晶圆激光切割装置制造方法
【专利摘要】一种晶圆激光切割装置。晶圆激光切割装置包括紫外激光器、扩束镜、反射镜、聚焦装置、工作台、第一照明装置、第二照明装置、第一同轴视觉定位装置及第二同轴视觉定位装置。紫外激光器输出的激光入射到扩束镜，经过扩束镜后的激光入射到反射镜上，激光经反射镜后入射进聚焦装置，透过聚焦装置的激光聚焦于工作台上，工作台包括用于承载工件的承载面，承载面采用透明结构，第一照明装置位于聚焦装置及工作台之间，第一同轴视觉定位装置位于反射镜上方，第二照明装置位于工作台下方，第二同轴视觉定位装置位于第二照明装置下方。通过将工作台的承载面采用透明结构，并通过上下两个同轴视觉定位装置进行定位，从而可以对工件的定位的一面进行定位。
【专利说明】晶圆激光切割装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用激光束加工领域，尤其涉及一种晶圆激光切割装置。
【背景技术】
[0002]当前LED主要采用了蓝宝石晶体做为衬底，在蓝宝石晶体上生长氮化镓的方式生产LED晶圆，而在LED最终应用封装之前需要将几英寸的晶圆片切割成小尺寸的晶粒。
[0003]目前主流的加工方法是使用短波长的紫外纳秒激光进行划片，激光重复频率200KHZ左右，10分钟甚至更短的时间就能加工一片晶圆。近年来市场上开始使用短脉宽的紫外皮秒激光进行LED晶圆划片，激光重复频率达1-2MHZ量级，速度相比紫外纳秒激光又有极大提高，且由于皮秒量级脉宽远小于晶圆热传导时间，不会出现纳秒紫外加工中的热效应问题，这使得划片槽宽可达20微米以下。
[0004]现有的激光切割LED晶圆常用的是正切和背切的切割方式。正切即激光直接对氮化硅层进行切割，优点是切缝窄，外观不良率低，但是切片过程中会出现碎屑，为防止碎屑融化后粘在芯片正面，一般在切割前会増加涂保护液的エ序，这样切完又会多一道清洗エ序，且由于激光的直接作用，会増加漏电流几率，同时芯粒侧面已经不再具备最基本的光学特性，会吸收光线，降低光亮，往往需要增加侧面化学蚀刻的エ序来提高亮度。而背切是激光穿过蓝宝石基底对氮化硅层进行切割，优点是激光不直接作用于芯片正面，LED亮度高，不需要涂保护液、清洗和侧面化学蚀刻这三道エ序，エ艺简单，但是切缝宽，存在崩裂至有效区的风险，外观不良 率高于正切法，且部分背镀金属的LED晶圆难以使用背切的方式。两种切割方式各有优缺点，根据待加工LED晶圆的具体要求，来选择合适的切割方式。
[0005]然而由于LED晶圆往往只有一面有定位点，有定位点的这一面必须对着视觉定位系统放置，而不能反向，因此现有一台设备只能采用ー种切割方式，即只能正切，或只能背切，这样无法满足同一台设备同时对多种LED晶圆切割需求。
实用新型内容
[0006]本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种晶圆激光切割装置。可利用对エ件的正反面均可进行定位，提高对不同LED晶圆切割需求的适应性。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种晶圆激光切割装置。所述晶圆激光切割装置包括紫外激光器、扩束镜、反射镜、聚焦装置、工作台、第一照明装置、第二照明装置、第一同轴视觉定位装置及第二同轴视觉定位装置，所述紫外激光器输出的激光入射到所述扩束镜，经过所述扩束镜后的激光入射到所述反射镜上，所述激光经所述反射镜后入射进所述聚焦装置，透过所述聚焦装置的激光聚焦于所述工作台上，所述聚焦装置位于所述工作台上方，所述工作台包括用于承载エ件的承载面，所述承载面采用透明结构，第一照明装置位于所述聚焦装置及所述工作台之间，照射所述エ件的上表面，所述第一同轴视觉定位装置位于所述反射镜上方，对所述エ件的上表面进行视觉定位，所述第二照明装置位于所述工作台下方，照射所述エ件的下表面，所述第二同轴视觉定位装置位于所述第二照明装置下方，对所述エ件的下表面进行视觉定位。
[0008]其中，所述晶圆激光切割装置还包括第一视觉监控装置及第ニ视觉监控装置，所述第一视觉监控装置位于所述工作台的侧上方，在加工过程中对所述エ件的上表面进行录像存储，所述第二视觉监控装置位于所述工作台的侧下方，并在加工过程中对所述エ件的下表面进行录像存储。
[0009]其中，所述紫外激光器输出激光的脉宽在皮秒量级。
[0010]其中，所述聚焦装置安装在ー维直线电机上，所述ー维直线电机驱动所述聚焦装置上下移动。
[0011]其中，所述承载面由透明材质制成。
[0012]其中，所述承载面具有真空吸附结构，所述真空吸附结构用于吸附所述エ件。
[0013]其中，所述晶圆激光切割装置还包括旋转台、X轴工作台及Y轴エ作台，所述Y轴工作台用于驱动所述X轴工作台沿第一方向移动，所述X轴工作台用于驱动所述旋转台沿第二方向移动，所述第二方向垂直所述第一方向，所述旋转台用于驱动所述工作台绕第三方向旋转，所述第三方向同时垂直所述第一方向及第二方向。
[0014]其中，所述工作台位于所述旋转台中部，所述旋转台中部为中间透光结构。
