DE102018206303A1 - Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers beinhaltet einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch ein Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Wafer in Bereichen, die projizierten Teilungslinien entsprechen, durch eine hintere Seite des Wafers aufgebracht wird, wodurch mehrere Abschirmtunnel, die aus mehreren Poren und einem amorphen Körper, der die Pore umgibt, ausgebildet sind, in vorbestimmten Abständen in dem Wafer entlang der projizierten Teilungslinien ausgebildet werden, einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Wafer in den projizierten Teilungslinien durch die hintere Seite des Wafers positioniert wird, wodurch modifizierte Schichten zwischen benachbarten Abschirmtunneln ausgebildet werden, und einen Teilungsschritt zum Aufbringen einer äußeren Kraft auf dem Wafer, um den Wafer in mehrere optische Bauelementchips zu teilen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers, der ein Saphirsubstrat und eine Licht emittierende Schicht beinhaltet, die an einer Flächenseite des Saphir Substrats abgeschieden ist, und der optische Bauelemente, die in jeweiligen Bereichen an der Flächenseite, die durch ein Gitter aus sich kreuzenden projizierte Teilungslinien aufgeteilt sind, angeordnet sind, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips, welche die jeweiligen optischen Bauelemente beinhalten, zu teilen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Wafer, die ein Saphirsubstrat und eine Licht emittierende Schicht (Epi-Schicht) beinhalten, die an einer Flächenseite des Saphirsubstrats abgeschieden ist, und die optische Bauelemente (Licht emittierende Dioden (LEDs)) aufweisen, die in jeweiligen Bereichen an der Flächenseite angeordnet sind, die durch ein Gitter aus sich kreuzenden projizierten Teilungslinien aufgeteilt sind, werden in einzelne Bauelementchips geteilt, welche die jeweiligen optischen Bauelemente beinhalten, und die einzelnen optischen Bauelementchips werden in Beleuchtungseinrichtungen, Personalcomputern und Mobiltelefonen zum Beispiel verwendet. Da der Saphir eine hohe Mohs Härte aufweist, ist ein Saphirsubstrat schwierig mit einer Schneidklinge zu schneiden. Aus diesem Grund ist es üblich, Startpunkte für ein Teilen in einem Wafer unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung auszubilden.
  • Es existieren verschiedene Arten von Laserbearbeitungsvorrichtungen, die zum Bearbeiten eines Wafers erhältlich sind. Entsprechend einem Typ der Laserbearbeitungsvorrichtung wird ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Saphir absorbiert werden kann, auf dem Wafer aus Saphir entlang projizierter Teilungslinien aufgebracht, um einen Ablationsprozess an dem Wafer durchzuführen, wodurch der Wafer in einzelne Bauelementchips (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 1998-305420 ) geteilt wird. Ein anderer Typ einer Laserbearbeitungsvorrichtung bringt einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch den Saphir transmittiert werden kann, auf einem Wafer auf, während ein Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer entlang projizierte Teilungslinien aufgebracht wird, um kontinuierlich modifizierte Schichten in dem Wafer auszubilden, wodurch der Wafer in einzelne Bauelementchips geteilt wird (siehe zum Beispiel das japanische Patent Nr. 3408805 ). Entsprechend einem weiteren Typ einer Laserbearbeitungsvorrichtung wird ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch Saphir transmittiert werden kann, auf einem Wafer aufgebracht, während ein Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer an Positionen entsprechend der projizierten Teilungslinien an dem Wafer unter Verwendung einer Kondensorlinse mit einer sphärischen Aberration aufgebracht wird, wobei der Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (Na) durch den Brechungsindex (n) des Einkristallsubstrats berechnet wird, in dem Bereich von 0,05-0,02 ist, um kontinuierlich mehrere Abschirmtunnel auszubilden, die jeweils aus einer Pore und einem amorphen Körper, der die Pore umgibt, in dem Wafer ausgebildet sind, wodurch der Wafer in die einzelnen Bauelementchips geteilt wird (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2014-221483 ).
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Der Typ der Laserbearbeitungsvorrichtung, der den Ablationsprozess durchführt, ist dahingehend problematisch, dass Verschmutzung gestreut wird, wodurch die Qualität der optischen Bauelemente an den optischen Bauelementchips gesenkt wird. Der Prozess des kontinuierlichen Ausbildens der modifizierten Schichten und Aufbringen externer Kräfte, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips zur teilen, ist nachteilig, weil, obwohl es den Wafer geradlinig entlang der projizierten Teilungslinien teilen kann, der Wafer geneigt von seiner Flächenseite zu seiner hinteren Seite aufgrund der Kristall-Orientierung des Saphirs geteilt wird, wodurch keine vertikalen Seitenwände an den optischen Bauelementchips ausgebildet werden. Falls die Abschirmtunnel kontinuierlich in dem Wafer ausgebildet werden und dann eine äußere Kraft auf dem Wafer aufgebracht wird, um den Wafer in einzelne optische Bauelemente zu teilen, dann, während der Wafer vertikal geteilt werden kann, tendieren vorher ausgebildete Abschirmtunnel dazu, einen vorher aufgebrachten Laserstrahl zu streuen, wodurch die Licht emittierende Schicht, die an der Flächenseite des Wafers ausgebildet wird, beschädigt wird.
  • Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers bereitzustellen, bei welchem das Problem der Reduktion der Qualität der optischen Bauelemente an einem Wafer aufgrund gestreuter Verschmutzung, die bei einem Ablationsprozess hergestellt wird, das Problem, dass vertikale Seitenwände an optischen Bauelementen nicht ausgebildet werden, weil ein Wafer dazu tendiert von seiner Flächenseite seiner hinteren Seite in einem Prozess eines kontinuierlichen Ausbildens von modifizierten Schichten in dem Wafer und Aufbringen äußerer Kräfte, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips zu teilen, geneigt geteilt werden, und das Problem einer Beschädigung einer Licht emittierenden Schicht an der Flächenseite eines Wafers aufgrund eines darauf folgend aufgebrachten Laserstrahls, der durch mehrere der Abschirmtunnel, die kontinuierlich in dem Wafer ausgebildet sind, gestreut wird, nicht auftreten.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers bereitgestellt, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips zu teilen, wobei der Wafer ein Saphirsubstrat mit einer Licht emittierenden Schicht beinhaltet, die an einer Flächenseite davon abgeschieden ist, und durch ein Gitter aus sich kreuzenden projizierten Teilungslinien in mehrere Bereiche mit optischen Bauelementen aufgeteilt ist, die einzeln darin angeordnet sind, wobei das Verfahren beinhaltet; einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer in Bereichen positioniert wird, welche den projizierten Teilungslinien entsprechen, durch eine hintere Seite des Wafers, wodurch mehrere Abschirmtunnel ausgebildet werden, die jeweils aus einer Pore und einem amorphen Körper ausgebildet sind, der die Pore umgibt, in vorbestimmten Abständen in dem Wafer entlang der projizierten Teilungslinien, einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Wafer in den projizierten Teilungslinien durch die hintere Seite des Wafers positioniert wird, wodurch eine modifizierte Schichten zwischen benachbarten Abschirmtunneln ausgebildet wird und einen Teilungsschritt zum Aufbringen einer externen Kraft auf dem Wafer, um den Wafer in mehrere optische Bauelementchips zu teilen.
  • Mit dem Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers entsprechend der vorliegenden Erfindung werden vertikale Startpunkt zum Teilen von der hinteren Seite zu der Flächenseite des Wafers mittels der Abschirmtunnel ausgebildet und Startpunkte zum Teilen werden auch entlang der projizierten Teilungslinien mittels der modifizierten Schichten, die zwischen den Abschirmtunnel ausgebildet sind, ausgebildet. Wenn der Wafer dann in die einzelnen optischen Bauelementchips geteilt wird, weisen die optischen Bauelementchips Seitenoberflächen als vertikale Oberflächen auf, die sich von der Flächenseite zu der hinteren Seite des Wafers entlang der projizierten Teilungslinien erstrecken.
  • Darum, da kein Ablationsprozess durchgeführt wird, weist das Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers entsprechend der vorliegenden Erfindung das Problem einer Reduktion der Qualität der optischen Bauelemente an dem Wafer aufgrund von gestreuten Verschmutzungen, die in dem Ablationsprozess ausgebildet werden, nicht auf. Das Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers entsprechend der vorliegenden Erfindung weist auch nicht das Problem, dass keine vertikalen Seitenwände an optischen Bauelementchips ausgebildet werden, weil der Wafer dazu tendiert, von seiner Flächenseite zu seiner hinteren Seite geneigt in einem Prozess eines kontinuierlichen Ausbildens von modifizierten Schichten in dem Wafer und Aufbringen externer Kräfte, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips zu teilen, geteilt zu werden, und das Problem auf, das Beschädigungen einer Licht emittierenden Schicht an der Flächenseite des Wafers aufgrund eines darauf folgend aufgebrachten Lasers, der durch die mehreren Abschirmtunnel gestreut wird, die kontinuierlich in dem Wafer ausgebildet sind, auftreten.
  • Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Weise des Realisierens dieser wird klarer und die Erfindung selbst am besten durch ein Studieren der folgenden Beschreibung und des beigefügten Anspruchs mit Bezug zu den angehängten Figuren verstanden, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen.
