TW201206605A - Method and apparatus for improved wafer singulation - Google Patents

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201206605 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於雷i | 4c 和於電子基板之雷射單一化的觀點。 言，本發明關於出自句括a面 特別而 出自匕括日日圓的半導體基板的 雷射單一化，其俊用屮白电于益件之 、使用出自一個波長範圍的多達3個雷射。 更特別而言，本發明關於出自 匕枯以日日粒附著膜所固拉 晶圓的基板的電子器件之有 , 、、 ^ n — 双早早一化而避免關聯於雷射 處理晶粒附著膜的問題。 【先前技術】 電子器件幾乎普遍是蕤由 ..^ A ^ 〇〇 a由在大的基板上並行構成多個 複製的電路或器件所製造。姓 干。特別而言，仰賴半導體材料的 器件是在由矽、鍺、該窨工 a 、坤化鎵、鱗化銦、鑽石或陶 瓷所作成的晶圓上所構成。卜哲 风此荨日日圓典型需要經單一化成 為個別的器件。單一化可II & Λ m π J籍由先用鑽石鋸或雷射在晶圓劃 線且隨後為分裂或切塊所竇 孤听貫仃。劃線（scribing)是定義為用 雷射或鑽石鋸在晶圓的表面 衣由上或體積内產生修正區域，雷 射或錯石鑛是有利於裂龃B m 农解且因此利於鄰近劃線的晶圓之分 離。切塊（dicing)是定義為用垂6 句用雷射或鑽石鋸在晶圓中實行貫 穿切割或接近貫穿切割以使得隨後可用最小的力量來將晶 圓分離成為個別的器件。圖1顯示典型的晶圓1〇,其含有 由正交的道M、16所分離的多個器件12。道㈣⑽是在晶 圓中為蓄意沒有主動電路的^ 岭的£域’在沒有損壞主動電路的 情況下而允許在道區域中的拿丨丨始—丄& < τ的到線或切塊。晶圓i 〇是由其附 201206605 接到帶⑽e)框（frame)18的帶2〇所支樓。以此方式將 局允許晶圓1〇為藉由沿著道14、16來線性劃線或切塊所 單-化，因此使個別器件12分離。使用雷射而不是塗覆鑽 =的鑛片還允4以除了線性以外的型態之劃線或切 製造期間，晶圓1 〇經堂Ik 、’' 黏者性附接到晶粒附著膜（DAF , die attach 未顯示），其然後為附接到帶2〇， 附接到帶框18，以允許操縱晶圓1〇。 八者為 已知使用雷射將在晶圓上構成的器件單一化之優點， 如經顯示在西元2005车1〗R ， ’ „ 年11月1日所頒發且發明人為

Kuo-Chmg Liu之標題為“ .裝置，、美國專利第"60 : Λ/割的方法及 弟6，_，813心在此專利中，uv 雷射是與有孔的真空夾具合 八八。作用以使+導體晶圓單一化。

並未提到其因為使用DAF可能出現的問題。DA 黏著材料，其嗖钟盔& , 疋付δ又的 。。 其“為保持附接到在單-化後的.器件以允許 益件為黏著附接到其他基板 .的部分者。如此，為了 Μ進㈣裝過程 適田運作，DAF必須維持對於所 黏合的晶圓之黏人力日卢 _ 、/、 . 力且在雷射切塊後而保持未損壞及無碎 月。#&例的DAF县出至.w π , 疋由美國紐澤西州NJ 08550普林斯頓

Junchon的AI技術公 Λ 過程期Η，一 型而言，在晶圓的切塊 ^ 與可能部分帶是由雷射或鋸所切割。晶圓 的雷，具有優於鑽石鑛切割的諸多優點；然而，用： 割的相同雷射在關聯於貫穿切割的期望區域中 :歸移除具有缺點為低效率及增加的 顯示晶圓30的橫截面圖，晶圓3 貝壞圖2 日日圓川具有含有主動器件32、 201206605 34與道36的施加層。晶圓3〇是經附接到daf %，其由帶 4〇所支撐，帶40是經附接到帶框42。 β在晶圓上的DAF之存在可能會引起關於雷射單一化的 問題止圖使用其用來將晶圓貫穿切割的相同雷射以移除 DAF可能會引起對於晶圓與Daf的過量碎片與熱損壞。圖 3是矽晶圓30底側的一部分的顯微照片，矽晶圓3〇是在由 具有功率2.8Wa 30kHz脈衝重複率的355 nmuv雷射（未 顯示）使用奈秒脈衝寬度的4〇微米寬成形光束所切塊之 後’圖3顯示由貫穿切割所形成的暴露daf 32、34與截口 36。截口是在二側上為由於雷射貫穿切割的碎片與受損 驗38所形成邊界。在此顯微照片中’貫穿切割是約 微米寬。