晶圆片的激光加工方法与装置与流程

本发明涉及激光加工方法，尤其涉及到半导体晶圆片的激光加工方法。

背景技术：

在晶圆片半导体等激光微细精密加工行业中，常用硅、蓝宝石等材料作为衬底生长发光区或电路。一般用激光将晶圆片切割分离成单个芯粒，单个芯粒的尺寸范围是100-500um，众多单个芯粒周期性排列在整个晶圆片内，芯粒和芯粒之间由相互垂直交错的切割道分隔。在加工过程中，激光首先需要对切割道进行对位，也就是将激光聚焦的焦点对准切割道的中心。在对位确定完成之后，再进行激光加工切割。目前常用的对位方法是，用CCD相机先采集晶圆片切割道和电极图像，然后依照切割道中心做模板。

随着晶圆行业的发展，对晶圆片的性价比要求逐步提高，随之的发展趋势之一就是将切割道的宽度变小，单个芯粒的尺寸变小，这样就能在一个晶圆片上最终分离出更多数目的单个芯粒。这样的发展趋势对应于激光加工而言，会导致加工效率的下降。目前一般的激光加工方法是，在开始位置先对位，然后切割，切割了一定道数后暂停，再次对位，以免加工位置的偏离切割道中心。因为在加工过程中，由于各种误差和工作台精度的问题，会出现激光加工点偏离切割道中心的问题。再次对位后，再进行激光切割，最好直至整片晶圆片加工完成。

随着单个芯粒的尺寸逐步变小，需要暂停的次数也会变多，这样导致加工的效率下降。比如：一个4英寸的晶圆片，单个芯粒尺寸以前是500um x500um,整片切割的道数是200+200＝400道。当单个芯粒的尺寸变小成200um x200um以后，整片切割的道数是500+500＝1000道。假如：在激光切割过程中，每隔50道对位一次，单个芯粒尺寸为500umx500um的情况下，两个切割方向总共需要暂停对位8次，然后单个芯粒尺寸变成200umx200um以后，两个切割方向总共需要暂停对位20次。每次对位都需要消耗一部分时间，这样在激光暂停对位过程中需要花费更多的时间，从而导致加工效率下滑。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种晶圆片的激光加工方法，能够提高加工效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供

本发明解决其技术问题所采用的技术方案还是：提供

本发明的有益效果在于，通过将激光加工在一个直线的切割道的对位过程和切割过程合并在一起，使得每个切割过程对应包含一个对位过程，可以节省切割过程暂停来进行对位的时间，从而提高加工效率。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明所指的晶圆片示意图；

图2是本发明的激光加工装置的结构示意图，晶圆片处于切割处理区域；

图3是本发明的激光加工装置的结构示意图，晶圆片处于对位处理区域；

图4是本发明的激光加工装置捕捉到的切割道图像示意图；

图5是本发明的激光加工方法的加工轨迹示意图；

图6为本发明的激光加工方法的流程示意图。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。

参见图1，图1是本发明所指的晶圆片示意图。本发明所指的晶圆片9为半导体行业的各种集成电路芯片或LED晶圆片，衬底材料为硅、碳化硅、玻璃、蓝宝石等。该晶圆片9由周期性排列的芯粒16组成，芯粒16布满整个晶圆片9，采用各种生长方法，如化学气象沉积法，蒸镀法等沉积在所述衬底材料上。芯粒16由相互垂直交错的切割道11、12隔开。激光沿着这些切割道11、12切割，可以将晶圆片9分离成若干芯粒16。每个切割道11、12有一定的宽度，激光在切割前，首先需要进行精确对位，使激光加工位置位于切割道11、12的正中心，以保证切割的质量和良率。可以理解的是，对于相同大小的晶圆片9，单个芯粒16的长宽越小，整个晶圆片9最终的产出的芯粒16个数越多，切割道11、12的数量也就越多。

参见图2和图3，图2是本发明的激光加工装置的结构示意图，晶圆片处于切割处理区域。图3是本发明的激光加工装置的结构示意图，晶圆片处于对位处理区域。本发明提出一种激光加工装置，其包括：激光器1，反射镜3、4，聚焦镜5，CCD相机6，远心镜头7，计算机构8以及工作台10。其中，激光器1发射出激光光束2，激光光束2经过反射镜3、4反射后，进入聚焦镜5，最终聚焦于晶圆片9的切割道处，形成炸点0。晶圆片9固定在工作台10上。可以理解的是，激光器1，反射镜3、4以及聚焦镜5构成一激光切割机构。该CCD相机6和远心镜头7构成一视觉机构。在本实施例中，该计算机构8采用一计算机实现。

