專利名稱：激光加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基板的程序控制切割，具體來(lái)說(shuō)，但不限于使用脈沖激光器的半導(dǎo)體基板。
背景技術(shù)：
晶片切割是裝配過(guò)程中所有后續(xù)操作的封裝裝配的一個(gè)重要方面。晶片切割傳統(tǒng)上是通過(guò)用機(jī)械鋸(mechanical saw)切割晶片來(lái)完成的。使用機(jī)械鋸具有如低產(chǎn)量、碎屑和裂紋等缺點(diǎn)。薄晶片由于導(dǎo)致低模片(die)強(qiáng)度的鋸在晶片中引入的應(yīng)力而不能被加工。半導(dǎo)體基板被切割時(shí)產(chǎn)生的模片強(qiáng)度是一個(gè)重要因素，因?yàn)檩^低的模片強(qiáng)度會(huì)降低可靠性。增加模片強(qiáng)度將破損和微裂紋的產(chǎn)生最小化，并增加裝置的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案，提供一種使用脈沖激光器來(lái)程序控制切割包括至少一層的基板的方法，該方法包括步驟提供程序控制工具和相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具用于控制脈沖激光器；在相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中提供一個(gè)包含激光在基板上產(chǎn)生脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊(spatial overlap)的至少一個(gè)選定組合的激光切割方案文件來(lái)限制對(duì)各自的至少一層的損傷，同時(shí)使對(duì)至少一層的加工速率達(dá)到最大；當(dāng)脈沖激光器按照存儲(chǔ)在激光切割方案文件中的各自的至少一個(gè)組合運(yùn)行時(shí)，在激光切割方案文件中提供代表切斷各自至少一層所需的脈沖激光的各自至少一層的至少一選定的數(shù)個(gè)掃描的數(shù)據(jù)；和在激光切割方案文件驅(qū)動(dòng)的程序控制工具的控制下使用激光以各自的至少一選定的數(shù)個(gè)掃描來(lái)掃描所述至少一層，以至少有利于對(duì)基板的切割，從而使得到的模片至少具有預(yù)定的模片強(qiáng)度和可使用的模片產(chǎn)量至少相當(dāng)于預(yù)定的最小產(chǎn)量。
優(yōu)選地，對(duì)于所述至少一個(gè)層的每個(gè)，提供激光切割方案文件的步驟包括改變脈沖速率、脈沖能量、脈沖空間重疊的組合的至少一個(gè)，來(lái)提供一個(gè)各自的組合；測(cè)量使用各自組合的各自層的切割速率；檢查該層，來(lái)確定損傷是否被限制在預(yù)定的范圍；切割基板并且測(cè)量得到模片的產(chǎn)量；測(cè)量得到模片的模片強(qiáng)度；生成切割速率達(dá)到最大的選定組合的激光切割方案文件，同時(shí)產(chǎn)生至少具有預(yù)定最小產(chǎn)量的可使用模片的產(chǎn)量，和模片至少具有預(yù)定的模片強(qiáng)度；使用選定組合掃描至少一個(gè)層，以確定切斷該層所需的多個(gè)掃描；和將選定的數(shù)個(gè)掃描存儲(chǔ)在激光切割方案文件中。
方便地，模片強(qiáng)度使用韋氏(Weibull)模片強(qiáng)度測(cè)試來(lái)測(cè)量。
優(yōu)選地，使用激光掃描至少一層的步驟包括提供一個(gè)基于檢流計(jì)的(galvanometer-based)掃描儀。
方便地，使用激光掃描至少一層的步驟包括提供一個(gè)遠(yuǎn)心掃描透鏡用于將來(lái)自激光器的激光束橫穿基板掃描，和提供激光切割方案文件的步驟包括的步驟有繪制在遠(yuǎn)心掃描透鏡焦平面上接收的激光能量密度，以使用脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊的選定組合產(chǎn)生遠(yuǎn)心掃描透鏡視野范圍內(nèi)的激光能量密度圖；將激光能量密度圖作為陣列存儲(chǔ)在存儲(chǔ)工具中；和使用激光能量密度圖用控制工具來(lái)修改選定組合的脈沖重復(fù)率和脈沖能量中的至少一個(gè)來(lái)在基板上在視野范圍內(nèi)的掃描點(diǎn)生產(chǎn)恒定的激光能量密度。
方便地，繪制激光能量密度的步驟包括使用激光功率儀來(lái)測(cè)量遠(yuǎn)心透鏡視野范圍內(nèi)代表位置上的激光能量密度。
有利地，提供選定組合的步驟包括提供限制各自層材料熱負(fù)荷的選定組合來(lái)將機(jī)械應(yīng)力限制在預(yù)定的最大值。
方便地，所述選定組合被用于少于掃描中與其對(duì)應(yīng)的選定多個(gè)，以加工將被切削的層，且該層被掃描以進(jìn)行進(jìn)一步的掃描直到所述的選定多個(gè)，該選定多個(gè)所用的組合將不明顯地加工下一層，使得基本上沒有加工出現(xiàn)在所述下一層，這樣在將被切割的所述層被切割后，激光將繼續(xù)掃描所述基板。
優(yōu)選地，該方法包括通過(guò)要切的層為基板劃線，用于基板的后續(xù)機(jī)械切割。
方便地，當(dāng)該基板包括一個(gè)有源(active)層，提供選定組合以限制對(duì)至少一層的損傷的步驟包括提供沒有明顯影響有源層中有源器件后續(xù)操作的選定組合。
優(yōu)選地，提供沒有明顯影響有源層中有源器件后續(xù)運(yùn)行的選定組合的步驟包括提供一個(gè)組合，其沒有引起明顯裂縫通過(guò)有源層擴(kuò)展。
方便地，提供選定組合的步驟包括步驟提供一個(gè)初始組合，在此，激光以沒有因環(huán)境溫度下的熱沖擊而引起明顯的裂縫擴(kuò)展(crackpropagation)的初始速率加工基板，并且這樣基板的溫度通過(guò)加工，在由激光對(duì)基板的預(yù)定多個(gè)掃描后升高到環(huán)境溫度以上的升高的溫度；和提供一個(gè)工作組合，在此，激光以高于初始速率的工作速率加工基板，其沒有由于升高溫度的熱沖擊引起的明顯的裂縫擴(kuò)展；和加工基板的步驟包括使用用于至少預(yù)定數(shù)個(gè)掃描的初始組合加工基板的初始深度；和用工作組合加工基板剩余深度的至少一部分。
有利地，多個(gè)掃描中至少第一個(gè)的能量低于多個(gè)掃描的隨后掃描的能量，從而使表面微裂紋的產(chǎn)生少于在其它情況下可能產(chǎn)生的。
有利地，數(shù)個(gè)掃描中至少最后一個(gè)的能量低于數(shù)個(gè)掃描的前面掃描的能量，從而使基板后側(cè)的碎片少于在其它情況下產(chǎn)生的碎屑。
有利地，數(shù)個(gè)掃描的能量在掃描之間變化，有利于去除切割基板過(guò)程中產(chǎn)生的碎片，方便地通過(guò)隨著加工深度的增加來(lái)增加激光能量以從切割路線去除碎片。
有利地，該方法還進(jìn)一步包括步驟提供氣體處理工具為基板提供氣態(tài)環(huán)境；在基板切割之前，期間和之后的至少一個(gè)過(guò)程中使用氣體環(huán)境來(lái)控制基板的化學(xué)反應(yīng)，從而加強(qiáng)所得模片的強(qiáng)度。
