專利名稱：使用活性助氣的激光加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用活性助氣的激光加工。
背景技術(shù)：
已經(jīng)知道硅片襯底在SF6環(huán)境中進(jìn)行蝕刻使得硅襯底的蝕刻清潔而光滑。
此外，在激光加工過程中SF6的存在改進(jìn)了材料去除過程的質(zhì)量和效率。然而，盡管這種氣體的存在有助于材料的去除，但是通常這使得激光加工不能夠以足夠高的生產(chǎn)速率進(jìn)行制造加工。
US 3679502說明了一種在SF6環(huán)境中被加熱到溫度在950至1250℃范圍內(nèi)的硅片襯底的非定域蝕刻方法。在這樣高溫下產(chǎn)生的氟自由基對(duì)硅表面進(jìn)行以產(chǎn)生光滑清潔的表面。
在US 3866398中，公開了在激光劃線過程中將例如SF6的試劑氣體局部引入到加工區(qū)域中。該試劑氣體與在激光加工過程中從襯底材料噴出的高溫蒸汽發(fā)生反應(yīng)從而產(chǎn)生不會(huì)在將要被加工的襯底上再沉積為固體碎片的氣態(tài)化合物。
US 4331504公開了利用CO2激光振動(dòng)地激發(fā)SF6分子以對(duì)掩蔽的(masked)晶片襯底進(jìn)行定向非定域蝕刻。CO2激光的能量低至足以防止晶片襯底的直接激光消融。
US 4617086說明了在SF6環(huán)境中使用波長(zhǎng)為0.6微米或更小的連續(xù)激光光解離SF6分子以快速定域蝕刻硅襯底的方法。該激光的功率密度在6×105W/cm2左右，低于硅的消融閾值，因此蝕刻主要是通過在硅襯底和激光工作時(shí)產(chǎn)生的氟自由基之間的相互作用而預(yù)先形成。
US 4731158公開了使用H2和含氟分子(例如NF3、SF6和COF2)的混合物，以便改進(jìn)硅的激光光解離蝕刻相對(duì)于在僅含氟分子的環(huán)境中進(jìn)行相同蝕刻工藝的速率。襯底材料的蝕刻是通過由于光解離過程產(chǎn)生的氟自由基而進(jìn)行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的至少一個(gè)目標(biāo)是減少現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足。
本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式具體目標(biāo)是利用在SF6環(huán)境中激光加工的優(yōu)點(diǎn)，用于導(dǎo)致低碎片激光加工和/或所切割襯底部件的優(yōu)異強(qiáng)度的激光切割工藝。這種優(yōu)異的模具強(qiáng)度起因于在激光加工過程中使用SF6助氣可實(shí)現(xiàn)的高質(zhì)量加工。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種包括以下步驟的對(duì)硅工件進(jìn)行激光加工的方法為硅工件提供鹵素環(huán)境以便為激光加工形成活性助氣；提供波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束；并且將激光束以高于硅的消融閾值的功率密度聚焦在硅工件上以便在助氣的存在下對(duì)工件進(jìn)行激光加工從而使助氣與硅工件在激光束的焦點(diǎn)處或其附近發(fā)生反應(yīng)，從而使激光加工的速度提高并且由于加工質(zhì)量的改進(jìn)而使加工工件的強(qiáng)度提高。
方便地，提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供六氟化硫(SF6)環(huán)境以及用激光束使至少部分六氟化硫解離從而形成氟自由基作為活性助氣的步驟。
有利地，該方法用于切割硅片，因此助氣的使用提高了所得模具的強(qiáng)度。
優(yōu)選提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供氟環(huán)境作為活性助氣，使活性助氣與硅工件反應(yīng)的步驟包括使氟與硅工件反應(yīng)以形成氣態(tài)四氟化硅(SiF4)。
方便地，激光加工工件的步驟包括晶片切割、通道鉆孔(via drilling)和表面圖案化中的至少一種。
優(yōu)選該方法包括提供排氣方法的附加步驟，用于去除來自工件環(huán)境中的懸浮氣體中(gas-borne)的碎片和廢氣中的至少一種。
有利地，該方法在激光加工工件的步驟之后包括進(jìn)一步的清潔由激光加工產(chǎn)生的工件殘?jiān)牟襟E。
方便地，清潔工件的步驟包括對(duì)工件進(jìn)行干擦拭的步驟。
或者，或此外，清潔工件的步驟包括水旋繞漂洗干燥的過程。
或者，或此外，清潔工件的步驟包括對(duì)工件進(jìn)行激光清潔的步驟。
有利地，該激光清潔工件的步驟包括用散焦或者低能激光束掃描工件。
方便地，該激光掃描工件的步驟包括在空氣環(huán)境中對(duì)工件進(jìn)行激光清潔。
優(yōu)選對(duì)工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括在活性助氣的環(huán)境中對(duì)工件進(jìn)行激光清潔。
