CN115107179B - 晶圆定位缺口切割方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了晶圆定位缺口切割方法及系统，其中晶圆定位缺口切割方法在将晶圆固定在工作台上后，无需确定晶圆与工作台的位置状态，而是通过图像识别直接确定出晶圆的第一圆心坐标，根据第一圆心坐标及半径求出切割得到第一切痕所需的第一切割参数并根据确定的第一切割参数切割得到第一切痕，随后使工作台旋转90°，再次确认晶圆的第二圆心坐标，根据第二圆心坐标求出切割得到第二切痕所需的第二切割参数并根据确定的第二切割参数切割得到第二切痕，从而最终得到定位缺口，这种方法即使在晶圆与工作台不共轴时，也能够在去环后在晶圆的边缘准确、有效地加工得到定位缺口，加工简单，易于实现。

Description

晶圆定位缺口切割方法及系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其是晶圆定位缺口切割方法及系统。
背景技术
太鼓晶圆加工时，用于定位的定位缺口（notch槽）形成在太鼓环的外边缘处。但是现有技术在对太鼓晶圆进行加工时，会先对太鼓晶圆上的太鼓环进行环切，然后将环切后的太鼓环从太鼓晶圆上取下，这样就会导致定位缺口被从太鼓晶圆上去除，影响到后续的定位及加工。因此，在进行后续加工之前，需要先在晶圆的边缘处加工得到新的定位缺口。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种晶圆定位缺口切割方法及系统。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
晶圆定位缺口切割方法，包括如下步骤：
S1，通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
S2，根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；
S3，控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
S4，控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
S5，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点及第二切割终点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；
S6，控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
优选的，所述第一切痕和第二切痕的延伸方向相互垂直，且所述第一切痕的延伸方向与所述切刀的轴线平行。
优选的，所述设定坐标系是至少以第一直线和第二直线构建的坐标系，所述第一直线平行于切刀的轴线，所述第二直线垂直于切刀的轴线及工作台的轴线。
优选的，所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
或
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
所述第一切割起点的第一X坐标是将所述第一Y坐标代入根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定的第一圆方程
Figure DEST_PATH_IMAGE003
中计算得到的两个X值中的一个；
其中，X1为第一圆心坐标中的X坐标，Y1为第一圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量。
优选的，
当所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE004
时，所述第二切割起点的第二Y坐标为
Figure DEST_PATH_IMAGE005
或
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
当所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure 329052DEST_PATH_IMAGE002
时，所述第二切割起点的第二Y坐标为
Figure 715034DEST_PATH_IMAGE006
或
Figure 760351DEST_PATH_IMAGE005
；所述第二切割起点的第二X坐标是将所述第二Y坐标代入根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定的第二圆方程
Figure DEST_PATH_IMAGE007
中计算得到的两个值中更靠近所述第一切割起点的一个；
其中X2为第二圆心坐标中的横坐标，Y2为第二圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量。
优选的，所述a在0.5mm-2mm之间取值。
优选的，所述第二切割终点与第一切割终点重合。
优选的，所述第一切痕及第二切痕的长度为2mm。
晶圆定位缺口切割方法，包括如下步骤：
S10，通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
S20，确定第一切割方向及第一切割长度，并根据所述第一圆心坐标和晶圆半径确定第一切割起点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；
S30，控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿所述第一切割方向切割所述第一切割长度以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
S40，控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
S50，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；获取设定的第二切割方向及第二切割长度；
S60，控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿第二切割方向切割所述第一切割长度以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
晶圆定位缺口切割系统，包括：
第一圆心及半径确定模块，用于通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
第一计算模块，用于根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；
第一切割控制模块，用于控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
第二圆心确定模块，用于控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
第二计算模块，用于根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点及第二切割终点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；
第二切割控制模块，用于控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本发明在将晶圆固定在工作台上后，无需确定晶圆与工作台的位置状态，而是通过图像识别来直接确定晶圆的第一圆心坐标，根据第一圆心坐标及晶圆半径求出切割第一切痕所需的第一切割参数并根据确定的第一切割参数切割得到第一切痕，随后使工作台旋转90°，再次确认晶圆的第二圆心坐标，根据第二圆心坐标求出切割得到第二切痕所需的第二切割参数并根据确定的第二切割参数切割得到第二切痕，从而最终得到定位缺口，这种方法即使在晶圆与工作台不共轴时，也能够在去环后在晶圆的边缘准确、有效地加工得到定位缺口。
本发明使第一切痕与第二切痕的延伸方向垂直，并使第一切痕与切刀的轴线平行，从而在加工时，使得切刀只需要进行直线移动，而无需转动，从而有效地降低了切刀的驱动结构和控制难度，便于实现，同时，第一切痕与第二切痕垂直能够提高切割成型的成功率，降低切割造成晶圆破损的风险。
本发明通过设定第一切割起点的Y坐标和第二切割起点的Y坐标，从而能够方便地求出第一切割起点的X坐标和第二切割起点的X坐标，使得计算第一切割起点的坐标和第二切割起点的坐标能够更加地快速、有效，降低了计算难度。
本发明的切割长度的控制能够有效地保证切割的成功率，避免崩边的情况出现。
本发明在切割形成第一切痕和第二切痕时，采用指定切割方向、指定切割距离的方式，因此只要获取到对应的第一切割起点的坐标和第二切割起点的坐标，减少了计算量，有利于提高计算效率，减少控制误差，提高切割效率。
附图说明
图1是本发明的过程示意图；
图2是本发明的方法中对位于工作台上的晶圆进行第一切痕切割的示意图；
图3是本发明的方法中工作台逆时针转动90°后进行第二切痕切割的示意图；
图4是本发明的方法切割得到定位缺口的晶圆的俯视图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。
实施例1
下面结合附图对本发明揭示的晶圆定位缺口切割方法进行阐述，如附图1-附图4所示，其包括如下步骤：
S1，通过图像识别确定出固定在工作台1上的晶圆2在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
S2，根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点P1的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点P1位于所述晶圆2的边缘处；
S3，控制切割机构的切刀3由所述第一切割起点P1开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕4，所述切刀3的轴线与所述工作台1的轴线垂直；
S4，控制所述工作台1转动90°并确定转动后的所述晶圆2在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
S5，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点P2的坐标及第二切割终点的坐标，所述第二切割起点P2位于所述晶圆2的边缘处；
S6，控制切割机构的切刀3由所述第二切割起点P2开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕5，所述第二切痕5与第一切痕4相交。
切割后将所述第一切痕4和第二切痕5之间的扇形块去除即得到所述定位缺口6。
在将所述晶圆2放置到所述工作台1上时，可以通过人工或上下料机器人进行上料，晶圆2放置到所述工作台1上后可以通过真空吸附的方式将所述晶圆2吸附固定在所述工作台1上。具体的，可以采用申请号为202210236118.9的中国发明专利申请所揭示的结构来实现晶圆2的上下料及晶圆2的固定。
在所述通过图像识别确定出固定在工作台1上的晶圆2在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径时，可以采用已知的可行方法，例如，可以采用申请号为202210255473.0的中国发明专利申请所揭示的视觉寻边法。 或者，可以采用申请号为202111644462.3或申请号为201210017565.1等中国发明专利申请所揭示的方法；当然也可以采用其他可行方法，此处不作限定。
如附图2所示，所述设定坐标系是至少以第一直线和第二直线构建的坐标系，所述第一直线平行于切刀的轴线，所述第二直线垂直于切刀的轴线及工作台1的轴线，具体的，是以所述第一直线为Y轴，所述第二直线为X轴的坐标系，以平行于工作台1的轴线的直线为Z轴。
如附图2所示，为了方便计算确定所述第一切割起点P1的坐标及第二切割起点P2，设定所述第一切割起点P1的第一Y坐标为
Figure 827664DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 907615DEST_PATH_IMAGE002
； 此处，Y1为第一圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量，所述a在0.5-2mm之间取值，更优在1mm左右。
对于平行于X轴的直线
Figure DEST_PATH_IMAGE008
或
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，它们与根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定的第一圆方程对应圆的两个交点即可以作为所述第一切割起点P1的坐标，两个交点的Y坐标即是
Figure 166296DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 636591DEST_PATH_IMAGE002
。
因此，将所述
Figure 101071DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 973212DEST_PATH_IMAGE002
代入根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定的第一圆方程
Figure 435417DEST_PATH_IMAGE003
中，其中，X1为第一圆心坐标中的X坐标，计算得到的两个X值即为直线
Figure 455326DEST_PATH_IMAGE008
或
Figure 395600DEST_PATH_IMAGE009
与圆的两个交点的X坐标，从求出的两个X坐标中选一个作为所述第一切割起点P1的坐标的第一X坐标即可。
在得到第一切割起点P1的坐标后，使所述第一切割起点P1的第一X坐标减去或加上需要切割的长度即可得到第一切割终点的X坐标，所述第一切割终点的Y坐标与所述第一切割起点P1的第一Y坐标相同。
如附图3所示，在所述晶圆2跟随工作台1转动90°（顺时针或逆时针）后，若所述晶圆2与所述工作台1不是保持共轴的状态，转动后的晶圆2的圆心坐标就会发生变化，因此，需要确定转动后的晶圆2的第二圆心坐标，具体的，可以通过坐标平移来确定所述第二圆心坐标。当然，也可以再次通过视觉识别来确定所述晶圆2的第二圆心坐标。
如附图3所示，在第一切割起点P1的第一X坐标和第一Y坐标确定后，可以根据确定的第一切割起点P1的第一Y坐标来确定对应的第二切割起点P2的Y坐标，具体的：
当所述第一切割起点P1的第一Y坐标为
Figure 387827DEST_PATH_IMAGE004
时，所述第二切割起点P2的第二Y坐标为
Figure 286513DEST_PATH_IMAGE005
或
Figure 793717DEST_PATH_IMAGE006
；
当所述第一切割起点P1的第一Y坐标为
Figure 770638DEST_PATH_IMAGE002
时，所述第二切割起点P2的第二Y坐标为
Figure 679689DEST_PATH_IMAGE006
或
Figure 218117DEST_PATH_IMAGE005
；
此处，Y2为第二圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量，所述a在0.5-2mm之间取值，更优在1mm左右。
所述第二切割起点P2的第二X坐标是将所述第二Y坐标代入根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定的第二圆方程
Figure 212618DEST_PATH_IMAGE007
中计算得到的两个值中更靠近所述第一切割起点P1的一个；其中，X2为第二圆心坐标中的横坐标。
此处计算得到第二切割起点P2的第二X坐标的原理与上述计算第一X坐标的原理相同，确定第二切割终点的坐标的方法与上面提到的计算第一切割终点的坐标的方法一样，此不作赘述。
在进行切割时，所述第一切痕4和第二切痕5的长度可以是不同的，更优的，所述第二切割终点与第一切割终点重合，从而所述第一切痕4和第二切痕5的长度是相同的。较优的，所述第一切痕4及第二切痕5的长度为2mm。此时，在确定得到第一切割终点的坐标后，可以通过坐标平移来确定所述第二切割终点的坐标。
最终，如附图4所示，所述第一切痕4和第二切痕5的延伸方向相互垂直，且所述第一切痕4的延伸方向与所述切刀3的轴线平行，这样的设计能够有效地简化切刀3的移动，使得切刀3仅需要进行三轴移动即可，而不需要存在三轴的旋转动作，使得切割控制更简单。
在切割完成后，通过如申请号为202210236118.9的中国发明专利申请中所揭示的结构将晶圆移动到清洁工位进行清洁，在清洁工位处，晶圆经过水洗、吹干及甩干以去除晶圆上的碎屑等污染物。清洗后，将晶圆移动回料盒中。
实施例2
本实施例与上述实施例1的整体过程相近，区别在于：本实施例中在确认得到第一切割起点P1的坐标和第二切割起点P2的坐标后，不再确认第一切割终点的坐标和第二切割终点的坐标，而是在程序中直接设定切割第一切痕4时所需的第一切割方向和第一切割长度以及切割第二切痕5时所需的第二切割方向和第二切割长度。
即所述晶圆定位缺口切割方法包括如下步骤：
S10，通过图像识别确定出固定在工作台1上的晶圆2在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径。
S20，根据所述第一圆心坐标和晶圆半径确定第一切割起点P1的坐标，所述第一切割起点P1位于所述晶圆2的边缘处；获取设定的第一切割方向及第一切割长度；此时，所述第一切割方向为X轴方向；所述第一切割长度为2mm。
S30，控制切割机构的切刀3由所述第一切割起点P1开始沿所述第一切割方向切割所述第一切割长度以得到第一切痕4，所述切刀3的轴线与所述工作台1的轴线垂直。
S40，控制所述工作台1转动90°并确定转动后的所述晶圆2在所述设定坐标系中的第二圆心坐标。在所述工作台转动的同时，所述切刀3可以同步移动到与转动后的第一切割起点P1接近的位置，从而便于提高切割效率。
S50，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点P2，所述第二切割起点P2位于所述晶圆2的边缘处；获取设定的第二切割方向及第二切割长度；所述第二切割方向同样为X轴方向，所述第二切割长度同样为2mm。
S60，控制切割机构的切刀3由所述第二切割起点P2开始沿第二切割方向切割所述第一切割长度以得到第二切痕5，所述第二切痕5与第一切痕4相交。
实施例3
本实施例揭示了一种晶圆定位缺口切割系统，包括：
第一圆心及半径确定模块，用于通过图像识别确定出固定在工作台1上的晶圆2在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
第一计算模块，用于根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点P1的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点P1位于所述晶圆2的边缘处；
第一切割控制模块，用于控制切割机构的切刀3由所述第一切割起点P1开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕4，所述切刀3的轴线与所述工作台1的轴线垂直；
第二圆心确定模块，用于控制所述工作台1转动90°并确定转动后的所述晶圆2在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
第二计算模块，用于根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点P2及第二切割终点，所述第二切割起点P2位于所述晶圆2的边缘处；
第二切割控制模块，用于控制切割机构的切刀3由所述第二切割起点P2开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕5，所述第二切痕5与第一切痕4相交。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1，通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
S2，根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；
S3，控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
S4，控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
S5，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点及第二切割终点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；
S6，控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
2.根据权利要求1所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：所述第一切痕和第二切痕的延伸方向相互垂直，且所述第一切痕的延伸方向与所述切刀的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：所述设定坐标系是至少以第一直线和第二直线构建的坐标系，所述第一直线平行于切刀的轴线，所述第二直线垂直于切刀的轴线及工作台的轴线。
4.根据权利要求1所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：
所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure 288627DEST_PATH_IMAGE001
或
Figure 16149DEST_PATH_IMAGE002
；
所述第一切割起点的第一X坐标是将所述第一Y坐标代入根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定的第一圆方程
Figure 17603DEST_PATH_IMAGE003
中计算得到的两个X值中的一个；
其中，X1为第一圆心坐标中的X坐标，Y1为第一圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量。
5.根据权利要求4所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：
当所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure 13241DEST_PATH_IMAGE001
时，所述第二切割起点的第二Y坐标为
Figure 88645DEST_PATH_IMAGE004
或
Figure 816429DEST_PATH_IMAGE005
；
当所述第一切割起点的第一Y坐标为
Figure 101917DEST_PATH_IMAGE002
时，所述第二切割起点的第二Y坐标为
Figure 511033DEST_PATH_IMAGE005
或
Figure 768839DEST_PATH_IMAGE004
；
所述第二切割起点的第二X坐标是将所述第二Y坐标代入根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定的第二圆方程
Figure 729842DEST_PATH_IMAGE006
中计算得到的两个值中更靠近所述第一切割起点的一个；
其中X2为第二圆心坐标中的横坐标，Y2为第二圆心坐标中的Y坐标，r为晶圆半径，a为Y坐标偏移量。
6.根据权利要求5所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：所述a在0.5-2mm之间取值。
7.根据权利要求1所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：所述第二切割终点与第一切割终点重合。
8.根据权利要求1-7任一所述的晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：所述第一切痕及第二切痕的长度为2mm。
9.晶圆定位缺口切割方法，其特征在于：包括如下步骤：
S10，通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
S20，根据所述第一圆心坐标和晶圆半径确定第一切割起点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；获取设定的第一切割方向及第一切割长度；
S30，控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿所述第一切割方向切割所述第一切割长度以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
S40，控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
S50，根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；获取设定的第二切割方向及第二切割长度；
S60，控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿第二切割方向切割所述第一切割长度以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
10.晶圆定位缺口切割系统，其特征在于：包括：
第一圆心及半径确定模块，用于通过图像识别确定出固定在工作台上的晶圆在设定坐标系中的第一圆心坐标及晶圆半径；
第一计算模块，用于根据所述第一圆心坐标及晶圆半径确定第一切割起点的坐标及第一切割终点的坐标，所述第一切割起点位于所述晶圆的边缘处；
第一切割控制模块，用于控制切割机构的切刀由所述第一切割起点开始沿直线切割至所述第一切割终点以得到第一切痕，所述切刀的轴线与所述工作台的轴线垂直；
第二圆心确定模块，用于控制所述工作台转动90°并确定转动后的所述晶圆在所述设定坐标系中的第二圆心坐标；
第二计算模块，用于根据所述第二圆心坐标及晶圆半径确定第二切割起点及第二切割终点，所述第二切割起点位于所述晶圆的边缘处；
第二切割控制模块，用于控制切割机构的切刀由所述第二切割起点开始沿直线切割至所述第二切割终点以得到第二切痕，所述第二切痕与第一切痕相交。
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