当晶圆片9随工作台10动作，处于切割处理区域时，通过沿着晶圆片9切割道防线，直线移动工作台10，可以达到切割的目的。

当晶圆片9随工作台10动作，处于对位处理区域时，晶圆片9的切割道的图像经由远心镜头7送达CCD相机6，再由CCD相机6成像，送到计算机构8，计算机构8根据CCD相机6提供的信息，对工作台10的移动进行必要的控制，可以保证激光加工的位置在切割道的正中心。

值得一提的是，采用本发明的激光加工装置进行加工，当激光沿着切割道切割的同时，对应于每个切割道，工作台10会有一段时间处于切割区域、另一段时间处于对位区域。也就是说，假设一个切割道处理时间为T，则该切割道处理时间T可以划分为切割处理时间T1加对位处理时间T2。在对位处理时间T2，晶圆片9随工作台10动作，会移出切割处理区域，这时激光器1提供的激光光束2不对晶圆片9产生作用。在对位处理区域，工作台10可以加速、减速或者匀速地移动。CCD相机6可以快速捕捉到晶圆片9的切割道的图像。计算机构8进而可根据该图像提供的信息，控制工作台10做必要的对位修正动作。可见，本发明的对位处理过程是一个切割道处理时间T完成的，不需要现有技术的暂停切割动作：使晶圆片9移动至CCD相机6的成像范围内，晶圆片9固定不动，然后CCD相机6采集晶圆片9上的切割道的图像，之后根据图像进行必要的对位修正动作，再进行切割。

参见图4，图4是本发明的激光加工装置捕捉到的切割道图像示意图。图4所呈现的图像，可以理解为计算机构8的显示器上显示的画面。其中，切割道11、12相互垂直交错，有4个芯粒16被捕捉到。芯粒16上有正极30和负极31。在激光切割加工时，需要使激光加工点位于切割道11、12的正中心，以保证切割的质量，使每个芯粒16上的正极30和负极31不会受到激光切割的影响。

参见图5，图5是本发明的激光加工方法的加工轨迹示意图。可见，激光加工的轨迹20为一组左右来回往返的弓字形。轨迹20在晶圆片9内部的部分对应于前述的切割处理区域，这时工作台10沿着切割道进行运动，切割为匀速直线运动。轨迹20在晶圆片9外部的部分对应于前述的对位处理区域，这时工作台10可以加速、减速或者匀速地移动。如此循环往复地直线运动，直至整个的晶圆片9切割完成。

值得一提的是，上述的轨迹20实际上是工作台10运动的轨迹。在实际激光加工过程中，激光聚焦点0保持不动，工作台10反复沿直线运动，以切割晶圆片9。在晶圆片9以外的部分(即对位处理区域)包含工作台10加速、减速的部分，该部分对应的移动距离为D。在移动距离D的范围内，只要能够保证CCD相机6可以采集到部分的晶圆片9的切割道的图像，即可。移动距离D的取值范围，视不同尺寸的晶圆片9而定。

参见图6，图6为本发明的激光加工方法的流程示意图。综上所述，本发明的激光加工方法包括以下步骤：

S601、在一个切割道的切割过程，使工作台朝设定方向直线移动，携带晶圆片移出切割处理区域，进入对位处理区域。

S603、使视觉机构捕获晶圆片上切割道的图像，并将切割道的图像送计算机构构；计算机构构进行切割道的位置纠偏计算，需要纠偏的话，则控制工作台纵向移动设定的纠偏量。

S605、使工作台反向地直线移动，携带晶圆片移出对位处理区域，再次进入切割处理区域，接续进行下一个切割道的直线切割过程。

如此循环往复，直至所有的切割道处理完毕。可以理解的是，结合参见图1，当全部的横向排列的直线的切割道12(沿X轴延伸)均切割处理完毕后，只需使晶圆片9旋转90度，即可依照上述的步骤，依次地完成全部的纵向排列的直线的切割道11(沿Y轴延伸)的切割处理。

本发明的有益效果在于，通过将激光加工在一个直线的切割道的对位过程和切割过程合并在一起，使得每个切割过程对应包含一个对位过程，可以节省切割过程暂停来进行对位的时间，从而提高加工效率。

应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。