(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザーパルスの第１のグループの複数のパスを、１００μｍを超える長さを有する加工経路の第１の部分に沿って作用するようにワークピースに向けること、
第２のレーザーパルスの第２のグループの複数のパスを、前記加工経路の第２の部分に沿って作用するように前記ワークピースに向けること、
前記第１及び第２のグループの複数のパスを前記ワークピースに向けた後に、第３のレーザーパルスの第３のグループの複数のパスを前記加工経路の第３の部分に沿って作用するように前記ワークピースに向けることを含み、
各第１のレーザーパルスは、前記ワークピースに第１のスポット直径を規定する第１のスポットエリアを有し、前記第１の部分に沿った位置に作用し、
各第２のレーザーパルスは、前記ワークピースに第２のスポット直径を規定する第２のスポットエリアを有し、前記第２の部分に沿った位置に作用し、
各第３のレーザーパルスは、前記ワークピースに第３のスポット直径を規定する第３のスポットエリアを有し、前記第３の部分に沿った位置に作用し、
前記第１の部分は、前記第１のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第１の部分に沿った各位置は、前記第１のグループの複数のパスによって前記第１のレーザーパルスを複数回照射され、
前記第２の部分は、前記第２のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第２の部分に沿った各位置は、前記第２のグループの複数のパスによって前記第２のレーザーパルスを複数回照射され、前記第２の部分は、前記第１のスポット直径又は第２のスポット直径より大きい長さだけ前記第１の部分に重なっており、
前記第３の部分は前記第３のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第３の部分に沿った各位置は、前記第３のグループの複数のパスによって前記第３のレーザーパルスを複数回照射され、前記第３の部分は、前記加工経路の前記第１及び第２の部分を除く部分であり、前記第１、第２又は第３のスポット直径より大きい重ならない長さを有する、レーザー加工の方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の部分の長さの少なくとも半分は重なり合う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の部分は前記第１の部分の全てを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の部分は同じ方向に処理される、請求項１又は請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１及び第２の部分は相対する方向に処理される、請求項１又は請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第３のレーザーパルスを適用する前に、前記第１及び／又は第２の部分にスルーカットを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第３のレーザーパルスを適用する前に、前記第１及び／又は第２のグループの複数のパスのそれぞれにより、前記第１及び／又は第２の部分にスルーカットを形成すること、
前記第３の部分内にスルーカットを形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記加工経路は１ｍｍより長く、
前記第１、第２及び第３の部分の長さは１０μｍと５００μｍとの間にある、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記加工経路は１０ｍｍより長く、
前記第１、第２及び第３の部分の長さは２００μｍと５００μｍとの間にある、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１、第２及び第３のレーザーパルスは、ＵＶ波長、５ｋＨｚを超えるパルス周波数、２００μＪを超えるパルス・エネルギー及び０．５μｍ〜５０μｍのバイトサイズによって特徴づけられる、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ワークピースは、５０μｍより大きい厚さを有する、請求項８又は請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ワークピースは、５００μｍより大きい厚さを有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ワークピースは、５００μｍより大きい厚さを有し、
前記加工経路は１００ｍｍより長く、
前記加工経路の全長にわたるスルーカットは、前記加工経路におけるいかなる部位にもレーザーパルスの２５回未満のパスによって作られる、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記ワークピースは２００μｍより大きい厚さを有し、
毎分１０ｍｍを超える加工速度で前記加工経路に沿って加工することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記ワークピースの厚さの大部分は、半導体材料、ガラス材料、セラミック材料又は金属材料を有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ワークピースの厚さの大部分は、Ｓｉ，ＧａＡｓ，ＳｉＣ，ＳｉＮ、インジウム・リン化物又はＡｌＴｉＣを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザーパルスは固体レーザー又はＣＯ２レーザーから発生する、請求項１又は請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第３の部分は、前記第１又は第２の部分と重ならないように、前記第１又は第２の部分を除外する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１のレーザーパルスは、第１の加工方向に前記加工経路に沿って作用し、前記第１の加工方向と平行な第１の偏光方向を有し、
前記第３のレーザーパルスは、第３の加工方向に前記加工経路に沿って作用し、前記第３の加工方向と平行な第３の偏光方向を有し、
前記第１及び第３の加工方向は交わる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１の偏光方向から前記第３の偏光方向まで変化させるために、偏光制御デバイスを使用することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記加工経路に沿って作用するスルーカット部位を決定するためにスルーカットモニタを用いてスルーカット状態を監視すること、
前記スルーカットモニタによって提供される情報に応じて、第１、第２、第３のレーザーパルス又は後続のレーザーパルスの前記パスの間、前記スルーカット部位の作用を減らすことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１、第２及び第３のグループの複数のパスの少なくとも２つのグループのパスにおけるレーザーパルスは、互いに異なるパラメーターを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１、第２及び第３のグループの複数のパスの少なくとも１つのグループのパスにおける少なくとも２つのレーザーパルスは、互いに異なるパラメーターを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２のレーザーパルスのパスが前記第２の部分に適用される前に、前記スルーカットは前記第１の部分に形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２のグループの複数のパスは、前記第２の部分の範囲内でスルーカットを形成するために前記第２の部分に適用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第３のグループの複数のパスが前記第３の部分に適用される前に、前記スルーカットは前記第２の部分に形成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の部分及び第２の部分の長さの半分より少ない部分が重なり合う、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１のレーザーパルスは、第１の加工方向の前記加工経路に沿って作用し、前記第１の加工方向に向けられた第１の偏光方向を有し、
前記第３のレーザーパルスは、第３の加工方向の前記加工経路に沿って作用し、前記第３の加工方向に向けられた第３の偏光方向を有し、
前記第１の加工方向及び第３の加工方向は交わっており、前記第１の偏光方向及び第３の偏光方向は交わっている、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１、第２及び第３の部分の少なくとも１つは弧状である、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
パージガスは、前記加工経路に沿ってスルーカット内の埋め戻しを吹き飛ばすことを容易にするために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１、第２及び第３のグループの複数のパスのそれぞれは、前記第１、前記第２及び前記第３の部分のそれぞれの異なる深さ部分を加工する、請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
ワークピース上に長さを有する加工経路に沿って加工を形成する方法であって、
前記加工経路より短い部分の長さを選択すること、
ワークピース上で第１のスポット直径を規定する第１のスポットエリアを有する第１のレーザーパルスの第１のグループの複数のパスを、前記加工経路に沿う第１の部分に沿った複数の位置で前記ワークピースに作用するように向けること、
ワークピース上で第２のスポット直径を規定する第２のスポットエリアを有する第２のレーザーパルスの第２のグループの複数のパスを、前記加工経路に沿う第２の部分に沿った複数の位置で前記ワークピースに作用するように向けること、
前記第１及び第２のグループの複数のパスを前記ワークピースに向けた後に、該ワークピース上で第３のスポット直径を規定する第３のスポットエリアを有する第３のレーザーパルスの第３のグループの複数のパスを、前記加工経路に沿った第３の部分に沿った複数の位置で前記ワークピースに作用するように向けることを含み、
