CN103111763B - 一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种晶圆切割机床的运动路径的规划方法，其包括：1）Y轴电机运动平台驱动晶圆片沿竖直方向的切割线运动；2）当晶圆片到达晶圆片竖直方向切割线的端部时，启动圆弧插补模块，X、Y轴电机运动平台联动，驱动晶圆片做圆弧运动；3）圆弧插补结束，晶圆片到达相邻竖直方向切割线一端部，对另一条竖直方向切割线进行切割；4）重复以上步骤，完成所有竖直方向的切割线；5）采用类似的操作完成所有的横向切割线的切割。本发明晶圆片运动路径的规划方法，对晶圆片的切割路径进行更加合理的规划，减少激光束在晶圆片两端时过多空切而浪费时间；同时，在空切区的圆弧运动，X、Y轴电机运动平台同时运行，节省大量的时间，提高工作效率。

Description

一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法

技术领域

本发明涉及数控机床中的晶圆切割机床，尤其涉及一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法。

背景技术

随着信息化时代的到来，电子信息、通讯和半导体集成电路等行业得到迅猛发展，半导体晶圆得到广泛应用，需求越来越大。晶圆切割划片不仅是芯片封装的核心关键工序之一，也是从圆片级的加工过渡为芯片级加工的地标性工序。晶圆制备技术和工艺对晶圆切割划片批量生产中的成品率、工作效率等要求也越来越高。

所以，目前国内外对晶圆切割设备的需求越来越大，要求越来越高，特别是在精度上和效率上，都提出了新的要求。但长期以来，先进的晶圆划片机的关键技术都被国外所垄断，国内虽有发展，加工效率很难有新的突破。因此通过优化晶圆切割机床的运动路径，提高晶圆切割机床的工作效率，减少不必要的加工时间，具有非常大意义。

如图1所示，目前晶圆片在切割晶格过程中，激光束的切割范围为方形，其在晶圆片的两端形成大量的空切。当每条竖直方向上的切割线完成时，都必须向将Y轴电机运动平台减速到零，然后再启动X轴电机运动平台，驱动晶圆片运动，直到晶圆片运动到相邻的竖直方向的切割线，然后再次重新启动Y轴电机运动平台，将Y轴电机运动平台加速到设定运动速度。这种将Y轴电机运动平台减速到零，然后再由X轴电机运动平台运动到相应位置后，Y轴电机运动平台再开始加速到设定速度，将Y轴电机运动平台的减速、加速与X轴电机运动平台运动分别进行，浪费大量的减速和重新启动的时间，其工作效率低。晶圆片上每条横向切割线的完成与竖直方向的切割线操作类似。

每个晶圆片内印刷有线路，激光束沿竖直方向和横向将晶圆片切割成小单元的正方形的晶格10，晶格10单元的放大图如图2所示。

发明内容

本发明的目的是提供一种工作效率高、减少机床空切行程的晶圆切割机床的运动路径的控制方法。

为实现上述目的，本发明一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法，该控制方法使用的晶圆切割机床包括X、Y轴电机运动平台，X、Y轴电机运动平台上设有旋转电机平台，旋转电机平台的上设有工作台，晶圆片固定在工作台上，工作台上方设有固定不动的激光器，激光器发出的激光束对准工作台上的晶圆片，所述晶圆切割机床还包括带CPU的控制器，控制器分别与X、Y轴电机运动平台、旋转电机平台电连接，控制器内预存有晶圆片的加工参数；

所述控制方法包括以下步骤：

1)所述晶圆片切割时，在控制器上输入被加工晶圆片的加工参数，包括晶圆片半径尺寸r，激光束的圆形切割范围的半径尺寸R；激光束的圆形切割范围大于晶圆片，并在晶圆片上进行横向和竖直方向的切割形成切割区，在晶圆片外做空切；晶圆片上每条横向切割线长度x和竖直方向的切割线的长度y，横向或竖直方向上相邻切割线的间隔为0.11-0.43mm；激光束在竖直方向上的总切割线长度激光束在横向方向上的总切割线长其中，x′为竖向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，y′为横向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，当激光束在竖直方向切割时，其x′值已知；当激光束在横向方向切割时，其y′值已知；

2)将晶圆片固定在工作台上，先由Y轴电机运动平台驱动晶圆片沿第一条竖直方向的切割线轨迹运动；

3)当晶圆片运动到第一条竖直方向切割线的切割区边缘时，Y轴电机运动平台开始减速；

4)当晶圆片沿竖直方向运动到晶圆片第一条竖直方向切割线的端部时，启动圆弧插补模块，X、Y轴电机运动平台联动，驱动晶圆片做圆弧运动，X轴电机运动平台开始运动，当晶圆片运动到圆弧顶端时，Y轴电机运动平台减速到零，然后再开始反向加速；