方便地，提供氣體處理工具的步驟包括提供一個(gè)氣體釋放頭(delivery head)工具，用來(lái)給基板切割區(qū)域基本一致地傳輸氣體，便于基本一致地切割基板。
有利地，提供氣體處理工具的步驟包括提供工具來(lái)控制流速、濃度、溫度，氣體種類和各種氣體混合中的至少一個(gè)。
方便地，提供氣體環(huán)境的步驟包括了提供一個(gè)惰性氣體環(huán)境用來(lái)基本上防止模片壁在加工過(guò)程中的氧化。
可選地，提供氣體環(huán)境的步驟包括提供活性氣體環(huán)境。
方便地，提供活性氣體環(huán)境的步驟包括用活性氣體侵蝕模片壁來(lái)減少壁的表面粗糙度并因此改進(jìn)模片強(qiáng)度。
優(yōu)選地，提供活性氣體環(huán)境的步驟包括用活性氣體來(lái)侵蝕模片壁來(lái)有效地去除在加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)域，并因此改進(jìn)模片強(qiáng)度。
有利地，提供活性氣體環(huán)境的步驟包括減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的粘到模片表面的碎屑。
方便地，該方法還包括在切割后用有足夠能量的激光掃描所得模片的邊緣來(lái)加熱所得模片的側(cè)壁，從而降低其表面粗糙度并因此增加所得模片的強(qiáng)度。
方便地，該方法用來(lái)生產(chǎn)帶圓角的模片，通過(guò)用基于檢流計(jì)的掃描儀在模片的角上沿著的彎曲軌跡掃描激光束，其中選定組合用來(lái)保持圍繞模片整個(gè)周邊在連續(xù)激光脈沖之間選定的脈沖空間重疊。
方便地，選定組合用來(lái)在模片的拱形部分或拐角上傳輸脈沖，使得在拱形模片邊緣或拐角上基本上不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)生缺陷的過(guò)度切割或切割不足。
有利地，本方法在激光掃描過(guò)基板的過(guò)程中通過(guò)改變切割路線的寬度來(lái)形成具有在遠(yuǎn)離激光束方向中向內(nèi)呈錐形的拱形側(cè)壁的錐形切割路線，其中選定組合被修改來(lái)提供一個(gè)精細(xì)控制的錐形和光滑模片側(cè)壁，并因此增加了所得模片的模片強(qiáng)度。
方便地，該激光器是一個(gè)Q-開關(guān)(Q-switched)激光設(shè)備。
優(yōu)選地，從激光器中發(fā)出的激光束被旋轉(zhuǎn)鏡所引導(dǎo)。
方便地，該基板安裝在傳送帶上且激光最終掃描能量被控制來(lái)基本上防止損傷傳送帶。
優(yōu)選地，該傳送帶對(duì)紫外線輻射基本上透明。
有利地，該傳送帶以聚烯烴為基體。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供的基板程序控制切割裝置包括至少一層，該裝置包括一個(gè)脈沖激光器；用激光切割方案文件來(lái)控制脈沖激光器的程序控制工具和相關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具，激光切割方案文件存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中，激光在基板上產(chǎn)生的脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊中至少一個(gè)各自選定組合和代表切穿各自至少一層所必需的脈沖激光在各自至少一層的至少一個(gè)各自選定多個(gè)掃描的數(shù)據(jù)；因此，在使用中，所得模片至少具有預(yù)設(shè)的模片強(qiáng)度且具有至少與預(yù)設(shè)的最小產(chǎn)量相等的可用的模片的產(chǎn)量。
優(yōu)選地，程序控制方法包括控制工具，來(lái)改變脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊中的至少一個(gè)，從而使激光屬于所述至少一個(gè)各自選定組合。
方便地，該裝置包括遠(yuǎn)心透鏡工具用來(lái)將激光器發(fā)出的激光束在整個(gè)基板上掃描。
有利地，本裝置包括了激光功率測(cè)量工具來(lái)繪制遠(yuǎn)心透鏡焦平面上所接收的激光能量密度以用脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊的所選組合來(lái)產(chǎn)生遠(yuǎn)心透鏡視野內(nèi)的激光能量密度圖，并將激光能量密度圖以陣列存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中來(lái)修改所述至少一個(gè)各自選定組合來(lái)補(bǔ)償遠(yuǎn)心透鏡所引入的基板上的激光能量密度的不規(guī)則。
優(yōu)選地，該裝置還包括了氣體處理工具來(lái)為基板提供氣體環(huán)境從而在切割基板之前、之中或之后的至少一個(gè)期間用于控制與基板的化學(xué)反應(yīng)，來(lái)提高所得模片的強(qiáng)度。
有利地，氣體處理工具包括了氣體釋放頭工具來(lái)將氣體一致地傳輸?shù)交宓那懈顓^(qū)域。
優(yōu)選地，氣體處理工具還包括了控制氣流速率、濃度、溫度，氣體種類和各種氣體的混合中至少一個(gè)的控制工具。
方便地，氣體處理工具被設(shè)置來(lái)提供一個(gè)惰性氣體環(huán)境以基本上防止在加工過(guò)程中模片壁的氧化。
可選擇地，此氣體處理工具被設(shè)置來(lái)提供一個(gè)活性氣體環(huán)境。
有利地，此氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以減少壁的表面粗糙度，并由此增加模片的強(qiáng)度。
有利地，氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以基本上移除加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)域并由此增加了模片的強(qiáng)度。
有利地，氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的并粘連到加工模片的表面的碎片。
方便地，該裝置還包括基于檢流計(jì)的掃描儀，用于通過(guò)沿著模片拐角處彎曲軌跡掃描激光束生產(chǎn)具有圓角的模片，其中選定組合被設(shè)置來(lái)在整個(gè)模片周圍的連續(xù)激光脈沖之間維持選定脈沖空間重疊。
有利地，選定組合被設(shè)置來(lái)控制模片邊緣的拱形部分或拐角上的激光脈沖傳輸，由此基本上不會(huì)有在模片邊緣上產(chǎn)生缺陷的過(guò)度切割或切割不足。
