TWI530348B - 用於分離的鐳射裝置和分離方法 - Google Patents

Description

用於分離的鐳射裝置和分離方法

本發明涉及一種使用光學器件分離(singulating)物體的鐳射裝置，和分離它的方法。該鐳射裝置特別地，並非唯一地被配置來分離半導體晶圓以便於構造半導體器件。

多個半導體器件以矩陣的形式被構造在半導體晶圓上，其通常由諸如藍寶石、銅、矽和/或它們的混合物之類的材料製成。半導體晶圓然後被鐳射切割以分離或者有助於分離半導體器件成單個的塊體(pieces)。鐳射分離可以包括任一下述工序：i)鐳射劃片(laser scribing)，其中線形凹槽(或者劃片槽)形成在半導體晶圓表面以沿著該線形凹槽實施破損；或ii)鐳射切割，其中半導體晶圓從其上表面到其下表面被切割穿越。

鐳射分離在傳送輻照度(irradiance)(即能流或能量)至半導體晶圓方面是有條件的，其超出了它的材料消融閾值(material ablation threshold)。通過使用物鏡(objective lens)聚焦高斯雷射光束(Gaussian laser beam)，高斯雷射光束的鐳射輸出寬度能夠形成小至大約1到20微米之間。這種尺寸的雷射光束確保其輻照度超出半導體晶圓的材料消融閾值，以便於進行鐳射分離。

然而，當雷射光束的寬度形成很細小時，確保兩個連續的雷射脈衝之間的間隔在最大可能間隔D_pulse以內而便於發生分離。兩個連續的雷射脈衝的最大可能間隔D_pulse、雷射光束的進給速度V_feeding和雷射光束的脈衝重複頻率(repetition frequency)f_pulse受下述公式約束：D_pulse=V_feeding/f_pulse(測量單位：毫米/脈衝或微米/脈衝)

因此，可以得出，雷射光束的進給速度V_feeding被最大可能間隔D_pulse所約束。提高雷射光束的進給速度V_feeding的一種方法是通過增加它的脈衝重複頻率f_pulse。雖然雷射光束以更高的脈衝重複頻率f_pulse提供了更高的平均功率，但是，當它的脈衝重複頻率f_pulse超出了某個閾值其脈衝能量迅速下降。所以，雷射光束的進給速度V_feeding根本上由其最優脈衝重複頻率f_pulse和最大可能間隔D_pulse的約束所限定。

另外，作為由高斯雷射光束所形成的半導體晶圓上的劃片槽通常沿著劃刻方向具有槽形劃片深度(trough-like scribe depth)。這是因為雷射光束的輻照度分佈具有高斯的固有性質。所以，接收來自雷射光束的較弱輻照度的部分劃片槽將會具有比接收較強輻照度的其他部分劃片槽更小的深度。為了保證沿著整個線性凹槽分佈一致的劃片深度，更多的約束可能必須強加在雷射光束的進給速度上。

所以，本發明的目的是釋放鐳射輸出的進給速度上的前述約束，以提高整體的產能。

因此，本發明一方面提供一種用於分離物體的裝置，該裝置包含有：i)雷射器，其被配置來發出具有高斯輻照度分佈曲線(Gaussian irradiance profile)的雷射光束；ii)光束成形設備，其被配置來重新成形從雷射器中發出的雷射光束的高斯輻照度分佈曲線，尤其是，該光束成形設備具有多個非球面透鏡(aspherical lenses)以重新分配該雷射光束的輻照度，以便於減少該雷射光束的用於分離物體的有效輻射光譜(effective irradiation spectrum)中的輻照度的變化。

值得注意的是，所要求保護的本裝置的實施例不僅包括被配置來發出具有嚴格定義的高斯輻照度分佈曲線的雷射光束的雷射器，而且也包括被配置來發出具有粗略定義的高斯輻照度分佈曲線的雷射光束的雷射器。

和具有不均勻的高斯輻照度分佈曲線的傳統雷射光束相比，通過重新分配雷射光束的輻照度，這種雷射光束的更多輻射能量可以被合適地利用來分離半導體晶圓。從而，所要求保護的本裝置的實施例可以有益地提供更加有效地使用來自雷射光束的輻射能源。

