專利名稱：激光分段切割的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光切割，尤其是，涉及到用于有優(yōu)勢的光束定位和掃描的方法和/或系統(tǒng)以便提高在硅或其它材料上激光切割的生產(chǎn)量。
背景技術(shù)：


圖1是傳統(tǒng)連續(xù)切割輪廓8的簡化表示。傳統(tǒng)激光切割采用來自連續(xù)激光脈沖的連續(xù)地交疊光斑去連續(xù)地掃描整個(gè)切割路徑。多個(gè)完整的掠射束(passes)被執(zhí)行直到靶沿著整個(gè)切割路徑被切斷。當(dāng)靶材厚時(shí)，許多掠射束(在一些情況下超過100個(gè)掠射束)可能是必須的以便完成切割過程，尤其是用有限的激光功率。
因此，期望用于厚材料的增加激光切割產(chǎn)量的方法。
發(fā)明概述所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種提高激光切割硅或其它材料產(chǎn)量的方法和/或系統(tǒng)。
為方便起見，術(shù)語切割可以一般地用于包括挖溝道(trenching)(不穿透靶工件全部深度的切割)和透割(throughcutting)，透割包括劃片(經(jīng)常和晶片的排分開相聯(lián)系)或切成方塊(經(jīng)常和從晶片排的各部分單個(gè)化(singulation)相聯(lián)系)。劃片和切成方塊在本發(fā)明中可以互換使用。
圖2A是一曲線圖，表示常規(guī)長連續(xù)透割。有效切塊速度隨晶片厚度的增加迅速減小。這樣，當(dāng)厚度增加時(shí)，激光掠射束的數(shù)量幾乎指數(shù)增加并且相應(yīng)地指數(shù)減少切塊速度。切割寬度可以僅在大約幾十微米，并且晶片厚度一般地大于切割寬度。
常規(guī)激光切割輪廓可能受到激光被驅(qū)逐的溝道(trench)回填料(backfill)的損害。當(dāng)晶片厚度增加時(shí)，回填料變得非常嚴(yán)重并可能成為切塊速度急劇減小的主要原因。而且，在許多工藝條件下對一些材料，被驅(qū)逐的回填材料可能在后續(xù)的掠射束中比原始靶材料更難以去除。因?yàn)榧す怛?qū)逐材料的溝道回填料有點(diǎn)隨機(jī)性，沿傳統(tǒng)切割輪廓的任一部分回填的程度可能大或小以致于切割路徑的一些部分比其它切割路徑部分以較少的掠射束透割(割開)。傳統(tǒng)的激光切割技術(shù)忽視這些現(xiàn)象并連續(xù)掃描整個(gè)切割通路，包括可能已經(jīng)打開的區(qū)域，直到沿整個(gè)切割路徑靶材被以完整的激光輸出掠射束切開。
作為一個(gè)例子，一紫外激光器，在10kHz僅有約4W的激光輸出功率，使用傳統(tǒng)激光切割輪廓需要大約50掠射束去完成穿透750微米厚的硅晶片的完全切割。傳統(tǒng)的切割輪廓一般地橫過晶片的全部長度，晶片的直徑一般有約200-305毫米。最終的切割速率對這一厚度硅的商業(yè)切割應(yīng)用太低。雖然可以采用分段切割技術(shù)去切割可選激光接收材料并可在可選激光波長采用，分段切割技術(shù)用于激光功率有限的波長的激光加工特別有用，諸如固態(tài)產(chǎn)生的紫外激光，尤其是該波長對給定的材料提供最好的切割質(zhì)量。例如，即使紅外激光能提供更多可利用的輸出功率，紅外波長會使硅，鋁，AlTiC，和其它陶瓷或半導(dǎo)體材料破裂或損傷。例如紫外光在多數(shù)情況下最優(yōu)選用于切割硅晶片。
Fahey等的美國專利申請第09/803,382(‘382號申請)，描述一紫外激光系統(tǒng)和分離排或單個(gè)化滑片或其它的元件。這些方法包括被對準(zhǔn)在晶片一側(cè)或兩側(cè)的激光和鋸切割以及邊修改的各種技術(shù)的各種結(jié)合。
Baird等的美國專利申請第10/017,497(‘497號申請)，進(jìn)一步描述了使用紫外激光燒蝕以直接和快速地以難于切割的材料，如硅，形成的小于20微米的特征部件(feature)尺寸的圖案。這些圖案包括很高方位的(high-aspect)用于集成電路連接的圓柱形開掠射束或盲孔(blind vias)的形成；在硅晶片上的被加工切片(dies)的單個(gè)化；從母晶片上分離形成在硅上的微電路的微突出部(microtab)切割。
圖2B是一曲線圖，給出一最近的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)將在750微米厚的硅片上完成一個(gè)切片切割的掠射束的數(shù)目和切割輪廓的切割長度進(jìn)行對比。一楔形物或“餡餅片(pie slice)”被從750微米厚的硅晶片上切下，從邊到邊可以執(zhí)行不同長度的切割輪廓。實(shí)驗(yàn)揭示出較短的切割輪廓可以用較少的掠射束切成。
因此，本發(fā)明將長切口分成包含小段的切割輪廓，這些小段能使溝道回填的量和類型最小化。對在厚硅片的透割或溝道切割，例如，這些段優(yōu)選從10微米到1毫米，更優(yōu)選從大約100微米到800微米，最優(yōu)選從200微米到500微米。通常，激光束被移到第二短段內(nèi)掃描預(yù)定數(shù)目的掠射束前在第一短段內(nèi)掃描預(yù)定的掠射束數(shù)目?？梢哉{(diào)整束斑尺寸，切口(bite)尺寸，段尺寸，和段交疊以便將溝道回填的量和類型最小化。在加工中可以可選采用整個(gè)切割路徑中的多個(gè)掃描，尤其是在段切割步驟之前和/或之后，以便將產(chǎn)量最大化和/或改善切割質(zhì)量。
本發(fā)明通過可選采用實(shí)時(shí)監(jiān)控和選擇分段掃描提高了產(chǎn)量和質(zhì)量以減小回填和過度加工。監(jiān)控可以消除切割已經(jīng)完成的切割路徑部分的再掃描。另外，可以將激光束的偏振和切割方向關(guān)聯(lián)起來以進(jìn)一步增加產(chǎn)量。這些技術(shù)產(chǎn)生少的碎片，減小了包圍切割區(qū)域或切口的受熱影響的區(qū)域(HAZ)，且產(chǎn)生更好的切割質(zhì)量。
雖然本發(fā)明在這里僅通過對硅切割的例子給出，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到這里描述的分段切割技術(shù)用相同或不同類型的，具有類似或不同波長的激光可以用來切割各種各樣的靶材。
本發(fā)明的另外的目的和優(yōu)點(diǎn)從下面的參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述將明顯看出。
附圖簡單說明圖1是傳統(tǒng)連續(xù)切割輪廓的簡化表示。
圖2A是一曲線圖，表示傳統(tǒng)連續(xù)切割的有效切割速度對硅晶片厚度的函數(shù)關(guān)系。
圖2B是一表示傳統(tǒng)連續(xù)切割中有效切割速度對硅晶片厚度的曲線圖。
圖3是一按照本發(fā)明的示范性的用于執(zhí)行分段切割的激光系統(tǒng)的部分形象化、部分示意的圖。
圖4是按照本發(fā)明的另一優(yōu)選的用于執(zhí)行分段切割激光系統(tǒng)的簡化的形象化示圖。
圖5是任一光學(xué)成像模塊的簡化的形象化示圖，該模塊可以用在激光系統(tǒng)中用于執(zhí)行依照本發(fā)明的分段切割。
圖6是一曲線，顯示在本發(fā)明實(shí)施中采用的激光器的脈沖能量和脈沖重復(fù)頻率之間的特定關(guān)系。
圖7是實(shí)時(shí)切割狀態(tài)監(jiān)視器的簡化表示，該監(jiān)視器被示范性的激光系統(tǒng)可選采用用以執(zhí)行依照本發(fā)明的分段切割。
圖8描述一分別具有第一和第二橫向方向的切割路徑，穿過該路徑切割速度被可選偏振跟蹤系統(tǒng)所加強(qiáng)。
圖9是紫外透明卡盤的代表圖示，其表示在卡盤上安置半導(dǎo)體工件用于使用依照本發(fā)明的紫外燒蝕分段切割的透割加工。
圖10是依照本發(fā)明產(chǎn)生的分段切割輪廓的簡化表示。
圖11是放大的交疊激光斑點(diǎn)連續(xù)撞擊的切割段的簡化平面視圖。
圖12是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖13是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖14是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖15是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖16是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖17是依照本發(fā)明產(chǎn)生的另一分段切割輪廓的簡化表示。
圖18是在硅上分段切割加工時(shí)形成的溝道模式的代表性圖示說明。
圖19是在半導(dǎo)體晶片上通過分段切割加工形成(patterning)MEMS器件的代表性圖示說明。
圖20是通過分段切割加工在半導(dǎo)體晶片上制造AWG器件的代表性圖示說明。
具體實(shí)施例方式
