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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wafer- bzw. Halbleiterscheiben-Bearbeitungsvorrichtung
zum Schneiden eines Wafers, wie etwa eines Halbleiterwafers oder ähnlichem,
entlang vorgegebener Trennlinien.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In
dem Herstellungsprozess einer Halbleitervorrichtung wird eine Vielzahl
von Bereichen durch Trennlinien, die „Strassen" genannt werden, die in einem Gittermuster
auf der Vorderfläche
eines im wesentlichen scheibenartigen Halbleiterwafers angeordnet
sind, aufgeteilt, und eine Vorrichtung, wie etwa eine IC, LSI oder ähnliches,
wird in jedem der aufgeteilten Bereiche ausgebildet. Ein Halbleiterwafer
mit einer Metallschicht bzw. metallischen Schicht, die aus Blei
oder Gold gefertigt ist (Dicke von 1 bis 10 μm) auf der Rückfläche, um die elektrischen Eigenschaften
der Vorrichtungen zu verbessern, wird ebenfalls implementiert. Einzelne
Halbleiterchips werden hergestellt, indem dieser Halbleiterwafer
entlang der Strassen geschnitten wird, um ihn in die Bereiche zu
trennen, von denen jeder die Vorrichtung darauf ausgebildet hat.
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Der
Halbleiterwafer wird im Allgemeinen unter Verwendung einer Schneidmaschine,
die als „Dicer
bzw. Würfelschneider" bezeichnet wird,
entlang der Strassen getrennt. Diese Schneidmaschine hat, wie durch
JP-A 2002-359212 offenbart,
einen Einspanntisch zum Halten eines Halbleiterwafers als ein Werkstück, eine
Schneideinrichtung zum Schneiden des auf dem Einspanntisch gehaltenen
Halbleiterwafers und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Einspanntischs
und der Schneideinrichtung relativ zueinander. Die Schneideinrichtung
umfasst eine Drehspindel, die mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird,
und eine auf der Spindel montierte Schneidklinge. Die Schneidklinge
besteht aus einer scheibenartigen Basis bzw. einem Sockel und einer
ringförmigen Schnittkante,
die auf die Seitenfläche
des äußeren Umfangsabschnitts
der Basis montiert ist und durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit
einem Durchmesser von etwa 3 μm
mittels Elektroformung an der Basis ausgebildet wird.
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Wenn
der vorstehende Halbleiterwafer mit einer aus Blei oder Gold gefertigten
Metallschicht auf der Rückfläche mit
der Schneidklinge der Schneidmaschine geschnitten wird, gibt es
jedoch Probleme, dass die Nutzungsdauer der Schneidklinge durch das
Zuschmieren bzw. Verklumpen der Schneidklinge verkürzt wird,
und die oberen und unteren Teile eines Schneidabschnitts aufgrund
eines erhöhten Schneidwiderstands
angeschlagen werden, wodurch die Qualität jeder Vorrichtung verringert
wird.
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Indessen
offenbart
JP-A 10-305420 als
ein Mittel zum Trennen eines plattenartigen Werkstücks, wie
etwa eines Halbleiterwafers, ein Verfahren, welches das Anwenden
eines Pulslaserstrahls entlang Strassen, die auf dem Werkstück ausgebildet
sind, um laserbearbeitete Rillen auszubilden, und das Trennen des
Werkstück
entlang der laserbearbeiteten Rillen mittels einer mechanischen
Brechvorrichtung umfasst.
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Wenn
eine laserbearbeitete Rille ausgebildet wird, indem unter Verwendung
einer Laserstrahl-Bearbeitungsvorrichtung ein Pulslaserstrahl entlang
der Strassen des Halbleiterwafers angewendet wird, ergibt sich ein
Problem in der Hinsicht, dass durch die Anwendung des Laserstrahls
auf den Halbleiterwafer Trümmer
erzeugt werden und an der Oberfläche
einer Vorrichtung kleben, wodurch die Qualität der Vorrichtung verringert
wird. Um eine laserbearbeitete Rille entlang der Strassen des Halbleiterwafers
zu bilden, wird daher auf der Vorderfläche des Halbleiterwafers vorab
ein Schutzfilm ausgebildet, und dann wird durch diesen Schutzfilm
ein Laserstrahl auf den Halbleiterwafer angewendet. Daher muss der
Schritt des Ausbildens des Schutzfilms auf der Vorderfläche des
Halbleiterwafers hinzugefügt
werden, und folglich wird die Produktivität verringert.
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Ferner
offenbart
JP-A 2001-321977 als
ein Laserbearbeitungsverfahren, das den Einfluss von Trümmern beseitigt,
die durch die Anwendung eines Laserstrahls erzeugt werden, ein Verfahren,
in dem ein Flüssigkeitsstrahl
von einer Düse
ausgestoßen wird
und ein Laserstrahl entlang des Flüssigkeitsstrahls angewendet
wird.
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Um
das vorstehende Problem zu lösen,
hat die Anmelderfirma der vorliegenden Anmeldung als
JP-A 2006-228832 ein Wafertrennverfahren
vorgeschlagen, das umfasst: Schneiden eines Wafers von der Vorderfläche entlang
Strassen mit einer Schneidklinge, um Schnittrillen in der Rückfläche zu bilden, wobei
restliche Abschnitte mit einer vorgegebenen Dicke hinterlassen werden,
und Anwenden eines Laserstrahls entlang der laserbearbeiteten Rillen,
um die restlichen Abschnitte zu schneiden. Eine Bearbeitungsvorrichtung,
welche eine Schneideinrichtung und eine Laseranwendungseinrichtung
umfasst, ist erforderlich, um dieses Wafertrennverfahren effizient auszuführen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Waferbearbeitungsvorrichtung
bereitzustellen, welche Schneideinrichtungen und Laserstrahl-Anwendungseinrichtungen
umfasst, die den Einfluss von Trümmern
eliminieren bzw. beseitigen können.
