将半导体基板辐射开槽的方法
【专利摘要】本发明关于使用雷射划线设备辐射划线一实质上平面半导体基板的方法，沿着在该基板的目标表面上的半导体装置的相对列之间延伸的划线形成非穿透性凹槽，可定义一笛卡尔坐标系统XYZ，目标表面位于XY平面；凹槽平行于Y方向延伸，其之一宽度在X方向上；基板夹钳在一可移动基板固持器上，将该目标表面呈现至雷射划线头；基板固持器与该划线头之间实现相对运动，使来自该头的雷射辐射沿着该划线的一路线平移，当在XY平面中观看时，雷射划线头产生一二维阵列的雷射光束点。该阵列中的该等点实质上平行于Y及X方向延伸。在阵列的至少一第一部分中，当平行于X方向观看时，该阵列的末端处的雷射光束具有低于该阵列的一中心部分中的雷射光束的强度的一强度。
【专利说明】将半导体基板辐射开槽的方法
【技术领域】
[0001]本发明关于一种使用一雷射划线设备辐射划线一实质上平面半导体基板的方法，藉此沿着在该基板的一目标表面上的半导体装置的相对列之间延伸的一划线形成一非穿透性凹槽，藉此可定义一笛卡尔坐标系统XYZ，其中:
[0002]该目标表面位于该XY平面中；
[0003]该凹槽平行于该Y方向延伸，其之一宽度在该X方向上；
[0004]在该方法中:
[0005]该基板夹钳在一可移动基板固持器上，以便将该目标表面呈现至一雷射划线头；
[0006]在该基板固持器与该划线头之间实现相对运动，以便使来自该头的雷射辐射沿着该划线的一路线平移。
[0007]本发明亦关于一种雷射划线设备，其中可进行此一方法。
【背景技术】
[0008]为清楚及一致的目的，下列贯穿本文使用的术语及随附申请专利范围应作如下解释:
[0009]术语“本质上平面”应解释为指代一片状物、板状物、叶状物、晶圆、压盘等(近似)
形式的一基板。此一基板一般形式上是(实质上)平坦的且呈现藉由一相对薄中介“侧壁”分离的两个相对的主要表面。
[0010]术语“半导体基板”应广义地解释为涵盖其上制造一半导体装置或其他积体装置的任何基板。此等基板可(例如)包括硅或锗晶圆(具有多种直径)，及/或具有诸如InAs、InSb, InP、GaSb, GaP或GaAs的化合物质的晶圆。该术语亦涵盖其上已沈积一或多层半导体材料的非半导体材料(诸如，蓝宝石)(例如，如LED的制造中)。半导体装置或其他相关积体装置可(例如)系一集成电路、(被动)电子组件、光电子组件、生物晶片、MEMS装置等。一般在一给定基板上大量制造此等装置且通常将此等装置在该等主要表面的至少一者上布置成一矩阵配置。
[0011]术语“划线”(有时亦称作为一 “划道”)应解释为指代沿着一基板的一主要表面延伸的一(真实或抽象的)线，沿着该线划线基板。在一半导体基板的特定情况下，一划线一般位于在基板上的积体装置的相邻/邻近/相对列之间延伸的一“道”(切割道)上，沿着该道“切割”基板以便容许所讨论装置的(最终)分离。常常将此一程序称作为“单粒化”。应注意可将目标表面上的划线配置成规则及/或不规则(重复)组态。例如，一些晶圆可包括藉由形成一规则直角网络的划线彼此分离的一规则矩阵的相同积体装置。另一方面，其他晶圆可包括具有不同大小，及/或位于相对于彼此不规则间距处的装置，暗示划线的一对应不规则组态。此等划线的配置不一定必须是直角的。
[0012]术语“凹槽”指代不穿透其中产生凹槽(即，产生不直接引起基板的切断(在Z方向上)的凹槽)的基板的全部厚度的一划线(沟、凹沟、通道)。因此，包含此开槽的基板单粒化必然是一多步骤程序(如与单个步骤的单粒化相对，其中在一单个操作中贯穿基板的全部深度切削/切断基板)。在多步骤单粒化中，使用一或多个重复程序来完成切断处理程序，诸如沿着先前所产生凹槽的额外辐射划线、机械锯切/切削等。
[0013]术语“雷射划线头”指代一雷射划线设备/工具中的可用以产生及引导划线雷射辐射的一光学总成。此一头一般包括至少一个雷射源及相关联成像/聚焦光学器件。该头亦可包括用于对该雷射辐射执行特定处理操作之一或多个辅助组件，诸如(例如)光束分离器、绕射光学元件或滤光器。雷射划线设备在晶圆单粒化的技术中已为人所熟知:见(例如)美国专利US5，922，224及US7，947，920，，该等专利以引用方式并入本文中。
[0014]在下文中将更详细论述此等点。
