TW201343296A - 使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法 - Google Patents

使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201343296A
TW201343296A TW102109207A TW102109207A TW201343296A TW 201343296 A TW201343296 A TW 201343296A TW 102109207 A TW102109207 A TW 102109207A TW 102109207 A TW102109207 A TW 102109207A TW 201343296 A TW201343296 A TW 201343296A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
workpiece
laser beam
lens
laser
range
Prior art date
Application number
TW102109207A
Other languages
English (en)
Inventor
Jeffrey P Sercel
Marco Mendes
Mathew Hannon
Michael Von Dadelszen
Original Assignee
Ipg Microsystems Llc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/422,190 external-priority patent/US20120234807A1/en
Application filed by Ipg Microsystems Llc filed Critical Ipg Microsystems Llc
Publication of TW201343296A publication Critical patent/TW201343296A/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
    • B23K26/042—Automatically aligning the laser beam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0853—Devices involving movement of the workpiece in at least in two axial directions, e.g. in a plane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/40—Removing material taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/53—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece for modifying or reforming the material inside the workpiece, e.g. for producing break initiation cracks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B33/00—Severing cooled glass
    • C03B33/02—Cutting or splitting sheet glass or ribbons; Apparatus or machines therefor
    • C03B33/0222—Scoring using a focussed radiation beam, e.g. laser
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
    • B23K2101/35—Surface treated articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/36—Electric or electronic devices
    • B23K2101/40—Semiconductor devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Dicing (AREA)

Abstract

用於雷射切割之系統及方法藉由以下方式於一基板或工件中提供延伸深度虛飾：聚焦一雷射光束，俾使該光束利用一波導自聚焦效應進入該工件中，以沿一延伸至該工件內之通道造成內部晶體損傷。可利用不同之光學效應來促進波導自聚焦效應，例如工件材料中之多光子吸收、工件材料之透明度、以及聚焦雷射之像差。雷射光束可具有一波長、脈波持續時間、及脈波能量，例如以透射過該材料並在該材料中提供多光子吸收。亦可使用一具有像差之聚焦雷射光束來提供足以將有效景深(DOF)延伸進入該工件內之一縱向球面像差範圍。

Description

使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法 【相關申請案之交叉申請】
本申請案係於2010年12月7日提出申請之美國專利申請案第12/962,050號之一部分接續申請案，該美國專利申請案主張於2009年12月7日提出申請之美國臨時專利申請案第61/267,190號之權利，該美國專利申請案及該美國臨時專利申請案以引用方式併入本文中。
本發明係關於雷射加工，更具體而言，係關於使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割。
雷射通常用於切割或劃刻一工件(例如一基板或半導體晶圓)。例如在半導體製造中，一雷射常常用於切割一半導體晶圓之製程，俾使由該半導體晶圓製成之各個器件(或晶粒)彼此分離。晶圓上之各晶粒係藉由隔道(street)而被隔開，且可使用雷射沿隔道切割該晶圓。可使用一雷射完全切斷晶圓，或不完全切斷晶圓並藉由在穿孔點處斷開晶圓而將晶圓之剩餘部分分開。例如當製造發光二極體(light emitting diode；LED)時，晶圓上之各個晶粒對應於LED。
隨著半導體器件之尺寸日益減小，可在單個晶圓上製成之此等器件之數目增多。每個晶圓之器件密度增大會增大產量並相似地降低製造每一器件之成本。為增大此密度，期望盡可能緊密地製造此等器件。半導體晶圓上之器件定位越緊密，各器件間之隔道便越窄。因此，雷射光束被精確地定位於更窄之隔道內且應在對器件造成最小損傷或不造成損傷之條件下切割晶圓。
根據一種技術，一雷射可被聚焦至基板或晶圓之一 表面上以燒蝕材料並達成一局部切割。雷射切割可對一半導體晶圓執行，例如，對晶圓之上面形成有器件之正面執行(被稱為正面切割(front-side scribing；FSS))，或對晶圓之背面執行(被稱為背面切割(back-side scribing；BSS))。儘管該等技術有效，然而其亦具有缺點。該二製程常常會導致大量碎屑產生且常常需要進行塗覆及沖洗製程以除去或減少碎屑。背面切割常常使用一更寬之切口及更寬之熱影響區(heat affected zone；HAZ)，此會導致發熱，進而可造成外延損傷及光損失。
根據另一種常常被稱為隱形切割(stealth scribing)之技術，可藉由一高數值孔徑(numerical aperture；NA)透鏡(例如，NA>0.8)將一雷射聚焦於一晶圓內部，以於材料內引起多光子吸收。高NA透鏡提供一非常短之工作距離及非常小之景深(depth of field；DOF)。此種製程亦具有若干缺點。具體而言，隱形切割可能會限制晶圓之厚度，可能難以在翹曲之晶圓上執行，且在較厚晶圓上執行時可能要慢得多，乃因可能需要若干遍才能達成分離。隱形切割亦在晶圓之表面上提供一相對較大之光點大小(spot size)，此可妨礙在各晶粒間之狹窄隔道中執行正面切割或要求每一晶圓上具有更少之晶粒。因無法在晶圓內部獲得所期望之焦點，隱形切割技術亦在加工具有DBR或金屬反射膜之晶圓時存在問題。隱形切割亦需要昂貴之透鏡及嚴格之焦點公差，且隱形切割設備通常具有更高之裝備成本及年度維護成本。
100‧‧‧雷射加工系統
102‧‧‧工件
104‧‧‧表面
106‧‧‧燒蝕區
108‧‧‧內部位置
110‧‧‧雷射
112‧‧‧原始雷射光束
114‧‧‧擴張光束
116‧‧‧聚焦雷射光束
120‧‧‧光束遞送系統
122‧‧‧擴束器
124‧‧‧聚焦透鏡
202‧‧‧工件
204‧‧‧表面
212‧‧‧原始雷射光束
213‧‧‧光線
214‧‧‧擴張雷射光束
215‧‧‧光線
216‧‧‧聚焦雷射光束
222‧‧‧擴束器
223‧‧‧衍射受限區域
224‧‧‧聚焦透鏡/透鏡
226‧‧‧近軸焦平面
228‧‧‧有效DOF
δ f ‧‧‧焦點偏移量
802‧‧‧藍寶石基板
805‧‧‧雷射區
806‧‧‧燒蝕孔
808‧‧‧延伸深度虛飾通道
1000‧‧‧雷射加工系統
1001‧‧‧平面
1002‧‧‧工件
1003‧‧‧一側
1005‧‧‧相對側
1016‧‧‧聚焦雷射光束
1020‧‧‧雷射光束遞送系統
1030‧‧‧氣浮X-Y定位台/X-Y定位台
1034‧‧‧工件支撐部
1040‧‧‧相對側照相機
1044‧‧‧正面照相機
1050‧‧‧運動控制系統
1101‧‧‧半導體晶圓
1102‧‧‧基板
1103‧‧‧正面
1104‧‧‧層
1105‧‧‧背面
1106‧‧‧燒蝕區
1107‧‧‧隔道
1108‧‧‧延伸深度虛飾
1109‧‧‧晶粒區段/區段
1116‧‧‧雷射光束
1140‧‧‧相對側照相機
1201‧‧‧半導體晶圓
1203‧‧‧正面
1205‧‧‧背面
1206a‧‧‧背面切割線
1206b‧‧‧正面切割線
1207‧‧‧隔道
1208‧‧‧延伸深度虛飾
1209‧‧‧區段
1216‧‧‧雷射光束
1240‧‧‧相對側照相機
1244‧‧‧加工側照相機
1300‧‧‧雷射加工系統
1302‧‧‧工件
1304‧‧‧表面
1306‧‧‧燒蝕區
1308‧‧‧內部位置
1310‧‧‧超快雷射
1316‧‧‧直線光束
1320‧‧‧光束遞送系統
1321‧‧‧原始雷射光束
1322‧‧‧擴束器
1323‧‧‧擴張光束
1324‧‧‧聚焦透鏡
1325‧‧‧橢圓形光束
1326a‧‧‧圓柱形平凹透鏡
1326b‧‧‧圓柱形平凸透鏡
1328‧‧‧反射器