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Um
die vorstehende Aufgabe zu lösen,
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Waferbearbeitungsvorrichtung zur Verfügung gestellt,
die einen Einspanntisch zum Halten des Wafers, eine Schneideinrichtung
zum Schneiden des auf dem Einspanntisch gehaltenen Wafers und eine
Laserstrahl-Anwendungseinrichtung
zum Anwenden eines Laserstrahls auf den auf dem Einspanntisch gehaltenen Wafer
umfasst, wobei
die Schneideinrichtung eine Drehspindel, eine
auf der Drehspindel montierte Schneidklinge und eine Schneidwasser-Zuführungseinrichtung
zum Zuführen
von Schneidwasser an die Schneidklinge umfasst;
die Laserstrahl-Anwendungseinrichtung
eine Laserstrahl-Oszillationseinrichtung,
einen Bearbeitungskopf zum Konvergieren bzw. Bündeln eines Laserstrahls, der
von der Laserstrahl-Oszillationseinrichtung oszilliert bzw. abgestrahlt
wird, und eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung
zum Zuführen
einer Flüssigkeit
an den Bearbeitungskopf umfasst; und
der Bearbeitungskopf eine
Düse mit
einer Ausstoßöffnung zum
Ausstoßen
einer von der Flüssigkeitszuführungseinrichtung
zugeführten
Flüssigkeit
entlang der optischen Achse des Laserstrahls und eine Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung
zum Abblocken des an die Schneidklinge zugeführten Schneidwassers von dem
Flüssigkeitsstrahl,
der aus der Ausstoßöffnung der
Düse ausgestoßen wird,
umfasst.
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In
der Waferbearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst
der Bearbeitungskopf zum Bündeln
und Anwenden eines Laserstrahls eine Düse mit einer Ausstoßöffnung zum
Ausstoßen
einer von der Flüssigkeitszuführungseinrichtung
zugeführten
Flüssigkeit
entlang der optischen Achse des Laserstrahls, ein Flüssigkeitsstrahl
wird aus der Düse ausgestoßen, und
ein Laserstrahl wird entlang dieses Flüssigkeitsstrahls angewendet.
Selbst wenn durch die Anwendung des Laserstrahls Trümmer erzeugt
werden, werden sie von der ausgestoßenen Flüssigkeit reibungslos abgeführt und
haften nicht an der Vorderfläche
des Wafers.
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Da
der Bearbeitungskopf eine Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung
zum Abblocken des an die Schneidklinge zugeführten Schneidwassers von dem Flüssigkeitsstrahl,
der von der Ausstoßöffnung der Düse ausgestoßen wird,
umfasst, wird das durch die Umdrehung der Schneidklinge zerstäubte Schneidwasser
von der Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung abgeblockt,
wodurch ermöglicht
wird, zu verhindern, dass das Schneidwasser auf den Flüssigkeitsstrahl wirkt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Waferbearbeitungsvorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet bzw. aufgebaut ist;
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2 ist
ein Strukturblockdiagramm einer Pulslaserstrahl-Anwendungseinrichtung, die in der in 1 gezeigten
Waferbearbeitungsvorrichtung bereitgestellt ist;
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Halbleiterwafers als ein Werkstück;
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4(a) und 4(b) sind
erläuternde
Diagramme des Waferlagerungsschritts zum Legen des in 3 gezeigten
Halbleiterwafers auf die Vorderfläche eines Würfelschneidbands, das auf einen
ringförmigen
Rahmen montiert ist;
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5 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das einen Schneidrillen-Ausbildungsschritt zeigt, der von der
in 1 gezeigten Waferbearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird;
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6 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Halbleiterwafers, der dem in 5 gezeigten Schneidrillen-Ausbildungsschritt
unterzogen wurde;
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7 ist
ein erläuterndes
Diagramm des Laserbearbeitungsschritts, der von der in 1 gezeigten
Waferbearbeitungsvorrichtung ausgeführt wird; und
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8 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
des Halbleiterwafers, der dem in 7 gezeigten
Laserbearbeitungsschritt unterzogen wurde.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausbildungen
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Eine
bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird hier nachstehend
unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Perspektivansicht einer Waferbearbeitungsvorrichtung, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gebildet bzw. aufgebaut ist. Die in 1 gezeigte
Waferbearbeitungsvorrichtung 1 umfasst eine stationäre bzw.
ortsfeste Basis 2, einen Einspanntischmechanismus 3 zum
Halten eines Werkstücks,
der in einer derartigen Weise auf die stationäre Basis 2 montiert
ist, dass er sich in einer durch einen Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung
bewegen kann, einen Schneideinheit-Träger- bzw. Haltemechanismus 4a,
der in einer derartigen Weise auf die stationäre Basis 2 montiert ist,
dass er sich in einer durch einen Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung
senkrecht zu der durch den Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung
bewegen kann, eine Schneideinheit 5, die in einer derartigen
Weise auf den Schneideinheit-Trägermechanismus 4a montiert
ist, dass sie sich in einer durch einen Pfeil Z angezeigten Richtung
bewegen kann, einen Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b und
eine Laserstrahl-Anwendungseinheit 6, die in einer derartigen
Weise auf den Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b montiert
ist, dass sie sich in die durch den Pfeil Z angezeigte Richtung
bewegen kann.
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Der
vorstehende Einspanntischmechanismus 3 umfasst ein Paar
Führungsschienen 31 und 31,
die auf die stationäre
Basis 2 montiert und in der durch den Pfeil X angezeigten
Bearbeitungsvorschubrichtung parallel zueinander angeordnet sind, ein
erstes Gleitstück 32,
das in einer derartigen Weise auf die Führungsschienen 31 und 31 montiert
ist, dass es sich in der durch den Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung
bewegen kann, ein zweites Gleitstück 33, das in einer
derartigen Weise auf das erste Gleitstück 32 montiert ist,
dass es sich in der durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsrichtung bewegen
kann, einen Trägertisch 35,
der durch ein zylindrisches Element 34 auf dem zweiten
Gleitstück 33 gehalten
wird, und einen Einspanntisch 36 als eine Werkstückhalteeinrichtung.
Dieser Einspanntisch 36 hat eine aus einem porösen Material
gefertigte Adsorptionsspannvorrichtung 361, und ein Werkstück, zum
Beispiel ein scheibenartiger Halbleiterwafer, wird von einer nicht
gezeigten Saugeinrichtung auf der Werkstück-Montagefläche 361a der
Adsorptionsspannvorrichtung 361 gehalten. Der Einspanntisch 36 wird
von einem (nicht gezeigten) Impulsmotor, der in dem zylindrischen
Element 43 installiert ist, gedreht.
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Das
vorstehende erste Gleitstück 32 hat
auf seiner unteren Oberfläche
ein Paar zu führender
Rillen 321 und 321, die über dem Paar Führungsschienen 31 und 31 aufgesetzt
werden sollen, und hat auf der oberen Oberfläche ein Paar Führungsschienen 322 und 322,
die parallel zueinander in durch den Pfeil Y angezeigten der Teilungsvorschubrichtung ausgebildet
sind. Das wie vorstehend beschrieben aufgebaute erste Gleitstück 32 kann
sich entlang des Paars Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung bewegen,
indem die zu führenden
Rillen 321 und 321 jeweils auf das Paar Führungsschienen 31 und 31 aufgesetzt
werden. Der Einspanntischmechanismus 3 in der dargestellten
Ausbildung hat eine Bearbeitungsvorschubeinrichtung 37 zum
Bewegen des ersten Gleitstücks 32 entlang
des Paars Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung.
Die Bearbeitungsvorschubeinrichtung 37 umfasst eine männliche
Gewindestange 371, die zwischen dem vorstehenden Paar Führungsschienen 31 und 31 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie etwa einen
Impulsmotor 372 für
das drehende Antreiben der männlichen
Gewindestange 371. Die männliche Gewindestange 371 wird
an ihrem einen Ende drehbar an einem Lagerblock 373 gehalten,
der auf der vorstehenden stationären
Basis 2 befestigt ist, und an dem anderen Ende durch ein
nicht gezeigtes Reduziergetriebe mit der Ausgangswelle des vorstehenden
Impulsmotors 372 übertragungsgekoppelt.
Die männliche
Gewindestange 371 wird in ein Gewindedurchgangsloch geschraubt,
das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Gewindeblock ausgebildet
ist, der von der unteren Oberfläche
des Mittelabschnitts des ersten Gleitstücks 32 vorsteht. Daher
wird das erste Gleitstück 32 durch
drehendes Antreiben der männlichen
Gewindestange 371 in einer Normalrichtung oder Gegenrichtung
mit dem Impulsmotor 372 entlang der Führungsschienen 31 und 31 in
der durch den Pfeil X angezeigten Bearbeitungsvorschubrichtung bewegt.
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Das
vorstehende zweite Gleitstück 33 hat
auf seiner unteren Oberfläche
ein Paar zu führende
Rillen 331 und 331, die über dem Paar Führungsschienen 322 und 322 aufgesetzt
werden sollen, die auf der oberen Oberfläche über dem vorstehenden ersten
Gleitstück 32 bereitgestellt
sind, und kann sich in die durch den Pfeil Y angezeigte Teilungsvorschubrichtung
bewegen, indem die zu führenden
Rillen 331 und 331 jeweils auf das Paar Führungsschienen 322 und 322 aufgesetzt
werden. Der Einspanntischmechanismus 3 in der dargestellten
Ausbildung umfasst eine erste Teilungsvorschubeinrichtung 38 zum
Bewegen des zweiten Gleitstücks 33 entlang
des Paars Führungsschienen 322 und 322,
die auf dem ersten Gleitstück 32 bereitgestellt
sind, in der durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung.
Die erste Teilungsvorschubeinrichtung 38 umfasst eine männliche
Gewindestange 381, die zwischen dem vorstehenden Paar Führungsschienen 322 und 322 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie etwa einen
Impulsmotor 382 für
das drehende Antreiben der männlichen
Gewindestange 381. Die männliche Gewindestange 381 wird
an ihrem einen Ende drehbar an einem Lagerblock 383 gehalten,
der auf der oberen Oberfläche
des vorstehenden ersten Gleitstücks 32 befestigt
ist, und an dem anderen Ende durch ein nicht gezeigtes Reduziergetriebe
mit der Ausgangswelle des vorstehenden Impulsmotors 382 übertragungsgekoppelt.