[0015]使用一雷射划线设备开槽半导体基板在半导体制造产业中是为人所熟知且广泛应用的一技术。特定言之，其应用在包括一相对易碎及/或较差黏着顶层(例如，如一所谓的“低介电常数(k)”介电质顶层(其相对于二氧化硅具有一相对较低k)的情况)的半导体基板上。很难使用机械构件划线此等问题顶层(该等之厚度量级通常约I微米至10微米)，该等问题顶层趋向于引起加宽所要划线的(外部)区域中的顶层的不可接受破裂及/或分层。然而，可使用一辐射划线工具更加满意地烧蚀此等顶层。因此，在使用一机械工具在一稍后接合点处单粒化承载此一层的基板之前，习知地首先使用一雷射划线设备将其开槽。一附加优点是，除整洁地划线问题顶层之外，辐射开槽亦可移除切割道中的某些表面金属结构，诸如所谓TEG(测试元件组)；此可帮助改良用于后续机械单粒化的刀片的使用寿命。一辐射凹槽的深度量级通常约15 μ m(例如)。因为用于单粒化随动(follow-upsingulat1n)的(锯切)刀片趋向于相对较厚(例如，约50 μ m宽)，所以凹槽本身必须对应地相对较宽(例如，约60 μ m量级(例如))。
[0016]然而，此将辐射开槽用作为机械单粒化的一开头可引起某些问题。特定言之，由于(烧蚀)辐射开槽处理程序本质上是热的，故其将引起不仅在凹槽内亦在沿着凹槽的外部延行的一周边区中产生热量。邻近于凹槽的此所谓的热影响区(HAZ)是其中温度通常太低不能引起烧蚀的一区域，但然而足够高以引起其他非所要热效应，诸如燃烧、熔化、变色或其他物理/化学特性之一改变(诸如，介电常数、阻抗、结晶相等)。
[0017]为避免此HAZ问题，可增大切割道的宽度，使得沿着凹槽定位的装置移动远离HAZ0然而，一更宽切割道承担基板上的可用装置区域(“真实面积”)的一损耗，导致每个装置的成本的一增大。此系非常非所要的。
[0018]本发明的一目标是解决此等问题。更特定言之，本发明的一目标是提供一改良的亦更灵活的辐射开槽程序。特定言之，本发明的一目标是此一辐射开槽处理程序应可控制的以便具有一更有限的HAZ。
【发明内容】
[0019]以如【【技术领域】】中详细说明的一方法实现此等及其他目标，该方法的特征在于，当在该XY平面中观看时，雷射划线头产生一二维阵列的雷射光束点。
[0020]因此，不可(在基板平面中)贯穿阵列的所有分量光束点画一单个直线。
[0021]本发明实现许多重要优点，现将更详细阐明:
[0022](i)首先，使用一二维(2D)阵列的雷射光束开槽基板引起跨凹槽的宽度使用多雷射光束且沿着凹槽的长度使用多雷射光束进行开槽处理程序。在此等方向的两者上具有多个子光束容许比在一单个、大直径光束的情况中的辐射功率的一更平滑分布。更重要地，亦提供调整个别光束的特性的可能性，使得整个阵列可经灵活地调适至一特殊基板/装置/凹槽案例的要求/特点。
[0023](?)特定言之，此一阵列的所得强度轮廓将其分量光束的强度轮廓的总和。此一总和的强度轮廓可经调适以沿着其边缘具有随着HAZ的宽度的一相关联实质缩减(例如，见图6)的一更明显强度降低(即，一更减小/急转的强度“侧缘”或“尾缘”)。
[0024](iii)此外，对阵列中的不同光束可能使用不同强度容许在凹槽中产生故意的温度效应的可能性。例如，可故意调适一或多个光束的强度，以便使光束太弱不能引起(实质)烧蚀但足够强以引起(实质)加热(及熔化，例如)，因此容许执行非烧蚀热处理。
[0025](iv)本发明的另一优点是关于处理量增益。使用一阵列的雷射光束可以一单通路实现原本以多个、循序通路的一总和效应实现的一最终结果。由于消除一多路程序中正确重叠/对准后续通路的需要，故此不仅大大增大处理量，且亦改良最终结果的精确性。
[0026]本发明的此等态样导致在多种方面上产生一优越质量结果的一更高灵活性的开槽处理程序，如将在下文中详细阐明。
[0027]在本发明的一特殊实施例中，2D阵列中的光束点实质上平行于Y及X方向的两者延伸(当在XY平面中观看时)。此一实施例在切割道中产生点的一“正规正交(orthonormal) ”配置(例如，如与一偏斜、交错或不规则配置相对；例如，比较图3与图5),且此继而容许最佳利用上文效应(i)至(iv)。更特定言之，其容许在凹槽的长度方向上(沿着Y)及凹槽的宽度方向上(沿着X)最佳化以及本质上个别调整发明效应。
[0028]根据本发明的方法的一实施例的特征在于，在阵列的至少一第一部分中，当平行于X方向观看时，并非所有雷射光束具有相同强度。更特定言之，可设想此一情况:其中该阵列的末端处的雷射光束具有低于该阵列的一中心部分中的雷射光束的强度的一强度。此一实施例可产生许多重要效应，其中(例如):