前記第１の部分に沿った各位置は、前記第１のグループの複数のパスによって前記第１のレーザーパルスを複数回照射され、
前記第２の部分に沿った各位置は、前記第２のグループの複数のパスによって前記第２のレーザーパルスを複数回照射され、前記第２の部分は、前記第１又は第２のスポット直径よりも大きい長さだけ前記第１の部分と重なり合い、
前記第３の部分に沿った各位置は、前記第３のグループの複数のパスによって前記第３のレーザーパルスを複数回照射され、前記第３の部分は、前記第１又は第２の部分を越えて延びる前記加工経路の部分を含み、前記加工経路の部分は前記第１、第２又は第３のスポット直径より大きい長さを有する、方法。
【請求項３３】
第１のレーザーパルスの第１のグループの複数のパスを、長さを有する加工経路の第１の部分に沿って作用するようにワークピースに向けること、
第２のレーザーパルスの第２のグループの複数のパスを、前記加工経路の第２の部分に沿って作用するように前記ワークピースに向けること、
前記第１及び前記第２のグループの複数のパスを前記ワークピースに向けた後に、第３のレーザーパルスの第３のグループの複数のパスを前記加工経路の第３の部分に沿って、該第３の部分の範囲にスルーカットが形成されるまで、作用するように前記ワークピースに向けることを含み、
各第１のレーザーパルスは、前記ワークピースに第１のスポット直径を規定する第１のスポットエリアを有し、前記第１の部分上の位置に作用し、
各第２のレーザーパルスは、前記ワークピースに第２のスポット直径を規定する第２のスポットエリアを有し、前記第２の部分上の位置に作用し、
各第３のレーザーパルスは、前記ワークピースに第３のスポット直径を規定する第３のスポットエリアを有し、前記第３の部分上の位置に作用し、
前記第１の部分は、前記第１のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第１の部分に沿った各位置は、前記第１のグループの複数のパスによって前記第１のレーザーパルスを複数回照射され、
前記第２の部分は、重なり合う部分の範囲内にスルーカットが作られるまで、前記第１の部分と重なり合う部分を含み、前記第２のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第２の部分に沿った各位置は、前記第２のグループの複数のパスによって前記第２のレーザーパルスを複数回照射され、前記重なり合う部分の長さは、前記第１又は第２のスポット直径より大きく、
前記第３の部分は、前記第３のスポット直径より大きい長さを有し、前記加工経路より短い長さを有し、前記第３の部分に沿った各位置は、前記第３のグループの複数のパスによって前記第３のレーザーパルスを複数回照射され、前記第１又は第２の部分を越えて延びる前記加工経路の部分を含み、前記加工経路の部分は前記第１、第２又は第３のスポット直径より大きい長さを有する、レーザー加工の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー加工に関し、特に、シリコン又は他の材料のレーザー加工の効率を改善する有利な光線位置決め及び走査の方法及び／又はシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の連続加工軌跡（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）８の簡略化された模式図を示す。従来のレーザー加工は、全加工経路にわたって連続的に走査するために、連続的なレーザーパルスから順番に重なり合うスポットを使用する。多数の完全なレーザー照射は、対象が全加工経路に沿って切り離されるまで、実行される。対象材料が厚いとき、多くのレーザー照射（場合によっては、１００回（ｐａｓｓ）を超える）は、加工工程を完了するために、特に特別のレーザーパワーを必要になるかもしれない。
【０００３】
厚い材料のためのレーザーカット効率を向上させる方法は、それゆえ、望ましい。
【０００４】
図２Ａは、従来の長い連続スルーカットのために、シリコンウェハの厚さの増加にともなって、効果的なダイシング速度が非常に急速に減少することを示しているグラフである。このように、厚さが増加するにつれて、レーザー照射の回数はほぼ指数的に増加して、それゆえに指数的にダイシング速度が減少する。加工幅はほんの数十ミクロン（μｍ）だけのオーダーであるかもしれないし、ウェハ厚は加工幅より典型的に非常に大きい。
【０００５】
従来のレーザー加工軌跡は、レーザーによって噴出された材料の溝の埋め戻しを欠点として有することがある。ウェハ厚が増加するときに、この埋め戻しは、さらにひどくなり、主にダイシング速度の減少の原因となっている。さらに、多くの方法条件におけるいくつかの材料のために、放出された埋め戻される材料を次のパスの最初の対象材料から取り除くことがより難しい。レーザーが材料を放出したことによる溝埋め戻しは若干ランダムな性質を有するから、従来の加工軌跡の多くの部分に沿う埋め戻しの度合いも、加工経路（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐａｔｈ）のいくつかの部分が加工経路の他の部分より少ない回数で加工（開口）されるように、大きく又は小さくしてもよい。従来のレーザー加工技術は、これらの現象を無視し、連続的に全加工経路を走査する。全加工経路はすでに開口される領域を含み、対象材料は全加工経路に沿って切り離されるまで、レーザー出力の完全なパスを有する。
【０００６】
例えば、１０ｋＨｚにおける約４Ｗだけのレーザー出力を有するＵＶレーザーは、従来のレーザー加工軌跡を使用して厚さ７５０μｍのシリコンウェハを完全に加工するために、約１５０回必要とする。従来の加工軌跡は、約２００−３０５ｍｍの直径を一般に有するウェハの全長を一般的に横断する。加工率の結果は、この厚さのシリコンにダイシングを適用するには商業的に遅すぎる。部分加工技術は、レーザー受容性材料を加工（ｃｕｔ）するために使用できること、及びいかなるレーザー波長も使用できるにもかかわらず、部分加工技術は、特にレーザー出力が固体状態生成ＵＶのように制限される波長、与えられた材料にとって最良の加工品質を提供する波長でのレーザー加工に特に役に立つ。例えば、ＩＲレーザーがより利用できる出力を提供する傾向がある場合であっても、ＩＲ波長は、シリコン、アルミナ、ＡｌＴｉＣ及び他のセラミック若しくは半導体材料に分解するか、損害を与える傾向がある。ＵＶは、例えばシリコンウェハを加工するために最も好適である。
【０００７】
ＵＶレーザーシステム及び列又は個片加工スライダ又は他の構成要素の切離方法は、ファーヒー他の米国特許願第０９／８０３，３８２号明細書（’３８２明細書（特許文献１））に記載されている。これらの方法は、レーザーのさまざまな組合せを含み、ウェハ及び端部加工のためのさまざまな技術の一方又は両方の鋸加工方向が示された。
【０００８】
例えばシリコンのような材料を加工することが困難な５０μｍ未満の特別サイズのパターンを直接かつ急速に形成するために紫外線レーザー除去技術を使用することは、バイルトほかの米国特許願第１０／０１７，４９７号明細書（’４９７明細書（特許文献２））に記載されている。これらのパターンは、集積回路接続のための非常に高い状態のシリンダー状開口部又はブラインドバイアス（ｂｌｉｎｄ  ｖｉａｓ）の形成と、シリコンウェハ上に含まれた被処理型の個片切断（ｓｉｎｇｕｌａｔｉｏｎ）と、親ウェハからシリコンを形成した集積回路を切り離すためのミクロ的な加工とを含む。
【０００９】
図２Ｂは、厚さ７５０μｍのシリコンにおける加工軌跡の加工長さに対するダイシング加工を完了するためのパスの回数を比較している最近の実験の結果を示すグラフである。くさび又は「パイ薄片（ｐｉｅ  ｓｌｉｃｅ）」は、厚さ７５０μｍのシリコンウェハから取り出され、異なる長さの加工軌跡はエッジからエッジへ実行される。実験は、より短い加工軌跡が少ない回数でダイシングをすることができることを示している。
【００１０】
【特許文献１】米国特許願第０９／８０３，３８２号明細書
【特許文献２】米国特許願第１０／０１７，４９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、したがって、シリコン又は他の材料を切っているレーザーのための効率を向上させるための方法及び／又はシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
便宜のために、加工（ｃｕｔｔｉｎｇ）という用語は、一般に、溝を掘る（ｔｒｅｎｃｈｉｎｇ）（対象のワークピースの完全に深い所に侵入しない切断）及びスルーカット（ｔｈｒｏｕｇｈｃｕｔｔｉｎｇ）（スライシング（ｓｌｉｃｉｎｇ）（しばしばウェハ列分離と関係している）又はダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）（しばしばウェハ列からの部位個片切断と関連している）ことを含む。）を含むように使われている。スライシング及びダイシングは、本発明の前後関係において入れ換えることができる。
【００１３】
本発明は、したがって、溝の埋め戻しの量及びタイプを最小化する小さい部分を含んでいる加工軌跡に向けて長い切断で切り離す。厚いシリコンの通し加工又は溝加工のために、例えば、これらの部分は、好ましくは約１０μｍから１ｍｍ、より好ましくは約１００μｍから８００μｍ、最も好ましくは約２００μｍから５００μｍである。通常、レーザー光線は、予め定められたパスの回数以内で第２の短い部分に移動され、走査する前に、予め定められたパスの回数以内で第１の短い部分の範囲で走査する。光線スポットサイズ、ビットサイズ、部分サイズ及び重なり合う部分は、溝の埋め戻しの量及びタイプを最小化するために操作してもよい。全加工経路を横切る僅かな走査は、特に、部分加工工程の前及び／又は後に、効率を最大にするため及び／又は加工品質を向上させるために、その過程で任意に使用することができる。
【００１４】
本発明も、埋め戻し及び余計な工程を減らすために走査しているリアルタイム監視をすること及び選択的な部分を任意に使用することによって効率及び品質を改善する。監視をすることで、加工がすでに完了している加工経路の部位を再走査することを排除することができる。加えて、レーザー光線の偏光化は、更に効率を向上させる加工方向と関連させることができる。これらの技術は、より少ない残渣を生成して、加工範囲又は切り溝を囲んでいる熱影響を受けるゾーン（ＨＡＺ）を減少させてより良い加工品質を生み出す。
【００１５】
本発明は、シリコンウェハの加工の実施例だけをこの明細書において開示しているにもかかわらず、この明細書において記載されている分割加工技術は近似又は異なる波長を有する同一又は異なるレーザータイプで種々の対象材料を加工するために使用することができる。
【００１６】
本発明の他の目的及び効果は、その好ましい実施例の添付図面を参照しての以下の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図３及び図４は、それぞれ、例えば、本発明に従う、半導体ワークピース１２に溝を形成すること、スライスをすること又はダイシングをすることのような分割加工を実行するために使用することができるウェハチャック・アセンブリ１００を備える複合光線位置決めシステム３０を利用する模式的なレーザー演算処理システム１０ａ及び１０ｂ（一般に１０とする）の実施例を示す。図３及び図４に関して、レーザーシステム１０の模式的な実施例は、Ｎｄ：ＹＡＧ，Ｎｄ：ＹＬＦ又はＮｄ：ＹＶＯ４のようなＱスイッチ及びダイオードポンピング型（ＤＰ）の固体物理ラサント（ｌａｓａｎｔ）をなるべく含む固体物理（ＳＳ）ＵＶレーザー１４を含む。レーザー１４は、好ましくは、３５５ｎｍ（周波数は、Ｎｄ：ＹＡＧの３倍）、２６６ｎｍ（周波数は、Ｎｄ：ＹＡＧの４倍）又は主にＴＥＭ００空間モード軌跡を有する２１３ｎｍ（周波数は、Ｎｄ：ＹＡＧの５倍）のような波長のレーザーパルスの１つ又はそれ以上を調和して発生したＵＶレーザー出力１６を与える。
【００１８】
好ましい実施例において、レーザー１４は、モデル２１０−Ｖ０６（又はモデルＱ３０１）Ｑスイッチ、周波数がＮｄ：ＹＡＧレーザーの３倍を含み、加工表面において５Ｗを有する約３５５ｎｍで作動し、そして、カリフォルニア州のマウンテンビューのライトウエーブ  エレクトリニクス社（Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）から市販されている。このレーザーは、オレゴン州ポートランドのエレクトロ  サイエンチック  インダストリ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社から入手可能なＥＳＩモデル２７００のマイクロ機械加工システムで使用さている。別の実施例では、周波数が３倍になり、約３５５ｎｍで作動するライトウエーブエレクトロニクスのモデル２１０−Ｖ０９（又はモデルＱ３０２）のＱスイッチのＮｄ：ＹＡＧレーザーは、高いパルス周波数（ＰＲＦ）で、１パルス当たり高エネルギーを使用するために使用することができる。典型的な他のレーザー２２の詳細は、オーエンほかの米国特許第５，５９３，６０６号明細書に詳細に記載されている。当業者は、他のレーザーを使用することが可能であり、他の波長については他の一覧に示すラサント（ｌａｓａｎｔ）からも入手可能である。但し、レーザキャビティ準備、調和生成及びＱスイッチ動作並びに位置決めシステム３０は、当業者にとって全て周知であり、これらの要素のいくつかの詳細は典型的な実施例に関する説明に示される。
【００１９】
ガウス分布はレーザー出力１６の発光輪郭を描くために使用することができるにも係わらず、大部分のレーザー１４はＭ２＝１の値を有する完全なガウス分布の出力１６を発しない。便宜のために、ガウスの用語は、１．３又は１．２の未満のＭ２値が好まれる場合であっても、Ｍ２が約１．５以下である軌跡を含むようにこの明細書において用いる。典型的な光学システムは約１０μｍのガウスの点容積を生じるが、これは容易に約２−１００μｍに修正される。頂冠状の光線輪郭を発生させる光学システム及び／又はこの明細書において例えば後述するマスクを使用する光学システムは、予め定められた点サイズを形成するために用いてもよい。この焦点サイズを使用しているシリコンを加工するために使用するパルス・エネルギーは、５ｋＨｚ好ましくは１０ｋＨｚを超えるパルス周波数において、１パルス当たり２００μＪ好ましくは８００μＪより大きい。典型的な設定は、１３ｋＨｚで９．１Ｗを提供する。半値全幅（ｆｕｌｌ  ｗｉｄｔｈ  ｈａｌｆ−ｍａｘｉｍｕｍ）位置で測定した典型的なレーザーパルス幅は、８０ｎｓ未満である。相補の典型的な方法領域は、２０−３０ｋＨｚで約２０−３０Ｗ（例えば１５ｋＨｚで１５Ｗ）のＵＶを介して約１０ｋＨｚで加工物表面において約３．５−４．５ＷのＵＶを含むが、これに限定されるものではない。
【００２０】
ＵＶレーザー出力１６は、種々の周知の拡大及び／又は集光学系１８に任意に通され、光路２０に沿って伝播されて、かつ例えばシリコンウェハのようなワークピース１２のレーザー対象部位３４に作用するために、レーザーシステム出力パルス３２を作用するように光線位置決めシステム３０によって向けられる。典型的な光線位置決めシステム３０は、例えばＸ，Ｙ及び／又はＺ位置決め鏡４２，４４を支持する少なくとも２つの横軸ステージ３６，３８を使用することができ、同一又は異なるワークピース１２の対象部位３４の間を素早く移動可能な移動ステージ・ポジショナーを含む。
【００２１】
ある具体例では、移動ステージ・ポジショナーは、レール４６に沿うリニアモータによって特徴的に移動するＹステージ３６がワークピース１２を支持して移動し、レール４８に沿うリニアモータによって特徴的に移動するＸステージ３８が高速ポジショナー５０及び焦点レンズ又は他の光学系５８（図７）を支持して移動する分割軸システムである。Ｘステージ３８とＹステージ３６との間のＺ寸法は、また、調節可能でもよい。位置決め鏡４２，４４は、レーザー１４と高速ポジショナー５０との間に配置され、あらゆる回転を介して光路２０を整列させる。高速ポジショナー５０は、例えば高解像度リニアモータ、又は提供された試験若しくは設計データに基づいて独特的な若しくは反復的な処理操作を遂行することができる一対の検流計鏡６０（図７）を使用することができる。ステージ３６及び３８並びにポジショナー５０は、それぞれ、パネル化されたデータ（ｐａｎｅｌｉｚｅｄ  ｄａｔａ）又はパネル化されないデータ（ｕｎｐａｎｅｌｉｚｅｄ  ｄａｔａ）に応じて一緒に制御及び移動すること又は調整すことができる。分割軸位置決めシステム３０は、例えば８インチ及び特に１２インチウェハを加工する移動アプリケーションの大きな領域のために適している。
【００２２】
高速位置決め５０は、ワークピース１２の表面上に１つ以上の基準に整列配置することができる視覚システムを含んでもよい。光線位置決めシステム３０は、従来の考え方又は対物レンズ３６を介して又は個々のカメラを有する軸から外れて動作する直線駆動システムのための光線を使用することができ、当業者にとって周知である。実施例において、エレクトロ  サイエンチフィック  インダストリー社（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）で売られる位置決めシステム３０のフリーダム  ラボラトリソフトウェア（Ｆｒｅｅｄｏｍ  Ｌｉｂｒａｒｙ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）を使用しているＨＲＶＸ視覚ボックスは、レーザーシステム１０とワークピース１２の対象部位３４との間で調整を実行するために使用される。他の適切な配置システムは、市販のものである。配置システムは、特に重ねられるか磨かれたウェハのような鏡のように反射しているワークピースのために、好ましくは明るい領域（軸線上の照明）を使用する。
【００２３】
レーザーカットのために、光線位置決めシステム３０は、従来の典型的な鋸加工若しくは他の基準又はウェハ表面上のパターンを位置合わせされる。ワークピース１２がすでに機械的に刻み目をつけられる場合、加工された端に対する配置は、鋸公差及びアライメント・エラーを解決することが好ましい。光線位置決めシステム３０は、レーザースポットの中心が特にレーザー光線点サイズ（例えば１０−１５μｍ）の選択された加工経路の約３−５μｍ以内にあるように、好ましくは約３−５μｍを超える配置精度を有する。より小さい点サイズのために、配置精度は好ましくはより高度であってもよい。より大きい点サイズのために、精度はより正確でなくてもよい。
【００２４】
加えて、光線位置決めシステム３０は、また例えばリニアスケール・エンコーダ又はレーザー干渉計のような軸上位置インジケータによって示されないステージ３６，３８の縦揺れ、横揺れ、回転によるアッベ・エラー（Ａｂｂｅ  ｅｒｒｏｒ）を決定するための非接触で小型変位センサを使用することができる。アッベ・エラー訂正システムは、標準の正確な基準ゲージに対して調整し、そして、修正は、センサ表示の小さい変化を検出することだけに依存し、センサ表示の絶対の精度には依存しない。この種のアッベ・エラー訂正システムは、２００１年７月１９日に発行された国際公開番号ＷＯ  ０１／５２００４  Ａ１、及び２００１年１０月１８日に公表された米国公開番号２００１−００２９６７４  Ａ１に詳述されている。カトラーの対応する米国特許願第０９／７５５，９５０号明細書の開示の関連した部分は、この明細書において引用する。
【００２５】
位置決めシステム３０の多くのバリエーションは、当業者にとって周知であり、位置決めシステム３０の若干の実施例は、カトラーほかの米国特許願第５，７５１，５８５号明細書において詳述されている。オレゴン州ポートランドのエレクトロ  サイエンチフィック  インダストリー社（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）から入手可能なＥＳＩモデル２７００又は５３２０マイクロ機械加工システムは、位置決めシステム３０の典型的な実施態様である。他の典型的な位置決めシステム（例えばモデル連続番号２７ｘｘ，４３ｘｘ，４４ｘｘ又は５３ｘｘ）は、オレゴン州ポートランドのエレクトロ  サイエンチフィック  インダストリ社によって製造されて、また、使用することができる。ワークピース１２を動かすためのＸ−Ｙリニアモータ及び走査レンズを動かすためのＸ−Ｙステージを使用するいくつかのこれらのシステムは、長くまっすぐな加工をするための費用に対して効果的な位置決め５３２０システムである。また固定光線位置及び／又は光線位置決めの静止検流計を有するワークピース位置決めの単一のＸ−Ｙステージを備えるシステムがもう一つの方法として使用することができる。当業者は多種多様な役立つ周期的又は非周期的なパターンを発生させるために高速で動的に集中するＵＶレーザーシステム出力パルス３２を配置するツール経路ファイルを利用するようにプログラムされるシステムを認識する。
【００２６】
例えば半波長板偏光子のような任意のレーザー電力コントローラ５２は、光路２０に沿って配置される。加えて、例えばフォトダイオードのような１つ以上の光線検出装置５４は、例えば、レーザー出力１６の波長へ部分的に伝達するのに適している位置決め鏡４４で位置合わせされるレーザー電力コントローラ５２の下流に配置されていてもよい。光線検出装置５４は、好ましくは、レーザー電力コントローラ５２の効果を修正するために信号を伝達する光線診断用回路と通信する。
【００２７】
