相对于气流的镭射扫描定序及方向制造技术

使用相对于主要气流方向(25)斜向且与该主要气流方向对抵的镭射扫描方向(20)平衡藉由镭射扫描做出的正交划线(26)的品质及波纹特性。用来形成宽于划线(26)的宽度的特征的多遍扫描的定位及序列可经控制来增强特征的边缘的品质及波纹特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相对于气流的镭射扫描定序及方向相关申请案的交互参照本申请案为2015年8月26日申请的美国临时专利申请案第62/210,193号的非临时申请案，该美国临时专利申请案的内容以引用方式整体并入本文以用于所有目的。版权声明2016ElectroScientificIndustries,Inc。本专利文件的揭示内容的一部分含有受版权保护的材料。版权所有者不反对任何人传真复制本专利文件或专利揭示内容，如同其出现在专利商标局专利档案或记录中一般，但在其他方面保留所有版权权利。37CFR§1.71(d)。
本申请案关于用于镭射扫描的系统及方法，且尤其是关于用于相对于气流的方向或相对于扫描定序的镭射扫描方向控制的系统及方法。
技术介绍
诸如电晶体、二极管、发光二极管、MEMS装置、平面波导结构及集成电路的大多数半导体及有关产品是以同时制造于诸如晶圆的大工件上的大量元件的形式加以制造。此晶圆通常由Si、GaAs、GaP、InP、蓝宝石，或其他材料，或上述各者的组合组成。装置的创造最通常使用诸如光刻法、氧化、植入、沉积、蚀刻、外延生长和/或旋转涂布的熟知制造技术来进行。在此等装置装载的晶圆完成时，独立装置必须经切单，通常被称为「划割」的制程。独立装置被称为「晶粒」或「晶片」。晶圆上介于邻接晶粒的主动部件之间的区域被称为「迹道(street)」或「晶片道」。迹道由于在划割制程期间移除或毁坏的晶圆材料而限于极小迹道宽度。完全由划割制程移除的晶圆区域可被称为「切口区域」或「锯口」，而其余迹道必须适应围绕切口区域的任何损坏区带及切口的任何未对准或直度偏差。历史上，已藉由晶圆锯的使用或藉由「划线及断裂」的技术进行划割，其中晶圆通常由钻石尖刻口，且随后沿此划线分裂。由于划线及断裂的诸如低产率的问题，划割锯变成用于划割晶圆的主要工具。熟知的切片刀锋通常具有沿该多个切片刀锋的切割轴的约50至200μm的窄尺寸，且产生比刀锋更宽的切口。切片刀锋当前需要为如此宽的，以例如经得起藉由熟知晶圆的强度及厚度制作直切口的应力。藉由机械切割刀锋制作的宽切口显著地降低可装配至每一晶圆上的晶粒的列及行数目。对降低切口区域的希望导致镭射在划割制程中的使用研究。由于潜在地极小的切口宽度及镭射至工件的精确对准的可能性，镭射提供可利用的最小迹道宽度的潜力。因此，镭射锯切为对用于划割的熟知技术的具有引力的替代方案。然而，晶圆材料的镭射分离比藉由刀锋进行慢得多，因此迹道大小通常保持足够大，以适应划割刀锋的宽度，此可被用作在镭射划线形成之后的第二步骤。开发许多此等混合镭射及晶片刀锋制程；然而，迹道宽度仍保持相对大的。美国专利第RE43,400号论述使用镭射来分离装置装载工件的优点。镭射参数及处理技术的进步已减少在不使用机械锯(诸如晶片刀锋)的情况下分离晶圆材料的通量时间及成本。然而，可进一步改良镭射划割制程。
技术实现思路
提供此概述来以简化形式介绍稍后在详细描述中进一步描述的概念选择。此概述不意欲识别所请求标的的关键或本质专利技术概念，亦不意欲判定所请求标的的范畴。在一些实施例中，一种用于增强由跨于工件的横向镭射扫描引起的镭射诱导材料效应的边缘特性的方法包括：在镭射处理系统的处理站处相对地定向镭射处理场及该工件；自气体供应在跨于该工件的主表面的至少一部分的气体输入方向上建立气体输入流，其中该气体输入流中的气体具有在该气体输入方向上的正气体输入速度；自真空源在跨于该工件的该主表面的至少该部分的气体排出方向上建立气体排出流，其中该气体输入流及该气体排出流建立跨于该工件的该主表面的累加或主要气流方向，且其中该气体输入流及该气体排出流配合来跨于该工件的该主表面提供累加气流特性；在镭射光束的镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第一镭射扫描方向上扫描该镭射光束，其中该镭射光束沿该第一镭射扫描方向入射该工件，从而沿该第一镭射扫描方向影响该材料，该第一镭射扫描方向与该累加或主要气流方向相对地斜向定向；以及在个别镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或不同镭射光束，其中该镭射光束沿该第二镭射扫描方向入射该工件，从而沿第二镭射扫描方向影响材料，该第二镭射扫描方向与累加或主要气流方向相对地斜向定向，其中该第二镭射扫描方向横向于该第一镭射扫描方向。