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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Laserbearbeitungsverfahren
zum Ausbilden einer verschlechterten Schicht entlang von Unterteilungslinien
in dem Inneren eines Siliziumwafers durch Aufbringen bzw. Anwenden
eines Laserstrahls entlang der Unterteilungslinien, die auf dem
Siliziumwafer ausgebildet sind, und auf eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine.
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In
dem Herstellungsverfahren einer Halbleitervorrichtung wird eine
Mehrzahl von Bereichen durch Unterteilungslinien unterteilt, die "Straßen" genannt sind, die
in einem Gittermuster auf der vorderen Oberfläche eines im wesentli chen scheibenartigen
Halbleiterwafers angeordnet sind, und eine Schaltung, wie ein IC
oder LSI ist in jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet. Individuelle
bzw. einzelne Halbleiterchips werden durch ein Schneiden dieses
Halbleiterwafers entlang der Unterteilungslinien gebildet, um ihn
in die Bereiche zu unterteilen, welche eine Schaltung bzw. einen
Schaltkreis darauf ausgebildet aufweisen.
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Ein
Schneiden entlang der Unterteilungslinien des obigen Halbleiterwafers
wird allgemein durch ein Verwenden einer Schneidmaschine ausgeführt, die "Dicer" bzw. "Zerteilmaschine" genannt ist. Da diese
Schneidmaschine den Halbleiterwafer mit einer Schneidklinge schneidet,
die eine Dicke von etwa 20 μm
aufweist, müssen
die Unterteilungslinien, die auf dem Halbleiterwafer ausgebildet
sind, eine Breite von etwa 50 μm
aufweisen. Daher wird das Flächenverhältnis der
unterteilenden bzw. Unterteilungslinien zu dem Halbleiterchip hoch,
wodurch die Produktivität reduziert
wird.
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Als
Mittel zum Unterteilen eines plattenartigen Werkstücks, wie
eines Halbleiterwafers, wurde ein Laserbearbeitungsverfahren zum
Aufbringen bzw. Anwenden eines Pulslaserstrahls, der eine Permeabilität für das Werkstück aufweist,
wobei sein Brennpunkt auf das Innere des Bereichs festgelegt ist,
der zu unterteilen ist, gegenwärtig
auch versucht und ist durch das japanische Patent Nr. 3408805 geoffenbart.
In dem Unterteilungsverfahren, das von dieser Laserbearbeitungstechnik
Gebrauch macht, wird das Werkstück
durch Aufbringen eines Pulslaserstrahls, der eine Wellenlänge von
1.064 nm besitzt, welcher eine Permeabilität für das Werkstück besitzt,
wobei sein Brennpunkt auf das Innere festgelegt ist, von einer Oberflächenseite
des Werkstücks um
kontinuierlich eine verschlechterte Schicht im Inneren des Werkstücks entlang
der Unterteilungslinien auszubilden, und Ausüben einer externen Kraft entlang
der Unterteilungslinien unterteilt, deren Festigkeit durch die Ausbildung
der verschlechterten Schichten verringert wurde.
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Jedoch
entspricht die Wellenlänge
(1.064 nm) des Pulslaserstrahls einem Zwischenbereich von einem
Wellenlängenbereich,
der eine Absorptivität
für einen
Siliziumwafer besitzt, bis zu einem Wellenlängenbereich, der eine Permeabilität für den Siliziumwafer
aufweist. Daher wird, wenn ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von
1.064 nm aufweist, entlang der Unterteilungslinien eines Siliziumwafers aufgebracht
wird, um eine verschlechterte Schicht im Inneren des Siliziumwafers
auszubilden, eine Multiphoton-Absorption nicht vollständig im
Inneren des Siliziumwafers ausgeführt und daher wird eine zufriedenstellende
verschlechterte Schicht nicht immer ausgebildet, was es schwierig
macht, den Siliziumwafer entlang der Unterteilungslinien glatt zu
teilen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist ein Ziel bzw. Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Siliziumwafer-Laserbearbeitungsverfahren
das fähig
ist, eine zufriedenstellende, verschlechterte Schicht entlang von
Unterteilungslinien im Inneren eines Siliziumwafers auszubilden,
und eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung zu
stellen.
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Um
das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
ein Siliziumwafer-Laserbearbeitungsverfahren zum Ausbilden einer
verschlechterten Schicht entlang von Unterteilungslinien, die auf
einem Siliziumwafer, in dem Inneren des Siliziumwafers ausgebildet
werden, durch Aufbringen bzw. Anwenden eines Laserstrahls entlang
der Unterteilungslinien zur Verfügung
gestellt, wobei die Wellenlänge
des Laserstrahls auf 1.100 bis 2.000 nm festgelegt wird.
