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DE102018213786B4 - Bearbeitungsverfahren für einen Wafer - Google Patents

Bearbeitungsverfahren für einen Wafer Download PDF

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DE102018213786B4 DE102018213786.2A DE102018213786A DE102018213786B4 DE 102018213786 B4 DE102018213786 B4 DE 102018213786B4 DE 102018213786 A DE102018213786 A DE 102018213786A DE 102018213786 B4 DE102018213786 B4 DE 102018213786B4
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Abstract

Bearbeitungsverfahren für einen Wafer (2) zum Teilen eines Wafers (2), der ein Einkristallsiliziumsubstrat beinhaltet, das an einer Flächenseite (2a) davon mehrere Bauelemente (6) aufweist, die in jeweilige Bereichen angeordnet sind, die durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien (4) aufgeteilt sind, in einzelne Bauelementchips, wobei das Verfahren umfasst:
einen Platzierungsschritt für ein Schutzelement zum Platzieren eines Schutzelements an der Flächenseite (2a) des Wafers (2);
einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel (56) nach dem Durchführen des Platzierungsschritts für ein Schutzelement, Aufbringen eines Laserstrahls (LB), dessen Wellenlänge durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf Bereichen des Wafers (2), die den projizierten Teilungslinien (4) entsprechen, von einer hinteren Seite (2b) des Wafers (2), wodurch sukzessive mehrere Abschirmtunnel (56) in dem Wafer ausgebildet werden, die jeweils eine feine Pore (52), die sich von der hinteren Seite (2b) zu der Flächenseite (2a) des Wafers (2) erstreckt, und einen amorphen Bereich (54), der die feine Pore (52) umgibt, beinhalten; und
einen Teilungsschritt zum Teilen des Wafers (2) in einzelne Bauelementchips durch Ätzen der Abschirmtunnel (56) mit einem Plasmaätzen, nach dem Durchführen des Ausbildungsschritts für Abschirmtunnel (56),
wobei der gepulste Laserstrahl (LB), der in dem Ausbildungsschritt für Abschirmtunnel (56) verwendet wird, eine Wellenlänge von 1950 nm oder mehr und 2200 nm oder weniger aufweist.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bearbeitungsverfahren für einen Wafer zum Teilen eines Wafers, der ein Einkristallsiliziumsubstrat beinhaltet, das an einer Flächenseite mehrere Bauelemente aufweist, die in jeweiligen Bereichen angeordnet sind, die durch mehrere sich kreuzende projizierte Teilungslinien aufgeteilt sind, in einzelne Bauelementchips, welche die jeweiligen Bauelemente daran tragen.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Wafer, die mehrere Bauelemente wie integrierte Schaltungen (ICs), Large-Scale-Integration (LSI)-Schaltungen oder dergleichen an einer Flächenseite davon in jeweiligen Bereichen aufweisen, die durch mehrere sich kreuzende projizierte Teilungslinien aufgeteilt sind, werden in einzelne Bauelementchips, die jeweilige Bauelemente daran tragen, durch eine Laserbearbeitungsvorrichtung geteilt. Die geteilten Bauelementchips werden in elektronischen Ausstattungen wie Mobiltelefonen, Personalcomputern usw. verwendet.
  • Laserbearbeitungsvorrichtungen der folgenden Typen (1) bis (3) sind im Stand der Technik erhältlich:
    1. (1) Der Typ, in welchem ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch ein Werkstück absorbiert werden kann, auf dem Werkstück aufgebracht wird, während sein Fokuspunkt an einer oberen Oberfläche des Werkstücks gehalten wird, wodurch Nuten entsprechend einem Ablationsprozess ausgebildet werden, die als Teilungsstartpunkte in dem Werkstück dienen (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift JP H10- 305 420 A ).
    2. (2) Der Typ, in welchem ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch ein Werkstück transmittiert werden kann, auf dem Werkstück aufgebracht wird, während sein Fokuspunkt in dem Werkstück gehalten wird, wodurch modifizierte Schichten ausgebildet werden, die als Teilungsstartpunkte in dem Werkstück dienen (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift JP 3 408 805 B2 ).
    3. (3) Der Typ, in welchem ein Laserstrahl, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Werkstück transmittiert werden kann, auf dem Werkstück aufgebracht wird, während sein Fokuspunkt in dem Werkstück gehalten wird, wodurch mehrere Abschirmtunnel ausgebildet werden, die als Teilungsstartpunkte dienen, wobei jeder aus einer feinen Pore, die sich von der Flächenseite zu der hinteren Seite des Werkstücks erstreckt, und einem amorphen Bereich, der die feine Pore umgibt, ausgebildet ist (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegungsschrift JP 2014- 221 483 A ) US 2014 / 0 334 511 A1 betrifft ein Laserbearbeitungsverfahren. US 2014 / 0 256 150 A1 betrifft ein Waferbearbeitungsverfahren. DE 10 2016 215 473 A1 betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Substrats.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Wenn ein Wafer, der durch einen Prozess entsprechend den Typen (2) oder (3), auf die oben Bezug genommen wird, um Teilungsstartpunkte in dem Wafer auszubilden, in einzelne Bauelementchips durch Plasmaätzen geteilt wird, weisen die produzierten Bauelementchips eine hohe Biegefestigkeit auf.
  • Entsprechend der Technologie, die in der japanischen Offenlegungsschrift JP 2014- 221 483 A offenbart ist, können Abschirmtunnel geeignet in einem Wafer, der aus Saphir (Al2O3), Siliziumkarbid (SiC) oder Galliumarsenid (GaN) hergestellt ist, ausgebildet werden. Jedoch können Abschirmtunnel nicht geeignet in einem Wafer ausgebildet werden, der aus einem Einkristallsilizium hergestellt ist. Darum kann ein Einkristallsiliziumwafer nicht in einzelne Bauelementchips durch eine Kombination aus einem Ausbilden von Abschirmtunneln und Plasmaätzen ausgebildet werden.
  • Die Technologie, die in der japanischen Offenlegungsschrift JP 3 408 805 B2 offenbart ist, ist dazu geeignet, modifizierte Schichten in einem Einkristallsiliziumwafer entlang projizierter Teilungslinien daran auszubilden. In dem Fall, in dem ein Metallfilm einer Testelementgruppe (TEG) oder dergleichen oder ein Isolationsfilm einer geringen dielektrischen Konstante, der als ein geringer-k-Film bezeichnet wird, an der oberen Oberfläche der projizierten Teilungslinien abgeschieden ist, kann jedoch ein Einkristallsiliziumwafer nicht in einzelne Bauelementchips durch eine Kombination eines Ausbildungsschritts für eine modifizierte Schicht und einem Plasmaätzen ausgebildet werden.
  • Falls geeignete Abschirmtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer ausgebildet werden, dann, da die kleinen Poren in einer Metallschicht oder einem geringen-k-Film, der an der oberen Oberfläche der projizierten Teilungslinien abgeschieden ist, ausgebildet werden können, kann ein Einkristallsiliziumwafer in einzelne Bauelementchips durch eine Kombination aus einem Ausbilden von Abschirmtunneln und Plasmaätzen geteilt werden.
  • Es ist darum ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Laserbearbeitungsverfahren bereitzustellen, das dazu geeignet ist, geeignete Abstandtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer auszubilden, um den Einkristallsiliziumwafer in einzelne Bauelementchips zu teilen, entsprechend aus einer Kombination aus Ausbilden von Abschirmtunneln und einem Plasmaätzen.
  • In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bearbeitungsverfahren für einen Wafer zum Teilen eines Wafers, der an einer Flächenseite mehrere Bauelemente aufweist, die in jeweiligen Bereichen angeordnet sind, die durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien aufgeteilt sind, in einzelne Bauelementchips bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet: einen Platzierungsschritt für ein Schutzelement zum Platzieren eines Schutzelements an der Flächenseite des Wafers; einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel nach dem Durchführen des Platzierungsschritts für ein Schutzelement, Aufbringen eines Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf Bereichen des Wafers, die den projizierten Teilungslinien entsprechen, von einer hinteren Seite des Wafers, wodurch sukzessive mehrere Abschirmtunnel in dem Wafer ausgebildet werden, die jeweils eine feine Pore, die sich von der hinteren Seite zu der Flächenseite des Wafers erstreckt, und einen amorphen Bereich beinhalten, der die feine Pore umgibt; und einen Teilungsschritt zum, nach dem Durchführen des Ausbildungsschritts für einen Abschirmtunnel, Teilen des Wafers in einzelne Bauelementchips durch Ätzen der Abschirmtunnel entsprechend einem Plasmaätzen. Der gepulste Laserstrahl, der in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel verwendet wird, weist eine Wellenlänge von 1950 nm oder mehr und 2200 nm oder weniger auf.
  • Vorzugsweise in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel wird der gepulste Laserstrahl durch eine Kondensorlinse fokussiert, die eine numerische Apertur aufweist, die so gesetzt ist, dass ein Wert, der durch Teilen der numerischen Apertur der Kondensorlinse durch den Brechungsindex des Einkristallsiliziums erhalten wird, in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 ist.