  • Figurenliste
    • 1A ist eine perspektivische Ansicht eines Wafers, die eine Flächenseite davon darstellt;
    • 1B ist eine perspektivische Ansicht des Wafers, die eine hintere Seite davon darstellt;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Weise darstellt, in welcher ein Ausbildungsschritt für Abschirmtunnel an dem Wafer ausgeführt wird;
    • 3A ist eine Teilansicht im Querschnitt des Wafers mit einem Abschirmtunnel, der darin ausgebildet ist;
    • 3B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Abschirmtunnels;
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise darstellt, in welcher ein Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht an dem Wafer durchgeführt wird;
    • 5 ist eine Teilansicht im Querschnitt des Wafers mit modifizierten Schichten darin ausgebildet;
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht des Wafers, der an einem ringförmigen Rahmen durch ein haftvermittelndes Band montiert ist;
    • 7A ist eine Ansicht im Querschnitt, welche die Weise darstellt, in welcher ein Teilungsschritt an dem Wafer durchgeführt wird;
    • 7B ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt eines Abschnitts des Wafers, der in 7A dargestellt ist;
    • 7C ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt des Wafers, der geteilt wird; und
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht, die den Wafer darstellt, der in einzelne optische Bauelementchips entlang projizierter Teilungslinien an dem Wafer aufgeteilt wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Ein Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu den Figuren beschrieben. Wie in 1A dargestellt, weist ein Wafer 2, der in der Form eines scheibenförmigen Saphirsubstrats (Al2O3) ausgebildet ist, das eine Dicke von ungefähr 500 µm aufweist, eine Licht emittierende Schicht, nicht dargestellt, die bis zu einer Dicke von 10 µm an einer Flächenseite 2a davon abgeschieden ist, d. h. einer Flächenseite des Saphirsubstrats, und durch ein Gitter aus sich kreuzenden Teilungslinien 4 in mehrere Bereiche mit rechteckigen optischen Bauelementen (LEDs) 6, die darin angeordnet sind, aufgeteilt sind, auf. Der Wafer 2 beinhaltet eine Abflachung 8 für eine Orientierung an seiner umfänglichen Kante, welche die Orientierung Kristallorientierung des Saphirs angibt. Die projizierten Teilungslinien 4 beinhalten mehrere erste projizierte Teilungslinien 4a, die sich parallel zu der Abflachung 8 für eine Orientierung erstrecken und mehrere zweite projizierte Teilungslinien 4b, die sich senkrecht zu der Abflachung 8 für eine Orientierung erstrecken. 1B stellt die hintere Seite 2b des Wafers ohne optische Bauelemente 6 daran dar.
  • Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird ein Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel an dem Wafer 2 durchgeführt, um einen Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer 2 aufzubringen, während ein Fokuspunkt des Laserstrahls in dem Wafer in Bereichen positioniert wird, welche den projizierten Teilungslinien 4 entsprechen, wodurch mehrere Abschirmtunnel, die aus mehreren Poren und einem amorphen Bereich, der die Pore umgibt, ausgebildet sind, in vorbestimmten Abständen in dem Wafer 2 entlang der projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet werden. Der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel kann unter Verwendung einer ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10, die teilweise in 2 dargestellt ist, durchgeführt werden. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Laserbearbeitungsvorrichtung 10 einen Einspanntisch, der nicht dargestellt ist, zum Halten eines Werkstücks, d. h. dem Wafer 2 daran, einen Kondensor 12 zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls LB1 auf dem Wafer 2, der an dem Einspanntisch gehalten ist, und ein Bildaufnahmemittel, nicht dargestellt, zum Aufnehmen eines Bilds des Wafers 2, der an dem Einspanntisch gehalten ist. Der Einspanntisch, der so angeordnet ist, dass er den Wafer 2 unter einem Saugen an seiner oberen Oberfläche hält, ist drehbar um eine vertikale Achse durch ein Drehmittel und kann vorwärts und rückwärts entlang einer X Richtung durch ein X-Richtungs-Bewegungsmittel, nicht dargestellt, bewegt werden und kann auch vorwärts und rückwärts entlang einer Y Richtung durch ein Y-Richtungs-Bewegungsmittel, nicht dargestellt, bewegt werden. Der Kondensor 12 beinhaltet eine Kondensorlinse, nicht dargestellt, zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls LB1, der durch einen Oszillator für einen gepulsten Laser, nicht dargestellt, einer ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 oszilliert wird, und Aufbringen des gepulsten Laserstrahls LB1 auf dem Wafer 2.
  • Die Kondensorlinse weist eine numerische Apertur (NA) auf, wobei ein Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) durch den Brechungsindex (n) des Wafers 2 berechnet wird, in dem Bereich von 0,05-0,2 ist. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, da der Wafer 2 in der Form eines Saphirsubstrats (Al2O3) ist, das einen Brechungsindex n von 1,7 aufweist, ist die numerische Apertur (Na) der Kondensorlinse in dem Bereich von 0,085-0,34. Vorzugsweise weist die Kondensorlinse des Kondensors 12 eine sphärische Aberration auf. Das Bildaufnahmemittel beinhaltet ein gewöhnliches Aufnahmeelement (ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD)) zum Aufnehmen von Bildern des Wafers 2 mit einem sichtbaren Lichtstrahl, ein Bestrahlungsmittel für Infrarotstrahlung zum Aufbringen von Infrarotstrahlung auf dem Wafer 2, ein optisches System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlung, die von dem Aufbringungsmittel für Infrarotstrahlung emittiert wurde, und ein Aufnahmeelement (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, das der Infrarotstrahlung entspricht, die durch das optische System aufgenommen wurde, all dies ist nicht dargestellt. Die X Richtung, die oben genannt ist, ist eine Richtung, die durch den Pfeil X in 2 angegeben ist, wohingegen die Y Richtung, die oben angegeben ist, eine Richtung ist, die durch den Pfeil Y in 2 angegeben ist und sich senkrecht zu der X Richtung erstreckt. Eine XY Ebene, die durch die X Richtung und die Y Richtung definiert ist, d. h. welche die X Richtung und die Y Richtung enthält, liegt im Wesentlichen horizontal.
