DE60117036T2

DE60117036T2 - Laserbearbeitung von halbleitermaterialen

Info

Publication number: DE60117036T2
Application number: DE60117036T
Authority: DE
Inventors: Adrian Monasterevin BOYLE
Original assignee: Xsil Technology Ltd
Current assignee: Xsil Technology Ltd
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2021-10-27
Also published as: ATE316841T1; US20020086544A1; DE60117036D1; US6841482B2; AU2002210860A1; IE20010944A1; EP1341638B1; CN1257038C; KR20030064808A; EP1341638A1; CN1481290A; JP2004515365A; WO2002047863A1

Description

EINFÜHRUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 13. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner den Einsatz von Lasern bei der Bearbeitung von Halbleitermaterialien oder anderen Materialien, die größtenteils ähnliche Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel ist die Bearbeitung von Halbleitern zum Zweck des Trennens einer einzelnen integrierten Schaltung von einer Anordnung integrierter Schaltungen auf einem Wafer. Ein weiteres Beispiel ist die Entfernung von Halbleitermaterial mittels Laser zum Zweck des Erzeugens von Öffnungen bzw. Aperturen in dem Wafer oder in dem Chip.
Beschreibung des Stands der Technik
Integrierte Schaltungen werden unter Verwendung von Halbleiterscheiben oder Halbleiter-Wafern als Ausgangsmaterial hergestellt. Mehrere integrierte Schaltungen werden durch mehrere lithografische Schritte gleichzeitig erzeugt. Eine der letzten Phasen bzw. Stufen bei der Herstellung integrierter Schaltungen ist das Trennen bzw. Singulieren des integrierten Schaltungs-Halbleiterchips von dem Wafer, in dem er gebildet wird.
Zurzeit werden in der Branche mechanische Hochpräzisionssägen mit Diamantklingen zur Ausführung dieser Funktion eingesetzt. Obgleich es sich dabei um eine anerkannte Technik handelt, sind mit dem Einsatz derartiger Sägen Probleme verbunden, da sie Abplatzer, die Erzeugung von Rückständen und eine übermäßige thermische Belastung verursachen.
Die Laserverarbeitung und der Einsatz von Lasern bei der Fertigung werden zwar weit verbreitet eingesetzt, allerdings scheint es als wäre die Lasertechnologie nicht erfolgreich auf die Bearbeitung von Halbleitermaterial und ähnliche Anwendungen angewandt worden. Die Gründe dafür sind es, dass die Qualität der durch den Laserschneidevorgang erzeugten Kanten für Präzisionsanwendungen nicht ausreichend ist, wie zum Beispiel für die Fertigung von integrierten Schaltungen. Ferner ist die Geschwindigkeit für Produktionsverfahren mit hohem Durchsatz ungenügend. Zudem wird häufig an der Schnittvorderseite Wärme erzeugt, was zu einer Beschädigung der elektrischen Funktion führt, für welche die Komponente hergestellt worden ist.
Das U.S. Patent US-A-4.958.900 beschreibt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 13.
Das U.S. Patent US-A-5.922.224 beschreibt ein System zum Fokussieren von Licht von einem Laserstrahl in zwei Strahlen. Wenn ein Halbleiter-Wafer in Relation zu den Strahlen bewegt wird, verlaufen die Strahlen auf dem gleichen Pfad, und zwar einer nach dem anderen.
Die Erfindung betrifft das Bereitstellen einer verbesserten Bearbeitung von Halbleitern und ähnlichen Materialien unter Verwendung von Laserstrahlen. Die gewünschten Verbesserungen betreffen die Bearbeitungsrate sowie die Qualität und Präzision.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten eines Materials, wobei das Verfahren die Schritte des Richtens von mindestens zwei Laserstrahlen auf das Material umfasst, um einen Bearbeitungsvorgang auszuführen, wobei die Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, und wobei der Strahl mit der längsten Wellenlänge anfänglich eingesetzt und für die höchste Materialentfernungsrate verwendet wird, und wobei ein Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge in der Folge verwendet wird, um den Bearbeitungsvorgang abzuschließen.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Strahl mit der längsten Wellenlänge auch die höchste Leistung auf.
In einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst der Strahl mit der längsten Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer Grund- oder ersten Oberschwingungs-Laserfrequenz, und wobei der Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenz umfasst.
In einem Ausführungsbeispiel wird der Strahl mit der höchsten Leistung aus einem Festkörperlaser mit einer Grund- oder ersten Oberschwindungswellenlänge mit einer Grundfrequenz in dem nahen Infrarot-Spektralbereich und einer ersten Oberschwingungsfrequenz in dem sichtbaren bis nahen Infrarotbereich erzeugt, und wobei ein Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge mit einer Wellenlänge um Ultraviolettbereich durch das Erzeugen von zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenzen erzeugt wird.
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Strahlen eine Impulsbreite von weniger als 300 Nanosekunden auf.
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Strahlen jeweils eine Impulsfolgefrequenz von über 1 kHz auf.
In einem Ausführungsbeispiel führen ein Galvanometer und ein optisches System die Strahlen zu, und ein optisches System stellt eine Zielübertragung und eine Strahlengröße bereit.
In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Material um einen Wafer aus einem Halbleitermaterial.
In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Material um einen Verbundstoff, der ein Halbleitermaterial und ein Dielektrikum umfasst.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Strahl mit der längsten Wellenlänge dazu verwendet, Halbleitermaterial in größeren Mengen von einer Seite entlang einer Schnittlinie zu entfernen, und wobei ein Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge dazu verwendet wird, eine geringere Menge Dielektrikum von einer entgegengesetzten Seite entlang der Schnittlinie zu entfernen.
In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Material um einen integrierten Schaltungs-Halbleiterchip, und die Bearbeitung wird um die Kanten des Halbleiterchips ausgeführt, um den Chip von einer Halbleiterscheibe oder einer Anordnung von Chips zu trennen.
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren den weiteren Schritt des Erfassens eines Bilds des Materials vor dem Schneiden unter Verwendung eines maschinellen Bildsystems, und das Bestimmen der Schnittlinie gemäß identifizierter Bezugswerte.
Vorgesehen ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Laserbearbeitungsvorrichtung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 13.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele besser verständlich, die als Beispiele ausschließlich in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vorgesehen sind. In den Zeichnungen zeigen:
die 1(a) und 1(b) Diagramme, welche den Einsatz von zwei Laserstrahlen für die Bearbeitung eines Grabens veranschaulichen;
2(a) eine idealisierte Querschnittsansicht eines tiefen Grabens, der unter Verwendung von zwei Strahlen in einer Folge von Stufen bearbeitet worden ist, und 2(b) eine schematische Querschnittsansicht des Einsatzes eines UV-Laserstrahls zur Vollendung der Qualitätsendbearbeitung eines grob geschnittenen Grabens; und
die 3(a), 3(b), 3(c) und 3(d) eine Folge von Diagrammen der Bearbeitung eines Halbleiter-Wafers mit einem dielektrischen Glasüberzug.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Vorgesehen sind gemäß der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zur Mikrobearbeitung von Halbleiter-Wafern durch induzierte Fotoablation und andere grundlegende physikalische Verfahren unter Verwendung von zwei separaten Laserstrahlen mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften. Bei den Lasersystemen zur Erzeugung der Strahlen handelt es sich zum Beispiel um Festkörperlasersysteme mit Diodenpumpe. (Nd: YVO₄ @1064 nm) mit ersten, zweiten (532 nm), dritten (355 nm), vierten (266 nm) oder fünften (213 nm) Oberschwingungsemissionen. Laser mit 1064 nm sehen eine hohe Geschwindigkeit vor, und Laser mit 532 nm und 355 nm sehen eine hohe Geschwindigkeit bei moderater Güte vor, und Systeme mit 266 nm und 213 nm sehen die beste Laserbearbeitungsqualität bei allerdings geringer Geschwindigkeit vor. Abhängig von der exakten Wellenlänge der Emission können auch die Oberschwingungswellenlängen geringfügig variieren (siehe zum Beispiel Nd: YAG).
Der erste Strahl umfasst vorzugsweise eine Impulsfolge mit Impulsen auf der Grund- oder ersten Oberschwingungsfrequenz. Der zweite Strahl umfasst vorzugsweise eine Impulsfolge mit Impulsen auf den zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenzen.
