[发明专利]一种基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备及方法

权利要求书

1.一种基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

包括激光器、扩束镜、第一反射镜、λ/2波片、第二反射镜、空间光调制器、第一透镜、空间滤波器、第二透镜、翻转镜、第三透镜、CCD相机、切割头、运动平台、安装在运动平台上的陶瓷吸片台、晶圆片和电脑；

所述激光器发出的激光束入射到扩束镜中进行扩束，然后经过第一反射镜进入λ/2波片调整偏振角度，出射光束再经过第二反射镜调整入射角度后入射到加载了全息图的空间光调制器上，光束经过空间光调制器后发生衍射，衍射光经过第一透镜和第二透镜进行成像传递，然后再经过翻转镜形成两路切换光路，翻转镜打开时光束经翻转镜反射到第三透镜中聚焦，并入射到CCD相机中，翻转镜关闭时光束透过翻转镜进入切割头中聚焦，用于切割放置在陶瓷吸片台上的晶圆片；

所述激光器、空间光调制器、翻转镜、CCD相机及运动平台由电脑统一控制。

2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

所述激光器发射激光波长为100nm～1200nm，脉冲宽度为100ns～10fs，脉冲频率为1～2000KHz，偏振类型为线偏振光。

3.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

所述第一透镜与第二透镜构成4f系统，第一透镜的焦距f1和第二透镜的焦距f2均为30～1000mm。

4.根据权利要求3所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

所述空间滤波器位于第一透镜后一倍焦距处。

5.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

所述翻转镜由分束镜替换，所述分束镜的能量透过率为99％，反射率为1％。

6.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

所述切割头工作距离为5～50mm，孔径数值为0.09～0.65mm。

7.一种多光束晶圆开槽切割方法，通过如权1至权6任一权利要求所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备实现，其特征在于，包括以下步骤：

S1、晶圆片背面贴膜保护固定后将贴膜面放置在安装在运动平台上的陶瓷吸片台上吸附固定，然后进行定位，确定切割轨迹；

S2、根据实际切割需求，确定激光束数量、空间分布以及每束光束的能量占比，再利用空间光调制器的控制软件中GS算法初步生成与之对应的全息图并加载到空间光调制器上；

S3、调节λ/2波片角度，使入射到空间光调制器上的光束为水平偏振，光束经过空间光调制器后发生衍射，使用空间滤波器去除零阶光；

S4、打开翻转镜，使衍射光反射到CCD相机中，提取每束光束的能量占比信息，再利用GS算法进行反馈迭代，直至每束光束的能量占比满足设定值，停止算法迭代，保存全息图；

S5、关闭翻转镜，使优化后的光束入射到切割头中并聚焦在晶圆切割道表面，开始晶圆切割，切割深度至芯片制作要求深度；

S6、切割完成后取下晶圆片，去除背面的保护膜，在晶圆正面贴膜，并将晶圆贴膜面固定在晶圆减薄机中进行磨削减薄，当晶圆片厚度减薄至芯片制作要求深度时停止磨削；

S7、取下减薄后的晶圆片，去除正面的保护膜，收集晶粒，切割结束。

8.根据权利要求7所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

在步骤S2中，所述全息图对应的各激光束沿着切割方向排列分布，激光束的焦点扫描深度沿着切割方向由浅至深逐渐向下延伸。

9.根据权利要求7所述的基于空间光调制器的多光束晶圆开槽切割设备，其特征在于：

在步骤S2中，所述全息图对应的各激光束的排列分布与切割方向垂直，位于中间的激光束处于离焦状态，两边激光束处于对焦加工状态。