DE102017201151B4 - Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats (2) mit einer ersten Oberfläche (2a), die eine Einrichtungsfläche (20) aufweist, und einer zweiten Oberfläche (2b), welche der ersten Oberfläche (2a) gegenüberliegt, wobei die Einrichtungsfläche (20) eine Vielzahl von Einrichtungen (21) darin ausgebildet aufweist, wobei das Verfahren umfasst:Applizieren eines gepulsten Laserstrahls (LB) auf das Substrat (2) von der Seite der zweiten Oberfläche (2b) an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche (2b), so dass eine Vielzahl von Lochbereichen (23) in dem Substrat (2) ausgebildet wird, wobei sich jeder Lochbereich (23) von der zweiten Oberfläche (2b) in Richtung der ersten Oberfläche (2a) erstreckt, und jeder Lochbereich (23) aus einem modifizierten Bereich (232) und einem Freiraum (231) in dem modifizierten Bereich (232) ausgebildet ist, der zur zweiten Oberfläche (2b) geöffnet ist; undSchleifen der zweiten Oberfläche (2b) des Substrats (2), wo die Vielzahl von Lochbereichen (23) ausgebildet wurde, um die Substratdicke anzupassen, undwobei das Substrat (2) aus einem Material ausgebildet ist, das für den gepulsten Laserstrahl (LB) transparent ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats mit einer ersten Oberfläche, die eine Einrichtungsfläche aufweist, und einer zweiten Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, wobei die Einrichtungsfläche eine Vielzahl von darin ausgebildeten Einrichtungen aufweist.
  • Technischer Hintergrund
  • In einem Herstellungsprozess für optische Einrichtungen wird eine optische Einrichtungsschicht, beispielsweise ausgebildet aus einer n-leitenden Nitridhalbleiterschicht und einer p-leitenden Nitridhalbleiterschicht, auf der Vorderseite eines Einkristallsubstrats, wie eines Saphirsubstrats, eines Siliziumkarbidsubstrats (SiC) oder eines Galliumnitridsubstrats (GaN), oder auf der Vorderseite eines Glassubstrats ausgebildet. Die optische Einrichtungsschicht wird in einer Einrichtungsfläche auf der Vorderseite des Einkristallsubstrats oder des Glassubstrats ausgebildet.
  • Die optische Einrichtungsschicht wird durch sich schneidende Aufteilungslinien (auch als Straßen bezeichnet) unterteilt, um separate Bereiche auszugestalten, wo optische Einrichtungen, wie lichtemittierende Dioden (LEDs) und Laserdioden, entsprechend ausgebildet sind. Durch Bereitstellen der optischen Einrichtungsschicht auf der Vorderseite des Einkristallsubstrats oder des Glassubstrats wird ein optischer Einrichtungswafer ausgebildet. Der optische Einrichtungswafer wird durch beispielsweise Schneiden entlang der Aufteilungslinien zerteilt, um die separaten Bereiche, wo die optischen Einrichtungen ausgebildet sind, voneinander zu trennen, wodurch die einzelnen optischen Einrichtungen als Chips oder Bausteine erhalten werden.
  • Der im Wesentlichen selbe Ansatz wie oben beschrieben wird ebenfalls verwendet, um beispielsweise einzelne Halbleitereinrichtungen, Leistungseinrichtungen, Medizineinrichtungen, elektrische Komponenten oder MEMS-Einrichtungen, aus Substraten, wie zum Beispiel Einkristallsubstraten, Glassubstraten, Verbindungssubstraten oder polykristallinen Substraten, mit Einrichtungsflächen, in welchen diese Einrichtungen ausgebildet sind, zu erhalten.
  • Die Herstellungsprozesse, auf die oben Bezug genommen wird, umfassen im Allgemeinen einen Schleifschritt zum Anpassen der Substratdicke. Der Schleifschritt wird von einer Rückseite des Substrats, welche einer Substratvorderseite, auf der die Einrichtungsfläche ausgebildet ist, gegenüberliegt, ausgeführt.
  • Insbesondere muss die Größe der Einrichtungen, wie optischen Einrichtungen, Halbleitereinrichtungen, Leistungseinrichtungen, Medizineinrichtungen, elektrischen Komponenten oder MEMS-Einrichtungen, verringert werden, um eine Größenverringerung der elektrischen Geräte zu erzielen. Demnach werden Substrate, welche die darauf ausgebildeten Einrichtungen aufweisen, in dem oben beschriebenen Schleifschritt auf Dicken im µm-Bereich, z.B. in dem Bereich von 30 bis 200µm, abgeschliffen.
  • In bekannten Einrichtungsherstellungsprozessen können jedoch Probleme im Schleifschritt, wie das Beschädigen des Substrats, z.B. durch das Verbrennen der Substratoberfläche, oder ein instabiler und langsamer Schleifprozess, auftreten, insbesondere dann, wenn das Substrat aus einem Material ausgebildet ist, welches schwer zu schleifen ist, wie Glas, Silizium (Si), Galliumarsenid (GaAs), Galliumnitrid (GaN), Galliumphosphid (GaP), Indiumarsenid (InAs), Indiumphosphid (InP), Siliziumkarbid (SiC), Siliziumnitrid (SiN), Lithiumtantalat (LT), Lithiumniobat (LN), Saphir (Al2O3), Aluminiumnitrid (AlN), Siliziumoxid (SiO2) oder dergleichen.
  • Darüber hinaus tritt eine beachtliche Abnutzung des verwendeten Schleifmittels auf, wenn Substrate aus solch schwer zu bearbeitenden Materialien abgeschliffen werden, was zu einer verringerten Lebenszeit der Schleifeinrichtung, insbesondere eines darin umfassten Schleifrads, und somit erhöhten Bearbeitungskosten führt.
  • Demnach besteht weiterhin ein Bedürfnis nach einem Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats, das es ermöglicht, dass das Substrat in effizienter, zuverlässiger und kosteneffizienter Art und Weise bearbeitet wird.
  • US 2007/0 045 779 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausbilden von Durchgangsöffnungen in einem Substrat. US 2007/0 257 373 A1 lehrt ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers, bei dem eine Öffnung in dem Wafer durch Laserbohren oder Laserablation ausgebildet wird. JP 2015-207664 A offenbart ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats, bei dem in dem Substrat durch Aufbringen eines Laserstrahls Abschirmtunnel ausgebildet werden.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Demnach ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats bereitzustellen, welches es ermöglicht, das Substrat in einer effizienten, zuverlässigen und kosteneffizienten Art und Weise zu bearbeiten. Dieses Ziel wird durch ein Substratbearbeitungsverfahren mit den technischen Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Die Erfindung stellt ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats bereit, welches eine erste Oberfläche mit einer Einrichtungsfläche und eine zweite Oberfläche, welche der ersten Oberfläche gegenüberliegt, aufweist, wobei die Einrichtungsfläche eine Vielzahl von Einrichtungen darin ausgebildet aufweist. Das Verfahren umfasst das Applizieren eines gepulsten Laserstrahls auf das Substrat von der Seite der zweiten Oberfläche an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche, so dass eine Vielzahl von Lochbereichen in dem Substrat ausgebildet wird, wobei sich jeder Lochbereich von der zweiten Oberfläche in Richtung auf die erste Oberfläche erstreckt. Jeder Lochbereich ist aus einem modifizierten Bereich und einem Freiraum in dem modifizierten Bereich, der zur zweiten Oberfläche geöffnet ist, ausgebildet. Das Verfahren umfasst ferner das Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats, wo die Vielzahl von Lochbereichen ausgebildet wurde, um die Substratdicke anzupassen. Das Substrat ist aus einem Material ausgebildet, das für den gepulsten Laserstrahl transparent ist.
  • Der gepulste Laserstrahl wird auf das Substrat an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche, genauer gesagt an einer Vielzahl von Positionen auf der zweiten Oberfläche, appliziert.
  • In dem Verfahren der Erfindung wird der gepulste Laserstrahl auf das Substrat an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche appliziert. Demnach werden Lochbereiche an der Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche ausgebildet.
  • Gemäß des Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung wird der gepulste Laserstrahl auf das Substrat von der Seite der zweiten Oberfläche an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche appliziert, so dass eine Vielzahl von Lochbereichen in dem Substrat ausgebildet wird. Durch Ausbilden dieser Lochbereiche wird die Festigkeit des Substrats in den Bereichen davon, wo die Lochbereiche ausgebildet sind, verringert.
  • Demnach wird das Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats, wo die Vielzahl von Lochbereichen ausgebildet wurde, stark vereinfacht. Aufgrund der Verringerung in der Substratfestigkeit, welche durch das Ausbilden der Lochbereiche hervorgerufen wird, werden die Stabilität und Zuverlässigkeit des Schleifprozesses signifikant verbessert, was es ermöglicht, dass die sich ergebende Substratdicke genau gesteuert werden kann. Ferner kann der Schleifprozess effizienter, insbesondere mit einer höheren Schleifgeschwindigkeit, ausgeführt werden.
  • Da die Festigkeit des Substrats durch das Ausbilden der Lochbereiche verringert wird, kann die Abnutzung des Schleifmittels, welches zum Schleifen des Substrats verwendet wird, signifikant verringert werden, selbst wenn Substrate aus schwer zu bearbeitenden Materialien, wie jene, die weiter oben aufgeführt wurden, geschliffen werden. Demnach wird die Lebensdauer der Schleifeinrichtung, insbesondere von einer Schleifscheibe, die darin umfasst ist, signifikant vergrößert, was zu einer Verringerung der Bearbeitungskosten führt.
  • Darüber hinaus trägt das Ausbilden der Vielzahl von Lochbereichen entlang der zweiten Oberfläche dazu bei, ein sogenanntes Selbstschärfen des Schleifmittels, wie einer Schleifscheibe, herbeizuführen. Demnach wird das Schleifmittel beim Ausführen des Schleifschritts an der zweiten Oberfläche des Substrats zur selben Zeit aufbereitet. In dieser Art und Weise kann ein Blockieren/Hemmen des Schleifmittels zuverlässig verhindert werden. Demnach kann mit einer höheren Bearbeitungslast geschliffen werden, was zusätzlich zur Erhöhung der Bearbeitungsrate beiträgt.
  • Darüber hinaus führt das Ausbilden der Lochbereiche zu einem Anrauen der zweiten Oberfläche. Aufgrund dieser Vergrößerung der Oberflächenrauheit kann das Schleifmittel, wie eine Schleifscheibe, das zum Schleifen der zweiten Oberfläche verwendet wird, während des Schleifschritts abgerichtet/geschärft werden. In dieser Art und Weise wird die Schleiflast verringert und die Substratoberfläche zuverlässig vom Anbrennen abgehalten.
