DE102016213249A1 - Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers - Google Patents

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Yoko Nishino
Hiroshi Morikazu
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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers, der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche aufweist. Das Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers beinhaltet einen Ausbildungsschritt für eine ringförmigen Nut zum Ausbilden einer ringförmigen Nut an der zweiten Oberfläche des SiC-Substrats in einem ringförmigen Bereich, welcher der Grenze zwischen einem Bauelementbereich und einem umfänglichen Randbereich entspricht, in dem Zustand, in dem eine Dicke, welche der fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten entspricht, überbleibt, und einen Ausbildungsschritt für einen Trennungsstartpunkt zum Aufbringen des Laserstrahls an der zweiten Oberfläche während ein Fokuspunkt und das SiC-Substrat relativ bewegt werden, um dadurch eine modifizierte Schicht und Risse in dem SiC-Substrat an einer vorbestimmten Tiefe auszubilden.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers, der aus einem SiC-Substrat gebildet ist und an dem mehrere Bauelemente an der vorderen Seite des SiC-Substrats ausgebildet sind.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Verschiedene Bauelemente wie integrierte Schaltungen (ICs) und hohe Integrationsgrade (LSIs) sind durch Ausbilden einer funktionalen Schicht an der vorderen Seite des Wafers, der aus einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, und Aufteilen der funktionalen Schicht in mehrere Bereiche entlang mehrerer sich kreuzende Teilungslinien ausgebildet. Die Rückseite des Wafers wird durch eine Schleifvorrichtung geschliffen, um dadurch die Dicke des Wafers auf eine vorbestimmte Dicke zu reduzieren. Danach werden die Teilungslinien des Wafers durch eine Bearbeitungsvorrichtung wie eine Schneidvorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung bearbeitet, um dadurch den Wafer in mehrere einzelne Bauelementchips entsprechend den Bauelementen zu teilen. Die so erhaltenen Bauelementchips werden in der Breite in verschiedenen elektronischen Ausstattungen wie Mobiltelefonen und Computern verwendet.
  • Ferner werden Leistungsbauelemente oder optische Bauelemente wie Licht emittierende Dioden (LEDs) und Laserdioden (LDs) durch Ausbilden einer funktionalen Schicht an der vorderen Seite eines Wafers der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, und Teilen dieser funktionalen Schicht in mehrere Bereiche entlang mehrerer sich schneidender Teilungslinien ausgebildet. Ähnlich zu dem Fall des oben genannten Siliziumwafers ist die Rückseite des SiC-Wafers durch eine Schleifvorrichtung geschliffen, um dadurch die dicke des SiC-Wafers auf eine vorbestimmte Dicke zu reduzieren. Danach werden die Teilungslinien des SiC-Wafers durch eine Bearbeitungsvorrichtung wie eine Schneidvorrichtung und eine Laserbearbeitungsvorrichtung bearbeitet, um dadurch den SiC-Wafer in mehrere einzelne Bauelementchips zu teilen, die den Leistungseinrichtungen oder den optischen Bauelementen entsprechen. Die Bauelementchips, die so erhalten werden, werden großflächig in verschiedenen elektronischen Ausstattungen verwendet.
  • Wie oben beschrieben wird die Rückseite des SiC-Wafers geschliffen, um den SiC-Wafer auf eine vorbestimmte Dicke vor dem Schneiden des SiC-Wafers entlang der Teilungslinien wie in dem Fall des Siliziumwafers geschnitten. Um eine weitere Reduktion des Gewichts und der Größe von elektronischen Ausstattungen zu erreichen, ist nötig, die Dicke des Wafers weiter auf eine Dicke von zum Beispiel ungefähr 50 μm zu reduzieren. Jedoch ist ein solcher Wafer, der durch ein Schleifen dünnen ausgestaltet wurde, schwierig zu handhaben und entsprechend existiert eine Wahrscheinlichkeit den Wafer während einem Übertragen oder dergleichen zu beschädigen. Die Vorderseite des Wafers weist einen Bauelementbereich, an dem die Bauelemente ausgebildet sind, und einen umfängliche Randbereich, der den Bauelementen Bereich umgibt, auf. Um das obige Problem zu lösen wird ein Schleifverfahren zum Schleifen der Rückseite des Wafers vorgeschlagen, in dem nur ein zentraler Bereich, welcher den Bauelementen Bereich entspricht, geschliffen wird, wodurch eine kreisförmige Vertiefung an der Rückseite des Wafers entsprechend dem zentralen Bereich ausgebildet wird, wodurch ein ringförmige Verstärkungsabschnitt an der Rückseite des Wafers in einem umfänglichen Bereich, der dem umfänglichen Randbereich entspricht, ausgebildet wird (siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-19379 ).
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Jedoch weist ein SiC-Substrat eine wesentlich höhere Mohshärte als ein Siliziumsubstrat auf. Entsprechend existiert beim Schleifen der Rückseite des Wafers, der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, unter Verwendung einer Schleifescheibe, die abrasive Elemente aufweist, ein Problem, indem sich die abrasiven Elemente ungefähr vier bis fünfmal mehr abnutzen als die Schleifenmenge des Wafers, was eine geringe Wirtschaftlichkeit verursacht. Zum Beispiel, wenn die Schleifmenge eines Siliziumsubstrats 100 μm ist, ist der Verschleißwert der abrasiven Elemente 0,1 μm. Im Gegensatz dazu, wenn die Schleifenmenge eines SiC-Substrats 100 μm ist, ist der Verschleißwert der abrasiven Elemente 400 μm bis 500 μm. Entsprechend ist der Verschleißwert der abrasiven Elemente beim Schleifen eines SiC-Substrats 4000–5000 mal der Verschleißwert des Schleifens eines Siliziumsubstrats.
  • Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum dünnen Ausbilden eines Wafers bereitzustellen, das einen Wafer, der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, auf eine vorbestimmte Dicke dünnen ausbilden kann, ohne die Rückseite des Wafers zu schleifen, wobei mehrere Bauelemente vorher an der vorderen Seite des SiC-Substrats ausgebildet sind.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum dünnen Ausbilden eines Wafers bereitgestellt, der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, das eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, eine c-Achse, die sich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt, und eine c-Ebene, die senkrecht zu der c-Achse ist, aufweist, wobei die erste Oberfläche des SiC-Substrats einen Bauelementbereich, in dem mehrere Bauelemente ausgebildet sind, und einen umfänglichen Randbereich aufweist, der den Bauelementbereich umgibt. Das Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers beinhaltet einen Schritt zum Ausbilden einer ringförmigen Nut an der zweiten Oberfläche des SiC-Substrats in einem ringförmigen Bereich, welcher der Grenze zwischen dem Bauelementbereich und dem umfänglichen Randbereich entspricht, unter der Bedingung, in welcher eine Dicke, die der fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen ausgestalten entspricht, überbleibt. Das Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers beinhaltet ferner einen Ausbildungsschritt für einen Trennungsstartpunkt zum Setzen des Fokuspunkts eines Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge in dem SiC-Substrat aufweist, in dem SiC-Substrat in einem zentralen Bereich bei einer vorbestimmten Tiefe von der zweiten Oberfläche, der durch die ringförmigen Nute umgeben ist, wobei die Tiefe der fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten entspricht, und als nächstes Aufbringen des Laserstrahls auf die zweite Oberfläche während der Fokuspunkt und das SiC-Substrat relativ bewegt werden, um dadurch eine modifizierte Schicht in dem SiC-Substrat an der vorbestimmten Dicke in dem zentralen Bereich auszubilden und auch Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennungsstartpunkt ausgebildet wird. Das Verfahren zum dünnen Ausbilden des Wafers beinhaltet ferner einen Schritt zum dünnen Ausbilden zum Aufbringen einer äußeren Kraft auf dem Wafer nach dem Durchführen des Ausbildungsschritts für den Trennungsstartpunkt wodurch ein Trennen des Wafers in einen ersten Wafer, welcher die erste Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, und einen zweiten Wafer, der die zweite Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, an den Trennungsstartpunkt auftritt, wodurch die Dicke des Wafers auf die fertige Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten reduziert ist, wobei die Dicke des ersten Wafers, welche die erste Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, und ein ringförmiger Verstärkungsabschnitt an einer hinteren Seite des ersten Wafers in einem umfänglichen Bereich ausgebildet ist, der dem umfänglichen Randbereich entspricht. Der Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt beinhaltet einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht des relativen Bewegens des Fokuspunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, in welcher die c-Achse um einen Versatzwinkel bezüglich einer Normalen zu der zweiten Oberfläche geneigt ist, und der Versatzwinkel zwischen der zweiten Oberfläche und der c-Ebene ausgebildet ist, wodurch die modifizierte Schicht linear ausgebildet wird, die sich in der ersten Richtung erstreckt, und einen Versatzschritt des relativen Bewegens des Fokuspunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Fokuspunkt um eine vorbestimmte Menge bzw. Betrag zu versetzen.
  • Vorzugsweise beinhaltet Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers einen Schleifschritt zum Schleifen der Rückseite des ersten Wafers, welcher die erste Oberfläche aufweist, mit Ausnahme des ringförmigen Verstärkungsabschnitts nach dem Durchführen des Schritts zum Dünnen ausgestalten des Wafers, wodurch die hintere Seite des ersten Wafers mit Ausnahme des ringförmigen Verstärkungsabschnitts geglättet wird.
  • Entsprechend dem Verfahren zum dünnen Ausgestalten der vorliegenden Erfindung werden die modifizierten Schichten und die Risse in dem Wafer im dem zentralen Bereich ausgebildet, der durch die ringförmigen Nut umgeben ist. Danach wird eine äußere Kraft auf den Wafer aufgebracht, um dadurch den Wafer in zwei Wafer zu teilen, d. h. den ersten Wafer und den zweiten Wafer an dem Trennungsstartpunkt (entlang einer Trennungsebene), die aus den modifizierten Schichten und den Rissen bestehen. Entsprechend kann die Dicke des Wafers einfach zu der fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten als die Dicke des ersten Wafers, der die erste Oberfläche aufweist, an welcher die mehreren Bauelemente ausgebildet sind, reduziert werden. Entsprechend kann der Wafer, der aus dem SiC-Substrat ausgebildet ist ohne ein Schleifen der Rückseite des Wafers unter Verwendung von abrasiven Elementen ausgestaltet werden, sodass das Problem des unökonomischen Verschleißes der abrasiven Elemente gelöst werden kann. Darüber hinaus weist der erste Wafer, der die erste Oberfläche aufweist, den ringförmigen Verstärkungsabschnitt an der Rückseite des ersten Wafers entlang des äußeren Umfangs davon auf, sodass Schaden an dem ersten Wafer durch den Verstärkungsabschnitt unterdrückt werden kann.
  • In dem Fall des Schleifens und Glättens der hinteren Seite des ersten Wafers, der durch den oben genannten Schritt zum dünnen ausgestalten des Wafers erhalten wird, ist es lediglich nötig die hintere Seite des ersten Wafers leicht um eine Menge von ungefähr 1 μm bis 5 μm zu schleifen, sodass der Verschleißwert der abrasiven Elemente auf ungefähr 4–25 μm unterdrückt werden kann. Zusätzlich kann der zweite Wafer, der von dem ersten Wafer getrennt wurde, als ein SiC-Substrat wiederverwendet werden, wodurch eine große Wirtschaftlichkeit erreicht wird.
  • Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art der Ausführung dieser wird klarer und die Erfindung selbst wird am besten durch ein studieren der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche mit Bezug zu den angehängten Figuren verstanden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung, die für eine Verwendung beim Durchführen des Verfahrens zum dünnen Ausgestalten eines Wafers der vorliegenden Erfindung geeignet ist;
  • 2 ist ein Blockdiagramm einer Generatoreinheit für einen Laserstrahl;
  • 3A ist eine perspektivische Ansicht eines SiC-Ingots;
  • 3B ist eine erhöhte Ansicht des SiC-Ingots, der in 3A gezeigt ist;
  • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt des Anbringens eines Schutzbands an der vorderen Seite eines SiC-Wafers zeigt, der mehrere Bauelemente an der vorderen Seite aufweist;
  • 5A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Schritt zum Platzieren des Wafers, der in 4 gezeigt ist, durch das Schutzband an einem Einspanntisch zeigt;
  • 5B ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchen der Wafer, der in 5A gezeigt ist, an dem Einspanntisch unter einem Saugen gehalten wird;
  • 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut zeigt;
  • 7A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem eine ringförmige Nut an der hinteren Seite des Wafers durch Ausführen des Ausbildungsschritts für eine ringförmige Nut ausgebildet wurde;
  • 7B ist eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des Wafers, der die ringförmige Nut, die in 7A gezeigt ist, beinhaltet;
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht zum Darstellen eines Ausbildungsschritts für einen Trennungsstartpunkt;
  • 9 ist eine Aufsicht des Wafers, der in 8 gezeigt wurde, von der hinteren Seite des Wafers aus betrachtet;
  • 10 ist eine schematische Schnittansicht zum Darstellen eines Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht;
  • 11 ist eine schematische Aufsicht zum Darstellen des Ausbildungsschritts für die modifizierte Schicht;
  • 12A und 12B sind perspektivische Ansichten zum Darstellen eines Schritts zum dünnen Ausgestalten eines Wafers;
  • 13 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Wafer in zwei Wafer durch den Schritt zum dünnen Ausgestalten des Wafers getrennt wurde;
  • 14. eine perspektivische Ansicht, die einen Schleifschritt zum Schleifen der hinteren Seite des dünn ausgestalteten Wafers zeigt, um dadurch die hintere Seite zu glätten; und
  • 15 ist eine perspektivische Ansicht des Wafers, der durch den schleifschritt geglättet wurde, von der hinteren Seite des Wafers aus betrachtet.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun im Detail mit Bezug zu den Figuren beschrieben. Mit Bezug zu 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung 2 gezeigt, die zur Verwendung beim Durchführen eines Verfahrens zum dünnen Ausgestalten eines Wafers der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Die Laserbearbeitungsvorrichtung 2 beinhaltet eine stationäre Basis 4 und einen ersten Gleitblock 6, der an der stationären Basis 4 montiert ist, sodass dieser in die X-Richtung beweglich ist. Die erste Gleitblock 6 wird in einer Zufuhrrichtung oder in der X-Richtung entlang einem Paar Führungsschienen 14 durch einen Zufuhrmechanismus 12 bewegt, der aus einem Kugelgewindetrieb 8 und einem Pulsmotor 10 gebildet ist.
  • Ein zweiter Gleitblock ist an dem ersten Gleitblock 6 montiert, sodass dieser in der Y-Richtung beweglich ist. Der zweite Gleitblock 16 wird in einer Versatzrichtung oder in der Y-Richtung entlang einem Paar Führungsschienen 24 durch einen Versatzmechanismus 22 bewegt, der aus einem Kugelgewindetrieb 18 und einem Pulsmotor 20 gebildet ist. Ein Einspanntisch 26, der einen ansaugenden Halteabschnitt 26a aufweist, ist an dem zweiten Gleitblock 16 montiert. Der Einspanntisch 26 ist in der X-Richtung und der Y-Richtung durch den Zufuhrmechanismus 12 und den Versatzmechanismus 22 beweglich und auch durch einen Motor, der in dem zweiten Gleitblock 16 ist, drehbar.
  • Eine Säule 28 ist an der stationären Basis 4 bereitgestellt, sodass diese davon nach oben vorsteht. Ein Aufbringmechanismus für einen Laserstrahl (Aufbringungsmittel für einen Laserstrahl 30 ist an der Säule 28 montiert. Der Aufbringmechanismus 30 für den Laserstrahl ist aus einem Gehäuse 32, einer Generatoreinheit 34 für den Laserstrahl (siehe 2), die in dem Gehäuse 32 aufgenommen ist, und einem Fokusmittel (Laserkopf) 36 gebildet, der an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert ist. Eine Bildgebungseinheit 38, die ein Mikroskop und eine Kamera aufweist, ist auch an dem vorderen Ende des Gehäuses 32 montiert, sodass diese mit dem Fokusmittel 36 in der X-Richtung ausgerichtet ist.
