本发明涉及激光加工技术领域，特别是涉及一种led晶圆片的切割装置及切割方法。
背景技术：
led晶圆片通常采用蓝宝石作为衬底材料，并在蓝宝石衬底上通过化学气相沉积法制备发光区，而后将led晶圆片切割成为单个小芯粒。led晶圆片的激光切割方法中，激光束从晶圆片的蓝宝石一侧表面入射，在晶圆片内部一定深度形成聚焦光斑，同时移动载台以在晶圆片的切割道内形成一系列的炸点，炸点处的衬底材料由于应力作用而开裂，从而实现激光切割分离芯粒的目的。
随着led的应用日趋广泛，客户对led发光亮度的要求逐步提高，led行业的前段制程工艺，包括外延，光刻，镀膜等也在不断改良以提高led芯片的发光亮度。目前采用在晶圆衬底内部形成激光爆炸点的切割方式已经逐步取代激光表面烧蚀切割方法，以提高led的发光亮度，但随着客户要求的不断提高，需要发展更优良的激光加工方法，以进一步提高led芯片的发光亮度。
技术实现要素：
基于此，提供一种led晶圆片的切割装置及切割方法，旨在通过激光切割，提高由切割后得到的芯粒制成的led芯片的发光亮度。
一种led晶圆片的切割装置，包括：激光器，用以发射激光束；扩束元件，设于所述激光器发射出的激光束的传播光路上，并用于对所述激光器发射出的激光束进行准直和扩束；衍射光学元件，用于对经过准直和扩束的激光束进行分束，以得到两个子光束；聚焦镜，用于对两个所述子光束进行聚焦，以得到两个聚焦光斑；加工平台，用于放置待切割的led晶圆片，并带动所述led晶圆片运动；控制系统，用于控制所述激光器发射激光束并控制所述加工平台的运动状态；其中，两个所述子光束经过所述聚焦镜以在所述led晶圆片内部形成两个所述聚焦光斑，所述加工平台带动所述led晶圆片运动，以使所述聚焦光斑在所述led晶圆片内形成切割轨迹。
上述led晶圆片的切割装置，采用经过精确设计的衍射光学元件(doe，diffractionopticalelement)，对激光器发射出的激光束进行分束而得到两个子光束，根据加工需要定制专门的衍射光学元件，能够调节两个子光束的传输角度和能量分布，从而使得两个子光束经聚焦镜而形成于led晶圆片内部的聚焦光斑相互错开，且能够精确控制两聚焦光斑的间距，提高了led晶圆片的切割成功率，同时，有效防止聚焦光斑的位置产生偏移而对芯粒造成损伤；此外，衍射光学元件可根据加工需求进行定制，扩大了该led晶圆片的切割装置的应用范围。
在其中一个实施例中，所述切割装置还包括反射镜，用于改变由所述衍射光学元件射出的子光束的传播方向以使所述子光束进入所述聚焦镜。
在其中一个实施例中，所述激光器为窄脉宽皮秒激光器或飞秒激光器。
在其中一个实施例中，所述激光束的波长为1064nm。
在其中一个实施例中，两个所述子光束能量相等，且偏振方向相同。
一种led晶圆片的切割方法，包括以下步骤：
s1：激光器发射出的激光束经扩束和准直后进入衍射光学元件，分束后得到第一子光束和第二子光束；
s2：第一子光束和第二子光束经过聚焦镜，在led晶圆片内形成第一聚焦光斑和第二聚焦光斑；
s3：加工平台带动所述led晶圆片沿x方向移动，依次在所述led晶圆片的每个x方向切割道内分别形成第一列炸点和第二列炸点，所述第一列炸点与第二列炸点沿y轴方向的间距大于零，且沿z轴方向的间距大于零；
s4：加工平台带动所述led晶圆片沿y方向移动，依次在所述led晶圆片的每个y方向切割道内分别形成第三列炸点和第四列炸点，所述第三列炸点与第四列炸点沿x轴方向的间距大于零，且沿z轴方向的间距大于零；
s5：所述led晶圆片裂开形成多个单独的芯粒。
在其中一个实施例中，位于同一x方向切割道内的所述第一列炸点和所述第二列炸点沿y方向的间距范围为10～30μm，沿z方向的间距范围为10～80μm。
在其中一个实施例中，位于同一y方向切割道内的所述第三列炸点和所述第四列炸点沿x方向的间距范围为10～30μm，沿z方向的间距范围为10～80μm。
在其中一个实施例中，所述芯粒的截面为平行四边形或梯形。
