(57)【要約】【課題】ダイの製造において、より高い密度を可能にし、かつより高い歩留まりを達成する、サファイア基板のスクライビングのためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】固体レーザ１０を使用してサファイア基板１４の表面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けて、スクライブ線を形成し、その後、分離する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サファイア基板からダイを製造する方法であって、
前記サファイア基板をステージ上に装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の表面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
連続パルスの重なりを生じさせるステップを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記波長が１５０から５６０ナノメートルの間である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、スポットサイズが５から２５ミクロンの間である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
Ｑスイッチ付き固体レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成するステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップと
を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップと
を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記スポットサイズが５から１５ミクロンの間である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
連続パルスの重なりを生じさせるステップを含み、前記連続パルスの重なりが５０ないし９９パーセントの範囲である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記基板が活性表面および裏面を有し、前記基板の前記活性表面を接着テープ上に配置するステップと、前記基板の裏面に前記パルスを指し向けるように、前記基板をステージ上に装着するステップとを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板が活性表面および裏面を有し、前記レーザパルスを前記裏面に衝突させるステップを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ステージが可動Ｘ−Ｙステージを備え、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前記ステップが、前記基板を前記Ｘ−Ｙステージ上で移動させることを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
サファイア基板をスクライブするためのシステムであって、
５６０ナノメートル未満の波長であり、５ｋＨｚを超える繰返し率で３０ナノ秒未満のパルス持続時間を持つレーザエネルギのパルスを生成するレーザと、
サファイア基板を支持し、かつ移動させるように適応されたステージと、
前記パルスを前記ステージ上に装着されたサファイア基板に衝突させるように方向付ける光学系と、
前記固体レーザおよび前記ステージに結合された制御システムであって、前記レーザおよびステージを制御し、前記サファイア基板にスクライブ線を形成するのに充分な連続パルスの重なりを生じさせる移動速度で、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる制御システムと
を備えたシステム。
【請求項２２】
前記制御システムが前記ステージの移動速度を制御して、連続パルスの重なりを生じさせる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ステージの移動中に前記ステージ上に装着された基板のエッジを検出するエッジ検出システムを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
デブリ排出システムを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記制御システムがスクライブパターンをセットアップする手段を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ステージが真空チャックを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記ステージ上に装着された基板を観察するためのビデオシステムを含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記制御システムが、パルス繰返し率、パルスエネルギ、およびステージ速度を含むパラメータをセットアップする手段を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２９】
前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３１】
前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３２】
前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３３】
前記スポットサイズが５ないし１５ミクロンの間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３４】
前記制御システムが前記ステージの移動速度を制御して、連続パルスの重なりを生じさせ、前記連続パルスの重なりが５０から９９パーセントの範囲内である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３５】
前記パルス繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３６】
前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、前記スポットサイズが５から２５ミクロンの間である、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３７】
前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされる、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３８】
前記パルスを直線的に偏波させる光学系を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項３９】
前記パルスの偏波を調整する光学系を含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項４０】
サファイア基板をスクライブするためのシステムであって、
１５０から５６０ナノメートルの間の波長で、１０ｋＨｚより高い繰返し率で３０ナノ秒未満のパルス幅および２５ミクロン未満のスポットサイズのレーザエネルギのパルスを生成するＱスイッチ付き固体レーザと、
サファイア基板を支持し、かつ移動させるように適応されたステージと、
前記パルスを前記ステージ上に装着されたサファイア基板に衝突させるように方向付ける光学系と、
前記ステージの移動中に前記ステップ上に装着されている基板のエッジを検出するエッジ検出システムと、
前記固体レーザ、前記ステージ、および前記エッジ検出システムに結合された制御システムであって、前記レーザおよびステージを制御し、前記エッジ検出システムに応答して、前記サファイア基板にスクライブ線をカットするのに充分な連続パルスの重なりを生じさせる移動速度で、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる制御システムと
を備えたシステム。
【請求項４１】
デブリ排出システムを含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記制御システムがスクライブパターンをセットアップする手段を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ステージが真空チャックを含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４４】
前記ステージ上に装着された基板を観察するためのビデオシステムを含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４５】
前記制御システムが、パルス繰返し率、パルスエネルギ、およびステージ速度を含むパラメータをセットアップする手段を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４６】
前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４７】
前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４８】
前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４９】
前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えている、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５０】
前記スポットサイズが５ないし１５ミクロンの間である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５１】
前記重なりが５０から９９パーセントの範囲内である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記パルス繰返し率が２０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５３】