熱損壞包括DAG從晶圓的剝離，且碎片包括其再 沉積在截口側壁上的溶化或汽化膽材料。對於存在DM =雷射單一化之先前技藝方法所引起的此等型式的碎片與 知壞可能會引起在後續製造步驟的問題。舉例來說，剝離 或過量碎片可能阻礙當DAF被用以將器件拾取及定位以供 封裝的適當置放❶此外，再沉積在截口側壁上的過量碎片 可能阻礙諸如側壁蝕刻的進一步處理。 在西兀2003年5月13日所頒發且發明人為RanMan〇r 之標題為“晶圓的雙雷射切割（dua;l laser cUTTUN(3 WAFERS)’’ @美國專利第6,562,698號論述其用二個不 同波長的二個雷射光束來使晶圓單一化，目標為從晶圓將 層材料移除以允許第二波長更有效率地處理晶圆。並未 提到DAF或帶或關聯於存在DAF時用雷射使晶圓單一化的

S 6 201206605 問題。在西元2008年7月3日所公告且發明人為Hyun-Jung Song ' Kak-Kyoon Byun ' Jong-Bo Shim、與 Min-Ok Na 之 標題為“切塊的方法（METHOD OF DICING)”的美國專利 申請案第2008/0160724號論述其關聯存在DAF的雷射切塊 的問題且提出修改DAF黏著化學式以及增加步驟與材料到 將DAF在製造期間施加到晶圓的過程。此等方法均具有缺 陷而使其為較不合意的解決方式。在西元2006年1月3 1 日所頒發且發明人為 Fumitsugo Fukuyo、Kenshi Fukumitsu、Nao.ki Uchiyama、Toshimitsu Wakuda 之標題為 “雷射處理方法及雷射處理裝置（LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS)” 的美 國專利第6,992,026號提出晶圓的單一化，藉由將雷射聚焦 在塊狀晶圓材料内側而產生沿著劃線道的裂痕以引導後續 的分裂。器件是藉由在用雷射通過於器件間的形成開口以 將DAF貫穿切割前而將帶及因此晶圓伸展所分離。此種方 法的缺點是難以實行雷射光束相對於用於切割的開口之位 置對準，歸因於在DAF與帶上的器件之非線性與不規則的 擴展。在DAF上的器件之分離後而將晶圓重新對準亦為耗 時，因而使產量為不合意地減緩。 此等方法的共同點是期望於DAF存在時為有效率地使 晶圓單一化而沒有不合意的損壞或碎片。於是為所需要且 先前技藝所尚未揭示者是用於有效率地從諸如晶圓的電子 基板使電子器件雷射單一化而避免與雷射處理晶粒附著膜 有關聯的問題之方法。 7 201206605 【發明内容】 “本發明的觀點陳述用雷射處理系統以改善安裝在晶粒 附著膜(DAF)上的晶圓單一化的方法。晶圓具有預定道與在 相對DAF的表面上的—層材料。雷射處理系統具有第一、 第二與第三雷射’其分別具有包括波長在可見或紫外光 (UV ultraviolet)、紅外光⑽，infrar⑷與可見或紫外光㈣） 的第第—與第二雷射參數。晶圓的最大表面紋理（texture) 是、座决定，其允许使用預定第二雷射參數的第二雷射來進 行DAF的背面移除1 _雷射參數是經決定，其允許第一 雷射在期望H域中從晶圓移除部分的該層材料使得實質 全部的該層#料是從期望區域所移除且在#月望區❺内所造 成表面的表面紋理疋小於該決定的最大表面紋理。第一雷 射接著為、”1導引在贯質為於道内的期望區域内使用該等雷 射參數以從晶圓移除該層材料。隨後，第二雷射為經導引 在與道對準的H域中使肖預定第二雷射參數以實行部分的 晶粒附著膜的背面移除。然後，第三雷射為經導引在實質 為道内用預定第三雷射參數以實行在晶圓中的貫穿切割， 因此使晶圓單一化。 本發明的觀點還藉由背面照射在DAF中形成劣化區域 而使在晶圓上的器件單一化。一層或多層材料是用可見或 UV雷射從晶圓表面所移除而留下表面粗糙度為小於要使用 的IR雷射的波長10%以在DAF令形成劣化區域。在用可見 或UV雷射的晶圓貫穿切割之後，帶是經伸展以將器件分離 201206605 且由於DAF具有與道對準的劣化區域，其中大部分張力將 藉由使帶伸展而施加到DAF’ DAF在期望處而分離。形成 劣化區域可比在期望區域中的DAF移除為需要較少能量且 在分離後產生較少碎片。 背面DAF移除是指藉由導引雷射脈衝為透過晶圓到 驗來將DAF移除或劣化，藉由選擇其為歸所優先吸收 且對於晶圓為實質透通的雷射波長。