(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を局所的に溶融し得る、所定の焦点スポット径、２０−１００ｐｓの持続時間、及び、少なくとも１ＭＨｚ以上のパルス周波数を有する複数の連続する集束レーザパルスをレーザ源から前記基板に照射するステップ、及び
連続するパルスの間隔が前記焦点スポット径の１／５未満でパルスが大きく重複し、構造的に変化された領域が基板に形成されるように前記レーザ源と前記基板を所定の移動速度で相対的に移動させるステップ、を備える、
基板を加工する方法において、
前記基板は界面領域を有する少なくとも２つの重ね合わされた層を備え、本方法は前記層同士を溶接するために前記レーザパルスを前記界面領域に集束させるステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記基板はパネルの周辺部で連続シームにより溶接される少なくとも２つの重ね合わされたガラスパネルを備える請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記基板はＯＬＥＤディスプレイパネルである請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記基板はシリコンウェハからなる第１の層及び他の材料からなる第２の層を備える請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記基板の層（２８Ａ，２８Ｂ）は、通常状態において前記使用するレーザ光の波長に対して少なくとも部分的に透明であることを特徴とする請求項１−４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記基板の層（２８Ａ，２８Ｂ）は、ガラス及び／又は半導体基板を備える請求項１−５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記基板の層（２８Ａ，２８Ｂ）は、石英、サファイヤ、シリコン又はＬｉＴａＯ３ウェハを備える請求項１−６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記基板（２８Ａ，２８Ｂ）は、ＬＥＤパネル又はＬＣＤパネルである請求項１−７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記基板の厚さは２００μｍ以下である請求項１−８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記基板の厚さは１００μｍ以下である請求項１−８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
各パルスは前記基板に溶融開始点に向かって先細になる特徴部を生成し、前記特徴部は開始点で円形を有する請求項１−１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
連続するパルスの間隔が前記焦点の１／１０未満である請求項１記載の方法。
【請求項１３】
連続するパルスの間隔が前記焦点の１／２０未満である請求項１記載の方法。
【請求項１４】
２ＭＨｚ以上のパルス周波数が使用される請求項１記載の方法。
【請求項１５】
４ＭＨｚ以上のパルス周波数が使用される請求項１記載の方法。
【請求項１６】
１０１２Ｗ/ｃｍ２未満のピークパルスパワーが使用される請求項１−１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
非偏光のレーザ光が使用される請求項１−１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記レーザ源（１０）はファイバレーザ源である請求項１−１７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザを用いた素材及び基板の切断、ダイシング及び溶接などの加工に関する。特に、本発明は、ガラス及び半導体基板、例えばサファイヤ、石英及びシリコン基板などの加工に関する。本発明は新規なレーザ装置及びレーザ源の新規な使用方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハは、ウェハ上への半導体構造の製造後に機械的ソーイングを用いてダイシングされている。この技術は、カーフ幅のために半導体材料のかなりの部分がくずとして無駄になる欠点を有する。ある種の推定によれば、これは地球規模では数千トンとまではいかなくても少なくとも何百トンものシリコンの浪費になる。
