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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waferbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Wafers, wie z. B. eines Halbleiterwafers.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Bei einem Halbleiterbauelementherstellverfahren werden mehrere als Straßen bezeichnete, sich kreuzende Trennlinien an der Vorderseite eines im Wesentlichen scheibenförmigen Halbleiterwafers ausgebildet, um dadurch mehrere Bereiche abzuteilen, in denen Bauelemente, wie z. B. ICs und LSIs jeweils ausgebildet werden. Der Halbleiterwerfer wird durch eine Schneidvorrichtung entlang dieser Straßen geschnitten, um dadurch den Werfer in die einzelnen Halbleiterchips (Halbleiterbauelemente) zu teilen.
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Vor dem Schneiden des Wafers entlang der Straßen wird die Rückseite des Wafers geschliffen, um die Dicke des Wafers auf eine vorgegebene Dicke zu verringern. In den letzten Jahren war es erforderlich, die Waferdicke auf z. B. annähernd 50 μm zu verringern, um eine Verringerung der Größe und des Gewichts von elektrischen Geräten zu erreichen. Jedoch ist solch ein sehr dünner Werfer schwer zu handhaben, so dass die Möglichkeit einer Beschädigung des Wafers während des Transports oder dergleichen besteht. Um dieses Problem zu bewältigen, wurde z. B. in dem offengelegten
japanischen Patent Nr. 2007-19461 ein Waferschleifverfahren vorgeschlagen. Bei diesem Waferschleifverfahren wird die Rückseite eines Wafers in einem Bereich geschliffen, der einem an der Vorderseite des Wafers ausgebildeten Bauelementbereich entspricht, um dadurch eine kreisförmige Aussparung an der Rückseite des Wafers in diesem Bereich auszubilden und gleichzeitig einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt an der Rückseite des Wafers in einem Bereich auszubilden, der einem Umfangsrandbereich entspricht, der den Bauelementbereich umgibt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Jedoch ist ein solcher Wafer mit einer kreisförmigen Aussparung an der Rückseite nicht eben, was ein Problem bei nach dem Schleifschritt durchzuführenden Schritten hervorruft. Zum Beispiel wird bei einem Bandanbringungsschritt zum Anbringen eines an einem ringförmigen Rahmen befestigten Zerteilungsbands an die geschliffene Oberfläche (Rückseite) des Wafers der Wafer gewöhnlich an einem ebenen Einspanntisch in dem Zustand gehalten, in dem ein an der mit den Bauelementen ausgebildeten Oberfläche (Vorderseite) des Wafers angebrachtes Schutzband mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs in Kontakt ist, und wird das Zerteilungsband durch Verwendung einer Walze oder dergleichen auf die geschliffene Oberfläche des Wafers gedrückt. Dieser Bandanbringungsschritt wird unter der Voraussetzung durchgeführt, dass der Wafer auf beiden Seiten eben ist. Dementsprechend tritt für den Fall, dass ein Wafer mit einer mittleren kreisförmigen Aussparung in ähnlicher Weise bearbeitet wird, ein Problem dahingehend auf, dass eine Rissbildung in dem Wafer auftritt. Um dieses Problem zu bewältigen, wurde in dem
japanischen Patent Nr. 4143623 eine Bandanbringungsvorrichtung vorgeschlagen.
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Diese Bandanbringungsvorrichtung verwendet kein Objekt, das mit dem Band in Kontakt kommt, sondern eine Saugkraft durch Vakuum, um das Band über der geschliffenen Oberfläche mit der kreisförmigen Aussparung anzubringen. Tatsächlich tritt jedoch eine Rissbildung nahe zu der Wurzel des ringförmigen Verstärkungsabschnitts auf oder wird ein Hohlraum zwischen dem Band und dem Wafer belassen. Ferner bleibt beim Zerteilen des Wafers die Form des Wafers unverändert und ist es deshalb notwendig, einen Einspanntisch zu verwenden, der dieser unveränderten Waferform entspricht.