圖3和4說明依照本發(fā)明的各個(gè)示例性激光加工系統(tǒng)10a和10b(通稱為10)的可選實(shí)施例，其使用配有晶片卡盤組件(chuckassembly)100的復(fù)合束定位系統(tǒng)30，卡盤組件100可以用做執(zhí)行段切割，諸如對半導(dǎo)體工件12挖溝、劃片、或切割成片。參見圖3和4，激光系統(tǒng)10的示例性的實(shí)施例包括一具有Q開關(guān)，二極管泵浦(DP)的，固態(tài)(SS)紫外激光器14，該激光器優(yōu)選包括諸如Nd:YAG，Nd:YLF，或Nd:YVO4的固態(tài)激射物。激光器14在諸如355納米(三倍頻Nd:YAG)，266納米(四倍頻Nd:YAG)，或213納米(五倍頻Nd:YAG)的波長，主要以TEM00空間模式輪廓優(yōu)選提供一個(gè)或多個(gè)激光脈沖的諧波產(chǎn)生紫外激光輸出16。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，激光器14包括型號210-V06(或型號Q301)的Q開關(guān)，三倍頻Nd:YAG激光器，工作在大約355納米在工作表面上的功率為5W，可從加利福尼亞Mountain View的LightwaveElectronics買到。這一激光器已經(jīng)采用在俄勒岡Portland的電子科學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)的ESI Model 2700微加工系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，為了在高脈沖重復(fù)頻率(PRF)處采用每一脈沖的高能量，可以采用工作在約355納米的Lightwave Electronics的型號210-V09(或型號Q302)Q開關(guān)，三倍頻Nd:YAG激光器。在Owen等的美國專利申請5,593,606中詳細(xì)描述另一示例性激光器22的細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以采用其它激光器并從其它列出的激射物質(zhì)可得到其它波長。雖然激光腔排列，諧波產(chǎn)生，Q開關(guān)操作，和定位系統(tǒng)30對本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知，但是一些這些組成部分的某些細(xì)節(jié)將在示例性的實(shí)施例的討論中給出。
雖然高斯可以用作描述激光輸出16的發(fā)光輪廓，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到大多數(shù)激光器14不限于具有M2＝1的完美的高斯輸出16。為方便起見，在這里將術(shù)語高斯用做包括M2小于或約等于1.5的輪廓，即使優(yōu)選M2的值小于1.3或1.2。典型的光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生大約10微米大小的高斯光斑，但這可以容易地改變?yōu)閺拇蠹s2微米到100微米。另外，產(chǎn)生頂帽束輪廓(top hat beam profile)和或采用一掩模(mask)，諸如在這里后面描述的激光器，可以用于產(chǎn)生預(yù)定的光斑大小。使用這一聚焦斑尺寸用于切割硅的脈沖能量，在大于5千赫茲并且優(yōu)選10千赫茲以上的脈沖重復(fù)頻率處，每一脈沖大于200微焦，并且優(yōu)選大于800微焦。示例性的設(shè)定在13千赫茲提供9.1W。在半高寬(the full width half-maximum)點(diǎn)測量的示例性的激光脈沖寬度小于80ns(納秒)。另一和/或補(bǔ)充性的示例加工窗掠射束包括，但不限于，在工作表面上，在大約10kHz處大約3.5-4.5W紫外光到在20-30kHz處大約20-30W紫外光，諸如在15kHz處15W。
將紫外激光輸出16任意穿過多種熟知的擴(kuò)束(expansion)和/或準(zhǔn)直光學(xué)器件18，沿光學(xué)路徑20傳播，并被束定位系統(tǒng)30定向，以將激光系統(tǒng)脈沖32沖擊到期望的諸如硅晶片的工件12上的激光目標(biāo)位置34。一個(gè)示例性的束定位系統(tǒng)30可以包括平移臺定位器(translation stage positioner)，定位器采用至少兩個(gè)橫越平臺36和38，以支持，例如，X，Y，和/或Z定位鏡42和44并且允許在相同或不同工件12上的目標(biāo)位置34之間的快速運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，平移臺定位器是分軸系統(tǒng)，在此Y平臺36，一般地被線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)沿軌道46移動(dòng)，支持并移動(dòng)工件12，而X平臺38，一般地被線性馬達(dá)驅(qū)動(dòng)沿軌道48移動(dòng)，支持并移動(dòng)快速定位器50，并和聚焦透鏡或其它光學(xué)器件58相聯(lián)系(圖7)。在X平臺38和Y平臺36之間的Z方向上的尺寸也可以調(diào)整。定位鏡42和44調(diào)整光路20穿過激光器14和快速定位器50之間的任意轉(zhuǎn)彎，定位器50沿光路20放置。快速定位器50可以例如采用高精度線性馬達(dá)或一對檢流計(jì)鏡60(圖7)，它可以影響基于預(yù)備好的實(shí)驗(yàn)或設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的獨(dú)立的或重復(fù)加工操作。平臺36和38以及定位器50可以被獨(dú)立地或諧調(diào)地控制和移動(dòng)以響應(yīng)屏面化(panelized)的或未屏面化的(unpanelized)數(shù)據(jù)而一起移動(dòng)。優(yōu)選分離軸定位系統(tǒng)30使用在大面積的行程應(yīng)用中，諸如切割8”和特別是12”的晶片。
快速定位器50也可以包括一個(gè)視覺系統(tǒng)，其可被對準(zhǔn)到工件12表面上的一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。束定位系統(tǒng)30可以采用傳統(tǒng)的視覺或束至工件對準(zhǔn)系統(tǒng)，其通過具有分立的照相機(jī)的物鏡58或旁軸(offaxis)工作，且其為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。在一實(shí)施例中，一個(gè)HRVX視覺盒被采用，其應(yīng)用電子科學(xué)工業(yè)公司出售的定位系統(tǒng)30中的自由庫軟件(Freedom Library software)，以執(zhí)行激光系統(tǒng)10和工件12上的目標(biāo)位置之間的對準(zhǔn)。其它合適的對準(zhǔn)系統(tǒng)商業(yè)上可得到。這些校準(zhǔn)系統(tǒng)優(yōu)選采用明場，軸上(on-axis)照明，尤其對像研磨或拋光d晶片的鏡面反射工件。
對激光切割，優(yōu)選將束定位系統(tǒng)30對準(zhǔn)傳統(tǒng)典型鋸切割或晶片表面上的其它基準(zhǔn)點(diǎn)或圖案。如果工件12已經(jīng)被機(jī)械刻痕，優(yōu)選對切割邊的對準(zhǔn)以克服鋸公差和對準(zhǔn)誤差。束定位系統(tǒng)30優(yōu)選地具有超過約3-5微米的校準(zhǔn)精度，這樣激光光斑的中心在優(yōu)選切割路徑內(nèi)約3-5微米內(nèi)，尤其對諸如10-15微米的激光束斑尺寸。對更小的光斑尺寸，校準(zhǔn)精度優(yōu)選地可以更好。對更大的斑點(diǎn)尺寸，精度可以不太精確。
另外，束定位系統(tǒng)30也可以采用非接觸，小位移傳感器以確定平臺36和38的傾斜，側(cè)滑，或搖晃產(chǎn)生的Abbe誤差，這些不能由軸上位置指示器，諸如線性標(biāo)尺編碼器或激光干涉計(jì)所指示。Abbe誤差校正系統(tǒng)可以對一精確參考標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)，因此該校正僅依賴于感測傳感器讀數(shù)中的小變化而不依賴于傳感器讀數(shù)的絕對精度。這一Abbe誤差校正系統(tǒng)在發(fā)表于2001年7月10日的國際公布號為WO 01/52004A1的專利申請和發(fā)表于2001年10月18日的美國公布號為2001-0029674A1的專利申請中被詳細(xì)描述。在此引入Cutler的相應(yīng)的美國專利申請?zhí)?9/755,950公開的相關(guān)部分作為參考。
多種定位系統(tǒng)30為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，且定位系統(tǒng)30的一些實(shí)施例在Cutler等的美國專利申請5,751,585中被詳細(xì)描述。俄勒岡Portland的電子科學(xué)工業(yè)公司出品的的ESI Model 2700或5320微加工系統(tǒng)是定位系統(tǒng)30的例子。也可以采用其他示例性定位系統(tǒng)，諸如俄勒岡Portland的電子科學(xué)工業(yè)公司制造的型號系列號為27xx，43xx，44xx，或53xx。某些使用X-Y線性馬達(dá)以移動(dòng)工件12和X-Y臺而移動(dòng)掃描透鏡的這類系統(tǒng)是進(jìn)行長直切割的高成本高效的定位系統(tǒng)。熟練技術(shù)人員也將意識到另外也可以采用用于工件定位的具有單一X-Y平臺且具有固定束位置和/或用于束定位的靜態(tài)檢流計(jì)的系統(tǒng)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到可以給這一系統(tǒng)編程以利用工具路徑文件，這些文件將以高速對聚焦的紫外激光系統(tǒng)輸出脈沖32動(dòng)態(tài)定位以產(chǎn)生多種有用的圖案，這些圖案既可以是周期性的也可以是非周期性的。
可以沿光路20給任意激光功率控制器52，諸如半波平板偏振器定位。另外，一個(gè)或多個(gè)束檢測裝置54，諸如光二極管，可以是激光功率控制器52的下游裝置，諸如用定位鏡44對準(zhǔn)，定位鏡44被調(diào)適成對激光輸出16的波長能部分地透過。優(yōu)選地束檢測裝置54和束診斷電子組件相聯(lián)系，束診斷電子組件轉(zhuǎn)換信號以更改激光功率控制器52的作用。