前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、前記スポットサイズが５から２５ミクロンの間である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５４】
前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされる、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５５】
前記パルスを直線的に偏波させる光学系を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５６】
前記パルスの偏波を調整する光学系を含む、請求項４０に記載のシステム。
【請求項５７】
サファイア基板からダイを製造する方法であって、
前記サファイア基板の活性表面上に配列状に集積デバイスを配置しかつ形成するステップであって、個々のダイが２５ミクロンまたはそれ未満の幅を有するストリートによって分離されて成るステップと、
ステージ上に前記サファイア基板を活性表面を下に向けて装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の裏面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、パルス繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップと
を含む方法。
【請求項５８】
サファイア基板からダイを製造する方法であって、
前記サファイア基板をステージ上に装着するステップと、
前記サファイア基板の表面にレーザエネルギのパルスであって、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分な波長、エネルギ密度、スポットサイズ、パルス繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと
前記スクライブパターンのスクライブ線の方向に対する前記レーザパルスの偏波を制御するステップと
を含む方法。
【請求項５９】
前記波長が５６０ナノメートル未満である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
固体紫外レーザを使用して前記パルスを生成するステップを含む、請求項５８又は５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記スクライブパターンが第１および第２軸に対して平行なスクライブ線を含み、前記偏波が直線的であって前記第１軸に平行なスクライブ線に対しては第１方向に配置され、かつ前記第２軸に平行なスクライブ線に対しては第２方向に配置されるように前記偏波を制御するステップを含む、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６２】
前記スクライブパターンによって画定されるダイを前記サファイア基板から分離するステップを含む、請求項５８〜６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
連続パルスの重なりを生じさせるステップを含む、請求項５８〜６２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６４】
前記波長が１５０から５６０ナノメートルの間である、請求項５８〜６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
前記繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間である、請求項５８〜６４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６６】
前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、スポットサイズが５から２５ミクロンの間である、請求項５８〜６５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされる、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６８】
Ｑスイッチ付き固体レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成するステップを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６９】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップ
を含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７０】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップと
を含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７１】
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップと
を含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７２】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７３】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７４】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
前記スポットサイズが５から１５ミクロンの間である、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７７】
連続パルスの重なりを生じさせるステップを含み、前記連続パルスの重なりが５０ないし９９パーセントの範囲である、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７８】
前記基板が活性表面および裏面を有し、前記基板の前記活性表面を接着テープ上に配置するステップと、前記基板の裏面に前記パルスを指し向けるように、前記基板をステージ上に装着するステップとを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７９】
前記基板が活性表面および裏面を有し、前記レーザパルスを前記裏面に衝突させるステップを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８０】
前記ステージが可動Ｘ−Ｙステージを備え、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前記ステップが、前記基板を前記Ｘ−Ｙステージ上で移動させることを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８１】
前記偏波を制御する前記ステップが、前記パルスの偏波をスクライブされるスクライブ線に平行に整列させるステップを含む、請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８２】
サファイア基板からダイを製造する方法であって、
前記サファイア基板の活性表面上に配列状に集積デバイスを配置しかつ形成するステップであって、個々のダイが２５ミクロンまたはそれ未満の幅を有するストリートによって分離されて成るステップと、
ステージ上に前記サファイア基板を、活性表面を下に向けて装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の裏面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線をカットさせるステップと、
前記パルスがスクライブされるスクライブ線に平行な方向に直線的に偏波されるようにパルスの偏波を制御するステップと、
前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップと
を含む方法。
【請求項８３】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用してレーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８４】
Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用してレーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８５】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用してレーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項８２に記載の方法。
【請求項８６】
３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用してレーザエネルギのパルスを生成することを含む、請求項８２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サファイア基板上に形成されるダイオードレーザダイをはじめとする、集積回路およびレーザダイなどの集積デバイスダイの製造において使用される方法、システムおよびプロセスに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、固体ＵＶレーザを使用したサファイア基板のスクライビングおよびスクライブしたサファイア基板のダイへの分離を実行する方法、システムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
サファイアＡｌ２Ｏ３は様々なデバイス用の基板として使用される。
サファイアは、光学的に透過的であり、電気的に不導であり、かつ熱の良導体である硬質の材料である。よって、レーザダイオードの製造における好適な基板材料となっている。
特に窒化ガリウムＧａＮおよび関連材料に基づく青色レーザダイオードおよび他の構造は、サファイア基板上で大量に製造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