[0029]〇若需要，此一实施例容许产生具有一槽状底部而非一平坦底部的横截面的一凹槽(在XZ平面中)。此槽状底部用作为约束一锯刀片横向(在X上)漂移的趋向的一自然操控/自动对齐结构，因此有效地减轻重复机械单粒化期间的潜在锯摇晃。由于一摇晃锯可引起其中锯冲撞一凹槽边缘的点处的基板的碎裂/破裂，故此是一潜在重要点。此一槽状凹槽底部可具有多种不同形式，其不一定必须是对称的；然而，在一特殊实施例中，当在该第一部分中观看时，光束的一总和强度产生实质上关于阵列中心上的一 Z轴对称的一强度轮廓。此一实施例具有将一锯刀片的路径在凹槽的宽度中本质地置于中心的优点。此等强度轮廓的实例包含(例如)一“V”形状及一倒转钟曲线(高斯曲线)。
[0030]〇此一实施例容许沿着凹槽的边缘发生较小强雷射辐射，因此容许HAZ的进一步缩减，且进一步减轻对装置面对切割道之侧的热损害的风险。
[0031]见(尤其)上文的⑴及(ii)项。此段落中阐述的实施例此后(为参考的方便)将被称作为以一“X准则”为特征(由于强度在X方向上变化)。
[0032]根据本发明的方法的另一实施例的特征在于，在阵列的至少一第二部分中，当平行于Y方向观看时，并非所有雷射光束具有相同强度。更特定言之，可设想此一情况:其中该阵列的末端处的至少一雷射光束具有低于该第二部分中的雷射光束的平均强度的一强度。此一实施例可产生许多重要效应，其中(例如):
[0033]〇藉由使用阵列的后端处的一某种程度上较弱“尾缘”光束强度(考量在其中阵列在开槽期间沿着基板(相对)平移“移动方向”上)，可在凹槽的底部上实现一“热后调理”效应，其显著减小底部表面的粗糙度。一更光滑凹槽底部继而导致减小随后机械单粒化期间的锯刀片振动/冲击。
[0034]〇藉由使用阵列的前端处的一某种程度上较弱“前缘”光束强度(再次考量在上文提及的移动方向上)，可在基板的表面上实现一 “热预调理”效应。例如，一相对较低前缘光束强度可在阵列中的更强大“主光束”之前执行易碎低k材料的相对温和划线；以此方式，(进一步)减轻邻近于切割道的装置中裂缝的产生/伸延。
[0035]在一给定情况下，是否选择此等热调理效应的一者或两者(即，是否将较弱光束提供给尾缘或前缘的一者或两者)是一选择问题。在一对称阵列的前缘及尾缘的两者处具有较弱光束的一优点是，当阵列到达一划线的端部且(通常)移到X方向上以便开始开槽一相邻划线时，由于一较弱(即，低强度)前缘现变成一较弱尾缘(且反之亦然)，故不一定需要翻转阵列的旋转定向(关于Z方向)。
[0036]见(尤其)上文的⑴及(iii)项。此段落中阐述的实施例此后(为参考的方便)将被称作为以一“Y准则”为特征(由于强度在Y方向上变化)。
[0037]应注意，根据选择且当在有关方向(分别是X/Y)上观看时，上文提及的X准则/Y准则(若/当应用时)可应用于整个阵列或仅阵列的所指示有关部分(分别是第一/第二部分)。例如，考量具有η “列”(各在X上延伸，且在Y上间隔)及m “行”(各在Y上延伸，且在X上间隔)(其中η彡3且m彡2)的一矩形nXm阵列的形式的雷射光束点。接着:
[0038]?可选择将该X准则应用于所有η列，或仅η的一子集，且可能仅一单个列。若选择将该X准则应用于多于一列，则接着无需将其相同地应用于各此列；例如，在列Ii1中，中心光束的强度可比周边(极端)光束的强度高20%然而，在另一列η2中，中心光束的强度可比周边光束的强度高30%。亦应注意“左”及“右”周边光束不一定必须具有相同强度。
[0039]类似地，可选择将该Y准则应用于所有m行，或仅m的一子集，且可能仅一单个行。再一次，若选择将该Y准则应用于多于一行，则接着无需将其相同地应用于各此行；例如，在行Hi1中，一尾缘光束的强度可比平均光束的强度低20%;然而，在另一行Hl2中，一尾缘光束的强度可比平均光束的强度低30%，且一前缘光束的强度可比平均光束的强度低40%。此外，应注意除非尾缘及/或前缘光束外的“主光束”并非全部必须具有相同强度。例如，在含有(例如)n = 5光束的一行中，可选择如下的一强度轮廓:
[0040]叫:强度=30% I (前缘光束);
[0041]n2:强度=100% I;
[0042]!13:强度=80%1;
[0043]!14:强度=60%1;
[0044]n5:强度=40 % I (尾缘光束)，
[0045]其中“I”表示一给定(任意)强度值。熟练技术者应了解存在许多其他可能性，且其可在一给定开槽案例中选择适合其要求的一强度轮廓。
[0046]关于本发明中的二维阵列的雷射光束点的几何形状(当平行于XY平面考量时)，亦应注意此阵列可具有许多不同形式。特定言之，应注意:
[0047]-阵列中的光束点可配置成可系相对于Y方向的正交或非正交的一栅样式；
[0048]-阵列的一区域可配置在一栅上，且阵列的另一区域可配置在另一栅上，其此等栅可相对于彼此具有多种位态，例如，其等可系交错的、剪切的、倾斜的等。