具有波長在ir區域的 雷射是對於包括石夕與鍺的諸多晶圓材料為實質透通而不易 為猜所吸收，因此允許雷射處理系統為透過晶圓而將雷 射脈衝聚焦到.DAF。本發明的觀點是用可見或uy雷射來 將晶圓的前或頂表面上的一層或多層材料移除以使晶圓的 表面暴露，藉以允許藉由導引IR雷射輪射通過晶圓來進行 DAF的背面移除。為了透過晶圓表面來將雷射功率有效率 傳…AF，晶圓的新暴露表面必須為足夠平滑以在沒有 繼的情況下來傳送雷射能量。如沿著約㈣ 圓表面的表_度應為小於要: = 暴露晶 的，在此情形，使…微 表面粗_彳量為小…微米。、二射將要求娜 砉而μ必Λ 根據本發明的觀點，在 1有:面:之後W 1〇 6微米操作的C〇2氣體雷射為透過 粗縫度小於雷射波長卿夕晶圓來進 ::移除疋從期望區域將DAF快速倒 的碎片或對於晶®的熱損壞。 避免過$ 咖型號觸超薄晶圓切塊系統是可適以實施本發明 201206605 觀點的-種示範雷射處理系統。此雷射處理系統是由美國 奥勒岗；Hi OR 97239 >皮特蘭市的電子科技產業公司（Ε1_。 Scientific Industries，Inc.)所製造。此系統可經調適為使用 三個雷射與三組雷射光學器件來將晶圓切塊；一個可見或 uv波長雷射與光學器件用以將表面層移除，一個ir雷射 與光學器件用以實行DAF的背面移除或劣化且—個可見或 UV波長雷射與光學器件用以將晶圓貫穿切割。替代而言， 雷射處理系統可經調適為使用二個雷射與二組雷射光學器 件’-個可見或UV波長雷射與光學器件用以將表面層移除 及將晶圓貫穿切割且-個IR雷射與光學器件用以實行DM 的背面移除或劣化。雷射處理系統還可經調適為使用1可 切換或經切換在IR與可見或…波長之間的單—個雷射、 及用以操縱該二個波長的光學器件，且具有充分的功率以 能夠有效率處理晶圓。 以此方式之出自晶圓的電子器件單—化是有效率的， 由於晶圓無須如同要解決在DAF上的晶圓單—化有關聯的 問題之其他方法所需要而在過程期間經移動或重新對準。 本發明的觀點還提供在單一化之後為實質無碎片且未損壞 的晶圓，！f因於用雷射之DAF移除所引起的有限量的碎片 ^損壞。此外，按照設計為維持附接到電子器件的DAF 是實質無碎片且對於器件為經準確修整。 本發明的實施例陳述用雷射處理系統以改善被安裝在 10 201206605 ::附著膜(DAF)上的晶圓單一化的方法。晶圓 =對DAF的表面上的-層材料。雷射處理系統具= 苐一與第二雷射，其且有第一、笛_ _ 曰m沾县 …、 、第一與第三雷射參數。 :數㈣大表面紋理是經決^，其允許使用默第二雷射 :第二雷射來進行DAF的背面移除。第-雷射參數3 =定’其允許第一雷射在期望區域中從晶圓移除部分： ㈣材料，使得實質全部的該層材料是從期望；二 且在期望區域内所栌出志 ’才多除 匕兑円所k成纟面的表面紋理是小於豸 大表面紋理。第—雪糾姐並& 取 、接者為！導引在實質於道内的 區域内使用該等雷射參數以從晶圓移除該層材料 望 :二雷射為經導引在與道對準的區域中使用預定第二蕾射 >數以貫行部分的晶粒附著膜的背面移除。然I，第 射為經導引在Μ為道内用預定第三雷射參數以實行:曰 圓中的貫穿切割，因此使晶圓單—化。 明 背面DAF移除是指藉由導引雷射脈衝為透過 驗來將DAF移除，藉由選擇其為⑽所優以收且對於 晶圓為實質透通的雷射波長。具有波長在ir區域 β 對於包括石夕與鍺的諸多晶圓材料為實質透通而不易為^ 所吸收’因此允許雷射處理系統為透過晶圓而將雷射脈衝 聚焦到DAF。目4是曲線圖’其繪製對於矽的吸收百分比 W對（vs.)以逆公分（^)測量的波數。箭頭μ β代表由 c〇2雷射所發射的主波長（1().6與94微米），且顯示石夕具有 極低的吸收以及因此在此範圍中的雷射波長的極高透射。 本發明的實施例是用可見或uv雷射來將晶圓的前或 201206605 頂表面上❸一層$多層的材料移除以使晶圓表面其本身為 暴露藉以允♦藉由導引IR雷射輕射通過晶圓來進行〇AF 的背面移除·>圖5a到5f是藉由顯示由帶58所支撐的daf 56 之上的晶圆50的橫截面視圖來說明此過程。於圖h，由帶 58所支撐的DAF 56之上的晶圓5〇具有表面層52,其含有 主動電路以及經指出的道54。第一雷射脈衝6〇為經導引到 道區域_54以將材料52移除且使晶圓50的表面暴露。圖5b 顯不在表面層52的部分移除之後的晶圓5〇，其暴露出晶圓 的表面62。