水導(dǎo)激光切割晶圓預(yù)對準(zhǔn)及水束激光耦合技術(shù)研究.pdf

1、伴隨著半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，電子封裝技術(shù)變得越來越先進(jìn)，要求芯片的尺寸和厚度都不斷減小，晶圓作為集成電路（Integrated Circuit，IC）的原始材料，相應(yīng)地其基片尺寸不斷增加、厚度不斷減小以及劃線尺寸進(jìn)一步細(xì)化，切割技術(shù)進(jìn)一步面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)切割技術(shù)由于破片率大、熱影響嚴(yán)重等弊端開始不能滿足這一精細(xì)的切割需求，隨即一種具有熱影響區(qū)小、加工質(zhì)量好及加工速度快等強大優(yōu)勢的綠色微細(xì)加工技術(shù)——水導(dǎo)激光切割技術(shù)便應(yīng)運而生。

2、本文以水引導(dǎo)激光實現(xiàn)晶圓切割為研究背景，主要針對晶圓在切割工序之前的預(yù)對準(zhǔn)技術(shù)和水束與激光的耦合技術(shù)進(jìn)行深入研究，擬設(shè)計出一套高精度、高自動化程度的晶圓預(yù)對準(zhǔn)系統(tǒng)和一套能生成高質(zhì)量水束光纖并滿足切割需求的水束激光耦合系統(tǒng)。
　　晶圓預(yù)對準(zhǔn)系統(tǒng)是保證晶圓正確切割的前提，并直接對晶圓的切割精度產(chǎn)生影響。通過分析晶圓預(yù)對準(zhǔn)系統(tǒng)功能需求，設(shè)計其整體結(jié)構(gòu)，搭建出基于視覺系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)的預(yù)對準(zhǔn)系統(tǒng)硬件平臺。在此基礎(chǔ)上，基于視覺圖像處理技術(shù)

3、，建立機床坐標(biāo)系與圖像像素坐標(biāo)系之間的相互對應(yīng)關(guān)系，并利用MATLAB GUI開發(fā)晶圓預(yù)對準(zhǔn)系統(tǒng)軟件，主要完成圖像增強、邊緣檢測、直線擬合、圓檢測及切邊/缺口檢測等處理，最終計算出晶圓中心與承片臺中心之間的位置偏差以及方向偏角量，為晶圓切割提供精確的補償數(shù)據(jù)。
　　水束與激光耦合技術(shù)是水導(dǎo)激光技術(shù)實現(xiàn)加工的核心，主要對水束的穩(wěn)定性和激光在水束中的傳輸與能量衰減特性進(jìn)行分析。利用GAMBIT軟件建立噴嘴以及耦合裝置模型和網(wǎng)格劃分，然