在結合附圖閱讀以下詳細說明之後，將更佳地理解本發明之該等及其他特徵及優點，在附圖中：第1圖係為根據本發明實施例使一工件中具有延伸深度虛飾之一雷射切割系統之一示意圖；第2圖係為根據本發明實施例之一聚焦透鏡之一示意圖，該聚焦透鏡用於聚焦一雷射光束且使球面像差位於一衍射受限區域之 外；第3A圖係為一透鏡提供無球面像差之一近軸聚焦雷射光束之一示意圖；第3B圖係為一透鏡被過度充填而超出一衍射受限區域以提供一具有像差之聚焦雷射光束之一示意圖，該雷射光束具有足以將景深延伸進入一工件中之一縱向球面像差範圍以及一受限之橫向球面像差範圍；第3C圖係為一透鏡被過度充填而進一步超出一衍射受限區域以提供一具有像差之聚焦雷射光束之一示意圖，該雷射光束具有一更大縱向及橫向球面像差範圍；第4A圖至第4C圖係為一具有像差之聚焦雷射光束相對於一工件之一表面位於不同焦點偏移位置之示意圖；第5A圖至第5D圖係為一聚焦雷射光束以不同焦點偏移量及不同球面像差量自一具有60毫米(mm)焦距之三元透鏡進入250微米厚之藍寶石之示意圖；第6A圖至第6D圖係為一聚焦雷射光束以不同焦點偏移量及不同球面像差量自一具有54毫米焦距之二元透鏡進入250微米厚之藍寶石之示意圖；第7A圖至第7D圖係為一聚焦雷射光束以不同焦點偏移量及不同球面像差量自一具有25毫米焦距之三元透鏡進入120微米厚之藍寶石之示意圖；第8圖係為顯示一藍寶石基板之一表面之一照片，該表面具有一系列燒蝕孔，該等燒蝕孔係藉由根據本發明一實施例之一種方法而形成；第9圖係為顯示一藍寶石基板之一側之一照片，該側具有自燒蝕孔延伸之一系列延伸虛飾，該等延伸虛飾係藉由根據本發明一實施例之一種方法形成；第10A圖及第10B圖係為根據本發明一實施例具有一工件定位台之一雷射加工系統之示意圖，該工件定位台分別位於一對齊位置及雷射加工位置； 第11圖係為根據本發明一實施例之背面切割之一側視示意圖，其中一雷射光束與一半導體晶圓上之隔道進行相對側對齊；第12A圖及第12B圖係為根據本發明一實施例之雙面切割之側視示意圖，其中一雷射光束與一較淺之背面劃痕進行相對側對齊；以及第13圖係為根據本發明另一實施例之一用於以延伸深度虛飾及一細長光束光點進行切割之雷射切割系統之一示意圖。
根據本發明之實施例，用於雷射切割之系統及方法藉由以下方式在一基板或工件中提供延伸深度虛飾：聚焦一雷射光束，俾使該光束利用一波導自聚焦效應而進入該工件中，以沿一延伸至該工件中之通道造成內部晶體損傷。可利用不同之光學效應(例如，工件材料中之多光子吸收、工件材料之透明度、以及聚焦雷射光束之光學像差)來促進波導自聚焦效應。該雷射光束可具有一波長、脈波持續時間、及脈波能量，例如以至少部分地透射過材料並在材料中提供多光子吸收。亦可使用一具有像差之聚焦雷射光束來提供足以將有效景深(depth of field；DOF)延伸進入工件中之一縱向球面像差範圍。
產生延伸深度虛飾之雷射切割可用於切割工件(例如基板或半導體晶圓)，例如以使晶粒分離。根據一種應用，本文所述之雷射加工系統及方法可用於加工半導體晶圓，以分離用於形成發光二極體(light emitting diode；LED)之晶粒。產生延伸深度虛飾之雷射切割可用於對不同厚度之半導體晶圓進行背面切割及/或正面切割。可藉由選擇能使得至少部分地透射過材料並在材料中產生多光子吸收之雷射參數及光學參數而以延伸深度虛飾切割不同材料。具體而言，本文所述之方法可用於切割藍寶石、矽、玻璃、及其他能夠使一雷射光束至少部分地穿透材料並同時被充分吸收以造成晶體損傷之基板或材料。產生延伸深度虛飾之雷射切割亦可較佳地用於例如具有不透明塗層之工件上，乃因一 初始燒蝕可切透該不透明塗層。
本文所用術語「加工」係指任何使用雷射能量改變一工件之動作，且「切割」係指藉由在工件上掃描雷射而加工一工件之動作。加工可包含但不限於工件表面之材料燒蝕及/或工件內部之材料晶體損傷。切割可包含一系列燒蝕或晶體受損區域而無需連續的一行燒蝕或晶體損傷。本文所用術語「延伸深度虛飾」係指由於雷射能量以及工件內光子與材料之交互作用而沿一在工件內部延伸之通道發生之晶體損傷。
產生延伸深度虛飾之雷射切割可燒蝕材料之一外部並隨後將光束聚焦於內部以引起內部破裂或晶體損傷(即，延伸深度虛飾)，進而導致或促進切割或切塊(dicing)，例如以使晶圓晶粒分離。初始燒蝕可引起折射率改變，此會促進使雷射進入切口之波導或自聚焦效應，以在材料晶體結構內產生一會聚，進而有效地將高電場能聚焦至一點而使此點處發生晶體損傷。可將雷射參數最佳化以提供一清潔之燒蝕(即，具有最少碎屑)，進而促進自聚焦效應，以下將更詳細地闡述之。在其他實施例中，產生延伸深度虛飾之雷射切割亦可在不燒蝕工件表面之情況下執行。
可藉由調整雷射參數(例如，波長、脈波持續時間、及脈波能量)以使得至少部分地透射過材料並提供足以打亂材料晶體結構之多光子吸收而達成延伸深度虛飾。具體而言，雷射光束可具有一能夠透射過工件材料之波長(例如，紅外光波長、綠色波長、或紫外光波長)，並可包含一具有超短脈波(例如，小於1奈秒)或短脈波(例如，小於200奈秒)之一脈波雷射光束，進而提供能夠引起多光子吸收之一峰值功率。因此，藉由使用一實質上透明之靶材及一高能量超快雷射，輻照度(irradiance)與延伸景深(DOF)之平衡便容許與靶材進行深體積範圍之交互作用。
雷射波長可處於紅外光(IR)範圍內並可為一次至五次諧波，更具體而言，可處於例如約1.04微米至1.06微米(IR)、514奈米至532奈米(綠光)、342奈米至355奈米(UV)、或261奈米至266奈米(UV)範圍內。在藍寶石中，例如可藉由處於UV 範圍內(例如，266奈米、343奈米、或355奈米)之一雷射波長而達成藉由延伸深度虛飾進行之切割。在矽中，可藉由處於IR範圍內例如長於1.2微米(此時矽開始透射)、更尤其係約1.5微米之一雷射波長而達成藉由延伸深度虛飾進行之切割。可使用處於可見範圍內之雷射波長以延伸深度虛飾來切割玻璃。如本文所揭露，藉由延伸深度虛飾進行之切割亦可藉由使用能夠透射過以下材料之雷射波長而用於具有帶隙(band gap)之半導體及介電材料，該等材料包含但不限於GaAs及其他III-V族材料、SiC、Si、GaN、AIN、及金剛石。
將一較長波長(例如，相較於習知之切割技術)與一較短脈波一同使用會使雷射能量尤其在高度透明材料(例如藍寶石)中具有更佳之耦合效率及吸收。脈波持續時間可短於熱擴散時間，進而引起材料之快速蒸發(即，以一直接固-氣相變(solid to vapor transition)達成蒸發性燒蝕)。為使某些材料之熔融最小化，例如脈波持續時間可為亞皮秒。當加工藍寶石時，例如可使用小於約10皮秒(ps)之超短脈波持續時間。在其他實例中，亦可使用大於1奈秒或甚至大於100奈秒之較長脈波持續時間(例如，在矽中可使用150奈秒至200奈秒之脈波)。
例如可使用超快雷射來產生皮秒或毫微微秒(femtosecond)之超短脈波。在某些實施例中，超快雷射可能夠產生具有不同波長(例如，約0.35微米、0.5微米、1微米、1.3微米、1.5微米、2微米或其間之任何增量)及不同超短脈波持續時間(例如，小於約10皮秒)之原始雷射光束。一超快雷射之一實例包含可購自TRUMPF之TruMicro系列5000皮秒雷射其中之一。雷射亦可以處於約10千赫(kHz)至1000千赫之一範圍內之重複率提供處於約1微焦耳(μJ)至1000微焦耳之一範圍內之一脈波能量。
產生延伸深度虛飾之雷射切割通常使用工作距離較長之光學器件(例如，相較於用於隱形切割之高NA透鏡而使用一較低NA透鏡)。具有較長工作距離及較低NA之光學器件可包 含例如NA小於0.8、更尤其係小於0.5或小於0.4之聚焦透鏡。產生延伸深度虛飾之雷射切割亦可引入球面像差，該球面像差具有足以將有效DOF延伸進入一工件中之一縱向球面像差範圍。相較於具有較高NA之透鏡，具有較長工作距離及較低NA之透鏡通常具有一更長之DOF。使用一引入球面像差之透鏡可進一步延伸有效DOF，俾使波導自聚焦效應在工件中增加一延伸區上之能量。
如以下將更詳細地闡述，可藉由調整雷射參數(例如，波長、脈波持續時間、及脈波能量)、加工參數(例如，脈波間距)、及光學參數(例如，工作NA及焦深)來控制延伸深度虛飾之深度。
參見第1圖，用於藉由延伸深度虛飾進行雷射切割之一雷射加工系統100之一實施例可用於切割一工件102(例如一半導體晶圓之一藍寶石基板)。雷射加工系統100之此實施例包含一雷射110及一光束遞送系統120，雷射110用於產生一原始雷射光束，光束遞送系統120用於聚焦該雷射光束並將該聚焦雷射光束引導至工件102之一表面104。光束遞送系統120包含一擴束器(beam expander)122及一聚焦透鏡124，擴束器122用於擴張來自雷射110之一原始雷射光束112以形成一擴張光束114，聚焦透鏡124用於聚焦擴張光束114以提供一聚焦雷射光束116。光束遞送系統120亦可包含一自動聚焦系統(圖未示出)，然而可並非必須如此。
在所示實施例中，雷射加工系統100對擴張雷射光束114進行聚焦，俾使聚焦雷射光束116之一能量密度足以在一燒蝕區106中燒蝕工件102之表面104，並使該光束利用波導自聚焦效應而穿透燒蝕區106並進入工件102中。因此，波導自聚焦效應將聚焦雷射光束116自燒蝕區106引導至在工件102內延伸之一內部位置108，在內部位置108處，由於震動、電場及/或壓力而造成晶體損傷。聚焦雷射光束116之每一脈波分別在工件102上形成一光束光點並利用波導自聚焦效應而延伸至工件102內，以在一延伸深度上提供高能量並在內部位置108處沿通道造成晶 體損傷。儘管在每一位置處僅使用單個脈波之聚焦雷射光束116便可足夠，然而亦可使用一多脈波製程，其中後續脈波提供更深或更強之材料破裂。
可在工件102上掃描聚焦雷射光束116，俾藉由一系列雷射脈波而沿一切割線形成一系列燒蝕區106及晶體受損內部位置108(即，延伸虛飾)。例如可單遍或多遍地掃描雷射光束116，以達成各種深度及間距。例如，工件102可相對於聚焦雷射光束116移動，以形成該系列燒蝕區106及晶體受損內部位置108。燒蝕區106及晶體受損內部位置108可在此後有利於工件102沿切割線之分離。儘管所示實施例顯示在一具有LED晶粒之半導體晶圓上進行正面切割，然而雷射加工系統100亦可用於背面切割或雙面切割，以下將更詳細地闡述之。
端視材料類型而定，雷射110可能夠射出波長能夠至少部分地穿透工件102之材料之短脈波(例如，小於約200奈秒)或超短脈波(例如，小於約1奈秒)。根據藉由延伸深度虛飾切割藍寶石之一實例，雷射110係為一超快雷射，其射出一原始雷射光束，該原始雷射光束之波長處於UV範圍內(例如，約266奈米、343奈米、或355奈米)且具有小於約10皮秒之一脈波持續時間及約60微焦耳之一脈波能量。此種雷射提供一能夠穿透藍寶石之波長及一足夠高之峰值功率以損傷藍寶石內之內部位置處之晶體。可以一重複率操作雷射110，進而以一特定掃描速度達成一期望之切割。根據一加工藍寶石之實例，可以一約33.3千赫之重複率及處於一約70毫米/秒(mm/s)至90毫米/秒(mm/s)範圍之一掃描速度操作具有約60微焦耳之一脈波能量之UV雷射。在另一實例中，重複率可為約100千赫，且一掃描速度約為100毫米/秒至300毫米/秒。在其他實施例中，可以一減小之脈波能量(例如約40微焦耳)及一較高重複率(例如，約200千赫)使用一較低功率雷射(例如，約8瓦(W))。
