DE102004051180A1

DE102004051180A1 - Waferteilungsverfahren

Info

Publication number: DE102004051180A1
Application number: DE102004051180A
Authority: DE
Inventors: Yusuke Nagai; Masaru Nakamura; Satoshi Kobayashi; Yukio Morishige
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2003-10-22
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: US20050090077A1; JP2005129607A; DE102004051180B4; CN100444326C; CN1612304A; US7232741B2

Abstract

Verfahren zum Teilen eines Wafers entlang vorbestimmter Teilungslinien, die folgenden Schritte aufweisend: einen eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt zum Aufbringen eines Impulslaserstrahls, der durch den Wafer hindurchgehen kann, entlang der Teilungslinien, um verschlechterte Schichten in dem Inneren des Wafers entlang der Teilungslinien zu bilden; einen ein dehnbares Schutzband befestigenden Schritt zum Befestigen eines dehnbaren Schutzbandes an einer Seite des Wafers vor oder nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt und einen Teilungsschritt zum Teilen des Wafers entlang der verschlechterten Schichten durch Dehnen des an dem Wafer befestigten Schutzbandes nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Teilen eines Wafers, der an seiner vorderen Fläche gebildete Teilungslinien aufweist, entlang der Teilungslinien.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei dem Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wird eine große Anzahl von rechteckförmigen Bereichen durch Teilungslinien, die als "Strassen" bezeichnet werden, geteilt, die in einem Gittermuster an der vorderen Fläche eines im wesentlichen scheibenartigen Halbleiterwafers, z.B. eines Siliziumwafers, angeordnet sind, und es wird eine Schaltung bzw. Schaltkreis, z.B. IC oder LSI, in jedem der rechteckförmigen Bereiche gebildet. Individuelle bzw. einzelne Halbleiterchips werden durch Teilen dieses Halbleiterwafers mit einer großen Anzahl von an diesem gebildeten Schaltungen entlang der Teilungslinien hergestellt. Die Halbleiterchips werden in elektrischen Ausrüstungen bzw. Einrichtungen, z.B. Mobiltelefonen, Personalcomputern usw., in weitem Umfange verwendet. Teilen entlang der Teilungslinien wird im allgemeinen durch eine Schneidmaschine bzw. -vorrichtung ausgeführt, die als "Dicer" bzw. Substratzerteiler bezeichnet wird. Diese Schneidmaschine weist einen Futter- bzw. Einspanntisch zum Halten eines plattenartigen Werkstücks, z.B. eines Halbleiterwafers, ein Schneidmittel bzw. -einrichtung zum Schneiden des an dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks und ein Bewegungsmittel bzw. -einrichtung zum Bewegen des Einspanntischs und des Schneidmittels relativ zueinander auf. Das Schneidmittel weist eine rotierbare bzw. drehbare Spindel bzw. Drehspindel, welche mit einer hohen Drehzahl gedreht bzw. in Rotation versetzt wird, und ein an der Spindel angebrachtes Schneidmesser bzw. -klinge auf. Das Schneidmesser weist eine scheibenartige Basis und eine ringförmige Schneidkante auf, welche an dem Seitenwand-Außenumfangsbereich der Basis angebracht ist und dick bis etwa 20 μm durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit einem Durchmesser von etwa 3 μm an der Basis mittels Elektro- bzw. Galvanoformung gebildet ist.

Inzwischen wird als ein Mittel bzw. Einrichtung zum Teilen eines plattenartigen Werkstücks, z.B. eines Halbleiterwafers oder dergleichen, ein Laserstrahlbearbeitungsverfahren zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls auf das Werkstück, der dazu befähigt ist, durch das Werkstück hindurchzugehen, wobei der fokussierende Punkt bzw. Fokussierungspunkt des Impulslaserstrahls sich an der Innenseite bzw. im Inneren des zu teilenden Bereichs befindet, versucht bzw. in Angriff genommen und z.B. durch JP-A-2002-192367 offenbart worden. Bei dem Teilungsverfahren unter Verwendung dieser Laserstrahlbearbeitungstechnik wird das Werkstück dadurch geteilt, dass ein Impulslaserstrahl eines Infrarotbereichs, wobei dieser Impulslaserstrahl durch das Werkstück hindurchgehen kann und sein Fokussierungspunkt an der Innenseite bzw. im Inneren liegt, auf das Werkstück von einer Seite des Werkstücks her aufgebracht wird, um verschlechterte Schichten in dem Inneren des Werkstücks entlang der Teilungslinien kontinuierlich zu bilden, und dass eine externe bzw. äußere Kraft entlang der Teilungslinien aufgebracht wird, deren Stärke bzw. Festigkeit durch die Bildung der verschlechterten Schichten verringert worden ist.

Entsprechung der durch die obige JP-A-2002-192367 offenbarten Technologie werden die verschlechterten Schichten unter der Bedingung gebildet, dass eine Impulsbreite des Impulslaserstrahls so eingestellt ist, um 1 μs oder weniger zu sein, und eine Spitzenleistungsdichte eines Bearbeitungsbereichs so eingestellt ist, um 1 × 10⁸ (W/cm²) oder mehr zu sein. Die obige Veröffentlichung offenbart, dass die verschlechterten Schichten unter Bearbeitungsbedingungen mit einer Laserstrahlwellenlänge von 1,06 μm, einer Impulsbreite von 30 μs, einer Impulswiederhol- bzw. -folgefrequenz von 100 kHz und einer Bearbeitungs-Zuführ- bzw. -Vorschubgeschwindigkeit von 100 mm/sek. gebildet werden können.