  • Wie in 2 gezeigt, beinhaltet die Generatoreinheit 34 für den Laserstrahl einen Oszillator für den Laser 40 wie einen YAG-Laser und einen YVO4 Laser zum Generieren eines gepulsten Laserstrahls, ein Setzmittel 42 für die Wiederholungsfrequenz, um die Wiederholungsfrequenz des gepulsten Laserstrahls zu setzen, der durch den Oszillator 40 für den Laser generiert wird, ein Mittel 44 zum Anpassen der Pulsbreite, um die Pulsbreite des gepulsten Laserstrahls, der durch den Oszillator 40 für den Laser generiert wird, anzupassen, und ein Mittel 46 zum Anpassen der Leistung, um die Leistung des Laserstrahls, der durch den Oszillator 40 für den Laserstrahl generiert wird, anzupassen. Obwohl nicht besonders dargestellt, weist der Oszillator 40 für den Laser ein Brewster-Fenster auf, sodass der Laserstrahl, der durch den Oszillator 40 für den Laser generiert wird, ein Laserstrahl aus polarisierten Licht ist. Nachdem die Leistung des gepulsten Laserstrahls auf eine vorbestimmte Leistung durch das Anpassungsmittel 46 für die Leistung der Generatoreinheit 34 für den Laserstrahl angepasst wurde, wird der gepulste Laserstrahl durch einen Spiegel 48, der in dem Fokusmittel 36 beinhaltet ist, reflektiert, als nächstes durch eine Fokuslinse 50 fokussiert, die in dem Fokusmittel 36 beinhaltet ist. Die Fokuslinse 50 ist so positioniert, dass der gepulste Laserstrahl in dem SiC-Wafer 31 (der später beschrieben wird) als ein Werkstück fokussiert ist, der an dem ansaugenden Halteabschnitt 26a des Einspanntischs 26 gehalten wird.
  • 3A zeigt eine perspektivische Ansicht eines SiC-Ingots 11 (der im Folgenden einfach als Ingot bezeichnet wird). 3B ist eine erhöhte Ansicht des SiC-Ingots 11, der in 3A gezeigt ist. Der Ingot 11 weist eine erste Oberfläche (obere Oberfläche) 11a und eine zweite Oberfläche (untere Oberfläche) 11b gegenüber der ersten Oberfläche 11a auf. Die erste Oberfläche 11a des Ingots 11 ist vorläufig poliert, sodass diese spiegelt, weil der Laserstrahl auf der ersten Oberfläche 11a aufgebracht wird.
  • Der Ingot 11 weist eine erste Orientierungsfläche 13 und eine zweite Orientierungsfläche 15 senkrecht zu der ersten Orientierungsfläche 13 auf. Die Länge der ersten Orientierungsfläche 13 ist gesetzt, länger als die Länge der zweiten Orientierungsfläche 15 zu sein. Der Ingot 11 weist eine c-Achse 19 auf, die um einen Versatzwinkel α zu der zweiten Orientierungsfläche 15 bezüglich einer normalen 17 zu der oberen Oberfläche 11a geneigt ist, und weist auch eine c-Ebene 21 senkrecht zu der c-Achse 19 auf. Die c-Ebene 21 ist durch den Versatzwinkel α bezüglich der oberen Oberfläche 11a des Ingots 11 geneigt. Im Allgemeinen ist in einem hexagonalen Einkristallingot, der den SiC-Ingoten beinhaltet, die Richtung senkrecht zu der Ausdehnung der kürzeren zweiten Orientierungsfläche 15 die Richtung der Neigung der c-Achse 19 Die c-Ebene 21 ist unzählbar bei der molekularen Ebene des Ingots 11 gesetzt. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Versatzwinkel α auf 4° gesetzt. Jedoch ist der Versatzwinkel α nicht auf 4° in der vorliegenden Erfindung beschränkt. Zum Beispiel kann der Versatzwinkel α frei in dem Bereich von 1° bis 6° beim Herstellen des Ingots 11 gesetzt sein.
  • Mit Bezug zu 1 ist eine Säule 52 an der linken Seite der stationären Basis 4 fixiert. Die Säule 52 ist mit einer vertikal verlängerten Öffnung 53 ausgebildet und ein Druckmechanismus 54 ist vertikal beweglich an der Säule 52 montiert, sodass dieser von der Öffnung 53 hervor steht.
  • Mit Bezug zu 4 ist eine perspektivische Ansicht eines SiC-Wafers 31 (SiC-Substrat) gezeigt, der eine vordere Seite 31a (erste Oberfläche) und eine hintere Seite 31b (zweite Oberfläche) aufweist. 4 zeigt einen Schritt des Anbringens eines Schutzbands 41 an der vorderen Seite 31a des SiC-Wafers 31. Der SiC-Wafer (der im Folgenden auch einfach als Wafer bezeichnet wird) 31 wird durch Schneiden des SiC-Ingots 11, der in 3A und 3B gezeigt ist, mit einer Drahtsäge erhalten. Zum Beispiel weist der SiC-Wafer 31 eine Dicke von ungefähr 700 μm auf. Nach dem Polieren der vorderen Seite 31a des Wafers 31, sodass diese spiegelt, werden mehrere Bauelemente 35 wie Leistungsbauelemente an der vorderen Seite 31a des Wafers 31 durch Fotolithographie ausgebildet. Mehrere sich kreuzende Teilungslinien 33 sind an der vorderen Seite 31a des Wafers 31 ausgebildet, um dadurch mehrere getrennte Bereiche zu bilden, an denen die mehreren Bauelemente 35 einzelnen ausgebildet sind. Die Vorderseite 31a des Wafers 31 weist einen Bauelementbereich 35a auf, in dem mehrere Bauelemente 35 ausgebildet sind, und einen umfängliche Randbereich 31c auf, der den Bauelementbereich 35a umgibt.
  • Der SiC-Wafer 31 weist eine erste Orientierungsfläche 37 und eine zweite Orientierungsfläche 39 senkrecht zu der ersten Orientierungsfläche 37 auf. Die Länge der ersten Orientierungsfläche 37 ist so gesetzt, dass sie länger als die Länge der zweiten Orientierungsfläche 39 ist. Da der SiC-Wafer 31 durch Schneiden des SiC-Ingots 11, der in 3A und 3B gezeigt ist, mit einer Kabelsäge erhalten wird, entspricht die erste Orientierungsfläche 37 der ersten Orientierungsfläche 13 des Ingots 11 und die zweite Orientierungsflächen 39 entspricht der zweiten Orientierungsfläche 15 des Ingots 11.