而且，和傳統的雷射器相比，通過使用所要求保護的本裝置的實施例可以實現劃片槽的更高的深度一致性。所以，如果劃片槽的更高的深度一致性被要求，所要求保護的本裝置的實施例不會被較低的進給速度所限制。通過對比，傳統雷射器的進給速度可以妥協以便於提高它們各自的脈衝重複率(pulse overlapping ratio)，以保證更高的劃片深度的一致性。由於所要求保護的本裝置的實施例多半不會被它們的進給速度所限制，所以它 們的產量會有益地比傳統雷射器的產量更高。

本裝置的一些可選特徵已經在從屬申請專利範圍中得以限定。

例如，本裝置實施例可能包括被配置來放大從雷射器中發出的雷射光束的第一光束擴展設備。本裝置實施例也可能包括被配置來改變具有重新成形後的輻照度分佈曲線的雷射光束的第二光束擴展設備，以定義長縱軸(major longitudinal axis)和正交於該長縱軸的短軸(minor axis)，其中，該改變後的雷射光束沿著長縱軸的寬度比沿著短軸的寬度更大。由於包含有第一光束擴展設備和第二光束擴展設備，鐳射輸出的期望的縱橫比(aspect ratio)，即其沿著長縱軸的寬度與沿著正交的短軸的寬度的比值，可以有利地被控制以實現鐳射分離工序的最優性能。

本發明另一方面提供一種分離物體的方法，該方法包含有以下步驟：發出具有高斯輻照度分佈曲線(Gaussian irradiance profile)的雷射光束；使用多個非球面透鏡重新分配該發出的雷射光束的輻照度，以重新成形高斯輻照度分佈曲線，以便於減少該雷射光束的用於分離物體的有效輻射光譜中的變化。

圖1所示為用於將半導體晶圓102劃片的鐳射系統101。該鐳射系統101包括：i)雷射器103，用於發射圓對稱的高斯準直光束105(circular Gaussian collimated beam)；ii)第一光束擴展器107(beam expander)，其具有兩個光學元件(在圖1中示為像差校正球面鏡片109、111(aberration-corrected spherical lenses))，用於放大準直光束105以形成擴大後的準直光束113；iii)光束形成器115，其具有兩個光學元件(在圖1中示為一對非球面透鏡117、119(aspherical lenses))，用於形成擴大後的準直光束113的輻照度而產生“平頂(flattened)”準直光束121(詳見下述)；iv)第二光束擴展器123，其具有兩個光學元件(在圖1中示為柱狀透鏡125、127(cylindrical lenses))，用於改變平頂準直光束121的縱橫比(即光束沿著正交軸線的各個寬度的比值)；v)鏡面129，其用於反射縱橫比改變後的平頂準直光束121；以及vi)光束聚焦設備(在圖1中示為聚焦透鏡組件131)，其用於聚焦反射後的平頂準直光束121，以在半導體晶圓102的表面形成“平頂”的鐳射輸出133。

特別地，第一光束擴展器107放大高斯準直光束105至合適的、為光束形成器115配置的斑直徑(spot diameter)。然後，光束形成器115分配擴大後的準直光束113的輻照度，以便於平頂準直光束121具有均一的輻照度分佈曲線(irradiance profile)。光束形成器115的非球面透鏡117、119可以裝配自微距鏡頭(micro-lens)或使用全息技術(holographic techniques)。結果通過成形非球面透鏡117、119的表面輪廓，確保在波長的工作範圍之內的電磁波的可控相位分佈的期望折射率(refractive index)能夠得以配置。尤其是，通過經由非球面透鏡117首先將擴大後的準直光束113聚集具有預定的象差特性，接著使用非球面透鏡119發散準直光束113以接收重新分配的電磁波的方式，光束形成器115分配擴大後的準直光束113的輻照度。

第二光束擴展器123改變平頂準直光束121的縱橫比，以進行優化處理，從而獲得更高產能以進行有成本效益的製造。透鏡109、111、117、119、125、127的組合也使得平頂準直光束121(具有改變後的縱橫比)的精確象差控制(aberration control)在期望的空間範圍以內。然後，平頂準直光束121(具有改變後的縱橫比)被鏡面129反射至聚集透鏡元件131，其將平頂鐳射輸出133聚集在半導體晶圓102上。圖1表明了具有長縱軸(major longitudinal axis)和短軸(minor axis)的平頂鐳射輸出133，短軸正交於長縱軸。具體地講，平頂鐳射輸出133具有沿著長縱軸的寬度值比沿著短軸的寬度值更大。另外，平頂鐳射輸出133聚集在半導體晶圓102上，以便於其長縱軸和半導體晶圓102的分離方向(即進給方向)對齊。

