TW202302260A - Apparatus for laser machining of a substrate, substrate processing system, and method for laser machining of a substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本揭示案之實施例係關於用於雷射加工基板之設備及方法。更特定而言,本文所述實施例係關於用於抽取經由雷射加工基板(尤其係結晶矽(c-Si)基板)所產生之灰塵的設備及方法。Embodiments of the present disclosure relate to apparatus and methods for laser processing substrates. More particularly, embodiments described herein relate to apparatus and methods for extracting dust generated by laser processing substrates, particularly crystalline silicon (c-Si) substrates.
在諸如下一代PCB製造、太陽能電池製造或矽半導體元件的封裝等領域中,對於諸如結晶矽(c-Si)基板(尤其係c-Si晶圓)的基板之批量處理的需求不斷增加。可藉由雷射加工方法(尤其係雷射鑽孔及雷射切割)處理基板,以實現高處理量及高準確度。In fields such as next-generation PCB manufacturing, solar cell manufacturing or packaging of silicon semiconductor components, there is an increasing demand for batch processing of substrates such as crystalline silicon (c-Si) substrates, especially c-Si wafers. Substrates can be processed by laser processing methods, especially laser drilling and laser cutting, to achieve high throughput and high accuracy.
當以高精度處理基板而同時亦要充分移除在所述處理中所產生之灰塵及碎屑時,會出現挑戰。舉例而言,在雷射鑽孔諸如c-Si晶圓之基板期間,難以自盲孔中抽取灰塵。灰塵抽取所引起之基板振動或移動不僅不利於雷射加工製程之準確度,而且亦可能損壞基板。特定而言,薄且易碎之基板在灰塵抽取期間尤其易遭受損壞或破裂。Challenges arise when processing substrates with high precision while also adequately removing dust and debris generated during the processing. For example, during laser drilling of substrates such as c-Si wafers, it is difficult to extract dust from blind holes. Vibration or movement of the substrate caused by dust extraction is not only detrimental to the accuracy of the laser processing process, but may also damage the substrate. In particular, thin and fragile substrates are particularly susceptible to damage or cracks during dust extraction.
灰塵抽取設備之實例在(例如)美國專利申請公開案第US 2003/121896 A1號中描述。其中,雷射清潔設備具備跨基板上表面之氣流,以使得由準分子雷射自基板表面釋放之污染物被帶離表面。較低壓力之氣流允許自基板中之孔及縫隙中移除污染物。然而,仍會發生由氣流引起之基板振動及移動。在清潔或去污操作的情形下,由基板振動及移動引起之問題可能影響不大。然而,在雷射加工基板時,尤其在精細雷射加工矽晶圓時,基板振動及/或移動可能導致準確度誤差,並在將雷射聚焦在基板表面時會出現進一步的挑戰。Examples of dust extraction devices are described, for example, in US Patent Application Publication No. US 2003/121896 Al . Among them, the laser cleaning equipment has an air flow across the upper surface of the substrate, so that the pollutants released from the surface of the substrate by the excimer laser are carried away from the surface. The lower pressure gas flow allows removal of contaminants from pores and crevices in the substrate. However, vibration and movement of the substrate caused by the gas flow still occurs. In the case of cleaning or decontamination operations, problems caused by vibration and movement of the substrate may be of little concern. However, when laser processing substrates, especially silicon wafers, vibration and/or movement of the substrate can cause accuracy errors and present further challenges in focusing the laser on the substrate surface.
鑒於以上,尋求克服此項技術中至少一些問題之用於雷射加工基板的新方法及設備。特定而言,本揭示案意欲改良雷射加工基板(尤其係結晶矽(c-Si)基板,如c-Si晶圓)期間的灰塵抽取而不降低雷射加工之準確度。In view of the above, new methods and apparatus for laser processing substrates are sought that overcome at least some of the problems in the art. In particular, the present disclosure seeks to improve dust extraction during laser processing of substrates, especially crystalline silicon (c-Si) substrates such as c-Si wafers, without compromising the accuracy of laser processing.
根據一實施例,提供一種用於雷射加工基板之設備。該設備包括經配置用於輻射基板的表面之雷射源,及環繞基板之外殼,該外殼具有經配置以在基板之上表面上方提供第一氣流的第一氣體入口及第一氣體出口,及經配置以在基板之下表面下方提供第二氣流的第二氣體入口及第二氣體出口,其中基板在基板的表面之輻射期間相對於外殼保持固定。According to one embodiment, an apparatus for laser processing a substrate is provided. The apparatus includes a laser source configured to irradiate a surface of a substrate, and a housing surrounding the substrate, the housing having a first gas inlet and a first gas outlet configured to provide a first gas flow over the upper surface of the substrate, and A second gas inlet and a second gas outlet configured to provide a second gas flow below a lower surface of the substrate, wherein the substrate remains fixed relative to the housing during irradiation of the surface of the substrate.
根據另一實施例,提供一種基板處理系統。該基板處理系統包括根據本文所述實施例之用於雷射加工的設備,及經配置用於將基板運入及運出設備之基板運輸件。According to another embodiment, a substrate processing system is provided. The substrate processing system includes an apparatus for laser processing according to embodiments described herein, and a substrate transport configured to transport substrates into and out of the apparatus.
根據另一實施例,提供一種用於雷射加工基板之方法。該方法包括在外殼內部提供基板,提供在基板之上表面上方的第一氣流及在基板之下表面下方的第二氣流,及藉由雷射源輻射基板的表面,其中基板在該基板的該表面之輻射期間相對於外殼維持在固定位置。According to another embodiment, a method for laser processing a substrate is provided. The method includes providing a substrate inside an enclosure, providing a first gas flow above an upper surface of the substrate and a second gas flow below a lower surface of the substrate, and irradiating the surface of the substrate with a laser source, wherein the substrate is on the side of the substrate The surface remains in a fixed position relative to the enclosure during irradiation.