Jedoch weist das obige Teilungsverfahren ein Problem bzw. Schwierigkeit mit der Produktivität auf, weil der Wafer nicht entlang der Teilungslinien einfach durch Bilden der verschlechterten Schichten in dem Inneren des Wafers entlang der Strassen geteilt werden kann und eine äußere Kraft auf jede der Teilungslinien aufgebracht werden muss, nachdem die verschlechterten Schichten entlang der Teilungslinien gebildet worden sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Teilen eines Wafers zu schaffen, welches Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf einen Wafer entlang Teilungslinien, um verschlechterte Schichten in dessen Inneren zu bilden, und Teilen des Wafers entlang verschlechterter Schichten in effizienter bzw. effektiver Weise aufweist.

Um die obige Aufgabe zu lösen, ist entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Teilen eines Wafers entlang vorbestimmter Teilungslinien vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
einen eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls, der dazu befähigt ist, durch den Wafer hindurchzugehen, entlang der Teilungslinien, um verschlechterte Schichten an der Innenseite bzw. im Inneren des Wafers entlang der Teilungslinien zu bilden;
einen ein dehnbares Schutzband bzw. -streifen befestigenden Schritt zum Befestigen eines dehnbaren Schutzbandes an einer Seite des Wafers vor oder nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt; und
einen Teilungsschritt zum Teilen des Wafers entlang der verschlechterten Schichten durch Expandieren bzw. Dehnen des an dem Wafer befestigten Schutzbandes nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt.

Vorzugsweise werden in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt die Bearbeitungsbedingungen so eingestellt, um 1,0 ≤ V/(Y × D) ≤ 2,5 zu genügen, worin Y eine Wiederhol- bzw. Folgefrequenz (Hz) des Impulslaserstrahls ist, D ein Brennpunkt- bzw. Brennfleckdurchmesser (mm) des Impulslaserstrahls ist und V eine Bearbeitungs-Zuführ- bzw. -Vorschubgeschwindigkeit (eine relative Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers und des Impulslaserstrahls) (mm/sek) in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt ist. Vorzugsweise wird die Frequenz des Impulslaserstrahls in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt so eingestellt, um 200 kHz oder höher zu sein. Weiterhin sind vorzugsweise die verschlechterten Schichten, die in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt gebildet werden, geschmolzene, wiederverfestigte bzw. -erstarrte Schichten und erstrecken sich von einer Seite zu der anderen Seite des Wafers.

Darüber hinaus wird in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt der äußere Umfangsbereich des an einer Seite des Wafers befestigten Schutzbandes an einem ringförmigen Rahmen zum Dicen bzw. Zerteilen angebracht.

Bei der vorliegenden Erfindung werden die verschlechterten Schichten im Inneren des Wafers entlang der Teilungslinien dadurch gebildet, dass ein Impulslaserstrahl, der durch den Wafer hindurchgehen kann, entlang der Teilungslinien auf den Wafer aufgebracht wird, und der Wafer wird entlang der verschlechterten Schichten dadurch geteilt, dass das dehnbare Schutzband bzw. -streifen, der an einer Seite des Wafers mit den hierin gebildeten, verschlechterten Schichten befestigt ist, expandiert bzw. gedehnt wird. Daher kann der Wafer in effizienter bzw. effektiver Weise geteilt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers, der durch das Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung zu teilen ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht des Hauptabschnitts einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung zum Ausführen des eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritts bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Blockschaltbild, das die Ausbildung eines Laserstrahlanwendungs- bzw. -aufbringungsmittels bzw. -einrichtung schematisch darstellt, die in der in 2 gezeigten Laserstrahlbearbeitungsmaschine vorgesehen ist;
4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Brennpunkt- bzw. Brennfleckdurchmessers eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls;
5(a) und 5(b) sind zur Erläuterung dienende, schematische Darstellungen, welche den eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
6 ist eine schematische Darstellung, welche einen Zustand zeigt, in dem verschlechterte Schichten an der Innenseite bzw. im Inneren des Wafers in dem in 5(a) und 5(b) gezeigten, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt laminiert worden sind;
7 ist eine schematische Darstellung, welche die Sequenz bzw. Aufeinanderfolge von Spots bzw. Lichtpunkten eines auf den Wafer aufgebrachten Impulslaserstrahls zeigt, wenn in dem in 5(a) und 5(b) gezeigten, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt der Koeffizient k 1 ist;
8 ist eine schematische Darstellung, welche die Sequenz bzw. Aufeinanderfolge von Spots bzw. Lichtpunkten des auf den Wafer aufgebrachten Impulslaserstrahls zeigt, wenn in dem in 5(a) und 5(b) gezeigten, eine ver schlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt der Koeffizient k kleiner als 1 ist;
9 ist eine schematische Darstellung, welche die Sequenz bzw. Aufeinanderfolge von Spots bzw. Lichtpunkten des auf den Wafer aufgebrachten Impulslaserstrahls zeigt, wenn in dem in 5(a) und 5(b) gezeigten, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt der Koeffizient k größer als 1 ist;