通常，鐳射輸出的輻照度分佈曲線能夠通過規定其環圍功率(encircled power)而被量化。輻照度分佈曲線對控制傳送給工件表面如半導體晶圓的精確輻照度數量以最大限度地利用鐳射分離的效率而言是有用的。來自輻照度分佈曲線，鐳射輸出的“環圍能量”通過明確基於其最大環圍功率60%的限定而能被獲得。然後，基於環圍能量的寬度，鐳射輸出的獨特性束寬(characteristic beam width)相應被確定。

圖2a和圖2b分別比較了i)傳統的鐳射點；和ii)平頂鐳射輸出133沿著其進給軸線分佈的輻照度分佈曲線。

圖2a所示為傳統的鐳射輸出的高斯輻照度分佈曲線201，其具有獨特性束寬203和輻照度峰值205。通過對比，圖2b中所示的平頂鐳射輸出133的輻 照度分佈曲線207具有不變的輻照度峰值211(因而更加平坦和缺少變化)，而不是傳統鐳射輸出的較尖銳的輻照度峰值205。

而且，平頂鐳射輸出133的輻照度分佈曲線207具有比傳統鐳射輸出更大的獨特性束寬209。這意味著和傳統鐳射輸出的情形比較，平頂鐳射輸出133的輻照度的更大比例落入了環圍能量的範圍之內。所以，平頂鐳射輸出133的輻照度分佈曲線的更大比例可以具有超過半導體晶圓102的材料燒蝕閾值(ablation threshold)以上的輻照度，即用於分離半導體晶圓102的有效輻照度光譜，藉此實現鐳射輻照度的更好的利用而進行鐳射切割。

圖3a和圖3b所示分別為傳統鐳射輸出和平頂鐳射輸出133相應的3D輻照度分佈曲線。從這些3D輻照度分佈曲線中可以看出，傳統鐳射輸出和平頂鐳射輸出133在它們各自的位於半導體晶圓平面上的、正交於其進給長縱軸的短軸上均具有衍射極限寬度(diffraction-limited width)。可是，具有高斯輻照度分佈曲線的傳統鐳射輸出的衍射極限寬度通常比平頂鐳射輸出133的大。從圖3b可以看出，平頂鐳射輸出133的3D輻照度分佈曲線大體上是梯形。

鐳射輸出的衍射極限寬度允許劃片槽寬度的減小，藉此提高了半導體晶圓准許鐳射分離的器件密度。由於平頂鐳射輸出133的輻照度分佈曲線207在其短軸上具有衍射極限寬度303，所以，和傳統鐳射輸出的情形相比，其在減小輻射能量浪費的同時提供了相當狹窄的劃片槽寬度，該狹窄的劃片槽寬度增強了半導體晶圓102上的器件密度。

通常，輻射浪費量和鐳射輸出的縱橫比，即沿著其長軸或進給方向鐳射輸出的寬度與沿著其正交短軸鐳射輸出的寬度的比值成比例。通過調節第二光束擴展器123的柱狀透鏡125、127的間距和/或焦距，平頂鐳射輸出133的縱橫比能夠被改變。本發明人發現平頂鐳射輸出133的縱橫比就速度和能源優化而言的最優區間，該最優區間在1.5：1和5：1之間，以便於進行包括鐳射劃片或鐳射切割在內的鐳射分離。

圖4所示為平頂鐳射輸出133的最佳縱橫比的邊界範圍，沿著其進給長軸方向的寬度位於4.5至100微米之間，沿著其正交短軸方向的寬度位於3至20微米之間。

當然值得注意的是，長軸寬度可以設定為20至80微米之間的數值，或 者為40至60微米之間的數值。根據劃片槽的目標寬度(kerf)，短軸寬度也可以設定為5至15微米之間的數值，或者為8至12微米之間的數值。所以，平頂鐳射輸出133的最優縱橫比區間可以在3：1至5：1之間，或者在4：1至5：1之間。