在一些额外、累加或替代性实施例中，一种用于增强由跨于工件的横向镭射扫描引起的镭射诱导材料效应的边缘特性的方法包括：在镭射处理系统的处理站处相对地定向镭射处理场及该工件；自气体供应在跨于该工件的主表面的至少一部分的气体输入方向上建立气体输入流，其中该气体输入流中的气体具有在该气体输入方向上的正气体输入速度；自真空源在跨于该工件的该主表面的至少该部分的气体排出方向上建立气体排出流，其中该气体输入流及该气体排出流建立跨于该工件的该主表面的至少该部分的累加或主要气流方向，且其中该气体输入流及该气体排出流配合来跨于该工件的该主表面的至少该部分提供累加气流特性；在该镭射光束的镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第一镭射扫描方向上扫描镭射光束，其中该镭射光束沿该第一镭射扫描方向入射该工件，从而沿该第一镭射扫描方向影响该材料，该第一镭射扫描方向与该累加或主要气流方向相对地斜向定向，以产生具有第一波纹值的第一划线；以及在个别镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或不同镭射光束，其中该镭射光束沿该第二镭射扫描方向入射该工件，从而沿该第二镭射扫描方向影响该材料，该第二镭射扫描方向与该累加或主要气流方向相对地斜向定向，以产生具有第二波纹值的第二划线，其中该第二划线正交于该第一划线，且其中该第二波纹值在该第一波纹值的0.3微米内。在一些额外、累加或替代性实施例中，一种用于增强由跨于工件的横向镭射扫描引起的镭射诱导材料效应的边缘特性的方法包括：在镭射处理系统的处理站处相对地定向镭射处理场及该工件；自气体供应在跨于该工件的主表面的至少一部分的气体输入方向上建立气体输入流，其中该气体输入流中的气体具有在该气体输入方向上的正气体输入速度；自真空源在跨于该工件的该主表面的至少该部分的气体排出方向上建立气体排出流，其中该气体输入流及该气体排出流建立跨于该工件的该主表面的至少该部分的累加或主要气流方向，且其中该气体输入流及该气体排出流配合来跨于该工件的至少该部分提供具有气流速度的累加气流；在该镭射光束的镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第一镭射扫描方向上扫描镭射光束，其中该镭射光束沿该第一镭射扫描方向入射该工件，从而沿该第一镭射扫描方向影响该材料且产生一或多个局部化不利气体特性，该一或多个局部化不利气体特性可干扰该镭射光束沿该第一镭射扫描方向相对于该镭射光束处理轴的导向位置精确地入射该工件的能力，且可引起镭射诱导材料效应的边缘特性的波动，其中该第一镭射扫描方向横向于该累加或主要气流方向，其中该第一镭射扫描方向包括第一镭射扫描方向分量，该第一镭射扫描方向分量与该累加或主要气流方向平行或相对，且其中相对于该累加或主要气流方向的该第一镭射扫描方向抑制该一或多个局部化不利气体特性；以及在个别镭射光束处理轴相对于该工件的相对移动的第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或不同镭射光束，其中该镭射光束沿该第二镭射扫描方向入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强由跨于一工件的横向镭射扫描引起的一镭射诱导材料效应的一边缘特性的方法，所述方法包括：在一镭射处理系统的一处理站处相对地定向一镭射处理场及所述工件；自一气体供应在跨于所述工件的一主表面的至少一部分的一气体输入方向上建立一气体输入流，其中所述气体输入流中的气体具有在所述气体输入方向上的一正气体输入速度；自一真空源在跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