專利名稱：Ccd裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光劃片方法及其裝置，尤其涉及一種CXD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法及其設(shè)備。
背景技術(shù)：
隨著信息化時代的到來，電子信息、通訊和半導(dǎo)體集成電路等行業(yè)得到迅猛發(fā)展， 半導(dǎo)體晶圓的應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用，需求越來越大，晶圓切割劃片不僅是芯片封裝的核心關(guān)鍵工序之一，也是從圓片級的加工過渡為芯片級加工的地標(biāo)性工序，晶圓制造技術(shù)和工藝對晶圓切割劃片批量生產(chǎn)中的成品率要求越來越高，更提出了以下的技術(shù)要求切割劃片晶圓切割的崩邊和破損的控制；應(yīng)力殘留的最小化以增強(qiáng)芯片機(jī)械強(qiáng)度；微縮切割道以提高昂貴的晶圓面積的利用率；更高的切割速度以提高產(chǎn)能和降低成本等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)砂輪式切割技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中存在巨大的困難和一定的工藝極限，并極大的限制了晶圓制造水平的發(fā)展。因此，這些旋轉(zhuǎn)砂輪式切割工藝所伴生的問題是無法通過工藝自身的優(yōu)化來完全解決的，亟需采取新的加工方式解決晶圓切割劃片的瓶頸，業(yè)界迫切需要一種高精度、高品質(zhì)及高效的加工方法來取代傳統(tǒng)晶圓劃片方法。同時傳統(tǒng)機(jī)械式加工方法存在以下缺點(diǎn)1.傳統(tǒng)刀片式劃片給晶圓帶來機(jī)械應(yīng)力，在切割道周邊形成微小裂紋，影響芯片的可靠性和壽命；2.劃片速度最大只能達(dá)到50mm/s，制約生產(chǎn)廠家的產(chǎn)能；3.芯片會產(chǎn)生背崩及踏角等現(xiàn)象；4.傳統(tǒng)切割方式預(yù)留的切割溝道至少需要0. 10mm，在原材料昂貴的條件下，降低了晶圓的在效使用面積；5.切割用砂輪刀片最多只能切割5萬道，刀片損壞隨機(jī)出現(xiàn)，帶來不可預(yù)見的切割質(zhì)量問題；6.更換刀片需要一定的成本，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)壓力；7.切割過程中需要使用藍(lán)膜及去離子水等耗材，增加了使用成本；8.需要消耗更多的電能及切割過程中硅渣的排放，不利于環(huán)保?？偠灾瑐鹘y(tǒng)的機(jī)械切割機(jī)以及采用該機(jī)器的加工方法，因其技術(shù)難度大，制作精度高。并且，器件難以采購等原因，主要依賴于進(jìn)口，價格昂貴，用戶的服務(wù)也不能得到有效保障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種CCD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法及其設(shè)備。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)C⑶裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法，其包括以下步驟
步驟①，先在控制軟件上設(shè)定晶圓參數(shù)、激光參數(shù)、運(yùn)動控制參數(shù)，將晶圓中心送到CCD裝置十字中心；步驟②，采用手動定位，即在人機(jī)界面上觀察晶圓位置，如切割溝道與CCD裝置十字線平行，則無須粗調(diào)整，如切割溝道與CCD裝置十字水平線有較大角度，則通過控制軟件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)粗?jǐn)[正；X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置送到CCD裝置正下方，將CCD裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值(XlYl) ；X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓右邊位置送到C⑶裝置正下方，將C⑶裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值(X2Y》；軟件系統(tǒng)根據(jù)這兩個坐標(biāo)點(diǎn)，得到晶圓角度值，通過X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓進(jìn)行精擺正，并算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，將晶圓溝道中心送到CCD 