方便地，此裝置還被設(shè)置來(lái)通過(guò)在激光掃描過(guò)基板時(shí)改變切割路線的寬度形成具有在遠(yuǎn)離激光束方向上向內(nèi)呈錐形的拱形壁的錐形切割路線，其中選定組合被修改來(lái)提供一個(gè)具有光滑模片壁的精細(xì)控制的錐形，并由此增加了所得模片的模片強(qiáng)度。
優(yōu)選地，該激光器為Q-開關(guān)激光設(shè)備。
方便地，該裝置包括了用來(lái)引導(dǎo)基板上激光器發(fā)出的激光束的旋轉(zhuǎn)鏡。
優(yōu)選地，該裝置設(shè)置了安裝在傳送帶上的基板，其中該激光在基板上的最終掃描中被控制以基本上不損傷傳送帶。
方便地，該傳送帶對(duì)紫外線光基本上透明。
有利地，該傳送帶以聚烯烴為基體。


結(jié)合附圖并參考一些相關(guān)實(shí)施方式的描述，以實(shí)例的方式更加清楚地理解本發(fā)明。
圖1為切割后的硅晶片的平面圖。
圖2表示了使用本發(fā)明作為遠(yuǎn)心透鏡目標(biāo)視野范圍內(nèi)(40mm×40mm)的入射激光強(qiáng)度的一定百分比的透射激光強(qiáng)度和根據(jù)本發(fā)明的加工一致深度的溝槽的激光脈沖能量中的變化；圖3(i)為根據(jù)本發(fā)明適合切割的多層基板的垂直剖面圖；圖3(ii)代表了本發(fā)明中用來(lái)切割圖3(i)中的多層基板的四步激光加工過(guò)程；圖4(i)到4(iii)為本發(fā)明中多層結(jié)構(gòu)的垂直剖面圖，其中預(yù)劃的溝槽在頂層加工；圖5(i)a到圖5(i)b為本發(fā)明中從有源器件一側(cè)上切割的半導(dǎo)體基板的垂直剖面圖；圖5(ii)a到5(ii)c為本發(fā)明中從與有源器件一側(cè)相反一側(cè)切割的半導(dǎo)體基板的垂直剖面圖；
圖6為有助于理解本發(fā)明的圖表，其中以相對(duì)模片強(qiáng)度為橫坐標(biāo)，模片生存比率為縱坐標(biāo)，用于連續(xù)激光脈沖的不同空間重疊；圖7(i)表示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的具有圓角的多個(gè)模片；圖7(ii)表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng)地切割的多個(gè)模片；圖8為根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的錐形切割路線側(cè)壁的示意垂直剖面圖；圖9(i)到9(iii)為根據(jù)本發(fā)明加工的單層結(jié)構(gòu)的垂直剖面圖；圖10為根據(jù)本發(fā)明安裝在傳送帶上加工的基板的垂直剖面圖。
具體實(shí)施例方式
激光束可以用來(lái)切割半導(dǎo)體晶片10，并由此使用檢流計(jì)型系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)鏡通過(guò)在晶片表面掃描Q開關(guān)激光束將器件11從晶片上單獨(dú)切割(singulate)形成如圖1所示的圖案。激光束的聚焦可以用遠(yuǎn)心型掃描透鏡完成。
在本發(fā)明實(shí)施方式中，連續(xù)激光脈沖的時(shí)間間隔(Δt)和激光脈沖能量(E)在加工單層或多層基板過(guò)程中變化以便減少單層上不同位置或基板中每種材料中的熱負(fù)荷以及隨后的機(jī)械應(yīng)力或其造成的損傷。
作為例子，包括三種不同材料類型的四層31、32、33，和34的一個(gè)多層材料工件30在圖3(i)中顯示。這些材料可以是，例如，聚合物材料的第一層31，在金屬的第二層32上，在聚合物的第三層33上，在半導(dǎo)體基板34上。圖3(ii)為以時(shí)間(對(duì)應(yīng)穿過(guò)多層結(jié)構(gòu)加工的距離)作為橫坐標(biāo)和以脈沖能量作為縱坐標(biāo)的圖表，示出切割基板的四步方法。為了按照此種方法加工第一層31來(lái)減少聚合物材料的熱負(fù)荷和隨之的機(jī)械損傷，激光脈沖能量E1為低且脈沖之間間隔Δt1為高。聚合物材料在高激光能量下，比如每脈沖幾百微焦耳，將熔化且被損傷，但他們?cè)谳^低激光脈沖能量下將被整潔地切割，比如10微焦耳每脈沖。而且如果重復(fù)率太高(即，Δt太低)，過(guò)多的熱量就會(huì)在過(guò)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入聚合物材料，且聚合物將會(huì)被熔化和損傷，因此對(duì)聚合物來(lái)說(shuō)重復(fù)率保持為低(即，Δt為高)。通常，Δt和E的值是根據(jù)材料已知的光學(xué)和熱特性選擇的或由實(shí)驗(yàn)確定。在Δt1和E1上傳輸?shù)募す饷}沖的數(shù)量由第一層31的厚度所決定。
在用激光束35加工通過(guò)第一層31后，該激光參數(shù)變?yōu)棣2和E3，其中Δt2和E3(如同基板上所有層的Δt和E)的選擇值由所用激光波長(zhǎng)下的材料的熱特性和光學(xué)吸收特性所確定。在第二層32加工后，激光特性返回到Δt1和E1來(lái)加工與第一層31的材料相似的第三層33。在第三層33加工后，激光特性變?yōu)棣3和E2來(lái)加工第四層34。在多層基板中每一層的加工過(guò)程中，脈沖能量E1，E2和E3可以以一種描繪在聚焦目標(biāo)的整個(gè)視野范圍的方式變化來(lái)補(bǔ)償遠(yuǎn)心透鏡透射的激光能量的不規(guī)則，從而保證加工通過(guò)基板各層的一致性。
在實(shí)踐中，在加工分層的基板之前，產(chǎn)生一個(gè)激光切割方案文件包含對(duì)激光的一系列命令來(lái)改變對(duì)每層的Δt和E并控制檢流計(jì)掃描儀用來(lái)在工件表面上進(jìn)行激光束定位。此外，切穿每個(gè)各自層所需的激光掃描的相應(yīng)數(shù)目從先知的每層31、32、33、34的厚度預(yù)編程在激光切割方案文件中。
起初，該數(shù)據(jù)可由實(shí)驗(yàn)收集，通過(guò)使用不同的脈沖能量和脈沖重復(fù)率來(lái)掃描不同材料的層并觀察任何損傷，比如層的熔化或裂縫擴(kuò)展。在不同脈沖能量和脈沖重復(fù)率的模片強(qiáng)度上獲得的效果也可被確定，比如用已知的Weibull韋氏模片強(qiáng)度測(cè)試和為產(chǎn)生具有至少所需模片強(qiáng)度模片的每層所選定的組合來(lái)確定。此外，模片的產(chǎn)量可被確定，保證選定的組合不損傷基板上的器件并由此反過(guò)來(lái)影響產(chǎn)量。在選擇了只引起可接受的損傷和產(chǎn)生所需模片強(qiáng)度模片和可接受的產(chǎn)量的脈沖能量和脈沖重復(fù)率的組合后，切斷一個(gè)已知厚度的材料所需要的掃描的數(shù)量也隨后由實(shí)驗(yàn)確定。這些值然后可以用來(lái)編寫激光切割方案文件。
這種切割方法導(dǎo)致與傳統(tǒng)的激光切割方法相比更好的模片強(qiáng)度。
