CN111451646A - 一种晶圆激光隐形切割的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：步骤1：将来料晶圆不贴膜放入激光加工设备上，背面放在加工平台上真空吸附；步骤2：通过激光加工设备对晶圆的正面进行激光开槽处理，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜，步骤3：将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度；步骤4：将晶圆放入激光隐形切割机，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过激光隐形切割机内的红外相机进行对位加工；步骤5：激光隐形切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。本发能提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于半导体封装技术领域，尤其涉及一种晶圆激光隐形切割的加工工艺。
背景技术
随着晶圆功能结构的提升，晶圆正面对光照和灰尘越来越敏感，因此在晶圆加工过程中尽可能减少晶圆正面显露出来的时间。目前的电子元器件上使用金刚石磨轮刀片进行切割，整个加工流程中晶圆正面都是显露在空气中，速度较慢且金刚石磨轮刀片是易耗品，后期耗材成品较高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种晶圆激光隐形切割的加工工艺。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入激光加工设备上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过激光加工设备对晶圆的正面进行激光开槽处理，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入激光隐形切割机，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过激光隐形切割机内的红外相机进行对位加工；
步骤5：激光隐形切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述步骤4中对位加工是指晶圆背面与晶圆正面开槽相对应的加工。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述步骤1中晶圆的开槽深度≤20um，开槽宽度≤160um。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述步骤3中预设厚度为≤800um。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述步骤5中晶圆在扩膜设备上进行扩膜。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述晶圆开槽采用紫外纳秒激光器，其中，紫外纳秒激光器频率40KHZ时功率大于13W，脉宽90±30NS，频率200KHZ时功率大于4W，脉宽210±30NS。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述紫外纳秒激光器可以针对晶圆进行整形处理，整形处理方式如下，紫外纳秒激光器射出的激光先一分为二，变成两路光，一路为修边，一路为挖槽，修边再通过电机带动的分光镜又分为可改变宽度的两路光，挖槽通过平凹和平凸两块柱面透镜整形为椭圆光斑，其中，两块柱面透镜的焦距需满足1≤平凸/平凹≤3，加工晶圆时根据产品实际加工宽度，先是修边划出两条安全线，宽度为产品实际加工宽度，再用挖槽把两条安全线中间区域去除干净。
优选地，所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，所述步骤4中激光隐形切割机为红外纳秒激光器，其中，频率50-100KHZ，频率100KHZ时功率大于4W，脉宽100±30NS，再结合红外相机通过晶圆背面透光看见晶圆正面图形，抓取特征点进行对位加工。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明能减少外界光照和粉尘对晶圆正面的污染，晶圆从完整的厚片到单颗减薄后的标准晶粒，晶圆正面显露在空气中的时间最少。
2、提高生产效率，传统晶圆加工是使用金刚石磨轮刀片切割，效率慢速度只能50mm/s，而激光加工速度能到300mm/s，是传统加工的6倍。
3、传统的金刚石磨轮刀片是耗损品，每年购买金刚石磨轮刀片的费用在40万左右，而激光加工设备无耗材。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入激光加工设备上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过激光加工设备对晶圆的正面进行激光开槽处理，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜，
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入激光隐形切割机，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过激光隐形切割机内的红外相机进行对位加工；
步骤5：激光隐形切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
本发明中所述步骤4中对位加工是指晶圆背面与晶圆正面开槽相对应的加工。其中，激光隐形切割机为红外纳秒激光器，而红外纳秒激光器的频率50-100KHZ，频率100KHZ时功率大于4W，脉宽100±30NS，再结合红外相机通过晶圆背面透光看见晶圆正面图形，抓取特征点进行对位加工。
实施例一
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入紫外纳秒激光器加工平台上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过紫外纳秒激光器以频率为200KHZ划出两条安全线，再以频率为40KHZ对晶圆的正面进行激光开槽处理，其晶圆的开槽深度为20um，开槽宽度为160um，同时对设备光路做整形处理，紫外纳秒激光器射出的激光先一分为二，变成两路光，一路为修边，一路为挖槽，修边再通过电机带动的分光镜又分为可改变宽度的两路光，挖槽通过平凹和平凸两块柱面透镜整形为椭圆光斑，其中，两块柱面透镜的焦距需满足1≤平凸/平凹≤3，加工晶圆时根据产品实际加工宽度，先是修边划出两条安全线，宽度为产品实际加工宽度，再用挖槽把两条安全线中间区域去除干净，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度，达至为800um；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入红外纳秒激光器加工平台上，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过红外纳秒激光器加工平台内的红外相机进行对位加工；
步骤5：红外纳秒激光器以100KHZ切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆采用扩膜设备进行扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
实施例二