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Vorzugsweise
ist bzw. wird die Wellenlänge des
Laserstrahls auf 1.300 bis 1.600 nm festgelegt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird weiters eine Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur
Verfügung
gestellt, umfassend einen Ansaug- bzw. Einspanntisch zum Halten
eines Wafers, Laserstrahlaufbringmittel zum Aufbringen eines Laserstrahls
auf den Wafer, der auf dem Einspanntisch gehalten ist, und Bearbeitungs-Zufuhrmittel
zum Bewegen des Einspanntischs und der Laserstrahlaufbringmittel
relativ zueinander, wobei
die Laserstrahlaufbringmittel Laserstrahl-Oszillationsmittel
zum Oszillieren eines Laserstrahls umfassen, der eine Wellenlänge von
1.100 bis 2.000 nm aufweist.
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Gmäß der vorliegenden
Erfindung ist, da ein Laserstrahl eine Wellenlänge von 1.100 bis 2.000 nm aufweist,
entlang der Unterteilungslinien des Siliziumwafers aufgebracht wird,
seine Permeabilität
für den
Siliziumwafer hoch, wodurch es möglich
gemacht wird, eine verschlechterte Schicht im Inneren des Siliziumwafers
effizient auszubilden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
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2 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch die Ausbildung von Laserstrahlaufbringmitteln zeigt,
die in der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine zur Verfügung gestellt
sind, die in 1 gezeigt ist;
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3 ist
ein schematisches Diagramm, das den Brennpunktdurchmesser eines
Pulslaserstrahls zeigt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Siliziumhalbleiterwafers, der
durch das Laserstrahlbearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bearbeiten ist;
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5(a) und 5(b) sind
erläuternde
Diagramme, die den Ausbildungsschritt der verschlechterten Schicht
in dem Laserbearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigen;
und
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6 ist
ein erläuterndes
Diagramm für
ein 3-Punkt Biegetestverfahren.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausbildungen
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Bevorzugte
Ausbildungen des Siliziumwafer-Laserstrahlbearbeitungsverfahrens
und der Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
werden im Detail unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet ist. Die Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine,
die in 1 gezeigt ist, umfaßt eine stationäre Basis 2,
einen Ansaug- bzw. Einspanntischmechanismus 3, um ein Werkstück zu halten,
welches auf der stationären
Basis 2 in einer derartigen Weise festgelegt bzw. montiert
ist, daß es
sich in einer Bearbeitungszufuhrrichtung bewegen kann, die durch
einen Pfeil X angedeutet ist, einen Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4,
welcher an der stationären
Basis 2 in einer derartigen Weise festgelegt ist, daß er sich
in einer schrittweisen Zufuhrrichtung bewegen kann, die durch einen
Pfeil Y senkrecht zu der Richtung angedeutet ist, die durch den
Pfeil X angedeutet ist, und eine Laserstrahlaufbringeinheit 5,
welche an dem Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in einer
derar tigen Weise festgelegt ist, daß sie sich in einer Richtung
bewegen kann, die durch einen Pfeil Z angedeutet ist.
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Der
obige Einspanntischmechanismus 3 hat ein Paar von Führungsschienen 31 und 31,
welche auf der stationären
Basis 2 festgelegt und parallel zueinander in der Bearbeitungszufuhrrichtung
angeordnet sind, die durch den Pfeil X angedeutet ist, einen ersten
Gleitblock 32, der auf den Führungsschienen 31 und 31 in
einer derartigen Weise festgelegt ist, daß er sich in der Bearbeitungszufuhrrichtung
bewegen kann, die durch den Pfeil X angedeutet ist, einen zweiten
Gleitblock 33, der auf dem ersten Gleitblock 32 in
einer derartigen Weise festgelegt ist, daß er sich in der schrittweisen
bzw. Indexier-Zufuhrrichtung bewegen kann, 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 Werkstückhaltemittel. Dieser Einspanntisch 36 hat
eine Adsorptionseinspanneinrichtung 361, die aus einem
porösen
Material gebildet ist, so daß ein scheibenartiger
Halbleiterwafer als das Werkstück auf
der Adsorptionseinspanneinrichtung 361 durch Saugmittel
gehalten wird, welche nicht gezeigt sind. Der Einspanntisch 36 wird
durch einen Schritt- bzw. Pulsmotor (nicht gezeigt) gedreht, der
in dem zylindrischen Glied 34 installiert ist.
