TW583045B

TW583045B - Laser segmented cutting

Info

Publication number: TW583045B
Application number: TW091112331A
Authority: TW
Inventors: James N O'brien; Lian Cheng Zou; Yunlong Sun
Original assignee: Electro Scient Ind Inc
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-04-11
Also published as: US20020149136A1; GB0327679D0; CN1788916A; CA2449574A1; GB2391189B; CN1516635A; KR20040007663A; CN1240511C; GB2391189A; WO2002100587A1; CN1788916B; JP2004528991A; DE10296913T5; JP4551086B2; DE10296913B4; US7157038B2; KR100877936B1

Description

583045 A7 五、發明說明（/ ) 相關申請案本發明申請案主張下列案件之優先權：於2001年6 月8日申請之美國臨時申請案第60/297,218號、於20(^ 年12月14日申請之美國專利申請案第10/0Π，497號’其係主張於2001年1月31日申請之美國臨時專利申請案第 60/265,556號之優先權、以及於2001年3月9曰申請之美國專利申請案第09/803,382號，其主張於2000年9月2〇曰申請之美國臨時申請案第60/233,913號之優先權。聯邦政府所贊助之硏究或發展〇 J \ \\ 著作權磬明由2〇〇1年伊雷克托科學工業股份有限公司所有。本專利文件所揭示之一部份包含屬於著作權保護之內容。著作權所有人並不反對顯示在專利商標局之專利檔案或是言己錄所示而將本專利文件或專利揭示任何一者摹寫重製，除此之外皆違反所有之著作權。37CFR§1.71(d)。枝術領域本發明係關於雷射切割，且係特別關於一方法與/或系統可達到有利的雷射束定位以及掃描以改進矽或其他材半斗中雷射切割的生產量。 [本發明之背景] [0005]圖1所示者係傳統連續切割剖面8。傳統雷射切割採用連續式雷射脈衝之連續重疊點以連續掃插通過整個切割路徑。許多的完全流通被實現直到目標材料沿著整個切本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Γ%先閱讀背面之>i意事項再填寫本頁> · I 1 I I 1 ·111!1! 583045 A7 _ _ B7_____ 五、發明說明（2 ) 割路徑都被處理過爲止。若目標材料是厚的’則可能需要許多次流通（許多情況下將超過i〇〇次流通）才可完成切割程序，特別是在有限雷射功率之時更是如此。因此，便期望一種增加厚材料之雷射切割生產量的方法。本發明之槪曼因此，本發明之一項目的係在於提供一方法與系統改善以雷射切割矽或其他材料之生產量。爲了方便起見，切割一詞一般可用於包含掘溝法（不穿過目標工件之全部長度的切割方式）以及切穿法，切穿法包括切片（通常與晶圓列的分離相關聯）或切丁（通常與晶圓列的零件分隔）相關聯）。切片與切丁在本發明之上下文中可交替使用。 [0009]圖2A係用於表示傳統的長連續切穿方式，當矽晶圓厚度增加之時，有效切丁速度便快速降低。因此，當厚度增加時，所需之雷射通過數目便幾乎以指數方式增加，而切丁速度也因此以指數方式下降。切割寬度可以僅爲數十微米，而晶圓厚度則通常甚大於切割寬度。 [〇〇1〇]傳統的雷射切割剖面可能會深受雷射切割所排出的材料所造成的掘溝回塡現象之苦。當晶圓厚度增加之時，此種回塡情況將變得更爲嚴重，並可能必須爲切丁速度的劇烈降低負起大部份的責任。再者，對於許多處理條件下的許多材料而言，雷射切割所排出的回塡材料在後續的流通中可能較原始的目標材料更難以移除。由於雷射切割所 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ n ϋ ϋ H ϋ n 一-OJ· ϋ mma§ n ϋ n tm§ i .p 583045 A7 --------------Β7 __ 五、發明說明（彳） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 排出的材料所造成的掘溝回塡具有稍微隨機的本質，因此沿者傳統切割輪廓的任一部份的回塡度便可或大或小而使切割路徑中的數部份相較於其他部份而言便可在較少次流通中被切穿（切開）。傳統雷射切割技術忽略這些現象並使用雷射輸出的完全流通連續掃描一完整的切割路徑，包括可能已經切開的區域，直到目標材料沿著整個切割路徑都已被處理過爲止。 p [0011] 舉例言之，一紫外線雷射在10千赫茲時的輸出功率大約爲4W，若使用傳統的雷射切割輪廓，則大約需要 150次流通方可完全切穿750微米厚的矽晶圓。傳統的切割輪廓一般將通過晶圓的整個長度，其直徑一般爲200-305毫米。在商業應用中，對於切割此種厚度的矽晶圓而言，其切割率太慢。雖然分段切割技術可用於切割任何善於接受雷射的材料，並可用於任何的雷射波長，但分段切割技術特別適用於有限雷射功率的波長的雷射處理中，例如固態生成紫外線，特別是在此種波長可爲某一特定材料提供最佳切割品質之處。例如，即使紅外線雷射可提供更多種可用的輸出功率，但紅外線波長卻容易使矽、鋁、 AlTiC與其他陶瓷或半導體材料爆裂或損壞。例如，紫外線特別適用於切割一矽晶圓。 [0012] 美國臨時專利第09/803,382號申請案（’382申請案 )，由法黑等人申請，敘述一紫外線雷射系統與方法，用於分離列或分隔曲球或其他元件。這些方法包括雷射的各種組合，以及在晶圓的一側或兩側切割與其他邊緣調整的 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 583045 A7 __— B7__ 五、發明說明（★) 各種技術。 [0013] 美國專利第10/017,497號申請案（ ’497申請案），由拜耳德等人申請，其中進一步說明如何使用紫外線雷射移蝕的方法直接快速地形成特徵尺寸小於50微米的圖樣以便切割難以切割的材料，例如矽。這些圖樣包括：形成極高長寬比的圓柱狀開口或積體電路連接所用之盲孔；分隔矽晶圓所包含之處理後晶片；以及將形成於矽上的微電路與父晶圓分離的微墊片切割。 [0014] 圖2B顯示一項在切割70微米的矽時比較完成切丁式切割所需的流通數以及切割輪廓的切割長度二者之關聯性的最近實驗結果。一楔形物或“派狀薄片”由750微米厚的矽晶圓中取出，而且也採用不同長度的切割輪廓由一邊緣執行到另一邊緣。該實驗顯示較短的切割輪廓可用較少的流通來切割。 [〇〇15]本發明，因此，將長切割分離爲包含數個小分段的切割輪廓，可使掘溝回塡的數量及種類最小化。例如，對於厚矽的貫穿式切割或掘溝式切割而言，這些分段的較佳長度大約爲10微米至1毫米之間，更佳者則大約爲100微米至800微米之間，而最佳者則大約在200微米到500微米之間。一般而言，雷射束在第一短分段內被掃描一預定的流通數，在被移動到第二短分段並在其內被掃描一預定的流通數之前。雷射束點尺寸（spot size)、腐刻尺寸（ bite size)、分段尺寸（segment size)、以及分段重疊（ segment overlapping)可被調整以便使掘溝回塡的數量以及 7 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

