TWI284580B - Method and apparatus for cutting devices from substrates - Google Patents

Description

1284580 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】

本發明係關於使用在包括形成在基材上的二極體雷射 之積體元件晶粒，像是積體電路及雷射二極體，的製造上 的系統及處理。更特定地，本發明係用來在晶圓切割成爲 晶粒的處理期間將具有基材的晶圓加以固定，並進一步係 用來在晶圓切割處理期間及之後將由晶圓切離下來的晶粒 加以固定。 【先前技術】 藍寶石Al2〇3在商業雷射二極體製造系統中被用作爲 —基材以供氮化鎵0aN的生長之用，且亦可作爲該最終 產品的基材。然而，使用藍寶石話產生某些問題。

例如·’藍寶石爲一電絕緣體且這會在其被用作爲雷射 二極體製造中的晶圓基材時造成問題。因爲其爲一絕緣體 ，所以對二極體的電接點通常被放在晶圓的作用表面上， 且這些接點會佔據能夠用作爲光線產生與發射的面積。 已經有用其它基材來實施使用 GaN的雷射二極體的 硏究在進行。這些硏究典型地涉及了將GaN由其所生長 的藍寶石基材上移除，並將其重新安裝在另一基材上。此 方法會有好處是因爲銅或其它的金屬基材是絕佳的熱與電 的傳導物質。一具有金屬基材的發光二極體或雷射二極體 LED可用較高的電流來驅動且得到較亮的輸出。此外，對 於基材具有良好的導電性的元件只需要在作用表面上作一 -4- 1284580 (2) 次絲焊，且可獲得較大的輸出。又，供GaN生長用的藍 錶石基材可被重複使用以降低成本。 例如，美國專利第6,3 65,429號揭示一種方法，藉由 該方法”雷射二極體陣列結構生長之後之該藍寶石基材的 移除可簡化提供電接點至雷射二極體陣列且可避免空間上 的架構同時可允許一絕佳的散熱器被附裝至該雷射二極體 陣列上。該雷射二極體陣列可在基材移除之前或之後藉由 焊接，熱壓合或其它方式被附裝至一導熱晶圓上”（該美 國專利公告的第2欄2 0 - 2 8行）。 然而，尙未有已知的方法或工具以商業上的規模被應 用於此類的晶圓上。 現有之將以藍寶石或結晶型半導體基材爲基礎的晶圓 分割成晶粒的方法都涉及了在將該晶圓黏著於'一可撓曲的 板，習稱爲”藍帶”，之後銘刻該晶圓。在銘刻之後，機械 式壓力被施加於其上用以沿著銘刻線將該晶圓斷開，留下 附著在該可撓曲板上的晶粒以在後續的處理中被移除。 然而，具有金屬基材的晶圓無法使用銘刻技術來將其 分割。相反地，具有金屬基材的晶圓，例如兩銅製成的基 材，必需被完全地切斷才能獲得分開來的晶粒。完全切斷 晶圓會傷及附著於該晶圓上的黏著板。又，如果一黏著板 爲了要避免被波及而沒有在切割晶粒之前黏附於晶圓上的 話，則將很難在晶圓切割期間及之後處理被切離的晶粒。 因此，對於可在晶圓的切割期間及之後同時固定晶圓及被 切離的晶粒的方法於系統存在著需求。 -5 - 1284580 (3) 因而，對於提供可使用在晶粒製造中之可以大數量及 有效率的方式來將具有半導體，導體或金屬基材的晶圓切 成小方塊’以將晶粒製造的產率最大化的系統及方法是所 想要的。又，此一系統是體積小，操作上安全，且低成本 亦是所想要的。 【發明內容】

因此，本發明的目的即是要將一基材固定於一安裝表 面上用以實施大致上切斷該基材的切割，藉以允許基材依 照一切割圖案被切成晶粒。本發明的另一目的爲在切割處 理之則及之後都將切離的晶粒固定在該安裝表面上。

本發明的一個實施例提供一種將晶圓切成小方塊的方 法’其包含將該晶圓安裝在一具有安裝表面的多孔件上； 藉由透過該多孔件上的孔洞對該晶圓施加吸力來將該晶圓 固定在該安裝表面上；及將該晶圓切成獨立的小方塊，並 藉由該被施加的吸力來將被切離的晶粒保持被固定在該安 裝表面上。 本發明提供一種方法，其包含將一具有基材且載有一 陣列的積體元件的晶圓安裝在一承台上，如一活動的X - γ 承台，其進一步包含一設有一多孔的安裝表面之真空夾頭 。經由該安裝表面的孔洞施加吸力來將該晶圓固定到該安 裝表面上。在一實施例中，係藉由使用一固態雷射並將雷 射能量導引至該晶圓的一表面上來切割該晶圓’用以形成 多個大致上穿透該晶圓的厚度之鋸口（kerf) ’藉以將晶 -6 - (5) 1284580 被加以選擇彳龙ί 黾炭廣 J^xJi得當該基材被切穿且雷射打擊到該多孔件時’ 只會對多孔件造成輕微的破壞。對於銅及類似的金屬基材 而言，該波長最好是低5 6 0耐米，更佳地係介於約1 5 0至 5 60耐米之間。此外，能量密度，光點大小及脈衝持續時 間都被建_LL在足以切割出完全穿透該晶圓的据口的水平上 。該系統的控制，例如在保持一固定的脈衝光束路徑下移 動該承台可讓脈衝於切割圖案中以一可造成連續脈衝的重 疊的運動速率來接觸該基材並切穿基材與晶圓的其它部分 〇 本發明的實施例利用具有能量密度介於每平方公分約 1 0至1 0 0焦耳，每一脈衝的持續時間介於約1 〇至3 0耐 秒之間，及光點大小介於約5至2 5微米之間的雷射脈衝 。脈衝的重複率大於5kHz且最好的範圍是在;[okHz至 5 0 k Η z或更的範圍之間。該承台的移動速率可造成脈衝約 5 0%至99%的重疊率。藉由控制脈衝率，承台的移動速率 ，及能量密度，切割的深度可被精確的控制用以切割穿透 該晶圓，同時可將到達周定該晶圓的安裝表面上的雷射能 量的量最小化。 在本發明的實施例中，該固態雷射包含一二極體激昇 的（diode pumped ) ，Q 切換的（Q - s w i t ch e d )，