激光器14和/或它的Q開關(guān)，束定位系統(tǒng)30和/或它的平臺36和38，快速定位器50，視覺系統(tǒng)，任一誤差校正系統(tǒng)，束檢測器件54，和/或激光功率控制器52可以直接地或間接地被激光控制器70調(diào)整和控制。
參見圖4，激光系統(tǒng)10b采用至少兩個(gè)激光器14a和14b，二者分別發(fā)射各自的激光輸出16a和16b，16a和16b是線性橫向偏振的并且沿各自光路20a和20b傳向各自的反射裝置42a和42b。沿光路20b可以放置任一波板(waveplate)56。反射裝置42優(yōu)選是偏振敏感束組合器并將其沿光路20a和20b放置以便將激光輸出16a和16b組合起來沿共同光路20傳播。
激光器14a和14b可以是相同或不同類型的激光器，并可以產(chǎn)生具有相同或不同波長的激光輸出16a和16b。例如，激光輸出16a可以具有大約266nm的波長，激光輸出16b可以具有大約355nm的波長。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到激光器14a和14b可以并排或一個(gè)在另一個(gè)的頂部而固定到轉(zhuǎn)換平臺36或38的之一上，或者激光器14a和14b也可以安裝在分離的獨(dú)立移動(dòng)頭上。優(yōu)選地用激光控制器70將激光器14a和14b的發(fā)射協(xié)調(diào)一致。激光系統(tǒng)10b能產(chǎn)生非常高能量的激光輸出脈沖32b。圖4示出的排列的特殊優(yōu)點(diǎn)是能產(chǎn)生撞擊在工作表面上的組合的激光輸出32，它每脈沖具有增加的能量，該脈沖可能從傳統(tǒng)單一激光頭難以產(chǎn)生。這一每脈沖增加的能量可能對厚硅晶片或其它工件12燒蝕深溝，或劃片或切片特別優(yōu)越。
盡管激光系統(tǒng)輸出脈沖32的充分圓的輪廓，用任選的光學(xué)成像組件62可以獲得改善的束型質(zhì)量，由此不需要的束后生現(xiàn)象(beamartifacts)，諸如剩余像散或橢圓的或其它形狀特征，被空間上過濾。參見圖5，光學(xué)成像組件62可以包括光學(xué)元件64，透鏡66，和放置于由光學(xué)單元64產(chǎn)生的束腰或其附近的孔眼掩模(aperture mask)68以阻擋任何不期望的束側(cè)葉(side lobes)和邊緣部分，這樣精確成型的光斑輪廓隨后成像到工作表面上。在一示例性的實(shí)施例中，光學(xué)元件64是衍射裝置或聚焦透鏡，透鏡66是準(zhǔn)直透鏡，其為激光系統(tǒng)10的構(gòu)型帶來靈活性。
改變孔眼的大小可以控制光斑輪廓的邊緣銳度以產(chǎn)生更小，邊緣更銳利強(qiáng)度的輪廓，它能加強(qiáng)對準(zhǔn)精度。另外，借助這一排列，孔眼的形狀可以是精確的圓形或者也可改變成矩形，橢圓，或其它非圓型，它們可以平行或垂直于切割方向方向?qū)?zhǔn)。掩模68的孔眼在光的一側(cè)任選地可以是向外張開的。對紫外激光應(yīng)用，光學(xué)成像模塊62中的掩模68優(yōu)選地由藍(lán)寶石組成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到如果沒有光學(xué)元件64和66孔眼掩模68可以使用。
在另一實(shí)施例中，光學(xué)元件64包括一個(gè)或多個(gè)束成型元件，其將具有原高斯(raw Gaussian)發(fā)光輪廓的激光脈沖轉(zhuǎn)換為成形的(和聚焦的)脈沖，該脈沖有近均勻“頂帽”輪廓，或特別地有超高斯發(fā)光輪廓，于光學(xué)元件64的孔眼掩膜68下游附近。這些束成型元件可以包括非球面光學(xué)元件或衍射光學(xué)元件。在一實(shí)施例中，透鏡66包括對控制束尺寸和發(fā)散有用的成像光學(xué)元件。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到，不使用孔眼掩膜68也可采用成形的激光輸出在目前是優(yōu)選的。
在一實(shí)施例中，束成形單元包括能高效高精度執(zhí)行復(fù)雜束成形的衍射光學(xué)元件(DOE)。束成形單元不但將高斯發(fā)光輪廓轉(zhuǎn)換成近均勻發(fā)光輪廓，而且能將成形后的輸出聚焦成可決定的或特定的光斑大小。雖然優(yōu)選單個(gè)元件DOE，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到DOE可以包括多個(gè)諸如相板的分離元件和公開在Dickey等的美國專利5,864,430中的轉(zhuǎn)換元件，該專利也公開了用于束成形的設(shè)計(jì)DOEs的技術(shù)。上面討論的成形和成像技術(shù)在發(fā)表于2000年12月7日的國際公開號為WO00/73013的專利申請上做了詳細(xì)討論。在此引入Dunsky等的相應(yīng)的美國專利申請09/580,396的公開的相關(guān)部分作為參考，該申請?zhí)峤挥?000年5月26日。
為了提供在每脈沖能量的動(dòng)態(tài)范圍增大的靈活性，可以采用快速響應(yīng)振幅控制機(jī)制，諸如聲光調(diào)制器或電光調(diào)制器去調(diào)制連續(xù)脈沖的脈沖能量?？商鎿Q地，或和該快速響應(yīng)振幅控制機(jī)制相結(jié)合，可以增加或減少脈沖重復(fù)頻率以便對連續(xù)脈沖能量的改變產(chǎn)生影響。圖6示出了實(shí)施本發(fā)明中采用的激光器14的脈沖能量和脈沖重復(fù)頻率(PRF)之間的特有關(guān)系。如圖6指出的，從型號210-V06中可以得到大于200mJ的脈沖能量。另外，也示出了脈沖能量和用于另一激光器，LightwaveElectronics 210-V09L和Lightwave Electronics 210-V09H，的PRF之間的特有關(guān)系。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到圖6是描述過的原理的說明，激光系統(tǒng)10的可供替換的實(shí)施例將產(chǎn)生脈沖能量和脈沖重復(fù)頻率之間的不同的特有關(guān)系。
圖7描述了采用一個(gè)或多個(gè)傳感器82的簡化的監(jiān)控系統(tǒng)80，傳感器82和工件12上的目標(biāo)位置光學(xué)上相連。在一實(shí)施例中，鏡子84沿光路20，快速定位器50上游或下游，定位，并對射出束是透過的，而將任何射入的輻射反射到傳感器82。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，與監(jiān)控系統(tǒng)80相聯(lián)系的鏡子和其它光學(xué)元件可以完全獨(dú)立于光路20對準(zhǔn)并且可以采用多種檢測技術(shù)。監(jiān)控系統(tǒng)80的傳感器82可以對從位于其下的靶材或支撐材料上發(fā)射的，散射的，或反射的光的強(qiáng)度，反照率(albedo)，波長和/或其它性質(zhì)非常敏感。例如，傳感器82可以是光二極管并可以包括或形成束檢測裝置54的部分。一般地，當(dāng)切割路徑112(圖10)開放的時(shí)，傳感器82檢測較少的反饋。例如，傳感器82可以和激光控制器70和/或束定位系統(tǒng)30通信以便連續(xù)地提供切割狀態(tài)信息或提供沿給定的段122(圖10)的一個(gè)或多個(gè)離散點(diǎn)。通過采用切割路徑112的完全的和非完全的部分或區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控，穿過束定位系統(tǒng)30的激光系統(tǒng)10可以將激光系統(tǒng)輸出32僅引向切割路徑112的部分，這些部分需要額外切割。這一監(jiān)視和選擇段加工減少了沿常規(guī)切割路徑112花費(fèi)在撞擊沿整個(gè)路徑已經(jīng)完成的部分的時(shí)間量。這樣，提高了切割產(chǎn)量。
圖8描述了分別具有第一和第二橫向方向92和94的切割路徑112。激光系統(tǒng)10隨意采用包括，諸如旋轉(zhuǎn)半波板或普克耳盒(Pockel’scell)的偏振控制裝置的偏振跟蹤系統(tǒng)90(圖3)，以改變激光系統(tǒng)輸出32的偏振方向或方位來跟蹤切割路徑方向的改變。偏振控制裝置可以位于快速定位器的上游或下游。當(dāng)激光系統(tǒng)輸出32在溝道中或相對靶材移動(dòng)，激光系統(tǒng)輸出32以非直角撞擊靶材，導(dǎo)致偏振效應(yīng)，當(dāng)撞擊是非移動(dòng)且垂直于靶材時(shí)導(dǎo)致不存在該效應(yīng)。申請者已經(jīng)注意到當(dāng)偏振方向在相應(yīng)于切割方向的一特定方位時(shí)耦合效率以及由耦合效率導(dǎo)致的產(chǎn)量會增加。因此，可以采用偏振跟蹤系統(tǒng)90來保持在能將產(chǎn)量最大化方向上的偏振方向。在一實(shí)施例中，偏振跟蹤系統(tǒng)90被執(zhí)行來保持偏振方位平行于切割方向或增加激光系統(tǒng)的輸出到靶材的耦合能量的方向。在一例子中，當(dāng)切割方向92和94相差角θ時(shí)，半波板旋轉(zhuǎn)θ/2來將第一偏振方向96變化到第二偏振方向98以適合θ的切割方向變化。