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Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Waferbearbeitungsverfahren bereitzustellen, das einen Wafer, der eine kreisförmige Aussparung an der Rückseite in einem einem Bauelementbereich entsprechenden Bereich aufweist, ohne Rissbildung in dem Bauelementbereich teilen kann, um dadurch einzelne Bauelemente zu erhalten.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Waferbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Wafers mit einem Bauelementbereich, in dem mehrere Bauelemente ausgebildet und durch mehrere an der Vorderseite des Wafers ausgebildete Trennlinien abgeteilt sind, und einem Umfangsrandbereich, der den Bauelementbereich umgibt, bereitgestellt, wobei das Waferbearbeitungsverfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Anbringen eines Schutzbands an der Vorderseite des Wafers, an der die Bauelemente ausgebildet sind; Schleifen der Rückseite des Wafers in einem Bereich, der dem Bauelementbereich entspricht, in dem Zustand, dass der Wafer unter Ansaugen an einem ersten Einspanntisch gehalten wird, wobei das Schutzband mit dem ersten Einspanntisch in Kontakt steht, wodurch die Dicke des Bauelementbereichs auf eine vorgegebene Dicke verringert wird, um eine kreisförmige Aussparung und einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt, der den die kreisförmige Aussparung umgebenden Umfangsrandbereich beinhaltet, auszubilden; Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Transmissionswellenlänge für den Wafer entlang jeder Trennlinie von der Rückseite des Wafers aus, um dadurch eine modifizierte Schicht in dem Wafer entlang jeder Trennlinie auszubilden; Aufbringen des Laserstrahls entlang der Grenze zwischen der kreisförmigen Aussparung und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt von der Rückseite des Wafers aus, um dadurch eine ringförmige modifizierte Schicht in dem Wafer entlang der Grenze auszubilden; Halten des Wafers unter Ansaugen an einem zweiten Einspanntisch, der einen zylindrischen Vorsprung mit einem kleineren Durchmesser als die kreisförmige Aussparung aufweist, in dem Zustand, in dem das Schutzband mit dem zylindrischen Vorsprung in Kontakt steht; Vorbereiten eines Klebebands, das an einem ringförmigen Rahmen mit einer Öffnung, die einen größeren Durchmesser als der Wafer aufweist, in dem Zustand gehalten wird, in dem die Öffnung durch das Klebeband geschlossen ist, und Anordnen des Klebebands an dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts des Wafers; Aufbringen einer Walze mit einer Länge, die größer als der Durchmesser des Wafers ist, so dass die Walze an der Rückseite des Klebebands unter nach unten gerichtetem Druck gegen den Wafer gedreht wird, wodurch der ringförmige Verstärkungsabschnitt nach unten gedrückt wird, um den ringförmigen Verstärkungsabschnitt von der kreisförmigen Aussparung entlang der ringförmigen modifizierten Schicht zu trennen und gleichzeitig das Klebeband an der unteren Oberfläche der kreisförmigen Aussparung und dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts anzubringen; Entfernen des Schutzbands von dem Wafer; und Entfernen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts von dem Klebeband.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Waferbearbeitungsverfahren zum Bearbeiten eines Wafers mit einem Bauelementbereich, in dem mehrere Bauelemente ausgebildet und durch mehrere an der Vorderseite des Wafers ausgebildete Trennlinien abgeteilt sind, und einem Umfangsrandbereich, der den Bauelementbereich umgibt, bereitgestellt, wobei das Waferbearbeitungsverfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Anbringen eines Schutzbands an der Vorderseite des Wafers, an der die Bauelemente ausgebildet sind; Schleifen der Rückseite des Wafers in einem Bereich, der dem Bauelementbereich entspricht, in dem Zustand, dass der Wafer unter Ansaugen an einem ersten Einspanntisch gehalten wird, wobei das Schutzband mit dem ersten Einspanntisch in Kontakt steht, wodurch die Dicke des Bauelementbereichs auf eine vorgegebene Dicke verringert wird, um eine kreisförmige Aussparung und einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt, der den die kreisförmige Aussparung umgebenden Umfangsrandbereich beinhaltet, auszubilden; Aufbringen eines Laserstrahls mit einer Absorptionswellenlänge für den Wafer entlang jeder Trennlinie von der Rückseite des Wafers aus, um dadurch eine Teilungsnut an der Rückseite des Wafers entlang jeder Trennlinie auszubilden; Aufbringen des Laserstrahls entlang der Grenze zwischen der kreisförmigen Aussparung und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt von der Rückseite des Wafers aus, um dadurch eine ringförmige Teilungsnut an der Rückseite des Wafers entlang der Grenze auszubilden; Halten des Wafers unter Ansaugen an einem zweiten Einspanntisch, der einen zylindrischen Vorsprung mit einem kleineren Durchmesser als die kreisförmige Aussparung aufweist, in dem Zustand, in dem das Schutzband mit dem zylindrischen Vorsprung in Kontakt steht; Vorbereiten eines Klebebands, das an einem ringförmigen Rahmen mit einer Öffnung, die einen größeren Durchmesser als der Wafer aufweist, in dem Zustand gehalten wird, in dem die Öffnung durch das Klebeband geschlossen ist, und Anordnen des Klebebands an dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts des Wafers; Aufbringen einer Walze mit einer Länge, die größer als der Durchmesser des Wafers ist, so dass die Walze an der Rückseite des Klebebands unter nach unten gerichtetem Druck gegen den Wafer gedreht wird, wodurch der ringförmige Verstärkungsabschnitt nach unten gedrückt wird, um den ringförmigen Verstärkungsabschnitt von der kreisförmigen Aussparung entlang der ringförmigen Teilungsnut zu trennen und gleichzeitig das Klebeband an der unteren Oberfläche der kreisförmigen Aussparung und dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts anzubringen; Entfernen des Schutzbands von dem Wafer; und Entfernen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts von dem Klebeband.
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Vorzugsweise beinhaltet das Waferbearbeitungsverfahren ferner den Schritt des Teilens des Wafers entlang jeder modifizierten Schicht oder jeder Teilungsnut, die entlang jeder Trennlinie ausgebildet sind, um die einzelnen Bauelemente zu erhalten, nachdem der ringförmige Verstärkungsabschnitt von dem Klebeband entfernt wurde. Vorzugsweise ist der Durchmesser des zylindrischen Vorsprungs des zweiten Einspanntischs um 1 bis 10 mm kleiner als der Durchmesser der kreisförmigen Aussparung und die Höhe des zylindrischen Vorsprungs um 0 bis 0,2 mm größer als die Dicke des ringförmigen Verstärkungsabschnitts.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der ringförmige Verstärkungsabschnitt des Wafers leicht von der kreisförmigen Aussparung getrennt werden. Ferner wird der Abschnitt des Wafers mit verringerter Dicke, welcher der kreisförmigen Aussparung entspricht, beim Trennen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts von der kreisförmigen Aussparung unter Ansaugen an dem zweiten Einspanntisch gehalten, so dass es möglich ist, eine Rissbildung in dem Bauelementbereich des Wafers, welcher der kreisförmigen Aussparung entspricht, zu verhindern. Ferner bleiben die voneinander getrennten einzelnen Bauelemente an dem Klebeband angebracht, so dass die Bewegung jedes Bauelements in einem Aufnahmeschritt verhindert und jedes Bauelement in dem Aufnahmeschritt leicht aufgenommen werden kann.
