CN108406096B - 激光校准方法、加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种激光校准方法、加工方法及装置，激光加工装置包括用于承载晶圆组件的工作台、激光器及识别机构，利用激光加工装置加工晶圆片时，采用激光校准方法进行第一次预校准后，工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的正面进行切割。激光校准方法主要包括以下步骤：激光器在透明粘性膜上进行划线，得到测试划痕；工作台带动晶圆组件从切割区域进入标定区域；识别机构获取测试划痕的图像，并确定偏移量，当偏移量在阀值范围内时，工作台带动晶圆组件移动，以补偿偏移量。通过上述的激光校准方法，能修正激光在晶圆组件上的加工位置，实现激光与晶圆组件的精准对位，进而能够提高晶圆片的加工良率。

Description

激光校准方法、加工方法及装置

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光校准方法、加工方法及装置。

背景技术

在制作半导体晶圆的过程中，一般会采用激光加工的方式在晶圆片上切割出若干个晶粒单元，晶粒单元与晶粒单元之间则由相互垂直交错的切割道分隔开，而这些切割道就是激光的切割路径。由于晶圆片的加工精度要求较高，激光切割之前需要对切割道进行对位，以使得激光聚焦的焦点对准切割道的中心。通常，在对位确定完成后，能够加工同一型号的晶圆片，但受外界环境等各种因素的影响，会出现激光的焦点偏离切割道中心的问题，而降低晶圆片的良率。

发明内容

基于此，有必要针对传统的激光加工方法会降低晶圆片良率的问题，提供一种能够提高晶圆片良率的激光校准方法、加工方法及装置。

一种激光校准方法，包括以下步骤：

激光器在透明粘性膜上进行划线，得到测试划痕；

工作台带动晶圆组件从切割区域进入标定区域；以及

识别机构获取测试划痕的图像，并确定偏移量，当偏移量在阀值范围内时，工作台带动晶圆组件移动，以补偿偏移量。

上述的激光校准方法，通过在透明粘性膜上划线，并借助识别机构来确定测试划痕的偏移量，从而能修正激光在晶圆组件上的加工位置，实现激光与晶圆组件的精准对位，进而能够提高晶圆片的加工良率和品质。

在其中一个实施例中，所述识别机构获取测试划痕的图像，并确定偏移量的步骤中，具体包括：

识别机构获取测试划痕的图像，确定测试划痕的虚拟中心线；

计算虚拟中心线与标准中心线之间的距离，得到偏移量的数值。

一种激光加工方法，包括以下步骤：

采用上述的激光校准方法进行第一次预校准；以及

工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的正面进行切割。

上述的激光加工方法，在加工晶圆片的正面前先利用激光校准方法实现了激光与晶圆片的精准对位，从而能够防止划偏或划坏晶圆片，提高晶圆片的加工良率和品质。

在其中一个实施例中，激光器对晶圆片的正面切割的过程中，每间隔预设时间，都采用上述的激光校准方法进行中间校准。

在其中一个实施例中，第一次预校准中产生的测试划痕与中间校准中产生的测试划痕分布在透明粘性膜的不同位置处。

在其中一个实施例中，所述工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的正面进行切割的步骤之后，还包括：

翻转晶圆片，将晶圆片的正面粘贴在透明粘性膜上；

采用上述的激光校准方法进行第二次预校准；

工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的背面进行切割。

在其中一个实施例中，激光器对晶圆片的背面切割的过程中，每间隔预设时间，都采用上述的激光校准方法进行中间校准。

一种激光加工装置，包括：

工作台，用于承载晶圆组件，所述晶圆组件包括晶圆片、透明粘性膜及固定环，所述晶圆片粘贴在所述透明粘性膜上，所述透明粘性膜固定在所述固定环上；

激光器，位于切割区域内，所述激光器用于在所述透明粘性膜上刻印测试划痕及加工所述晶圆片；以及

识别机构，位于标定区域内，所述识别机构用于获取所述测试划痕的图像，并确定偏移量。

上述的激光加工装置，激光器在透明粘性膜上刻印测试划痕后，工作台与识别机构能够协同工作以校正激光在晶圆片上的加工位置，实现激光与晶圆片的精准对位，进而能够提高晶圆片的加工良率和品质。