也可以將偏振控制裝置也可用作可變的光學(xué)延時(shí)器，諸如普克耳盒。驅(qū)動(dòng)電路調(diào)節(jié)偏振狀態(tài)控制信號，驅(qū)動(dòng)電路從和束定位系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的處理器30和/或激光控制器70接受信號。在該例中，偏振狀態(tài)控制信號的振幅和束定位信號有一對一的對應(yīng)，以致于光束偏振方向被保持大體和它的切割路徑平行。Johnson等的美國專利5,057,664描述了將束偏振方向和修切(trim)方向相關(guān)聯(lián)的方法。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到最優(yōu)化的偏振方位對切割方向的關(guān)系可以隨激光系統(tǒng)和材料而變化，這樣優(yōu)選的偏振方位可以是平行的，垂直的，正交的(orthogonal)，橢圓的(長軸在任一給定的方向)，或相對于激光通路或切割方向的任一其它方向。
圖9是卡盤組件100的代表圖示，硅工件12優(yōu)選放置于其上，用紫外分段切割方法透割加工?？ūP組件100優(yōu)選包括一真空卡盤基座102，卡盤頂104，任選的放在卡盤頂部104上用于支撐硅工件12并在透割后保留它的保留墊載板(retaining carrier)106。基座102優(yōu)選由傳統(tǒng)金屬材料制成并且優(yōu)選地用螺絲固定到附加板108上(圖3)。使板108適于容易地連到至少平臺36或38中的一個(gè)上以及從其上分離下來。嚙合機(jī)制優(yōu)選地是機(jī)械的，可以包括相對的凹槽和脊也可以包括鎖定機(jī)制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到大量的準(zhǔn)確排列和鎖定以及鑰匙(lock and key)機(jī)制是可能的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到基座102也可替換地適于被直接固定到平臺36或38上。
卡盤頂104和任選的保留墊載板106可以由在選作特殊圖案成形用途的紫外波長處低反射率(是相對吸收的或相對透明的)材料制成，以便最小化在透割加工完成后在透割的溝道附近來自偏離金屬卡盤頂反射能對硅工件12的背損傷。在一實(shí)施例中，卡盤頂104和保留墊載板106可以用紫外吸收材料，如鋁或銅，制成，以便激光系統(tǒng)10可以使用將鉆到工件12的淺凹槽(cavities)的圖案的工具路徑文件以切割相應(yīng)的圖案切割到卡盤頂104和/或保留墊載板106的材料中。例如，凹槽相應(yīng)于預(yù)期的透割并避免在透割操作中對工件12的背損傷。另外，加工中的任何碎片可以離開工件12的背面沉淀到凹槽中。在一優(yōu)選實(shí)施例中，淺凹槽圖案被加工成具有稍大于相應(yīng)工件12的加工后尺寸，這樣使加工后的工件12能沉淀到保留墊載板106的凹槽中。有凹槽或穿孔的保留墊載板106可以非常厚以增大卡盤頂104和焦平面的距離。保留墊載板106也可以被加工成含有淺凹槽，加工后的硅工件12在透割加工操作后沉淀到凹槽。在另一可選實(shí)施例中，采用355nm的輸出，紫外透明卡盤頂104可以用紫外級或激發(fā)物熔融石英，氟化鎂或氟化鈣制成。在另一個(gè)實(shí)施例中，紫外透明卡盤頂104也可以可選地或額外地被液冷成能輔助保持硅工件12的溫度穩(wěn)定性。涉及值得模仿的卡盤組件更進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在Baird等的‘497號申請中找到。
紫外激光系統(tǒng)10的上述行為特征可以用于半導(dǎo)體，尤其是硅的高速切割，這種切割操作可以包括，但不限于，穿過或局部穿過硅晶片或其它硅工件12的大直徑通孔(vias)的形成或穿孔；為了在硅晶片或硅工件上加工后的切片的單個(gè)化，復(fù)雜的幾何圖形的透穿或部分透穿溝道的形成；從母晶片上分離在硅上形成在微電路的微突出部的特征部件(feature)的形成；在和/或AWGs和滑動(dòng)片的單個(gè)化的特征部件的形成；和在MEMS上特征部件的形成。另外，本發(fā)明便于特征部件的形成，而無顯著的融化邊緣(melt lip)的形成，無顯著的熔渣形成，也沒有顯著的特征部件剝離層(peel back)的形成。
申請者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對硅以及類似材料的激光切割率可以通過以段掃描或切割替代整個(gè)路徑切割的傳統(tǒng)方法而大大提高。通過適當(dāng)選擇段長度，段交疊，和/或每段內(nèi)的相繼掠射束的交疊，以及通過選擇其它加工參數(shù)來提高加工產(chǎn)量。
通過段切割，可以避免切割溝道中的材料回填的影響或使其最小化。圖2B指出溝道回填可能對切片速度有大的限制，提出通過制造快，短，敞開的(open)節(jié)或分節(jié)(subsegments)，激光系統(tǒng)10可以對很多激光逐出的材料提供通路以在切割它們時(shí)逸出而不是回填這些溝中。這樣，減少的溝回填將使透割切割路徑112的給定部分的掠射束的數(shù)量減少。圖10-17給出本發(fā)明采用的值得模仿的段切割輪廓110a-110f(通稱為輪廓110)。下面給出的技術(shù)能使750μm厚的晶片用在10kHz大約4W的紫外激光功率切割需大約26或更少的掠射束，相比使用常規(guī)激光切割輪廓需150掠射束。
圖10描述本發(fā)明的示例性的段切割后的輪廓110a的簡化表示。參考圖10，為方便起見，示出了切割輪廓110a，具有一個(gè)沿切割路徑112的從左到右的切割路徑方向(用箭頭方向指示)并且通常具有明顯的形成于段切割方向的切割段122a，122b，和122c(通常稱為切割段122)，段切割方向和由激光系統(tǒng)輸出32的掠射束132a，132b，和132c(通稱為激光掠射束132)的各組形成的路徑切割方向相同。在這一例子中，激光掠射束132的長度基本等于段122的長度126。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到切割輪廓110a，和相繼的示例性的切割輪廓110，可以優(yōu)選包括從兩個(gè)到無限個(gè)切割段122，依賴于切割輪廓110的全部各個(gè)長度124。
圖11是一放大的，在工件12上切割段122的一簡化的平面圖，其被光斑面積的直徑為dspot的，稍微交疊的光斑連續(xù)撞擊。參見圖11，當(dāng)激光功率下降到激光峰值功率的1/e2時(shí)，雖然光斑面積和dspot通常指激光斑外邊緣內(nèi)的面積，但這些術(shù)語有時(shí)也指光斑面積，或單個(gè)脈沖產(chǎn)生的孔的直徑，或脈沖單一掠射束中產(chǎn)生的切口寬度。1/e2線度和切口直徑的差別將隨激光，材料，以及其它參數(shù)變化。
新靶材的被每一連續(xù)激光脈沖撞擊的距離被稱為切口尺寸dbite。對于待被激光切割的材料，如硅，切割的優(yōu)選切口尺寸為dbite，包括大約0.5μm到約dspot的有優(yōu)勢的切口尺寸范圍，更優(yōu)選的范圍大約為1-50μm，典型的范圍約為1-5.5μm，最典型的切口尺寸約1μm。對某些材料，調(diào)整切口尺寸導(dǎo)致產(chǎn)生的再沉積(redep)碎片可以容易地除去的情況。通過控制激光束定位系統(tǒng)30的速度和協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)速度和激光14激發(fā)的重復(fù)速率可以調(diào)整切口尺寸。
再次參見圖10和11，切割段122通常優(yōu)選的長度126可以依賴于正在被加工的材料的特性，材料的厚度，定位系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，包括它的加速/減速限，機(jī)械單元的環(huán)繞程度(degree of ringing)和返回運(yùn)動(dòng)時(shí)間。例如，如果段太短，對于一給定切割的段數(shù)目將非常大，并且掠射束之間的方向改變損失的時(shí)間量將非常大。這樣，定位系統(tǒng)特性可能影響最小段長度的確定。段長度126可以是切口尺寸，重復(fù)率，定位系統(tǒng)性能以及其它可能參數(shù)的函數(shù)，這些參數(shù)的一個(gè)或全部可以基于基脈沖強(qiáng)度最優(yōu)化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到段122a-122c不必有相同的長度126。
通常每一段122用激光輸出32(掠過整個(gè)加工部分)的連貫的射束(passes)132基本在一直線上掃描直到它完全被加工，例如，沿段122的整個(gè)長度126做透割，或直到在將連續(xù)段122加工后靶材被掘溝到期望的深度。如果期望柔性界面化(snapstrates)，一系列的不連續(xù)的透割可能是期望的，或無穿孔的切割是期望的并且近透割溝道可能是期望的。在加工中，尤其在段切割步驟之前和/或之后，可以隨意采用穿過整個(gè)切割路徑長度的一個(gè)到幾個(gè)掃描，來使產(chǎn)量最大和/或改善切割質(zhì)量。典型地，在5到10個(gè)激光掠射束中每一段可以制做一個(gè)穿孔以便一些碎片能穿過穿孔離去。然而，如果期望，每一段122可以用多個(gè)掠射束加工成中等深度，并且如果期望，也許即使在相反的方向，切割輪廓可以再使用。如果初始將段加工僅到它們每一個(gè)在一部分具有一個(gè)穿孔的情形，那么只要所有段122包括顯著的穿孔對執(zhí)行傳統(tǒng)的切割輪廓在一些情況下它也是有益的。為了和激光打孔相區(qū)別，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到段長度126大于dspot.。更進(jìn)一步，激光打孔時(shí)，在沿切割路徑112運(yùn)動(dòng)前產(chǎn)生一個(gè)穿孔的每一光斑停留時(shí)間會變得更長，可能損壞靶材，并導(dǎo)致其它更少有利的結(jié)果。