【０００３】
ウェハ上への半導体構造の製造後に半導体ウェハをダイシングするにはレーザ光を使用することもできる。一般に、このような方法では、ウェハに切断線をレーザにより生成し、その後ウェハを切断線に沿って切断する。このためにいくつかの方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１は、多光子吸収を生じる状態下でパルスレーザビームをワークピースの表面上の予め定められた切断線上に照射する方法を開示する。レーザの焦点はワークピースの内部に維持され、ワークピースの内部に改質領域を形成するために移動される。この特許文献には、１００ｋＨｚで、１０６４ｎｍの波長及び３．１４＊１０−８ｃｍ２のスポット断面積を有するＮｄ：ＹＡＧパルスレーザを用いる方法が開示されている。パルス幅は３０ｎｓであり、加工すべき物体を有するマウンティングテーブルの移動速度は１００ｍｍ/ｓである。従って、レーザ誘起スポットは一直線に位置し、基板内で互いに隣接する。
【０００５】
Gattrass他は、非特許文献１に透明材料のためのフェムト秒レーザマイクロマシニング方法を開示している。この方法は、導波路、能動光デバイス、マイクロ流体デバイス及びフィルタ及び共振器の製造、重合の達成、素材のボンディング及びナノサージェリーの実行を目指している。この方法では、フェムト秒スケールのレーザパルスが基板内に非線形吸収を生じさせるパワーレンジで基板材料に照射される。フェムト秒加工の別の方法がミヤモト他により非特許文献２に開示されている。
【０００６】
ミヤモト他は非特許文献３に「A method of local melting of glass material and its application to direct fusion welding」を開示している。この文献は、ピコ秒スケールのレーザパルスをホウケイ酸塩ガラスの表面及び溶融シリカの内部に照射する例を開示している。これらの例では、１６ｐｓのパルス幅が１ｋＨｚの周波数で使用され、基板の移動速度は０．５、５又は１０ｍｍ/ｓである。他方、１０ｐｓの持続時間を有するパルスが１００及び１００ｋＨｚの周波数で使用される。この文献は、融接の効率はレーザパルスの基板への非線形吸収の増大に直接依存することを示唆している。更に、パルスエネルギーの増大は非線形吸収を増大し、ひいては溶接効率を増大することが示唆されている。
【０００７】
上述の技術の多くの利点にもかかわらず、もっと効率のよいレーザ加工技術が必要とされている。特に、パルスエネルギーの増大は、インスツルメンテーション及び瞬間パルスエネルギーの基板素材のトレランスにより規定される実際の制限のために所定のレベル以上にできない。過度の照射は素材内に衝撃波を誘起し、微小クラックを生じる。
特許文献２は光学的に透明な素材のためのレーザ加工方法を開示している。この方法は複数のスクライブを同時に生成するために２重集束レーザビームを使用する。この方法はダイシングに使用できる。
特許文献３及び特許文献４は切断線が完成するまで基板の表面から材料を徐々に除去するダイシング方法を開示している。
特許文献５は低いパルスエネルギーによる金属層の加工を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１３３８３７１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０５１７０６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００７／０９１００号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／２７４７０２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００７／１９９９２７号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Gattrass et al, “A femtosecondlaser micromachining method for transparent materials”inNature Photonics, Vol.2, April 2008, pp219-225