n H 1 ·-1 一 i n «I ·ϋ mmmt an n I p 583045 A7 ___B7____ 五、發明說明（f ) 種類最小化。在製程中可選擇性地掃描數次整個切割路徑，特別是在分段切割步驟之前與/或之後，以使生產量最大化與/或改進切割品質。 [0016] 本發明也借由選擇性地採用即時監視以及選擇性地採用分段掃描以降低回塡以及過處理量的方式以改進生產量與品質。採用即時監視可避免再次掃描切割路徑中已完成切割的部份。另外，雷射束的極化可與切割方向相關聯以便進一步增加其生產量。這些技術產生較少的碎屑、降低在切割區或切口周圍的熱影響區域（HAZ)、並產生較佳的切割品質。 [0017] 雖然此處所揭示之本發明僅係用於說明矽晶圓切割的範例，習知本技術者當可瞭解此處所述之分段切割技術可用於切割數種目標材料，使用相同或不同種類、具有相似或不同波長的雷射。 [0018] 本發明之額外目的與優點可由下述有關於較佳實施例的詳細說明而更爲顯明，其係參考附圖所作的說明。 [附圖之簡短說明] [0019] 圖1係傳統連續切割輪廓的簡化表示法。 [0020] 圖2A係傳統連續切割中有效切丁速度對矽晶圓厚度之間的相關圖。 [0021] 圖2B係顯示在矽中完成一切割所須的流通數對切割長度之間的相關圖。 [0022] 圖3係一用於實現如本發明所述之分段切割的示範 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I I wt I I I I 一：OJ_ n I n n I ϋ n 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 583045 A7 _____ B7__ 五、發明說明（6 ) 性雷射系統之簡化部份立體圖以及部份示意圖。 [0023] 圖4的簡化立體圖係表示另一種用於實現如本發明所述之分段切割的較佳雷射系統。 [0024] 圖5的簡化耷體圖係表示一選擇性映影光學模組，可用於實現如本發明所述之分段切割的雷射系統中。 [0025] 圖6係用於顯示在本發明的實現過程中其所用雷射的脈衝能量與脈衝重複頻率之間的特性關係。 [0026] 圖7係一即時切割狀態監視器的簡化表示法，可選擇性地用於實現如本發明所述之分段切割的示例性雷射系統。 [0027] 圖8所示者係一具有各別第一與第二橫截方向的切割路徑，通過該二方向的切割速度係由一選擇性極化追蹤系統所加強。 [0028] 圖9係一可使紫外線穿透的夾頭之說明圖，半導體工件可放置於其上以便使用紫外線移蝕分段切割作切穿處理，如本發明之所述者。 [0029] 圖10的簡化表示法係根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0030] 圖11係一放大後的分段切割的簡化平面圖，由重疊雷射點（overlapping laser spot)連續照射。 [0031] 圖12的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0032] 圖13的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

· n H ϋ n n n n^tfJ· I IP ϋ n n 1 n I p 583045 A7 __B7 ____ 五、發明說明（1 ) [0033] 圖14的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0034] 圖15的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0035] 圖16的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0036] 圖17的簡化表示法係另一種根據本發明所產生的分段切割輪廓。 [0037] 圖18的示意圖係由矽的分段切割處理所形成的溝槽圖樣。 [0038] 圖19的示意圖係由半導體晶圓上的分段切割處理所產生的MEMS裝置的圖樣。 [0039] 圖20的示意圖係由半導體晶圓上的分段切割處理所製作的AWG裝置。 [元件符號說明] 10〜雷射系統；l〇a與10b〜雷射處理系統；12〜半導體工件；14〜紫外線雷射；14a、14b〜雷射；16〜紫外線雷射輸出；16a、16b〜雷射輸出；18〜擴展與/或瞄準光學模組 ;20〜光學路徑；20a、20b〜光學路徑；22〜雷射；30〜束定位系統；32〜雷射系統輸出脈衝；32b〜雷射輸出脈衝 ;34〜期望的雷射目標位置；36、38〜橫向平臺；42與44 〜定位鏡；42a、42b〜反射裝置；46〜軌道；48〜軌道； 5〇〜快速定位器；52〜雷射功率控制器；54〜束偵測裝置 10 I紙張尺度適用中闕家標準（CNS)A4規格（21G X 297公餐) ' "" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

· i_i n ϋ n ϋ n n^*-OJ* n fl— n 1· I ϋ I 583045 A7 __B7_____ 五、發明說明（1 ) ;56〜波盤；58〜光學模組；60〜檢流鏡；62〜映影光學模組；64〜光學元件；66〜透鏡；68〜孔徑遮罩，70〜雷射控制器；80〜監視系統；82〜感測器；84〜鏡；90〜極化追蹤系統；92〜第一橫向方向；94〜第二橫向方；96〜第一極化方向；98〜第二極化方向；〜晶圓夾頭組合； 102〜真空夾頭基座；〜夾頭頂端；〜夾扣載具， 108〜盤；110a-110f〜分段切割輪廓；112〜切割路徑’ 122〜分段；124〜總個別長度；丨26〜分段；I32〜雷射流通；150〜溝槽或切穿通道；148〜砂基體；152〜高度或厚度；154〜頂部表面開口寬度（直徑）；156〜離開（exit )寬度（直徑）；160〜MEMS (微電子切削系統）裝置； 162〜溝槽；162a、162b、162c、162d、與 162e〜溝槽； 164〜凹地；170〜AWG裝置；172〜溝槽；172a、172b、 172c、172d、172e〜溝槽 [較佳實施例之詳細說明] [0040]圖3與圖4所述之實施例係二種可供選擇的示範性雷射處理系統，分別以l〇a與10b (統而言之，1〇)表示，採用一複合式束定位系統30，配備有可用於分段切割工作（例如在半導體工件12上掘溝、切片、或切丁）之晶圓夾頭組合100，如本發明之所述者。參考圖3與圖4，雷射系統10的示範性實施例包括Q-切換式、二極體汲抽式 (DP)、固態（SS)紫外線雷射14，其較佳者包括一固態雷射射出物，例如Nd : YAG，Nd : YLF，或Nd : YV04。較 11 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · I 1 1 I I I I 訂· — — — — — — — — %· 583045 A7 _ —_B7__ 五、發明說明（？）佳之雷射14在一或多個雷射脈衝中提供和諧地產生的UV 雷射輸出16、其波長可爲335奈米（三倍頻Nd : YAG) 、266奈米（四倍頻Nd : YAG)、或213奈米（五倍頻 Nd:YAG)，其空間模式輪廓主要爲ΤΕΜ00。 [0041] 在一較佳實施例中，雷射14包括一型號爲210-V06 (或型號Q301 )的Q切換式、三倍頻Nd : YAG雷射 . ，在工作表面上的作業條件大約爲355奈米、5瓦特，可向加州山景城的光波電子公司購得。此款雷射已用於ESI 型號2700的微切削系統中，可由奧勒岡州波特蘭的電子科學工業公司購得。另一實施例採用光波電子公司所生產、型號爲210-V09 (或型號Q302)的Q-切換式、三倍頻Nd :YAG雷射，其作業條件爲355奈米，以便可在高脈衝重複頻率（PRF)的條件下採用每脈衝高能量的雷射。另一示範性雷射22的細節在歐文等人所申請的美國第 5,593,606號專利中有詳細說明。習知本技術者當知可採用其他雷射，也可由其他列示的雷射供應商取得其他波長的雷射。雖然習知本技術者甚爲瞭解雷射腔（laser cavity) 的安排、諧波的產生、以及Q-切換作業與定位系統，但這些元件的某些特定細節仍將在示範性實施例中出現。 [0042] 雖然高斯可被用於說明雷射輸出16的輻射輪廓，習知本技術者將瞭解到大部份的雷射14並不會射出M2=l 的完美高斯輸出16。爲了方便起見，此處所用的高斯一詞包括M2小於或等於大約1.5的輪廓，即使是小於1.3或 1.2的M2値也不錯。一傳統光學模組產生大約10微米的 12 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝

n ϋ I n )：OJ· n I— a— ϋ fli I ϋ I %- 583045 A7 _B7_____ 五、發明說明（A ) 緣相對準以克服鋸容忍度以及對準誤差的問題。束定位系統的對準精確度最好較3-5微米爲佳，以使雷射點的中心點大約在較佳切割路徑的3-5微米之內，特別是對於10-15 微米的雷射束點尺寸而言。對於較小的點尺寸而言，對準精確度最好更高。對於較大的點尺寸而言，則精確度可較不準確。 [0047] 另外，束定位系統30也可採用非接觸式、小偏移的感測器以決定由於搖晃、偏航、或平臺36與38的滾動所產生但卻未被軸上定位指示器（例如線性刻度編碼器或雷射干涉計）所指出的阿貝誤差。阿貝誤差修正系統可根據一精確的參考標準做校正以使修正量僅根據感測器讀取値所顯示的感測小改變而定，而不至於受到感測器讀取値絕對精確度的影響。此一種阿貝誤差修正系統在2001年7 月19日所出版的國際公報第WO 01/52004 A1號以及2001 年10月18日所出版的美國公報第2001-0029674號中有詳細說明。由考特勒所申請、對應的美國專利應用第 09/755,950所揭示之發明的相關部份結合在本文中以作參考。 [0048] 習知本技術者熟知定位系統30的許多變化，而定位系統30的數種實施例在考特勒等人所申請的美國專利第 5,751，585號中也有詳細說明。可由奧勒崗州，波特蘭的電子科學工業公司購得的ESI公司型號2700或5320的微切削系統係定位系統30的示範性實現方式。也可採用其他由奧勒崗州，波特蘭的電子科學工業公司所製造的示範性定 15 本、紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · ϋ n ϋ n n fli n^OJ· n el I I n n n 583045 A7 ___B7_____ 五、發明說明（G ) --------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 位系統，例如，型號27xx，43xx，44xx，或53xx等系統。這些系統中使用X-Y線性馬達移動工件12並使用X-Y 平臺移動掃描透鏡，爲成本有效的定位系統，可用於產生長直形的切割。習知本技術者也可了解：也可採用具有單 —Χ-Υ平臺作爲工件定位、並將固定的束定位與/或固定式檢流計用於束定位的系統。習知本技術者將了解到此一種系統可被規劃於使用工具路徑檔（tool path file)，其在高速情況下可動態定位聚焦後的紫外線系統輸出脈衝32以產生多種可用的圖樣，而圖樣則可爲周期性或非周期性。 [0049] 另一種可供選擇的雷射功率控制器52 (例如半波盤極化器）可沿著光學路徑20放置。另外，一或多個束偵測裝置54 (例如光二極體）則可位於雷射功率控制器52的下游位置，例如與定位鏡44相對準，定位鏡被調整以便可以傳導部份的雷射輸出16之波長。束偵測裝置54最好與束診斷電子相溝通，其可傳遞訊號以調整雷射功率控制器 52的效果。 [0050] 雷射14與/或其Q-切換式束定位系統與/或其平臺 36與38、快速定位器50、視覺系統、任何誤差修正系統、束偵測裝置54、與/或雷射功率控制器52可直接或間接由雷射控制器70所協調或控制。 [0051] 參考圖4，雷射系統i〇b採用至少雷射14a與14b 射出相對的雷射輸出16a與16b，二者在橫截方向產生線性極化現象並沿著各自的光學路徑20a與20b往各自的反射裝置42a與42b傳播。一選擇性的波盤56可沿著光學路 16 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐) "" 583045 A7 __ —__B7___ 五、發明說明（卟）徑20b放置。反射裝置42a最好爲極化感應束結合器並沿著光學路徑20a與20b放置以便結合雷射輸出16a與16b 使之沿著共同光學路徑20傳播。 [0052] 雷射14a與14b可爲相同或不同形式的雷射並可產生具有相同或不同波長的雷射輸出16a與16b。例如，雷射輸出16a的波長可大約爲266奈米，而雷射輸出16b的波長則可大約爲355奈米6習知本技術者可瞭解到：雷射 14a與14b可以側對側的方式安裝，或者其中之一安裝在另一者之上且二者皆附著至轉換平臺36或38之上，或者雷射14a與14b也可安裝在各自獨立的行動頭上。雷射 14a與14b的發射最好由雷射控制器70加以調節。雷射系統l〇b可產生極高能量的雷射輸出脈衝32b。以圖4所示之安排方式的一項特別優點係其可產生經過組合的雷射輸出32，照射在工作表面上，每一脈衝的能量漸次加強，這在傳統的單雷射頭上極難達成。每一脈衝的能量漸次增加的特性特別適用於切除深溝槽，或切片或切丁穿過厚矽晶圓或其他工件12。 [0053] 雖然雷射系統輸出脈衝32大體爲圓形輪廓，但也可使用選擇性的映影光學模組62而改善束形狀品質以淸除不預期的束加工品，例如殘留散光現象或橢圓或其他形狀的特性。參考圖5可知，映影光學模組62可包括一光學元件64、一透鏡66、以及一孔徑遮罩68，放置於或接近光學元件64所產生的雷射束腰部以阻隔任何不想要的雷射束側瓣及其周邊部份以便之後可使一精確形狀的點輪廓在工 17 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----I--- 583045 A7 ______B7____ 五、發明說明（〖ί ) 作表面上產生映影。在一示範性實施例中，光學元件64係一繞射裝置或聚焦透鏡’而透鏡66則爲平行透鏡以使雷射系統48的組態更有彈性。 [0054] 改變孔徑的尺寸可控制點輪廓的邊緣尖度以產生較小、較尖的邊緣強度輪廓，其可增強對準的精確度。另外，使用此種安排，則孔徑的形狀便可爲精確的圓形或者也可被改變爲矩形或其他非圓形的形狀，其可與切割分向相平行或垂直。遮罩68的孔徑可被選擇性地在光線退出側呈喇叭狀向外展開。對於紫外線雷射應用而言，較佳之映影光學模組62內的遮罩68包含藍寶石。習知本技術者將瞭解到：在使用孔徑遮罩68之時可不使用光學元件64與66 〇 [0055] 在另一實施例中，光學元件64包括一或多個將具有生高斯放射輪廓之雷射脈衝轉換爲具有接近一致性“頂帽”輪廓，或者特別是一超級高斯放射輪廓（接近於位於光學元件64下游部份的孔徑遮罩68)的成形式（以及聚焦式）脈衝的束成形元件。此種束成形元件可包括非球狀光學元件或繞射光學元件。在一實施例中，透鏡66包含可用於控制束尺寸與分離度的映影光學元件。習知本技術者將瞭解可採用單映影透鏡元件或多透鏡元件。習知本技術者也將瞭解，目前也寧可選擇下列方式：在採用成形雷射輸出時不使用孔徑遮罩68。 [0056] 在一實施例中，束成形元件包括一繞射光學元件（ DOE)，可有效精確地實現複雜的束成形工作。束成形元 18 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公餐） ------------Λ裝—— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *. 583045 A7 _B7 _ — 五、發明說明（丨b ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 件不僅將高斯發光輪廓轉形爲接近一致的發光輪廓，同時亦將成形輸出（shaped output)聚焦至可決定的或特定的點尺寸。雖然寧可採用一單元件DOE，習知本技術者將瞭解到DOE可包括多分離元件，例如相位盤，並將迪奇等人在美國專利第5,864,430號所揭示的元件轉形，該項專利也揭示設計用於束成形的DOE所用之技術。以上所討論的成形與映影技術在2000年12月7日發行的國際公報第 WO 00/73013號中有詳細說明。對應的美國專利應用第 09/580,396號結合在此處作爲參考之用，該應用係由鄧斯坎等人在2000年5月26日申請。 [0057] 爲了在每脈衝能量的動態範圍增加彈性，一快速反應振幅控制機制，例如一聽覺光學調變器或電子光學調變器可被用於調整連續脈衝的脈衝能量。或者，脈衝重複頻率可與快速反應振幅控制機制相結合以使連續脈衝的脈衝能量改變。圖6顯示在實行本發明時所用之雷射14的脈衝能量與脈衝重複頻率（PRF)之間的特徵關係。如圖6所示，大於200微焦耳的脈衝能量可由型號210-V06取得。圖中也顯示其他種雷射一光波電子210-V09L以及光波電子210-V09H—的脈衝能量與PRF之間的特徵關係。習知本技術者將瞭解到：圖6係用於說明本發明之原則，而雷射系統10的不同實施例在脈衝能量與脈衝重複頻率二者之間將產生不同的特徵關係。 [0058] 圖7顯示一簡化的監視系統80，其採用一或多個感測器82，其與工件12上的目標位置34之間以光學方式相 ____ 19________ __ ^張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） " 583045 ___B7____ 五、發明說明（I» ) 於快速定位器的上游部份或下游部份。當雷射系統輸出32 位於一溝槽內並相對於目標材料而移動之時，則雷射系統輸出32以一非垂直角照射目標材料，並在照射方式爲非移動性且與目標材料相垂直時造成一不至於出現的極化效應。申請人已注意到當極化方向在一個相對於切割方向是特別的方向時，耦合效率便增加並可因而增加生產量。因此，極化追蹤系統90可用於將極化方向保持在使生產量最大化的方向上。在一實施例中，極化追蹤系統90被用於將極化方向保持在與切割方向相平行的方向或保持在增加雷射系統輸出至目標材料之耦合能量的方向。在一範例中，當切割方向92與94之間有6»度的差距時，半波盤便旋轉0 /2的角度以便將第一極化方向96改變爲第二極化方向98 而與Θ度的切割方向改變相匹配。 [0060]極化控制裝置也可被實現爲可變光學減速器（ retarder)，例如一波克爾細胞。一驅動電路調節一極化狀態控制訊號，其係由驅動電路接收自與束定位系統30與/ 或雷射控制器70相聯的處理器。在此例中，在極化狀態控制訊號與束定位訊號的振幅之間有一對一的對應關係以使光束的極化方向與其切割路徑保持平行。由強森等人所申請的美國專利第5,057,664號專利說明一種使束極化方向與修剪方向相關聯的方法。習知本技術者將瞭解到：最佳極化方向與切割方向之間的關係可隨著雷射系統與材料而變，以使較佳極化方向與雷射流通或切割方向之間可爲平行、垂直、成直角、橢圓形角（其長軸可位於任何特定的 — JA_ 5氏張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) "" (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線一 583045 A7 ____B7______ 五、發明說明（（7 ) 方向），或其他任何方向。 [0061] 圖9係夾頭組合100的表示法，矽工件12最好可放置於其上以便可使用紫外線分段切割方法作切穿處理。較佳之夾頭組合1〇〇最好包括一真空夾頭基座102、一夾頭頂端104、以及一放置於夾頭頂端104之上的選擇性夾扣載具106，用於支撐矽工件12並在切穿處理之後將矽工件扣住。較佳之基座102採用傳統金屬材料製成並最好以螺栓固定在一額外的盤108 (圖3)上。盤108可適用於簡單地連接至平臺36或38的至少其中之一或由該平臺鬆脫。嚼合機制最好爲機械式並可包括相對的漕溝與隆起。並可包括一栓鎖機制。習知本技術者可瞭解到：可有數種精確的對準與栓鎖以及鍵機置。習知本技術者也將瞭解到·· 基座102也可被直接固定在平臺36與38上。 [0062] 夾頭頂端104以及選擇性的載具106可由較低反射性的材料（較能吸收光線或較爲透明）所製成，其波長係選來用於特別的圖樣應用上，以便使矽工件12在切穿處理之後在由金屬夾頭頂端所釋出的反射能量四周的貫穿式溝槽所受到的背部損害最小化。在一實施例中，夾頭頂端 104或夾扣載具106可由吸收紫外線的材料（例如鋁或銅 )所製成以使雷射系統10可使用被鑽入工件12的淺洞（ shollow cavity)的圖樣的工具路徑檔案而將對應的圖樣切入夾頭頂端104與/或夾扣載具106的材料內。淺洞可，例如，對應於預期的切穿通道並防止在切穿作業期間對工件 12造成背部損害。另外，任何在雷射切割處理過程中所產 ____ 22 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) '~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -.丨丨丨丨丨丨丨訂------I--線- 583045 A7 ____-____ B7___ 五、發明說明（/) 生的碎屑可沉澱在遠離工件12背部的洞中。在一較佳實施例中’淺洞的圖樣經過處理而使其尺寸稍大於相對應的經過處理的工件12的尺寸，借以使經過處理的工件丨2可沉澱在夾扣載具1〇6的淺洞中。具有淺洞或通孔的夾扣載具 106的厚度可以非常厚以增加夾頭頂端1〇4以及焦點平面之間的距離。夾扣載具106也可經過切削 (machine )而包含淺洞’經過處理的矽工件12在處理作業之後可沉澱於這些淺洞中。另~實施例採用355奈米的輸出，一可使紫外線穿透的夾頭頂端104可由紫外線級或excimer級、接上保險絲的矽、二氟化鎂、或二氟化鈣所製成。在另一實施例中’可使紫外線穿透的夾頭頂端104可選擇性地或額外地使用液冷方式使之冷卻以幫助維持矽工件12的溫度穩定度。更多有關於示範性夾頭組合100的細節可在拜德等人的’497號應用中找到。 [0063]紫外線雷射系統1〇的上述效能特徵可被用於半導體的高速切割，特別是矽。此種切割作業可包括但不限於 :將大直徑的貫孔形成或環鋸通過或部份通過矽晶圓或其他矽工件12 ;通過或部份通過複雜幾何的溝槽，用於矽晶圓或矽工件12上經過處理的晶片；形成微形護耳以便將形成於矽上的微電路與父晶圓相隔離；在AWG與曲球的分隔之上與/或之內形成特徵尺寸；以及在MEMS上形成特徵尺寸。另外，本發明在形成特徵尺寸時不至於有大量熔解唇的形成，也不會有大量的熔渣形成’更不至於在特徵尺寸的邊緣產生嚴重的捲削背部。 . _23 _ 衣紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 583045 A7 _____Β7 __ 五、發明說明（W ) [0064] 申請人已發現若採用分段掃描技術而非傳統的全路徑切割方法，則矽以及其他類似物質的雷射切割率可因而有大幅改善。雷射切割處理的產出可因適當選擇下列因素而得到加強：分段長度、分段重疊、與/或後續流通在各個分段內的重疊度、以及選擇其它的製程參數。 [0065] 使用分段切割便可避免在切割溝槽內造成材料回塡的結果。由圖2B中可看出：掘溝回塡可能對切丁速度造成極大的限制。建議若採用快速短開放分段或子分段，則在切割這些材料時，雷射系統10便可爲大多數的抗雷射材料提供一條逃脫的大道而非重新塡充溝槽。因此，降低掘溝回塡量將降低切過切割路徑12之特定部份所需的流通數。圖10-17表示本發明所採用的示範性分段切割輪廓 110a-110f (統而言之，輪廓11〇)。以下所示的技術通常可允許使用4瓦特、1〇千赫茲的紫外線雷射功率在大約26 次或更少次的流通內切割一 750微米厚的矽晶圓，而非如傳統雷射切割輪廓般需要150次流通。 [0066] 圖10表示本發明之一示範性分段切割輪廓ii〇a的簡化表示法。參考圖10，其中顯示切割輪廓110a，爲了方便起見’具有一沿著切割路徑112由左到右的路徑切割方向（以箭頭方向加以表示）並具有一般明顯的切割分段 122a、122b、122c (統而言之，切割分段122)，形成於一分段切割方向（或雷射流通方向），該方向與雷射系統流通輸出32之個別群組132a、丨32b、132c (統而言之，則爲雷射流通132)的路徑切割方向相同。在此例中，雷 --；---24_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂----I----線. 583045 A7 ___B7_____ 五、發明說明（一）射流通132的長度大略等於分段122的長度126。習知本技術者將瞭解到：切割輪廓以及後續的示範性切割輪廓110最好可包括二到無限數目的切割分段122 ,視切割輪廓110的總個別長度124而定。 [0067] 圖11係一放大的分段切割122的簡化平面圖，由稍微重疊的點連續照射在工件12上，各點的點區域直徑爲 dspot。參考圖11，雖然點區域與dspot通常係指雷射點外側邊緣內的區域’但當雷射功率降至雷射尖峰功率之l/e2 時，這些名詞通常係指點面積’或由單一脈衝所產生的洞之直徑或由脈衝之單一流通內所產生的鋸口寬度。l/e2尺寸與鋸口直徑之間的差異將因雷射、材料、與其他參數而有所不同。 [0068] 由各個連續雷射脈衝所照射的新目標材料的距離稱爲腐刻尺寸dbite。用於雷射切割吾人所關切的材料（例如矽）的較佳腐刻尺寸dbite之範圍爲大約0.5微米到大約 dspot，而更佳的範圍爲大約1-50微米，其傳統的範圍値大約爲1-5.5微米，而最典型的腐刻尺寸則大約爲1微米。對於許多材料而言，調整腐刻尺寸可使其所產生的redep debris更容易被移除。腐刻尺寸可因控制雷射束定位系統 30的速度以及將移動速度與雷射14的發射重複率相協調而得到調整。 [0069] 再次參考圖10與11，通常切割分段122的較佳長度126可根據下列因素而定：正在接受處理的材料的特性、厚度、以及定位系統30的反應時間，包括其加速/減速 25 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐1 ~ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---I----訂·------- 583045 A7 B7 _ 五、發明說明（β) 限制、機械元件的鳴鐘度（ringing degree)、以及回轉移動時間。