圖5所示為在鐳射劃片期間鐳射系統101的操作示意圖。

半導體晶圓102被裝載在卡盤平臺501上。當卡盤平臺501沿著圖5所示的Y方向移動時，半導體晶圓102被平頂鐳射輸出133劃片。粘性帶體503被進一步設置在半導體晶圓102和卡盤平臺501之間，以在劃片期間固定半導體晶圓102。圖5中以實線表示的聚焦元件131表明在卡盤平臺501移動以前其相對於半導體晶圓102的位置，而以虛線表示的聚焦元件131表明在卡盤平臺501在Y方向上移動一段特定時間以後其相對於半導體晶圓102的位置。所以，雖然聚焦元件131是靜止不動的，但是其相對於半導體晶圓102的位置實際上在與卡盤平臺501移動的Y方向相反的方向上是移動的。

鐳射系統101將在時間和空間上不同的雷射脈衝放置在半導體晶圓102的表面，這意味著沒有兩個單獨的雷射脈衝被放置在半導體晶圓表面的同一個位置，但相反放置有固定的間隔(即脈衝間距)。

雷射器103的雷射脈衝重複率被選定以優化在半導體晶圓102上其脈衝能量和輻照度的使用。根據雷射器103的脈衝重複頻率和進給速度的限制，卡盤平臺501以適當的進給速度移動，以確保在半導體晶圓102上精確而又有效的激光輻射而形成劃片槽。

所以，半導體晶圓102沿著平頂鐳射輸出133的進給方向接收到大體不變的能量，以在半導體晶圓102上形成劃片槽。平頂鐳射輸出133的每一個脈衝通常具有的可使用的脈衝能量在1至30μJ之間。可以選擇的是，可使用的脈衝能量可以在5至100μJ之間，在20至80μJ之間或在40至60μJ之間。

圖6所示為沿著圖5所示的剖面線A-A’所視時平面的半導體晶圓102的剖面示意圖。

可以看出，電子器件601被構造在半導體晶圓102上，相鄰的電子器件601被相互分隔一段間距W。間距W之間的空間公知為道(street)，道的寬度是足夠充分的以容納通過鐳射劃片所引起的位於半導體晶圓102上的劃片槽603，以致於電子器件601由於沿著劃片槽603的破損而能夠被分離。

圖7所示為沿著圖6所示的B方向所視時半導體晶圓102的平面示意圖。由於平頂鐳射輸出133沿著其短軸具有衍射極限寬度，劃片槽603的寬度因此可能被形成為最狹窄的，可能來提高半導體晶圓102上可實現進行鐳射劃片的器件密度。

圖8a和圖8b比較了鐳射劃片期間由傳統鐳射輸出和平頂鐳射輸出133傳送在半導體晶圓102上的累積輻照度。從這些圖中可以看出，當半導體晶圓102在Y方向上移動以形成劃片槽時，相鄰的輻照度分佈曲線的部分相互重疊。值得欣賞的是，隨著各個鐳射輸出的進給速度增加，相對應的脈衝重疊率相應地下降。

圖9a至圖9e和圖10a至圖10e比較了分別由傳統鐳射輸出和平頂鐳射輸出133在半導體晶圓102上形成的劃片槽的品質。

圖9a至圖9c所示為使用傳統的鐳射輸出進行鐳射劃片期間半導體晶圓表面的各種狀態。更具體地講，圖9a表明了正好在接收來自傳統的鐳射輸出的輻射以前的半導體晶圓102；圖9b表明了當半導體晶圓102部分地接收到來自傳統的鐳射輸出的輻射時的半導體晶圓102；以及圖9c表明了當半導體晶圓102完全地接收到來自傳統的鐳射輸出的輻射時的半導體晶圓102。尤其是，半導體晶圓102的局部901沒有被傳統的鐳射輸出所移除，那是因為在傳統的鐳射輸出的相應部分的輻照度水準比半導體晶圓102的消融閾值更低。

圖9d和圖9e表明了當半導體晶圓102在Y方向上移動時，使用傳統的鐳射輸出由鐳射劃片所形成的最終劃片槽903。可以看出，最終劃片槽903具有變化的劃片深度。那是因為傳統的鐳射輸出沿著其長軸(或進給方向)的輻射度分佈曲線具有高斯屬性，所以傳統的鐳射輸出的輻照度水準的變動很高。相應地，由傳統的鐳射輸出的較低輻射水準所輻射的部分最終劃片槽903具有較小的劃片深度，而由傳統的鐳射輸出的較高輻射水準所輻射的其他部分劃片槽903具有較大的劃片深度。