在一示例性的實(shí)施例中，對切割厚硅，每一段122有大約10μm至1mm的段長度，典型地從大約100μm到800μm，最優(yōu)選地從200μm到800μm?？紤]到切割輪廓100，段122優(yōu)選以交疊距離136稍微交疊，該距離可能和切口一樣小或大于幾個(gè)光斑尺寸。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到最后的掠射束加工段122a和第一個(gè)掠射束加工段122b可以結(jié)合成雙倍長度段122(無交疊)。雖然在沿一段122的任一給定的掠射束132中優(yōu)選保持相同激光參數(shù)，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到在任一給定掠射束中改變激光參數(shù)以適于特定的用途是可能的。
圖12描述了示例性的分段切割輪廓110b的簡化表示。參見圖12，為方便起見，示出切割輪廓110b，其具有從左到右的路徑切割方向并且具有在段切割方向分別從激光掠射束132d，132e，和132f形成的明顯的切割段122d，122e，和122f(通稱為切割段122)，段切割方向與路徑切割方向相反。這樣，從右向左加工段122d，然后從右向左加工段122e，等等。
切割輪廓110b對切割輪廓110a的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)切割段122d時(shí)產(chǎn)生的碎片通常散布在段122e的方向上(相對于激光路徑方向向后)，此處沒有要被碎片回填的原有的溝道。沿隨后將被切割的段122著落的任何碎片將被立即加工。另外，由于路徑切割方向和段切割方向相反，產(chǎn)生的碎片通常將不堵塞早先切割段122的溝道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到，除去路徑切割方向和段切割方向之間的區(qū)別，多數(shù)關(guān)于圖10和11的討論和圖12密切相關(guān)。
圖13描述示例性的段切割輪廓110c的簡化表示。參見圖13，為方便起見，示出了切割輪廓110c，具有從左向右的路徑切割方向并且具有明顯的切割段122g，122h，和122i(統(tǒng)稱為切割段122)，其分別從各激光掠射束132g，132h，和132i形成，它們每一個(gè)都從左向右及從右向左地以來回交疊的掃描方式行進(jìn)。具體地，段122h首先從左向右然后從右向左被加工，直到被徹底加工完，例如，然后段122i被類似地加工。因?yàn)槎?22在兩個(gè)方向被加工，消除了定位系統(tǒng)30的非加工運(yùn)動(dòng)的返回，導(dǎo)致系統(tǒng)性能的較高利用。因?yàn)榧す饴由涫?32可能比定位系統(tǒng)30的非加工運(yùn)動(dòng)返回占的時(shí)間長，圖13中的段122可能短于申請中的圖10和12使用的段，在那里期望在前一次照射的一預(yù)定的時(shí)間周期內(nèi)照射碎片或溝道的暴露部分。除去上面指出的一些細(xì)節(jié)外，大多數(shù)關(guān)于圖10到12的討論和圖13中的例子密切相關(guān)。
圖14描述示例性的段切割輪廓110d的簡化表示。參見圖14，為方便起見，示出了切割輪廓110d，具有沿路徑切割方向112的從左向右的路徑切割方向并且具有從右向左形成的形成的明顯的切割段122j，122k，和122m(統(tǒng)稱為切割段122)。圖14也描述多個(gè)，大體同線的激光掠射束設(shè)置1401，1402，和1403(通稱為激光掠射束設(shè)置140)，每一個(gè)包含初始掠射束132k和多個(gè)逐漸伸長交疊并大體同線的掠射束132m-132r，優(yōu)選按字母順序加工。雖然為方便起見在圖14中平行示出切割掠射束132k1-132r3，切割掠射束132k1-132r3優(yōu)選大體同線并且和各段122同線。
不同于圖10，12和13中的例子聯(lián)系的鄰近的段122之間的輕微隨意交疊，在這一個(gè)和下面的例子中和鄰近段122或掠射束132相聯(lián)系的交疊長度典型地大于約10％，更典型地約大于25％，最典型地大于約50％，有時(shí)超過67％或85％。在一采用300um段的特殊的例子中，采用200um的交疊長度；在另一采用500um段長度的例子中，采用250um交疊長度。
采用在段122內(nèi)有不同的端點(diǎn)的激光掠射束132的理由是阻止“掃描終端”效應(yīng)，即無論何時(shí)，當(dāng)它被以相同的交疊掠射束132加工處理時(shí)，更多材料在段122的端部堆積的。這樣，連續(xù)掠射束132或連續(xù)掠射束小組的伸長的優(yōu)點(diǎn)是將掃描效應(yīng)散布在長切割長度上以便跨過整個(gè)段122或全部切割路徑112的切割速度變得均一，從而增大了產(chǎn)量和切割質(zhì)量。當(dāng)段切割加工完成后采用完整的切割路徑長度掃描或掠射束132也可以減輕掃描對質(zhì)量的影響。
優(yōu)選地，每一掠射束132只采用一次并且每一激光設(shè)置(laserset)140只采用一次以便在加工下一段122前將各個(gè)段122加工成期望的中間深度或完全透切割。可替換地，直到沿一些或全部段122j完成透割，切割掠射束132k1-132r1的激光設(shè)置1401才可以重復(fù)，然后直到整個(gè)切割路徑112被透割，后來的激光設(shè)置140才可以一段一段地重復(fù)。雖然對每一激光掠射束設(shè)置140僅示出五個(gè)交疊掠射束132，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以采用充分大數(shù)目的交疊掠射束132，尤其是隨著需要較小的增加的長度增加以適應(yīng)靶材厚度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到可以將切割輪廓110d中采用的任意或所有掠射束132在兩個(gè)方向加工而不是在圖14示出的單獨(dú)一個(gè)方向。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到可以采用每一激光掠射束設(shè)置140的多重應(yīng)用，可以采用激光掠射束設(shè)置140中的一個(gè)或多個(gè)掠射束132的多重應(yīng)用，一個(gè)掠射束設(shè)置140內(nèi)的每一明顯的掠射束132的數(shù)目可能不同，在單一切割路徑112的加工期間激光掠射束設(shè)置140的應(yīng)用數(shù)目和激光掠射束132可以不同?？梢詫?shí)時(shí)調(diào)節(jié)任何這些變量來響應(yīng)監(jiān)視信息。除上面特別提到的細(xì)節(jié)外，大多數(shù)關(guān)于圖10-13的討論和圖14中的例子密切相關(guān)。
圖15描述示例性的段切割輪廓110e的一簡化表示，段切割輪廓110e和輪廓110d多少有點(diǎn)相似，切割段122n，122p，和122q交疊到較大的程度，而且隨后的激光掠射束設(shè)置1402a和1402b省略了激光掠射束132k。參見圖15，輪廓110e以相同的激光掠射束設(shè)置1401開始，輪廓110d從設(shè)置1401開始。然而，激光掠射束設(shè)置1402a和1402b省略了激光掠射束132k并且它們的激光掠射束132逐漸交疊(在下面的例子中大約86％)早先的激光掠射束設(shè)置140。在這一實(shí)施例的一個(gè)例子中，激光掠射束132k1具有200μm的長度，被應(yīng)用30次。然后，激光掠射束132ml，具有240μm(200μm加掠射束132k1長度的1/5)的長度，被應(yīng)用6次(30個(gè)掠射束的1/5)。然后，激光掠射束132n1，具有280μm(200μm加掠射束132k1長度的2/5)的長度，被應(yīng)用6次。這一序列一直繼續(xù)到激光掠射束設(shè)置1401完成，然后和激光掠射束設(shè)置1402a和1402b以及和省略的激光掠射束132k相聯(lián)系執(zhí)行。在這一例子中，直到的一些相繼的段122被加工，每一段122后面的部分才可能被透割。交疊段122來包括已經(jīng)是透割的切割路徑122的部分的優(yōu)點(diǎn)是沉積在透割部分兩側(cè)的，由較短的激光掠射束132產(chǎn)生的任何碎片被隨后較長的激光掠射束132去除。這一例子中的掠射束設(shè)置140可以顯示出用3.5W的紫外激光以10kHz工作在750μm厚的硅晶片上大于或等于8.5mm/分鐘的切片速度。
圖16描述示例性的段切割輪廓110f的簡化表示。參考圖16，為方便起見，示出切割輪廓110f，具有自左到右的路徑切割方向和自右到左形成明顯的激光掠射束132s1-132t5。雖然為方便起見圖16中激光掠射束132s1-132t5平行畫出，但是它們優(yōu)選地基本在一條直線上。圖16描述一最初的掠射束132s和多個(gè)逐漸變長的交疊段132s1-132t5，優(yōu)選地按數(shù)字下標(biāo)順序加工。在一示例性的實(shí)施例中，激光掠射束132s的長度是大約200μm或300μm，并且每一隨后的激光掠射束的132t的長度是大約500μm。這一示例性的輪廓用3.5W紫外激光器，以10kHz工作，在750厚的硅晶片上，可以產(chǎn)生大于或等于10.4mm/分鐘的切割速度。對淺溝道，每一掠射束132可以僅應(yīng)用一次，對厚靶材的透割，在下一個(gè)隨后的掠射束132被采用前每一掠射束132可以應(yīng)用多次。優(yōu)選地，在加工下一激光掠射束132之前每一掠射束132應(yīng)用多次以便達(dá)到選擇的中間深度。在一實(shí)施例中，每一連續(xù)的激光掠射束132接受激光輸出32的單一掠射束，然后整個(gè)輪廓110f被重復(fù)或者以相反的順序加工激光掠射束132。