亦顯不者是其在材料移除後所留下的道區域 63。圖氕顯不第二雷射脈衝64經聚焦為透過晶圓暴露表面 62到DAF56的表面上。如於圖5d所示，第三雷射脈衝 已經將其與晶圓暴露表面62對準的DAF區域66移除或在 其中引起劣化。於圖5e，第三雷射脈衝68為經導引到晶圓 暴露表面62。於圖5f，第三雷射脈衝68已經形成其為與經 移除或劣化的DAF區域66對準之在晶圓50中的貫穿切割 70，因此使晶圓5〇單一化。 本發明的貫施例還藉由背面照射以在DAF中形成劣化 區域而使在晶圓上的器件單一化。圖以到6f說明此過程。 於圖6a，在DAF 86與帶88之上而具有頂面層82的晶圓 80疋由可見或UV雷射90所照射，頂面層82具有道84。 圖6b顯示頂面層82及經暴露的晶圓表面92 ^注意，部分 的道93可在鄰近暴露晶圓92處為保留。此層或多層材料 是用可見或UV雷射從晶圓表面所移除而留下表面粗糙度 為小於要使用的IR雷射的波長丨〇0/〇以在Daf之中形成劣化 12 201206605 區域。圖6c顯示IR雷射脈衝94為經導引透過晶圓暴露李 面92到DAF 86。圖6d顯示在DAF 86之中所產生的劣化 區域96。圖6e顯示可見或UV雷射脈衝98為經導引到晶 圓80以形成貫穿切割。圖6f顯示晶圓8〇之中的貫穿切割 ，其停止在DAF 86的劣化區域96。圖6g顯示帶88為 朝箭頭方向所伸展以使晶圓8〇分離。由於DAF 86具有與 貫穿切割1〇〇對準的劣化區域96，張力將藉由使帶88伸展 而施加到劣化區域96，因此在劣化區域96之中形成分離 102 ’致使DAF在期望處而分離。形成劣化區域可比在 的元全移除為需要較少能量且在分離後產生較少碎片。 本發明的貫施例將雷射脈衝聚焦在晶圓底側上的daf 或其内以當晶圓為經固定及對準在雷射處理系統時而移除 或改變DAF。DAF的背面移除是取決於在晶圓的邊緣開始 移除過程且朝向内部繼續進行以在沒有冷卻與再沉積材料 的情況下而提供對於汽化的DAF材料散逸的路徑。由雷射 脈衝所產生的向壓氣體將汽化或熔化的DAF材料喷射離開 2射加工％地且因此避免碎片的形成。本發明的實施例還 藉”面雷射處理以在DAF之中形成劣化區域而使晶圓上 的器件單化。在此情形，使用的雷射能量不足以使daf

2洛或 >飞化而是引起在daf之中的劣化區域其允許DAF 田2到藉由將帶伸展以使器件分離所引起的張力時而倒落 且容易地在期望位置分離。 、本發明的實施例是從晶圓表面移除一層或多層材料， 以允许第二雷射透過晶圓來將DAF移除或劣化。為了透過 13 201206605 s曰圓表面來將雷射功率有效率傳送到DAF，晶圓的新暴露 表面必須為足夠平滑以在沒有過量散射或擴散的情況下來 傳送雷射此里。如沿著約7 5微米長線測量的諸點以微米計 的最大高度差異所測量之暴露晶圓表面的表面粗糙度應為 小於要使用的雷射輻射波長長度的〗〇%。舉例來說，使用 1 0.6微米c〇2雷射將要求表面粗糙度測量小於丨〇6微米。 根據本發明的實施例，在表面層的移除之後，以1〇 6微米 操作的C〇2氣體雷射為透過具有表面粗糙度小於雷射波長 10 /〇的矽晶圓來進行D AF的背面移除是從期望區域將D AF I·夬速倒落地移除而避免過量的碎片或對於晶圓的熱損壞。 圖7顯示晶圓110的顯微照片’晶圓11〇具有表面層 112、113的材料，其已經移除以使晶圓的表面ιΐ4暴露。 材料是使用1 6 W的UV雷射（未顯示）所移除，丨6 w的uv 雷射是使用其在表面層112、"3所聚焦之45微米光點的 方形（頂巾s )光束以355 nm為具有在1〇與1〇〇〇微微秒（ps) 之間的脈衝期間及小於200 的脈衝能量來發射脈衝。在 此顯微照面所示者是三個線段"6、"8、12〇,表面高度的 取樣是沿著此等線段來作測量及平均。如可看丨，對於經 平均的所有取樣的最大高度差異{ 〇 568，其為小於1〇6 的期望最大值。來自此等測量的資料是被顯示於表卜

S 201206605

