[發(fā)明專利]鎖頻單脈沖紅外超快激光晶圓打標方法和系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210019680.6
• 申請日: 2022-01-10
• 公開（公告）號: CN114260584A
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 北京贏圣科技有限公司
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/0622;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供鎖頻單脈沖紅外超快激光晶圓打標方法和系統(tǒng)，所述方法包括步驟：1)設(shè)置能夠在高重復(fù)頻率下發(fā)射高能量單脈沖且單脈沖能量一致性高的超快激光器；2)鎖定發(fā)射頻率為定值；3)所述超快激光經(jīng)過整形光路、光束傳輸光路輸入到振鏡、再經(jīng)過場鏡后聚焦晶圓表面；4)在軟硬件控制器的控制下完成打標。本發(fā)明的打標方法通過高單脈沖能量的超快激光汽化材料加工面來實現(xiàn)打標，幾乎沒有熱影響區(qū)出現(xiàn)，將激光對晶圓的破壞程度減小到最低，但打標結(jié)果精密、細致、牢固，提供全新的效果。堆積物高度大幅降低、晶圓表面粗糙度小，打標的一致性和均勻性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體激光加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鎖頻單脈沖紅外超快激光晶圓打標方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

晶圓下線之后的第一步是在晶圓表面打標，打標是采用激光(laser)在晶圓的12點鐘方向打出晶圓的批號。

而批號實際上是由激光在晶圓表面打出的眾多小孔，或者劃片的眾多小槽組成的。激光在打孔或劃片的同時，會把打孔或劃片的副產(chǎn)物(硅，Si)堆積在旁邊，堆積物過高會導(dǎo)致后續(xù)物理化學機械拋光(ChemicalMechanicalPolishing， CMP)對晶圓的刮傷。對打標異常的晶圓切片發(fā)現(xiàn)：堆積物高度最多可以達到 8000nm以上，而理想情形下應(yīng)該小于1000nm。

中國專利201910191734.5提供了一種激光晶圓打標裝置，其在進行激光打標之前，沿著打標的移動方向，第一密封腔內(nèi)釋放氮氣清潔氣體，對晶圓上預(yù)先殘留物進行清掃，同時利用真空抽氣進行殘留物的排出；在進行激光打標時，沿著打標的移動方向，第二密封腔內(nèi)釋放氮氣清潔氣體，對堆積物進行清掃，同時利用真空抽氣進行堆積物的排出。這樣能夠防止晶圓劃傷或割斷。

但這只是行業(yè)內(nèi)必備的輔助手段，真正能夠減少堆積物的是激光打標本身的質(zhì)量、打標的精細、牢固程度和對材料本身最小限度的破壞。而目前激光對晶圓打標的技術(shù)仍有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種鎖頻單脈沖紅外超快激光晶圓打標方法和系統(tǒng)，該方法將激光對晶圓的破壞程度減小到最低，但打標結(jié)果精密、細致、牢固，提供全新的效果。堆積物高度大幅降低，粗糙度小，一致性和均勻性好。

本發(fā)明提供的鎖頻單脈沖紅外超快激光晶圓打標方法，包括步驟：

1)設(shè)置能夠在高重復(fù)頻率下發(fā)射高能量單脈沖且單脈沖能量一致性高的紅外超快激光器，所述高重復(fù)頻率為10KHz-500KHz，所述高能量單脈沖能量為 20uJ-1000uJ，所述單脈沖間能量差異≤±5％；

2)鎖定發(fā)射頻率為10KHz-500KHz之間的一定值；

3)所述激光器發(fā)射的超快激光，經(jīng)過整形光路放大光束尺寸、再經(jīng)過光束傳輸光路輸入到振鏡、再經(jīng)過場鏡后聚焦在定位平臺上的晶圓工件表面；

4)在軟硬件控制器的控制下，設(shè)置激光參數(shù)和加工參數(shù)；控制振鏡、激光發(fā)射及激光束X、Y、Z軸的移動完成晶圓表面圖案的激光打標。

進一步，所述激光器為全固態(tài)皮秒激光器。

進一步，所述單脈沖為單脈沖光子尖峰波，所述單脈沖寬度為1-10ps。

進一步，所述激光器窗口光斑為1-3mm，發(fā)散角為0.5-1.5mrad。

進一步，所述整形光路為放大倍率為1-8倍的擴束光路。

進一步，所述光束傳輸光路為傳輸距離10-1000mm的傳輸光路組成。

進一步，所述振鏡轉(zhuǎn)速為100-10000轉(zhuǎn)/秒，所述場鏡是F-θ場鏡或遠心場鏡，焦距為30-600mm。

進一步，所述激光波長為1064±5nm。