裝置十字中心；完成第一面的擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，使第二方面的晶圓溝通中心與CXD裝置十字水平線平行，Χ/Υ軸運(yùn)動平臺將晶圓溝道中心對準(zhǔn)CXD裝置十字線， 完成定位；或是，采用自動定位，即根據(jù)將要進(jìn)行劃片晶圓的規(guī)格，調(diào)用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)模板；CCD裝置在晶圓中心處自動拍下一幅圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，計算出直線與X水平軸的夾角，軟件控制θ軸旋轉(zhuǎn)平臺按當(dāng)前夾角自動進(jìn)行粗?jǐn)[正；粗?jǐn)[正完成后，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置自動送到CCD裝置正下方，CCD裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來；左邊位置定位完成后，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓右邊位置自動送到CCD裝置正下方， CCD裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來；軟件通過兩個中心點(diǎn)的坐標(biāo)計算出晶圓需擺正的角度，X/Y軸運(yùn)動平臺按此角度進(jìn)行自動精擺正，同時軟件計算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，再將晶圓溝道中心自動送到CCD裝置十字中心；完成第一面的自動擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)后CCD裝置自動采集一幅圖，與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配，軟件將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，運(yùn)X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓溝道中心自動送到CCD裝置十字線正下方；步驟③，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓第一條溝道正中心自動送到激光焦點(diǎn)下進(jìn)行劃片， 完成一個方向的劃片后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺反方向旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行第二方向的劃片。上述的CCD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法，其中步驟①所述的晶圓參數(shù)包括，晶圓大小、晶粒規(guī)格；激光參數(shù)包括，激光功率、激光頻率、激光脈寬；、運(yùn)動控制參數(shù)包括，劃片速度、加速度、減速度。CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，包括有劃片機(jī)本體，其中所述的劃片機(jī)本體上設(shè)有χ/γ軸運(yùn)動平臺，所述的χ/γ軸運(yùn)動平臺上設(shè)有θ軸旋轉(zhuǎn)平臺，正對θ軸旋轉(zhuǎn)平臺之上設(shè)有帶聚焦鏡的Z軸升降平臺；所述聚焦鏡頂部的對應(yīng)位置處設(shè)有第一反射鏡；正對第一反射鏡的主工作面處設(shè)置有激光光路組件；所述第一反射鏡的副工作面頂端設(shè)有第二反射鏡，所述第二反射鏡的反射面處設(shè)有CCD裝置輔助定位組件。
上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的X/Y軸運(yùn)動平臺為磁懸浮疊加式運(yùn)動平臺，在X軸上與X軸垂直走向的方向上疊加有Y軸；或是在Y軸上與 Y軸垂直走向的方向上疊加有χ軸。進(jìn)一步地，上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有真空吸附平臺。更進(jìn)一步地，上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的激光光路組件包括有半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器發(fā)射端設(shè)置有激光準(zhǔn)直鏡；所述激光準(zhǔn)直鏡正對第一反射鏡的主工作面。更進(jìn)一步地，上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的半導(dǎo)體激光器為半導(dǎo)體紅外激光器。更進(jìn)一步地，上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的 CCD裝置輔助定位組件包括有同軸CCD裝置相機(jī)，所述同軸CCD裝置相機(jī)的取景端設(shè)有成像鏡頭，成像鏡頭的工作面對應(yīng)第二反射鏡的反射面。