表1 圖8是顯微，照>1，纟顯示根據本發明實施例的處理後 之具有上覆DAF132、133的帶130。晶圓（未顯示）已經被 移除以顯示其在DAF132、133之中所形成的截口 134的無 碎片且平滑的邊緣136，即：期望的結果。截口 是使用 f以10.6微米操作的200 w c〇2雷射（未顯示）且使用透過 晶圓（未顯示）所聚焦在DAF的經截波的高斯光束而形成在 :af 132、133之中。將高斯光束截波是指將雷射脈衝通過 其可為圓形或其他形狀的隙縫以通過僅有雷射脈衝的中央 部分而阻斷最外層雷射能量的傳輸。E 9顯示石夕晶圓14、〇 :-部分的顯微照片，矽晶Η 140已經單一化且連同下面 DAF 142以形成根據本發明實施例的單一化電子器件。表面 層（未顯示）是用其以355 nm操作的16 W UV雷射（未顯示） 且用聚焦在表面層為10微米聚焦光點的方形光束所移除。 DAF 142是接著用其以9 4微米操作的2〇〇 w 雷射 (未顯示）且用聚焦在DAF 142為50微米光點的方形光束所 處理。隨後，晶圓140是用其以355 nm操作的i6wuv雷 射（未顯示）且用聚焦在晶圓14〇為1〇微米聚焦光點的方形 15 201206605 光束所貫穿切割。注意’ DAF M2是連續附接到矽晶圓ι4〇 且為適當在可接受的尺寸與碎片限制内，即：期望的結果。 E SI型號9 9 0 0超溥晶圓切塊系統是可適以實施本發明 觀點的一種示範雷射處理系統。此雷射處理系統是由美國 奥勒岗州OR 97239波特蘭市的電子科技產業公司所製造。 此系統是經描述在ESI零件編號187054a的出版物“型號 9900 場地要求與安裝指南（M〇(jei 9900 Site Requirements and Installation Guide)” ，其整體内容為以參照方式而納入 本文。在本發明的一個實施例中，此系統是經調適為使用 三個雷射與三組雷射光學器件來將晶圓切塊，如於圖1〇所 示。首先，可見或UV波長雷射150產生可見或uv雷射脈 衝152，其為由可見或UV雷射光學器件154所導引以將在 晶圓180之上的道188之内的表面層182移除，將晶圓18〇 固持在附接到帶186的DAF 184之上。其次，ir雷射160 產生IR雷射脈衝1 62，其為由IR雷射光學器件1 64所導引 以在道188之中的表面層182之移除後而透過晶圓18〇來 實行DAF 184的背面移除或劣化。第三，可見或uv波長 雷射170產生可見或UV雷射脈衝172，其為由可見或UV 雷射光學器件174所導引以將晶圓1 80貫穿切割。 可使用作為第一可見或UV雷射150及第三可見或UV 雷射170的一種雷射是由美國加州ca 95054聖克拉拉市的 Coherent公司所製造的Coherent Avia。此種雷射是Q切換 Nd:YV04習用固態二極體激升雷射，其為以高達100 kHz 的脈衝重複率與16 W的平均功率而以355 nm波長操作。

S 16 201206605 可見或uv雷射光學器件154、174可包括諸如A〇M或e〇m 的日彳間脈衝成形光學器件、諸如繞射光束成形光學器件或 準直器的空間脈衝成形光學器件、諸如A〇M或檢流計的光 束操縱光學器件及場光學器件，用以將經成形、操縱的雷 .射脈衝導引到工件。汛雷射16〇可為由美國加州cA 95054 聖克拉拉市的Coherent公司所製造的c〇herent Diamond K 系列C〇2雷射，其以高達100 kHz的脈衝重複率與超過200 W的平均功率而以9.6微米波長操作。IR光學器件164含 有如同可見或uv雷射光學器件154、174的相同元件且實 仃相同的基本功能，除了 IR光學器件164是經最佳化來處 理IR波長以外。 替代而言’此種系統的實施例將雷射處理系統調適為 使用二個雷射與二組雷射光學器件來將晶圓切塊，如於圖 所示。首先，可見或UV雷射190產生可見或UV雷射脈 衝192 ’其為由可見或uv雷射光學器件194所導引以先將 在道218之内的表面層212移除且然後在由IR雷射脈衝198 對帶216之上的DA.F 214的背面移除或劣化後而將晶圓210 貫穿切割《其次，IR雷射196產生IR雷射脈衝198，其為 由1R雷射光學器件200所導引以實行DAF 214的背面移除 或劣化。可見或UV雷射190可為以355 nm操作的Coherent Avia ’且IR雷射196可為以9.6微米操作的Coherent