[0049]关于实际产生本发明中使用的二维光束阵列，熟练技术者应了解可以不同方式实现此一阵列。例如，可想象一案例，藉此阵列中的各个别光束是藉由其自身雷射产生，然而，由于用于雷射划线设备中的雷射倾向于相当昂贵，故此一案例倾向于某种程度上受成本方面的抑制。一替代方法使用一单个雷射，但将其输出细分割(分离)成多个子光束。例如，可使用(例如)一套个别偏光光束分离器来实现此细分割。然而，在本发明的一特殊实施例中，一所谓的绕射光学元件(DOE)是用于此目的。此一 DOE可针对个别规格定制制造的，以便产生一特殊所要光学阵列组态(例如，一 3X3正方阵列、或具有5光束的一前缘列及3光束的一尾缘列的一二等边梯形阵列，其中有许多其他可能)。
[0050]在先前段落中阐述的实施例的一改良中，使用至少两个绕射光学元件的一串列配置来产生该光束阵列，该至少两个绕射光学元件的一者在X方向上产生光束细分割且其他者在Y方向上产生光束细分割。在此情况下使用表达“串列配置”指示光首先横穿一 D0E，接着横穿其他D0E。此一配置是有利地，其是因为其关于X及Y方向上的发明光束阵列的参数的单独调整提供更多灵活性。
[0051]关于上文提到的关于光束阵列参数供应增大的灵活性，可(若需要)在一交换机构中提供多种不同D0E，该交换机构可用于将不同DOE切换入及出雷射光的光学路径。此一机构可(例如)基于一转盘原理，或使用诸如用于在一投影机中储存/装载摄影投影片的一滑架。在两个DOE的一串列配置的情况下，可在串列配置中提供两个交换器。
[0052]关于其中本发明利用互相不同的光束强度(例如，见上文提及的X及Y准则)的实施例，应注意，当提供规格以制造一特殊DOE(其可由各种制造者按订单生产)时，可将此强度差异纳入考量；若想改变发明雷射光束阵列中的强度轮廓/分布，则接着可使用不同D0E。然而，根据本发明的一实施例，亦存在一更加灵活的方式来相对调整该阵列中的多种分量光束的强度。为此，在阵列照射在基板上之前，使阵列横穿具有包括个别像素可经调整的一“像素”矩阵(或可程式化“影像块”)的一程式化表面的一空间光调变装置，以便可变地衰减阵列中的个别光束。可(例如)使用一液晶荧幕来实现此一可程式化表面。此类型的一实施例在不需要为此目的具有整个范围的DOE的情况下容许“进行”阵列中不同相对强度的分量光束的很大灵活性。
[0053]应注意，根据本发明的阵列中的光束/点的互相间隔是选择问题。参考上述态样
(ii)，光束间隔将影响尤其其中总计邻近个别光束的强度轮廓的方式，藉此亦影响组合光束的所得/彙总强度轮廓的形状/大小。特别关于Y方向，应记得，在阵列在辐射划线期间相对于基板表面平移时，一切割道中的一静态参考点将“看见”阵列中的连续光束经过该静态参考点。因此，除上文提及的关于总和轮廓的点之外，亦存在额外考量:γ方向上的光束的互相间隔将基于藉由序数η的一光束的先前横穿后续的序数η+1的一光束的“到达”(共)判定一切割道中的一给定点的状态/温度。在一特殊实施例中，(在先前藉由光束η熔化之后)此一点处的基板材料较佳已在光束η+1的到达时随即重固化，即，光束η+1未遇到熔融基板材料。对于基板表面处的约10 μ m的一光束直径(点大小)，及约0.4m/s的一阵列平移速度，可在后续光束点(在移动方向上)之间使用约50μπι(中心至中心)的一 Y分离实现良好结果。然而，此仅是一实体，且熟练技术者将能够针对一给定情况的需要及细节(在X及Y方向上)调适采用的光束间隔。
[0054]应明确注意，并非所有发明光束阵列中的雷射光束需要具有相对于XY平面的相同焦深(即，XY平面下方的焦点的Z位置)。在所谓的“隐形切割”中，一划线雷射光束聚焦在一基板的块中而非其表面上。若需要，可将一某种程度上相关的方法用于本发明中。例如:
[0055]-当在沿着一划线的上文提及的移动方向上考量时，可选择使光束的连续列聚焦至连续地更大深度(其中尾缘列聚焦至比前缘列更深的深度)。
[0056]-可选择使靠近一凹槽的边缘定位的光束聚焦至比朝向凹槽的中心定位的光束更浅的一焦深。
[0057]在本发明的一特殊实施例中，(在一给定基板上)沿着不同划线并行划线多个凹槽，各凹槽使用根据本发明的一 2D光束阵列(即，一二维阵列的雷射光束点，如在XY平面中观看)划线。在此一设定中，各2D光束阵列藉由等于两个邻近切割道之间的距离，或此距离的一整数倍的一距离与其相邻阵列(可调整地)分离。由于若干(两个或两个以上)切割道是经平行开槽的，故诸如此的一“多任务”配置可用于实现更高处理量。可以不同方式实现此一实施例，例如:
[0058]-所采用划线头可产生复数个个别2D光束阵列；
