[發明專利]激光加工系統及激光調焦方法

有效

• 申請號: 201610702455.7
• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106216831B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 王焱華;莊昌輝;李福海;曾威;朱煒;尹建剛;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司
• 主分類號: B23K26/046
• 分類號: B23K26/046;B23K26/38;B23K26/08
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 余哲瑋

技術領域

本發明涉及激光加工領域，特別是涉及激光加工系統及激光調焦方法。

背景技術

在LED晶圓片半導體等激光微細精密加工領域中，一般使用藍寶石做為襯底材料，在藍寶石襯底上沉積發光區，發光區的厚度一般只有3～6μm，藍寶石的厚度一般是80～150μm。

目前，一般用激光來加工LED晶圓片，以將其分離成單個小的芯粒。激光加工一般從晶圓片的藍寶石面入射到一定的深度，對深度有著苛刻的精度要求。對于一定厚度的LED晶圓片，激光加工的深度對加工的品質有直接影響。

傳統的激光加工的方式是先用成像系統找到晶圓片表面位置的高度，然后以這個高度為基準下沉一定的深度來加工藍寶石晶圓片。然而由于藍寶石晶圓片生產過程中的差異，會導致成像系統得到的表面圖像有差異，比如不同批次產品之間研磨工藝不同，鍍膜均勻的差異，批次之間的晶圓片厚度有差異等，這些因素會影響激光加工系統在批量生產過程中找到藍寶石表面的位置有誤差，使激光加工的深度和預設值有差異從而導致加工效果出現不良，或者找不到表面的具體位置，導致激光加工系統無法進入下一步流程而產生報警，所有這些因素最終導致激光加工系統的穩定性下降并且影響整體的加工良率。

發明內容

基于此，有必要提供一種能夠提高激光加工精度的激光加工系統。同時，還提供一種使用該激光加工系統的激光調焦方法。

一種激光加工系統，包括：

用于產生激光的激光發生器；

聚焦物鏡，所述激光發生器產生的激光通過所述聚焦物鏡匯聚；

CCD相機，通過所述聚焦物鏡成像，所述聚焦物鏡為所述CCD相機的成像物鏡，所述聚焦物鏡的焦點與所述CCD相機的成像焦平面重合；及

標靶機構，包括第一光源、反射鏡及標靶，所述標靶貼合于反射鏡上，所述第一光源發出的光照射至所述反射鏡上，并經過所述聚焦物鏡，并最終在所述CCD相機的成像焦平面上形成標靶的虛像。

在其中一個實施例中，所述標靶機構還包括共軛雙凸透鏡組，所述第一光源為點光源，所述第一光源發出的光經過所述共軛雙凸透鏡組照射至所述反射鏡上。

在其中一個實施例中，所述CCD相機為1/3英寸，像素為30萬。

在其中一個實施例中，還包括第一透反鏡，所述第一光源發出的光經所述反射鏡反射至所述第一透反鏡，并經過所述第一透反鏡反射至所述聚焦物鏡。

在其中一個實施例中，還包括第二透反鏡，所述激光發生器產生的激光經所述第二透反鏡反射至所述聚焦物鏡，所述第一光源發出的光經所述第一透反鏡反射后透過所述第二透反鏡至所述聚焦物鏡。

在其中一個實施例中，還包括載臺，與所述聚焦物鏡相對，所述載臺用于承載所述晶圓片。

在其中一個實施例中，所述載臺為透明結構，所述激光加工系統還包括第二光源，所述第二光源為面光源，并設置于所述載臺遠離所述聚焦物鏡的一側。

在其中一個實施例中，所述標靶為黑色錫紙制成。

在其中一個實施例中，所述聚焦物鏡的數值孔徑的大小為0.42～0.8。

一種激光調焦方法，包括以下步驟：

提供上述的激光加工系統；

調節所述聚焦物鏡的高度，以使所述標靶在所述CCD相機的成像焦平面上形成清晰所述標靶的虛像，記錄下此時所述聚焦物鏡的高度h1；

調節所述聚焦物鏡的高度，以使所述晶圓片在所述CCD相機形成清晰的圖像，記錄下此時所述聚焦物鏡的高度h2；

得到h1與h2之間的差值△h＝h1-h2；

以h1位置所述標靶成像的清晰圖像為基準，制作調焦模板；

匹配所述調焦模板，并補償△h值得到晶圓片表面的理論高度值。

上述激光加工系統及使用該激光加工系統的激光調焦方法，通過在成像系統的光路里面增加一個具有特定形狀的標靶，該標靶最終在CCD相機的成像圖像里面形成一個清晰的圖像。該圖像容易識別，模板匹配度高，并且聚焦物鏡在標靶成像最清晰的高度位置和晶圓片表面成像最清晰的高度位置的差值為一個定值。實際生產過程中，可以先找到聚焦物鏡在標靶成像最清晰的高度位置h1，然后加上補償值△h，就可以得到較為精確的晶圓片表面的焦點位置的聚焦物鏡高度值，然后以這個值為基準設置一定的切割深度使激光焦點位于晶圓片內部的特定深度就可以加工晶圓片。本發明提供的激光調焦方法對圖像的識別度高，誤差小，對焦點落在晶圓片表面的精確的聚焦物鏡高度值尋找精確度較高，對激光加工的深度控制起到很好的控制，可以提高激光加工的整體良率。

附圖說明