一種用于半導(dǎo)體材料的激光打孔切割系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于半導(dǎo)體材料加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體材料的激光打孔切割設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息化時代的到來，電子信息、通訊、半導(dǎo)體集成電路和大功率電力電子等行業(yè)得到迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體材料得到廣泛應(yīng)用，需求越來越大，半導(dǎo)體材料的通孔和盲孔制造成為芯片制造的核心關(guān)鍵工序之一，晶圓制造技術(shù)和工藝中對通孔和盲目的制造效率和位置精度要求越來越高。
[0003]傳統(tǒng)的電火花穿孔技術(shù)在實際生產(chǎn)中存在效率極低、被加工材料需要有良好的導(dǎo)電性能等工藝限制，無法提高生產(chǎn)效率。采用化學(xué)腐蝕的方法亦不能解決直徑50微米以下深度500微米以上的大深徑比微孔的制造。因此極大地限制了晶圓制造中通孔、盲孔的制作。因此，這些電火花穿孔、化學(xué)腐蝕開孔是無法通過工藝自身的優(yōu)化來完全解決上述問題，亟需采取新的加工方式解決半導(dǎo)體材料微孔制造的瓶頸，業(yè)界迫切需要一種高精度、高品質(zhì)及高效的微孔加工方法來取代傳統(tǒng)方法。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為此，本實用新型提供一種能夠在半導(dǎo)體材料上進(jìn)彳丁尚精度、尚品質(zhì)及尚效微孔加工和切割的用于半導(dǎo)體材料的激光打孔切割系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種用于半導(dǎo)體材料的激光打孔切割系統(tǒng)，包括激光光路子系統(tǒng)、運動平臺子系統(tǒng)、視覺定位檢測子系統(tǒng)和工控機(jī)；
[0007]所述激光光路子系統(tǒng)由反射鏡、設(shè)于反射鏡旁的激光器以及設(shè)于反射鏡下方的聚焦鏡構(gòu)成；
[0008]所述運動平臺子系統(tǒng)由X/Y軸疊加運動平臺、設(shè)于X/Y軸疊加運動平臺上的Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺以及驅(qū)動聚焦鏡的Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述聚焦鏡位于所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上方，朝向所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺；
[0009]所述視覺定位檢測子系統(tǒng)由顯示器、在同一豎直線上位于反射鏡上方的成像鏡筒和相機(jī)、位于所述反射鏡下方的所述聚焦鏡以及設(shè)于聚焦鏡旁的照明燈構(gòu)成，所述相機(jī)通過成像鏡筒與所述反射鏡相連；所述反射鏡既能反射激光也能進(jìn)行成像光源透光；
[0010]所述X/Y軸疊加運動平臺、所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺、所述激光器、所述相機(jī)均與所述工控機(jī)電連接，所述工控機(jī)還電連接所述顯示器。
[0011 ] 所述X/Y軸疊加運動平臺采用直線電機(jī)或者伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)或者同步輪帶機(jī)構(gòu)或者DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動；所述Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用電動調(diào)節(jié)或螺旋測微頭手動調(diào)節(jié)。
[0012]在本實用新型的優(yōu)選實施方式中，所述X/Y軸疊加運動平臺采用直線電機(jī)驅(qū)動；所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺采用DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動；所述Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用螺旋測微頭手動調(diào)節(jié)。
[0013]在本實用新型中，所述Χ/Υ軸疊加運動平臺和Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺均具有光柵尺，所述光柵尺與所述工控機(jī)電連接。
[0014]在實用新型中，在Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上方設(shè)有與所述聚焦鏡同軸的吹氣裝置，在所述聚焦鏡的鏡頭旁設(shè)有朝向所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上表面的抽塵裝置。在打孔過程中輔以吹氣，可將打孔過程中的剝離物吹出，抽塵裝置及時把打孔時產(chǎn)生的剝離物吸走。