レーザー１４及び／又はそのＱスイッチ、光線位置決めシステム３０及び／又はそのステージ３６，３８、高速ポジショナー５０、視覚システム、あらゆるエラー訂正システム、光線検出装置５４及び／又はレーザー電力コントローラ５２は、レーザーコントローラー７０によって直接的又は間接的に調整され、制御される。
【００２８】
図４を参照するに、レーザーシステム１０ｂは、横方向に直線的に偏光し、各反射装置４２ａ，４２ｂへ各光路２０ａ，２０ｂに沿って広がる各レーザー出力１６ａ，１６ｂを発する少なくとも２つのレーザー１４ａ及び１４ｂを使用する。任意の波長板（ｗａｖｅｐｌａｔｅ）５６は、光路２０ｂに沿って配置される。反射装置４２ａは、好ましくは偏光高感度光線結合器であり、一般の光路２０に沿って伝播するためにレーザー出力１６ａ，１６ｂを結合する光路２０ａ，２０ｂに沿って配置される。
【００２９】
レーザー１４ａ，１４ｂは、レーザーのタイプが同じ又は異なっていてもよく、同じ又は異なる波長を有するレーザー出力１６ａ，１６ｂを生じる。例えば、レーザー出力１６ａは約２６６ｎｍの波長を有し、レーザー出力１６ｂは約３５５ｎｍの波長を有する。当業者は、レーザー１４ａ及び１４ｂが並んで若しくは他の上に１つ取り付けられた、及び両者が移動ステージ３６若しくは３８に配置された、又はレーザー１４ａ及び１４ｂがそれぞれに移動頭部を切り離されて配置されたと認識する。適切なレーザー１４ａ及び１４ｂの発射は、望ましくはレーザーコントローラー７０によって調整される。レーザーシステム１０ｂは、超高エネルギー・レーザー出力パルス３２ｂを発生させることができる。図４に示される装置の特定の効果は、従来の１つのレーザヘッドから作り出すのが困難である、１パルス当たりの増加するエネルギーを有する加工物表面に作用している複合レーザー出力３２を生じることである。この種の１パルス当たりのエネルギーの増加は、特に深溝を加工することに有利であり、又は厚いシリコンウェハ若しくは他のワークピース１２を介して加工若しくはダイシングすることができる。
【００３０】
レーザーシステム出力パルス３２がかなり丸い輪郭であるにもかかわらず、改良された光線形状品質は、例えば残存する非点集光又は楕円又は他の形状特徴のような不必要な光線人為現象が空間的にフィルターをかけられることによって、任意の撮像光学モジュール６２に提供される。図５を参照するに、撮像光学モジュール６２は、光学エレメント６４、レンズ６６、及びいかなる望ましくない軌跡の突出部と正確に形づくられた点軌跡が加工物表面上へその後撮像される光線の周辺部分をブロックするための光学エレメント６４によって生成される光線ウエストの近くに配置される絞りマスク６８を含む。ある具体例では、光学エレメント６４は回析装置又は合焦レンズであり、レンズ６６はレーザーシステム４８の構成に柔軟性を加えるコリメータレンズである。
【００３１】
開口の容積を変化させることは、小さく生じる点軌跡の端部の鮮明さを制御することができ、鋭いエッジの輝度が配置精度を向上させなければならない輪郭を描く。加えて、この装置において、開口の形状は、正確な円若しくは矩形、楕円、又は基準に対し平行又は垂直に加工方向とすることが可能な他の非円形状に変更することができる。マスク６８の開口は、その光が出ている側で表面上任意に広げられることができる。ＵＶレーザーの適用のために、撮像された光学モジュール６２のマスク６８は、好ましくはサファイヤを含む。絞りマスク６８は光学エレメント６４，６６を用いずに使うことができる。
【００３２】
別の実施例において、光学エレメント６４は、同一に近い「トップハット」を有する軌跡、又は特に超ガウス発光軌跡を有し、光学エレメント６４の下流側の絞りマスク６８に近接して形成された（及び焦光された）パルスへの未加工のガウスの発光軌跡を有する変更レーザーパルスのような構成要素を形づくっている１つ以上の光線を含む。そのような、構成要素を形成している光線は、非球面光学又は回析光学を含んでもよい。実施例において、レンズ６６は光線サイズ及び発散性の制御に役立つ画像光学系を含む。当業者は、単一の画像レンズ部品又は多数のレンズ部品を使用することを好む。当業者は、また形成されたレーザー出力が絞りマスク６８を用いずに使用することを一般に好む。
【００３３】
実施例において、高い効率及び精度を有する合成光線を形成することを実行することができる回析光学要素（ＤＯＥ）を含む。光線を形成する構成要素は、ガウスの発光軌跡を同一に近い発光軌跡に変換するだけでなく、それらは、形成された出力を決定可能な又は指定された点サイズに集中させる。単一の要素ＤＯＥが好まれるにもかかわらず、ＤＯＥは、移相板のような複数の別々の要素を含むことができ、光線を形成するためのＤＯＥを設計するための技術が開示されているディッキーほかの米国特許第５，８６４，４３０号明細書に開示される要素に変換することができる。上記の形成及び映像技術は、２０００年１２月７日に発表された国際公開番号ＷＯ  ００／７３０１３に詳しい。ダンスキーほかの２０００年５月２６日に出願された米国特許願第０９／５８０，３９６号明細書に対応する開示の関連部分は、この明細書において引用する。
【００３４】
１パルス当たりのエネルギーの動的レンジの屈曲性を増すために、高速反応振幅制御メカニズム、例えば音響光学的変調器又は電気光学モジュレータは、連続パルスのパルス・エネルギーを調整するために使用される。代わりに、また共に高速反応振幅制御メカニズムについて、パルス周波数は、連続したパルスのパルス・エネルギーの変化をもたらすために増減される。図６は、パルス・エネルギーと本発明の実行との間に使用されるレーザー１４のパルス周波数（ＰＲＦ）との間の特性関係を示す。図６が示すように、２００Ｊを超えるパルス・エネルギーはモデル２１０−Ｖ０６から得られる。加えて、パルス・エネルギーほかのレーザー（Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２１０−Ｖ０９Ｌ及びＬｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ２１０−Ｖ０９Ｈ）におけるＰＲＦの特性関係も示される。図６は、記載されている主体を図示し、レーザーシステム１０の別の実施例がパルス・エネルギーとパルス周波数との間の異なる特性関係を生じる。
【００３５】
図７は、ワークピース１２の対象部位３４に光学的に関連する１つ以上のセンサ８２を使用する簡略化された監視システム８０の概要を示す。実施例において、鏡８４は、高速ポジショナー５０の上流又は下流に光路１６に沿って配置され、出て行く光線を伝達するが、センサ８２に入って来るいかなる放射線を反射する。しかしながら、鏡及び監視システム８０の他の光学系は光路１６から完全にそれぞれに位置合わせされ、種々の検出技術は使用される。監視システム８０のセンサ８２は、輝度、アルベド、波長及び／又はそれの下で配置される対象材料若しくは支持材料シートによって発光され、散乱し又は反射した光の他の特性に影響されてもよい。センサ８２は、フォトダイオードであってもよいし、光線検出装置５４の一部を含み又は形成してもよい。一般に、加工経路１１２（図１０）が開口するとき、センサ８２は後ろにより少ない原材料を検出する。センサ８２は、例えば、加工状態情報を連続的に１以上の分割的に位置を与えられた部分１１２（図１０）に供給するためのレーザーコントローラー７０及び／又は光線位置決めシステム３０に通信することができる。加工経路１１２の部分又は範囲の完了及び未完了のリアルタイム監視を使用することによって、光線位置決めシステム３０によるレーザーシステム１０は、追加的に加工することが必要である加工経路１１２の部分だけに、レーザーシステム出力３２を向けることができる。全経路に沿ったすでに完了した部分に作用する従来の加工経路１１２に沿って費やされる時間は、この監視及び選択部分処理によって減る。このようにして、加工効率は向上する。
【００３６】
図８は、それぞれの第１及び第２の横断方向９２及び９４を有する加工経路１１２を示す。レーザーシステム１０は、加工経路方向の変化を追従するために偏光方向又はレーザーシステム出力３２の方向づけを変えるための例えば回転可能な半分波長板若しくはポッケルスセル（Ｐｏｃｋｅｌ’ｓ  ｃｅｌｌ）のような偏光制御デバイスを任意に含む偏光追跡システム９０（図３）を使用する。偏光制御デバイスは、高速ポジショナーの上流又は下流に配置することができる。レーザーシステム出力３２が溝の中及び対象材料に応じて移動するとき、レーザーシステム出力３２は、角度に関係なく対象材料に影響を与え、作用が移動せず及び対象材料に正常であるとき、偏光効果がないという結果になる。出願人は、偏光方向が加工方向に関して特定の方向に向いているとき、これによって、カップリング効率及び効率が増加する点に注目した。したがって、偏光追跡システム９０は、効率を最大にする方向となる偏光方向に保つために使用される。実施例において、偏光追跡システム９０は、対象材料にレーザーシステム出力のカップリング・エネルギーを増やすために、加工方向又は向きに平行な偏光方向を保つように実行する。１つの実施例において、加工方向９２，９４が角度θだけ異なるとき、半波長板（ｗａｖｅｐｌａｔｅ）は、θの加工方向の変更に合致するために、第１の偏光方向を第２の偏光方向へ変更するためにθ／２だけ回転する。
【００３７】
偏光制御デバイスは、また、例えばポッケルセルのような可変光学的制動装置として行うことができる。駆動回路は、駆動回路が光線位置決めシステム３０及び／又はレーザーコントローラー７０と関連するプロセッサから受け取る偏光状態制御信号を条件づける。この例では、光線の偏光方向がその加工経路と一般に平行に保たれるように、偏光状態制御信号及び光線位置決め信号の大きさの間に１対１の通信がある。ジョンソンほかの米国特許第５，０５７，６６４号明細書に、方向を整えることに関する光線の偏光方向を相関させる方法が記載されている。加工方向に対して、最適化された偏光方向は、レーザーシステム及び材料によって変化させることができる。そのような好適な偏光方向が平行、垂直、直角、楕円（与えられた方向が長軸）又はレーザー経路又は加工経路を考慮した他のいかなる方向でもよい。
【００３８】
図９は、シリコン・ワークピース１２が紫外線部分加工方法を使用しているスルーカット処理のために好ましくは配置されるチャックアセンブリ１００の代表的な具体例である。チャックアセンブリ１００は、真空チャックベース１０２、チャックトップ１０４及びシリコン・ワークピース１２を好ましくは支持し、スルーカットされた後それを保持するためのチャックトップ１０４の上に配置された任意保持キャリアー１０６を含む。適切なベース１０２は、好ましくは従来の金属材から作られ、好ましくは追加的なプレート１０８（図３）にボルト止めされている。プレート１０８は、ステージ３６又は３８の少なくとも１つは容易に接続し、それから分離されるのに適している。係合機構は、好ましくは機械的かつ対向する溝及び峰を含むことができ、ロック機構を含むことができる。多数の正確な配置及びロック及びキー・メカニズムは利用可能である。ベース１０２もステージ３６又は３８に直接に固着するのに適している。