【非特許文献２】Miyamoto et al, Journal of Laser Micro Nanoengineering Vol.2, No.1, 2007,
【非特許文献３】Miyamoto et al, “a method of local melting of glass material and its application to direct fusion welding”in Proceedings of the 4th International Congress on Laser Advanced Materials Processing
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、基板を加工するための、特に基板をスクライビング及びダイシングするための、よりパワフルな方法及び装置、達成することにある。特定の目的は、通常透明である基板に対する新規でより効率的なレーザダイシング方法及びレーザ溶接方法を達成することにある。
【００１１】
本発明の一つの目的は、既知の方法で達成されるレーザ誘起マイクロ構造よりも、特に生成される望ましくない微小クラックに関して高い品質を有するレーザ誘起マイクロ構造を生成することにある。
【００１２】
本発明は、ピコ秒スケールのレーザパルスを基板に時間的に且つ空間的に十分な頻度で照射すれば、ピコ秒スケールのレーザパルスによって、非線形吸収に加えてかなりの線形吸収効果も基板に誘起できるという発見に基づくものである。即ち、後続のパルスをその前のパルスのスポットと大きく重複するように基板に照射すれば、スポットは十分に熱いままになり、基板へのレーザエネルギーの追加の吸収が線形吸収により得られる。吸収の増大に加えて、高いパルス繰り返し数は基板材料の微小クラックの受け易さを低減する。これは、前パルスによって材料の剛性が弱められ、後続ルスの到来時の衝撃波が減衰されるためである。
【００１３】
本発明の目的は、以下に説明され、請求項に記載される方法によって達成される。
【００１４】
本発明による方法は、
基板を局所的に溶融し得る、所定の持続時間、パルス周波数及び焦点スポット径を有する複数の連続する集束レーザパルスをレーザ源から基板に照射するステップ、
構造的に変化された領域が基板に形成されるように前記レーザ源と前記基板を所定の速度で相対的に移動させるステップを備え、
２０〜１００ｐｓのパルス持続時間を使用すること、及び
パルスが十分に重複するように調整されたパルス周波数及び移動速度を使用し、連続するパルスの間隔が前記焦点スポット径の１／５未満であること、
を特徴とする。前記パルス周波数は好ましくは少なくとも１ＭＨｚである。
【００１５】
開示されたダイシング又はスクライビングの態様によれば、上述したレーザ露光方法に従ってレーザパルスが基板の表面の近傍又は基板の内部に集束され、それによって基板内部に脆弱化された切断線が前記構造的に変化された領域として形成され、前記脆弱化された切断線で画定された基板の少なくとも２つの部分が互いに分離される。
このように、基板のスクライビング又はダイシングのために基板に永久的な改質を達成する新規なパルスレーザ露光方法が提供される。
ここに記載の同じレーザ露光方法を用いる本発明の別の態様（一つ以上の分割出願の要旨とし得る）は溶接及びウェハレベルパッケージング応用に関し、この応用では脆弱化された切断線は形成されず、基板の如何なる部分も機械的に分離する必要はない。
【００１６】
上記の問題は本発明によって解消される。これは主として、本発明においてはレーザパワーの非線形吸収及び線形吸収の両方を最も効率よく利用することができ、既知の方法よりも高い総合吸収性をもたらすことができるためである。更に詳しく言えば、本発明者は、非線形吸収、具体的には所謂衝撃イオン化の効果を最大にするためには２０ｐｓ以上のパル氏持続時間が必要とされることを確かめた。このようなパルス持続時間における非線形吸収は、基板材料内への光子の初期吸収（光イオン化）及び材料の格子内の自由電荷キャリア（典型的には電子）の数が電荷キャリアの直接衝撃により増倍される衝撃イオン化の両方によって引き起こされる。