  • Der Wafer 31 weist eine c-Achse 19 auf, die um einen Versatzwinkel α zu der zweiten Orientierungsfläche 39 bezüglich einer Normalen 17 zu der vorderen Seite 31a geneigt ist, und weist auch eine c-Ebene 21 senkrecht zu der c-Achse 19 auf (siehe 3A und 3B). Die c-Ebene 21 ist durch den Versatzwinkel α bezüglich der vorderen Seite 31a des Wafers 31 geneigt. In dem SiC-Wafer 31 ist die Richtung senkrecht zu der Richtung der Ausdehnung der kürzeren zweiten Orientierungsfläche 39 die Richtung der Neigung der c-Achse 19.
  • Nach dem Anbringen des Schutzbands 41 an der vorderen Seite 31a des Wafers 31, wird der Wafer an einem Einspanntisch 60 platziert, der in einer Schneidvorrichtung (nicht dargestellt) beinhaltet ist, in einem Zustand, in dem das Schutzband 41 nach unten, wie in 5A zeigt, orientiert ist. Der Einspanntisch 60 weist einen ansaugenden Halteabschnitt 60a zum Halten des Wafers 31 unter Saugen. Der Wafer 31 ist an dem Einspanntisch 60 in dem Zustand platziert, in dem das Schutzband 41 in Kontakt mit dem saugenden Halteabschnitt 60a des Einspanntischs 60 ist. In diesem Zustand ist ein Vakuum an dem saugenden Halteabschnitt 60a des Einspanntischs 60 aufgebracht, wodurch der Wafer 31 durch das Schutzband 41 an dem Einspanntisch 60 unter einem Saugen in dem Zustand gehalten wird, in dem die Rückseite 31b des Wafers 31 nach oben freiliegt, wie in 5B gezeigt.
  • Danach, wie in 6 gezeigt, wird die Rückseite 31b des Wafers 31, der an dem Einspanntisch 60 gehalten ist, in einem ringförmigen Bereich geschnitten, welcher der Grenze zwischen dem Bauelementbereich 35a und dem umfänglichen Randbereich 31c des Wafers 31 entspricht, unter Verwendung einer Schneidklinge 64 einer Schneideinheit 62, die in der Schneidvorrichtung beinhaltet ist. Insbesondere wird die Schneidklinge 64 mit einer hohen Geschwindigkeit in einer Richtung rotiert, die durch einen Pfeil A in 6 gezeigt ist, und gleichzeitig wird der Einspanntisch 60 langsam in der Richtung gedreht, die durch einen Pfeil B in 6 gezeigt ist. Die Schneidklinge 64, die gedreht wird, wird abgesenkt, um in die Rückseite 31b des Wafers 31, der an dem Einspanntisch 60 gehalten wird, der gedreht wird, abgesenkt zu werden, sodass eine ringförmigen Nut 47 an der hinteren Seite 31b des Wafers 31, wie in 7A gezeigt, ausgebildet wird, wobei eine Dicke, welche der fertigen Dicke des Wafers 31 nach dem dünnen Ausgestalten entspricht, überbleibt (Ausbildungsschritt für eine ringförmigen Nut). Wie in 7B gezeigt, die eine Schnittansicht eines wesentlichen Teils des Wafers 31 ist, der in 7A gezeigt ist, ist die Dicke t1 des Wafers 31 700 μm und die fertige Dicke t2 des Wafers 31 nach dem dünnen Ausgestalten 50 μm, sodass die Tiefe der ringförmigen Nut 47 650 μm ist.
  • Nach dem durchführen des Ausbildungsschritts für die ringförmigen Nut wird der Wafer unter einem Saugen an dem Einspanntisch 26 Laserbearbeitungsvorrichtung 2 gehalten und der Einspanntisch 26, der den Wafer 31 hält, wird gedreht, sodass die zweite Orientierungsfläche 39 des Wafers parallel zu der X Richtung wird, wie in 8 und 9 gezeigt. Mit anderen Worten, wie in 9 gezeigt, ist die Richtung des Ausbildens des Versatzwinkels α durch einen Pfeil Y1 gezeigt. D. h., dass die Richtung des Pfeils Y1 die Richtung ist, in welcher eine Kreuzung 19a zwischen der c-Achse 19 und der hinteren Seite 31b des Wafers 31 vorliegt. Ferner ist die Richtung senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 durch einen Pfeil A gezeigt. Danach wird der Einspanntisch 26, der den Wafer 31 hält, gedreht, sodass die Richtung des Pfeils A parallel zu der X Richtung wird, d. h., dass die Richtung des Pfeils A parallel zu der zweiten Orientierungsfläche 39 mit der X-Richtung zusammenfällt. Entsprechend wird der Laserstrahl in der Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 oder der Richtung des Ausbildens des Versatzwinkels α abgetastet. Mit anderen Worten ist die Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1, in welcher der Versatzwinkel α ausgebildet ist, als die Zufuhrrichtung des Einspanntischs 26 definiert.
  • In dem Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers der vorliegenden Erfindung ist es wichtig, dass die Abtastrichtung des Laserstrahls, der von dem Fokusmittel 36 aufgebracht wird, auf die Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1 gesetzt ist, wo der Versatzwinkel α des Wafers 31 ausgebildet ist. D. h., dass herausgefunden wurde, das durch Setzen der Abtastrichtung des Laserstrahls auf die Richtung des Pfeils A, wie oben beschrieben, in dem Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers der vorliegenden Erfindung sich Risse, die von einer modifizierten Schicht propagieren, die in dem Wafer 31 durch den Laserstrahl ausgebildet werden, sehr weit entlang der c-Ebene 21 erstrecken.
