脆性物件切断装置及其切断方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种脆性物件切断装置及其切断方法，其中，所述脆性物件切断装置包含第一加热激光单元、第二加热激光单元、切口激光单元、冷却单元及处理模块。在脆性物件的表面上，两个加热激光单元的加热光束分别位于切口激光单元的切口光束的两侧，而冷却单元的冷却液跟随在加热光束之后。在脆性物件的一次移动行程中，处理模块控制切口光束进行切口作业，且控制其中一加热光束及冷却单元的冷却液对脆性物件进行加热与冷却。本发明专利技术借此可节省切断脆性物件的作业时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种切断装置及其切断方法，特别是有关于一种应用激光以产生热引发机械应力(thermally-induced mechanical stress)变化，以切断脆性物件的脆性物件切断装置及其切断方法。
技术介绍
通过沿着分界线产生切口，且沿着切口的断裂应力产生机械力，以导致脆性平板材料，如玻璃、蓝宝石、硅、砷化镓或陶瓷的完全分离切断，这是已知的。以这种方式，为了切断脆性平板材料，切口的深度必须为脆性平板材料厚度的至少三分之一。缺口可应用机械地或通过激光装置产生。特别是对于基材(芯片)，通过烧灼到材料的激光切割方法以建立一个切口，其越来越多地被使用。切口通常只有几微米(μm)的宽，并且具有接近脆性平板材料厚度的1/3的深度。根据脆性平板材料的脆性，切口深度与脆性平板材料的总厚度成比例地产生。激光工艺是切口的宽度和切口的深度之间的纵横比的关键，其需要复杂的装置和相对缓慢地产生切口。因此，深的凹槽用于厚晶圆需要越来越多的处理时间。这样的方法在美国专利US 20050153525或美国专利US 20040228004中公开。生产切口后，将芯片完全通过施加机械(脉冲)能量或力，例如拉力(薄膜的拉伸)，弯曲力(断裂超过脊部)，或其组合而被切断。断裂力的机械应用在定位上是相对不精确的。因此当断裂线不与材料的厚度垂直或当两个断裂线非以预定角度彼此相交在一个点上时，则发生断裂缺陷。特别是在芯片生产中，例如断裂缺陷导致产量减少，因此必须避免。此外，若材料颗粒分离出来，则会在脆性平板材料的表面带来污染。除了通过材料去除而切断脆性平板材料外，例如以切口的形式，公知的方法是，产生机械力引起初始裂纹，随后通过热引起机械应力而在脆性平板材料蔓延。这样的方法(热激光分离-TLS)被描述在专利号WO 90/20015中。
它是不佳的，尤其是当一个被分离成多个平行条带脆性平板材料要在例如垂直于第一分离方向的第二方向被切割，例如在芯片成独立的芯片的过程中切割成单个矩形。因为新的初始裂纹必须在第一分离方向上的各分割行的起点分别形成，故所述方法非常耗时并且使机械是统有高损耗。又如美国专利US 8,212,180中揭示一种脆性平板材料的切断方法，而其切口产生的工序和热机械应力的应用工序是分成两个行程进行的，因此两个工序在脆性平板材料上的作用点可能产生偏移问题，从而导致断裂线不与材料的厚度垂直运行等问题。综观前所述，本专利技术的专利技术人思索并设计一种脆性物件切断装置及其切断方法，以针对现有技术的缺失加以改善，进而增进产业上的实施利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种脆性物件切断装置及其切断方法，以期解决公知技术的上述问题。为达上述目的，本专利技术提供一种脆性物件切断装置，以应用于脆性物件，所述脆性物件切断装置包含切口激光单元、第一加热激光单元、第二加热激光单元、两个冷却单元及处理模块。切口激光单元发出切口光束，以作用于脆性物件。第一加热激光单元发出第一加热光束。第二加热激光单元发出第二加热光束，且第一加热光束、第二加热光束及切口光束作用于脆性物件时，第一加热光束及第二加热光束分别位于切口光束的两侧。冷却单元提供冷却液，以冷却脆性物件；其中，一个冷却单元位于第一加热光束的一侧，且相对于切口光束，以在第一加热光束之后冷却脆性物件；另一冷却单元位于第二加热光束的一侧，且相对于切口光束，以在第二加热光束之后冷却脆性物件。处理模块被配置为：选择性地控制切口激光单元、第一加热激光单元及冷却单元，以在一个加工行程中，以使切口光束、第一加热光束依序地沿着脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且第一加热光束及冷却液同时进行作业；或者选择性地控制切口激光单元、第二加热激光单元及冷却单元进行加工作业，以在一个加工行程中，以使切口光束、第二加热光束及冷却液依序地沿着脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且第二加热光束及冷却液同时进行作业。较佳地，切口光束、第一加热光束及冷却液的加工方向相反于切口光束、