分的一气体排出方向上建立一气体排出流，其中所述气体输入流及所述气体排出流跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分建立一主要气流方向，且其中所述气体输入流及所述气体排出流配合来跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分提供累加气流特性；当维持所述气体输入流及所述气体排出流时，在一镭射光束的一镭射光束处理轴相对于所述工件的相对移动的一第一镭射扫描方向上扫描所述镭射光束，其中所述镭射光束沿所述第一镭射扫描方向入射所述工件，从而沿所述第一镭射扫描方向影响所述材料，所述第一镭射扫描方向与所述主要气流方向相对地斜向定向；以及当维持所述气体输入流及所述气体排出流时，在一个别镭射光束处理轴相对于所述工件的相对移动的一第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或一不同镭射光束，其中所述镭射光束沿所述第二镭射扫描方向入射所述工件，从而沿所述第二镭射扫描方向影响所述材料，所述第二镭射扫描方向与所述主要气流方向相对地斜向定向，其中所述第二镭射扫描方向横向于所述第一镭射扫描方向。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.26 US 62/210,1931.一种用于增强由跨于一工件的横向镭射扫描引起的一镭射诱导材料效应的一边缘特性的方法，所述方法包括：在一镭射处理系统的一处理站处相对地定向一镭射处理场及所述工件；自一气体供应在跨于所述工件的一主表面的至少一部分的一气体输入方向上建立一气体输入流，其中所述气体输入流中的气体具有在所述气体输入方向上的一正气体输入速度；自一真空源在跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分的一气体排出方向上建立一气体排出流，其中所述气体输入流及所述气体排出流跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分建立一主要气流方向，且其中所述气体输入流及所述气体排出流配合来跨于所述工件的所述主表面的所述至少一部分提供累加气流特性；当维持所述气体输入流及所述气体排出流时，在一镭射光束的一镭射光束处理轴相对于所述工件的相对移动的一第一镭射扫描方向上扫描所述镭射光束，其中所述镭射光束沿所述第一镭射扫描方向入射所述工件，从而沿所述第一镭射扫描方向影响所述材料，所述第一镭射扫描方向与所述主要气流方向相对地斜向定向；以及当维持所述气体输入流及所述气体排出流时，在一个别镭射光束处理轴相对于所述工件的相对移动的一第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或一不同镭射光束，其中所述镭射光束沿所述第二镭射扫描方向入射所述工件，从而沿所述第二镭射扫描方向影响所述材料，所述第二镭射扫描方向与所述主要气流方向相对地斜向定向，其中所述第二镭射扫描方向横向于所述第一镭射扫描方向。2.如权利要求1的方法，其中所述第二扫描方向正交于所述第一扫描方向。3.如权利要求1的方法，其中所述第一扫描方向相对于所述主要气流方向成一135°±22.5°角度。4.如权利要求1的方法，其中所述第一扫描方向相对于所述主要气流方向成一135°±11.25°角度。5.如权利要求1的方法，其中所述第一扫描方向相对于所述主要气流方向成一135°±5.125°角度。6.如权利要求3的方法，其中所述第二扫描方向相对于所述主要气流方向成一225°±22.5°角度。7.如权利要求3的方法，其中所述第二扫描方向相对于所述主要气流方向成一225°±11.25°角度。8.如权利要求3的方法，其中所述第二扫描方向相对于所述主要气流方向成一225°±5.125°角度。9.如权利要求1的方法，其中所述主要气流方向在沿所述第一镭射扫描方向及所述第二镭射扫描方向的扫描期间保持大体上相同。10.如权利要求1的方法，其中所述镭射诱导材料效应包括一锯口、标志、贯穿孔通孔、盲通孔、沟槽或削薄。11.如权利要求1的方法，其中所述镭射诱导材料效应包括镭射烧蚀。12.如权利要求1的方法，其中所述主要气流方向平行于第一处理站轴或与所述第一处理站轴共线，其中所述工件包括介于所述工件的特征、装置或晶粒之间的一组迹道，且其中该组迹道斜向地对准至所述第一处理站轴。13.如权利要求1的方法，其中所述气体包括空气。14.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束包括具有大于或等于2μJ的一脉冲能量的镭射脉冲。15.如权利要求1的方法，其中扫描所述镭射光束包括以小于或等于5μm的一咬合大小将镭射脉冲递送至所述工件。16.如权利要求1的方法，其中扫描所述镭射光束包括在所述工件的所述主表面处递送具有一光点大小的镭射脉冲，其中顺序镭射脉冲之间的一光点重叠小于或等于所述光点大小的50％。17.如权利要求1的方法，其中在所述第二镭射扫描方向上扫描相同或不同镭射光束是跟随在小于或等于0.5秒内于所述第一扫描方向上扫描所述镭射光束之后。18.如权利要求1的方法，其中所述边缘特性包括直度、深度及光学密度中的一或多个。19.如权利要求1的方法，其中所述镭射诱导材料效应沿所述第一镭射扫描方向及所述第二镭射扫描方向形成狭长扫描特征，其中所述狭长扫描特征展现具有小于0.5微米的一标准偏差的一垂直宽度。20.如权利要求1的方法，其中所述镭射诱导材料效应沿所述第一镭射扫描方向形成一第一扫描特征，其中所述第一扫描特征具有相反第一主要边缘及第一次要边缘，其中所述镭射诱导材料效应沿所述第二镭射扫描方向形成一第二扫描特征，其中所述第二扫描特征具有相反第二主要边缘及第二次要边缘，其中所述边缘中的每一者可表达为一个别平均笔直拟合线，其中每一边缘的水平峰值及谷值可表达为相对于所述个别平均笔直拟合线的绝对值，其中每一边缘的所述绝对值与所述每一边缘的个别平均笔直拟合线的一标准偏差小于0.3微米。21.如权利要求1的方法，其中在所述第一镭射扫描方向上扫描所述镭射光束使用以下各者中的一或多个：一检流计驱动镜、一快速转向镜、一旋转多边形扫描器及一声光装置。22.如权利要求1的方法，其中在所述第一镭射扫描方向上扫描所述镭射光束使用一或多个检流计驱动镜。23.如权利要求1的方法，其中沿所述主要气流方向的所述累加气流在于相对移动的一第一镭射扫描方向上扫描一镭射光束的步骤及在一第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或一不同镭射光束的步骤期间且在这些步骤之间为连续的。24.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束经扫描达多遍的一扫描集合以形成具有一特征长度及一特征宽度的一狭长特征，其中用来产生所述狭长特征的镭射扫描的每一遍在所述第一扫描方向上扫描所述镭射光束，且其中所述扫描集合中每一遍的所述镭射诱导材料效应重叠所述扫描集合中另一遍的至少一个。25.如权利要求24的方法，其中所述多遍包括至少一第一遍及一最后遍，其中所述狭长扫描特征具有相反狭长主要边缘及狭长次要边缘以及与所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘等距的一中线，其中所述扫描集合的所述第一遍经定位相较于所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘更接近所述中线，且其中所述最后遍位于所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘的一处。26.如权利要求24的方法，其中所述多遍包括至少一第一遍及一最后遍，其中所述狭长扫描特征具有相反狭长主要边缘及狭长次要边缘以及与所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘等距的一中线，且其中所述第一遍位于所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘的一处，且其中所述扫描集合中的所述最后遍经定位相较于所述狭长主要边缘及所述狭长次要边缘中任一者更接近所述中线。