優(yōu)選該活性助氣是氟或氟基的。
方便地，氟自由基是通過六氟化硫在工件上的激光光解離而產(chǎn)生的。
方便地，當(dāng)工件是在其第一主面上具有激活裝置(active device)的硅襯底時(shí)，為工件提供鹵素環(huán)境的步驟包括將具有第一主面的襯底固定在帶幀(tape frame)上的初始步驟，而加工工件的步驟包括從與第一主面相對(duì)的第二主面加工襯底。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于加工硅工件的激光加工設(shè)備，其包括用于為硅工件提供鹵素環(huán)境的助氣輸送裝置；用于產(chǎn)生波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束的激光源裝置；以及用于將激光束以在硅的消融速率之上的功率密度聚焦于硅工件的激光束輸送裝置，因此激光束在該激光束的焦點(diǎn)對(duì)硅工件進(jìn)行加工而助氣在該激光束的焦點(diǎn)或其附近與硅工件發(fā)生反應(yīng)從而使激光加工速度提高并且提供了加工質(zhì)量的改進(jìn)因此提高了加工工件的強(qiáng)度。
優(yōu)選該設(shè)備進(jìn)一步包括用于抽取來自工件環(huán)境的懸浮氣體中的碎片和廢氣中的至少一種的氣體抽取裝置。
方便地，助氣輸送裝置包括用于輸送六氟化硫的裝置。
方便地，該設(shè)備被安排用于切割硅片，以便使助氣的使用使所得模具的強(qiáng)度提高。
有利地，激光源裝置包括在小于0.55微米波長(zhǎng)下在第二、第三或者第四諧波進(jìn)行操作的二極管泵浦激光器。
方便地，激光束輸送裝置包括帶有掃描透鏡的電流計(jì)和用于相對(duì)于激光束對(duì)工件進(jìn)行定位的XY移動(dòng)平臺(tái)。
有利地，該設(shè)備進(jìn)一步包括用于固定工件的帶幀裝置，以便從與其上帶有激活裝置的工件的第一面相對(duì)的工件第二主面對(duì)工件進(jìn)行加工。


現(xiàn)在將通過實(shí)施例，參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中圖1是對(duì)于根據(jù)本發(fā)明和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的激光加工，以加工速度作為縱坐標(biāo)而晶片厚度作為橫坐標(biāo)的圖；圖2是對(duì)于使用根據(jù)本發(fā)明和根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的激光加工并且使用鋸道切割(saw street cutting)技術(shù)的圖案晶片，以成品率(％PS)作為縱坐標(biāo)而模具強(qiáng)度(N/mm2)作為橫坐標(biāo)的圖；圖3是顯示了激光和鋸切硅模具的平均、最大和最小模具強(qiáng)度值的圖；圖4是本發(fā)明的激光加工設(shè)備的示意圖。
在圖中，同樣的數(shù)字代表同樣的部件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明具體涉及在SF6環(huán)境中以高于硅消融閾值的激光功率密度對(duì)硅襯底的激光切割。硅材料主要通過激光消融的方法從晶片襯底中去除。SF6的加入引起激光切割速度的提高，同時(shí)也由于加工質(zhì)量的改進(jìn)而使激光加工模具的模具強(qiáng)度提高。這種改進(jìn)可以與現(xiàn)有技術(shù)中使用SF6的改進(jìn)蝕刻相比，即，在SF6環(huán)境中進(jìn)行激光加工的部件表面比在空氣中進(jìn)行激光加工所得到的更光滑。然而，在本發(fā)明中，硅的蝕刻基本上被限制在激光聚焦的工件定域區(qū)域。此外，激光消融過程中噴出的材料與SF6環(huán)境發(fā)生反應(yīng)，并且能夠以氣態(tài)的形式從加工部位去除，而不是作為固態(tài)碎片再沉積在激光加工部位的周圍。
硅與所有鹵素劇烈反應(yīng)從而形成四鹵化硅。其與氟(F2)、氯(Cl2)、溴(Br2)和碘(I2)反應(yīng)分別形成四氟化硅(SiF4)、四氯化硅(SiCl4)、四溴化硅(SiBr4)和四碘化硅(SiI4)。與氟的反應(yīng)在室溫下發(fā)生，但是其它的反應(yīng)需要加熱到300℃以上。
反應(yīng)1已經(jīng)知道熔融硅根據(jù)以下反應(yīng)與六氟化硫(SiF6)發(fā)生反應(yīng)反應(yīng)2
由于SiF6和硅的反應(yīng)不是自發(fā)的，僅僅是在能量高于硅的熔融閾值時(shí)發(fā)生，其可能是非常局限性的，因此適合進(jìn)行一步式硅微加工應(yīng)用，比如晶片切割、通道鉆孔和表面圖案化。