Die männliche
Gewindestange 381 wird in ein Gewindedurchgangsloch geschraubt,
das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Gewindeblock ausgebildet
ist, der von der unteren Oberfläche
des Mittelabschnitts des zweiten Gleitstücks 33 vorsteht. Daher
wird das zweite Gleitstück 33 durch
drehendes Antreiben der männlichen
Gewindestange 381 in einer Normalrichtung oder Gegenrichtung
mit dem Impulsmotor 382 entlang der Führungsschienen 322 und 322 in
der durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung bewegt.
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Der
vorstehende Schneideinheit-Trägermechanismus 4a umfasst
ein Paar Führungsschienen 41 und 41,
die auf die stationäre
Basis 2 montiert sind und in der durch den Pfeil Y angezeigten
Teilungsvorschubrichtung parallel zueinander angeordnet sind, und
eine bewegliche Trägerbasis 42,
die in einer derartigen Weise auf die Führungsschienen 41 und 41 montiert
ist, dass sie sich in der durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung
bewegen kann. Diese bewegliche Trägerbasis 42 besteht
aus einem beweglichen Trägerabschnitt 421,
der beweglich auf die Führungsschienen 41 und 41 montiert
ist, und einem Montageabschnitt 422, der auf den beweglichen Trägerabschnitt 421 montiert
ist. Der Montageabschnitt 422 ist mit einem Paar Führungsschienen 423 und 423 versehen,
die sich parallel zueinander in der durch den Pfeil Z angezeigten
Richtung, das heißt, die
Richtung senkrecht zu der Werkstück-Montagefläche 361a des
vorstehenden Einspanntischs 36 auf einer seiner Flanken,
erstrecken. Der Schneideinheit-Trägermechanismus 4a in
der dargestellten Ausbildung hat eine zweite Teilungsvorschubeinrichtung 43 zum
Bewegen der beweglichen Trägerbasis 42 entlang
des Paars Führungsschienen 41 und 41 in der
durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung. Diese zweite
Teilungsvorschubeinrichtung 43 umfasst eine männliche
Gewindestange 431, die zwischen dem vorstehenden Paar Führungsstangen 41 und 41 parallel
zu diesen angeordnet ist, und eine Antriebsquelle, wie etwa einen
Impulsmotor 432 zum drehenden Antreiben der männlichen
Gewindestange 431. Die männliche Gewindestange 431 wird
an ihrem einen Ende drehbar an einem (nicht gezeigten) Lagerblock
gehalten, der auf der vorstehenden stationären Basis 2 befestigt
ist, und an dem anderen Ende durch ein nicht gezeigtes Reduziergetriebe
mit der Ausgangswelle des vorstehenden Impulsmotors 432 übertragungsgekoppelt.
Die männliche
Gewindestange 431 wird in ein Gewindedurchgangsloch geschraubt,
das in einem (nicht gezeigten) weiblichen Gewindeblock ausgebildet
ist, der von der unteren Oberfläche
des Mittelabschnitts des beweglichen Trägerabschnitts 421 vorsteht,
der die bewegliche Trägerbasis 42 bildet.
Daher wird die bewegliche Trägerbasis 42 durch
drehendes Antreiben der männlichen
Gewindestange 431 in einer Normalrichtung oder Gegenrichtung
mit dem Impulsmotor 432 entlang der Führungsschienen 41 und 41 in
der durch den Pfeil Y angezeigten Teilungsvorschubrichtung bewegt.
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Anschließend wird
eine Beschreibung des vorstehenden Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b gegeben.
Was den Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b anbetrifft,
erhalten seine Bestandteilelemente mit im Wesentlichen den gleichen
Funktionen wie denen des vorstehenden Schneideinheit-Trägermechanismus 4a die
gleichen Bezugszeichen.
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Der
Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b ist
parallel zu dem vorstehenden Schneideinheit-Trägermechanismus 4a angeordnet, und
die bewegliche Trägerbasis 42 des
Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b ist
entgegengesetzt zu der beweglichen Trägerbasis 42 des vorstehenden
Schneideinheit-Trägermechanismus 4a angeordnet.
Daher sind die Schneideinheit 5, die auf den Montageabschnitt 422 montiert
ist, welcher die bewegliche Trägerbasis 42 des
vorstehenden Schneideinheit-Trägermechanismus 4a bildet,
und die Laserstrahl-Anwendungseinheit 6, die auf den Montageabschnitt 422 montiert
ist, welcher die bewegliche Trägerbasis 42 des
Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b bildet, achsensymmetrisch
zueinander an Positionen angeordnet, die nahe aneinander sind.
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Die
Schneideinheit 5 in der dargestellten Ausbildung umfasst
eine Einheitshalterung 51, eine Einschneidvorschubeinrichtung 52 zum
Bewegen der Einheitshalterung 51 entlang des Paars Führungsschienen 423 und 423,
die auf dem vorstehenden Montageabschnitt 422 angeordnet
sind, in der durch den Pfeil Z angezeigten Richtung und eine an der
Einheitshalterung 51 angebrachte Schneideinrichtung 53.
Die Einheitshalterung 51 hat ein Paar zu führender
Rillen 511 und 511, das gleitend auf das Paar
Führungsschienen 423 und 423 auf
den vorstehenden Montageabschnitt 422 aufgesetzt werden soll,
und wird in einer derartigen Weise gehalten, dass sie sich in der
durch den Pfeil Z angezeigten Richtung bewegen kann, indem die zu
führenden
Rillen 511 und 511 jeweils auf die vorstehenden
Führungsschienen 423 und 423 des
vorstehenden Schneideinheit-Trägermechanismus 4a aufgesetzt werden.