實施例亦針對一種用於執行所揭示方法之設備,且包括用於執行每一所述方法態樣之設備部分。可藉助於硬體部件、由適當軟體程式化之電腦、由兩者之任何組合或以任何其他方式執行此些方法態樣。另外,根據本揭示案之實施例亦針對用於操作所述設備之方法。用於操作所述設備之方法包括用於執行設備之每一功能的方法態樣。Embodiments are also directed to an apparatus for performing the disclosed methods, and includes apparatus portions for performing each described method aspect. Such method aspects may be performed by means of hardware components, a computer programmed by suitable software, by any combination of the two, or in any other manner. Additionally, embodiments in accordance with the present disclosure are also directed to methods for operating the apparatus. The method for operating the device includes method aspects for performing each function of the device.
現將詳細參考本揭示案之各種實施例,在諸圖中繪示實施例之一或更多個實例。在圖式之以下描述內,相同元件符號指示相同部件。通常,僅描述關於個別實施例之差別。藉助於對本揭示案之解釋而提供每一實例,且並不意謂作為對本揭示案的限制。另外,作為一個實施例的一部分所繪示或描述之特徵可用在其他實施例上或與其他實施例結合使用,以產生又一實施例。預期該描述包括此些修改及變化。Reference will now be made in detail to the various embodiments of the present disclosure, one or more examples of which are illustrated in the figures. In the following description of the drawings, the same reference numerals designate the same parts. In general, only differences with respect to individual embodiments are described. Each example is provided by way of explanation of the disclosure, and is not meant as a limitation of the disclosure. In addition, features illustrated or described as part of one embodiment can be used on or in conjunction with other embodiments to yield a further embodiment. It is intended that the description include such modifications and variations.
第1A圖及第1B圖示出根據先前技術之使用氣流F自基板130的表面進行灰塵抽取之示意圖。基板130設置在基板支撐件140上,且氣流F平行於基板130之上表面提供,並與該上表面接觸。邊界層形成在基板130之上表面處。在此實例中,氣流F經提供而自左向右流動。雷射源110輻射基板130之上表面以便在基板上執行操作,例如,加工操作或清潔操作。第1B圖中示出細節圖D。在此實例中,在基板130的表面中藉由雷射源110加工盲孔133,此會產生灰塵134。如先前技術中所示,氣流F之低壓力導致灰塵134自盲孔133被移除並被氣流F帶離。FIG. 1A and FIG. 1B show schematic diagrams of dust extraction from the surface of a
當實施根據先前技術之氣流灰塵抽取方法時,會出現其中氣流引發基板130之振動及移動的問題。氣流F之低壓力導致升力P作用在基板130之上表面上。取決於基板支撐件140所提供的支撐類型,升力P可導致基板130升離基板支撐件140或相對於雷射源110移動。舉例而言,若基板支撐件140僅在底表面上支撐基板130,則升力P可導致基板130相對於雷射源110移動。此種移動可導致在雷射加工中發生準確度誤差。在另一實例中,若基板支撐件140包括一或更多個邊緣夾具,則薄且易碎的基板130可能在基板130之中心區域處翹起。此種翹起可能導致自雷射源110至基板130之上表面的距離減小,從而損及雷射聚焦。When implementing the airflow dust extraction method according to the prior art, there arises a problem in which the airflow induces vibration and movement of the
另外,在基板130的表面中加工盲孔133之後,盲孔133之後緣可導致小渦流在基板130的表面處形成。該等小渦流可導致振動力V作用在基板130之上表面上。類似於升力P,振動力V可導致基板相對於雷射源110移動,或可能損及雷射聚焦。另外,由振動力V引發之振動可能損壞基板130。In addition, after machining the
鑒於在先前技術中出現的問題,尋求一種用於雷射加工基板之改良設備。特定而言,尋求在雷射加工期間抑制基板的振動及移動之改良灰塵抽取,以便在不損及雷射加工準確度的情況下有效地移除灰塵及碎屑。In view of the problems that have arisen in the prior art, an improved apparatus for laser processing substrates is sought. In particular, improved dust extraction that suppresses vibration and movement of substrates during laser processing is sought to efficiently remove dust and debris without compromising laser processing accuracy.
