CN206643500U - 一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，包括激光器、扩束镜、光阑、反射镜、分束元件、可变焦距系统和移动平台；激光器出射的激光光束经扩束镜扩束后垂直进入光阑，经过光阑滤掉边缘杂光后的激光光束入射到反射镜，经过反射镜反射后的激光光束入射到激光光束分束元件，激光光束分束元件输出性质完全一致的两束激光光束，两束激光光束进入可变焦距系统，经可变焦距系统调节后的两束激光光束聚焦于位移平台上的晶圆片，两束激光光束共同作用于晶圆片上实现同步化片。本实用新型采用分束元件和可变焦距系统进行组合调节光束间距，设备简便、通用型强，加工质量高、效率好，尤其适用于含low‑k介质晶圆片的划片加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及晶圆片激光光束精密加工技术领域，具体涉及一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统。
背景技术
随着集成电路尺寸缩小到纳米级别，后端的互连技术不得不从Al/SiO2变成Cu/low-k(低介电常数)。Cu和低K介电材料组成的多层互连结构改善了逻辑器件的运行速度，降低了因RC延迟带来的串扰噪声、传输延迟和功率损耗，尤其在超大规模集成电路中，低K介电常数材料因其更好的电气和介电性能而发挥重要作用。因此，为提高器件性能，晶圆片逐渐转向应用低K(<3.0)介电常数材料，然而，与SiO2相比，低K介电常数材料的附着性、硬度、断裂性等机械性能降低。在后序的封装工序中，通常将电测完毕的晶圆片贴膜后再分离为晶粒，先是在晶圆片上划出沟槽，然后进行裂片再分离。在此过程中，划片的质量决定了整体的封装质量，而应用低K介质材料做成的晶圆片在划片过程中容易发生剥离、崩角和分层等缺陷，增加了划片的难度。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是低K介质材料做成的晶圆片在划片过程中容易出现剥离、崩角和分层现象，而增加划片难度的问题，提供一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，包括激光器、扩束镜、光阑、反射镜、分束元件、可变焦距系统和移动平台；激光器出射的激光光束经扩束镜扩束后垂直进入光阑，经过光阑滤掉边缘杂光后的激光光束入射到反射镜，经过反射镜反射后的激光光束入射到激光光束分束元件，激光光束分束元件输出性质完全一致的两束激光光束，两束激光光束进入可变焦距系统，经可变焦距系统调节后的两束激光光束聚焦于位移平台上的晶圆片，两束激光光束共同作用于晶圆片上实现同步化片。
上述方案中，所述激光器为固体激光器。
上述方案中，所述反射镜为45°反射镜。
上述方案中，可变焦距系统位于垂直即Z轴方向移动的一维直线运动装置上。
上述方案中，位移平台位于水平即XY轴方向移动的二维直线运动装置上。
与现有技术相比，本实用新型采用分束元件和可变焦距系统进行组合调节光束间距，设备简便、通用型强，加工质量高、效率好，尤其适用于含low-k介质晶圆片的划片加工。
附图说明
图1为一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统的原理示意图。
图中标号：1-激光器、2-扩束镜、3-光阑、4-反射镜、5-分束元件、6-可变焦距系统、7-移动平台、8-晶圆片。
具体实施方式
一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，如图1所述，主要由激光器、扩束镜、光阑、45°反射镜、分束元件、可变焦距系统和移动平台组成。激光器出射的激光光束经扩束镜扩束后垂直进入光阑，经过光阑滤掉边缘杂光后的激光光束入射到反射镜，经过反射镜反射后的激光光束入射到激光光束分束元件，激光光束分束元件输出性质完全一致的两束激光光束，两束激光光束进入可变焦距系统，经可变焦距系统调节后的两束激光光束聚焦于位移平台上的晶圆片，两束激光光束共同作用于晶圆片上实现同步化片。
激光器输出的激光光束送入扩束镜。在本实用新型中，激光器为固体激光器，脉冲宽度为纳秒或者皮秒，波长为1064nm、1030nm、532nm、515nm或355nm。
扩束镜对激光器输出的激光光束进行激光光束光斑倍率调节和激光光束准直后送入光阑。在本实用新型中，扩束镜的调节倍率为6至10倍。
光阑对扩束镜输出的激光光束进行滤光后送入反射镜，当不需要划片时关闭光阑，防止激光光束溢出。
