CN104526892A - 晶圆切割装置 - Google Patents

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    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools

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Abstract

本发明公开了一种晶圆切割装置，包括激光器，扩束镜，反射镜，聚焦系统，水导系统和工作台，将待切割的晶圆置于工作台上，激光器产生的激光，依次经扩束镜，反射镜，后进入聚焦系统，聚焦系统射出的聚焦激光经由水导系统变成激光水柱射到工作台上，进行晶圆切割。本发明的聚焦系统为双聚焦系统，在晶圆的表面和内部产生前后两个焦点，提高切割速率，本发明的经聚焦的光束经水导系统随去离子水从喷嘴射出，聚焦激光仅在水柱直径内烧蚀并切割晶圆，热影响区小，提高加工质量，且切割速率高。

Description

晶圆切割装置
技术领域
本发明涉及一种晶圆切割装置，属于半导体加工技术领域。
背景技术
当前，随着硅晶圆芯片技术的不断发展，芯片的集成度越来越高，单粒芯片尺寸越来越小，单位面积上的芯片数量越来越多，因此，对芯片切割方式和切割效率提出了新的要求。传统的晶圆切割技术主要有金刚石切割法和化学蚀刻法，金刚石切割存在的问题有：切槽宽，晶圆利用率低，难加工脆性和高强度材料，易产生裂痕、碎片和分层，刀具易磨损，需要消耗大量去离子水，增加成本。化学蚀刻法也存在一些不足，如刻蚀速度慢，污染环境和不适用于化学稳定的材料等。
发明内容
本发明提供了一种加工速度快，窄切槽，损伤小的晶圆切割装置，。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
晶圆切割装置，包括激光器，扩束镜，反射镜，聚焦系统，水导系统和工作台，所述待切割的晶圆置于工作台上，所述激光器产生的激光，依次经扩束镜，反射镜，后进入聚焦系统，聚焦系统射出的聚焦激光经由水导系统变成激光水柱射到工作台上。
前述的激光器采用倍频DPSS激光器。
前述的聚焦系统为双聚焦系统，由平凸镜，平面分光镜，聚焦镜，二分之一波长波片和四分之一波长波片构成，在聚焦系统中，在聚焦系统中，激光束首先经平凸镜，将平行光汇聚成一束光，然后经过平面分光镜，将一束光分成两束光，两束光经四分之一波长波片，再经聚焦镜后形成前后两个焦点。
前述的水导系统由一个水腔构成，所述水腔的上面设窗口，经聚焦后的光束从窗口进入水腔内部，所述水腔的下面设置喷嘴，聚焦激光随去离子水从喷嘴射出。
前述的水腔内为去离子水。
前述的喷嘴的直径约为25μm-50μm。
本发明通过将激光耦合与小直径的去离子水柱中再传导到晶圆表面，使仅在水柱直径内切割晶圆，具有高切割速率，热影响区小，加工质量好等优点。同时，本发明的聚焦系统采用双聚焦系统，在晶圆的表面和内部形成两个聚焦点，穿透深度大，切割速度高，且断面干净，质量优于单焦点切割。
附图说明
图1为本发明的晶圆切割装置的结构示意图，
图2为本发明的双聚焦系统线路结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的晶圆切割装置包括激光器1，扩束镜2，反射镜3，聚焦系统10，水导系统和工作台8。待切割的晶圆置于工作台8上，激光器1产生的激光，经扩束镜2，反射镜3后进入聚焦系统10。
本发明的聚焦系统为双聚焦系统，如图2所示，由平凸镜16，平面分光镜17，聚焦镜13，二分之一波长波片11和四分之一波长波片12构成，激光束经反射镜后形成平行光，进入聚焦系统，在聚焦系统中，首先经平凸镜16，将平行光汇聚成一束光，然后经过平面分光镜17，将一束光分成两束光，两束光经四分之一波长12波片，再经聚焦镜13后形成前后两个焦点。在平面分光器17和四分之一波长波片12之间还设置二分之一波长波片11，通过调整二分之一波长波片11可改变前焦点的位置，通过改变平凸镜16的曲率半径可以调整后焦点的位置，具有很高的可控性。在晶圆的表面和内部产生前后两个焦点15和14，穿透深度更大，可以提高切割速度和切割质量。
激光束经由聚焦系统聚焦后进入水导系统，水导系统由一个水腔5构成，水腔5的上面设窗口4，经聚焦后的光束从窗口4进入水腔5内部。水腔5内为去离子水7，在水腔5的下面设置喷嘴6，聚焦激光随去离子水从喷嘴6射出，喷嘴6的直径约为25μm-50μm，此时，去离子水柱作为激光传播的介质，聚焦激光在去离子水柱内以全反射的方式传导至工作台8上的晶圆上，实现切割。聚焦激光仅在水柱直径内烧蚀并切割晶圆，热影响区小，提高加工质量，且切割速率高。
优选的，本发明的激光器采用倍频DPSS激光器，其激光脉宽一般是纳秒级，短脉冲由于具有脉宽极窄和极高峰值功率的特点，对加工区域的热影响很小，可以极大的改善激光切割晶圆的质量。

Claims (6)

1.晶圆切割装置，其特征在于，包括激光器，扩束镜，反射镜，聚焦系统，水导系统和工作台，所述待切割的晶圆置于工作台上，所述激光器产生的激光，依次经扩束镜，反射镜，后进入聚焦系统，聚焦系统射出的聚焦激光经由水导系统变成激光水柱射到工作台上。
2.根据权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述激光器采用倍频DPSS激光器。
3.根据权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述聚焦系统为双聚焦系统，由平凸镜，平面分光镜，聚焦镜，二分之一波长波片和四分之一波长波片构成，在聚焦系统中，在聚焦系统中，激光束首先经平凸镜，将平行光汇聚成一束光，然后经过平面分光镜，将一束光分成两束光，两束光经四分之一波长波片，再经聚焦镜后形成前后两个焦点。
4.根据权利要求3所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述水导系统由一个水腔构成，所述水腔的上面设窗口，经聚焦后的光束从窗口进入水腔内部，所述水腔的下面设置喷嘴，聚焦激光随去离子水从喷嘴射出。
5.根据权利要求4所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述水腔内为去离子水。
6.根据权利要求1所述的晶圆切割装置，其特征在于，所述喷嘴的直径约为25μm-50μm。
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