例如，若其分段過短’則對於某一已知切割的分段數將極大，且改變流通之間的方向所遺失的時間將極大。因此，定位系統特性可能對如何決定最小分段長度造成衝擊。分段長度126可爲腐刻尺寸、重複率、定位系統性能以及其他可能因素之間的函數，且各個因素以及所有這些因素可根據雷射脈衝強度而得到最佳化。習知本技術者將瞭解到··分段122a-122c的長度126並不必要相同。 [0070] —般而言，各個分段122在與雷射輸出32 (躍過已完全經過處理的部份）的連貫流通132大體同一直線的方向上被掃描直到分段完全被處理過爲止，例如，直到沿著分段122的全部長度126已被切穿或直到目標材料在後續分段122被處理之前已被掘溝到期望深度之時。若希望可達到快速啓動，則並不期望有通孔切割的發生。在雷射切割處理過程中可選擇採用一至數次掃描過全部的切割路徑長度，特別是在分段切割步驟之前與/或之後，以便最大化生產量與/或改進其切割品質。一般而言，在5到10次的雷射流通內的各個分段中可製作一通孔，以使部份碎屑可由通孔脫離。然而，若有需求，則各分段122可採用數次流通將之處理至中等深度，而也可能重新採用切割輪廓，甚至在必要時也可能是在相反的方向。若切割最初的處理僅只是使其各自在一部份含有一通孔，則在某些情況下也可有利地在所有的分段122中皆包含明顯的通孔時便立即實施一傳統的切割輪廓。爲了與傳統的打孔作業有所區別 _____^_^26___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) r------丨—訂--------·線. 583045 A7 ___B7 ___ 五、發明說明（) 通方向往後的方向）上的方向可使其上暨存的溝槽不至於被碎屑回塡。任何此種沿著即將被切割的後續分段巷122 的碎屑將會被立即處理。另外，由於路徑切割方向與分段切割方向相反，其所產生的碎屑通常不至於堵塞住先前已被切割的分段122的溝槽。習知本技術者將瞭解到：.除了路徑切割方向與分段切割方向之間的差異之外’大多數關於圖10與11的討論與圖12之間有密切的關係。 [0074] 圖13說明一示範性分段切割輪廓ll〇c的簡化表示法。參考圖13，其中顯示一切割輪廓ll〇c，爲了方便起見，其具有一由左到右的路徑切割方向並具有由各由雷射流通132g、132h、1321以一種來回重疊的掃描方式由左到右並由右到左所形成的明顯切割分段122g、122h、122i (統而言之，切割分段122)。特別是，分段122h首先由左到右處理，之後再以由右到左的方式處理，直到完全被處理過爲止，例如，然後，分段122則以相似的方式處理。因爲分段122在兩個方向都經過處理，因此便可消除定位系統30的非處理運動回復，並可對系統能力產生較高的使用率。由於雷射流通132的非處理運動回復比起定位系統30 可能花費較多的時間，因此圖13的分段122便可能較圖 10與12所用者爲短，在期望在先前撞擊所指定的時間內撞擊碎屑或溝槽的暴露部份的應用中是如此。除了上述某些特定細節之外，大多數關於圖10-12的討論與圖13之間有密切的關係。 [0075] 圖14顯示一示範性切割輪廓nod的簡化表示法。 ______28___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) !11 訂·-----I-- 583045 A7 ^__BL__ 五、發明說明（d) 122q的重疊程度較大且後續雷射流通組1402a與1402p忽略雷射流通132k。參考圖15，輪廓110e的開始處爲相同的雷射流通組1401，開始了輪廓ll〇d。然而，雷射流通組 1402a與1402b忽略了雷射流通132k且其雷射流通132漸增地與先前的雷射流通組140重疊（在下例中，其値大約爲86%)。在本實施例之一範例中，雷射流通132kl，其長度爲200微米，總共使用三十次。然後，雷射流通 132ml，其長度爲240微米（200微米加上流通132kl長度的1/5)，則被使用6次（30次流通的1/5)。之後，雷射流通132ml，其長度爲280微米（200微米加上流通132kl 長度的2/5)，則被使用6次。此種順序一直進行到雷射流通組1401完成爲止，之後便與雷射流通組1402a與1402b ，並忽略雷射流通132k。各分段122的較後部份可不被切穿直到某些後續分段122被處理過爲止。將分段122與切割路徑122中已經切穿的部份相重疊的一項優點爲任何由較短雷射流通132 (位於切穿部份的側邊）所產生的碎屑可由後續較長的雷射流通132所移除。在此例中的流通組 140可能存在大於或等於8.5毫米/分鐘的切丁速度，其紫外線雷射功率爲3.5 ^作業頻率爲10千赫兹’在750微米厚的矽晶圓上作業。 [0080]圖16說明一示範性分段切割輪廓110f的簡化表示法。參考圖16，爲了方便起見，圖中所示的切割輪廓110f 具有由左到右的路徑切割方向，且具有由右到左形成的明顯雷射流通132sl-132t5。雖然爲了方便起見，雷射流通 _ _ 31 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·丨丨丨丨丨丨丨-I--I- - · 583045 A7 _____B7____ 五、發明說明（；。）廓ll〇g的簡化表示法。參考圖17，奇數下標雷射流通 1321、1323、1325、1327，以及1329的流通長度之例爲 2〇〇微米，而偶數下標雷射流通1322、1324、1326、1328 的流通長度之例爲270微米。這些雷射流通132其中之一的群組在次一後續群組被遞送之前被遞送出去。在一範例中，奇數下標雷射流通132被應用的次數較偶數下標流通 132爲多，且具有較大的相對深度（切割深度的60%對切割深度的40%，例如）。這個具有示範性流通長度的切割輪廓避免接面的重疊直到沿著切割路徑112的5.4毫米爲止。習知本技術者將瞭解到：數種切割輪廓與流通長度可被用於降低掃描效應與回塡並可借以幫助增加產出。 [0083] 圖18係在工件12上的溝槽或切穿通道150的紫外線移蝕圖樣之一表示圖，工件之例爲具有明顯（intrinsic) 矽基體的晶圓，其高度或厚度152爲750微米，其上覆蓋有0.5微米厚的二氧化矽鈍化層（未顯示在圖中）。習知本技術者將瞭解到：矽工件的厚度與鈍化層的厚度可有不同變化。 [0084] 溝槽15〇較佳的製作圖樣方法如下：將矽工件12 放置在雷射系統10的焦點平面上而加以圖樣，並將一束連續重疊雷射系統輸出脈衝32導向至矽工件12上，當雷射定位系統30沿著工件12的X-與/或Y-軸移動工件12時。雷射焦點位置的Z-高度可與各連續雷射流通132同時移動以便將雷射焦點置放於矽工件12上之一連續較深位置，藉，以將聚焦點維持在與其餘的矽表面更爲一致的位置上。 ____33___ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « βϋ n -ϋ — — — 1 « — — — — — — — I. 583045 —— ___B7 _____ 五、發明說明（）丨） [0085] 爲了在矽上形成一溝槽或切穿通道150,每脈衝範圍之一示範性能量爲大約100微焦耳到1500微焦耳，而每脈衝能量範圍之典型値爲大約200微焦耳到1〇〇〇微焦耳，而每脈衝能量範圍更典型之値大約爲400微焦耳到800微焦耳，而最佳的情況下則採用超過大約800微焦耳的每脈衝能量。一示範性PRF範圍爲大約5千赫茲到1〇〇千赫茲，典型的PRF範圍爲大約7千赫茲到50千赫茲’而更爲典型的PRF範圍爲大約10千赫茲到30千赫茲。習知本技術者將瞭解到：如圖6所示的雷射效能可達成每脈衝能量輸出在前述典型範圍內的PRF。聚焦點尺寸範圍之一例爲大約1微米到25微米，而典型的聚焦點尺寸範圍則爲大約 3微米到20微米，更爲典型聚焦點尺寸範圍爲大約8微米到15微米。腐刻尺寸範圍之一例爲大約0.1微米到10微米，典型的腐刻尺寸範圍爲大約0.3微米到5微米’而更典型的腐刻尺寸範圍則爲大約0.5微米到3微米。腐刻尺寸可由下列方式加以調整：控制雷射束定位系統30其中之一或二者的速度並使移動速度與雷射重複率以及發射之間相協驛。分段尺寸之一例爲大約200微米到800微米。在 2700型微切削系統中採用V06雷射之組合例若使用300微米的分段長度以及200微米的分段重疊則可提供一相當快速的切丁速度。習知本技術者將瞭解到：對於將不同雷射用於處理不同材料的不同應用而言，較佳的雷射、分段、以及其他參數可有極大的不同。 [0086] 在一例中，可在覆蓋有2.0微米二氧化矽鈍化層的 34__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） Γ清先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