Diamond K系列C02雷射。可見或UV雷射光學器件194是 相同於可見或UV雷射光學器件154、174，且IR雷射光學 器件200是相同於ir·雷射光學器件164。 17 201206605 圖1 2顯示其調適為使用單一個雷射的雷射處理系統。 s亥雷射處理系統是調適為使用單一個雷射以產生雷射 脈衝242,其可由光學開關244來切換或經切換在汛脈衝 248與可見或UV脈衝246之間。該系統是進而調適為添加 IR雷射光學器件252以及可見或UV雷射光學器件25〇，其 導引可見或UV脈衝246以先將在道區域268之内的表面層 262移除而使晶圓260的表面暴露，然後使用ir雷射光^ 器件252以導引IR脈衝248為透過晶圓260來實行在帶266 之上的DAF 264的背面移除或劣化，隨後為使用可見或 雷射光學器件250以導引可見或UV脈衝246來將晶圓貫穿 切割。 在本發明的一個實施例中，雷射24〇是固態雷射族中 的一者，其包括諸如運用Nd:V〇4晶體的彼等者之習用固態 二極體激升雷射、運用摻雜Nd的玻璃纖維之光纖雷射、及 習用與光纖固態雷射之種種組合，其經配置為光泵、共振 器與放大器。雷射240可能包括諸如碗酸一卸（kdp， monopotassium phosphate)、三硼酸鋰（LBO，lithium triborate)、或 B 棚酸鎖（bbo，B_barium borate)之諸波產生 bb體’其將在1064 nm波長範圍中的ir輻射轉換為諸如532 nm (可見光）或355 nm (UV)的較短波長。此諧波產生能力可 在雷射240的内部或是在外部為光學開關244的部分者且 經配置以允許系統發出IR脈衝248或是可見或UV脈衝 246。雷射240或光學開關244還可包括光學參數振盪器 (ΟΡΟ，optical parametric oscillator)，其將 1064 nm IR 波長 s 18 201206605 轉換為比1300微米更長的波長以改善透過晶圓26〇的雷射 幸畐射傳輸。此等脈衝246、248是分別為由可見或—雷射 光學器件250或是IR雷射光學器件252所導引到道268、 晶圓260或DAF 264。IR雷射光學器件252與可見或 雷射光學器件250是類似於其在圖1〇與n之中的對應者 而構成。在此情形，雷射處理系統（未顯示）必須將雷射功率 在低功率或當從道將材料移除且貫穿㈣時的約則2〇W 的功率以及較高功率或當藉由控制雷射24〇 :光學開關 244、IR雷射光學器件252或是可見或uv雷射光學器件 來將DAF移除或劣化時的超過2〇〇 w的功率之間切換。 用於移除一層或多層材料182以使晶圓表面18〇暴露 的雷射脈衝參數包括在約255 nm與532 nm之間的波長、 在10 ps與100 ns之間的脈衝寬度、每個脈衝為在約〇」卩 與1_〇 mJ之間的脈衝能量、大於1〇〇 kHz的脈衝重複率以 及其包括高斯（Gaussian)、頂帽（圓形）或頂帽（方形）的脈衝形 狀。用於DAF 214的背面移除的雷射參數包括在約ι〇64 微米與10.6微米之間的波長、脈衝式或斷續式（―⑽⑷ 連續波（CW，ContinUOUS wave)操作、用於脈衝式操作為大於 i〇W的脈衝能量或在cw操作的情形為大於2〇〇w的雷射 功率、及其包括高斯、頂巾冒（圓形）或頂帽（方形）的脈衝形狀。 用於將晶圓180貫穿切割的雷射參數包括在約255 nm與 532麵之間的波長、在10 PS與500 ns之間的脈衝寬度、 每個脈衝為在約0.1 ^與1〇,〇 W之間的脈衝能量、大於 1〇0服的脈衝重複率、及其包括高斯、頂巾冒（圓形）或頂帽 19 201206605 (方形）的脈衝形狀。 以此方式之出自晶圓的電子器件單_化是有 由於晶圆無須如同要解決在DAF上的晶圓單_ 、’ 問題之其他方法所需要而在過程期間經移動或重新對：的 本發明的實施例還提供在單一化後為實質無碎片且未損壞 的曰曰圓’歸因於用紅外光（IR)雷射之DAF移除所引起 限量的碎片與熱損壞。此外，按照設計為維持附接到電子 器件的DAF是實f無碎片且對於器件為經準確修整。雖然 以較大的系統成本’使用三個雷射以此方式來處理晶圓的 優點包括較大的產量。使用二個雷射 在較小程度上來提高產量，但是以較低的增加系統成本為 使用-個雷射的解決方式可能具有最低的系統成本，但是 對應為較低的系統產量。 對於一般技藝人士將為顯而易見的是，在沒有脫離本 ^ Q0 基本原理的情況下，可作出對於本發明的上述實施例 節的諸多變化。因此，本發明的範疇應僅為由隨附申請 專利範圍所決定。 【圖式簡單說明】 圖1顯示先前技藝的晶圓。 圖2顯示先前技藝在DAF與帶上的晶圓的橫截面。 圖3顯示先前技藝的貫穿切割晶圓和DAF。 圖4顯示對於矽的％吸收對波長。 圖5a到5f顯示具有DAF的雷射切塊。

S 20 201206605 圖6a到6g顯示在層移去後之晶圓的表面粗糙度測量 圖7顯示在用 C02雷射之單一化後的DAF 圖8顯示在單- 一化後之具有附接DAF的矽 圖9顯示具有 DAF的雷射切塊。 圖1 0顯示使用 三個雷射的雷射處理系統。 圖11顯示使用二個雷射的雷射處理系統。 圖12顯示使用 一個雷射的雷射處理系統。 【主要元件.符號說明】 10 晶圓 12 器件 14、16 道 18 帶框 20 帶 30 晶圓 32、34 主動器件 36 道 38 晶粒附著膜（DAF) 40 帶 42 帶框 50 晶圓 52 表面層 54 道 56 .晶粒附著膜（DAF) 21 201206605 58 帶 60 第一雷射脈衝 62 晶圆的暴露表面 63 道區域 64 第二雷射脈衝 66 DAF區域 68 第三雷射脈衝 70 貫穿切割 80 晶圓 82 頂面層 84 道 86 晶粒附著膜（DAF) 88 帶 90 可見或UV雷射 92 晶圓的暴露表面 93 部分的道 94 IR雷射脈衝 96 劣化區域 98 可見或UV雷射脈衝 100. 貫穿切割 102 分離 110 晶圆 112' 113 表面層 114 晶圆表面

22 201206605 116' 118' 120 線段 130 帶 132 、 133 晶粒附著膜（DAF) 134 截口 136 邊緣 140 晶圓 142 晶粒附著膜（DAF) 150 可見或UV波長雷射 152 可見或UV雷射脈衝 154 可見或UV雷射光學器件 160 IR雷射 162 IR雷射脈衝 164 IR雷射光學器件 170 可見或UV波長雷射 172 可見或UV雷射脈衝 174 可見或UV雷射光學器件 180 晶圓 182 表面層 184 晶粒附著膜（DAF) 186 帶 188 道 190 可見或UV雷射 192 可見或UV雷射脈衝 194 可見或UV雷射光學器件 23 201206605 196 IR雷射 198 IR雷射脈衝 200 IR雷射光學器件 210 晶圓 212 表面層 214 晶粒附著膜（DAF) 216 帶 218 道 240 雷射 242 雷射脈衝 244 光學開關 246 可見或UV脈衝 248 IR脈衝 250 可見或UV雷射光學器件 252 IR雷射光學器件 260 晶圓 262 表面層 264 晶粒附著膜（DAF) 266 帶 268 道區域 s 24

Claims (1)

1. 201206605 七、申請專利範圍： n用雷射處理系統以改#基板單—化的方法，基板 該種方法 包含： ::裝在晶粒附著膜上，該基板具有相對該晶粒附著膜且 “有預定道的表面以及在該表面上的—層材料， 統； 統； 提供具有第一雷射參數的第一雷射 知:供具有苐一雷射參數的第二雷射 的該雷射處理系 的該雷射處理系 統； 提供具有第三雷射參數的第三雷射的該雷射處理系 決定該基板的最大表面紋理，其允許用具有該等第二 雷射參數的該第二雷射來進行晶粒附著膜的背面移除； 決定該等第一雷射參數，並分$ ' . 数八允°午该第—雷射在期望區 域中從該基板移除部分的該層㈣，使得該層材料的全部 實質地從該期2區域所錄且在該期冑區域内所造成表面 的表面紋理是小於該決定的最大表面紋理； 導引該第-雷射，實質地在該等道内的期望區域内使 用該等第一雷射參數以從該基板移除該層材料； 導引該第二雷射，在與該等道對準的區域中使用該等 第二雷射參數以實行部分的該晶粒附著膜的背面移除；及 導引該第三雷射，在該等道内用該第三雷射以實行在 該基板中的貫穿切割，因此使該基板單一化。 灯 2.如申請專利範圍第丨項之方法，盆中 八τ通第—雷射參數 25 201206605 包括在約255 nm與約532 nm之間的波長、小於約i〇〇〇ps 的脈衝宽度及大於約〇.丨的脈衝能量。 3.如申請專利範圍第Μ之方法，其中該第二雷射參數 包括大於約1 0 〇 〇 n m的波長 大於約100 ns的脈衝寬度及 大於約10 的脈衝能量。 4·如申請專利範圍第！項之方法，其中該第三雷射參數 包括在約255㈣與約532⑽之間的波I、小於約500 ns 的脈衝寬度及大於約0_1/U的脈衝能量。 5.如申請專利範圍帛Μ之方法1中該第一與第三雷 射是固態雷射且該第二雷射是氣體雷射。 