參考圖4，本發(fā)明的激光切割系統(tǒng)1包括在波長(zhǎng)小于0.55微米的第二、第三或者第四諧波下操作的二極管泵浦激光器2，和將激光束輸送到硅片5表面的光束輸送系統(tǒng)3。波長(zhǎng)在366nm或者355nm左右是適宜的。硅片可以是空白的或者可以在其上形成圖案的不同層。該光束輸送系統(tǒng)包括帶有掃描透鏡的電流計(jì)以指引光束在觀察的有效視野內(nèi)，而XY移動(dòng)平臺(tái)6用于對(duì)將被加工的硅片5進(jìn)行定位。該系統(tǒng)包括氣態(tài)輸送系統(tǒng)7和將SiF6氣體輸送到晶片表面并且分別在激光加工之后捕獲空氣中的碎片和廢氣的抽取系統(tǒng)8。該激光束可以通過用于使活性助氣圍在晶片5周圍的罩中的激光窗9指向晶片5上的預(yù)期加工部位。為了加工該晶片，激光束4加熱硅片5以使其溫度足以使反應(yīng)2發(fā)生。然后由激光從SiF6解離的氟自由基通過與硅結(jié)合形成氣態(tài)的四氟化硅(SiF4)而如反應(yīng)1中對(duì)硅進(jìn)行蝕刻。由于與SiF6氣體的反應(yīng)，硅的加工速率明顯比不使用活性助氣時(shí)所達(dá)到的速率快。
當(dāng)在激光加工過程中使用SiF6作為助氣時(shí)所得到的加工速度的優(yōu)勢(shì)的例子如圖1所示，其中曲線11是在空氣中進(jìn)行的激光加工，曲線12是在SiF6環(huán)境中進(jìn)行的激光加工?？梢钥闯?，對(duì)于所研究的所有厚度的晶片，在SiF6環(huán)境中晶片襯底的加工速度均較快，而對(duì)于厚度小于250微米的晶片，在SiF6環(huán)境中的加工速度比在空氣中快三倍多。
在激光加工過程中使用SiF6作為活性助氣切割的元件，其采用已知的Weibull模具強(qiáng)度試驗(yàn)測(cè)量的模具強(qiáng)度比不使用助氣時(shí)所達(dá)到的模具強(qiáng)度更高。也就是說，發(fā)現(xiàn)在使用SiF6作為助氣的激光加工之后所測(cè)試的硅模具的強(qiáng)度有明顯的增加。圖2顯示對(duì)于鋸切模具21、使用空氣環(huán)境22的激光加工模具和使用SiF6環(huán)境23的激光加工模具，其成品率對(duì)于使模具破裂的壓力的曲線?？梢钥闯?，在空氣環(huán)境中激光加工的模具的模具強(qiáng)度(曲線22)比傳統(tǒng)的鋸切模具的強(qiáng)度(曲線21)更低，而在SiF6環(huán)境中激光加工的模具的強(qiáng)度(曲線23)比鋸切模具的強(qiáng)度(曲線21)更高。事實(shí)上，發(fā)現(xiàn)使用70％重疊(overlap)的光束，激光加工元件的模具強(qiáng)度比不使用氣體輔助加工的元件強(qiáng)4.8倍。而且，也發(fā)現(xiàn)在SiF6氣體中切割的模鋸比使用鋸切技術(shù)切割的模具強(qiáng)固1.65倍。
參考圖3，與傳統(tǒng)的鋸切技術(shù)所產(chǎn)生的平均模具強(qiáng)度的185MPa的值32以及在沒有助氣存在下激光加工所產(chǎn)生的平均模具強(qiáng)度的65MPa的值33相比，使用SiF6作為活性助氣的激光加工產(chǎn)生超過300MPa的平均模具強(qiáng)度值31。
當(dāng)用SiF6作為活性助氣加工硅時(shí)，大多數(shù)副產(chǎn)品呈氣態(tài)形式并且被排出，但是一些固態(tài)碎片殘存并可能再沉積在晶片上。這種碎片用干擦拭的方法能夠容易地去除。
如果出于任何理由對(duì)干擦拭的方法不適用或者不理想，這種固體碎片的去除可以通過使激光束散焦并以高于加工所用的速度掃描被污染的區(qū)域，使表面沒有碎片并使其通過抽取系統(tǒng)8被捕獲。為了實(shí)現(xiàn)滿意的清潔，可能需要對(duì)工件或者襯底相同的區(qū)域進(jìn)行多于一次的掃描，然而在清潔過程中，激光束的功率足夠低以防止對(duì)硅或者晶片上任何其它層產(chǎn)生損害。對(duì)于這種清潔不需要使用助氣，但是如果使用SiF6，該工序的效率得以提高。
晶片的頂層可以是光敏的，因此在晶片的頂面上使用掃描激光束是不實(shí)際的。在這種情況下，可以從晶片的背面加工晶片。
特別地，采用視覺系統(tǒng)從晶片的底部排列用于加工的晶片，晶片可以面朝下地固定在帶上。通常，該帶對(duì)于可見射線是透明的。用與激光系統(tǒng)配準(zhǔn)的視覺系統(tǒng)，能將激光束輸送到晶片的背面。這保證所有產(chǎn)生的碎片均在晶片的背部。
一旦以這種方式切割，晶片可以用激光進(jìn)行清潔(干)或進(jìn)行清洗，而晶片前部的元件不與水接觸。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方式中，晶片被封在密室中。調(diào)節(jié)流進(jìn)和流出該室的氣體以確保有效加工并且控制氣體的使用。也可以使用閥門系統(tǒng)以保證流進(jìn)該室的氣體得到控制，以便在激光器“工作”期間，輸送充足的氣體。
最后，用于對(duì)反應(yīng)中沒有消耗的氣體進(jìn)行去除和再循環(huán)的設(shè)備可以包括用于抽取和過濾反應(yīng)副產(chǎn)品的設(shè)備以及用于使未反應(yīng)的氣體返回到反應(yīng)區(qū)的設(shè)備。