583045 A7 ’_____B7_ 五、發明說明（P) 750微米厚之明顯矽上產生一溝槽或切穿通道150，其所採用的雷射14的輸出脈衝能量爲大約360微焦耳，其腐刻尺寸爲1微米，其平臺速度爲10毫米/秒，在8吋直徑工件 12的切割路徑112之長度上所通過的流通數小於25次，其雷射脈衝的聚焦點尺寸（1 /e2 )在工作表面上的直徑爲 12微米。採用以上參數所產生的溝槽150之頂部表面開口寬度（直徑）（dt) 154可爲，例如，大約20微米，且其離開（exit)寬度（直徑）（db) 156可爲大約13微米，藉以使此溝槽產生大約30: 1的長寬比並使其開口末端角度爲0.4 。在某些應用中，可能期望在掃描一分段之前先產生一初始通孔。 [0087] 習知本技術者尙可瞭解到：所選中的分段式輪廓以及分段長度及每脈衝能量値，以及用於在矽上有效產生高品質溝槽或切穿通道150的脈衝數可因矽工件12的材料與厚度152、覆蓋層（二氧化矽僅爲其中一例）的厚度_組成、及其所採用的波長而有所不同。例如，爲了在矽上產生僅爲50微米厚的切穿通道150，可以僅採用不到10個流通便可產生所期望的切穿通道。 [0088] 習知本技術者將瞭解到：不同幾何的各種圖樣，包括，但不限於：正方形、矩形、橢圓形、螺旋形、與/或其各種組合，其可由下列方式產生：規劃一由雷射系統10與定位系統30所用的工具路徑檔案以便在雷射切割處理期間沿著X軸與Y軸定位矽工件12。對於雷射切割而言，束定位系統30最好與傳統典型的鋸形切割或其他fiducial或 _J5_、 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ------II 訂· —--— II--· 583045 B7 五、發明說明（）））晶圓表面上之一圖樣相對準。若是晶圓已經過機械式刻痕的步驟，則最好與切割邊緣相對準以便克服鋸容忍度以及對準誤差。可將各種分段切割輪廓規劃至工具路徑檔案或其他定位系統命令檔案。 [0089] 雷射系統10可被用於產生一或多群小形通孔，例如藉由使用前述雷射參數的雷射打孔而產生。這些通孔可被置於接近工件12周邊的頂側、電路或晶片、或在劃線、切片之內，或晶丁街（dicing street)或其交叉點以使工件 12的背側或底側可被精準地對準於位在頂側的特徵尺寸。此種對準可促進後側處理以使雷射劃線或雷射切鋸可增進其處理速度或品質。用於前側與/或後側晶圓切片或切丁等技術在下列文章中有較爲詳盡的說明：法黑等人所提出的美國專利應用第09/803,382號（，382號應用），標題爲“ 易碎高熔點目標材料之紫外線雷射切割或成形調整，，，該文件包含在本文中作爲參考。這項資訊在2002年3月21 曰發表於美國專利公報第US-2001-0033558號中，並在 2002年3月28日發表於國際專利公報第w〇 02/24396號，其係對應於’382號應用。 [0090] 雷射切割所破壞的材料（其切口小於5〇微米寬，更佳者爲小於25微米寬，而典型値則爲大約1〇微米寬）與機械切割所破壞的材料（其切片巷大約爲3〇〇微米寬，且其切丁路徑則爲大約150微米寬）相較之下甚小以便晶圓上的裝置可被製造得甚爲靠近，可在各晶圓上產生更多的裝置。因此’雷射切割處理使列與列之間的節距以及裝本紙張尺度適用中國國家標準（CNi4規格- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 583045 A7 ___B7 __ 五、發明說明（外）置與裝置之間的節距得以最小化。 [0091] 消除機械切割也可簡化工件12上製造裝置的工作得以簡化。特別是，機械切割可將機械張力透露給裝置以使其可脫離其載具。因此’爲了避免漏失任何一列，裝置製造商可在列與載具之間採用強力黏膠或環氧化物。全雷射處理大幅降低了用於將列固定至一載具所用黏膠的機械強度需求。雷射切割，因此，便可消除用於將列固定在載具的強力黏膠或環氧化物的需求以及移除他們所須使用的粗暴的（harsh)化學品。反而，黏膠可被選擇用於簡單地 debonding，例如降低debond時間以及較不至於曝露在潛在的腐蝕化學品，並可用於使紫外線雷射處理較爲平順、大量降低損及裝置的風險、並藉以增加其良率。 [0092] 雷射列切片降低了列彎曲的程度，因爲雷射切片所產生的機械張力並不如機械張力。然而，若是列彎曲或其他的列瑕疵明顯可見，則該列便可使用雷射加以切割（或重新切割）以便補償這些瑕疵而無須考慮機械切丁在列與列之間所須的裝置與裝置的對準。爲了方便起見，（貫穿式）切割一詞一般可被用於包括切片（通常與晶圓的列分離有關）或切丁（通常與零件由晶圓列中分隔有關），而切片與切丁二者在本發明之上下文中可交換使用。 [0093] 由於定位系統30可對準於通孔或基準點（fiducial )，因此雷射系統10可獨立處理各列與/或各裝置。對於傾斜的列而言，雷射點可在相對於裝置外側邊緣的適當位置橫向切過傾斜的列，且各切割之間的平臺與/或束轉移可 _______37____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -------—訂·-------