10 ist eine graphische Darstellung, welche Änderungen in der externen bzw. äußeren Kraft, die zum Teilen des Wafers erforderlich ist, durch Variationen bzw. Änderungen in dem Koeffizient k zeigt;
11 ist eine zur Erläuterung dienende, schematische Darstellung, welche den ein Schutzband bzw. -streifen befestigenden Schritt bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht einer "Pick-up"- bzw. Aufnahmevorrichtung zum Ausführen des Teilungs schritts bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung;
13(a) und 13(b) sind zur Erläuterung dienende, schematische Darstellungen, welche den Teilungsschritt bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterchips, der durch das Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten ist;
15 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Wiederhol- bzw. Folgefrequenz eines in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls und der Ausbeute- bzw. Ertragsrate von Chips zeigt, die durch Teilen des Wafers entlang der verschlechterten Schichten bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten sind; und
16 ist eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Wiederhol- bzw. Folgefrequenz des in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt aufge brachten Impulslaserstrahls und der Biegungsbeanspruchung bzw. -spannung zeigt, die zum Brechen der verschlechterten Schichten bei dem Waferteilungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erforderlich ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Waferteilungsverfahren entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im nachfolgenden in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als ein Wafer, der entsprechend der vorliegenden Erfindung zu teilen ist. Der in 1 gezeigte Halbleiterwafer 2 ist beispielsweise ein 300 μm dicker Siliziumwafer mit einer Mehr- bzw. Vielzahl von Teilungslinien 21, die an einer vorderen Fläche 2a in einem Gittermuster gebildet sind, und mit Schaltungen bzw. Schaltkreisen 22, die in einer Mehr- bzw. Vielzahl von Bereichen gebildet sind, die durch die Mehr- bzw. Vielzahl der Teilungslinien 21 geteilt sind. Das Verfahren zum Teilen dieses Halbleiterwafers 2 in individuelle bzw. einzelne Halbleiterchips wird im nachfolgenden beschrieben.
Um den Halbleiterwafer 2 in einzelne Halbleiterchips zu teilen, wird der Schritt des Bildens von verschlechterten Schichten an der Innenseite bzw. im Inneren des Wafers entlang der Teilungslinien durch Anwenden bzw. Aufbringen eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls, der durch den Wafer hindurch gehen kann, entlang der Teilungslinien ausgeführt. Dieser eine verschlechterte Schicht bzw. verschlechterte Schichten bildende Schritt wird durch Verwendung einer Laserstrahlbearbeitungsmaschine bzw. -vorrichtung ausgeführt, die in 2 bis 4 gezeigt ist. Die in 2 bis 4 gezeigte Laserstrahlbearbeitungsmaschine weist einen Futter- bzw. Einspanntisch 31 zum Halten eines Werkstücks, ein Laserstrahlanwendungs- bzw. -aufbringungsmittel bzw. -einrichtung 32 zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Laserstrahls auf das an dem Einspanntisch 31 gehaltene Werkstück und ein Bildaufnahmemittel bzw. -einrichtung 33 zum Aufnehmen eines Bildes des an dem Einspanntisch 31 gehaltenen Werkstücks auf. Der Einspanntisch 31 ist so ausgebildet, um das Werkstück durch Saugen bzw. Ansaugen zu halten, und er wird in einer in 2 durch einen Pfeil X angegebenen Bearbeitungs-Zuführ- bzw. -Vorschubrichtung und in einer in 2 durch einen Pfeil Y angegebenen Index- bzw. Weiterschalt-Zuführ- bzw. -Vorschubrichtung durch einen Bewegungsmechanismus bewegt, der nicht gezeigt ist.
Das obige Laserstrahlaufbringungsmittel 32 weist ein zylindrisches Gehäuse 321 auf, das sich im wesentlichen horizontal erstreckt. In dem Gehäuse 321 sind ein Impulslaserstrahloszillationsmittel bzw. -einrichtung 322 und ein optisches Übertragungssystem 323 eingebaut, wie in 3 gezeigt. Das Impulslaserstrahloszillationsmittel 322 ist durch einen Impulslaserstrahloszillator 322a, der aus einem YAG-Laseroszillator oder einem YV04-Laseroszillator besteht, und durch ein Wiederhol- bzw. Folgefrequenzeinstellmittel bzw. -einrichtung 322b gebildet, die mit dem Impulslaserstrahloszillator 322a verbunden ist. Das optische Übertragungssystem 323 weist geeignete optische Elemente, z.B. einen Strahltei ler oder dergleichen, auf. Ein Kondensor 324, welcher (nicht gezeigte) Kollektiv- bzw. Kondensorlinsen enthält, die durch einen üblicherweise bekannten Satz bzw. Gruppe von Linsen gebildet sind, ist an dem Ende des obigen Gehäuses 321 angebracht. Ein Laserstrahl, der von dem obigen Impulslaserstrahloszillationsmittel 322 in Oszillation bzw. Schwingungen versetzt wird, erreicht den Kondensor 324 durch das optische Übertragungssystem 323 und wird mit einem vorbestimmten Fokussierungspunkt- bzw. Brennfleckdurchmesser D von dem Kondensor 324 auf das an dem obigen Einspanntisch 31 gehaltene Werkstück aufgebracht. Dieser Brennfleckdurchmesser D ist durch den Ausdruck D (μm) = 4 × λ × f/(π × W) definiert (λ ist die Wellenlänge (μm) des Impulslaserstrahls, W ist der Durchmesser (mm) des Impulslaserstrahls, der zu einer Objektivlinse 324a projiziert ist, und f ist die Brennweite bzw. Brennpunktsabstand (mm) der Objektivlinse 324a), wenn der Impulslaserstrahl mit einer Gauss'schen Verteilung durch die Objektivlinse 324a des Kondensors 324 aufgebracht wird, wie in 4 gezeigt.
