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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Wafertrennverfahren zum Trennen eines
Wafers in einzelne Bauelemente, wobei die Vorderseite des Wafers
mit mehreren sich kreuzenden Straßen zum Abteilen mehrerer
Bereiche ausgebildet ist, in denen die Bauelemente jeweils ausgebildet
sind.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Bei
einem Halbleiterbauelement-Herstellungsverfahren werden mehrere
sich kreuzende Straßen (Trennlinien) auf der Vorderseite
eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiterwafers ausgebildet,
um mehrere Bereiche abzuteilen, in denen jeweils Bauelemente, wie
zum Beispiel ICs (Integrierte Schaltungen) und LSIs ausgebildet
werden, und werden diese Bereiche entlang der Straßen voneinander
getrennt, um dadurch die einzelnen Bauelemente herzustellen. Als
eine Trennvorrichtung zum Trennen des Halbleiterwafers in die einzelnen
Bauelemente wird im Allgemeinen eine Schneidevorrichtung verwendet,
die als Zerteilvorrichtung (Dicing-Vorrichtung) bezeichnet wird.
Die Schneidevorrichtung beinhaltet eine Schneideklinge mit einer sehr
dünnen Schnittkante zum Schneiden des Halbleiterwafers
entlang der Straßen. Die so erhaltenen Bauelemente werden
verpackt, um weitverbreitet in elektrischen Geräten, wie
zum Beispiel Mobiltelefonen und Personalcomputern, verwendet zu
werden.
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In
den letzten Jahren war es erwünscht, das Gewicht und die
Größe elektrischer Geräte, wie zum Beispiel
Mobiltelefone und Personalcomputer, weiter zu verringern, so dass
dünnere Bauelemente benötigt wurden. Als ein Verfahren
zum Trennen eines Wafers in dünnere Bauelemente wurde ein
so genanntes Zerteilen-vor-dem-Schleifen(dicing before grinding,
DBG)-Verfahren entwickelt und in der Praxis verwendet (siehe zum
Beispiel offengelegtes
japanisches
Patent Nr. Hei 11-40520 ). Dieses Zerteilen-vor-dem-Schleifen-Verfahren
beinhaltet die Schritte des Ausbildens einer Kerbe (Trennungsfuge) mit
einer vorgegebenen Tiefe (entsprechend der Enddicke jedes Bauelements)
entlang jeder Straße auf der Vorderseite eines Halbleiterwafers
und als nächstes des Schleifens der Rückseite
des Wafers, um jede Kerbe zu der Rückseite des Wafers freizulegen,
wodurch der Wafer in die einzelnen Bauelemente getrennt wird. Durch
dieses Zerteilen-vor-dem-Schleifen-Verfahren kann die Dicke jedes
Bauelements auf 100 μm oder weniger verringert werden.
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Bei
solch einem konventionellen Zerteilen-vor-dem-Schleifen-Verfahren
werden jedoch Absplitterungen an beiden Seiten jeder entlang jeder Straße
ausgebildeten Kerbe erzeugt und wird außerdem eine Schleifspannung
wegen des Schleifschritts an der Rückseite des Wafers erzeugt.
Solche Absplitterungen und eine solche Schleifspannung bewirken eine
Verringerung der Chipfestigkeit (die-strength; Festigkeit gegenüber
Brechen) jedes Bauelements.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Wafertrennverfahren
unter Verwendung eines Zerteilen-vor-dem-Schleifen-Verfahrens bereitzustellen,
das die Chipfestigkeit jedes Bauelements verbessern kann.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Wafertrennverfahren zum
Trennen eines Wafers in einzelne Bauelemente bereitgestellt, wobei
die Vorderseite des Wafers mit mehreren sich kreuzenden Straßen
zum Abteilen mehrerer Bereiche ausgebildet ist, in denen jeweils
die Bauelemente ausgebildet sind, und das Wafertrennverfahren die folgenden
Schritte umfasst: Beschichten der Vorderseite des Wafers mit einem
Schutzfilm; Schneiden der Vorderseite des Wafers mit dem Schutzfilm
entlang der Straßen, um mehrere Kerben auszubilden, von
denen jede eine der Enddicke jedes Bauelements entsprechende Tiefe
aufweist; Entfernen der Absplitterungen von jeder Kerbe durch Plasmaätzen; Anbringen
eines Schutzbands (Schutztapes) an der Vorderseite des Wafers; Schleifen
der Rückseite des Wafers, um jede Kerbe zu der Rückseite
des Wafers freizulegen, wodurch der Wafer in die einzelnen Bauelemente
getrennt wird; und Entfernen einer Schleifspannung von der Rückseite
des Wafers.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung können die an beiden Seiten jeder
Kerbe erzeugten Absplitterungen und die an der Rückseite
des Wafers erzeugte Schleifspannung entfernt werden, so dass die Chipfestigkeit
jedes Bauelements von konventionellen 600 MPa auf 1000 MPa verbessert
werden kann.
