專利名稱：利用固態(tài)uv激光器對藍寶石襯底劃線的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造集成器件芯片的系統(tǒng)和方法，該集成器件芯片例如為形成在藍寶石襯底上的集成電路和包括二極管激光器芯片的激光器芯片。特別地，本發(fā)明是為利用固態(tài)UV激光器對藍寶石襯底劃線，以及將被劃線的藍寶石襯底分割成芯片而提出。
背景技術(shù)：
藍寶石Al2O3被作為襯底應用于各種器件。藍寶石是一種堅硬材料，其光學透明、不導電、并且是熱的良導體。它已經(jīng)成為了激光二極管制造中的優(yōu)選襯底材料。特別是，藍光激光器和其它基于氮化鎵GaN及相關(guān)材料的結(jié)構(gòu)都是制造在大體積的藍寶石襯底上。
在藍寶石襯底上的芯片制造中的一個瓶頸在于從襯底上分割芯片。由于藍寶石十分堅硬，典型的工藝需要利用鉆石尖端的刀片來以在襯底中刻劃出圖案。在一種通用的方法中，將具有形成在其上的諸如激光二極管的半導體結(jié)構(gòu)陣列的藍寶石襯底置于諸如“藍帶(blue tape)”或“晶片帶(wafertape)”的粘合帶(adhesive tape)上。用鉆石刀片刻劃襯底。用機械應力使襯底沿劃線裂開。然后拉伸載著裂開的襯底的帶子以將芯片分開。用機器人拾取和放置機械從帶子上移開單個的芯片，該芯片一邊的典型尺寸在200至500微米的范圍內(nèi)。
芯片制造中的一個主要瓶頸在于切割工藝。鉆石刀片需要制造者在襯底上分配相對寬的劃線，稱作“跡(street)”(例如，40至70微米)，這減少了在單個襯底上能夠制造的芯片的數(shù)量。另外，必須相對緩慢地操作鉆石尖端刀片，對于一片2英寸直徑的襯底需要多達1.5個小時。其次，刀片上的鉆石尖端會磨損并且并必須經(jīng)常更換，如每片晶片更換一個刀片。刀片的更換將使制造工藝減緩。再次，刀片通常具有多個尖端，為了適當?shù)厍懈?，其必須在每次將一個新的尖端對向劃線、以及每次安裝新的刀片時仔細并且精確地對準。最后，機械劃片方法會導致裂縫，裂縫將損害芯片，并降低合格率。應用此方法的典型合格率報道為約70％。
因此，期望提供一種用于在芯片制造中對藍寶石襯底劃線的系統(tǒng)和方法，與目前采用的現(xiàn)有技術(shù)相比，其可以使使用更加快速、更加容易，可以最小化易損部件的數(shù)量，有利于更大的器件密度，并有助于實現(xiàn)更高的合格率。此外，期望該系統(tǒng)操作便捷、安全，并且成本低廉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于從藍寶石襯底制造集成器件芯片的方法和系統(tǒng)，該芯片例如為二極管激光器芯片，該襯底載有此類集成器件的陣列。特別地，本發(fā)明適于制造基于氮化鎵結(jié)構(gòu)的藍光激光二極管。根據(jù)本發(fā)明，可以實現(xiàn)更大的器件密度和更高的合格率，同時還減少了從該襯底上分離單個芯片所需的時間。另外，本發(fā)明是基于便捷、低成本機構(gòu)，并從而降低了對于該類集成器件芯片的總體制造成本。
本發(fā)明提供了一種方法，該方法包括在諸如包括真空吸氣裝置的可移動X/Y平臺的平臺上安裝載有集成器件陣列的藍寶石襯底。接著，使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖導引至藍寶石襯底的表面。該激光能量脈沖具有低于560納米的波長，并且優(yōu)選地在150至560納米之間。另外，能量密度、光斑尺寸和脈沖持續(xù)時間設置為足以導致對藍寶石的切割的水平。對該系統(tǒng)的控制，如移動具有對應該脈沖的固定的光束路線的該平臺，使該脈沖在使連續(xù)脈沖的重疊足以在一藍寶石襯底內(nèi)切割出劃線的移動速率下、按一劃線圖案與該藍寶石襯底接觸。
本發(fā)明的一些實施例產(chǎn)生具有在10與100焦耳每平方厘米之間的能量密度、在10與30納秒之間的脈沖持續(xù)時間和在5與25微米之間的光斑尺寸的激光脈沖。該脈沖的重復頻率大于5kHz，并優(yōu)選在10kHz與50kHz或更高的范圍。平臺在使脈沖的重疊在50％至99％的量的移動速率下移動。通過控制脈沖頻率、平臺移動速率和能量密度，可以精確地控制劃線的深度。在本發(fā)明的實施例中，劃線被切至藍寶石襯底厚度的一半或更大的深度，使得對于80微米厚的襯底，劃線被切至35微米至，例如，60微米，并且更加優(yōu)選地為大于40微米。
在本發(fā)明的實施例中，該固態(tài)激光器包括二極管泵浦的Q開關(guān)(Q-switched)Nd:YVO4激光器，該激光器包括諸如類似LBO的非線性晶體的諧波頻率發(fā)生器，使得所提供的激光輸出為由釹摻雜固態(tài)激光器產(chǎn)生的1064納米線的第二、第三、第四和第五諧波頻率中的一個。在特定系統(tǒng)中，提供了約355納米的第三諧波頻率。在另一實施例中，該固態(tài)激光器包括Q開關(guān)Nd:YAG激光器，運行該激光器以提供該諧波頻率中的一個作為輸出。
在本發(fā)明的實施例中，該方法包括在按劃線圖案將該脈沖導引至襯底的同時探測藍寶石襯底的邊緣。響應探測到的邊緣，該系統(tǒng)防止輻射脈沖偏離出襯底。
在本發(fā)明的實施例中，使該輻射脈沖射至襯底的背面。這就防止了由熱量抵達有源集成器件芯片結(jié)構(gòu)而潛在導致的危害。另外，其防止了由切割工藝產(chǎn)生的殘余物污染芯片上的集成器件。
因此，本發(fā)明的實施例包括在劃線前將襯底的頂面放置在粘合帶上，安裝具有粘合帶的襯底至平臺上，在使在襯底的背面上按劃線圖案對藍寶石進行切割的條件下移動襯底，以及在劃線工藝期間探測襯底的邊緣以防止輻射脈沖作用于粘合帶。
通過沿劃線機械地分裂襯底，并使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的拾取和放置機器人或其它技術(shù)，從藍寶石襯底上分離由劃線圖案限定的芯片。在一個實施例中，在劃線前，藍寶石襯底被置于粘合帶上，并且在劃線后，卷起該襯底或另外機械地操作以沿劃線圖案中的劃線使襯底破碎。分離的芯片保持附著在粘合帶上，直至被利用拾取和放置機器人或其它技術(shù)分開。