サファイア基板上のダイの製造における１つの主な障害は、基板からのダイの分離である。サファイアは非常に硬質であるので、一般的なプロセスでは、基板にパターンをスクライブするのにダイヤモンドチップブレードを使用する。
【０００５】
レーザダイオードなどの半導体構造が上面に形成されたサファイア基板は、「ブルーテープ」または「ウェハテープ」として知られる接着剤上に配置される。そして、ダイヤモンドブレードが基板をスクライブするために使用される。この段階で、形成されたスクライブ線に沿って基板を割るために機械的な力を使用する。引き続き、割られた基板を支持しているテープを伸してダイを分離する。
この場合、ロボット式ピックアンドプレースマシンを使用して、一辺が２００ないし５００ミクロンの範囲の典型的寸法を有する個々のダイをテープから取り外す。
【０００６】
ダイの製造におけるもう一つの主な障害は裁断プロセスである。
ダイヤモンドブレードでは、製造者が「ストリート」と呼ばれる比較的幅広のスクライブ線（例えば４０〜７０ミクロン）を基板上の所定位置に形成することとなり、単一基板上で製造できるダイの数が減少する。
加えて、ダイヤモンドチップブレードは比較的ゆっくり操作しなければならず、直径２インチの基板に対し、その作業に１時間半も要する。
【０００７】
また、ブレードのダイヤモンドチップは摩耗し、しばしば、ウェハ１枚につき１枚ものブレードを交換しなければならない。ブレードの交換は製造工程を緩慢なものとする。一方、ブレードは一般的に複数のチップを持ち、適切な裁断のためには、新しいチップが始動するたびに、かつ新しいブレードが設置されるたびに、注意深くかつ正確に位置合わせを行なわなければならない。
【０００８】
最後に、機械的スクライビングプロセスはクラックを生じ、それはダイを損傷して歩留まりを低下させ得る。このプロセスの一般的な歩留まりは約７０％と報告されている。
【０００９】
従って、本発明の目的は、ダイの製造において、現行の技術を使用して得られるより高速であり、より使い易く、消耗部品の数を最小化し、より高い密度を可能にし、かつより高い歩留まりを達成する、サファイア基板のスクライビングのためのシステムおよび方法を提供することにある。そのようなシステムは小型であり、操作が安全であり、かつ低コストであることが望ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、ファイア基板からダイを製造する方法であって、請求項１に記載の方法の特徴構成は、
前記サファイア基板をステージ上に装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の表面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと
を含むことにある。
【００１１】
請求項１に記載の方法において、請求項２に記載されているように、前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップを含むことが好ましい。
【００１２】
請求項１又は２に記載の方法において、請求項３に記載されているように、連続パルスの重なりを生じさせるステップを含むことが好ましい。
【００１３】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、請求項４に記載されているように、前記波長が１５０から５６０ナノメートルの間であることが好ましい。
【００１４】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法において、請求項５に記載されているように、前記繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間であることが好ましい。
【００１５】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、請求項６に記載されているように、前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、スポットサイズが５から２５ミクロンの間であることが好ましい。
【００１６】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７に記載されているように、前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされることが好ましい。
【００１７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項８に記載されているように、Ｑスイッチ付き固体レーザを使用してレーザエネルギのパルスを生成するステップを含むことが好ましい。
【００１８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項９に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップを含むことが好ましい。
【００１９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１０に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップとを含むことが好ましい。
【００２０】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１１に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップとを含むことが好ましい。
【００２１】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１２に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００２２】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１３に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００２３】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１４に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００２４】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１５に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００２５】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１６に記載されているように、前記スポットサイズが５から１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００２６】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１７に記載されているように、連続パルスの重なりを生じさせるステップを含み、前記重なりが５０ないし９９パーセントの範囲であることが、好ましい。
【００２７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１８に記載されているように、前記基板が活性表面および裏面を有し、前記基板の前記活性表面を接着テープ上に配置するステップと、前記基板の裏面に前記パルスを指し向けるように、前記基板をステージ上に装着するステップとを含むことが好ましい。
【００２８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項１９に記載されているように、前記基板が活性表面および裏面を有し、前記レーザパルスを前記裏面に衝突させるステップを含むことが好ましい。
【００２９】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、請求項２０に記載されているように、前記ステージが可動Ｘ−Ｙステージを備え、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前記ステップが、前記基板を前記Ｘ−Ｙステージ上で移動させることを含むことが好ましい。
【００３０】
また、上記目的を達成するために、請求項２１に記載されているように、サファイア基板をスクライブするためのシステムであって、
５６０ナノメートル未満の波長であり、５ｋＨｚを超える繰返し率で３０ナノ秒未満のパルス持続時間を持つレーザエネルギのパルスを生成するレーザと、
サファイア基板を支持し、かつ移動させるように適応されたステージと、
前記パルスを前記ステージ上に装着されたサファイア基板に衝突させるように方向付ける光学系と、
前記固体レーザおよび前記ステージに結合された制御システムであって、前記レーザおよびステージを制御し、前記サファイア基板にスクライブ線を形成するのに充分な連続パルスの重なりを生じさせる移動速度で、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる制御システムと
を備えたシステムとすることができる。
【００３１】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２２に記載されているように、前記制御システムが前記ステージの移動速度を制御して、連続パルスの重なりを生じさせることが好ましい。
【００３２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２３に記載されているように、前記ステージの移動中に前記ステージ上に装着された基板のエッジを検出するエッジ検出システムを含むことが好ましい。
【００３３】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２４に記載されているように、デブリ排出システムを含むことが好ましい。
【００３４】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２５に記載されているように、前記制御システムがスクライブパターンをセットアップする手段を含むことが好ましい。
【００３５】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２６に記載されているように、前記ステージが真空チャックを含むことが好ましい。
