CN117798508B - 一种晶圆激光开槽装置及开槽方法 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在提供一种能实现双通道光路调节，能同时进行定位开槽和宽激光烧蚀的晶圆激光开槽装置。本发明包括激光发射器、光束扩束镜、第一波片、分束器、第一光路组、第二光路组、合束器、第二波片、射出反射镜组以及光学聚焦镜，光束扩束镜、第一波片和分束器设置在激光发射器输出的光路上，分束器将分成光束一和光束二，光束一和光束二分别射入第一光路组和第二光路组，合束器的输入端分别收集第一光路组和第二光路组发出的光束，第二波片和射出反射镜组依次设置在合束器的输出端将光束反射至发明光学聚焦镜处，光学聚焦镜将光束聚焦到产品相应位置烧蚀。本发明应用于晶圆激光开槽的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆激光开槽的技术领域,特别涉及一种晶圆激光开槽装置及开槽方法。
背景技术
目前激光开槽工艺，在刀具划片作业前将切割道内表层的低介电常数层使用激光进行烧蚀去除，只剩下单一的硅衬底，再通过刀具划片快速的将剩余材料去除，最终提高产品的切割效果。目前常见的激光开槽过程为先采用两个较小的激光光束在切割道的两侧形成两条细线，以此减小后续加工对产品的影响，继而采用整形为平顶分布的激光光束在切割道的中部加工出一道较宽的凹槽，以去除晶圆表面的低介电常数层，从而便于后续裂片。随着晶圆功能结构的提升，晶圆对光照和灰尘越来越敏感，因此要尽可能减少晶圆裸露在空气中的时间，晶圆现有加工方式为先在low-k开槽设备上开槽，通过激光光束形貌烧蚀成特定形貌的半切沟槽、亦或者是表切或者全切，现有技术是单光束整形烧蚀，一次仅有一束调试好的激光参数在切割道内烧蚀，需多次往返完成特定沟槽形貌切割，加工时间长，加工效率低且加工成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能实现双通道光路调节，能同时进行定位开槽和宽激光烧蚀的晶圆激光开槽装置。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括激光发射器、光束扩束镜、第一波片、分束器、第一光路组、第二光路组、合束器、第二波片、射出反射镜组以及光学聚焦镜，所述光束扩束镜、所述第一波片和所述分束器设置在所述激光发射器输出的光路上，所述分束器将分成光束一和光束二，光束一和光束二分别射入所述第一光路组和所述第二光路组，所述合束器的输入端分别收集所述第一光路组和第二光路组发出的光束，所述第二波片和所述射出反射镜组依次设置在所述合束器的输出端将光束反射至所述光学聚焦镜处，所述光学聚焦镜将光束聚焦到产品相应位置烧蚀。
进一步，所述第一光路组包括依次设置的第一光闸、分束棱镜以及第三波片，所述第一光闸靠近所述分束器的输出端，光束一穿过所述第一光闸、所述分束棱镜和所述第三波片进入所述合束器中，所述第一光闸可打开关闭调节光束一进入情况。
进一步，所述第二光路组包括依次设置的第二光闸、光掩模板、第一反射镜、第二反射镜以及透镜模块，所述第二光闸靠近所述分束器的输出端，光束二依次穿过所述第二光闸和所述光掩模板后，经所述第一反射镜和所述第二反射镜改变方向进入至所述透镜模块形成宽激光束进入至所述合束器中。
进一步，所述射出反射镜组包括第三反射镜和第四反射镜，所述第三反射镜呈一定角度将所述合束器输出端发出的激光反射至所述第四反射镜处，所述第四反射镜将射入激光垂直射入至产品表面。
进一步，所述第一波片为二分之一波片，所述第二波片和所述第三波片均为四分之一波片。
进一步，所述透镜模块内设有平凸/平凹透镜组合。
进一步，该晶圆激光开槽方法包括以下步骤：
S1、所述激光发射器作业发出激光束，激光束依次穿过所述光束扩束镜和所述第一波片，所述第一波片设置有一定角度，通过所述第一波片角度调节，激光束射入所述分束器，所述分束器的输出端分别射出光束一和光束二，光束一进入至所述第一光路组，光束二进入至所述第二光路组；
S2、打开所述第一闸门，关闭所述第二闸门，光束一穿过所述第一闸门经过所述分束棱镜产生两道平行光束，两道平行光束在所述第三波片调节下进入所述合束器的输入端；
S3、所述合束器将两道平行光束平传播到所述第三反射镜上，所述第三反射镜配合所述第四反射镜将光束竖直传播至所述光学聚焦镜上，完成双细激光束的定位开槽烧蚀；