更進(jìn)一步地，上述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其中所述的成像鏡頭處設(shè)置有LED照明裝置。再進(jìn)一步地，上述的，其中所述的劃片機(jī)本體上安裝有同軸吹氣裝置和抽塵裝置。本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在利用紅外激光聚焦斑點(diǎn)的高能量密度焦點(diǎn)直接對準(zhǔn)晶圓表面，破壞硅晶圓的分子鏈，被加工材料由固態(tài)直接進(jìn)入氣態(tài)，不產(chǎn)生熱熔融。 同時，利用軟件控制程序設(shè)定將要進(jìn)行劃片的晶圓的規(guī)格和激光加工參數(shù)，將激光焦點(diǎn)對準(zhǔn)在晶圓切割溝道中，控制軟件控制各運(yùn)動按設(shè)定軌跡進(jìn)行運(yùn)動，完成整個晶圓的劃片，硅晶圓對激光吸收率高，只需很少的激光能量就能實(shí)現(xiàn)晶圓材料的劃片。更為重要的是，在進(jìn)行晶圓校正時輔以同軸CCD裝置圖像定位，可極大的提高生產(chǎn)效率，運(yùn)動平臺采用帶反饋的光學(xué)尺進(jìn)行全閉環(huán)控制，具有較高的加工精度，激光加工是一種非接觸式加工，加工后無溶渣，無毛邊，無機(jī)械應(yīng)用，有效提高了芯片的機(jī)械強(qiáng)度，提高芯片的可靠性和壽命。


本發(fā)明的目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，將通過下面優(yōu)選實(shí)施例的非限制性說明進(jìn)行圖示和解釋。這些實(shí)施例僅是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的典型范例，凡采取等同替換或者等效變換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。這些附圖當(dāng)中，圖1是CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)的部件分布示意圖(帶箭頭的直線為激光光路)。圖中各附圖標(biāo)記的含義如下1X/Y軸運(yùn)動平臺2 θ軸旋轉(zhuǎn)平臺3晶圓4聚焦鏡5第一反射鏡6激光準(zhǔn)直鏡7半導(dǎo)體激光器 8第二反射鏡9成像鏡頭10CCD相機(jī)
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一CCD裝置手動定位先在控制軟件上設(shè)定晶圓參數(shù)，包括晶圓大小，晶粒規(guī)格；再設(shè)定激光參數(shù)，包括激光功率，激光頻率，激光脈寬；再設(shè)定運(yùn)動控制參數(shù)，包括劃片速度， 加速度，減速度等；如前面已設(shè)定上面的參數(shù)，無須再設(shè)定。之后，將晶圓放入θ軸旋轉(zhuǎn)平臺的真空吸盤上。點(diǎn)控制軟件上的晶圓載入，系統(tǒng)自動開啟真空，將晶圓吸附在工作臺面上，并將晶圓中心自動送到CXD裝置十字中心。在人機(jī)界面上觀察晶圓位置，如切割溝道與CCD裝置十字線差不多平行，則無須粗調(diào)整，如晶圓溝道與CCD裝置十字水平線有較大角度，則通過控制軟件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)粗?jǐn)[正。點(diǎn)控制軟件上的定位，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置自動送到CXD裝置正下方， 通過軟件上的按鈕移動平臺，將CCD裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，按確認(rèn)，系統(tǒng)自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值(X1Y1K下一步平臺將晶圓右邊位置自動送到C⑶裝置正下方，通過軟件上的按鈕移動平臺，將CCD裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，按確認(rèn)，由此，系統(tǒng)自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值( )。軟件系統(tǒng)根據(jù)這兩個坐標(biāo)點(diǎn)，利用數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系計算出晶圓角度值，通過旋轉(zhuǎn)平臺將晶圓進(jìn)行精擺正，并會計算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，再將晶圓溝道中心自動送到CXD裝置十字中心。重復(fù)以上動作，可以再次提高擺正的精準(zhǔn)度。