[實用新型]一種探測晶圓表面起伏的測量裝置及激光隱形切割系統

有效

• 申請號: 201822134294.3
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN209303898U
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 何志;何鈞
• 申請（專利權）人: 重慶偉特森電子科技有限公司
• 主分類號: B23K26/082
• 分類號: B23K26/082;B23K26/38;B23K26/70
• 代理公司: 北京志霖律師事務所 11575
• 代理人: 張文祎

本實用新型公開了一種探測晶圓表面起伏的測量裝置及一種激光隱形切割系統，該測量裝置包括一測試激光源和一激光探測器；激光探測器具有一探測面，且激光探測器的輸出信號與其接收的激光斑在探測面上的位置相關；測試激光源和激光探測器均設置于待測量的晶圓上方，且測試激光源和激光探測器分別位于晶圓的兩側，測試激光源和激光探測器被設置為使得測試激光源發射的測試激光束能夠照射到待測量的晶圓的表面，以及晶圓表面反射的測試激光束能夠被激光探測器的探測面接收。該激光隱形切割系統包括一切割激光源和一用于放置晶圓的載片臺，還包括所述的探測晶圓表面起伏的測量裝置。

技術領域

本實用新型屬于激光隱形切割技術領域，尤其是涉及一種探測晶圓表面起伏的測量裝置及激光隱形切割系統。該測量裝置利用晶圓表面對激光束的反射來探測晶圓表面的起伏信息。

背景技術

新型碳化硅材料具備優良的材料性能，以碳化硅材料為基礎的半導體器件正在得到廣泛的關注和應用。但是，碳化硅材料所具有的極高的材料硬度(莫氏硬度超過9，僅次于金剛石)也在機械加工方面帶來新的挑戰。

目前，激光隱形切割逐漸成為碳化硅晶圓加工的主流方法。激光隱形切割的基本原理是：將高功率激光束聚焦于碳化硅晶體表面之下的某設定深度(以下稱為“聚焦深度”)處，利用激光束的高能量破壞碳化硅晶體內部該聚焦深度處的晶格結構，使之成為材料結構上的薄弱處；然后再施加機械力量，使得碳化硅晶體沿著其薄弱處劈裂。

一般來說，在一次激光隱形切割中，需要根據碳化硅晶體材料的具體狀況設計幾個不同的聚焦深度，才能保證之后的機械劈裂能夠按照預想的方式順利完成。如圖1所示，Z方向表示碳化硅晶體的深度方向，X方向表示碳化硅晶體的長度方向，在一次激光隱形切割中，一個碳化硅晶體具有例如四個聚焦深度，圖1中的每一條雙虛線對應一個聚焦深度，且四條雙虛線沿著聚焦深度由淺到深的方向(即圖1所示的Z方向)的投影位于同一條直線上。如圖2所示，圖2中Z方向表示碳化硅晶體的深度方向，Y方向表示碳化硅晶體的寬度方向，按照圖2所示的方式同時在圖1所示雙虛線的兩側施加機械力，可以使得碳化硅晶體沿著該雙虛線順利實現劈裂，從而實現碳化硅晶體的線切割。除了圖1和圖2所示的線切割，激光隱切也可被用于面切割。

目前，碳化硅激光隱形切割的主要問題在于，碳化硅晶體材料的厚度和形狀翹曲變化范圍較大，激光聚焦處理后碳化硅晶體材料薄弱處的深度也隨之變化，這導致后續機械劈裂時碳化硅晶體材料的局部強度和應力不均勻，使得碳化硅晶體材料不能按預想的方式劈裂，最終導致加工工藝失敗和不必要的損失。

為了解決上述問題，在激光隱形切割開始之前，需要測量現場的碳化硅晶圓表面起伏高程，該測量可以為激光隱形切割工藝參數的設定提供重要依據。然而，現有技術中還沒有專門用于碳化硅晶圓表面起伏高程的測量裝置。

現有的激光隱形切割系統通常包括一個高功率激光源和一個用于放置晶圓的載片臺。其中，載片臺能夠沿著X、Y、或Z三個方向自由移動。載片臺通過步進電機、伺服電機或者壓電陶瓷的驅動來實現其沿著X、Y、或Z三個方向自由移動。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種探測晶圓表面起伏的測量裝置以及提供一種激光隱形切割系統。

為解決上述技術問題，實用新型采用如下的技術方案：

本實用新型提供一種探測晶圓表面起伏的測量裝置，包括一測試激光源和一激光探測器；

激光探測器具有一探測面，且激光探測器的輸出信號與其接收的激光斑在探測面上的位置相關；

測試激光源和激光探測器均設置于待測量的晶圓上方，且測試激光源和激光探測器分別位于晶圓的兩側，測試激光源和激光探測器被設置為使得測試激光源發射的測試激光束能夠照射到待測量的晶圓的表面，以及晶圓表面反射的測試激光束能夠被激光探測器的探測面接收。