芯片切割方法及芯片切割装置与流程

本发明涉及芯片切割技术领域，尤其是涉及一种芯片切割方法及芯片切割装置。

背景技术：

近十几年来，以ⅲ－ⅴ族氮化镓为代表的氮化物化合物半导体材料因其具有宽直接带隙、高热导率、高硬度、低介电常数和抗辐射等特点获得了人们的广泛关注，在固态照明、固体激光器、光信息存储和紫外探测器等领域都有着巨大的应用潜力。

目前miniled的长宽尺寸主要在40um－90um左右，尺寸越小越难以切割、切割良率越低，miniled和microled的应用前景十分广阔，量产化主要还是受到切割良率的影响。主流蓝绿光led主要使用蓝宝石为衬底材料，蓝宝石的组成为氧化铝，由于蓝宝石的光学穿透带很宽，从近紫外光(190nm)到中红外线都具有很好的透光性，因此被大量用在光学元件、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上，它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度和高透光性和熔点高等特点。蓝宝石的衬底的led一般使用隐形红外进行切割，切割前使用dra(数字音频编码，英文全称：digitalriseaudio)系统即测距仪测量晶元的厚度，测距仪进行光学厚度测量过程中，使用45°入射光，90°夹角收集到反射光，并根据收到光的光通量转换成电压信号从而得出数据判断当前位置晶元的厚度。

切割过程中，根据接收到的光通量控制激光镜头上的pi电机升降从而修正焦距，改变打点位置。这种测距模式存在的缺点在于：光通量的变化与距离差异并非线性关系、晶元背面若存在轻微脏污或衬底色差等均会影响接收端的光通量，且光通量接收模块需要经常性的校准调0，这些方面导致了切割过程中焦距精度会不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种芯片切割方法，以缓解相关技术中测量晶元厚度精度较低的技术问题，以及达到改善切割工艺提升切割良率的目的。

本发明提供的芯片切割方法包括：

测量晶元厚度；

根据测量的晶元厚度，在晶元内部聚焦打点；

测量晶元厚度包括利用测量光束从所述晶元的一侧照射所述晶元；

接收从所述晶元的正面反射的正面反射光和从所述晶元的背面反射的背面反射光；

根据接收到所述正面反射光和所述背面反射光的时间差，计算出所述晶元的厚度。

进一步的，测量光束垂直照射所述晶元。

进一步的，晶元的厚度其中；

s为晶元的厚度；

δt为光源接收单元接收正面反射光和背面反射光的时间差；

c为光在空气中的速度；

λ为晶元的折射率。

进一步的，激光器在晶元内部聚焦打点包括：

根据所述晶元的厚度，调整聚焦打点的位置，以使聚焦打点的位置到所述晶元的正面的距离为固定值。

进一步的，以所述晶元的背面为基准面调节聚焦打点的位置，以使聚焦打点位置到所述晶元的正面的距离为固定值。

进一步的，当所述晶元的厚度增加时，聚焦打点的位置向远离所述晶元的背面的方向移动；

当所述晶元的厚度减小时，聚焦打点的位置向靠近所述晶元的背面的方向移动。

本发明的目的在于提供一种芯片切割装置，以缓解相关技术中测量晶元厚度精度较低的技术问题，以及达到改善切割工艺提升切割良率的目的。

本发明提供的芯片切割装置，用于实现上述的芯片切割方法，包括：

用于支撑晶元的支撑台；

用于测量所述晶元厚度的厚度测量模块；

用于在所述晶元内聚焦打点的切割模块。

进一步的，所述厚度测量模块包括：

用于发射测量光束的光源发射单元；

用于接收从晶元的正面和背面反射的光束的光源接收单元；

根据所述光源接收单元接收的光束的时间差，计算所述晶元厚度，并根据计算的所述晶元的厚度控制所述切割模块聚焦打点位置的控制单元。

进一步的，所述厚度测量模块还包括与所述光源发射单元位于所述支撑台的同一侧并与所述支撑台隔开设置的透镜，所述透镜相对于所述支撑台倾斜设置，所述透镜与所述光源发射单元相对的端面设有增透膜，所述透镜与所述光源接收单元相对的端面设有全反射膜。

进一步的，所述切割模块包括：

用于在所述晶元内聚焦打点的切割激光器；

接收所述控制单元的信号，调整所述切割激光器聚焦打点位置的调节单元。

进一步的，所述调节单元包括：

用于调节所述切割激光器聚焦打点位置，和采集图像的激光镜头；

用于接收控制单元的信号，并调节所述激光镜头位置的驱动件。

利用本发明提供的芯片切割方法切割芯片，检测晶元的厚度时，根据接收到从晶元正面和背面反射的光束的时间差计算出晶元的实际厚度。

与相关技术相比，该方法只需要收集同一束光反射回来的两束光的时间差即可测量晶元的厚度，对光强、光通量的要求降低，消除晶元背面轻微污染或者衬底色差对光通量的影响造成的误差、消除了人工校准光通量标准的频次及误差，最终提升测量精度，达到精确修正打点焦点位置的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1为本发明实施例提供的芯片切割方法中测量晶元厚度的光路示意图；