擴束器122可係為一2×擴束望遠鏡(expanding telescope)，且聚焦透鏡124可係為一60毫米之三元透鏡以用於以 一約400微米(μm)之焦深(focal depth)及一約3微米之所期望切口寬度(kerf width)達成一有效聚焦性能(focusability)。擴束器122可係為例如一擴束望遠鏡，該擴束望遠鏡包含一未經塗覆之負透鏡(例如，f=-100毫米)與一正透鏡(例如，f=200毫米)之組合。聚焦透鏡124可具有一小於0.8、更尤其係小於0.5或小於0.4之NA，此會提供一較長之工作距離及一較長之DOF。聚焦透鏡124亦可引入球面像差以提供一具有像差之聚焦雷射光束116，具有像差之聚焦雷射光束116具有一縱向球面像差範圍，該縱向球面像差範圍足以將有效DOF進一步延伸進入工件102中，以下將更詳細地闡述之。
聚焦雷射光束與超短脈波或短脈波之組合會使增強之聚焦性能(具有較低之NA光學器件)在工件102之內部位置108處造成晶體損傷、同時使工件表面104上之被移除材料(例如，碎屑)之量最小化。雷射110及光束遞送系統120可配置有雷射加工參數(例如，波長、脈波持續時間、脈波能量、峰值功率、重複率、掃描速度、及光束長度及寬度)，該等雷射加工參數能夠達成針對欲切割材料之表面燒蝕及自聚焦效應以及達成期望之切口寬度。
如第2圖更詳細地顯示，可藉由利用一聚焦透鏡224之透鏡像差延伸一具有像差之聚焦雷射光束216之有效DOF，來促進延伸深度虛飾。透鏡像差係為光線穿過一透鏡後相對於一理想路徑之偏差，該理想路徑係藉由近軸光學器件來預測。具體而言，球面像差係由光線穿過一透鏡後相對於透鏡光軸更遠之偏差產生。
在此實施例中，聚焦透鏡224之一部分通常包含一衍射受限區域223，衍射受限區域223會提供實質上無像差(即，衍射對效能之影響超過像差對效能之影響)之衍射受限效能。在衍射受限區域223內照射透鏡224的一雷射光束214之光線213聚焦於近軸焦平面226處，進而在聚焦雷射光束216之此區域內產生一具有高解析度之聚焦光束光點。在衍射受限區域223外， 聚焦透鏡224將球面像差引入至具有像差之聚焦雷射光束216中。在衍射受限區域223外照射透鏡224之光線215偏離近軸焦點並被聚焦(即，越過透鏡224之光軸)於近軸焦平面226後方之延伸焦點處。因此，球面像差會有效地使具有像差之聚焦雷射光束216之焦點自近軸焦點連續地延伸。
具有像差之光線215之焦點沿透鏡224之光軸延伸超過近軸焦平面226之距離係為縱向球面像差(longitudinal spherical aberration；LSA)範圍，且具有像差之光線215沿近軸焦平面226延伸之距離係為橫向球面像差(transverse spherical aberration；TSA)範圍。LSA範圍使聚焦雷射光束216之有效DOF 228延伸超過近軸焦平面226並有利於在一工件中產生延伸深度虛飾，以下將更詳細地闡述之。
因此，本發明之各實施例以與習知知識相反之方式利用一聚焦透鏡之瑕疵。在用於雷射切割之透鏡系統中，常常期望避免或校正透鏡像差來提供一聚焦良好之光束光點。然而，根據本發明之實施例，則有意地利用透鏡像差形成能夠延伸DOF之一光學效應，以藉由延伸深度虛飾而切割一工件。此外，如本文所述，用於藉由延伸深度虛飾進行雷射切割之透鏡可較隱形切割所需之高NA透鏡更廉價。
聚焦透鏡224可包含多元透鏡(例如二元透鏡或三元透鏡)，該多元透鏡在衍射受限區域223內而非在透鏡224之整個孔徑上校正像差。聚焦透鏡224亦可提供一相對長之工作距離以及小於約0.8、更尤其係小於約0.5或小於約0.4之低NA。不同之基板材料及厚度可具有用於藉由延伸深度虛飾進行切割之一不同最佳參數組合，包含波長、脈波持續時間、工作NA、縱向球面像差範圍、及散焦。因此，透鏡之準確光學參數將取決於欲被切割之材料類型。
如第3A至第3C圖所示，聚焦透鏡224可被設計及/或照射以引入一足以延伸有效DOF之縱向球面像差範圍、同時限制橫向球面像差範圍。舉例而言，透鏡224之工作或運作NA(或 F#)可經選擇以獲得將在一工件202內提供期望之延伸虛飾之縱向球面像差範圍、同時限制橫向球面像差範圍，俾使工件202之一表面204上之聚焦光束光點大小不會過大。工件表面204上之期望光束光點大小取決於具體應用，且對於切割半導體晶圓及晶粒分離而言可小於約20微米。
在此實施例中，可藉由以下方式調整透鏡224之工作或運作NA：使用一擴束器222擴張一原始雷射光束212，以產生一擴張雷射光束214，擴張雷射光束214照射透鏡224之通光孔徑(clear aperture)之一可變部分。當擴張雷射光束214僅在衍射受限區域223內照射透鏡224之孔徑時，如第3A圖所示，聚焦光束216僅包含聚焦至近軸焦平面之近軸光線，該近軸焦平面顯示於工件202之表面204上。此不會提供使有效DOF延伸進入工件202內之一縱向球面像差範圍來提供延伸深度虛飾。
當擴張雷射光束214剛剛超出衍射受限區域223而照射透鏡224之孔徑時，如第3B圖所示，聚焦光束216亦包含具有像差之光線，該等光線以能夠將DOF 228延伸進入工件202中之一縱向球面像差範圍聚焦於近軸焦平面之外。因當透鏡於近處工作而衍射不十分受限時縱向球面像差佔優勢，故聚焦光束216之具有像差之光線之橫向球面像差範圍可受限制。因此，縱向球面像差範圍會延伸DOF並同時仍保持橫向光點大小處於控制之中。
當擴張雷射光束214照射透鏡224之整個孔徑時，如第3C圖所示，聚焦光束216包含具有像差之光線，該等具有像差之光線進一步延伸橫向球面像差範圍並進一步增大工件202之表面204上之光束光點大小。在此實例中，增大之橫向球面像差範圍可使縱向球面像差所提供之延伸DOF效應失效。
因此，可以一工作NA照射透鏡224，俾使縱向球面像差範圍足以將DOF延伸進入工件內，以產生期望之延伸深度虛飾、並同時限制橫向球面像差範圍。可於透鏡224處逐漸增大光束大小(例如，增大工作NA)，直至找到在工件202之材料內部 產生延伸深度虛飾之最佳大小為止。限制橫向球面相差範圍能夠使工件表面上之光束光點大小變小、雷射區變小、且燒蝕區變小，同時仍能夠達成一足以延伸有效DOF之縱向球面像差範圍。在一實施例中，可充分地限制橫向球面像差範圍，以產生小於約20微米、更尤其係10微米至20微米之一雷射區以及小於約10微米、更尤其係約5微米之一燒蝕區。
對於一給定材料、波長、及脈波持續時間，最佳之NA及脈波能量將取決於材料厚度。對於薄的材料(例如，90微米至110微米之藍寶石)，可藉由一約0.15至0.2之工作NA以及處於一約10微焦耳至約50微焦耳範圍之脈波能量達成一期望之延伸深度虛飾深度。在使用一具有25毫米焦距及一18毫米通光孔徑之三元透鏡時，例如可藉由照射該25毫米三元透鏡之18毫米孔徑之約8毫米來達成具有一縱向球面像差範圍之一適宜光點大小，該縱向球面像差範圍足以在一90微米至110微米之材料厚度中達成延伸深度虛飾。為藉由一皮秒355奈米雷射來加工薄的藍寶石，例如可以約0.16 NA操作一具有25毫米焦距之三元透鏡，以達成一期望深度之延伸深度虛飾。在此實例中，根據一Zemax分析，縱向像差係數約為0.0133，且橫向像差係數約為0.0024。
對於較厚之材料(例如，250微米至500微米之藍寶石)，可藉由一約0.05至0.1之較低工作NA以及處於一約30微焦耳至70微焦耳範圍之一較高脈波能量來達成與該較厚材料相匹配之一期望延伸深度虛飾。為藉由一皮秒355奈米雷射來加工厚的藍寶石，可以約0.07NA操作一具有60毫米焦距之三元透鏡，以達成一期望深度之延伸深度虛飾。脈波能量可根據脈波間距而更高或更低，以達成一期望之深度。舉例而言，一較低之脈波能量可與一較短之脈波間距一起使用，而一較長之脈波間距可需要一較高之脈波能量。
亦可使用其他技術來減小或消除過大之橫向球面像差。舉例而言，可將一光圈放置於透鏡224前方，以限制進入透 鏡224中之最大光束直徑214，藉此限制最大NA。
如上所述，可利用不同之雷射參數及光學器件藉由各種深度之延伸深度虛飾來切割不同之材料。在藍寶石中，例如一具有25毫米焦距之三元透鏡與一超快UV雷射一起可達成超過100微米深之延伸深度虛飾。在矽中，藉由一更長之透鏡以及具有更高功率之IR雷射，可達成一更深之延伸深度虛飾(例如，300微米)。
如第4A圖至第4C圖所示，亦可選擇或調整一具有像差之聚焦雷射光束216相對於一工件202之一表面204之一焦點偏移量，例如以改變進入工件202內之一延伸DOF 228及/或工件202之表面204上之光束光點大小及能量密度。可將焦點偏移量選擇成例如使進入工件202中之延伸深度虛飾之一深度最佳化並使表面損傷或碎屑最小化。因此可藉由調整焦點偏移量以及其他雷射及光學參數(例如雷射脈波能量)而對延伸深度虛飾進行可調整之深度控制。例如可藉由調整聚焦透鏡224相對於工件202之一位置來調整焦點偏移量。
第4A圖顯示具有像差之聚焦雷射光束216以近軸光線聚焦於工件202之一表面204上而未發生焦點偏移，即，近軸焦平面226與表面204實質上重合。圖4B顯示具有像差之聚焦雷射光束216以近軸射線聚焦於工件202之表面204下方且表面204與近軸聚焦表面226之間具有一焦點偏移量δ f ，藉此將有效DOF 228更向工件202中延伸。圖4C顯示具有像差之聚焦雷射光束216以近軸光線聚焦於工件202之表面204下方且表面204與近軸焦平面226之間具有一更大之焦點偏移量δ f ，藉此將有效DOF更進一步向工件202中延伸。
最佳焦點偏移量可根據基板材料(例如，切割波長處之折射率)及材料厚度而異，並根據透鏡運作NA及透鏡運作條件下之所得像差係數而異。焦點偏移量亦可端視製程類型(例如，正面型或背面型)而定。對於以10皮秒355奈米雷射在0.16 NA下使用一25毫米三元透鏡切割一90微米至110微米之藍寶石 基板之情形，例如對於背面切割而言之最佳焦點偏移量可處於20微米至40微米範圍內。
第5A-5D圖顯示在250微米厚之藍寶石中使用一60毫米焦距之三元透鏡聚焦之一雷射光束之光線幾何分佈，其具有不同球面像差量以及以20微米為增量之不同焦點偏移量。第6A-6D圖顯示在250微米厚之藍寶石中使用一54毫米焦距之二元透鏡聚焦之一雷射光束之光線幾何分佈，其具有不同球面像差量以及以15微米為增量之不同焦點偏移量。第7A-7D圖顯示在120微米厚之藍寶石中使用一25毫米焦距之三元透鏡聚焦之一雷射光束之光線幾何分佈，其具有不同球面像差量以及以10微米為增量之不同焦點偏移量。
一理想透鏡將提供第5A圖、第6A圖、及第7A圖所示之近軸光線幾何分佈。根據本文所述各實施例，具有一衍射受限區域之一實際透鏡會引入如第5B-5D圖、第6B-6D圖、及第7B-7D圖所示之球面像差。第5B圖、第6B圖、及第7B圖例示由一均勻雷射光束在整個孔徑處照射一實際透鏡而提供之具有像差之光線之光線幾何分佈。第5C圖、第6C圖、及第7C圖例示由一高斯(Gaussian)雷射光束在整個孔徑處照射一實際透鏡而提供之具有像差之光線之光線幾何分佈。第5D圖、第6D圖、及第7C圖例示由一高斯雷射光束在部分孔徑處照射一實際透鏡而提供之具有像差之光線之光線幾何分佈。