完成第一面的擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，使第二方面的晶圓溝通中心與CCD裝置十字水平線平行，通過軟件上的按鈕移動平臺，將晶圓溝道中心對準(zhǔn)CCD裝置十字線，按確定鍵，完成定位。按開始劃片，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓第一條溝道正中心自動送到激光焦點(diǎn)下進(jìn)行劃片，完成一個方向的劃片后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺反方向旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行第二方向的劃片。劃片完成后，Χ/Υ軸運(yùn)動平臺自動將晶圓送出。重復(fù)以上動作，進(jìn)行下一晶圓的劃片。實(shí)施例二CCD裝置自動定位先在控制軟件上設(shè)定晶圓參數(shù)，包括晶圓大小，晶粒規(guī)格；再設(shè)定激光參數(shù)，包括激光功率，激光頻率，激光脈寬；再設(shè)定運(yùn)動控制參數(shù)，包括劃片速度，加速度，減速度等； 如前面已設(shè)定上面的參數(shù)，無須再設(shè)定。之后，根據(jù)將要進(jìn)行劃片晶圓的規(guī)格，調(diào)用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)模板，將晶圓放入旋轉(zhuǎn)工作臺的真空吸盤上。接著，點(diǎn)控制軟件上的晶圓載入，系統(tǒng)自動開啟真空，將晶圓吸附在工作臺面上，并將晶圓中心自動送到CXD裝置十字中心。由此，C⑶裝置在晶圓中心處自動拍下一幅圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，計算出直線與X水平軸的夾角，軟件控制θ軸旋轉(zhuǎn)平臺按當(dāng)前夾角自動進(jìn)行粗?jǐn)[正。粗?jǐn)[正完成后，Χ/Υ軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置自動送到CXD裝置正下方，CXD裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來。左邊位置定位完成后，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓右邊位置自動送到CXD裝置正下方， CCD裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來。軟件通過兩個中心點(diǎn)的坐標(biāo)計算出晶圓需擺正的角度，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺按此角度進(jìn)行自動精擺正，同時軟件計算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，再將晶圓溝道中心自動送到CXD裝置十字中心。當(dāng)然，可以選擇自動兩次自動定位，提高擺正精度。在完成第一面的自動擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)后C⑶裝置自動采集一幅圖，與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配，軟件將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，χ/γ軸運(yùn)動平臺將晶圓溝道中心自動送到CCD裝置十字線正下方。系統(tǒng)將晶圓第一條溝道送到激光焦點(diǎn)正下方， 進(jìn)行激光劃片。劃片完成后，平臺自動將晶圓送出。重復(fù)以上動作，進(jìn)行下一晶圓的劃片。并且，整個過程自動完成，無須人工干預(yù)。為了較好的實(shí)施本發(fā)明，如圖1現(xiàn)提供一種CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，包括有劃片機(jī)本體，其與眾不同之處在于所述的劃片機(jī)本體上設(shè)有χ/γ軸運(yùn)動平臺1，所述的χ/Υ軸運(yùn)動平臺1上設(shè)有θ軸旋轉(zhuǎn)平臺2，正對θ軸旋轉(zhuǎn)平臺2之上設(shè)有帶聚焦鏡4的Z軸升降平臺。同時，所述聚焦鏡4頂部的對應(yīng)位置處設(shè)有第一反射鏡5 ；正對第一反射鏡5的主工作面處設(shè)置有激光光路組件。并且，所述第一反射鏡5的副工作面頂端設(shè)有第二反射鏡8，所述第二反射鏡8的反射面處設(shè)有CCD裝置輔助定位組件。結(jié)合本發(fā)明一較佳的實(shí)施方式來看，X/Y軸運(yùn)動平臺1為磁懸浮疊加式運(yùn)動平臺， 具體來說，在X軸上與X軸垂直走向的方向上疊加有Y軸。當(dāng)然，亦可以是在Y軸上與Y軸垂直走向的方向上疊加有X軸。同時，考慮到對晶圓3進(jìn)行一個較佳的定位，在θ軸旋轉(zhuǎn)平臺2上設(shè)有真空吸附平臺。