27.如权利要求24的方法，其中一划线藉由所述扫描集合中的每一遍形成，其中所述扫描集合中的大多数所述遍产生相对于依时间顺序产生的划线不重叠的划线。28.如权利要求24的方法，其中所述多遍包括至少第一遍及第二遍，且其中所述第一遍及所述第二遍使用不同镭射参数配方。29.如权利要求1的方法，其中所述光束轴在所述第一方向上的所述第一镭射扫描期间处于运动中。30.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中所述扫描场包括一镭射处理场，所述镭射处理场在面积方面小于或等于所述扫描场，其中沿所述主要气流方向的所述累加气流相对于围绕所述处理场的流动力学经最大化，且其中在所述第一扫描方向上扫描所述镭射光束的一速度相对于达成所述镭射诱导效应的合意品质的一参数配方经最大化。31.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中所述扫描场包括一镭射处理场，所述镭射处理场在面积方面小于或等于所述扫描场，其中沿所述主要气流方向的所述累加气流在所述工件上行进大于所述处理场的一长轴尺寸的一半的一距离。32.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在镭射处理期间具有相对于所述工件的一光束位置，且其中沿所述主要气流方向的所述累加气流在所述工件上行进独立于相对于所述工件的所述光束位置的一距离。33.如权利要求1的方法，其中在相对移动的所述第一镭射扫描方向上扫描所述镭射光束的步骤包括在于相对移动的一第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或一不同镭射光束的步骤之前沿所述第一镭射扫描方向上的多个平行扫描路径扫描所述镭射光束。34.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中所述扫描场包括一镭射处理场，所述镭射处理场在面积方面小于或等于所述扫描场，其中所述处理场具有一矩形周边，且其中所述第一扫描方向平行于所述处理场的一对角线轴。35.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中所述扫描场包括一镭射处理场，所述镭射处理场在面积方面小于或等于所述扫描场，其中所述处理场具有二等分所述处理场的一长轴的一长轴尺寸，其中所述气体输入方向大体上垂直于所述处理场的所述长轴，其中沿所述气体输入方向行进的一气流体积具有垂直于所述气体输入方向的一流动宽度尺寸，且其中所述流动宽度尺寸大于所述长轴尺寸。36.如权利要求35的方法，其中所述长轴尺寸等于的一直径，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中所述扫描场包括一镭射处理场，所述镭射处理场在面积方面小于或等于所述扫描场，或所述长轴等于所述处理场的一对角线轴。37.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在于相对移动的一第一镭射扫描方向上扫描一镭射光束的步骤及在一第二镭射扫描方向上扫描相同或一不同镭射光束的步骤期间且在这些步骤之间具有连续运动。38.如权利要求1的方法，其中所述镭射光束处理轴在一扫描场内移动，其中在相对移动的一第一镭射扫描方向上扫描一镭射光束的步骤及在一第二镭射扫描方向上扫描相同镭射光束或一不同镭射光束的步骤各自在维持所述气体输入流及所述气体排出流的所述主要气流方向时于所述工件上的多个相邻扫描场上进行。39.如权利要求1的方法，其中所述工件的镭射光束入射产生一或多个局部化不利气体特性，所述一或多个局部化不利气体特性可干扰所述镭射光束沿所述第一镭射扫描方向相对于所述镭射光束处理轴的一导向位置精确地入射所述工件的能力，且可引起所述镭射诱导材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：达瑞·芬恩，罗伯特·A·佛葛森，
申请(专利权)人：伊雷克托科学工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US