反射镜对光阑输出的激光光束进行方向调节后送入分束元件。在本实用新型中，反射镜为45°反射镜，用于将水平的光线反射成垂直于加工平面的光线。45°反射镜具有三维调节功能，调节上下方向使入射光照到反射镜表面，调节俯仰方向使出射光垂直于位移平台，调节左右方向使出射光垂直进入激光分束元件。
分束元件将反射镜输出的单束激光光束分成两束子激光光束后送入可变焦距系统。采用具有分束功能的分束元件，分束元件为一分二的分束设备，一束原始激光光束垂直入射到分束元件表面，出射与原始激光光束性质完全一致的两束子激光光束，这两束子光束性质完全一致，即能量相等，尺寸相同。分束元件的衍射效率达到80％以上，保证达到加工平面的激光光束光斑能量。
可变焦距系统对两束子激光光束进行聚焦光斑尺寸和中心间距的调整，保证光斑能量和划片线宽的条件下快速划片。可变焦距系统由可变透镜组和固定透镜组组成，平行光束垂直入射到第一个可变透镜表面，调节可变透镜组在系统中的位置，光以不同的入射角在透镜间传播，出射光聚焦于加工表面，焦点与主面的距离为可变焦距系统的焦距，由此获得特定的双光束进而对晶圆片划片，且双光束的间距可以随加工要求来调节。可变焦距系统通过改变系统内部镜片之间的间距来改变聚焦的焦点位置，从而改变系统焦距的长短。根据计算，透镜焦距越长，分束后的两束光间距越大。可变焦距系统具有调节激光光束聚焦深度的功能，根据划片线宽调节聚焦深度来改变聚焦光斑大小，可变焦距系统位于垂直Z轴方向移动的一维直线装置上，由精密旋转电机控制，可变焦距系统上下移动控制光束间的中心距离，经可变焦距系统调节后的两束激光光束聚焦于位移平台上，两束激光光束光斑大小和能量相等，作用于晶圆片上同步化片。
待加工的晶圆片放置在位移平台上。位移平台位于水平XY轴方向调节的二维直线运动装置上，所述二维直线运动装置分别连接一电机驱动。位移平台由精密旋转电机控制，对划片进行准确、精细移动控制。
在划片领域，多光束划片能提高划片效率，改善划片质量，可变焦距系统能根据不同的划片线宽灵活改变聚焦光斑的间距，提高设备的通用性。分束元件和可变焦距系统的特点，使得二光束并行可变光束间距划片成为可能。采用上述设备对含low-k介质晶圆片进行加工，可实现高效率、高质量的划片工艺。
Claims (5)
1.一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，其特征在于：包括激光器、扩束镜、光阑、反射镜、分束元件、可变焦距系统和移动平台；
激光器出射的激光光束经扩束镜扩束后垂直进入光阑，经过光阑滤掉边缘杂光后的激光光束入射到反射镜，经过反射镜反射后的激光光束入射到激光光束分束元件，激光光束分束元件输出性质完全一致的两束激光光束，两束激光光束进入可变焦距系统，经可变焦距系统调节后的两束激光光束聚焦于位移平台上的晶圆片，两束激光光束共同作用于晶圆片上实现同步化片。
2.根据权利要求1所述的一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，其特征在于：所述激光器为固体激光器。
3.根据权利要求1所述的一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，其特征在于：所述反射镜为45°反射镜。
4.根据权利要求1所述的一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，其特征在于：可变焦距系统位于垂直即Z轴方向移动的一维直线运动装置上。
5.根据权利要求1所述的一种含低介电常数介质晶圆片的激光划片系统，其特征在于：位移平台位于水平即XY轴方向移动的二维直线运动装置上。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109702329A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-03 | 广东工业大学 | 一种阵列式激光加工方法 |
| CN110405361A (zh) * | 2019-08-05 | 2019-11-05 | 深圳泰研半导体装备有限公司 | 一种晶圆激光开槽装置及其工作方法 |
| CN113770468A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-12-10 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 光束焊接设备、方法、装置、存储介质和电子装置 |
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