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Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art und Weise, diese zu verwirklichen, werden 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 von dessen Vorderseite aus betrachtet;
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schutzbandanbringungsschritt zeigt;
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3 ist eine perspektivische Ansicht des Halbleiterwafers von dessen Rückseite aus betrachtet in dem Zustand, in dem ein Schutzband an der Vorderseite des Halbleiterwafers angebracht ist;
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Schleifvorrichtung;
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5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schleifschritt zum Ausbilden einer kreisförmigen Aussparung unter Verwendung der in 4 gezeigten Schleifvorrichtung zeigt;
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6 ist eine schematische Draufsicht zur Veranschaulichung des Schleifschritts;
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7 ist eine Schnittdarstellung des durch Durchführen des Schleifschritts erhaltenen Halbleiterwafers;
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die dafür geeignet ist, die vorliegende Erfindung auszuführen;
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9 ist ein Blockdiagramm einer Laserstrahlaufbringungseinheit in der in 8 gezeigten Laserbearbeitungsvorrichtung;
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10A ist eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Modifikationsschichtsausbildungsschritts;
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10B ist eine Draufsicht des durch Durchführen des Modifikationsschichtsausbildungsschritts erhaltenen Halbleiterwafers;
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11A ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung eines Schritts zur Ausbildung einer ringförmigen modifizierten Schicht;
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11B ist eine Draufsicht des durch Durchführen des Schritts zum Ausbilden einer ringförmigen modifizierten Schicht erhaltenen Halbleiterwafers;
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12A ist eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung eines Teilungsnutausbildungsschritts;
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12B ist eine vergrößerte Schnittdarstellung eines wesentlichen Teils des durch Durchführen des Nutausbildungsschritts erhaltenen Halbleiterwafers;
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13 ist eine perspektivische Ansicht eines Einspanntischs mit einem zylindrischen Vorsprung;
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14A bis 14C sind Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung eines Schritts zum Trennen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts und eines Klebebandanbringungsschritts;
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15 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt des Entfernens eines Schutzbands von dem Halbleiterwafer zeigt;
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16 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt des Entfernens eines ringförmigen Verstärkungsabschnitts von dem Klebeband zeigt;
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17 ist eine perspektivische Ansicht einer Teilungsvorrichtung; und
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18A und 18B sind Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung eines Waferteilungsschritts.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Halbleiterwafers 11, dessen Dicke auf eine vorgegebene Dicke zu verringern ist. Der in 1 gezeigte Halbleiterwafer 11 ist z. B. ein Siliziumwafer mit einer Dicke von 700 μm. Der Halbleiterwafer 11 weist eine Vorderseite 11a und eine Rückseite 11b auf. Mehrere sich kreuzende Straßen (Trennlinien) 13 sind an der Vorderseite 11a des Halbleiterwafers 11 ausgebildet, um dadurch mehrere rechteckige Bereiche abzuteilen, in denen mehrere Bauelemente 15, wie z. B. ICs und LSIs, jeweils ausgebildet sind.
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Der Halbleiterwafer 11 beinhaltet einen Bauelementbereich 17, in dem die Bauelemente 15 ausgebildet sind, und einen Umfangsrandbereich 19, der den Bauelementbereich 17 umgibt. Der äußere Umfang des Halbleiterwafers 11 ist mit einer Kerbe 21 als einer Markierung ausgebildet, welche die Kristallorientierung des Siliziumwafers anzeigt. Wie in 2 gezeigt ist, wird ein Schutzband 23 durch einen Schutzbandanbringungsschritt vor dem Schleifen der Rückseite 11b des Halbleiterwafers 11 an der Vorderseite 11a des Halbleiterwafers 11 angebracht. Dementsprechend wird die Vorderseite 11a des Halbleiterwafers 11 durch das Schutzband 23 geschützt und ist die Rückseite 11b des Halbleiterwafers 11 freigelegt, wie in 3 gezeigt ist.
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Mit Bezug auf 4 wird eine Schleifvorrichtung 2 perspektivisch gezeigt. Die Schleifvorrichtung 2 beinhaltet ein Gehäuse (Basis) 4 mit einer Säule 6, die sich an dem hinteren Ende vertikal erstreckt. Ein Paar sich vertikal erstreckender Führungsschienen 8 ist an der vorderen Oberfläche der Säule 6 befestigt. Eine Schleifeinheit (Schleifmittel) 10 ist so an der Säule 6 angebracht, dass sie entlang der Führungsschienen 8 vertikal bewegbar ist. Die Schleifeinheit 10 beinhaltet ein Gehäuse 12 und ein Halteelement 14 zum Halten des Gehäuses 12. Das Halteelement 14 ist an einer beweglichen Basis 16 angebracht, die entlang der Führungsschienen 8 vertikal bewegbar ist.
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Die Schleifeinheit 10 beinhaltet eine Achse 18, die drehbar in dem Gehäuse 12 aufgenommen ist, eine Anbringungseinrichtung 20, die an dem unteren Ende der Achse 18 befestigt ist, eine Schleifscheibe 22, die an der unteren Oberfläche der Anbringungseinrichtung 20 durch Schrauben angebracht ist, einen Schleifring 24 (siehe 5), der an der unteren Oberfläche der Schleifscheibe 22 befestigt ist, und einen Servomotor 26 zum Drehen der Achse 18. Der Schleifring 24 besteht aus mehreren Schleifelementen, die ringförmig mit vorgegebenen Abständen entlang des äußeren Umfangs der Schleifscheibe 22 angeordnet sind. Die Schleifvorrichtung 2 beinhaltet ferner einen Schleifeinheitsbewegungsmechanismus 32, der aus einer Kugelgewindespindel 28, die mit der beweglichen Basis 16 zum vertikalen Bewegen der Schleifeinheit 10 entlang der Führungsschienen 8 im Gewindeeingriff steht, und einem Pulsmotor 30 zum Drehen der Kugelgewindespindel 28 besteht. Dementsprechend wird, wenn der Pulsmotor 30 angetrieben wird, die Kugelgewindespindel 28 gedreht, um dadurch die bewegliche Basis 16 vertikal zu bewegen.
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Die obere Oberfläche des Gehäuses 4 ist mit einer Aussparung 4a ausgebildet und ein Einspanntischmechanismus 34 ist in der Aussparung 4a vorgesehen. Der Einspanntischmechanismus 34 weist einen Einspanntisch 36 auf. Der Einspanntisch 36 ist in der in 4 durch einen Pfeil Y gezeigten Y-Richtung durch einen Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) bewegbar, um wahlweise eine an der Vorderseite der Schleifeinheit 10 angeordnete Wafer-Anbringungs-/Abnahme-Position A, wie in 4 gezeigt ist, und eine der Schleifeinheit 10 an der unteren Seite derselben gegenüberliegende Schleifposition B einzunehmen. Ein Paar von Balgen 38 und 40 ist an der vorderen und der hinteren Seite des Einspanntischs 36 vorgesehen. Ferner ist eine Bedienungstafel 42, welche die Eingabe von Schleifbedingungen oder dergleichen durch einen Benutzer der Schleifvorrichtung 2 ermöglicht, an der oberen Oberfläche des vorderen Endabschnitts des Gehäuses 4 vorgesehen.
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Ein Schleifschritt unter Verwendung der Schleifvorrichtung 2 wird auf eine solche Weise durchgeführt, dass die Rückseite 11b des Halbleiterwafers 11 in einem Bereich geschliffen wird, der dem Bauelementbereich 17 entspricht, um eine kreisförmige Aussparung auszubilden und gleichzeitig einen Bereich, der dem Umfangsrandbereich 19 entspricht, als einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt um die kreisförmige Aussparung herum zu belassen. Spezieller wird der in 3 gezeigte Halbleiterwafer 11 mit dem Schutzband 23 unter Ansaugen an dem Einspanntisch 36 an der in 4 gezeigten Wafer-Anbringungs-/Abnahme-Position A in dem Zustand gehalten, in dem das Schutzband 23 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs 36 in Kontakt steht. Danach wird der Einspanntisch 36 in der Y-Richtung zu der Schleifposition B bewegt.
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Wie in 5 und 6 gezeigt ist, wird der Einspanntisch z. B. mit 300 U/Min in der durch einen Pfeil 43 gezeigten Richtung gedreht und die Schleifscheibe 22 mit dem Schleifring 24 z. B. mit 6000 U/Min in der durch einen Pfeil 45 gezeigten Richtung gedreht. Zur gleichen Zeit wird der Schleifeinheitsbewegungsmechanismus 32 angetrieben, um den Schleifring 24 mit der Rückseite 11b des Halbleiterwafers 11 in Kontakt zu bringen. Ferner wird die Schleifscheibe 22 mit einer vorgegebenen Zuführgeschwindigkeit um einen vorgegebenen Betrag nach unten zugeführt.
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Als Folge wird die Rückseite 11b des Halbleiterwafers 11 in einem Bereich geschliffen, der dem Bauelementbereich 17 entspricht, um eine kreisförmige Aussparung 44 mit einer vorgegebenen Tiefe auszubilden und gleichzeitig einen Bereich, der dem Umfangsrandbereich 19 entspricht, als einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt (ringförmigen Vorsprung) 46 zu belassen, wie in 5 und 7 gezeigt ist. Die Dicke des Halbleiterwafers 11 wird in dem Bauelementbereich 17, welcher der kreisförmigen Aussparung 44 entspricht, auf eine vorgegebene Dicke (z. B. 30 μm) verringert. Je nach Anforderung kann ein Metallschichtausbildungsschritt durchgeführt werden, um eine Metallschicht aus Gold, Silber, Titan usw. an der unteren Oberfläche der kreisförmigen Aussparung 44 des Halbleiterwafers 11 auszubilden.
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Die Beziehung zwischen dem an dem Einspanntisch 36 gehaltenen Halbleiterwafer 11 und dem an der Schleifscheibe 22 angebrachten Schleifring 24 wird nun mit Bezug auf 6 beschrieben. Das Zentrum P1 der Drehung des Einspanntischs 36 und das Zentrum P2 der Drehung des Schleifrings 24 weichen voneinander ab, wie in 6 gezeigt ist. Ferner ist der äußere Durchmesser des Schleifrings 24 so festgelegt, dass er kleiner als der Durchmesser eines Grenzkreises 48 zwischen dem Bauelementbereich 17 und dem Umfangsrandbereich 19 des Halbleiterwafers 11 und etwas größer als der Radius des Grenzkreises 48 ist. Dementsprechend tritt der Schleifring 24 durch das Zentrum P1 der Drehung des Einspanntischs 36.