Die Einschneidvorschubeinrichtung 52 umfasst eine (nicht
gezeigte) männliche
Gewindestange, die zwischen dem vorstehenden Paar Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie etwa einen Impulsmotor 522,
zum drehenden Antreiben der männlichen
Gewindestange. Durch Antreiben der (nicht gezeigten) männlichen
Gewindestange in einer Normalrichtung oder Gegenrichtung mit dem
Impulsmotor 522 werden die Einheitshalterung 51 und
die Schneideinrichtung 53 entlang der Führungsschienen 423 und 423 in
die durch den Pfeil Z angezeigte Richtung bewegt.
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Die
Schneideinrichtung 53, welche die Schneideinheit 5 bildet,
umfasst ein Spindelgehäuse 54,
das an der Einheitshalterung befestigt ist, eine Drehspindel 55,
die drehbar an dem Spindelgehäuse gehalten
wird, eine Schneidklinge 56, die an dem Ende der Drehspindel 55 angebracht
ist, und Schneidwasser-Zuführungsdüsen 57,
die auf beiden Seiten der Schneidklinge 56 installiert
sind und Schneidwasser an die Schneidklinge 56 zuführen. Die
Drehspindel 55 wird von einer Antriebsquelle, wie etwa
einem nicht gezeigten Servomotor, angetrieben. Die Schneidklinge 56 ist
aus einer scheibenartigen Basis und einer ringförmigen Schnittkante zusammengesetzt,
die auf die Seitenfläche
des äußeren Umfangsabschnitts
der Basis montiert ist und durch Befestigen von Diamantschleifkörnern mit
einem Durchmesser von etwa 3 μm
mittels Elektroformung an der Basis ausgebildet ist. Die vorstehenden Schneidwasser-Zuführungsdüsen 57 sind
mit einer nicht gezeigten Schneidwasser-Zuführungsvorrichtung verbunden.
Eine Bildaufnahmeeinrichtung 7 zum Aufnehmen eines Bilds
des auf dem vorstehenden Einspanntisch 36 gehaltenen Werkstücks und Erfassen
des Bereichs, der mit der vorstehenden Schneidklinge 56 geschnitten
werden soll, ist auf dem Endabschnitt des vorstehenden Spindelgehäuses 54 montiert.
Diese Bildaufnahmeeinrichtung 7 ist auf einer optischen
Einrichtung, wie etwa einem Mikroskop oder einer CCD-Kamera, zusammengesetzt und
liefert ein Bildsignal an eine nicht gezeigte Steuereinrichtung.
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Die
vorstehende Laserstrahl-Anwendungseinheit 6 umfasst eine
Einheitshalterung 61, eine Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung 62 zum
Bewegen der Einheitshalterung 61 entlang des Paars Führungsschienen 423 und 423 auf
dem Montageabschnitt 422 des vorstehenden Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b in
die durch den Pfeil Z angezeigte Richtung und eine Laserstrahl-Anwendungseinrichtung 63,
die an der Einheitshalterung 61 angebracht ist. Die Einheitshalterung 61 hat
ein Paar zu führender
Rillen 611 und 611, die gleitend auf das Paar
Führungsschienen 423 und 423 auf
dem vorstehenden Montageabschnitt 422 des vorstehenden
Laserstrahl-Anwendungseinheit-Trägermechanismus 4b aufgesetzt
werden sollen, und wird in einer derartigen Weise gehalten, dass
sie sich in die durch den Pfeil Z angezeigte Richtung bewegen kann,
indem die zu führenden
Rillen 611 und 611 jeweils auf die vorstehenden
Führungsschienen 423 und 423 aufgesetzt
werden. Die vorstehende Brennpunktpositions-Einstelleinrichtung 62 umfasst
eine (nicht gezeigte) männliche
Gewindestange, die zwischen dem vorstehenden Paar Führungsschienen 423 und 423 angeordnet
ist, und eine Antriebsquelle, wie etwa einen Impulsmotor 622, zum
drehenden Antreiben der männlichen
Gewindestange. Durch Antreiben der (nicht gezeigten) männlichen
Gewindestange in einer Normalrichtung oder Gegenrichtung mit dem
Impulsmotor 622 werden die Einheitshalterung 51 und
die Laserstrahl-Anwendungseinheit 63 entlang der Führungsschienen 423 und 423 in
die durch den Pfeil Z angezeigte Richtung bewegt.
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Die
vorstehende Laserstrahl-Anwendungseinheit 63 wird unter
Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
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Die
Laserstrahl-Anwendungseinrichtung 63 in der dargestellten
Ausbildung umfasst ein zylindrisches Gehäuse 64, das an der
vorstehenden Einheitshalterung 61 befestigt ist und sich
im wesentlichen horizontal erstreckt, eine in dem Gehäuse 64 installierte
Pulslaserstrahl-Oszillationseinrichtung 65 und einen Bearbeitungskopf 66,
der an dem Ende des Gehäuses 64 angebracht
ist und einen oszillierenden Laserstrahl von der Pulslaserstrahl-Oszillationseinrichtung 65 bündelt. Die
vorstehende Pulslaserstrahl-Oszillationseinrichtung 65 wird
durch einen Pulslaserstrahl-Oszillator 651 gebildet, der
aus einem YAG-Laseroszillator oder YVO4-Laseroszillator und einer
mit dem Pulslaserstrahl-Oszillator 651 verbundenen Wiederholungsfrequenz-Festlegungseinheit 652 zusammengesetzt
ist.
