TW201235143A - Method and apparatus for improved laser scribing of opto-electric devices - Google Patents

Description

201235143 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於雷射刻劃構造在基板（諸如藍寶石晶圓） 上之光電裝置（諸如發光二極體（LED))。特定言之，本 發明係關於刻劃構造在具有一背面塗層（諸如分佈式布拉 格反射器（DBR ))之基板上之光電裝置。更特定言之，本 發明係關於在多個通道中雷射刻劃構造在具有背面塗層之 基板上之光電裝置以防止損壞光電裝置或基板。 【先前技術】 光電裝置（諸如發光二極體）通常藉由在基板上平行 製作一裝置之多個相同複本而製造。通常用於製造光電裝 置之基板包含藍寶石晶圓、砷化鎵晶圓、磷化銦晶圓、矽 晶圓、鍺晶圓、金剛石晶圓或陶瓷晶圓。此等基板通常需 單件化成個別裝置。單件化可藉由首先用金剛石鋸或雷射 刻劃基板而執行。刻劃定義為在基板之表面上或體積内產 生修改區域，其促進分裂且藉此接近於刻劃之基板之分 離。2003年6月17曰頒予之發明者為Kuo-Ching Liu、Pei

Hsien Fang、Dan Dere、jenn Liu、Jih-Chuang Huang、Antonio Lucero、Scott Pinkham、Steven Oltrogge 及 Duane

Middlebusher 的美國專利第 6,58〇 〇54 號「scribing SAPPHIRE SUBSRATES WITH A SOLID STATE UV LASER」描述刻劃基板以將其準備用於藉由裂開而單件化 之基本程序，其中經刻劃基板在刻劃位置遭受局部應力以

S 4 201235143 :板中產生傳播穿過基板厚度的裂紋從而沿著刻劃線分 離S曰圓。在早件化期間，基板通常黏著地附著至晶粒附著 膜或塑㈣>{(其附著至稱為膠帶框之圍框）以使經單件 化裝置儘管被分離但亦保持在適當位置。雷射刻劃不同於 雷射切割，雷射切割係基板用雷射或鋸切割被完全穿過或 幾乎穿過以執行單件化而無裂開步驟。 雷射刻劃的問題包含選擇雷射參數以處理具有大範圍 變化的雷射能量吸收特性之材料；避免損壞基板及裝置； 及維持可接受系統通量。光電裝置尤其難以進行雷射刻劃 或切割，此是因為裝置的性能可取決於裝置單件化的方 式。特定言之，一些光電裝置構造有背面塗層，該背面塗 層將雜政光反射回來而從裝置發出，從而提高以燭光/安培 量測之裝置輸出效率。文章「Nitride-Based LEDs With a

Hybrid A1 Mirror + Ti02/Si02 DBR Backside Reflector」， 作者 S.J. Chang、C.F· Shen、M.H. Hsieh、C.T. Kuo、T.K. Ko、 W.s. Chen及S.c. Shei，描述此等類型之光電裝置的構造。 引起鄰近於刻劃線之不想要的熱影響區之雷射刻劃技術可 降低裝置輸出效率’如可損壞基板引起反射塗層自基板「剝 離」或分離般。2010年9月28日頒予之發明人為Tan Deshi

的美國專利第 7,804,043 號「METHOD AND APPARATUS FOR DICING OF THIN AND ULTRA THIN SEMICONDUCTOR WAFER USING ULTRAFAST PULSE LASER」描述使用超快雷射劃晶圓但不考量移除塗層（諸 如 DBR)之需要。2006年 1月31日頒予之發明人為 201235143

Fumitsugu Fukuyo、Keshi Fukumitsu、Maoki Uchiyama 及 Toshimitsu Wakuda 之美國專利第 6,992,026 號「LASER PROCESSING METHOD AND LASER PROCESSING APPARATUS」論述刻劃時由脈衝雷射引起的基板損壞。此 專利教示使用集中於基板内深處之雷射束產生不連接至晶 圓正面或背面的變更區以允許裂開同時防止基板損壞。 2009年2月24日頒予之發明人為Richard S. Harris及Ho W. Lo 之美國專利第 7,494,900 號「BACKSIDE WAFER DICING」論述執行基板背面處理之優勢，但未論述存在塗 層之情況下的切割，亦未論述刻劃時防止基板損壞的方 法。2006年10月5日公開的發明人為Makoto Asai、Muneo Tamura、Kazuhiko Sugiura 及 Tetsuo Fujii 的美國專利申請 案第 2006/0220183 號「SEMICONDUCTOR WAFER HAVING MULTIPLE SEMICONDUCTOR ELEMENTS AND METHOD FOR DICING THE SAME」描述刻劃具有兩層之晶圓的一個 兩步驟程序，其中該等層關於所使用之雷射波長具有不同 折射率。本申請案僅論述正面刻劃而不論述背面刻劃且不 論述待處理層不具有折射率但事實上對討論中之波長為不 透明之應用。此外，本申請案未論述避免由所施加的雷射 能量引起之單件化裝置的損壞之方法。 仍然持續需要一種使用超快雷射脈衝以高效方式刻劃 具有反射塗層之背面光電裝置基板而不損壞基板的雷射刻 劃程序。