Zum Beispiel kann es sich bei dem ersten Strahl um einen Nd:YAG-Strahl mit einer Grundfrequenz von 1064 nm oder einer ersten Oberschwingung von 532 nm handeln. Bei dem zweiten Strahl kann es sich um einen Nd:YAG-Strahl der zweiten Oberschwingung von 355 nm handeln.
Es wird bevorzugt, dass beide Strahlen eine Impulsbreite von weniger als 300 ns und eine Impulsfolgefrequenz von über 1 kHz aufweisen.
Das System umfasst zwei separate Köpfe, wobei er erste einen Infrarot- oder sichtbaren Wellenlängenlaser (wie etwa grün) aufweist, und wobei der zweite einen UV-Laser einsetzt. Das System umfasst ein Bogenabtast- und Positionierungssystem, das eine hoch auflösende X-Y-Stufe und einen zweiachsigen Galvanometer umfasst. Ein hoch auflösendes Bilddarstellungssystem mit zwei Kameras wird zur präzisen Positionierung des Wafers und die Überprüfung der mikrobearbeiteten Merkmale verwendet. Ein Oberseiten-Bildsystem wird zur Bereitstellung von Positionsinformationen an einen zentralen Prozessor verwendet. Das Bildsystem arbeitet, wenn sich der Wafer in der Position mit dem „Abbild nach oben" befindet. Das Oberseiten-Bildsystem kann sich an einer festen versetzten Position zu dem Laserstrahl-Positionierungssystem befinden, oder das Bildsystem kann durch den Strahlenzufuhrpfad und die Fokussierlinse arbeiten. Das Materialbehandlungssystem ist so gestaltet, dass es eine Platzierung des Wafers in dem X-Y-Tabellenspannbereich mit dem Abbild nach oben oder nach unten zeigend ermöglicht. Ein Unterseiten-Bildsystem wird dazu verwendet, Positionsinformationen für Wafer bereitzustellen, wobei das Abbild nach unten zeigt. Das System setzt ferner einen Bearbeitungsroboter ein, der die Wafer lädt und sie von einem Kopf zu dem anderen transportiert.
Das System weist ferner ein Gasgebläse- und Rückstandsextraktionssystem auf. Die Rückstandsextraktionsvorrichtung stellt sicher, dass Rückstände nicht auf Bezugswertpositionen liegen bleiben, so dass eine präzise Bilderfassung und Ausrichtung möglich sind. Die Luftunterstützungsvorrichtung stellt sicher, dass Rückstände von der Bearbeitungsvorderseite und von der Oberseite des Wafers weg und in ein Rückstandsextraktionssystem geführt werden. Die Rückstandsextraktion und die Luftunterstützung verbessern zudem die Geschwindigkeit und die Qualität der Bearbeitung.
Das System ermöglicht auf beiden Seiten der Halbleiter-Wafer die Bearbeitung komplizierter Formen, verdeckter Stellen und Ausschnitte mit hoher Geschwindigkeit.
In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem ersten Strahl um einen Laserstrahl mit 1064 nm oder 532 nm, so dass eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit und eine hohe Materialentfernungsrate erreicht werden, und der zweite Strahl ist ein Strahl mit 355 oder 266 nm, der der Realisierung der Endbearbeitungsqualität dient.
Wie dies vorstehend im Text beschrieben worden ist, umfasst das Laserbearbeitungssystem zwei Köpfe (Kopf 1 und Kopf 2) und einen Bearbeitungsroboter. Der Kopf 1 steuert eine grüne Impulslaserquelle mit einer Durchschnittsleistung von mehr als 6 Watt, während der Kopf 2 eine Impuls-UV-Laserquelle mit 266 nm mit einer Durchschnittsleistung von über 1,5 Watt steuert. Sowohl in dem Kopf 1 als auch in dem Kopf 2 wird der Strahl dem Wafer unter Verwendung dielektrischer Spiegel zugeführt, die für die entsprechende Wellenlänge, Laserleistung, Polarisation und Einfallswinkel gestaltet sind. Ein Teleskop wird verwendet, um den Durchmesser des Strahls am Eingang des Galvanometers festzulegen. Danach wird der Strahl in ein zweiachsiges Galvanometer geführt. An dem Galvanometer angebracht ist eine telezentrische, F-theta Flachfeldlinse, die einen fokussierten Strahl einheitlich einer Fläche von bis zu 100 mm mal 100 mm zuführt. Zur Bearbeitung der ganzen Fläche des Wafers wird eine X-Y-Stufe verwendet. Diese X-Y-Stufe weist eine Wafer-Halteeinrichtung auf. Die X-Y-Stufe kann so gesteuert werden, dass sie Flächen außerhalb des Sichtfelds des Galvanometers verbindet, um die Bearbeitung langer Kanäle über den ganzen Wafer zu ermöglichen. Ein Bearbeitungsroboter wird zur Positionierung des Wafers in der X-Y-Tabelle verwendet, wobei das Abbildung je nach Bedarf nach oben oder nach unten zeigt. Dies ermöglicht die Bearbeitung des Wafers auf beiden Seiten. Die Wafer-Halteeinrichtung ist für einen Wafer mit einem bestimmten Durchmesser gestaltet. Dieser kann jedoch leicht verändert werden, um auch für Wafer mit kleineren oder größeren Durchmessern geeignet zu sein, wie zum Beispiel einschließlich von Wafern mit 200 mm und 300 mm.
Alle Steuersysteme, Datensysteme, Bewegungssysteme, Bildsysteme und die Strahlenzufuhr werden Prozessor gesteuert.
Der Wafer wird zuerst durch den Kopf 1 bearbeitet. Obwohl der grüne Laser von Kopf 1 in der Lage ist, eine Materialentfernung zu erreichen, ist die Gesamtqualität der Schnittkante niedriger als die Qualität, die mit einem UV-Lasersystem erreicht werden kann. Die Qualität des inneren Schnittabschnitts und die Qualität der oberen Oberfläche sind schlechter als die mit UV erreichbare Qualität. Die grünen Laser weisen jedoch eine hohe Leistung auf, sind verhältnismäßig kostengünstig und stabiler. Nachdem der grüne Laser aus Kopf 1 die größte Materialmenge aus einem Kanal oder einem Graben entfernt hat, kann der UV-Laser aus Kopf 2 danach verwendet werden, um Material aus dem Inneren und von den Kanten des Grabens zu entfernen, wobei der Effekt der reinen Bearbeitungsgeschwindigkeit verbessert wird und eine ausgezeichnete Endbearbeitungsqualität gegeben ist.
Beispiel 1: Bearbeitung eines Siliziumwafers mit 700 μm mit zwei Laserwellenlängen in einem System mit zwei Köpfen
In dem vorliegenden Beispiel wird ein Wafer unter Verwendung einer Anordnung von zwei Köpfen bearbeitet, wobei der erste Kopf, der Kopf 1 eine grüne Impulslaserquelle mit einer Durchschnittsleistung verwendet, die größer ist als 6 Watt, während der Kopf 2 eine Impuls-UV-Laserquelle mit 266 nm mit einer Durchschnittsleistung von mehr als 1,5 Watt verwendet. Diesbezüglich wird auf die Abbildungen der 1(a) und 1(b) verwiesen.
Der Wafer wird zuerst durch den Kopf 1 bearbeitet. Obwohl der grüne Laser wirksam eine Materialentfernung erreicht, ist die Gesamtqualität der Schnittkante geringer als die Qualität, die mit einem UV-Lasersystem erreicht werden kann. Die Qualität des inneren Schnittabschnitts und die Qualität der oberen Oberfläche sind im Vergleich zu dem möglichen Ergebnissen mit UV schlechter. Nachdem der grüne Laser von Kopf 1 die größte Materialmenge entfernt hat, so dass das Profil 2 erzeugt wird, wird der UV-Laser von Kopf 2 verwendet, um Material aus dem Inneren und von den Kanten des Grabens zu entfernen, um das Profil 3 bereitzustellen.
Beispiel 2: Bearbeitung eines tiefen Grabens (2)
In Bezug auf die Abbildung aus 2(a) werden grüne und UV-Laserstrahlen gemäß der vorstehenden Beschreibung in Bezug auf Beispiel 1 zur Bearbeitung eines tiefen Grabens 50 mit einer Breite S und einer Tiefe D verwendet.