  • Demnach ermöglicht das Bearbeitungsverfahren der Erfindung, dass das Substrat in einer effizienten, zuverlässigen und kosteneffizienten Weise bearbeitet wird.
  • Der gepulste Laserstrahl weist eine Wellenlänge auf, welche die Transmission des Laserstrahls durch das Substrat ermöglicht.
  • Der gepulste Laserstrahl kann auf das Substrat an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche in einer solchen Weise appliziert werden, dass nebeneinanderliegende der Positionen einander nicht überlappen.
  • Der gepulste Laserstrahl kann auf das Substrat an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche in solch einer Art und Weise appliziert werden, dass ein Abstand zwischen benachbarten Positionen, genauer gesagt ein Abstand zwischen Zentren der benachbarten Positionen, in einen Bereich von 3pm bis 50pm, bevorzugt 5pm bis 40pm und weiter bevorzugt 8pm bis 30µm fällt. Die Vielzahl von Lochbereichen kann in dem Substrat so ausgebildet werden, dass ein Abstand zwischen Zentren benachbarter Lochbereiche in dem Bereich von 3 µm bis 50pm, bevorzugt 5pm bis 40pm und weiter bevorzugt 8pm bis 30pm liegt. Besonders bevorzugt liegt der Abstand zwischen Zentren von benachbarten Lochbereichen in dem Bereich von 8 µm bis 10µm.
  • Die Lochbereiche können äquidistant voneinander beabstandet sein. Alternativ können einige oder alle von benachbarten oder angrenzenden Lochbereichen verschiedene Abstände voneinander haben.
  • Die Lochbereiche können mit einer Flächendichte auf der zweiten Oberfläche in dem Bereich von 400 bis 100000 Lochbereichen pro mm2, bevorzugt 600 bis 50000 Lochbereichen pro mm2 und weiter bevorzugt 1000 bis 20000 Lochbereichen pro mm2 ausgebildet sein.
  • Die Durchmesser der Lochbereiche können entlang der Richtung von der zweiten Oberfläche des Substrats auf die erste Oberfläche des Substrats zu im Wesentlichen konstant sein.
  • Die Lochbereiche können Durchmesser in dem Bereich von 1µm bis 30µm, bevorzugt 2µm bis 20µm und weiter bevorzugt 3µm bis 10µm aufweisen.
  • Besonders bevorzugt weisen die Lochbereiche Durchmesser in dem Bereich von 2µm bis 3µm auf.
  • Die Vielzahl von Lochbereichen ist bevorzugt in dem Substrat so ausgebildet, dass die modifizierten Bereiche von benachbarten oder angrenzenden Lochbereichen einander nicht überlappen. In dieser Art und Weise kann besonders zuverlässig sichergestellt werden, dass das Substrat ein ausreichendes Maß an Festigkeit oder Robustheit aufweist, um ein effizientes weiteres Handhaben und/oder Bearbeiten davon, insbesondere in dem Schleifschritt der zweiten Oberfläche des Substrats, zu ermöglichen.
  • Bevorzugt beträgt der Abstand zwischen äußeren Kanten von angrenzenden oder benachbarten Lochbereichen mindestens 1µm.
  • Die mehreren Lochbereiche können so in dem Substrat ausgebildet werden, dass die modifizierten Bereiche nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander zumindest teilweise überlappen. Bei einigen Ausführungsformen überlappen die modifizierten Bereiche nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander nur entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats. Zum Beispiel können die modifizierten Bereiche nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander nur entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats überlappen, der näher zu der zweiten Oberfläche des Substrats liegt. Die modifizierten Bereiche nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche können so ausgebildet werden, dass sie einander entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats, der näher zu der ersten Oberfläche des Substrats liegt, nicht überlappen.
  • Die mehreren Lochbereiche können so in dem Substrat ausgebildet werden, dass die Freiräume nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander zumindest teilweise überlappen. Bei einigen Ausführungsformen überlappen die Freiräume nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander nur entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats. Zum Beispiel können die Freiräume nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche einander nur entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats überlappen, der näher zu der zweiten Oberfläche des Substrats liegt. Die Freiräume nebeneinanderliegender oder benachbarter Lochbereiche können so ausgebildet werden, dass sie einander entlang eines Teils der Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats, der näher zu der ersten Oberfläche des Substrats liegt, nicht überlappen.
  • Einige oder alle der Lochbereiche können eine im Wesentlichen zylindrische Form oder eine konisch zulaufende Form aufweisen.
  • Einige oder alle der Lochbereiche können im Wesentlichen die Form eines Zylinders aufweisen, wobei die Zylinderlängsachse entlang der Richtung von der zweiten Oberfläche des Substrats auf die erste Oberfläche des Substrats zu angeordnet ist. In diesem Fall sind die Durchmesser der Lochbereiche entlang der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche des Substrats zu im Wesentlichen konstant.
  • Einige oder alle der Lochbereiche können eine konisch zulaufende Form aufweisen, wobei die Lochbereiche entlang ihrer Erstreckung entlang der Dicke des Substrats konisch zulaufen. Die Öffnungsbereiche können entlang der Richtung von der zweiten Oberfläche des Substrats auf die erste Oberfläche des Substrats zu konisch zulaufen. In diesem Fall nehmen die Durchmesser der Lochbereiche in der Richtung von der zweiten Oberfläche des Substrats auf die erste Oberfläche des Substrats zu ab.
  • Der gepulste Laserstrahl kann in einem Zustand auf das Substrat appliziert werden, in dem ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls an der zweiten Oberfläche angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu angeordnet ist.
  • Das Substrat besteht aus einem Material, das für den gepulsten Laserstrahl transparent ist. Somit werden die mehreren Lochbereiche in dem Substrat durch die Applikation eines gepulsten Laserstrahls ausgebildet, der eine Wellenlänge aufweist, die eine Transmission des Laserstrahls durch das Substrat ermöglicht.
  • Der gepulste Laserstrahl kann in einem Zustand auf das Substrat appliziert werden, in dem ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls an der zweiten Oberfläche angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu angeordnet ist. In diesem Fall wird der gepulste Laserstrahl in einem Zustand auf das Substrat appliziert, in dem der Brennpunkt des gepulsten Laserstrahls an der zweiten Oberfläche angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung von der zweiten Oberfläche weg von der ersten Oberfläche angeordnet ist.
  • Die mehreren Lochbereiche können in dem Substrat durch die Applikation eines gepulsten Laserstrahls ausgebildet werden, der eine solche Wellenlänge aufweist, dass er durch das Substratmaterial absorbiert wird. In diesem Fall werden die Lochbereiche durch Laserablation ausgebildet. Ein solcher Ansatz ist jedoch nicht Teil der beanspruchten Erfindung. Dieser Ansatz ist für die Bearbeitung eines Siliziumkarbid (SiC)-Substrats, wie zum Beispiel eines SiC-Wafers, besonders effizient.
  • Ein Aspektverhältnis eines Lochbereichs ist definiert als der Durchmesser des Lochbereichs geteilt durch die Erstreckung des Lochbereichs entlang der Dicke des Substrats, dass heißt die Länge, entlang derer sich der Lochbereich in der Dickenrichtung des Substrats erstreckt. Die Lochbereiche können Aspektverhältnisse von 1:5 oder weniger, vorzugsweise 1:10 oder weniger und bevorzugter 1:20 oder weniger aufweisen. Ein Aspektverhältnis von annähernd 1:5 ermöglicht die Verwendung eines besonders einfachen Verfahrensaufbaus. Bei einem Aspektverhältnis von annähernd 1:20 oder weniger können die Lochbereiche in einer besonders effizienten Weise ausgebildet werden.
  • Die Lochbereiche können Durchmesser von 17,5 um oder mehr, vorzugsweise 35 um oder mehr und bevorzugter 70 um oder mehr aufweisen. Auf diese Weise kann eine Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats von 350 um oder mehr effizient und zuverlässig mit den oben bestimmten Aspektverhältnissen der Lochbereiche erreicht werden.
  • Das Substrat kann ein Einkristallsubstrat oder ein Glassubstrat oder ein Verbindungssubstrat, wie zum Beispiel ein Verbindungshalbleitersubstrat, beispielsweise ein GaAfs-Substrat, oder ein polykristallines Substrat, wie zum Beispiel ein Keramiksubstrat, sein. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist das Substrat ein Einkristallsubstrat oder ein Glassubstrat.
  • Der modifizierte Bereich ist ein Bereich des Substrats, der durch die Applikation des gepulsten Laserstrahls modifiziert wurde. Zum Beispiel kann der modifizierte Bereich ein Bereich des Substrats sein, in dem die Struktur des Substratmaterials des Substrats sein, in dem die Struktur des Substratmaterials durch die Applikation des gepulsten Laserstrahls modifiziert wurde.
  • Der modifizierte Bereich kann ein amorpher Bereich oder ein Bereich, in dem Risse ausgebildet sind, sein. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist der modifizierte Bereich ein amorpher Bereich.
  • Wenn der modifizierte Bereich ein Bereich ist, in dem Risse ausgebildet sind, das heißt Risse ausgebildet wurden, können die Risse Mikrorisse sein. Die Risse können Abmessungen, wie zum Beispiel Längen und/oder Breiten, im µm-Bereich aufweisen. Zum Beispiel können die Risse Breiten in dem Bereich von 5µm bis 100µm und/oder Längen in dem Bereich von 100µm bis 1000µm aufweisen.
  • Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Substrat ein Einkristallsubstrat und umfasst das Verfahren ein Applizieren eines gepulsten Laserstrahls auf das Einkristallsubstrat von der Seite der zweiten Oberfläche aus an mehreren Positionen entlang der zweiten Oberfläche, so dass mehrere Lochbereiche in dem Einkristallsubstrat ausgebildet werden, wobei sich jeder Lochbereich von der zweiten Oberfläche in Richtung auf die erste Oberfläche erstreckt und jeder Lochbereich aus einem amorphen Bereich und einem Freiraum in dem amorphen Bereich, der zu der zweiten Oberfläche geöffnet ist, besteht, und ein Schleifen der zweiten Oberfläche des Einkristallsubstrats, an der die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, um die Substratdicke anzupassen. Die amorphen Bereiche schwächen das Substrat in dem Bereich, in dem die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, wodurch der Schleifvorgang weiter vereinfacht wird. Der gepulste Laserstrahl kann in einem Zustand auf das Einkristallsubstrat appliziert werden, in dem ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls an der zweiten Oberfläche angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu angeordnet ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Substrat ein Verbindungssubstrat oder ein polykristallines Substrat und umfasst das Verfahren ein Applizieren eines gepulsten Laserstrahls auf das Substrat von der Seite der zweiten Oberfläche aus an mehreren Positionen entlang der zweiten Oberfläche, so dass mehrere Lochbereiche in dem Substrat ausgebildet werden, wobei sich jeder Lochbereich von der zweiten Oberfläche in Richtung auf die erste Oberfläche erstreckt und jeder Lochbereich aus einem amorphen Bereich und einem Freiraum in dem amorphen Bereich, der zu der zweiten Oberfläche geöffnet ist, besteht, und ein Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats, an der die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, um die Substratdicke anzupassen. Die amorphen Bereiche schwächen das Substrat in dem Bereich, in dem die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, wodurch der Schleifvorgang weiter vereinfacht wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Substrat ein Glassubstrat und umfasst das Verfahren ein Applizieren eines gepulsten Laserstrahls auf das Glassubstrat von der Seite der zweiten Oberfläche aus an mehreren Positionen entlang der zweiten Oberfläche, so dass mehrere Lochbereiche in dem Glassubstrat ausgebildet werden, wobei sich jeder Lochbereich von der zweiten Oberfläche in Richtung auf die erste Oberfläche erstreckt und jeder Lochbereich aus einem Bereich, in dem Risse ausgebildet sind, und einem Freiraum in diesem Bereich, der zu der zweiten Oberfläche geöffnet ist, besteht, und ein Schleifen der zweiten Oberfläche des Glassubstrats, an der die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, um die Substratdicke anzupassen. Die Risse schwächen das Substrat in dem Bereich, in dem die mehreren Lochbereiche ausgebildet wurden, wodurch der Schleifvorgang weiter vereinfacht wird. Die Risse können Mikrorisse sein.
  • Einige oder alle der Lochbereiche können so ausgebildet werden, dass diese sich lediglich entlang eines Teils der Dicke des Substrats in der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu erstrecken. In diesem Fall öffnen sich die Freiräume in den modifizierten Bereichen der Lochbereiche zur zweiten Oberfläche jedoch nicht zur ersten Oberfläche des Substrats. Einige oder alle der Lochbereiche können so ausgebildet werden, dass sich diese entlang 30% oder mehr, bevorzugt 40% oder mehr, weiter bevorzugt 50% oder mehr, noch weiter bevorzugt 60% oder mehr und noch weiter bevorzugt 70% oder mehr der Dicke des Substrats erstrecken.
  • Besonders bevorzugt wird die Erstreckung der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats so ausgewählt, dass sie der Tiefe entspricht, zu welcher Substratmaterial in dem Schleifschritt oder in einer Sequenz aus Schleifschritt und anschließendem Spannungsentlastungsschritt, wie einem Polier- und/oder Ätzschritt, entfernt wird.
  • Durch Auswählen der Erstreckung der Lochbereiche in dieser Art und Weise kann sichergestellt werden, dass der gesamte Abschnitt des Substrats, der in dem Schleifschritt zu schleifen oder in der Sequenz aus Schleifschritt und anschließendem Spannungsentlastungsschritt zu entfernen ist, in der Festigkeit durch das Ausbilden der Lochbereiche verringert wurde. Demnach kann der Schleifprozess oder die Sequenz aus Schleifprozess und anschließendem Spannungsentlastungsprozess mit einem besonders hohen Maß an Effizienz und Zuverlässigkeit ausgeführt werden.
  • Ferner wird der Abschnitt des Substrats, in welchem die Lochbereiche ausgebildet wurden, vollständig in dem Schleifschritt oder der Sequenz aus Schleifschritt und anschließendem Spannungsentlastungsschritt entfernt, so dass keine Lochbereiche in dem Substrat nach dem Schleifen oder nach dem Schleifen und Spannungsabbau verbleiben.
  • Durch Ausbilden der Lochbereiche, so dass diese sich lediglich entlang eines Teils der Dicke des Substrats erstrecken, kann jede Beschädigung der Einrichtungen, welche in der Einrichtungsfläche ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl zuverlässig verhindert werden.
  • Der Erstreckungsbetrag der Lochbereiche entlang der Dicke des Substrats kann durch beispielsweise das Anordnen des Fokuspunkts des gepulsten Laserstrahls mit einem geeigneten Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu oder mit einem geeigneten Abstand von der zweiten Oberfläche in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu genau gesteuert werden.
  • Die zweite Oberfläche kann entlang der gesamten Erstreckung der Lochbereiche in der Richtung von der zweiten Oberfläche auf die erste Oberfläche zu geschliffen werden. In diesem Fall wurde der gesamte Abschnitt des Substrats, der im Schleifschritt zu schleifen ist, in der Festigkeit durch das Ausbilden der Lochbereiche verringert. Demnach kann der Schleifprozess mit einem besonders hohen Effizienz- und Zuverlässigkeitsausmaß ausgeführt werden.
  • Ferner wird der Abschnitt des Substrats, in welchem die Lochbereiche ausgebildet wurden, in dem Schleifschritt vollständig entfernt, so dass keine Lochbereiche in dem Substrat nach dem Schleifen verbleiben.
  • Die Lochbereiche können über der gesamten zweiten Oberfläche ausgebildet sein. In dieser Art und Weise kann die Festigkeit des Substrats in einer besonders zuverlässigen und effizienten Art und Weise verringert werden, was den Schleifprozess zusätzlich vereinfacht.
  • Alternativ können die Lochbereiche über lediglich einen Teil der zweiten Oberfläche ausgebildet werden.
  • Insbesondere kann eine Vielzahl von Aufteilungslinien auf der ersten Oberfläche vorhanden sein, wobei die Aufteilungslinien, welche die Vielzahl von Einrichtungen unterteilt, und die Lochbereiche lediglich in Bereichen der zweiten Oberfläche ausgebildet sein können, welche den Aufteilungslinien im Wesentlichen gegenüberliegen. Der Ausdruck „im Wesentlichen“ definiert, dass die Bereiche/Flächen der zweiten Oberfläche, welche den Aufteilungslinien gegenüberliegen und in welchen die Lochbereiche ausgebildet sind, die gleichen Breiten wie die Aufteilungslinien oder Breiten aufweisen können, welche von den Breiten der Aufteilungslinien mit bis zu ±100µm abweichen.
  • Die Aufteilungslinien, welche an der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, können eine Breite in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung davon ist, in dem Bereich von 30µm bis 200µm, bevorzugt 30µm bis 150µm und weiter bevorzugt 30µm bis 120µm aufweisen.
  • Durch Ausbilden der Lochbereiche lediglich in den Bereichen der zweiten Oberfläche, welche den Aufteilungslinien im Wesentlichen gegenüberliegen, kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die Einrichtungen, die in der Einrichtungsfläche ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl, der auf das Substrat appliziert wird, nicht beschädigt werden.
  • Insbesondere können einige oder alle der Lochbereiche so ausgebildet werden, dass diese sich entlang der gesamten Dicke des Substrats erstrecken, ohne dass das Risiko vorliegt, dass die Einrichtungen durch den gepulsten Laserstrahl beschädigt werden. In diesem Fall öffnen sich die Freiräume in den modifizierten Bereichen der entsprechenden Lochbereiche zur zweiten Oberfläche und zur ersten Oberfläche des Substrats.
  • Durch Ausbilden der Lochbereiche, so dass sich diese entlang der gesamten Dicke des Substrats erstrecken, wird ein Schritt zum Schneiden des Substrats entlang der Aufteilungslinien vereinfacht. Genauer gesagt verringert das Vorhandensein der Lochbereiche an den Aufteilungslinien die Festigkeit des Substrats in den Substratabschnitten, die zu schneiden sind, so dass das Substrat in einer besonders effizienten und zuverlässigen Art und Weise geschnitten werden kann.
  • Das Substrat kann beispielsweise unter Verwendung einer mechanischen Schneidvorrichtung, wie einer Klinge oder einer Säge, durch Laserschneiden, durch Plasmaschneiden, z.B. unter Verwendung einer Plasmaquelle, etc. geschnitten werden. Ferner kann auch eine Kombination dieser Ansätze verwendet werden.
  • Wenn die Lochbereiche so ausgebildet werden, dass diese sich entlang der gesamten Dicke des Substrats erstrecken, kann beispielsweise das mechanische Schneiden des Substrats entlang der Aufteilungslinien in einer effizienteren Art und Weise, insbesondere mit einer vergrößerten Bearbeitungsgeschwindigkeit, ausgeführt werden. Beispielsweise kann in einem Klingen- oder Sägezerteilvorgang die Klingen- oder Sägezerteilgeschwindigkeit signifikant erhöht werden.
  • Wenn Lochbereiche auf den separaten Teilen des Substrats nach dem Schneidprozess verbleiben, können diese anschließend durch beispielsweise Polieren oder Ätzen der Außen- oder Seitenflächen der resultierenden Substratteile, z.B. Chips, entfernt werden.
  • Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats kann vor dem Schneiden des Substrats entlang der Aufteilungslinien ausgeführt werden.
  • Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats kann nach dem Schneiden des Substrats entlang der Aufteilungslinien ausgeführt werden. Insbesondere kann das Substrat entlang der Aufteilungslinien nach dem Ausbildungsschritt der Lochbereiche jedoch vor dem Schleifschritt, oder vor dem Schritt zum Ausbilden der Lochbereiche und dem Schleifschritt ausgeführt werden. Bevorzugt wird der Schleifschritt nach dem Lochbereichausbildungsschritt jedoch vor dem Schleifschritt ausgeführt.
  • Insbesondere kann in dem Schritt des Schneidens des Substrats entlang der Aufteilungslinien das Substrat lediglich entlang eines Teils der Dicke davon geschnitten werden. Anschließend kann das Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats nach dem Schneidschritt ausgeführt werden.
  • Das Schleifen kann in solch einer Art und Weise ausgeführt werden, dass die Substratdicke auf eine Dicke verringert wird, welche mit der Tiefe korrespondiert, bei welcher das Substrat entlang der Aufteilungslinien geschnitten wurde, genauer gesagt auf eine Schneidtiefe des Schneidschritts. In diesem Fall wird das Substratmaterial, welches nicht durch den Schneidprozess entlang der Aufteilungslinien erreicht wurde, in dem Schleifschritt entfernt, so dass das Substrat entlang der Aufteilungslinien durch den Schleifprozess geteilt wird.
  • Schleifen der zweiten Oberfläche des Substrats kann demnach entlang eines verbleibenden Teils der Dicke des Substrats, in welchem kein Substratmaterial in dem Schneidschritt entfernt wurde, ausgeführt werden, um so das Substrat entlang der Aufteilungslinien zu teilen.