[0015]其中，所述旋转台位于所述X轴工作台中部，所述X轴工作台中部为中间透光结构。
[0016]其中，所述X轴工作台位于所述Y轴工作台中部，所述Y轴工作台中部为中间透光结构。
[0017]本实用新型实施例的晶圆激光切割装置，通过将工作台的承载面采用透明结构，并通过上下两个同轴视觉定位装置进行定位，从而无论LED晶圆正放还是反放，都可以对エ件的定位的一面进行定位，提高了对不同LED晶圆切割需求的适应性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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的附图。
[0019]图1是本实用新型提供的晶圆激光切割装置的示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]在本实用新型实施例中，通过透明结构的承载面，及两个同轴视觉定位装置，从而无论LED晶圆正放还是反放，都可以对エ件的定位一面进行定位，提高了对不同LED晶圆切割需求的适应性。
[0022]请參阅图1，本实用新型第一实施例提供的晶圆激光切割装置100包括紫外激光器10、扩束镜20、反射镜30、聚焦装置40、工作台50、第一照明装置60、第二照明装置70、第一同轴视觉定位装置80、第二同轴视觉定位装置90及第ー视觉监控装置91及第ニ视觉监控装置92。所述晶圆激光切割装置100可以对LED晶圆进行正切和背切。
[0023]所述紫外激光器10输出的激光入射到所述扩束镜20。本实施方式中，所述紫外激光器10输出紫外激光，脉宽在皮秒量级。具体地，所述紫外激光器10输出激光波长为355nm，平均功率8W，脉宽为10ps，频率为200KHz — 2MHz。
[0024]经过所述扩束镜20后的激光入射到所述反射镜30上。本实施方式中，所述反射镜30采用45度转折镜。所述扩束镜20倍率为3 —10倍。
[0025]所述激光经所述反射镜30后入射进所述聚焦装置40，透过所述聚焦装置40的激光聚焦于所述工作台50上，所述聚焦装置40位于所述工作台50上方。本实施方式中，所述聚焦装置40安装在ー维直线电机9上，所述ー维直线电机9驱动所述聚焦装置上40下移动，改变激光焦点的位置。
[0026]所述工作台50包括用于承载エ件200的承载面51，所述承载面51采用透明结构。从而可以观察所述エ件200的下表面。本实施方式中，所述承载面51由透明材质制成。所述エ件200安装于所述旋转台8、X轴工作台7及Y轴工作台6上。所述エ件200是蓝宝石基底的LED晶圆。所述Y轴工作台6用于驱动所述X轴工作台7沿第一方向A移动，所述X轴工作台7用于驱动所述旋转台8沿第二方向B移动，所述第二方向B垂直所述第一方向A，所述旋转台8用于驱动所述工作台50绕第三方向旋转C，所述第三方向C同时垂直所述第一方向A及第二方向B。具体地,所述工作台6位于所述旋转台8中部,所述旋转台8中部为中间透光结构，所述旋转台8中部为通孔。所述旋转台8位于所述X轴工作台7中部，所述X轴工作台7中部为中间透光结构。所述X轴工作台7中部为通孔。所述X轴工作台7位于所述Y轴工作台6中部，所述Y轴工作台6中部为中间透光结构。所述Y轴工作台6中部为通孔。当然，在其他实施方式中，所述旋转台8中部、所述X轴工作台7中部及所述Y轴工作台6中部均可采用透明材质制成。当然，在其他实施方式中，所述エ件200也可以是硅、玻璃、金属基底的LED晶圆。
[0027]所述第一照明装置60位于所述聚焦装置40及所述工作台50之间，照射所述エ件200的上表面201。本实施方式中，所述第一照明装置60为环形灯，对加工台面上5的所述エ件200的上表面照明，所述聚焦装置40聚焦的激光从所述第一照明装置60中间的通孔穿过。
[0028]所述第一同轴视觉定位装置80位于所述反射镜30上方，对所述エ件200的上表面201进行视觉定位。所述第一同轴视觉定位装置80采用现有的激光加エ中的视觉定位系统80。
[0029]所述第一视觉监控装置91位于所述工作台7的侧上方，在加工过程中对所述エ件200的上表面201进行录像存储。所述第一视觉监控装置91对LED晶圆的切割过程进行监測。所述第一视觉监控装置91在所述承载面51侧上方45度放置。
[0030]所述第二照明装置70位于所述工作台7下方，照射所述エ件200的下表面202。所述第二照明装置70为环形灯，对加工台面上5的所述エ件200下表面202照明。
[0031]所述第二同轴视觉定位装置90位于所述第二照明装置70下方，对所述エ件200的下表面202进行视觉定位。[0032]所述第二视觉监控装置92位于所述工作台7的侧下方，并在加工过程中对所述エ件200的下表面202进行录像存储。所述第一视觉监控装置91对LED晶圆的切割过程进行监测。所述第二视觉监控装置92在所述承载面51的侧下方45度放置。
[0033]当进行正切方式进行切割时，若定位点在氮化镓面。则将所述エ件200的氮化镓面(所述エ件200上表面201)朝上放在所述承载面51上，所述第一同轴视觉定位装置80根据所述定位点定位后，激光经扩束、转折、聚焦后对所述エ件200的氮化镓面进行切割，所述第一视觉监控装置91对切割过程录像存储。