本發(fā)明的實施例還提供了對應于劃線圖案中劃線的方向控制激光脈沖的偏振?？刂圃撈?，使得對于平行于不同軸的劃線，溝槽更加均勻。在某些實施例中，均勻性可通過隨機化或圓化偏振而得到改善。更加優(yōu)選地，控制脈沖的偏振，使得偏振為線性的，并且平行于刻出的劃線?？梢园l(fā)現(xiàn)，對于平行的偏振，形成的溝槽的質(zhì)量更加呈V形，而對于未對準的偏振，形成的溝槽更加呈U形。在分離芯片期間，為更加均勻地和可預見地破碎襯底，V形溝槽是優(yōu)選的。本發(fā)明的實施例提供在光路中使用具有可調(diào)偏振器，諸如半波板(half wave plate)，的激光的偏振控制。
本發(fā)明還提供了用于對藍寶石劃線的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括固態(tài)激光器，如上所述；平臺，用于支撐和移動藍寶石襯底；光學系統(tǒng)，用于使脈沖作用于安裝在平臺上的藍寶石襯底；邊緣探測系統(tǒng)，其在平臺移動期間探測安裝在平臺上的襯底的邊緣；以及，控制系統(tǒng)。本發(fā)明實施例中的該控制系統(tǒng)包括連接于固態(tài)激光器、平臺和邊緣探測系統(tǒng)的計算機。該計算機響應該邊緣探測系統(tǒng)和由使用者設定的參數(shù)，使該脈沖在使連續(xù)脈沖的重疊足以在一藍寶石襯底內(nèi)切割出劃線的移動速率下、按一劃線圖案作用于該藍寶石襯底。本發(fā)明的實施例還包括連接于平臺的殘余物排出系統(tǒng)。
本發(fā)明的實施例包括具有用于設定劃線圖案，包括脈沖重復頻率、平臺速度和能量水平的用于建立劃線深度的可選參數(shù)，劃線速度及其它工藝特性的規(guī)則(logic)的用戶界面。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點可參照附圖，通過下面的詳細描述以及所附權(quán)利要求而被接受。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的藍寶石劃線系統(tǒng)的簡化框圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的簡潔、輕便的藍寶石劃線系統(tǒng)的透視圖；圖3為包括用于本發(fā)明的藍寶石劃線系統(tǒng)的激光系統(tǒng)和光學系統(tǒng)的簡化框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的邊緣探測系統(tǒng)的部件的簡化框圖；圖5示出了在切割劃線期間，連續(xù)脈沖的重疊；圖6為根據(jù)本發(fā)明的藍寶石劃線系統(tǒng)的平臺和殘留物排出系統(tǒng)的透視圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的、包括集成激光二極管陣列的藍寶石襯底上的、用于切割形成芯片的劃線圖案；圖8A至8C示出了對于均勻的V形溝槽，激光脈沖的偏振與劃線刻劃方向之間的關(guān)系；以及圖9至16為示出本發(fā)明的劃線方法的實驗結(jié)果的相片。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施例的詳細描述將參照圖1至圖8A-圖8C給出，而實驗結(jié)果將在圖9至16中示出。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的藍寶石劃線系統(tǒng)的簡化框圖。在所示的實施例中，二極管泵浦的固態(tài)激光器10產(chǎn)生重復頻率在kHz范圍內(nèi)的高密度紫外及近紫外光脈沖。在優(yōu)選系統(tǒng)中，該激光器包括Q開關(guān)(Q-switched)Nd:YVO4媒質(zhì)，其在脈沖持續(xù)時間為40納秒、重復速率大于10kHz下傳送作為激光脈沖束的第三諧波輸出(third harmonic output)。利用光學傳輸系統(tǒng)11和轉(zhuǎn)向鏡12將該脈沖提供至紫外物鏡13，該物鏡將該脈沖匯聚至藍寶石襯底14上。襯底14支撐在真空卡盤和X/Y平臺15上。優(yōu)選地，晶片被面朝下地支撐在粘合晶片帶(adhesive wafer tape)上。氣體殘余物清除系統(tǒng)16同氣體排出系統(tǒng)和真空吸氣裝置17配合以去除由藍寶石襯底的切割產(chǎn)生的殘余物。
可見光源18和轉(zhuǎn)向鏡19傳送白光通過物鏡13至藍寶石襯底14。邊緣探測電子裝置20響應經(jīng)物鏡13和轉(zhuǎn)向鏡21反射的光，以探測襯底的邊緣并防止UV射線脈沖偏離出襯底而射到背面的晶片帶或其它什么上。諸如電荷耦合裝置照相機(charge coupled device camera)的照相機22聚焦在晶片14上，并產(chǎn)生用于信息處理和監(jiān)控的圖像。計算機23連接到系統(tǒng)的可控部件，并引起脈沖的轉(zhuǎn)送、平臺15的移動，以及控制系統(tǒng)的其它特性以對按劃線圖案襯底劃線。
圖2為本發(fā)明的一個實施例中的藍寶石襯底劃線系統(tǒng)的透視圖。由于二極管泵浦固態(tài)激光器簡便且成本低廉，因此如示地將其有效安裝在手推車上。計算機及其它系統(tǒng)電子設備容納在手推車上。計算機鍵盤50安裝在鍵盤臺(keyboard tray)上，其可以滑入手推車中或從手推車中滑出。平板顯示器安裝在旋轉(zhuǎn)基底上，使得其可以在移動和收藏手推車時被折疊起來。該系統(tǒng)包括顯微鏡52，其使得在切割工藝期間觀察晶片成為可能。利用顯示器51將由照相機22產(chǎn)生的圖像、以及圖形用戶界面工具和其它顯示結(jié)構(gòu)展示給用戶。