6 201235143 【發明内容】 本發明之態樣藉由下列步驟改良在存在背面塗層之情 況下在基板上的光電裝置刻劃：首先在待刻劃區域中使用 雷射移除背面塗層；及接著刻劃基板。使用減小每單位時 間的雷射劑量之多個通道來移除背面塗層或刻劃基板可避 免損壞基板或附近的主動電路。光電裝置基板通常具有具 溝道的正面及具表面塗層的背面。此塗層反射裝置所發射 的雜散光，否則雜散光會被吸收並引起光輸出減少以及操 作溫度升高從而縮短裝置使用期限。本發明之態樣包含使 用具有第一及第二雷射脈衝參數的超快脈衝雷射的雷射刻 劃系統。該雷射刻劃系統使用具有第一雷射脈衝參數的超 快脈衝雷射在大體上與基板的正面溝道對準的區域中自基 板背面移除塗層而不引起對該基板的實質損壞。雷射刻劃 系統接著使用具有第二雷射脈衝參數的超快脈衝雷射在大 體上與正面裝置對準的區域中刻劃基板。 光電裝置（諸如發光二極體）通常藉由在基板上平行 製作一裝置的多個相同複本而製造…含有光電裝置的典 型基板顯示於圖1中。此等基板通常需單件化成個別裝置。 早件化可藉由首先使用金剛石鋸或雷射沿著裝置之間的溝 道刻劃基板而執行。光電裝置通常在正面表面上構造有主 動電路並構造有促進裝置的光輸出之背面塗層。自背面刻 劃晶圓允許較高劑量雷射脈衝且因此允許較高通量而不損 壞主動電路。然而’若未小心控制雷射劑量，則甚至引導 至基板背面的雷射脈衝亦可穿透基板並引起背面的損壞。 % 7 201235143 雷射劑量定義為焦耳/平方 至基板之蛐能# θ 係母早位面積由雷射施加 且有ϋ 經刻劃光電裝置的所需性質會传 潔平坦側壁，側壁具有由雷射刻劃所致之咬理作益 碎片或重新沈積的材料。muh彳致之、，文理但無 裝置將具有均勻附著至盆之々袢 ‘，，、缺、經清潔刻劃的背面塗層：兀 壞。 了止面上的主動電路無損 =畫:此等基板的雷射係具有約〜或更短之雷 ==超快脈衝雷射，材料移除-般係熱 燒减理的混合。熱處理係材料經加熱且熔化、蒸 發或直接昇華為氣體之處理 材枓以蒸軋、液體或固體顆 粒從區域喷出。燒敍處理透過光電互動（通常係多光子， :將材料分離成電幻變更材料。超快脈衝將能量搞合至 材料中並比敎量可女# u #，味 …置了大致上傳遞至相鄰材料之更快速度產生 電製’從而產生材料之變更同時最小化熱影響，此可使得 不對基板或裝置產生不想要的損壞。材料之變更可完全在 基板表面内。it常無需移除材料或無需在基板表面中製作 溝渠或其他特徵來促進分裂及後續單件化。材料僅須經變 更而足以可靠地促進並引導材料中的應力斷裂。 使用經調適雷射刻劃系統雷射刻劃基板。調適包含安 可操作以產生具有所需雷射脈衝參數的雷射脈衝之雷 射。此等雷射脈衝參數包含波長、脈衝能量、脈衝持續時 ]脈衝重複率、焦點大小、焦點位置及光束速度。雷射 刻劃系統用以所選脈衝重複率發射具有所選脈衝能量及脈 衝持續時間的脈衝之雷射產生雷射脈衝。雷射處理系統使

