[发明专利]一种射流辅助激光等离子体的晶圆切割装置及方法

说明书

本发明公开了一种射流辅助激光等离子体的晶圆切割装置及方法，装置包括飞秒激光器、射流辅助系统、CCD影像系统、聚焦透镜组、分光透镜、旋转装置、光闸、三倍频装置、加工平台及控制系统；控制系统通过控制飞秒激光器产生激光，激光经分光透镜后分成两束，分别通过光闸或依次通过光闸、三倍频装置后射入聚焦透镜组；晶圆片固定安装在加工平台上，CCD影像系统用于获取晶圆片(13)的位置、状态信息并反馈回控制系统，控制系统通过控制加工平台的运动将晶圆片移动到预定位置；控制系统通过控制旋转装置，调整射流辅助系统喷射的射流方向到聚焦透镜组的激光聚焦点，使射流辅助系统喷射的射流和聚焦透镜组的激光入射到晶圆片加工的初始位置。

技术领域

本发明属于芯片加工领域，具体涉及一种芯片、晶圆片等的射流辅助激光等离子切割装置及方法，具体涉及一种利用射流辅助飞秒激光产生等离子体进行定向切割的装置及方法。

背景技术

制造不同种类芯片的晶圆片类型是不同的，有硅晶片、蓝宝石晶片、GaP晶片、InP晶片、GaN晶片、Ge晶片等，不同衬底需要不同的切割技术。不同结构的芯片在切割时也有特殊的要求，比如3D结构芯片、MEMS芯片在切割时需要注意不能损伤芯片的功能结构，要求切割过程平稳、应力小等。3D堆叠芯片的堆叠方式一般有“晶圆-晶圆”、“晶圆-芯片”、“芯片-芯片”三种方式，无论哪种方式，在整个工艺周期中都涉及晶圆片的切割。所以一种有效的切割方法对3D芯片的加工是非常必要的。

本发明提出了一种射流辅助激光诱发等离子体进行切割的装置，同时提出了一种区别于传统等离子体刻蚀切割方法的激光诱发等离子体进行等离子进行切割的方法。相对来说，传统的等离子体切割，工艺流程复杂，是在一个工作腔内产生等离子体，无法控制等离子体的行为，也就无法精细的控制切割过程。而本发明中通过脉冲激光诱发等离子体定向的生成，强度和数量可控，能做到定向精细的切割，这是一种很优异的改进。

每种切割方式都有自己的局限性，比如传统机械切割容易产生裂纹，激光烧蚀切割会造成衬底的热损害，激光隐形切割对不透明衬底无法加工等等。本发明中，改用飞秒脉冲激光进行加工，相比传统纳秒、皮秒激光加工有两大优势，热影响效应小，脉冲重复频率高、加工速率快。激光加水射流的复合加工也是解决激光加工产生热效应的一种方式，但是由于水射流的存在，会使加工MEMS结构芯片时容易破坏芯片的功能结构，无法适应这一类型芯片的切割加工。与这些单一的切割方式相比，本法明在技术方案上做到了多种切割模式的融合，包括飞秒激光表层切割和隐形切割、射流辅助激光切割、激光切槽后再进行激光诱发等离子体切割，提高了装置切割加工范围，适宜多种不同类型晶圆片的切割、不同类型芯片的切割，能实现复合加工，这一种切割加工装置有很大的经济效益。

本发明主要的切割方式是脉冲激光诱发等离子体进行定向切割，相比其他切割方式，等离子体切割无热损伤，切割脆性衬底不会产生裂纹扩展、应力残余等，切割效果好。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种射流辅助激光诱发等离子体进行定向切割的方法以及相应的装置，更好的进行芯片、晶圆片的切割。

本发明的装置所采用的技术方案是：一种射流辅助激光等离子体的晶圆切割装置，其特征在于：包括飞秒激光器、射流辅助系统、CCD影像系统、聚焦透镜组、分光透镜、旋转装置、光闸、三倍频装置、加工平台及控制系统；

所述控制系统通过控制所述飞秒激光器产生激光，激光经所述分光透镜后分成两束，一束通过所述光闸后射入所述聚焦透镜组，另一束依次通过所述光闸、三倍频装置后射入所述聚焦透镜组；

晶圆片固定安装在所述加工平台上，所述CCD影像系统用于获取所述晶圆片的位置、状态信息并反馈回所述控制系统，所述控制系统通过控制加工平台的运动将所述晶圆片移动到预定位置；所述控制系统通过控制所述旋转装置，调整所述射流辅助系统喷射的射流方向到聚焦透镜组的激光聚焦点，使射流辅助系统喷射的射流和聚焦透镜组的激光入射到晶圆片加工的初始位置。