在所示實例中，當孔徑過大(第5B圖、第5C圖、第6B圖、第6C圖、第7B圖、及第7C圖)時，橫向球面像差範圍過大，且具有像差之聚焦光束會被放大。在部分孔徑(第5D圖、第6D圖、及第7D圖)下，具有像差之聚焦光束與近軸或理想透鏡(第5A圖、第6A圖、及第7A圖)相比具有一相對緊湊之焦點且具有一延伸之有效DOF。因此，根據一個實例，對於特定基板材料及厚度而言，所期望之透鏡與NA組合會產生幾乎衍射受限之橫向光點大小，但同時產生足以延伸有效DOF以與材料厚度相匹配之一縱向球面像差範圍。
儘管藉由具有25毫米、54毫米、及60毫米之焦距之透鏡來描述特定實例，然而亦可使用具有其他焦距之透鏡來提供所期望之NA及球面像差。舉例而言，焦距可小於25毫米或大於60毫米。
第8圖及第9圖顯示藉由一系列雷射脈波切割一藍寶石基板802且使藍寶石基板802中具有延伸深度虛飾之照片。每一雷射脈波形成一供雷射進入藍寶石基板802之燒蝕區或孔806，其中燒蝕孔806周圍環繞有一雷射區805，且一延伸深度虛飾通道808自燒蝕孔806延伸至基板802之材料中。因此，基板802可沿由該一系列燒蝕孔806及延伸深度虛飾通道808形成之切割線而被分開。
在所示實施例中，燒蝕孔806約為5微米寬並具有一20微米之雷射區805且間距為約15微米，且延伸深度虛飾通道808延伸至150微米厚之藍寶石基板802中約100微米。因此，根據本文所述之實施例，藉由延伸深度虛飾進行之切割容許切割部位小於20微米。因此，在切割具有LED之半導體晶圓時，切割部位越小(例如與隱形切割相比)，則所容許之隔道越窄(例如，小於25微米)且晶粒間距越小，而不會造成顯著損壞及碎屑。即使當切割部位間之間距較大時，延伸深度虛飾通道808之深度亦能夠改良沿切割線之斷開。延伸深度虛飾通道808之深度亦使得能夠切割較厚之基板而無需例如如隱形切割所需般使雷射在基板內不同焦點處進行多遍掃描。例如，與使用交疊脈波相比，切割部位之間距容許藉由對每一切割部位使用單個脈波而更快地切割。
可藉由不同之雷射參數(例如，藉由控制脈波間距及深度)來達成其他切割部位尺寸、深度、及間距。儘管可對每一部位使用單個脈波，然而亦可例如藉由多遍地掃描雷射來對每一切割部位使用多個脈波以控制深度。儘管所示實施例顯示約15微米之一間距及約100微米之一深度，然而可將間距控制成自相互交疊至20微米或以上，並可將深度控制成小於100微米至大於 200微米。
在其他變型中，可針對一脈波序列中之不同脈波使用不同深度。一脈波序列例如可包含一系列頻率較高之較淺脈波(例如，由5微米至10微米間隔開之10微米至20微米深度)以及一間隔頻率較低(例如，每15微米至50微米)之較深脈波(例如，50微米至100微米)。換言之，一系列較深脈波可以較長距離間隔開，並使較淺脈波位於較深脈波之間以增強斷開特性。因此，藉由改良斷開特性及斷開良率，產生延伸深度虛飾及可控深度及間距之切割在生產LED時可尤其有利，乃因來自LED之光傳播效應更能夠到達藍寶石側壁之底部或中間。於其中較少關注光損失之情形中(例如在矽晶圓中)可使用更緊密且更深之間距。
參照第10A圖及第10B圖，根據另一實施例，一雷射加工系統1000包含一氣浮(air bearing)X-Y定位台1030，以用於支撐及定位一工件1002，進而藉由延伸深度虛飾進行切割。雷射加工系統1000包括安裝於一側(例如，頂側或前側)上之一雷射光束遞送系統1020以及安裝於一相對側(例如，底側或後側)上之一相對側照相機1040。定位台1030之至少一工件支撐部1034被配置成在使相對側照相機1040面向工件1002之一對齊位置(第10A圖)與使雷射光束遞送系統1020面向工件1002之一加工位置(第10B圖)之間滑動。雷射光束遞送系統1020高於支撐部1034上之一工件支撐表面之一平面1001，且相對側照相機1040低於支撐部1034上之工件支撐表面之平面1001。美國專利申請第12/962,050號中更詳細地描述了氣浮X-Y定位台之一實例，該美國專利申請以引用方式全文併入本文中。
在對齊位置上，相對側照相機1040對工件1002之面向照相機1040之一側1005上的一特徵進行成像並產生代表該特徵之影像資料。由相對側照相機1040所產生之影像資料可用於定位工件1002，俾使例如使用熟習此項技術者所習知之機器視覺系統及對齊技術而使雷射光束遞送系統1020相對於在工件1002之相對側1005上所成像之特徵對齊。在加工位置上，雷射光束遞 送系統1020朝工件1002之面向光束遞送系統1020之一側1003引導一聚焦雷射光束1016(例如，具有一延伸DOF且具有像差之聚焦雷射光束)並使用如上所述藉由延伸深度虛飾進行之切割來加工工件1002。
雷射加工系統1000亦包含一運動控制系統1050，以用於在工件1002之對齊及/或加工期間控制定位台1030之運動。運動控制系統1050可根據由相對側照相機1040所產生之影像資料而產生對齊資料，並因應該對齊資料而控制定位台1030之運動。
雷射光束遞送系統1020可包含透鏡及其他光學元件，以用於例如如上所述修改並聚焦由一雷射所產生之一原始雷射光束。雷射(圖未示出)例如可被定位於雷射加工系統1000之一平台上，且由雷射所產生之原始雷射光束可被引導至雷射光束遞送系統1020中。
雷射加工系統1000亦可包含一正面照相機1044，以用於在正面上對工件1002進行成像。正面照相機1044可被安裝至光束遞送系統1020或其他適宜位置。正面照相機1044可類似地耦合至運動控制系統1050，俾使運動控制系統1050可使用自正面照相機1044產生之影像資料來提供對齊。因此，雷射加工系統1000可容許自與雷射光束相對之背面或自正面或與雷射光束相同之側對齊。相對側照相機1040及正面照相機1044可為熟習此項技術者習知的用於在雷射加工應用中對齊半導體晶圓之高解析度照相機。
因此，雷射加工系統1000可用於將光束遞送系統1020及聚焦雷射光束1016與一半導體晶圓上各晶粒間之隔道對齊。當適當對齊時，X-Y定位台1030可移動工件1002以在工件1002上掃描雷射光束，俾使一系列脈波例如沿一晶圓上各晶粒間之一隔道或沿晶圓之與隔道相對之一側切割工件1002。X-Y定位台1030可隨後移動工件以轉位至另一隔道進行切割。可視需要重複對齊過程，以在其他隔道內或沿其他隔道進行切割。
參照第11圖，可使用相對側對齊來利於一半導體晶 圓1101之背面切割，進而分開複數個半導體晶粒(例如，LED)。半導體晶圓1101可包含一基板1102(例如，藍寶石)及形成於由隔道1107所隔開之區段1109中之一或多層半導體材料(例如，GaN)。半導體晶圓1101的具有區段1109之側被稱為正面1103，且相對側被稱為背面1105。基板1102亦可在與區段1109相對之背面1105上具有一或多個層1104(例如，金屬)。
一雷射加工系統(例如，上述雷射加工系統)可用於沿晶粒區段1109間之隔道1107切割半導體晶圓1101，以將半導體晶圓1101分成各個晶粒。因此，半導體晶圓1101被對齊成使一雷射光束1116在半導體晶圓1101上射於隔道1107之間，進而對準晶粒區段1109與雷射光束1116。如上所述，可藉由形成具有延伸深度虛飾1108之一系列燒蝕區1106來切割半導體晶圓1101。形成延伸深度虛飾及燒蝕之切割在層1104為不透明時尤其有利，乃因燒蝕能夠移除層1104並使雷射光束1116能夠進入基板1102。在另一變型中，可使用一雷射之一第一遍掃描來燒蝕及移除層1104，且一雷射之一第二遍掃描會提供延伸深度虛飾。
當對半導體晶圓1101之背面1105進行雷射加工時，半導體晶圓1101可被定位成使晶圓1101之正面1103上之晶粒區段1109面向相對側照相機1140。因此，相對側照相機1140可用於觀察各區段1109間之隔道1107，並使隔道1107相對於雷射光束1116之一位置對齊。利用相對側照相機1140之對齊在背面層1104為不透明(例如，金屬)且妨礙自加工側進行對齊時尤其有利。為提供此種對齊，晶圓1101沿Y軸相對於雷射光束遞送系統(圖未示出)被定位成使由雷射光束1116在晶圓1101之背面1105上形成之切割線位於正面1103之隔道1107之寬度內。
參見第12A圖及第12B圖，可使用相對側對齊來利於雙面切割。一般而言，雙面切割涉及在一工件之兩個面上形成相對淺之切割線，且其中一條切割線相對於其中另一條切割線實質上對齊。形成淺的切割線能夠最小化或避免由較深之切割線可能造成之損傷，同時在兩個面上具有切割線可提高斷開良率，乃 因裂紋更可能在切割線之間傳播。
根據一種實例性方法，一半導體晶圓1201可首先被定位成(例如，定位於工件支撐件上)使一背面1205面向一雷射光束遞送系統(圖未示出)且一正面1203面向一相對側照相機1240(第4A圖)。當晶圓1201位於此位置時，可使用相對側照相機1240對各區段1209間之隔道1207其中之一進行成像，俾使晶圓1201可被定位成使背面1205上之雷射光束1216與正面1203上之隔道1207對齊。當半導體晶圓1201已對齊時，可使用雷射光束1216切割背面1205，進而形成一相對淺之背面切割線1206a(例如，為20微米或以下)。
隨後可將半導體晶圓1201翻轉，俾使正面1203面向雷射光束遞送系統且背面1205面向相對側照相機1240(第4B圖)。當晶圓1201處於此位置時，可使用相對側照相機1240對背面切割線1206a進行成像，俾使晶圓1201可被定位成使雷射光束1216與背面切割線1206a對齊。當半導體晶圓1201已對齊時，可使用雷射光束1216在各區段1209間之隔道1207中切割正面1203，以形成與背面切割線1206a實質上對齊之一正面切割線1206b。例如，如上所述，正面切割線1206b可包含具有延伸深度虛飾1208之一系列燒蝕區。作為由相對側照相機1240提供對齊之附加或替代，一加工側照相機1244可對隔道1207進行成像以使雷射光束1216與隔道1207對齊。
隨後，晶圓1201可藉由以下方式而被分成各個晶粒：沿切割線1206a、1206b之位置斷開，俾使裂紋在延伸深度虛飾1208之促進下在切割線1206a與1206b之間傳播。當各區段1209對應於各LED時，例如，正面切割線1206b會更佳地界定LED之邊緣，俾使LED更均勻並提高斷開良率(例如，相較於僅在一側上具有淺切割線之情形)。此外，對LED光及電性特性造成不利影響之可能性更小，乃因切割線1206a、1206b之深度不足以造成顯著之熱損傷。
根據另一替代方法，具有延伸深度虛飾1208之正面 切割線1206b可首先形成於正面1203上(例如，使用加工側照相機1244提供相對於隔道1207之對齊)。隨後可將晶圓1201翻轉並可在背面1205上形成背面切割線1206a(例如，使用相對側照相機1240提供相對於正面切割線1206b及/或隔道1207之對齊)。其中一條切割線可淺於另一條切割線。舉例而言，可首先形成較淺之切割線(例如，為20微米或以下)，並使第二條較深切割線與該較淺切割線對齊。根據一雙面切割方法之另一變型，背面切割線1206a可形成有延伸深度虛飾1208。