在本發(fā)明中的另一個(gè)實(shí)施方式中，該脈沖時(shí)間間隔Δt和激光脈沖能量E在多層材料的單層加工過(guò)程中改變。參考圖4(i)到4(iii)，要用激光束44加工的第一層41覆蓋在基板43上的第二層42上。隨著第一層41被加工，在第一層41加工期間，激光束44的脈沖特性Δt和E剛好在加工通過(guò)第一層41完成之前被改變，通過(guò)表示改變的激光束441的改變的虛線示出，以防止對(duì)下面第二層42的損壞。通常，對(duì)下層42的損傷是通過(guò)將脈沖能量E減少到組成下層材料的熔化閾值以下來(lái)防止的。圖4中在層41加工的溝槽45可以用做預(yù)加工劃線槽(scribing trench)。在此種情況下，通過(guò)適當(dāng)選擇激光脈沖能量和脈沖重復(fù)率，模片強(qiáng)度與已有技術(shù)相比被改進(jìn)，在頂層41或下層42中不會(huì)出現(xiàn)在激光指定步驟之后進(jìn)行的機(jī)械劃線(scribe)和破裂加工過(guò)程中可能增長(zhǎng)的裂縫。
在本發(fā)明中的另外一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，激光束54的低能量激光脈沖被用在沿著切割線(lane)55的前幾個(gè)通路中來(lái)防止在從晶片50的有源器件(active device)側(cè)加工時(shí)穿過(guò)有源器件51擴(kuò)展的大裂縫的發(fā)展，如圖5(i)a中所示。在激光切割的材料深度約相當(dāng)于有源器件層的厚度后，激光束54的脈沖能量E在激光切割方案文件的控制下可增加到更高的激光束541的脈沖能量，如圖5(i)b中所示，以便更快地加工晶片50的半導(dǎo)體基板53的主體，其由初始加工所加熱，這樣在加工基板53中的熱沖擊效應(yīng)被減弱。當(dāng)從與承載有源器件51一側(cè)相反的晶片基板53的后側(cè)加工時(shí)，如圖5(ii)a所示，可以采用一個(gè)相似的過(guò)程來(lái)防止向下切入基板材料的初始激光所產(chǎn)生的裂縫擴(kuò)展，并且最初使用具有低激光脈沖能量的激光束54。在半導(dǎo)體基板53的主體中，激光能量在激光切割方案文件的控制下增加以使用更高能量激光束541來(lái)更快地加工，見圖5(ii)b。當(dāng)從晶片50的后側(cè)加工的激光束541達(dá)到包含有源器件51的區(qū)域時(shí)，激光束54的激光脈沖能量在激光切割方案文件的控制下被減弱以防止對(duì)該區(qū)域的過(guò)分損傷，見圖5(ii)c。為了按照此種方式控制激光加工，激光切割方案文件還包括代表分別通過(guò)有源層和基板剩余部分所需的掃描數(shù)目的數(shù)據(jù)，以及將基板的溫度升高到一個(gè)熱沖擊效應(yīng)在升高的溫度和升高的脈沖能量下不明顯的溫度所需的初始掃描的數(shù)目的數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，如圖9所示，在用多通路切割來(lái)加工，例如，單層基板93中的例如溝槽或切割線92時(shí)，在一個(gè)或幾個(gè)初始通路期間，使用比切割基板主體時(shí)所用的激光束941脈沖能量更低的激光束94，來(lái)防止在從其加工基板93的第一表面91上的表面微裂紋的產(chǎn)生或至少減少到低于可能在其它情況下發(fā)生的程度。相似地，激光束942的最終通路的能量可以減小到用來(lái)切割基板93的主體所用的能量以下，來(lái)防止與第一表面91相對(duì)的基板的第二表面94的或，例如，在溝槽的基底的碎屑或裂紋的產(chǎn)生，或至少將其減少到低于可能在其它情況下發(fā)生的程度。在基板93的主體中，使用更高能量的脈沖來(lái)有效地切除材料。該脈沖能量可以隨著加工深度的增加而增加來(lái)更有效地加速材料的切除。
此外，參考圖10，在基板103的加工整個(gè)過(guò)程中可以改變激光束104的能量以有利于去除加工中產(chǎn)生的碎片109。也就是說(shuō)，激光束104更高的峰值功率被用在基板深處而不是接近基板表面處。
激光切割模片的機(jī)械模片強(qiáng)度為連續(xù)激光脈沖之間的空間重疊的函數(shù)。連續(xù)激光脈沖之間的空間重疊被由此優(yōu)選地選擇來(lái)產(chǎn)生從被加工基板獲得模片的最佳機(jī)械模片強(qiáng)度。例如，用一個(gè)355nm的Q開關(guān)激光加工的硅基板的機(jī)械模片強(qiáng)度的相關(guān)性在圖6中表示，其中，繪制壓力測(cè)試的生存可能性為縱坐標(biāo)，施加在模片上的壓力作為橫坐標(biāo)，來(lái)用于從30％到76％的一系列脈沖重疊。顯然，在這種情況下，具有最高模片強(qiáng)度的曲線61對(duì)于30％的脈沖重疊獲得。顯而易見的是如果激光脈沖重疊過(guò)高則一個(gè)區(qū)域中會(huì)有過(guò)多的熱量，和過(guò)多的裂紋。如果脈沖重疊較低，在一個(gè)區(qū)域中就會(huì)有較少的熱損傷和較少的裂紋。在實(shí)踐中，提供所需的模片強(qiáng)度和產(chǎn)量的適當(dāng)重疊可以由實(shí)驗(yàn)確定并存儲(chǔ)在激光切割方案文件中用來(lái)在加工期間使用。應(yīng)該理解的是激光脈沖的空間重疊實(shí)際上是掃描速率、脈沖重復(fù)率和入射激光束的直徑的函數(shù)，因此僅這些參數(shù)需要被存儲(chǔ)在激光切割方案文件中。
當(dāng)遠(yuǎn)心透鏡被用來(lái)聚焦激光束時(shí)，所接受的激光的強(qiáng)度在遠(yuǎn)心透鏡的視野范圍內(nèi)改變。激光參數(shù)可以根據(jù)聚焦掃描透鏡目標(biāo)的視野范圍內(nèi)的焦點(diǎn)的位置來(lái)進(jìn)行改變以便在整個(gè)視野內(nèi)的工件表面維持恒定的功率密度。作為入射激光強(qiáng)度的一個(gè)百分比的透射激光強(qiáng)度在典型遠(yuǎn)心掃描透鏡視野范圍內(nèi)的變化用等值線(contour plot)20在圖2的上半部示出。該等值線可以通過(guò)在遠(yuǎn)心透鏡下方在基板或工件要位于其中的平面內(nèi)放置激光功率表來(lái)獲得。激光功率讀數(shù)被記錄在橫跨透鏡(典型的40mm×40mm)視野范圍內(nèi)的許多位置上，然后繪制為二維表面圖表。激光功率密度圖中的不規(guī)則主要是由于透鏡上抗反射涂層的質(zhì)量。一個(gè)遠(yuǎn)心透鏡包括許多透鏡，在任何這些透鏡之上的涂層厚度或質(zhì)量上的任何不規(guī)則都可以引起激光功率密度圖上可觀察到的不規(guī)則。而且，由于遠(yuǎn)心透鏡的幾何形狀，它的固有性能在視野的邊緣并不好，因此激光功率密度就會(huì)由于遠(yuǎn)心透鏡本身所造成的激光束輪廓的畸變而被減少。