従って、レーザ放射エネルギーがレーザ誘起電子から基板の格子へ効率的に転送され、高度の局所的加熱を生じる。更に、本発明者は、基板の同じ領域又は隣接領域をこの持続時間のいくつかのパルスにさらすことによって線形吸収を生じることを確かめた。これは、ターゲットスポットが前パルスのために次のパルスの到達時にまだ熱いため、材料は局所的に使用波長に対して透明にならないで、既に最初に十分な吸収性を有する、即ち多数の自由電荷キャリアを有することを意味する。換言すれば、前パルスのために、伝導帯内の電子数は極めて高く、材料はレーザ放射に対し高い吸収性を有する金属のようなターゲットとして現れる。
【００１７】
上記の加工方法の追加の利点は、平均パワーは既知の方法より高いレベル又は少なくとも同じレベルにしたまま、低いピークパワーのレーザ光（典型的には１０１２Ｗ/ｃｍ２）を使用できる点にある。従って、各個々のパルスにより生じるレーザ誘起衝撃波に続いて、パルスの衝撃領域のすぐ近傍に照射される後続のパルスによってかなりの熱波が生じる。その一つの利点は、近傍領域の溶融効果が高いので、個々のパルスによって生じる居所的クラックが自動的に修復されることにある。従って、本発明による加工方法により生じる構造的に変化された領域はコンシステントで高品質である。
【００１８】
本発明によるレーザ光で基板を加工する装置は、
所定の持続時間、パルス周波数及び焦点スポット径を有するレーザパルスを放射するパルスレーザ源、
前記パルスレーザ源からのレーザ光が基板に案内されるように基板を保持する手段、及び
前記基板を前記パルスレーザ源に対して所定の速度で移動させる手段、
を備える。
前記レーザ源と前記基板との間の有効光学距離は、基板内部に脆弱化された切断線を形成するために、レーザパルスが基板の表面又は内部に集束されるようにする。
【００１９】
本発明によれば、パルスレーザ源のパルス持続時間は２０〜１００ｐｓに調整でき、パルス周波数及び基板及びレーザ源の相対移動速度は、連続するパルスが基板において大きく重複するように調整でき、連続するパルスの間隔は前記焦点スポット径の１／５未満とする。特に、パルスレーザはファイバレーザとすることができる。
【００２０】
本発明は、通常状態において使用波長で完全に又は部分的に透明である基板を加工するのに使用することができる。これは、実際には不純物又は格子欠陥が光イオン化過程及び更には衝撃イオン化過程を始めるためである。短波長パルス、特にフェムト秒スケールのパルスによる基板加工において重要な役割を演ずる所謂多光子吸収は殆ど起こらず、本発明の方法では不要もしくは不所望である点に注意されたい。
【００２１】
特に、本発明はガラス及び／又は半導体基板、例えばシリコン、石英、溶融シリカ、ホウケイ酸塩、石灰ガラス、温度膨張率調整ガラスなどのテクニカルガラス、サファイヤ、酸化ジルコニウム、ＬｉＴａＯなどのセラミック及びこれらの材料の組み合わせの基板に有用である。
【００２２】
本発明による方法は、（特に切断及びダイシング）応用において）加工された材料内に生じるに微小クラックが少なく、加工されたコンポーネントの曲げ強度が高い加工された基板を産出することが確かめられた。カーフ幅は実質的にゼロであるから、切断による材料の浪費は生じない。機械的切断と比較して、器具の消耗がないので、加工品質も常時一定である。
【００２３】
本発明の露光方法は、ガラス又は半導体基板に局所的に脆弱化された切断線を生成するために工業的に使用し、例えばウェハをダイシングして個々の電気的又は光学的コンポーネントを生成することができる。
更に、本発明のレーザ露光方法は、基板から回路又は他の微細加工構造を局所的に除去するため又は層全体を除去するためにも使用することができる。
最後に、本発明のレーザ露光方法は２つの透明材料層を効率的に無ピンホールで溶接するために使用することもできる。
【００２４】
本明細書において、用語「基板」は、本発明のレーザ露光方法を用いて加工されたとき構造的な変化を生じる任意のターゲット材料又は材料の組み合わせを広く意味する。基板はほぼ均質であっても、異なる材料からなる複数の領域又は層を備えもよい。これらの領域又は層は、最初に接続されていてよい。
加工は、所望の結果に応じて、一つの個々の層又は領域又は２つ以上の層又は領域の界面を対象にすることができる。