根據本揭示案之一實施例,提供用於雷射加工基板130之設備100。在第2圖之示意性側視圖及第3圖之示意性正視圖中例示性地示出設備100。設備100包括經配置用於輻射基板130的表面之雷射源110及環繞基板130之外殼120。外殼120包括經配置以在基板130之上表面131上方提供第一氣流F
1的第一氣體入口121a及第一氣體出口122a,及經配置以在基板130之下表面132下方提供第二氣流F
2的第二氣體入口121b及第二氣體出口122b。基板130在基板130的表面之輻射期間相對於外殼120保持固定。
According to one embodiment of the present disclosure, an
如本文所述,可將基板理解為大體上平坦之材料薄片。舉例而言,基板130可為晶圓。基板130可為半導體基板或半導體晶圓,特定言之為矽基板或矽晶圓。舉例而言,基板130可為c-Si晶圓。基板130可為大體上矩形之基板。術語「大體上矩形」可包括(例如)具有圓角但仍具有矩形形狀之形狀(「偽正方形」基板)。基板130可為用於印刷電路板(printed circuit board; PCB)應用中之基板。基板130可在第一方向上具有20 cm或更小之長度及/或在第二方向上具有20 cm或更小之長度。基板130(如矽基板)可為材料薄片。基板130可具有為150 μm或更小之厚度,如120 μm或更小,或甚至100 μm或更小。As described herein, a substrate may be understood as a generally planar sheet of material. For example, the
雷射源110經配置用於輻射基板130之至少一個表面。雷射源110中所使用之雷射類型可適合於雷射加工,尤其為矽材料之雷射加工。舉例而言,雷射源110可包括氣體雷射器、固態雷射器或準分子雷射器。在第2圖及第3圖中例示性示出之設備100中,雷射源110設置在基板130上方並向下導向以便輻射基板130之上表面131。然而,本揭示案並不限於此。舉例而言,雷射源110可設置在基板130下方並向上導向以便輻射基板130之下表面132。或者,基板130可大體上垂直定向,且雷射源110可設置在基板130的一側並水平導向以便輻射基板130之側表面。The
藉由以雷射源110輻射基板130的表面,可在基板130的表面上執行加工操作。舉例而言,雷射源110可經配置用於在基板130的表面上執行雷射鑽孔操作、雷射銑削操作或雷射切割操作。大體而言,雷射源110經配置用於至少一種減材操作,其用於在基板130的表面上形成特徵。A processing operation may be performed on the surface of the
如第2圖及第3圖中例示性地示出,將雷射源110示為定位在基板130上方之自含式元件。然而,本揭示案並不限於此,且雷射源110可包括當前技藝狀態中所已知之用於將雷射束導向至基板130的表面上之任何雷射源。舉例而言,雷射源110可包括一或更多個固定的或可移動的反射鏡元件、透鏡元件或過濾器元件,其經佈置以將來自源之雷射束導向至基板130的表面。As exemplarily shown in FIGS. 2 and 3 , the
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,第一氣流(F
1)及第二氣流(F
2)中之至少一者可為大體上層流之氣流。藉由在基板上方及/或下方提供層流或至少大體上層流的氣流,避免了可能導致基板130的移動或振動之可能的壓力波動或不平衡。特定而言,層流或至少大體上層流的氣流幾乎不具有湍流。在幾乎無湍流的情況下,層流或至少大體上層流的氣流將減小的振動力引入基板130中,從而允許基板130保持穩定。
According to an embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, at least one of the first air flow (F 1 ) and the second air flow (F 2 ) may be a substantially laminar air flow. By providing a laminar or at least substantially laminar gas flow above and/or below the substrate, possible pressure fluctuations or imbalances that could cause movement or vibration of the
在本揭示案之上下文中,術語「層流的氣流」指示氣體流,尤其係流過固體表面之氣體流,包括氣體粒子層,該等氣體粒子彼此流過,幾乎不會混合。換言之,「層流的氣流」指示速度低於臨限值速度之氣體,在該臨限值速度下,該流會變成湍流。在本揭示案中,特徵「提供層流氣流」指示提供速度低於氣體流會變成湍流的臨限值速度之氣體流,尤其係與基板的至少一個表面接觸並平行之流。另外,在本揭示案之上下文中,術語「大體上層流的」可指示速度處於或接近流會變成湍流的臨限值速度之氣體,或可指示在對應於基板表面區域之區域中為層流的但在基板表面區域以外的區域中可為湍流的氣流。舉例而言,「大體上層流的」氣流可跨基板表面為層流的,但可在遠離基板表面之區域處變成湍流的,其中此種湍流可能由基板支撐件或外殼120內之另一部件引起。In the context of the present disclosure, the term "laminar gas flow" indicates a gas flow, especially a gas flow over a solid surface, comprising layers of gas particles that flow past each other with little mixing. In other words, "laminar gas flow" indicates a gas whose velocity is below a threshold velocity at which the flow becomes turbulent. In the present disclosure, the characteristic "providing a laminar gas flow" indicates providing a gas flow at a velocity below the threshold velocity at which the gas flow becomes turbulent, especially a flow that is in contact with and parallel to at least one surface of the substrate. Additionally, in the context of the present disclosure, the term "substantially laminar" may indicate a gas whose velocity is at or near the threshold velocity at which the flow becomes turbulent, or may indicate that the flow is laminar in a region corresponding to the surface area of the substrate A gas flow that can be turbulent in areas other than the surface area of the substrate. For example, a "substantially laminar" airflow may be laminar across the substrate surface, but may become turbulent at regions away from the substrate surface, where such turbulent flow may be caused by the substrate support or another component within the