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Der
vorstehende Bearbeitungskopf 66 umfasst ein Kopfgehäuse 661,
einen Richtungsänderungsspiegel 662,
der in dem Kopfgehäuse 661 installiert
ist und die Richtung eines Laserstrahls, der von der Pulslaserstrahl-Oszillationseinrichtung 65 oszilliert
bzw. abgestrahlt wird, in eine Abwärtsrichtung ändert, eine
Kondensorlinse 663 zum Bündeln eines Laserstrahls, dessen
Richtung durch den Richtungsänderungsspiegel 662 geändert wird,
und eine Düse 664,
die an dem unteren Ende des Kopfgehäuses 661 ausgebildet
ist. Die Ausstoßöffnung 664a der Düse 664 ist
auf der optischen Achse eines Laserstrahls ausgebildet, der von
der Kondensorlinse 663 gebündelt wird. Eine Flüssigkeit
wird durch eine Flüssigkeitszuführungseinrichtung 67 in
die Düse 664 des
wie vorstehend beschrieben aufgebauten Bearbeitungskopfs 66 zugeführt. Diese
Flüssigkeitszuführungseinrichtung 67 umfasst
einen Behälter 671 zum Lagern
der Flüssigkeit,
wie etwa Wasser, eine Pumpe 672 zum Zuführen der Flüssigkeit in dem Behälter 671 und
eine Rohrleitung 673 zum Verbinden der Pumpe 672 mit
der Düse 664 und
führt die
Flüssigkeit mittels
der Pumpe 672 mit einem Druck von zum Beispiel 40 MPa in
die Düse 664 zu.
Die durch die Flüssigkeitszuführungseinrichtung 67 in
die Düse 664 zugeführte Flüssigkeit
wird aus der Ausstoßöffnung 664a als
ein Flüssigkeitsstrahl 68 ausgestoßen. Der Bearbeitungskopf 66 in
der dargestellten Ausbildung umfasst eine Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung 69 zum
Abblocken des Schneidwassers, das von dem Flüssigkeitsstrahl 68,
der von der Ausstoßöffnung 664a der
Düse 664 ausgestoßen wird,
an die Schneidklinge 56 zugeführt wird. Diese Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung 69 in
der dargestellten Ausbildung ist zylindrisch, aus einem synthetischen
Harz gefertigt und auf die untere Oberfläche der Düse 664 montiert, um
die Ausstoßöffnung 664a zu
umgeben. Das untere Ende der Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung 69 ist
geeigneterweise an einer Position 1 bis 2 mm über der Oberfläche des
Wafers W, der auf dem Einspanntisch 36 gehalten wird. Der
wie vorstehend beschrieben aufgebaute Bearbeitungskopf 66 ist
in der dargestellten Ausbildung in der durch den Pfeil X angezeigten
Bearbeitungsvorschubrichtung auf der gleichen Ebene angeordnet wie
die Schneidklinge 56 der vorstehenden Schneideinrichtung 53.
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Die
Laserstrahl-Anwendungseinrichtung 63 in der dargestellten
Ausbildung ist wie vorstehend beschrieben aufgebaut, und ihre Funktion
wird nachstehend unter Bezug auf 2 beschrieben.
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Wenn
die Pumpe 672 der Flüssigkeitszuführungseinrichtung 67 betätigt wird,
wird die Flüssigkeit von
der Pumpe 672 durch die Rohrleitung 673 in die Düse 664 des
Bearbeitungskopfs 66 zugeführt. Die an die Düse 664 zugeführte Flüssigkeit
wird aus der Ausstoßöffnung 664a als
ein Flüssigkeitsstrahl 68 ausgestoßen. Indessen
wird ein von der Pulslaserstrahl-Oszillationseinrichtung 65 oszillierter
bzw. abgestrahlter Laserstrahl LB von der Kondensorlinse 663 über den
Richtungsänderungsspiegel 662 gebündelt und
entlang des Flüssigkeitsstrahls 68 angewendet.
Daher ist der Fleckdurchmesser des Pulslaserstrahls LB gleich dem
Durchmesser des Flüssigkeitsstrahls 68.
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Die
Wafer-Bearbeitungsvorrichtung in der dargestellten Ausbildung ist
wie vorstehend beschrieben aufgebaut, und ihre Funktion wird hier nachstehend
beschrieben.
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3 ist
eine Perspektivansicht eines Halbleiterwafers als dem Wafer. Der
in 3 gezeigte Halbleiterwafer 10 ist zum
Beispiel ein Siliziumwafer mit einer Dicke von 400 μm, und eine
Vielzahl von Strassen 101 ist in einem Gittermuster auf
der Vorderfläche 10a ausgebildet.
Eine Vorrichtung 102, wie etwa eine IC oder LSI ist in
jedem einer Vielzahl von Bereichen ausgebildet, die durch die Vielzahl
von in einem Gittermuster auf der Vorderfläche 10a des Halbleiterwafers 10 angeordneten
Strassen 101 unterteilt sind. Eine aus Blei oder Gold gebildete
Metallschicht 103 ist durch Metallisieren auf die Rückfläche 10b des
Halbleiterwafers 10 laminiert. Die Dicke der Metallschicht 103 ist
in der dargestellten Ausbildung auf 5 μm festgelegt.
