(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211014338.3 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 郑州轨道交通信息技 术研究院 地址 450001 河南省郑州市高新 技术产业 开发区翠竹街6号1 1号楼2楼 (72)发明人 何在田　田耕　陈松涛　王志远　 葛彦杰　张燕　董和平　 (74)专利代理 机构 郑州浩德知识产权代理事务 所(普通合伙) 41130 专利代理师 柏琼琼 (51)Int.Cl. B23K 26/06(2014.01) B23K 26/38(2014.01) B23K 26/402(2014.01) B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种晶圆激光隐形切割方法 (57)摘要 本发明涉及晶圆切割的技术领域， 公开了一 种晶圆激光隐切方法。 首先将待切割晶圆内部分 为三个区域， 分别为第一切割区域、 第二切割区 域和第三切割区域； 然后通过运动控制模块的软 件控制程序控制纳米电机， 调整激光焦点在晶圆 内的深度， 在晶圆内部的不同深度进行隐形切 割， 按照确定的切割刀数依次对第一切割区域、 第二切割区域和第三切割区域进行切割。 第一切 割区域、 第三切割区域激光焦点依次由下往上切 割， 第二切割区域激光焦点依次由上往下切割， 且不同切割区域设置不同的切割功率， 这样能够 避免晶圆切割时内部热应力过大， 有效的降低了 切割后晶粒边缘的微裂纹的产生， 改善了晶圆上 表面切缝的直线度， 提高了产品质量。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115229332 A 2022.10.25 CN 115229332 A 1.一种晶圆激光隐形切割方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 步骤一： 先选一个同样材质的晶圆作为样品， 激光射入晶圆的折射率n预估为3.5～4.0 中的一个值， 将激光束聚焦于硅材料内部， 在控制运动控制模块的软件控制程序中设定激 光焦点深度为视觉深度h， 激光焦点在样品晶圆内部的实际深度为H， 则视觉深度h、 激光焦 点在样品晶圆内部的实际深度H与激光射入样品晶圆时的折射率n之 间的关系， 由折射率定 律推导可得知为： 通过在控制运动控制模块的软件控制程序 中设定不同视觉深度 h， 使激光焦点聚焦 在晶圆内部的不同深度H处； 步骤二： 选择发射的激光束的波长为10 00～1400nm的激光器； 步骤三： 控制运动控制模块移动对样品晶圆进行切割， 切割之后测量实 际的激光焦点 切割深度 H， 根据折射率定律推导可得知为： 计算出实际的激光射入晶圆的折射率n 进行校正； 步骤四： 根据步骤三中计算出实际的激光射入晶圆的折射率n， 激光焦点在样品晶圆内 部的实际深度H， 重新设定h值， 选择和步骤二一样的激光器， 根据晶圆的厚度确定切割刀 数； 步骤五： 将待切割晶圆分为三个区域， 分别为第 一切割区域、 第二切割区域和第 三切割 区域； 步骤六： 通过运动控制模块中的纳米电机带动激光器的激光束的激光焦点在晶圆内部 的纵向移动， 按照确定的切割刀数依 次对第一切割区域、 第二切割区域和第三切割区域进 行切割， 第一切割区域、 第三切割区域激光焦点依次由下往上切割， 第二切割区域激光焦点 依次由上往下切割。 2.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割方法， 其特征在于： 步骤二中发射的激 光束的波长为10 64nm和1342nm优先。 3.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割方法， 其特征在于： 步骤六中激光器的 激光束的激光焦点在晶圆内部的纵向速率 为： 300～450㎜/s。 4.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割方法， 其特征在于： 步骤六中激光器的 激光束的切割功率为： 0.5～2 W， 第一切割区域的切割功 率＞第三切割区域的切割功 率≥第 二切割区域的切割功率。 5.根据权利要求1所述的一种晶圆激光隐形切割方法， 其特征在于： 步骤六中切缝之间 的间距至少大于1.5倍激光切痕宽度， 切缝的宽度为20～6 0 μm。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115229332 A 2一种晶圆 激光隐形切割方 法 技术领域 [0001]本发明涉及晶圆切割的技 术领域， 尤其是一种晶圆激光隐形切割方法。 背景技术 [0002]在半导体行业， 硅材料在半导体材料占据绝对主导的地位， 被广泛应用于MEMS器 件， 芯片， 大功 率器件等产品上。 硅晶圆的晶粒尺寸越来越小， 厚度越来越薄， 传统机械式的 刀轮加工 设备崩边太大， 弊端凸显， 而激光切割技术可以很好解决此弊端， 在半导体切割领 域获得了广泛应用。 [0003]现有的激光消融切割晶圆技术就是激光直接作用于硅晶圆材料上， 光束能量被材 料吸收， 部分激光束打断分子链， 转化为热能， 材料气化升华， 然后在吹气装置的配合下气 体和残渣被去除， 从而达 到切割加工的目的。 [0004]传统激光消融切割方法的激光焦点是从晶圆表面逐渐往下进行切割， 最终自上而 下贯穿材料完成切割。 传统激光消融切割由于激光的边缘吸收效应， 激光加工后会产生微 裂纹或者热影响区， 影响产品质量。 激光消融切割还有一个最大深宽比的问题， 最大深 宽比 不能无限优化， 在实际生产中， 硅片厚度如果大于0.3 mm， 激光消融切割将会变得效率低下， 效果也不尽如人意， 同时还有上 下表面锥度太大、 多次切割后带来的残渣等问题难以解决。 [0005]现有的晶圆激光隐形切割技术还不成熟， 在实际应用中同样存在各种各样的实际 问题， 最常见 的如晶圆内部由于加工时热效应的影响局部产生热应力， 导致晶圆还未切到 上表面时由于内部受力不均匀 直接裂开， 造成晶圆上表面切缝不平直、 甚至一些微裂纹延 伸入芯片内部， 造成残次品产生。 发明内容 [0006]针对现有技术中的问题， 本发明的目的提供有效的降低了切割后晶圆的微裂 纹的 产生， 降低了切割时晶圆内部热效应的影响， 晶圆表面切缝直线度好， 提高了产品质量的晶 圆激光隐形切割方法。 [0007]为了达到上述目的， 本发明的技 术方案是： [0008]一种晶圆激光隐形切割方法， 包括以下步骤： [0009]步骤一： 先选一个同样材质的晶圆作为样品， 激光射入晶圆的折射率n预估为3.5 ～4.0中的一个值， 将激光束聚焦于硅材料内部， 在 控制运动控制模块的软件控制程序中设 定激光焦点深度为视觉深度h， 激光焦点在样品晶圆内部的实际深度为H， 则视觉深度h、 激 光焦点在样品晶圆内部的实际深度H与激光射入样品晶圆时的折射率n之 间的关系， 由折射 率定律推导可得知为： 通过在控制运动控制模块的软件控制程序中设定不同视觉 深度h， 使激光焦点聚焦 在晶圆内部的不同深度H处； [0010]步骤二： 选择发射的激光束的波长为10 00～1400nm的激光器； [0011]步骤三： 控制运动控制模块移动对样品晶圆进行切割， 切割之后测量实际的激光说　明　书 1/4 页 3 CN 115229332 A 3