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Der
obige erste Gleitblock 32 hat an einer Unteroberfläche ein
Paar von zu führenden
Nuten bzw. Rillen 321 und 321, die in das obige
Paar von Führungsschienen 31 und 31 einzupassen
sind, und hat an der oberen Oberfläche ein Paar von Führungsschienen 322 und 322,
die parallel zueinander in der schrittweisen Zufuhrrichtung ausgebildet
sind, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Der erste Gleitblock 32,
der wie oben beschrieben ausgebildet ist, ist ausgebildet, um in
der Bearbeitungszufuhrrichtung, die durch den Pfeil X angedeutet
ist, entlang des Paars von Führungsschienen 31 und 31 durch
ein Einpassen der zu führenden
Nuten bzw. Rillen 321 und 321 in das Paar von
Führungsschienen 31 bzw. 31 bewegt
zu werden. Der Einspanntischmechanismus 3 in der dargestellten
bzw. illustrierten Ausbildung hat Bearbeitungszufuhrmittel 37,
um den ersten Gleitblock 32 entlang des Paars von Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung zu bewegen, die durch den Pfeil X
angedeutet ist. Die Bearbeitungszufuhrmittel 37 umfassen
eine aufzunehmende Schraubenstange 371, welche zwischen
dem obigen Paar von Führungsschienen 31 und 31 parallel
dazu angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 372,
um die aufzunehmende Schraubenstange 371 in rotierender
Weise anzutreiben. Die aufzunehmende Schraubenstange 371 ist an
ihrem einen Ende drehbar an einem Lagerblock 373 abgestützt, der
an der obigen stationären
Basis 2 fixiert bzw. festgelegt ist, und ist an dem anderen Ende
durch eine Übertragung
bzw. ein Getriebe mit der Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 372 gekoppelt.
Die aufzunehmende Schraubenstange 371 wird in ein Gewindedurchgangsloch
eingeschraubt, welches in einem aufnehmenden Schraubenblock (nicht gezeigt)
ausgebildet ist, welcher von der Unteroberfläche des zentralen Abschnitts
des ersten Gleitblocks 32 vorragt. Daher wird, indem die
aufzunehmende Schraubenstange 371 in einer normalen Richtung
oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 372 angetrieben ist
bzw. wird, der erste Gleitblock 32 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in
der Bearbeitungszufuhrrichtung bewegt, die durch den Pfeil X angedeutet
ist.
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Der
obige zweite Gleitblock 33 hat an der Unteroberfläche ein
Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 331 und 331, die in das Paar
von Führungsschienen 322 und 322 einzupassen
sind, die an der oberen Oberfläche
des obigen er sten Gleitblocks 32 ausgebildet sind, und
ist ausgebildet, um in der schrittweisen Zufuhrrichtung bewegt zu
werden, die durch den Pfeil Y angedeutet ist, indem die zu führenden
Nuten bzw. Rillen 331 und 331 mit dem Paar von Führungsschienen 322 bzw. 322 zusammengepaßt werden.
Der Einspanntischmechanismus 3 in der illustrierten Ausbildung
hat erste schrittweise Zufuhrmittel 38, um den zweiten
Gleitblock 33 in der schrittweisen Zufuhrrichtung, die
durch den Pfeil Y angedeutet ist, entlang des Paars von Führungsschienen 322 und 322 zu
bewegen, die in dem ersten Gleitblock 32 ausgebildet sind.
Die ersten Indexier- bzw. Schrittmittel 38 umfassen eine
aufzunehmende Schraubenstange 381, welche zwischen dem
obigen Paar von Führungsschienen 322 und 322 parallel dazu
angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 382,
um die aufzunehmende Schraubenstange 381 zur Rotation anzutreiben.
Die aufzunehmende Schraubenstange 381 ist an ihrem einen Ende
drehbar an einem Lagerblock 383 abgestützt, welcher an der oberen
Oberfläche
des obigen ersten Gleitblocks 32 festgelegt ist, und ist
an dem anderen Ende getriebe- bzw. antriebsgekuppelt mit der Abtriebswelle
des obigen Pulsmotors 382. Die aufzunehmende Schraubenstange 381 ist
in ein Gewindedurchgangsloch eingeschraubt, das in einem aufnehmenden
Schraubenblock (nicht gezeigt) ausgebildet ist, welches von der
Unteroberfläche
des zentralen Abschnitts des zweiten Gleitblocks 33 vorragt.
Daher wird, indem die aufzunehmende Schraubenstange 381 in
einer normalen Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 382 angetrieben
wird, der zweite Gleitblock 33 entlang der Führungsschienen 322 und 322 in
der schrittweisen Indexier- bzw. Zufuhrrichtung bewegt, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist.