通常，本發(fā)明的實施例作為采用桌面激光系統(tǒng)和安裝在手推車上的計算機的半自動旋鍵系統(tǒng)而提出。該系統(tǒng)提供手動的晶片裝載和卸載。然而，本發(fā)明也預期自動的晶片裝載和卸載系統(tǒng)。典型的系統(tǒng)適用于容納具有芯片尺寸例如在250微米乘250微米范圍內(nèi)的2英寸藍寶石晶片。更小和更大的芯片尺寸也可容易地處理。對于典型的激光二極管芯片，晶片的厚度范圍是80至200微米，并且使用粘合晶片帶將晶片面朝下地安裝在6.5英寸的晶片金屬框上。手動地將該晶片金屬框放置在平臺上，并且使用真空卡盤固定?？梢允褂檬謩悠脚_控制實現(xiàn)晶片的手動對準。受軟件控制的劃線圖案用晶片平臺的計算機控制實現(xiàn)，并且在X和Y方向上速度是可控的。該系統(tǒng)包括一類(class one)激光系統(tǒng)，其在運行條件下產(chǎn)生尺寸小于20微米的光斑。割出優(yōu)選約40微米深的溝槽，并且更加優(yōu)選地，該溝槽的深度約大于藍寶石襯底厚度的一半。氮氣通過殘余物清除噴射裝置使用，并且利用排氣泵排出。典型系統(tǒng)的產(chǎn)量約為每1/2小時一片晶片或更多。由于采用了邊緣探測工藝，因此不會對晶片帶造成損傷，由此支持了芯片分割工藝中的更高的合格率。
優(yōu)選系統(tǒng)中的X/Y平臺具有100 mm每秒的最大速度，并且其移動范圍大于100 mm乘75 mm。平臺對準工藝的分辨率約為一個微米。4英寸范圍的移動的精確度小于4微米。劃線的可重復性提供了低于3微米的偏差。平臺的平整度小于1.5微米偏差每英寸。某些實施例中不需要轉(zhuǎn)動。六英寸平臺上的真空卡盤的直徑最小為2.5英寸，其用于在對準和劃線期間支撐一片兩英寸的晶片。
優(yōu)選實施例中的激光系統(tǒng)為Q開關(guān)、二極管泵浦的、第三諧波Nd:YVO4，其提供355納米波長的輸出。該激光器提供20 kHz下的一瓦特的輸出功率，以及利用抑制第一脈沖的電光更高的Q開關(guān)輸出。該脈沖具有TEM00的強度輪廓和在目標表面上的1/e2峰值強度下的直徑為10至15微米或更小的光斑尺寸。激光脈沖的持續(xù)時間為40納秒或更短，更加優(yōu)選地在30至10納秒之間，例如為約16納秒。其被利用向上呈45度角的用于與藍寶石晶體結(jié)構(gòu)對準的半波板(half wave plate)的外部旋轉(zhuǎn)控制線性地偏振，從而有利于進入藍寶石的能量良好并均勻的耦合。
該激光系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與可以購得的由加州的Fremont的New WaveResearch制造的Acculase SS10 Laser System相似，其恰為本發(fā)明的受讓人。
計算機系統(tǒng)有利于為所限定的切割圖案而對激光和平臺的移動自動地控制，該圖案可利用計算機建立。晶片圖(map)和切割定義功能有助于包括平臺的旋轉(zhuǎn)控制的劃線圖案的建立。視頻覆圖(overlay)在軟件受控窗口中示出樣品的實時圖像，以利于工藝的執(zhí)行和監(jiān)測。對包括激光能量、重復頻率和平臺的移動速度的切割參數(shù)的控制通過用戶界面而提供，該用戶界面為操作者提供包括劃線工藝的深度和質(zhì)量的精確控制。圖案對準功能有助于沿X、Y和正交方向移動切割圖案，以使其在建立過程中與晶片的實際位置相符。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的劃線系統(tǒng)的一個實施例的光路的基本布置圖。該光路包括激光器50；以及，光學系統(tǒng)，其將激光器的輸出傳送至安裝在X平臺76和Y平臺77上的真空卡盤75上的襯底74上。該激光器包括由高反射鏡51和輸出耦合器59限定的共振腔。擴束器52、激光媒質(zhì)棒53、圓柱形透鏡54、二極管陣列55、薄膜偏振器56、薄膜偏振器57和光電Q開關(guān)58被包括其中。運行該二極管陣列以泵浦棒53，從而引起在對于Nd:YVO4的1064納米線的共振。輸出光束被導引至轉(zhuǎn)向鏡60、轉(zhuǎn)向鏡61、穿過球形匯聚透鏡62、再穿過非線性晶體63。非線性晶體63產(chǎn)生第二諧波，再并連同主線將該第二諧波傳送穿過球形匯聚透鏡64至第二非線性晶體65。該第二非線性晶體產(chǎn)生其它輸出之中的第三諧波輸出，該輸出被傳送至轉(zhuǎn)向/濾光鏡66和轉(zhuǎn)向/濾光鏡67以及半波長波板(half lambda waveplate)68。波板68是電動的，并且起到對輸出光束的可控偏振器的作用。波板68用于相對劃線方向?qū)R輸出光束的偏振，以利用激光脈沖均勻地沿X和Y方向切割形成溝槽。波長約355納米的第三諧波輸出被傳送至光學系統(tǒng)而到達藍寶石襯底74，該系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)向鏡69、擴束器70、轉(zhuǎn)向鏡71、轉(zhuǎn)向鏡72和物鏡73。在此實施例中，物鏡73為20倍透鏡。
用于第二諧波產(chǎn)生的非線性晶體63可由多種材料制成，優(yōu)選LBO、BBO或KTP。同樣地，用于第三或更高的諧波產(chǎn)生的非線性晶體65也可由多種材料制成，優(yōu)選LBO或BBO。在一個優(yōu)選系統(tǒng)中，非線性晶體63和65都用LBO制成。
在一個優(yōu)選系統(tǒng)中，棒53為Nd:YVO4固態(tài)激光媒質(zhì)。與其它合適材料，如Nd:YAG、Nd:YLE，相比，此材料有利于更短的脈沖持續(xù)時間和更高的Q開關(guān)重復頻率。然而，不加限制地，其它的激光媒質(zhì)，如Nd:YAG、Nd:YLE以及其它適于高重復頻率下的紫外和近紫外脈沖產(chǎn)生的媒質(zhì)也被用于一些實施例中。對于固態(tài)Nd基媒質(zhì)的優(yōu)選輸出波長包括紅外1064納米線的第二、第三、第四和第五諧波，在560納米至150納米的范圍內(nèi)。較高的進入可見光范圍的波長對于藍寶石的切割可能是無效的，而為了高效地操作，低于150納米的波長則需要排出光路。