  • Durch Teilen des Substrats in dem Schleifschritt in der Art und Weise, die im Detail oben beschrieben wurde, kann das Substrat in einer besonders zuverlässigen, genauen und effizienten Art und Weise bearbeitet werden. Genauer gesagt wird der Schneidschritt des Substrats entlang der Aufteilungslinien auf dem Substrat vor dem Schleifen, genauer gesagt vor einer Verringerung der Dicke davon, ausgeführt. Demnach kann jede Verformung des Substrats während des Schneidens entlang der Aufteilungslinien, wie eine Substratwölbung oder dergleichen, zuverlässig verhindert werden. Darüber hinaus wird die Spannung, welche an das Substrat während des Schneidens angelegt wird, signifikant verringert, was es ermöglicht, Chips mit einer vergrößerten Chipfestigkeit zu erhalten. Jegliche Beschädigung der resultierenden Chips, wie die Ausbildung von Rissen oder Rückseitenabsplitterung, kann verhindert werden.
  • Darüber hinaus wird die Effizient, insbesondere die Bearbeitungsgeschwindigkeit des Schneidprozesses vergrößert, da das Substrat entlang der Aufteilungslinien lediglich entlang eines Teils der Substratdicke geschnitten wird. Auch die Lebensdauer eines Schneidmittels, welches für den Schneidschritt verwendet wird, wird verlängert.
  • Der gepulste Laserstrahl kann auf das Substrat an einer Vielzahl von Positionen in den Bereichen der zweiten Oberfläche, welche den Aufteilungslinien gegenüberliegen, in solch einer Art und Weise appliziert werden, dass ein Abstand zwischen benachbarten Positionen, genauer gesagt ein Abstand zwischen Zentren von benachbarten Positionen, innerhalb eines Bereichs von 3µm bis 80µm, bevorzugt 5µm bis 40µm und weiter bevorzugt 8µm bis 30µm liegt. Die Vielzahl von Lochbereichen kann in den Bereichen der zweiten Oberfläche ausgebildet werden, welche den Aufteilungslinien im Wesentlichen gegenüberliegen, so dass ein Abstand zwischen Zentren von benachbarten Lochbereichen in dem Bereich von 3µm bis 50µm, bevorzugt 5µm bis 40µm und weiter bevorzugt 8µm bis 30µm liegt. Besonders bevorzugt liegt der Abstand zwischen Zentren von benachbarten Lochbereichen in dem Bereich von 8µm bis 10µm.
  • Die Lochbereiche können äquidistant voneinander beabstandet sein. Alternativ können einige oder alle der aneinandergrenzenden oder benachbarten Lochbereiche verschiedene Abstände voneinander aufweisen.
  • Die Lochbereiche können mit einer Flächendichte in den Bereichen der zweiten Oberfläche, welche den Aufteilungslinien im Wesentlichen gegenüberliegen, in dem Bereich von 400 bis 100000 Lochbereichen pro mm2, bevorzugt 600 bis 50000 Lochbereichen pro mm2 und weiter bevorzugt 100 bis 20000 Lochbereichen pro mm2 ausgebildet sein.
  • Zumindest eine Strahlblockierungsschicht kann auf der ersten Oberfläche vorhanden sein, wobei die zumindest eine Strahlblockierungsschicht unterhalb der Einrichtungen in der Richtung von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche angeordnet ist und die zumindest eine Strahlblockierungsschicht für den gepulsten Laserstrahl undurchlässig ist.
  • Durch Bereitstellen von mindestens einer solchen Strahlblockierungsschicht auf der ersten Oberfläche kann zuverlässig sichergestellt werden, dass jede Beschädigung der Einrichtungen, die in der Einrichtungsfläche ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl zuverlässig verhindert wird.
  • Die mindestens eine Strahlblockierungsschicht kann eingerichtet sein, den gepulsten Laserstrahl durch beispielsweise Absorbieren oder Reflektieren des gepulsten Laserstrahls zu blockieren.
  • Die mindestens eine Strahlblockierungsschicht kann beispielsweise eine Metallschicht oder eine Hochreflektionsbeschichtung, wie eine metallische Hochreflektionsbeschichtung oder eine dielektrische Multischichthochreflektionsbeschichtung, sein.
  • Die mindestens eine Strahlblockierungsschicht kann sich zumindest über die gesamte Einrichtungsfläche erstrecken. In dieser Art und Weise kann jede Beschädigung der Einrichtungen, welche in der Einrichtungsfläche ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl in einer besonders einfachen und zuverlässigen Art und Weise verhindert werden.
  • Eine Vielzahl von separaten Strahlblockierungsschichten kann auf der ersten Oberfläche vorhanden sein, wobei jede Strahlblockierungsschicht unterhalb einer entsprechenden Eirichtung in der Richtung von der ersten Oberfläche zur zweiten Oberfläche angeordnet ist. In dieser Art und Weise kann die Materialmenge, die zum Ausbilden der Strahlblockierungsschicht oder -schichten erforderlich ist, signifikant verringert werden.
  • Das Verfahren der Erfindung kann ferner das Polieren der zweiten Oberfläche nach dem Schleifen der zweiten Oberfläche aufweisen. Durch Polieren der zweiten Oberfläche nach dem Schleifschritt kann jede Spannung, die in dem Substrat während des Schleifens erzeugt wird, abgebaut werden. Der Polierschritt kann beispielsweise ein Trockenpolierschritt, ein Nasspolierschritt, ein chemisch-mechanischer Polierschritt (CMP) oder ein Läppschritt sein.
  • Das Verfahren der Erfindung kann ferner das Ätzen der zweiten Oberfläche nach dem Schleifen der zweiten Oberfläche umfassen. Durch Ätzen der zweiten Oberfläche nach dem Schleifschritt kann jede Spannung, die in dem Substrat während des Schleifens erzeugt wird, abgebaut werden. Der Ätzschritt kann ein Trockenätzschritt, wie ein Plasmaätzschritt, oder ein Nassätzschritt sein.
  • Ferner kann auch eine Kombination aus Polieren und Ätzen an der zweiten Oberfläche des Substrats nach dem Schleifen davon ausgeführt werden.
  • Das Substrat kann aus einem Material ausgebildet sein, welches für den gepulsten Laserstrahl transparent ist. In dieser Art und Weise wird die Vielzahl von Lochbereichen in dem Substrat durch die Applikation eines gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge ausgebildet, welche eine Transmission des Laserstrahls durch das Substrat ermöglicht.
  • Alternativ kann die Vielzahl von Lochbereichen in dem Substrat durch die Applikation eines gepulsten Laserstrahls mit solch einer Wellenlänge ausgebildet werden, welche durch das Substratmaterial absorbiert wird. In diesem Fall werden die Lochbereiche durch Laserablation ausgebildet.
  • Beispielsweise kann der gepulste Laserstrahl eine Wellenlänge von 1,5µm oder mehr aufweisen, wenn das Substrat ein Siliziumsubstrat (Si) ist.
  • Der gepulste Laserstrahl kann beispielsweise eine Pulsbreite in dem Bereich von 0.5ps bis 20ps aufweisen.
  • Das Substrat kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat, ein Saphirsubstrat (Al2O3) , ein Keramiksubstrat, wie ein Aluminiumoxidkeramiksubstrat, ein Quartzsubstrat, ein Zirkoniumoxidsubstrat, ein PZT-Substrat (Bleizirkoniumtitanat), ein Polykarbonatsubstrat, ein optisches Kristallmaterialsubstrat oder dergleichen sein. Das Substrat kann ein Wafer sein, der aus einem oder mehreren der oben aufgelisteten Materialien ausgebildet ist.
  • Insbesondere kann das Substrat beispielsweise ein Siliziumsubstrat (Si), ein Galliumarsenidsubstrat (GaAs), ein Galliumnitridsubstrat (GaN), ein Galliumphosphidsubstrat (GaP), ein Indiumarsenidsubstrat (InAs), ein Indiumphosphidsubstrat (InP), ein Siliziumkarbidsubstrat (SiC), ein Siliziumnitridsubstrat (SiN), ein Lithiumthanthalatsubstrat (LT), ein Lithiumniobatsubstrat (LN), ein Saphirsubstrat (Al2O3), ein Aluminiumnitridsubstrat (AlN), ein Siliziumoxidsubstrat (SiO2) oder dergleichen sein. Das Substrat kann ein Wafer sein, der aus einem oder mehreren der Materialien, die oben aufgelistet sind, ausgebildet ist.
  • Das Substrat kann ein Glassubstrat, wie zum Beispiel ein Glaswafer, sein.
  • Das Substrat kann aus einem einzigen Material oder aus einer Kombination von verschiedenen Materialien, z.B. zwei oder mehreren der oben aufgelisteten Materialien, ausgebildet sein.
  • Hinsichtlich der Formen und Größen der Substrate, die unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bearbeitet werden können, bestehen keine Beschränkungen.
  • Beispielsweise kann das Substrat in einer Draufsicht darauf eine kreisförmige oder ringförmige Form, eine elliptische Form, eine rechteckige Form, eine quadratische Form, die Form eines Kreissegments, wie eines Halbkreises oder eines Quadranten, oder dergleichen aufweisen.
  • Im Falle eines kreisförmigen oder ringförmigen Substrats kann das Substrat einen Durchmesser von beispielsweise in dem Bereich von etwa 5,1cm bis etwa 30,Scm (2 Inch bis 12 Inch) aufweisen. Für den Fall eines quadratischen Substrats kann das Substrat eine Größe von beispielsweise in dem Bereich von 50 × 50mm2 bis 300 × 300mm2 aufweisen.
  • Die Dicke des Substrats vor dem Schleifen kann beispielsweise in dem Bereich von 200µm bis 1500µm, bevorzugt in dem Bereich von 700µm bis 1000µm liegen. Die Dicke des Substrats nach dem Schleifen kann beispielsweise in dem Bereich von 30µm bis 200µm liegen.
  • Die Einrichtungen, welche in der Einrichtungsfläche auf der ersten Oberfläche des Substrats ausgebildet sind, können beispielsweise optische Einrichtungen, Halbleitereinrichtungen, Leistungseinrichtungen, medizinische Einrichtungen, elektrische Komponenten, MEMS-Einrichtungen oder Kombinationen davon sein.