【００３６】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２７に記載されているように、前記ステージ上に装着された基板を観察するためのビデオシステムを含むことが好ましい。
【００３７】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２８に記載されているように、前記制御システムが、パルス繰返し率、パルスエネルギ、およびステージ速度を含むパラメータをセットアップする手段を含むことが好ましい。
【００３８】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項２９に記載されているように、前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えていることが好ましい。
【００３９】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３０に記載されているように、前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えていることが好ましい。
【００４０】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３１に記載されているように、前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えていることが好ましい。
【００４１】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３２に記載されているように、前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えていることが好ましい。
【００４２】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３３に記載されているように、前記スポットサイズが５ないし１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００４３】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３４に記載されているように、前記制御システムが前記ステージの移動速度を制御して、連続パルスの重なりを生じさせ、前記連続パルスの重なりが５０から９９パーセントの範囲内であることが好ましい。
【００４４】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３５に記載されているように、前記パルス繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間であることが好ましい。
【００４５】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３６に記載されているように、前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、前記スポットサイズが５から２５ミクロンの間であることがある。
【００４６】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３７に記載されているように、前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされることが好ましい。
【００４７】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３８に記載されているように、前記パルスを直線的に偏波させる光学系を含むことが好ましい。
【００４８】
請求項２１に記載のシステムにおいて、請求項３９に記載されているように、前記パルスの偏波を調整する光学系を含むことが好ましい。
【００４９】
上記目的を達成するために、請求項４０に記載されているように、
サファイア基板をスクライブするためのシステムであって、
１５０から５６０ナノメートルの間の波長で、１０ｋＨｚより高い繰返し率で３０ナノ秒未満のパルス幅および２５ミクロン未満のスポットサイズのレーザエネルギのパルスを生成するＱスイッチ付き固体レーザと、
サファイア基板を支持し、かつ移動させるように適応されたステージと、
前記パルスを前記ステージ上に装着されたサファイア基板に衝突させるように方向付ける光学系と、
前記ステージの移動中に前記ステップ上に装着されている基板のエッジを検出するエッジ検出システムと、
前記固体レーザ、前記ステージ、および前記エッジ検出システムに結合された制御システムであって、前記レーザおよびステージを制御し、前記エッジ検出システムに応答して、前記サファイア基板にスクライブ線をカットするのに充分な連続パルスの重なりを生じさせる移動速度で、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる制御システムと
を備えたシステムを構成することができる。
【００５０】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４１に記載されているように、デブリ排出システムを含むことが好ましい。
【００５１】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４２に記載されているように、前記制御システムがスクライブパターンをセットアップする手段を含むことが好ましい。
【００５２】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４３に記載されているように、前記ステージが真空チャックを含むことが好ましい。
【００５３】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４４に記載されているように、前記ステージ上に装着された基板を観察するためのビデオシステムを含むことが好ましい。
【００５４】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４５に記載されているように、前記制御システムが、パルス繰返し率、パルスエネルギ、およびステージ速度を含むパラメータをセットアップする手段を含むことが好ましい。
【００５５】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４６に記載されているように、前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えていることが好ましい。
【００５６】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４７に記載されているように、前記レーザがＱスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えていることが好ましい。
【００５７】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４８に記載されているように、前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備えていることが好ましい。
【００５８】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項４９に記載されているように、前記レーザが３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えていることが好ましい。
【００５９】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５０に記載されているように、前記スポットサイズが５ないし１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００６０】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５１に記載されているように、前記重なりが５０から９９パーセントの範囲内であることが好ましい。
【００６１】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５２に記載されているように、前記パルス繰返し率が２０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間であることが好ましい。
【００６２】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５３に記載されているように、前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、前記スポットサイズが５から２５ミクロンの間であることが好ましい。
【００６３】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５４に記載されているように、前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされることが好ましい。
【００６４】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５５に記載されているように、前記パルスを直線的に偏波させる光学系を含むことが好ましい。
【００６５】
請求項４０に記載のシステムにおいて、請求項５６に記載されているように、前記パルスの偏波を調整する光学系を含むことが好ましい。
【００６６】
上記目的を達成するために、サファイア基板からダイを製造する方法であって、請求項５７に記載されているように、
前記サファイア基板の活性表面上に配列状に集積デバイスを配置しかつ形成するステップであって、個々のダイが２５ミクロンまたはそれ未満の幅を有するストリートによって分離されて成るステップと、
ステージ上に前記サファイア基板を活性表面を下に向けて装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の裏面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと、
前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップと
を含む方法とすることができる。
【００６７】
さらに、上記目的を達成するために、サファイア基板からダイを製造する方法であって、請求項５８に記載されているように、