201235143 用選擇並視需要在空間及時間上塑形雷射脈衝之雷射光學 件。雷射脈衝集中於極小點大小以集中充分的雷射能量於 足夠小的區域中以依所需方式變更材料。焦點定義為雷射 脈衝具有$直於脈衝傳播方向#最小橫截面的空間中的 點。雷射刻劃系統具有運動控制台，胃等運動控制台將焦 點精確地定位於基板表面上方、下方或表面處的所選高 度。雷射處理系統亦具有光束操縱光學件與運動控制台之 組合，運動控制台隨著雷射施加脈衝相對於雷射脈衝移 動基板從而移除材料或以由相對運動所決定之型樣變更材 料。雷射脈衝相對於基板移動的速率稱為光束速度且以毫 米/秒量測。可經調適以執行本發明的態樣之一例示性雷射 刻劃系統係圖2中所示由波特蘭俄勒岡州97239的Eiectr〇 Scientific Industries，Inc.製造的 AccuScribe 26〇〇 led 雷射 刻劃系統。 本發明之態樣藉由首先將基板正面附著至具有晶粒附 著膜（DAF )之膠帶框並將所附著基板插入至系統中而刻劃 基板。系統對準該基板以能夠瞄準雷射在背面刻劃基板同 時維持對準正面上的溝道。雷射刻劃系統通常藉由將脈衝 雷射光束引導至基板同時相對晶圓移動雷射光束以致使雷 射脈衝沿著由相對運動之速度及方向所決定的路徑衝擊基 板而處理基板。針對效率而言，用多個通道處理基板最好， 其中系統用脈衝雷射光束開始處理，同時以相對持續方式 移動雷射光束相對於基板的相對位置，通常每一通道開始 一次並停止一次。本發明之態樣藉由在基板背面上在與正 9 201235143 面溝道對準的正交方向上製作多個線性通道而刻劃基板， 但是亦可刻劃任何曲線或直線型樣。 本發明之態樣的每一刻劃使用一或多個通道刻劃基 板。在一些實例中，基板厚度及主動電路在正面上的佈局 允终在每單位時間内遞送足夠的雷射劑量至基板背面以用 一單一通道移除背面塗層並形成一刻劃。然而，在大部分 貫例中’施加足夠的雷射能量以在一單一通道中移除背面 塗層並形成一刻劃導致不想要的基板或裝置損壞。在此實 例中，需要一個以上通道，其中雷射脈衝參數取決於背面 塗層疋否移除或刻劃是否形成而變更。本發明之態樣使用 一或多個通道來移除背面塗層並接著使用一或多個通道來 形成刻劃。 本發明之‘4樣決定高效處理基板之雷射脈衝參數而不 導致基板或裝置損壞。雷射脈衝參數可經決定包含波長、

避免損壞基板或裝置。

個通道移除，或如圖7 以上通道 來移除背面塗層，或如圖 移除背面塗層。圖8顯； ，背面塗層可如圖3及圖4所示用一 中所示而要兩個或兩個以上通道 圖8中所示需要更多個複雜型樣來 顯示使用結合 運動以用複雜型樣移除背面塗層之背 光束操縱光學件的線性 皆面塗層移除。在此等 201235143 情況下，兩個或兩個以上通道被製作為水平相鄰或以蜿蜒 型，製作’其中焦點位於背面塗層表面上方以使雷射脈衝 ^去“，、以減；劑量並增加處理區域使得移除足夠的背面 塗層以允許在一個或數個後續通道上刻劃。在其他情況 中，一旦背面塗層移除，即可需要一單一通道或多個通道 J畫i基板。在此情況中，兩個或兩個以上通道可製作為水 平&著相同線，但焦點位置改變以增加雷射脈衝集中於基 板内的深度以形成刻劃而不損壞基板或裝置。 【實施方式】 本發明之實施例藉由下列步驟在存在背面塗層的情況 下改良基板上的光電裝置刻劃：首先在待刻劃區域中使用 雷射移除背面塗層；及接著刻劃基板。使用多個通道減少 每單位時間内的雷射劑量且因此避免損壞基板或附近的主 動電路。光電裝置基板通常具有具溝道的正面及具帶有塗 層的表面的背面。此塗層反射由裝置發射的雜散光，否則 雜散光會被吸收並引起光輸出減少以及操作溫度升高從而 ^5短裝置使用期限。本發明之實施例包含使用具有第一及 第二雷射脈衝參數的超快脈衝雷射的一雷射刻劃系統。該 雷射刻劃系統使用具有第一雷射脈衝參數的超快脈衝雷射 在大體上與基板的正面溝道對準的區域中自基板背面移除 塗層’而不導致對該基板的實質損壞。該雷射刻劃系統接 著使用具有第二雷射脈衝參數的超快脈衝雷射在大體上盘 正面對準的區域中刻劃基板。 £ 11 201235143 光電裝置（諸如發光二極體）通常藉由在基板上平行 製作一裝置的多個相同複本而製造。圖丨中顯示含有光電 裝置之一典型基板。一晶圓10已構造在其數個裝置上，其 中一個裝置被表示為12。此等裝置藉由水平溝道14及垂直 溝道1 6分離。術語溝道指代不含有主動裝置電路之基板區 域。此等溝道無主動電路以允許基板被刻劃或切割以將該 基板單件化成個別裝置。單件化可藉由首先用金剛石鋸或 雷射》'α者裝置之間的溝道刻劃基板而執行。光電裳置通常 在正面表面上構造有主動電路且構造有促進裝置光輸出之 煮面塗層。自背面刻劃晶圓允許較高劑量的雷射脈衝且因 此允許較高通量而不導致損壞主動電路。然而，若未小心 控制雷射劑量，甚至引導至基板背面的雷射脈衝亦可穿透 基板並導致損害正面。雷射劑量定義為焦耳/平方厘米且係 每單位面積中由雷射施加至基板的總能量的度量。經刻劃 光電裝置的所需性質會具有清潔平坦側壁，側壁具有由雷 射刻劃所致之紋理但不具有碎片或重新沈積的材料。裝置 將具有均勻附著至其之完好無缺、清潔刻劃的背面塗層且 對正面上的主動電路無損壞。 用於刻劃此等基板的雷射係具有約2〇〇 ps或更短的雷 射脈衝持續時間之超快脈衝雷射。雷射材料處理一般係熱 處理或燒餘處理的混合。熱處理係材料經加熱且炼化、蒸 發或直接昇華為氣體之處理。材料以蒸氣' 液體或固體顆 粒從區域喷出。燒㈣理透過光電互動（通常係多光子， 其將材料分離成電聚）_料。超快脈衝將能量麵合至