[0059]-可使用复数个划线头，各划线头产生单一2D光束阵列。
[0060]在一特定实例中:
[0061]-使用在X方向上藉由等于切割道的(局部)X分离(间距，Pd)的一距离(可调整地)彼此分离的一对2D光束阵列；
[0062]-在已在+Y方向上划线(在一给定基板上)一对凹槽之后，在基板与划线头之间完成X方向上的相对运动，以便引起量值ΛΧ = 2Pd的一偏移/位移。此后，在-Y方向上执行划线。
[0063]等等。
[0064]在根据本发明的一例示性方法中，该方法不意欲以任何方式限制本发明的范畴，而是仅此处为给予具体的、实践的实例的目的而呈现下列应用态样:
[0065]选择具有200nm至3000nm范围中的一波长的一输入雷射光束及ImW至100W范围中的一输出功率。经选择雷射很大程度上依靠于划线中的基板的材料。可藉由多种雷射产生此范围中的波长。例如，一固态Nd = YAG雷射产生1064nm的一波长，其中谐波为532nm及355nm。替代地，可使用(例如)具有1062nm的一波长的一掺杂光纤雷射。355nm波长特别令人满意，其因为:
[0066]O 355nm波长倾向于可由半导体材料更强吸收的。
[0067]O 355nm波长一般可相对容易地聚焦至一相对较小点大小。
[0068]然而，此单纯是选择问题，且可替代地采用其他波长。
[0069]-使用能够输送其中一脉冲持续时间在约I微秒至100飞秒的范围中的一脉冲雷射光束的一雷射源。
[0070]-使用一D0E，输入雷射经分割以便形成(例如)在X方向上包括3或4个光束且在Y方向上包括2至4个光束的一矩形形式的一二维阵列光束(子光束)。
【专利附图】
【附图说明】
[0071]现将在例示性实施例及随附示意性图式的基础上更详细阐明本发明，其中:
[0072]图1呈现适用于执行根据本发明的一方法的一雷射划线设备的一特殊实施例的部分的一正视图(沿着一 Y轴观看)。
[0073]图2呈现图1的物体的部分，特定言之图1的一底部部分的一平面图(沿着一 Z轴)。
[0074]图3描绘图1及图2中所示的基板的一所关注区域的一放大平面图(沿着一 Z轴)。
[0075]图4呈现图3的部分的一横截面图。
[0076]图5呈现根据本发明的作为图3中描绘的情况的替代例的一雷射光束(点)阵列的多种可能几何结构的一平面图(沿着一 Z轴)。
[0077]图6图解若干分量雷射光束的总和强度轮廓相较于一单个雷射光束的一强度轮廓的效果且说明可如何使用本发明实现一更窄热影响区(HAZ)。
[0078]在图式中，其中使用对应参考符号指示有关对应部分。
[0079]图号说明:
[0080]I半导体基板
[0081]2 划线
[0082]2’切割道
[0083]2a、2b 划线
[0084]3目标表面
[0085]4雷射源/组合组件
[0086]5可移动基板固持器(工作台、卡盘)
[0087]6光学轴
[0088]8光束细分割器/组合组件
[0089]10投影(成像)系统/组合组件
[0090]12雷射划线头
[0091]14雷射控制器
[0092]15载台总成
[0093]20主控制器
[0094]23积体装置
[0095]A雷射划线设备
[0096]A1、A2 轴
[0097]AT 线
[0098]B雷射阵列/ 二维雷射光束阵列
[0099]D 方向
[0100]E1、E2纵向边缘
[0101]G 凹槽
[0102]G’槽状底部
[0103]L 长度
[0104]MB多光束
[0105]ml、m2、m3、m4 行
[0106]nl、n2、n3 列
[0107]n3’替代列
[0108]Pl第一部分
[0109]P2第二部分
[0110]S13、S21、S32、S34 光束
[0111]SB单光束
[0112]T 区域
[0113]W 宽度
[0114]-ΔΧ 量
[0115]+Y、-Y 方向。
【具体实施方式】
[0116]实例I
[0117]图1呈现适用于进行根据本发明的一方法的可用于沿着基板I的一目标表面3上的至少一划线2 (未描绘；见图2)辐射划线一实质上平面半导体基板I的一雷射划线设备A的一特殊实施例的部分的一正视图。另一方面，图2呈现图1的底部部分的一外观的一平面图。注意，图式中所不的笛卡尔坐标系统xyz。
[0118]明确言之，图1及图2共同展示下列:
[0119]?—雷射源4,其沿着一光学轴6输出(脉冲)雷射福射。雷射源4连接至一控制器14，控制器14可尤其用于控制参数(诸如该雷射辐射的脉冲持续时间及功率/影响)。