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Wie
in 4(a) und 4(b) gezeigt,
wird die auf der Rückfläche 10b des
Halbleiterwafers 10 ausgebildete Seite der Metallschicht 103 zuerst
auf die Vorderfläche
eines Würfelschneidbands
T gelegt, dessen Umfangsabschnitt auf einen ringförmigen Rahmen
F montiert ist, um seinen inneren Öffnungsabschnitt zu bedecken
(Waferlagerungsschritt). Das vorstehende Würfelschneidband T in der dargestellten
Ausbildung ist ein Bahnsubstrat, das aus Poylinylchlorid (PVC) gefertigt
ist und eine Dicke von 80 μm
hat, dessen Oberfläche
mit einer Acrylharzbasierten Klebstoffschicht mit einer Dicke von
etwa 5 μm beschichtet
ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird der Halbleiterwafer 10, der
dem Waferlagerungsschritt unterzogen wurde und durch das Würfelschneidband
T auf dem Würfelschneidrahmen
F gehalten wird, wie in 1 gezeigt, von einer (nicht
gezeigten) Werkstück-Fördereinrichtung
auf die Oberseite der Adsorptionsspannvorrichtung 361 des
Einspanntischs 36 gehalten, der den vorstehenden Einspanntischmechanismus 3 bildet,
und durch einen Sog auf der Adsorptionsspannvorrichtung 361 gehalten.
Der Einspanntisch 36, der den Halbleiterwafer 10,
wie vorstehend beschrieben, durch einen Sog hält, wird durch den Betrieb
der Bearbeitungsvorschubeinrichtung 37 entlang der Führungsschienen 31 und 31 bewegt
und an eine Position direkt unter der Bildaufnahmeeinrichtung 7 gebracht,
die an der Schneideinrichtung 53 installiert ist.
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Nachdem
der Einspanntisch 36 direkt unter der vorstehend beschriebenen
Bildaufnahmeeinrichtung 7 positioniert ist, führen die
Bildaufnahmeeinrichtung 7 und die (nicht gezeigte) Steuereinrichtung die
Bildverarbeitung, wie etwa einen Musterabgleich, etc., durch, um
eine in einer vorgegebenen Richtung des Halbleiterwafers 10 gebildete
Strasse mit der Schneidklinge 56 und dem Bearbeitungskopf 66 auszurichten,
wodurch die Ausrichtung des zu schneidenden Bereichs und eines Laserstrahl-Anwendungsbereichs
durchgeführt
wird (Ausrichtungsschritt). Die Ausrichtung des zu schneidenden
Bereichs wird auch auf Strassen 101 ausgeführt, die
auf dem Halbleiterwafer 10 in einer Richtung senkrecht zu
der vorstehenden vorgegebenen Richtung ausgebildet sind.
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Nachdem
die Ausrichtung des zu schneidenden Bereichs und des Laserstrahl-Anwendungsbereichs
ausgeführt
wurde, wird durch Erfassen der Strasse 101, die auf dem
Halbleiterwafer 10, der wie vorstehend beschrieben auf
dem Einspanntisch 36 gehalten wird, ausgebildet ist, der
Einspanntisch 36, der den Halbleiterwafer 10 hält, in die
Schneidanfangsposition des Bereichs bewegt, der von der vorstehenden
Schneideinrichtung 53 geschnitten werden soll. An diesem
Punkt wird der Halbleiterwafer 10 in einer derartigen Position
justiert, dass ein Ende (linkes Ende in 5) der zu
schneidenden Straße 101 sich,
wie in 5 gezeigt, auf der rechten Seite in einem vorgegebenen
Abstand von einer Position direkt unter der Schneidklinge 56 befindet.
Die Schneidklinge 56 wird dann von einem (nicht gezeigten)
Einschneidvorschubmechanismus aus einer durch eine Zweipunktstrichlinie
angezeigten Bereitschaftsposition einen vorgegebenen Abstand (Einschneidvorschub)
nach unten bewegt, wie durch eine durchgezogene Linie in 5 gezeigt,
während
sie mit einer vorgegebenen Drehzahl in eine durch einen Pfeil 56a in 5 angezeigte
Richtung rotiert wird. Diese Einschneidvorschubposition wird in
der dargestellten Ausbildung zum Beispiel an einer Position 135 μm über einer
Standardposition festgelegt, in welcher der Außenumfang der Schneidklinge 56 in Kontakt
mit der Vorderfläche
des Einspanntisches 36 kommt. Da die Dicke des Würfelschneidbands
T in der dargestellten Ausbildung auf 80 μm festgelegt ist, geht der Außenumfang
der Schneidklinge 56 an einer Position 55 μm über der
Vorderfläche
des Würfelschneidbands
T vorbei. Da die 5 μm
dicke Metallschicht 23 auf der Rückfläche 10b des Halbleiterwafers 10 ausgebildet
ist, geht daher der Außenumfang der
Schneidklinge 56 an einer Position 50 μm über der Rückfläche 10b des Halbleiterwafers 10 vorbei.
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Nachdem
die Schneidklinge 56, wie vorstehend beschrieben, nach
unten bewegt wurde, wird der Einspanntisch 36 mit einer
vorgegebenen Schneidvorschubgeschwindigkeit in eine von einem Pfeil
X1 in 5 angezeigte Richtung bewegt, während die
Schneidklinge 56 mit einer vorgegebenen Drehzahl in die
durch den Pfeil 56a in 5 angezeigten
Richtung rotiert wird (ein Schneidrillen-Ausbildungsschritt). In
diesem Schneidrillen-Ausbildungsschritt wird von den Schneidwasser-Zuführungsdüsen 57,
die auf beiden Seiten der Schneidklinge bereitgestellt sind, Schneidwasser
an den Schneidabschnitt der Schneidklinge 56 zugeführt.
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Der
vorstehende Schneidrillen-Ausbildungsschritt wird zum Beispiel unter
den folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt.
- Schneidklinge:
Außendurchmesser
52 mm, Dicke 70 μm
- Drehzahl der Schneidklinge: 40000 U/min
- Schneidvorschubgeschwindigkeit: 50 mm/s
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Eine
Schneidrille 110 wird entlang der Strasse 101 in
dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet, indem, wie in 6 gezeigt,
der vorstehende Schneidrillen-Ausbildungsschritt ausgeführt wird.
Die Schneidrille 110 mit einer Breite von 70 μm und einer
Tiefe 350 μm
wird unter den vorstehenden Bearbeitungsbedingungen ausgebildet.
Daher wird ein Restabschnitt 111 mit einer Dicke (t) von
50 μm von
dem Boden der entlang der Straße 101 ausgebildeten Schneidrille 110 zu
der Rückfläche 10b in
dem Halbleiterwafer 10 zurückgelassen. Die Breite der Schneidrille 110 wird
größer festgelegt
als der Fleckdurchmesser eines Laserstrahls, der in einem Laserbearbeitungsschritt
angewendet wird, der später
beschrieben wird.
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Wenn
der sich in die durch den Pfeil X1 angezeigte Richtung bewegende
Einspanntisch 36 in dem Schneidrillen-Ausbildungsschritt
weiter in die durch den Pfeil X1 angezeigte Richtung bewegt wird, erreicht
der auf dem Einspanntisch 36 gehaltene Halbleiterwafer 10 den
Bearbeitungsbereich der Laserstrahl-Anwendungseinrichtung 63.
Wenn das linke Ende der Schneidrille 110, die entlang der
Strasse 101 des Halbleiterwafers 10 ausgebildet
ist, in dem vorstehenden Schneidrillen-Ausbildungsschritt eine Position
direkt unter dem Bearbeitungskopf 66, wie in 7 gezeigt,
erreicht, wird die Laserstrahl-Anwendungseinrichtung 63 betätigt, der
Flüssigkeitsstrahl 68 wird
aus dem Bearbeitungskopf 66 ausgestoßen, und der Pulslaserstrahl
LB mit einer Wellenlänge
mit dem Absorptionsvermögen
für einen
Siliziumwafer wird abgestrahlt (ein Laserbearbeitungsschritt).
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Der
vorstehende Laserbearbeitungsschritt wird zum Beispiel unter den
folgenden Bearbeitungsbedingungen ausgeführt:
- Lichtquelle des
Laserstrahls: YVO4-Laser oder YAG-Laser
- Wellenlänge:
355 nm
- Wiederholungsfrequenz: 10 kHz
- Mittlere Ausgangsleistung: 1,5 W
- Brennfleckdurchmesser: 10 μm
- Bearbeitungsvorschubgeschwindigkeit: 150 mm/s
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Eine
laserbearbeitete Rille 120 wird, wie in 8 gezeigt,
in dem vorstehenden Restabschnitt 111 und der Metallschicht 103 gebildet,
indem der vorstehende Laserbearbeitungsschritt 3 mal unter den
vorstehenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt wird, wodurch der Halbleiterwafer
geschnitten wird. Dieser Laserbearbeitungsschritt kann durch Hin-
und Herbewegen des Einspanntischs 36 ausgeführt werden.
Da der Flüssigkeitsstrahl 68 in
diesem Laserbearbeitungsschritt wie vorstehend beschrieben ausgestoßen wird,
werden, selbst wenn durch die Anwendung des Pulslaserstahls LB Trümmer in der
Schneidrille 110 verstreut werden, diese durch den Flüssigkeitsstrahl
problemlos abgeleitet und haften nicht an der Vorderfläche des
Halbleiterwafers 10. Die Schneidklinge 56 wird
rotiert, und das Schneidwasser wird während des Laserbearbeitungsschritts
von den Schneidwasser-Zuführungsdüsen 57 an
die Schneidklinge 56 zugeführt. Daher wird das von den
Schneidwasser-Zuführungsdüsen 57 an die
Schneidklinge 56 zugeführte
Schneidwasser durch die Umdrehung der Schneidklinge 56 in
der durch den Pfeil 56a angezeigten Richtung, wie in 7 gezeigt,
in Richtung des Bearbeitungskopfs 66 zerstäubt. Wenn
dieses zerstäubte
Schneidwasser auf den Flüssigkeitsstrahl 68 wirkt,
kann der Pulslaserstrahl LB nicht auf eine vorgegebene Position
angewendet werden. Da der Bearbeitungskopf 66 in der dargestellten
Ausbildung jedoch die Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung 69 auf
der unteren Oberfläche
der Düse 664 installiert
hat, um die Ausstoßöffnung 664a zu
umgeben, wird das zerstäubte Schneidwasser
von der Flüssigkeitsstrahl-Schutzabdeckung 69 abgeblockt,
wodurch ermöglicht
wird, zu verhindern, dass das Schneidwasser auf den Flüssigkeitsstrahl 68 wirkt.
Wenn eine Schutzabdeckung zwischen der Schneidklinge 56 und
dem Bearbeitungskopf 66 installiert wird, kann sie wirksamer
verhindern, dass das Schneidwasser auf den Flüssigkeitsstrahl 68 wirkt.
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Der
Halbleiterwafer 10 wird durch Ausführen des vorstehenden Schneidrillen-Ausbildungsschritts und
des Laserbearbeitungsschritts entlang aller Strassen 101,
die auf dem Halbleiterwafer 10 ausgebildet sind, in einzelne
Halbleiterchips (Vorrichtungen) geteilt.