12 201235143 材料中並比熱量可大致 # ^ ^ . 傳遞至相鄰材料之更快速度產生 電聚，從而產生材料 ^ # λ ^ ^ ^ ，更同時最小化熱影響，此可使得 A栢的矣I/產生不想要的損壞。材料之變更可完全在 皇内。通^需移除材料或無需在基板表面中製 作溝渠或其他特徵來促 逆刀裂及後繽早件化。材料僅須經 變更而足以可靠地促進並引導材料中的應力斷裂。 使用經調適雷射刻劃系統雷射刻劃基板。調適包含安 裝可操作以產生且古& + & 座生〃有所需雷射脈衝參數的雷射脈衝之雷 射。此等雷射脈衝參數包含雷射功率、波長、脈衝能量、 脈衝持續時間、脈衝重複率、焦點大小、焦點位置及光束 速度。雷射功率在自約〇1 w至約2〇w的範圍内更佳係 在自、.勺〇·5 W至約1,5 W的範圍内。波長範圍在自約560 nm 低至約150 nm的_内’或更佳在約州⑽的紫外光範 圍内。脈衝能量在自約0·1 W至約UmJ的範圍内或更佳 在自約1.0 μ】至約10 μΙ的範圍内。脈衝重複率在自約75 祖至約1ΜΗζ的範圍内，或更佳在自約1〇〇磁至約_ kHz的範圍内。焦點大小通常在自小於2 _至約$㈣的 範圍内。焦點位置可在自表面下方約1〇〇 _至表面上方約 100 pm之範圍内，或更佳在自表面下方約3〇^爪至表面上 方約30 μηι之範圍内。光束速度通常在自約i〇 至約 500 mm/s之範圍内，或更佳在自約12〇mm/s至約38〇mm/s 之範圍内。 本發明之實施例採用一雷射刻劃系統，該雷射刻劃系 統使用雷射以依一所選脈衝重複率發射具有所選脈衝能量 % 13 201235143 及脈衝持續時間的脈衝。雷射處理系統使用選擇並視需要 在空間上及時間上塑形雷射脈衝的雷射光學件。雷射脈衝 集中於極小點大小以將充足的雷射能量集中於足夠小的區 域中以依所需方式變更材料。焦點定義為雷射脈衝具有垂 直於脈衝傳播方向之最小橫截面的空間中的點。雷射刻劃 系統包含- Z軸台，該z軸台作為以一所選高度將焦點精確 定位於基板表面上方或下方的運動控制台之部分。雷射處 理系統亦具有光束操縱光學件與運動控制台之一組合，運 動控制台隨著雷射施加脈衝相對於雷射脈衝移動基板，從 而移除材料或以由相對運動決定的型樣變更材料。雷射脈 衝相對於基板移動的速率稱為光束速度且以毫米/秒量測。 可經調適用於執行本發明夕能接M/i , 不赞月之態樣的例不性雷射刻劃系 統係圖2中所示由波特蘭俄勒岡州97239的Electro