  • Der gepulste Laserstrahl kann unter Verwendung einer Fokussierlinse fokussiert werden. Eine numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse kann so eingestellt sein, dass der Wert, der durch Dividieren der numerischen Apertur der Fokussierlinse durch den Brechungsindex (n) des Substrats erhalten wird, in dem Bereich von 0,05 bis 0,2 liegt. In dieser Art und Weise können Lochbereiche in einer besonders zuverlässigen und effizienten Art und Weise ausgebildet werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Im Folgenden werden nicht beschränkende Beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in welchen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht ist, welche einen optischen Einrichtungswafer als ein Substrat zeigt, das durch das Verfahren der Erfindung zu bearbeiten ist;
    • 2(a) bis 2(e) Ansichten zum Darstellen eines Schritts zum Ausbilden einer Vielzahl von Lochbereichen in dem optischen Einrichtungswafer aus 1 gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sind;
    • 3 eine Abbildung ist, welche die Beziehung zwischen der numerischen Apertur (NA) einer Fokussierlinse, des Brechungsindex (n) des optischen Einrichtungswafers und des Wert (S=NA/n) zeigt, der durch Dividieren der numerischen Apertur durch den Brechungsindex erhalten wird;
    • 4 das Verfahren zum Bearbeiten des optischen Einrichtungswafers gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches in 2 gezeigt ist, weiter darstellt, wobei 4(a) eine perspektivische Ansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen zeigt, 4(b) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen zeigt, und 4(c) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer nach dem Schleifschritt zeigt;
    • 5 Verfahren zum Bearbeiten des optischen Einrichtungswafers gemäß zwei weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 5(a) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen für eine weitere Ausführungsform zeigt, und 5(b) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen für noch eine weitere Ausführungsform zeigt;
    • 6 ein Verfahren zum Bearbeiten des optischen Einrichtungswafers gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 6(a) eine perspektivische Ansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen zeigt, 6(b) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen zeigt, und 6(c) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer nach dem Schleifschritt zeigt;
    • 7 ein Verfahren zum Bearbeiten des optischen Einrichtungswafers gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei 7(a) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer mit den darin ausgebildeten Lochbereichen zeigt, und 7(b) eine Querschnittsansicht ist, welche den Wafer nach dem Schleifschritt zeigt; und
    • 8 eine perspektivische Ansicht ist, welche eine Schleifvorrichtung zum Ausführen eines Schleifschritts gemäß einer Ausführungsform des Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die bevorzugten Ausführungsformen beziehen sich auf Verfahren zum Bearbeiten eines optischen Einrichtungswafers als ein Substrat.
  • Der optische Einrichtungswafer kann eine Dicke vor dem Schleifen im µm-Bereich, bevorzugt in dem Bereich von 200µm bis 1500µm und weiter bevorzugt in dem Bereich von 700µm bis 1000µm aufweisen.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines optischen Einrichtungswafers 2 als ein Substrat, welches durch das Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten ist. Der optische Einrichtungswafer 2 ist ein Einkristallsubstrat.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann das durch das Bearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zu bearbeitende Substrat ein Glassubstrat oder ein Verbindungssubstrat, wie zum Beispiel ein Verbindungshalbleitersubstrat, beispielsweise ein GaAs-Substrat, oder ein polykristallines Substrat, wie zum Beispiel ein Keramiksubstrat, sein.
  • Der optische Einrichtungswafer 2, der in 1 gezeigt ist, ist im Wesentlichen aus einem Saphirsubstrat mit einer Dicke von beispielsweise 400µm ausgestaltet. Eine Vielzahl von optischen Einrichtungen 21, wie Licht emittierende Dioden (LEDs) und Laserdioden, ist in einer Einrichtungsfläche 20 auf einer Vorderseite 2a, genauer gesagt einer ersten Oberfläche, des Saphirsubstrats ausgebildet. Die optischen Einrichtungen 21 sind auf der Vorderseite 2a des Saphirsubstrats in einer Gitter- oder Matrixanordnung vorgesehen. Die optischen Einrichtungen 21 sind durch eine Vielzahl von sich schneidenden Aufteilungslinien 22, die auf der Vorderseite 2a des Saphirsubstrats, genauer gesagt auf der Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2, ausgebildet sind, voneinander getrennt.
  • Darüber hinaus weist der optische Einrichtungswafer 2 eine Rückseite 2b, genauer gesagt eine zweite Oberfläche, auf, welche der Vorderseite 2a gegenüberliegt.
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zum Bearbeiten des optischen Einrichtungswafers 2 als das Substrat unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben.
  • Als erstes wird ein Waferstützschritt in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass der optische Einrichtungswafer 2 an ein Haftband, das durch einen nicht gezeigten Ringrahmen gestützt werden kann, angebracht wird. Genauer gesagt wird, wie in 2(a) gezeigt, die Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 an einem Haftband 30 befestigt. Demnach ist die Rückseite 2b, genauer gesagt die zweite Oberfläche, des optischen Einrichtungswafers 2, der an dem Haftband 30 befestigt ist, nach oben ausgerichtet, wie in 2(a) gezeigt.
  • 2(a) zeigt ferner einen Teil einer Laserbearbeitungsvorrichtung zum Ausführen einer Laserbearbeitung entlang der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 nach Ausführung des oben beschriebenen Waferstützschritts. Die Laserbearbeitungsvorrichtung umfasst einen Spanntisch 41 zum Halten eines Werkstücks, insbesondere des optischen Einrichtungswafers 2, ein Laserstrahlapplikationsmittel (nicht gezeigt) zum Applizieren eines Laserstrahls auf das Werkstück, das auf dem Spanntisch 41 gehalten wird, und ein Abbildungsmittel (nicht gezeigt) zum Abbilden des Werkstücks, welches auf dem Spanntisch 41 gehalten wird. Der Spanntisch 41 weist eine obere Fläche als eine Haltefläche zum Halten des Werkstücks darauf unter Saugen auf. Der Spanntisch 41 ist durch ein nicht gezeigtes Zuführmittel in einer Zuführrichtung bewegbar, welche in 2(a) durch einen Pfeil X1 gekennzeichnet ist. Darüber hinaus ist der Spanntisch 41 durch ein nicht gezeigtes Verstellmittel in einer Verstellrichtung, welche orthogonal zur Zuführrichtung X1 ist, bewegbar.
  • Das Laserstrahlapplikationsmittel umfasst ein zylindrisches Gehäuse (nicht gezeigt), welches sich in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung erstreckt. Das Gehäuse umfasst ein gepulstes Laserstrahloszillationsmittel (nicht gezeigt), das einen gepulsten Laseroszillator und ein Wiederholfrequenzeinstellmittel umfasst. Darüber hinaus weist das Laserstrahlapplikationsmittel ein Fokussiermittel 422 (siehe 2(a)) auf, das an einem vorderen Ende des Gehäuses angebracht ist. Das Fokussiermittel 422 umfasst eine Fokussierlinse 422a zum Fokussieren eines gepulsten Laserstrahls, der durch das gepulste Laserstrahloszillationsmittel in Schwingung versetzt wurde.
  • Die numerische Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a des Fokussiermittels 422 wird so festgelegt, dass der Wert, der durch Dividieren der numerischen Apertur der Fokussierlinse 422a durch den Brechungsindex (n) des Substrats, genauer gesagt des optischen Einrichtungswafers 2, erhalten wird, innerhalb des Bereichs von 0,05 bis 0,2 liegt.
  • Das Laserstrahlapplikationsmittel umfasst ferner ein Fokuslagenanpassungsmittel (nicht gezeigt) zum Anpassen der Fokuslage des gepulsten Laserstrahls, der durch die Fokussierlinse 422a des Fokussiermittels 422 zu fokussieren ist.
  • Das Abbildungsmittel ist an einem vorderen Endabschnitt des Gehäuses des Laserstrahlapplikationsmittels angebracht. Das Abbildungsmittel umfasst eine nicht gezeigte herkömmliche Abbildungseinrichtung, wie eine CCD, zum Abbilden des Werkstücks unter Verwendung von sichtbarem Licht, ein nicht gezeigtes Infrarotlichtapplikationsmittel zum Applizieren von Infrarotlicht auf das Werkstück, ein nicht gezeigtes optisches System zum Erfassen des Infrarotlichts, das auf das Werkstück mit dem Infrarotlichtapplikationsmittel appliziert wurde, und eine nicht gezeigte Infrarotabbildungseinrichtung, wie eine Infrarot-CCD, zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das mit dem Infrarotlicht, welches durch das optische System erfasst wurde, korrespondiert. Eine Bildsignalausgabe des Abbildungsmittels wird an ein nicht gezeigtes Steuermittel übertragen.
  • Beim Ausführen der Laserbearbeitung entlang der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 unter Verwendung der Laserbearbeitungsvorrichtung wird ein Positionierungsschritt in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass die Fokussierlinse 422a des Fokussiermittels 422 und das Substrat, genauer gesagt der optische Einrichtungswafer 2, relativ zueinander in der Richtung entlang der optischen Achse der Fokussierlinse 422a so positioniert sind, dass der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls an einer angestrebten Position in der Richtung entlang der Dicke des optischen Einrichtungswafers 2, genauer gesagt mit einem angestrebten Abstand von der Rückseite 2b, genauer gesagt der zweiten Oberfläche, in der Richtung von der Rückseite 2b zur Vorderseite 2a, genauer gesagt der ersten Oberfläche, angeordnet ist.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls an der Rückseite 2b oder mit einem gewünschten Abstand von der Rückseite 2b in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung von der Rückseite 2b auf die Vorderseite 2a zu angeordnet sein.
  • Beim Ausführen des Bearbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der optische Einrichtungswafer 2, welcher an dem Haftband 30 befestigt ist, zunächst auf dem Spanntisch 41 der Laserbearbeitungsvorrichtung in dem Zustand angeordnet, bei dem das Haftband 30 mit der oberen Fläche des Spanntisches 41 in Kontakt ist (siehe 2(a)). Anschließend wird ein nicht gezeigtes Saugmittel betrieben, um den optischen Einrichtungswafer 2 durch das Haftband 30 auf dem Spanntisch 41 unter Saugen zu halten (Waferhalteschritt). Demnach ist die Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2, der auf dem Spanntisch 41 gehalten wird, nach oben ausgerichtet. Obwohl kein Ringrahmen, welcher das Haftband 30 stützt, in 2(a) gezeigt ist, kann solch ein Rahmen vorhanden sein und durch ein Rahmenhaltemittel, wie Klemmen oder dergleichen, die auf dem Spanntisch 41 vorgesehen sind, gehalten werden. Anschließend kann der Spanntisch 41, welcher den optischen Einrichtungswafer 2 unter Saugen hält, zu einer Position direkt unterhalb des Abbildungsmittels durch Betreiben des Zuführmittels und des Verstellmittels bewegt werden.
  • In dem Zustand, bei dem der Spanntisch 41 direkt unterhalb des Abbildungsmittels angeordnet ist, kann ein Ausrichtbetrieb durch das Abbildungsmittel und das Steuermittel ausgeführt werden, um eine Gegenstandsfläche des optischen Einrichtungswafers 2, die Laser zu bearbeiten ist, zu detektieren. Genauer gesagt können das Abbildungsmittel und das Steuermittel eine Bildverarbeitung, wie ein Rasterangleichen, ausführen. In dieser Art und Weise wird die Ausrichtung einer Laserstrahlapplikationsposition ausgeführt (Ausrichtungsschritt).