[0015]所述Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有真空吸附平臺，所述工控機(jī)還與所述真空吸附平臺的真空控制開關(guān)電連接。
[0016]采用上述技術(shù)方案，本實用新型適用于二極管、可控硅、大功率半導(dǎo)體器件的激光打孔和切割。工控機(jī)將運動平臺按設(shè)定的程序進(jìn)行軌跡運動，并在運動過程中同時控制激光的開關(guān)，可實現(xiàn)通孔、盲孔的激光打孔，連續(xù)出光時，則可實現(xiàn)切割功能；視覺定位檢測子系統(tǒng)，可對打孔或切割后的硅片進(jìn)行測量和形位誤差檢測。
[0017]所述Χ/Υ軸疊加運動平臺固定在大理石臺面上。所述大理石臺面固定在底座上，所述工控機(jī)位于所述底座內(nèi)部。
[0018]本實用新型實現(xiàn)了運動過程中對半導(dǎo)體材料進(jìn)行激光同步打孔、機(jī)器視覺定位二次重打、打孔形位誤差檢測、激光切割等多種功能于一體，可實現(xiàn)半導(dǎo)體材料在運動過程中打通孔和盲孔、激光切割、視覺檢測多種功能。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0020]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，本實用新型的用于半導(dǎo)體材料的激光打孔切割系統(tǒng)，包括底座12、大理石臺面11、激光光路子系統(tǒng)、運動平臺子系統(tǒng)、視覺定位檢測子系統(tǒng)和工控機(jī)。
[0022]其中，激光光路子系統(tǒng)由反射鏡4、設(shè)于反射鏡4旁的激光器I以及設(shè)于反射鏡4下方的聚焦鏡9構(gòu)成。激光器I為一臺紅外激光器，優(yōu)選為光纖脈沖激光器。
[0023]運動平臺子系統(tǒng)由Χ/Υ軸疊加運動平臺8、Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10以及Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5構(gòu)成。
[0024]大理石臺面11固定在底座12上，工控機(jī)14位于底座12內(nèi)部。Χ/Υ軸疊加運動平臺8則固定在大理石臺面11上，Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10位于Χ/Υ軸疊加運動平臺8上。
[0025]在大理石臺面11上還固定有懸臂架111，激光器I則固定在該懸臂架的頂部。聚焦鏡9位于Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10上方、固定在可上下調(diào)節(jié)的Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5上，實現(xiàn)調(diào)焦功能。加工材料被固定在Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10上表面。激光器I射出脈沖激光光束，激光光束進(jìn)入反射鏡4進(jìn)行45度折反后進(jìn)入聚焦鏡9。根據(jù)加工材料的厚度不同，將激光焦點調(diào)整到加工材料的表面上，聚焦鏡9將激光匯聚成直徑為40至10um的光斑焦點，焦點能量密度高度集中，可最大限度提高加工效率。
[0026]Χ/Υ軸疊加運動平臺8采用直線電機(jī)或者伺服電機(jī)或者步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)或者同步輪帶機(jī)構(gòu)或者DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動。Z軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5采用電動調(diào)節(jié)或螺旋測微頭手動調(diào)節(jié)。
[0027]在本實施例中，X/Y軸疊加運動平臺8采用直線電機(jī)驅(qū)動；Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10采用DD馬達(dá)直驅(qū)機(jī)構(gòu)驅(qū)動'I軸升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5采用螺旋測微頭手動調(diào)節(jié)。
[0028]視覺定位檢測子系統(tǒng)由顯示器13、在同一豎直線上位于反射鏡4上方的相機(jī)2、位于反射鏡4下方的聚焦鏡9以及設(shè)于聚焦鏡旁的照明燈7構(gòu)成，相機(jī)2通過成像鏡筒3連接反射鏡4。反射鏡4鍍有不同膜層，既能反射激光也能進(jìn)行成像光源透光。照明燈7采用LED 燈。
[0029]在Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10上方設(shè)有與聚焦鏡9同軸的吹氣裝置，在聚焦鏡9的鏡頭旁設(shè)有朝向Θ軸旋轉(zhuǎn)平臺10上表面的抽塵裝置6。該抽塵裝置6是一根抽灰管，該抽灰管與負(fù)壓吸塵設(shè)備相連。在打孔過程中輔以吹氣，可將打孔過程中的剝離物吹出，抽塵裝置6及時把打孔時產(chǎn)生的剝離物吸走。