Scientific Industries，Inc•製造的 AccuScdbe 26〇〇 刷雷射 刻劃系統。雷射刻劃系統18包含沿著雷射光束路徑發射雷 射脈衝22的雷射20。雷铋邮；^ μ , 射脈衝22藉由選擇並塑形雷射脈 衝22的雷射光束光學件24虛 丨卞恿理。雷射光束光學件24可含 有選擇並引導雷射脈衝的雷# 巧刃1：九7L件或聲光元件。雷射光束 光干件亦可3有在工間上或時間上塑形雷射脈衝的光學元 件。雷射脈衝22接著傳遞至提供雷射脈衝相對於基板3〇 之快速有限運動操縱的光蚩掘攸虫與从。 J尤果操縱先學件26。雷射脈衝22接 著通常藉由場光學件28隼中於芙姑w ^ 罘甲於暴扳30上。基板3〇固定在 運動控制失盤上，運動M y 勒控制爽盤32固持基板30並在控 制器36 (其協調雷射2〇、雷身十异击水風μ 軍射九束先學件24、光束操縱光 201235143 學件26及在視覺上使基板30相對於雷射脈衝22對準之對 準相機34的操作）的引導下相對於雷射脈衝22移動基板 30 ° 所做調適中之一者係安裝由瑞士，蘇黎世CH-8005 ，

Time-Bandwidth Products AG 製造之固態紅外線（I r )雷 射模型Duetto。此雷射以1064 nm波長發射10 ps脈衝，該 等脈衝使用固態諧波產生器倍頻至532 nm波長並視需要使 用固態諸波產生器三倍頻至3 5 5 nm波長。此等雷射具有〇丄 瓦特至1.5瓦特之輸出功率。 本發明之態樣藉由首先將基板正面附著至具有晶粒附 著膜（DAF)之膠帶框及將所附著基板3〇插入至系統18 中而刻劃基板。系統使用對準相機34對準基板3〇以能夠 瞄準雷射脈衝22在背面上刻劃基板30，同時維持與正面上 的溝道對準。雷射刻劃系統18通常藉由以下步驟處理基板 3〇:引導脈衝雷射光束22至基板3〇,同時使用運動控制台 32及光束操縱光學件26相對於晶圓3〇移動雷射脈衝Μ以 致使雷射脈衝22沿著由相對運動的速度及方向決定的路徑 衝擊基板Μ。㈣效率而言，通常用多個通道處理基板最 好，其中系統使用脈衝雷射光束開始處理，同時以相對持 續方式移動雷射光束相對於基板的相對位置，通常每一通 道開始一次並停止-次。本發明之態樣藉由在基板背面上 在與正面溝道對準的正交方向上製作多個線性通道而刻劃 基板，但疋可刻劃任何型樣的曲線或直線。 本發明之態樣之每-刻劃使用-或多個通道刻劃基 15 201235143 板。在一些實例中，基板的厚度及主動電路在正面上的佈 局允許在每單位時間内遞送足夠的雷射劑量至基板背面以 用一單一通道移除背面塗層並形成一刻劃而不造成損壞。 然而，在大部分實例中，施加足夠的雷射能量以用一單一 通道移除背面塗層並形成一刻劃導致不想要的基板或裝置 損壞。在此實例中，需要一個以上通道，其中雷射脈衝參 數取決於背面塗層是否移除或刻劃是否形成而變更。本發 明之實施例使用一或多個通道移除背面塗層並接著使用一 或多個通道形成刻劃。 雷射脈衝參數經預定以高效處理基板而不導致對基4 或裝置的損壞。雷射參數可經預定包含波長、脈衝持續e 間m量'雷射功率、脈衝重複率、焦點大小、隹？ 位置及光束速度。針對特定基板及裝置類型，通常主要』 經驗決定此等參數μ最大通量處理基板同時避免損壞; 板或裝置。連同決宁I > 』决疋最佳雷射脈衝參數一起，決定待用$ 處反的通道數目。藉由每單位時間内可使用而不導』 又衣罝的雷射劑量的多少決定 所允許的雷射能量，皆而“ 数曰取以 道移除。圖3顯示二塗層可如圖Μ4所示用， ㈣由透鏡44华中':引，層42的基板4。。雷射則 …除在特定 1置5〇:在背面塗層42之表面上之焦 背面塗層62的基板6Q /的背面塗層42°圖4顯示具3 導至某板60 3 # 雷射脈衝66藉由透鏡64集中於弓 導至基板Μ及背面塗層62上方 區域7〇中的背面塗層〇 a …點68以移除^ 層62。當雷射脈衝66集中68在基 16