5)当圆弧插补结束时，晶圆片到达第二条竖直方向切割线一端部，此时X轴电机运动平台停止运动，Y轴电机运动平台继续反向加速，在到达晶圆片的切割区域时加速到设定速度，激光束对晶圆片进行第二条竖直方向切割线的切割；

6)重复以上步骤，激光束完成晶圆片上所有的竖直方向的切割线；

7)竖直方向的切割线切割完成后，旋转电机平台将晶圆片旋转90°，重复步骤2)到步骤6)，完成晶圆片所有的横向切割线的切割。

所述步骤1)中，在控制器中输入的加工参数中，横向切割线和竖直方向的切割线交叉形成晶格，每个晶格为边长0.1-0.4mm的正方形，相邻晶格间的间隙为0.01-0.03mm；激光束的圆形切割区域的半径R比晶圆片的半径r大1-2mm。

晶圆片在切割过程中，因X、Y轴电机运动平台运动速度快，加速度也大，因Y轴电机运动平台设于X轴电机运动平台上方，所以负载小；设于下方的X轴电机运动平台若要带动Y轴电机运动平台一起运动，负载大。所以在切割过程中，均是由Y轴电机运动平台带动晶圆片进行运动，X轴电机运动平台进行定位。

采用以上的路径控制方法，激光束的切割范围为稍大于晶圆片大小的圆形，在晶圆片外形成一小部分的空切。与现有的激光束方形的切割范围相比，避免了激光束在晶圆片两端时过多的空切而浪费时间。同时，当进行竖直方向切割时，在空切部分，Y轴电机运动平台先进行减速，减速到竖直切割线端部时，X轴电机运动平台开始运动，这时，晶圆片做圆弧运动，当运动到圆弧端部时，Y轴电机运动平台减速到零，然后再反方向加速，当晶圆片运动到相邻的竖直切割线时，X轴电机运动平台停止运动，Y轴电机运动平台加速到设定速度。在以上的过程中，Y轴电机运动平台的减速及加速与X轴电机运动平台的运动同步进行，大大节省了加工的时间，提高了工作效率。晶圆片在横向的切割与竖直切割操作类似，其操作与现有技术相比也可提高工作效率。

综上所述，采用本发明的晶圆切割机床的运动路径的控制方法，对晶圆片的切割路径进行更加合理的规划，减少激光束在晶圆片两端时过多的空切而浪费时间；同时，在切割线的空切区的圆弧运动部分，将Y轴电机运动平台的减速到零和加速同时与X轴电机运动平台的运动同步进行，节省大量的时间，提高晶圆切割机床的工作效率。在横向切割线的空切区的圆弧运动部分与以上操作类似，从而从整体上提高了晶圆片切割的效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有晶圆片设置切割线的结构示意图；

图2现有晶圆片中的切割晶格放大图；

图3为本发明晶圆切割机床的结构示意图；

图4为本发明晶圆片上设置竖直方向切割线的结构示意图；

图5为Y轴电机运动平台在竖直方向运动的局部路径图；

图6为图5的局部放大图；

图7为本发明晶圆片上设置横向切割线的结构示意图。

具体实施方式

如图3-7所示，本发明一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法，该控制方法使用的晶圆切割机床包括X、Y轴电机运动平台1、2，X、Y轴电机运动平台1、2上设有旋转电机平台3，旋转电机平台3的上设有工作台4，晶圆片5固定在工作台4上，工作台4上方设有固定不动的激光器6，激光器6发出的激光束对准工作台上的晶圆片5，所述晶圆切割机床还包括带CPU的控制器7，控制器7分别与X、Y轴电机运动平台1、2、旋转电机平台3电连接，控制器7内预存有晶圆片的加工参数；

本发明所述控制方法包括以下步骤：

1)所述晶圆片5切割时，在控制器7上输入被加工晶圆片的加工参数，包括晶圆片5半径尺寸r，激光束的圆形切割范围的半径尺寸R；激光束的圆形切割范围大于晶圆片5，并在晶圆片5上进行横向和竖直方向的切割形成切割区，在晶圆片外做空切；晶圆片5上每条横向切割线长度x和竖直方向的切割线的长度y，横向或竖直方向上相邻切割线8、9的间隔为0.11-0.43mm；激光束在竖直方向上的总切割线长度激光束在横向方向上的总切割线长其中，x′为竖向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，y′为横向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，当激光束在竖直方向切割时，其x′值已知；当激光束在横向方向切割时，其y′值已知；

