有了这项技术，人类科技进步的速度将加快10倍——激光切割机的硅晶圆切割技术：在硅晶圆切割中，激光切割近年来迅速取代了机械切割。激光切割的使用促进了芯片生产率和批量生产，而机械切割效率低，边缘切割高，切割盘和切削液等耗材成本非常高，成产成本很高。激光切割是一种非接触式工艺，在加工中具有许多无与伦比的优势。激光加工具有环保、高效、低加工等优点。常见的激光切割技术分为闭塞切割和消融切割。

不同的硅片材料对激光设备的要求也因性能的不同而不同。因此，激光加工工艺必须与产品相适应，才能找到最佳解决方案。激光加工以激光光子为能量载体，激光束与材料的相互作用使被加工材料发生一系列物理化学变化，从而实现切割、钻孔、蚀刻等加工工艺。材料。当激光束延伸并对齐时，在材料表面形成几微米的焦点，并且通过移动基板可以使每个切口变得灵活。

1.激光切割机

激光切割系统主要由激光系统、道路光传输系统、激光聚焦系统、图像定位系统、运动控制系统等组成。全自动设备还具有自动进出系统。激光系统主要由激光器组成，包括激光头、控制箱和水冷器（光纤激光器部分为风冷）。目前，主要的激光器是半导体泵浦固体激光器和光纤激光器。波长范围主要是红外1064nm、绿光532nm、紫外355nm。道路的光传输系统主要包括扩束器系统、传输系统、开口等。激光​​传输系统主要是45度透射镜或0度反射镜。功率涂层，以确保激光功率的最小衰减。与用于操作聚焦镜的机械移动底座一起，将指向切口的隐藏光束放置在要切割的材料中，指向烧蚀切口的光束从表面逐渐向下移动，以确保材料完全去除上面被剪掉了。

2.隐藏的手术技术

随着微电子工业的发展，器件变得越来越小、越来越轻。还有很多问题：单芯片尺寸减小，盘片厚度变薄，盘片更容易断裂；为了减少耦合和串扰，IC芯片应该由k值低的材料制成。 ，但低k值材料与硅基板的附着力较差，传统的切割方法通常会出现薄膜的剥落和开裂，增加了晶圆的复杂性和重量。由于激光边缘的吸收，激光处理会导致形成微裂纹或受热区域。为了解决这些问题，日本滨松光学公司发明了隐形立方体技术并申请了专利。激光发射一定波长的激光束，由圆盘中高数值孔径的透镜聚焦，改变内部的单晶硅。隐形浸渍技术应用广泛，从硅片到玻璃、蓝宝石和各种晶体，都可以使用隐形浸渍技术。隐藏式激光切割是一种内部转换过程，其中激光聚焦到材料中以形成成型层。

隐形手术有很大的好处。切割后边缘效果好，切割光滑无尘。在对单晶硅进行几次地下切割后，表面不再有裂缝。不同激光下单晶硅隐藏内部的截面形貌，截面粗糙度小，无熔渣。隐藏式遮光罩对自动对焦点的要求很高，因此标准的聚焦镜无法满足要求，需要使用数值孔径大于0.5的镜头或具有相同性能的多倍镜。通常，激光入射点的直径约为 4mm，聚焦后，该点的直径接近衍射极限，小于 1 微米。在实际加工中，激光在硅片中形成的改性层似乎在20到100微米之间，这会导致硅片的内应力发生变化。撕裂约为 1-3 微米。根据硅胶材料的透射率和客户的需求，需要直接或回射激光器。

3. 消融手术技术

烧蚀激光切割的光谱范围很广，大致可分为表面雕刻、半切和全切。顾名思义，表面雕刻只是将材料表面的部分材料去除，一半的切削深度达到一半或更多的材料。激光烧蚀处理是指当激光击中材料时，光子能量被材料吸收，部分光子打断分子链，部分光子转化为热能，形成等离子体云。分子链断裂后，材料蒸发和升华，与净化装置相互作用，去除等离子体云和碎片进行处理。

激光与物质的相互作用不仅与激光波长、功率密度、脉冲宽度等激光参数有关，还与固有物理性质、照射时间和环境条件等密切相关。材料本身。材料表面在不同激光功率密度值的影响下发生的物理现象。当激光功率密度小于 104W/cm2 时，材料会吸收激光能量，通常只能加热材料表面而材料保持固态。 , 此步骤主要用于零件的退火和硬化。当激光功率密度在 104 W/cm2 和 106 W/cm2 之间增加时，材料吸收激光能量，损伤区域的材料表面温度升高到熔点，材料开始熔化，液固分离。界面以一定的速度深入到材料中，这一步主要用于金属表面的回流、涂层和焊接。当激光功率密度超过 106 W/cm2 时，有源区材料蒸发，有源区积聚的熔融材料继续吸收能量，导致温度升高，材料蒸发温度升高，导致蒸发压力。 、钻孔等。当激光功率密度大于108W/cm2时，由于激光照射时间短，热量不能及时传递，应用区域材料局部温度过高，通过蒸发引起爆炸。并且材料通过蒸发完全去除而不熔化。 ，此步骤适用于放大脉冲激光、穿孔等风险。

当入射激光的能量被物质吸收时，激光与物质的相互作用就开始了。激光与物质相互作用的过程遵循能量守恒定律，即：

E = Er + Ea + Et

式中，E为入射激光辐射的总能量； Is是吸收的激光能量； Ea 是反射的激光能量；一是发射的激光能量；不同材料对激光辐射的吸收是不同的。蓝宝石、玻璃等硬而脆的非金属材料在加工过程中受热应力的影响，在加工过程中很容易断裂或断裂。

4. 激光焦点在硅胶材料中的位置分析

在隐形骰子工艺中，激光会聚在硅材料中。因为硅的折射率与空气的折射率不同，所以激光是从一种介质发送到另一种介质的。由于不同介质的折射率不同，激光在材料中发生折射，折射现象导致激光焦点发生偏移，也就是我们常说的激光焦点偏移。照射在激光上的介质的良好平整度允许材料与平行薄片同化，在所使用的光学器件中，平行薄片是没有光学效应的组件。使用 Zemax 仿真分析可以快速达到焦点分布模式。

5、激光切割质量评价

激光切割评价的标准目前还没有统一，但各家客户对激光切割的评价可以概括为切割性能和效率的广泛性。最终目标是实现最佳切割效果的最大切割效率。一般来说，人们会根据自己产品的特点，通过比较现有的机械切削性能或下一道工序所需的性能，制定一套相关的标准。切割质量可以根据切割精度、切割宽度、切割形态（凹坑、块状、侧面粗糙度、锥度）、比例等来粗略衡量。对于隐形硅胶立方体，切割效果几乎是理想的，因为它切割后的产品大约1-3微米，切口干净，直线度好，无热效应。因此，衡量一个隐蔽切口的切口质量，主要是通过粘在切口侧壁上的蛞蝓来判断的。烧蚀切割一般要求切割精度在1-5m，间隙宽度在10-50m左右，凹坑不大于1-10m。不同的制造商有不同的标准。一般来说，如果要求的精度和热影响区在20到50微米之间，纳秒激光烧蚀切割一般可以满足要求，如果精度降低到20微米以下，则应以皮秒和飞秒为单位进行.

一般追求减速，假设效果越快越好，但在治疗参数方面，效率越高，激光功率越高，频率越高，峰值功率越高，参数越大. † 这会导致热应力增加和切割质量变差。因此，效率的优化必须考虑到削减的影响，需要有针对性的分析实际情况。