Nd : YVO4雷射，其包括諧波頻率產生器，如非線性結晶式 的LB 0，使得該雷射的輸出被提供在由摻雜了銳的固態雷 射所產生的1 〇 6 4耐米線的第一，第三，第四，第五諧波 (8) 1284580 本發明的實施例的詳細說明將參照第1至1 2A- 1 2C 圖來加以說明。 第1圖爲依據本發明的一晶圓切割系統的簡化方塊圖 。在此實施例中，一包括了一基材及一作用層的晶圓14 被安裝在活動的X-Y承台15上，其中該基材的作用層係 面朝下。該承台1 5包括一多孔件2 5，晶圓係藉由透過孔 洞的吸力而被固定在該多孔件的表面上。高強度的UV雷 射能量透過UV透鏡1 3被導引到該晶圓的基材表面上。 --二極體激昇的固態雷射1 0產生在kH z範圍內的重複率 之該高強度的UV及接近UV的脈衝。在較佳的系統中， 該雷射包含一 Q切換的（Q-switched) ，Nd:YV04媒體輸 送第三諧波輸出作爲雷射脈衝流，其重複率爲1 〇 k Η z且其 脈衝持續時間約爲4 0耐秒。該等脈衝係使用一光學輸送 系統】1及轉向鏡子1 2來提供至一紫外線物鏡]3，其將 該等脈衝聚焦至該晶圓1 4上。 晶圓]4被支撐在該X - γ承台1 5的一真空夾頭上6 在所示的實施例中，該被支撐的晶圓的作用表面係面向下 朝向具有一安裝表面的多孔件2 5。一真空系統經由該安 裝表面上的孔洞施加吸力於晶圓1 4上，藉以在該X - Υ承 台在U V物鏡下移動時將該晶圓]4固定在該真空夾頭上 ’用以使用該雷射能量根據切割圖案來切割該晶圓。一氣 體碎屑移除系統1 6與一氣體排放系統及真空1 7相配合來 將基材及晶圓物質切屑移除。 第2圖爲依據本發明的一個實施例的晶圓切割系統的 -11 - (9) 1284580

立體圖。該X-Y承台15及多孔件25係位在顯微鏡52底 下。該二極體激昇的固態雷射是體積小且低成本的，使得 其可被安裝在如圖所示的台車上。電腦及其它電子裝置被 安裝至該台車上。電腦鍵盤5 0被安裝在一鍵盤滑托架上 ，其可滑進滑出該台車。一平板顯示器51被安裝在一旋 轉基座上使得其可在該台車的移動與收藏期間被折合其來 。該系統包括一顯微鏡5 2.其可讓使用者在切割處理期間 觀看該晶圓。顯微鏡5 2亦可用來傳送在切割晶圓時使用 到的雷射能量。鏡頭2 2所攝取的影像，及圖形使用者界 面工具及其它顯示結構都被呈現給使用顯示器5丨的使用 者。