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入紫外纳秒激光器加工平台上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过紫外纳秒激光器以频率为200KHZ划出两条安全线，再以频率为40KHZ开槽，对晶圆的正面进行激光开槽处理，其晶圆的开槽深度为10um，开槽宽度为100um，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度，达至500um；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入红外纳秒激光器加工平台上，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过红外纳秒激光器加工平台内的红外相机进行对位加工；
步骤5：红外纳秒激光器以80KHZ，频率90KHZ切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆采用扩膜设备进行扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
实施例三
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入紫外纳秒激光器加工平台上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过紫外纳秒激光器以频率为200KHZ划出两条安全线，再以频率为40KHZ对晶圆的正面进行激光开槽处理，其晶圆的开槽深度为15um，开槽宽度为140um，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度，达至600um；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入红外纳秒激光器加工平台上，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过红外纳秒激光器加工平台内的红外相机进行对位加工；
步骤5：红外纳秒激光器以90KHZ，切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆采用扩膜设备进行扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
实施例四
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入紫外纳秒激光器加工平台上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过紫外纳秒激光器以频率为200KHZ划出两条安全线，再以频率为40KHZ对晶圆的正面进行激光开槽处理，其晶圆的开槽深度为9um，开槽宽度为90um，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度，达至400um；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入红外纳秒激光器加工平台上，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过红外纳秒激光器加工平台内的红外相机进行对位加工；
步骤5：红外纳秒激光器以70KHZ，切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆采用扩膜设备进行扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
实施例五
一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入紫外纳秒激光器加工平台上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过紫外纳秒激光器以频率为200KHZ划出两条安全线，再以频率为40KHZ对晶圆的正面进行激光开槽处理，其晶圆的开槽深度为5um，开槽宽度为50um，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度，达至200um；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入红外纳秒激光器加工平台上，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过红外纳秒激光器加工平台内的红外相机进行对位加工；
步骤5：红外纳秒激光器以50KHZ，切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆采用扩膜设备进行扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
上述的实施例二至实施例五中，均需要对晶圆做整形处理，紫外纳秒激光器射出的激光先一分为二，变成两路光，一路为修边，一路为挖槽，修边再通过电机带动的分光镜又分为可改变宽度的两路光，挖槽通过平凹和平凸两块柱面透镜整形为椭圆光斑，其中，两块柱面透镜的焦距需满足1≤平凸/平凹≤3，加工晶圆时根据产品实际加工宽度，先是修边划出两条安全线，宽度为产品实际加工宽度，再用挖槽把两条安全线中间区域去除干净，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
本发明中提及的对晶圆吸附的真空吸附装置是本领域技术人员已知的技术，在这不再做任何的赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将来料晶圆不贴膜放入激光加工设备上，背面放在加工平台上真空吸附；
步骤2：通过激光加工设备对晶圆的正面进行激光开槽处理，开槽后将晶圆的正面进行贴BG膜；
步骤3：在步骤2开槽贴膜后，将其放入研磨设备进行背面研磨，使晶圆减薄至预设厚度；
步骤4：在步骤3完成预设厚度后，将晶圆放入激光隐形切割机，晶圆的正面朝下放在加工平台上真空吸附，接着通过激光隐形切割机内的红外相机进行对位加工；
步骤5：激光隐形切割完后在晶圆背面进行贴UV膜并贴在钢环上，此时晶圆正面贴着BG膜，晶圆背面贴在带钢环的UV膜上，接着将晶圆取下并撕掉正面的BG膜，再对晶圆扩膜处理，将切割完成的晶圆分为独立的晶粒。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述步骤4中对位加工是指晶圆背面与晶圆正面开槽相对应的加工。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述步骤1中晶圆的开槽深度≤20um，开槽宽度≤160um。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述步骤3中预设厚度为≤800um。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述步骤5中晶圆在扩膜设备上进行扩膜。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述晶圆开槽采用紫外纳秒激光器，其中，紫外纳秒激光器频率40KHZ时功率大于13W，脉宽90±30NS，频率200KHZ时功率大于4W，脉宽210±30NS。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述紫外纳秒激光器可以针对晶圆进行整形处理，整形处理方式如下，紫外纳秒激光器射出的激光先一分为二，变成两路光，一路为修边，一路为挖槽，修边再通过电机带动的分光镜又分为可改变宽度的两路光，挖槽通过平凹和平凸两块柱面透镜整形为椭圆光斑，其中，两块柱面透镜的焦距需满足1≤平凸/平凹≤3，加工晶圆时根据产品实际加工宽度，先是修边划出两条安全线，宽度为产品实际加工宽度，再用挖槽把两条安全线中间区域去除干净。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割的加工工艺，其特征在于：所述步骤4中激光隐形切割机为红外纳秒激光器，其中，频率50-100KHZ，频率100KHZ时功率大于4W，脉宽100±30NS，再结合红外相机通过晶圆背面透光看见晶圆正面图形，抓取特征点进行对位加工。
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