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung, da die Wellenlänge des Laserstrahls, der in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel verwendet wird, auf 1950 nm oder mehr und 2200 nm oder weniger gesetzt wird, können geeignete Abschirmtunnel in dem Wafer entlang der projizierten Teilungslinien ausgebildet werden. Der amorphe Bereich, der jede der feinen Poren der Abschirmtunnel umgibt, weist eine höhere Ätzrate als das Einkristallsilizium auf, aus dem das Substrat des Wafers gemacht ist, wobei die Abschirmtunnel, die entlang der projizierten Teilungslinien ausgebildet sind, durch eine Kombination eines Ausbildens von Abschirmtunneln und Plasmaätzen geätzt werden, wodurch der Wafer in einzelne Bauelementchips geteilt wird, die jeweilige Bauelemente daran aufweisen. Die Bauelementchips weisen eine hohe Biegefestigkeit auf. Sogar falls ein Metallfilm oder ein geringer-k-Film an den oberen Oberflächen der projizierten Teilungslinien abgeschieden ist, wird eine Anzahl feiner Poren als Perforationen in dem Metallfilm oder dem geringen-k-Film in dem Ausbildungsschritt für Abschirmtunnel ausgebildet. Darum, wenn äußere Kräfte auf den Wafer durch ein geeignetes Aufbringungsmittel für eine äußere Kraft aufgebracht werden, wird der Metallfilm oder der geringe-k-Film entlang der feinen Poren in der Form von Perforationen geteilt, sodass der Wafer in einzelne Bauelementchips geteilt werden kann, die jeweilige Bauelemente daran aufweisen.
  • 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 beigefügten Ansprüche mit Bezug zu den angehängten Figuren, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigen, verstanden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wafers und eines Schutzelements, die eine Weise darstellt, in welcher ein Platzierungsschritt für ein Schutzelement durchgeführt wird;
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung;
    • 3 ist ein Graph, der eine allgemeine Beziehung zwischen dem Transmissionsvermögen eines Einkristallsiliziums und der Wellenlänge der Strahlung darstellt;
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht, die die Weise darstellt, in welcher ein Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgeführt wird;
    • 5A ist eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt des Wafers mit Abschirmtunneln daran ausgebildet;
    • 5B ist eine perspektivische Ansicht eines Abschirmtunnels;
    • 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Weise darstellt, in welcher ein Teilungsschritt ausgeführt wird; und
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht des Wafers, der in einzelne Bauelementchips entlang projizierten Teilungslinien geteilt wurde.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Ein Bearbeitungsverfahren für einen Wafer entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug zu den Figuren beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wafers 2, der durch ein Bearbeitungsverfahren für einen Wafer entsprechend der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet werden soll. Der Wafer 2, der ein scheibenförmiges Einkristallsiliziumsubstrat beinhaltet, weist eine Flächenseite 2a, die durch ein Gitter aus projizierten Teilungslinien 4 in mehrere rechteckige Bereiche aufgeteilt ist, mit Bauelementen 6 wie ICs, LSI-Schaltungen oder dergleichen in den jeweiligen rechteckigen Bereichen ausgebildet auf.
  • In dem Bearbeitungsverfahren für einen Wafer entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird ein Platzierungsschritt für ein Schutzelement anfänglich ausgeführt, um ein Schutzelement an der Flächenseite 2a des Wafers 2 zu platzieren. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird ein Schutzband 10, dessen umfänglicher Kantenabschnitt an einem ringförmigen Rahmen 8 fixiert ist, als das Schutzelement an der Flächenseite 2a des Wafers 2 angebracht.
  • Nach dem Platzierungsschritt für ein Schutzelement wird ein Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgeführt, um sukzessive mehrere Abschirmtunnel, die jeweils mit einer feinen Pore, die sich von einer hinteren Seite 2b zu der Flächenseite 2a des Wafers 2 erstreckt, und einem amorphen Bereich, der die freie Pore umgibt, ausgebildet sind, in dem Wafer 2 durch Aufbringen eines Laserstrahls, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf Abschnitten des Wafers 2, welche den jeweiligen projizierten Teilungslinien 4 entsprechen, von der hinteren Seite 2b des Wafers 2 auszubilden. Der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel kann unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung 12, die in 2 dargestellt ist, zum Beispiel ausgeführt werden.
  • Wie in 2 dargestellt ist, beinhaltet die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 eine Halteeinheit 14 zum daran Halten eines Werkstücks wie einen Wafer 2 oder dergleichen und eine Aufbringungseinheit 16 für einen Laserstrahl zum Aufbringen des Laserstrahls auf dem Werkstück, das an der Halteeinheit 14 gehalten wird. Die Halteeinheit 14 beinhaltet eine X-Achsen-bewegliche Platte 20, die an einer Basis 18 für eine Bewegung in X-Achsenrichtungen befestigt ist, eine Y-Achsen-bewegliche Platte 22, die an der X-Achsen-beweglichen Platte 20 für eine Bewegung in Y-Achsenrichtungen befestigt ist, eine Säule 24, die an einer oberen Oberfläche der Y-Achsen-beweglichen Platte 22 fixiert ist, und einen Einspanntisch 26, der drehbar an einem oberen Ende der Säule 24 befestigt ist.