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Der
obige Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 hat
ein Paar von Führungsschienen 41 und 41,
welche an der stationären
Basis 2 festgelegt sind und parallel zueinander in der
schrittweisen Zufuhrrichtung angeordnet sind, welche durch den Pfeil
Y angedeutet ist, und eine bewegbare Abstütz- bzw. Supportbasis 42,
die an den Führungsschienen 41 und 41 in
einer derartigen Weise montiert ist, daß sie sich in der Richtung
bewegen kann, die durch den Pfeil Y angedeutet ist. Diese bewegbare
Supportbasis 42 umfaßt
einen bewegbaren Supportabschnitt 421, der bewegbar auf
den Führungsschienen 41 und 41 festgelegt
ist, und einen Montageabschnitt 422, der auf dem bewegbaren
Supportabschnitt 421 festgelegt ist. Der Montageabschnitt 422 ist
mit einem Paar von Führungsschienen 423 und 423 versehen,
die sich parallel in der Richtung, die durch den Pfeil Z angedeutet
ist, an einer ihrer Flanken erstrecken. Der Laserstrahlaufbringeinheits-Supportmechanismus 4 in
der illustrierten Ausbildung umfaßt zweite schrittweise Zufuhrmittel 43 zum
Bewegen der bewegbaren Supportbasis 42 entlang des Paars
von Führungsschienen 41 und 41 in der
schrittweisen Zufuhrrichtung, die durch den Pfeil Y angedeutet ist.
Diese zweiten Indexiermittel 43 umfassen eine aufzunehmende
Schraubenstange 431, welche zwischen dem obigen Paar von
Führungsschienen 41 und 41 parallel
dazu angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Pulsmotor 432,
zum drehbaren Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange 431.
Die aufzunehmende Schraubenstange 431 ist an ihrem einen
Ende drehbar an einem Lagerblock (nicht gezeigt) abgestützt, welcher
an der obigen stationären
Basis 2 festgelegt ist, und ist an dem anderen Ende mit
der Abtriebswelle des obigen Pulsmotors 432 getriebegekoppelt.
Die aufzunehmende Schraubenstange 431 ist in ein Gewindedurchgangsloch
eingeschraubt, das in einem aufnehmenden Schraubenblock (nicht gezeigt)
ausgebildet ist, der von der Unteroberfläche des zentralen Abschnitts
des bewegbaren Supportabschnitts 421 vorragt, welcher die
bewegbare Supportbasis 42 ausbildet. Daher wird, indem
die aufzunehmende Schraubenstange 431 in einer normalen
Richtung oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 432 angetrieben wird
bzw. ist, die bewegbare Supportbasis 42 entlang der Führungsschienen 41 und 41 in
der schrittweisen bzw. Indexier-Zufuhrrichtung bewegt, die durch
den Pfeil Y angedeutet ist.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 in der illustrierten Ausbildung
hat einen Einheitshalter 51 und ein Laserstrahlaufbringmittel 52,
die an dem Einheitshalter 51 gesichert sind. Der Einheitshalter 51 weist
ein Paar von zu führenden
Rillen bzw. Nuten 511 und 511 auf, um gleitbar
mit dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 zusammengepaßt zu werden,
welche an dem obigen Montageabschnitt 422 festgelegt sind und
ist in einer derartigen Weise abgestützt, daß er sich in der Richtung bewegen
kann, die durch den Pfeil Z angedeutet ist, indem die zu führenden
Nuten 511 und 511 mit den obigen Führungsschienen 423 bzw. 423 zusammengepaßt werden.
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Die
illustrierten Laserstrahlaufbringmittel 52 umfassen ein
zylindrisches Gehäuse 521,
welches an dem obigen Einheitshalter 51 festgelegt ist,
und erstrecken sich im wesentlichen horizontal. In dem Gehäuse 521 sind
Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 und ein optisches Übertragungs-
bzw. Transmissionssystem 523 installiert, wie dies in 2 gezeigt ist.
Die Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 bestehen aus
einem Pulslaserstrahloszillator 522a, bestehend aus einem
YAG Laseroszillator oder einem YV04 Laseroszillator, und Wiederholungsfrequenz-Festlegungsmitteln 522b,
welche mit dem Pulslaserstrahloszillator 522a gekoppelt
sind. Der Pulslaserstrahloszillator 522a ist ausgebildet,
um einen Pulslaserstrahl zu oszillieren, der eine Wellenlänge von
1.100 bis 2.000 nm aufweist. Das obige op tische Übertragungssystem 523 umfaßt geeignete optische
Elemente, wie einen Strahlteiler usw. Ein Kondensor bzw. eine Sammellinse 524,
welcher eine Sammellinse (nicht gezeigt) aufnimmt, der bzw. die durch
eine Kombination von Linsen gebildet ist, welche eine per se bekannte
Ausbildung sein kann, ist an dem Ende des obigen Gehäuses 521 festgelegt.