該Χ-Υ承台包括一真空夾頭其具有一可在一 6英寸 平台上提供直徑至少爲2.5英寸的安裝表面之多孔件，用 來在對準及切割期間固定一 2英寸的晶圓。該多孔件在本 發明的某些實施例中是可移動的。可使用在本發明中的代 表性的真空夾頭被揭示在名稱爲”VACUUM CHUCK”的美 國專利第4,906,0 U號中。 在一實施例中，該多孔件的晶圓固定表面是由燒結的 陶| ^材料製成的。對於這些燒結的安裝件的代表性例子而 言’該晶圓安裝或固定表面具有範圍在〇.15um至l〇Um 之間的孔洞大小，及範圍在25 %至7 5%體積之間的多孔性 在本發明的其它實施例中，該多孔件的晶圓固定表面 是由燒結的金屬材料製成的。對於這些燒結的安裝件的代 * 12 - 1284580 do) 表丨生例子而曰’該晶圓女裝或固定表面具有範圍在1 u m 至2 0 u m之間的孔洞大小，及範圍在1 ο %至6 ο %體積之間 的多孔性。 在本發明的其它實施例中，該多孔件的晶圓固定表面 是由可撓曲的多孔材質，像是紙張或塑膠，製成的。對於 這些司撓曲的多孔安裝件而言，孔洞的分布隨著所用之多 孔材質的種類而改變。在本發明的某些實施例中，該多孔 件是可拋棄式的且可在切割處理的晶圓與晶圓之間被地成 本地更換。在一舉例性的實施例中，該多孔件包含一片市 場上可買到的鏡片紙，其典型地使用來淸潔光學鏡片。 大體上’本發明的實施例被提供爲一使用安裝在一台 車上的桌上型雷射系統及電腦的半自動.式的、系統。該系統 司手動或自動將晶圓載入。然而，本發明亦可以自動化的 晶圓載入及取出系統來實施。代表性的系統被設計成可接 收2英寸基材晶圓，其上的晶粒約爲2 5 0至3 0 0平方。尺 寸大一點的或小一點的晶粒都可被輕易地處理。對於典型 的雷射二極體而言，晶圓的厚度範圍在約8 〇至2 〇 〇微米 之間。該晶圓係被手動地放置在該承台上並使用該真空夾 頭的吸力來固定。晶圓的手動對準可用手動的承台控制來 達成。軟體控制的切割圖案是用晶圓承台的電腦控制來實 施的，且在X及Υ方向上的速度是可控制的。該系統包 括一第一級的雷射系統，其在作業條件下可產生小於2 0 微米的光點大小。一鋸口被切至接近該晶圓的厚度般深， 且最好是等於晶圓的厚度。碎屑移除噴最使用氮氣且使用 -13- (11) 1284580 一排氣幫浦來排出。該安裝表面只受到最小的損傷甚至是 沒有損傷，因爲該雷射的波長是經過選擇的，使得該雷射 不會被該多孔件大量地吸收，及因爲由邊緣偵測處理，這 可支援更大的晶圓切割處理的產出率。 在較佳的實施例中的該雷射系統爲一光電式Q切換 的，二極體激昇的，第三諧波Nd: YV04，其提供3 5 5耐米 波長的輸出。該脈衝具有TEMoo強度及在Ι/e2波峰振幅 下光點尺寸在目標表面上有1 0至1 5微米或更小的直徑。 該雷射脈衝的持續時間約爲4 0耐秒或更短，且更佳的是 介於3 0至1 0耐秒之間，如約1 6耐秒。 S亥雷射系統的基本結構與由設在美國加州F r e m ο n t市 的 New Wave Research 公司所製售的 Acculas.e SS.1 0 La se.r System 相似。 該電腦系統允許雷射及承台運動以進行已界定的切割 圖案的自動化控制。一晶圓圖及切割界定功能允許設定包 括g亥系台的旋轉控制在內的該切割圖案。視頻（v i d e 〇 ) 重疊顯示該樣本在一軟體控制的窗口內的立即影像以方便 該處理的設定及監視。包括雷射能量，重複率及承台速度 在內的切割參數的控制都經由該使用者界面被提供，讓操 作者對於該科寫處理的深度及品質有精確的控制。圖案對 準功能允許切割圖案被移動於X，Y及正交的方向上以符 合在設定期間的實際晶圓位置。 第3圖爲依據本發明的切割系統的一實施例的光路徑 的基本布局。該光路徑包括一雷射5 0，將該雷射的輸出 •14- (12) 1284580 送至一固定在該X承台76及Y承台77的真空夾頭75的 多孔件7 8的安裝表面上的基材7 4的光學元件。在此實施 例中的該多孔件7 8係被固定在該真空夾頭7 5上。在其它 實施例中’多孔件78在操作期間係藉由吸力而被固定在 該真空夾頭上。 該雷射包括一由高反射器5丨及輸出耦合器5 9所界定 的共振腔。一光束擴展器5 2，雷射介質棒5 3，圓柱形透 鏡5 6，二極體陣列5 5，薄膜極化器5 7，及光電q式開關 5 8都被包括在內。該二極體陣列被操作用以將該雷射介 質桿53激昇用以誘發Nd:YV〇4在i〇64nm的共振。該輸 出光束被導向轉向鏡6 0及轉向鏡6 1通過球面聚焦透鏡 62通過非>線性，結晶63。該非線性結晶6 3產生一第二諧波 並將該第二諧波與該主線（primary line )—起送過球面 聚焦透鏡64到達一第二非線性結晶65。該第二非線性結 晶產生一第三諧波輸出，其被送至轉向鏡/濾波器6 6及轉 向鏡/濾波器67及半λ波板68。該波板68被移動並作爲 該輸出光束的一可控制的極化器。該波板6 8可被用來將 該輸出光束的極化相對於切割方向對準，用以用雷射脈衝 在X及Υ方向上製造出均勻的鋸口切割。在約3 5 5耐米 波長之該第三諧波輸出被送至包括轉向鏡69，光束擴展 器7 0，轉向鏡7 1，轉向鏡7 2及物鏡7 3在內的光學元件 並到達基材7 4。物鏡7 3在此實施例中爲一 2 0倍的透鏡 〇 用在第二諧波產生上的非線性結晶63可由多種材質 -15- (13) 1284580 製成，最好是LBO，BBO或KTP。相同地，用在第三 更高的諧波產生上的非線性結晶65可由多種材質製成 最好是LBO，ΒΒΟ。在較佳的實施例中，LBO被用來製 非線性結晶6 3，6 5。 第4圖顯示使用在本發明的較佳實施例中的邊緣偵 系統。該系統包括一白光光源8 1其可提供光線通過轉 鏡82及物鏡84到達位在一安裝媒介的多孔表面上的基 8 5。被反射的光線通過物鏡8 4，轉向鏡8 3，轉向鏡8 2 被轉向鏡8 7偏折通過一球面聚焦透鏡8 8到達一光偵測 89。該光偵測器89與該電臘幸統相耦合，.且其輸;出顯 邊緣偵測&該晶圓的邊緣係根據光線對比在晶圓表面. 與在其上固定有該晶圓的固.定表面之間又顯著的差異來 以偵測的。.該電腦系統在接收到邊緣偵測訊號時即停止 承台的移動，藉以防止雷射脈衝被導向超出該晶圓的表 之外的地方。 第5圖提供在本發明的一實施例上的承台丨〇 〇，物 1 0 1及碎屑移除噴嘴1 〇 2的立體圖。承台1 〇 〇包括一位 一活動板1 〇4的中心的真空夾頭1 〇 3。該真空夾頭進一 包括多孔件106，其具有一用來固定該晶圓的安裝表面 一活動板1 〇 4包括Υ方向上的手動調整鈕]〇 5及X方 的類似調整鈕（未示出）。而且，該承台的移動是可自 化控制的。該噴嘴1 02被安排成可將空氣或氮氣輸出至 刻區內用以移除碎屑。一真空（未示出）將帶有碎屑的 體從該區域移走。 或 5 造 測 向 材 且 器 示 85 加 該 面 鏡 在 步 〇 向 動 銘 氣 -16 - (14) 1284580 在一代表性的系統中，該重複率可控制在20至 5 0kHz的範圍內，其中承台速度可達每秒8至10mm的範 圍。