圖10a至圖10c所示為使用平頂鐳射輸出133進行鐳射劃片期間半導體晶圓表面的各種狀態。更具體地講，圖10a表明了正好在接收來自平頂鐳射輸出133的輻射以前的半導體晶圓102；圖10b表明了當半導體晶圓102部分地接收到來自平頂鐳射輸出133的輻射時的半導體晶圓102；以及圖10c表明了 當半導體晶圓102完全地接收到來自平頂鐳射輸出133的輻射時的半導體晶圓102。尤其是，半導體晶圓102的局部1001沒有被平頂鐳射輸出133所移除，那是因為在平頂鐳射輸出133的相應部分的輻射水準比半導體晶圓102的消融閾值更低。

圖10d和圖10e表明了當半導體晶圓102在Y方向上移動時，使用平頂鐳射輸出133進行鐳射劃片所形成的最終劃片槽1003。通過與圖9d和圖9e對比，由平頂鐳射輸出133所形成的最終劃片槽1003比由傳統的鐳射輸出所形成的最終劃片槽903具有更加均一的劃片深度。那是因為平頂鐳射輸出133沿著其長軸(或進給方向)的輻照度水準的變化較低，所以，和由傳統的鐳射輸出所形成的最終劃片槽903相比較，最終劃片槽1003具有更加均一的劃片深度。

為了避免由傳統的鐳射輸出所形成的最終劃片槽903的劃片深度的變化，傳統的鐳射輸出的脈衝重複率能夠被提高，以減少沿著半導體晶圓102分佈的每個單元劃片長度中所接收的平均輻照度的波動。可是，由於順著每個單元劃片長度的更多脈衝被需要，所以這影響了傳統的鐳射輸出的進給速度。從而，如果需要均一的劃片深度，那麼使用傳統的鐳射輸出可能對其進給速度強加更多的限制。

所以，可以看出，在鐳射劃片中使用平頂鐳射輸出133在優化鐳射劃片期間其進給速度的同時，實現了均一的劃片深度。

進一步可以看出，通過輻照度的重新分配和光束的成形使得擴大後的準直光束113的輻照度分佈曲線平頂化，和具有高斯輻照度分佈曲線的傳統的鐳射輸出相比較，更多的能量可以被傳送給工件以進行材料的移除。所以，鐳射系統101有利地改善了鐳射分離的整體效率和處理速度，通過例如提高平頂鐳射輸出133的進給速度。

當然值得注意的是，在不離開本發明的範圍和精神宗旨的情形下，所描述的實施例的很多變化也是可能的。

例如，在圖2b表明平頂鐳射輸出133在其獨特性束寬以內具有不變的輻照度峰值211的同時，如此的特性僅僅對鐳射分離是優選，但並非必不可少的。圖11a至圖11c所示為平頂鐳射輸出133的不同輻照度分佈曲線，平頂鐳射輸出133在其獨特性束寬以內不具有不變的輻照度峰值，但是仍然是大體 一致的。更具體地講，圖11a至圖11c所示為平頂鐳射輸出133的可選設置形式，其在鐳射輸出133的中心部位具有振盪型、凹陷型或凸起型輻射光譜。可以看出，在各個中心部位的輻照度變化被限制在距它們各自的平均值(名義值)1101的±15%範圍以內。平頂鐳射輸出133的這些不同的輻照度分佈曲線的非不變輻照度對鐳射分離的進給速度和效率具有最小的影響。實際上，它可能確實提高了產生平頂鐳射輸出133進行鐳射分離的容易性。

當然，值得注意的是，在其獨特性束寬以內的中心部位，平頂鐳射輸出133的輻照度水準的變化可以被限制在距其平均值(名義值)的±12%、±10%或±5%範圍以內。平頂鐳射輸出133的輻照度距其平均值(名義值)的任何期望變化可以通過修改該對非球面透鏡117、119的表面輪廓而得以實現。

而且，雖然已經描述了平頂鐳射輸出133的輻照度已經沿著其長縱軸重新分配，該長縱軸對齊於半導體晶圓102的分離方向，值得注意的是，平頂鐳射輸出133的輻照度也在半導體晶圓102的平面上沿著其正交的短軸被重新分配。