在整個(gè)掃描透鏡的視野內(nèi)維持一個(gè)恒定的功率密度需要改變激光脈沖能量和激光重復(fù)頻率之中的至少一個(gè)。在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，激光參數(shù)根據(jù)聚焦對(duì)象視野中的焦點(diǎn)位置來(lái)改變，以在橫跨整個(gè)視野的工件表面維持一個(gè)恒定的功率密度。作為入射激光強(qiáng)度的一定百分比的透射激光強(qiáng)度在典型的遠(yuǎn)心掃描透鏡的視野范圍上的變化在圖2中表示。橫跨整個(gè)掃描透鏡的視野范圍維持一個(gè)恒定的功率密度需要改變激光脈沖能量和激光重復(fù)率之中的至少一個(gè)并方便地在固定的激光重復(fù)頻率下改變激光脈沖能量，或可替換地，在一個(gè)固定激光脈沖能量下改變激光重復(fù)頻率。功率密度(φ)被定義為在激光焦點(diǎn)上單位面積(A單位為平方厘米)上的功率(P單位為瓦特)且由下式給出φ=PA]]>其中功率為每秒(s)的脈沖能量(E單位為焦耳)P=Es]]>舉例說(shuō)明，圖2中的下一半，其脈沖能量作為縱坐標(biāo)相對(duì)于沿著線21的距離，它距離如圖2中的上半部分所示的視野的下邊緣10mm，在掃描橫跨掃描透鏡的視野范圍的激光來(lái)補(bǔ)償通過(guò)遠(yuǎn)心透鏡透射的激光強(qiáng)度的變化時(shí)，展示了在基板上維持恒定功率密度所需的激光脈沖能量的修正。在該實(shí)施例中，激光沿著長(zhǎng)為40mm，距離透鏡中心為10mm的直線21掃描。在圖2的上半部分，透鏡的視野被分成多個(gè)區(qū)域，其中在所給區(qū)域中每個(gè)點(diǎn)上的密度為該區(qū)域上所有點(diǎn)的±5％以內(nèi)。對(duì)于在本實(shí)施例中激光所掃描的40mm的線21，對(duì)應(yīng)掃描線2l的六個(gè)部分22，23，24，25，26，27的六個(gè)不同區(qū)域，被穿過(guò)且因此在激光切割方案文件的控制下改變激光能量五次。該激光脈沖能量在區(qū)域1中以E4的值221開始用于掃描線21的第一部分22。在區(qū)域1的工件的透射激光強(qiáng)度為入射在掃描透鏡上的激光強(qiáng)度的80％到85％，且由于區(qū)域1代表了與區(qū)域2到6相比最低的入射激光強(qiáng)度的區(qū)域，因此區(qū)域1中每個(gè)激光脈沖E4的能量為最高。隨著激光從區(qū)域1到區(qū)域2的掃描，對(duì)應(yīng)掃描線21的第二部分23，該透射的激光強(qiáng)度增加到掃描透鏡上入射的激光強(qiáng)度的85％到90％，并為了在工件表面維持一個(gè)恒定的功率密度，激光脈沖能量當(dāng)前減少到E3的值231，其中E3比E4能量上低5％。隨著激光束從一個(gè)區(qū)域橫穿到下一個(gè)區(qū)域，激光脈沖的能量在激光切割方案文件的控制下“實(shí)時(shí)(on the fly)”改變，(如需要?jiǎng)t在脈沖間基線(pulse-to-pulse basis)上)以便在沿著切割路線21的整個(gè)40mm長(zhǎng)度的工件表面上維持一個(gè)恒定的功率密度值(φ)。
總之，工件表面的激光功率密度φ與激光脈沖能量E成正比。在工件表面的激光脈沖能量值將與因?yàn)樵趻呙柰哥R中的衰減而與從激光器直接出現(xiàn)的不同。該等值圖以二維列陣的形式存儲(chǔ)在與激光的計(jì)算機(jī)控制相關(guān)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，并且基于針對(duì)檢流計(jì)掃描儀的軟件以將激光束放置在視野中，同時(shí)的命令發(fā)送到激光以如激光切割方案文件中所指示的來(lái)改變脈沖重復(fù)率和激光脈沖能量。激光功率也可以通過(guò)激光頭自身中的整體功率儀監(jiān)測(cè)，且激光中的功率的變化可以被補(bǔ)償。原則上，激光功率可以在工件或基板上被監(jiān)測(cè)而不是存儲(chǔ)等值圖，但在進(jìn)行這些的過(guò)程中將會(huì)有激光功率的損失，且優(yōu)選地將等值圖存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。根據(jù)本發(fā)明，該脈沖重復(fù)率和脈沖能量的結(jié)合在掃描過(guò)程中被控制，該激光脈沖能量E在與遠(yuǎn)心掃描透鏡的透射的反比(indirect proportion)中變化，以為了在掃描透鏡的整個(gè)視野內(nèi)的工件表面保持恒定的功率密度。這就允許，例如，切割路線的加工和一致深度的指定溝槽，其中切割路線的深度與功率密度φ成正比。在基板用激光加工的情況下，這樣激光將切過(guò)基板的整個(gè)厚度，在整個(gè)切割路線中保持一致的功率密度防止了切割路線的部分切割。在選取和安置的過(guò)程中，切割路線的部分切割將留下相鄰模片之間的材料，當(dāng)模片從傳送帶上選取時(shí)，粘連的模片可能分離而導(dǎo)致對(duì)模片的損傷，因此顯著降低了它們的機(jī)械強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的激光切割可以在由氣體處理系統(tǒng)控制的非環(huán)境(non-ambient)空氣環(huán)境中完成。氣體參數(shù)比如流速、濃度、溫度，氣體種類和氣體混合可以在激光切割過(guò)程之前、之中或之后的至少一個(gè)被控制。一系列不同的氣體可以被用在激光加工過(guò)程之前，之中，或之后的至少一個(gè)中。
一個(gè)氣體釋放頭(delivery head)可以用來(lái)保證氣體一致地被傳輸?shù)交宓那懈顓^(qū)域，這樣就完成了一致切割。
使用的氣體相對(duì)于半導(dǎo)體基板和/或半導(dǎo)體晶片或基板中的層可以為惰性或活性的。惰性氣體(例如，氬和氦)可以用于在激光加工過(guò)程中防止模片壁上氧化層的生長(zhǎng)。與硅反應(yīng)的氣體(例如，含氯氟烴和鹵化碳)可以用來(lái)在激光加工之前，之中和之后的至少一個(gè)來(lái)通過(guò)對(duì)基板材料蝕刻減少模片側(cè)壁的表面粗糙度。而且，一個(gè)由于激光加工在模片側(cè)墻上產(chǎn)生的熱影響區(qū)(HAZ)可以用反應(yīng)氣體來(lái)蝕刻掉。以這種方式，模片側(cè)壁的質(zhì)量改善并由此增加了模片的強(qiáng)度。而且，反應(yīng)氣體減少了粘附在模片側(cè)壁上和頂及底表面上的碎片量，這樣就減少了激光加工模片上的靜電應(yīng)力點(diǎn)。
在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式中，激光脈沖的能量被減少到與晶片材料的熔化閾值接近的值(在模片切單(singulation)之后)且激光沿著模片的邊緣進(jìn)行掃描來(lái)加熱(而不是侵蝕)模片側(cè)壁。在此過(guò)程中，模片側(cè)壁的表面粗糙度被降低且熱影響區(qū)的一致性提高，因此導(dǎo)致增強(qiáng)的模片強(qiáng)度。
