[发明专利]激光加工系统及激光调焦方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工领域，特别是涉及激光加工系统及激光调焦方法。

背景技术

在LED晶圆片半导体等激光微细精密加工领域中，一般使用蓝宝石做为衬底材料，在蓝宝石衬底上沉积发光区，发光区的厚度一般只有3～6μm，蓝宝石的厚度一般是80～150μm。

目前，一般用激光来加工LED晶圆片，以将其分离成单个小的芯粒。激光加工一般从晶圆片的蓝宝石面入射到一定的深度，对深度有着苛刻的精度要求。对于一定厚度的LED晶圆片，激光加工的深度对加工的品质有直接影响。

传统的激光加工的方式是先用成像系统找到晶圆片表面位置的高度，然后以这个高度为基准下沉一定的深度来加工蓝宝石晶圆片。然而由于蓝宝石晶圆片生产过程中的差异，会导致成像系统得到的表面图像有差异，比如不同批次产品之间研磨工艺不同，镀膜均匀的差异，批次之间的晶圆片厚度有差异等，这些因素会影响激光加工系统在批量生产过程中找到蓝宝石表面的位置有误差，使激光加工的深度和预设值有差异从而导致加工效果出现不良，或者找不到表面的具体位置，导致激光加工系统无法进入下一步流程而产生报警，所有这些因素最终导致激光加工系统的稳定性下降并且影响整体的加工良率。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高激光加工精度的激光加工系统。同时，还提供一种使用该激光加工系统的激光调焦方法。

一种激光加工系统，包括：

用于产生激光的激光发生器；

聚焦物镜，所述激光发生器产生的激光通过所述聚焦物镜汇聚；

CCD相机，通过所述聚焦物镜成像，所述聚焦物镜为所述CCD相机的成像物镜，所述聚焦物镜的焦点与所述CCD相机的成像焦平面重合；及

标靶机构，包括第一光源、反射镜及标靶，所述标靶贴合于反射镜上，所述第一光源发出的光照射至所述反射镜上，并经过所述聚焦物镜，并最终在所述CCD相机的成像焦平面上形成标靶的虚像。

在其中一个实施例中，所述标靶机构还包括共轭双凸透镜组，所述第一光源为点光源，所述第一光源发出的光经过所述共轭双凸透镜组照射至所述反射镜上。

在其中一个实施例中，所述CCD相机为1/3英寸，像素为30万。

在其中一个实施例中，还包括第一透反镜，所述第一光源发出的光经所述反射镜反射至所述第一透反镜，并经过所述第一透反镜反射至所述聚焦物镜。

在其中一个实施例中，还包括第二透反镜，所述激光发生器产生的激光经所述第二透反镜反射至所述聚焦物镜，所述第一光源发出的光经所述第一透反镜反射后透过所述第二透反镜至所述聚焦物镜。

在其中一个实施例中，还包括载台，与所述聚焦物镜相对，所述载台用于承载所述晶圆片。

在其中一个实施例中，所述载台为透明结构，所述激光加工系统还包括第二光源，所述第二光源为面光源，并设置于所述载台远离所述聚焦物镜的一侧。

在其中一个实施例中，所述标靶为黑色锡纸制成。

在其中一个实施例中，所述聚焦物镜的数值孔径的大小为0.42～0.8。

一种激光调焦方法，包括以下步骤：

提供上述的激光加工系统；

调节所述聚焦物镜的高度，以使所述标靶在所述CCD相机的成像焦平面上形成清晰所述标靶的虚像，记录下此时所述聚焦物镜的高度h1；

调节所述聚焦物镜的高度，以使所述晶圆片在所述CCD相机形成清晰的图像，记录下此时所述聚焦物镜的高度h2；

得到h1与h2之间的差值△h＝h1-h2；

以h1位置所述标靶成像的清晰图像为基准，制作调焦模板；

匹配所述调焦模板，并补偿△h值得到晶圆片表面的理论高度值。

上述激光加工系统及使用该激光加工系统的激光调焦方法，通过在成像系统的光路里面增加一个具有特定形状的标靶，该标靶最终在CCD相机的成像图像里面形成一个清晰的图像。该图像容易识别，模板匹配度高，并且聚焦物镜在标靶成像最清晰的高度位置和晶圆片表面成像最清晰的高度位置的差值为一个定值。实际生产过程中，可以先找到聚焦物镜在标靶成像最清晰的高度位置h1，然后加上补偿值△h，就可以得到较为精确的晶圆片表面的焦点位置的聚焦物镜高度值，然后以这个值为基准设置一定的切割深度使激光焦点位于晶圆片内部的特定深度就可以加工晶圆片。本发明提供的激光调焦方法对图像的识别度高，误差小，对焦点落在晶圆片表面的精确的聚焦物镜高度值寻找精确度较高，对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体良率。

附图说明