在與光滑平坦板材(例如,基板130)的表面平行並接觸之氣流的情形下,邊界層可形成在光滑平坦板材之表面處。光滑平坦板材之表面處的邊界層具有雷諾(Reynolds)躍遷數,在該雷諾躍遷數下,該流動自層流流動轉變為大致10
6之湍流流動。因此,在本揭示案之上下文中,跨基板130的表面(亦即,與基板130的表面平行並接觸)之層流或至少大體上層流的氣流具有跨基板130的整個表面之處於或低於10
6的雷諾數。當設備100具備未經加工的基板130時(亦即,在雷射加工之前的時間),且當基板130處於光滑、平坦狀態時,設定用於提供層流或至少大體上層流的氣流之參數。
In the case of an airflow parallel to and in contact with the surface of a smooth flat sheet (eg, substrate 130 ), a boundary layer may form at the surface of the smooth flat sheet. The boundary layer at the surface of a smooth flat sheet has a Reynolds transition number at which the flow transitions from a laminar flow to a turbulent flow of approximately 106 . Thus, in the context of the present disclosure, a laminar or at least substantially laminar gas flow across the surface of the substrate 130 (i.e., parallel to and in contact with the surface of the substrate 130) has a flow across the entire surface of the
將第一氣流F
1提供在基板130之上表面131上方。第一氣流F
1可為層流或至少大體上層流的。第一氣流F
1經由第一氣體入口121a進入外殼120中。第一氣體入口121a經配置以便提供氣流,且可進一步經配置以便提供層流或至少大體上層流的氣流。第一氣體入口121a可包括在外殼120之壁125中的單個孔,或可包括在外殼120之壁125中的孔陣列。第一氣體入口121a可進一步包括經配置用於實現層流或至少大體上層流的氣流之一或更多個流元件,例如,平行葉片陣列、轉向葉片陣列、文氏管元件或類似者。第一氣流F
1接著在基板130之上表面131上方流動,特定言之係與基板130之上表面131平行並接觸,並經由第一氣體出口122a離開外殼120。類似於第一氣體入口121a,第一氣體出口122a可包括在外殼120之壁125中的單個孔,或可包括在外殼120之壁125中的孔陣列。第一氣體出口122a可設置在外殼120中,在與第一氣體入口121a相對之部分中,以使得第一流F
1自第一氣體入口121a(在基板130之上表面131上方)流動,並流至第一氣體出口122a。
The first gas flow F 1 is provided over the
第一氣流F
1可經配置用於藉由雷射加工自在基板130的表面上加工之特徵移除灰塵及/或碎屑。舉例而言,在雷射加工盲孔之情形下,盲孔內之壓力高於第一氣流F
1之壓力,從而導致在盲孔基底處產生之灰塵及/或碎屑噴射至第一氣流F
1中,以經由第一氣體出口122a被帶出外殼120。
The first airflow F 1 may be configured to remove dust and/or debris from features machined on the surface of the
將第二氣流F
2提供在基板132之下表面131下方。第二氣流F
2可為層流或至少大體上層流的。第二氣流F
2經由第二氣體入口121b進入外殼120中並經由第二氣體出口122b離開外殼120。第二氣體入口121b及第二氣體出口122b分別可大體上與第一氣體入口121a及第一氣體出口122a相同。第二氣流F
2可經配置而與基板130之下表面132平行且接觸地流動,然而,本揭示案並不限於此。舉例而言,基板130可設置在基板支撐件140上,且第二氣流F
2可與基板支撐件140之下表面平行且接觸地流動。
The second gas flow F 2 is provided below the
藉由在基板130之下表面132下方提供第二氣流F
2,以與藉由第一氣流F
1在基板130上方提供低壓類似的方式在基板130下方提供低壓。由第二氣流F
2提供之低壓具有中和由第一氣流F
1在基板130上方提供之低壓的效果,使得所得升力P被消除。在無升力P作用於基板130之上表面131的情況下,基板130的翹起不再發生,且基板130在雷射加工期間維持在更穩定位置處。繼而雷射加工準確度得以提高,且雷射在基板130的表面上之聚焦得以提高。另外,藉由中和基板130之任何移動,避免了對薄且易碎基板之可能損壞。
By providing the second gas flow F 2 below the
第一氣流F
1及第二氣流F
2可包括空氣、處理氣體、稀有氣體或其混合物中之至少一者。第一氣流F
1及第二氣流F
2可大體上彼此平行地流動,且更特定言之,係平行於基板130。藉由使第一氣流F
1及第二氣流F
2彼此平行地對準,減小了兩種氣流之間的相互作用,且避免了作用在基板130之相應上表面131及下表面132上的流動力。
The first gas flow F 1 and the second gas flow F 2 may include at least one of air, process gas, noble gas, or a mixture thereof. The first air flow F 1 and the second air flow F 2 may flow substantially parallel to each other, and more specifically, parallel to the
第一氣流F
1及第二氣流F
2可經配置而以大體上相同的速度流動,亦即,使得基板130上方之壓力與基板130下方之壓力相同。然而,本揭示案並不限於此。舉例而言,第二氣流F
2可具有比第一氣流F
1更高的速度,使得基板130下方之壓力小於基板130上方之壓力,從而具有將基板130向下推至基板支撐件140之表面上以在雷射加工期間將基板130維持在更穩定位置處的效果。
The first gas flow F 1 and the second gas flow F 2 may be configured to flow at substantially the same speed, ie, such that the pressure above the
在基板130的表面之輻射期間(亦即,在基板130之雷射加工期間),基板130經配置以相對於外殼120保持固定。流動特性可能受外殼120、基板支撐件140、第一氣體入口121a及第二氣體入口121b及第一氣體出口122a及第二氣體出口122b之幾何形狀影響,使得在外殼120之不同區域中可能存在不同流動特性。移動基板130(且特定言之係移動基板支撐件140)可能改變外殼120內之元件的幾何形狀,且可導致流動特性改變。類似地,使外殼120相對於基板130移動可能改變外殼120內之元件的幾何形狀,且可導致流動特性改變。藉由在基板130的表面之輻射期間使基板130相對於外殼120維持在固定位置處,第一氣流F
1及第二氣流F
2之流動特性保持恆定,以便避免可能導致基板130的移動或振動之可能的壓力波動或不平衡。在除了基板表面之輻射期間以外的時間內(亦即,在除了發生雷射加工以外的時間內),基板130可相對於外殼120移動,例如,在將基板130裝載至外殼120中及自外殼120卸載基板130期間,或當在雷射加工之前使基板130對準在已對準之處理位置處時如此。
During irradiation of the surface of the substrate 130 (ie, during laser processing of the substrate 130 ), the
提供外殼120以封閉基板130並限定第一氣流F
1及第二氣流F
2可流經之體積。可將外殼120視為在其中處理基板130之處理腔室。外殼120可經氣密式密封,尤其在其中第一氣流F
1及第二氣流F
2包括處理氣體的情形下如此。如第2圖及第3圖中例示性地示出,外殼120可具有大體上長方體之形狀,然而,本揭示案並不限於此。舉例而言,外殼120可具有圓柱形形狀、六稜柱形狀,或其中可封閉基板130且可提供第一氣流F
1及第二氣流F
2之任何其他形狀。
The
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,外殼120包括底板123、頂板124及至少一個壁125,該至少一個壁125具有第一氣體入口121a及第二氣體入口121b及第一氣體出口122a及第二氣體出口122b。舉例而言,該至少一個壁125可包括單個圓柱形壁、在相應邊緣處聯結在一起之多個平坦壁,或彎曲壁與平坦壁之組合。特定而言,至少一個壁125將底板123連接至頂板124以形成封閉體積。According to an embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, the
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,第一氣流F
1在頂板124與基板130的上表面131之間流動,且第二氣流F
2在底板123與基板130的下表面132之間流動。換言之,底板123及頂板124經佈置而大體上平行於基板130,使得第一氣流F
1在基板130的上表面131與頂板124之間流動,且第二氣流F
2在基板130的下表面132與底板123之間流動。
According to an embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, the first airflow F1 flows between the
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,頂板124可包括第一雷射開口126a,且外殼120進一步包括可相對於頂板124移動之蓋組件127(該蓋組件具有第二雷射開口126b)及在頂板124與蓋組件127之間的滑動密封件129,其中雷射源110經配置用於經由第一雷射開口126a及第二雷射開口126b輻射基板130的表面。換言之,外殼120之頂板124及蓋組件127經配置用於允許雷射源110所發射之雷射束進入外殼120並輻射基板130的表面。According to an embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the
如第2圖及第3圖中例示性地示出,可將雷射源110安裝至蓋組件127,且藉由在X及Z方向上可滑動地移動蓋組件127,可調整基板130之上表面131上可執行雷射加工的位置。設置在頂板124與蓋組件127之間的滑動密封件129用以減小頂板124與蓋組件127之間的摩擦,並維持外殼120內部之體積處於大體上密封的狀態。As exemplarily shown in FIGS. 2 and 3, the
第一雷射開口126a可之大小及形狀大體上與基板130相同,以使得被導向經過該第一雷射開口126a(特定言之係自在X及Z方向上移動之雷射源110導向)之雷射束可輻射在基板130之上表面131的任何部分上。另一方面,設置在蓋組件127中之第二雷射開口126b可具有大體上比第一雷射開口126a更小之面積,因為蓋組件127(及因而第二雷射開口126b)隨雷射源110一起在X及Z方向上可滑動地移動。The
或者,第一雷射開口126a及第二雷射開口126b中之至少一者可包括光學透明元件,用於允許雷射源110所發射之雷射束進入外殼120中。光學透明元件將允許外殼120保持氣密式密封,尤其在其中第一氣流F
1及第二氣流F
2包括處理氣體或稀有氣體之情形下如此。
Alternatively, at least one of the first laser opening 126 a and the second laser opening 126 b may include an optical transparent element for allowing the laser beam emitted by the
本文中稱作「頂板」124及「蓋組件」127之元件並不限於在外殼120之上側上。舉例而言,與雷射源110類似,「頂板」124及「蓋組件」127可佈置在外殼120之下側處,用於允許雷射源110所發射之雷射束輻射基板130之下表面132。本文所述之「頂板」124及「蓋組件」127的特徵適用於外殼120之相應部分,該部分經配置用於允許雷射源110所發射之雷射束進入外殼120中,而與其定向或位置無關。The elements referred to herein as “top plate” 124 and “cover assembly” 127 are not limited to being on the upper side of
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,蓋組件127可進一步包括護罩128,且雷射源110被設置在護罩128內。舉例而言,護罩128可包括圓柱形壁,其在平行於雷射源110所發射之雷射束的方向上延伸,且可大體上環繞雷射源110。藉由將雷射源110設置在護罩128內,可減少累積在雷射源110的表面上(例如,在一或更多個反射鏡元件、透鏡元件或過濾器元件上)之灰塵或碎屑的量。維持雷射源110之清潔度提高了雷射源110所發射之雷射束的效能、準確度及聚焦,並減輕了雷射束散射的影響。According to an embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, the
現將參考第4圖,第4圖示出包括用於雷射加工基板130之設備100的基板處理系統之示意性俯視圖。根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,設備100可進一步包括與第一氣體出口122a及/或第二氣體出口122b流體連通之至少一個真空裝置152,及與第一氣體入口121a及/或第二氣體入口121b流體連通之至少一個鼓風機裝置151。舉例而言,設備100可包括一或更多個風扇或真空泵,其經配置用於經由第一氣體出口122a及/或第二氣體出口122b推送氣體以產生第一氣流F
1及第二氣流F