一 6 ·如申請專利範圍第i項之方法，其中該第一、第二與 第二雷射是固態雷射。 7·如申請專利範圍第W之方法，其中該第一與第三雷 射是相同雷射。 8·如申請專利範圍第！項之方法，其中該第一、第二與 第三雷射是相同雷射。 、—9.-種用雷射處理系統以改善基板單—化的系統，基板 被安裝在曰曰粒附著帶上，該基板具有其相對該晶粒附著膜 八有預定道的表面以及在該表面上的一層材料該種系 統包含： 射’其運作在期望區域中從該基板的該層材料 a或中從4基板移除部分的第—層材料，使得全部的該層 材料疋實負地從s玄期望區域所移除且在該期望區域内所造 成表面的表面紋理是小於預定的最大表面紋理； 26 201206605 第二雷射，其運作在與該等道對準的區域中使用該等 第二雷射參數以實行部分的該晶粒附著膜的背面移除/及 ^第三雷射，其運作在該等道内用該第三雷射以實行在 該基板中的貫穿切割，因此使該基板單一化。 10.如申請專利範圍帛7項之方法，其中該第_雷射參 數包括在約255 nm與約532 nm之間的波長、小於約1〇〇〇^ 的脈衝寬度及大於約〇1 的脈衝能量。 "•如申請專利編7項之方法，其中該第二雷射參 數包括大於約1000 nm的波長、A於約1〇〇ns的脈衝寬度 及大於約1 〇 的脈衝能量。 12_如申請專利範圍帛7項之方法，其中該第三雷射參 數包括在約255 nm與約532 nm之間的波長、小於約5〇〇Μ 的脈衝寬度及大於約〇. 1 MJ的脈衝能量。 η.如申請專利範圍帛7項之方法，其中該第—與第三 雷射是固態雷射且該第二雷射是氣體雷射。 如申請專利範圍帛7項之方法.，其中該第―、第二 與苐二雷射是固態雷射。 15.如申請專利範圍帛7項之方法，其中該第—與第三 雷射是相同雷射。 丨6·如申請專利範圍帛7項之方法其中該第—、第二 與第三雷射是相同雷射。 I7，—種用雷射處理系統以改善基板單一化的方法，基 板被安裝在晶粒附著膜上，該基板具有相對該晶粒附著膜 八有預定道的表面以及在該表面上的一層材料，該種方 27 201206605 法包含： 提供具有第一雷射參數的第—雷射的該雷射處理系 統 統 統 提供具有第二雷射參數的第二雷射的該雷射處理系 提供具有第三雷射參數的第三雷射的該雷射處理系 決定該基反的最大表面！文理，I允許用具有該等第二 雷射參數的該第二雷射來進行晶粒附著膜的背面劣化； 決定該等第-雷射參數，其允許該第一雷射在期望區 域中從該基板移除部纟的該層㈣，使得實質全部的該層 材料是從該期望區域所移除且在該期望區域内的造成表面 的表面紋理是小於該決定的最大表面紋理； 導引該第-雷射，在實質為於該等道内的期望區域内 使用該等第一雷射參數以從該基板移除該層材料； 導引該第二雷射，在與該等道對準的區域中使用該等 第二雷射參數以實行部分的該晶粒附著膜的背面劣化丨及 導引該第三雷射，在該等道内用該第三雷射以實行在 該基板中的貫穿切割，因此使該基板單一化。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一雷射參 數包括在約255 nm與約532 nm之間的波長、小於約ι〇〇〇^ 的脈衝宽度及大於約〇.丨W的脈衝能量。 19. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第二雷射參 數包括大於約1_ nm的波長、大於約1〇〇如的脈衝寬度 S 28 201206605 及大於約10 juJ的脈衝能量。 20. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第三雷射參 數包括在約255 nm與約532 nm之間的波長、小於約500 ps 的脈衝寬度及大於約0.1 μ】的脈衝能量。 21. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一與第三 雷射是固態雷射且該第二雷射是氣體雷射。 22_如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一、第二 與第三雷射是固態雷射。 23. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一與第三 雷射是相同雷射》 24. 如申請專利範圍第17項之方法，其中該第一、第二 與第三雷射是相同雷射。 八、圖式. (如次頁） 29