第二加热光束及冷却液的加工方向。较佳地，切口光束在脆性物件上对第一轴向的分离线作用预定距离，且预定距离由脆性物件的边缘为起始；切口光束在脆性物件上完全地对第二轴向的分离线进行作用或在分离线的各交点上沿第二轴向作用预定距离。为达上述目的，本专利技术另提供一种脆性物件切断装置，以应用于脆性物件，其包含切口激光单元、加热激光单元、第一光路导引单元、第二光路导引单元、两个冷却单元及处理模块。切口激光单元发出切口光束，以在切口光路上作用于脆性物件。加热激光单元发出加热光束。第一光路导引单元被配置以导引加热光束至第一加热光路或使加热光束通过第一光路导引单元，或者被配置以导引加热光束的一部分至第一加热光路上及导引加热光束的一部分通过第一光路导引单元。第二光路导引单元导引通过第一光路导引单元的加热光束，在第二加热光路上对脆性物件加热，且第一加热光路、第二加热光路及切口光路作用于脆性物件时，第一加热光路及第二加热光路分别位于切口光路的两侧。冷却单元提供冷却液以冷却脆性物件；其中，一冷却单元位于第一加热光路的一侧，且相对于切口光路，用于在第一加热光路之后冷却脆性物件；另一冷却单元位于第二加热光路的一侧，且相对于切口光路，用于在第二加热光路之后冷却脆性物件。处理模块控制切口激光单元、加热激光单元、第一光路导引单元及冷却单元进行加工作业，以在一个加工行程中，使在切口光路上的切口光束、在第一加热光路上的加热光束及冷却液，或在切口光路上的切口光束、在第二加热光路上的加热光束及冷却液，依序地沿着脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且第一加热光束及冷却液同时进行作业，第二加热光束及冷却液同时进行作业。较佳地，在切口光路上的切口光束、在第一加热光路上的加热光束及冷却液的加工方向，相反于在切口光路上的切口光束、在第二加热光路上的加热光束及冷却液的加工方向。较佳地，切口光束于脆性物件上对第一轴向的分离线作用预定距离，且预定距离由脆性物件的边缘为起始；切口光束于脆性物件上完全地对第二轴向的分离线进行作用或在分离线的各交点上沿第二轴向作用预定距离。为达上述目的，本专利技术再提供一种脆性物件的切断方法，以应用于一脆性物件，且所述脆性物件具有多个分离线，所述切断方法包含下列步骤：设置切口激光单元以发出切口光束；配置第一加热激光单元以发出第一加热光
束；配置第二加热激光单元以发出第二加热光束；以切口光束沿其中一分离线作用于脆性物件，以加工脆性物件；以及选择性地利用第一加热光束或第二加热光束，沿其中一分离线对所述脆性物件加热，且同时地通过一冷却单元以提供冷却液，以在第一加热光束或第二加热光束之后沿其中一分离线对冷却脆性物件。第一加热光束及冷却液或第二加热光束及冷却液对脆性物件加热与冷却，与切口光束对脆性物件加工在脆性物件同一个移动行程中进行。较佳地，所述切断方法还包含下列步骤：设置第一加热光束与第二加热光束在脆性物件上的作用位置分别位于切口光束在脆性物件上的作用位置的两侧。较佳地，所述切断方法还包含下列步骤：切口光束、第一加热光束及冷却液的加工方向，相反于切口光束、第二加热光束及冷却液的加工方向。较佳地，所述切断方法包含下列步骤：控制切口光束在脆性物件上沿第一轴向的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脆性物件切断装置，应用于切断脆性物件，包含：切口激光单元，被配置以发出切口光束，以作用于脆性物件；第一加热激光单元，被配置为发出第一加热光束；第二加热激光单元，被配置为发出第二加热光束，且所述第一加热光束、所述第二加热光束及所述切口光束作用于所述脆性物件时，所述第一加热光束及所述第二加热光束分别位于所述切口光束的两侧；两个冷却单元，被配置为提供冷却液，以冷却所述脆性物件，其中，一个冷却单元位于所述第一加热光束的一侧，且相对于该切口光束，以在所述第一加热光束之后冷却所述脆性物件，另一冷却单元位于所述第二加热光束的一侧，且相对于该切口光束，以在所述第二加热光束之后冷却所述脆性物件；以及处理模块，被配置为：选择性地控制所述切口激光单元、所述第一加热激光单元及所述冷却单元，以在一个加工行程中，使所述切口光束、所述第一加热光束及所述冷却液依序地沿着所述脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且所述第一加热光束与所述冷却液同时进行作业；或者选择性地控制所述切口激光单元、所述第二加热激光单元及所述冷却单元进行加工作业，以在一个加工行程中，使所述切口光束、所述第二加热光束及所述冷却液依序地沿着所述脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且所述第二加热光束与所述冷却液同时进行作业。...