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Die
obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung und die Art und Weise, diese zu realisieren, wird offenkundiger
werden und die Erfindung selbst wird am besten verstanden werden,
indem die folgende Beschreibung und die angefügten Ansprüche
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, die einige bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung zeigen, studiert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers, wenn er von
dessen Vorderseite aus betrachtet wird;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Fotolackaufbringungsschritt
veranschaulicht;
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3A ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Kerbenausbildungsschritt
veranschaulicht;
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3B ist
eine Schnittdarstellung des Wafers nach dem Kerbenausbildungsschritt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Wafers nach dem Kerbenausbildungsschritt,
wenn er von dessen Vorderseite aus betrachtet wird;
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5A ist
eine Schnittdarstellung des Wafers nach dem Kerbenausbildungsschritt;
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5B ist
eine Schnittdarstellung des Wafers nach einem Plasmaätzschritt;
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5C ist
eine Schnittdarstellung des Wafers nach einem Lackfilmentfernungsschritt;
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6A ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Art veranschaulicht, ein
Schutzband an der Vorderseite des Wafers anzubringen;
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6B ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das
Schutzband an der Vorderseite des Wafers angebracht ist;
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7A ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Kerbenfreilegungsschritt
durch Schleifen der Rückseite des Wafers veranschaulicht;
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7B ist
eine Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, in dem jede Kerbe
zu der Rückseite des Wafers durch den Kerbenfreilegungsschritt
freigelegt ist;
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7C ist
eine perspektivische Ansicht des Wafers in dem in 7B gezeigten
Zustand, wenn er von dessen Rückseite aus betrachtet wird;
und
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Polierschritt durch eine
Poliervorrichtung veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
bevorzugte Ausführungsform des Wafertrennverfahrens gemäß der
vorliegenden Erfindung wird nun ausführlich mit Bezug auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers als eines Wafers.
Zum Beispiel ist der in 1 gezeigte Halbleiterwafer 2 ein
Siliziumwafer mit einer Dicke von 600 μm. Mehrere sich
kreuzende Straßen 4 sind auf der Vorderseite 2a des
Wafers 2 ausgebildet, wodurch mehrere rechteckige Bereiche
abgeteilt werden, in denen jeweils mehrere Bauelemente 6,
wie zum Beispiel ICs und LSIs, ausgebildet sind.
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Bei
dem Wafertrennverfahren gemäß dieser bevorzugten
Ausführungsform wird ein Lackfilmbeschichtungsschritt zum
Beschichten der Vorderseite 2a des Wafers 2 mit
einem Lackfilm als einem Schutzfilm als ein erster Schritt durchgeführt.
Spezieller wird, wie in 2 gezeigt ist, der Wafer 2 in
dem Zustand auf einem Schleudertisch 7 angebracht, in dem
die Vorderseite 2a des Wafers 2 nach oben gerichtet
ist. Der Wafer 2 wird auf dem Schleudertisch 7 durch
ein Ansaugvakuum gehalten. In diesem Zustand wird ein Fotolack 9 auf
den Wafer 2 getropft, während der Schleudertisch 7 gedreht
wird, um dadurch die Vorderseite 2a des Wafers 2 mit
einem Lackfilm 3 mit einer gleichmäßigen
Dicke zu bedecken (siehe 3B). Bei
manchen Arten von Halbleiterwafern 2 wird die Vorderseite 2a des
Wafers 2 mit einem Schutzfilm aus Polyimid bedeckt. Für
den Fall, dass solch ein Wafer 2 verwendet wird, kann der oben
beschriebene Lackfilmbeschichtungsschritt weggelassen werden. Der
Polyimidschutzfilm ist gegenüber einem Plasmaätzgas
beständig, so dass er bei einem nachfolgend beschriebenen
Plasmaätzschritt ähnlich wie der Lackfilm 3 wirkt.