盡管使用源自SF6的氟加工硅而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，應(yīng)當(dāng)理解可以采用其它鹵素和其它鹵素源，例如CF4。此外，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以使用加強(qiáng)加工的合適助氣加工其它半導(dǎo)體材料。
本發(fā)明提供了以下優(yōu)點(diǎn)使用尤其是在366nm或者355nm左右操作的UV激光器，對(duì)于硅和其它半導(dǎo)體進(jìn)行高脈沖重復(fù)頻率切割和加工，使用例如在WO 02/34455中所述的多通道，其中使用助氣以增強(qiáng)切割或者加工過程以使該過程的速度得到改進(jìn)、碎片的性質(zhì)被改變從而能夠更有效地清潔，而該過程本身，使用助氣提供了具有與不使用助氣所能達(dá)到的更高的模具強(qiáng)度的模具。
本發(fā)明提供主要優(yōu)點(diǎn)的典型例子是在例如智能卡、層疊集成電路和集成電路的生產(chǎn)中。對(duì)于集成電路，切割部件的短期和長(zhǎng)期可靠性，模具強(qiáng)度是關(guān)鍵。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種對(duì)硅工件5進(jìn)行激光加工的方法，包括以下步驟a.提供波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束4，以及b.通過提供鹵化合物環(huán)境并且用所述激光束使至少部分的所述鹵化合物解離以形成鹵自由基作為活性助氣而為所述硅工件提供鹵素環(huán)境；以及c.使所述激光束以高于硅的消融閾值的功率密度聚焦于所述所述硅工件，以便在所述助氣的存在下對(duì)所述硅工件進(jìn)行激光加工，從而使所述助氣在所述激光束的焦點(diǎn)或其附近與所述硅工件反應(yīng)，因此提高了激光加工的速度，并且由于加工質(zhì)量的改進(jìn)，加工好的所述工件的強(qiáng)度得以提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供六氟化硫(SF6)環(huán)境和用所述激光束使至少部分所述六氟化硫解離從而形成作為活性助氣的氟自由基的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其用于切割硅工件，因此所述助氣的使用提高了所得模具的強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一個(gè)所述的方法，其中所述提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供氟環(huán)境作為活性助氣，而所述使所述活性助氣與所述硅工件反應(yīng)的步驟包括使所述氟與所述硅工件反應(yīng)以形成氣態(tài)四氟化硅(SiF4)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中所述對(duì)工件進(jìn)行激光加工的步驟包括晶片切割、通道鉆孔和表面圖案化中的至少一種。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，包括提供用于去除來自所述工件環(huán)境的懸浮氣體中的碎片和廢氣中至少一種的氣體抽取裝置的附加步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，在所述對(duì)工件進(jìn)行激光加工的步驟之后，進(jìn)一步包括對(duì)由所述激光加工產(chǎn)生的所述工件殘?jiān)M(jìn)行清潔的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括對(duì)所述工件進(jìn)行干擦拭的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括水旋繞漂洗干燥的過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意一個(gè)所述的方法，其中所述對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括用散焦或者低能激光束對(duì)所述工件進(jìn)行掃描。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括在空氣環(huán)境中對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任意一個(gè)所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括在活性助氣的環(huán)境中對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述活性助氣是氟或氟基的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中氟自由基是通過在所述硅工件上六氟化硫的激光光解離所產(chǎn)生的。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中當(dāng)所述工件是在其第一主面上具有激活裝置的硅襯底時(shí)，所述為所述工件提供鹵素環(huán)境的步驟包括將所述具有第一主面的襯底固定在帶幀裝置上的初始步驟，對(duì)所述工件進(jìn)行加工的所述步驟包括從與所述第一主面相對(duì)的第二主面加工所述襯底。