2。或者,設備100可包括一或更多個風扇或氣體噴嘴,其經配置用於經由第一氣體入口121a及/或第二氣體入口121b推送氣體以產生第一氣流F
1及第二氣流F
2。可使用真空裝置與鼓風機裝置之組合。至少一個真空裝置152及/或至少一個鼓風機裝置151可為可控的,以便分別調整第一氣流F
1及第二氣流F
2之速度。
Reference will now be made to FIG. 4 , which shows a schematic top view of a substrate processing system including an
設備100可進一步包括與第一氣體出口122a及/或第二氣體出口122b流體連通之至少一個灰塵收集器裝置150。離開外殼120之氣流攜載由雷射加工製程產生之灰塵及/或碎屑,且灰塵及/或碎屑可被收集。至少一個灰塵收集器裝置150可包括慣性型灰塵收集器(例如,旋風式除塵器或擋板式除塵器)、過濾器型灰塵收集器、洗滌器型灰塵收集器或靜電型灰塵收集器中之任一者。在氣流通過至少一個灰塵收集器裝置150之後,氣流可再循環並再用作入口氣體,以提供為經過第一氣體入口121a及第二氣體入口121b的第一氣流F
1及第二氣流F
2。
The
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,設備100可進一步包括經配置用於支撐基板130之基板支撐件140。基板支撐件140可經配置以簡單地支撐基板130之下表面132以抵抗重力,或可經配置以藉由至少一個保持裝置來支撐基板130。基板支撐件140可包括包含靜電卡盤、真空夾具及邊緣夾具之群組的至少一個。由於提供了第一氣流F
1及第二氣流F
2(其中和基板130上方及下方之壓力並抑制基板130之移動及振動),因此保持裝置可以減小的力來保持基板130,從而減少保持裝置對基板造成損壞之機會。或者,可使用更少保持裝置來支撐基板130,從而減少與基板130之接觸點的數目。
According to an embodiment, which may be combined with other embodiments described herein, the
基板支撐件140可在外殼120內移動。舉例而言,基板支撐件140可為基板載體,其經配置而連同被支撐於其上之基板130一起被運入及運出外殼120。在另一實例中,基板支撐件140可包括或可附接至基板對準器,該基板對準器經配置用於相對於雷射源110精細對準基板130。然而,為了維持第一氣流F
1及第二氣流F
2之恆定流動特性,基板支撐件140經配置以在基板130的表面被輻射時(亦即,當基板130經雷射加工時)維持基板130相對於外殼120處於固定位置。
The
根據本揭示案之一實施例,提供一種基板處理系統200。基板處理系統200包括根據本文所述實施例之用於雷射加工的設備100,及經配置用於將基板運入及運出設備100之基板運輸件210。According to an embodiment of the present disclosure, a
基板運輸件210可包括用於在整個基板處理系統中移動一或更多個基板之任何設備,特定言之係支撐基板的一或更多個基板載體。舉例而言,基板運輸件210可為輸送帶系統、磁懸浮系統、機械臂或盒式裝載機以及其他以外。為了促進將基板運入及運出設備100,外殼120可進一步包括在至少一個壁125中之至少一個開口,其用於基板(特定言之係用於支撐基板之基板載體)。該至少一個開口可為閥或門。如第4圖中例示性示出,基板支撐件210可經配置用於將待處理之基板130a(特定言之係支撐待處理之基板130a的基板載體)自第一側運輸至外殼120中,及用於將已處理基板130b(特定言之係支撐已處理基板130b的基板載體)自第二側運出外殼120。The
基板處理系統200可進一步包括一或更多個裝載閘腔室。在其中第一氣流F
1及第二氣流F
2包括處理氣體或稀有氣體之情形下,可經由裝載閘腔室將基板130(特定言之係支撐基板130之基板載體)運入及運出外殼120,以使得在基板的裝載及卸載期間,處理氣體或稀有氣體不會被排出外殼120。
The
根據可與本文所述之其他實施例組合的實施例,基板處理系統進一步包括經配置用於相對於雷射源110對準基板(130)之基板對準器,及經配置用於評估基板(130)相對於雷射源110之位置的視覺系統,其中該視覺系統包括照相機及照明裝置中之至少一者。According to an embodiment, which can be combined with other embodiments described herein, the substrate processing system further includes a substrate aligner configured to align the substrate (130) relative to the
基板對準器可包括一或更多個致動器,特定言之係壓電致動器,其經配置用於在X、Y及Z方向中之至少一者上移動基板130。特定而言,基板對準器可經配置用於移動支撐基板130之基板載體或基板支撐件。基板運輸件210可經配置用於粗略定位基板130(特定言之係支撐基板130之基板載體),而基板對準器可經配置用於精細定位基板130(特定言之係支撐基板130之載體)。The substrate aligner may include one or more actuators, in particular piezoelectric actuators, configured to move the
視覺系統可經配置以照明處於第一位置之基板,並使用一或更多個照相機準確地確定基板130相對於雷射源110之準確位置。舉例而言,照明裝置可經配置以將參考圖案(如柵格)投影至基板110上。經照明的基板可由一或更多個照相機捕捉以確定一或更多個偏移距離,該等偏移距離將被傳達至基板對準器以用於基板的精細對準。視覺系統及系統對準器可經配置用於基板130之分步與重複對準,其中第一位置評估由視覺系統執行,基板藉由基板對準器步進至第二位置,且第二位置評估由視覺系統執行,重複該步進過程,直至基板相對於雷射源110位於準確處理位置為止。The vision system can be configured to illuminate the substrate in a first position and use one or more cameras to accurately determine the exact position of the
基板對準器及視覺系統可經配置用於在第一氣流F
1及第二氣流F
2流動時評估基板130之位置並相對於雷射源110來對準基板130。由於第一氣流F
1及第二氣流F
2經配置用於在輻射基板130期間維持基板130處於穩定位置,因此可藉由在第一氣流F
1及第二氣流F
2起作用時對準基板130來實現提高的對準準確度。
The substrate aligner and vision system may be configured to assess the position of the
基板處理系統200可進一步包括至少一個控制器,其經配置用於控制基板處理系統200之元件。特定而言,基板處理系統200可包括灰塵抽取控制器、雷射源控制器、基板運輸控制器、基板對準器控制器及視覺系統控制器中之至少一者。灰塵抽取控制器可經提供以啟用/停用第一氣流F
1及/或第二氣流F
2以控制第一氣流F
1及/或第二氣流F
2之速度,操作至少一個真空裝置152或至少一個鼓風機裝置151,或操作至少一個灰塵收集裝置150。雷射源控制器可經提供以啟用/停用雷射源110,調整雷射源110之一或更多個參數,或調整雷射源裝置在X及/或Z方向上之位置。基板運輸控制器可經提供以控制基板運輸件210以用於將一或更多個基板130運入或運出外殼120。基板對準器控制器及/或視覺控制器可經提供以操作視覺系統之一或更多個照相機及/或照明裝置以評估基板130相對於雷射源110之位置,並操作基板對準器以相對於雷射源110對準基板130。