  • Weiter mit Bezug zu 2 ist der Wafer 2 in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel mit seiner hinteren Seite 2b nach oben gerichtet unter einem Saugen an der oberen Oberfläche des Einspanntischs der ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 angezogen. Danach nimmt das Bildaufnahmemittel, nicht dargestellt, der ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 ein Bild des Wafers 2 von oben auf. Danach bewegen und drehen das X-Richtungs-Bewegungsmittel, das Y-Richtungs-Bewegungsmittel und das Drehmittel der ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 den Einspanntisch, um die Orientierung des Wafers 2 an eine vorbestimmte Orientierung anzupassen und auch die relative Position des Wafers 2 und des Kondensors 12 über der XY Ebene basierend auf dem Bild des Wafers 2, das durch das Bildaufnahmemittel aufgenommen wurde, anzupassen. Zum Anpassen der Orientierung des Wafers 2 wird die Abflachung 8 für eine Orientierung mit der X Richtung ausgerichtet, wie in 2 dargestellt, wodurch die ersten projizierten Teilungslinien 4a mit der X Richtung ausgerichtet werden und die zweiten projizierten Teilungslinien mit der Y Richtung ausgerichtet werden. Zum Anpassen der relativen Position des Wafers 2 und des Kondensors 12 über der XY Ebene wird der Kondensor 12 oberhalb eines Endes von einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a, die mit der X Richtung ausgerichtet sind, positioniert. Zu diesem Zeitpunkt ist die hintere Seite 2b des Wafers 2 nach oben gerichtet und die Flächenseite 2a des Wafers 2, an welchem die projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet sind, ist nach unten gerichtet. Da, wie oben beschrieben, das Bildaufnahmemittel das Aufbringungsmittel für Infrarotstrahlung, das optische System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlung und ein Aufnahmemittel (Infrarot CCD) zum Ausgeben des elektrischen Signals, das die Infrarotstrahlung repräsentiert, beinhaltet, ist das Bildaufnahmemittel dazu geeignet, die projizierten Teilungslinien 4 an der Flächenseite 2a durch die hintere Seite 2b des Wafers 2 aufzunehmen. Folglich kann der Kondensor 12 oberhalb des Endes von einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a basierend auf dem Bild, das durch das Bildaufnahmemittel aufgenommen wurde, positioniert werden.
  • Danach bewegt das Anpassungsmittel für eine Fokuspunktposition, nicht dargestellt, der ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 bewegt den Kondensor 12 entlang einer optischen Achse davon, um den Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB1 in einem Bereich, der einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a entspricht, in dem Wafer 2 durch die hintere Seite 2b des Wafers 2 zu positionieren. Danach wird der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel durchgeführt, in welchem, während der Wafer 2 und der Fokuspunkt relativ in der X Richtung zu einander bewegt werden, der Kondensor 12 den gepulsten Laserstrahl LB1, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer 2 aufbringt. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel wird der Fokuspunkt nicht bewegt, sondern der Einspanntisch wird in der X Richtung mit einer vorbestimmten Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit bezüglich des Fokuspunkts durch das X-Richtungs-Bewegungsmittel zugeführt. Danach werden der Wafer 2 und der Fokuspunkt relativ in der Y Richtung um einen Abstand, der mit jedem der Abstände zwischen den ersten projizierten Teilungslinien 4a übereinstimmt, indexgeführt. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform in solch einer Indexzufuhrbearbeitung wird der Fokuspunkt nicht bewegt, sondern der Einspanntisch wird um einen Abstand, der mit dem Abstand zwischen den ersten projizierten Teilungslinien 4a übereinstimmt, in der Y Richtung bezüglich des Fokuspunkts durch das Y Richtungs-Bewegungsmittel indexgeführt. Der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und die Indexzufuhrbearbeitung werden abwechselnd wiederholt, um den Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel entlang all den ersten projizierten Teilungslinien 4a auszubilden, die mit der X Richtung ausgerichtet wurden. Danach dreht das Drehmittel den Einspanntisch um 90° und der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und eine Indexzufuhrbearbeitung zum relativen Bewegen des Wafers 2 in Index-Richtung und des Fokuspunkts in der Y Richtung um einen Abstand, der jedem der Abstände zwischen den zweiten projizierten Teilungslinien 4b entspricht, werden abwechselnd durchgeführt, um den Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel entlang all den zweiten projizierten Teilungslinien 4b durchzuführen. Der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel, der oben beschrieben ist, kann unter den unten beschriebenen Bedingungen zum Beispiel durchgeführt werden. In den Bedingungen bezeichnet „Defokus“ einen Abstand durch welchen der Kondensor 12 entlang der optischen Achse von einem Zustand, in welchem der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB1 an der hinteren Fläche 2b des Wafers 2 positioniert ist, und „-“, das vor den numerischen Wert der Defokussierung hinzugefügt ist, bedeutet, dass der Kondensor 12 in einer negativen Richtung entlang der optischen Achse, d. h. in der Richtung zu dem Wafer 2, verschoben ist.
    • Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1030 nm
    • Pulsdauer: 10 ps
    • Wiederholungsfrequenz: 10 kHz
    • numerische Apertur (NA) der Kondensorlinse: 0,25
    • durchschnittliche Ausgangsleistung: 0,2 W
    • Defokussierung: -45 µm
    • Fokuspunktdurchmesser: 5 µm
    • Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit: 300 mm/s
  • Wenn der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel an dem Wafer 22 ausgeführt wurde, wie in 3A dargestellt, sind mehrere Abschirmtunnel 14, die sich von der hinteren Seite 2b zu der Flächenseite 2a des Wafers 2 erstrecken, in dem Wafer 2 entlang der projizierten Teilungslinien 4 in vorbestimmten Abständen L1 ausgebildet. Wie in 3B dargestellt ist jeder Abschirmtunnel 14 aus einer Pore 16, die einen Durchmesser von ungefähr 1 µm aufweist, und einem amorphen Körper 18, der einen Durchmesser von ungefähr 5 µm aufweist und die Pore 16 umgibt, ausgebildet. Wenn die Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit, die im Folgenden mit V1 bezeichnet ist, des Einspanntischs 300 mm/s und die Wiederholungsfrequenz, die im Folgenden mit F1 bezeichnet ist, des gepulsten Laserstrahls LB1 10 kHz ist, ist jeder der Abstände L1 zwischen dem Abschirmtunnel 14 entlang der projizierten Teilungslinien 4 geben als: L1 = V1/F1 = 300  mm/Sekunde/10kHz = 30   μ m
    Figure DE102018206303A1_0001
  • Darum, da der Abstand zwischen den benachbarten Abschirmtunneln 14 groß genug ist, streut ein vorher ausgebildete Abschirmtunnel 14 einen darauffolgenden aufgebrachten gepulsten Laserstrahl LB1 nicht und folglich wird die Licht emittierende Schicht nicht durch den gepulsten Laserstrahl LB1 beschädigt.
  • Auf den Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel folgt ein Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht, um einen gepulsten Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert wird, auf den Wafer 2, während der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in den projizierten Teilungslinien 4 durch die hintere Seite 2b des Wafers 2 positioniert ist, aufzubringen, wodurch modifizierte Schichten in vorbestimmten Abständen zwischen den Abschirmtunneln 14 ausgebildet werden. Der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht kann unter Verwendung einer zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20, teilweise in 4 dargestellt, durchgeführt werden. Die zweite Laserbearbeitungsvorrichtung 20 beinhaltet einen Einspanntisch, nicht dargestellt, zum Halten eines Werkstücks d. h. des Wafers 2 daran, einen Kondensor 22 zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls LB2 auf dem Wafer 2, der an dem Einspanntisch gehalten ist, und ein Bildaufnahmemittel, nicht dargestellt, zum Aufnehmen eines Bilds des Wafers 2, der an dem Einspanntisch gehalten ist. Der Einspanntisch, der so angeordnet ist, dass er den Wafer 2 unter einem Saugen an seiner oberen Oberfläche hält, ist um eine vertikale Achse davon durch ein Drehmittel drehbar und kann vorwärts und rückwärts entlang einer X Richtung durch ein X-Richtungs-Bewegungsmittel, nicht dargestellt, bewegt werden und kann auch vorwärts und rückwärts entlang einer Y Richtung durch ein Y-Richtungs-Bewegungsmittel bewegt werden, nicht dargestellt. Der Kondensor 22 beinhaltet eine Kondensorlinse, nicht dargestellt, zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls LB2, der durch einen Oszillator für einen gepulsten Laser, nicht dargestellt, der zweiten Laserbearbeitung Vorrichtung 20 oszilliert wird, und Aufbringen des fokussierten gepulsten Laserstrahls LB2 auf dem Wafer 2. Das Bildaufnahmemittel beinhaltet ein gewöhnliches Aufnahmeelement (CCD) zum Aufnehmen des Wafers 2 mit einem sichtbaren Lichtstrahl, ein Aufbringungsmittel für Infrarotstrahlung zum Aufbringen einer Infrarotstrahlung auf dem Wafer 2, ein optisches System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlen, die von dem Aufbringungsmittel für Infrarotstrahlung aufgebracht wurde, und ein Aufnahmemittel (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals, welches die Infrarotstrahlung, die durch das optische System aufgenommen wurde, repräsentiert, alle nicht dargestellt. Die X Richtung, auf die oben Bezug genommen wurde, ist eine Richtung, die durch den Pfeil X in 4 angegeben ist, wohingegen die Y Richtung, die oben angegeben ist, eine Richtung ist, die durch den Pfeil Y in 4 angegeben ist und sich senkrecht zu der X Richtung erstreckt. Eine XY Ebene, die durch die X Richtung und die Y Richtung definiert ist, d. h. welche die X Richtung und die Y Richtung enthält, liegt im Wesentlichen horizontal.