[0120]?—光束细分割器8,其将该雷射福射转换成一二维阵列B的雷射光束(例如,见图3)。此细分割器8可(例如)包括一或多个D0E。
[0121].一可移动基板固持器(工作台、卡盘)5，基板I安装于其上以便将目标表面3呈现至雷射阵列B。(例如)经由周边夹钳习知地发生此安装。
[0122]?一投影(B卩，成像)系统10，其用于将雷射阵列B投影至基板I上。此处由T表示阵列B照射在基板I上的区域。投影系统10可用于(如所要)将阵列B (其分量)聚焦至基板I上或聚焦至基板I中，且亦可(例如)执行像差/失真校正。组合组件4、8、10被包含在此处称作为一雷射划线头12的物体中。
[0123]?—载台总成15,其可在XY平面中相对于光学轴6定位基板固持器5。
[0124]图2展示俯视观看搁在基板固持器5上的基板I。在目标表面3上图解多种划线
2。此等划线2在分布在表面3上的一矩阵配置中的积体装置23之间延行成一 X/Y栅样式；一般在一典型半导体基板I上将存在非常多的此等装置23，但此处仅图解一些，以便不混乱图式。图式描绘在一特殊方向上(在此等情况下土Y)沿着多个、连续的划线2划线基板I的一“纵向扫描及横向步进”方法。例如:
[0125]?藉由使雷射阵列B在-Y方向上扫描而沿着划线2a划线基板I ;实际上，可藉由在+Y方向上使用载台总成15 (见图1)扫描基板固持器5实现此相对运动。
[0126]?在完成沿着划线2a延行划线之后，载台总成15将用于使基板固持器5在+X方向上步进一量ΛX ;因此，将使雷射阵列B相对于目标表面3有效地步进一量-ΛX。
[0127]?现藉由使雷射阵列B在+Y方向上扫描而沿着划线2b划线基板I ;实际上，可藉由在-Y方向上使用载台总成15扫描基板固持器5实现此相对运动。
[0128]?等等。
[0129]应注意，存在具体实施载台总成15的多种方式，且熟练技术者将能够实施此方面的许多替代方式。图2中示意性地描绘的一特殊实施例使用两个分离线性马达(未描绘)来沿着轴Al及A2独立驱动基板固持器5，轴Al及A2关于X、Y轴的对向角为45° ;接着X或Y上的运动包含沿着Al及Α2轴并行驱动。通常而言，将使基板固持器5 (例如)在一空气轴承或磁悬轴承(未描绘)的帮助下在平行于XY平面的一参考表面(诸如一抛光石材表面)上光滑地浮动。可在诸如(例如)干涉仪或线性编码器(未描绘)的定位仪器的帮助下监测及控制基板固持器5。此外，通常亦可采用聚焦控制/位阶感测(未描绘)以确保基板I的目标表面3相对于投影系统10维持在一所要位阶。熟练技术者非常熟悉所有此等习知定位及控制态样，且此处不需要任何进一步阐明。
[0130]熟练技术者亦应了解，习知地，待经历划线的一基板I将首先被安装在横跨在一圆周框中的一箔片上，且因此该箔片是基板的复合结构，箔片及圆周框必须安装在基板固持器5上。同样地，熟练技术者应了解，在单粒化一整个基板I之后，可(例如)藉由横向拉伸该箔片沿着多种划线分离基板。存在半导体基板划线的栏位的本质态样使得此处不需要进一步阐明；更多信息可(例如)参考下列公开案:
[0131]O US2008/0196229A1 及 US5, 979，728。
[0132]O http://en.wikipedia.0rg/wiki/Dicing_tape
[0133]O http://www.lintec-usa.com/di_t.cfm#anc01
[0134]如此处所描绘，(主)控制器20连接至雷射控制器14。控制器20亦连接至载台总成15，使得可调整基板I及雷射阵列B的相对定位。
[0135]现转向图3，此展示基板I的一所关注区域的一放大平面图。图3所描述是在四个装置23之间在Y方向上延伸的一划线2。划线2沿着一切割道2’的中心定位。此处展示二维雷射光束阵列B包括十二个分量光束点(藉由圆圈表示)，该等分量光束点在此特殊情况下配置成具有η列(在此例项中η = 3)及m行(在此例项中m = 4)的一矩形组态,各列nl、n2、n3平行于X方向(平行于切割道2’的宽度)延伸且各行ml、m2、m3、m4平行于Y方向延伸(平行于切割道2’的长度)。使用命名法Sij表示阵列B中的个别光束(点)，其中i指示列数且j指示行数；如此命名法的实例，明确标示光束S13、S21、S32及S34。阵列B具有一宽度W(平行于X)及一长度L(平行于Y)。在此特殊情况下，W处于40μπι至70 μ m的范围中(例如，45 μ m)，L处于10ymM 1000 μ m的范围中(例如，150 μ m)，各光束具有在5 μ m至15 μ m的范围中(例如，12 μ m)的一直径(点大小)且切割道2’(平行于X)的宽度是W+(5ym至ΙΟμπι)。展示阵列B在一方向D上沿着划线2的路线平移。因此，在此情况下，可将列nl视为阵列B的前缘(“前”末端)，且列n3是其尾缘(“后”末端)。类似地，行ml及m4定义阵列B的“左”及“右”末端/边缘。