圖4示出了用于本發(fā)明優(yōu)選實施例的邊緣探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括白光源81，其提供白光，經(jīng)過轉(zhuǎn)向鏡82和物鏡84到達晶片帶86或其它裝載媒質(zhì)上的藍寶石襯底85。反射光通過物鏡84、轉(zhuǎn)向鏡83、轉(zhuǎn)向鏡82，并被轉(zhuǎn)向鏡87偏轉(zhuǎn)穿過球形匯聚透鏡88到達光探測器89。光探測器89與計算機系統(tǒng)相連接，并且其輸出指示了邊緣探測。晶片的邊緣基于晶片表面85與晶片帶86或其它其上安裝著晶片的低反射系數(shù)材料之間的光對比的顯著差異而探測。該計算機系統(tǒng)在接收邊緣探測信號的基礎(chǔ)上停止平臺的移動，其防止了激光脈沖偏離出平臺側(cè)面。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的激光光斑的重疊。在高重復頻率下，隨著平臺移動晶片，由激光器系統(tǒng)發(fā)射的脈沖會重疊。因此，第一脈沖90與第二脈沖91重疊，而第二脈沖91又順序與第三脈沖92重疊，依此類推。重疊的數(shù)量部分地由劃線的深度確定。對于約10 kHz的重復頻率和2.5mm/sec至5.0mm/sec之間的平臺速度，該重疊可被容易地控制在50％至99％的范圍內(nèi)。重疊可由以下的示范計算獲得激光光斑尺寸～10微米，直徑平臺速度～2.5mm/sec由此，在單個的直徑為10微米的光斑上的重疊為(10微米)/(2.5mm/sec)＝4.0×10-3sec。由此，重疊該光斑的脈沖的數(shù)量(射中密度)為(10000脈沖每秒)×(4×10-3sec)＝40。40的射中密度等于97.25％的重疊。
圖6提供了本發(fā)明一個實施例中的平臺100、物鏡101和殘余物清除噴射裝置102的透視圖。平臺100包括處于可移動平板104上中央處的真空卡盤103。可移動平板104包括對Y方向的手動調(diào)節(jié)旋鈕105和對X方向的類似的調(diào)節(jié)旋鈕(未示出)。另外，平臺的移動被自動地控制。設置噴嘴102用于傳送空氣或氮氣至切割區(qū)域中，以清除殘余物。真空吸氣裝置(未示出)從晶片區(qū)域吸取伴隨殘余物的氣體。
在典型的系統(tǒng)中，重復頻率被控制在20至50 kHz的范圍內(nèi)，而平臺速度的范圍高達8至10mm每秒。其它的重復頻率與平臺速度的組合將根據(jù)特定目標的需要而開發(fā)。
圖7示出了具有形成于其上的激光二極管陣列的藍寶石襯底的有源表面的放大圖。約80微米寬的間隔或跡形成在單個的激光二極管之間，從而為劃線提供空間。然而，由于白點不應被切割，因此有效的跡寬度變小。圖7中，溝槽(跡中的深色線)，在關(guān)于寬度的透視圖的頂面上被機械加工為具有10至15微米的寬度。在優(yōu)選系統(tǒng)中，晶片的背面被劃線。在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的典型系統(tǒng)中，該跡必須具有足以容納鉆石尖端刀片的寬度。在此類現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，該跡具有至少40之間的寬度。對于具有范圍在10微米的光斑尺寸的并且精確可以獲得的本發(fā)明的系統(tǒng)，跡可以被減小至寬度為20或30微米或更小。這顯著增加了能夠在單個襯底上制造的器件密度，并且改善了芯片的制造工藝中的產(chǎn)量。
如上所述，典型系統(tǒng)是基于運行于其波長為355納米的第三諧波的Nd:YVO4或Nd:YAG激光媒質(zhì)。理論上，藍寶石晶體在此波長上僅有很小的吸收。然而，在大于G瓦特每平方厘米的非常高強度流的激光下，可以相信會發(fā)生非線性吸收，而其導致了激光能量的耦合進入藍寶石材料。具有足夠能量密度的該耦合導致了藍寶石的切割。另外，如所述，激光脈沖在工藝期間高度地重疊。在微機械加工期間重疊激光脈沖的優(yōu)點不僅在于改善了加工溝槽的光滑度，而且還在于激光耦合入藍寶石襯底的效率的增大。
圖8A至8C示出了對激光脈沖的線偏振相對于藍寶石襯底上的劃線方向進行的控制。上面參照圖3描述的半波板69用于控制脈沖的偏振，以優(yōu)化激光能量至藍寶石的耦合，以及沿X和Y方向的溝槽的均勻度。
圖8A示出了UV激光器200，其在垂直對準的線201上產(chǎn)生線性偏振的輸出光束，該垂直對準例如在紙平面內(nèi)，如箭頭202所指。偏振可如圖3中所示地在腔內(nèi)(intra-cavity)建立。脈沖行進至半波板203，其被沿Y方向垂直地對準，與偏振202平行。經(jīng)過半波板203后，脈沖保留為由箭頭204指示的垂直地對準。該脈沖行進通過匯聚透鏡205，保持如箭頭206所示的垂直偏振。該偏振相對于平行于Y軸的劃線207的機械加工方向?qū)省?br> 圖8B示出了與圖8A具有帶有相同附圖標記的相似部件的布局圖。在圖8B中，半波板203相對于圖8A的位置旋轉(zhuǎn)45度。半波板203的旋轉(zhuǎn)導致了脈沖的偏振方向如箭頭208指示地旋轉(zhuǎn)90度，例如在此示例中向紙面內(nèi)延伸。該脈沖行進通過匯聚透鏡205保持如箭頭210所示偏振。該偏振210相對于平行于X軸的劃線211的機械加工方向?qū)省?br> 圖8C示出了相對于劃線的切割或機械加工方向激光偏振方向。因此，劃線215包括沿切割方向216對準的重疊脈沖序列。優(yōu)選實施例中的激光偏振方向217與切割方向216平行。建立相對于切割方向平行的偏振的對準，以產(chǎn)生均勻的V形溝槽。與更加呈U形的或更加不均勻的溝槽所能達到的相比，該V形溝槽有利于更均勻的分割芯片。
對于藍寶石劃線系統(tǒng)的兩個重要條件是產(chǎn)量和晶片的切割深度。藍寶石的切割深度取決于重疊和能量密度。通常，需要切透晶片厚度的至少一半。在一個可用的Nd:YAG激光器實施例中，10 kHz的重復頻率和40j/cm2的最大能量密度被實現(xiàn)，并應用于根據(jù)本發(fā)明的劃線。圖9至16為采用此Nd:YAG實施例的劃線工藝的實驗結(jié)果的照片，示出了可以在典型系統(tǒng)中實現(xiàn)的溝槽的深度和V形形狀。該些圖示出了具有厚度約80微米的樣品藍寶石晶片的截面，其中采用激光切割出超過晶片厚度一半的深度的溝槽。在該示例中，能量密度被控制在22.5至40.0j/cm2的范圍內(nèi)，而平臺速度在2.5至5.0mm/sec的范圍內(nèi)。