在其中一个实施例中，位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点在所述led晶圆片表面上的投影与所述x方向切割道的中心线的距离不超过20μm；位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点在所述led晶圆片表面上的投影与所述y方向切割道的中心线的距离不超过20μm。
附图说明
图1为一实施例中led晶圆片的切割装置的结构示意图；
图2为一实施例中led晶圆片切割前的结构示意图；
图3为图2所示led晶圆片的断面结构示意图；
图4为图1所示切割装置对led晶圆片进行切割后的示意图；
图5为一实施例中led晶圆片切割后的断面结构示意图；
图6为图1所示切割装置切割得到的芯粒的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
请参阅图1，一种led晶圆片的切割装置100包括激光器10、扩束元件20、衍射光学元件30、反射镜40、聚焦镜50、加工平台60及控制系统70。其中，激光器10、扩束元件20、衍射光学元件30、反射镜40、聚焦镜50及加工平台60依次放置，激光器10和加工平台60分别与控制系统70通讯连接。
上述led晶圆片的切割装置100，采用经过精确设计的衍射光学元件30(doe，diffractionopticalelement)，对激光器10发射出的激光束进行分束而得到两个子光束，根据加工需要定制专门的衍射光学元件30，能够调节两个子光束的传输角度和能量分布，从而使得两个子光束经聚焦镜50而形成于led晶圆片200内部的聚焦光斑相互错开，且能够精确控制两聚焦光斑的间距，提高了led晶圆片的切割成功率，同时，有效防止聚焦光斑的位置产生偏移而对芯粒造成损伤；此外，衍射光学元件30可根据加工需求进行定制，扩大了该led晶圆片的切割装置100的应用范围。
本发明led晶圆片的切割装置100的工作过程如下：将待切割的led晶圆200放置于加工平台60上；控制系统70控制激光器10打开，激光器10发射出的激光束进入扩束元件20；扩束元件20对激光束进行准直和扩束，以便后续加工过程中获得较小的聚焦光斑；衍射光学元件30对经过准直和扩束的激光束进行分束，得到两个子光束；反射镜40，用于改变由衍射光学元件30射出的两个子光束的传播方向，使得两个子光束进入聚焦镜50；聚焦镜50对两个子光束进行聚焦以在led晶圆片200内部形成两个聚焦光斑；控制系统70控制加工平台60带动led晶圆片200运动以使聚焦光斑在led晶圆片200内形成切割轨迹。
具体的，扩束元件20可为扩束镜，例如定倍扩束镜、可调扩束镜等，用于调节激光束的光斑大小。
激光器10为窄脉宽皮秒激光器10或飞秒激光器10，脉宽的减小可以有效提高聚焦光斑的单脉冲能量，对材料充分作用，以达到更好的切割效果。
激光束的波长为1064nm，led晶圆片采用的蓝宝石衬底对波长为1064nm的激光的吸收率高，从而缩短切割时间，提高切割效率。
经过衍射光学元件30分束获得的两个子光束的能量相等且偏振方向相同，使得相同时间内在同一x方向切割道(或y方向切割道)内形成的两列炸点相同，加工效果一致，从而提高芯粒的分离效率。
一种led晶圆片的切割方法，包括以下步骤：
s1：激光器10发射出的激光束经扩束和准直后进入衍射光学元件30，分束后得到第一子光束和第二子光束；
s2：第一子光束和第二子光束经过聚焦镜50，在led晶圆片内形成第一聚焦光斑和第二聚焦光斑；
s3：加工平台60带动led晶圆片沿x方向移动，依次在led晶圆片的每个x方向切割道内分别形成第一列炸点和第二列炸点，第一列炸点与第二列炸点沿y轴方向的间距大于零，且沿z轴方向的间距大于零；
s4：加工平台60带动led晶圆片沿y方向移动，依次在led晶圆片的每个y方向切割道内分别形成第三列炸点和第四列炸点，第三列炸点与第四列炸点沿x轴方向的间距大于零，且沿z轴方向的间距大于零；