  • Die X-Achsen-bewegliche Platte 20 ist in den X-Achsenrichtungen entlang Führungsschienen 18a an der Basis 18 durch eine X-Achsenbewegungseinheit 32, die eine Kugelrollspindel 28 aufweist, die sich in den X-Achsenrichtungen erstreckt, und einen elektrischen Motor 30, der an einem Ende der Kugelrollspindel 28 angebunden ist, bewegbar. Die Y-Achsen-bewegbare Platte 22 ist in den Y-Achsenrichtungen entlang Führungsschienen 20a an der X-Achsen-beweglichen Platte 20 durch eine Y-Achsenbewegungseinheit 38 bewegbar, die eine Kugelrollspindel 34, die sich in den Y-Achsenrichtungen erstreckt, und einen elektrischen Motor 36 aufweist, der an ein Ende der Kugelrollspindel 34 angebunden ist. Der Einspanntisch 26 ist um seine zentrale Achse durch eine Dreheinheit, die nicht dargestellt ist, drehbar, die in der Säule 24 eingehaust ist. Der Einspanntisch 26 trägt an seiner oberen Oberfläche eine poröse Saugeinspannung 40, die mit einem Saugmittel verbunden ist, das nicht dargestellt ist. Der Einspanntisch 26 hält das Werkstück unter einem Saugen an der Saugeinspannung 40 mit Saugkräften, die durch das Saugmittel generiert werden und an der oberen Oberfläche des Einspanntischs 40 wirken. Wie in 2 dargestellt, sind mehrere Klemmen 42 zum Sichern der äußeren umfänglichen Kante des ringförmigen Rahmens 8 an der umfänglichen Kante der Saugeinspannung 40 in umfänglichen Abständen um die umfängliche Kante des Einspanntischs 26 angeordnet. Die X-Achsenrichtungen beziehen sich auf die Richtung, die durch den Pfeil X in 2 angegeben ist, und eine entgegengesetzte Richtung dazu und die Y-Achsenrichtungen beziehen sich auf die Richtung, die durch den Pfeil Y in 2 angegeben ist, und eine dazu entgegengesetzte Richtung und, die senkrecht zu den X-Achsenrichtungen sind. Die X-Achsenrichtungen und die Y-Achsenrichtungen bilden zusammen eine im Wesentlichen horizontale X-Y-Ebene.
  • Die Ausbildungseinheit 16 für einen Laserstrahl der Laserbearbeitungsvorrichtung 12 beinhaltet einen Rahmen 44, der sich nach oben von einer oberen Oberfläche der Basis 18 erstreckt und dann im Wesentlichen horizontal parallel zu der oberen Oberfläche der Basis 12 in einer hängenden Beziehung zu der Halteeinheit 14 erstreckt. Der Rahmen 44 haust darin einen Laseroszillator, der nicht dargestellt ist, zum Oszillieren eines gepulsten Laserstrahls LB, der eine Wellenlänge von 1950 nm oder mehr aufweist, der durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, ein. Wie in 3 dargestellt, erhöht sich die Strahlungstransmissionsvermögen des Einkristallsiliziums, während die Wellenlänge einer Strahlung, die darauf aufgebracht wird, sich von einer Strahlungswellenlänge von ungefähr 1050 nm an einem Ende des optischen Absorptionsspektrums des Einkristallsiliziums erhöht, weistt ein wesentlich konstantes Level von ungefähr 55% in einem Bestrahlungswellenlängenbereich von ungefähr 1200 bis 6000 nm auf und fällt ab, wenn die Wellenlänge einer Strahlung, die darauf aufgebracht wird, sich in einem Strahlungswellenlängenbereich erhöht, der ungefähr 6000 nm übertrifft.