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Ein
Laserstrahl, der von den obigen Pulslaserstrahl-Oszillationsmittel 522 oszilliert
ist, erreicht den Kondensor 524 durch das optische Übertragungssystem 523 und
wird von dem Kondensor 524 auf das Werkstück, das
auf dem obigen Einspanntisch 36 gehalten ist, mit bzw.
bei einem vorbestimmten Brennpunktdurchmesser D aufgebracht. Dieser Brennpunktdurchmesser
D ist durch den Ausdruck D (μm)
= 4 × λ × f/(π × W) definiert
(worin λ die
Wellenlänge
(μm) des
Pulslaserstrahls ist, W der Durchmesser (mm) des Pulslaserstrahls
ist, der auf eine Objektivlinse 524a aufgebracht ist, und
f die Brennweite (mm) der Objektivlinse 524a ist), wenn
der Pulslaserstrahl, der eine Gauss'sche Verteilung zeigt, durch die Objektivlinse 524a des
Kondensors 524 aufgebracht bzw. angewandt ist, wie dies
in 3 gezeigt ist.
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Zurückkehrend
zu 1 sind Bildaufnahmemittel 6 an dem Vorderende
des Gehäuses 521 montiert
bzw. festgelegt, welche die obigen Laserstrahlaufbringmittel 52 ausbilden
bzw. darstellen. Diese Bildaufnahmemittel 6 bestehen aus
Infrarot-Beleuchtungsmitteln zum Aufbringen von Infrarotstrahlung auf
das Werkstück,
einem optischen System zum Aufnehmen bzw. Einfangen von Infrarotstrahlung,
die durch die Infrarot-Beleuchtungsmittel aufgebracht sind, und
eine Bildaufnahmevorrichtung (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen
Signals entsprechend der Infrarotstrahlung, die durch das optische
System aufgenommen ist, zusätzlich zu
einer üblichen
Bildaufnahmevorrichtung (CCD) zum Aufnehmen eines Bilds mit sichtbarer
Strahlung. Ein Bildsignal wird zu Steuer- bzw. Regelmitteln gesandt, welche
nicht gezeigt sind.
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Die
Laserstrahlaufbringeinheit 5 in der illustrierten Ausbildung
hat Bewegungsmittel 53, um den Einheitshalter 51 entlang
des Paars von Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung zu bewegen, die durch den Pfeil Z angedeutet ist. Die
Bewegungsmittel 53 umfassen eine aufzunehmende Schraubenstange
(nicht gezeigt), die zwischen dem Paar von Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie einen Schritt- bzw. Pulsmotor 532 zum
rotierenden Antreiben der aufzunehmenden Schraubenstange. Indem
die aufzunehmende Schraubenstange (nicht gezeigt) in einer normalen Richtung
oder Umkehrrichtung mit dem Pulsmotor 532 angetrieben ist,
werden der Einheitshalter 51 und die Laserstrahlaufbringmittel 52 entlang
der Führungsschienen 423 und 423 in
der Richtung bewegt, die durch den Pfeil Z angedeutet ist. In der
illustrierten Ausbildung werden die Laserstrahlaufbringmittel 52 durch
ein Antreiben des Pulsmotors 532 in einer normalen Richtung
nach oben bewegt und werden durch ein Antreiben des Pulsmotors 532 in
der Umkehrrichtung nach unten bewegt.
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Die
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine in der illustrierten Ausbildung
ist wie oben beschrieben ausgebildet bzw. aufgebaut und ihre Funktion
wird nachfolgend beschrieben.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als einem Werkstück, das
zu bearbeiten ist. Der Halbleiterwafer 10, der in 4 gezeigt
ist, ist ein Siliziumwafer, und eine Mehrzahl von Bereichen ist
bzw. wird durch eine Mehrzahl von Unterteilungslinien 101 unterteilt,
die in einem Gittermuster auf einer vorderen Oberfläche 10a ausgebildet
sind, und eine Schaltung 102, wie ein IC oder LSI ist in
jedem der unterteilten Bereiche ausgebildet.
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Es
wird nachfolgend eine Beschreibung einer Laserbearbeitung zum Ausbilden
einer verschlechterten Schicht im Inneren des Halbleiterwafers 10 entlang
der unterteilenden bzw. Unterteilungslinien 101 durch ein
Anwenden eines Laserstrahls entlang der Unterteilungslinien 101 des
obigen Halbleiterwafers 10 unter Verwendung der obigen
Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine 2 gegeben.
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Der
Halbleiterwafer 10 wird zuerst auf dem Ansaug- bzw. Einspanntisch 36 der
obigen Laserstrahl-Bearbeitungsmaschine, die in 1 gezeigt ist,
in einer derartigen Weise angeordnet, daß die rückwärtige Oberfläche 10b nach
oben schaut, und wird auf dem Einspanntisch 36 durch ein
Saugen gehalten. Der Einspanntisch 36, der den Halbleiterwafer 10 durch
Saugen hält,
wird zu einer Position direkt unter den Bildaufnahmemitteln 6 durch
die Bearbeitungszufuhrmittel 37 gebracht.
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Nachdem
der Einspanntisch 36 direkt unter den Bildaufnahmemitteln 6 positioniert
ist, wird eine Ausrichtungsarbeit zum Detektieren des zu bearbeitenden
Bereichs des Halbleiterwafers 10 unter Verwendung der Bildaufnahmemittel 6 und
der Steuermittel ausgeführt,
welche nicht gezeigt sind. D.h., die Bildaufnahmemittel 6 und
die Steuer- bzw. Regelmittel (nicht gezeigt) führen eine Bildverarbeitung,
wie ein Musterabstimmen usw. aus, um eine Unterteilungslinie 101,
die in einer vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 10 ausgebildet
ist, mit dem Kondensor 524 der Laserstrahlaufbringmittel 52 zum
Aufbringen des Laserstrahls entlang der Unterteilungslinie 101 auszurichten,
wodurch die Ausrichtung einer Laserstrahlaufbringposition ausgeführt wird.
Weiters ist bzw. wird die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition
in gleicher Weise an Untertei lungslinien 101 durchgeführt, die
auf dem Halbleiterwafer 10 in einer Richtung senkrecht
zu der vorbestimmten Richtung ausgebildet. Obwohl die vordere Oberfläche 10a,
auf welcher die Unterteilungslinie 101 ausgebildet ist, des
Halbleiterwafers 10 an diesem Punkt nach unten schaut,
kann, da die Bildaufnahmemittel 6 die Infrarot-Beleuchtungsmittel
und die Bildaufnahmemittel umfassen, die durch ein optisches System
zum Aufnehmen von Infrarotstrahlung und eine Bildaufnahmevorrichtung
(Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend
der Infrarotstrahlung gebildet sind, wie dies oben beschrieben ist,
ein Bild der Unterteilungslinie 101 durch die rückwärtige Oberfläche 10b aufgenommen
werden.
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Nachdem
die Unterteilungslinie 101, die auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet
ist, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten ist, detektiert
ist und die Ausrichtung der Laserstrahlaufbringposition, wie oben
beschrieben, ausgeführt
ist bzw. wird, wird der Einspanntisch 36 zu einem Laserstrahlaufbringbereich
bewegt, wo der Kondensor 524 der Laserstrahlaufbringmittel 52 zum
Aufbringen eines Laserstrahls angeordnet ist, wie dies in 5(a) gezeigt ist, um ein Ende (linkes
Ende in 5(a)) der vorbestimmten Unterteilungslinie 101 zu
einer Position direkt unter dem Kondensor 524 der Laserstrahlaufbringmittel 52 zu
bringen. Der Einspanntisch 36, d.h. der Halbleiterwafer 10 wird
dann in der Richtung, die durch den Pfeil X1 in 5(a) angedeutet
ist, mit bzw. bei einer vorbestimmten Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit bzw.
-rate bewegt, während
ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von beispielsweise 1.100
bis 2.000 nm aufweist, welche eine Permeabilität für den Siliziumwafer aufweist,
von dem Kondensor 524 aufgebracht ist. Dann wird, wenn
die Aufbringposition des Kondensors 524 der Laserstrahlaufbringmittel 52 das andere
Ende der Unterteilungslinie 101 erreicht, wie dies in 5(b) gezeigt ist, die Aufbringung bzw.
Anwendung des Pulslaserstrahls ausgesetzt und die Bewegung des Einspanntisches 36,
d.h. des Halbleiterwafers 10 wird gestoppt. In diesem Laserbearbeitungsschritt
ist der Brennpunkt P des Pulslaserstrahls auf eine Position nahe
der vorderen Oberfläche 10a (untere
Oberfläche)
des Halbleiterwafers 10 festgelegt bzw. eingestellt. Als
ein Ergebnis wird eine verschlechterte Schicht 110 zu der
vorderen Oberfläche 10a (unteren
Oberfläche)
des Halbleiterwafers 10 freigelegt und von der vorderen
Oberfläche 10a zum
Inneren ausgebildet. Diese verschlechterte Schicht 110 wird
als eine geschmolzene und wiederverfestigte Schicht ausgebildet
(d.h. als eine Schicht, welche einmal geschmolzen wird, wenn der
Pulslaserstrahl konvergiert bzw. gebündelt wird, und dann nach der
Konvergenz des Pulslaserstrahls wieder verfestigt ist), um die Festigkeit
des Halbleiterwafers 10 zu verringern.
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Die
obige verschlechterte Schicht 110 kann nur in dem Inneren
ausgebildet werden, ohne an die vordere Oberfläche 10a und die rückwärtige Oberfläche 10b freigelegt
zu werden, oder eine Mehrzahl von verschlechterten Schichten 110 kann
durch ein Ausführen
des obigen Laserstrahlbearbeitens für mehrere Male durch ein schrittweises Ändern des obigen
Brennpunkts P ausgebildet werden.