在其中一个实施例中，所述识别机构包括第一CCD相机及处理器，所述第一CCD相机与所述处理器连接，并能将在加工所述晶圆片的正面时获取的图像发送给所述处理器，所述处理器能确定偏移量，并控制所述工作台的移动。

在其中一个实施例中，所述识别机构还包括第二CCD相机，所述第二CCD相机与所述第一CCD相机分别位于所述工作台的两侧，且所述第二CCD相机与所述处理器连接，并能将在加工所述晶圆片的背面时获取的图像发送给所述处理器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为晶圆片的结构示意图；

图2为一实施方式的激光加工装置的结构示意图；

图3为图2所示的激光加工装置中局部结构的模块框图；

图4为图2所示的激光加工装置中激光器切割晶圆片的轨迹图；

图5为图2所示的激光加工装置加工晶圆片的流程图；

图6为图5所示的激光加工方法中激光校准方法的流程图；

图7为图6所示的激光校准方法中步骤S130的具体流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1及图2所示，晶圆组件包括晶圆片100、透明粘性膜200及固定环300，透明粘性膜200具有粘性，晶圆片100粘贴在透明粘性膜200上，透明粘性膜200张紧并固定在固定环300上。由于晶圆片100的尺寸较小，再加上其对加工精度要求较高，因此，通过粘贴的方式固定晶圆片100，能够避免磨损晶圆片100的边缘结构。

晶圆片100上分布着呈周期性排列的晶粒单元110，晶粒单元110与晶粒单元110之间由相互垂直交错的第一切割道102和第二切割道104分隔开，激光沿着第一切割道102和第二切割道104切割，便能够加工出这些晶粒单元110。晶圆片100具有相对设置的正面及背面，在激光切割之前，晶圆片100的正面上预先刻印有第一切割道102以及第二切割道104的图像，而晶圆片100的背面则是光滑平面。

通常情况下，对于厚度较小的晶圆片100，仅需要加工晶圆片100的正面。而对于厚度较大的晶圆片100，则可以在晶圆片100的正面和背面分别加工，而后再在晶圆片100的中部进行划片操作，这样便将一个晶圆片100划分为了两个结构相同的构件。通常，第一切割道102与第二切割道104的深度相同。显然，晶圆片100的正面的切割深度与晶圆片100的背面的切割深度之和是小于晶圆片100整体的厚度的。

请参考图2及图3，在本实施方式中，提供了一实施例的用于加工晶圆片100的激光加工装置400，激光加工装置400包括工作台410、激光器420及识别机构430，其中，工作台410用于承载晶圆组件，工作台410能够带动晶圆组件在切割区域和标定区域内往复移动。激光器420位于切割区域内，能够发射用于切割晶圆片100的激光。识别机构430位于标定区域内，具有获取图像及自动计算的功能，并能将激光器420与晶圆片100进行对位。

具体地，识别机构430包括第一CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)相机432、处理器434及第二CCD相机436，第一CCD相机432与第二CCD相机436均与处理器434连接，且第一CCD相机432与第二CCD相机436分别位于工作台410的两侧。第一CCD相机432用于在加工晶圆片100的正面时获取图像，并将获取的图像发送给处理器434，处理器434能自动计算出图像与标准位置之间的偏移量，并控制工作台410移动一定距离，以补偿偏移量。第二CCD相机436用于在加工晶圆片100的背面时获取图像，并将获取的图像发送给处理器434，处理器434能自动计算出图像与标准位置之间的偏移量，并控制工作台410移动一定距离，以补偿偏移量。

也即，第一CCD相机432第二CCD相机436分别应用于晶圆片100的正面和背面的加工中。可以理解，在加工厚度较小的晶圆片100时，可以省略第二CCD相机434。

请一并结合图1，晶圆片100的加工主要分为两大部分：标定和切割。当晶圆片100位于切割区域内时，通过沿着第一切割道102和第二切割道104的延伸方向，直线移动工作台410，能够实现切割的目的。当然，若激光器420采用振镜式激光器，无需移动工作台410，也能实现切割的目的。而在切割的过程中，无论切割对象是晶圆片100的正面还是背面，都是先沿着其中一个切割道进行切割，再将晶圆片100旋转90°后，按照相同的轨迹切割另一个切割道。比如，先按照图4所示的呈弓字型的轨迹切割第一切割道102，再将晶圆片100旋转90°，仍按照图4所示的轨迹切割第二切割道104。