  • Die Aufbringeinheit 16 für einen Laserstrahl wird ferner im Folgenden mit Bezug zu 2 beschrieben. An der unteren Oberfläche eines distalen Endes des Rahmens 44 sind ein Strahlkondensor 46 zum Aufbringen des gepulsten Laserstrahls auf dem Werkstück, das an dem Einspanntisch 26 gehalten wird, und eine Bildaufnahmeeinheit 48 zum Aufnehmen eines Bilds des Werkstücks, das an dem Einspanntisch 26 gehalten ist, und Detektieren eines Bereichs des Werkstücks, das durch den gepulsten Laserstrahl LB bearbeitet werden soll, befestigt. Der Strahlkondensor 46 und die Bildaufnahmeeinheit 48 sind voneinander entlang der X-Achsenrichtungen beabstandet. Der Strahlkondensor 46 beinhaltet eine Kondensorlinse 50 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls LB, der von dem Laseroszillator emittiert wird. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist die Kondensorlinse 50 des Strahlkondensors 46 eine numerische Apertur NA auf, die so gesetzt ist, dass ein Wert S (S = NA/n), der durch Teilen der numerischen Apertur NA durch den Brechungsindex n eines Einkristallsiliziums berechnet wird, in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 (0,05 ≤ S ≤ 0,2) ist. Der Brechungsindex n des Einkristallsiliziums ist normalerweise ungefähr 3,7 und unter der Voraussetzung, dass der Brechungsindex n des Einkristallsiliziums 3,7 ist, ist die numerische Apertur NA der Kondensorlinse 50 in dem Bereich von 0,185 bis 0,74 (0,185 ≤ NA ≤ 0,74). Die Aufnahmeeinheit 48 für ein Bild beinhaltet ein allgemeines Bildaufnahmebauelement (ladungsgekoppeltes Bauelement (CCD)) zum Aufnehmen eines Bilds des Werkstücks mit sichtbarem Licht, eine Aufbringungseinheit für Infrarotstrahlung zum Aufbringen von Infrarotstrahlen auf dem Werkstück, ein optisches System zum Aufnehmen der Infrarotstrahlung, die durch die Aufbringeinheit für die Infrarotstrahlung aufgebracht wurde, und eine Bildaufnahmeeinrichtung (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend der Infrarotstrahlen, die durch optische System aufgenommen wurden. Diese Komponenten der Bildaufnahmeeinheit 48 sind zur Darstellung in 2 ausgelassen.
  • In Vorbereitung auf den Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel unter Verwendung der obigen Laserbearbeitungsvorrichtung 12 wird der Wafer 2, mit der hinteren Seite 2b nach oben gerichtet unter einem Saugen an der oberen Oberfläche der Saugeinspannung 40 angesaugt und die äußere umfängliche Kante des ringförmigen Rahmens 8 wird bezüglich ihrer Position an der umfänglichen Kante der Saugeinspannung 40 durch die Klemmen 42 fixiert. Dann nimmt die Bildaufnahmeeinheit 48 ein Bild des Wafers 2 von oben auf. Basierend auf dem Bild des Wafers 2, das so durch die Bildaufnahmeeinheit 48 aufgenommen wurde, werden die X-Achsenbewegungseinheit 32, die Y-Achsenbewegungseinheit 38 und die Dreheinheit, betätigt, um den Einspanntisch 26 zu bewegen und zu drehen, um das Gitter der projizierten Teilungslinien 4 entlang der X-Achsenrichtungen und der Y-Achsenrichtungen zu orientieren und den Kondensor für einen Laserstrahl 46 über einem Ende eine der projizierten Teilungslinien 4 zu positionieren, die entlang der X-Achsenrichtungen orientiert sind. Zu diesem Zeitpunkt ist die hintere Seite 2b des Wafers 2 nach oben gerichtet, wohingegen die Flächenseite 2a davon, an welcher die projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet sind, nach unten gerichtet ist. Da die Bildaufnahmeeinheit 48 die Aufbringungseinheit für Infrarotstrahlen, das optische System zum Empfangen von Infrarotstrahlen und das Bildaufnahmebauelement (Infrarot CCD) zum Ausgeben eines elektrischen Signals entsprechend den Infrarotstrahlen beinhaltet, kann die Bildaufnahmeeinheit 48 ein Bild der projizierten Teilungslinien an der Flächenseite 2a von der hinteren Seite 2b durch den Wafer 2 aufnehmen. Dann arbeitet eine Anpassungseinheit für eine Fokuspunktposition, die nicht dargestellt ist, der Laserbearbeitungsvorrichtung 12, um den Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls LB in dem Wafer 2 in einem Bereich zu positionieren, welcher der projizierten Teilungslinie 4 entspricht.
  • Dann, wie in 4 dargestellt, während die X-Achsenbewegungseinheit 32 den Einspanntisch 26 in einer der X-Achsenrichtungen, das heißt, in der Richtung, die durch den Pfeil X dargestellt ist, mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit bezüglich des fokussierten Punkts des gepulsten Laserstrahls LB bewegt, wird der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel durchgeführt, um den gepulsten Laserstrahl LB, der eine Wellenlänge aufweist, die durch Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf dem Bereich des Wafers 2 entsprechend der projizierten Teilungslinie 4 von der hinteren Seite 2b des Wafers 2 aufzubringen. Als ein Ergebnis des Ausbildungsschritts für einen Abschirmtunnel werden sukzessive eine Anzahl Abschirmtunnel 46 (siehe 5A und 5B) in dem Wafer 2 entlang der projizierten Teilungslinie 4 ausgebildet, wobei jeder Abschirmtunnel aus einer feinen Pore 52, die sich von der hinteren Seite 2b zu der Flächenseite 2a des Wafers 2 erstreckt, und einen amorphen Bereich 54, der die feine Pore 52 umgibt, ausgebildet ist. Dann wird der Wafer 2 in einer der Y-Achsenrichtungen indexgeführt, das heißt, in einer Richtung, die durch den Pfeil Y in 2 dargestellt ist. Insbesondere bewegt die Y-Achsenbewegungseinheit den Einspanntisch 26 in einer der Y-Achsenrichtungen, das heißt, in der Richtung, die durch den Pfeil Y in 2 angegeben ist, um einen Abstand, der dem Abstand zwischen zwei benachbarten projizierten Teilungslinien 4 entspricht, bezüglich des Fokuspunkts des gepulsten Laserstrahls LB. Der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und die Indexzufuhr des Wafers 2 werden abwechselnd wiederholt, bis der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel an all den projizierten Teilungslinien 4 ausgeführt wurde, die sich parallel zu den X-Achsenrichtungen erstrecken. Dann dreht die Dreheinheit den Einspanntusch 26 um seine zentrale Achse um 90°, wonach der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel und die Indexzufuhr des Wafers 2 abwechselnd wiederholt werden, bis der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel an all den projizierten Teilungslinien 4 ausgeführt wurde, die sich senkrecht zu den projizierten Teilungslinien 4 erstrecken, entlang welchen der Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgeführt wurde. In dieser Weise werden die Abschirmtunnel 46 in dem Wafer 2 entlang all der projizierten Teilungslinien 4 in dem Gittermuster ausgebildet.