圖9至16的能量密度和平臺速度如下圖922.5j/cm2/2.5mm/sec圖1030.0j/cm2/2.5mm/sec圖1140.0j/cm2/2.5mm/sec圖1240.0j/cm2/3.0mm/sec圖1340.0j/cm2/3.5mm/sec圖1440.0j/cm2/4.0mm/sec圖1540.0j/cm2/4.5mm/sec圖1640.0j/cm2/5.0mm/sec由圖9至16可見，當平臺速度在2.5mm/sec至5.0mm/sec的范圍之間時，切割深度大于晶片厚度的一半。使用Nd:YVO4媒質(zhì)的藍寶石劃線系統(tǒng)可方便地運行于20至50 kHz，而最大能量密度可為45至50j/cm2。為保持相同的切割深度，并增大產(chǎn)量，對于此系統(tǒng)，平臺速度可被增加至8至10mm/sec。
在一個實施例中，計算機軟件被提供給工程師和操作員，用于操控劃線操作而作為激光二極管芯片制造中的一個步驟。該軟件在此示例中在兩種級別下操作，設計和工程(engineering)界面以及操作員界面。在工程界面級別下，工程師具有控制如下內(nèi)容的能力◆啟動激光◆改變重復頻率◆改變功率(由0至100％)◆調(diào)節(jié)共軸光◆連續(xù)的、脈沖的或單個的發(fā)射啟動◆創(chuàng)建參考點(對于XY是兩個點，對于XYZ是三個點)◆可再調(diào)整(Ability to re-coordinate)保存、重建和移動不同晶片上的圖案，使其與事先確定的參考點一致◆建立晶片圖案其控制如下內(nèi)容○通過改變水平和垂直的間隔操作晶片圖案○晶片劃線圖案的尺寸○將劃線圖案分解成單個線條選取一片晶片再將其分為多個單個線條○平移或旋轉(zhuǎn)圖案○激光設定其控制如下內(nèi)容■平臺速度■重復頻率■偏振■激光功率(0至100％)■通道(pass)數(shù)量■通道深度◆分解線條其控制如下內(nèi)容○單獨移動每條線條○單獨改變所有設置○單獨平移或旋轉(zhuǎn)線條○可以保存或調(diào)用○在任何線條開始時中止或開始◆能夠打開并關(guān)閉真空吸氣裝置和氮氣◆測量邊緣探測對于操作員界面，用戶可以控制如下內(nèi)容
◆真空吸氣裝置控制(裝載晶片的機械裝置)◆從工具庫中放置新的圖案◆能夠旋轉(zhuǎn)圖案◆運行系統(tǒng)◆根據(jù)需要取消操作本發(fā)明提供了一種用于制造形成在藍寶石襯底上的激光二極管芯片或其它集成器件的方法。根據(jù)本發(fā)明實施例的工序包括(1)在藍寶石襯底的有源表面上布置并形成激光二極管陣列，其中每個單個的激光二極管由跡分割，跡的寬度小于40微米，并優(yōu)選25微米或更?。?2)將藍寶石晶片面朝下地放置在金屬框上的晶片帶上；(3)將具有金屬框的晶片帶放置在晶片臺的真空卡盤上，并打開真空吸氣裝置以將晶片和帶固定在平臺上；(4)通過控制平臺將晶片移動到初始位置；(5)自動、或半自動地將晶片位置對準由計算機設定建立的坐標；(6)基于晶片和芯片的尺寸以及設計參數(shù)設定劃線圖案；(7)自動、或半自動地設定用于邊緣探測的光照水平；(8)根據(jù)所需切割深度設定平臺速度、激光偏振和激光功率；(9)打開殘留物清除系統(tǒng)；(10)在一條平行于一個坐標軸的線條上基于劃線圖案開始激光劃線工藝；(11)在控制偏振的同時在另一條線條和坐標軸上繼續(xù)該工藝，直至完成該晶片；(12)使平臺回到退出位置，關(guān)閉真空吸氣裝置，并從卡盤上移除該晶片；(13)使用高速空氣或其它氣體噴嘴清潔晶片，以去除由激光加工導致的殘余物；(14)施加機械壓力以沿劃線分裂晶片；以及(15)使用拾取和放置系統(tǒng)拉伸晶片帶以將其分開并傳送至另一安裝設備。
上面簡述的工序通過采用上述系統(tǒng)或類似系統(tǒng)實現(xiàn)。
因此，本發(fā)明提供了一種顯著改善的采用藍寶石襯底的劃線方法和系統(tǒng)。同現(xiàn)有的藍寶石劃線技術(shù)相比，該方法和系統(tǒng)成本低廉、合格率高、產(chǎn)量高。
雖然本發(fā)明已通過參照優(yōu)選實施例和示例詳細公開如上，但是可以理解，該些示例并非用以對本發(fā)明構(gòu)成任何限制，而是起說明性作用?？梢灶A想對于本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易實現(xiàn)對本發(fā)明的改動與組合，因此，此類的改動和組合應包含于本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括在平臺上安裝所述藍寶石襯底；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以將激光能量通過吸收直接引入所述藍寶石襯底以導致藍寶石的切割的1064納米的第二諧波至第三諧波的波長、能量密度、光斑尺寸、大于5kHz的重復頻率和脈沖持續(xù)時間，且其中所述脈沖具有介于0.3GW/cm2與10GW/cm2的峰值功率密度；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括從所述藍寶石襯底上分離由所述劃線圖案定義的芯片。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，包括引發(fā)連續(xù)脈沖的重疊。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述重復頻率在10kHz與50kHz之間。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述能量密度在10與100焦耳每平方厘米之間，所述脈沖持續(xù)時間在10與30納秒之間，且所述光斑尺寸在5與25微米之間。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述藍寶石襯底具有一厚度，且所述劃線被割至大于所述厚度的一半的深度。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用Q開關(guān)固態(tài)激光器產(chǎn)生激光能量脈沖。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底期間，探測所述藍寶石襯底的邊緣，并且響應探測的邊緣，防止所述脈沖偏離出所述襯底。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底之前，將所述襯底置于粘合帶上；以及，防止所述脈沖作用于粘合帶。