一种用于晶圆切割的激光划片装置及其定位方法与流程

本发明涉及激光划片装置，具体为一种用于晶圆切割的激光划片装置及其定位方法。

背景技术：

1、随着科技的飞速发展，半导体行业作为信息时代的基石，其制造技术的进步至关重要。在半导体制造过程中，晶圆切割是一个不可或缺的环节，其精度和效率直接影响到最终产品的性能与成本。传统的晶圆切割方法，如刀片切割和机械研磨等，虽然在一定程度上满足了生产需求，但在面对日益复杂和精细的半导体结构时，其局限性逐渐显现。

2、现有技术如公开号为cn102248309b的专利公开了ccd装置辅助定位的晶圆激光划片方法，其装置包括有划片机本体，划片机本体上设有x/y轴运动平台，x/y轴运动平台上设有θ轴旋转平台，正对θ轴旋转平台之上设有带聚焦镜的z轴升降平台。聚焦镜顶部的对应位置处设有第一反射镜；正对第一反射镜的主工作面处设置有激光光路组件。所述第一反射镜的副工作面顶端设有第二反射镜，所述第二反射镜的反射面处设有ccd装置辅助定位组件。通过软件系统配合ccd装置对晶圆的划片位置进行准确定位，并通过半导体激光器对晶圆进行划片。由此，可极大地提高生产效率，并且激光加工是一种非接触式加工，加工后无熔渣，无毛边，无机械应用，提高芯片的可靠性和寿命。

3、现有技术仍存在不足：

4、上述现有技术中采用激光划片对晶圆进行切割，并通过ccd装置对晶圆划片的位置进行准确定位，但在实际使用时，聚焦镜的位置固定，导致激光的焦点位置固定，在对晶圆进行划片时，若激光焦点位于晶圆的上表面，则会导致晶圆深层处划片时的激光束能量低于激光焦点的能量，若激光焦点位于晶圆的深层，则会导致晶圆表层划片时的激光束能量低于激光焦点的能量，对晶圆切割时激光束的能量分布不均，无法对划片处进行自动调焦，缺乏对激光焦点定位，影响切割平整度，影响芯片使用；为此提出了一种用于晶圆切割的激光划片装置及其定位方法。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种用于晶圆切割的激光划片装置及其定位方法，对晶圆划片处进行自动调焦，提高激光束能量分布的均匀性，提高切割的平整度。

2、第一面，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于晶圆切割的激光划片装置，包括底座，所述底座的上表面安装有x轴运动平台和y轴运动平台，所述x轴运动平台上驱动有θ轴旋转平台，所述y轴运动平台上驱动有折射管，所述折射管内安装有反射镜，所述折射管的一侧安装有与反射镜对应的激光发生器，所述折射管的上端安装有与反射镜对应的ccd相机，所述折射管的下端安装有对焦单元，所述对焦单元包括连接套，所述连接套内滑动连接有活动套，所述活动套内安装有第一聚焦镜，所述连接套的内壁开设有多个直槽，所述活动套的外壁固定连接有多个分别与多个直槽滑动连接的滑杆，所述连接套的外壁安装有用于带动活动套上下移动的驱动单元，所述折射管的下端内壁安装有用于调节激光束照射范围的调节单元，所述活动套的下端安装有用于对第一聚焦镜进行保护的防护单元。

3、优选地，所述驱动单元包括调节套和电机，所述调节套与连接套的外壁转动连接，所述调节套的内壁开设有多个斜槽，所述滑杆的一端穿设至斜槽内，所述电机安装在连接套的外壁，所述电机的输出轴固定连接有齿轮，所述调节套的外壁固定连接有与齿轮啮合连接的齿环。

4、优选地，所述调节单元包括开设在折射管下端内壁的两个限位槽，所述限位槽和折射管之间滑动连接有第二聚焦镜，其中一个所述限位槽内固定连接有限位杆，另一个所述限位槽的上端开设让位孔，且该所述限位槽内转动连接有螺纹杆，所述第二聚焦镜与限位杆的外壁滑动连接，所述螺纹杆穿设第二聚焦镜并与其螺纹连接，所述螺纹杆的上端固定连接有第一伞齿，所述折射管的外壁转动连接有转杆，所述转杆的一端延伸至让位孔内并固定连接有与第一伞齿啮合连接的第二伞齿，所述转杆的另一端固定连接有转头。

5、优选地，所述调节单元还包括开设在折射管外壁的观察槽，所述观察槽与其中一个限位槽连通。

6、优选地，所述调节单元还包括设在折射管外壁的刻度线，所述刻度线与观察槽对应。

7、优选地，所述调节单元还包括转动连接在折射管外壁的遮挡套，所述遮挡套的外壁开设有让位口，所述让位口与观察槽对应。

8、优选地，所述防护单元包括连接环，所述连接环与活动套的外壁转动连接，所述连接环的底面固定连接有插套，所述插套的内壁开设有多个出气孔，所述插套的外壁安装有与内部连通的进气管。

9、优选地，所述防护单元还包括遮挡板，所述遮挡板与插套对应并活动插接。

10、优选地，所述激光发生器的输出端安装有激光准直镜，所述激光准直镜与折射管的外壁安装并与反射镜对应。

11、第二面，为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种激光划片装置的定位方法，具体方法如下：

12、s1.通过调节第二聚焦镜与第一聚焦镜的间距，控制照射至第一聚焦镜上激光束的范围，进而控制对晶圆激光划片切割的最大宽度；

13、s2.通过激光发生器发射激光束，激光束通过激光准直镜校准，校准后的激光利用反射镜进行反光，发光后的激光射向第二聚焦镜上进行聚焦，激光穿过第二聚焦镜照射至第一聚焦镜上，第一聚焦镜对激光束进行聚焦，进而对晶圆进行划片；

14、s3.通过电机的驱动，控制第一聚焦镜下降，控制激光焦点的位置，进而在对晶圆进行划片的过程中，激光的焦点随切割的深度进行下降，对激光焦点进行定位；

15、s4.通过ccd相机观察晶圆切割位置，配合x轴运动平台、y轴运动平台和θ轴旋转平台对激光和晶圆的位置进行定位。

16、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

17、1、本发明通过在折射管的下端安装对焦单元，激光发生器射出的激光通过反射镜的折射照射至对焦单元中的第一聚光镜，第一聚光镜对激光进行聚焦，聚焦后的激光对晶圆进行切割，同时随着激光对晶圆的切割的越来越深，驱动单元控制第一聚光镜下降，从而控制激光聚焦点下降，使晶圆的切割处始终由激光焦点进行切割，实现对激光焦点的自动调焦，方便对激光焦点进行定位，保障对晶圆切割的平整度，提高晶圆切割的质量。

18、2、本发明通过在折射管内安装调节单元，调节单元中的第二聚光镜与第一聚光镜的间距可调，第二聚光镜对照射至第一聚光镜上的激光光束范围进行调整和控制，因激光焦点在下降对晶圆切割时，位于焦点上方的激光光束也会与晶圆接触并切割，控制光束的范围，可避免激光焦点上方的光束在焦点下降高度对晶圆进行切割时，激光光束对切割缝增大至超范围的现象，提高适应性。

19、3、本发明通过在对焦单元的下方安装防护单元，防护单元可对第一聚焦镜进行吹气，从而避免灰尘吸附在第一聚焦镜上影响ccd相机对激光的定位，在停止工作后，可插拔的遮挡板还可对第一聚焦镜进行保护，避免灰尘积累，提高实用性。

20、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。