  • In dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ist es wichtig, dass die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls LB, der verwendet wird, auf einen Wert gleich oder größer als 1950 nm gesetzt ist. Da der Laseroszillator der Laserbearbeitungsvorrichtung 12 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform den gepulsten Laserstrahl LB oszilliert, der eine Wellenlänge von 1950 nm oder mehr aufweist, der durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, ist die Laserbearbeitungsvorrichtung 12 dazu in der Lage, geeignete Abschirmtunnel 56 in dem Wafer 2 auszubilden, der ein Einkristallsiliziumsubstrat beinhaltet. In dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ist die numerische Apertur der Kondensorlinse 50 des Strahlkondensors 46 zum Fokussieren des gepulsten Laserstrahls so gesetzt, dass der Wert S, der durch Teilen der numerischen Apertur NA durch den Brechungsindex des Einkristallsiliziums erhalten wird, in dem Bereich von 0,05 bis 0,2 (0,05 ≤ S ≤ 0,2) ist.
  • Nach dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel wird ein Teilungsschritt durchgeführt, um die Abschirmtunnel 56 mit einem Plasmaätzen zu ätzen, um den Wafer 2 in Bauelementchips zu teilen, welche die jeweiligen Bauelemente 6 einzeln tragen. Der Teilungsschritt wir detailliert im Folgenden mit Bezug zu 6 beschrieben. Der Teilungsschritt wird unter Verwendung einer bekannten Ätzvorrichtung ausgeführt, die nicht dargestellt ist. In dem Teilungsschritt wird der Wafer 2 mit den darin ausgebildeten Abschirmtunneln 56 in einer Kammer einer Ätzvorrichtung platziert und danach wird die Kammer evakuiert, worauf ein Ätzgas wie Schwefelhexafluorid (SF6) oder dergleichen in die Kammer eingeführt wird und ein Plasma in der Kammer unter Verwendung einer Hochfrequenzleistungsquelle generiert wird. Die Abschirmtunnel 56, die ein dem Wafer 2 entlang dem Gitter projizierter Teilungslinien 4 ausgebildet sind, werden durch Plasmaätzen entfernt, wodurch der Wafer 2 in einzelne Bauelementchips mit den jeweiligen Bauelementen 6 an ihren Flächenseiten getragen geteilt werden, wie in 7 dargestellt.