前記サファイア基板をステージ上に装着するステップと、
前記サファイア基板の表面にレーザエネルギのパルスであって、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分な波長、エネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線を形成するステップと
前記スクライブパターンのスクライブ線の方向に対する前記レーザパルスの偏波を制御するステップと
を含む方法とすることができる。
【００６８】
請求項５８に記載の方法において、請求項５９に記載されているように、前記波長が５６０ナノメートル未満であることが好ましい。
【００６９】
請求項５８又は５９に記載の方法において、請求項６０に記載されているように、固体紫外レーザを使用して前記パルスを生成するステップを含むことが好ましい。
【００７０】
請求項５８〜６０のいずれか一項に記載の方法において、請求項６１に記載されているように、前記スクライブパターンが第１および第２軸に対して平行なスクライブ線を含み、前記偏波が直線的であって前記第１軸に平行なスクライブ線に対しては第１方向に配置され、かつ前記第２軸に平行なスクライブ線に対しては第２方向に配置されるように前記偏波を制御するステップを含むことが、好ましい。
【００７１】
請求項５８〜６１のいずれか一項に記載の方法において、請求項６２に記載されているように、前記スクライブパターンによって画定されるダイを前記サファイア基板から分離するステップを含むことが好ましい。
【００７２】
請求項５８〜６２のいずれか一項に記載の方法において、請求項６３に記載されているように、連続パルスの重なりを生じさせるステップを含むことが好ましい。
【００７３】
請求項５８〜６３のいずれか一項に記載の方法において、請求項６４に記載されているように、前記波長が１５０から５６０ナノメートルの間であることが好ましい。
【００７４】
請求項５８〜６４のいずれか一項に記載の方法において、請求項６５に記載されているように、前記繰返し率が１０ｋＨｚから５０ｋＨｚの間であることが好ましい。
【００７５】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項６６に記載されているように、前記エネルギ密度が１０から１００ジュール／平方センチメートルの間であり、前記パルス持続時間が１０から３０ナノ秒の間であり、スポットサイズが５から２５ミクロンの間であることが好ましい。
【００７６】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項６７に記載されているように、前記サファイア基板が厚さを持ち、前記スクライブ線が前記厚さの半分を超える深さまでカットされることが好ましい。
【００７７】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項６８に記載されているように、Ｑスイッチ付き固体レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成するステップを含むことが好ましい。
【００７８】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項６９に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記基板から外れる方向に向けられるのを防止するステップを含むことが好ましい。
【００７９】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７０に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップと
を含むことが好ましい。
【００８０】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７１に記載されているように、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前に、前記基板を接着テープ上に配置するステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる間に、前記サファイア基板のエッジを検出し、検出されたエッジに応答して、前記パルスが前記接着テープに衝突するのを防止するステップとを含むことが好ましい。
【００８１】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７２に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００８２】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７３に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００８３】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７４に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００８４】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７５に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００８５】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７６に記載されているように、前記スポットサイズが５から１５ミクロンの間であることが好ましい。
【００８６】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７７に記載されているように、連続パルスの重なりを生じさせるステップを含み、前記連続パルスの重なりが５０ないし９９パーセントの範囲であることが好ましい。
【００８７】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７８に記載されているように、前記基板が活性表面および裏面を有し、前記基板の前記活性表面を接着テープ上に配置するステップと、前記基板の裏面に前記パルスを指し向けるように、前記基板をステージ上に装着するステップとを含む、ことが好ましい。
【００８８】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項７９に記載されているように、前記基板が活性表面および裏面を有し、前記レーザパルスを前記裏面に衝突させるステップを含むことが好ましい。
【００８９】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項８０に記載されているように、前記ステージが可動Ｘ−Ｙステージを備え、前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させる前記ステップが、前記基板を前記Ｘ−Ｙステージ上で移動させることを含むことが好ましい。
【００９０】
請求項５８〜６６のいずれか一項に記載の方法において、請求項８１に記載されているように、前記偏波を制御する前記ステップが、前記パルスの偏波をスクライブされるスクライブ線に平行に整列させるステップを含むことが好ましい。
【００９１】
上記目的を達成するために、請求項８２に記載されているように、サファイア基板からダイを製造する方法であって、
前記サファイア基板の活性表面上に配列状に集積デバイスを配置しかつ形成するステップであって、個々のダイが２５ミクロンまたはそれ未満の幅を有するストリートによって分離されて成るステップと、
ステージ上に前記サファイア基板を活性表面を下に向けて装着するステップと、
固体レーザを使用して前記サファイア基板の裏面にレーザエネルギのパルスであって、５６０ナノメートル未満の波長、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なエネルギ密度、スポットサイズ、繰返し率、およびパルス持続時間を有するパルスを指し向けるステップと、
前記パルスを前記サファイア基板にスクライブパターンで衝突させて前記サファイア基板にスクライブ線をカットさせるステップと、
前記パルスがスクライブされるスクライブ線に平行な方向に直線的に偏波されるようにパルスの偏波を制御するステップと、
前記スクライブパターンによって画定されたダイを前記サファイア基板から分離するステップとを含む方法とすることが好ましい。
【００９２】
請求項８２に記載の発明において、請求項８３に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００９３】
請求項８２に記載の方法において、請求項８４に記載されているように、Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
請求項８２に記載の方法において、請求項８５に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００９４】
請求項８２に記載の方法において、請求項８６に記載されているように、３５５ナノメートルの第３調波で作動するダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを使用して前記レーザエネルギのパルスを生成することを含むことが好ましい。
【００９５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ダイオードレーザダイなどの集積デバイスダイを、そのような集積デバイスの配列を支持しているサファイア基板から製造するための方法およびシステムを提供する。特に、本発明は、窒化ガリウム構造に基づいて青色レーザダイオードを製造するのに適している。本発明では、より高い密度およびより高い歩留まりが達成される一方、個々のダイを基板から分離するために必要な時間も短縮される。さらに、本発明は小型で低コストの機械に基づいており、かつそれ以外でもそのような集積デバイスダイの全体的製造コストを低減する。
【００９６】