S 201235143 面上方或下方時，其具有使雷射脈衝去焦及在較大區域上 散佈雷射脈衝能量之效果。此不僅增大每一脈衝所移除的 材料面積從而加速處理，而且亦減少每單位時間内的雷射 劑量從而避免損壞。圖5顯示具有背面塗層82的基板8〇, 雷射脈衝86藉由透鏡84集中至位於基板8〇内的焦點88 以移除區域90中的背面塗層82。如在圖4中，在基板8〇 之表面下方移動焦點88使雷射脈衝去焦並在較大區域上散 佈能量從而減少劑量並限制不想要的損壞。 表1顯示本發明之一實施例所使用以自Μ〇 μιη厚的藍 寶石基板移除背面塗層的例示性雷射參數。此基板在待刻 劃區域附近或正面的氮化鎵（GaN )層上不具有主動電路且 因此背面塗層可用足夠的能量處理以用一個通道移除背面 塗層。此實施例藉由將雷射脈衝集中在背面塗層表面下方 30微米處用一個通道移除背面塗層。 脈衝持續時間 10 ps 雷射功率 1.2 W 台速度 120 mm/s 重複率 200 kHz 焦點大小 1-5 μιη 焦點位置 -30 μηι 通道數目 1 表1. 一個通道背面塗層移除的雷射脈衝參數 在其他情況下，例如在（例如）GaN存在於正面的情 17 201235143 況下，可需要多個通道。表2 表..肩不用於移除具有介於120 μηι 與140 μιη之間的厚度的甚 基扳上之皮面塗層的雷射參數。對 於12〇_厚的基板，所使用的雷射功率係0.7W且對於140 μπι厚的基板’所使用的雷射功率係〇 8 %。對於^〇_厚 的基板’台速度係12〇mm/s，且對於12〇㈣厚的基板台 速度係180顧/3。此實施例用集中在背面塗層表面、表面 μ及表面下方丨5 μηι處沿著相同路徑的三個通道移

表格2.垂直多通道背面塗層移除的雷射脈衝參數 圖6顯不採用兩個雷射脈衝光束用一個通道處理基板 100的本發明之—實施例。具有背面塗層102的基板100藉 由由共同透鏡104集中在共同光學軸上的兩個雷射脈衝光 束106照明。第一雷射光束脈衝108集中於基板112上方 的個點以移除區域116中的背面塗層1 0 2。第二雷射脈衝 1 1 〇集中在基板114的表面上以形成刻劃。當此兩個雷射脈 衝光束沿著一路徑以預先選定速率一起移動時，具有背面

18 201235143 塗層的基板可用一單一通道刻劃而不損壞基板或 路。 圖7顯示使用線性運動藉由雷射脈衝移除大於單—通 道之寬度的區域中的背面塗層之背面塗層移除。在此情況 中，具有背面塗層的基板使用相對於基板製作在相同高度 處的一或多個通道將背面塗層沿著線性區域移除。在圖1 中’具有背面塗層（未顯示）之基板將沿著線128刻書卜 在刻劃之前，藉由下列步驟移除藉由與正面溝道（未顯示） 相對的重疊雷射脈衝122描述的線性區域139中之背面塗 層：沿著虛線12G在基板上製作—通道，·用重疊雷射脈衝 衝擊經塗佈基板，該等重疊雷射脈衝中之一者被表示為 122,其劑量為移除塗層但不導致損壞之劑量。接著藉由運 動控制台（未顯示）調整基板以允許沿著虛線124 ^作另 一通道，其中雷射脈衝再次用重疊脈衝衝擊經塗佈基板， 該等重疊脈衝中之一者被表示為126。此兩個通道移除背面 塗層而不損壞基板或主動電路。接著調整基板至雷射脈衝 將隨基板相對於雷射脈衝光束移動而沿線128衝擊基板之 位置。雷射參數經調整以刻劃而非移除背面塗層且一第三 通道沿著線128製作，從而刻劃基板而不損壞下伏基板或 主動電路。在表3及表4中給出此實施例之例示性雷射脈 衝參數。對於120μιη厚基板，雷射功率係〇 7 w，對於14〇 μιη厚藍寶石基板，雷射功率係〇.8 w。對於12〇 厚藍寶 石基板’台速度係180 mm/s，且對於140 μηι厚藍寶石基板， 台速度係120 mm/s。 19 201235143 _續時間 ------ 1 0 ps -J 'I *BJ 雷射功牵 0 7 - 0 8 W 台速度 12 0-180 m m / s 重複率 ------ 200 kHz 焦點大小 1 - S μ m 焦點位罟 " —----—^ _ 3 5 um 通道數目 2，20 um間隔 ——-- · 表3.水平多通道背面塗層移除之雷射脈衝參數 在以此方式移除背面塗層之後，可以一單一通道用集 中於基板表面下方20微米處具有如表4所示之參數的雷射 脈衝刻劃亦可使用多個刻劃通道。 脈衝持續時間 —-- 1 0 ps 雷射功率 0.6 W 台速庶 120-180 mm/s 重複率 200 kHz 焦點大小 1-5 um 焦點位置 -1 5 μπι 通道數目 1 表4.單通道刻劃之雷射脈衝參數 表5顯示移除背面塗層後，採用多個通道刻劃基板之 本發明的實施例之雷射脈衝參數。此用於使用充足能量用 一個通道刻劃基板將導致損壞基板或主動電路之情況。在