  • Das Bearbeitungsverfahren für einen Wafer entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben beinhaltet den Platzierungsschritt für ein Schutzelement zum Platzieren des Schutzelements an der Flächenseite 2a des Wafers 2, den Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel zum Aufbringen eines gepulsten Laserstrahls LB, der eine Wellenlänge aufweist, die durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf einen Bereich entsprechend den projizierten Teilungslinien 4 von der hinteren Seite 2b des Wafers 2, wodurch sukzessive mehrere Abschirmtunnel 56 in dem Wafer 2 ausgebildet werden, die jeweils aus einer feinen Pore 52, die sich von der hinteren Seite 2b zu der Flächenseite 2a des Wafers 2 erstreckt, und dem amorphen Bereich 54, der die feine Pore 52 umgibt, ausgebildet sind, und den Teilungsschritt zum Teilen des Wafers 2 in einzelne Bauelementchips durch Ätzen der Abschirmtunnel 56 entsprechend einem Plasmaätzen. Da die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls LB in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel auf 1950 nm oder höher gesetzt ist, können geeignete Abschirmtunnel 56 in dem Wafer 2 entlang der projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet werden. Da der amorphe Bereich 54, der jede der feinen Poren 52 der Abschirmtunnel 56 umgibt, eine höhere Ätzrate als das Einkristallsilizium aufweist, aus dem das Substrat des Wafers 2 gemacht ist, werden die Abschirmtunnel 56, die entlang dem Gitter aus projizierten Teilungslinien 4 ausgebildet sind, durch eine Kombination eines Ausbildens von Abschirmtunneln und Plasmaätzen geätzt, wodurch der Wafer 2 in einzelne Bauelementchips geteilt wird, die jeweilige Bauelemente 6 an ihren Flächenseiten tragen. Die Bauelementchips weisen eine hohe Biegefestigkeit auf. Sogar falls ein Metallfilm einer TEG oder dergleichen oder ein geringer-k Film an den oberen Oberflächen der projizierten Teilungslinien 4 abgeschieden ist, wird eine Anzahl feiner Poren als Perforation in dem Metallfilm oder dem geringen-k Film in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel ausgebildet. Darum, wenn äußere Kräfte auf dem Wafer 2 durch ein geeignetes Aufbringungsmittel für eine äußere Kraft wie eine Ausdehnungsvorrichtung für ein Band zum Ausdehnen des Schutzbands 10, an welchem der Wafer 2 angebracht ist, aufgebracht werden, wird der Metallfilm oder der geringe-k-Film entlang der feinen Poren in der Form von Perforationen getrennt, sodass der Wafer 2 in einzelne Bauelementchips geteilt werden kann, die jeweilige Bauelemente 6 aufweisen, die an ihren Flächenseiten getragen sind.
  • Bedingungen für einen Laserstrahl, der dazu geeignet ist, geeignete Abschirmtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer auszubilden, werden im Folgenden basierend auf Experimenten beschrieben, die durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden. Da ein Einkristallsiliziumwafer eine Strahlungstransmissionsvermögen von ungefähr 55% bezüglich Infrarotstrahlung in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich aufweist, falls Versuche unternommen werden, Abschirmtunnel in dem Einkristallsiliziumwafer unter Verwendung eines Laserstrahls durchzuführen, der eine Wellenlänge von 1030 nm an einem Ende des optischen Absorptionsspektrums eines Einkristallsiliziums aufweist, wird angenommen, dass der Laserstrahl durch den Einkristallsiliziumwafer absorbiert wird, was verhindert, dass geeignete Abschirmtunnel darin ausgebildet werden. Obwohl modifizierte Schichten in dem Einkristallsiliziumwafer durch den Laserstrahl ausgebildet werden, der teilweise durch diesen transmittiert wird. Die Erfinder haben Experimente durchgeführt, in welchen die Wellenlänge des Laserstrahls schrittweise von dem nahezu Ende des optischen Absorptionsspektrums des Einkristallsiliziums erhöht wurde.
  • [Experiment 1]
  • Um eine Wellenlänge eines Laserstrahls zu finden, die dazu geeignet ist, geeignete Abschirmtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer auszubilden, haben die Erfinder einen gepulsten Laserstrahl auf dem Einkristallsiliziumwafer aufgebracht, währen der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Einkristallsiliziumwafer positioniert wurde und der Einkristallsiliziumwafer und der Fokuspunkt relativ zueinander mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit unter den unten beschriebenen Bedingungen bewegt wurden. Während der Brechungsindex n des Einkristallsiliziums ungefähr 3,7 ist, wurde die numerische Apertur NA der Kondensorlinse auf 0,5 gesetzt, sodass S = NA/n = NA/3,7 = 0,135 in dem Bereich von 0,05 ≤ S ≤ 0,2 gilt, unter Beachtung des Experiments, das in der japanischen Offenlegungsschrift JP 2014- 221 483 A offenbart ist.
    Dicke des Einkristallsiliziumwafers: 700 µm
    Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1034 bis 2200 nm
    Numerische Apertur der Kondensorlinse: 0,5
    Durchschnittliche Leistung: 3 W
    Wiederholungsfrequenz: 50 KHz
    Pulsdauer: 10 ns
    Zuführgeschwindigkeit: 500 mm/s
  • [Ergebnisse von Experiment 1]
  • Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls (nm) Qualitätsbewertung der Abschirmtunnel
    1034 Schlecht
    1064 Schlecht
    1300 Schlecht
    1900 Nahezu gut
    1950 Gut
    2000 Gut
    2100 Gut
    2200 Gut
  • [Schlussfolgerung basierend auf Experiment 1]
  • Es wird aus den Ergebnissen aus Experiment 1 verstanden, dass die Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls, der dazu geeignet ist, geeignete Abschirmtunnel in dem Einkristallsiliziumwafer auszubilden, 1950 nm oder mehr in einem Bereich ist, in welchem der gepulste Laserstrahl durch den Einkristallsiliziumwafer transmittiert werden kann. Bis zu einer Wellenlänge von ungefähr 6000 nm, weil das Strahlungstransmissionsvermögen des Einkristallsiliziums ungefähr 55% (siehe 3) ist, wie in dem Bereich, in dem gute Abschirmtunnel ausgebildet werden, wird davon ausgegangen, dass gute Abschirmtunnel in dem Einkristallsiliziumwafer ausgebildet werden können.