本発明においては、集積デバイスの配列を支持するサファイア基板を、真空チャックを含む可動Ｘ−Ｙステージなどのステージ上に装着する。次に固体レーザを使用して、レーザエネルギのパルスをサファイア基板の表面に指し向ける。レーザエネルギのパルスは約５６０ナノメートル未満、好ましくは約１５０から５６０ナノメートルの間の波長を有する。加えて、エネルギ密度、スポットサイズ、およびパルス持続時間としては、サファイアのアブレーションを誘発するのに充分なレベルに設定する。パルスの静止ビーム経路でステージを動かすことによる等のシステムの制御により、サファイア基板にスクラブ線を形成するのに充分な連続パルスの重なりを生じる運動速度で、パルスをサファイア基板にスクライブパターンで接触させる。
【００９７】
本発明の実施形態は、１平方センチメートル当たり約１０から１００ジュールの間のエネルギ密度、約１０から３０ナノ秒の間のパルス持続時間、および約５から２５ミクロンの間のスポットサイズを有するレーザパルスを発生する。パルスの繰返し率は５ｋＨｚより高く、約１０ｋＨｚから５０ｋＨｚまでの範囲またはそれ以上であることが好ましい。ステージは、５０ないし９９パーセントの量のパルスの重なりを生じる運動速度で移動させる。パルス繰返し率、ステージの運動速度、およびエネルギ密度を制御することによって、スクライブ線の深さを正確に制御することができる。
【００９８】
本発明の実施形態では、スクライブ線はサファイア基板の厚さの約２分の１またはそれ以上の深さまで切り込むことができるので、厚さ８０ミクロンの基板の場合、スクライブ線は約３５ミクロンないし例えば６０ミクロンの範囲、かつより好適には４０ミクロンを超える深さまで切り込まれる。
【００９９】
本発明の実施形態では、固体レーザは、ＬＢＯのような非線形結晶などの調波発生器を含め、ダイオード励起Ｑスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４レーザを備えているので、レーザの出力がネオジムドープト固体レーザによって生成される１０６４ナノメートル線の第２、第３、第４、および第５調波周波数の１つで得られる。
【０１００】
一のシステムでは、約３５５ナノメートルの第３調波周波数が提供される。他の実施形態では、固体レーザは、出力として調波周波数の１つを提供するように作動するＱスイッチ付きＮｄ：ＹＡＧレーザを備える。
【０１０１】
本発明の実施形態では、方法は、パルスを基板にスクライブパターンで指し向けながら、サファイア基板のエッジを検出することを含む。検出されたエッジに応答して、システムは放射パルスが基板から外れたところに指し向けられるのを防止する。
【０１０２】
本発明の実施形態は、放射パルスを基板の背面に指し向ける。これは、熱によって潜在的に生じるダメージが活性集積デバイスダイ構造に達するのを防止する。さらに、それはアブレーションプロセスからのデブリがダイ上の集積デバイスを汚染するのを防止する。
【０１０３】
従って、本発明の実施形態は、スクライビングの前に接着テープ上に基板の上面を載置し、接着テープ付きの基板をステージ上に装着し、基板の背面にスクライブパターンでサファイアのアブレーションが生じる条件下で基板を移動し、スクライビングプロセス中に基板のエッジを検出して放射のパルスが接着テープに衝突するのを防止することを含む。
【０１０４】
スクライブパターンによって画定されたダイは、基板をスクライブ線に沿って機械的に割り、ピックアンドプレースロボットまたは当業界で周知の他の技術を使用することによって、サファイア基板から分離される。一実施形態では、サファイア基板はスクライビング前に接着テープ上に載置され、スクライビング後に基板を伸ばすかまたは他の方法で機械的な操作で、スクライブパターンのスクライブ線に沿って基板を割る。分離されたダイは、ピックアンドプレースロボットまたは他の技術を用いて切り離されるまで、接着テープに貼付されたままである。
【０１０５】
本発明の実施形態はさらに、スクライブパターンのスクライブ線の方向に対するレーザパルスの偏波を制御する手段も備えている。偏波は、異なる軸に平行なスクライブ線の溝がより均一になるように制御される。一の実施形態では、均一性はパルスのランダムまたは円偏波によって改善される。より好適には、パルスの偏波は、偏波が直線的にまたは形成されるスクライブ線に平行になるように制御される。
【０１０６】
形成される溝の質は、平行偏波ではよりＶ字形になり、ランダムな偏波ではよりＵ字形になることが明らかになっている。ダイの分離中の基板のより均一かつ予測可能な割れを行なうためには、Ｖ字形溝の方が好ましい。本発明の実施形態は、半波長板などの調整可能な偏波器を光路に置いたレーザを使用して、偏波の制御ができる。
【０１０７】
本発明はまた、上述した固体レーザと、サファイア基板を支持しかつ移動させるように適応させたステージと、ステージ上に装着されたサファイア基板へパルスを方向付ける光学系と、ステージの移動中にステージ上に装着された基板のエッジを検出するエッジ検出システムと、制御システムとを備えた、サファイアをスクライビングするためのシステムをも提供する。
【０１０８】
本発明の実施形態の制御システムは、固体レーザ、ステージ、およびエッジ検出システムに連結されたコンピュータシステムを備える。コンピュータはエッジ検出システムおよびユーザによって設定されたパラメータに応答して、サファイア基板にスクライブ線を形成するのに充分な連続パルスの重なりを生じさせる移動速度でスクライブパターンでサファイア基板を打撃できるようにパルスを発生させる。本発明の実施形態はまた、ステージに連結されたデブリ排出システムをも含む。
【０１０９】
本発明の実施形態は、スクライブパターンと、スクライブの深さ、スクライブの速度、およびプロセスの他の特徴を確立するためのパルス繰返し率、ステージ速度、およびエネルギレベルとをセットアップするための手段であるユーザインタフェースを含む。
【０１１０】
本発明の他の態様および利点は、図面、以下の詳細な説明および請求の範囲の検討により、理解することができるであろう。
【０１１１】
【実施例】
本発明の実施形態の詳細な説明を図１ないし図８（Ａ）〜８（Ｃ）に関連して提供し、実験結果を図９〜１６に示す。
【０１１２】
図１は、本発明に係るサファイアスクライビングシステムの簡易ブロック図である。図示した実施形態では、ダイオード励起固体レーザ１０が紫外および近紫外レーザ光のパルスをｋＨｚ範囲の繰返し率で発生する。
【０１１３】
好適なシステムでは、レーザは約４０ナノ秒のパルス持続時間で１０ｋＨｚより高い繰返し率のレーザのストリームとして第３高調波を送り出すＱスイッチ付きＮｄ：ＹＶＯ４媒体を有する。パルスは、光学送出システム１１および回転ミラー１２を使用して紫外対物レンズ１３に送られ、それがパルスをサファイア基板１４上に集束される。基板１４は真空チャックおよびＸ／Ｙステージ１５上に支持される。
【０１１４】
好ましくは、ウェハは接着テープ上に正面を下に向けて支持される。ガスデブリ除去装置１６はガス排出システム１７の真空形成と協働して、サファイア基板のアブレーションによって発生したデブリ（破片）を除去する。
【０１１５】
可視光源１８および回転ミラー１９は、対物レンズ１３を通してサファイア基板１４に白色光を送達する。エッジ検出電子装置２０は、対物レンズ１３および回転ミラー２１を介して反射した光に応答して、基板のエッジを検出し、紫外線放射のパルスが基板から外れて支持ウェハテープまたは他のどこかに向かうのを防止する。電荷結合デバイスカメラなどのカメラ２２はウェハ１４に焦点を合わせ、情報処理および監視用の画像を生成するために使用される。システムの制御可能な構成部品にコンピュータが連結され、パルスの送出、ステージ１５の移動を引き起こし、システムの他の特徴を制御して基板をスクライブパターンにスクライブさせる。
【０１１６】
図２は、本発明の一実施形態のサファイア基板スクライビングシステムの斜視図である。ダイオード励起固体レーザは小型かつ低価格であるので、図示するようにカート上に良好に装着される。コンピュータおよび他のシステム電子装置はカート上に収容される。コンピュータキーボード５０はキーボードトレイ上に装着され、それはカートにスライド式に出し入れする。平形パネルディスプレイは、カートの移動および保管中には折り畳むことができるように、スイベルベースに装着されている。
【０１１７】
システムは顕微鏡５２を含み、それはカッティングプロセス中のウェハの観察を可能にする。カメラ２２ならびにグラフィカルユーザインタフェースツールおよび他のディスプレイ構成によって生成される画像は、ディスプレイを使用してユーザに提示される。
【０１１８】
一般的に、本発明の実施形態は、カート上に装着されたテーブルトップレーザシステムおよびコンピュータを使用する半自動ターンキーシ　ステムとして提供される。
【０１１９】
該システムは、ウェハの手動ローディングおよびアンローディングに備えている。しかし、本発明は自動ウェハローディングおよびアンローディングシステムも予想している。代表的システムは、例えば２５０ミクロン×２５０ミクロンの範囲のダイサイズの２インチのサファイア基板を受容するように適応される。より小さいダイサイズおよびより大きいダイサイズは容易に取り扱える。ウェハの厚さは、典型的なレーザダイオードダイの場合、約８０ないし２００ミクロンの範囲であり、接着ウェハテープを使用して、６．５インチのウェハ金属フレーム上に正面を下に向けて装着される。ウェハ金属フレームはステージ上に手動で配置され、真空チャックを用いて固定される。
【０１２０】
手動ステージコントロールを使用して、ウェハの手動位置合わせが可能である。ウェハステージのコンピュータ制御およびＸおよびＹ方向の制御可能な速度によるソフトウェア制御スクライブパターンが実現される。システムは、動作状態で２０ミクロン未満のスポットサイズを生成する１級レーザシステムを含む。好ましくは約４０ミクロンの深さ、より好ましくはサファイア基板の厚さの約１／２より大きい深さの溝を切る。
【０１２１】
デブリ除去噴射によって窒素ガスを使用し、排気ポンプを使用して排気する。代表的システムのスループットはウェハ当たり約１／２時間またはそれ以上である。エッジ検出プロセスのため、ウェハテープに損傷が発生せず、ダイ分離プロセスのより高い歩留まりが支持される。
【０１２２】
１つの好適なシステムにおけるＸ／Ｙステージは、毎秒１００ｍｍの最高速度および１００ｍｍ×７５ｍｍを超える移動範囲を持つ。ステージ位置合わせプロセスの分解能は約１ミクロンである。４インチの移動範囲に対する精度は４ミクロン未満である。スクライブ線の繰返し精度は３ミクロン未満の偏差に備えている。ステージの平面度は１インチ当たり１．５ミクロン未満の偏差である。一部の実施形態では回転は必要無い。位置合わせおよびスクライビング中に２インチのウェハを保持するために、真空チャックは６インチのプラットフォーム上に少なくとも２．５インチの直径である。
【０１２３】
好適な実施形態のレーザシステムは、３５５ナノメートルの波長の出力を提供するＱスイッチ付きダイオード励起第３調波Ｎｄ：ＹＶＯ４である。該レーザは２０ｋＨｚで１ワットの出力電力、および第１パルス抑制を使用してより高い電子光学的Ｑスイッチ付き出力を提供する。
【０１２４】
パルスは、１０ないし１５ミクロンまたはより小さい直径でターゲット表面上で最大規模１／ｅ２のスポットサイズのＴＥＭ００強度プロファイルを持つ。レーザパルス持続時間は約４０ナノ秒またはそれ以下であり、より好ましくは約３０から１０ナノ秒の間、例えば約１６ナノ秒である。
【０１２５】
それは、エネルギをサファイアに適正かつ均一に結合するようにサファイアの結晶構造に整合させるために、最高４５度までの半波長板の外部回転制御により直線的に偏波される。
【０１２６】
レーザシステムの基本構造は、本発明の譲受人であるカリフォルニア州フレモントのニュー・ウェーブ・リサーチ（Ｎｅｗ　Ｗａｖｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ）による市販のアキュレーズＳＳ１０レーザシステムと同様である。
【０１２７】
コンピュータシステムは、コンピュータを用いて設定することのできる画定されたカッティングパターンのためのレーザおよびステージの移動の自動制御を可能にする。ウェハマップおよびカッティング画定機能は、ステージの回転制御を含めてスクライブパターンの設定を可能にする。
【０１２８】
ビデオオーバレイは、ソフトウェア制御ウィンドウ内で試料のライブ映像を表示し、プロセスのセットアップおよび監視を促進する。レーザエネルギ、繰返し率、およびステージ速度を含むカッティングパラメータの制御は、ユーザインタフェースを介して提供され、スクライビングプロセスの深さおよび品質に対する正確な制御をオペレータに提供する。
【０１２９】
パターン位置合わせ機能は、セットアップ中に実際のウェハ位置に一致するようにカッティングパターンをＸ、Ｙ、および直交方向に移動させることを可能にする。
【０１３０】
図３は、本発明に係るスクライビングシステムの一実施形態のための光路の基本的配置図である。光路はレーザ、レーザの出力をＸステージ７６およびＹステージ７７上に装着された真空チャック７５上の基板７４へ送出する光学系を含む。
【０１３１】
レーザは、高反射器５１および出力カプラ５９によって画定される共鳴空間を含む。ビームエキスパンダ５２、レーザ媒体ロッド５３、円柱レンズ５４、ダイオードアレー５５、薄膜偏波器５６、薄膜偏波器５７、および電子光学Ｑスイッチ５８が含まれる。
【０１３２】
ダイオードアレー５５はロッド５３を励起してＮｄ：ＹＶＯ４のための１０６４ｎｍ線で共鳴を誘発するように作動する。出力ビームは、回転ミラー６０および回転ミラー６１を介して、球面焦点レンズ６２、非線形結晶６３に指し向けられる。
【０１３３】
非線形結晶６３は第２調波を生成し、第２調波を一次線に沿って球面焦点レンズ６４を介して第２非線形結晶６５へ送る。第２非線形結晶はとりわけ第３調波を生成し、それは、回転ミラー／フィルタ６６および回転ミラー／フィルタ６７ならびに半ラムダ波長板６８に送られる。
【０１３４】
波長板６８はモータで駆動され、出力ビームのための制御可能な偏波器として働く。波長板６８は、スクライビング方向に対して出力ビームの偏波を整合させ、ＸおよびＹ方向に均一なレーザパルスによって溝をカットさせるために使用される。
【０１３５】
約３５５ナノメートルの波長の第３調波出力は、回転ミラー６９、ビームエキスパンダ７０、回転ミラー７１、回転ミラー７２、およびサファイア基板７４の対物レンズ７３を含む光学系に送出される。対物レンズ７３はこの実施形態では２０倍レンズである。
【０１３６】
第２調波の生成に使用される非線形結晶６３は、様々な材料から、好ましくはＬＢＯ、ＢＢＯまたはＫＴＰから作成することができる。同様に、第３またはそれ以上の調波の生成に使用される非線形結晶６５は、多数の材料から、好ましくはＬＢＯまたはＢＢＯから作成することができる。１つの好適な実施形態では、ＬＢＯを非線形結晶６３および６５の両方に利用する。
【０１３７】
１つの好適なシステムのロッド５３はＮｄ：ＹＶＯ４固体レーザ媒体である。この材料は、Ｎｄ：ＹＡＧまたはＮｄ：ＹＬＦなど、他の適切な材料より短いパルス持続時間およびより高いＱスイッチ繰返し率を可能にする。
【０１３８】
しかし、一部の実施形態では、制限無くＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＬＦ、および高い繰返し率の紫外および近紫外パルスの生成に適した他の媒体をはじめとする他の固体レーザ媒体が利用される。固体Ｎｄベース媒体の好適な出力波長は、約５６０ナノメートルから約１５０ナノメートルまでの範囲内で、１０６４ｎｍ赤外線の第２、第３、第４および第５調波を含む。
【０１３９】
より高い波長から可視光までの範囲は、サファイアのアブレーションには効果的ではない一方、１５０ｎｍ未満の波長は、効率的な動作のためには光路の排気が必要になる。
【０１４０】
図４は、本発明の好適な実施形態で使用されるエッジ検出システムを示す。該システムは、回転ミラー８２および対物レンズ８４を介してウェハテープ８６上または他の装着媒体上のサファイア基板８５に光を提供する白色光源８１を含む。
【０１４１】
反射光は対物レンズ８４、回転ミラー８３、回転ミラー８２を通過し、回転ミラー８７によって球面焦点レンズ８８を通して光検出器８９内に方向づけされる。光検出器８９はコンピュータシステムに結合され、その出力はエッジ検出を示す。
【０１４２】
ウェハのエッジは、ウェハ表面８５とウェハテープ８６またはウェハがその上に装着されている低反射率の材料との間の光の対比の有意の差に基づいて検出される。コンピュータシステムはエッジ検出信号を受け取ると、ステージの移動を停止し、レーザパルスがステージの面から外れる方向に向けられるのを防止する。
【０１４３】
図５は、本発明によるレーザスポットの重複を示す。ステージがウェハを移動させる間に高い繰返し率でレーザシステムによって放出されるパルスは重なる。従って、第１パルス９０は第２パルス９１によって重複され、それは次に第３パルス９２によって重複され、以下同様である。重複の量は局所的なスクライブ線の深さを決定する。
【０１４４】
約１０ｋＨｚの繰返し率およびステージ速度が２．５ｍｍ／秒から５．０ｍｍ／秒の間である場合、重複は約５０ないし９９パーセントの範囲で容易に制御することができる。重複は、次の計算例によって得ることができる。
【０１４５】
レーザスポットサイズ〜直径１０ミクロン
ステージ速度〜２．５ｍｍ／秒
【０１４６】
この場合、直径１０ミクロンの単一スポットに（１０ミクロン／（２．５ｍｍ／秒））＝４．０×１０−３秒の重複がある。スポットに重複するパルスの数（ショット密度）は、（１００００パルス／秒）×（４×１０−３秒）＝４０となる。４０のショット密度は９７．２５％の重複に等しい。
【０１４７】
図６は、本発明の一実施形態におけるステージ１００、対物レンズ１０１、およびデブリ除去噴射装置１０２の斜視図を提供する。ステージ１００は、可動板１０４の中心に配置された真空チャック１０３を含む。可動板１０４は、Ｙ方向用の手動調整ノブ１０５およびＸ方向用の同様の調整ノブ（図示せず）を含む。また、ステージの移動は自動制御可能である。噴射装置１０２は、デブリを除去するためにアブレーションの領域内に空気または窒素ガスを送り込むように構成される。真空（図示せず）は、ガスをデブリと共にウェハの領域から吸い込む。
【０１４８】
ダイ評定システムでは、ステージ速度が８ないし１０ｍｍ／秒の範囲内で、繰返し率は２０ないし５０ｋＨｚの範囲内で制御可能である。特定の実現の必要に応じて、繰返し率とステージ速度の他の組合せが形成される。
【０１４９】
図７は、レーザダイオードアレーがその上に形成されたサファイア基板の活性表面の拡大図を示す。スクライビングの余地を与えるために、幅約８０ミクロンの空間またはストリートが個々のレーザダイオードの間に残されている。しかし、白色のドットはカットしてはならないので、実効ストリート幅は小さくなる。図７で、相対幅の観点から、１０〜１５ミクロンの幅を有する溝（ストリート内の濃い線）が頂面に機械加工される。好適なシステムでは、ウェハの裏面がスクライブされる。
【０１５０】
先行技術による典型的なシステムでは、ストリートはダイヤモンドチップブレードを受け入れるのに充分な幅でなければならない。これらの先行技術のシステムでは、そのようなストリートは少なくとも幅４０ミクロンの間であった。
【０１５１】
１０ミクロンの範囲のスポットサイズおよび利用可能な精度を持つ本発明のシステムでは、ストリートを幅２０または３０ミクロンまたはそれ未満にまで低減することができる。これは、単一の基板上に形成することのできるデバイスの密度を著しく増加し、ダイの製造プロセスのスループットを改善する。
【０１５２】
上述の通り、代表的システムは、３５５ナノメートルのその第３調波で作動するＮｄ：ＹＶＯ４またはＮｄ：ＹＡＧレーザ媒体に基づく。理論的には、この波長ではサファイア結晶への吸収がほとんど生じない。しかし、例えば１ｃｍ平方につき１ギガワットを超える非常に高い強度のレーザ光束の下では、非線形吸収が発生し、サファイア材へのレーザエネルギの付与が可能であると信じられる。
【０１５３】
充分なエネルギが与えられると、サファイアのアブレーションを発生させることが可能である。加えて、レーザパルスは、上述した通り加工中に大きく重複される。微細機械加工中にレーザパルスを重複させる利点は、機械加工される溝の平坦化を改善するだけでなく、サファイア材へのレーザ結合効率を増強することも含む。
【０１５４】
図８（Ａ）〜８（Ｃ）は、サファイア基板上のスクライビング方向に対するレーザパルスの直線偏波の制御を示す。図３に関連して上述した半波長板６９は、サファイアへのレーザエネルギの付与ならびにＸおよびＹ方向の溝の均一性を最適化するために、パルスの偏波を制御するために使用される。
【０１５５】
図８（Ａ）は、矢印２０２によって示すように例えば紙面で垂直方向に整列した線２０１上に直線的に偏波した出力ビームを生成する紫外レーザ２００を示す。偏波は図３に示すように共鳴空間内で確立することができる。代替システムは共鳴空間外に偏波器を含むことができる。
【０１５６】
パルスは、偏波２０２に平行してＹ方向に垂直に整列した半波長板２０３へ進む。半波長板２０３の後、パルスは矢印２０４によって示すように垂直方向に整列したままである。パルスは、矢印２０４によって示す通り垂直偏波を維持しながら焦点レンズ２０５を通過する。偏波はＹ軸と平行なスクライブ線２０７の機械加工方向に整列する。