  • Weiterhin mit Bezug zu 4 ist in dem Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht der Wafer 2 mit seiner hinteren Seite 2b nach oben gerichtet, während er unter einem Saugen an der oberen Oberfläche des Einspanntischs der zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20 angezogen wird. Dann nimmt das Bildaufnahmemittel, nicht dargestellt, der zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20 ein Bild des Wafers 2 von oben auf. Danach drehen und bewegen das X-Richtungs-Bewegungsmittel, das Y-Richtungs-Bewegungsmittel und das Drehmittel der zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20 den Einspanntisch, um die Orientierung des Wafers 2 an eine vorbestimmte Orientierung anzupassen und auch die relative Position des Wafers 2 und des Kondensors 22 über der XY Ebene basierend auf dem Bild des Wafers 2, das durch das Bildaufnahmemittel aufgenommen wurde, anzupassen. Zum Anpassen der Orientierung des Wafers 2 ist der die Abflachung 8 für eine Orientierung mit der X Richtung ausgerichtet, wie in 4 gezeigt, wodurch die ersten projizierten Teilungslinien 4a mit der X Richtung ausgerichtet sind und die zweiten projizierten Teilungslinien 4b mit der Y Richtung ausgerichtet sind. Zum Anpassen der relativen Position des Wafers 2 und des Kondensors 22 über der XY Ebene wird der Wafer 22 oberhalb eines Endes von einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a, die mit der X Richtung ausgerichtet ist, positioniert. Zu diesem Zeitpunkt ist die hintere Seite 2b des Wafers nach oben gerichtet und die Flächenseite 2a des Wafers 2, an welcher die projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet sind, ist nach unten gerichtet. Da wie in dem Fall des Bildaufnahmemittels der ersten Laserbearbeitungsvorrichtung 10 das Bildaufnahmemittel der zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20 das Aufbringungsmittel für Infrarotstrahlung, das optische System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlung und das Aufnahmeelement (Infrarot CCD) zum Ausgeben des elektrischen Signals, das die Infrarotstrahlung repräsentiert, beinhaltet, ist das Bildaufnahmemittel dazu geeignet die projizierten Teilungslinien 4 an der Flächenseite 2a durch die hintere Seite 2b des Wafers 2 aufzunehmen. Folglich kann der Kondensor 22 oberhalb des Endes der einen der ersten projizierten Teilungslinien 4a basierend auf dem Bild, das durch das Bildaufnahmemittel aufgenommen wurde, positioniert werden.
  • Dann bewegt das Anpassungsmittel für eine Fokuspunktposition, nicht dargestellt, der zweiten Laserbearbeitungsvorrichtung 20 den Kondensor 22 entlang einer optischen Achse davon, um den Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB2 in einem Bereich in dem Wafer 2, der einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a entspricht, durch die hintere Seite 2b des Wafers 2 zu positionieren. Dann wird ein Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht ausgeführt, in welchem, während der Wafer 2 und der Fokuspunkt relativ in der X Richtung bewegt werden, der Kondensor 22 den gepulsten Laserstrahl L2, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer 2 aufbringt. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform in dem Ausbildungsschritt für modifizierte Schicht wird der Fokuspunkt nicht bewegt, sondern der Einspanntisch wird in der X Richtung mit einer vorbestimmten Bearbeitungszufuhrgeschwindigkeit bezüglich des Fokuspunkts durch das X-Richtungs-Bewegungsmittel zugeführt. Danach werden der Wafer 2 und der Fokuspunkt relativ in der Y Richtung um einen Abstand, der jedem der Abstände zwischen den ersten projizierten Teilungslinien 4a entspricht, indexgeführt. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird in einer solchen Indexzufuhrbearbeitung der Fokuspunkt nicht bewegt, sondern der Einspanntisch wird um den Abstand, der jedem der Abstände zwischen den ersten projizierten Teilungslinien 4a entspricht, in der Y Richtung bezüglich des Fokuspunkts durch das Y-Richtungs-Bewegungsmittel indexgeführt. Der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht und die Indexzufuhrbearbeitung werden abwechselnd wiederholt, um den Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht entlang all den ersten projizierten Teilungslinien 4a durchzuführen, die mit der X Richtung ausgerichtet wurde. Danach dreht das Drehmittel den Einspanntisch um 90° und der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht und eine Indexzufuhrbearbeitung zum relativen Indexzuführen des Wafers 2 und des Fokuspunkts in der Y Richtung um einen Abstand, der jedem der Abstände zwischen den zweiten projizierten Teilungslinien 4b entspricht, werden abwechselnd wiederholt, um den Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht entlang all den zweiten projizierten Teilungslinien 4b durchzuführen. Der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht, der oben beschrieben wurde, kann unter den folgenden Bedingungen zum Beispiel durchgeführt werden.
    • Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1030 nm
    • Pulsdauer: 10 ps
    • Wiederholungsfrequenz: 100 kHz
    • numerische Apertur (NA) der Kondensorlinse: 0,8
    • durchschnittliche Leistungsabgabe: 0,5 W
    • Defokussierung: -250 µm
    • Fokuspunkt Durchmesser 5 µm
    • Bearbeitung Zufuhrgeschwindigkeit: 1000 mm/s
  • Wenn der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht an dem Wafer 2 ausgeführt wurde, wie in 5 gezeigt, werden mehrere modifizierte Schichten 24 in den vorbestimmten Abständen L1 zwischen den Abschirmtunneln 14 in dem Wafer 2 ausgebildet. Die Abschirmtunnel 14 und die modifizierten Schichten 24 dienen als Startpunkte für ein Teilen entlang der projizierten Teilungslinien 4. Benachbarte Startpunkte für ein Teilen entlang der projizierten Teilungslinien 4 sind in Abständen L2 voneinander beabstandet. Wenn die Bearbeitung Zufuhrgeschwindigkeit, die im Folgenden mit V2 bezeichnet ist, des Einspanntischs 1000 mm/s ist und die Wiederholungsfrequenz, die im folgenden F2 gekennzeichnet ist, des gepulsten Laserstrahls LB2 100 kHz ist, ist jeder der Abstände L2 zwischen den modifizierten Schichten 24 entlang der projizierten Teilungslinien 4 gegeben als: L 2 = V2/F2 = 1 000 mm/Sekunde/100kHz = 10   μ m
    Figure DE102018206303A1_0002
    unter den obigen Bedingungen werden drei modifizierte Schichten in jedem der Abstände L1 ausgebildet.