在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式中，激光按照如圖7(i)所示的此種方式掃描來(lái)為模片71加工圓角72。模片75用傳統(tǒng)的機(jī)械鋸按照?qǐng)D7(ii)中所示的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行切割。在使用基于激光加工系統(tǒng)的檢流計(jì)而不是基于切割系統(tǒng)的傳統(tǒng)的機(jī)械鋸時(shí)，更容易獲得圓角幾何形狀并更精確。然而，激光脈沖特性必須在圓角部分改變，如典型的情況下，用來(lái)引導(dǎo)激光束的檢流計(jì)掃描鏡必須在它們橫穿曲線圖形時(shí)放慢速度。否則，當(dāng)掃描鏡變慢時(shí)激光脈沖空間重疊將增加，由此脈沖的間隔時(shí)間，Δt，需要增加來(lái)在圓角部分維持一個(gè)與模片的垂直部分上使用的空間重疊相同的重疊。該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)到激光切割方案文件中來(lái)在加工過(guò)程中控制激光束。使用激光來(lái)生產(chǎn)具有圓角的模片增加了模片的強(qiáng)度并保證了薄晶片的切割。該圓角消除了矩形模片尖角所引起的應(yīng)力。
而且，加工也可以通過(guò)激光切割方案文件和程序控制來(lái)控制，這樣在模片邊緣的角或曲線部分傳輸?shù)拿}沖使得在沒有那些可以在模片邊緣產(chǎn)生缺陷的過(guò)度切割或切割不足的情況下獲得“清晰”的拐角或曲線部分。
在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施方式中，在基板83上用激光束84切割的激光切割路線的錐形85，可以改變來(lái)產(chǎn)生凸起的拱形模片側(cè)壁82，如圖8所示，以產(chǎn)生一個(gè)向著激光束84的方向上呈錐形的切割。在前面說(shuō)明的實(shí)施方式中，這通過(guò)在尖角上消除靜電應(yīng)力點(diǎn)導(dǎo)致了增加的模片強(qiáng)度。切割路線側(cè)壁的錐形通過(guò)在激光束掃描過(guò)基板的過(guò)程中改變切割路線的寬度來(lái)完成。如圖8中所示的錐形側(cè)壁通過(guò)在切割路線中隨著加工基板深度的增加減少臨近激光掃描的數(shù)量來(lái)完成。
如圖10所示，一個(gè)將要被加工的基板103可以安裝在傳送帶110上，比如在基板103上加工切割路線102來(lái)對(duì)模片101切單。在此種情況下，該激光束能量可以通過(guò)基板來(lái)在最終通路中控制以保證不出現(xiàn)對(duì)傳送帶的損傷，如上關(guān)于圖9(iii)所示?？蛇x擇地，或附加地，可以使用一個(gè)傳送帶110，比如聚烯烴基體傳送帶，其對(duì)用來(lái)加工基板103的紫外線激光束104基本透明，因此，在加工過(guò)程參數(shù)的適當(dāng)選擇的情況下，基本不會(huì)出現(xiàn)對(duì)傳送帶的損傷。
本發(fā)明并不在限制以上描述的實(shí)施方式中，而是可以在構(gòu)造和細(xì)節(jié)上變化。
權(quán)利要求
1.一種使用脈沖激光器用以程序控制切割包括至少一層基板的方法，該方法包括步驟a.提供程序控制工具和相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具用于控制所述脈沖激光器；b.在相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中提供由激光在基板上產(chǎn)生的脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊的至少一個(gè)選定組合的激光切割方案文件來(lái)限制對(duì)所述各自至少一層的損傷，同時(shí)使對(duì)至少一層的加工速率達(dá)到最大；c.當(dāng)所述脈沖激光器按照存儲(chǔ)在所述激光切割方案文件中的所述各自至少一個(gè)組合運(yùn)行時(shí)，在所述激光切割方案文件中提供代表切斷所述各自至少一層所需的脈沖激光的所述各自至少一層的至少一選定多個(gè)掃描的數(shù)據(jù)；和d.在所述激光切割方案文件驅(qū)動(dòng)的所述程序控制工具的控制下使用所述激光，以所述各自至少一選定多個(gè)掃描來(lái)掃描所述至少一層，以至少有利于對(duì)基板的切割，從而使得到的模片具有至少預(yù)定的模片強(qiáng)度和可使用的模片產(chǎn)量至少等于預(yù)定的最小產(chǎn)量。
2.如權(quán)利要求1中所述的方法，其中為所述至少一層的每一層提供激光切割方案文件的步驟b和c包括的步驟有b1.改變脈沖速率、脈沖能量、脈沖空間重疊的至少一個(gè)組合，來(lái)提供一個(gè)各自組合；b2.測(cè)量使用所述各自組合的所述各自層的切割速率；b3.檢查所述層，來(lái)確定損傷是否被限制在預(yù)定的范圍；b4.切割基板并且測(cè)量所述得到的模片的產(chǎn)量；b5.測(cè)量得到模片的模片強(qiáng)度；b6.生成使切割速率達(dá)到最大的選定組合的激光切割方案文件，同時(shí)產(chǎn)生至少具有所述預(yù)定最小產(chǎn)量的可使用的模片的產(chǎn)量，和所述模片至少具有所述預(yù)定的模片強(qiáng)度；c1.使用所述選定組合掃描至少一層，以確定切斷所述層所需的多個(gè)掃描；和c2.將所述選定的多個(gè)掃描存儲(chǔ)在所述激光切割方案文件中。
3.如權(quán)利要求2中所述的方法，其中所述模片強(qiáng)度用韋氏模片強(qiáng)度測(cè)試來(lái)測(cè)量。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的方法，其中使用激光掃描所述至少一層的所述步驟d包括提供一個(gè)基于檢流計(jì)的掃描儀。
5.如權(quán)利要求1到4中的任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中，使用所述激光掃描所述至少一層的步驟包括提供一個(gè)遠(yuǎn)心掃描透鏡用于將來(lái)自激光器的激光束橫穿基板掃描，和提供激光切割方案文件的步驟包括的步驟有d1.繪制在所述遠(yuǎn)心掃描透鏡焦平面上接收的激光能量密度，以使用脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊的選定組合產(chǎn)生遠(yuǎn)心透鏡視野范圍內(nèi)的激光能量密度圖；d2.將所述激光能量密度圖作為陣列存儲(chǔ)在存儲(chǔ)工具中；和d3.使用所述激光能量密度圖用控制工具來(lái)修改選定組合的脈沖重復(fù)率和脈沖能量中的至少一個(gè)以在基板上在視野范圍內(nèi)的掃描點(diǎn)生產(chǎn)恒定的激光能量密度。
6.如權(quán)利要求5中所述的方法，其中繪制激光能量密度的步驟包括使用激光功率儀來(lái)測(cè)量遠(yuǎn)心透鏡的視野范圍內(nèi)代表位置上的激光能量密度。
7.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中提供選定組合的步驟包括提供限制各自層材料的熱負(fù)荷的選定組合來(lái)將機(jī)械應(yīng)力限制在預(yù)設(shè)的最大值以內(nèi)。
8.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中所述選定組合被用于少于掃描中與其對(duì)應(yīng)的選定多個(gè)，以加工將被切削的層，且該層被掃描以進(jìn)行進(jìn)一步的掃描直到所述的選定多個(gè)，該選定多個(gè)所用的組合將不明顯地加工下一層，使得基本上沒有加工出現(xiàn)在所述下一層，這樣在將被切割的所述層被切割后，激光將繼續(xù)掃描所述基板。
9.如權(quán)利要求8中所述的方法，用于通過(guò)將被切割的層來(lái)對(duì)基板劃線用于對(duì)基板的后續(xù)機(jī)械切割。
10.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中，該基板包括一個(gè)有源層，其中，提供選定組合以限制對(duì)至少一層的損傷的步驟包括提供沒有明顯影響有源層中有源器件后續(xù)工作的選定組合。
11.如權(quán)利要求10中所述的方法，其中提供沒有明顯影響有源層中有源器件后續(xù)運(yùn)行的選定組合的步驟包括提供一個(gè)組合，其沒有引起明顯裂縫通過(guò)有源層擴(kuò)展。
12.如前面任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中提供選定組合的步驟包括b7.提供一個(gè)初始組合，在此，所述激光以沒有造成因環(huán)境溫度下的熱沖擊而引起的明顯的裂縫擴(kuò)展的初始速率加工基板，并且這樣的基板的溫度通過(guò)加工，在由激光對(duì)基板的預(yù)定多個(gè)掃描后升高到環(huán)境溫度以上的升高的溫度；b8.和提供一個(gè)工作組合，在此，激光以高于初始速率的工作速率加工基板，其不造成由于在升高的溫度下的熱沖擊引起的明顯的裂縫擴(kuò)展；和加工基板的步驟d包括d4.使用用于至少預(yù)定多個(gè)掃描的初始組合來(lái)加工基板的初始深度；和d5.用所述工作組合加工基板剩余深度的至少一部分。
13.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中多個(gè)掃描中至少第一個(gè)的能量低于多個(gè)掃描的隨后掃描的能量，從而使表面微裂紋的產(chǎn)生少于在其它情況下可能產(chǎn)生的。
14.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中多個(gè)掃描中至少最后一個(gè)的能量低于多個(gè)掃描的前面掃描的能量，從而使基板后側(cè)的碎片少于在其它情況下產(chǎn)生的碎屑。
15.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所描述的方法，其中多個(gè)掃描的能量在掃描之間變化，有利于去除切割基板過(guò)程中產(chǎn)生的碎片，方便地通過(guò)隨著加工深度的增加來(lái)增加激光能量以從切割路線去除碎片。
16.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，還包括了以下步驟e.提供氣體處理工具為基板提供氣體環(huán)境；f.在基板切割之前，期間和之后的至少一個(gè)過(guò)程中使用氣體環(huán)境來(lái)控制與基板的化學(xué)反應(yīng)，從而加強(qiáng)所得模片的強(qiáng)度。
17.如權(quán)利要求16中所述的方法，其中提供氣體處理工具的步驟包括提供氣體釋放頭工具，用來(lái)給基板切割區(qū)域基本一致地傳輸氣體，便于基本一致地切割基板。
18.如權(quán)利要求16或17中所述的方法，其中提供氣體處理工具的步驟包括提供工具來(lái)控制流速、濃度、溫度，氣體種類和各種氣體混合中的至少一個(gè)。
19.如權(quán)利要求16到18中任何一項(xiàng)中所述的方法，其中提供氣體環(huán)境的步驟包括提供一個(gè)惰性氣體環(huán)境用來(lái)基本上防止模片壁在加工過(guò)程中的氧化。
20.如權(quán)利要求16到18中任何一項(xiàng)所述的方法，其中提供氣體環(huán)境的步驟包括提供活性氣體環(huán)境。
21.如權(quán)利要求20中所述的方法，其中提供活性氣體環(huán)境的步驟包括用活性氣體侵蝕模片壁來(lái)減少壁的表面粗糙度并因此改進(jìn)模片強(qiáng)度。
22.如權(quán)利要求20或21中所述的方法，其中提供活性氣體環(huán)境的步驟包括用活性氣體來(lái)侵蝕模片壁來(lái)基本上去除在加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)域，并因此改進(jìn)模片強(qiáng)度。
23.如權(quán)利要求20到22中任何一項(xiàng)所述的方法，其中提供活性氣體環(huán)境的步驟包括減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的粘到加工的模片表面的碎片。
24.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中，還包括在切割后用有足夠能量的激光掃描所得模片的邊緣來(lái)加熱所得模片的側(cè)壁，從而降低其表面粗糙度并因此增加所得模片的強(qiáng)度。
25.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，通過(guò)用基于檢流計(jì)的掃描儀在模片的拐角上沿著彎曲軌跡掃描激光束用來(lái)生產(chǎn)帶圓角的模片，其中選定組合適于保持圍繞模片整個(gè)周邊在連續(xù)激光脈沖之間選定的脈沖空間重疊。
26.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中所述選定組合適用于在模片的拱形部分或拐角上傳輸脈沖，使得在拱形模片邊緣或拐角上基本上不會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)生缺陷的過(guò)度切割或切割不足。
27.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，在激光掃描過(guò)基板的過(guò)程中通過(guò)改變切割路線的寬度來(lái)形成具有遠(yuǎn)離激光束方向上向內(nèi)呈錐形的拱形側(cè)壁的錐形切割路線，其中選定組合被修改來(lái)提供一個(gè)精細(xì)控制的錐形和光滑模片側(cè)壁，并由此增加了所得模片的模片強(qiáng)度。
28.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中所述激光器是Q-開關(guān)激光設(shè)備。
29.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中從所述激光器中發(fā)出的激光束被旋轉(zhuǎn)鏡所引導(dǎo)。
30.如前任何一項(xiàng)權(quán)利要求中所述的方法，其中所述基板安裝在傳送帶上，且激光最終掃描能量被控制來(lái)基本上防止損傷傳送帶。
31.如權(quán)利要求30中所述的方法，其中所述傳送帶對(duì)紫外線輻射基本上透明。