【０１５７】
図８（Ｂ）は、図８（Ａ）と類似の配列を示し、同様の構成部品は同一参照番号を持つ実施例を示す。図８（Ｂ）では、半波長板２０３は図８（Ａ）の位置に対して４５度回転している。半波長板２０３の回転は、この例では紙面内へ伸長する矢印２０８によって示されるように、パルスの偏波を９０度回転させる。パルスは、その偏波を矢印２１０によって示すように維持しながら、焦点レンズ２０５内を通過する。偏波２１０はＸ軸に平行なスクライブ線２１１の機械加工方向に整列する。
【０１５８】
図８（Ｃ）は、スクライブ線のカッティングまたは機械加工方向に対するレーザ偏波方向を示す。従って、スクライブ線２１５は、カッティング方向２１６に整列した一連の重複するパルスから成る。好適なシステムにおけるレーザ偏波方向２１７は、カッティング方向２１６と平行している。カッティング方向と平行な偏波の整列は、均一なＶ字形溝を生成することが分かっている。Ｖ字形溝は、よりＵ字形の溝またはあまり均一でない溝で達成することができるより均等なダイの分離を可能にする。
【０１５９】
サファイアスクライビングシステムの２つの重要な要件は、スループットおよびウェハの切込みの深さである。サファイアの切込みの深さは重なりおよびエネルギ密度に依存する。一般的に、ウェハに少なくとも半分の切込みを入れることが要求される。１つの利用可能なＮｄ：ＹＡＧレーザの実施形態では、１０ｋＨｚの繰返し率および最大エネルギ密度４０ｊ／ｃｍ２が達成され、本発明によるスクライビングに使用される。
【０１６０】
図９〜１６は、このＮｄ：ＹＡＧ実施形態を使用したスクライビングプロセスの実験結果の写真であり、代表的システムで達成することのできる溝の深さおよびＶ字形を示す。図は、約８０ミクロンの厚さを持つ試料サファイアウェハの断面を示し、レーザカット溝（この深さを各図にＤで示す）はウェハの厚さの半分を超える。これらの例では、エネルギ密度は約２２．５ないし４０．０ｊ／ｃｍ２の範囲に、ステージ速度は約２．５ないし５．０ｍｍ／秒の範囲に制御される。
【０１６１】
図９ないし１６のエネルギ密度およびステップ速度は次の通りである。記載は、各例後毎に、（図面番号、エネルギ密度ｊ／ｃｍ２、ステップ速度ｍｍ／秒）とする。
【０１６２】
【表１】
図面番号　　　エネルギ密度　　　　ステップ速度
図９：　　　２２．５ｊ／ｃｍ２　　２．５ｍｍ／秒
図１０：　　３０．０ｊ／ｃｍ２　　２．５ｍｍ／秒
図１１：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　２．５ｍｍ／秒
図１２：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　３．０ｍｍ／秒
図１３：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　３．５ｍｍ／秒
図１４：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　４．０ｍｍ／秒
図１５：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　４．５ｍｍ／秒
図１６：　　４０．０ｊ／ｃｍ２　　５．０ｍｍ／秒
【０１６３】
図９ないし１６から、２．５ｍｍ／秒から５ｍｍ／秒の間のステージ速度で、切込み深さがウェハの厚さの半分を超えていることが分かる。Ｎｄ：ＹＶＯ４媒体を使用するサファイアスクライビングシステムは、２０ないし５０ｋＨｚで容易に作動し、最大エネルギ密度は４５〜５０ｊ／ｃｍ２とすることができる。同一切込み深さを維持し、スループットを高めるために、このシステムの場合、ステージ速度を８〜１０ｍｍ／秒に増加することができる。
【０１６４】
一実施形態では、レーザダイオードダイの製造における１ステップとしてスクライビング動作を管理するために、技術者およびオペレータにコンピュータソフトウェアを提供する。該ソフトウェアは、エンジニアリングインタフェースおよびオペレータインタフェースと呼ばれる２つのレベルで作動する。エンジニアリングインタフェースレベルでは、技術者が次の事項を制御する能力を持つ。
【０１６５】
・レーザを発射する。
・繰返し速度を変更する。
・出力を変更する（０ないし１００％）。
・同軸光を調整する。
・連続、バースト、または単発発射の選択を行なう。
・基準点を設定する（ＸＹの場合２点、ＸＹＺの場合３点）。
・再調整能力：以前に決定された基準点と一致するように異なるウェハ上のマップを保存し、再作製し、移動する。
・次の事項を制御するウェハマップを作成する。
・水平および垂直空間を変更することによってウェハマップを操作する。
・ウェハスクライブパターンのサイズを設定する。
・スクライブパターンを個々の線に分解する：ウェハを取り、それを幾つかの個々の線にする。
・パターンを並進または回転する。
・レーザ設置：次の事項を制御する。
・ステージの速度
・繰返し率
・偏波
・レーザ出力（０〜１００％）
・パス（直線光路）の数
・パスの深さ（光路長）
・線を分解する：次の事項を制御する。
・各線の個別移動
・全ての設定の個別変更
・線の個別並進または回転
・保存および呼出し
・始線停止して始動
・真空および窒素エアのＯＮおよびＯＦＦ操作能力
・エッジ検出を校正する。
オペレータインタフェースでは、ユーザが次の事項を制御する。
・真空制御（ウェハ機構をロードする）を実行する。
・新しいマップをツールライブラリから配置する。
・マップを回転する能力を有する。
・システムを作動させる。
・必要ならば中断させる。
【０１６６】
本発明は、サファイア基板上に形成されるレーザダイオードダイおよび他の集積デバイスダイを製造するためのプロセスを提供する。本発明の実施形態に係る手順は、次の事項を含む。
【０１６７】
１）個々のレーザダイオードが４０ミクロン未満、好ましくは約２５ミクロンまたはそれ以下の幅を有するストリートによって分離されて成るレーザダイオードをサファイア基板の活性表面上に列状に配置して形成する。
【０１６８】
２）金属フレーム上のウェハテープ上に活性表面を下に向けて該サファイア基板を配置する。
３）ウェハステージの真空チャック上の金属フレームにテープで貼付したウェハを配置し、真空作用によりウェハおよびテープをステージに固定させる。
【０１６９】
４）ステージを制御することによってウェハをホームポジションに移動する。
５）コンピュータセットアップによって確立された座標にウェハ位置を自動的にまたは半自動的に整列させる。
６）ウェハおよびダイのサイズおよび配列パラメータに基づいてスクライブパターンをセットアップする。
【０１７０】
７）エッジ検出のための照明レベルを自動的にまたは半自動的にセットアップする。
８）要求される切込みの深さのためにステージ速度、レーザ偏波、およびレーザ出力をセットアップする。
【０１７１】
９）デブリ除去システムを始動する。
１０）スクライブパターンに基づいて１つの軸に平行な１本の線からレーザスクライビングのプロセスを始動する。
１１）ウェハが完了するまで、偏波を制御しながら別の線および軸でプロセスを続行する。
【０１７２】
１２）ステージを出口位置まで戻し、真空を停止し、ウェハをチャックから取り外す。
１３）ウェハを高速エアまたは他のガス噴射でクリーニングして、レーザ機械加工で発生したデブリを除去する。
１４）機械的圧力を加えて、ウェハをスクライブ線に沿って割る。
１５）分離のためにウェハテープを伸し、ピックアンドプレースシステムを使用して別の装着装置に移送する。
上述した手順は、上述したシステムまたは同様のシステムを使用して実行される。
【０１７３】
従って、本発明は、著しく改善されたスクライビングプロセスおよびシステムを提供する。該プロセスおよびシステムは、従来のサファイアスクライビング技術に比較して低価格、高歩留まり、高スループットである。
上述した好適な実施形態および実施例を参照することによって本発明を開示したが、これらの実施例は限定の意味ではなく、例証として意図されていることを理解されたい。当業者は変形例および組合せ例を容易に思い付くことが予想され、それらの変形例および組合せ例は本発明の精神および範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサファイアスクライビングシステムの簡易ブロック図
【図２】本発明の一実施形態に係る小型の可搬式サファイアスクライビングシステムの斜視図
【図３】本発明のサファイアスクライビングシステム用のレーザシステムおよび光学系を含む簡易ブロック図
【図４】本発明に係るエッジ検出システムの構成部品の簡易図
【図５】スクライブ線の形成における連続パルスの重なり状態を示す図
【図６】本発明に係るサファイアスクライビングシステムのステージおよびデブリ排出システムの斜視図
【図７】本発明に従ってダイに裁断するための集積レーザダイオードアレーを含むサファイア基板上のスクライブパターン
【図８】均一なＶ字形溝を得るためのレーザパルスの偏波とスクライブ線のスクライビング方向の関係を示す図
【図９】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１０】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１１】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１２】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１３】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１４】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１５】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【図１６】本発明のスクライビングプロセスの実験結果を示す写真
【符号の説明】
１０　　紫外固体レーザ
１１　　光学送出システム
１３　　紫外対物レンズ
１４　　テープ上で正面を下に向けたウェハ
１５　　真空チャックおよびＸ―Ｙステージ
１６　　デブリ除去装置
１７　　真空排出システム
１８　　可視光源
２０　　エッジ検出電子装置
２２　　ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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