Das Bildaufnahmemittel 33, das an dem vorderen Ende des Gehäuses 321, welches das obige Laserstrahlaufbringungsmittel 32 bildet, angebracht ist, besteht aus einem Infrarot-Beleuchtungs- bzw. -Abstrahlungsmittel bzw. -einrichtung zum Aufbringen von Infrarotstrahlung auf das Werkstück, einem optischen System zum Einfangen der durch das Infrarot-Abstrahlungsmittel aufgebrachten Infrarotstrahlung und einer Bildaufnahmevorrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das der durch das optische System eingefangenen Infrarotstrahlung entspricht, und zwar zusätzlich zu einer gewöhnlichen bzw. üblichen Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines Bildes mit sichtbarer Strahlung bei der veranschaulichten Ausführungsform. Ein Bildsignal wird zu einem Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung übertragen, welche später beschrieben wird.
Der Schritt zum Bilden verschlechterter Schichten mit Hilfe der obigen Laserstrahlbearbeitungsmaschine 3 wird unter Bezugnahme auf 2, 5 und 6 beschrieben.
In diesem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt wird der Halbleiterwafer 2 zuerst an dem Einspanntisch 31 der in 2 gezeigten Laserstrahlbearbeitungsmaschine 3 in einer solchen Art und Weise platziert, dass seine hintere Fläche 2b nach oben weist, und er wird an dem Einspanntisch 31 durch Ansaugung gehalten. Der den Halbleiterwafer 2 durch Ansaugung haltende Einspanntisch 31 wird in eine Position genau unterhalb des Bildaufnahmemittels 33 durch einen Bewegungsmechanismus gebracht, der nicht gezeigt ist.
Nachdem der Einspanntisch 31 genau unterhalb des Bildaufnahmemittels 33 positioniert ist, wird eine Ausrichtungsarbeit bzw. -vorgang zum Detektieren bzw. Feststellen eines durch einen Laserstrahl zu bearbeitenden Bearbeitungsbereichs des Halbleiterwafers 2 durch das Bildaufnahmemittel 33 und ein Steuer- bzw. Regelmittel bzw. -einrichtung, die nicht gezeigt ist, ausgeführt. D.h., das Bildaufnahmemittel 33 und das Steuermittel führen eine Bilverarbeitung, z.B. "Pattern Matching" bzw. Mustervergleich, aus, um eine in einer vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 2 gebildete Teilungslinie 21 mit dem Kondensor 324 des Laserstrahlaufbringungsmittels 32 zum Aufbringen eines Laserstrahls entlang der Teilungslinie 21 auszurichten, wodurch die Ausrichtung einer La serstrahlaufbringungsposition ausgeführt wird. Die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringungsposition wird in ähnlicher Weise an Teilungslinien 21 ausgeführt, die an dem Halbleiterwafer 10 in einer Richtung rechtwinklig zu der obigen vorbestimmten Richtung gebildet sind. Obwohl die vordere Fläche 2a, an welcher die Teilungslinien 21 des Halbleiterwafers 2 gebildet sind, in diesem Augenblick nach unten weist, kann die Teilungslinie 21 von der hinteren Fläche 2b abgebildet werden, da das Bildaufnahmemittel 33 ein Infrarot-Abstrahlungsmittel, ein optisches System zum Einfangen der Infrarotstrahlung und eine Bildaufnahmevorrichtung (Infrarot-CCD) zum Ausgeben eines der Infrarotstrahlung entsprechenden, elektrischen Signals aufweist, wie oben beschrieben.