【００３９】
チャックトップ１０４及び任意保持キャリアー１０６は、処理が完了した後において金属チャックトップから離れる反射エネルギーからの溝の周辺におけるシリコン・ワークピース１２への損害を最小限にするために、特定のパターンの適用において選択される紫外線波長において低い反射性（比較的吸収性又は比較的透明性）を有する材料から製造される。実施例において、チャックトップ１０４又は保持キャリアー１０６は、例えばＡｌ又はＣｕレーザーシステム１０がチャックトップ１０４及び／又は保持キャリアー１０６の材料に、対応するパターンを加工するためにワークピース１２にあけられる浅いキャビティのパターンのツール経路ファイルを使用することができる紫外線吸収材料で製作される。キャビティは、例えば、意図されたスルーカットと一致することができ、スルーカット動作の間、ワークピース１２への後方への損害を防ぐことができる。加えて、工程によるいかなる残渣も、ワークピース１２の後方から間隔をおいて配置されるキャビティに沈殿することができる。好ましい実施例では、浅いキャビティのパターンは、処理の後の対応するワークピース１２の寸法より僅かに大きい寸法を有するために処理され、それによって、処理されたワークピース１２を保持キャリアー１０６のキャビティに沈殿することを可能にする。キャビティ又は貫通孔を有する保持キャリアー１０６は、チャックトップ１０４と焦点面との間の距離を増やすために非常に厚くしてよい。保持キャリアー１０６は、また、被処理シリコン・ワークピース１２が処理操作での後で沈殿する浅いキャビティを含むために機械加工される。別の実施例において、３５５ｎｍ出力で使用されるＵＶ透過チャックトップ１０４は、紫外線グレード又はエキシマグレード溶融シリカ、ＭｇＦ２若しくはＣａＦ２から製作される。もう一つの実施例では、ＵＶ透明チャックトップ１０４は、シリコン・ワークピース１２の温度安定性を維持する際に、援助するために代わりに又はさらに液体で冷却してもよい。典型的なチャックアセンブリ１００に関するより多くの詳細は、バイルトほかの’４９７明細書（特許文献２）に記載されている。
【００４０】
ＵＶレーザーシステム１０の上記の性能特性が、半導体及び特にシリコンの高速カットのために適用することができる。この種の加工動作は、シリコンウェハ又はシリコン・ワークピース１２による貫通又は部分的な貫通の大きな直径の孔の形成若しくは孔を開けること、シリコンウェハ又はシリコン・ワークピース１２の被処理金型の個片切断（単片に切断すること）のための複合幾何学的な貫通孔又は部分的な貫通溝を形成すること、親ウェハからシリコンを形成した集積回路を切り離すためのマイクロタブの特徴部分を形成すること、ＡＷＧ及びスライダの特徴部分及び／又は個片切断の形成、及びＭＥＭＳにおける特徴部分を形成することを含むが、これに限定されるものではない。加えて、本発明は、重要な溶融唇（ｍｅｌｔ  ｌｉｐ）の形成なしに、重要なスラグ構造なしに、及び特徴あるエッジの重要な剥離バック（ｐｅｅｌ  ｂａｃｋ）なしに、構成を容易にする。
【００４１】
出願人は、シリコン及び他のそのような材料のレーザー加工率が、全加工経路の従来の方法に代えて部分走査又は加工することによって、大幅に改善されることを発見した。処理効率は、部分の長さ、部分重複、及び／又は各部分の範囲の他のパスの重なり合いの適当な選択及び他の処理パラメーターの選択によって向上させることができる。
【００４２】
部分カットによって、切られた溝の具体的な埋め戻しの結果は、避けられることができるか又は最小化される。図２Ｂは、溝埋め戻しがダイシング速度への重要な制限であってもよいことを示唆する。部分又は他の部分に簡単で短く開口を形成することによって、レーザーシステム１０は、それらが加工されているような溝を補充するより、回避するための材料を放出するレーザーの多くの手段を提供する。それゆえに、減少された溝埋め戻しは、加工経路１１２の与えられた部分によって加工するために必要なパスの回数を減少させる。図１０−図１７は、本発明において使用される典型的な分割された加工軌跡（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐｒｏｆｉｌｅ）１１０ａ−１１０ｆ（一般に軌跡１１０とする）を示す。一般に下で示される技術では、従来のレーザー加工軌跡を１５０パスする必要があったことと比較して、約１０ｋＨｚの約４ＷのＵＶレーザーを用いて２６回以下のパスで厚さ７５０μｍのシリコンウェハは加工される。
【００４３】
図１０は、本発明の典型的な部分加工軌跡１１０ａの簡略化された模式図を示す。図１０を参照するに、加工経路１１０ａは、便宜のために、加工経路１１２に沿って左から右への方向（矢印の方向によって示した）の加工経路方向を有し、一般に、レーザーシステム出力３２のパス１３２ａ，１３２ｂ及び１３２ｃ（一般にレーザーパス（ｌａｓｅｒ  ｐａｓｓ）１３２とする）のそれぞれのグループと同じ加工経路方向である部分加工方向（又はレーザーパス方向（ｌａｓｅｒ  ｐａｓｓ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ））に形成され異なった加工部分１２２ａ，１２２ｂ及び１２２ｃ（一般に加工部分１２２とする）を有するように表される。この例では、レーザーパス１３２の長さは、本質的に部分１２２の長さ１２６に等しい。当業者はその加工軌跡１１０ａを認識し、他の典型的な加工軌跡１１０は、好ましくは２から加工部分１２２の無限の数までを含み、加工軌跡１１０のそれぞれの全長１２４に依存する。
【００４４】
図１１は、ワークピース１２の直径ｄｓｐｏｔの点面積を有するスポットエリアに僅かに重なり合うことによって、順番に影響を与えられる拡大加工部分１２２の簡略された概要である。図１１を参照するに、レーザーパワーがレーザーピークパワーの１／ｅ２に落ちるとき、レーザースポットエリアの外側エッジの範囲内における面積に一般に関連するにもかかわらず、単一のパルス又はパルスの単一のパスにおいて作成される切り溝の幅によって作り出される孔のスポットエリア又は直径に関して時々用いられる。１／ｅ２寸法及び切り溝直径の違いは、レーザー、材料及び他のパラメーターによって変化する。
【００４５】
それぞれの連続したレーザーパルスによって影響を与えられた新しい材料の長さは、バイトサイズ（ｂｉｔｅ  ｓｉｚｅ）ｄｂｉｔと呼ばれる。例えばシリコンのような関心を引く材料のレーザーカットのための適合なバイトサイズｄｂｉｔは、０．５μｍから約ｄｓｐｏｔの有利な範囲、より好ましくは、約１−５０μｍの範囲、約１−５．５μｍの典型的な範囲、より典型的な約１μｍの範囲を含む。いくつかの材料のために、バイトサイズを調整すれば、生成したリデップ残渣（ｒｅｄｅｐ  ｄｅｂｒｉｓ）を取り除くことがより容易によい状態に結果としてなる。レーザー光線位置決めシステム３０の速度を制御すること及びレーザー１４の発射の繰り返し率を有する運動速度を調整することによって、バイトサイズを調整することができる。
【００４６】
図１０及び図１１を再び参照するに、通常、加工部分１２２の好適な長さ１２６は、加工されている材料、その厚み並びに位置決めシステム３０の加速／減速限界、機械式部品の輪になる程度及び戻り運動時間を含む位置決めシステム３０の応答時間の特徴に依存していてもよい。例えば、部分があまりに短い場合、与えられた加工のための部分の数は非常に多いし、パスの間で方向の変更に無反応な時間は非常に長い。このように、位置決めシステム特徴は、最小限の部分の長さの測定に影響を与える。部分の長さ１２６は、バイトサイズ、繰り返し率及び位置決めシステム性能並びに他の可能な要因の関数であってもよいし、各々又はこれらの要因の全ては、レーザーパルス強さに基づいて最適化される。部分１２２ａ−１２２ｃは同じ長さ１２６を有する必要はない。
【００４７】
通常、それが完全に処理されるまで、各部分１２２は、レーザー出力３２（完全に被処理部分を飛び越して）の連続的なパス１３２によって、実質上直線的に走査され、例えば、スルーカットは、他の部分１２２が処理される前に、部分１２２の全ての長さ１２６に沿って形成され又は対象材料が所望の深さの溝を形成する。スナップストラット（ｓｎａｐｓｔｒａｔ）が要求される場合、一連の不連続なスルーカットは望ましい、又は非貫通孔加工は望ましいし、ほとんどのスルーカット溝は望ましい。全加工経路長全体のいくつかの走査に対する１つは、特に部分に加工するステップの前及び／又は後において、効率を最大及び／又は加工品質を改善するために、その過程で任意に使用される。一般に、いくつかの残渣が貫通孔から逃げることができるように、貫通孔は５−１０のレーザーパスから各部分で作られることができる。しかしながら、必要に応じて、各部分１２２は、複数のパス（ｐａｓｓ）によって中間の深さに処理され、加工軌跡は再利用され、可能なら相対する方向において均一に処理される。部分は、最初に、それらがそれぞれ１つの部位に貫通孔を有する状態だけで処理される場合、その後、重要な貫通孔を含む全部分１２２と同じくらい早く、従来の加工軌跡を実行するためのいくつかの事情に有効である。部分の長さ１２６は、レーザーパンチと区別するために、ｄｓｐｏｔより大きい。さらに、加工経路１１２に沿って移動する前に、貫通孔を形成するために各点をパンチしているレーザーは、より長く取り、おそらく、対象材料に損害を与え、他より良好でない結果を生じる。
【００４８】
ある具体例では、厚いシリコンを加工するために、各部分１２２は、約１０μｍから１ｍｍまで、一般的には約１００μｍから８００μｍまで、最も好ましくは約２００μｍから８００μｍまでの部分長さ１２６を有する。加工軌跡１００に関して、部分１２２は、バイトサイズと同じくらい小さい又はいくつかのスポットサイズより大きい重なり合う距離１３６によって、好ましくは僅かに重ねられる。しかしながら、最終のパス処理部分１２２ａ及び第１のパス処理部分１２２ｂは二重長さ部分１２２に（重なりなしで）結合することができる。部分１２２に沿って与えられたいかなるパス１３２の間、同じレーザー・パラメーターを維持することが好まれるにもかかわらず、特定の適用に対応するために与えられたいかなるパスの間、レーザー・パラメーターを変えることは可能である。
【００４９】
図１２は、典型的な分割された加工軌跡１１０ｂの簡略化された模式図を示す。図１２を参照するに、加工軌跡１１０ｂは、便宜のために、左から右への経路の加工方向を有し、かつ加工方向と反対の部分加工方向において、それぞれのレーザーパス１３２ｄ，１３２ｅ及び１３２ｆから形成される区分加工部分１２２ｄ，１２２ｅ及び１２２ｆ（１２２は加工部分）を有していることが示されている。このように、部分１２２ｄは、右から左へ処理され、そして、部分１２２ｅは右から左へその他処理される。
【００５０】