Claims

六、申請專利範圍 1.一種用於增加雷射切割過程中的生產量之方法，包含： ......................—— (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 將第一雷射脈衝的第一流通導向照射在一切割路徑的第一分段，切割路徑長度大於100微米，各第一雷射脈衝在工件上具有第一點區域，第一分段之第一分段長度長於第一點區域、短於切割路徑長度；將第二雷射脈衝的第二流通導向照射在一切割路徑的第二分段，各第二雷射脈衝在工件上具有第二點區域’第二分段之第二分段長度長於第二點區域、短於切割路徑長度，第二分段與第一分段之間相重疊的重疊長度大於至少第一或第二點區域；以及在導向至少雷射脈衝的第一與第二流通之後’將第三雷射脈衝的第二流通導向照射在切割路徑的第三分段’各第三雷射脈衝在工件上具有第三點區域，第Η分段之第三分段長度長於第三點區域，短於切割路徑長度’第三分段在切割路徑上包括了除第一或第二分段之外的後續部份’ 其中切割路徑的後續部份具有長於第一、第二、或第三點區域的非重疊長度。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一與第二分段的主要部份相重疊。 3·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第二分段包括第一分段。 4·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中第一與第二分段以相同方向作處理。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 098 00 99 ABCD 583045 六、申請專利範圍 5.如申請專利範圍第3項所述之方法，其中第一與第二分段以相反方向作處理。 6·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一與第二分段以相同方向作處理。 7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一與第二分段以相反方向作處理。 8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一與/或第二雷射脈衝的額外組被施加在第一與/或第二分段以便在施加第三雷射脈衝之前便在第一與/或第二分段中形成〜貫穿式溝槽（through trench)。 9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，尙包含：在施加第三雷射脈衝之前便在第一與/或第二分段形成一貫穿式溝槽。 10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，尙包含：在施加第三雷射脈衝之前便使用多流通的雷射脈衝在第一與/或第二分段內形成一貫穿式溝槽；以及在第三分段內形成一貫穿式溝槽。 11. 如申請專利範圍第10項所述之方法，尙包含：沿著全部的切割路徑長度形成一貫穿式溝槽。 12·如申請專利範圍第11項所述之方法，其中的切害[j 路徑長度大於1毫米，且第一、第二、與第三分段長度介於大約10微米與大約500微米之間。 13·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中的切割路徑長度大於1毫米，且第一、第二、與第三分段長度介於度適用中國國冢標準(CNS) A4規格(210 X 29)公釐) Γ請先閱讀背面之注意事¾、再填寫本頁} -麯線- 583045 A8B8C8D8 申請專利範圍大約10微米與大約500微米之間。 14.如申請專利範圍第13項所述之方法，其中的切割路徑長度大於10毫米，且第一、第二、與第三分段長度介於大約200微米與大約500微米之間。 15·如申請專利範圍第13項所述之方法，其中第一、第二、與第三雷射脈衝之特徵爲：紫外線波長，脈衝重複頻率大於5千赫茲，脈衝能量大於200微焦耳，腐刻尺寸爲大約0.5到大約50微米。 16·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一、第二 '與第三雷射脈衝之特徵爲：紫外線波長，脈衝重複頻率大於5千赫茲，脈衝能量大於200微焦耳大約〇·5到大約50微米。 17. 如申請專利範圍第16項所述之方法的厚度大於50微米。 18. 如申請專利範圍第17項所述之方法的厚度大於500微米。 19·如申請專利範圍第12項所述之方法的厚度大於50微米。 20·如申請專利範圍第12項所述之方法的厚度大於500微米，切割路徑長度大於1〇〇 _米，且沿著切割路徑全部長度的切穿通道（throughcut)係由小於 25流通的雷射脈衝在沿著切割路徑的任何位置上製成。 21·如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該工件的厚度大於200微米，尙包含：腐刻尺寸爲其中該工件其中該工件莫中該工件其中該工件 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、11.丨線- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） 583045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 沿著切割路徑以每分鐘大於10毫米的切割速度將全部厚度切穿（throughcut)。 22·如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該工件厚度的主要部份包含半導體材料、玻璃材料、陶瓷材料、或金屬材料。 23.如申請專利範圍第21項所述之方法，其中該工件厚度的主要部份包含Si、GaAs、SiC、SiN、磷化銦、或 AlTiC。 24·如申請專利範圍第22項所述之方法，其中的雷射脈衝係由固態雷射或二氧化碳雷射所產生。 25.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中的雷射脈衝係由固態雷射或二氧化碳雷射所產生。 26·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中第一和第二部份的重疊長度或第一或第二分段長度短到足以使沿著重疊長度照射的第二雷射脈衝在第一雷射脈衝所產生的任何碎屑的主要部份之前，沿著重疊長度冷卻至周圍溫度。 27·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第三分段不包括第一或第二分段。 28.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一雷射脈衝沿著切割路徑在第一切割方向照射，且第一雷射脈衝的第一極化方向平行於第一切割方向’其中第三雷射脈衝沿著切割路徑在第三切割方向照射’且第三雷射脈衝的第三極化方向平行於第三切割方向’且其中的第一與第三切割方向互爲橫截方向。 __________4-------- 張夂度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公楚） 583045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 29·如申請專利範圍第28項所述之方法，尙包含：採用一極化控制裝置，由第一極化方向改變至第三極化方向。 3〇·如申請專利範圍第1〇項所述之方法，尙包含：使用一切穿監視器監視切穿狀態以決定沿著切割路徑中已被切穿的切穿位置，根據切穿監視器所提供的資訊在第一、第二、第三、或後續雷射脈衝流通期間降低切穿位置的照射量。 31·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第一流通內的雷射脈衝具有大略相似的參數。 32. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一、第二、與第三流通的雷射脈衝具有大略相似的參數。 33. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少第一、第二、與第三流通其中二者流通的雷射脈衝具有至少一個大部分不同的參數。 31如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少第一、第二、與第三流通其中之一流通的至少其中二者雷射脈衝具有至少一個大略不同的參數。 35. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在第一分段施加多個流通的雷射脈衝以便在第一分段之內形成一切穿通道。 36. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中的切穿通道被形成於第一分段內，在第二雷射脈衝的流通被施加到第二分段之前。 _________$_一— --— -- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 、1T 線 583045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 37. 如申請專利範圍第36項所述之方法，其中雷射脈衝的多個流通被施加到第二分段以便在第二分段之內形成一切穿通道。 38. 如申請專利範圍第37項所述之方法，其中切穿通道在第三雷射脈衝的流通被施加於第三分段之前形成於第二分段內。 39. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中雷射脈衝的多個流通被施加在後續分段以便接著在個別的後續分段之內形成切穿通道以便沿著切割路徑長度形成全長度切穿通道。 40. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一與第二分段僅有小部份重疊。線 41. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中第一雷射脈衝沿著切割路徑照射在第一切割方向，且第一雷射脈衝具有第一極化方向，其方向與第一切割方向相同，以加強切穿或切割品質，其中第三雷射脈衝沿著切割路徑照射在第三切割方向，且第三雷射脈衝具有第三極化方向，其方向與第三切割方向相同，以加強切穿或切割品質，且其中第一與第三切割方向互爲橫截方向，且第一與第三極化方向互爲橫截方向。 42. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中至少一分段爲弧型。 43. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中一淨化氣體被用於幫助沿著切割路徑的切穿方向吹除潛在的回塡碎本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 29#公釐)