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8 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 52 zum Durchführen des Waferbearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 52 beinhaltet eine ortsfeste Basis 54 und einen ersten Schiebeblock 56, der so an der ortsfesten Basis 54 gehalten ist, dass er in der durch einen Pfeil X gezeigten X-Richtung bewegbar ist. Der erste Schiebeblock 56 ist in einer Zuführrichtung, d. h. in der X-Richtung, entlang eines Paars von Führungsschienen 64 durch ein Zuführmittel 62 bewegbar, das eine Kugelgewindespindel 58 und einen Pulsmotor 60 beinhaltet.
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Ein zweiter Schiebeblock 66 ist so an dem ersten Schiebeblock 56 gehalten, dass er in der durch einen Pfeil Y gezeigten Y-Richtung bewegbar ist. Der zweite Schiebeblock 66 ist in einer Teilungsrichtung, d. h. in der Y-Richtung, entlang eines Paars von Führungsschienen 74 durch ein Teilungsmittel 72 bewegbar, das eine Kugelgewindespindel 68 und einen Pulsmotor 70 beinhaltet. Ein Einspanntisch 78 ist durch ein zylindrisches Halteelement 76 an dem zweiten Schiebeblock 66 gehalten. Dementsprechend ist der Einspanntisch 78 sowohl in der X-Richtung als auch in der Y-Richtung durch das Zuführmittel 62 und das Teilungsmittel 72 bewegbar. Der Einspanntisch 78 ist mit einem Paar von Klemmen 80 zum Einklemmen des an dem Einspanntisch 78 unter Ansaugen gehaltenen Halbleiterwafers 11 versehen.
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Eine Säule 82 ist an der ortsfesten Basis 54 vorgesehen und ein Gehäuse 85 zum Aufnehmen einer Laserstrahlaufbringungseinheit 84 ist an der Säule 82 angebracht. Wie in 9 gezeigt ist, beinhaltet die Laserstrahlaufbringungseinheit 84 einen Laseroszillator 104, wie z. B. einen YAG-Laseroszillator oder einen YVO4-Laseroszillator, ein Wiederholungsfrequenzeinstellmittel 106, ein Pulsbreiteneinstellmittel 108 und ein Leistungseinstellmittel 110. Ein gepulster Laserstrahl wird durch den Laseroszillator 104 oszilliert und die Leistung des gepulsten Laserstrahls wird durch das Leistungseinstellmittel 110 der Laserstrahlaufbringungseinheit 84 eingestellt. Eine Fokussiereinheit (Laserkopf) 86 ist an dem vorderen Ende des Gehäuses 85 angebracht und beinhaltet einen Spiegel 112 und eine Fokussierobjektivlinse 114. Der gepulste Laserstrahl aus der Laserstrahlaufbringungseinheit 84 wird durch den Spiegel 112 reflektiert und als Nächstes durch die Objektivlinse 114 in der Fokussiereinheit 86 so fokussiert, dass er einen Laserstrahlfleck (Fokus) innerhalb des an dem Einspanntisch 78 gehaltenen Halbleiterwafers 11 bildet.
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Mit erneutem Bezug auf 8 ist außerdem ein Abbildungsmittel 88 zum Erfassen eines zu laserbearbeitenden Bearbeitungsbereichs des Halbleiterwafers 11 an dem vorderen Ende des Gehäuses 85 so vorgesehen, dass es in der X-Richtung neben der Fokussiereinheit 86 angeordnet ist. Das Abbildungsmittel 88 beinhaltet eine gewöhnliche Abbildungseinrichtung, wie z. B. eine CCD, zum Abbilden des Bearbeitungsbereichs des Halbleiterwafers 11 unter Verwendung sichtbaren Lichts. Das Abbildungsmittel 88 beinhaltet ferner ein Infrarotabbildungsmittel, das aus einem Infrarotlichtaufbringungsmittel zum Aufbringen von infrarotem Licht auf den Halbleiterwafer 11, einem optischen System zum Einfangen des durch das Infrarotlichtaufbringungsmittel auf den Halbleiterwafer 11 aufgebrachten infraroten Lichts und einer Infrarotabbildungseinrichtung, wie z. B. einer Infrarot-CCD, zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das dem von dem optischen System eingefangenen infraroten Licht entspricht, besteht. Eine Bildsignalausgabe von dem Abbildungsmittel 88 wird zu einer Steuereinrichtung (Steuermittel) 90 übertragen.
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Die Steuereinrichtung 90 ist aus einem Computer aufgebaut und beinhaltet einen Prozessor (CPU) 92 zum Durchführen einer Betriebsverarbeitung gemäß einem Steuerprogramm, einen Festspeicher (ROM) 94, der das Steuerprogramm vorher speichert, einen Arbeitsspeicher (RAM) 96 zum Speichern der Ergebnisse einer Berechnung usw., einen Zähler 98, eine Eingabeschnittstelle 100 und eine Ausgabeschnittstelle 102.
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Das Bezugszeichen 105 bezeichnet ein Zuführbetragserfassungsmittel mit einer entlang einer der Führungsschienen 64 vorgesehen linearen Skala 103 und einem an dem ersten Schiebeblock 56 vorgesehenen Lesekopf (nicht gezeigt). Ein Erfassungssignal von dem Zuführbetragserfassungsmittel 105 wird in die Eingabeschnittstelle 100 der Steuereinrichtung 90 eingegeben. Das Bezugszeichen 107 bezeichnet ein Teilungsbetragserfassungsmittel mit einer entlang einer der Führungsschienen 74 vorgesehenen linearen Skala 109 und einem an dem zweiten Block 66 vorgesehenen Lesekopf (nicht gezeigt). Ein Erfassungssignal von dem Teilungsbetragserfassungsmittel 109 wird in die Eingabeschnittstelle 100 der Steuereinrichtung 90 eingegeben. Ein Bildsignal von dem Abbildungsmittel 88 wird auch in die Eingabeschnittstelle 100 der Steuereinrichtung 90 eingegeben. Andererseits werden Steuersignale aus der Ausgabeschnittstelle 102 der Steuereinrichtung 90 an den Pulsmotor 60, den Pulsmotor 70 und die Laserstrahlaufbringungseinheit 84 ausgegeben.