雖然僅示出五個(gè)交疊的激光掠射束132t，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以采用基本更大數(shù)目的交疊掠射束132，尤其是所需要用較小的遞增長度的增加去適應(yīng)靶材的厚度。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到切割輪廓110f中采用的任意或全部激光掠射束132可以在兩個(gè)方向而不是在圖16中示出的單一方向相繼被加工。除上面特別指出的細(xì)節(jié)外，關(guān)于圖10-15的大量討論和圖16中的例子密切相關(guān)。
圖17描述一示例性的分段切割輪廓110g的簡化表示，輪廓110g和輪廓110f有點(diǎn)相似。參見圖17，奇數(shù)下標(biāo)的激光掠射束1321，1323，1325，1327，和1329具有200μm的示例性的長度，偶數(shù)下標(biāo)的激光掠射束1322，1324，1326，和1328具有270μm的示例性的掠射束長度。在供給下一序列組釋放(delivered)之前這些激光掠射束132之一中的一組被釋放。在一例子中，奇數(shù)下標(biāo)激光掠射束132被應(yīng)用多次或達(dá)到比偶數(shù)下標(biāo)掠射束大的相對深度(例如，切割深度的60％對切割深度的40％)。這一具有示例性的掠射束長度的切割輪廓避免了沿切割路徑112達(dá)5.4mm處的交疊交叉節(jié)(junction)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以采用多種切割輪廓和掠射束長度來減小掃描效應(yīng)和回填因此有利于增大產(chǎn)量。
圖18在是工件12，諸如具有750μm高或厚152，并覆蓋有0.5μm厚的SiO2鈍化層(未示出)的本征硅襯底148的晶片中的溝道或透割150的紫外燒蝕圖案加工的代表性的說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到硅工件的厚度和鈍化層厚度將改變。
隨著激光定位系統(tǒng)30沿工件12的X和/或Y軸移動(dòng)工件12時(shí)，優(yōu)選通過將硅工件12定位在激光系統(tǒng)10的焦平面上并將一串連續(xù)交疊激光系統(tǒng)輸出脈沖32指定在硅工件12上，而使溝道150成型。激光焦點(diǎn)位置的Z高度和每一隨后的激光掠射束132一致同時(shí)被移動(dòng)，以將激光聚焦于硅工件12中的序列化的更深的位置，而將聚焦光斑于一與硅表面更一致的位置。
為了在硅中形成溝道或透割150，一個(gè)示例性的每脈沖能量范圍是大約100mJ到1500mJ，典型的每脈沖能量范圍是約200mJ到1000mJ，更典型的每脈沖能量范圍是約400mJ到800mJ，最優(yōu)選采用每脈沖超過約800mJ能量。示例性的PRF范圍約是5kHz到100kHz，典型的PRF范圍是從約7kHz到50kHz，更典型的PRF范圍是從約10kHz到30kHz。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到圖6所示的激光性能可以達(dá)到在上述典型范圍內(nèi)的PRFs處的每脈沖能量輸出。示例性的聚焦斑尺寸范圍是約1mm到25mm，典型的聚焦斑尺寸范圍是從約3mm到20mm，更典型的聚焦斑尺寸范圍是從約8mm到15mm。示例性的切口尺寸范圍是約0.1mm到10mm，典型的切口尺寸范圍是從約0.3mm到5mm，更典型的切口尺寸范圍是從約0.5mm到3mm。通過控制激光束定位系統(tǒng)30的平臺中的一個(gè)或兩個(gè)的速度以及將運(yùn)動(dòng)速度和激光的重復(fù)率激發(fā)速率協(xié)調(diào)一致可以調(diào)整切口尺寸。一示例性的段尺寸是約200mm到800mm。一示例性的組合使用V06激光器，其在2700微加工系統(tǒng)上，該系統(tǒng)采用300mm段長和200mm的段交疊，能提供一非常快的切割速度。熟練人員將意識到對用不同的激光器加工不同材料的不同應(yīng)用，優(yōu)選的激光，段，掠射束，和其它參數(shù)可以差異很大。
在一例子中，可以穿過750μm厚覆蓋有2.0μm SiO2鈍化層的本征硅形成溝道或透割150，使用從激光器14發(fā)出的約360μJ的輸出脈沖能量，以及使用1μm的切口尺寸，平臺速度為10mm/秒，在8″直徑工件12的切割路徑112的長度上少于25掠射束，其中激光脈沖在工件表面上的聚焦光斑尺寸(1/e2)為12μm。例如，采用上述參數(shù)產(chǎn)生的溝道150有約20μm的頂表面開掠射束寬度(直徑)(dt)154以及約13μm的出掠射束寬度(直徑)(db)156，因此產(chǎn)生了約30∶1的縱橫比(aspect ratio)率和0.4°的開掠射束錐形角。在一些應(yīng)用中，期望在掃描一段前產(chǎn)生一初始穿孔。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步意識到選擇的分段輪廓和分段長度以及每脈沖能量值，聚焦斑尺寸，所采用的用以有效產(chǎn)生硅中的高質(zhì)量溝道或透割150的脈沖數(shù)目，可以根據(jù)硅工件12的材料和厚度152，覆蓋層的相對厚度和成分，其中以SiO2僅是一例，及采用的波長而改變。例如，為了產(chǎn)生僅50μm厚的硅中的透割150，可以采用少于10個(gè)掠射束來產(chǎn)生期望的透割。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到變化的幾何形狀的各種圖案，包括，但不限于，正方形，長方形，橢圓，螺旋形，和/或它們的組合，其中可以在加工期間通過激光系統(tǒng)10和定位系統(tǒng)30使用的工具路徑文件的編程以沿X和Y軸定位硅工件12而產(chǎn)生。對于激光切割，束定位系統(tǒng)30優(yōu)選對準(zhǔn)傳統(tǒng)典型的鋸切割或其它基準(zhǔn)或晶片表面上的圖案。如果晶片已經(jīng)被機(jī)械開槽，優(yōu)選對準(zhǔn)切割邊緣來克服鋸公差和排列誤差。各種各樣的分段切割輪廓可以程序設(shè)定到工具路徑文件或其它定位系統(tǒng)命令文件中去。
諸如通過使用上面提到的激光參數(shù)進(jìn)行激光穿孔，激光系統(tǒng)10可以被采用來產(chǎn)生一組或多組小透孔(through holes)。可以將這些小孔定位在工件12，電路或切片，的邊緣附近的頂側(cè)，或在劃片(scribing)，切片(slicing)，或切割道(dicing streets)之內(nèi)或它們的交叉點(diǎn)上，這樣可以將工件12的背側(cè)或底側(cè)相對于頂側(cè)特征部件(features)精確對準(zhǔn)。這樣的對準(zhǔn)有利于諸如激光劃片或鋸開的背側(cè)加工以便提高加工速度或質(zhì)量。用于前和/或背側(cè)晶片劃片或切割的技術(shù)在Fahey等的美國專利申請09/803,382(‘382申請)，標(biāo)題為“諸如陶瓷或玻璃的脆性，高熔化溫度靶材的紫外激光切割或形狀修正”中有詳細(xì)討論，在此引入作為參考。該信息公布在2002年3月21日美國專利申請US-2001-0033558并且公布在2002年3月28日的國際專利申請WO 02/24396中，其相應(yīng)于‘382申請。
激光切割比機(jī)械切割(約300μm寬的劃片道和約150μm寬的的切割路徑)損壞更少的材料(小于50μm寬切口，優(yōu)選少于25μm寬，且典型地約為10μm寬的切口)，這樣晶片上的器件可以更緊密地制作在一起，使得更多器件被制作在每一晶片上。因此，激光切割加工使排間的間距(pitch)和器件間的間距最小化。
淘汰機(jī)械切割也能簡化工件12上器件的制造。尤其是，機(jī)械切割可以給予器件相當(dāng)大的機(jī)械應(yīng)力以致于器件從它們的基體上脫落。為避免失去排，器件制造者可以在排和基體間采用強(qiáng)力粘合劑或環(huán)氧樹脂膠。一整套激光加工極大地減少了用于將排固定到基體上的粘合劑的機(jī)械強(qiáng)度要求。所以，激光切割淘汰了將排粘到基體上的粘合劑或環(huán)氧樹脂膠以及去除它們必須的苛刻的化學(xué)藥品。代之，可以選擇容易脫膠的粘合劑，諸如脫膠時(shí)間的減少以及更少暴露到潛在腐蝕性的化學(xué)藥品，用于對紫外激光加工的友好性(amenability)，極大地減少了損害器件的危險(xiǎn)，從而增加了產(chǎn)量。
因?yàn)榧す鈩澠皇┘訖C(jī)械劃片那樣大的機(jī)械應(yīng)力，所以激光排切割減少了排弓曲(bow)。然而，如果排弓曲或其它的排缺陷是明顯的，可以激光切割(再劃片)來補(bǔ)償這些缺陷而不考慮機(jī)械切割排間必須的器件對器件的嚴(yán)格校準(zhǔn)。為方便起見，術(shù)語(穿透)切割可以被一般地用于包括劃片(經(jīng)常和晶片排分離相聯(lián)系)或切割(經(jīng)常和從晶片排的各部分單個(gè)化相聯(lián)系)，劃片和切割在本發(fā)明的上下文中可以替交使用。
因?yàn)槎ㄎ幌到y(tǒng)30可以排列對著穿孔或基準(zhǔn)，激光系統(tǒng)10可以獨(dú)立地加工每一排和/或每一器件。至于傾斜的排，激光光斑可以借助實(shí)現(xiàn)所需的矩形或曲線的波圖案的每次切割的平臺和/或束平移，相對于器件的外部邊緣的適當(dāng)位置處跨過傾斜的排橫切。這樣，激光切割可以補(bǔ)償排固定缺陷并且或許保全會被機(jī)械切割毀壞掉的器件全部的排。
段切割方法的另一應(yīng)用是制造MEMS(微電機(jī)系統(tǒng))裝置160。圖19是MEMS裝置160的紫外激光切割代表性說明。在一優(yōu)選的實(shí)施例中，使用上述方法切割MEMS裝置160來在硅中產(chǎn)生溝道162a，162b，162c，162d，和162e(通稱為溝道162)于硅中，以及通過采用接近的溝道162的圖案產(chǎn)生凹陷(depression)164。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到通過激光定位系統(tǒng)30的X和/或Y軸的計(jì)算機(jī)控制，可以將定向的激光系統(tǒng)輸出脈沖32指向工作表面以便交疊的脈沖產(chǎn)生表現(xiàn)任何復(fù)雜曲線的幾何圖案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到這里公開的分段切割技術(shù)和其它加工技術(shù)也可以被用于非MEMS應(yīng)用的切割弧和其它曲線。
分段切割方法的另一應(yīng)用是加工集成光路，諸如制造于半導(dǎo)體晶片工件12上的陣列化的波導(dǎo)光柵(AWG)器件170。圖20是一AWG器件170的紫外燒蝕圖案成型的代表性說明。例如，在一優(yōu)選的實(shí)施例中，使用上面描述的方法給AWG器件170成型來產(chǎn)生曲線溝道172，并在硅中有172a，172b，172c，172d，172e部分。雖然示出的溝道172是對稱的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到通過光束定位系統(tǒng)30的X和/或Y軸的計(jì)算機(jī)控制，可以將定向的激光系統(tǒng)輸出脈沖32指向工作表面，以便交疊的脈沖32產(chǎn)生表達(dá)任一復(fù)雜曲線輪廓或幾何形狀的圖案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到不要求段122是直線的，而可以是弧，以致于每一部分172可以用一個(gè)或多個(gè)直線段122加工。這一能力可以被用于在硅中制造復(fù)雜曲線幾何圖案，其對高效制造多種AWG器件170是有用的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到可以采用分段切割技術(shù)來制造大直徑穿孔或盲孔。
Fahey等的‘382申請描述沿切割掠射束形成圓形邊緣的技術(shù)，也描述激光劃片和切割陶瓷晶片的技術(shù)。許多這些技術(shù)，以及在其中公開的對準(zhǔn)技術(shù)，可以方便地引入本發(fā)明以切割硅晶片并進(jìn)一步提高切割陶瓷或其它脆性，高熔化溫度材料，諸如玻璃的質(zhì)量以及提高切割它們的加工速度。在此引入美國專利申請09/803,382作為參考。
可以預(yù)料在反應(yīng)性氣體氛圍，諸如富氧氣氛中，執(zhí)行切割將產(chǎn)生容易切割的碎片。在富氧氣氛中，例如，業(yè)已提出在放熱反應(yīng)中熱噴出硅(hot ejected silicon)將更可能形成SiO2，放熱反應(yīng)可以將任何產(chǎn)生的SiO2回填長時(shí)間再沉積于較高溫度下，使得其不太可能強(qiáng)烈粘在硅上，和/或使得用隨后的快激光掠射束132更易從溝道上去除。某種程度上，再沉積(或暴露的溝道材料)冷卻或再固化是一個(gè)因素，這一再特征化時(shí)間間隔在一定程度上影響段122的最大優(yōu)選長度126，以便激光光斑能處理長度126并返回以再照射初始激光掠射束132a和隨后的激光掠射束位置132處的再沉積材料(或加熱的暴露的溝道材料)于再沉積材料(暴露的溝道材料)冷卻或粘固之前。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將意識到可以有效地采用洗滌氣體，諸如氮?dú)猓瑲鍤?，氦氣，和干空氣，以助于廢塵氣(fumes)從工件12上除去，更優(yōu)選地，沿切割路徑112將潛在的回填從任何存在的透割部分吹去。使用連到激光系統(tǒng)10上的吹嘴(nozzles)可以將這樣的洗滌氣體送到工作表面的附近。
如果需要，按照本發(fā)明加工的硅工件12可以使用在水，丙酮，甲醇，酒精中的超聲浴改善受影響區(qū)域的表面質(zhì)量。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也將認(rèn)識到在氫氟酸中對加工的硅工件12的清洗可以有利于去除不需要的氧化層。
雖然這里僅通過例子對硅切割給出了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到可以將在此描述的分段切割技術(shù)用于切割各種各樣的靶材包括，但不限于，其它半導(dǎo)體，GaAs，SiC，SiN，磷化銦，玻璃，陶瓷，AlTiC，和金屬，用相同或不同類型激光器，激光器包括但不限于，固態(tài)激光器，諸如YAG或YLF，有類似或不同的紫外光，可見光，或紅外波長的CO2激光器。
Fahey等的美國臨時(shí)專利申請60/301,701，提交于2001年6月28日，標(biāo)題為具有表面器件層的晶片的切割或鉆孔的多步激光加工，在此引入作為參考，描述了用不同的切斷工藝，諸如不同激光參數(shù)切割晶片和它們支撐的器件層的多步技術(shù)。這一多步加工包括對每一單層激光處理的優(yōu)化，這樣任一層或襯底的處理對其它層不起反作用。一優(yōu)選的處理需要使用紫外激光器切割在紅外或可見區(qū)域?yàn)橥该鞯膶樱櫦暗角懈罹颓懈顚铀玫募す獠煌?。這一處理使得對層的損傷比如果只用一種激光，諸如一IR激光來切透整個(gè)層和晶片結(jié)構(gòu)要顯著地小。更進(jìn)一步，在這些層的激光加工中，可以對其它切割過程(例如采用晶片鋸的切割過程)進(jìn)行優(yōu)化，以減少或消除對晶片上這些層的損壞。一個(gè)例子采用UV激光器10來切割層，這些層包括晶片襯底的頂表面和底表面上的陶瓷，玻璃，聚合物或金屬薄膜。在表面層已被清除后，使用不同激光器，諸如532nm的激光器或IR激光器或相同的激光器或用不同的加工參數(shù)運(yùn)行的光學(xué)系統(tǒng)來透割襯底材料。每一激光處理可以采用相同或不同的分段切割技術(shù)，其與所選擇的激光參數(shù)相配合以有利于高質(zhì)量和產(chǎn)量。另外，表面層可以用常規(guī)完全掃描加工來處理，而較厚的襯底層可用分段技術(shù)處理。
一個(gè)實(shí)施例需要用諸如光抗蝕劑的犧牲層覆蓋晶片表面；隨意地去除該犧牲層的一部分以產(chǎn)生未覆蓋的區(qū)域于將被切割的區(qū)域上；激光切割晶片襯底頂上的層到一等于或大于在隨后的襯底切割步驟中將產(chǎn)生寬度。然后使用不同激光，波長，脈沖寬度，流量，切口尺寸，和/或其它激光加工參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)加工步驟切割晶片。
另一實(shí)施例允許用一個(gè)激光處理或幾個(gè)激光處理除去表面層或多個(gè)層留出了余地，然后用一個(gè)隨后的處理或幾個(gè)隨后的處理，采用非激光技術(shù)完成切割，該非激光技術(shù)必須除去晶片襯底材料。這樣的技術(shù)的一個(gè)例子是用激光從切割通道上去除所有的金屬，聚合物或其它軟材料，這樣在隨后的用鋸片切割期間，鋸片只和襯底材料接觸。這一技術(shù)在切割切片通道中被金屬化的晶片時(shí)將具有特殊的用途，如由于存在測試裝置，或晶片，該晶片具有聚合物電介質(zhì)材料，如某些市場上可買到的低K材料。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很清楚，對本發(fā)明上述實(shí)施例的細(xì)節(jié)在不偏離其基本原理的情況下可以做許多改變。所以，本發(fā)明的范圍應(yīng)該僅由權(quán)利要求來確定。
權(quán)利要求
1.一種切割工件的方法，所述工件具有支撐一個(gè)層的襯底，所述襯底具有晶片材料，而所述層具有與所述襯底的材料不同的材料，所述方法包括應(yīng)用第一技術(shù)，以在所述層中形成第一切口，所述第一技術(shù)包括沿一個(gè)切割路徑，將第一激光輸出引導(dǎo)跨過所述層，以在所述層中形成所述切口，該第一激光輸出具有第一套第一參數(shù)；以及沿第一切割路徑應(yīng)用第二技術(shù)，以在所述襯底中形成第二切口，所述第二切口位于所述第一切口的至少一部分之下，所述第二技術(shù)不同于所述第一技術(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二技術(shù)使用了刀片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二技術(shù)還包括引導(dǎo)具有第二套第二參數(shù)的第二激光輸出，其中至少一個(gè)所述第二參數(shù)具有第二值，該第二值明顯不同于相應(yīng)的第一參數(shù)的第一值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括波長值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括發(fā)光值。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括重復(fù)速率值。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括切口尺寸值。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括掃描速度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括激光掠射束交疊值。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括重復(fù)速率值。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述值包括切口尺寸值。