溶接応用においては、用語「基板」は、最初に接続されてない領域又は層も含み、ベース材料層及びベース材料層に溶接すべき小さなコンポーネント（例えば半導体又はガラス基板に溶接すべき光学又はマイクロ流体コンポーネント）を備える主体も含む。
【００２５】
本発明の他の実施形態及び利点は添付図面を参照する以下の詳細な説明において記載される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による基板に切断線を加工するプロセスを概略的に示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態による溶接プロセスを概略的に示す側面図である。
【図３】ダイシング応用を概略的に示す図である。
【図４】図４ａ−４ｄは本発明の一実施形態による（Ｏ）ＬＥＤディスプレイパネルの溶接プロセスを示す図である。
【図５】図５ａ及び５ｂは２つの異なる焦点スポット径に関して各位値におけるレーザパルス数を周波数の関数として示す図である。
【図６】本発明によりガラス基板に加工されたマイクロ構造の断面画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、パルスレーザを用いて基板に構造的に変化された線を生成するステップを備え、前記パルスレーザは２０ｐｓ以上のパルス持続時間を有するとともに、複数のパルスにより基板内の吸収が相乗的に増大されるような加工速度と適合するパルス周波数を有する。特に、連続するパルスの間隔がレーザビームの焦点のスポット径の１／５より小さい場合には、十分多数のパルスが基板の極小領域に到達するため相乗効果が得られる。典型的な応用では、焦点スポット径は１〜１０μｍの範囲であり、典型的な最大パルス間隔は２００ｎｍ〜２μｍの範囲になる。
【００２８】
一実施形態によれば、使用するパルス持続時間は２５ｐｓ以上である。
【００２９】
一実施形態によれば、連続する構造的に変化されたスポットの間隔が前記焦点スポット径の１／１０、好ましくは１／２０より小さくなるようにパルス周波数を増大させるか、移動速度を減少させる。これは更に基板内で生じる線形吸収効果を増大し、より均質な加工線を達成するのに役立つ。
【００３０】
一般に、連続するパルスが重複する割合は、（１−加工速度＊（パルス間の時間）／焦点スポット径））の方程式により計算できる。図５ａ及び５ｂは、２μｍ及び６μｍの焦点スポット径及び３つの代表的な加工速度に関して、この方的式を用いて計算された基板の各位置を叩くパルス数を加工周波数の関数として示す。
【００３１】
加工周波数は好ましくは２ＭＨｚ以上であり、２０ＭＨｚまで又はそれ以上とさえすることができる。本発明者は、このスケールの周波数は、基板の熱時定数及び各パルス後の自由電荷キャリア数の時間的減少のために、線形吸収を最大に利用するのに有益であることを確かめた。高い繰り返し数だけで前パルスの残留熱を利用でき、自由電荷キャリアを増大できる点に注意されたい。従って、パルス間の期間が長すぎる場合には、加工速度を減少させることによってパルスの重複を増大させるだけでは有益でない。更に、高い周波数においては加工される体積がより均等に閉じ込められ、プロセス制御を大きく改善できることが確かめられた。
【００３２】
好適な実施形態によれば、加工周波数は４ＭＨｚ以上である。これは、高い周波数を用いると平均電力を低減できるために有益である。
【００３３】
実質的に透明なガラス又は半導体基板に溶融過程を開始させるために必要とされるピークパルス電力は１０１２Ｗ／ｃｍ２未満である。典型的には、使用するピーク電力は１０１０Ｗ／ｃｍ２〜１０１２Ｗ／ｃｍ２、特に１０１０Ｗ／ｃｍ２〜５＊１０１１Ｗ／ｃｍ２である。この電力はフェムト秒パルス加工又は多光子吸収加工法で必要とされる電力より著しく低く、その結果レーザ誘起される欠陥の数が大幅に減少する。
【００３４】
好適な実施形態によれば、使用する波長は近赤外域、即ち０．７５〜１．４μｍである。この範囲は、シリコン加工に適しているのみならず、既知の低周波数及び／又はフェムト秒スケールの加工方法では少なくとも工業的に加工することが難しいサファイヤ及び石英などの高バンドギャップ材料の加工にも適していることが確かめられた。
【００３５】
本発明の一実施形態似れば、非偏光のレーザ光が使用される。これにより基板内の電磁界方向が任意になり、この加工方法は基板の光子パラメータに一層影響されなくなる。換言すれば、非偏光のレーザ光は多種多様の基板に有効であることが確かめられた。