而且，雖然平頂鐳射輸出133沿著其短軸具有衍射極限寬度，以提高足夠狹窄的劃片寬度，但是如果想要，沿著其短軸名義上扁平卻更寬的劃片寬度可以被鐳射系統101提供。圖12所示為平頂鐳射輸出133的可選3D輻照度分佈曲線，該平頂鐳射輸出133在其長軸和短軸1201、1203上具有普遍扁平的輻照度分佈曲線以提供更加呈正方形的外貌。和圖3b中所示的3D輻照度分佈曲線對比，這個可選的3D輻照度分佈曲線的衍射極限寬度更大。

另外，值得注意的是，第一光束擴展器107和第二光束擴展器123是鐳射系統101的可選特徵。在沒有這些光束擴展器107、123之一或全部的情形下，光束形成器115仍然可以被操作來重新分配雷射光束105的輻照度以使得其輻照度分佈曲線平頂化。然後，圓對稱的鐳射點仍然能被聚焦在半導體晶圓102上，在那裡有效的輻射光譜被使用來分離半導體晶圓102。同樣，鐳射系統101可以被使用來分離包括半導體晶圓在內的其他物體。

可選地，光束擴展器107也可以被內置在光束形成器115內，以便於雷射器101直接發出準直光束105至光束形成器115，以進行放大和成形。另外，在使用鐳射系統101進行鐳射劃片已經被描述的同時，其他鐳射分離工 序例如鐳射切割也能被採納使用該鐳射系統101。

101‧‧‧鐳射系統

102‧‧‧半導體晶圓

103‧‧‧雷射器

105‧‧‧高斯準直光束

107‧‧‧第一光束擴展器

109、111‧‧‧像差校正球面鏡片

113‧‧‧準直光束

115‧‧‧光束形成器

117‧‧‧非球面透鏡

121‧‧‧準直光束

123‧‧‧第二光束擴展器

125、127‧‧‧柱狀透鏡

129‧‧‧鏡面

131‧‧‧聚焦透鏡組件

133‧‧‧鐳射輸出

201‧‧‧高斯輻照度分佈曲線

203‧‧‧獨特性束寬

205‧‧‧輻照度峰值

207‧‧‧輻照度分佈曲線

209‧‧‧獨特性束寬

211‧‧‧輻照度峰值

303‧‧‧衍射極限寬度

501‧‧‧卡盤平臺

503‧‧‧粘性帶體

601‧‧‧電子器件

W‧‧‧間距

603‧‧‧劃片槽

901‧‧‧半導體晶圓102的局部

903‧‧‧最終劃片槽

1001‧‧‧半導體晶圓102的局部

1003‧‧‧最終劃片槽

1101‧‧‧平均值(名義值)

1201、1203‧‧‧長軸和短軸

現在僅僅通過示例的方式，並參考附圖描述本發明較佳實施例，其中：圖1所示為本發明實施例所述的鐳射系統。

圖2a所示為傳統的鐳射輸出的輻照度分佈曲線；圖2b所示為來自圖1的鐳射系統的鐳射輸出的輻照度分佈曲線。

圖3a和圖3b所示分別為圖2a和圖2b中相應的3D輻照度分佈曲線。

圖4所示為來自圖1的鐳射系統的鐳射輸出的最佳縱橫比(optimum aspect ratios)的邊界範圍。

圖5所示為在半導體晶圓的鐳射劃片期間作業中的圖1的鐳射系統。

圖6所示為沿著圖5所示的剖面線A-A’所視時半導體晶圓的剖面示意圖。

圖7所示為沿著圖6所示的B方向圖4中的半導體晶圓的平面示意圖。

圖8a和圖8b所示分別為鐳射劃片期間圖2a和圖2b中的傳統鐳射點和鐳射輸出的累積輻照度分佈曲線。

圖9a至圖9e所示為使用傳統的鐳射輸出進行鐳射劃片期間半導體晶圓的各種剖面示意圖。

圖10a至圖10e所示為使用來自圖1中的鐳射系統的鐳射輸出進行鐳射劃片期間半導體晶圓的各種剖面示意圖。

圖11a至圖11c所示為來自圖1中的鐳射系統的鐳射輸出的輻照度分佈曲線的不同變化形式。

圖12所示為來自圖1中的鐳射系統的鐳射輸出的可選3D輻照度分佈曲線。

102‧‧‧半導體晶圓

101‧‧‧鐳射系統

103‧‧‧雷射器

105‧‧‧高斯準直光束

107‧‧‧第一光束擴展器

109、111‧‧‧像差校正球面鏡片

113‧‧‧準直光束

115‧‧‧光束形成器

117‧‧‧非球面透鏡

121‧‧‧準直光束

123‧‧‧第二光束擴展器

125、127‧‧‧柱狀透鏡

129‧‧‧鏡面

131‧‧‧聚焦透鏡組件

133‧‧‧鐳射輸出

Claims (15)