In einer ersten Stufe bearbeitet eine erste Abtastung des grünen Lasers einen groben Teilgraben 51. In der Folge bearbeiten lateral versetzte Abtastungen des Laserstrahls die Teilgräben 52 und 53. Der laterale Versatzparameter wird mit „Ocentre" bezeichnet.
In einer zweiten Stufe wird der grüne Laser dazu verwendet, nacheinander die Teilgräben 54, 55 und 56 zu bearbeiten, um eine praktisch stumpfe Tiefe D zu erreichen (obgleich mit einer groben Endbearbeitung).
Der UV-Laser wird danach dazu verwendet, den gebildeten Graben lateral um die kombinierten Teilgräben 51 bis 56 zu erweitern. Genauer gesagt tastet der UV-Laser in einer dritten Stufe um die Oberkante ab, so dass rechteckige Volumina 57 und 58 bis auf eine Tiefe von c. D/3 herausgearbeitet werden. In einer vierten Stufe tastet der Laserstrahl in einem rechteckigen Pfad ab, so dass die Volumina 59 und 61 bis auf eine Gesamttiefe von 2·D/3 entfernt werden. Schließlich wird der UV-Strahl in einer fünften Stufe dazu verwendet, die Volumina 61 und 62 zu bearbeiten, so dass ein präzises und einheitliches Profil für den Graben 50 mit der Tiefe D und der Breite S fertig gestellt wird.
Das Diagramm aus 2(a) ist zur besseren Veranschaulichung idealisiert dargestellt. In Bezug auf die Abbildung aus 2(b) ist die Art und Weise der Funktionsweise des zweiten Strahls für einen Graben in einem Siliziumwafer 150 dargestellt, wobei die Rauheit des durch den ersten Lasers erzeugten Grabens dargestellt ist. Der Querschnitt des Siliziumwafers 150 ist in der Abbildung aus 2(b) grafisch dargestellt. Ein Laser mit 10 W bei 532 nm wird anfänglich für eine Bearbeitung des Siliziumsubstrats mit hoher Geschwindigkeit verwendet. Die erforderliche Grabentiefe und Grabenbreite S werden durch entsprechende Auswahl der Anzahl der parallelen Abtastungen (n) und des lateralen Versatzes zwischen ihnen (O_centre) für eine bestimmte Sägeschlitzbreite K des Lasers erreicht. Die Werte von n und O_centre können bei aufeinander folgenden Abtastvorgängen durch das Substratmaterial verändert werden, um das gewünschte Wandprofil 151 zu bearbeiten. In der Folge tastet ein UV-Laserstrahl mit niedrigerer Leistung über den Graben ab, um die Schnittqualität des Grabens zu verbessern und Abplatzer sowie Beschädigungen zu verringern, die während der Bearbeitung mit einem Laserlicht 152 mit höherer Leistung und 532 nm verursacht werden. Der Ansatz mit mehreren Lasern ermöglicht eine Bearbeitung eines Grabens mit hoher Qualität in einem Siliziumwafer-Substrat mit einer höheren Geschwindigkeit als wie dies durch den Einsatz von ausschließlich UV-Laser erreicht werden kann. Typische Bearbeitungsgeschwindigkeiten für einen Graben in Silizium mit einer Tiefe von 30 μm betragen für einen Laser mit 10 W und 532 nm > 60 mm/Sek. Die Geschwindigkeit der Endbearbeitungsdurchläufe ist von der Leistung und der Wellenlänge des eingesetzten Lasers abhängig, und wobei diese Parameter zur Steuerung der Endbearbeitung und der Textur des fertigen Grabens eingesetzt werden können.
Beispiel 3: Bearbeitung eines Siliziumwafers mit 700 μm mit einem Überzug von 30 μm Quarz oder Quarzglas.
In Bezug auf die Abbildung aus 3(a) ist ein Wafer 140 mit 700 Mikron mit einer Siliziumschicht 141 mit 670 Mikron und einer 30 Mikron Quarz- oder Quazglas-Überzugsschicht, die der ähnlich ist, die in passiven und aktiven optischen Komponenten eingesetzt wird, grafisch dargestellt. Ein Laser 145 mit 9 W und 532 nm wird für die Bearbeitung der Siliziumschicht mit hoher Geschwindigkeit von der Unterseite des Wafers verwendet, wie dies in der Abbildung aus 3(b) dargestellt ist. In der Folge wird ein UV-Laserstrahl 146 mit niedrigerer Leistung verwendet, um die Quarz- oder Quarzglasschicht 142 präzise zu entfernen, indem eine Bearbeitung von der Oberseite des Wafers ausgeführt wird. Dieses Bearbeitungsverfahren eignet sich für die Erzeugung von Kanälen sowie für Anwendungen des Zerschneidens von Halbleiterchips.
Gerade Wandschnitte können erreicht werden durch die Ausführung einer Reihe lateral versetzter UV-Laserabtastungen, um über die Quarz- und Quarzglasschicht und in das Siliziumsubstrat zu schneiden, wie dies in der Abbildung aus 3(c) dargestellt ist, so dass ein einzeln abgetrennter Chip 148 bereitgestellt wird. Alternativ kann die Breite des Grabens S durch den UV-Laser auf der Oberseite des Wafers im Verhältnis zu der durch den Laser mit 532 nm von der Unterseite des Wafers bearbeiteten Grabenbreite vergrößert werden, wodurch ein Stufenmerkmal mit einer schmaleren Überzugsschicht 147 erzeugt wird. Dies ist in der Abbildung aus 3(d) dargestellt, in welcher zwei Komponenten auf diese Weise in Chips zerteilt worden sind. Die typischen Bearbeitungsgeschwindigkeiten für einen geraden Wandkanal liegen in dem Bereich zwischen 1,3 und 2,0 mm/Sek., abhängig von der erforderlichen Endbearbeitungsqualität für einen Laser von 10 W und 532 nm und einen Laser mit 1,5 W und 266 nm.

Claims

Verfahren zum Bearbeiten eines Materials (140), wobei das Verfahren die Schritte des Richtens von mindestens zwei Laserstrahlen (145, 146) auf das Material umfasst, um einen Bearbeitungsvorgang auszuführen, wobei die Laserstrahlen unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahl (145) mit der längsten Wellenlänge anfänglich eingesetzt und für die höchste Materialentfernungsrate verwendet wird, und wobei ein Strahl (146) mit einer kürzeren Wellenlänge in der Folge verwendet wird, um den Bearbeitungsvorgang abzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Strahl (145) mit der längsten Wellenlänge auch die höchste Leistung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Strahl (145) mit der längsten Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer Grund- oder ersten Oberschwingungs-Laserfrequenz aufweist, und wobei der Strahl (146) mit einer kürzeren Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenz aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Strahl mit der höchsten Leistung aus einem Festkörperlaser mit einer Grund- oder ersten Oberschwindungswellenlänge mit einer Grundfrequenz in dem nahen Infrarot-Spektralbereich und einer ersten Oberschwingungsfrequenz in dem sichtbaren bis nahen Infrarotbereich erzeugt wird, und wobei ein Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge mit einer Wellenlänge um Ultraviolettbereich durch das Erzeugen von zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenzen erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strahlen eine Impulsbreite von weniger als 300 Nanosekunden aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Strahlen jeweils eine Impulsfolgefrequenz von über 1 kHz aufweisen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Galvanometer und ein optisches System die Strahlen zuführen, und wobei ein optisches System eine Zielübertragung und eine Strahlengröße bereitstellt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material (140) ein Wafer aus einem Halbleitermaterial ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Material um einen Verbundstoff handelt, der ein Halbleitermaterial (141) und ein Dielektrikum (142) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Strahl mit der längsten Wellenlänge (145) dazu verwendet wird, Halbleitermaterial (141) in größeren Mengen von einer Seite entlang einer Schnittlinie zu entfernen, und wobei ein Strahl (146) mit einer kürzeren Wellenlänge dazu verwendet wird, eine geringere Menge Dielektrikum (142) von einer entgegengesetzten Seite entlang der Schnittlinie zu entfernen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Material um einen integrierten Schaltungs-Halbleiterchip (148) handelt, und wobei die Bearbeitung um die Kanten des Halbleiterchips ausgeführt wird, um den Chip von einer Halbleiterscheibe oder einer Anordnung von Chips zu trennen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das. Verfahren den weiteren Schritt des Erfassens eines Bilds des Materials vor dem Schneiden unter Verwendung eines maschinellen Bildsystems umfasst, und das Bestimmen der Schnittlinie gemäß identifizierter Bezugswerte.