当晶圆片100位于标定区域内时，识别机构430能够获取图像，并确定激光器420与晶圆片100之间是否存在偏移，若存在偏移，则识别机构430能够控制工作台410移动一定距离，以校准晶圆片100的位置，从而保证晶圆片100位于切割区域内时，激光器420发射的激光刚好位于第一切割道102或第二切割道104的中心。

简单来说，也就是，在切割晶圆片100之前，需要先利用识别机构430将晶圆片100进行对位处理，以使得切割过程中，激光能够聚焦在第一切割道102或第二切割道104的中心。

值得一提的是，在本实施方式中，工作台410为透明结构，从而在加工晶圆片100的背面时，不会妨碍第二CCD相机436获取图像。

如图5所示，本实施方式提供了一种激光加工方法，该激光加工方法主要包括以下步骤：

步骤S100，采用激光校准方法进行第一次预校准。

步骤S200，工作台410带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器420对晶圆片100的正面进行切割。激光器420先按照预设轨迹切割第一切割道102，待第一切割道102切割完成后，工作台410旋转90°，激光器420便按照预设轨迹切割第二切割道104。

由于晶圆片100的切割过程耗时较长，切割过程中，受外界环境等各方面因素的影响，激光器420与晶圆片100的位置可能会再次发生偏移，而导致划偏或划坏晶圆片100，所以，在激光器420对晶圆片100的正面进行切割的过程中，每间隔预设时间，都还可以采用激光校准方法进行中间校准。

步骤S300，翻转晶圆片100，将晶圆片100的正面粘贴在透明粘性膜200上。此时，晶圆片100的背面朝向激光器420。

步骤S400，采用激光校准方法进行第二次预校准。

步骤S500，工作台410带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器420对晶圆片100的背面进行切割。而在切割晶圆片100的背面时，激光器420仍是按照切割晶圆片100正面时的预设轨迹分别切割出第一切割道102和第二切割道104。同样地，在激光器420对晶圆片100的背面进行切割的过程中，每间隔预设时间，都还可以采用激光校准方法进行中间校准。

可以理解，当只需要对晶圆片100的正面加工时，步骤S300至步骤S500可以省略。对于需要两面加工的晶圆片100，在其他实施方式中，也可以先加工晶圆片100的背面，再加工晶圆片100的正面。

如图6所示，在激光加工方法中所包含的激光校准方法，具体包括以下步骤：

步骤S110，激光器420在透明粘性膜200上进行划线，得到测试划痕。

步骤S120，工作台410带动晶圆组件从切割区域进入标定区域。

步骤S130，识别机构430获取测试划痕的图像，并确定偏移量，当偏移量在阀值范围内时，工作台410带动晶圆组件移动，以补偿偏移量。

如图7所示，步骤S130主要还包括以下步骤：

步骤S132，识别机构430获取测试划痕的图像，确定测试划痕的虚拟中心线。

步骤S134，计算虚拟中心线与标准中心线之间的距离，得到偏移量的数值。

确定虚拟中心线的执行主体为处理器434，处理器434会界定出测试划痕延伸方向上的两条边界线，这样虚拟中心线就随之确定了。标准中心线主要指CCD相机中自带的十字刻度线中平行于测试划痕延伸方向的其中一条刻度线，这条刻度线实际也平行于上述的虚拟中心线，而这条刻度线与虚拟中心线之间的距离即为偏移量的数值。在其他实施例中，还可以采用其他参考标准作为标准位置来确定偏移量。

传统的对位方式主要是建立数据模型，比如，以晶圆片100正面的第一切割道102为例，激光器420按照预设轨迹切割出的第一切割道的单轴坐标为An，第一CCD相机432捕获的预先刻印在晶圆片100正面的第一切割道102的图像所对应的单轴坐标为Bn，则晶圆片100的位置偏移了Cn。工作台反向移动Cn便能实现激光器420与晶圆片100的对位。这种传统的对位方式直接在晶圆片100上进行试验，而且需要对每条切割道进行一一比对，不仅会损坏晶圆片100，对位消耗的时间也较长，会降低晶圆片100的生长效率。