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Danach
wird ein Kerbenausbildungsschritt als ein zweiter Schritt durchgeführt.
Das heißt eine Kerbe mit einer vorgegebenen Tiefe (entsprechend der
Enddicke jedes Bauelements 6) wird entlang jeder Straße 4 auf
der Vorderseite 2a des Wafers 2 durch ein so genanntes
Zerteilenvor-dem-Schleifen-Verfahren ausgebildet.
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Dieser
Kerbenausbildungsschritt wird durch Verwendung einer in 3A gezeigten
Schneidevorrichtung 10 durchgeführt. Die in 3A gezeigte Schneidevorrichtung 10 beinhaltet
einen Einspanntisch 8 mit einem Ansaughaltemittel, der
in der durch einen Pfeil X gezeigten Richtung bewegbar ist, eine Schneideeinheit 12 und
eine zusammen mit der Schneideeinheit 12 in den durch Pfeile
Y und Z gezeigten Richtungen bewegbare Ausrichteinheit 14. Die
Schneideeinheit 12 beinhaltet eine drehbar durch einen
Motor (nicht gezeigt) angetriebene Spindel 16 und eine
an dem vorderen Ende der Spindel 16 angebrachte Schneideklinge 18.
Die Ausrichteinheit 14 beinhaltet ein Abbildungsmittel 20,
wie zum Beispiel eine CCD-Kamera.
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Beim
Durchführen des Kerbenausbildungsschritts wird der Wafer 2 in
dem Zustand auf dem Einspanntisch 8 angeordnet, in dem
die Vorderseite 2a des Wafers 2 nach oben gerichtet
ist. Durch Betätigen des Ansaugmittels (nicht gezeigt)
wird der Wafer 2 auf dem Einspanntisch 8 gehalten.
Der so den Wafer 2 haltende Einspanntisch 8 wird
durch einen Zuführmechanismus (nicht gezeigt) direkt unterhalb
des Abbildungsmittels 20 angeordnet. Wenn der Einspanntisch 8 direkt
unterhalb des Abbildungsmittels 20 angeordnet ist, wird
ein Ausrichtvorgang zum Erfassen eines Schnittbereichs, in dem eine
Kerbe an dem Wafer 2 auszubilden ist, durch das Abbildungsmittel 20 und
ein Steuermittel (nicht gezeigt) durchgeführt.
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Spezieller
führen das Abbildungsmittel 20 und das nicht gezeigte
Steuermittel eine Bildverarbeitung, wie zum Beispiel einen Musterabgleich,
zum Erreichen der Ausrichtung zwischen einigen der Straßen 4,
die sich in einer vorgegebenen Richtung auf dem Wafer 2 erstrecken,
und der Schneideklinge 18 durch, wodurch die Ausrichtung
in dem Schnittbereich durchgeführt wird. In ähnlicher
Weise führen das Abbildungsmittel 20 und das Steuermittel
die Ausrichtung in dem Schnittbereich für die anderen Straßen 4 durch,
die sich in einer Richtung senkrecht zu der oben beschriebenen vorgegebenen
Richtung auf dem Wafer 2 erstrecken.
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Nachdem
ein solcher Ausrichtvorgang durchgeführt wurde, wird der
den Wafer 2 haltende Einspanntisch 8 zu einer
Schneideanfangsposition in dem Schnittbereich bewegt. An dieser
Schneideanfangsposition wird die Schneideklinge 18 in der
durch einen Pfeil 21 in 3A gezeigten
Richtung gedreht und gleichzeitig nach unten bewegt, um einen Zuführvorgang
um einen vorgegebenen Betrag durchzuführen. Dieser Zuführbetrag
ist auf die Tiefe (zum Beispiel 100 μm) von der Vorderseite 2a des
Wafers 2 aus festgelegt, die der Enddicke jedes Bauelements 6 entspricht.
