借助使用45度光束分裂定向设备和方法的组光束分离的X和Y正交切割方向处理

摘要

本发明揭示一种用于在平面工件上划一对平行切口的X和Y正交切割设备，所述工件平面具有X轴和Y轴，其中所述设备包含：激光装置，其产生包含第一光束和第二光束的至少两条光束，所述第一光束和所述第二光束每一者在所述工件上具有一撞击点，所述第一和第二撞击点相对于所述工件的所述X和Y轴呈对角线定位；以及至少一个致动器，其相对于所述工件移动所述撞击点的至少一者且相对于所述撞击点移动所述工件。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片的处理。更特定来说，本发明涉及一种用于使用第一光束和第二光束在一平面工件上划一对平行切口的设备和方法，所述第一光束和第二光束在工件上各具有一撞击点，其中所述第一和第二撞击点相对于由所述工件界定的X和Y轴呈对角线定位。

背景技术

在微电子工业中，半导体材料的薄片通常是使用切块锯来锯切成个别的晶片。利用切块锯会有若干可能的相关事项，包含热和/或机械引发的断裂和或相邻层之间的粘着损失、机械强度不良、湿气吸收和/或由于使用冷却剂、纹理影响和导热率不良而产生的时间相依表现。在这些可能的相关事项中，热和/或机械引发的断裂和/或粘着损失及湿气吸收具有关键性。在切口区域处赋予大拉力和剪应力，其可导致断裂和/或造成相邻层之间分层的粘着损失。此外，在锯切期间使用冷却剂可导致湿气吸收和时间相依表现。

一种减少机械引发分层的潜在问题的方法是减小锯切速度。然而，这减少处理量和生产力。此外，与湿气吸收有关的潜在问题仍会存在。

另一方法是使用产生单一光束的激光装置在待锯切的区域中切或划一个比锯宽的沟槽。所述光束划穿例如低介电常数(低k)和金属层，且在硅处停止。在激光划线后，所述锯用以切穿硅和分离所述晶片。由激光去除的区域充当断裂停止，且确保这些断裂不会传播到晶片内且可能影响已完成的包含在晶片上的集成电路的电性能。使用单一激光光束的缺点是需要在低k和金属层中切出相当宽的沟槽。

再一方法是使用产生至少两条光束的激光装置划线以制成两个沟槽，在待锯切的区域的每一侧上各一个沟槽。这消除了切割宽沟槽的潜在问题。此系统的操作大体上如图6中所示。图6说明平面工件200。一对激光光束在撞击点202和204处撞击工件200。撞击点202和204与工件200的X轴206正交。可通过沿X轴206移动工件200或激光光束而在工件200上划一对平行沟槽。

然而，如果需要沿着Y轴208划平行沟槽，那么使用两条或两条以上光束切割平行沟槽需要额外处理时间来再定向所述工件200和/或撞击点202、204。此再定向增加了处理时间。

发明内容

一种X和Y正交切割设备用于当平面工件是利用X轴和Y轴定向时在所述平面工件上划一对平行切口。所述设备包含产生至少两条光束的激光装置，所述光束包含第一光束和第二光束。所述第一光束和第二光束在第一和第二撞击点撞击所述工件。所述第一和第二撞击点相对于所述工件的X和Y轴呈对角线定位。至少一个致动器移动所述激光装置或工件，以在工件上划平行切口。

附图说明

本文的描述参考附图，附图中若干视图中所有相同参考标号代表相同零件，且其中：

图1是依据本文所揭示的实施例的X和Y正交切割设备的示意透视图；

图2是展示在本文所揭示的工件上的一对激光撞击点的工件简化平面图；

图3是展示在工件上的平行划出的切口的工件简化平面图；

图4是具有与本文所揭示的致动器相关联的激光装置的X和Y正交切割设备的配置的简化透视图；

图5是可使用图1的设备实行的工艺的框图；以及

图6是展示定位在根据现有技术的工件上的光束的工件简化平面图。

具体实施方式

图1中说明X和Y正交切割设备10。设备10用于在平面工件200上划一对平行切口12、14。在优选实施例中，所述平面工件200是半导体晶片。平面工件200沿X轴20和Y轴22定向。如图所示，平面工件200可定位在平台23上。设备10包含产生至少两条光束的激光装置24，所述光束包含第一光束26和第二光束28。第一和第二光束26和28可穿过定位光学器件29，以将激光光束26和28导向工件200。第一光束26和第二光束28每一者在平面工件200上分别具有撞击点30、32，其中第一和第二撞击点30，32相对于平面工件200的X和Y轴20、22呈对角线定位。在优选实施例中，设备10还包含第一致动器34，以相对于X轴20移动平台23且因此移动平面工件200。当平面工件200沿X轴20移动时，将在X轴20的方向上制成一对平行切口。所述优选实施例还包含第二致动器36，以相对于Y轴22移动平面工件200。