加工軌跡１１０ａ上の加工軌跡１１０ｂの効果は、加工部分１２２ｄの間に生じた残渣が残渣によって埋め戻される既存の溝でない部分１２２ｅ（後ろ向きにレーザーパス方向に関して）の方向に一般に点在するものである。載置されたいずれの種類の残渣は、他の部分１２２に沿って、直ちに加工される。加えて、加工方向の経路が対向する部分加工方向であるから、発生する残渣は一般に前の加工部分１２２の溝をふさがない。加工方向の経路と加工方向の部分との間の違い以外の図１０及び図１１に関する大部分の考察は、図１２と密接な関係がある。
【００５１】
図１３は、典型的な分割された加工軌跡１１０ｃの簡略化された概要を示す。図１３を参照するに、加工軌跡１１０ｃは、便宜のために、左から右への経路の加工方向を有し、かつ加工方向と反対の部分加工方向において、それぞれのレーザーパス１３２ｇ，１３２ｈ及び１３２ｉから形成される区分加工部分１２２ｇ，１２２ｈ及び１２２ｉ（１２２は加工部分）を有していることが示されている。特に、部分１２２ｈは、最初に左から右へ、次に右から左へ、その他、完全に処理されるまで（例えば部分１２２ｉと同じように処理されるまで）処理される。部分１２２は両方の方向において処理されているから、位置決めシステム３０の運動リターンを処理しないことは、除去され、結果としてシステム能力のより高い使用法になる。レーザーパス１３２は位置決めシステム３０の運動リターンを処理しないことより長くとることができるから、図１３の部分１２２は、前の照射から所定の時間内の残渣又は溝の露出部が照射されることが望ましい適用を示す図１０及び図１２において使用するそれらより短くてもよい。上で特定されるいくつかの詳細以外の図１０−図１２に関する大部分の考察は、図１３の実施例と密接な関係がある。
【００５２】
図１４は、典型的な分割部分加工軌跡１１０ｄの簡略化された概要を示す。図１４を参照するに、加工軌跡１１０ｄは、便宜のために、左から右への経路の加工方向を有し、かつ加工方向と反対の部分加工方向において、区分加工部分１２２ｊ，１２２ｋ及び１２２ｍ（１２２は加工部分）を有していることが示されている。図１４も、複数の実質的な共線レーザーパスセット１４０１，１４０２及び１４０３（１４０はレーザーパスセット）を示し、各パス１３２ｋの頭文字及び複数の段階的に重なり合い延長すること及び実質的な共線のパス１３２ｍ−１３２ｒは好ましくはアルファベット順において処理される。加工パス（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｐａｓｓ）１２２ｋ１−１２２ｒ３は便宜的に図１４の平行として描かれているが、加工パス１２２ｋ１−１２２ｒ３は、好ましくは実質的に共線であり、それぞれの部分１２２を有する共線である。
【００５３】
隣接部分１２２の間の同一でなく任意の僅かな重なり合いは図１０、図１２及び図１３の実施例に関連し、重なり合い長さはこれにおいて隣接部分１２２又はパス１３２に関連し、以下の実施例は、一般的には約１０％より大きく、より一般的には約２５％より大きく、最も一般的には約５０％よりも大きく、時折６７％又は８５％を超える。３００μｍ部分が使用される１つの特定の実施例において、２００μｍの重なり合い長さが使用され、５００μｍ部分の長さが使用される他の実施例において、２５０の重なり合い長さが使用される。
【００５４】
部分１２２の範囲内で異なる終点を有するレーザーパス１３２を使用する１つの理由は、それが同一の重なり合うパス１３２によって処理されるときはいつでも、より多くの材料が部分１２２の終わりに積み重なる「走査端」効果を予防することである。このように、連続的なパス１３２又はパスの連続的な小さい群の中で長くなることの効果は、全部分１２２又は全加工経路１１２全体の加工速度がより同一になるために、走査効果を加工長さより長く引き延ばすことであり、それによって、効率及び切られた品質を強化する。部分加工方法が終了した後、品質に対する走査効果は、走査する完全加工経路の長さ又はパス１３２を使用することによって軽減される。
【００５５】
好ましくは、他の部分１２２が処理される前に、各パス１３２は一度だけ使用され、各レーザーセット１４０は所望の中間の深さ又は完全な通し加工にそれぞれの部分１２２を処理するために一度だけ使用される。あるいは、加工経路１２２ｋ１−１２２ｒ１のレーザーセット１４０１は、スルーカットが部分１２２ｊのいくつか又は全部に沿って形成されるまで、そして、全加工経路１２２が他のレーザーセット１４０が部分のそばの部分をスルーカットされるまで繰り返されてもよい。５つの重なり合うパス１３２だけが、各レーザーパスセット１４０のために示されるにもかかわらず、重なり合うパス１３２を使用するかなり多くの回数は、特に対象材料の厚さに対応するための小さい追加長さに必要に応じて増加する。また、いずれ又は全ての加工軌跡１１０ｄにおいて使用されるパス１３２が図１４に示すように単一の方向の代わりに両方の方向において処理することができる。また、各レーザーパスセット１４０の複数の適用を使用することができる。さらに、レーザーパスセット１４０の１つ以上のパス１３２のその複数の適用は、使用されることができ、パスセット１４０の範囲内の各異なったパス１３２の数が異なるために、並びにレーザーパスセット１４０及びレーザーパス１３２の適用の数は単一加工経路１１２の処理の間、異なる。これらの変数のいずれかは、監視情報に応じてリアルタイムにおいて調整される。上で特定される詳細以外の図１０−図１３に関する説明の多くは、図１４の実施例と密接な関係がある。
【００５６】
図１５は、軌跡１１０ｄに幾分類似している加工部分１２２ｎ，１２２ｐ及び１２２ｑはより大きな程度に重なり、他のレーザーパスセット１４０２ａ及び１４０２ｂはレーザーパス１３２ｋを省略する典型的な分割加工軌跡１１０ｅの簡略化された表現を示す。図１５に関して、軌跡１１０ｅは、軌跡１１０ｄを開始する同じレーザーパスセット１４０１から始める。しかしながら、レーザーパスセット１４０２ａ，１４０２ｂは、レーザーパス１３２ｋを省略し、それらのレーザーパス１３２は以前のレーザーパスセット１４０にますます重なる（以下の実施例では約８６％）。この実施形態の１つの実施例では、２００μｍの長さ寸法を有するレーザーパス１３２ｋ１は、３０回適用される。それから、（パス１３２ｋ１の長さ寸法の１／５を２００μｍに加算した）２４０μｍの長さ寸法を有するレーザーパス１３２ｍ１は６回（３０回の１／５）適用される。それから、（パス１３２ｋ１の長さ寸法の２／５を２００μｍに加算した）２８０μｍの長さ寸法を有するレーザーパス１３２ｎ１は６回適用される。レーザーパスセット１４０１が完了されるまで、このシーケンスは続けられ、そして、省略されるレーザーパス１３２ｋを有するレーザーパスセット１４０２ａ，１４０２ｂと関連して実行した。この例では、いくつかの他の部分１２２が処理されるまで、各部分１２２の後の部分はスルーカットであってはならない。すでにスルーカットである加工経路１２２の部分を含むために部分１２２に重なることの効果は、スルーカット部の側上の沈澱物である短いレーザーパス１３２によってつくられるいかなる残渣も他の長いレーザーパス１３２によって除去されるということである。パスセット１４０は、この例で、厚さ７５０μｍのシリコンウェハに１０ｋＨｚで操作される３．５ＷのＵＶレーザーで８．５ｍｍ／分以上のダイシング速度を呈することができる。
【００５７】
図１６は、典型的な分割された加工軌跡１１０ｆの簡略化された模式図を示す。図１６に関して、便宜の的に、左から右への加工経路方向を有し、右から左へ形成され異なったレーザーパス１３２ｓ１−１３２ｔ５を有する加工軌跡１１０ｆが示される。図１６においてレーザーパス１３２ｓ１−１３２ｔ５は、便宜のために平行として描かれるが、それらは好ましくは実質的に共線である。図１６は最初のレーザーパス１３２ｓ及び複数の段階的に長くなっている重なり部分１３２ｓ１−１３２ｔ５を示し、そして、好ましくは、下付数字の順序において処理される。ある具体例では、レーザーパス１３２ｓの長さは約２００μｍ又は３００μｍであり、各他のレーザーパス１３２ｔの長さは約５００μｍである。この典型的な軌跡は、７５０μｍの厚さのシリコンウェハに、１０ｋＨｚで操作される３．５ＷＵＶレーザーで１０．４ｍｍ／分以上のダイシング速度を与えることができる。浅い溝のため、各パス１３２は一度だけ適用することができ、厚い対象材料におけるスルーカットのために、他の連続したパス１３２が行われる前に、各パスは複数回適用されてもよい。好ましくは、他のレーザーパス１３２が処理される前に、各レーザーパス１３２は選択された中間の深さに達するために複数回適用されてもよい。実施例において、各連続的なレーザーパス１３２はレーザー出力３２の単一のパスを受信し、そして、全軌跡１１０ｆは繰り返され又はレーザーパス１３２は逆に処理される。
【００５８】
ただし、５つの重なり合うレーザーパス１３２ｔが示されるだけであるが、重なり合うレーザーパス１３２を使用するかなり多くの回数は、特に対象材料の厚さに対応するための小さい追加長さに必要に応じて増加する。また、加工軌跡１１０ｆに使用するいずれかの又は全てのレーザーパス１３２は、図１６に示すように単一の方向の替わりに両方の方向において順番に処理される。上記以外の、図１０−図１５に関する説明の多くは、図１６の実施例と密接な関係がある。
【００５９】
図１７は、軌跡１１０ｆに幾分類似している、典型的な分割された加工軌跡１１０ｇを示す。図１７に関して、下付文字の異なるレーザーパス１３２１，１３２３，１３２５，１３２７，１３２９は２００μｍの典型的なパス長さを有し、下付文字の異なるレーザーパス１３２２，１３２４，１３２６，１３２８は２７０μｍの典型的なパス長さを有する。他の連続したグループが届けられる前に、これらのレーザーパス１３２の１つのグループは分配される。１つの実施例において、異なる下付文字のレーザーパス１３２は、多くの回数又は同じ下付文字レーザーパスより大きな関連する深さ（加工深さの６０％に対して例えば加工深さの４０％）に対して適用される。典型的なパス長さを有するこの加工軌跡は、加工経路１１２に沿って５．４ｍｍまで重なり合う接合を避ける。種々の加工軌跡及びパス長さは、走査効果及び埋め戻しを減らすために使用し、このことにより、改善された効率を促進する。
【００６０】
図１８は、７５０μｍの高さ又は厚さ１５２のシリコン基板１４８を有し、ＳｉＯ２（図示せず）の厚さ０．５μｍのパシベーション層を覆っているようなワークピース１２の溝又はスルーカット１５０の紫外線除去パターン構成の代表的な具体例である。シリコン・ワークピースの厚さ及びパシベーション層の厚さが変化する。
【００６１】