The
灰塵抽取控制器、雷射源控制器、基板運輸控制器、基板對準器控制器及/或視覺系統控制器可分別包括中央處理單元(central processing unit; CPU)、記憶體及(例如)支援電路。為了促進對基板處理系統200的控制,(數個)相應控制器之CPU可為任何形式之通用電腦處理器中的一者,其可用在工業環境中用於控制各種腔室及子處理器。記憶體耦接至CPU。記憶體或電腦可讀媒體可為一或更多種易購記憶體元件,如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、硬碟,或任何其他形式的數位儲存器(本端的或遠端的)。支援電路可耦接至CPU,用於以習知方式支援處理器。此些電路包括快取記憶體、電源供應器、時鐘電路、輸入/輸出電路系統及有關子系統,及其類似者。基板處理指令通常作為軟體常用程式(通常稱作配方)儲存在記憶體中。亦可藉由第二控制器或CPU來儲存及/或執行軟體常用程式,該第二控制器或CPU位於遠離(數個)控制器所控制之硬體處。當藉由CPU執行時,軟體常用程式將通用電腦轉型為專用電腦(控制器),其控制基板處理。本文所述方法中之一或更多者可在硬體中及藉由軟體控制器來執行。如此,該等方法可以軟體實施為在電腦系統上執行,及以硬體實施為專用積體電路或其他類型之硬體實施,或實施為軟體與硬體之組合。(數個)控制器可執行或進行根據本揭示案之實施例的方法。The dust extraction controller, laser source controller, substrate transport controller, substrate aligner controller, and/or vision system controller may each include a central processing unit (CPU), memory, and, for example, support circuit. To facilitate control of the
根據本揭示案之一實施例,提供一種用於雷射加工基板130之方法300。在第5圖中示出方法300,且其以方塊310開始。方法300包括在方塊320處在外殼內部提供基板130,在方塊340處提供在基板130之上表面131上方的第一氣流F
1及在基板130之下表面132下方的第二氣流F
2,及在方塊360處藉由雷射源110輻射基板130的表面,其中在基板130的表面的輻射期間,基板130相對於外殼120維持在固定位置處。方法300在方塊380處結束。
According to one embodiment of the present disclosure, a
在方塊320處,在外殼120內部提供基板130可包括使用基板運輸件210將基板130運入外殼120中。基板130可在基板支撐件140(特定言之係基板載體)上被攜載至外殼120中,且在外殼120內定位在處理位置處。外殼120可具備至少一個開口,基板運輸件210可經由該至少一個開口運輸基板130。該至少一個開口可為閥或門,且可連接至裝載閘腔室。At
在方塊330處,方法300可視情況包括對準基板130,特定言之係將基板130對準處理位置。該對準可由基板對準器執行,該基板對準器經配置以移動基板130或基板支撐件140中之一者以使得相對於雷射源110準確地對準基板130之處理位置。對準基板130可進一步包括操作包括照相機及照明裝置中之至少一者的視覺系統以便評估基板130相對於雷射源110之準確位置。可隨後基於視覺系統之評估來執行基板130的對準。基板130的對準可為分步與重複對準,其中視覺系統評估基板130相對於雷射源110之第一位置,基板對準器步進至新位置,且視覺系統重新評估基板130相對於雷射源110之新位置以用於基板對準器之另一步進。At
在方塊340處,方法300包括提供第一氣流F
1及第二氣流F
2。其中,可操作與第一氣體出口122a及/或第二氣體出口122b流體連通之至少一個真空裝置152或與第一氣體入口121a及/或第二氣體入口121b流體連通之至少一個鼓風機裝置151。提供第一氣流F
1及第二氣流F
2可進一步包括調整第一氣流F
1及/或第二氣流F
2之速度。第一氣流F
1經提供以在基板130之上表面131上方流動,且第二氣流F
2經提供以在基板130之下表面132下方流動。第一氣流F
1及第二氣流F
2之相應壓力可中和作用在基板130上之升力P,以使得抑制基板130的移動或振動,且可提高雷射加工準確度。
At
在方塊350處,方法300可視情況包括定位雷射源110,特定言之係對準雷射源110以將雷射束導向至基板130的表面(例如,上表面131)上之目標位置處。雷射源110及/或蓋組件127可在X及/或Z位置處移動,以便將雷射源110所發射之雷射束導向至基板130的表面上之目標位置處,特徵將在該目標位置處被加工。定位雷射束110可進一步包括調整雷射源110之聚焦。At
在方塊360處,方法300包括藉由雷射源110輻射基板130的表面。特定而言,藉由自雷射源110發射之雷射束輻射基板130之上表面131。藉由輻射基板130的表面,可執行雷射加工操作以在基板130的表面上形成一或更多個經加工之特徵。舉例而言,雷射加工操作可為雷射鑽孔、雷射銑削或雷射切割中之一者。輻射基板130的表面可進一步包括調整雷射源110之至少一個操作參數。舉例而言,可在輻射基板130的表面之前或在輻射基板130的表面期間調整射束功率、射束面積或射束形狀中之至少一者。At
可重複在可選方塊350處定位雷射源110及在方塊360處輻射基板130的表面。舉例而言,雷射源110可定位在第一加工位置處,且可在第一加工位置處將第一特徵加工至基板130的表面中。隨後,雷射源110可重新定位在第二加工位置處,且可在第二加工位置處將第二特徵加工至基板130的表面中。另外,可同時執行在方塊360處輻射基板表面及在可選方塊350處定位雷射源110,以使得自雷射源110發射之雷射束可呈直線、曲線或圖案輻射至基板130的表面上。Positioning the
在至少輻射基板130的表面期間,使基板130相對於外殼120維持在固定位置。藉由將基板130維持在固定位置處,第一氣流F
1及第二氣流F
2之流動特性保持恆定,從而防止由導致基板130的移動或振動而引起之可能的壓力波動或不平衡。
The
在方塊370處,方法300可視情況包括使用基板運輸件210將基板130運出外殼120。基板130可在基板支撐件140(特定言之係基板載體)上被帶離外殼120。外殼120可具備至少一個開口,基板運輸件210可經由該至少一個開口運輸基板130。該至少一個開口可為閥或門,且可連接至裝載閘腔室。該至少一個開口可為當在方塊320處提供基板130時藉由基板運輸件210將基板運入外殼120中所經過的同一開口。或者,在在線處理佈置中,用於將基板運出外殼120之至少一個開口可被定位成與用於將基板運入外殼120中之至少一個開口相對。At
儘管前文針對本揭示案之實施例,但可在不脫離本揭示案之基本範疇的情況下設計本揭示案之其他及另外實施例,且本揭示案之範疇由以下申請專利範圍確定。While the foregoing is directed to embodiments of the disclosure, other and further embodiments of the disclosure can be devised without departing from the basic scope of the disclosure, and the scope of the disclosure is determined by the claims below.