【技术特征摘要】
1.一种脆性物件切断装置，应用于切断脆性物件，包含：切口激光单元，被配置以发出切口光束，以作用于脆性物件；第一加热激光单元，被配置为发出第一加热光束；第二加热激光单元，被配置为发出第二加热光束，且所述第一加热光束、所述第二加热光束及所述切口光束作用于所述脆性物件时，所述第一加热光束及所述第二加热光束分别位于所述切口光束的两侧；两个冷却单元，被配置为提供冷却液，以冷却所述脆性物件，其中，一个冷却单元位于所述第一加热光束的一侧，且相对于该切口光束，以在所述第一加热光束之后冷却所述脆性物件，另一冷却单元位于所述第二加热光束的一侧，且相对于该切口光束，以在所述第二加热光束之后冷却所述脆性物件；以及处理模块，被配置为：选择性地控制所述切口激光单元、所述第一加热激光单元及所述冷却单元，以在一个加工行程中，使所述切口光束、所述第一加热光束及所述冷却液依序地沿着所述脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且所述第一加热光束与所述冷却液同时进行作业；或者选择性地控制所述切口激光单元、所述第二加热激光单元及所述冷却单元进行加工作业，以在一个加工行程中，使所述切口光束、所述第二加热光束及所述冷却液依序地沿着所述脆性物件的多个分离线中的一个进行切断加工，且所述第二加热光束与所述冷却液同时进行作业。2.如权利要求1所述的脆性物件切断装置，其中，所述切口光束、所述第一加热光束及所述冷却液的加工方向相反于所述切口光束、所述第二加热光束及所述冷却液的加工方向。3.如权利要求1所述的脆性物件切断装置，其中，所述切口光束在所述脆性物件上对第一轴向的分离线作用预定距离，且所述预定距离由所述脆性物件的边缘为起始，其中，所述切口光束在脆性物件上完全地对第二轴向的分离线进行作用或在所述分离线的各交点上沿所述第二轴向作用所述预定距离。4.一种脆性物件切断装置，应用于切断脆性物件，包含：切口激光单元，被配置为发出切口光束，以在切口光路上作用于脆性物
\t件；加热激光单元，被配置为发出加热光束；第一光路导引单元，被配置为导引所述加热光束，在第一加热光路上对所述脆性物件加热或使所述加热光束通过所述第一光路导引单元，或者被配置为导引所述加热光束中的一部分至所述第一加热光路上及导引所述加热光束的一部分通过所述第一光路导引单元；第二光路导引单元，被配置为导引通过所述第一光路导引单元的所述加热光束的一部分，在第二加热光路上对所述脆性物件加热，且所述第一加热光路、所述第二加热光路及所述切口光路作用于所述脆性物件时，所述第一加热光路及所述第二加热光路分别位于所述切口光路的两侧；两个冷却单元，被配置为提供冷却液，以冷却所述脆性物件，其中，一个冷却单元位于所述第一加热光路的一侧，且相对于所述切口光路，以在所述第一加热光路之后冷却所述脆性物件，另一冷却单元位于所述第二加热光路的一侧，且相对于所述切口光路，以在所述第二加热光路之后冷却所述脆性物件；处理模块，被配置为：控制所述切口激光单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕鸿图，范德米尔·韩卓申科，纳乌莫夫·亚历山大，
申请(专利权)人：昆山纳诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32