  • Auf den Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht folgt ein Teilungsschritt, um eine äußere Kräfte auf dem Wafer 2 aufzubringen, um den Wafer 2 in einzelne optische Bauelemente 26 zu teilen. Der Teilungsschritt kann an dem Wafer 2 ausgeführt werden, der, wie in 6 dargestellt, seine Flächenseite 2a nach oben gerichtet aufweist, und wird auf einem haftvermittelndes Bd. 28 aufgebracht, dessen umfängliche Kante an einem ringförmigen Rahmen 26 fixiert ist, unter Verwendung einer Teilungsvorrichtung 30, die teilweise in 7A dargestellt ist. Wie in 7 A dargestellt, beinhaltet die Teilungsvorrichtung 30 eine hohle zylindrische Basis 32, die sich vertikal erstreckt, mehrere Klemmen 34, die an einer äußeren umfänglichen Oberfläche eines oberen Endabschnitts der Basis 32 angeordnet und umfänglich um die Basis 32 beabstandet sind, mehrere zylindrische Trägerstangen 36, die parallel zueinander radial nach innen zur Basis 32 angeordnet sind, und einen Drücker 38 zum Drücken eines Werkstücks, d. h. des Wafers 2, der an den Trägerstangen 36 platziert ist. Der Drücker 38 erstreckt sich parallel zu den Trägerstangen 36. Wie in 7B dargestellt, weist der Drücker 38 eine dreieckige Querschnittsform auf, dessen Breite progressiv in einer abwärtigen Richtung ist.
  • Der Teilungsschritt wird im Folgenden mit Bezug zu 7A bis 7C beschrieben. Zuerst wird der ringförmige Rahmen 26 an einer oberen Oberfläche der Basis 32 mit dem haftvermittelnden Band 28 nach oben gerichtet platziert und erste projizierte Teilungslinien 4a sind zwischen den Trägerstangen 36 positioniert. Danach weist der ringförmige Rahmen 26 seinen äußeren umfänglichen Kantenabschnitt an der oberen Oberfläche der Basis 32 durch die Klemmen 34 fixiert auf. Dann, wie in 7B dargestellt, drückt der Drücker 38 den Wafer 2 von der Seite des haftvermittelnden Bands 28 entlang einer der ersten projizierten Teilungslinien 4a. Wie in 7C dargestellt, wird der Wafer 2 jetzt entlang der ersten projizierten Teilungslinien 4a von Startpunkten für ein Teilen geteilt, die durch die Abschirmtunnel 14 und die modifizierten Schichten 24, die entlang der ersten projizierten Teilungslinien 4a ausgebildet sind, bereitgestellt sind. Der Drücker 38 wird dann angehoben und lateral um einen Abstand bewegt, der mit dem Abstand zwischen benachbarten ersten projizierten Teilungslinien 4a übereinstimmt und drückt den Wafer 2 entlang einer nächsten ersten projizierten Teilungslinien 4a, wodurch der Wafer 2 geteilt wird. Der obige Prozess wird wiederholt, um den Wafer 2 entlang all den ersten projizierten Teilungslinien 4a zu teilen. Danach werden die Klemmen 34 betätigt, um den ringförmigen Rahmen 26 von der oberen Oberfläche der Basis 32 freizugeben und der ringförmige Rahmen 26 wird dann um 90° gedreht, um die zweiten projizierten Teilungslinien 4b zwischen den Trägerstangen 36 zu positionieren. Der ringförmige Rahmen 26 wird dann an der oberen Oberfläche der Basis 32 platziert und weist seinen äußeren umfänglichen Kantenabschnitt fixiert an der oberen Oberfläche der Basis 32 durch die Klemmen 34 auf. Dann drückt der Drücker 38 den Wafer 2 von der Seite des haftvermittelnden Bands 28 entlang einer der zweiten projizierten Teilungslinien 4b. Der Wafer 2 ist jetzt entlang der zweiten projizierten Teilungslinien 4b von den Startpunkten für ein Teilen, die durch den Abschirmtunnel 14 und die modifizierten Schichten 24 bereitgestellt sind, die entlang der zweiten projizierten Teilungslinien 4b ausgebildet sind, geteilt. Der Drücker 38 wird dann angehoben und lateral um einen Abstand bewegt, der mit dem Abstand zwischen benachbarten zweiten projizierten Teilungslinien 4b übereinstimmt und drückt den Wafer 2 entlang einer nächsten zweiten projizierten Teilungslinien 4b, wodurch der Wafer 2 geteilt wird. Der obige Prozess wird wiederholt, um den Wafer 2 entlang all den zweiten projizierten Teilungslinien 4b zu teilen. In dieser Weise, wie in 8 dargestellt, wurde der Wafer 2 in mehrere Chips mit den optischen Bauelementen 6, die einzelnen an ihren Oberflächen ausgebildet sind, geteilt. 8 zeigt geteilte Linien 40, entlang welchen der Wafer 2 entlang der projizierten Teilungslinien 4 geteilt wurde, an denen die Startpunkte für ein Teilen vorliegen.
  • Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, werden der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht durchgeführt, um vertikale Startpunkte für ein Teilen von der hinteren Seite 2b zu der Flächenseite 2a des Wafers 2 auszubilden, mittels der Abschirmtunnel 14 und auch um Teilungsstartpunkt entlang der projizierten Teilungslinien 4 mittels der modifizierten Schichten 24 auszubilden, die zwischen den Abschirmtunneln 14 ausgebildet sind. Wenn der Wafer 2 dann in einzelne optische Bauelementchips in dem Teilungsschritt geteilt wird, weisen die optischen Bauelementchips Seitenoberflächen als vertikale Oberflächen auf, die sich von der Flächenseite 2a zu der hinteren Seite 2b des Wafers 2 und entlang der projizierten Teilungslinien 4 erstrecken. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, da kein Ablationsprozess durchgeführt wird, weist das Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers das Problem einer Reduktion der Qualität der optischen Bauelemente an den Wafer 2 aufgrund gestreuter Verschmutzungen, die durch einen Ablationsprozess verursacht wird, nicht auf. Das Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers ist auch frei von dem Problem, dass vertikale Seitenwände an optischen Bauelementchips nicht auftreten, weil der Wafer 2 dazu tendiert, von seiner Flächenseite 2a zu seiner hinteren Seite 2b in einem Prozess von kontinuierlich ausgebildeten modifizierten Schichten in dem Wafer 2 und Aufbringen äußerer Kräfte, um den Wafer 2 in einzelne Bauelementchips zu teilen, geneigt geteilt zu werden, und dem Problem des Beschädigens einer Licht emittierenden Schicht an der Flächenseite 2a des Wafers 2 aufgrund eines darauf folgend aufgebrachten Laserstrahls, der durch mehrere Abschirmtunnel, die kontinuierlich in dem Wafer ausgebildet wurden, gestreut wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht so dargestellt, dass er nach dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgeführt wird. Jedoch kann der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgeführt werden, nachdem der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht ausgeführt wurde. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wafer 2 so dargestellt, dass er an dem haftvermittelnden Band 28 aufgebracht ist, das an einem Rahmen 26 in Vorbereitung für den Teilungsschritt fixiert ist. Jedoch können der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und der Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht in dem Wafer 2, der seine hintere Seite 2b nach oben gerichtet aufweist, und der an dem haftvermittelnden Band 28, das an dem ringförmigen Rahmen 26 fixiert ist, aufgebracht ist, durchgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Teilungsschritt dargestellt, als würde er unter Verwendung der Teilungsvorrichtung 30 durchgeführt. Jedoch kann der Teilungsschritt, um den Wafer 2 in einzelne optische Bauelementchips entlang der projizierten Teilungslinien 4 mit den Abschirmtunneln 14 und den modifizierten Schichten, die in dem Wafer 2 ausgebildet sind, zu teilen, unter Verwendung eines Ausdehnungsmittels, welches das haftvermittelnde Band 28, an welchen der Wafer 2 angebracht ist, ausdehnt, durchgeführt werden, wodurch radiale Zugkräfte auf dem Wafer 2 aufgebracht werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch den beigefügten Anspruch definiert und alle Änderungen und Modifikationen, die in das äquivalente des Umfangs des Anspruchs fallen, werden dadurch durch die Erfindung umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 10305420 [0003]
    • JP 3408805 [0003]
    • JP 2014221483 [0003]

Claims (1)

  1. Verfahren zum Bearbeiten eines Wafers, um den Wafer in einzelne optische Bauelementchips zu teilen, wobei der Wafer ein Saphirsubstrat mit einer Licht emittierenden Schicht, die an einer Flächenseite davon abgeschieden ist, beinhaltet und durch ein Gitter sich kreuzender Teilungslinien in mehrere Bereiche mit optischen Bauelementen aufgeteilt ist, die darin einzeln angeordnet sind, wobei das Verfahren umfasst: einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Wafer in Bereichen positioniert wird, die den projizierten Teilungslinien entsprechen, durch eine hintere Seite des Wafers, wodurch mehrere Abschirmtunnel, die jeweils aus einer Pore und einem amorphen Körper, der die Pore umgibt, ausgebildet sind, in vorbestimmten Abständen in dem Wafer entlang der projizierten Teilungslinien ausgebildet werden; einen Ausbildungsschritt für eine modifizierte Schicht zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Saphirsubstrat transmittiert werden kann, auf dem Wafer, während ein Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Wafer in den projizierten Teilungslinien durch die hintere Seite des Wafers positioniert wird, wodurch modifizierte Schichten zwischen benachbarten Abschirmtunneln ausgebildet werden; und einen Teilungsschritt zum Aufbringen äußerer Kräfte auf den Wafer, um den Wafer in mehrere optische Bauelementchips zu teilen.
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