[發(fā)明專利]激光加工晶體的系統(tǒng)及其方法

在審

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• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN115740793A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發(fā)明（設計）人: 黎宇航;侯煜;宋琦;張喆;石海燕;張紫辰
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: B23K26/53
• 分類號: B23K26/53;B23K26/082;B23K26/067
• 代理公司: 北京蘭亭信通知識產(chǎn)權代理有限公司 11667
• 代理人: 陳曉瑜

本發(fā)明提供一種激光加工晶體的系統(tǒng)及其方法，激光加工系統(tǒng)包括：裝載模塊，用于裝載晶體，并帶動晶體移動；傳送模塊，用于通過裝載模塊帶動晶體在切割工位和分片工位間移動；激光發(fā)生模塊，用于發(fā)出分片激光束；光路調(diào)整模塊，用于將分片激光束照射在切割工位處的晶體上，并在晶體上進行掃描，以在晶體內(nèi)形成改質(zhì)層；晶片分離模塊，用于通過改質(zhì)層從晶體上分離出晶片；控制模塊，用于在光路調(diào)整模塊控制分片激光束掃描晶體時，控制光路調(diào)整模塊與裝載模塊進行協(xié)同運動，以使分片激光束勻速地對晶體進行掃描；裝載模塊、傳送模塊、激光發(fā)生模塊、光路調(diào)整模塊和晶片分離模塊均與控制模塊電連接。本發(fā)明能夠提高晶體分片的質(zhì)量。

技術領域

本發(fā)明涉及激光加工技術領域，尤其涉及一種激光加工晶體的系統(tǒng)及其方法。

背景技術

晶體在用做襯底前，需要經(jīng)過修整研磨、分片、機械研磨、化學機械拋光、清洗、檢測等多道工序。

其中，晶體的分片工序目前多集中于傳統(tǒng)的線/鋸切割，分片完成后的晶片表面帶有大量割痕、崩邊以及表面或亞表面結構損傷等缺陷，直接影響了后道工序的加工效率；且與切割線直徑相近的材料損失占晶體總體積的30％～50％，從而導致現(xiàn)有分片方法無法滿足大幅面、超薄、超平坦化的使用要求。

激光剝離技術是一種可對晶體進行加工處理的激光加工技術，其是將激光隱形劃片技術與晶體分割技術相結合，利用可聚焦在晶體內(nèi)部的高能激光束，在晶體內(nèi)部預設位置形成改質(zhì)層，改質(zhì)層后期在外力驅動下發(fā)生裂紋擴展來實現(xiàn)晶體的逐層分片。

然而，由于一些晶體本身的生長特性，如SiC晶體，激光分片完成后，在其表面會存在大量微米級隕坑、類魚鱗或類駝峰、凹陷波谷等加工缺陷，導致其表面粗糙度達到3μm以上。而出現(xiàn)這類缺陷的主要原因在于激光加工過程中，掃描在晶體上的激光光束的運動速度不均勻，從而出現(xiàn)上述加工缺陷。

因此，如何提高晶體分片的質(zhì)量成為目前亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供的激光加工晶體的系統(tǒng)及其方法，通過控制所述光路調(diào)整模塊與裝載模塊進行協(xié)同運動，能夠保證分片激光束勻速的在晶體上進行掃描，從而減少了分片后的晶片上的加工缺陷，提高了晶體的分片質(zhì)量。

第一方面，本發(fā)明提供一種激光加工系統(tǒng)，包括：

裝載模塊，用于裝載晶體，并帶動晶體移動；

傳送模塊，用于通過裝載模塊帶動晶體在切割工位和分片工位間移動；

激光發(fā)生模塊，用于發(fā)出分片激光束；

光路調(diào)整模塊，用于將分片激光束照射在切割工位處的晶體上，并在晶體上進行掃描，以在晶體內(nèi)形成改質(zhì)層；

晶片分離模塊，用于通過改質(zhì)層從晶體上分離出晶片；

控制模塊，用于在光路調(diào)整模塊控制分片激光束掃描晶體時，控制光路調(diào)整模塊與裝載模塊進行協(xié)同運動，以使分片激光束勻速地對晶體進行掃描；

裝載模塊、傳送模塊、激光發(fā)生模塊、光路調(diào)整模塊和晶片分離模塊均與控制模塊電連接。

可選地，激光加工系統(tǒng)還包括：成像模塊；

成像模塊與控制模塊電連接；

成像模塊，用于在分片激光束掃描晶體的過程中監(jiān)測生成的改質(zhì)層的爆點和/或裂紋，以得到監(jiān)測結果；

控制模塊，用于根據(jù)監(jiān)測結果，判斷是否需要調(diào)整分片激光束的加工參數(shù)，以使改質(zhì)層符合預設的要求。

可選地，激光發(fā)生模塊，還用于發(fā)出拋光激光束；

傳送模塊，還用于通過裝載模塊帶動晶體或晶片移動至拋光工位；

光路調(diào)整模塊包括：掃描物鏡單元和掃描振鏡單元；