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Ein Modifikationsschichtsausbildungsschritt zum Ausbilden einer modifizierten Schicht in dem Halbleiterwafer 11 durch Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung 52 wird nun mit Bezug auf 10A und 10B beschrieben. Der Halbleiterwafer 11 mit dem Schutzband 23 wird unter Ansaugen an dem Einspanntisch 78 der Laserbearbeitungsvorrichtung 52 in dem Zustand gehalten, in dem das Schutzband 23 mit der oberen Oberfläche des Einspanntischs 78 in Kontakt steht. Dementsprechend ist die kreisförmige Aussparung 44 des an dem Einspanntisch 78 gehaltenen Halbleiterwafers 11 nach oben gerichtet. Der Einspanntisch 78, der den Halbleiterwafer 11 hält, wird durch das Zuführmittel 62 zu einer Position genau unter dem Abbildungsmittel 88 bewegt. Das Abbildungsmittel 88 führt einen Ausrichtungsvorgang zum Erfassen des zu laserbearbeitenden Bearbeitungsbereichs des Halbleiterwafers 11 durch.
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Spezieller führen das Abbildungsmittel 88 und das Steuermittel 90 eine Bildverarbeitung, wie z. B. einen Musterabgleich, zur Ausrichtung zwischen den Straßen 13, die sich an dem Halbleiterwafer 11 in einer ersten Richtung erstrecken, und der Fokussiereinheit 86 der Laserstrahlaufbringungseinheit 84 durch, wodurch die Ausrichtung entlang der Straßen 13, die sich in der ersten Richtung erstrecken, durchgeführt wird. Danach wird ein ähnlicher Ausrichtungsvorgang entlang der anderen Straßen 13 durchgeführt, die sich in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung an dem Halbleiterwafer 11 erstrecken. Obwohl die Vorderseite 11a des Halbleiterwafers 11, an der die Straßen 13 ausgebildet sind, nach unten gerichtet ist, können die Straßen 13 von der Rückseite 11b aus abgebildet werden, weil das Abbildungsmittel 88 eine Infrarot-CCD beinhaltet.
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Nachdem der Ausrichtungsvorgang wie oben beschrieben durchgeführt wurde, wird ein gepulster Laserstrahl 87 mit einer Transmissionswellenlänge für den Wafer 11 so aufgebracht, dass er innerhalb des Wafers 11 fokussiert ist, wie in 10A gezeigt ist. Gleichzeitig wird der Einspanntisch 78 mit einer vorgegebenen Zuführgeschwindigkeit in der in 8 gezeigten X-Richtung bewegt, wodurch eine modifizierte Schicht 116 in dem Wafer 11 ausgebildet wird. Diese modifizierte Schicht 116 ist als eine geschmolzene und wieder gehärtete Schicht ausgebildet.
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Der Modifikationsschichtsausbildungsschritt wird z. B. unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt:
Lichtquelle: LD-gepumpter Q-geschalteter Nd: YAG-Pulslaser
Wellenlänge: 1064 nm
Wiederholungsfrequenz: 100 kHz
Pulsenergie: 10 μJ
Fokussierter Fleckdurchmesser: 1 μm
Zuführgeschwindigkeit: 100 mm/Sek
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Nach dem Ausbilden der modifizierten Schichten 116 entlang aller Straßen 13, die sich an dem Halbleiterwafer 11 in der ersten Richtung erstrecken, wird der Einspanntisch 78 um 90° gedreht, um in ähnlicher Weise die modifizierten Schichten 116 entlang der anderen Straßen 13 auszubilden, die sich in der zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung erstrecken. 10B ist eine Draufsicht des Halbleiterwafers 11 in dem Zustand, in dem die modifizierten Schichten 116 entlang aller sich kreuzender Straßen 13 ausgebildet sind.
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Danach wird, wie in 11A gezeigt ist, ein Schritt zum Ausbilden einer ringförmigen modifizierten Schicht durchgeführt, um eine ringförmige modifizierte Schicht 118 in dem Wafer 11 entlang der Grenze zwischen der kreisförmigen Aussparung 44 und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt 46 durch Aufbringen des Laserstrahls 87 von der Rückseite 11b des Wafers 11 aus auszubilden. Dieser Schritt zum Ausbilden einer ringförmigen modifizierten Schicht wird durchgeführt, während der Einspanntisch 78 mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht wird. 11B ist eine Draufsicht des Wafers 11 in dem Zustand, in dem die ringförmige modifizierte Schicht 118 entlang der Grenze zwischen der kreisförmigen Aussparung 44 und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt 46 nach dem Ausbilden der modifizierten Schichten 116 entlang aller Straßen 13 ausgebildet wurde.
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Der Modifikationsschichtsausbildungsschritt zum Ausbilden der modifizierten Schichten 116 und der ringförmigen modifizierten Schicht 118 in dem Wafer 11, der in 10A und 10B gezeigt ist, kann durch einen in 12A und 12B gezeigten Nutausbildungsschritt ersetzt werden. Das heißt, wie in 12A gezeigt ist, ein Laserstrahl 87a mit einer Absorptionswellenlänge für den Wafer 11 kann von der Rückseite 11b des Wafers 11 aus entlang jeder Straße 13 aufgebracht werden, um dadurch eine Teilungsnut 120 an der Rückseite 11b des Wafers 11 entlang jeder Straße 13 auszubilden, wie in 12B gezeigt ist.
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Ferner kann der in 11A und 11B gezeigte Schritt zum Ausbilden einer ringförmigen modifizierten Schicht durch einen Schritt zum Ausbilden einer ringförmigen Nut ersetzt werden, in dem der Laserstrahl 87a auf die Grenze zwischen der kreisförmigen Aussparung 44 und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt 46 aufgebracht werden kann, um dadurch eine ringförmige Teilungsnut entlang dieser Grenze auszubilden.
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Dieser Nutausbildungsschritt wird z. B. unter den folgenden Bearbeitungsbedingungen durchgeführt:
Lichtquelle: LD-gepumpter Q-geschalteter Nd: YAG-Laser
Wellenlänge: 355 nm (Frequenzverdreifachung des YAG-Lasers)
Wiederholungsfrequenz: 50 kHz
Durchschnittliche Leistung: 3 W
Fokussierter Fleckdurchmesser: 5 μm
Zuführgeschwindigkeit: 200 mm/Sek
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Nach dem Durchführen des in 10A bis 11B gezeigten Modifikationsschichtsausbildungsschritts oder des in 12A und 12B gezeigten Nutausbildungsschritts wird ein Schritt zum Trennen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts zum Trennen des ringförmigen Verstärkungsabschnitts 46 von der kreisförmigen Aussparung 44 durch Verwendung eines in 13 gezeigten Einspanntischs 122 durchgeführt. Der Einspanntisch 122 weist einen zylindrischen Körper 124 und einen an der oberen Endoberfläche des zylindrischen Körpers 124 ausgebildeten zylindrischen Vorsprung 126 auf. Ein poröses Saugelement 128 ist in den zylindrischen. Vorsprung 126 eingepasst. Vorzugsweise ist die Höhe H des zylindrischen Vorsprungs 126 (siehe 14A) so festgelegt, dass sie um 40 bis 60 μm größer als die Dicke des ringförmigen Verstärkungsabschnitts 46 des Wafers 11 ist.
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Wie 14A gezeigt ist, ist das poröse Saugelement 128 des Einspanntischs 122 durch ein Wahlventil 130 mit einer Vakuumquelle 132 verbunden. Zunächst wird der Wafer 11 mit den modifizierten Schichten 116 und der ringförmigen modifizierten Schicht 118 an dem porösen Saugelement 128 des Einspanntischs 122 unter Ansaugen in dem Zustand gehalten, in dem das Schutzband 23 nach unten gerichtet ist, wie in 14A gezeigt ist. Danach wird, wie in 14B gezeigt ist, ein Klebeband 136 zunächst an einem ringförmigen Rahmen 134, der eine Öffnung mit einem größeren Durchmesser als der Wafer 11 aufweist, auf eine solche Weise angebracht, dass die Öffnung des ringförmigen Rahmens 134 durch das Klebeband 134 geschlossen wird. Ferner wird das so an dem ringförmigen Rahmen 134 gehaltene Klebeband 136 an dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts 46 des Wafers 11 angeordnet. Danach wird, wie In 14C gezeigt ist, eine Walze 138 mit einer Länge, die größer als der Durchmesser des Wafers 11 ist, auf den Wafer 11 aufgebracht, während sie an der Rückseite (nicht haftende Oberfläche) des Klebebands 136 in der durch einen Pfeil A gezeigten Richtung gedreht und in der durch einen Pfeil B gezeigten Richtung bewegt wird.
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Als Folge wird der ringförmige Verstärkungsabschnitt 46 durch die Walze 138 nach unten gedrückt und deshalb entlang der ringförmigen modifizierten Schicht 118, die zwischen der kreisförmigen Aussparung 44 und dem ringförmigen Verstärkungsabschnitt 46 ausgebildet ist, getrennt. Zur gleichen Zeit wird das Klebeband 136 sowohl an der unteren Oberfläche der kreisförmigen Aussparung 44 als auch an dem oberen Ende des ringförmigen Verstärkungsabschnitts 46 angebracht. Danach wird der ringförmige Rahmen 134 umgedreht, so dass das Schutzband 23 nach oben gerichtet ist. In diesem Zustand wird das Schutzband 23 von dem Wafer 11 entfernt, wie in 15 gezeigt ist. Danach wird der ringförmige Verstärkungsabschnitt 46 von dem Klebeband 136 entfernt, wie in 16 gezeigt ist.
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Vorzugsweise ist in dem Fall des in 16 gezeigten Entfernens des ringförmigen Verstärkungsabschnitts 46 das Klebeband 136 als ein Band mit einer Haftkraft vorgesehen, die durch Aufbringen eines äußeren Impulses verringert werden kann. Zum Beispiel kann die Haftkraft des Bands durch das Aufbringen ultravioletter Strahlung verringert werden. In diesem Fall wird ultraviolette Strahlung auf den gesamten Wafer 11 oder nur den ringförmigen Verstärkungsabschnitt 46 aufgebracht. Dementsprechend kann der ringförmige Verstärkungsabschnitt 46 leicht von dem Klebeband 136 entfernt werden. Nachdem der ringförmige Verstärkungsabschnitt 46 von dem Klebeband 136 entfernt wurde, wird ein Waferteilungsschritt durchgeführt, um den Halbleiterwafer 11 entlang aller modifizierten Schichten 116 durch Verwendung einer in 17 gezeigten Teilungsvorrichtung 140 zu teilen, wodurch die einzelnen Bauelemente (Chips) 15 erhalten werden.
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Die in 17 gezeigte Teilungsvorrichtung 140 beinhaltet ein Rahmenhaltemittel 142 zum Halten des ringförmigen Rahmens 134 und ein Bandaufweitungsmittel 144 zum Aufweiten des Klebebands 136, das an dem durch das Rahmenhaltemittel 142 gehaltenen ringförmigen Rahmen 134 gehalten wird. Das Rahmenhaltemittel 142 beinhaltet ein Element 146 zum Halten des ringförmigen Rahmens und mehrere Klemmen 148 als Befestigungsmittel, die an dem äußeren Umfang des Rahmenhalteelements 146 vorgesehen sind. Die obere Oberfläche des Rahmenhalteelements 146 wirkt als eine Anbringungsoberfläche 146a zum Anbringen des ringförmigen Rahmens 134 daran.
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Der an der Anbringungsoberfläche 146a angebrachte ringförmige Rahmen 134 wird durch die Klemmen 148 an dem Rahmenhalteelement 146 befestigt. Das Rahmenhaltemittel 142 ist durch das Bandaufweitungsmittel 144 so gehalten, dass es vertikal bewegbar ist. Das Bandaufweitungsmittel 144 beinhaltet eine Aufweitungstrommel 150, die innerhalb des Elements 146 zum Halten des ringförmigen Rahmens vorgesehen ist. Die Aufweitungstrommel 150 weist einen äußeren Durchmesser, der kleiner als der innere Durchmesser des ringförmigen Rahmens 134 ist, und einen inneren Durchmesser auf, der größer als der äußere Durchmesser des Halbleiterwafers 11 ist, der an dem an dem ringförmigen Rahmen 134 gehaltenen Klebeband 136 angebracht ist.
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Die Aufweitungstrommel 150 weist einen Halteflansch 152 auf, der an dem unteren Ende der Trommel 150 einstückig ausgebildet ist. Das Bandaufweitungsmittel 144 beinhaltet ferner ein Antriebsmittel 154 zum vertikalen Bewegen des Elements 146 zum Halten des ringförmigen Rahmens. Das Antriebsmittel 154 besteht aus mehreren Luftzylindern 156, die an dem Halteflansch 152 vorgesehen sind. Jeder Luftzylinder 156 ist mit einer Kolbenstange 158 versehen, die mit der unteren Oberfläche des Rahmenhalteelements 146 verbunden ist. Das aus den mehreren Luftzylindern 156 bestehende Antriebsmittel 154 wirkt so, dass es das Element 146 zum Halten des ringförmigen Rahmens so bewegt, dass dieses wahlweise eine Referenzposition, in der die Anbringungsoberfläche 146a im Wesentlichen die gleiche Höhe wie das obere Ende der Aufweitungstrommel 150 aufweist, und eine Aufweitungsposition einnimmt, in der die Anbringungsoberfläche 146a eine um einen vorgegebenen Betrag geringere Höhe als das obere Ende der Aufweitungstrommel 150 aufweist.
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Der Waferteilungsschritt unter Verwendung der Teilungsvorrichtung 140 wird nun mit Bezug auf 18A und 18B beschrieben. Wie in 18A gezeigt ist, ist der ringförmige Rahmen 134, der den Halbleiterwafer 11 durch das Klebeband 136 hält, an der Anbringungsoberfläche 146a des Rahmenhalteelements 146 angebracht und durch die Klemmen 148 an dem Rahmenhalteelement 146 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt ist das Rahmenhalteelement 146 an der Referenzposition angeordnet, in der die Höhe der Anbringungsoberfläche 146a im Wesentlichen die gleiche wie die des oberen Endes der Aufweitungstrommel 150 ist.
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Danach werden die Luftzylinder 156 angetrieben, um das Rahmenhalteelement 146 auf die in 18B gezeigte Aufweitungsposition abzusenken. Dementsprechend wird auch der an der Anbringungsoberfläche 146a des Rahmenhalteelements 146 befestigte ringförmige Rahmen 134 abgesenkt, so dass das an dem ringförmigen Rahmen 134 gehaltene Klebeband 136 an dem oberen Ende der Aufweitungstrommel 150 zum Anliegen kommt und hauptsächlich in der radialen Richtung der Aufweitungstrommel 150 aufgeweitet wird. Als Folge wird eine Zugkraft radial auf den an dem Klebeband 136 angebrachten Halbleiterwafer 11 ausgeübt. Wenn eine Zugkraft radial auf den Halbleiterwafer 11 ausgeübt wird, wird der Halbleiterwafer 11 entlang der modifizierten Schichten 116 gebrochen, wodurch der Halbleiterwafer 11 in die einzelnen Halbleiterchips (Halbleiterbauelemente) 15 geteilt wird.
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Die so voneinander getrennten einzelnen Halbleiterchips 15 bleiben an dem Klebeband 136 angebracht. Dementsprechend werden die Chips 15 durch Verringern der Haftkraft des Klebebands 136, z. B. durch Aufbringen ultravioletter Strahlung auf das Klebeband 136, einzeln von dem Klebeband 136 durch Verwendung einer Aufnahmevorrichtung (nicht gezeigt) abgezogen.
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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 2007-19461 [0003]
- JP 4143623 [0004]