17.一種用于加工硅工件5的激光加工設(shè)備1，包括用于產(chǎn)生波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束4的激光源裝置2；用于通過提供鹵化合物環(huán)境并且用所述激光束使至少部分所述鹵化合物解離以形成鹵自由基作為活性助氣而為所述硅工件提供鹵素環(huán)境的助氣輸送裝置7；以及激光束輸送裝置3、6，所述激光束輸送裝置用于將所述激光束以高于硅的消融速率的功率密度聚焦于所述硅工件，從而使所述激光束在該激光束的焦點(diǎn)對(duì)所述硅工件進(jìn)行加工，而所述助氣在所述激光束的焦點(diǎn)或其附近與所述硅工件發(fā)生反應(yīng)以便提高激光加工速度并提供加工質(zhì)量的改進(jìn)從而增大所述加工好的工件的強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于抽取來自所述工件環(huán)境的懸浮氣體中的碎片和廢氣中的至少一種的排氣裝置8。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其中所述助氣輸送裝置7包括用于輸送六氟化硫的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其被安排用于切割硅片從而使所述助氣的使用增大所得模具的強(qiáng)度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述激光源裝置2包括在小于0.55微米波長(zhǎng)的第二、第三或者第四諧波下操作的二極管泵浦激光器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至21中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述激光束輸送裝置包括帶有掃描透鏡的電流計(jì)和用于使工件5相對(duì)于激光束4定位的XY移動(dòng)平臺(tái)6。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于固定工件的帶幀裝置，以便從與其上具有激活裝置的所述工件的第一面相對(duì)的所述工件第二主面對(duì)所述工件進(jìn)行加工。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)硅工件5進(jìn)行激光加工的方法，包括以下步驟a.為所述硅工件提供鹵素環(huán)境以形成用于所述激光加工的活性助氣；b.提供波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束4，以及c.將所述激光束以高于硅消融閾值的功率密度聚焦于所述硅工件，以便在所述助氣的存在下對(duì)所述硅工件進(jìn)行激光加工，從而使所述助氣在所述激光束的焦點(diǎn)或其附近與硅工件發(fā)生反應(yīng)，因此激光加工速度得以提高，并且由于加工質(zhì)量的改進(jìn)而使加工好的所述工件的強(qiáng)度得到增強(qiáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供六氟化硫(SF6)環(huán)境和用所述激光束使至少部分所述六氟化硫解離從而形成作為活性助氣的氟自由基的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其用于切割硅工件，因此所述助氣的使用提高了所得模具的強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一個(gè)所述的方法，其中所述提供鹵素環(huán)境的步驟包括提供氟環(huán)境作為活性助氣，而所述使所述活性助氣與所述硅工件反應(yīng)的步驟包括使所述氟與所述硅工件反應(yīng)以形成氣態(tài)四氟化硅(SiF4)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中所述對(duì)工件進(jìn)行激光加工的步驟包括晶片切割、通道鉆孔和表面圖案化中的至少一種。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，包括提供用于去除來自所述工件環(huán)境的懸浮氣體中的碎片和廢氣中至少一種的氣體抽取裝置的附加步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，在所述對(duì)工件進(jìn)行激光加工的步驟之后，進(jìn)一步包括對(duì)由所述激光加工產(chǎn)生的所述工件殘?jiān)M(jìn)行清潔的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括對(duì)所述工件進(jìn)行干擦拭的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或者8所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括水旋繞漂洗干燥的過程。