S4、关闭所述第一闸门，打开所述第二闸门，光束二依次穿过所述第二闸门和所述光掩模板后水平传播到所述第一反射镜方向，所述第一反射镜和所述第二反射镜调节光束角度进入至所述透镜模块内，所述透镜模块调节后的光束射入所述合束器的接收端；
S5、所述合束器将两道平行光束平传播到所述第三反射镜上，所述第三反射镜配合所述第四反射镜将光束竖直传播至所述光学聚焦镜上，完成宽激光束的沟槽烧蚀。
本发明的有益效果是：由于本发明采用双光路集成式设计，双细激光束定位槽体宽度，宽激光束烧蚀烧蚀形成特定形貌的沟槽，能快速切换光路实现沟槽形貌切割，可同时出光作业加工效率大大提高，针对需要特定加工的产品可选择进开启单边光闸，整体兼容性好，在双细激光束定位宽度时可调节分束棱镜角度，增大或减少两条细激光束之间的距离，且在激光输出位置处两支光路共用一组聚焦镜，整体结构集成度较高，有效节省组装成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明双细激光束烧蚀的结构示意图；
图3是本发明宽激光束烧蚀的结构示意图；
图4是本发明的蚀刻示意图。
具体实施方式
如图1至图4所示，在本实施例中，本发明包括激光发射器1、光束扩束镜2、第一波片3、分束器4、第一光路组、第二光路组、合束器5、第二波片6、射出反射镜组以及光学聚焦镜7，所述光束扩束镜2、所述第一波片3和所述分束器4设置在所述激光发射器1输出的光路上，所述分束器4将分成光束一和光束二，光束一和光束二分别射入所述第一光路组和所述第二光路组，所述合束器5的输入端分别收集所述第一光路组和第二光路组发出的光束，所述第二波片6和所述射出反射镜组依次设置在所述合束器5的输出端将光束反射至所述光学聚焦镜7处，所述光学聚焦镜7将光束聚焦到产品相应位置烧蚀。第一波片3为二分之一波片，第二波片6为四分之一波片，分束器4为PBS分束器4，通过分束器4将一组射入激光分成光束一和光束二，两支光路共用一组合束器5、第二波片6、射出反射镜组以及光学聚焦镜7，整体结构集成度高，在划线和槽体烧蚀能在同一机台上完成，无需分布操作或重复烧蚀，提高加工效率。
在本实施例中，所述第一光路组包括依次设置的第一光闸8、分束棱镜9以及第三波片10，所述第一光闸8靠近所述分束器4的输出端，光束一穿过所述第一光闸8、所述分束棱镜9和所述第三波片10进入所述合束器5中，所述第一光闸8可打开关闭调节光束一进入情况，第三波片10为四分之一波片，分束棱镜9为柱面镜，调节分数棱镜角度可实现双细激光束的宽度调整。
在本实施例中，所述第二光路组包括依次设置的第二光闸11、光掩模板12、第一反射镜13、第二反射镜14以及透镜模块15，所述第二光闸11靠近所述分束器4的输出端，光束二依次穿过所述第二光闸11和所述光掩模板12后，经所述第一反射镜13和所述第二反射镜14改变方向进入至所述透镜模块形成宽激光束进入至所述合束器5中。
在本实施例中，所述射出反射镜组包括第三反射镜16和第四反射镜17，所述第三反射镜16呈一定角度将所述合束器5输出端发出的激光反射至所述第四反射镜17处，所述第四反射镜17将射入激光垂直射入至产品表面，通过第三反射镜16和第四反射镜17调节激光束方向，使激光能射入至产品中。
在本实施例中，所述第一波片3为二分之一波片，所述第二波片6和所述第三波片10均为四分之一波片。
在本实施例中，所述透镜模块内设有平凸/平凹透镜组合。
在本实施例中，该晶圆激光开槽方法包括以下步骤：
S1、所述激光发射器1作业发出激光束，激光束依次穿过所述光束扩束镜2和所述第一波片3，所述第一波片3设置有一定角度，通过所述第一波片3角度调节，激光束射入所述分束器4，所述分束器4的输出端分别射出光束一和光束二，光束一进入至所述第一光路组，光束二进入至所述第二光路组；
S2、打开所述第一闸门，关闭所述第二闸门，光束一穿过所述第一闸门经过所述分束棱镜9产生两道平行光束，两道平行光束在所述第三波片10调节下进入所述合束器5的输入端；
S3、所述合束器5将两道平行光束平传播到所述第三反射镜16上，所述第三反射镜16配合所述第四反射镜17将光束竖直传播至所述光学聚焦镜7上，完成双细激光束的定位开槽烧蚀；