Laserbearbeitungsvorrichtung, die eine Laserstrahlen-Quelleneinrichtung umfasst, die eine Mehrzahl von Laserquellen umfasst, um zumindest zwei Laserstrahlen mit einer jeweils anderen Wellenlänge zu erzeugen, mit einer Laserstrahlen-Führungseinrichtung, und mit einer Steuereinrichtung, die so angeordnet ist, dass sie die Laserstrahlen-Quelleneinrichtung und die Laserstrahlen-Führungseinrichtung steuert, so dass ein Bearbeitungsvorgang ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlen-Führungseinrichtung zwei Bearbeitungsköpfe umfasst, und zwar einen für jeden der Laserstrahlen, die jeweils eine andere Wellenlänge aufweisen, sowie eine Galvanometer-Abtasteinrichtung; und wobei die Steuereinrichtung ferner eine Einrichtung zum Steuern des Bearbeitungsvorgangs in einem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Laserstrahl mit der längsten Wellenlänge auch die höchste Leistung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Strahl mit der längsten Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer Grund- oder ersten Oberschwingungs-Laserfrequenz aufweist, und wobei der Strahl (146) mit einer kürzeren Wellenlänge eine Impulsfolge mit Impulsen auf einer zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenz aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Laserquelleneinrichtung einen Festkörperlaser umfasst, der so angeordnet ist, dass er den Strahl mit der höchsten Leistung mit einer Grundfrequenz im nahen Infrarot-Spektralbereich oder einer ersten Oberschwingungsfrequenz in dem sichtbaren bis nahen Infrarotbereich erzeugt, und wobei der Strahl mit der kürzeren Wellenlänge mit einer Wellenlänge im Ultraviolettbereich durch das Erzeugen von zweiten, dritten oder vierten Oberschwingungsfrequenzen erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Strahlen eine Impulsbreite von weniger als 300 Nanosekunden aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die Strahlen jeweils eine Impulsfolgefrequenz von über 1 kHz aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei das Galvanometer und ein optisches System Strahlen zuführen, und wobei das optische System eine Zielübertragung und eine Strahlengröße bereitstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei die Vorrichtung zur Bearbeitung eines Wafers aus einem Halbleitermaterial angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei die Vorrichtung zur Bearbeitung eines Verbundstoffs angeordnet ist, der aus einem Halbleitermaterial und einem Dielektrikum besteht.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass der Strahl mit der längsten Wellenlänge Halbleitermaterial in größeren Mengen von einer Seite entlang einer Schnittlinie zu entfernen, und wobei der Strahl mit einer kürzeren Wellenlänge dazu verwendet wird, eine geringere Menge Dielektrikum von einer entgegengesetzten Seite entlang der Schnittlinie zu entfernen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei die Vorrichtung zur Bearbeitung eines integrierten Halbleiterschaltungschips um die Kanten des Halbleiterchips, um den Chip von einer Halbleiterscheibe oder einer Anordnung von Chips zu trennen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei die Vorrichtung ferner ein maschinelles Bildsystem zum Erfassen eines Bilds des Materials vor dem Bearbeiten umfasst, und das Bestimmen der Schnittlinie gemäß identifizierter Bezugswerte.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Laserquelle einen ersten Kopf umfasst, der einen Infrarot- oder sichtbaren Wellenlängelaser umfasst, und einen zweiten Kopf, der einen UV-Laser umfasst, und ferner mit einem Bearbeitungsroboter, der so angeordnet ist, dass er Wafer lädt und diese von dem ersten Kopf zu dem zweiten Kopf transportiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 25, wobei diese ferner ein Gasgebläse- und Rückstandsextraktionssystem umfasst, um sicherzustellen, dass keine Rückstände auf den Bezugswertpositionen liegen, so dass eine präzise Bilderfassung und Ausrichtung möglich sind, und um Rückstände von einer Bearbeitungsseite in das Rückstandsextraktionssystem zu führen.