參照第13圖，以下將更詳細地描述用於藉由延伸深度虛飾來切割一工件1302(例如，一半導體晶圓之一藍寶石基板)之一雷射加工系統1300之另一實施例。雷射加工系統1300可包含一超快雷射1310及一光束遞送系統1320，超快雷射1310能夠以一能夠至少部分穿透材料之波長射出超短脈波(例如，小於1奈秒)，光束遞送系統1320能夠提供良好聚焦之直線光束1316。光束遞送系統1320之一個實施例包含：一擴束器1322，用於擴張來自超快雷射1310之原始雷射光束1321，以形成一擴張光束1323；一光束成形器1326，用於使擴張光束1323成形，以形成一橢圓形光束1325；以及一聚焦透鏡1324，用於聚焦橢圓形光束1325，以提供良好聚焦之直線光束1316，直線光束1316在工件1302上形成一直線光束光點且在工件1302中具有一延伸DOF。光束遞送系統1320亦可包含一或多個反射器1328，以視需要反射及重定向雷射光束。
如先前所述，延伸深度虛飾切割涉及在工件1302之表面1304上在燒蝕區1306中燒蝕材料以及使用一波導自聚焦效應將雷射光束1316自燒蝕區1306射至在工件1302內延伸之一內部位置1308，在內部位置1308處由於震動、電場、及/或壓力而造成晶體損傷。聚焦透鏡1324可如上所述引入球面像差，其中一縱向球面像差範圍足以將有效DOF延伸至工件1302中。
光束遞送系統1320例如可包含能夠形成一可變細長散光聚焦光束光點(variable elongated astigmatic focal beam spot) 之光束成形光學器件，如美國專利第7,388,172號中所更詳細描述，該美國專利以引用方式全文併入本文中。該細長散光聚焦光束光點沿散光軸之一長度大於沿聚焦軸之一寬度。此種光束遞送系統能夠隨光點長度之改變而控制可變散光聚焦光束光點之能量密度。光束成形器1326例如可包含一變形透鏡(anamorphic lens)系統，該變形透鏡系統包含一圓柱形平凹透鏡(plano-concave lens)1326a及一圓柱形平凸透鏡(plano-convex lens)1326b，俾改變該等透鏡間之一距離便能夠改變工件上之光束光點長度及能量密度。
雷射加工系統1300可根據具體應用而進一步修改光束，以改良切割線之品質。為在某些應用(例如，背面切割)中避免外延層層離(delamination)問題，例如，雷射加工系統1300可在光束之邊緣處提供空間濾波，以清理(clean up)光束之窄方向上之點分佈函數(point spread function)。
因此，光束成形器1326可用於改變工件1302上之光束光點之能量密度，以最佳化對於特定材料或切割操作之積分通量(fluence)及耦合效率。當對一經GaN塗覆之藍寶石基板執行雙面切割時，例如，可將光束光點之能量密度調整得較高以最佳化對裸藍寶石之切割(即，背面切割)，並可將光束光點之能量密度調整得較低以最佳化對經GaN塗覆之藍寶石之切割(即，正面切割)。換言之，可使用針對工件之一側最佳化之雷射光束光點切割該側，可將工件翻轉，並可使用針對另一側最佳化之雷射光束光點切割該另一側。因此，光束成形器1326無需調整雷射功率來改變能量密度並最佳化積分通量。
在其他實施例中，可使用一非線性光學晶體(例如BBO晶體或β-BaB2O4)作為一光束成形器。BBO晶體已知與一雷射一起用作一倍頻晶體(frequency-doubling crystal)。因BBO晶體相較於其他晶體(例如CLBO)提供更大之走離(walk-off)效應，故進入晶體之實質圓形光束可在離開晶體時變成一橢圓形光束。儘管可能在許多應用中不期望產生走離效應，然而BBO晶體 之此種特性在其中期望具有一橢圓形光束之應用中提供獨特之優點。
因此，用於藉由延伸深度虛飾而進行切割之雷射加工系統及方法提供優於習知燒蝕切割及隱形切割技術之若干優點。具體而言，藉由延伸深度虛飾進行之切割能夠以最小或顯著減少之熱及碎屑切割一工件(例如，一半導體晶圓之一藍寶石基板)。藉由減少或最小化所產生之熱及碎屑，可以低電性損傷及光損失來製造LED且無需額外之塗覆及清潔製程。藉由延伸深度虛飾進行之切割亦有利於切割較厚工件及具有不透明塗層或膜之工件。藉由延伸深度虛飾進行之切割亦無需使用習知隱形切割系統中之複雜且昂貴之高NA透鏡及聚焦系統。如本文所述，藉由延伸深度虛飾進行之切割可藉由調整處理參數(例如，波長、脈波持續時間、脈波能量)及光學器件而在各種類型之材料中達成。
根據一個實施例，一種用於雷射切割一工件之方法包含：產生具有複數個超短脈波之一雷射光束，該等超短脈波具有小於1奈秒之一脈波持續時間；以及聚焦該雷射光束，俾使一能量密度足以於一燒蝕區處燒蝕該基板之一表面且足以改變該工件中之一折射率，其中該光束利用一波導自聚焦效應穿透該燒蝕區而到達該工件內之一內部位置，以於該內部位置處對該工件之材料造成晶體損傷。
根據另一實施例，一種用於雷射切割一工件之方法包含：產生一雷射光束，該雷射光束具有足以於該工件之材料內提供非線性多光子吸收之一波長、一脈波持續時間、及一脈波能量；使用一透鏡聚焦該雷射光束，該透鏡引入具有一縱向球面像差範圍之球面像差，該縱向球面像差範圍足以於該工件內提供一延伸景深(DOF)，俾使該雷射光束之單個脈波於該工件內產生一延伸深度虛飾；以及藉由該雷射光束掃描該工件，俾使一系列脈波沿該工件於一系列位置處產生一系列延伸深度虛飾。
根據再一實施例，一種雷射加工系統包含：一雷射，用於產生一雷射光束，該雷射光束具有足以於該工件之材料內提供非線性多光子吸收之一波長、一脈波持續時間、及一脈波能量； 以及一光束遞送系統，用於聚焦該雷射光束並朝一工件引導該雷射光束。該光束遞送系統包含一擴束器及一透鏡，該擴束器用於擴張該雷射光束，該透鏡用於引入具有一縱向球面像差範圍之球面像差，該縱向球面像差範圍足以於該工件內提供一延伸景深(DOF)，俾使該雷射光束之單個脈波於該工件內產生一延伸虛飾。該雷射加工系統更包含一工件定位台，以用於移動該工件以於該工件上掃描該雷射光束，俾使一系列脈波於該工件內形成一系列延伸虛飾。
儘管本文已描述了本發明之原理，然而熟習此項技術者應理解，本說明僅以舉例方式給出而非作為對本發明範圍之一限制。除本文所示及所述實例性實施例之外，其他實施例亦涵蓋於本發明範圍內。此項技術中之通常知識者所作之潤飾及替換均被視為屬於本發明之範圍內，本發明之範圍僅受隨附申請專利範圍限制。
100‧‧‧雷射加工系統
102‧‧‧工件
104‧‧‧表面
106‧‧‧燒蝕區
108‧‧‧內部位置
110‧‧‧雷射
112‧‧‧原始雷射光束
114‧‧‧擴張光束
116‧‧‧聚焦雷射光束
120‧‧‧光束遞送系統
122‧‧‧擴束器
124‧‧‧聚焦透鏡

Claims (43)

  1. 一種用於雷射切割一工件之方法，該方法包含：產生具有複數個超短脈波之一雷射光束，該等超短脈波具有小於1奈秒(ns)之一脈波持續時間；以及聚焦該雷射光束，俾使一能量密度足以於一燒蝕區處燒蝕該基板之一表面且足以改變該工件中之一折射率，其中該光束利用一波導自聚焦效應(waveguide self-focusing effect)穿透該燒蝕區而到達該工件內之一內部位置，以於該內部位置處對該工件之材料造成晶體損傷(crystal damage)。
  2. 如請求項1所述之方法，其中聚焦該雷射光束係使用一透鏡執行，該透鏡具有一小於0.8之數值孔徑。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該透鏡係為一三元透鏡(lens triplet)。
  4. 如請求項2所述之方法，其中該透鏡具有一至少25毫米(mm)之焦距。
  5. 如請求項2所述之方法，其中該透鏡以一約400微米(μm)之焦深(focal depth)及一約3微米之切口寬度(kerf width)提供一有效聚焦性能(focusability)。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該雷射光束具有一波長，以於該工件之該材料內提供非線性多光子吸收(nonlinear multiphoton absorption)。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該材料係為藍寶石，且該波長係處於紫外光(UV)範圍內。
  8. 如請求項7所述之方法，其中產生該雷射光束包含產生至少一個脈波，該至少一個脈波具有一約60微焦耳(μJ)之脈波能量及一小於約10皮秒(ps)之脈波持續時間。
  9. 如請求項8所述之方法，其中產生該雷射光束包含以一約33.3 千赫(kHz)之重複率產生複數個脈波，且更包含以處於一約70毫米/秒(mm/s)至90毫米/秒範圍之一掃描速度於該工件上掃描該雷射光束。
  10. 如請求項6所述之方法，其中該波長係處於紅外光(IR)範圍內。
  11. 如請求項6所述之方法，其中該材料係為藍寶石，該波長係為約355奈米(nm)，且聚焦該雷射光束係使用一25毫米之三元透鏡執行，該25毫米之三元透鏡具有處於一約0.15至0.2範圍之一工作數值孔徑。
  12. 如請求項6所述之方法，其中該材料係為藍寶石，該波長係為約355奈米，且聚焦該雷射光束係使用一60毫米之三元透鏡執行，該60毫米之三元透鏡具有處於一約0.05至0.1範圍之一工作數值孔徑。
  13. 如請求項1所述之方法，更包含以一掃描速度於該工件上掃描該雷射光束，俾使該雷射光束之一系列脈波沿一切割線形成一系列燒蝕區及晶體受損內部位置。
  14. 如請求項1所述之方法，其中聚焦該雷射光束係使用一透鏡執行，該透鏡具有一小於約0.5之數值孔徑。
  15. 如請求項1所述之方法，其中聚焦該雷射光束能提供一延伸景深(depth of field)，以於進入該工件內至少約100微米之一深度造成晶體損傷。
  16. 如請求項1所述之方法，其中該雷射光束係以進入該工件內之一延伸景深而聚焦於該工件之該表面上。
  17. 如請求項1所述之方法，其中該雷射光束係以進一步進入該工件內之一延伸景深而聚焦於該工件之該表面下方之一焦點偏移(focus offset)處。
  18. 如請求項1所述之方法，其中聚焦該雷射光束會引入球面像差(spherical aberration)，該等球面像差具有一縱向球面像差範圍，該縱向球面像差範圍足以將該景深延伸進入該工件中。
  19. 如請求項18所述之方法，其中該雷射光束係聚焦於該工件之該表面下方之一焦點偏移處。
  20. 如請求項18所述之方法，其中聚焦該雷射光束包含：過度充填具有一衍射受限區域之一透鏡之一孔徑，俾使該等球面像差被引入該衍射受限區域之外。
  21. 如請求項20所述之方法，其中該透鏡被足夠地過度充填，以提供將該景深延伸進入該工件中之該縱向球面像差範圍、同時限制一橫向球面像差範圍。
  22. 如請求項18所述之方法，其中該雷射光束於該工件之該表面上之一光點大小具有一小於約20微米之寬度。
  23. 如請求項1所述之方法，其中該雷射光束於該工件之該表面處以處於一約10微米至20微米範圍之一尺寸提供一雷射區，且該工件之該表面處之該燒蝕區小於約10微米。
  24. 如請求項1所述之方法，更包含：使該雷射光束成形，以於該基板之該表面上形成一可變之細長聚焦光束光點。
  25. 一種用於雷射切割一工件之方法，該方法包含：產生一雷射光束，該雷射光束具有足以於該工件之材料內提供非線性多光子吸收之一波長、一脈波持續時間、及一脈波能量；使用一透鏡聚焦該雷射光束，該透鏡引入具有一縱向球面像差範圍之球面像差，該縱向球面像差範圍足以於該工件內提供一延伸景深(depth of field；DOF)，俾使該雷射光束之單個脈波於該工件內產生一延伸深度虛飾(extended depth affectation)；以及藉由該雷射光束掃描該工件，俾使一系列脈波沿該工件 於一系列位置處產生一系列延伸深度虛飾。
  26. 如請求項25所述之方法，其中該雷射光束包含複數個超短脈波，該等超短脈波具有一小於1奈秒之脈波持續時間。
  27. 如請求項25所述之方法，其中該透鏡包含一衍射受限區域，且聚焦該雷射光束包含過度充填該透鏡之一孔徑，俾使該等球面像差被引入該衍射受限區域之外。
  28. 如請求項27所述之方法，其中該透鏡被足夠地過度充填，以提供將該景深延伸進入該工件中之該縱向球面像差範圍、同時限制一橫向球面像差範圍。
  29. 如請求項27所述之方法，其中該雷射光束於該工件之該表面上之一光點大小具有一小於約20微米之寬度。
  30. 如請求項29所述之方法，其中該延伸虛飾延伸至該工件中至少100微米。
  31. 如請求項25所述之方法，其中該透鏡具有一小於約0.5之數值孔徑。
  32. 如請求項25所述之方法，其中該雷射光束係以一近軸焦點(paraxial focal point)而被聚焦於該工件之該表面上。
  33. 如請求項25所述之方法，其中該雷射光束係以一近軸焦點而被聚焦於該工件之該表面下方之一焦點偏移處。
  34. 如請求項25所述之方法，其中該雷射光束被聚焦成使一能量密度足以於一燒蝕區處燒蝕該工件之一表面。
  35. 如請求項25所述之方法，其中該雷射光束以處於一約10微米至20微米範圍之一尺寸於該工件之該表面處提供一雷射區，且該工件之該表面處之該燒蝕區小於約10微米。
  36. 如請求項25所述之方法，其中該材料係為藍寶石，且該波長係處於紫外光(UV)範圍內。
  37. 如請求項25所述之方法，其中該材料係為矽，且該波長係處於紅外光(IR)範圍內。
  38. 如請求項25所述之方法，其中該材料係為玻璃，且該波長係 處於可見範圍內。
  39. 如請求項25所述之方法，其中藉由該雷射光束掃描該工件，俾使一系列單個脈波於各自位置處產生該系列延伸深度虛飾。
  40. 一種雷射加工系統，包含：一雷射，用於產生一雷射光束，該雷射光束具有足以於該工件之材料內提供非線性多光子吸收之一波長、一脈波持續時間、及一脈波能量；一光束遞送系統，用於聚焦該雷射光束並朝一工件引導該雷射光束，該光束遞送系統包含一擴束器(beam expander)及一透鏡，該擴束器用於擴張該雷射光束，該透鏡用於引入具有一縱向球面像差範圍之球面像差，該縱向球面像差範圍足以於該工件內提供一延伸景深(DOF)，俾使該雷射光束之單個脈波於該工件內產生一延伸虛飾；以及一工件定位台，用於移動該工件以於該工件上掃描該雷射光束，俾使一系列脈波於該工件內形成一系列延伸虛飾。
  41. 如請求項40所述之雷射加工系統，其中該雷射用以產生具有複數個超短脈波之一雷射光束，該等超短脈波具有一小於1奈秒之脈波持續時間。
  42. 如請求項40所述之雷射加工系統，其中該透鏡具有一小於約0.5之數值孔徑。
  43. 如請求項40所述之雷射加工系統，其中該透鏡包含一三元透鏡，該三元透鏡具有一至少約25毫米之焦距以及一小於約0.5之數值孔徑。
TW102109207A 2012-03-16 2013-03-15 使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法 TW201343296A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/422,190 US20120234807A1 (en) 2009-12-07 2012-03-16 Laser scribing with extended depth affectation into a workplace

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201343296A true TW201343296A (zh) 2013-11-01

Family

ID=49161885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102109207A TW201343296A (zh) 2012-03-16 2013-03-15 使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP2825344A4 (zh)
JP (1) JP2015519722A (zh)
KR (1) KR20140137437A (zh)
CN (1) CN104334312A (zh)
TW (1) TW201343296A (zh)
WO (1) WO2013138802A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106425112A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 国神光电科技（上海）有限公司 一种激光划片的方法及***
TWI575253B (zh) * 2014-11-19 2017-03-21 Trumpf Laser-Und Systemtechnik Gmbh A diffractive optical beam forming element, an optical system for beam shaping of a laser beam, a laser processing apparatus for processing a material that can radically transmit a laser beam, and a laser beam to modify the material The laser beam material is used as a material handling method and a common elongated focusing area application

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014079478A1 (en) 2012-11-20 2014-05-30 Light In Light Srl High speed laser processing of transparent materials
US9701564B2 (en) 2013-01-15 2017-07-11 Corning Incorporated Systems and methods of glass cutting by inducing pulsed laser perforations into glass articles
EP2754524B1 (de) 2013-01-15 2015-11-25 Corning Laser Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zum laserbasierten Bearbeiten von flächigen Substraten, d.h. Wafer oder Glaselement, unter Verwendung einer Laserstrahlbrennlinie
EP2781296B1 (de) 2013-03-21 2020-10-21 Corning Laser Technologies GmbH Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser
EP2964417B1 (de) 2013-04-04 2022-01-12 LPKF Laser & Electronics AG Verfahren zum einbringen von durchbrechungen in ein substrat
RU2551043C1 (ru) * 2013-11-07 2015-05-20 Общество С Ограниченной Ответственностью "Оптосистемы" Способ и устройство формирования прецизионных отверстий в оптически прозрачной пленке сверхкоротким импульсом лазерного излучения
US10005152B2 (en) * 2013-11-19 2018-06-26 Rofin-Sinar Technologies Llc Method and apparatus for spiral cutting a glass tube using filamentation by burst ultrafast laser pulses
US9815730B2 (en) 2013-12-17 2017-11-14 Corning Incorporated Processing 3D shaped transparent brittle substrate
US11556039B2 (en) 2013-12-17 2023-01-17 Corning Incorporated Electrochromic coated glass articles and methods for laser processing the same
US9517963B2 (en) 2013-12-17 2016-12-13 Corning Incorporated Method for rapid laser drilling of holes in glass and products made therefrom
US10442719B2 (en) 2013-12-17 2019-10-15 Corning Incorporated Edge chamfering methods