第6圖顯示其上形成有一陣列的雷射二極體的晶圓的 放大視圖。寬度約3 5微米的空間或街道被留在兩相鄰的 雷射二極體之間用以提供切割空間。在第6圖中，鋸口（ 在間道內的黑線）被加工，具有1 〇 -1 5微米的寬度於上表 面上。在一較佳的系統中，鋸口從晶圓的背側被切穿。當 本發明的系統具有範個在1 〇微米內的光點大小時，該街 道的寬度可被縮小至約2 0或3 0微米或更小。這顯著地增 加了可被製造在一單一基材上的元件密度並改善晶粒製造 處理的產出率^

第 7圖顯示本發明的基本處理。詳言之，一多.孔件 2 0 2被固定於一真空夾頭2 0 3上。該真空夾頭透過耦合件 2 04而耦合至一真空抽吸源。該多孔件202可藉由該真空 的吸力而固定於該真空夾頭203上，或可被更穩定地固定 ，端視特定應用之所需而定。一晶圓201被放在該多孔件 2 02上且在切割操作期間利用在該多孔件的表面上的孔洞 施加的吸力而被固定到該多孔件上。雷射脈衝200被導向 該晶圓201用以切出穿透該晶圓的鋸口。晶圓201包含厚 度爲5-10微米的GaN層及一厚度約爲1〇〇微米的金屬基 材，如銅。 第8圖顯示鋸口的切割圖案。如所示的，水平鋸口 2 1 1及垂直鋸口 2 1 0被切在晶圓上用以從晶圓上切出獨立 •17- (15) 1284580 的元件。對於一典型的GaN雷射二極體而言，該等元件 爲一邊有2 5 0至3 00微米的矩形或正方形。在本發明的不 同實施例中，每一獨立的元件都將包括一或多個雷射二傑 體。除了正方形與矩形之外的形狀亦可被製造。 如第9圖所示，晶圓201已因爲真空夾頭203及真空 源2 04所施加的吸力而被固定到該多孔件202上。雷射脈 衝已被施加用以將晶圓201切割成爲一陣列的獨立元件。 一可撓曲的黏著膠帶22 1，在半導體製造工業中被稱爲” 藍帶”，被施加至一框架220上。帶有該膠帶22 1的該框 架221被降低到從晶圓201被切成的該元件陣列上。該元 件陣列黏附到該膠帶2 2 1上，該真空被變小或移除，其上 黏附著該元件陣列且固定在該框架220上.的膠帶,221從該. 工作站上被移走。 第1 〇圖顯示包括該框架2 2 0在內的結果工件，其中 該可撓曲膠帶2 2 1上黏著有獨立元件，如元件2 2 2，的陣 列。第1 0圖的工件然後被送到一揀取及放置機器人系統 ，在該處該可撓曲膠帶被拉伸用以將獨立的元件分離且該 機器人將元件取下以供進一步的處理。 第1 1圖顯示基本製造處理的流程圖。如上文所述， 本發明特別適合以G aN爲基礎的藍光雷射二極體的製造 。該GaN首先根據此領域中的習知技術被生長在一藍寶 石基材上。一層GaN從該藍寶石基材上被移除，並附著 到一銅或銘基材上，或與藍寶石比起來較具有導電性的其 它基材上，或附著至其上形成有用來與雷射二極體的功能 -18- (16) 1284580