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Nachdem
der Zuführvorgang der Schneideklinge 18 durchgeführt
wurde, wird der Einspanntisch 8 in der X-Richtung, d. h.
in der durch einen Pfeil X1 in 3A gezeigten
Richtung, bewegt, während die Schneideklinge 18 gedreht
wird, wodurch eine Kerbe 22 mit einer der Enddicke jedes
Bauelements 6 entsprechenden Tiefe (zum Beispiel 100 μm)
entlang der Straße 4, die sich in der X-Richtung
erstreckt, ausgebildet wird, wie in 3B gezeigt
ist (Kerbenausbildungsschritt). Dieser Kerbenausbildungsschritt wird
entlang aller auf dem Wafer 2 ausgebildeten Straßen 4 durchgeführt. 4 zeigt
eine nach dem Kerbenausbildungsschritt erhaltene perspektivische Ansicht
des Wafers 2, wenn er von der Vorderseite 2a aus
betrachtet wird.
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Beim
wie oben beschriebenen Ausbilden der Kerbe
22 entlang jeder
Straße
4 besteht eine Möglichkeit, dass
Absplitterungen
23 an den Ecken der Kerbe
22 an
deren oberer Öffnung erzeugt werden können, wie
in
5A gezeigt ist. Wenn diese Absplitterungen
23 belassen
werden, wird die Chipfestigkeit jedes Bauelements
6 verringert.
Um dieses Problem zu bewältigen, wird der Wafer
2 bei
dieser bevorzugten Ausführungsform einem Plasmaätzen unterzogen,
indem zum Beispiel eine in dem offengelegten
japanischen Patent Nr. 2004-221175 beschriebene
Plasmaätzvorrichtung verwendet wird.
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Das
Plasmaätzen ist eine Art trockener Prozess. Durch Durchführen
des Plasmaätzens werden die Ecken 22a der Kerbe 22 durch
das Plasmaätzgas abgestumpft, wie in 5B gezeigt
ist, wodurch die Absplitterungen 23 entfernt werden. Durch
Durchführen des Plasmaätzens, um die Absplitterungen 23 an den
Ecken 22a jeder Kerbe 22 auf diese Weise zu entfernen,
kann die Chipfestigkeit jedes am Ende erhaltenen Bauelementes 6 verbessert
werden. Danach wird der Lackfilm 3 wie in 5C gezeigt
entfernt.
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Nachdem
der Lackfilmentfernungsschritt durchgeführt wurde., wird
ein Schutzband 24 zur Verwendung beim Schleifen an der
Vorderseite 2a (auf der die Bauelemente 6 ausgebildet
sind) des Wafers 2 angebracht, wie in 6A gezeigt
ist. Als das Schutzband 24 wird zum Beispiel ein Polyolefinband mit
einer Dicke von 150 μm verwendet. 6B zeigt einen
Zustand, in dem das Schutzband 24 an der Vorderseite 2a des
Wafers 2 angebracht ist.
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Danach
wird die Rückseite 2b des Wafers 2, dessen
Vorderseite 2a mit dem Schutzband 24 bedeckt ist,
geschliffen, bis jede Kerbe 22 zu der Rückseite 2b freigelegt
ist, wodurch der Wafer 2 in die einzelnen Bauelemente 6 getrennt
wird. Dieser Kerbenfreilegungsschritt wird durch Verwendung einer
in 7A gezeigten Schleifvorrichtung 26 durchgeführt.
Die Schleifvorrichtung 26 beinhaltet einen Einspanntisch 28 und
einen Schleifeinheit 30, wie in 7A gezeigt
ist. Die Schleifeinheit 30 beinhaltet eine Spindel 33,
ein an dem unteren Ende der Spindel 33 befestigtes Anbringungselement 32 und
eine durch Bolzen 34 an dem Anbringungselement 32 befestigte
Schleifscheibe 36.
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Beim
Durchführen des Kerbenfreilegungsschritts wird der Wafer 2 auf
dem Einspanntisch 28 in dem Zustand gehalten, in dem die
Rückseite 2b des Wafers 2 nach oben gerichtet
ist. In diesem Zustand wird der Einspanntisch 28 in der
durch einen Pfeil 29 gezeigten Richtung zum Beispiel mit
300 Umdrehungen pro Minute (U/min) gedreht und die Schleifscheibe 36 in
der durch einen Pfeil 31 gezeigten Richtung zum Beispiel
mit 6000 U/min gedreht. Dann wird die sich drehende Schleifscheibe 36 mit
der Rückseite 2b des sich drehenden Wafers 2 in
Kontakt gebracht, wodurch die Rückseite 2b des
Wafers 2 geschliffen wird. Dieses Schleifen wird durchgeführt,
bis jede Kerbe 22 zu der Rückseite 2b des
Wafers 2 freigelegt ist, wie in 7B gezeigt
ist. Durch Schleifen der Rückseite 2b des Wafers 2 bis
jede Kerbe 22 wie oben beschrieben freigelegt ist, wird
der Wafer 2 in die einzelnen Bauelemente 6 getrennt,
wie in 7C gezeigt ist. In dem in 7C gezeigten
Zustand ist das Schutzband 24 an der vorderen Seite 2a des
Wafers 2 angebracht, so dass die einzelnen Bauelemente 6 auf
dem Schutztape 24 gehalten werden und so weiterhin die
Form des Wafers 2 aufrechterhalten.
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Wenn
die Rückseite 2b des Wafers 2 geschliffen
wird, wird eine Schleifspannung an der Rückseite 2b des
Wafers 2 erzeugt. Da diese Schleifspannung eine Verringerung
der Chipfestigkeit jedes Bauelements 6 bewirkt, wird bei
dieser bevorzugten Ausführungsform ein Schleifspannungsentfernungsschritt
durchgeführt. Dieser Schleifspannungsentfernungsschritt
wird zum Beispiel durch Verwendung einer in 8 gezeigten
Poliervorrichtung 38 durchgeführt. Die Poliervorrichtung 38 beinhaltet
einen Einspanntisch 28 und eine Poliereinheit 40,
wie in 8 gezeigt ist. Diese Poliervorrichtung 38 kann
durch Ersetzen des Anbringungselements 32 der in 7A gezeigten
Schleifvorrichtung 26 durch eine Polierplatte 42 aufgebaut
werden.
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Beim
Durchführen dieses Schleifspannungsentfernungsschritts
wird der Wafer 2 auf dem Einspanntisch 28 in dem
Zustand gehalten, in dem die Rückseite 2b des
Wafers 2 nach oben gerichtet ist. In diesem Zustand wird
der Einspanntisch 28 in der durch einen Pfeil 29 gezeigten
Richtung zum Beispiel mit 300 U/min gedreht und die Polierplatte 42 in
der durch einen Pfeil 31 gezeigten Richtung zum Beispiel mit
6000 U/min gedreht. Dann wird die sich drehende Polierplatte 42 mit
der Rückseite 2b des sich drehenden Wafers 2 in
Kontakt gebracht, wodurch die Rückseite 2b des
Wafers 2 poliert wird. Durch Polieren der Rückseite 2b des
Wafers 2 wie oben beschrieben kann die Schleifspannung
von der Rückseite 2b des Wafers 2 entfernt
werden. Als eine Abwandlung kann der Schleifspannungsentfernungsschritt
durch die Verwendung der Poliervorrichtung 38 durch einen Schleifspannungsentfernungsschritt
durch Plasmaätzen ersetzt werden.
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Gemäß dem
Wafertrennverfahren dieser bevorzugten Ausführungsform
können die an den Ecken jeder Kerbe 22 erzeugten
Absplitterungen 23 durch Plasmaätzen entfernt
werden und kann die an der Rückseite 2b des Wafers 2 erzeugte
Schleifspannung durch Polieren oder Plasmaätzen entfernt
werden. Dementsprechend kann die Chipfestigkeit jedes Bauelements 6 von
konventionellen 600 MPa auf 1000 MPa verbessert werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Einzelheiten der oben beschriebenen
bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der
Umfang der Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche
definiert und alle Änderungen und Abwandlungen, die innerhalb
der Äquivalenz des Umfangs der Ansprüche liegen,
werden deshalb durch die Erfindung umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 11-40520 [0003]
- - JP 2004-221175 [0031]