1. 一種用於分離物體的裝置，該裝置包含有：雷射器，其被配置來發出具有高斯輻照度分佈曲線的雷射光束；光束成形設備，其被配置來重新成形從雷射器中發出的雷射光束的高斯輻照度分佈曲線，該光束成形設備具有一第一非球面透鏡及一第二非球面透鏡被配置以重新分配該雷射光束的輻照度，其中該第一非球面透鏡設置以聚集該雷射光束，該第二非球面透鏡設置以隨後發散該雷射光束，以增強用於分離物體的該雷射光束之輻照度的均一性；及一修改光束擴展設備，其被配置來改變雷射光束的縱橫比，以建立定義長縱軸和正交於該長縱軸的短軸的平頂雷射輸出，該改變後的雷射光束沿著長縱軸具有一不變的輻照度峰值且沿著長縱軸的寬度比沿著短軸的寬度更大。
2. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該雷射光束的被重新成形的輻照度分佈曲線包含有輻照度峰值，該輻照度峰值在其平均輻照度峰值的15%以內變化。
3. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該雷射光束的被重新成形的輻照度分佈曲線包含有輻照度峰值，該輻照度峰值在其平均輻照度峰值的5%以內變化。
4. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該雷射光束的被重新成形的輻照度分佈曲線包括在雷射光束中心部位設置的振盪型輻射光譜。
5. 如申請專利範圍第2項所述的裝置，其中，該雷射光束的被重新成形的輻照度分佈曲線包括在雷射光束中心部位設置的凹陷型輻射光譜。
6. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，該裝置還包含有：第一光束擴展設備，其被配置來放大從雷射器發出的雷射光束。
7. 如申請專利範圍第6項所述的裝置，其中，該第一光束擴展設備包含有多個像差校正球面鏡片。
8. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該改變後的雷射光束沿著長縱軸的寬度和該改變後的雷射光束沿著短軸的寬度的比值是在1.5：1和5：1之間。
9. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該改變後的雷射光束沿 著長縱軸的寬度和該改變後的雷射光束沿著短軸的寬度的比值是在3：1和5：1之間。
10. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中，該改變後的雷射光束具有大體呈梯形的三維輻照度分佈曲線。
11. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，該裝置還包含有：光束聚焦設備，其被配置來將改變後的雷射光束聚焦在物體上，以便於改變後的雷射光束沿著長縱軸的寬度和物體分離的方向對齊。
12. 如申請專利範圍第11項所述的裝置，其中，該裝置被配置來分離半導體晶圓。
13. 一種分離物體的方法，該方法包含有以下步驟：發出具有高斯輻照度分佈曲線的雷射光束；使用一第一非球面透鏡及一第二非球面透鏡重新分配該發出的雷射光束的輻照度，以重新成形高斯輻照度分佈曲線，其中該第一非球面透鏡設置以聚集該雷射光束，該第二非球面透鏡設置以隨後發散該雷射光束，以增強用於分離物體的該雷射光束之輻照度的均一性；及一修改光束擴展設備，其被配置來改變雷射光束的縱橫比，以建立定義長縱軸和正交於該長縱軸的短軸的平頂雷射輸出，該改變後的雷射光束沿著長縱軸具有一不變的輻照度峰值且沿著長縱軸的寬度比沿著短軸的寬度更大。
14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，該方法還包含有以下步驟：在重新分配雷射光束的輻照度的步驟以前，放大發出的雷射光束。
15. 如申請專利範圍第13項所述的方法，該方法還包含有以下步驟：在重新分配雷射光束的輻照度的步驟以後，將改變後的雷射光束聚焦在物體上，以便於改變後的雷射光束沿著長縱軸的寬度和物體分離的方向對齊。