合作之積體電路之半導體晶圓或晶粒上。包括該GaN及 一基材之該結果晶圓於切割處理的第一步驟中（方塊300 )被放到一真空夾頭的多孔表面上。在下一個步驟中，吸 力被施加用以將該晶圓固定在該多孔表面上（方塊3 0 1 ) 。使用雷射或其它切割技術將該晶圓切割成一陣列的元件 (方塊3 02 ) —可撓曲的黏著膠帶被施用在該元件陣列上 (方塊3 03 )。該膠帶與黏著於其上的元件陣列一起從該 工作站上被移走（方塊3 04 )。然後，一機器人被用來將 元件從膠帶上取下（方塊3 05 )。在其它的實施例中，元 件係在沒有使用黏著膠帶下，使用一機器人或其它裝置從 該多孔表面上被移走。

第/ 12A圖顯示一 UV雷射400其可產生線性地極化的 輸出光束於線4 0 1上，其被垂直地對準於紙張平面內，如 箭3頁4 0 2所示。極化可被腔內（i n t r a - c a v i t y )建·立，如第 3圖所示。其它系統可包括一極化器位在該腔穴之外。該 等脈衝前進至半波板4 0 3，其被垂直地對準於Y方向上， 與極化402對齊。在半波板403之後，該等脈衝保持被垂 直地對齊，如箭頭404所示。該等脈衝前進通過聚焦透鏡 4 0 5保持垂直極化，如箭頭4 0 6所示。該極化與一平行於 Y軸的銘刻線407的加工方向對齊。 第12B圖顯示第12A圖的布局，其中相同的構件具 有相同的標號。在第1 2 B圖中半波板4 0 3相對於第1 2 A 圖的位置被旋轉4 5度。半波板4 0 3的轉動造成該等脈衝 的極化旋轉9 0度，如箭頭4 0 8所示，從此例子延伸進入 -19 - (17) 1284580 紙張中。該等脈衝前進通過聚焦透鏡405並保持它們的極 化，如箭頭4 1 0所示。該極化4 1 0與一平行於X軸的銘 刻線4 1 1的加工方向對齊。 第1 2 C圖顯示相對於該銘刻線的切割或加工方向的極 化方向。因此，一銘刻線4 1 5包含一系列對齊在切割方向 4 1 6上之重疊的脈衝。在較佳實施例中之雷射極化方向 4 1 7係平行於切割方向4 1 6。平行於切割方向的極化的對 齊可產生均一的V型溝槽。V型溝槽可達成比U型溝槽 更加均一的晶粒分離。 本發明提供一種形成在基材上之雷射二極體晶粒及其 它積體元件晶粒的製造方法。依照本發明的實施例的方法 包括、以下：： 1 )將雷射二極體排列並形成爲在一藍寶石基材的作 用表面上的陣列，其中每一雷射二極體都被寬度小於40 微米，更佳地爲2 5微米或更小，的街道所隔開；. 2 )將該晶圓的藍寶石基材從具有該雷射二極體陣列 的作用表面移除； 3 )將一電子基材附著在該晶圓上，在具有該雷射二 極體陣列的作用表面的底側上； 4 )將帶有該作用表面的基材以面向下朝向該X-Y承 太的多孔安裝表面的方式放置； 5 )藉由控制該承台將該晶圓移至一原始位置； 6 )自動地或半自動地將將晶圓位置與電腦建立的座 標相對齊； -20 - (18) 1284580 7 )根據晶圓及晶粒尺寸及布局參數來設定一切割圖 案； 8 )自動地或半自動地設定邊緣偵測的光照等級； 9 )設定切割深度所需之承台速度，雷射極化及雷射 功率； 8)啓動碎屑移除系統； 9 )根據切割圖案開始在一平行於一軸的線上的該雷 射切割處理； 1 〇 )在其它線或軸上繼續該切割處理同時控制極化直 到該晶圓的切割完成爲止； 1 1 )促使該承台回返到一出口位置； 12 )將一在金屬框架上.的晶圓膠帶附著到.被切割的晶 圓上’將真空關掉並將被切割的晶圓從夾頭上移走； 1 3 )用高速空氣或氮氣潘射淸潔晶圓用以移除雷射加 工所造成的碎屑； 1 4 )拉申於日日圓g多帶用以分離晶粒，使用_*揀取及放 置系統將它們送至其它的安裝設備。 