20 S 201235143 此情況中，基板藉由沿著相對於基板表面改變焦點位置之 相同路徑製作兩個或兩個以上基板而刻劃。以此方式刻劃 基板產生始於基板表面並延伸至内部中之變更區域，該區 域促進並引導後續裂開。 脈衝持續時間 10 DS 雷射功率 --^ ^__ 0.6 W 台速度 120-180 mm/s 重複率 200 kHz 焦點大小 ___1-5 μιη_ 焦點位置 ___-7，-1 5 μπι_ 通道數目 2 表5.多通道刻劃之雷射脈衝參數 圖8顯不採用快速光束操縱光學件以依高效移除背面 塗層之型樣遞送雷射脈衝至基板之本發明之一實施例。在 此實施例中，雷射脈衝（其中之一者顯示為132)沿著虛線 130引導至基板（未顯示），虛線13〇由雷射脈衝相對於基 板之組合相對運動決定，該組合相對運動由用運動控制台 以線性方式移動基板同時用雷射光束操縱光學件移動雷射 脈衝所導致。在圖8中，組合的運動控制/光束操縱光學件 (未顯不）用虛線130顯示的型樣移動雷射同時將雷射脈 衝132遞送至基板。可能需要一或多個通道以完全移除藉 由重疊脈衝132描述之與正面溝道相對之線性區域136中 之背面塗層而不導致對基板或主動電路的損壞。在移除背 £ 21 201235143 面塗層之後，在已移除背面塗層之區域136 板。可能需要一或多個通道來刻劃基板而不 主動電路的損壞。 熟習此項技術者應明白在不脫離本發明 情況下，可對本發明之上述實施例之細節作 因此’本發明之範疇應僅由下文申請專利範 【圖式簡單說明】 圖1 (先前技術）顯示含有光電裝置之 圖2顯示經調適雷射刻劃系統。 圖3顯示背面塗層移除。 圖4顯示背面塗層移除。 圖5顯示刻劃。 圖7顯示刻劃之多通道背面塗層移除。 圖8顯示刻劃之多通道背面塗層移除。 中刻劃134基 導致對基板或 之根本原理的 出許多改變。 圍所決定。 基板。 【主 要元件符號說明】 10 晶圓 12 光電裝置 14 水平溝道 16 垂直溝道 18 雷射刻劃系統 20 雷射 22 雷射脈衝

S 22 201235143 24 雷射光束光學件 26 光束操縱光學件 28 場光學件 30 基板 32 運動控制夾盤 34 相機 36 控制器 40 基板 42 背面塗層 44 透鏡 46 雷射脈衝 48 焦點 50 特定位置 60 基板 62 背面塗層 64 透鏡 66 雷射脈衝 68 焦點 70 區域 80 基板 82 背面塗層 84 透鏡 86 雷射脈衝 88 焦點

S 23 201235143 90 區域 100 基板 102 背面塗層 104 透鏡 106 雷射脈衝光束 108 第一雷射光束脈衝 110 第二雷射脈衝 112 基板 114 基板 116 區域 120 虛線 122 重疊雷射脈衝 124 虛線 126 重疊脈衝 128 線 129 線性區域 130 虛線 132 雷射脈衝 134 刻劃 136 背面塗層之區域

