein, die erste Art von Laserstrahl und die zweite Art von Laserstrahl
auszustrahlen. So kann das Werkstück effizient durch eine einzige
Laserbearbeitungsvorrichtung unterteilt werden.