上文中條列的程序係使用上述的系統或類似的系統來 實施。 因此’本發明提供一種用在基材上之經過顯著改善的 晶圓!害!1方法及系統。該方铸及系統與谭統的基材切割技 術比較起來i低成本丄高良.率及高產出率的方―法....與系統。 雖然本發明藉由參照上文所述的較佳實施例及例子被 I兌明’應被瞭解的是，這些例子是作爲舉例的目的而非作 -21 - (19) 1284580 爲限制的目的。熟悉此技藝者可輕易地想出變化及組合， 而這些變化及組合都將落入本發明的精神與下文的申請專 利範圍所界定的範圍內。 【圖式簡單說明】 第1圖爲依據本發明的一晶圓切割系統的簡化方塊圖 〇 第2圖爲依據本發明的一個實施例之一體積小，可攜 式的晶圓切割系統的立體圖。 第3圖爲一簡化的方塊圖，其包括用於本發明的晶圓 切割系統上的雷射系統及光學元件。 第4圖爲.依據本發明的一個實施例，的邊緣偵測系統的 簡化方塊圖。 第5圖爲依據本發明的一實施例的晶圓切割系統的一 X-Y承台的立體圖，其包含一具有一多孔的安裝表面的真 空夾頭，及一碎屑排放系統。 第6圖爲在一基材上的鋸口的影像，該基材包括陣列 依據本發明的積體雷射二極體。 第7圖爲一晶圓，使用在本發明的晶圓切割系統上的 多孔件及真空夾頭的立體圖。 桌8圖爲一晶圓的頂視圖，其顯示一代表性的切割圖 案。 第9圖顯示將可撓曲的黏性膠帶施加至依據本發明的 〜個貫施例該被切割的晶圓上的程序。 -22 - 1284580 (20) 第1 〇圖顯不在從該切割系統上被移走之後黏在該黏 著膠帶上的元件陣列。 第1 1圖爲依據本發明的製造方法的一基本流程圖。 第12A-12C圖顯示均一 V形溝道的雷射脈衝的極化 與銘刻線銘刻方向之間的關係。 【主要元件對照表】 10 固態雷射 11 光輸送系統 12 轉向鏡 13 紫外線物鏡 14 晶圓 15 承台 16 氣體碎屑移除系統 17 氣體排放系統及真空 25 多孔件 52 顯微鏡 50 電腦鍵盤 5 1 平板顯示器 74 基材 75 真空夾頭 7 6 X承台 77 Y承台 78 多孔件 Φ -23 - (21)1284580 50 雷 射 5 1 反 射 器 52 光 束 擴 展 器 53 雷 射 介 質 棒 54 圓 柱 形 透 鏡 5 5 二 極 體 iJ-uL 陣 列 56 薄 膜 極 化 器 57 薄 膜 極 化 器 5 8 光 電 Q 式 開關 60 轉 向 鏡 6 1 轉 向 鏡 62 球 面 聚 焦 透鏡 63 非 線 性 結 晶 64 球 面 聚 焦 透鏡 6 5 第 二 非 線 性結《 66 轉 向 鏡 /濾波器 67 轉 向 鏡 /濾波器 68 波 板 69 轉 向 鏡 70 光 束 擴 展 器 7 1 轉 向 鏡 72 轉 向 鏡 73 物 鏡 8 1 白 光 光 源 -24 (22) (22)1284580 82 轉向鏡 8 3 轉向鏡 84 物鏡 8 5 基材 8 6 多孔表面 87 轉向鏡 88 球面聚焦透鏡 89 光探測器 1 00 承台 10 1 物鏡 102 碎屑移除噴嘴 1 03 真空夾頭 1 04 活動板 10 5 手動調整鈕 1 0 6 多孔件 2 00 雷射脈衝 2 0 1 晶圓 2 02 多孔件 2 03 真空夾頭 2 04 耦合件 210 垂直鋸口 2 11 平行鋸口 221 可撓曲的黏著膠帶 220 框架 (23) 1284580 222 元件 4 00 UV雷射 40 1 線 4 02 極化（箭頭） 4 0 3 半波板 404 箭頭 4 0 5 聚焦透鏡