US20150165560A1 (en) 2013-12-17 2015-06-18 Corning Incorporated Laser processing of slots and holes
US9687936B2 (en) 2013-12-17 2017-06-27 Corning Incorporated Transparent material cutting with ultrafast laser and beam optics
US9676167B2 (en) 2013-12-17 2017-06-13 Corning Incorporated Laser processing of sapphire substrate and related applications
US9701563B2 (en) 2013-12-17 2017-07-11 Corning Incorporated Laser cut composite glass article and method of cutting
US9850160B2 (en) 2013-12-17 2017-12-26 Corning Incorporated Laser cutting of display glass compositions
JP2017521259A (ja) 2014-07-08 2017-08-03 コーニング インコーポレイテッド 材料をレーザ加工するための方法および装置
WO2016007843A1 (en) * 2014-07-11 2016-01-14 Corning Incorporated Systems and methods of glass cutting by inducing pulsed laser perforations into glass articles
US10335902B2 (en) 2014-07-14 2019-07-02 Corning Incorporated Method and system for arresting crack propagation
JP6788571B2 (ja) 2014-07-14 2020-11-25 コーニング インコーポレイテッド 界面ブロック、そのような界面ブロックを使用する、ある波長範囲内で透過する基板を切断するためのシステムおよび方法
US11648623B2 (en) 2014-07-14 2023-05-16 Corning Incorporated Systems and methods for processing transparent materials using adjustable laser beam focal lines
US9617180B2 (en) * 2014-07-14 2017-04-11 Corning Incorporated Methods and apparatuses for fabricating glass articles
CN208586209U (zh) 2014-07-14 2019-03-08 康宁股份有限公司 一种用于在工件中形成限定轮廓的多个缺陷的***
JP2016058429A (ja) * 2014-09-05 2016-04-21 株式会社ディスコ ウエーハの加工方法
DE102014116957A1 (de) 2014-11-19 2016-05-19 Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh Optisches System zur Strahlformung
EP3221727B1 (de) 2014-11-19 2021-03-17 Trumpf Laser- und Systemtechnik GmbH System zur asymmetrischen optischen strahlformung
US10047001B2 (en) 2014-12-04 2018-08-14 Corning Incorporated Glass cutting systems and methods using non-diffracting laser beams
US20160158890A1 (en) * 2014-12-05 2016-06-09 Solarcity Corporation Systems and methods for scribing photovoltaic structures
US9899546B2 (en) 2014-12-05 2018-02-20 Tesla, Inc. Photovoltaic cells with electrodes adapted to house conductive paste
KR20170105562A (ko) * 2015-01-12 2017-09-19 코닝 인코포레이티드 다중 광자 흡수 방법을 사용한 열적 템퍼링된 기판의 레이저 절단
EP3848334A1 (en) 2015-03-24 2021-07-14 Corning Incorporated Alkaline earth boro-aluminosilicate glass article with laser cut edge
EP3274313A1 (en) 2015-03-27 2018-01-31 Corning Incorporated Gas permeable window and method of fabricating the same
CN107835794A (zh) 2015-07-10 2018-03-23 康宁股份有限公司 在挠性基材板中连续制造孔的方法和与此相关的产品
CN106392334B (zh) * 2015-07-29 2020-01-07 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种透明硬脆材料激光贯穿切割装置以及切割方法
JP6549014B2 (ja) * 2015-10-13 2019-07-24 株式会社ディスコ 光デバイスウエーハの加工方法
US20190009362A1 (en) * 2015-12-22 2019-01-10 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Method for producing a metal-ceramic substrate with picolaser
JP6369454B2 (ja) * 2015-12-24 2018-08-08 トヨタ自動車株式会社 レーザー溶接装置
KR20220078719A (ko) 2016-05-06 2022-06-10 코닝 인코포레이티드 투명 기판들로부터의 윤곽 형상들의 레이저 절단 및 제거
US10410883B2 (en) 2016-06-01 2019-09-10 Corning Incorporated Articles and methods of forming vias in substrates
CN106102986B (zh) * 2016-06-08 2018-06-12 大族激光科技产业集团股份有限公司 用于切割蓝宝石的方法及其装置
US10794679B2 (en) 2016-06-29 2020-10-06 Corning Incorporated Method and system for measuring geometric parameters of through holes
JP7090594B2 (ja) 2016-07-29 2022-06-24 コーニング インコーポレイテッド レーザ加工するための装置および方法
KR102423775B1 (ko) 2016-08-30 2022-07-22 코닝 인코포레이티드 투명 재료의 레이저 가공
WO2018064409A1 (en) 2016-09-30 2018-04-05 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing transparent workpieces using non-axisymmetric beam spots
EP3848333A1 (en) 2016-10-24 2021-07-14 Corning Incorporated Substrate processing station for laser-based machining of sheet-like glass substrates
US10752534B2 (en) 2016-11-01 2020-08-25 Corning Incorporated Apparatuses and methods for laser processing laminate workpiece stacks
US10688599B2 (en) 2017-02-09 2020-06-23 Corning Incorporated Apparatus and methods for laser processing transparent workpieces using phase shifted focal lines
US11078112B2 (en) 2017-05-25 2021-08-03 Corning Incorporated Silica-containing substrates with vias having an axially variable sidewall taper and methods for forming the same
US10580725B2 (en) 2017-05-25 2020-03-03 Corning Incorporated Articles having vias with geometry attributes and methods for fabricating the same
US10626040B2 (en) 2017-06-15 2020-04-21 Corning Incorporated Articles capable of individual singulation
EP3697564B1 (en) * 2017-11-20 2023-10-18 IPG Photonics Corporation System and method laser for processing of materials
CN107945136B (zh) * 2017-12-04 2021-09-24 深圳市路畅科技股份有限公司 一种鱼眼图像矫正方法、***、设备及计算机存储介质
US11850679B2 (en) 2017-12-29 2023-12-26 Corelase Oy Laser processing apparatus and method