A8B8C8D8 六、申請專利範圍屑。 44. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中包括至少第一、第二、與第三分段的延長型雷射流通被施加於切割路徑。 45. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中沿著一分段的各個點區域鄰近於或部份重疊於前行雷射脈衝的點區域。 46. —種在雷射切劄過程中增加生產量的方法，包含：沿著切割路徑將雷射脈衝之一流通導向至照射在工件上；使用一切穿監視器監視切穿通道狀態以決定沿著切割路徑中已被切穿的切穿位置；將後續雷射脈衝之一後續流通導向沿著切割路徑照射在工件上；以及根據切穿監視器所提供的資訊降低切穿位置在後續雷射流通期間的照射量。 47. —種增加沿著一切割路徑形成切割之生產量的方法，該切割路徑在工件上具有一切割路徑長度，包含：選擇一短於切割路徑長度的分段長度；將具有第一點區域的第一雷射脈衝的第一流通導向至照射在工件上，沿著第一分段，其分段長度大約爲沿著切割路徑的分段長度；將具有第二點區域的第二雷射脈衝的第二流通導向至照射在工件上，沿著第二分段，其分段長度大約爲沿著切 7 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) " (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁)

058825 ABCD 583045 六、申請專利範圍割路徑的分段長度，第二分段與第一分段之間所重疊的重疊長度大於至少第一或第二點區域；且在導向至少雷射脈衝的第一與第二流通之後，將具有第三點區域的第三雷射脈衝的第三流通導向至照射在工件，沿著第三分段，其分段長度大約爲沿著切割路徑的分段長度’第三分段包括一部份延伸在第一或第二分段的切割路徑，其中切割路徑之該部份具有大於第一、第二、或第三點區域的部份。 48·如申請專利範圍第47項所述之方法，其中雷射脈衝沿著切割路徑的照射量產生碎屑，且其中重疊長度或分段長度短到足以使第二雷射脈衝的第二流通，在由第一雷射脈衝所產生的大部份碎屑沿著重疊路徑冷卻到周圍溫度之前，沿著重疊長度照射。 49·一種用於增加雷射切割過程中生產量的方法，包含將苐一雷射脈衝的第一流通導向至照射在具有切割路徑長度的切割路徑的第一分段，各第一雷射脈衝在一工件上具有第一點區域，第一分段的第一分段長度長於第一點區域且短於切割路徑長度；將第二雷射脈衝的第二流通導向至照射在切割路徑的第二分段，第二分段包括一重疊長度，重疊在至少第一分段的一部份直到重疊長度內已產生一切穿通道爲止，各第二雷射脈衝在工件上具有第二點區域，第二分段之第二分段長度長於第二點區域，短於切割路徑長度，重疊長度長 - - -- g 一本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

於至少第一或第二點區域；以及在將至少雷射脈衝的第一與第二流通導向之後，將第三雷射脈衝的第三流通導向到照射在切割路徑的第三分段，直到第三分段上已產生一切穿通道爲止，各第三雷射在工件上各具有第三點區域，第三分段的第三分段長度長於第三點區域短於切割路徑長度，第三分段包括延伸在第一或第二分段之上的一部份切割路徑，其中切割路徑之該部份長度較第一、第二、或第三區域爲長。 50. —種用於切割半導體材料之雷射系統，包含：用於產生雷射脈衝的雷射；以及雷射束定位系統，用於連續將個別的第一與第二雷射脈衝的第一與第二流通個別導向至照射在具有一切割路徑長度之切割路徑的第一與第二分段，直到在第一分段內產生一切穿通道爲止，在將第三雷射脈衝的第三流通導向在沿著切割路徑延伸在第一與第二分段之上的第三分段之前，各雷射脈衝在一工件上具有一點區域，各分段的分段長度長於點區域，短於切割路徑長度；第二分段包括一重疊長度，其至少重疊在第一分段的一部份。 51·如申請專利範圍第50項所述之雷射系統，進一步包含一切穿監視器，用於決定沿著切割路徑中已被切穿的切穿區域，並用於將有關於切穿位置的資訊直接或間接供應至束定位系統，以根據切穿監視器所提供的資料，降低在第一、第二、第三、或後續雷射流通中對於切穿位置的照射量。 $紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐) ............---------------訂.....I.......... (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 583045 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 52·如申請專利範圍第50項所述之雷射系統，進一步包含束極化控制器，以使第一雷射脈衝沿著切割路徑照射在第一切割方向上，且第一雷射脈衝分有第一極化方向，其方向係位於第一切割方向上以增進生產量或切割品質，以使第三雷射脈衝沿著切割方向照射在第三切割路徑上，且第三雷射脈衝分有第三極化方向，其方向係位於第三切割方向上以增進生產量或切割品質，以使第一與第三切割分向互爲橫截方向且第一與第三極化方向互爲橫截方向。本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐)