[發明專利]一種雙脈沖激光隱形切割的方法

有效

• 申請號: 201911402593.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111069793B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 程佳瑞;劉勝;陳帥;張臣;劉鋒;鄭懷
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/0622;B23K26/06;B23K26/03;B23K26/70
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 羅敏清

本發明涉及一種雙脈沖激光隱形切割的方法，包括：將待加工工件放置在多軸移動平臺的加工平臺上；取一雙脈沖激光器，雙脈沖激光器發出的激光束經過光路聚焦到待加工工件上；調整多軸移動平臺使得激光束的焦點位于待加工工件內合適切割位置處；將雙脈沖激光器與控制系統電氣連接；啟動控制系統和所述雙脈沖激光器，控制系統控制所述雙脈沖激光器先發出長脈沖激光束對待加工工件進行預熱，再發出短脈沖激光束對待加工工件進行切割，如此交替；在切割的過程中移動多軸移動平臺，完成整個工件的切割。本發明通過長脈沖激光焦斑的預熱及短脈沖激光焦斑的燒蝕從而實現隱形切割裂紋方向的可控，減少隱形切割在材料內部的損傷區域。

技術領域

本發明涉及切割加工的技術領域，具體涉及一種雙脈沖激光隱形切割的方法。

背景技術

隨著微電子產業的發展，器件越來越小型化，輕便化。隨之也會帶來有很多問題，單個芯片尺寸越來越小，晶圓厚度也越來越薄，晶圓更加容易斷裂；為了降低耦合及串擾，在IC芯片制作中需要加入low-k材料，但low-k材料與硅襯底的附著力較低，使用傳統切割方法時容易出現薄膜脫離和破碎等現象，進一步增加了晶圓切割的復雜度和難度，傳統的激光切割將激光聚焦于晶圓表面，由于激光的邊緣吸收，激光加工會產生微裂紋或者熱影響區。

最近，半導體加工行業提出一種新的加工手段——超快激光隱形切割技術，即利用穿透率較高的激光束聚焦在晶圓材料內部，并掃描晶圓劃片槽位置，使晶圓劃片槽內部的材料結構發生變化，形成改質層，再對晶圓施以外力將其分開的一種切割技術。與傳統的激光切割技術相比較，激光隱切技術由于將激光焦點限定在晶圓內部，對晶圓表面和底面不產生熱損傷，有效地解決了傳統激光帶來的熱影響區和微裂縫等問題，同時由于激光隱切技術所采用的激光焦點極小，在材料內部形成的切割道極細，能夠較大程度提高加工的精度，避免材料的浪費。但是，在實際加工過程中，激光隱形切割技術在材料內部形成裂紋的方向還存在一定的未知性，同時，由于超短脈沖激光具有極高的能量密度，容易造成對加工區域附近材料的損傷，導致在加工精度和加工質量上還有較大的提升空間，因此提高激光隱形切割的質量和效率是當前半導體加工行業亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種雙脈沖激光隱形切割的方法，該方法減少隱形切割在材料內部的損傷區域，使加工的質量得到大幅提升。

本發明解決上述技術問題所采用的方案是：

一種雙脈沖激光隱形切割的方法，包括如下步驟：

將待加工工件放置在多軸移動平臺的加工臺上；

取一雙脈沖激光器，所述雙脈沖激光器發出的激光束經過光路聚焦到待加工工件上；

調整所述多軸移動平臺使得激光束的焦點位于待加工工件內合適切割位置處；

將所述雙脈沖激光器與控制系統電氣連接，所述控制系統控制所述雙脈沖激光器按照時序交替輸出長脈沖激光束和短脈沖激光束；

啟動所述控制系統和所述雙脈沖激光器，所述控制系統控制所述雙脈沖激光器先發出長脈沖激光束對待加工工件進行預熱，再發出短脈沖激光束對待加工工件進行切割，如此交替；

在切割的過程中移動所述多軸移動平臺以按照切割路徑移動待加工工件，從而使得交替發出的長短脈沖激光束完成工件的切割工作。

進一步地，所述光路上設置有CCD相機，將CCD相機與激光束進行同軸校準，在啟動所述雙脈沖激光器前，通過CCD相機在待加工工件上找到激光束的焦點，從而調整待加工工件位于合適的位置處。

進一步地，還包括利用擴片機按照切割路徑方向對待加工工件施加機械作用力，從而將工件沿切割線進行分離。

進一步地，雙脈沖激光器，其中短脈沖激光束為飛秒或皮秒量級，長脈沖激光束為納秒量級，長脈沖激光束為納秒量級。