而在本实施方式中，直接在透明粘性膜200上划线，避免了划坏晶圆片100，提高了晶圆片100的良率。而且，无论是标定过程中进行的预校准，还是切割过程中进行的中间校准，都只需要将刻印出的测试划痕与标准位置进行对位，大大简化了校准方式，提高了晶圆片100的生产效率。

值得一提的是，步骤S130中所说的阀值是指允许的最大偏移量。由于对晶圆片100的加工属于超精密加工，所以，激光器420在晶圆片100上的加工位置与晶圆片100实际所处的位置之间的偏移量是有范围限制的，一旦偏移量超出了阀值，则激光加工装置400会报警，工作人员则需要对激光加工装置400进行检修。

将激光校准方法应用在激光加工方法中，在不同的步骤中，虽然对应的执行主体不一致，但执行动作却一样。

具体地，在第一次预校准中，第一CCD相机432获取测试划痕的图像，处理器434便根据获取的图像确定偏移量，并控制工作台410移动，以校准激光切割位置。

在切割晶圆片100正面时进行的中间校准中，可以在透明粘性膜200上的不同位置处重新刻印一条测试划痕，也可以利用第一次预校准中所刻印的测试划痕。

在第二次预校准中，由于工作台410为透明结构，第二CCD相机436能顺利获取测试划痕的图像，处理器434便根据获取的图像确定偏移量，并控制工作台410移动，以校准激光切割位置。

同样地，在切割晶圆片100背面时进行的中间校准中，可以在透明粘性膜200上的不同位置处重新刻印一条测试划痕，也可以利用第一次预校准中所刻印的测试划痕。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

激光器在透明粘性膜上进行划线，得到测试划痕；

工作台带动晶圆组件从切割区域进入标定区域；以及

识别机构获取测试划痕的图像，并确定偏移量，当偏移量在阀值范围内时，工作台带动晶圆组件移动，以补偿偏移量，所述测试划痕能够透过所述透明粘性膜。

2.根据权利要求1所述的激光校准方法，其特征在于，所述识别机构获取测试划痕的图像，并确定偏移量的步骤中，具体包括：

识别机构获取测试划痕的图像，确定测试划痕的虚拟中心线；

计算虚拟中心线与标准中心线之间的距离，得到偏移量的数值。

3.一种激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用如权利要求1或2所述的激光校准方法进行第一次预校准；以及

工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的正面进行切割。

4.根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于，激光器对晶圆片的正面切割的过程中，每间隔预设时间，都采用如权利要求1或2所述的激光校准方法进行中间校准。

5.根据权利要求4所述的激光加工方法，其特征在于，第一次预校准中产生的测试划痕与中间校准中产生的测试划痕分布在透明粘性膜的不同位置处。

6.根据权利要求3所述的激光加工方法，其特征在于，所述工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的正面进行切割的步骤之后，还包括：

翻转晶圆片，将晶圆片的正面粘贴在透明粘性膜上；

采用如权利要求1或2所述的激光校准方法进行第二次预校准；

工作台带动晶圆组件从标定区域进入切割区域，激光器对晶圆片的背面进行切割。

7.根据权利要求6所述的激光加工方法，其特征在于，激光器对晶圆片的背面切割的过程中，每间隔预设时间，都采用如权利要求1或2所述的激光校准方法进行中间校准。

8.一种激光加工装置，其特征在于，包括：

工作台，用于承载晶圆组件，所述晶圆组件包括晶圆片、透明粘性膜及固定环，所述晶圆片粘贴在所述透明粘性膜上，所述透明粘性膜固定在所述固定环上；

激光器，位于切割区域内，所述激光器用于在所述透明粘性膜上刻印测试划痕及加工所述晶圆片；以及

识别机构，位于标定区域内，所述识别机构用于获取所述测试划痕的图像，并确定偏移量。

9.根据权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，所述识别机构包括第一CCD相机及处理器，所述第一CCD相机与所述处理器连接，并能将在加工所述晶圆片的正面时获取的图像发送给所述处理器，所述处理器能确定偏移量，并控制所述工作台的移动。

10.根据权利要求9所述的激光加工装置，其特征在于，所述识别机构还包括第二CCD相机，所述第二CCD相机与所述第一CCD相机分别位于所述工作台的两侧，且所述第二CCD相机与所述处理器连接，并能将在加工所述晶圆片的背面时获取的图像发送给所述处理器。