用于工件分离的方法及装置及借此制造的物品的制作方法
【专利说明】用于工件分离的方法及装置及借此制造的物品
[0001] 相关申请案的交互参照
[0002] 本申请案为美国非临时申请案。本申请案主张2013年8月16日申请的美国临时 申请案第61/866, 736号、2013年2月19日申请的美国临时申请案第61/766, 274号、2012 年12月10日申请的美国临时申请案第61/735, 489号以及2012年9月21日申请的美国 临时申请案第61/704, 038号的权益，该美国临时申请案的内容以全文引用方式纳入本文 以达所有目的。
【背景技术】
[0003] 本发明的实施例通常关于用于分离诸如玻璃片、晶圆、基板等等的工件的方法。
[0004] 包括薄玻璃基板的硬光学材料，不论是否经化学强化、热强化或未经强化，其已在 消费性电子产品及其他行业中得到广泛应用。例如，化学强化玻璃基板及热强化玻璃基板 已用作封盖基板，其用于并入移动电话、显示设备（诸如电视及计算机监视器）以及多种其 他电子设备中的LCD与LED显示器以及触控应用。为降低与制造此类消费性电子设备相关 联的成本，将大型基板或共同基板自硬光学材料制造商运送至材料使用者，且随后该使用 者使用诸如机械划痕轮或激光的设备自共同基板单一化个别基板。
[0005] 然而，当共同玻璃基板由化学强化或热强化玻璃形成时，自共同玻璃基板单一化 个别玻璃基板可为尤其困难的。例如，压缩应力与储存于中央张力区内的弹性能的量级可 使得难以对化学强化或热强化玻璃进行切割及精整。高表面压缩层及深压缩层使得难以如 传统划线及弯曲过程中一样来对玻璃基板机械地划线。此外，若中央张力区中储存的弹性 能足够高，则当表面压缩层遭穿透时，玻璃可以爆裂方式破裂。在其他情况下，弹性能的释 放可导致该破裂偏离分离路径。类似地，对适于用作电子显示器的封盖材料的其他硬光学 材料分离或单一化亦存在困难，该材料诸如刚玉、陶瓷、半导体、金属或金属合金以及玻璃 陶瓷。因此，存在对用于分离包括硬光学材料的强化玻璃基板的可靠方法的需要。
【附图说明】
[0006] 图IA为例示根据本文示范性描述的一或多个实施例的工件的平面图，该工件可 沿分离路径的一实施例分离；
[0007] 图IB为例示可沿分离路径分离的工件的一实施例的横截面视图，该横截面视图 沿图IA中所示的线IB-IB截取；
[0008] 图2为多个修改区已沿分离路径形成之后的图IB中所示的工件的横截面视图；
[0009] 图3A、图4A及图5A为例示脉冲计时的脉冲计时图表，激光脉冲可以该脉冲计时受 导向来碰撞于工件上，以便形成图2中所示的修改区；
[0010] 图3B、图4B及图5B为示意性地例示修改区形成的各种阶段的放大横截面视图，该 形成由于激光脉冲根据图3A、图4A及图5A中分别所示的脉冲计时碰撞于工件上而产生；
[0011]图6为例示根据本文示范性描述的一或多个实施例的分离路径的另一实施例的 平面图，工件可沿该分离路径分离；
[0012] 图7示意性地例示根据一实施例的包括射束源的工件处理装置，该射束源可操作 来形成修改区，诸如相对于图2示范性描述的彼等区域；
[0013] 图8至图11示意性地例示可并入图7中所示的工件处理装置中的射束源的其他 实施例；
[0014] 图12为描述用工件处理装置来处理工件的方法的一实施例的流程图；
[0015] 图13A为示意性地例示工件载体的一实施例的平面图，该工件载体供相对于图12 示范性描述的方法使用；
[0016] 图13B为示意性地例示工件载体的一实施例的横截面视图，该横截面视图沿图 13A中所示的线XIIIB-XIIIB截取；
[0017] 图14A为示意性地例示工件处理装置的一实施例的平面图，该工件处理装置供相 对于图12示范性描述的方法一起使用；
[0018] 图14B为示意性地例示工件处理装置的一实施例的横截面视图，该横截面视图沿 图14A中所示的线XIVB-XIVB截取；
[0019] 图15为示意性地例示转移系统的一实施例的平面图，该转移系统将与诸如图14A 及图14B中所示的工件处理装置一起使用；
[0020] 图16为示意性地例示将工件自工件处理装置转移至图15中所示的转移系统的一 实施例的方法的一实施例的正视图；
[0021] 图17为示意性地例示将工件自图15中所示的转移系统的另一实施例转移至缓冲 站的方法的一实施例的正视图；
[0022] 图18为描述一种用于确保射束的束腰在工件修改过程期间沿z轴恰当定位的方 法的流程图。