激光装置24包含激光38。优选地，激光38是二极管抽运的激光且能够高速聚焦和/或高分辨率聚焦。激光38的输出穿过光学器件40，其将激光38的输出分成第一光束26和第二光束28。第一和第二光束26和28通过定位光学器件29被再导引到平面工件200上，以在撞击点30、32处撞击在平面工件200上。光学器件40和定位光学器件29可各包含例如一个或一个以上透镜和/或反射镜。

激光装置24包含第一快门42以控制第一光束26，且包含第二快门44以控制第二光束28。激光装置24还包含控制器46以操作快门42和44。优选地，快门42和44定位在激光装置24处，但应理解可将快门定位在定位光学器件29处。

参看图3，通过快门42和44的操作，如图1和3中所说明执行相对于平面工件200的X轴20、Y轴22和/或边缘54的由第一光束26制成的切口12的第一端46与由第二光束28制成的切口14的第一端48和/或由第一光束26制成的切口12的第二端50与由第二光束28制成的切口14的第二端52的对准。通过控制快门42和44，可因此将切口12、14制作成在相对于X轴20、Y轴22或工件边缘54的所期望或所需位置处开始或结束。

如图2中所见，定位光学器件29相对于平面工件200的X和Y轴20、22将第一撞击点30呈对角线地定位于相对于第二撞击点32成四十五(45)度的角度60。结果是沿撞击点20、26的X轴20的分离62大体上等于沿Y轴22的分离64。

因为X轴分离62大体上等于Y轴分离64，因此可沿着X轴20和/或Y轴22制成具有大体上相等分离的大体上平行切口12、14，而无须再定向平面工件200、激光光束26、28、光学器件40、和/或定位光学器件29。锯切割区66(阴影部分)因此由切口12、14界定，如图3中所示。

在图1的实例中，第一致动器34沿Y轴22移动平台23，以沿Y轴22划平行切口。第二致动器36沿X轴20移动定位光学器件29，以沿X轴20划平行切口。本发明预期致动器34、36由可为线性马达、无刷线性马达等马达、电流计、移动磁铁电流计、任何此类合适的致动机构、或其任何组合驱动。

X和Y正交切割设备10A的第二优选配置可在图4中见到。在第二优选实施例中，激光装置24A安装到致动器36A。在此配置中，致动器36A除定位光学器件29A外还移动整个激光装置24A。

现参看图5，其说明使用图1的设备10进行X和Y正交切割方向处理的工艺。所述工艺包含导引第一光束和第二光束以在第一和第二撞击点处撞击所述工件，所述第一和第二撞击点在步骤100处相对于工件的X和Y轴呈对角线定位。相对于平面工件200移动第一光束26和第二光束28和/或相对于第一光束26和第二光束28移动平面工件200发生在步骤100。在步骤104处，控制第一光束14的切口12。在步骤106处，控制第二光束的切口14。

根据此实例，步骤104包含将第一光束26的切口12的第一端46相对于第二光束28的切口14的第一端48对准，和/或将第一光束26的切口12的第二端50相对于第二光束28的切口14的第二端52对准。进一步根据此实例，步骤106包含将切口14的第一端48相对于切口12的第一端46对准，和/或将切口14的第二端50相对于切口12的第二端48对准。

如果步骤108的回应是期望或需要额外的切口12、14，那么所述工艺会重复返回步骤100。如果不期望或需要额外的切口12、14，那么工艺在步骤110处结束。

虽然已结合目前被认为是最可行且优选的实施例的实施例描述本发明，但应明了，本发明并不限于所揭示的实施例，而是希望涵盖包含在所附权利要求书的精神与范围内的各种修改和等效配置，所述范围应作最广泛的解释，以包含法律所允许的所有这些修改和等效结构。