進(jìn)一步來看，為了更好的對晶圓3進(jìn)行劃片，激光光路組件包括有半導(dǎo)體激光器 7,半導(dǎo)體激光器7發(fā)射端設(shè)置有激光準(zhǔn)直鏡6，激光準(zhǔn)直鏡6正對第一反射鏡5的主工作面。同時，通過多次對比試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體激光器7以半導(dǎo)體紅外激光器能實(shí)現(xiàn)較佳的效果。并且，為了便于CXD裝置輔助定位組件能夠正確采樣，CXD裝置輔助定位組件包括有同軸CXD裝置相機(jī)10，同軸CXD裝置相機(jī)10的取景端設(shè)有成像鏡頭9，成像鏡頭9的工作面對應(yīng)第二反射鏡8的反射面。并且，由于CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)的工作環(huán)境多變，為了便于成像鏡頭9在采樣時能盡可能的清晰，便于后續(xù)的準(zhǔn)確切割，在成像鏡頭9處設(shè)置有LED 照明裝置。再者，考慮到切割過程中容易產(chǎn)生粉塵，而粉塵亦會影響成像鏡頭9的正常工作，同時也影響半導(dǎo)體激光器7的光路發(fā)射效果。為此，在劃片機(jī)本體上安裝有同軸吹氣裝置和抽塵裝置。結(jié)合本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施過程來看。在進(jìn)行劃片前，先啟動硬件電源，激光電源，打開氣源開關(guān)，再啟動控制電腦，打開劃片軟件，軟件會對當(dāng)前的狀態(tài)進(jìn)行自動偵測，如有異常，系統(tǒng)進(jìn)行提示，打開軟件后，選擇正方形、圓形及六邊形晶圓三種劃片模式中的任一一種，再設(shè)定控制軟件程序中的激光頻率，激光脈寬，激光能量，劃片速度，材料厚度，劃片深度，加工次數(shù)，以及定位方式等劃片參數(shù)。接著，在控制軟件中設(shè)定晶粒尺寸，也可以在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中調(diào)用系統(tǒng)中已有的規(guī)格，軟件會自動產(chǎn)生將要加工晶圓的版圖，并將版圖導(dǎo)入系統(tǒng)控制軟件，加工時，運(yùn)動平臺會根據(jù)導(dǎo)入的版圖路徑進(jìn)行軌跡運(yùn)動，激光光束固定不動，平臺按運(yùn)動軌跡做高速移動，在晶圓預(yù)留切割溝道中形成激光切割線，一次加工完一個完整的晶圓片后，所有作業(yè)流程完成，再進(jìn)行下一個晶圓3的劃片。在進(jìn)行加工前，先需對晶圓片進(jìn)行CCD裝置定位，可采用自動定位和手動定位模式，具體來說當(dāng)晶圓特征明顯時系統(tǒng)采用自動定位模式，當(dāng)特征不太明顯，無法完成滿足自動定位的條件時，選擇手動定位模式。當(dāng)同軸LED光照到晶圓上時，發(fā)產(chǎn)生反射，反射光通過聚焦鏡4后變成平行光，平行光穿透第一反射鏡5，進(jìn)入第二反射鏡8，第二反射鏡8經(jīng)過45°反射后，光路改變?nèi)肷浞较?，再進(jìn)入成像鏡后聚焦到C⑶裝置相機(jī)10的芯片上，通過調(diào)整第二反射鏡8的角度，可以將激光焦點(diǎn)位置打到CCD裝置的十字靶心上，實(shí)現(xiàn)激光與成像同軸，微調(diào)成像鏡頭9，改變成像放大倍率，直到適合定位要求的倍率。當(dāng)選用自動定位模式時，CDD相機(jī)10采集到當(dāng)前的圖像與系統(tǒng)時設(shè)定的模板進(jìn)行匹配，通過數(shù)據(jù)處理，軟件程序計算出當(dāng)前晶圓3角度和預(yù)留切割溝道正中心的位置，并將此位置坐標(biāo)記入系統(tǒng)，軟件程序根據(jù)計算的數(shù)據(jù)，控制工作平臺按軌跡進(jìn)行運(yùn)動，完成劃片。再進(jìn)一步來看，當(dāng)選用手動模式時，直接通過顯示屏將CXD裝置十字靶心對準(zhǔn)預(yù)留的切割溝道中心，通過對晶圓左右兩個位置的比對，通過旋轉(zhuǎn)θ軸旋轉(zhuǎn)平臺2，將晶圓3 角度校正，再自動將晶圓3第一條切割線送到焦點(diǎn)位置，再按軟件程序進(jìn)行軌跡運(yùn)動，完成劃片。并且，在劃片過程中，激光光路固定不動，可以確保光路的穩(wěn)定性，只要將平臺的精度進(jìn)行控制，整個系統(tǒng)的精度不能得以確保，較易實(shí)現(xiàn)。而且，當(dāng)前加工狀況及加工質(zhì)量直接顯示在人機(jī)界面上，非常直觀，同時，可以在軟件控制上進(jìn)行微調(diào)，提高加工質(zhì)量。再者，輔以吹氣裝置，有效提高劃片質(zhì)量，抽塵裝置可將劃片過程中產(chǎn)生的粉塵及時抽走，不對晶圓3表面產(chǎn)生污染，劃完的晶圓3無須進(jìn)行二次清洗。通過上述的文字表述并結(jié)合附圖可以看出，采用本發(fā)明后，利用紅外激光聚焦斑點(diǎn)的高能量密度焦點(diǎn)直接對準(zhǔn)晶圓表面，破壞硅晶圓的分子鏈，被加工材料由固態(tài)直接進(jìn)入氣態(tài)，不產(chǎn)生熱熔融。