  • Nach Ausführen des Ausrichtungsschritts, der oben im Detail beschrieben ist, wird der Spanntisch 41 zu einer Laserstrahlapplikationsfläche bewegt, wo das Fokussiermittel 422 des Laserstrahlapplikationsmittels angeordnet ist, wie in 2(a) gezeigt. Ein Ende (das linke Ende in 2(a)) der Rückseite 2b wird direkt unterhalb des Fokussiermittels 422 angeordnet. Ferner wird das Fokuslagenanpassungsmittel (nicht gezeigt) betrieben, um so das Fokussiermittel 422 in die Richtung entlang der optischen Achse der Fokussierlinse 422a so zu bewegen, dass der Fokuspunkt P eines gepulsten Laserstrahls LB, der durch die Fokussierlinse 422 zu fokussieren ist, mit einem angestrebten Abstand von der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 in der Richtung von der Rückseite 2b zur Vorderseite 2a davon, genauer gesagt in der Dickenrichtung des optischen Einrichtungswafers 2, angeordnet ist (Positionierungsschritt) .
  • Während der Ausrichtungsschritt, der weiter oben im Detail beschrieben ist, für die Bearbeitungsverfahren gemäß den vorliegenden Ausführungsformen erforderlich ist, die in 6 und 7 gezeigt sind, ist keine Ausrichtung für die Ausführungsformen erforderlich, welche in 4 und 5 gezeigt sind. In letzteren Fällen kann der Spanntisch 41, welcher den optischen Einrichtungswafer 2 unter Saugen hält, direkt zur Laserstrahlapplikationsfläche ohne Ausführen eines Ausrichtbetriebs bewegt werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Fokuspunkt P des gepulsten Laserstrahls LB innerhalb des optischen Einrichtungswafers 2 an einer Position angeordnet, welche näher an der Rückseite 2b, genauer gesagt der nach oben zeigenden Fläche, des optischen Einrichtungswafers 2 angeordnet ist, auf welchen der gepulste Laserstrahl LB appliziert wird. Beispielsweise kann der Fokuspunkt P mit einem Abstand in dem Bereich von 5µm bis 10µm von der Rückseite 2b angeordnet sein.
  • Nach Ausführen des oben beschriebenen Positionierungsschritts wird ein Lochbereichausbildungsschritt in solch einer Art und Weise ausgeführt, dass das Laserstrahlapplikationsmittel betrieben wird, um den gepulsten Laserstrahl LB von dem Fokussiermittel 422 auf den optischen Einrichtungswafer 2 zu applizieren, wodurch ein Lochbereich ausgebildet wird, der sich von der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 in der Umgebung, in welcher der Fokuspunkt P des gepulsten Laserstrahls LB angeordnet ist, zur Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 erstreckt. Der Lochbereich ist aus einem modifizierten Bereich, das heißt einem amorphen Bereich, und einem Freiraum in dem amorphen Bereich, welcher zur Rückseite 2b jedoch nicht zur Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers geöffnet ist, ausgestaltet (siehe 4(b)). Insbesondere sind, wie in 2(c) gezeigt, die Lochbereiche so ausgebildet, dass diese sich lediglich entlang eines Teils der Dicke in der Richtung von der Rückseite 2b zur Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2, genauer gesagt entlang einer Wegstrecke innerhalb des optischen Einrichtungswafers 2 von 300µm in dieser exemplarischen Ausführungsform, erstrecken.
  • Der Erstreckungsbetrag der Lochbereiche entlang der Dicke des optischen Einrichtungswafers 2 wird durch Anordnen des Fokuspunkts P des gepulsten Laserstrahls LB mit einem geeigneten Abstand von der Rückseite 2b in der Richtung von der Rückseite 2b auf die Vorderseite 2a zu gesteuert.
  • Der gepulste Laserstrahl LB, der eine Wellenlänge aufweist, welche die Transmission des Laserstrahls LB durch das Saphirsubstrat ermöglicht, das den optischen Einrichtungswafer 2 ausgestaltet, wird auf den optischen Einrichtungswafer 2 durch das Fokussiermittel 422 appliziert, wobei der Spanntisch 41 mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit in die Zuführrichtung X1, die in 2(a) gezeigt ist, bewegt wird (Lochbereichausbildungsschritt). Wenn das andere Ende (rechtes Ende in 2(b)) der Rückseite 2b die Position direkt unterhalb des Fokussiermittels 422 erreicht, wie in 2(b) gezeigt, werden die Applikation des gepulsten Laserstrahls LB und die Bewegung des Spanntisches 41 gestoppt.
  • Durch Ausführen des Lochbereichausbildungsschritts, der im Detail oben beschrieben wird, entlang der Rückseite 2b, wird eine Vielzahl von Lochbereichen 23 in dem optischen Einrichtungswafer 2 an einer Vielzahl von Positionen entlang einer ersten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b ausgebildet, wobei jeder Lochbereich 23 aus einem modifizierten Bereich, das heißt, einem amorphen Bereich 232, und einem Freiraum 231 in dem amorphen Bereich 232, der zur Rückseite 2b jedoch nicht zur Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 geöffnet ist, ausgebildet ist, wie in 4(b) gezeigt. Die Lochbereiche 23 können entlang der Rückseite 2b an vorbestimmten äquidistanten Intervallen ausgebildet werden, wie in 2(c) gezeigt. Beispielsweise kann der Abstand zwischen benachbarten Lochbereichen 23 in der ersten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b in dem Bereich von 8µm bis 30µm liegen, beispielsweise etwa 16µm (=(Bearbeitungszuführgeschwindigkeit: 800mm/Sekunde)/(Wiederholfrequenz: 50kHz)) betragen.
  • Wie in 2 (d) und 2(e) gezeigt, ist jeder Lochbereich 23 aus einem Freiraum 231 mit einem Durchmesser von etwa 1µm und dem amorphen Bereich 232, welcher um den Freiraum 231 ausgebildet ist und einen Außendurchmesser von etwa 16µm aufweist, ausgestaltet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die amorphen Bereiche 232 von benachbarten Lochbereichen 23 so ausgebildet, dass diese nicht miteinander überlappen, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Genauer gesagt ist der Abstand zwischen benachbarten Lochbereichen 23 so ausgewählt, dass dieser leicht größer als der Außendurchmesser der amorphen Bereiche 232 ist. Die amorphen Bereiche von angrenzenden oder benachbarten Lochbereichen 23 sind demnach voneinander getrennt.
  • Bei anderen Ausführungsformen kann das Substrat zum Beispiel ein Glassubstrat sein und können die modifizierten Bereiche Bereiche sein, in denen Risse in dem Glassubstrat ausgebildet sind. Die in dem Glassubstrat ausgebildeten Risse können Mikrorisse sein.
  • Jeder Lochbereich 23, der in dem Lochbereichausbildungsschritt, der im Detail oben beschrieben ist, ausgebildet wird, erstreckt sich von der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 zur Vorderseite 2a davon. Selbst wenn die Dicke des optischen Einrichtungswafers 2 groß ist, ist es ausreichend, den gepulsten Laserstrahl LB einmalig für die Ausbildung von jedem Lochbereich 23 zu applizieren, so dass die Produktivität stark verbessert werden kann. Ferner werden keine Verunreinigungen in dem Lochbereichausbildungsschritt verteilt, so dass eine Verschlechterung der Qualität der resultierenden Einrichtungen zuverlässig verhindert werden kann.
  • Der Lochbereichausbildungsschritt, der im Detail oben beschrieben ist, wird mehrere Male entlang der ersten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b ausgeführt, während der optische Einrichtungswafer 2 relativ zum Laserstrahlapplikationsmittel in der Verstellrichtung orthogonal zur Zuführrichtung X1 verschoben wird, so dass der gepulste Laserstrahl LB ebenfalls an einer Vielzahl von Positionen entlang einer zweiten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b appliziert wird, welche orthogonal zur ersten Erstreckungsrichtung davon ist. Genauer gesagt werden die Lochbereiche 23 über der gesamten Rückseite 2b, wie in 4(a) gezeigt, ausgebildet. Die Lochbereiche 23 können mit identischen oder verschiedenen Abständen zwischen aneinandergrenzenden Lochbereichen 23 in der ersten Erstreckungsrichtung und/oder der zweiten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b angeordnet sein.
  • Beispielsweise kann, wenn der Lochbereichausbildungsschritt entlang der ersten Erstreckungsrichtung der Rückseite 2b ausgeführt wird, der gepulste Laserstrahl LB gespalten oder entlang der Verstellrichtung orthogonal zur Zuführrichtung X1 bewegt werden. In dieser Art und Weise kann eine breitere Fläche der Rückseite 2b in einem Durchgang des gepulsten Laserstrahls LB abgedeckt werden, genauer gesagt mit Lochbereichen 23 versehen werden, so dass weniger Verstellschritte, genauer gesagt Schritte zum Verstellen des optischen Einrichtungswafers 2 relativ zum Laserstrahlapplikationsmittel in die Verstellrichtung, erforderlich sind, um die Lochbereiche 23 über die gesamte Rückseite 2b ausbilden. Demnach kann die Bearbeitungseffizienz weiter verbessert werden.
  • Im Folgenden wird die Beziehung zwischen der numerischen Apertur (NA) der Fokussierlinse 422a, dem Brechungsindex (n) des optischen Einrichtungswafers 2 und des Wertes (S=NA/n), der durch Dividieren der numerischen Apertur durch den Brechungsindex erhalten wird, unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, wird der gepulste Laserstrahl LB, welcher in die Fokussierlinse 422a eintritt, mit einem Winkel α in Bezug auf die optische Achse OA der Fokussierlinse 422a fokussiert. Die numerische Apertur der Fokussierlinse 422a wird als sinα (genauer gesagt NA=sinα) ausgedrückt. Wenn der gepulste Laserstrahl LB, welcher durch die Fokussierlinse 422a fokussiert wird, auf den optischen Einrichtungswafer 2 als das Substrat appliziert wird, wird der gepulste Laserstrahl LB bei einem Winkel β in Bezug auf die optische Achse OA gebrochen, da die Dichte des optischen Einrichtungswafers 2 höher als jene von Luft ist. Dieser Winkel β in Bezug auf die optische Achse OA unterscheidet sich vom Winkel α gemäß dem Brechungsindex des optischen Einrichtungswafers 2. Da der Brechungsindex als N=sinα/sinβ ausgedrückt wird, wird der Wert (S=NA/n), der durch Dividieren der numerischen Apertur durch den Brechungsindex des optischen Einrichtungswafers 2 erhalten wird, durch sinβ gegeben. Es wurde herausgefunden, dass es das Einstellen von sinβ in dem Bereich von 0,05 bis 0,2 ermöglicht, dass die Lochbereiche 23 in einer besonders effizienten und zuverlässigen Art und Weise ausgebildet werden.
