激光加工晶体的系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供一种激光加工晶体的系统及其方法，激光加工系统包括：装载模块，用于装载晶体，并带动晶体移动；传送模块，用于通过装载模块带动晶体在切割工位和分片工位间移动；激光发生模块，用于发出分片激光束；光路调整模块，用于将分片激光束照射在切割工位处的晶体上，并在晶体上进行扫描，以在晶体内形成改质层；晶片分离模块，用于通过改质层从晶体上分离出晶片；控制模块，用于在光路调整模块控制分片激光束扫描晶体时，控制光路调整模块与装载模块进行协同运动，以使分片激光束匀速地对晶体进行扫描；装载模块、传送模块、激光发生模块、光路调整模块和晶片分离模块均与控制模块电连接。本发明专利技术能够提高晶体分片的质量。本发明专利技术能够提高晶体分片的质量。本发明专利技术能够提高晶体分片的质量。

【技术实现步骤摘要】
激光加工晶体的系统及其方法


[0001]本专利技术涉及激光加工
，尤其涉及一种激光加工晶体的系统及其方法。

技术介绍

[0002]晶体在用做衬底前，需要经过修整研磨、分片、机械研磨、化学机械抛光、清洗、检测等多道工序。
[0003]其中，晶体的分片工序目前多集中于传统的线/锯切割，分片完成后的晶片表面带有大量割痕、崩边以及表面或亚表面结构损伤等缺陷，直接影响了后道工序的加工效率；且与切割线直径相近的材料损失占晶体总体积的30％～50％，从而导致现有分片方法无法满足大幅面、超薄、超平坦化的使用要求。
[0004]激光剥离技术是一种可对晶体进行加工处理的激光加工技术，其是将激光隐形划片技术与晶体分割技术相结合，利用可聚焦在晶体内部的高能激光束，在晶体内部预设位置形成改质层，改质层后期在外力驱动下发生裂纹扩展来实现晶体的逐层分片。
[0005]然而，由于一些晶体本身的生长特性，如SiC晶体，激光分片完成后，在其表面会存在大量微米级陨坑、类鱼鳞或类驼峰、凹陷波谷等加工缺陷，导致其表面粗糙度达到3μm以上。而出现这类缺陷的主要原因在于激光加工过程中，扫描在晶体上的激光光束的运动速度不均匀，从而出现上述加工缺陷。
[0006]因此，如何提高晶体分片的质量成为目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]为解决上述问题，本专利技术提供的激光加工晶体的系统及其方法，通过控制所述光路调整模块与装载模块进行协同运动，能够保证分片激光束匀速的在晶体上进行扫描，从而减少了分片后的晶片上的加工缺陷，提高了晶体的分片质量。
[0008]第一方面，本专利技术提供一种激光加工系统，包括：
[0009]装载模块，用于装载晶体，并带动晶体移动；
[0010]传送模块，用于通过装载模块带动晶体在切割工位和分片工位间移动；
[0011]激光发生模块，用于发出分片激光束；
[0012]光路调整模块，用于将分片激光束照射在切割工位处的晶体上，并在晶体上进行扫描，以在晶体内形成改质层；
[0013]晶片分离模块，用于通过改质层从晶体上分离出晶片；
[0014]控制模块，用于在光路调整模块控制分片激光束扫描晶体时，控制光路调整模块与装载模块进行协同运动，以使分片激光束匀速地对晶体进行扫描；
[0015]装载模块、传送模块、激光发生模块、光路调整模块和晶片分离模块均与控制模块电连接。
[0016]可选地，激光加工系统还包括：成像模块；
[0017]成像模块与控制模块电连接；
[0018]成像模块，用于在分片激光束扫描晶体的过程中监测生成的改质层的爆点和/或裂纹，以得到监测结果；
[0019]控制模块，用于根据监测结果，判断是否需要调整分片激光束的加工参数，以使改质层符合预设的要求。
[0020]可选地，激光发生模块，还用于发出抛光激光束；
[0021]传送模块，还用于通过装载模块带动晶体或晶片移动至抛光工位；
[0022]光路调整模块包括：扫描物镜单元和扫描振镜单元；
[0023]扫描物镜单元和扫描振镜单元分别与控制模块电连接；
[0024]扫描物镜单元，用于将分片激光束照射在切割工位处的晶体上，并在晶体上进行扫描，以在晶体内形成改质层；
[0025]扫描振镜单元，用于将抛光激光束照射在抛光工位处的晶体或晶片上，并在晶体或晶片上进行扫描，以对晶体或晶片的表面进行抛光；
[0026]控制模块，用于在扫描物镜单元控制分片激光束扫描晶体时控制扫描物镜单元与装载模块进行协同运动，在扫描振镜单元控制抛光激光束扫描晶体或晶片时控制扫描振镜单元与装载模块进行协同运动，以使抛光激光束匀速地对晶体或晶片的表面进行扫描。
[0027]可选地，光路调整模块还包括：光路切换单元；
[0028]光路切换单元与控制模块电连接；
[0029]控制模块，用于在激光发送模块发出分片激光束时控制光路切换单元将分片激光束射向扫描物镜单元，在激光发送模块发出抛光激光束时控制光路切换单元将抛光激光束射向扫描振镜单元。
[0030]可选地，抛光激光束为高斯光束；
[0031]光路调整模块还包括：光束整形单元；
[0032]光束整形单元与控制模块电连接；
[0033]光束整形单元，用于将高斯光束的相位转变为平顶形的激光束。
[0034]可选地，光路调整模块还包括：扩束镜单元；
[0035]扩束镜单元固定设置在分片激光束和抛光激光束的传播路径上；
[0036]扩束镜单元，用于增大分片激光束和抛光激光束的直径。