同時，利用軟件控制程序設(shè)定將要進(jìn)行劃片的晶圓的規(guī)格和激光加工參數(shù)，將激光焦點(diǎn)對準(zhǔn)在晶圓切割溝道中，控制軟件控制各運(yùn)動按設(shè)定軌跡進(jìn)行運(yùn)動， 完成整個晶圓的劃片，硅晶圓對激光吸收率高，只需很少的激光能量就能實(shí)現(xiàn)晶圓材料的劃片。更為重要的是，在進(jìn)行晶圓校正時輔以同軸C⑶裝置圖像定位，可極大的提高生產(chǎn)效率，運(yùn)動平臺采用帶反饋的光學(xué)尺進(jìn)行全閉環(huán)控制，具有較高的加工精度，激光加工是一種非接觸式加工，加工后無溶渣，無毛邊，無機(jī)械應(yīng)用，有效提高了芯片的機(jī)械強(qiáng)度，提高芯片的可靠性和壽命。
權(quán)利要求
1.CXD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法，其特征在于包括以下步驟步驟①，先在控制軟件上設(shè)定晶圓參數(shù)、激光參數(shù)、運(yùn)動控制參數(shù)，將晶圓中心送到CCD 裝置十字中心；步驟②，采用手動定位，即在人機(jī)界面上觀察晶圓位置，若切割溝道與CCD裝置十字線平行，則無須粗調(diào)整，若切割溝道與CCD裝置十字水平線有較大角度，則通過控制軟件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)粗?jǐn)[正；X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置送到CCD裝置正下方，將CCD裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值(X1Y1) ；X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓右邊位置送到C⑶裝置正下方，將C⑶裝置十字線水平方向?qū)?zhǔn)晶圓溝道正中心，自動記錄當(dāng)前點(diǎn)的坐標(biāo)值(XJ2)；軟件系統(tǒng)根據(jù)這兩個坐標(biāo)點(diǎn)，得到晶圓角度值，通過X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓進(jìn)行精擺正，并算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，將晶圓溝道中心送到CCD裝置十字中心；完成第一面的擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，使第二方面的晶圓溝通中心與CCD裝置十字水平線平行，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓溝道中心對準(zhǔn)CCD裝置十字線，完成定位；或是，采用自動定位，即根據(jù)將要進(jìn)行劃片晶圓的規(guī)格，調(diào)用軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)模板；CCD裝置在晶圓中心處自動拍下一幅圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，計算出直線與X水平軸的夾角，軟件控制θ 軸旋轉(zhuǎn)平臺按當(dāng)前夾角自動進(jìn)行粗?jǐn)[正；粗?jǐn)[正完成后，Χ/Υ軸運(yùn)動平臺將晶圓左邊位置自動送到CCD裝置正下方，CCD裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來；左邊位置定位完成后，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓右邊位置自動送到C⑶裝置正下方，C⑶裝置自動拍下左邊位置的圖片，圖像采集卡根據(jù)采集到的圖片與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配計算，將當(dāng)前各晶粒中心點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)入系統(tǒng)軟件，軟件對這此數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，將當(dāng)前晶粒中心點(diǎn)按一定順序進(jìn)行擬合成直線，再將直線中間點(diǎn)的坐標(biāo)計算出來；軟件通過兩個中心點(diǎn)的坐標(biāo)計算出晶圓需擺正的角度，X/Y軸運(yùn)動平臺按此角度進(jìn)行自動精擺正，同時軟件計算出當(dāng)前晶圓溝通中心擺正后的位置，再將晶圓溝道中心自動送到CCD裝置十字中心；完成第一面的自動擺正后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺自動旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)后CCD裝置自動采集一幅圖，與標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行匹配，軟件將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，運(yùn)X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓溝道中心自動送到C⑶ 