2)将晶圆片5固定在工作台4上，先由Y轴电机运动平台2驱动晶圆片5沿第一条竖直方向的切割线9轨迹运动；

3)当晶圆片5运动到第一条竖直方向切割线9的切割区边缘时，Y轴电机运动平台2开始减速；

4)当晶圆片5沿竖直方向运动到晶圆片5第一条竖直方向切割线9的端部时，启动圆弧插补模块，X、Y轴电机运动平台1、2联动，驱动晶圆片5做圆弧运动，X轴电机运动平台1开始运动，当晶圆片5运动到圆弧顶端时，Y轴电机运动平台2减速到零，然后再开始反向加速；

5)当圆弧插补结束时，晶圆片5到达第二条竖直方向切割线9一端部，此时X轴电机运动平台1停止运动，Y轴电机运动平台2继续反向加速，在到达晶圆片5的切割区域时加速到设定速度，激光束对晶圆片5进行第二条竖直方向切割线9的切割；

6)重复以上步骤，激光束完成晶圆片5上所有的竖直方向的切割线9；

7)竖直方向的切割线9切割完成后，旋转电机平台3将晶圆片5旋转90°，重复步骤2)到步骤6)，完成晶圆片5所有的横向切割线8的切割。

采用以上的路径控制方法，激光束的切割范围为稍大于晶圆片5大小的圆形，在晶圆片5外形成一小部分的空切。与现有的激光束方形的切割范围相比，避免了激光束在晶圆片5两端时过多的空切而浪费时间。同时，在空切部分，Y轴电机运动平台2先进行减速，减速到竖直切割线9端部时，X轴电机运动平台1开始运动，这时，晶圆片5做圆弧运动，当运动到圆弧端部时，Y轴电机运动平台2减速到零，然后再反方向加速，当晶圆片5运动到相邻的竖直切割线9时，X轴电机运动平台1停止运动，Y轴电机运动平台2加速到设定速度。在以上的过程中，Y轴电机运动平台2的减速及加速与X轴电机运动平台1的运动同步进行，大大节省了加工的时间，提高了工作效率。晶圆片5在横向的切割与竖直切割操作类似，其操作与现有技术相比也可提高工作效率。

Claims (2)

1.一种晶圆切割机床的运动路径的控制方法，该控制方法使用的晶圆切割机床包括X、Y轴电机运动平台，X、Y轴电机运动平台上设有旋转电机平台，旋转电机平台的上设有工作台，晶圆片固定在工作台上，工作台上方设有固定不动的激光器，激光器发出的激光束对准工作台上的晶圆片，所述晶圆切割机床还包括带CPU的控制器，控制器分别与X、Y轴电机运动平台、旋转电机平台电连接，控制器内预存有晶圆片的加工参数；

其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

1)所述晶圆片切割时，在控制器上输入被加工晶圆片的加工参数，包括晶圆片半径尺寸r，激光束的圆形切割范围的半径尺寸R；激光束的圆形切割范围大于晶圆片，并在晶圆片上进行横向和竖直方向的切割形成切割区，在晶圆片外做空切；晶圆片上每条横向切割线长度x和竖直方向的切割线的长度y，横向或竖直方向上相邻切割线的间隔为0.11-0.43mm；激光束在竖直方向上的总切割线长度激光束在横向方向上的总切割线长其中，x′为竖向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，y′为横向切割线与被加工晶圆片圆心的距离，当激光束在竖直方向切割时，其x′值已知；当激光束在横向方向切割时，其y′值已知；

2)将晶圆片固定在工作台上，先由Y轴电机运动平台驱动晶圆片沿第一条竖直方向的切割线轨迹运动；

3)当晶圆片运动到第一条竖直方向切割线的切割区边缘时，Y轴电机运动平台开始减速；

4)当晶圆片沿竖直方向运动到晶圆片第一条竖直方向切割线的端部时，启动圆弧插补模块，X、Y轴电机运动平台联动，驱动晶圆片做圆弧运动，X轴电机运动平台开始运动，当晶圆片运动到圆弧顶端时，Y轴电机运动平台减速到零，然后再开始反向加速；

5)当圆弧插补结束时，晶圆片到达第二条竖直方向切割线一端部，此时X轴电机运动平台停止运动，Y轴电机运动平台继续反向加速，在到达晶圆片的切割区域时加速到设定速度，激光束对晶圆片进行第二条竖直方向切割线的切割；

6)重复以上步骤，激光束完成晶圆片上所有的竖直方向的切割线；

7)竖直方向的切割线切割完成后，旋转电机平台将晶圆片旋转90°，重复步骤2)到步骤6)，完成晶圆片所有的横向切割线的切割。

2.根据权利要求1所述的晶圆切割机床的运动路径的控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，在控制器中输入的加工参数中，横向切割线和竖直方向的切割线交叉形成晶格，每个晶格为边长0.1-0.4mm的正方形，相邻晶格间的间隙为0.01-0.03mm；激光束的圆形切割区域的半径R比晶圆片的半径r大1-2mm。