DE102018126381A1 (de) * 2018-02-15 2019-08-22 Schott Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einfügen einer Trennlinie in ein transparentes sprödbrüchiges Material, sowie verfahrensgemäß herstellbares, mit einer Trennlinie versehenes Element
US11554984B2 (en) 2018-02-22 2023-01-17 Corning Incorporated Alkali-free borosilicate glasses with low post-HF etch roughness
CN111151895A (zh) * 2020-01-13 2020-05-15 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种利用成丝效应切割透明材料的工艺及***
CN111215768B (zh) * 2020-01-16 2021-03-30 吉林大学 利用反球差校正进行纵向加工的方法及应用
TWI794589B (zh) * 2020-02-21 2023-03-01 海納光電股份有限公司 硬脆板材高溫環境加工裝置及方法
DE102021100675B4 (de) 2021-01-14 2022-08-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Verfahren zum Zerteilen eines transparenten Werkstücks
CN113732511B (zh) * 2021-08-30 2023-01-06 中国科学院西安光学精密机械研究所 光纤表面包层微纳结构飞秒激光加工方法及装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3967884A (en) * 1974-11-05 1976-07-06 Eastman Kodak Company Three element objective lens
JPH07117647B2 (ja) * 1992-05-25 1995-12-18 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 走査対物レンズ
EP0991959B1 (en) * 1996-02-28 2004-06-23 Kenneth C. Johnson Microlens scanner for microlithography and wide-field confocal microscopy
US8247731B2 (en) * 2002-02-25 2012-08-21 Board Of Regents Of The University Of Nebraska Laser scribing and machining of materials
EP2272618B1 (en) * 2002-03-12 2015-10-07 Hamamatsu Photonics K.K. Method of cutting object to be processed
FR2855084A1 (fr) * 2003-05-22 2004-11-26 Air Liquide Optique de focalisation pour le coupage laser
JP4917257B2 (ja) * 2004-11-12 2012-04-18 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法
US7626138B2 (en) * 2005-09-08 2009-12-01 Imra America, Inc. Transparent material processing with an ultrashort pulse laser
JP4813985B2 (ja) * 2006-06-23 2011-11-09 株式会社ディスコ ウエーハの加工条件設定方法
WO2008069099A1 (ja) * 2006-11-30 2008-06-12 Sumitomo Electric Industries, Ltd. 集光光学系、レーザ加工方法及び装置、並びに脆性材料素材の製造方法
JP4402708B2 (ja) * 2007-08-03 2010-01-20 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工方法、レーザ加工装置及びその製造方法
JP2010050175A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Disco Abrasive Syst Ltd レーザー加工方法及びレーザー加工装置
JP2010158686A (ja) * 2009-01-06 2010-07-22 Disco Abrasive Syst Ltd レーザ加工用光学装置、レーザ加工装置およびレーザ加工方法
JP5241525B2 (ja) * 2009-01-09 2013-07-17 浜松ホトニクス株式会社 レーザ加工装置
TW201143947A (en) * 2009-12-07 2011-12-16 J P Sercel Associates Inc Laser machining and scribing systems and methods
JP5452247B2 (ja) * 2010-01-21 2014-03-26 東芝機械株式会社 レーザダイシング装置
JP5614739B2 (ja) * 2010-02-18 2014-10-29 国立大学法人埼玉大学 基板内部加工装置および基板内部加工方法
CN102230983A (zh) * 2011-06-17 2011-11-02 山西飞虹激光科技有限公司 用于激光加工的光学元件及激光加工设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI575253B (zh) * 2014-11-19 2017-03-21 Trumpf Laser-Und Systemtechnik Gmbh A diffractive optical beam forming element, an optical system for beam shaping of a laser beam, a laser processing apparatus for processing a material that can radically transmit a laser beam, and a laser beam to modify the material The laser beam material is used as a material handling method and a common elongated focusing area application
CN106425112A (zh) * 2016-11-02 2017-02-22 国神光电科技（上海）有限公司 一种激光划片的方法及***
CN106425112B (zh) * 2016-11-02 2018-11-06 国神光电科技（上海）有限公司 一种激光划片的方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015519722A (ja) 2015-07-09
WO2013138802A1 (en) 2013-09-19
EP2825344A1 (en) 2015-01-21
CN104334312A (zh) 2015-02-04
EP2825344A4 (en) 2016-02-17
KR20140137437A (ko) 2014-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201343296A (zh) 使一工件中具有延伸深度虛飾之雷射切割系統及方法
US20120234807A1 (en) Laser scribing with extended depth affectation into a workplace
TWI655986B (zh) 雷射加工方法
US20110132885A1 (en) Laser machining and scribing systems and methods
TWI652129B (zh) 多區段聚焦透鏡元件以及供切割或裁切晶圓之雷射加工系統之操作方法
TWI659793B (zh) 用於使用可調整雷射束焦線來處理透明材料的系統及方法
US8969220B2 (en) Methods and systems for laser processing of coated substrates
US20130256286A1 (en) Laser processing using an astigmatic elongated beam spot and using ultrashort pulses and/or longer wavelengths
TWI647187B (zh) 自載體分離玻璃片的方法
Bovatsek et al. Highest-speed dicing of thin silicon wafers with nanosecond-pulse 355nm q-switched laser source using line-focus fluence optimization technique
KR20150112870A (ko) 레이저 가공 강화 유리
CN113601027A (zh) 一种双激光复合隐形切割方法及加工***
JP6744624B2 (ja) 管状脆性部材の分断方法並びに分断装置
KR101271104B1 (ko) 다중 빔 사이에서 발생되는 ｖ-형상의 미세-크랙을 이용한 레이저 스크라이빙 장치 및 레이저 스크라이빙 방법
TW201446378A (zh) 使用散光加長型光束點以及使用超短脈波及／或較長波長的雷射處理方法
JP2020021968A (ja) 半導体加工対象物のスクライブ方法
JP6787617B2 (ja) 管状脆性部材の分断方法並びに分断装置
Bovatsek et al. Ultrashort pulse micromachining with the 10-μJ FCPA fiber laser
KR20130112111A (ko) 레이저 가공방법