12.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二參數(shù)具有至少三個(gè)值，這三個(gè)值基本不同于相應(yīng)的第一參數(shù)的各自對應(yīng)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一激光輸出由第一激光器產(chǎn)生，并且所述第二激光輸出由第二激光器產(chǎn)生，所述第二激光器不同于所述第一激光器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一激光器是紫外光或可見光激光器，而所述第二激光器是紅外線或可見光激光器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第一和第二激光器都是紫外激光器，它們產(chǎn)生不同波長的輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二激光器都是紫外激光器，它們產(chǎn)生相同波長的輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二激光輸出由相同的激光器產(chǎn)生。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述襯底包括硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍(lán)寶石、鍺化硅、藍(lán)寶石上硅、碳化硅、絕緣體上硅、AlTiC、氧化鋁，或其它陶瓷材料。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括硅、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍(lán)寶石、鍺化硅、藍(lán)寶石上硅、碳化硅、絕緣體上硅、AlTiC、氧化鋁，或其它陶瓷材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述層包括金屬、氧化物、氮化物、聚合物、外延或非晶或多晶半導(dǎo)體材料、低-K值介電材料、光刻膠、PVA、二氧化硅或氮化硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述層包括金屬、氧化物、氮化物、聚合物、外延或非晶或多晶半導(dǎo)體材料、低-K值介電材料、光刻膠、PVA、二氧化硅或氮化硅。
22.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述層包括二氧化硅，所述襯底包括硅，所述第一激光輸出在高掃描速度時(shí)具有低強(qiáng)度，而所述第二激光輸出具有高強(qiáng)度。
23.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述刀片具有寬度，所述層具有不利地影響所述刀片耐久性的材料，且所述第一切口的寬度比所述刀片的寬度寬。
24.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一和第二激光器包括準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd釩酸鹽激光器、Yb:YAG激光器、Yb摻雜纖維激光器、Ar離子激光器或Cu蒸氣激光器。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一激光器包括準(zhǔn)分子激光器、CO2激光器、Nd:YAG激光器、Nd:YLF激光器、Nd:釩酸鹽激光器、Yb:YAG激光器、Yb摻雜纖維激光器、Ar離子激光器或Cu蒸氣激光器。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述層構(gòu)成第一層，且所述工件包括位于所述第一層和所述襯底之間的第二層，其中所述第二層具有的材料不同于所述第一層的材料，并且不同于所述襯底的材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括沿所述第一切割路徑，應(yīng)用第三技術(shù)，以在所述第二層中形成第三切口，所述第三切口位于所述第一切口的至少一部分之下，所述第三技術(shù)不同于所述第一技術(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第三技術(shù)還包括引導(dǎo)具有第二套第二參數(shù)的第二激光輸出，其中至少一個(gè)所述第二參數(shù)具有第二值，該第二值基本不同于相應(yīng)的第一參數(shù)的第一值。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二技術(shù)使用了刀片。
30.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二激光輸出應(yīng)用在0.5-9微米尺寸的切口上。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二激光輸出應(yīng)用在0.5-9微米尺寸的切口上。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一激光輸出以多次至少部分交疊平行掠射方式應(yīng)用，以獲得需要的切口寬度。
33.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二激光輸出以多次至少部分交疊平行掠射方式應(yīng)用，以獲得需要的切口寬度。
34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件具有第一和第二相對側(cè)，并且所述第一技術(shù)應(yīng)用在所述第一側(cè)，而所述第二技術(shù)從所述第二側(cè)應(yīng)用。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括向由所述第一技術(shù)或所述第二技術(shù)形成的拐角應(yīng)用第四種技術(shù)，所述第四種技術(shù)包括引導(dǎo)具有第四套第四參數(shù)的第四激光輸出到或臨近所述拐角并圍繞該拐角。
36.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一或第二激光輸出已傳播經(jīng)過束成形元件。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二技術(shù)在所述工件中形成透割。
38.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二技術(shù)在所述工件中形成透割。
39.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述第二技術(shù)在所述工件中形成透割。
40.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第二技術(shù)在所述工件中形成透割。
41.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二激光輸出用分段切割技術(shù)施加。
42.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，應(yīng)用所述第二激光輸出以形成柔性界面化。
43.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一或第二切口基本為圓形，以便所述第一和第二技術(shù)應(yīng)用，以在所述工件中形成更大的直徑。
44.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述工件具有第一和第二相對側(cè)，并且所述第一和第二技術(shù)應(yīng)用到這兩側(cè)。
45.根據(jù)權(quán)利要求1一44中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第一激光輸出包括紫外光波長，和/或所述第一激光輸出由固態(tài)激光器產(chǎn)生。
全文摘要
通過將長切割路徑(112)分成多個(gè)較短的段(122)，從約10μm到1mm，提高了穿過硅和類似材料的UV激光切割的產(chǎn)量。在將激光輸出(32)移到第二短段并在第二段(122)內(nèi)掃描預(yù)定的掠射束數(shù)目之前，在第一短段(122)內(nèi)掃描激光輸出(32)預(yù)定的掠射束數(shù)目。切口尺寸，段尺寸(126)，和段交疊(136)可被操縱，以便將溝道回填的量和類型最小化。采用實(shí)時(shí)監(jiān)視以便減少切割已經(jīng)完成的切割路徑(112)的再掃描部分。使激光輸出(32)的偏振方向和切割方向相關(guān)聯(lián)以便進(jìn)一步提高產(chǎn)量?？梢圆捎眠@一技術(shù)用多種不同激光和波長來切割多種材料。
文檔編號B23K26/00GK1788916SQ20051013017
公開日2006年6月21日 申請日期2002年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月8日
發(fā)明者J·N·奧布賴恩, L·C·鄒, Y·孫 申請人:電子科學(xué)工業(yè)公司