  • Der Lochbereichausbildungsschritt kann unter Verwendung eines gepulsten Laserstrahls mit einer Wellenlänge in dem Bereich von 300nm bis 3000nm, einer Pulsbreite von 0,5ps bis 20ps, einer Durchschnittsenergie von 0,2W bis 10W und einer Wiederholungsfrequenz von 10kHz bis 80kHz ausgeführt werden. Die Bearbeitungszuführgeschwindigkeit, mit welcher der optische Einrichtungswafer 2 relativ zum Laserstrahlapplikationsmittel in dem Lochbereichausbildungsschritt bewegt wird, kann in dem Bereich von 500mm/Sekunde bis 1000mm/Sekunde liegen.
  • Wenn ein Halbleitersubstrat als das Substrat, zum Beispiel das Einkristallsubstrat, das durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung zu bearbeiten ist, verwendet wird, kann ein Lochbereich 23 in einer besonders effizienten und zuverlässigen Art und Weise ausgebildet werden, wenn die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls LB auf einen Wert eingestellt wird, der zwei oder mehrere Male die Wellenlänge (verringerte Wellenlänge) beträgt, welche mit der Bandlücke des Halbleitersubstrats korrespondiert.
  • Nach Ausführen des Lochbereichausbildungsschritts in der Art und Weise, wie oben im Detail beschrieben, wird ein Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 ausgeführt, wobei das Resultat dessen in 4(c) gezeigt ist. Genauer gesagt wird die Rückseite 2b entlang deren gesamten Erstreckung in der Richtung von der Rückseite 2b zur Vorderseite 2a der Lochbereiche 23 geschliffen. Demnach wird der Abschnitt des optischen Einrichtungswafers 2, in dem die Lochbereiche 23 ausgebildet wurden, vollständig in dem Schleifschritt entfernt, wie in 4(c) gezeigt.
  • Der Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 kann unter Verwendung einer Schleifvorrichtung ausgeführt werden, wie im Detail unter Bezugnahme auf 8 im Folgenden beschrieben wird.
  • Der optische Einrichtungswafer 2, der in 4(c) gezeigt ist, wurde auf eine angestrebte Dicke der Chips, die aus dem Wafer erhalten werden sollen, geschliffen. Nach dem Schleifen werden diese Chips voneinander durch beispielsweise Zerschneiden des optischen Einrichtungswafers 2 entlang der Aufteilungslinien 22 getrennt.
  • Insbesondere kann der optische Einrichtungswafer 2 beispielsweise unter Verwendung eines mechanischen Schneidmittels, wie einer Klinge oder einer Säge, durch Laserschneiden, durch Plasmaschneiden, zum Beispiel unter Verwendung einer Plasmaquelle, etc. geschnitten werden. Auch kann eine Kombination dieser Ansätze verwendet werden.
  • Im Folgenden werden zwei weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
  • Die Ausführungsformen, die in 5 gezeigt sind, unterscheiden sich im Wesentlichen von der Ausführungsform, die oben im Detail unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben wurde, in dem zumindest eine Strahlblockierungsschicht auf der Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 vorhanden ist.
  • Insbesondere ist in der Ausführungsform, die in 5(a) gezeigt ist, eine Vielzahl von separaten Strahlblockierungsschichten 24 auf der Vorderseite 2a vorhanden, wobei jede Strahlblockierungsschicht 24 unterhalb einer entsprechenden Einrichtung 21 in der Richtung von der Vorderseite 2a zur Rückseite 2b angeordnet ist. Die Strahlblockierungsschichten 24 sind für den gepulsten Laserstrahl LB undurchlässig.
  • Die Ausführungsform, die in 5(b) gezeigt ist, unterscheidet sich im Wesentlichen von der Ausführungsform, die in 5(a) gezeigt ist, dadurch, dass eine einzelne Strahlblockierungsschicht 24 auf der Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 vorhanden ist. Diese einzelne Strahlblockierungsschicht 24 ist unterhalb der Einrichtungen 21 in der Richtung von der Vorderseite 2a zur Rückseite 2b angeordnet und erstreckt sich über die gesamte Einrichtungsfläche 20 (siehe 1).
  • Durch Bereitstellen von einer oder mehreren solcher Strahlblockierungsschichten 24 auf der Vorderseite 2a des optischen Einrichtungswafers 2 kann sichergestellt werden, dass jede Beschädigung der Einrichtungen 21, welche in der Einrichtungsfläche 20 ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl LB, der von der Rückseite 2b appliziert wird, zuverlässig verhindert wird.
  • Die Strahlblockierungsschichten 24, die in 5 (a) und 5(b) gezeigt sind, können ausgestaltet sein, den gepulsten Laserstrahl LB durch beispielsweise Absorbieren oder Reflektieren des gepulsten Laserstrahls LB zu blocken.
  • Beispielsweise können die Strahlblockierungsschichten 24, die in 5(a) und 5(b) gezeigt sind, Metallschichten oder Hochreflexionsbeschichtungen, wie Metallhochreflexionsbeschichtungen oder dielektrische Multischichthochreflexionsbeschichtungen, sein.
  • Im Folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
  • Die Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich im Wesentlichen von der Ausführungsform, die weiter oben im Detail unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben ist, indem die Lochbereiche 23 lediglich in Bereichen der Rückseite 2b ausgebildet werden, welche den Aufteilungslinien 22 gegenüberliegen, wie in 6(b) gezeigt.
  • Gemäß der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, können die Lochbereiche 23 in der folgenden Art und Weise ausgebildet werden.
  • In dem Ausrichtungsschritt wird in dem Zustand, bei dem der Spanntisch 41 direkt unterhalb des Abbildungsmittels angeordnet ist, ein Ausrichtungsbetrieb durch das Abbildungsmittel und das Steuermittels ausgeführt, um eine Gegenstandsfläche des optischen Einrichtungswafers 2, die zu laserbearbeiten ist, zu detektieren, nämlich einen Bereich der Rückseite 2b, welcher einer ersten Aufteilungslinie 22 gegenüberliegt. Insbesondere kann dieser Ausrichtungsbetrieb unter Verwendung des Infrarotlichtapplikationsmittels, des optischen Systems und der Infrarotabbildungseinrichtung, wie einer Infrarot-CCD, des Abbildungsmittels ausgeführt werden.
  • Anschließend wird der Lochbereichausbildungsschritt, der weiter oben im Detail beschrieben ist, entlang des Bereichs der Rückseite 2b, welcher der ersten Aufteilungslinie 22 gegenüberliegt, mehrmals ausgeführt, während der optische Einrichtungswafer 2 relativ zum Laserstrahlapplikationsmittel in der Verstellrichtung orthogonal zur Zuführrichtung X1 leicht verschoben wird (siehe 2(a)), sodass der gepulste Laserstrahl LB ebenfalls an einer Vielzahl von Positionen auf der Rückseite 2b, welche entlang der Breitenrichtung der Aufteilungslinie 22 angeordnet sind, appliziert wird. In dieser Art und Weise wird eine Vielzahl von Lochbereichen 23 in dem Bereich der Rückseite 2b, welcher der ersten Aufteilungslinie 22 gegenüberliegt, entlang der Erstreckungsrichtung und der Breitenrichtung der Aufteilungslinie 22 ausgebildet (siehe 6(a) und 6(b)). Die Lochbereiche 23 können mit identischen oder verschiedenen Abständen zwischen benachbarten Lochbereichen 23 in der Erstreckungsrichtung und/oder der Breitenrichtung der Aufteilungslinie 22 angeordnet sein.
  • Nach mehrmaligem Ausführen des Lochbereichausbildungsschritts entlang des Bereichs der Rückseite 2b, welcher der ersten Aufteilungslinie 22 gegenüberliegt, wie weiter oben im Detail beschrieben, wird der Spanntisch 41 in die Verstellrichtung um den Abstand der Aufteilungslinien 22, welche sich in eine erste Richtung auf dem optischen Einrichtungswafer 2 erstrecken, bewegt (Verstellschritt). Anschließend wird der Lochbereichausbildungsschritt mehrmals in der gleichen Art und Weise, wie weiter oben beschrieben, entlang der nächsten Aufteilungslinie 22, die sich in die erste Richtung, genauer gesagt in die Erstreckungsrichtung der ersten Aufteilungslinie 22, erstreckt, ausgeführt. In dieser Art und Weise wird der Lochbereichausbildungsschritt mehrmals entlang all der Bereiche der Rückseite 2b ausgeführt, welche den Aufteilungslinien 22 gegenüberliegen, die sich in die erste Richtung erstrecken. Danach wird der Spanntisch 41 um 90° gedreht, um den Lochbereichausbildungsschritt mehrmals in der gleichen Art und Weise, wie weiter oben im Detail beschrieben, entlang all der Bereiche der Rückseite 2b auszuführen, welche den anderen Aufteilungslinien 22 gegenüberliegen, die sich in eine zweite Richtung orthogonal zur ersten Richtung erstrecken.
  • Durch Ausbilden der Lochbereiche 23 lediglich in den Bereichen der Rückseite 2b, welche den Aufteilungslinien 22 gegenüberliegen, kann zuverlässig sichergestellt werden, dass die Einrichtungen, welche in der Einrichtungsfläche 20 ausgebildet sind, durch den gepulsten Laserstrahl LB, der auf den optischen Einrichtungswafer 2 von der Rückseite 2b davon appliziert wird, nicht beschädigt werden.
  • Nach Ausführen des Lochbereichausbildungsschritts in der Art und Weise, wie oben im Detail beschrieben, wird ein Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers in derselben Art und Weise ausgeführt, wie für die Ausführungsform, die in 2 bis 4 gezeigt ist, beschrieben wurde. Das Ergebnis dieses Schleifschritts ist in 6(c) gezeigt.
  • Genauer gesagt wird die Rückseite 2b entlang der gesamten Erstreckung der Lochbereiche 23 in der Richtung von der Rückseite 2b auf die Vorderseite 2a zu geschliffen. Demnach wird der Abschnitt des optischen Einrichtungswafers 2, in welchem die Lochbereiche 23 ausgebildet wurden, in dem Schleifschritt vollständig entfernt, wie in 6(c) gezeigt ist.
  • Der Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 kann unter Verwendung einer Schleifvorrichtung ausgeführt werden, wie im Detail weiter unter bezugnehmend auf 8 beschrieben wird.