S4、关闭所述第一闸门，打开所述第二闸门，光束二依次穿过所述第二闸门和所述光掩模板12后水平传播到所述第一反射镜13方向，所述第一反射镜13和所述第二反射镜14调节光束角度进入至所述透镜模块内，所述透镜模块调节后的光束射入所述合束器5的接收端；
S5、所述合束器5将两道平行光束平传播到所述第三反射镜16上，所述第三反射镜16配合所述第四反射镜17将光束竖直传播至所述光学聚焦镜7上，完成宽激光束的沟槽烧蚀。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。
Claims (4)
1.一种晶圆激光开槽装置，其特征在于：它包括激光发射器（1）、光束扩束镜（2）、第一波片（3）、分束器（4）、第一光路组、第二光路组、合束器（5）、第二波片（6）、射出反射镜组以及光学聚焦镜（7），所述光束扩束镜（2）、所述第一波片（3）和所述分束器（4）设置在所述激光发射器（1）输出的光路上，所述分束器（4）将光束分成光束一和光束二，光束一和光束二分别射入所述第一光路组和所述第二光路组，所述合束器（5）的输入端分别收集所述第一光路组和第二光路组发出的光束，所述第二波片（6）和所述射出反射镜组依次设置在所述合束器（5）的输出端将光束反射至所述光学聚焦镜（7）处，所述光学聚焦镜（7）将光束聚焦到产品相应位置烧蚀；
所述第一光路组包括依次设置的第一光闸（8）、分束棱镜（9）以及第三波片（10），所述第一光闸（8）靠近所述分束器（4）的输出端，光束一穿过所述第一光闸（8）、所述分束棱镜（9）和所述第三波片（10）进入所述合束器（5）中，所述第一光闸（8）能够打开关闭调节光束一进入情况；
所述第二光路组包括依次设置的第二光闸（11）、光掩模板（12）、第一反射镜（13）、第二反射镜（14）以及透镜模块（15），所述第二光闸（11）靠近所述分束器（4）的输出端，光束二依次穿过所述第二光闸（11）和所述光掩模板（12）后，经所述第一反射镜（13）和所述第二反射镜（14）改变方向进入至所述透镜模块（15）形成宽激光束进入至所述合束器（5）中；
所述射出反射镜组包括第三反射镜（16）和第四反射镜（17），所述第三反射镜（16）呈一定角度将所述合束器（5）输出端发出的激光反射至所述第四反射镜（17）处，所述第四反射镜（17）将射入激光垂直射入至产品表面。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆激光开槽装置，其特征在于：所述第一波片（3）为二分之一波片，所述第二波片（6）和所述第三波片（10）均为四分之一波片。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆激光开槽装置，其特征在于：所述透镜模块内设有平凸/平凹透镜组合。
4.一种包含如权利要求3所述的晶圆激光开槽装置的晶圆激光开槽方法，其特征在于：该晶圆激光开槽方法包括以下步骤：
S1、所述激光发射器（1）作业发出激光束，激光束依次穿过所述光束扩束镜（2）和所述第一波片（3），所述第一波片（3）设置有一定角度，通过所述第一波片（3）的角度调节，激光束射入所述分束器（4），所述分束器（4）的输出端分别射出光束一和光束二，光束一进入至所述第一光路组，光束二进入至所述第二光路组；
S2、打开所述第一光闸（8），关闭所述第二光闸（11），光束一穿过所述第一光闸（8）经过所述分束棱镜（9）产生两道平行光束，两道平行光束在所述第三波片（10）调节下进入所述合束器（5）的输入端；
S3、所述合束器（5）将两道平行光束平传播到所述第三反射镜（16）上，所述第三反射镜（16）配合所述第四反射镜（17）将光束竖直传播至所述光学聚焦镜（7）上，完成双细激光束的定位开槽烧蚀；
S4、关闭所述第一光闸（8），打开所述第二光闸（11），光束二依次穿过所述第二光闸（11）和所述光掩模板（12）后水平传播到所述第一反射镜（13）方向，所述第一反射镜（13）和所述第二反射镜（14）调节光束角度进入至所述透镜模块（15）内，所述透镜模块（15）调节后的光束射入所述合束器（5）的接收端；
S5、所述合束器（5）将两道平行光束平传播到所述第三反射镜（16）上，所述第三反射镜（16）配合所述第四反射镜（17）将光束竖直传播至所述光学聚焦镜（7）上，完成宽激光束的沟槽烧蚀。
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