[0037]可选地，激光加工系统还包括：形貌尺寸测量模块；
[0038]形貌尺寸测量模块与控制模块电连接；
[0039]形貌尺寸测量模块，用于测量晶体或晶片表面的形貌和尺寸，以得到测量结果；
[0040]控制模块，用于根据测量结果判断晶体或晶片是否合格。
[0041]第二方面，本专利技术提供一种激光加工晶体的方法，应用于如上任一项的激光加工系统中的控制模块，包括：
[0042]控制传送模块带动装载模块，以将装载模块上的晶体移动至切割工位；
[0043]控制激光发生模块发出分片激光束，并控制光路调整模块与装载模块进行协同运动，以使分片激光束通过光路调整模块相对于晶片匀速地对晶体进行扫描，以在晶体内形成改质层；
[0044]控制传送模块带动装载模块，以将装载模块上的晶体移动至分片工位；
[0045]控制晶片分离模块对晶体施加外力，以通过改质层从晶体上分离出晶片。
[0046]可选地，控制激光发生模块发出分片激光束，并控制光路调整模块与装载5模块进行协同运动的步骤进一步还包括：
[0047]在分片激光束扫描晶体的过程中，控制成像模块监测生成的改质层的爆点和/或裂纹，以得到监测结果；
[0048]根据监测结果，判断是否需要调整分片激光束的加工参数，以使改质层符合预设的要求。
[0049]0可选地，在控制传送模块带动装载模块，以将装载模块上的晶体移动至切割工位的步骤之前，激光加工晶体的方法还包括：
[0050]控制传送模块带动装载模块，以将装载模块上的晶体移动至抛光工位；
[0051]控制激光发生模块发出抛光激光束，并控制光路调整模块与装载模块进行协同运动，以使抛光激光束通过光路调整模块匀速对晶体的表面进行抛光；5通过形貌尺寸测量模块测量晶体表面的形貌和尺寸，以得到第一测量结果；
[0052]根据第一测量结果判断晶体是否合格；
[0053]若不合格，控制激光发生模块发出抛光激光束继续对晶体的表面进行抛光；
[0054]若合格，执行将装载模块上的晶体移动至切割工位的步骤；
[0055]在控制晶片分离模块对晶体施加外力，以通过改质层从晶体上分离出晶片0的步骤之后，处理方法还包括：
[0056]通过形貌尺寸测量模块测量晶片表面的形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光加工晶体的系统，其特征在于，包括：装载模块，用于装载晶体，并带动晶体移动；传送模块，用于通过所述装载模块带动晶体在切割工位和分片工位间移动；激光发生模块，用于发出分片激光束；光路调整模块，用于将分片激光束照射在切割工位处的晶体上，并在晶体上进行扫描，以在晶体内形成改质层；晶片分离模块，用于通过所述改质层从晶体上分离出晶片；控制模块，用于在所述光路调整模块控制分片激光束扫描晶体时，控制所述光路调整模块与装载模块进行协同运动，以使分片激光束匀速地对晶体进行扫描；所述装载模块、所述传送模块、所述激光发生模块、所述光路调整模块和所述晶片分离模块均与所述控制模块电连接。2.根据权利要求1所述的激光加工晶体的系统，其特征在于，所述激光加工晶体的系统还包括：成像模块；所述成像模块与所述控制模块电连接；所述成像模块，用于在分片激光束扫描晶体的过程中监测生成的所述改质层的爆点和/或裂纹，以得到监测结果；所述控制模块，用于根据监测结果，判断是否需要调整分片激光束的加工参数，以使改质层符合预设的要求。3.根据权利要求1所述的激光加工晶体的系统，其特征在于，所述激光发生模块，还用于发出抛光激光束；所述传送模块，还用于通过所述装载模块带动晶体或晶片移动至抛光工位；所述光路调整模块包括：扫描物镜单元和扫描振镜单元；所述扫描物镜单元和所述扫描振镜单元分别与所述控制模块电连接；所述扫描物镜单元，用于将分片激光束照射在切割工位处的晶体上，并在晶体上进行扫描，以在晶体内形成改质层；扫描振镜单元，用于将抛光激光束照射在抛光工位处的晶体或晶片上，并在晶体或晶片上进行扫描，以对晶体或晶片的表面进行抛光；控制模块，用于在所述扫描物镜单元控制分片激光束扫描晶体时控制所述扫描物镜单元与装载模块进行协同运动，在所述扫描振镜单元控制抛光激光束扫描晶体或晶片时控制所述扫描振镜单元与装载模块进行协同运动，以使抛光激光束匀速地对晶体或晶片的表面进行扫描。4.根据权利要求3所述的激光加工晶体的系统，其特征在于，所述光路调整模块还包括：光路切换单元；所述光路切换单元与所述控制模块电连接；所述控制模块，用于在所述激光发送模块发出分片激光束时控制所述光路切换单元将分片激光束射向所述扫描物镜单元，在所述激光发送模块发出抛光激光束时控制所述光路切换单元将抛光激光束射向所述扫描振镜单元。5.根据权利要求3所述的激光加工晶体的系统，其特征在于，所述抛光激光束为高斯光束；
所述光路调整模块还包括：光束整形单元；所述光束整形单元与控制模块电连接；所述光束整形单元，用于将高斯光束的相位转变为平顶形的激光束。6.根据权利要求3所述的激光加工晶体的系统，其特征在于，所述光路调整模块还包括：扩束镜单元；所述扩束镜单元固定设置在分片激光束和抛光激光束的传播路径上；所述扩束镜单元，用于增...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎宇航，侯煜，宋琦，张喆，石海燕，张紫辰，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：