32.如權(quán)利要求31中所述的方法，其中所述傳送帶以聚烯烴為基體。
33.一種基板的程序控制切割裝置包括了至少一層，該裝置包括一個(gè)脈沖激光器；用激光切割方案文件來(lái)控制所述脈沖激光器的程序控制工具和相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具，激光切割方案文件存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中，激光在基板上產(chǎn)生的脈沖的脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊中至少一個(gè)各自選定組合和代表切穿所述各自至少一層所必需的脈沖激光在各自至少一層的至少一個(gè)各自選定多個(gè)掃描的數(shù)據(jù)；這樣，在使用中，所得模片至少具有預(yù)定的模片強(qiáng)度且具有至少與預(yù)定的最小產(chǎn)量相等的可用模片的產(chǎn)量。
34.如權(quán)利要求33中所述的裝置，其中，所述程序控制工具包括控制工具，來(lái)改變脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊中的至少一個(gè)，從而使激光屬于所述至少一個(gè)各自選定的組合。
35.如權(quán)利要求33或34中所述的裝置，包括遠(yuǎn)心透鏡工具，用來(lái)將激光器發(fā)出的激光束在整個(gè)基板上掃描。
36.如權(quán)利要求35中所述的裝置，包括激光功率測(cè)量工具來(lái)繪制所述遠(yuǎn)心透鏡焦平面上所接收的激光能量密度以用脈沖速率，脈沖能量和脈沖空間重疊的選定組合來(lái)產(chǎn)生所述遠(yuǎn)心透鏡視野內(nèi)的激光能量密度圖，并將激光能量密度圖以陣列存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具中來(lái)修改所述至少一個(gè)各自選定組合來(lái)補(bǔ)償所述遠(yuǎn)心透鏡所引入的基板上的激光能量密度的不規(guī)則。
37.如權(quán)利要求33到36中任何一項(xiàng)的所述裝置還包括了氣體處理工具，來(lái)為基板提供氣體環(huán)境，以在切割基板之前、之中或之后的至少一個(gè)期間用于控制與所述基板的化學(xué)反應(yīng)，來(lái)提高所得模片的強(qiáng)度。
38.如權(quán)利要求37中所述的裝置，其中氣體處理工具包括了氣體釋放頭工具來(lái)將氣體一致地傳輸?shù)交宓那懈顓^(qū)域。
39.如權(quán)利要求37或38中所述的裝置，其中氣體處理工具包括了控制氣流速率、濃度、溫度，氣體種類和各種氣體的混合中至少一個(gè)的控制工具。
40.如權(quán)利要求37到39中任何一個(gè)的所述裝置，其中所述氣體處理工具被設(shè)置來(lái)提供一個(gè)惰性氣體環(huán)境以基本上防止在加工過(guò)程中模片壁的氧化。
41.如權(quán)利要求37到39中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中所述氣體處理工具被設(shè)置來(lái)提供一個(gè)活性氣體環(huán)境。
42.如權(quán)利要求41中所述的裝置，其中所述氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以減少壁的表面粗糙度，并由此增加模片的強(qiáng)度。
43.如權(quán)利要求41中所述的裝置，其中所述氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以基本上移除加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱影響區(qū)域并由此增加了模片的強(qiáng)度。
44.如權(quán)利要求41中所述的裝置，其中所述氣體處理工具被設(shè)置來(lái)用活性氣體腐蝕模片壁以減少加工過(guò)程中產(chǎn)生的并粘連到加工模片的表面的碎片。
45.如權(quán)利要求33到44中任何一項(xiàng)所述的裝置還包括基于檢流計(jì)的掃描儀，用于通過(guò)沿著模片拐角處彎曲軌跡掃描激光束生產(chǎn)具有圓角的模片，其中所述選定組合被設(shè)置來(lái)在整個(gè)模片周圍的連續(xù)激光脈沖之間維持選定脈沖空間重疊。
46.如權(quán)利要求33到35中任何一項(xiàng)所述裝置，其中所述選定組合被設(shè)置來(lái)控制模片邊緣的拱形部分或拐角上的激光脈沖傳輸，由此基本上不會(huì)有在模片邊緣上產(chǎn)生缺陷的過(guò)度切割或切割不足。
47.如權(quán)利要求33到46中任何一項(xiàng)所述的裝置，該裝置還被設(shè)置來(lái)通過(guò)在激光掃描過(guò)基板時(shí)改變切割路線的寬度形成具有在遠(yuǎn)離激光束方向上向內(nèi)呈錐形的拱形壁的錐形切割路線，其中所述選定組合被修改來(lái)提供一個(gè)具有光滑模片壁的精細(xì)控制的錐形，并由此增加了所得模片的模片強(qiáng)度。
48.如權(quán)利要求33到47中任何一項(xiàng)所述的裝置，其中激光器為Q-開關(guān)激光設(shè)備。
49.如權(quán)利要求33到48中任何一項(xiàng)所述的裝置，包括了用來(lái)引導(dǎo)在基板上由激光器發(fā)出的激光束的旋轉(zhuǎn)鏡。
50.如權(quán)利要求33到49中任何一項(xiàng)所描述的裝置，該裝置設(shè)置了安裝在傳送帶上的基板，其中所述激光在基板上的最終掃描中被控制以基本上不損傷傳送帶。
51.如權(quán)利要求50中所述的裝置，其中該傳送帶對(duì)紫外線光基本上透明。
52.如權(quán)利要求51中所述的裝置，其中傳送帶以聚烯烴為基體。
全文摘要
基板(30)用一個(gè)具有存儲(chǔ)激光切割方案文件的相關(guān)存儲(chǔ)器的程序控制脈沖激光束(35)裝置切割。該文件包括了脈沖速率Δt，脈沖能量密度E和脈沖空間重疊中的選定組合來(lái)加工基板的一個(gè)單層或不同層(31，32，33，34)上不同類型的材料，同時(shí)限制了對(duì)層的損傷并將加工速率最大化來(lái)產(chǎn)生具有預(yù)定模片強(qiáng)度和產(chǎn)量的模片。該文件還包含了與用選定組合切穿對(duì)應(yīng)層所必須的掃描次數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。該基板用選定組合進(jìn)行切割。惰性氣體或活性氣體的氣體處理裝置被提供以在切割之前，之中或之后來(lái)防止或引起基板上的化學(xué)反應(yīng)。
文檔編號(hào)H01L21/301GK1663038SQ03814249
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月19日
發(fā)明者A·博伊爾, O·梅甘 申請(qǐng)人:Xsil技術(shù)有限公司