【具体实施方式】
[0023] 以下参照随附图式描述本发明的示例性实施例。在不偏离本发明的精神及教示的 情况下，许多不同的形式及实施例是可能的，且因此本发明不应解释为限于本文所阐述的 示例性实施例。实情为，提供此等示例性实施例以使得本发明将透彻及完整，且将向熟习该 此项技术者传达本发明的范畴。
[0024] 在图式中，组件的大小及相对大小可予以夸示以达清晰性。本文所使用的术语仅 出于描述特定示例性实施例的目的，且并非意欲为限制性的。应理解，本文中所使用的诸如 "前部"及"背部"及"后部"、"左侧"及"右侧"、"顶部"及"底部"、"上部"及"下部"及类似 者的各种方位性用词仅是为了方便，且并非意欲将所描述的方位限制为相对于可使用任何 所述结构的任何环境的任何绝对或固定的方位。
[0025] 如本文所使用，除非上下文中另外明确定指示，否则单数形式"一"及"该"意欲包 括复数形式。将进一步理解的是，当本说明书中使用"包括（comprises/comprising) "一词 时，其指定所阐述特征、整数、步骤、操作、组件及/或组件的存在，但并不排除存在或增加 一或多个其他特征、整数、操作、组件、组件及/或其群组。除非另外指定，否则值的范围在 被陈述时包括该范围的上限及下限以及上下限之间的任何子范围。
[0026] 如以下更详细地论述，本文中示范性描述的一些实施例可通常表征为一种方法， 该方法用于修改工件（提供为片材、板材、基板等的工件，其包括一或多种材料或材料层） 内的多个区以进而在工件内形成多个修改区。修改区可包括形成于工件中的一或多个裂 纹、断口、空隙、密化区，或类似区或其组合。通常而言，工件的特征可在于具有第一表面、与 该第一表面相对的第二表面以及该第一表面与该第二表面之间的内部，且修改区沿分离路 径布置于工件中。如以下更详细地论述，修改区根据工件修改过程而形成于工件中，该工件 修改过程涉及将激光脉冲束导向至工件上，以使得该射束中的激光脉冲于第一表面处入射 至工件上，且随后进入工件的内部并朝向第二表面。该工件修改过程可进行来形成一或多 个修改区，该或该修改区自该第二表面延伸至该第一表面，自该第二表面延伸至该内部中 并在与该第一表面间隔开的一位置处终止，在该内部中延伸但与该第一表面及该第二表面 间隔开，或其任何组合。
[0027] 在一实施例中，该工件可受内部应力（例如，归因于工件内部内的各种位置处的 工件组成，归因于形成工件的过程，或类似者或其组合）。在此种实施例中，在形成修改区之 后，一或多个应力场可产生于工件的内部内，该应力场通常围绕该修改区且沿分离路径延 伸。取决于诸如修改区延伸穿过工件的高度、工件内的内部应力等的因素，该一或多个应力 场可足以建立一或多个裂纹及/或使其传播穿过工件的内部（例如，以便在第一表面与第 二表面之间完整地延伸），以便自发地沿分离路径分离工件。工件自发地沿分离路径分离所 耗费的时间可通常相应于在修改区形成之前工件内的内部应力的量级、沿分离路径形成的 修改区的数目、沿分离路径的相邻修改区之间的距离、修改区延伸至工件中的高度，或类似 者或其组合。
[0028] 在另一实施例中，在形成修改区后，可对工件（例如，受内部应力的工件或不受内 部应力或内部应力可忽略的工件）有益地施加应力（例如，通过加热工件、冷却工件、弯曲 工件、机械地冲击工件、在工件内形成相较于修改区而言延伸至工件中更远处的气孔、凹槽 或裂纹，或类似者或其组合），以便产生前述一或多个应力场，进而建立一或多个裂纹及/ 或使其传播穿过工件的内部（例如，以便在第一表面与第二表面之间完整地延伸）且沿分 离路径分离工件。
[0029] 通常而言，工件可由诸如刚玉的材料形成，该材料包括蓝宝石、陶瓷、半导体、金属 或金属合金、玻璃、玻璃陶瓷，或类似物或其组合。可形成工件的示范性陶瓷材料包括氧化 铝、氧化铍、氧化锆或类似氧化物或其组合。可形成工件的示范性半导体材料包括元素或化 合物半导体（例如，硅、锗、硅-锗、碳化硅或类似物或其组合），半导体氧化物，或类似物或 其组合。可形成工件的示范性金属及金属合金包括铝、铟、钛、锌、不锈钢或类似物、其合金、 其氧化物、其氮化物，或类似物或其任何组合。可形成工件的示范性玻璃包括钠钙玻璃、硼 硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、铝硼硅酸盐玻璃、钠铝硅酸盐玻璃、钙铝硅酸盐玻璃、磷酸盐玻 璃、氟化物玻璃、硫属玻璃、块状金属玻璃或类似物或其任何组合。当由玻璃形成时，工件可 经化学强化、热