【００３６】
図６は、本発明によりガラス基板に加工されたマイクロ構造の断面画像を示す。レーザは上方から基板に照射され、溶融過程は図示の特徴部の先細端（矢印参照）で開始した。２０ｐｓ以上の持続時間を有するパルスは、鋭い開始点を生じて開始点の近くにクラックを生じる確率が高いそれより短いパルス、特にサブピコ秒パルスと異なり、開始点に円形を与える。更に、ガラス内に生じる特徴部の径が広いので、電力密度が多数の光子を吸収するには不十分になり、線形吸収効果が特徴部に上部に向かって強くなる。
【００３７】
好適な実施形態によれば、使用するレーザ源はファイバレーザ源である。ファイバレーザは、メガヘルツ範囲の光を発生することができる利点を有し、上述の如き加工速度及び品質の両方に関して最も興味があることが確かめられた。この点で、ファイバレーザは、能動利得媒質がドープ光ファイバであるレーザを意味する。ドーピングは、エルビウム、イットリウム、ネオジム、ジスプロシウム、プラセオジム及びツリウムなどの希土類元素で達成できる。
【００３８】
産業上の利用
本発明の種々の特徴は、いくつかの産業上の目的、特に集積回路の製造及びパッケージング、ディスプレイパネルの製造、コンポーネントのボンディング、マイクロ構造化、マイクロフルイディクス、ラブオンチップ技術、表面改質、マイクロスケール導波路の製造に使用することができる。いくつかの非限定的な応用例が以下に与えられる。
【００３９】
ダイシング
一実施形態によれば、本発明は基板のダイシングに使用された。このダイシングは、レーザ光を基板の内部に集束させて基板内に局所的なストレス領域を形成し、次に基板をストレス領域に沿って部分に分割することによって行われ、ステルスダイシングとも称されている。本方法の鍵は、材料の内部に誘起されたストレスが材料を機械的に弱め、割断を容易にすることにある。従って、実際上シリコンリコン又はガラスの浪費が通常のソーイング方法に比較して殆ど生じない。
【００４０】
本発明は、効率的なレーザ蒸発方式のためにダイシングにおいて極めて高い加工速度を達成できる利点を有する。
【００４１】
図１（正しい寸法比でない）は本発明を用いるステルスダイシングの原理を示す。レーザビーム１４を発生し基板１８の内部に集束するためにレーザ源１０及び光学系１２が使用される。上述した原理に従って、複数の重複するパルスが基板１８内に構造的に変化された切断線を生成する。図３（正しい寸法比でない）は、ウェハ３８からダイシングすべきコンポーネント３８の輪郭を描く複数のウェハ切断線３６Ａ−３６Ｄを有するウェハ３８を示す。所望の切断線が形成された後に、ウェハは曲げ割断などの任意の適切な方法で多数の部分に分離することができる。
【００４２】
本発明は、特に集積回路及び他のマイクロデバイスの製造に使用されるシリコン結晶ウェハ及び他の半導体材料を切断するのに適している。ウェハは、ドーピング、エッチング、堆積及びフォトリソグラフィックパターニングなどの任意の既知のマイクロ製造プロセスによりウェハ内又は上に形成されたマイクロ電子デバイスを含むことができる。
【００４３】
本発明はディスプレイパネル（例えばＬＣＤパネル及び（Ｏ）ＬＥＤパネル）を製造するために使用される極めて薄いウェハ（例えば、＜２００μｍ、特に＜１００μｍ）に対して特に有利である。しかし、本発明は原理的に任意の厚さのウェハに使用することができる。
【００４４】
スクライビング
一実施形態によれば、本発明は基板をスクライブするために使用される。スクライビングプロセスにおいては、ビームは基板の表面に溝を生成するために基板の表面近傍に集束される。本方法によるスクライビングは、機械的に加工するには弱すぎる極めて薄い基板（典型的には１００μｍ未満の厚さを有する）に対して特に有利である。生じるスクライビング深さは典型的には基板の全厚の最大１５％である。
一つの実施形態によれば、基板の内部に延びる溝が脆弱化された切断線を形成し、このように形成された基板の部分が上述したダイシング応用と同様に機械的に分割される。
【００４５】
表面改質又は内部層の改質
