本发明涉及晶圆切割,特别涉及一种晶圆片激光切割方法。本发明还涉及一种应用于上述晶圆片激光切割方法的晶圆片激光切割系统。
背景技术:
1、随着全球芯片制造行业的迅猛发展,对于半导体晶圆加工技术的精度、效率及成品率的要求达到了前所未有的高度。作为芯片制造流程中的关键环节之一,晶圆切割工艺的改进与创新直接关乎到最终产品的性能与成本。传统的机械切割或化学腐蚀切割方法,在追求更精细、更高集成度的芯片制造过程中,逐渐显露出其局限性,如易在晶圆边缘产生裂纹、崩边现象,不仅影响芯片的电气性能,还增加了废品率,同时,较宽的切割道也限制了晶圆的有效利用率,增加了材料成本。
2、在此背景下,超短脉冲激光隐形切割技术应运而生,现有的超短脉冲激光隐形切割工艺是使用高斯激光进行隐形切割,通过高数值孔径物镜将激光紧聚焦在晶圆内部,但是这种工艺的较小的焦深使得改质深度有限,需要采用分层多次扫描的方法,极大的影响了加工效率。贝塞尔光束具有长距离无衍射传输特性,其主瓣能量能保持传输很远的距离而基本保持不变,具有极长的焦深,可对碳化硅晶圆实现单次激光扫描即可隐形切割。采用轴锥透镜产生贝塞尔光束对晶圆进行隐形切割的方式可很大程度提高隐形切割效率,然而当晶圆种类和厚度变化时,需要对设备中光学元件更换和调试,对设备安装调试提出了很高的技术要求,影响设备应用的灵活性和稳定性,不利于提升晶圆片的加工效率。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明旨在提出一种晶圆片激光切割方法,以提升晶圆片的加工效率。
2、为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
3、一种晶圆片激光切割方法,用于晶圆片的切割分离,该方法包括:
4、将所述晶圆片固定在膜框内,并将所述膜框固定在载物台上;
5、设置激光加工参数,产生贝塞尔激光;
6、调节所述载物台使得激光从所述晶圆片正面入射,并进行加工位置定位;
7、对所述晶圆片进行激光切割,以在所述晶圆片内部形成改质层及隐切线;
8、在激光切割后的所述晶圆片正面贴覆保护膜;
9、将覆膜后的所述晶圆片固定于机械劈裂装置上,沿所述晶圆片的所述隐切线方向分离所述晶圆片。
10、进一步的,所述将所述晶圆片固定在膜框内,并将所述膜框固定在载物台上,还包括:
11、将所述晶圆片的背面贴在蓝膜上;
12、将所述蓝膜绷紧后装配在所述膜框内,并将所述膜框固定在载物台上。
13、进一步的,所述载物台为高速三维位移台的载物台。
14、进一步的,所述对所述晶圆片进行激光切割,以在所述晶圆片内部形成改质层及隐切线,还包括:
15、控制所述高速三维位移台将所述载物台沿z向移动,以将所述激光的焦点聚焦在所述晶圆片的内部预定深度;
16、控制所述高速三维位移台将所述载物台沿x向和y向按预设速度和方向移动,以在所述晶圆片内形成改质层和隐切线。
17、进一步的,所述对所述晶圆片进行激光切割,以在所述晶圆片内部形成改质层及隐切线,还包括:
18、获取所述晶圆片的表面图像,以监测所述晶圆片的切割过程。
19、进一步的,所述激光的波长范围为800nm-1200nm,所述激光的脉冲宽度的范围为50fs-20ps,所述激光的重复频率范围为10khz-100khz,所述激光的扫描速度范围为100mm/s-1000mm/s。
20、进一步的,所述设置激光加工参数,还包括:
21、在空间光调制器中加载全息相位图谱,所述激光的焦深由所述全息相位图谱和物镜参数共同调控。
22、进一步的,所述晶圆片采用硅、碳化硅、玻璃、氮化铝、氮化镓、氧化锌、金刚石或蓝宝石中的任意一种材料制成。
23、进一步的,所述晶圆片的厚度范围为350μm-1000μm。
24、相对于现有技术,本发明具有以下优势:
25、本发明所述的晶圆片激光切割方法,通过优化激光切割的步骤,利用贝塞尔光束长焦深的特点,将贝塞尔焦点整体聚焦于待加工的晶圆片内部,使得单次激光扫描即可实现足够的改质层深度,克服了高斯光束需要分层多次扫描才可实现隐形切割的问题,极大的提高了加工效率。
26、通过将晶圆片的背面贴在蓝膜上,利于保护晶圆的表面避免划伤,且有助于提高切割的精度和一致性,便于操作,加工完毕后方便剥离,而能够提升加工效率。
27、通过高速三维位移台便于调整晶圆的空间位置,而利于调整晶圆的加工位置,利于设计实施。
28、使得激光的焦点聚焦于晶圆片的预设深度后,再调整晶圆片的加工方向,利于晶圆片的加工过程,利于设计实施。
29、获取晶圆片的表面图像,利于对晶圆片的加工切割过程进行监测,有助于观察晶圆片的加工状况,利于设计实施。
30、通过空间光调制器中加载全息相位图谱产生贝塞尔光束,能够提高晶圆片激光切割方法的灵活性,使得晶圆片激光切割方法能够处理多种材质和厚度晶圆片的能力。
31、本发明还提出一种晶圆片激光切割系统,包括:
32、超短脉冲激光器,所述超短脉冲激光器能够输出高斯分布的超短脉冲激光;
33、光路调整组件,所述光路调整组件能够调整所述超短脉冲激光器产生的超短脉冲激光的光路;
34、光束整形组件,所述光束整形组件能够调节超短脉冲激光产生贝塞尔光束;
35、聚焦组件,所述聚焦组件能够聚焦所述光束整形组件整形后的激光;
36、成像组件,所述成像组件能够提供晶圆片表面的图像;
37、运动组件,所述运动组件能够承接晶圆片移动;
38、控制单元,所述控制单元被配置为能够控制所述超短脉动激光器、所述光束整形组件和所述运动组件的动作。
39、本发明所述的晶圆片激光切割系统,与如上所述的晶圆片激光切割方法相较于现有技术具有相同的有益效果,故在此不再赘述。
1.一种晶圆片激光切割方法,用于晶圆片的切割分离,其特征在于,该方法包括:
2.根据权利要求1所述的晶圆片激光切割方法,其特征在于,所述将所述晶圆片固定在膜框内,并将所述膜框固定在载物台上,还包括:
3.根据权利要求2所述的晶圆片激光切割方法,其特征在于:
4.根据权利要求3所述的晶圆片激光切割方法,其特征在于,所述对所述晶圆片进行激光切割,以在所述晶圆片内部形成改质层及隐切线,还包括:
5.根据权利要求1-4中任一项所述的晶圆片激光切割方法,其特征在于:
6.根据权利要求5所述的晶圆片激光切割方法,其特征在于:
7.一种晶圆片激光切割系统,其特征在于,包括: