CN209303898U - 一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 - Google Patents
一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209303898U CN209303898U CN201822134294.3U CN201822134294U CN209303898U CN 209303898 U CN209303898 U CN 209303898U CN 201822134294 U CN201822134294 U CN 201822134294U CN 209303898 U CN209303898 U CN 209303898U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- laser
- crystal column
- testing
- column surface
- detector
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种探测晶圆表面起伏的测量装置及一种激光隐形切割系统，该测量装置包括一测试激光源和一激光探测器；激光探测器具有一探测面，且激光探测器的输出信号与其接收的激光斑在探测面上的位置相关；测试激光源和激光探测器均设置于待测量的晶圆上方，且测试激光源和激光探测器分别位于晶圆的两侧，测试激光源和激光探测器被设置为使得测试激光源发射的测试激光束能够照射到待测量的晶圆的表面，以及晶圆表面反射的测试激光束能够被激光探测器的探测面接收。该激光隐形切割系统包括一切割激光源和一用于放置晶圆的载片台，还包括所述的探测晶圆表面起伏的测量装置。
Description
技术领域
本实用新型属于激光隐形切割技术领域，尤其是涉及一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统。该测量装置利用晶圆表面对激光束的反射来探测晶圆表面的起伏信息。
背景技术
新型碳化硅材料具备优良的材料性能，以碳化硅材料为基础的半导体器件正在得到广泛的关注和应用。但是，碳化硅材料所具有的极高的材料硬度(莫氏硬度超过9，仅次于金刚石)也在机械加工方面带来新的挑战。
目前，激光隐形切割逐渐成为碳化硅晶圆加工的主流方法。激光隐形切割的基本原理是：将高功率激光束聚焦于碳化硅晶体表面之下的某设定深度(以下称为“聚焦深度”)处，利用激光束的高能量破坏碳化硅晶体内部该聚焦深度处的晶格结构，使之成为材料结构上的薄弱处；然后再施加机械力量，使得碳化硅晶体沿着其薄弱处劈裂。
一般来说，在一次激光隐形切割中，需要根据碳化硅晶体材料的具体状况设计几个不同的聚焦深度，才能保证之后的机械劈裂能够按照预想的方式顺利完成。如图1所示，Z方向表示碳化硅晶体的深度方向，X方向表示碳化硅晶体的长度方向，在一次激光隐形切割中，一个碳化硅晶体具有例如四个聚焦深度，图1中的每一条双虚线对应一个聚焦深度，且四条双虚线沿着聚焦深度由浅到深的方向(即图1所示的Z方向)的投影位于同一条直线上。如图2所示，图2中Z方向表示碳化硅晶体的深度方向，Y方向表示碳化硅晶体的宽度方向，按照图2所示的方式同时在图1所示双虚线的两侧施加机械力，可以使得碳化硅晶体沿着该双虚线顺利实现劈裂，从而实现碳化硅晶体的线切割。除了图1和图2所示的线切割，激光隐切也可被用于面切割。
目前，碳化硅激光隐形切割的主要问题在于，碳化硅晶体材料的厚度和形状翘曲变化范围较大，激光聚焦处理后碳化硅晶体材料薄弱处的深度也随之变化，这导致后续机械劈裂时碳化硅晶体材料的局部强度和应力不均匀，使得碳化硅晶体材料不能按预想的方式劈裂，最终导致加工工艺失败和不必要的损失。
为了解决上述问题，在激光隐形切割开始之前，需要测量现场的碳化硅晶圆表面起伏高程，该测量可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据。然而，现有技术中还没有专门用于碳化硅晶圆表面起伏高程的测量装置。
现有的激光隐形切割系统通常包括一个高功率激光源和一个用于放置晶圆的载片台。其中，载片台能够沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。载片台通过步进电机、伺服电机或者压电陶瓷的驱动来实现其沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种探测晶圆表面起伏的测量装置以及提供一种激光隐形切割系统。
为解决上述技术问题，实用新型采用如下的技术方案：
本实用新型提供一种探测晶圆表面起伏的测量装置，包括一测试激光源和一激光探测器；
激光探测器具有一探测面，且激光探测器的输出信号与其接收的激光斑在探测面上的位置相关；
测试激光源和激光探测器均设置于待测量的晶圆上方，且测试激光源和激光探测器分别位于晶圆的两侧，测试激光源和激光探测器被设置为使得测试激光源发射的测试激光束能够照射到待测量的晶圆的表面，以及晶圆表面反射的测试激光束能够被激光探测器的探测面接收。
优选地，测量时，随着载片台移动，晶圆表面反射测试激光束的任意一个位置点与所述激光探测器的所述探测面上接收该反射测试激光束的位置点一一对应。
优选地，激光探测器的输出信号为电压信号。
本实用新型还提供一种激光隐形切割系统，包括一切割激光源和一用于放置晶圆的载片台，其中，载片台能够沿着X、Y、或Z三个方向自由移动，待切割或待测量的碳化硅晶圆置于载片台，所述激光隐形切割系统还包括所述的探测晶圆表面起伏的测量装置。
优选地，所述载片台通过步进电机、伺服电机或者压电陶瓷的驱动来实现其沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。
优选地，所述切割激光源的功率大于所述的探测晶圆表面起伏的测量装置的测试激光源的功率。
本实用新型所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本实用新型中的各原料均可通过市售购买获得，本实用新型中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本实用新型具有如下有益效果：
(1)采用本实用新型提供的测量装置，在激光隐形切割开始之前，能够测量碳化硅晶圆表面的起伏信息，从而可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据。
(2)本实用新型提供的激光隐形切割系统，在现有的激光隐形切割系统中增加设置上述探测晶圆表面起伏的测量装置，在激光隐形切割开始之前，能够测量碳化硅晶圆表面的起伏信息，从而可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据，提高激光隐形切割碳化硅晶圆的准确性。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明
图1为现有技术中一个具有四个聚焦深度的碳化硅晶体的纵剖面示意图；
图2为现有技术中通过施加机械力量使得图1所示的碳化硅晶体劈裂的示意图，图2中的四个点分别对应图1中的四条双虚线；
图3为本实用新型实施例1提供的探测晶圆表面起伏的测量装置的示意图；
图4为本实用新型实施例1提供的探测晶圆表面起伏的测量装置的工作原理的示意图之一；
图5为本实用新型实施例1提供的探测晶圆表面起伏的测量装置的工作原理的示意图之二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型，下面结合优选实施例对本实用新型做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。
实施例1
本实施例提供一种探测晶圆表面起伏的测量装置，如图3所示，该测量系统包括一个测试激光源和一个激光探测器。
激光探测器具有一探测面，且激光探测器的输出信号(例如电压信号)与其接收的激光斑在探测面上的位置相关。
测试激光源和激光探测器均设置于待测量的晶圆上方，且测试激光源和激光探测器分别位于晶圆的两侧，测试激光源和激光探测器被设置为使得测试激光源发射的测试激光束能够照射到待测量的晶圆的表面，以及晶圆表面反射的测试激光束能够被激光探测器的探测面接收。
通常，碳化硅晶圆表面待切割的划片道是透明的，其对测试激光源发射的测试激光束的反射不强。但是，与划片道相邻的、形成于碳化硅晶圆表面的半导体器件表面是金属层，可以有效反射测试激光源发射的测试激光束。
图4和图5示出了激光探测器的输出信号H随着载片台移动例如沿着X方向移动的变化情况，两图中横轴均表示载片台移动方向，纵轴均表示激光探测器的输出信号H。
如图4所示，如果待测量的碳化硅晶圆表面沿载片台移动方向的高度均一，则激光探测器的输出信号H随着载片台移动例如沿着X方向移动的变化均匀，图中所示的所有凸台的高度均相等，均为a。如图5所示，如果待测量的碳化硅晶圆表面沿载片台移动方向的高度不均一(即有起伏)，则激光探测器的输出信号H随着载片台移动例如沿着X方向移动的变化将不均匀，图中所示的各平台的高度不相等，即a1、a2、a3的高度各不相等。图4或图5所示的一个凸台由形成于碳化硅晶圆表面的一个半导体器件表面反射的信号得到。根据激光探测器的输出信号H可以得到待测量的碳化硅晶圆表面沿载片台移动方向的起伏信息。
在本实施例的一种优选实施方式中，测量时，随着载片台移动，晶圆表面反射测试激光束的任意一个位置点与激光探测器的探测面上接收该反射测试激光束的位置点一一对应。
采用本实施例提供的测量装置，在激光隐形切割开始之前，能够测量碳化硅晶圆表面的起伏信息，从而可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据。
实施例2
本实施例提供一种激光隐形切割系统，该激光隐形切割系统包括一个切割激光源和一个用于放置晶圆的载片台，待切割或待测量的碳化硅晶圆置于载片台。其中，载片台能够沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。载片台通过步进电机、伺服电机或者压电陶瓷的驱动来实现其沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。
该系统还包括实施例1的探测晶圆表面起伏的测量装置，即在现有的激光隐形切割系统增加设置实施例1的探测晶圆表面起伏的测量装置。
在本实施例的一种优选实施方式中，上述切割激光源的功率大于实施例1的探测晶圆表面起伏的测量装置的测试激光源的功率。
本实施例的激光隐形切割系统，在现有的激光隐形切割系统中增加设置实施例1的探测晶圆表面起伏的测量装置，在激光隐形切割开始之前，能够测量碳化硅晶圆表面的起伏信息，从而可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据，提高激光隐形切割碳化硅晶圆的准确性。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。
Claims (6)
1.一种探测晶圆表面起伏的测量装置，其特征在于，包括一测试激光源和一激光探测器；
激光探测器具有一探测面，且激光探测器的输出信号与其接收的激光斑在探测面上的位置相关；
测试激光源和激光探测器均设置于待测量的晶圆上方，且测试激光源和激光探测器分别位于晶圆的两侧，测试激光源和激光探测器被设置为使得测试激光源发射的测试激光束能够照射到待测量的晶圆的表面，以及晶圆表面反射的测试激光束能够被激光探测器的探测面接收。
2.根据权利要求1所述的探测晶圆表面起伏的测量装置，其特征在于，测量时，随着载片台移动，晶圆表面反射测试激光束的任意一个位置点与所述激光探测器的所述探测面上接收该反射测试激光束的位置点一一对应。
3.根据权利要求1所述的探测晶圆表面起伏的测量装置，其特征在于，激光探测器的输出信号为电压信号。
4.一种激光隐形切割系统，包括一切割激光源和一用于放置晶圆的载片台，其中，载片台能够沿着X、Y、或Z三个方向自由移动，待切割或待测量的碳化硅晶圆置于载片台，其特征在于，
所述激光隐形切割系统还包括如权利要求1-3中任一项所述的探测晶圆表面起伏的测量装置。
5.根据权利要求4所述的激光隐形切割系统，其特征在于，所述载片台通过步进电机、伺服电机或者压电陶瓷的驱动来实现其沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。