溝１５０は、シリコン・ワークピース１２をレーザーシステム１０の焦点面に置くこと、及びシリコン・ワークピース１２でレーザー位置決めシステム３０がワークピース１２のＸ軸線及び／又はＹ軸線に沿って移動するように連続して重なり合うレーザーシステム出力パルス３２の列をダイシングすることによってパターン化される。各後続するレーザー・パス１３２と一致するレーザー焦点位置のＺ高さは、シリコン・ワークピース１２の段階的に深い位置にレーザー焦点を配置するための各後続するレーザーパス１３２と一致するように、同時に、移動することができることにより、焦点をより残りのシリコン表面と一致する位置に維持することができる。
【００６２】
シリコンの溝又はスルーカット１５０を形成するために、典型的な１パルスレンジ当たりのエネルギーは約１００μＪから１５００μＪであり、代表的には約２００μＪから１０００μＪの１パルスレンジ当たりのエネルギー、より典型的には約４００μＪから８００μＪの１パルスレンジ当たりのエネルギー、最も好ましくは約８００μＪ以上の１パルスレンジ当たりのエネルギーが使用される。典型的なＰＲＦ範囲は、約５ｋＨｚから１００ｋＨｚであり、一般的なＰＲＦ範囲では約７ｋＨｚから５０ｋＨｚまでであり、より一般的なＰＲＦの範囲では約１０ｋＨｚから３０ｋＨｚまでである。図６で示すレーザー性能を上記した典型的な範囲の中のＰＲＦにおける１パルス出力当たりのエネルギーは達成することができる。典型的な焦点サイズ範囲は、約１μｍから２５μｍであり、一般的な焦点サイズについては約３μｍから２０μｍであり、より一般的な焦点サイズについては約８μｍから１５μｍである。典型的なバイトサイズの範囲は、約０．１μｍから１０μｍであり、一般的なバイトサイズについては約０．３μｍから５μｍであり、より一般的なバイトサイズについては約０．５μｍから３μｍである。バイトサイズは、レーザー光線位置決めシステム３０のステージのどちらか又は両方の速度を制御すること、並びにレーザーの繰り返し率及び発射によって運動速度を制御することによって調節される。典型的な部分サイズは、約２００μｍから８００μｍである。２７００マイクロ機械加工上のＶ０６レーザーを使用している典型的な組合せは、非常に速いダイシング速度を提供する３００μｍの部分の長さと２００μｍの重なり合う部分を使用した。異なる材料を処理する異なるレーザーの適用のために、好適なレーザー、部分、パス及び他のパラメーターは極めて異なることがある。
【００６３】
１つの実施例において、溝又はスルーカット１５０は、１μｍのバイトサイズを使用し、直径８インチのワークピース１２の上の加工経路１１２の長さを超え、２５回未満のパス、１０ｍｍ／ｓの段階速度を有し、加工物表面で１２μｍの焦点サイズ（１／ｅ２）の直径を有するレーザーパルスを設定した約３６０μＪのレーザー１４からの出力パルス・エネルギーを使用して、２．０μｍのＳｉＯ２のパシベーション層で覆われている本質的な厚さ７５０μｍのシリコンに形成される。上記したパラメーターを使用して延長される溝１５０は、例えば、約２０μｍの幅（直径）（ｄｔ）１５４及び約１３μｍの出口幅（直径）（ｄｂ）１５６を有するから、約３０：１のこの溝の縦横比及び０．４度の開口部傾斜角度を生じさせる。用途によっては、部分を走査する前に初期貫通穴を形成することは、望ましい。
【００６４】
選択された部分軌跡及び部分長さ及び１パルス当たりのエネルギーの値、焦点サイズ、及びシリコンに高品質な溝又はスルーカット１５０を効果的に形成するために使用されるパルス数が、材料及びシリコン・ワークピース１２の厚み１５２、一例としてＳｉＯ２に対する重なり合いの相対的な厚み及び構成、及び使用された波長にいろいろしたがってもよい。例えば、厚さが５０μｍだけのシリコンのスルーカット１５０の形成については、１０未満のパスで所望のスルーカットが形成される。
【００６５】
様々な幾何学のパターンを含むがこれに限られず、正方形、長方形、楕円、螺旋及び／又はそれの組合せは、処理の間、シリコン・ワークピース１２をＸ及びＹ軸に沿うように配置するレーザーシステム１０及び位置決めシステム３０によって使用されるツール経路ファイルのプログラミングによってできる。レーザー加工のために、光線位置決めシステム３０は、従来の典型的な鋸加工又は他の基準又はウェハ表面上のパターンに好ましくは位置合わせされる。すでにウェハが機械的な刻み目を付けられた場合、加工端に対する配置は鋸公差及びアライメント・エラーを克服することが好まれる。さまざまな分割加工軌跡は、ツール経路ファイル又は他の位置決めシステム命令ファイルに前もってプログラムされていてもよい。
【００６６】
レーザーシステム１０は、例えば、上記記載したパラメーターのレーザーを使用するパンチングレーザーのようなものによって小さな貫通孔の１つ又はそれ以上のグループを形成するために使用される。これらの貫通孔は、ワークピース１２のブロック又は底面が頂側部の主要な部分に関して正確に位置合わせができるように、ワークピース１２、回路若しくは型又は画線機で線を引くこと、スライスすること、又はダイシング通し若しくはこれらの共通部分の表面の近くの頂側部に配置される。この種の配置は、例えばレーザースクリビング又は処理速度若しくは品質を向上させるために鋸で加工するように、後方処理を容易にする。正面及び／又は後方ウェハをスライシング又はダイシングする技術は、ファーヒーほかの米国特許願第０９／８０３，３８２号明細書（’３８２明細書（特許文献１））の「セラミック又はグラスのような壊れやすい、高溶融温度対象材料のＵＶレーザー加工又は形状変更態様」において、更に詳細に議論され、そして、それは、この明細書に組み込まれる。この情報は、２００２年３月２１日に発表された米国特許公開番号ＵＳ−２００１−００３３５５８号及び２００２年３月２８日に発表された国際特許公開番号ＷＯ  ０２／２４３９６号と’３８２明細書（特許文献１）と一致する。
【００６７】
レーザー加工は、機械的に加工する（幅約３００μｍのスライスレーン及び幅約１５０μｍのダイシング経路）より、かなり少ない材料（幅５０μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満の幅、概して幅約１０μｍの切り溝）を破壊するから、ウェハ上の装置は、製造された多くの閉塞機と一緒に各ウェハを製作するための多くの装置ができる。このように、レーザー加工方法は、列の間のピッチ及び装置のピッチを最小化する。
【００６８】
機械的加工除去は、また、ワークピース１２の装置の製造を単純化することができる。特に、それらがそれらのキャリアーから離れるように、機械的な加工は重要な機械の応力を装置に与えることができる。列を失うことを避けるために、装置メーカーは、列とキャリアーとの間で強い接着剤又はエポキシを使用することができる。全レーザー工程は、キャリアー上の列を固定する（ｆｉｘｔｕｒｉｎｇ）ために使用する接着剤の機械的強度の必要量を有意に減らす。レーザー加工は、したがって、列をキャリアーに添付するために用いる強い接着剤又はエポキシの除去をすることができ、それらはきつい化学製品によって取り除かれる。その代わり、接着剤は、例えば非接着時間及び潜在的に腐食性の化学製品へのより少ない暴露を減少するような非接着に容易にするために選択され、ＵＶレーザー処理に対する従順のために、装置への損害の危険度を非常に減らし、それによって、生産性を向上させる。
【００６９】
レーザースライスは機械的なスライスと同程度の機械的応力は生じないから、レーザースライスの列は列曲がりを減らす。しかしながら、もし、欠陥列の列曲がり又はその他が明白であるなら、それらの列は、それらの列の間で必要とされる重要な装置から装置の機械ダイシングのための配置に対する懸念なしで、これらの欠陥を補償するためにレーザーダイシング（又は再スライシング）される。便宜のために、（スルー）カッティングの語は、一般的にスライスする（しばしばウェハ列分離と関係している）又はダイシング（しばしばウェハ列からのパート個片切断を伴う）こと、及びスライシング及びダイシングが本発明の前後関係において取り換えられて使われることができることを含むために用いられることができる。
【００７０】
位置決めシステム３０は貫通孔又は基準に位置合わせすることができるから、レーザーシステム１０は各列及び／又は各装置をそれぞれに処理することができる。傾斜する列に関して、レーザースポットは、要求される矩形又は曲線の波パターンを達成するためにそれぞれの加工の間のステージ及び／又は光線伝達を有する装置の外縁部に関して、適当な位置で傾斜する列を横切るの横移動加工を実行することができる。このように、レーザーダイシングは、欠陥を定着している列を補償することができ、おそらく、機械のダイシングによって損ねられる装置の全ての列を節約する。
【００７１】
部分加工方法の他の適用は、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロニクスの機械システム）を生産する装置１６０である。図１９は、ＭＥＭＳ装置１６０の紫外線レーザーカットの代表的な具体例である。好ましい実施例では、ＭＥＭＳ装置１６０は、シリコンの溝１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ，１６２ｄ，１６２ｅ（１６２は溝）を作成する上記した方法を用いて切られ、隣接した溝１６２のパターンを使用することによって落ち込み１６４を形成する。光線位置決めシステム３０のＸ及び／又はＹ軸のコンピューター制御によって、レーザーシステム出力パルス３２は、重なり合うパルスが形成するいかなる複合の曲線の幾何学も表すパターンのような加工表面に向けることができる。この明細書に開示される分割加工技術及び他の処理技術は、同様に非ＭＥＭＳによって弧及び他のカーブを加工するために用いることができる。
【００７２】
分割加工方法の他の適用は、配列導波管格子（ＡＷＧ）装置１３０が半導体ウェハワークピース１２を形成するような、光電子集積回路を処理することである。図２０は、ＡＷＧ装置１７０の紫外線除去するパターン構成の代表的な実施例である。好ましい実施例では、ＡＷＧ１７０は、例えばシリコンの部分１７２ａ，１７２ｂ，１７２ｃ，１７２ｄ，１７２ｅについては、曲線の溝１３２をつくるための上記した方法を用いてパターン化される。溝１７２が対称形のことを示すにもかかわらず、光線位置決めシステム３０のＸ及び／又はＹ軸のコンピューター制御によって、レーザーシステム出力パルス３２は、重なり合うパルスが形成するいかなる複合の曲線の幾何学も表すパターンのような加工表面に向けることができる。部分１２２は線形であることを必要としないし、各部分１７２は１つ以上の非線形部分１２２によって処理される弧であってもよい。この性能は、種々のＡＷＧ装置１７０の効果的な製造に役立つシリコンの合成曲線の幾何学パターンを形成するために用いてもよい。分割加工技術は大きな直径貫通孔又は盲バイアを形成するために使用することができる。
【００７３】