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底之前，將所述襯底置于粘合帶上；以及在所述使脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底期間，探測藍寶石襯底的邊緣，并且響應探測的邊緣，防止所述脈沖作用于粘合帶。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光斑尺寸在5與15微米之間。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，包括導致連續(xù)脈沖的重疊，并且，其中重疊在從50％至99％的范圍之內(nèi)。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底具有有源表面和背面，并且，所述方法包括將所述襯底的有源表面放置在粘合帶上，以及將所述襯底安裝在所述平臺上，以將所述脈沖導向襯底的背面。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底具有有源表面和背面，并且，所述方法包括使所述脈沖作用于所述背面。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述平臺包括可移動的X/Y平臺，并且所述使脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，包括移動所述X/Y平臺上的襯底。
20.一種用于對藍寶石襯底劃線的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括激光器，其產(chǎn)生波長范圍為從1064納米的第二諧波到第三諧波；平臺，其用于支撐和移動藍寶石襯底；光學系統(tǒng)，其引導所述脈沖以作用于安裝在所述平臺上的藍寶石襯底；以及控制系統(tǒng)，其連接至所述固態(tài)激光器和平臺，所述控制系統(tǒng)控制所述激光器和平臺，并使所述脈沖在使連續(xù)脈沖的重疊足以將激光能量通過吸收直接引入所述藍寶石襯底而在藍寶石襯底內(nèi)切割出劃線的移動速率下、按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，所述脈沖的重復頻率大于5kHz且所述脈沖具有介于0.3GW/cm2與10GW/cm2的峰值功率密度
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)控制所述平臺的移動速率，產(chǎn)生連續(xù)脈沖的重疊。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括邊緣探測系統(tǒng)，所述邊緣探測系統(tǒng)在所述平臺移動期間探測安裝在所述平臺上的襯底的邊緣。
23.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括殘余物排出系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括用于建立劃線圖案的規(guī)則。
25.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述平臺包括真空吸氣裝置。
26.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括用于觀察安裝在所述平臺上的襯底的視頻系統(tǒng)。
27.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括用于設定包括脈沖重復頻率、脈沖能量和平臺速度的參數(shù)的規(guī)則。
28.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括Q開關(guān)Nd:YAG激光器。
29.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括Q開關(guān)Nd:YVO4激光器。
30.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YVO4激光器。
31.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YAG激光器。
32.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述光斑尺寸在5與15微米之間。
33.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)控制所述平臺的移動速率，所述速率導致連續(xù)脈沖的重疊，其中重疊在從50％至99％的范圍之內(nèi)。
34.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述脈沖頻率在10kHz與50kHz之間。
35.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述能量密度在10與100焦耳每平方厘米之間，所述脈沖持續(xù)時間在10與30納秒之間，且所述光斑尺寸在5與25微米之間。
36.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述藍寶石襯底具有一厚度，且所述劃線被割至大于所述厚度的一半的深度。
37.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括光學系統(tǒng)，用于線性地偏振所述脈沖。
38.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，包括光學系統(tǒng)，用于調(diào)整所述脈沖的偏振。
39.一種用于對藍寶石襯底劃線的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括Q開關(guān)固態(tài)激光器，其產(chǎn)生激光能量的脈沖，所述脈沖的波長范圍為從1064納米的第二諧波到第三諧波且光斑尺寸小于25微米；平臺，其用于支撐和移動藍寶石襯底；光學系統(tǒng)，其引導所述脈沖以作用于安裝在所述平臺上的藍寶石襯底；以及控制系統(tǒng)，其連接至所述固態(tài)激光器、平臺與邊緣探測系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)控制所述激光器和平臺，響應所述邊緣探測系統(tǒng)，并使所述脈沖在使連續(xù)脈沖的重疊足以將激光能量通過吸收直接引入所述藍寶石襯底而在藍寶石襯底內(nèi)切割出劃線的移動速率下、按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，所述脈沖的重復頻率大于10kHz且所述脈沖具有介于0.3GW/cm2與10GW/cm2的峰值功率密度。
40.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，包括殘余物排出系統(tǒng)。
41.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括用于建立劃線圖案的規(guī)則。
42.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述平臺包括真空吸氣裝置。
43.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，包括用于觀察安裝在所述平臺上的襯底的視頻系統(tǒng)。
44.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述控制系統(tǒng)包括用于設定包括脈沖重復頻率、脈沖能量和平臺速度的參數(shù)的規(guī)則。
45.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括Q開關(guān)Nd:YAG激光器。
46.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括Q開關(guān)Nd:YVO4激光器。
47.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YAG激光器。
48.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述激光器包括由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YVO4激光器。
49.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述光斑尺寸在5與15微米之間。
50.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述重疊在從50％至99％的范圍之內(nèi)。
51.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述脈沖頻率在20kHz與50kHz之間。
52.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述能量密度在10與100焦耳每平方厘米之間，所述脈沖持續(xù)時間在10與30納秒之間，且所述光斑尺寸在5與25微米之間。
53.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，其中所述藍寶石襯底具有一厚度，且所述劃線被割至大于所述厚度的一半的深度。
54.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，包括光學系統(tǒng)，用于線性地偏振所述脈沖。
55.如權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)，包括光學系統(tǒng)，用于調(diào)整所述脈沖的偏振。
56.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括在所述藍寶石襯底的有源表面上布置并形成集成器件陣列，其中單個芯片被具有25微米或更小的寬度的跡分隔；所述有源表面朝下地將藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的背面，所述脈沖具有足以將激光能量通過吸收直接引入所述藍寶石襯底以導致藍寶石的切割的1064納米的第二諧波至第三諧波的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線；以及從所述藍寶石襯底上分離由所述劃線圖案限定的芯片。
57.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括在所述藍寶石襯底的有源表面上布置并形成集成器件陣列，其中單個芯片被具有25微米或更小的寬度的跡分隔；所述有源表面朝下地將藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的背面，所述脈沖具有足以將激光能量通過吸收直接引入所述藍寶石襯底以導致藍寶石的切割的1064納米的第二諧波至第三諧波的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線；控制所述脈沖的偏振，使得所述脈沖沿平行于被劃線的劃線直線線性偏振；以及從所述藍寶石襯底上分離由所述劃線圖案限定的芯片。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，包括使用Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生所述激光能量的脈沖。
59.如權(quán)利要求57所述的方法，包括使用Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生所述激光能量的脈沖。
60.如權(quán)利要求57所述的方法，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
61.如權(quán)利要求57所述的方法，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
62.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的355納米與560納米之間的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間，其中所述重復頻率高于10kHz；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線。
63.如權(quán)利要求62所述的方法，包括從所述藍寶石襯底上分離由所述劃線圖案限定的芯片。
64.如權(quán)利要求62所述的方法，包括引發(fā)連續(xù)脈沖的重疊。
65.如權(quán)利要求62所述的方法，其中所述能量密度在10與100焦耳每平方厘米之間，所述脈沖持續(xù)時間在10與30納秒之間，且所述光斑尺寸在5與25微米之間。
66.如權(quán)利要求62所述的方法，包括使用Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
67.如權(quán)利要求62所述的方法，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YAG激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
68.如權(quán)利要求62所述的方法，包括導致連續(xù)脈沖的重疊，并且，其中重疊在從50％至99％的范圍之內(nèi)。
69.如權(quán)利要求62所述的方法，其中所述襯底具有有源表面和背面，并且，所述方法包括將所述襯底的有源表面放置在粘合帶上，以及將所述襯底安裝在所述平臺上，以將所述脈沖導向襯底的背面。
70.如權(quán)利要求62所述的方法，其中所述襯底具有有源表面和背面，并且，所述方法包括使所述脈沖作用于所述背面。
71.如權(quán)利要求62所述的方法，其中所述平臺包括可移動的X/Y平臺，并且所述使脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，包括移動所述X/Y平臺上的襯底。
72.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，其中所述重復頻率在10kHz與50kHz之間。
73.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，其中所述藍寶石襯底具有一厚度，且所述劃線被割至大于所述厚度的一半的深度。
74.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括使用Q開關(guān)固態(tài)激光器產(chǎn)生重復頻率大于10kHz的激光能量的脈沖。
75.如權(quán)利要求74所述的方法，其中所述波長為355納米至560納米。
76.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底期間，探測所述藍寶石襯底的邊緣，并且響應探測的邊緣，防止所述脈沖偏離出所述襯底。
77.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底之前，將所述襯底置于粘合帶上；以及，防止所述脈沖作用于粘合帶。
78.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括在使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底之前，將所述襯底置于粘合帶上；以及在所述使脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底期間，探測藍寶石襯底的邊緣，并且響應探測的邊緣，防止所述脈沖作用于粘合帶。
79.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括使用Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
80.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，包括使用由二極管泵浦的、運行波長為355納米的第三諧波的Q開關(guān)Nd:YVO4激光器產(chǎn)生激光能量的脈沖。
81.一種從藍寶石襯底上制造芯片的方法，該方法包括將所述藍寶石襯底安裝在平臺上；使用固態(tài)激光器將激光能量脈沖引至所述藍寶石襯底的表面，所述脈沖具有足以導致藍寶石的切割的小于560納米的波長、能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間；以及使所述脈沖按劃線圖案作用于所述藍寶石襯底，以在所述藍寶石襯底中割出劃線，其中所述光斑尺寸在5至15微米之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于對藍寶石襯底劃線的方法和系統(tǒng)，該方法通過如下步驟實現(xiàn)在諸如包括真空吸氣裝置的X/Y平臺的平臺上安裝載有集成器件芯片陣列的藍寶石襯底；以及，使用固態(tài)激光器將激光能量UV脈沖引至藍寶石襯底的表面。該脈沖具有低于560納米的波長，優(yōu)選地在150與560納米之間。另外，能量密度、光斑尺寸、重復頻率和脈沖持續(xù)時間設置為足以導致對藍寶石的切割的水平。對該系統(tǒng)的控制，如移動具有對應該脈沖的固定的光束路線的該平臺，使該脈沖在使連續(xù)脈沖的重疊足以在一藍寶石襯底內(nèi)切割出劃線的移動速率下、按一劃線圖案作用于該藍寶石襯底。
文檔編號B23K26/08GK1978167SQ20061015929
公開日2007年6月13日 申請日期2003年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月30日
發(fā)明者劉國珍, 方沛賢, 丹尼爾·J·德雷, 劉鎮(zhèn)營, 黃日昌, 安東尼奧·盧塞羅, 斯科特·平卡姆, 史蒂文·奧爾特羅格, 杜安·米德爾布什 申請人:新浪潮研究公司