图2为发明实施例提供的芯片切割方法的聚焦打点的位置示意图。

图标：100－晶元；200－支撑台；300－光源发射单元；310－测量光束；320－背面反射光；330－正面反射光；340－全反射镜；400－光源接收单元；500－透镜。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

本发明实施例提供的芯片切割方法包括：

测量晶元100厚度；

根据测量的晶元100厚度，在晶元100内部聚焦打点；

测量晶元100厚度包括利用测量光束310从晶元100的一侧照射晶元100；

接收从晶元100的正面反射的正面反射光330和从晶元100的背面反射的背面反射光320；

根据接收到正面反射光330和背面反射光320的时间差，计算出晶元100的厚度。

晶元100的厚度其中；

s为晶元100的厚度；

δt为光源接收单元400接收正面反射光330和背面反射光320的时间差；

c为光在空气中的速度；

λ为晶元100的折射率；

θ为测量光束310照射晶元100的入射角。

进一步的，测量光束310垂直照射晶元100。

具体的，晶元100置于支撑台200上，测量光束310从晶元100的背离支撑台200的一侧照射晶元100，测量光束310垂直照射晶元100的端面，即测量光束310照射晶元100的入射角为零度。照射于晶元100的测量光束310部分从晶元100的背离支撑台200的端面反射，一部分光进入晶元100，垂直照射晶元100的靠近支撑台200的端面，并被反射至晶元100远离支撑台200的一侧。从两个端面反射的反射光先后被接收。根据接收到的两束反射光的时间差计算得出晶元100的厚度。

测量光束310垂直照射晶元100，使两部分光均垂直地从晶元100的对应的端面反射回晶元100的背离支撑台200的一侧，避免进入晶元100的光产生折射，再次被反射至晶元100的背离支撑台200的一侧时，与晶元100端面的交点的位置产生偏移，不方便接收两束反射光。

进一步的，晶元100的厚度其中；

s为晶元100的厚度；

△t为光源接收单元400接收正面反射光330和背面反射光320的时间差；

c为光在空气中的速度；

λ为晶元100的折射率。

进一步的，激光器在晶元100内部聚焦打点包括：

如图2所示，根据晶元100的厚度，调整聚焦打点的位置，以使聚焦打点的位置到晶元100的正面的距离为固定值。

使聚焦打点位置到晶元100的正面(即有芯片的一面)的距离恒定，使得打点连续在一条水平高度，炸裂延伸到正面的距离一致，即，打点爆破应力在相同的晶格位置传递到晶元100的正面，使得裂纹较直，从而保证有芯片的一面外观整齐，降低了整体厚度变化不均匀对切割造成的影响；此外，裂纹较直，使产生的划道减小，提升单片芯片产出的同时保证了良率，对于隐形切割打点精度要求更高、厚度变化要求更高、切割道更小、尺寸更小的芯片的可切割性进一步提升。

进一步的，以晶元100的背面为基准面调节聚焦打点位置，以使聚焦打点位置到晶元100的正面的距离为固定值。

切割前，以晶元100背面的端部为基准，测量切割激光器到晶元100的背面的距离，切割过程中，根据测量的厚度调节聚焦打点位置与晶元100背面之间的距离。

具体的，当晶元100的厚度增加时，聚焦打点的位置向远离晶元100的背面的方向移动；

当晶元100的厚度减小时，聚焦打点的位置向靠近晶元100的背面的方向移动。

例如，当前聚焦打点处的晶元100的厚度，与上一聚焦打点处晶元100的厚度相比增加aum，聚焦打点位置沿远离晶元100的背面方向运动aum；当前聚焦打点处的晶元100的厚度，与上一聚焦打点处晶元100的厚度相比减小aum，聚焦打点位置沿靠近晶元100的背面方向运动aum。以晶元100的背面为基准面，切割前方便确定基准面，切割过程中调节聚焦打点的位置与晶元100的背面的距离，使聚焦打点位置到晶元100的正面的距离为固定值。

本发明实施例的目的在于提供一种芯片切割装置，以缓解相关技术中测量晶元厚度精度较低的技术问题。

本发明实施例提供的芯片切割装置，用于实现上述的芯片切割方法，包括：

用于支撑晶元100的支撑台200；

用于测量晶元100厚度的厚度测量模块；

用于在晶元100内聚焦打点的切割模块。

如图1所示，支撑台200的支撑面沿水平方向设置，厚度测量模块和切割模块均位于支撑台200的上方。支撑台200用于带动被切割的芯片经过测量模块和切割模块的下方；沿支撑台200的运动方向，厚度测量模块位于切割模块的上游，厚度测量模块沿设定的间隔测量晶元100的厚度，切割模块沿设定的间隔对芯片进行切割，测量的间隔值与切割的间隔值相等，从而使测量位置与切割位置相对应。切割模块根据测量的聚焦打点处晶元100的厚度值，调节聚焦打点位置到晶元100的背面的距离。

进一步的，厚度测量模块包括：

用于发射测量光束310的光源发射单元300；

用于接收从晶元100的正面和背面反射的光束的光源接收单元400；

根据光源接收单元400接收的光束的时间差，计算晶元100厚度，并根据计算的晶元100的厚度控制切割模块聚焦打点位置的控制单元。

厚度测量模块还包括全反射镜340，如图1所示，光源发射单元300、全反射镜340和光源接收单元400均位于支撑台200的上方；全反射镜340的反射面与光源发射单元300的发光端相对，且与支撑台200的支撑面之间的夹角为45度；光源接收单元400位于光源发射单元300的右侧，光源接收单元400的接收端与支撑台200相对，或者，接收端设于光源接收单元400的左侧，背面反射光320或正面反射光330经过设于支撑台200与光源接收单元400之间的反射镜反射至光源接收单元400的接收端。

光源发射单元300发出的测量光束310沿水平方向延伸，波长设置900nm左右，经过全反射镜340时向下反射，测量光束310垂直入射到晶元100的背面，从晶元100的背面反射回背面反射光320，进入晶元100内的光束经过晶元100的正面反射，从晶元100的背面反射出；光源接收单元400先后接收背面反射光320和正面反射光330；控制单元根据光源接收单元400接收的正面反射光330与背面反射光320的时间差，计算被测量的晶元100的厚度。

进一步的，厚度测量模块还包括与光源发射单元300位于支撑台200的同一侧并与支撑台200隔开设置的透镜500，透镜500相对于支撑台200倾斜设置，透镜500与光源发射单元300相对的端面设有增透膜，透镜500与光源接收单元400相对的端面设有全反射膜。

如图1所示，透镜500位于全反射镜340和支撑台200之间，透镜500与支撑台200的上端面之间的夹角为45度，透镜500的上端面与全反射镜340相对，透镜500的下端面与光源接收单元400相对，增透膜设于透镜500的上端面，全反射膜设于透镜500的下端面。

测量光束310照射于增透膜时，增透膜减少反射光的强度，从而增加透射光的强度，增加照射于晶元100的光；从晶元100的正面和背面反射的光经过全反射膜，全反射膜增加背面反射光320和正面反射光330的强度，更易被光源接收单元400接收到。

进一步的，切割模块包括：

用于在晶元100内聚焦打点的切割激光器；

接收控制单元的信号，调整切割激光器聚焦打点位置的调节单元。

切割激光器位于支撑台200的上方，调节单元分别与控制单元信号连接，切割激光器安装于调节单元，切割激光器为皮秒激光器或者飞秒激光器。控制单元根据测量的晶元100的厚度控制调节单元调节切割激光器的聚焦打点的位置，使聚焦打点位置到晶元100正面的距离为固定值。

进一步的，调节单元包括：

用于调节切割激光器聚焦打点位置，和采集图像的激光镜头；

用于接收控制单元的信号，并调节激光镜头位置的驱动件。

驱动件包括驱动电机和pi电机。切割时，晶元100的正面与支撑台200接触，支撑台200带动芯片移动至切激光镜头的下方，驱动电机驱动激光镜头移动，调节激光镜头到晶元100的距离，激光镜头拍摄晶元100的端部，并将拍摄的图像传动至控制单元，控制单元确定激光镜头到晶元100背面的距离；切割过程中，支撑台200带动芯片经过厚度测量模块和切割模块，根据测量的晶元100的厚度，pi电机调节激光镜头的位置，具体的，当晶元100的厚度增加时，聚焦打点位置相对于初始打点位置向下移动，晶元100的厚度减小时，聚焦打点位置相对于初始打点位置向上移动，从而调节在晶元100内聚焦打点的位置，使聚焦打点的位置到晶元100的正面为固定值。

另一些切割方式中，晶元100的背面与支撑台200接触，切割过程中，晶元100的厚度增加时，聚焦打点位置相对于初始打点位置向上移动，晶元100的厚度减小时，聚焦打点位置相对于初始打点位置向下移动，从而调节在晶元100内聚焦打点的位置，使聚焦打点的位置到晶元100的正面为固定值。

切割前，确定激光镜头的初始位置时，也可使激光镜头拍摄靶标，通过靶标的图像调节激光镜头的初始位置。

利用本发明实施例提供的芯片切割方法切割芯片，检测晶元100的厚度时，根据接收到从晶元100正面和背面反射的光束的时间差计算出晶元100的实际厚度。

与相关技术相比，该方法只需要收集同一束光反射回来的两束光的时间差即可测量经原的厚度，对光强、光通量的要求降低，消除晶元100背面轻微污染或者衬底色差对光通量的影响造成的误差、消除了人工校准光通量标准的频次及误差，最终提升测量精度，达到精确修正打点焦点位置的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。