ファーヒーほかの’３８２明細書（特許文献１）には、セラミック・ウェハをスライスし、ダイシングするレーザーに関して、及び加工に沿って丸い端を形成することの技術が記載されている。これらの多くの技術、及びその中で開示されている配置技術は、シリコンウェハを加工するために、有利に本発明に組み込まれることができ、さらに、セラミック又は他のもろい材料（例えばガラスのような高い溶融温度材料）の加工のための品質及び処理速度を改善する。米国特許願第０９／８０３，３８２号明細書（特許文献１）は、この明細書において引用したものとする。
【００７４】
反応ガス雰囲気（例えば酸素が豊富な空気）で加工を実行することは、加工により容易に残渣が生成される、と考えられる。酸素豊かな環境において、例えば、熱い放出されたシリコンが、長い時間の間、高い温度で、いかなる結果として生じるＳｉＯ２埋め戻し再代行もシリコンに強く定着しそうにならないように、及び／又は短い他のレーザーパス１３２を有する溝からきれいになることをより容易にすることを続けることができる放熱反応によってＳｉＯ２のようなものを形成することを提唱される。冷えているリデップ（又は露出させた溝材料）又は再擬古化が要因である程度まで、この再擬古化時間間隔は、リデップ（又は露出させた溝材料）が冷える又は強力に突き刺さる前に、レーザースポットが長さ１２６を処理すること、並びに最初のレーザー目標部位１３２ａ及び他の目標部位１３２におけるいかなるリデップ（又は露出させた溝材料）を再び作用するために戻ることができるある程度の部分１２２の最大軌跡の長さ１２６に十分影響することができる。
【００７５】
例えば窒素、アルゴン、ヘリウム及び乾き空気のようなパージガスは、ワークピース１２から廃物臭気の除去を援助するために、より好ましくは、加工経路１１２に沿ういかなる既存のスルーカット部にも潜在的な埋め戻しを吹き飛ばすように、有効に使用することができる。この種のパージガスは、レーザーシステム１０に取り付けられる交付ノズルを使用している加工物表面の近傍に噴射する。
【００７６】
望ましいならば、本発明によれば加工されるシリコン・ワークピース１２は、影響を受ける領域の表層品質を改善するために水、アセトン、メタノール及びエタノールを含むがこれに限らず液体の超音波浴槽を使用して掃除される。また、フッ化水素酸の被処理は、シリコン・ワークピース１２の清掃に不必要な酸化物層を取り除く際に有益である。
【００７７】
本発明がシリコンウェハの加工の実施例だけとしてこの明細書において示されるにもかかわらず、この明細書に記載されている分割加工技術は、例えばＵＶ、可視、又はＩＲ波長と類似又は異なるＹＡＧ又はＹＬＦ及びＣＯ２レーザーのような固体レーザーも含む同一又は異なるタイプのレーザーで種々の対象材料、他の半導体、ＧａＡｓ，ＳｉＣ，ＳｉＮ、インジウム・リン化物、ガラス、セラミック、ＡｌＴｉＣ及び同じ又は異なるタイプの金属を加工するために使用することができる。
【００７８】
ファーヒーほかの２００１年６月２８日に出願の米国特許願第６０／３０１，７０１号明細書の「表層装置層を有するウェハの加工又は孔開けのための多段階レーザー工程」の明細書は、この明細書において引用したものとし、ウェハ加工のための多段階技術及びそれらが異なる分割方法によって支援される装置層を記載する。この多段階過程は、いかなる１つの層も又は基板材料の処理は消極的に他の層に影響を及ぼさないような、個々の層のためのレーザー方法の最適化を含む。好適な方法は、異なるレーザーのために層を加工するために使用されるよりもウェハを加工するために使用されるＩＲ又は可視範囲において透明である層を加工するためのＵＶレーザーの使用を必要とする。この工程は、例えば、全ての層及びウェハ構造を加工するために用いたＩＲレーザーのような１つのレーザーでするよりかなり少ない層への損害を許容する。さらに、層のこのレーザー処理は、ウェハ上の層への損害を減少し又は除去する目的で、例えばウェハ鋸の使用のような、他の加工方法の最適化を考慮に入れる。１つの実施例は、ウェハ基板の上部又は底面の上の、セラミックを含む加工レイヤー、ガラス、重合体又は金属フィルムにＵＶレーザー１０を使用する一方で、異なるレーザーは、５３２ｎｍレーザー又はＩＲレーザー、又は異なる工程パラメーターによって実行される同じレーザー又は光学システムが、層は取り除かれた表層の後に、基礎材料によって加工されるために使用する。各レーザー・プロセスは、高品質及び効率を促進するために選ばれる他のレーザー・パラメーターと協同する同じ又は異なる分割加工技術を使用することができる。あるいは、表面境界層は従来の完全な走査処理によって処理されると共に、より厚い基板層が分割技術によって加工される。
【００７９】
一実施例は、犠牲的層（例えばフォトレジスト）を有するウェハの表面を覆うこと、任意につくられた一部の犠牲的層を取り除くことは、意図された加工区域の上のゾーンを開放すること、他の部分加工ステップで起きる同等又は大きい幅にウェハ基板の上に層をレーザーで加工すること、そして別々の処理ステップ又は異なるレーザー（波長、パルス幅、フルエンス、バイトサイズ及び／又は、他のレーザー処理パラメーター）を使用するステップを用いてウェハを加工することを含む。
【００８０】
他の実施例は、１つのレーザー工程又はいくつかのレーザー工程を有する表面境界層又は層の除去では、ウェハ基板材料を除去しなければならないだけの非レーザー技術の加工を完了する他の方法又はいくつかの他の方法を使用することを考慮に入れる。この種の技術の１つの実施例は、鋸ブレードを有する他のカットの間、刃は基板材料と接触するような、レーザーを使用している加工レーンからの全ての金属、重合体又は他の柔らかい材料の除去である。例えば試験装置又は例えば現在市場に出ているいくつかの低Ｋ材料（ｌｏｗ−Ｋ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ）のような重合体誘電材料を有するウェハに現存に対して与えられるべき型レーンの金属化を有するウェハを加工するときに、この技術は特定使用される。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、従来の連続加工軌跡の簡略化された模式図である。
【図２Ａ】図２Ａは、従来の持続性加工のためのシリコンウェハ厚に対する効果的ダイシング速度を示しているグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、シリコンにおける加工長さに対する加工が完了するためのパスの回数を示しているグラフである。
【図３】図３は、本発明の部分加工を実行するための典型的なレーザーシステムの簡略な部分的な画像の線図と部分的な概略図である。
【図４】図４は、本発明の部分加工を実行するための別のレーザーシステムの簡略な部分的な画像の線図である。
【図５】図５は、本発明の分割されたカットを実行するためのレーザーシステムで使われることができる任意の撮像された光学モジュールの簡略画像の線図である。
【図６】図６は、パルス・エネルギーと本発明の実行に使用されるレーザーパルス周波数との特性関係を示しているグラフである。
【図７】図７は、本発明の分割加工を実行する典型的なレーザーシステム任意に使用されるリアルタイム加工状態モニタの簡略化された模式図である。
【図８】図８は、加工速度が任意の細分化トラッキングシステムによって高められる第１及び第２の横方向をそれぞれ有する加工経路を示す図である。
【図９】図９は、本発明の紫外線除去する分割加工を使用しているスルーカット処理のために半導体ワークピースが配置された紫外線透過チャックの代表的な具体例を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明によって形成された分割加工軌跡の模式図である。
【図１１】図１１は、レーザースポットによって影響を与えた連続の拡大加工部分の簡略平面図である。
【図１２】図１２は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１３】図１３は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１４】図１４は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１５】図１５は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１６】図１６は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１７】図１７は、本発明によって形成された分割加工軌跡の変形例を示す簡略化された模式図である。
【図１８】図１８は、シリコンの分割加工処理によって形成される溝パターンの代表的な具体例である。
【図１９】図１９は、半導体ウェハ上の分割加工過程によってＭＥＭＳ装置のパターン構成の代表的な実例を示す図である。
【図２０】図２０は、半導体ウェハ上の分割加工過程によって組み立てられるＡＷＧ装置の代表的な具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０  レーザーシステム
１０ａ，１０ｂ  レーザー演算処理システム
１２  半導体ウェハワークピース
１４，１４ａ，１４ｂ  レーザー
１６，１６ａ，１６ｂ  レーザー出力
２０，２０ａ，２０ｂ  光路
３０  複合光線位置決めシステム
３２  レーザーシステム出力パルス
３４  対象部位
３６  ステージ
３６  テージ
３６  対物レンズ
４２，４４  位置決め鏡
４２ａ，４２ｂ  反射装置
４８  レーザーシステム
７０  レーザーコントローラー
８０  監視システム
１００  チャックアセンブリ
１３２  パス
【図１】
0004551086.tif 000002
【図２Ａ】
0004551086.tif 000003
【図２Ｂ】
0004551086.tif 000004
【図３】
0004551086.tif 000005
【図４】
0004551086.tif 000006
【図５】
0004551086.tif 000007
【図６】
0004551086.tif 000008
【図７】
0004551086.tif 000009
【図８】
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【図９】
0004551086.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
0004551086.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004551086.tif 000017
【図１６】
0004551086.tif 000018
【図１７】
0004551086.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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