Nachdem die Teilungslinie 21, die an dem an dem Einspanntisch 31 gehaltenen Halbleiterwafer 2 gebildet ist, detektiert ist und die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringungsposition ausgeführt ist, wird der Einspanntisch 31 zu einem Laserstrahlaufbringungsbereich bewegt, wo der Kondensor 324 des Laserstrahlaufbringungsmittels 32 zum Aufbringen eines Laserstrahls angeordnet ist, um ein Ende (linkes Ende in 5(a)) der vorbestimmten Teilungslinie 21 zu einer Position genau unterhalb des Kondensors 324 des Laserstrahlaufbringungsmittels 32 zu bringen, wie in 5(a) gezeigt. Der Einspanntisch 31, d.h., der Halbleiterwafer 2, wird in der durch den Pfeil X1 in 5(a) angegebenen Richtung mit einer vorbestimmten Vorschubgeschwindigkeit bewegt, während ein Impulslaserstrahl, der durch den Halbleiterwafer 2 hindurchgehen kann, von dem Kondensor 324 aufgebracht wird. Sodann wird, wenn die Aufbringungsposition des Kondensors 324 des Laserstrahlaufbringungsmittels 32 das andere Ende der Teilungslinie 21 erreicht, wie in 5(b) gezeigt, die Auf bringung des Impulslaserstrahls ausgesetzt bzw. zeitweilig eingestellt und die Bewegung des Einspanntischs 31, d.h., des Halbleiterwafers 2, wird angehalten. In diesem eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt wird durch Einstellen des Fokussierungspunkts P des Impulslaserstrahls in der Nähe bzw. Nachbarschaft der vorderen Fläche 2a (Unterseite) des Halbleiterwafers 2 eine verschlechterte Schicht 210 zu der vorderen Fläche 2a (Unterseite) exponiert bzw. freigelegt und zu der Innenseite bzw. zum Inneren hin von der vorderen Fläche 2a her gebildet. Diese verschlechterte Schicht 210 ist als eine geschmolzene, wiederverfestigte bzw. -erstarrte Schicht gebildet.
Die Bearbeitungsbedingungen in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt werden z.B. wie folgt eingestellt:
Lichtquelle: LD-erregter Q- bzw. Güteschalter-Nd: YV04-Laser
Wellenlänge: Impulslaser mit einer Wellenlänge von 1.064 nm
Impulsausgang: 10 μJ
Brennfleckdurchmesser: 1 μm
Impulsbreite: 100 ns
Spitzenleistungsdichte des Fokussierungspunkts: 3,1 × 10¹⁰ W/cm²
Wiederhol- bzw. Folgefrequenz: 200 bis 400 kHz
Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit: 200 bis 400 mm/sek.
Wenn der Halbleiterwafer 2 dick ist, wird der obige, eine verschlechterte Schicht bildende Schritt durch schrittweises Ändern des Fokussierungspunkts P mehrere Male ausgeführt, um eine Mehrzahl von verschlechterten Schichten 210 zu bilden, wie in 6 gezeigt. Da die verschlechterte Schicht, die jedes Mal unter den obigen Bearbeitungsbedingungen gebildet wird, dick bis etwa 50 μm ist, werden sechs verschlechterte Schichten in einem 300 μm dicken Wafer bei der veranschaulichten Ausführungsform gebildet. Infolgedessen werden die verschlechterten Schichten 210, die sich von der vorderen Fläche 2a zu der hinteren Fläche 2b entlang der Teilungslinien 21 erstrecken, in dem Inneren des Halbleiterwafers 2 gebildet.
Unter den obigen Bearbeitungsbedingungen wird der Koeffizient k, der durch den Ausdruck k = V/(Y × D) definiert ist (Y ist die Wiederholfrequenz (Hz) des Impulslaserstrahls, D ist der Brennfleckdurchmesser (mm) des Impulslaserstrahls und V ist die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit (mm/sek)) in erwünschter Weise auf 1,0 bis 2,5 eingestellt. Mit anderen Worten, die Wiederholfrequenz Y, der Brennfleckdurchmesser D und die Bearbeitungs-Vorschubgeschwindigkeit V befriedigen in erwünschter Weise einen Ausdruck 1,0 ≤ V/(Y × D) ≤ 2,5.
Im spezielleren wird erläutert, dass, wenn ein eine Wiederholfrequenz Y aufweisender Impulslaserstrahl mit einem Brennfleckdurchmesser D auf den Halbleiterwafer 2 von dem Kondensor 324 des Laserstrahlaufbringungsmittels 32 aufgebracht wird, und der Einspanntisch 31, d.h., der Halbleiterwafer 2, in der Bearbeitungs-Vorschubrichtung bewegt wird, in dem Fall, dass der obige Koeffizient k 1 ist, die Teilung p der Spots bzw. Lichtpunkte des Impulslaserstrahls die gleiche wie der Brennfleckdurchmesser D ist, d.h., der Impulslaserstrahl wird entlang der Teilungslinie 21 in einem solchen Zustand kontinuierlich aufgebracht, dass die Brennflecke des Impulslaserstrahls in Berührung miteinander sind (d.h., in einem solchen Zustand, dass die Brennflecke sich nicht einander überlappen und keinen Platz zwischen den benachbarten Spots aufweisen), wie in 7 gezeigt. Wenn der obige Koeffizient k kleiner als 1 ist, wird der Impulslaserstrahl entlang der Teilungslinie 21 in einer solchen Art und Weise kontinuierlich aufgebracht, dass die Spots des Impulslaserstrahls einander überlappen, wie in 8 gezeigt. Wenn der obige Koeffizient k größer als 1 ist, wird der Impulslaserstrahl entlang der Teilungslinie 21 in einer solchen Art und Weise kontinuierlich aufgebracht, dass zwischen benachbarten Spots des Impulslaserstrahls ein Platz gebildet wird, wie in 9 gezeigt. Wenn der obige Koeffizient k 2 ist, wird der Zwischenraum "s" zwischen benachbarten Spots der selbe wie der Brennfleckdurchmesser D.