  • Beim Durchführen des Verfahrens zum dünnen Ausgestalten des Wafers entsprechend der bevorzugten Ausführungsform wird ein Ausbildungsschritt für einen Trennungsstartpunkt in einer solchen Weise durchgeführt, dass der Fokuspunkt des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge (zum Beispiel 1064 nm) für den Wafer 31 (SiC-Substrat) aufweist, der an dem Einspanntisch 26 gehalten wird, innerhalb des Wafers 31 in einem zentralen Bereich gesetzt ist, der durch die ringförmige Nut 47 an einer vorbestimmten Tiefe von der Rückseite 31b (zweite Oberfläche) gehalten wird, wobei die Tiefe der fertigen Dicke des Wafers 31 nach dem dünnen Ausgestalten entspricht und der Laserstrahl an der Rückseite 31b während einem relativen Bewegen des Fokuspunkt und des Wafers 31 aufgebracht ist, um dadurch eine modifizierte Schicht 43 parallel zu der vorderen Seite 31a und Risse 45 auszubilden, die von modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21 propagieren, wodurch ein Trennungsstartpunkt (siehe 10) ausgebildet wird.
  • Dieser Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt beinhaltet einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht des relativen Bewegens des Fokuspunkt des Laserstrahls in der Richtung des Pfeils A senkrecht zu der Richtung des Pfeils Y1, wobei die c-Achse 19 durch den Versatzwinkel α bezüglich der Normalen 17 zu der Rückseite 31b geneigt ist und der Versatzwinkel α zwischen der c-Ebene 21 und der Rückseite 31b, wie in 9 gezeigt, ausgebildet ist, wodurch die modifizierte Schicht 43 in dem Wafer 31 in einem zentralen Bereich ausgebildet wird, der durch die ringförmigen Nut 47 umgeben ist, und auch die Risse 45 ausbildet, die von der modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21 propagieren und auch einen Versatzschritt zum relativen Bewegen des Fokuspunkts in der Richtung des Ausbildens des Versatzwinkels α zum Beispiel in der Y Richtung beinhaltet, um dadurch den Fokuspunkt um eine vorbestimmte Menge, wie in 10 und 11 gezeigt zu versetzen.
  • Wie in 10 und 11 gezeigt, ist die modifizierte Schicht 43 linear ausgebildet, sodass sich diese in der X-Richtung erstreckt, sodass die Risse 45 von der modifizierten Schicht 43 in gegenüberliegenden Richtungen entlang der c-Ebene 21 propagieren. In dem Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers der bevorzugten Ausführungsform beinhaltet der Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt einen Schritt zum Setzen einer Versatzmenge, in dem die Breite der Risse 45, die an einer Seite der modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21 ausgebildet sind, gemessen wird, und danach die Versatzmenge des Fokuspunkt entsprechend der oben gemessenen Breite gesetzt wird. Insbesondere, wenn W1 die Breite der Risse 45, die an einer Seite der modifizierten Schicht 43 ausgebildet sind, sodass diese von der modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21 propagieren, bezeichnet, ist eine Versatzmenge W2 des Fokuspunkt in dem Bereich von W1 bis 2W1 gesetzt.
  • Zum Beispiel ist der Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt unter den folgenden Bedingungen der Laserbearbeitung durchgeführt.
    Lichtquelle: Nd:VAG gepulster Laser
    Wellenlänge: 1064 nm
    Wiederholungsfrequenz: 80 kHz
    mittlere Leistung: 3.2 W
    Pulsbreite: 4 ns
    Spotdurchmesser: 10 μm
    Numerische Apertur (NA) der Fokuslinse: 0.45
    Versatzmenge: 400 μm
  • Bei den oben genannten Bedingungen für die Laserbearbeitung ist die Breite W eines der Risse 45, die von der modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21 in einer Richtung propagieren, wie in 10 betrachtet, auf ungefähr 250 μm gesetzt und die Versatzmenge W2 ist auf 400 μm gesetzt. Jedoch ist die durchschnittliche Leistung des Laserstrahls nicht auf 3,2 W beschränkt. Wenn die durchschnittliche Leistung des Laserstrahls auf 2 W bis 4,5 W gesetzt wurde, wurden gute Ergebnisse in der bevorzugten Ausführungsform erhalten. In dem Fall, in dem die durchschnittliche Leistung auf 2 W gesetzt wurde, war die Breite W eines der Risse 45 ungefähr 100 μm. In dem Fall, in dem die durchschnittliche Leistung auf 4,5 W gesetzt wurde, war die Breite W eines der Risse 45 ungefähr 350 μm.
  • In dem Fall, in dem die durchschnittliche Leistung weniger als 2 W oder größer als 4,5 W ist, kann die modifizierte Schicht 43 nicht gut in dem Wafer 31 ausgebildet werden. Entsprechend ist die durchschnittliche Leistung des aufzubringenden Laserstrahls vorzugsweise in dem Bereich von 2 W bis 4,5 W gesetzt. Zum Beispiel wurde die durchschnittliche Leistung des Laserstrahls, der auf dem Wafer 31 aufgebracht wurde, auf 3,2 W in der bevorzugten Ausführungsform gesetzt. In 10 ist die tiefe D1 des Fokuspunkt von der Rückseite 31b beim Ausbilden der modifizierten Schicht 43 auf 650 μm gesetzt.
  • In dieser Weise wurde der Fokuspunkt des Laserstrahls sequenziell versetzt, um mehrere modifizierte Schichten 43 in der tiefe D1 von der hinteren Seite 31b des Wafers 31 in dem zentralen Bereich auszubilden, der durch die ringförmigen Nut 47 umgeben wurde, und um auch die Risse 45 auszubilden, die sich von jeder modifizierten Schicht 43 entlang der c-Ebene 21, wie in 11 gezeigt, erstrecken. Danach wird der Schritt zum dünnen ausgestalten des Wafers in einer solchen Weise durchgeführt, dass eine äußere Kraft an dem Wafer 31 aufgebracht wird, um dadurch den Wafer 31 in zwei Wafer an dem Trennungsstartpunkt zu trennen, der aus den modifizierten Schichten 43 und den Riss 45 gebildet ist, wodurch die Dicke des Wafers 31, der mehrere Bauelemente 35 aufweist, auf eine fertige Dicke von ungefähr 50 μm reduziert wird.
  • Der Schritt zum dünnen Ausgestalten des Wafers wird unter Verwendung eines Druckmechanismus 54, der in 12A dargestellt ist, durchgeführt. Die Konfiguration des Druckmechanismus 54 ist in den 12A und 12B gezeigt. Der Druckmechanismus 54 beinhaltet einen Kopf 56, der vertikal beweglich durch einen Bewegungsmechanismus (nicht gezeigt) ist, der in der Säule 52, die in 1 gezeigt ist, eingebunden ist, und ein Druckelement 58, das drehbar in der Richtung, die durch einen Pfeil R in 12B gezeigt ist, bezüglich des Kopfs 56 ist. Wie in 12A gezeigt, ist der Druckmechanismus 54 relativ oberhalb des Wafers 31 positioniert, der an dem Einspanntisch 26 gehalten wird. Danach, wie in 12B gezeigt, wird der Kopf 56 abgesenkt bis das Druckelement 58 in Druckkontakt mit der hinteren Seite 31b des Wafers 31 in dem zentralen Bereich kommt, der durch die ringförmigen Nut 47 umgeben ist.
  • In dem Zustand, in dem das Druckelement 58 in Druckkontakt mit der hinteren Seite 31b des Wafers 31 ist, wird das Druckelement 58 in der Richtung des Pfeils R gedreht, wodurch eine Torsionsspannung in dem Wafer 31 generiert wird. Als ein Ergebnis wird der Wafer 31 an dem Trennungsstartpunkt, an dem die modifizierten Schicht 43 und Risse 45 ausgebildet sind, gebrochen. Entsprechend, wie in 13 gezeigt, kann der Wafer 31 in einen ersten Wafer 31A, der an dem Einspanntisch 26 gehalten wird, und einem zweiten Wafer 31B getrennt werden, wobei der ersten Wafer 31A die fordere Seite 31a (erste Oberfläche) und der zweite Wafer 31B die hintere Seite 31b (zweite Oberfläche) aufweist.
  • Wie in 13 gezeigt, weist der Wafer 31A, der an dem Einspanntisch 26 gehalten wird, eine Trennungsoberfläche 49 als die hintere Seite auf. Die Trennungsoberfläche 49 ist eine leicht raue Oberfläche an der die modifizierten Schichten 43 und Risse 45 teilweise über geblieben sind. D. h., dass mikroskopische Unebenheiten an der Trennungsoberfläche 49 ausgebildet sind. Entsprechend ist es bevorzugt, einen Schleifschritt zum Schleifen der Trennungsoberfläche 49 als die hintere Seite des Wafers 31A durchzuführen, um dadurch die Trennungsoberfläche 49 zu glätten.
  • Beim Durchführen des Schleifschritts wird der Wafer 31A unter einem Saugen durch das Schutzband 41 an einem Einspanntisch 68, der in einer Schleifvorrichtung (nicht dargestellt) beinhaltet ist, in dem Zustand gehalten, in dem die Trennungsoberfläche 49 nach oben, wie in 14 gezeigt, frei liegt. In 14 bezeichnet Bezugszeichen 70 eine Schleifeinheit, die in der Schleifvorrichtung beinhaltet ist. Die Schleifeinheit 70 beinhaltet eine Spindel 72, die dazu angepasst ist, durch einen Motor (nicht dargestellt) drehend angetrieben zu werden, eine Scheibenbefestigung 74, die an dem unteren Ende der Spindel 72 fixiert ist und eine Schleifscheibe 76, die lösbar an der unteren Oberfläche der Scheibenbefestigung 74 durch mehrere Schrauben 78 montiert ist. Die Schleifscheibe 76 ist aus einer ringförmigen Scheibenbasis 80 und mehreren abrasiven Elementen 82 gebildet, die an der unteren Oberfläche der Scheibenbasis 80 fixiert sind, sodass sie an dem äußeren Umfang davon angeordnet sind.
  • In dem Schleifschritt wird der Einspanntisch 68 bei 300 Umdrehungen/min zum Beispiel in der Richtung gedreht, die durch einen Pfeil in 14 gezeigt ist. Gleichzeitig wird die Schleifscheibe 76 mit 6000 Umdrehungen/min zum Beispiel in der Richtung gedreht, die durch einen Pfeil b in 14 gezeigt ist. Ferner wird ein Zufuhrmechanismus für eine Schleifeinheit (nicht dargestellt) angetrieben, um die Schleifeinheit 70 abzusenken bis die abrasiven Elemente 82 der Schleifscheibe 76 in Kontakt mit der Trennungsoberfläche 49 des Wafers 31A, der an dem Einspanntisch 68 gehalten wird, kommen. Danach wird die Schleifscheibe 76 nach unten um eine vorbestimmte Menge bei einer vorbestimmten Zufuhrgeschwindigkeit geführt (zum Beispiel 0,1 μm/s), wodurch die Trennungsoberfläche 49 des Wafers 31A geschliffen wird, um die Trennungsoberfläche 49 zu glätten. Als ein Ergebnis können die modifizierten Schichten 43 und die Risse 45, die an der Trennungsoberfläche 49 des Wafers 31A übergeblieben sind, entfernt werden, um eine flache Oberfläche, wie in 15 gezeigt, zu erhalten.