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Nachdem
die obige Laserbearbeitung entlang aller Unterteilungslinien 21 ausgeführt wurde, die
sich in der vorbestimmten Richtung des Halbleiterwafers 10 erstrecken,
wird der Einspanntisch 36 um 90° gedreht, um die obige Laserbearbeitung
entlang von Unterteilungslinien 101 auszuführen, die sich
in einer Richtung senkrecht zu der obigen vorbestimmten Richtung
erstrecken. Der Halbleiterwafer 10, der die verschlechterte
Schicht 110 entlang aller Unterteilungslinien 101 ausgebildet
aufweist, kann leicht entlang der Unterteilungslinien 101 durch
ein Ausüben
einer externen Kraft entlang der Unterteilungslinien 101 unterteilt
werden.
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[Experimentelles Beispiel
1]
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Unterteilungslinien
wurden in Intervallen von 5 mm in einem Gittermuster auf einem Siliziumwafer ausgebildet,
der einen Durchmesser von 200 mm und eine Dicke von 600 μm aufweist,
und eine Laserbearbeitung wurde entlang der Unterteilungslinien unter
den folgenden Bearbeitungsbedingungen unter Verwendung eines Pulslaserstrahls,
der eine Wellenlänge
von 1.064 nm aufweist, durchgeführt,
um eine verschlechterte Schicht im Inneren des Siliziumwafers entlang
der Unterteilungslinien auszubilden. Eine verschlechterte Schicht
hatte eine Dicke von etwa 50 μm
und 12 Schichten von dieser verschlechterten Schicht wurden so ausgebildet,
daß sie
zu beiden Oberflächen
des Siliziumwafers freigelegt wurden.
- Lichtquelle: LD erregter
Q Schalter Nd:YV04 Laser
- Wellenlänge:
Pulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1.064 nm
- Wiederholungsfrequenz: 40 kHz
- Pulsbreite: 20 ns
- mittlere Leistung: 4 W
- Brennpunktdurchmesser: 1,0 μm
- Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit: 40 mm/s
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Der
Siliziumwafer, der eine verschlechterte Schicht aufweist, welche
entlang der Unterteilungslinien unter den obigen Bearbeitungsbedingungen ausgebildet
wurde, wurde einem Unterteilungstest unterworfen, um ihn entlang
der Unterteilungslinien zu unterteilen. In diesem Unterteilungstest
wurde ein 3-Punkt-Biegetest durch ein Unterteilen des Siliziumwafers,
der die verschlechterte Schicht darauf aus gebildet aufweist, in
eine bandartige Form mit einer Breite eines Chips ausgebildet, wobei
dieser bandartige Wafer mit ein Paar von Abstütz- bzw. Scheitelwalzen A und
A abgestützt
wurde, die auf beiden Seiten der verschlechterten Schicht, die auf
dem Wafer ausgebildet war, mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen
angeordnet waren, wobei eine drückende
bzw. Preßwalze
B auf die verschlechterte Schicht an der Oberseite des Wafers angeordnet
wurde und eine Last bzw. Belastung W auf diese Preßwalze B angewandt
bzw. ausgeübt
wurde, um eine Last W zu erhalten, die für eine Unterteilung erforderlich
war, wie dies in 6 gezeigt ist. In diesem Unterteilungstest
wurden 100 Meßdaten
durch ein Unterteilen der verschlechterten Schichten gesammelt,
die in dem bandartigen Wafer sequentiell ausgebildet wurden, um
einen Mittelwert der Daten zu erhalten.
-
Als
ein Ergebnis des obigen Tests war der Mittelwert der Last W, die
für eine
Unterteilung erforderlich war, 3,7 N (Newton).
-
[Experimentelles Beispiel
2]
-
Unterteilungslinien
wurden in Intervallen bzw. Abständen
von 5 mm in einem Gittermuster auf einem Siliziumwafer ausgebildet,
der einen Durchmesser von 200 mm und eine Dicke von 600 μm aufweist,
und eine Laserbearbeitung wurde entlang der Unterteilungslinien
unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen unter Verwendung eines
Pulslaserstrahls ausgeführt,
der eine Wellenlänge
von 1.340 nm aufweist, um eine verschlechterte Schicht im Inneren
des Siliziumwafers entlang der Unterteilungslinien auszubilden.
Eine verschlechterte Schicht hatte eine Dicke von etwa 50 μm ähnlich dem
obigen experimentellen Beispiel 1, und 12 Schichten von dieser verschlechterten
Schicht wurden so ausgebil det, daß sie zu beiden Oberflächen des
Siliziumwafers freigelegt waren.