[Versuchsbeispiel 1]
Die obigen verschlechterten Schichten wurden in einem Halbleiterwafer mit einem Durchmesser von 6 Inch (152,4 mm) und einer Dicke von 300 μm durch Ändern des obigen Koeffizienten k in einem Bereich von 0,1 bis 4,0 unter den obigen Bearbeitungsbedingungen gebildet, und die Beanspruchung bzw. Spannung, die zum Teilen des Halbleiterwafers entlang jeder Teilungslinie erforderlich ist, wurde in jedem der Fälle gemessen. Für die Messung der Spannung wurde ein Drei-Punkt-Biegeversuch durchgeführt, in welchem die hintere Fläche des Halbleiterwafers entlang der Teilungslinie an Positionen 2,0 mm weg von der Teilungslinie an beiden Seiten abgestützt wurde und eine Last auf die vordere Fläche des Halbleiterwafers entlang der Teilungslinie aufgebracht wurde. Die gemessene Spannung war Spannung an einem Querschnitt beruhend auf der Last zu dem Zeitpunkt, wenn der Halbleiterwafer geteilt wurde. Die Messergebnisse sind in 10 gezeigt. Es versteht sich, dass, wenn der Koeffizient k 1,0 bis 2,5 ist, die zum Teilen des Halbleiterwafers erforderliche Spannung gering ist.
Nachdem die verschlechterten Schichten 210 in dem Inneren des Halbleiterwafers 2 entlang der Teilungslinien 21 in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt gebildet waren, wurde der Schritt zum Befestigen eines dehnbaren Schutzbandes bzw. -streifens an einer Seite des Wafers ausgeführt. D.h., wie in 11 gezeigt, die vordere Fläche des dehnbaren Schutzbandes 42, dessen äußerer Umfangsbereich an einem ringförmigen Rahmen 41 zum Dicen bzw. Zerteilen angebracht wurde, um seine innere Öffnung abzudecken, wurde an der hinteren Fläche 2b des Halbleiterwafers 2 befestigt. Bei dem obigen Schutzband 42 wurde eine Masse bzw. Paste auf Acrylharzbasis mit einer Dicke von etwa 5 μm auf die Fläche eines 70 μm dicken Foliensubstrats aufgebracht, das bei der veranschaulichten Ausführungsform aus Polyvenylchlorid (PVC) hergestellt ist. Es wurde eine Art der Paste, deren Haftfestigkeit bzw. Klebekraft durch einen äußeren Stimulus bzw. Anregung, z.B. Ultraviolettstrahlung, reduziert wurde, verwendet. Der das Schutzband befestigende Schritt kann vor dem obigen, eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt ausgeführt werden. D.h., der eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildende Schritt wird in einem Zustand ausgeführt, in dem der Halbleiterwafer 2 an dem Rahmen 41 zum Zerteilen dadurch getragen bzw. abgestützt ist, dass das Schutzband 42 an der vorderen Fläche 2a des Halbleiterwafers 2 in einer solchen Art und Weise befestigt wird, dass die hintere Fläche 2b nach oben weist.
Nachdem der obige, die verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildende Schritt und der das Schutzband befestigende Schritt ausgeführt worden waren, wurde der Schritt zum Teilen des Halbleiterwafers 2 entlang der verschlechterten Schichten 210 durch Dehnen des an dem Halbleiterwafer 2 befestigten Schutzbandes 42 ausgeführt. Dieser Teilungsschritt wurde durch Verwenden einer "Pick-up"- bzw. Aufnahmevorrichtung 5 ausgeführt, die in 12 und 13(a) und 13(b) gezeigt ist. Die Aufnahmevorrichtung 5 wird im nachfolgenden beschrieben. Die veranschaulichte Aufnahmevorrichtung 5 weist eine zylindrische Basis 51 mit einer Platzierungsfläche 511 zum Platzieren des obigen Rahmens 41 zum Zerteilen und ein Dehnmittel bzw. -einrichtung 52 auf, die in der Basis 51 konzentrisch eingebaut ist und zum Dehnen des an dem Rahmen 41 zum Zerteilen angebrachten Schutzbandes 42 funktioniert. Das Dehnmittel 52 weist ein zylindrisches Dehnelement 521 zum Tragen bzw. Abstützen eines Bereichs 421 auf, wo der Wafer 2 in dem obigen Schutzband 42 vorhanden ist. Dieses Dehnelement 521 ist so ausgebildet, um in einer Aufwärts- und Abwärts-Richtung (in der axialen Richtung der zylindrischen Basis 51) zwischen einer in 13(a) gezeigten Standard- bzw. Normalposition und einer in 13(b) gezeigten Dehnposition oberhalb der Normalposition durch ein Hebemittel bzw. -einrichtung bewegt zu werden, die nicht gezeigt ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform sind Ultraviolettlampen 53 in dem Dehnelement 521 eingebaut.
Der Teilungsschritt, der durch die obige Aufnahmevorrichtung ausgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 12 und 13(a) und 13(b) beschrieben.