裝置十字線正下方；步驟③，X/Y軸運(yùn)動平臺將晶圓第一條溝道正中心自動送到激光焦點(diǎn)下進(jìn)行劃片，完成一個方向的劃片后，θ軸旋轉(zhuǎn)平臺反方向旋轉(zhuǎn)90°，進(jìn)行第二方向的劃片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CCD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法，包括有劃片機(jī)本體， 其特征在于步驟①所述的晶圓參數(shù)包括，晶圓大小、晶粒規(guī)格；激光參數(shù)包括，激光功率、 激光頻率、激光脈寬；、運(yùn)動控制參數(shù)包括，劃片速度、加速度、減速度。
3.CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，包括有劃片機(jī)本體，其特征在于所述的劃片機(jī)本體上設(shè)有X/Y軸運(yùn)動平臺，所述的X/Y軸運(yùn)動平臺上設(shè)有θ軸旋轉(zhuǎn)平臺，正對 θ軸旋轉(zhuǎn)平臺之上設(shè)有帶聚焦鏡的Z軸升降平臺；所述聚焦鏡頂部的對應(yīng)位置處設(shè)有第一反射鏡；正對第一反射鏡的主工作面處設(shè)置有激光光路組件；所述第一反射鏡的副工作面頂端設(shè)有第二反射鏡，所述第二反射鏡的反射面處設(shè)有CCD裝置輔助定位組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的X/Y軸運(yùn)動平臺為磁懸浮疊加式運(yùn)動平臺，在X軸上與X軸垂直走向的方向上疊加有Y軸；或是在Y軸上與Y軸垂直走向的方向上疊加有X軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的θ軸旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有真空吸附平臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的激光光路組件包括有半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器發(fā)射端設(shè)置有激光準(zhǔn)直鏡；所述激光準(zhǔn)直鏡正對第一反射鏡的主工作面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的半導(dǎo)體激光器為半導(dǎo)體紅外激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的CCD裝置輔助定位組件包括有同軸CCD裝置相機(jī)，所述同軸CCD裝置相機(jī)的取景端設(shè)有成像鏡頭，成像鏡頭的工作面對應(yīng)第二反射鏡的反射面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的成像鏡頭處設(shè)置有LED照明裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CCD裝置輔助定位式晶圓加工用激光劃片機(jī)，其特征在于 所述的劃片機(jī)本體上安裝有同軸吹氣裝置和抽塵裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及CCD裝置輔助定位的晶圓激光劃片方法及其設(shè)備，特點(diǎn)是其裝置包括有劃片機(jī)本體，劃片機(jī)本體上設(shè)有X/Y軸運(yùn)動平臺，X/Y軸運(yùn)動平臺上設(shè)有θ軸旋轉(zhuǎn)平臺，正對θ軸旋轉(zhuǎn)平臺之上設(shè)有帶聚焦鏡的Z軸升降平臺。聚焦鏡頂部的對應(yīng)位置處設(shè)有第一反射鏡；正對第一反射鏡的主工作面處設(shè)置有激光光路組件。所述第一反射鏡的副工作面頂端設(shè)有第二反射鏡，所述第二反射鏡的反射面處設(shè)有CCD裝置輔助定位組件。通過軟件系統(tǒng)配合CCD裝置對晶圓的劃片位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，并通過半導(dǎo)體激光器對晶圓進(jìn)行劃片。由此，可極大的提高生產(chǎn)效率，并且激光加工是一種非接觸式加工，加工后無溶渣，無毛邊，無機(jī)械應(yīng)用，提高芯片的可靠性和壽命。
文檔編號B23K26/38GK102248309SQ20101017332
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者金朝龍 申請人:蘇州天弘激光股份有限公司