100:設備
110:雷射源
120:外殼
123:底板
124:頂板
125:壁
127:蓋組件
128:護罩
129:滑動密封件
130:基板
131:上表面
132:下表面
133:盲孔
134:灰塵
140:基板支撐件
150:灰塵收集器裝置
151:鼓風機裝置
152:真空裝置
200:基板處理系統
210:基板運輸件
300:方法
310:方塊
320:方塊
330:方塊
340:方塊
350:可選方塊
360:方塊
370:方塊
380:方塊
121a:第一氣體入口
121a,b:氣體入口
121b:第二氣體入口
122a:第一氣體出口
122a,b:氣體出口
122b:第二氣體出口
126a:第一雷射開口
126b:第二雷射開口
130a:基板
130b:已處理基板
D:細節圖
F:氣流
F
1:第一氣流
F
2:第二氣流
P:升力
V:振動力
x:方向
y:方向
z:方向
100: equipment 110: laser source 120: housing 123: bottom plate 124: top plate 125: wall 127: cover assembly 128: shield 129: sliding seal 130: base plate 131: upper surface 132: lower surface 133: blind hole 134: Dust 140: Substrate Support 150: Dust Collector Device 151: Blower Device 152: Vacuum Device 200: Substrate Handling System 210: Substrate Transporter 300: Method 310: Block 320: Block 330: Block 340: Block 350: Optional Block 360: box 370: box 380:
為詳細地理解本揭示案之上述特徵的方式,可藉由參考實施例來獲得以上簡要概述的本揭示案之更特定描述。隨附圖式係關於本揭示案之實施例且在下文中描述: 第1A圖至第1B圖示出根據先前技術之灰塵抽取設備的示意性側視圖。 第2圖示出根據本文所述實施例之用於雷射加工基板的設備之示意性側視圖。 第3圖示出根據本文所述實施例之用於雷射加工基板的設備之示意性正視圖。 第4圖示出根據本文所述實施例之基板處理系統的示意性俯視圖。 第5圖繪示根據本文所述實施例用於雷射加工基板之方法。 In order that the manner in which the above recited features of the present disclosure can be understood in detail, a more particular description of the disclosure, briefly summarized above, can be had by reference to the Examples. The accompanying drawings relate to embodiments of the present disclosure and are described below: Figures 1A to 1B show schematic side views of a dust extraction device according to the prior art. Figure 2 shows a schematic side view of an apparatus for laser processing a substrate according to embodiments described herein. Figure 3 shows a schematic front view of an apparatus for laser processing a substrate according to embodiments described herein. Figure 4 shows a schematic top view of a substrate processing system according to embodiments described herein. Figure 5 illustrates a method for laser processing a substrate according to embodiments described herein.
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無 Domestic deposit information (please note in order of depositor, date, and number) none Overseas storage information (please note in order of storage country, institution, date, and number) none
100:設備 100: Equipment
110:雷射源 110: Laser source
120:外殼 120: Shell
123:底板 123: Bottom plate
124:頂板 124: top plate
125:壁 125: wall
127:蓋組件 127: cover assembly
128:護罩 128: shield
129:滑動密封件 129: sliding seal
130:基板 130: Substrate
131:上表面 131: upper surface
132:下表面 132: lower surface
140:基板支撐件 140: substrate support
121a:第一氣體入口 121a: first gas inlet
121b:第二氣體入口 121b: Second gas inlet
122a:第一氣體出口 122a: first gas outlet
122b:第二氣體出口 122b: Second gas outlet
126a:第一雷射開口 126a: the first laser opening
126b:第二雷射開口 126b: Second laser opening
x:方向 x: direction
y:方向 y: direction
F1:第一氣流 F 1 : first airflow
F2:第二氣流 F 2 : Second air flow
Claims (19)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
WOPCT/EP2021/059211 | 2021-04-08 | ||
PCT/EP2021/059211 WO2022214183A1 (en) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Apparatus and method for laser machining of a substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW202302260A true TW202302260A (en) | 2023-01-16 |
Family
ID=75539296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW111113009A TW202302260A (en) | 2021-04-08 | 2022-04-06 | Apparatus for laser machining of a substrate, substrate processing system, and method for laser machining of a substrate |
Country Status (3)
Country | Link |
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TW (1) | TW202302260A (en) |
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Family Cites Families (3)
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US6635844B2 (en) | 2002-01-03 | 2003-10-21 | United Microelectronics Corp. | Apparatus for on-line cleaning a wafer chuck with laser |
US8432613B2 (en) * | 2009-04-21 | 2013-04-30 | Applied Materials, Inc. | Multi-stage optical homogenization |
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2021
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- 2021-04-08 KR KR1020237038215A patent/KR20230165335A/en unknown
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2022
- 2022-04-06 TW TW111113009A patent/TW202302260A/en unknown
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Publication number | Publication date |
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WO2022214183A1 (en) | 2022-10-13 |
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