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任意一個(gè)所述的方法，其中所述對(duì)所述工件進(jìn)行清潔的步驟包括對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括用散焦或者低能激光束對(duì)所述工件進(jìn)行掃描。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括在空氣環(huán)境中對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任意一個(gè)所述的方法，其中所述的對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔的步驟包括在活性助氣的環(huán)境中對(duì)所述工件進(jìn)行激光清潔。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述活性助氣是氟或氟基的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中氟自由基是通過在所述硅工件上六氟化硫的激光光解離所產(chǎn)生的。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的方法，其中當(dāng)所述工件是在其第一主面上具有激活裝置的硅襯底時(shí)，所述為所述工件提供鹵素環(huán)境的步驟包括將所述具有第一主面的襯底固定在帶幀裝置上的初始步驟，對(duì)所述工件進(jìn)行加工的所述步驟包括從與所述第一主面相對(duì)的第二主面加工所述襯底。
17.一種用于加工硅工件5的激光加工設(shè)備1，包括用于為所述硅工件提供鹵素環(huán)境的助氣輸送裝置7；用于產(chǎn)生波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束4的激光源裝置2；以及激光束輸送裝置3、6，所述激光束輸送裝置用于將所述激光束以高于硅的消融速率的功率密度聚焦于所述硅工件，從而使所述激光束在該激光束的焦點(diǎn)對(duì)所述硅工件進(jìn)行加工，而所述助氣在所述激光束的焦點(diǎn)或其附近與所述硅工件發(fā)生反應(yīng)以便提高激光加工速度并提供加工質(zhì)量的改進(jìn)從而增大所述加工好的工件的強(qiáng)度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于抽取來自所述工件環(huán)境的懸浮氣體中的碎片和廢氣中的至少一種的排氣裝置8。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的設(shè)備，其中所述助氣輸送裝置7包括用于輸送六氟化硫的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其被安排用于切割硅片從而使所述助氣的使用增大所得模具的強(qiáng)度。
21.根據(jù)權(quán)利要求17至20中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述激光源裝置2包括在小于0.55微米波長(zhǎng)的第二、第三或者第四諧波下操作的二極管泵浦激光器。
22.根據(jù)權(quán)利要求17至21中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述激光束輸送裝置包括帶有掃描透鏡的電流計(jì)和用于使工件5相對(duì)于激光束4定位的XY移動(dòng)平臺(tái)6。
23.根據(jù)權(quán)利要求17至22中任意一個(gè)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備進(jìn)一步包括用于固定工件的帶幀裝置，以便從與其上具有激活裝置的所述工件的第一面相對(duì)的所述工件第二主面對(duì)所述工件進(jìn)行加工。
全文摘要
通過為硅工件提供鹵素環(huán)境以形成用于激光加工的活性助氣，用波長(zhǎng)小于0.55微米的激光束4通過激光器2對(duì)硅工件5進(jìn)行加工。該激光束以高于硅的消融閾值的功率密度聚焦在硅工件上，以便使該助氣在激光束的焦點(diǎn)或其附近與硅工件反應(yīng)，從而提高加工速度并且由于加工質(zhì)量的改進(jìn)而提高加工好的工件的強(qiáng)度。該發(fā)明尤其應(yīng)用于在六氟化硫(SF
文檔編號(hào)B23K26/12GK1757100SQ200480005971
公開日2006年4月5日 申請(qǐng)日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者A·博伊爾 申請(qǐng)人:Xsil技術(shù)有限公司