6.根据权利要求4所述的激光隐形切割系统，其特征在于，所述切割激光源的功率大于所述的探测晶圆表面起伏的测量装置的所述测试激光源的功率。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822134294.3U CN209303898U (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822134294.3U CN209303898U (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209303898U true CN209303898U (zh) | 2019-08-27 |
Family
ID=67677625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201822134294.3U Active CN209303898U (zh) | 2018-12-19 | 2018-12-19 | 一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209303898U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116000458A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司 | 一种半导体晶体解理设备及解理方法 |
-
2018
- 2018-12-19 CN CN201822134294.3U patent/CN209303898U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116000458A (zh) * | 2023-03-27 | 2023-04-25 | 苏州长光华芯半导体激光创新研究院有限公司 | 一种半导体晶体解理设备及解理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109738101B (zh) | 一种基于轮廓法测试残余应力的方法及配套装置 | |
| Wang et al. | Prediction of sawing force for single-crystal silicon carbide with fixed abrasive diamond wire saw | |
| CN103645078B (zh) | 一种单晶半导体基片的截面快速制作及亚表面微裂纹检测方法 | |
| US10358375B2 (en) | Scribing wheel having fine structure recess | |
| CN103630453B (zh) | 一种可控制高精度磨削机理研究实验装置 | |
| CN209303917U (zh) | 用于探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 | |
| Lucca et al. | Effect of tool edge geometry on the nanometric cutting of Ge | |
| CN209303898U (zh) | 一种探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统 | |
| CN110270884A (zh) | 基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法 | |
| Hou et al. | On the ultra-precision fabrication of damage-free optical KDP components: mechanisms and problems | |
| CN104197848A (zh) | 一种双频差动厚度测量方法和设备 | |
| TW201934242A (zh) | 在固體中產生短次臨界裂縫的方法 | |
| CN100557383C (zh) | 一种确定激光打孔硬脆性非金属材料孔剖面形状的方法 | |
| CN103926139A (zh) | 一种用于测量薄显微硬化层厚度的夹具及方法 | |
| Qiu et al. | Multi-tip indenter tool scratch behavior of glass-ceramics | |
| CN110270886A (zh) | 用于大尺寸微结构阵列接力加工的换刀拼接结构和方法 | |
| CN113770555B (zh) | 渐开线激光辅助的晶圆切割加工方法、系统及应力检测方法 | |
| Kirchner et al. | Fragmentation and damage penetration during abrasive machining of ceramics | |
| CN107015028B (zh) | 基于原位探测的纳米尺度初始激光损伤检测方法及系统 | |
| CN101750254A (zh) | 光学玻璃划擦测试装置 | |
| Wang et al. | The evaluation of chipping on single-crystal silicon carbide (SiC) dicing machining using sintered diamond blades | |
| CN101879665A (zh) | 脆性材料基板的激光切割方法 | |
| Ravindra et al. | Micro-laser-assisted machining: the future of manufacturing ceramics and semiconductors | |
| Leys et al. | Correlation of subsurface damage and surface roughness on ZERODUR ground surfaces by using rotation table peripheral grinding process | |
| JP4428058B2 (ja) | 弾性表面波素子用結晶材、その製造方法および球状弾性表面波素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |