62 微细加工技术 2008年 速度为18mm/s的锯片切割 放大了50倍的效果 a磨料水射流切割(有毛刺、很大的切痕、裂缝) h激光微射流在15mm/的速度下的切痕 放大400倍的效果晶圆在切割后没有清洗) b传统激光切割(熔化、有热破坏) c干激光切割表面质量 图5厚度为178μm晶圆的顶端面切割比较 通常在薄型晶圆的微细加工领域中,以圆边标准晶圆为 基础,致使普通的加工方法受限。由于水射流技术和激光切 割技术无机械约束,可以切割任意形状的微型加工材料,使得 c激光微射流切割(边缘没有破坏、完美切割) 其在晶圆加工中成为首选。普通的磨料水射流由于磨料的硬 度、尺寸的不规则会使晶圆表面产生碎片、毛刺及裂纹,同时掺 图6高压水射流和传统的激光加工结果的比较 入磨料的高压水束内部的紊乱及磨料的不规则运动使得水束表2可以知,在具有同等切痕宽度的情形下,微水射流导引激 作用于加工表面的直径尺寸较喷嘴的尺寸大得多(如图6)。光切片断裂所需的力比磨料锯片切片在正反两面都要高 3.3水射流导引激光切割的强度 50%左右。 实际上对工件进行加工后一般都会或多或少的损害工件 如图8所示,从关系断裂概率的韦伯分布实验显示的韦 的内部属性,对于微细加工而言,保障材料的断裂强度就显得伯强度结果来看,激光微射流技术可以达到810MPa,而锯片 比较重要,特别是对于薄片晶圆的加工。提高材料的断裂强切割(研磨前)只有530MPa左右。结果同样证实了之前的 度能够更好的保障后续的加工以及器件的使用寿命。 结论 为了研究微水射流导引激光切割对晶圆强度的影响,分 表2磨料锯片和激光微射流切片断裂强度对比 别对微水射流导引激光和锯片切割(研磨前、研磨后)进行了 断裂强度(平均作用力/N 独立的对比实验(因干激光切割具有较低的断裂强度而未对加工技术加工速度切痕宽度 面 比)“。测试样本均为同一批125m厚的硅品圆,实验将品磨料锯片切割25m45m 圆切成10mmxl0mm的小片,然后进行3点弯曲实验,测试 硅微片断裂所需的力,如图7所示。测试结果如表2所示,由 激光徵射流50mm/s46m62 微 细 加 工 技 术 2008 a速度为 1．8mm／s的锯片切割 放 大 了5O倍 的效 果 b激 光微射流在 15mm／s的速度下的切痕 放大4O0倍的效果(晶圆在切割后没有清洗j C 干 激 光 切割 表 面 质 量 图 5 厚度为 178p．m晶圆的顶端 面切 割比较 通 常在薄型 晶圆的微 细加工领域 中，以圆边标准 晶 圆为 基础，致使普通的加工方法受限。由于水射流技术和激光切 割技术无机械约束 ，可以切割任意形状的微型加工材料，使得 其在晶圆加工中成为首选 。普通的磨料水射流由于磨料 的硬 度 、尺寸 的不规则会使晶圆表面产生碎片 、毛刺及裂纹 ，同时掺 入磨料的高压水束内部的紊乱及磨料的不规则运动使得水束 作用于加工表面的直径尺寸较喷嘴的尺寸大得多(如图 6)。 3．3 水射流导引激光切割的强度 实际上对工件进行加工后一般都会或多或少的损害工件 的内部属性 ，对于微细加工而言 ，保 障材料 的断裂强度就显得 比较重要，特别是对于薄片晶圆的加工。提高材料的断裂强 度能够更好的保障后续的加工以及器件的使用寿命。 为了研究微水射流导引激 光切割对 晶 圆强度 的影 响，分 别对微水射流导引激光和锯片切割(研磨前 、研磨后)进行了 独立 的对 比实验 (因干 激光切割 具有较低 的断裂强度 而未对 比) J。测试样本均为同一批 125p．m厚 的硅 晶圆 ，实验将 晶 圆切成 10mmX10mm的小 片 ，然后进行 3点弯 曲实验 ，测试 硅 微 片断裂所 需 的力 ，如图7所示 。测 试结果 如表 2所示 ，由 } ——■— ：mm mm ． 。 a磨料水射流切割 (有毛刺、很大的切痕、裂缝) b传统激光切割 (熔化、有热破坏) c激光徼射流切割 (边缘没有破坏、完美切割) 图 6 高压水射流和传统的激光加工结果 的比较 表 2可 以知 ，在具有 同等切痕宽度 的情形下 ，微水射流导引激 光切片 断裂 所 需 的 力 比磨 料 锯 片 切 片在 正 反 两 面都 要 高 50％左右 。 如图 8所示，从关系断裂概率的韦伯分布实验显示的韦 伯强度结果来看 ，激光微射流技术可以达到 810MPa，而锯片 切割(研磨前)只有 530MPa左右。结果同样证实了之前的 结论。 表 2 磨料锯片和激光微射 流切 片断裂强度对 比 旱 一