Der Rahmen 41 zum Zerteilen, der das Schutzband 42 anbringt, das an der hinteren Fläche des Halbleiterwafers 2 befestigt ist, wie oben beschrieben, wird an der Platzierungsfläche 511 der zylindrischen Basis 51 platziert und an der Basis 51 mittels Klammern bzw. Befestigungselementen 54 befestigt, wie in 12 und 13(a) gezeigt. Sodann wird das Dehnelement 521 des Dehnmittels 52, wobei dieses Dehnelement 521 den Bereich 421 trägt bzw. abstützt, wo der Wafer 2 in dem obigen Schutzband 42 vorhanden ist, zu der in 13(b) gezeigten Dehnposition von der in 13(a) gezeigten Normalposition durch das Hebemittel, das nicht gezeigt ist, nach oben bewegt. Infolgedessen wird das dehnbare Schutzband 42 gedehnt, so dass eine Zugkraft auf den Halbleiterwafer 2 radial einwirkt, an welchem das Schutzband 42 befestigt ist. Wenn die Zugkraft auf den Halbleiterwafer 2 radial einwirkt, wie oben beschrieben, wird der Halbleiterwafer 2 in einzelne Halbleiterchips 20 entlang der verschlechterten Schichten 210 geteilt, da die Festigkeit der entlang der Teilungslinien gebildeten, verschlechterten Schichten 210 reduziert worden ist. Das Ausmaß der Expansion, d.h., Dehnung des Schutzbandes 42 in dem obigen Teilungsschritt kann durch das Ausmaß der Aufwärtsbewegung des Dehnelements 521 eingestellt werden. Gemäß Versuchen, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden sind, konnte der Halbleiterwafer 2 entlang der verschlechterten Schichten 210 geteilt werden, wenn das Schutzband 42 um etwa 20 mm gedehnt wurde.
[Versuchsbeispiel 2]
Ein Halbleiterwafer (Siliziumwafer) mit einem Durchmesser von 6 Inch (152,4 mm) und einer Dicke von 300 μm wurde in Halbleiterchips mit 2 mm × 2 mm durch das oben beschriebene Verfahren geteilt. 15 zeigt die Ausbeute- bzw. Ertragsrate von Halbleiterchips, die durch Teilen des Halbleiterwafers entlang der verschlechterten Schichten dadurch erhalten werden, dass der obige Teilungsschritt (im nachfolgenden als "Banddehnungsverfahren" bezeichnet) ausgeführt wird, wenn die Wiederholfrequenz des in dem obigen Schritt zum Bilden einer verschlechterten Schichten bzw. Schichten aufgebrachten Impulslaserstrahls auf 100 kHz, 150 kHz, 200 kHz, 300 kHz, oder 400 kHz eingestellt wurde (in diesem Beispiel war der obige Koeffizient k 1). In 15 zeigt die horizontale Achse die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls und die vertikale Achse zeigt die Chip-Ertragsrate, die durch Teilen der Anzahl von Halbleiterchips, die von dem Halbleiterwafer durch Ausführen des obigen Banddehnungsverfahrens erhalten werden, durch die Anzahl von Halbleiterchips, die an dem obigen Halbleiterwafer gebildet sind, und durch Multiplizieren des erhaltenen Werts mit 100 erhalten wird.
Wie aus 15 verstanden wird, konnte, wenn die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls 100 kHz war, nur die Hälfte der an dem Halbleiterwafer gebildeten Chips als einzelne Chips durch das obere Banddehnungsverfahren getrennt werden, und die andere Hälfte konnte nicht getrennt werden. Selbst wenn die Zugkraft auf das Schutzband 42 für die Chips erhöht wurde, welche nicht getrennt werden konnten, wurden die verschlechterten Schichten nicht gebrochen. Jedoch, wenn eine Biegebelastung bzw. -last auf die verschlechterten Schichten aufgebracht wurde, um Biegespannung zu erzeugen, wurden die verschlechterten Schichten leicht gebrochen. Wenn die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls 150 kHz war, konnten 95% der Chips durch das obige Banddehnungsverfahren getrennt werden. Es wird verstanden, dass, wenn die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls 200 kHz oder höher war, die Chipertragsrate 100 erreichte.
Der Grund dafür, warum die Chipertragsrate abfiel, wenn die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls 150 kHz oder geringer war, wird im nachfolgenden untersucht. Wenn der Schnitt bzw. Querschnitt einer verschlechterten Schicht, die durch Aufbringen eines Impulslaserstrahls mit der obigen Wiederholfrequenz gebildet ist, beobachtet wurde, war die verschlechterte Schicht über die ganze Dickenrichtung sämtlicher Halbleiterchips gebildet. Der Grund dafür, warum dies bestätigt wurde, besteht darin, dass, wenn es einen Bereich gibt, in dem die verschlechterte Schicht nicht gebildet ist, die zum Teilen erforderliche Beanspruchung bzw. Spannung außergewöhnlich mit der Folge erhöht ist, dass die Chipertragsrate reduziert sein kann.
16 zeigt die Ergebnisse eines Tests bzw. Untersuchung zum Messen der Biegungsbeanspruchung bzw. Biegespannung, die zum Brechen der obigen verschlechterten Schicht erforderlich ist, durch das Drei-Punkt-Biegeverfahren. In 16 zeigt die horizontale Achse die Wiederholfrequenz (kHz) des Impulslaserstrahls zum Bilden einer verschlechterten Schicht und die vertikale Achse zeigt die Biegespannung (MPa), die zum Brechen der verschlechterten Schicht erforderlich ist. Wie aus 16 zu verstehen ist, erhöht sich die zum Brechen der verschlechterten Schicht erforderliche Biegespannung, wenn die Wiederholfrequenz des Impulslaserstrahls zum Bilden einer verschlechterten Schicht 150 kHz oder geringer wird. Jedoch, wenn die Wiederholfrequenz des Impulslaserstrahls zum Bilden der verschlechterten Schicht 200 kHz oder höher ist, beträgt die zum Brechen der verschlechterten Schicht erforderliche Biegespannung 2 MPa oder weniger. Die zum Brechen der verschlechterten Schicht erforderliche Spannung weist eine Beziehung zu der Chipertragsrate auf, die durch das obige Banddehnungsverfahren erhalten wird. D.h., die durch das Banddehnungsverfahren erhaltene Chipertragsrate nimmt ab, wenn die Spannung zunimmt. Wenn die Spannung ein vorbestimmter Wert oder weniger wird, wird jedoch die durch das Banddehnungsverfahren erhaltene Chipertragsrate 100 %. Daher wird die Wiederholfrequenz des in dem obigen, eine verschlechterte Schicht bildenden Schritt aufgebrachten Impulslaserstrahls in erwünschter Weise auf 200 kHz oder höher eingestellt.
Wie oben beschrieben, wird durch Ausführen des Teilungsschritts durch das Banddehnungsverfahren ein Spalt zwischen dem Schutzband 42 und den Halbleiterchips 20 gebildet, um Adhäsion bzw. Anhaftung zwischen diesen zu verringern, wodurch es ermöglicht wird, die Halbleiterchips 20 von dem Schutzband 42 leicht aufzunehmen, und wodurch ein Raum bzw. Platz zwischen benachbarten einzelnen Halbleiterchips 20 gebildet wird, wie in 13(b) gezeigt.
Sodann wird, wie in 12 gezeigt, eine Aufnahmehülse 6, die oberhalb der Aufnahmevorrichtung 5 angeordnet ist, aktiviert, um die einzelnen Halbleiterchips 20 von dem Schutzband 42 aufzunehmen, und wird zu einem Tablett getragen, das nicht gezeigt ist. In diesem Augenblick werden die Ultraviolettlampen 53 in dem Dehnelement 521 eingeschaltet, um Ultraviolettstrahlung auf das Schutzband 42 aufzubringen, um die Haftfestigkeit des Schutzbandes 42 zu verringern, wodurch es ermöglicht wird, die Halbleiterchips 20 von dem Schutzband 42 leichter aufzunehmen. Es werden die von dem Schutzband 42 aufgenommenen Halbleiterchips 20 erhalten, wie in 14 gezeigt.

Claims

Verfahren zum Teilen eines Wafers entlang vorbestimmter Teilungslinien, die folgenden Schritte aufweisend: einen eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt zum Anwenden bzw. Aufbringen eines Puls- bzw. Impulslaserstrahls, der dazu befähigt ist, durch den Wafer hindurchzugehen, entlang der Teilungslinien, um verschlechterte Schichten an der Innenseite bzw. im Inneren des Wafers entlang der Teilungslinien zu bilden; einen ein dehnbares Schutzband bzw. -streifen befestigenden Schritt zum Befestigen eines dehnbaren Schutzbandes an einer Seite des Wafers vor oder nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt; und einen Teilungsschritt zum Teilen des Wafers entlang der verschlechterten Schichten durch Expandieren bzw. Dehnen des an dem Wafer befestigten Schutzbandes nach dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt.
Waferteilungsverfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bearbeitungsbedingungen so eingestellt werden, um 1,0 ≦ V/(Y × D) ≦ 2,5 zu genügen, worin Y eine Wiederhol- bzw. Folgefrequenz (Hz) des Impulslaserstrahls ist, D ein Brennpunkt- bzw. Brennfleckdurchmesser (mm) des Impulslaserstrahls ist und V eine Bearbeitungs-Zuführ- bzw. -Vorschubgeschwindigkeit (eine relative Bewegungsgeschwindigkeit des Wafers und des Impulslaserstrahls) (mm/sek) in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt ist.
Waferteilungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Frequenz des Impulslaserstrahls in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt auf 200 kHz oder höher eingestellt wird.
Waferteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die verschlechterten Schichten, die in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt gebildet werden, geschmolzene, wiederverfestigte bzw. -erstarrte Schichten sind.
Waferteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die verschlechterten Schichten, die in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt gebildet werden, sich von einer Seite zu der anderen Seite des Wafers erstrecken.
Waferteilungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der äußere Umfangsbereich des an einer Seite des Wafers befestigten Schutzbandes in dem eine verschlechterte Schicht bzw. Schichten bildenden Schritt an einem ringförmigen Rahmen zum Dicen bzw. Zerteilen angebracht wird.