4 0 6 垂直極化（箭頭） 4 07 銘刻線 4 0 8 極化（箭頭） 410 極化（箭頭） 4 1 1 銘刻線· 4 ] 5 銘刻線 4 16 切割方向 4 17 極化方向

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Claims (1)

128458 An修(奚)正本 拾、申請專利範困 附件4A :第92 1 3 0285號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國96年2月16日修正 1. 一種切割一工件的方法，其包含： 將該工件放在一多孔件上，該多孔件具有一安裝表面 9 經由在該多孔件上的孔洞對該工件施加吸力來將該工 件固定在該安裝表面上； 使用雷射能量將該工件切穿並在沒有破裂情形下將該 工件分割成獨立的元件，藉由該被施加的吸力將該等獨立 的元件保持固定在該安裝表面上。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含： 使用雷射能量切割該工件，其中該雷射能量具有一波 長其被該工件吸收的程度大於被安裝表面吸收的程度。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含： 降低吸力用以將該等元件從該安裝表面釋放；及 將該等元件從該安裝表面上移走。 4.如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含： 在切割該工件之後，將該等元件黏附到一可撓曲的板 片上；及 將黏附到該可撓曲的板片上的元件從該安裝表面上移 走。 1284580 (2) 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含： 在切割該工件之後，使用一機器人裝置來將該等元件 從該安裝表面上移走。 6·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔件 包含一硬板。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔件 包含一可撓曲板片。 8·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔件 包含紙。 9 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔件 包含塑膠。 1 0 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔 件包含陶瓷。 1 1 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔 件包含金屬。 12·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該工件 包含一晶圓其具有一作用表面，該作用表面與該安裝表胃 相接觸。 13如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該工# 包含在一晶圓上之一陣列的積體元件，該晶圓具有〜丨乍 表面並包含一導體或半導體基材。 14.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該工# 包含一晶圓其具有一包含GaN的作用表面，及一金屬基 材0 1284580 (3) ϊ 5 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該工件 包含一積體元件的陣列。 16·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其更包含： 使用固態雷射來切割該工件。 17·如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包含： 使用〜固態UV雷射來切割該工件。 1 8 ·如申請專利範圍第丨項所述之方法，其更包含： 使用一 Q切換式的固態雷射來切割該工件。 19· 一種製造雷射二極體的方法，其包含： 形成一陣列的雷射二極體於一導體或半導體基材上； 將該導體或半導體基材放在一多孔件的安裝表面上； 經由在該多孔件上的孔洞對該工件施加吸力來將該工 件固定在該安裝表面上； 使用雷射能量將該導體或半導體基材切穿並在沒有破 裂的情形下將該基材分割成獨立的元件，藉由該被施加的 吸力將該等獨立的元件保持固定在該安裝表面上。 20.如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該形成 步驟包括形成一層GaN於一藍寶石基材上，將該GaN層 從該藍寶石基材上移除，及將該GaN層安裝在該導體或 半導體基材上。 2 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該雷射 能量具有一波長其被該基材吸收的程度大於被安裝表面吸 收的程度。 22.如申請專利範圍第19項所述之方法，其更包含： -3 - 1284580 (4) 降低吸力用以將該等元件從該安裝表面釋放；及 將該等元件從該安裝表面上移走。 2 3 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其更包含： 在切割該基材之後，將該等元件黏附到一可撓曲的板 片上；及 將黏附到該可撓曲的板片上的元件從該安裝表面上移 走。 24.如申請專利範圍第19項所述之方法，其更包含： 在切割該基材之後，使用一機器人裝置來將該等元件 從該安裝表面上移走。 25·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該多孔 件包含一硬板。 26·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該多孔 件包含一可撓曲板片。 27. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該多孔 件包含紙。 28. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該多孔 件包含陶瓷。 29. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該多孔 件包含塑膠。 30·如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該陣列 被放置成與該安裝表面接觸。 3 1 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中該導體 或半導體基材包含一金屬 -4- 1284580 (5) 3 2 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其更包含： 使用固態雷射來切割該工件。 3 3 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其更包含： 使用一固態UV雷射來切割該工件。 3 4 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其更包含： 使用一 Q切換式的固態雷射來切割該工件。 35·—種從導體或半導體基材上的積體元件陣列中分 離積體元件的系統，其包含： 一雷射，用來產生一波長的雷射能量，該波長可被該 導體或板導體基材所吸收； 一承台，用來支撐及移動該導體或半導體基材，該承 台包括一真空夾頭其具有一多孔安裝表面用來藉由通過在 該安裝表面上的孔洞的吸力來將該導體或半導體基材固定 在該承台上； 光學元件，其導引該雷射能量用以打擊到固定在該安 裝表面上的該導體或半導體基材；及 一控制系統，其耦合至該固態雷射及該承台，該控制 系統控制該雷射及承台，並造成雷射能量在一足以切割出 穿透該導體或半導體基材的鋸口的移動速率下以一圖案的 方式打擊到該導體或半導體基材，用以在沒有破裂的情形 下將積體元件分割成獨立的元件。 36·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一活動的多孔件。 37·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該真空 1284580 (6) 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含陶瓷。 3 8 .如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含一可撓曲的多孔片。 39.如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔紙張。 