- Lichtquelle: LD erregter
Q Schalter Nd:YV04 Laser
- Wellenlänge:
Pulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1.340 nm
- Wiederholungsfrequenz: 40 kHz
- Pulsbreite: 20 ns
- mittlere Leistung: 4 W
- Brennpunktdurchmesser: 1,3 μm
- Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit: 40 mm/s
-
Der
Siliziumwafer, der eine verschlechterte Schicht aufwies, welche
entlang der Unterteilungslinien unter den obigen Bearbeitungsbedingungen ausgebildet
wurde, wurde einem Unterteilungstest in derselben Weise wie im experimentellen
Beispiel 1 unterworfen, um einen Mittelwert von 100 Meßdaten zu
halten. Als ein Ergebnis war der Mittelwert der Last W, die für eine Unterteilung
erforderlich war, 0,5 N (Newton).
-
[Experimentelles Beispiel
3]
-
Unterteilungslinien
wurden in einem Gittermuster auf einem Siliziumwafer, der einen
Durchmesser von 200 mm und eine Dicke von 600 μm aufwies, in Intervallen von
5 mm ausgebildet und eine Laserbearbeitung wurde entlang der Unterteilungslinien
unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen unter Verwendung eines
Pulslaserstrahls durchgeführt,
der eine Wellenlänge
von 1.550 nm aufwies, um eine verschlechterte Schicht im Inneren
des Siliziumwafers entlang der Unterteilungslinien auszubilden.
Eine verschlechterte Schicht hatte eine Dicke von etwa 50 μm ähnlich dem
obigen experimentellen Beispiel 1 und 2, und 12 Schichten von dieser
verschlechterten Schicht wurden so ausgebildet, daß sie zu
beiden Oberflächen
des Siliziumwafers beigelegt wurden.
- Lichtquelle: LD erregter
Q Schalter Nd: YV04 Laser
- Wellenlänge:
Pulslaserstrahl mit einer Wellenlänge von 1.550 nm
- Wiederholungsfrequenz: 40 kHz
- Pulsbreite: 20 ns
- mittlere Leistung: 4 W
- Brennpunktdurchmesser: 1,5 μm
- Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit: 40 mm/s
-
Der
Siliziumwafer, der eine verschlechterte Schicht aufwies, die entlang
der Unterteilungslinien unter den obigen Bearbeitungsbedingungen
ausgebildet wurde, wurde einem Unterteilungstest in derselben Weise
wie in dem obigen experimentellen Beispiel 1 unterworfen, um einen
Mittelwert von 100 Meßdaten
zu erhalten. Als ein Ergebnis war der Mittelwert der Last W, die
für eine
Unterteilung erforderlich war, 0,7 N (Newton).
-
Es
wird aus den obigen experimentellen Ergebnissen verstanden, daß, wenn
die verschlechterte Schicht unter Verwendung eines Pulslaserstrahls, der
eine Wellenlänge
von 1.340 nm aufweist, ausgebildet ist, die Last W, die für eine Unterteilung
erforderlich ist, 1/7 oder weniger der Last W ist, die erforderlich
ist, wenn ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von 1.064 nm aufweist,
verwendet wird. Es ist auch zu verstehen, daß, wenn die verschlechterte Schicht
unter Verwendung eines Pulslaserstrahls ausgebildet wird, der eine
Wellenlänge
von 1.550 nm aufweist, die Last W, die für eine Unterteilung erforderlich
ist, 1/5 oder weniger der Last W ist, die erforderlich ist, wenn
ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von 1.064 nm aufweist,
verwendet wird. Obwohl ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von 2.000
bis 6.500 nm aufweist, auch eine hohe Permeabilität für einen
Siliziumwafer aufweist, wird sein Brennpunktdurchmesser größer, da
seine Wellenlänge
länger wird.
Wenn der Brennpunktdurchmesser 3,0 μm übersteigt, muß die Breite
der Unterteilungslinien groß gemacht
werden und die mittlere Leistung des Pulslaserstrahls muß erhöht werden,
wobei dies alles vom Gesichtspunkt der Produktivität nicht
bevorzugt ist. Daher ist, um eine zufriedenstellende, verschlechterte
Schicht, die eine kleine Last W aufweist, die für eine Unterteilung erforderlich
ist, mit einem Pulslaserstrahl auszubilden, der einen Brennpunktdurchmesser
in einem Bereich von 1,0 bis 3,0 μm
aufweist, ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von 1.100 bis 2.000 nm
aufweist, bevorzugt und ein Pulslaserstrahl, der eine Wellenlänge von
1.300 bis 1.600 nm aufweist, ist noch bevorzugter.
-
Die
Bearbeitungsbedingungen zum Ausbilden der obigen verschlechterten
Schicht sind eine mittlere Leistung des Pulslaserstrahls von 0,5
bis 10 W, eine Wiederholungsfrequenz von 10 bis 800 kHz, eine Pulsbreite
von 10 bis 1000 ns, ein Brennpunktdurchmesser von 1,0 bis 3,0 μm und eine
Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit von 10 bis 1.000 mm/s.