[0034]当进行背切方式进行切割吋，若定位点在氮化镓面。则将所述エ件200的蓝宝石面(所述エ件200上表面201)朝上放在所述承载面51上，所述第二同轴视觉定位装置90根据所述定位点定位后，激光经扩束、转折、聚焦后透过所述エ件200的蓝宝石衬底对氮化镓层进行切割，所述第二视觉监控装置92对切割过程录像存储。
[0035]当进行正切方式进行切割时，若定位点在蓝宝石面，则将所述エ件200氮化镓面(所述エ件200上表面201)朝上放在所述承载面51上，所述第二同轴视觉定位装置90根据所述定位点定位后，激光经扩束、转折、聚焦后对所述エ件200氮化镓面进行切割，所述第一视觉监控装置91对切割过程录像存储。
[0036]当进行背切方式进行切割时，若定位点在蓝宝石面，则将所述エ件200蓝宝石面(所述エ件200上表面201)朝上放在所述承载面51上，第一同轴视觉定位装置80根据LED晶圆的定位点定位后，激光经扩束、转折、聚焦后透过所述エ件200蓝宝石衬底对氮化镓层进行切割，所述第二视觉监控装置92对切割过程录像存储。
[0037]本实用新型实施例的晶圆激光切割装置，通过将工作台的承载面采用透明结构，并通过上下两个同轴视觉定位装置进行定位，从而无论LED晶圆正放还是反放，都可以对エ件的定位的一面进行定位，提高了对不同LED晶圆切割需求的适应性。
[0038]以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种晶圆激光切割装置，其特征在于，所述晶圆激光切割装置包括紫外激光器、扩束镜、反射镜、聚焦装置、工作台、第一照明装置、第二照明装置、第一同轴视觉定位装置及第ニ同轴视觉定位装置，所述紫外激光器输出的激光入射到所述扩束镜，经过所述扩束镜后的激光入射到所述反射镜上，所述激光经所述反射镜后入射进所述聚焦装置，透过所述聚焦装置的激光聚焦于所述工作台上，所述聚焦装置位于所述工作台上方，所述工作台包括用于承载エ件的承载面，所述承载面采用透明结构，第一照明装置位于所述聚焦装置及所述工作台之间，照射所述エ件的上表面，所述第一同轴视觉定位装置位于所述反射镜上方，对所述エ件的上表面进行视觉定位，所述第二照明装置位于所述工作台下方，照射所述エ件的下表面，所述第二同轴视觉定位装置位于所述第二照明装置下方，对所述エ件的下表面进行视觉定位。
2.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述晶圆激光切割装置还包括第一视觉监控装置及第ニ视觉监控装置，所述第一视觉监控装置位于所述工作台的侧上方，在加工过程中对所述エ件的上表面进行录像存储，所述第二视觉监控装置位于所述エ作台的侧下方，并在加工过程中对所述エ件的下表面进行录像存储。
3.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述紫外激光器输出激光的脉宽在皮秒量级。
4.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述聚焦装置安装在ー维直线电机上，所述ー维直线电机驱动所述聚焦装置上下移动。
5.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述承载面由透明材质制成。
6.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述承载面具有真空吸附结构，所述真空吸附结构用于吸附所述エ件。
7.如权利要求1所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述晶圆激光切割装置还包括旋转台、X轴工作台及Y轴工作台，所述Y轴工作台用于驱动所述X轴工作台沿第一方向移动，所述X轴工作台用于驱动所述旋转台沿第二方向移动，所述第二方向垂直所述第一方向，所述旋转台用于驱动所述工作台绕第三方向旋转，所述第三方向同时垂直所述第一方向及第二方向。
8.如权利要求7所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述工作台位于所述旋转台中部，所述旋转台中部为中间透光结构。
9.如权利要求7或8所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述旋转台位于所述X轴工作台中部，所述X轴工作台中部为中间透光结构。
10.如权利要求9所述的晶圆激光切割装置，其特征在于，所述X轴工作台位于所述Y轴工作台中部，所述Y轴工作台中部为中间透光结构。
【文档编号】B23K26/38GK203426595SQ201320110703
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2013年3月12日
【发明者】覃斌, 熊政军, 阎涤 申请人:镭射谷科技(深圳)有限公司