40·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔塑膠。 4 1 ·如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔金屬。 42·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該導體 或半導體基材包含一金屬。 43 ·如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該雷射 包含一脈衝式雷射，且該控制系統控制該承台的移動速率 ，促成連續脈衝的重疊。 44·如申請專利範圍第35項所述之系統，其包括一邊 緣偵測系統，該邊緣偵測系統於承台的移動期間偵測安裝 在該承台上的基材的邊緣。 4 5 ·如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該控制 系統包括設定該圖案的邏輯。 46·如申請專利範圍第35項所述之系統，其包括一視 頻系統用來觀看安裝在該承台上的基材。 47·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該控制 系統包括用來設定參數的控制系統，該等參數包括脈衝重 複率，脈衝能量及承台速度。 -6- 1284580 (7) 48 ·如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched) Nd:YAG雷射。 49·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的Nd:YV04雷射。 50.如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched) Nd:Y V04雷射其是在355 耐米的第三諧波頻率下操作的。 5 1 ·如申請專利範圍第3 5項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched ) Nd:YAG雷射其是在355 耐米的第三諧波頻率下操作的。 52·如申請專利範圍第35項所述之系統，其中該等據 口具有5至15微米之間的寬度。 53.—種從導體或半導體基材上的雷射二極體陣列中 分割雷射二極體的系統，其包含： 一 Q切換的固態雷射，用來在大於1 0kHz的重複率 下產生波長介於150至560耐米之間的雷射能量脈充，每 一脈衝持續時間小於30耐秒且光點尺寸小於25微米； 一承台’用來支撐及移動該導體或半導體基材，該承 台包括一真空夾頭其具有一多孔安裝表面用來藉由通過在 該安裝表面上的孔洞的吸力來將該導體或半導體基材固定 在該承台上； 光學元件’其導引該雷射能量用以打擊到固定在該安 裝表面上的該導體或半導體基材； 一邊緣偵測系統，該邊緣偵測系統於承台的移動期間 1284580 (8) 偵測安裝在該承台上的基材的邊緣；及 一控制系統，其耦合至該固態雷射，該承台及該邊緣 偵測系統，該控制系統控制該雷射及承台，並回應該邊緣 偵測系統，用以造成雷射能量在一足以切割出穿透該導體 或半導體基材的鋸口的移動速率下以一圖案的方式打擊到 該導體或半導體基材上，用以在沒有破裂的情形下將雷射 二極體分割成獨立的元件。 5 4 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一活動的多孔件。 5 5 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含陶瓷。 5 6 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含一可撓曲的多孔片。 5 7 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔紙張。 5 8 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔塑膠。 5 9 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該真空 夾頭包含一多孔件，且該多孔件包含多孔金屬。 60.如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該導體 或半導體基材包含一金屬。 6 1 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其中該控制 系統包括設定該圖案的邏輯。 62 ·如申請專利範圍第5 3項所述之系統，其包括一視 -8- 1284580 (9) 頻系統用來觀看安裝在該承台上的基材。 63·如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched) Nd:YAG雷射。 64.如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的Nd:YV04雷射。 65·如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched) Nd:Y V04雷射其是在355 耐米的第三諧波頻率下操作的。 66·如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該雷射 包含一 Q切換的（Q-switched) Nd:YAG雷射其是在355 耐米的第三諧波頻率下操作的。 67. 如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該等鋸 口具有5至15微米之間的寬度。 68. 如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該重疊 的比例範圍是從50%至99%之間。 6 9.如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該脈衝 率係介於20kHz至50kHz之間。 70.如申請專利範圍第53項所述之系統，其中該能量 密度介於每平方公分1 0至1 00焦耳之間，該脈衝持續時 間介於1 〇至3 0耐秒之間，及該光點尺寸介於5至2 5微 米之間。 71·—種從一包含一材質的基材製造出晶粒的方法， 其包含以下的步驟： 將該基材安裝在一承台上； -9- 1284580 (10) 將雷射能量脈衝導引至該基材的一表面上，該等脈衝 具有足以切割該材質的波長，能量密度，光點尺寸，重複 率及脈衝持續時間； 促使該等脈衝以一銘刻圖案的方式打擊該基材來在該 基材上切割出銘刻線；及 控制雷射脈衝相對在該銘刻圖案中之銘刻線的方向之 極化。 .72·如申請專利範圍第71項所述之方法，其中該波長 小於560耐米。 73·如申請專利範圍第71項所述之方法，其包括使用 一固態UV雷射來產生該等脈衝。 74·如申請專利範圍第71項所述之方法，其中該銘刻 圖案包括平行於第一軸及第二軸的銘刻線，及該方法進一 步包括控制極化使得該極化是線性的且被安排在平行於該 第一軸的銘刻線的第一方向上及被安排在平行於該第二軸 的銘刻線的第二方向上。 75·如申請專利範圍第71項所述之方法，其包括該銘 刻圖案所界定出來的晶粒分離。 76.如申請專利範圍第71項所述之方法，其包括造成 連續脈衝重疊。 77·如申請專利範圍第71項所述之方法，其中該波長 介於150至560耐米之間。 7 8 ·如申請專利範圍第71項所述之方法，其中該重複 率係介於10kHz至5 0kHz之間。 -10- 密度 間介 米之 具有 材厚 尺寸 連續 內。 具有 衝打 包含 式打 極化 包含 1284580 (11) 79·如申請專利範圍第71項所述之方法 介於每平方公分10至1〇〇焦耳之間， 於1 〇至3 0耐秒之間，及該光點尺寸介 間。 80·如申請專利範圍第71項所述之方法 一厚度，及該等銘刻線被切至一深度， 度的一半。 8 1·如申請專利範圍第71項所述之方法 在5至1 5微米之間。 82.如申請專利範圍第71項所述之方法 脈衝重疊，及其中該重疊比例在50%至 8 3 ·如申請專利範圍第7 1項所述之方法 一作用表面及一背側，且該方法包括造 擊該背側。 84. 如申請專利範圍第71項所述之方法 一活動x-y承台，並造成該等脈衝以一 擊該基材，該方法包括將該基材移動於 85. 如申請專利範圍第71項所述之方法 的步驟包括將平行的脈衝的極化與被銘 86. 如申請專利範圍第71項所述之方法 一半導體。 ’其中該能量 該脈衝持續時 於5至25微 ’其中該基材 該深度大於基 ’其中該光點 ，其包括造成 99%的範圍之 ，其中該基材 成該等雷射脈 ，其中該承台 銘刻圖案的方 該χ-y承台上 ，其中該控制 刻的銘刻線對 ，其中該材質 -11 -