  • In dem Fall des Schleifens und Glättens der hinteren Seite des Wafers 31A, der durch den Schritt zum dünnen Ausgestalten des Wafers wie oben beschrieben erhalten wird, ist es lediglich nötig die hintere Seite des Wafers 31A leicht um eine Menge von ungefähr 1 μm bis 5 μm zu schleifen, sodass der Verschleißwert der abrasiven Elemente 82 auf ungefähr 4 μm bis fünf 25 μm gesenkt werden kann. Wie in 15 gezeigt, ist eine kreisförmige Vertiefung 51 an der hinteren Seite des Wafers 31A in den zentralen Bereich ausgebildet, welcher dem Bauelementbereich 35a entspricht, indem der Schritt zum dünnen Ausgestalten des Wafers durchgeführt wird und die kreisförmige Vertiefung 51 weist eine untere Oberfläche 51a auf, die in dem Schleifschritt geschliffen wird, um geglättet zu werden.
  • Die hintere Seite des Wafers 31A in einem umfänglichen Bereich, der dem umfänglichen Randbereich 31c entspricht bleibt über, um einen ringförmigen Verstärkungsabschnitt 53, wie in 15 gezeigt, auszubilden, wodurch ein Beschädigen des Wafers 31a verhindert wird und die Handhabung des Wafers 31A vereinfacht wird. Ferner kann der Wafer 313, der von dem Wafer 31A in 13 getrennt ist, als ein SiC-Substrat wiederverwendet werden, wodurch eine große Wirtschaftlichkeit erreicht wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das äquivalente des Umfangs der Ansprüche fallen, sind dadurch durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (2)

  1. Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers, um einen Wafer dünner auszugestalten, der aus einem SiC-Substrat ausgebildet ist, der eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche, eine c-Achse, die sich von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erstreckt, und eine c-Ebene senkrecht zu der c-Achse aufweist, wobei die erste Oberfläche des SiC-Substrats einen Bauelementbereich, an dem mehrere Bauelemente ausgebildet sind, und einen umfänglichen Randbereich aufweist, der den Bauelementbereich umgibt, wobei das Verfahren zum dünnen Ausgestalten des Wafers umfasst: einen Ausbildungsschritt für eine ringförmige Nut zum Ausbilden einer ringförmigen Nut an der zweiten Oberfläche des SiC-Substrats in einem ringförmigen Bereich, welcher der Grenze zwischen dem Bauelementbereich und dem umfänglichen Randbereich entspricht, in einem Zustand, in dem eine Dicke, die einer fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten entspricht, übrig bleibt; einen Ausbildungsschritt für einen Trennungsstartpunkt zum Setzen des Fokuspunkts des Laserstrahls, der eine Transmissionswellenlänge für das SiC-Substrat aufweist, in dem SiC-Substrat in einem zentralen Bereich, der durch die ringförmigen Nut umgeben ist, in einer vorbestimmten Tiefe von der zweiten Oberfläche, wobei die Tiefe der fertigen Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten entspricht, und als nächstes Aufbringen des Laserstrahls auf die zweite Oberfläche, während der Fokuspunkt und das SiC-Substrat relativ bewegt werden, um dadurch eine modifizierte Schicht innerhalb des SiC-Substrats in der vorbestimmten Tiefe in dem zentralen Bereich auszubilden und auch Risse auszubilden, die sich von der modifizierten Schicht entlang der c-Ebene erstrecken, wodurch ein Trennungsstartpunkt ausgebildet wird; und einen Schritt zum dünnen Ausgestalten des Wafers, zum Aufbringen einer äußeren Kraft auf den Wafer, nachdem der Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt durchgeführt wurde, wodurch der Wafer in einen ersten Wafer, der die erste Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, und einen zweiten Wafer, der die zweite Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, an dem Trennungsstartpunkt getrennt wird, wodurch die Dicke des Wafers auf die fertige Dicke des Wafers nach dem dünnen Ausgestalten als die Dicke des ersten Wafers reduziert wird, der die erste Oberfläche des SiC-Substrats aufweist, und ein ringförmiger Verstärkungsabschnitt an der hinteren Seite des ersten Wafers in einem umfänglichen Bereich ausgebildet wird, welcher dem umfänglichen Randbereich entspricht; wobei der Ausbildungsschritt für den Trennungsstartpunkt einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht zum relativen Bewegen des Fokuspunkts des Laserstrahls in einer ersten Richtung senkrecht zu einer zweiten Richtung, zu welcher die c-Achse durch einen Versatzwinkel bezüglich einer Normalen zu der zweiten Oberfläche geneigt ist und der Versatzwinkel zwischen der zweiten Oberfläche und der c-Ebene ausgebildet ist, wodurch die modifizierte Schicht, die sich in der ersten Richtung erstreckt, linear ausgebildet wird und einen Versatzschritt des relativen Bewegens des Fokuspunkts in der zweiten Richtung, um dadurch den Fokuspunkt um eine vorbestimmte Menge zu versetzen.
  2. Verfahren zum dünnen Ausgestalten eines Wafers nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Schleifschritt zum Schleifen der hinteren Seite des ersten Wafers, der die erste Oberfläche aufweist, mit Ausnahme des ringförmigen Verstärkungsabschnitts nach einem Durchführen des Schritts zum dünnen Ausgestalten des Wafers, wodurch die hintere Seite des ersten Wafers mit Ausnahme des ringförmigen Verstärkungsabschnitts geglättet wird.
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