一実施形態によれば、本発明は基板の材料層の除去又は永久改質に使用される。一例では、基板の一つ又はいくつかの上層を本発明に従って加熱し、それらの内部構造を破壊することができる。この破壊は、基板上層の一部成分又は全成分を揮発させること及び／又はそれらの内部構造を化学的に改質することができる。例えば、基板はステルスダイシングの実行を阻止する反射（金属）層を備え得るが、本発明によってこの反射層を除去することができる。同じ原理を基板の表面層に組み込まれた微細加工回路の局所的破壊に使用することもできる。
【００４６】
一実施形態によれば、本発明は２ステッププロセスとして実施される。第１のステップにおいて、特定の材料層又は複数の反射材料層が本発明によるレーザ露光法によって破壊される。第２のステップにおいて、基板が本発明によるレーザ露光法によってダイシングされる。この実施形態は、ダイシングレーザをウェハにその前面から照射することができる利点を有するが、従来のステルスダイシングはウェハの背面から実行されているので、ウェハを反転させる追加の危険なステップを必要とする。
【００４７】
溶接
一実施形態によれば、本発明は材料層同士の永久的溶接に使用される。この応用では、基板は界面領域を有する少なくとも２つの重ね合わされた層を備え、本方法はレーザパルスを界面領域に集束して界面領域で局所的溶融を達成し、層同士を再固化により溶接する。
【００４８】
溶接応用は図２に概略的に示されている。本方法では、レーザ光ビーム２４を発生させ、基板２８の２つの別個の層２８Ａ及び２８Ｂの界面に集束するためにレーザ源２０及び光学系２２が使用される。移動する基板に加えられる複数の重複するパルスが上述した原理に従って層２８Ａ及び２８Ｂを接続する溶接シーム２６を生成する。
【００４９】
一つの例によれば、基板はパネルの周辺部で連続シームにより互いに溶接される２つの重ね合わされたガラスパネルを備える。従って、本方法を用いて、例えばディスプレイパネル又は光感知パネルを製造することができる。図４ａ及び４ｂはＯＬＥＤディスプレイパネルを製造する例を示す。パネル４８は、個々の発光単位のアレイを有する活性層４９を備えるベース層４８Ａとフロントガラス層４８Ｂとを備える。最初に、層４８Ａ及び４８Ｂが、活性層４９がそれらの間に介挿されるように互いに重ね合わされる。その後、本発明を用いて活性層の周囲に溶接シーム４６が生成される。好ましくは、溶接シームは切れ目がなく連続している。従って、塵埃及び湿気に対する有効な障壁を活性層のために形成すると同時に、パネルの両層を接着剤などの追加の要素を必要とすることなく固着することができる。頻繁なパルス供給及びガラス層の完全な溶融及び再固化のために、シームは極めて不浸透性である。
【００５０】
図４ｃ及び４ｄは上記の応用の別の詳細な実施形態を示す。図４ｃのプロセスにおいて、ガラス層４８Ａ及び４８Ｂは界面領域において互いに離して置かれる。図４ｄのプロセスにおいて、ガラス層４８Ａ及び４８Ｂの間に追加の橋絡層４７が設けられる。橋絡層４７はガラス層間の自由距離を減少させ、層の完全な一体化を可能にする。こうして溶接シーム４６Ｂが橋絡層とフロントガラス層４８Ｂとの間に生成される。
【００５１】
ディスプレイパネルの製造に加えて、本溶接方法はウェハレベルパッケージング（下記参照）、温度感知コンポーネントパッケージング、光学コンポーネントの集積化及びマイクロフルイディクスコンポーネントの集積化に使用できる。
【００５２】
ウェハレベルパッケージング
一実施形態によれば、シリコンウェハと他の素材を溶接により結合するのに使用される。他の素材は機械的保護材及び／又は電気絶縁材とすることができる。よって、本発明は、ウェハのダイシング後に各個別ユニットのパッケージを組み立てる従来のプロセスの代わりに、ウェハレベルパッケージング（ＷＬＰ）応用に適切であり、この場合には、シリコンコンポーネントに対するパッケージがシリコンコンポーネントを大きなウェハの一部分としたまま製造される。例えば、マルチコンポーネントワイド保護層をまだダイシングされてないウェハ上に置き、保護層とウェハのコンポーネントとの溶接に本発明レーザ露光法を使用することができる。
【００５３】
上述した実施形態及び例及び添付の図面は説明のために与えられており、限定を意図するものではない。本発明の範囲は後記の請求項に特定されており、これらの請求項は同等物も考慮して最も広く解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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