  • Der optische Einrichtungswafer 2, der in 6(c) gezeigt ist, wurde auf die angestrebte Dicke der Chips, die aus dem Wafer 2 gewonnen werden sollen, geschliffen. Nach dem Schleifen werden diese Chips voneinander durch beispielsweise das Schneiden des optischen Einrichtungswafers 2 entlang der Aufteilungslinien 22 in der gleichen Art und Weise getrennt, wie weiter oben für die Ausführungsform beschrieben wurde, die in 2 bis 4 gezeigt ist.
  • Im Folgenden wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
  • Die Ausführungsform, die in 7 gezeigt ist, unterscheidet sich im Wesentlichen von der Ausführungsform, die weiter oben im Detail unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurde, in dem die Lochbereiche 23 so ausgebildet sind, dass diese sich entlang der gesamten Dicke des optischen Einrichtungswafers 2 erstrecken, wie in 7(a) gezeigt ist.
  • Im Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 wird die Rückseite 2b lediglich entlang eines Teils der Erstreckung in der Richtung von der Rückseite 2b zur Vorderseite 2a der Lochbereiche 23 geschliffen. Demnach verbleiben Teile des Abschnittes des optischen Einrichtungswafers 2, in dem die Lochbereiche 23 ausgebildet wurden, an den Positionen der Aufteilungslinien 22 nach dem Schleifschritt, wie in 7(b) gezeigt ist.
  • Der Schritt zum Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 kann unter Verwendung einer Schleifvorrichtung ausgeführt werden, wie im Detail weiter unten bezugnehmend auf 8 beschrieben wird.
  • Da Teile des Abschnitts des optischen Einrichtungswafers 2, in welchem die Lochbereiche 23 ausgebildet wurden, an den Positionen der Aufteilungslinien 22 nach dem Schleifschritt verbleiben, kann das mechanische Schneiden des Wafers 2 entlang der Aufteilungslinien 22 beispielsweise in einer effizienteren Art und Weise, insbesondere mit einer vergrößerten Bearbeitungsgeschwindigkeit, ausgeführt werden. Beispielsweise kann für den Fall eines Klingen- oder Sägezerteilvorgangs die Klingen- oder Sägezerteilgeschwindigkeit signifikant vergrößert werden.
  • Wenn Lochbereiche 23 auf den getrennten Teilen des optischen Einrichtungswafers 2 nach dem Schneidverfahren verbleiben, können diese anschließend beispielsweise durch Polieren oder Ätzen der Außen- oder Seitenflächen der resultierenden Substratteile, wie z.B. Chips oder Bausteine, entfernt werden.
  • 8 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Schleifvorrichtung 8 zum Ausführen eines Schleifschritts gemäß einer Ausführungsform des Bearbeitungsverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere kann die Schleifvorrichtung 8 zum Ausführen der Schleifschritte in den Ausführungsformen, die in 2 bis 7 gezeigt sind, verwendet werden.
  • Wie in 8 gezeigt ist, umfasst die Schleifvorrichtung 8 einen Spanntisch 81 zum Halten eines Werkstücks und ein Schleifmittel 82 zum Schleifen des Werkstücks, das auf dem Spanntisch 81 gehalten wird. Der Spanntisch 81 weist eine obere Fläche 811 als eine Haltefläche zum Halten des Werkstücks darauf unter Saugen auf. Das Schleifmittel 82 umfasst ein Spindelgehäuse (nicht gezeigt), eine Rotationsspindel 821, die drehbar an dem Spindelgehäuse gelagert und eingerichtet ist, durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) gedreht zu werden, eine Anbringung 822, die an dem unteren Ende der Rotationsspindel 821 befestigt ist, und eine Schleifscheibe 823, die an der unteren Fläche der Anbringung 822 befestigt ist. Die Schleifscheibe 823 umfasst eine kreisförmige Basis 824 und Schleifelemente 825, die an der unteren Fläche der kreisförmigen Basis 824 angebracht sind.
  • Schleifen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 wird durch Halten des Wafers 2 auf dem Spanntisch 81 der Schleifvorrichtung 8, so dass die Vorderseite 2a des Wafers 2 in Kontakt mit der oberen Fläche 811 des Spanntisches 81 ist, ausgeführt. Demnach ist die Rückseite 2b des Wafers 2 nach oben orientiert, wie in 8 gezeigt. Anschließend wird der Spanntisch 81 mit dem optischen Einrichtungswafer 2, der darauf gehalten wird, um eine Achse, die senkrecht zu der Ebene des optischen Einrichtungswafers 2 ist, genauer gesagt in die Rotationsrichtung, die durch einen Pfeil A in 8 gekennzeichnet ist, gedreht, wobei die Schleifscheibe 823 um eine Achse, die senkrecht zu der Ebene der kreisförmigen Basis 824 ist, genauer gesagt in der Rotationsrichtung, die durch einen Pfeil B in 8 gezeigt ist, gedreht wird.
  • Während der Spanntisch 81 und die Schleifscheibe 823 in dieser Art und Weise gedreht werden, werden die Schleifelemente 825 der Schleifscheibe 823 mit der Rückseite 2b des Wafers 2 in Kontakt gebracht, wodurch die Rückseite 2b geschliffen wird.
  • Die Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die weiter oben beschrieben sind, können ferner das Polieren und/oder Ätzen der Rückseite 2b des optischen Einrichtungswafers 2 nach dem Schleifen umfassen. In dieser Art und Weise können Spannungen, welche in dem optischen Einrichtungswafer 2 während des Schleifens erzeugt werden, freigesetzt werden. Beispielsweise kann ein Trockenpolierschritt, ein Nasspolierschritt, ein chemisch-mechanischer Polierschritt (CMP), ein Läppschritt, ein Trockenätzschritt, wie ein Plasmaätzschritt, und/oder Nassätzschritt nach dem Schleifschritt ausgeführt werden.
  • Obwohl in den bevorzugten Ausführungsformen, die oben im Detail beschrieben wurden, Verfahren zum Bearbeiten eines Einkristallsubstrats, genauer gesagt des optischen Einrichtungswafers 2, als Beispiele aufgeführt wurden, kann das Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung auf andere Arten von Substraten, wie zum Beispiel Glassubstrate, Verbindungssubstrate oder polykristalline Substrate, in der gleichen Art und Weise angewandt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats (2) mit einer ersten Oberfläche (2a), die eine Einrichtungsfläche (20) aufweist, und einer zweiten Oberfläche (2b), welche der ersten Oberfläche (2a) gegenüberliegt, wobei die Einrichtungsfläche (20) eine Vielzahl von Einrichtungen (21) darin ausgebildet aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Applizieren eines gepulsten Laserstrahls (LB) auf das Substrat (2) von der Seite der zweiten Oberfläche (2b) an einer Vielzahl von Positionen entlang der zweiten Oberfläche (2b), so dass eine Vielzahl von Lochbereichen (23) in dem Substrat (2) ausgebildet wird, wobei sich jeder Lochbereich (23) von der zweiten Oberfläche (2b) in Richtung der ersten Oberfläche (2a) erstreckt, und jeder Lochbereich (23) aus einem modifizierten Bereich (232) und einem Freiraum (231) in dem modifizierten Bereich (232) ausgebildet ist, der zur zweiten Oberfläche (2b) geöffnet ist; und Schleifen der zweiten Oberfläche (2b) des Substrats (2), wo die Vielzahl von Lochbereichen (23) ausgebildet wurde, um die Substratdicke anzupassen, und wobei das Substrat (2) aus einem Material ausgebildet ist, das für den gepulsten Laserstrahl (LB) transparent ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gepulste Laserstrahl (LB) in einem Zustand auf das Substrat (2) appliziert wird, in dem ein Brennpunkt (P) des gepulsten Laserstrahls (LB) an der zweiten Oberfläche (2b) angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche (2b) in der Richtung von der zweiten Oberfläche (2b) auf die erste Oberfläche (2a) zu angeordnet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der gepulste Laserstrahl (LB) in einem Zustand auf das Substrat (2) appliziert wird, in dem ein Brennpunkt (P) des gepulsten Laserstrahls (LB) an der zweiten Oberfläche (2b) angeordnet ist oder mit einem Abstand von der zweiten Oberfläche (2b) in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung von der zweiten Oberfläche (2b) auf die erste Oberfläche (2a) zu angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Substrat (2) ein Einkristallsubstrat oder ein Glassubstrat oder ein Verbindungssubstrat oder ein polykristallines Substrat ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der modifizierte Bereich (232) ein amorpher Bereich oder ein Bereich, in dem Risse ausgebildet sind, ist.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lochbereiche (23) so ausgebildet werden, dass diese sich lediglich entlang eines Teils der Dicke in der Richtung von der zweiten Oberfläche (2b) auf die erste Oberfläche (2a) des Substrats (2) zu erstrecken.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zweite Oberfläche (2b) entlang der gesamten Erstreckung der Lochbereiche (23) in der Richtung von der zweiten Oberfläche (2b) auf die erste Oberfläche (2a) zu geschliffen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Lochbereiche (23) über die gesamte zweite Oberfläche (2b) ausgebildet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Vielzahl von Aufteilungslinien (22) auf der ersten Oberfläche (2a) vorhanden ist, wobei die Aufteilungslinien (22) die Vielzahl von Einrichtungen (21) voneinander abtrennt, und die Lochbereiche (23) lediglich in Bereichen der zweiten Oberfläche (2b) ausgebildet werden, welche den Aufteilungslinien (22) gegenüberliegen, wobei die Bereiche der zweiten Oberfläche (2b), die den Aufteilungslinien (22) gegenüberliegen und in denen die Lochbereiche (23) ausgebildet werden, die gleichen Breiten wie die Aufteilungslinien (22) oder Breiten, die von den Breiten der Aufteilungslinien (22) mit bis zu ±100 µm abweichen, aufweisen.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest eine Strahlblockierungsschicht (24) auf der ersten Oberfläche (2a) vorhanden ist, die zumindest eine Strahlblockierungsschicht (24) unter den Einrichtungen (21) in der Richtung von der ersten Oberfläche (2a) auf die zweite Oberfläche (2b) zu angeordnet ist, und die zumindest eine Strahlblockierungsschicht (24) für den gepulsten Laserstrahl (LB) undurchlässig ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem sich die zumindest eine Strahlblockierungsschicht (24) zumindest über die gesamte Einrichtungsfläche (20) erstreckt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem eine Vielzahl von separaten Strahlblockierungsschichten (24) auf der ersten Oberfläche (2a) vorgesehen ist, und jede Strahlblockierungsschicht (24) unter einer entsprechenden Einrichtung (21) in der Richtung von der ersten Oberfläche (2a) auf die zweite Oberfläche (2b) zu angeordnet ist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend das Polieren und/oder Ätzen der zweiten Oberfläche (2b) nach dem Schleifen der zweiten Oberfläche (2b) .
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