  • [Experiment 2]
  • Um eine Beziehung zwischen dem Brechungsindex n des Einkristallsiliziums und der numerischen Apertur der Kondensorlinse zum Ausbilden geeigneter Abschirmtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer zu finden, haben die Erfinder einen gepulsten Laserstrahl auf einem Einkristallsiliziumwafer aufgebracht, während der Fokuspunkt des gepulsten Laserstrahls in dem Einkristallsiliziumwafer positioniert wurde und der Einkristallsiliziumwafer und der Fokuspunkt relativ zueinander mit einer vorbestimmten Zuführgeschwindigkeit bewegt wurden unter den unten beschriebenen Bedingungen.
    Dicke des Einkristallsiliziumwafers: 700 µm
    Wellenlänge des gepulsten Laserstrahls: 1950 nm
    Durchschnittliche Ausgangsleistung: 3 W
    Wiederholungsfrequenz: 50 KHz
    Pulsdauer: 10 ns
    Zuführgeschwindigkeit: 500 mm/s
  • [Ergebnisse von Experiment 2]
  • Numerische Apertur NA der Kondensorlinse Qualitätsbewertung der Abschirmtunnel S (S = NA/n)
    0.05 Schlecht 0.014
    0.1 Schlecht 0.027
    0.15 Schlecht 0.041
    0.2 Gut 0.054
    0.25 Gut 0.068
    0.3 Gut 0.081
    0.35 Gut 0.095
    0.4 Gut 0.108
    0.45 Gut 0.122
    0.5 Gut 0.135
    0.55 Gut 0.149
    0.6 Gut 0.162
    0.65 Gut 0.176
    0.7 Gut 0.189
    0.75 Gut 0.203
    0.8 Schlecht 0.216
    0.9 Schlecht 0.243
  • [Schlussfolgerung basierend auf Experiment 2]
  • Es wird aus den Ergebnissen von Experiment 2 verstanden, dass eine Beziehung zwischen Brechungsindex n des Einkristallsiliziums und der numerischen Apertur NA der Kondensorlinse zum Ausbilden geeigneter Abschirmtunnel in einem Einkristallsiliziumwafer durch 0,05 ≤ NA/n ≤ 0,2 gegeben ist.

Claims (2)

  1. Bearbeitungsverfahren für einen Wafer (2) zum Teilen eines Wafers (2), der ein Einkristallsiliziumsubstrat beinhaltet, das an einer Flächenseite (2a) davon mehrere Bauelemente (6) aufweist, die in jeweilige Bereichen angeordnet sind, die durch mehrere sich kreuzende Teilungslinien (4) aufgeteilt sind, in einzelne Bauelementchips, wobei das Verfahren umfasst: einen Platzierungsschritt für ein Schutzelement zum Platzieren eines Schutzelements an der Flächenseite (2a) des Wafers (2); einen Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel (56) nach dem Durchführen des Platzierungsschritts für ein Schutzelement, Aufbringen eines Laserstrahls (LB), dessen Wellenlänge durch das Einkristallsilizium transmittiert werden kann, auf Bereichen des Wafers (2), die den projizierten Teilungslinien (4) entsprechen, von einer hinteren Seite (2b) des Wafers (2), wodurch sukzessive mehrere Abschirmtunnel (56) in dem Wafer ausgebildet werden, die jeweils eine feine Pore (52), die sich von der hinteren Seite (2b) zu der Flächenseite (2a) des Wafers (2) erstreckt, und einen amorphen Bereich (54), der die feine Pore (52) umgibt, beinhalten; und einen Teilungsschritt zum Teilen des Wafers (2) in einzelne Bauelementchips durch Ätzen der Abschirmtunnel (56) mit einem Plasmaätzen, nach dem Durchführen des Ausbildungsschritts für Abschirmtunnel (56), wobei der gepulste Laserstrahl (LB), der in dem Ausbildungsschritt für Abschirmtunnel (56) verwendet wird, eine Wellenlänge von 1950 nm oder mehr und 2200 nm oder weniger aufweist.
  2. Bearbeitungsverfahren für einen Wafer nach Anspruch 1, wobei in dem Ausbildungsschritt für einen Abschirmtunnel (56) der gepulste Laserstrahl (LB) durch eine Kondensorlinse (50) fokussiert wird, die eine numerische Apertur (NA) aufweist, die so gesetzt ist, dass ein Wert (S), der durch Teilen der numerischen Apertur (NA) der Kondensorlinse (50) durch den Brechungsindex (n) eines Einkristallsiliziums berechnet wird, in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 ist.
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