S

Claims (1)

1. 201235143 七、申請專利範圍： 1. 一種使用一雷射刻劃系統在一基板上刻劃光電裝置 之改良方 >去’該基板具有一正面，該正面具有溝道；及一 背面’該背面具有具一塗層之表面，該等改良包括： 對该雷射刻劃系統提供具有第一及第二雷射脈衝參數 之一超快脈衝雷射； 使用D玄超快脈衝雷射及該等第一雷射脈衝參數在大體 上與該基板之該等正面溝道對準的區域中自該基板的該背 面表面移除該塗層’而不導致對該基板的實質損壞；及 使用4超快脈衝雷射及該等第二雷射脈衝參數在大體 上與该基板的該等正面溝道對準的區域中刻劃該基板。 2. 如請求項丨之方法，其中該基板係藍寶石、矽、鍺、 金剛石或陶瓷中之一者。 3 ·如叫求項1之方法，其中該超快脈衝雷射係光纖雷 射、二極體泵浦固態雷射或氣體雷射中之一者。 士明求項1之方法，其中該等第一及第二雷射脈衝 參數包含等於或小於約560 nm之一波長。 5.如请求項丨之方法，其中該等第一及第二雷射脈衝 >數L 3 "於約〇 5 w與約丨〇 w之間的雷射功率。 6 · 士口言奢卡 月水項1之方法，其中該等第一及第二雷射脈衝 參數包含介於約7 L 、'Τ 75 kHZ與約i，〇〇〇 kHZ之間的一脈衝重複 率。 7.如凊求項1之方法，其中該等第一及第二雷射脈衝 參數包含介於約 β 75 mm/s與約500 mm/s之間的一掃描速度。 S 25 201235143 月长項1之方法，其中該等第一雷射脈衝參數包 含約〇Pm的一焦點偏移及一個通道。 入人9· h請求項！之方法’其中該等第二雷射脈衝參數包 3 "於約0 pm與約_3〇 pm之間的焦點偏移及兩個通道。 人人ίο.如請求項丨之方法，其中該等第一雷射脈衝參數包 3 ;丨於約1 5 pm與約5〇 pm之間的一焦點偏移及兩個通道。 如明求項1之方法，其中該等第二雷射脈衝參數包 ;勺〇 pm與約_3〇 pm之間的一焦點偏移及一個通道。 種使用一雷射刻劃系統在一基板上刻劃光電裝 置之改良系統’該基板具有一正面，該正面具有溝道；及 -背：’豸背面具有具一塗層之一表面，該等改良包括： …S决脈衝雷射具有第一及第二雷射脈衝參數，其中 二等第t射脈衝參數在大體上與該等正面溝道對準的區 域中自s亥基板之該背面表面移除該塗層，且該等第二雷射 脈衝參數在大體上與該基板的該等正面溝道對準的區域中 刻劃該基板。 13.如凊求項12之系統，其中該基板係藍寶石、矽、 鍺、金剛石或陶瓷中之一者。 月求項12之系統’其中該超快脈衝雷射係光纖 雷射、一極體栗浦固態雷射或氣體雷射中之一者。 15·如請求項12之系統，其中該等第一及第二雷射脈 衝參數包含等於或小於約56Qnm的一波長。 ,·丨6，如凊求項12之系統，其中該等第一及第二雷射脈 衝參數包含介於約〇lw與約i〇w之間的雷射功率。

   26 201235143 17.如請求項 衝參數包含介於約 率。 1 8 ·如請求項 衝參數包含介於、約 度。 1 9.如請求項 包含約Opm之一^ 2 0.如請求項 包含介於約0 pm $ 2 1 ·如請求項 包含介於約15 pm 道° 2 2.如請求項 包含介於約0 pm 道〇 八、圖式： (如次頁） 12 20 其中該等第一 12之系統，其中該等第一及第二雷射脈 75 kHz與i，〇〇〇 kHZ之間的一脈衝重複 之系統，其中該等第一及第二雷射脈 mm/s與約5〇〇 mm/s之間的一掃描速 〗，偏移及-個通道 之系統，甘丄 系約^ 其中該等第二雷射脈衝參數 ~0{) Pm pn . 12 . 間的焦點偏移及兩個通道。 ώ <系統， 與約 "中該等第一雷射脈衝參數 、'' 50 Pm 3- λα ^ 〈間的一焦點偏移及兩個通 U之系統， 與約_3〇 ”中该荨第二雷射脈衝參數 Pm之間的一焦點偏移及一個通 27