s5：led晶圆片裂开形成多个单独的芯粒。
上述led晶圆片的切割方法，通过衍射光学元件30对激光束进行分束得到两个子光束，两个子光束经聚焦镜50聚焦于led晶圆片的内部形成两个聚焦光斑，在加工平台带动led晶圆片运动时，两个聚焦光斑在每一x方向切割道内形成有第一列炸点和第二列炸点，且该两列炸点在y方向和z方向均有错位，在每一y方向切割道内也形成有第三列炸点和第四列炸点，且该两列炸点在x方向和z方向均有错位，相较于单光束的切割，本发明使得芯粒的断面呈斜面(请参阅图6)，有效增加了芯粒的发光面积，提高了由该芯粒制成的led的发光亮度。
同时，由于采用了衍射光学元件30，能够精确调节两子光束的传输角度和能量分布，从而精确调节两个聚焦光斑的位置，在切割时能有效提高切割精度，并且可以避免聚焦光斑位置偏移对芯粒造成损伤，从而提高切割良率。
具体的，请参阅图2，led晶圆片200包括蓝宝石衬底210和附着于蓝宝石衬底210上的芯粒220，每个芯粒220之间通过x方向切割道230和y方向切割道240隔离开。请参阅图3，芯粒220包括发光层221、正极222和负极223。
请参阅图4，位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点沿y方向的间距l的范围为10～30μm，沿z方向的间距h的范围为10～80μm。位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点沿y方向的间距l大于10μm，沿z方向的间距h大于10μm，以确保蓝宝石衬底210沿x方向切割道断开而形成的断面具有较大的面积，从而提高芯粒220的发光面积；而位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点沿y方向的间距l小于30μm，沿z方向的间距h小于80μm，以避免第一列炸点和第二列炸点间距过大而使得蓝宝石衬底210不易断裂，影响芯粒220的分割效率。
在一实施例中，位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点沿y方向的间距l为20μm。
位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点沿x方向的间距范围为10～30μm，沿z方向的间距范围为10～80μm。位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点的间距大于10μm，沿x方向的间距大于10μm，以确保芯粒沿y方向切割道断开而形成的断面具有较大的面积，从而提高芯粒的发光面积；而位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点的沿x方向的间距小于30μm，沿z方向的间距小于80μm，以避免第三列炸点和第四列炸点间距过大而使得芯粒不易分离。
在一实施例中，位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点沿x方向的间距为20μm。
请参阅图5，芯粒220的截面为平行四边形或梯形，当相邻切割道(x方向切割道230或y方向切割道240)的偏移方向一致时，得到的芯粒220的截面呈平行四边形；当相邻切割道的偏移方向不一致时，得到的芯粒220的截面呈梯形。
位于同一x方向切割道内的第一列炸点和第二列炸点在led晶圆片表面上的投影与x方向切割道的中心线的距离不超过20μm；位于同一y方向切割道内的第三列炸点和第四列炸点在所述led晶圆片表面上的投影与y方向切割道的中心线的距离不超过20μm，以避免聚焦光斑照射到芯粒上而使得芯粒表面被损坏。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。