[0136]当发明光束阵列B在切割道2’中沿着方向D平移时，其分量光束Sij将材料烧蚀出基板1，因此产生一凹槽G(其不延伸穿过基板I的全部厚度)。未在图3中描绘此凹槽G(以便不混乱图式)，但在图4(其表示图3的部分的一横截面图)中清楚可见此凹槽G ;然而，图3中示意性地呈现凹槽G的纵向边缘El (左)及E2 (右)。在此特殊情况下，已应用上文提到的X准则及Y准则的两者，其是因为各自X及Y方向上的光束强度的适当选择:
[0137]-凹槽G具有一槽状底部G’；
[0138]-凹槽G的底部G’具有一相对光滑表面。
[0139]在目前情况下，凹槽G的最大深度处于ΙΟμ--至20μ--(例如，20μ--)的范围中且其底部G’的RMS (均方根)粗糙度约I μ m至2 μ m。注意，图4中标示ml、m2、m3、m4的点虚线对应于图3的光束行ml、m2、m3、m4的X位置。
[0140]作为目前情况下可选择的光束强度的一选择的一实例，可参考下列表1，其中符号“I”表示一给定强度(例如，用于200ns的一脉冲长度的每脉冲20 μ J):
[0141]
列 / 行 ml m2 m3 m4
~l 0.71 I I ?ΓΤ?~
η2 0.71 I I ?ΤΤ?~
η3 0.41 0.71 0.71 0.41 ~
[0142]表I
[0143]注意在目前情况下:
[0144]-在任何给定列中，左及右末端处的光束具有低于中心光束的强度的强度。
[0145]-在任何给定行中，尾缘光束具有低于(两个)其他光束的强度的一强度。
[0146]亦应注意:
[0147]-可将列nl、n2、n3的各者(或一邻近对的列，例如，或三列的整组)视为对应于上文提及的平行于X方向观看时阵列B的“第一部分”；
[0148]-可将行ml、m2、m3、m4的各者(或一邻近对或三个一组的行，例如，或四行的整组)视为对应于上文提及的平行于Y方向观看时阵列B的“第二部分”。
[0149]特定言之，应注意无需将上文提及的X准则/Y准则应用于阵列B的所有有关部分，各仅需应用于至少一有关部分。例如，在上述表I中，可用一替代列n3’(表2)替代最后列n3，且仍保持在作为一整体用于阵列的上文提及的X及Y准则的范围中:
[0150]
n3，|0.71 |0.71 |θ.71 |θ.71
[0151]表2
[0152]在此一替代实施例中:
[0153]-现将X准则应用于列nl及n2，但不应用于列n3’；
[0154]-现将Y准则应用于行m2及m3，但不应用于行ml及m4。
[0155]应明确注意，在一替代实施例中，可替代地应用下列的一者或两者:
[0156]-在各列中，在X方向上考量的光束具有(实质上)相等强度；在此一情况下，X准则不保留。
[0157]-在各行中，在Y方向上考量的光束具有(实质上)相等强度；在此一情况下，Y准则不保留。
[0158]亦应注意，尽管图4中描绘的凹槽G具有一槽状底部G’，此无需为此情况；代替性地，阵列B中的光束强度的适当选择可(例如)产生具有一实质上平坦的底部的一凹槽。
[0159]实施例2
[0160]图5呈现作为图3中描绘的情况的替代例的根据本发明的一雷射光束(点)阵列的多种可能几何结构的一平面图(沿着一 Z轴)。如图3中，图5描绘一凹槽G(未展示)的一划线2、切割道2’及纵向边缘E1、E2。亦描绘四个不同雷射光束阵列B1、B2、B3、B4(自图的顶部至底部)。在此等光束阵列B1、B2、B3、B4中，图式描绘分别在X准则及Y准则的内容背景中上文提到的“第一部分”Pl及“第二部分”P2的可能候选，藉此应明确注意亦可设想此等部分的其他候选。图5中的此等潜在部分的图解不意谓实际上必须应用X准则及Y准则。
[0161]实例3
[0162]图6图解若干分量雷射光束的总和强度轮廓相较于一单个雷射光束的一强度轮廓的效果且说明可如何使用本发明实现一更窄热影响区(HAZ)。
[0163]该图式是根据相对于一切割道的一中心纵向轴的X位置(以ym)的光束强度(以任意单位)的一曲线图。标记为“AT”的虚线指示所谓的烧蚀临限值，即产生基板材料的烧蚀的所需要光束强度的最小值；在此线的下方，基板材料将被加热/熔化，但不被(系统地)烧蚀。
[0164]图式额外地图解两个不同强度轮廓，其可如下列阐明:
[0165](a) 一细线表不藉由以纵向轴为中心的一单光束(SB)产生的(高斯)强度分布。在此情况下，位于线AT下方的此高斯钟的“侦橼”或“尾缘”定义热影响区(HAZ)，其在图式的右侧处使用阴影突显。
[0166](b) 一粗线用以表示根据本发明的一多光束(MB)阵列的(高斯)强度分布，在此特殊情况下，相同强度的四个光束对称地横跨该纵向轴。此等四个个别高斯钟将总计产生一所得强度分布(未展示)。因为各分量高斯钟具有比(a)中的曲线更明显的一下降，故阵列的边缘将更陡地跨线AT。因此，在此情况下，HAZ将更小:见图式的左侧处的阴影区域。
[0167]注意，将藉由其中各自强度曲线与线AT交叉的点定义(a)、(b)情况下产生的凹槽的宽度。在目前情况下，观察到约40μπι的一凹槽宽度(藉由水平轴下方的双端箭头表示)O
【权利要求】
1.一种使用一雷射划线设备辐射划线一实质上平面半导体基板的方法，藉此沿着在该基板的一目标表面上的半导体装置的相对列之间延伸的一划线形成一非穿透性凹槽，藉此可定义一笛卡尔坐标系统XYZ，其中: 该目标表面位于该XY平面中； 该凹槽平行于该Y方向延伸，其之一宽度在该X方向上； 在该方法中: 该基板夹钳在一可移动基板固持器上，以便将该目标表面呈现至一雷射划线头； 在该基板固持器与该划线头之间完成相对运动，以便使来自该头的雷射辐射沿着该划线的一路线平移， 其特征在于，当在该XY平面中观看时，该雷射划线头产生一二维阵列的雷射光束点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其中该二维阵列的雷射光束点包括实质上平行于该Y及该X方向的两者延伸的复数个光束点。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，在该阵列的至少一第一部分中，当平行于该X方向观看时，该阵列的末端处的雷射光束具有低于该阵列的一中心部分中的雷射光束的强度的一强度。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中，在该阵列的至少一第二部分中，当平行于该Y方向观看时，该阵列的一末端处的至少一雷射光束具有低于该第二部分中的该雷射光束的平均强度的一强度。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中藉由使用至少一绕射光学元件产生该阵列，以细分割一单体式雷射光束。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，其中使用至少两个绕射光学元件的一串列配置产生该阵列，其中一者在该X方向上产生光束细分割且另一者在该Y方向上产生光束细分割。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中并非该阵列中的所有雷射光束具有相对于该XY平面的相同焦深。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中该阵列中的光束的至少一子集的该强度是可调整的。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，其中，在该阵列照射在该基板上之前，使该阵列横穿具有包括个别像素可调整的一像素矩阵的一可程式化表面的一空间光调变装置，以便可变地衰减该阵列中的个别光束。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其中该可程式化表面包括一液晶荧幕。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中对复数个该等二维阵列的雷射光束点进行并行使用，以同时沿着对应复数个划线来划线一给定基板。
12.一种用于使用雷射辐射来辐射划线一实质上平面半导体基板的设备，藉此在该基板的一目标表面上沿着在半导体装置的相对列之间延伸的一划线形成一非穿透性凹槽，该设备包括: 一雷射划线头，其用于产生该雷射辐射； 一可移动基板固持器，该基板可夹钳于其上以便将该目标表面呈现至该雷射划线头； 构件，其等用于在该基板固持器与该划线头之间产生相对运动，以便使来自该头的雷射辐射沿着该划线的一路线平移，其特征在于该雷射划线头经实施以产生一二维阵列的雷射光束。
【文档编号】B23K26/36GK104148810SQ201410204192
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2013年5月14日
【发明者】范·德·斯塔姆·卡雷尔 申请人:先进科技新加坡有限公司