LED晶圆片的切割装置及切割方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种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，设于激光束的传播光路上，对激光束进行准直和扩束；衍射光学元件，对经过准直和扩束的激光束进行分束得到两个子光束；聚焦镜，对两个子光束进行聚焦得到两个聚焦光斑；加工平台，放置待切割的LED晶圆片，并带动其运动；控制系统，控制激光器发射激光束并控制加工平台的运动状态；其中，两个子光束经过聚焦镜聚焦于LED晶圆片内部，加工平台带动LED晶圆片运动，以使聚焦光斑在LED晶圆片内形成炸点。采用衍射光学元件，使得晶圆片切割道内形成相互错开的两列炸点，切割后的芯粒截面呈斜面，增大了发光面积，同时衍射光学元件也便于调节光斑位置，提高加工精度。

Cutting device and cutting method for LED wafer

The invention relates to a cutting device for LED wafer, which comprises: a laser used to emit laser beams; a beam expanding element arranged on the propagation path of the laser beam to collimate and expand the laser beam; a diffractive optical element to separate the collimated and expanded laser beams into two sub-beams; a focusing lens to focus the two sub-beams; The sub-beam is focused to get two focusing faculae; the processing platform is used to place the LED wafer to be cut and drive its movement; the control system is used to control the laser beam and control the movement of the processing platform; the two sub-beams are focused on the inside of the LED wafer through the focusing mirror, and the processing platform drives the LED wafer. The motion of the chip is to make the focus spot form a burst point in the LED wafer. Diffractive optical elements are used to form two staggered burst points in the wafer cutting path. After cutting, the cross section of the core particles is inclined, which enlarges the luminous area. Meanwhile, diffractive optical elements are also convenient to adjust the spot position and improve the machining accuracy.

【技术实现步骤摘要】
LED晶圆片的切割装置及切割方法
本专利技术涉及激光加工
，特别是涉及一种LED晶圆片的切割装置及切割方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
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专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术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专利技术，并不限定本专利技术的保护范围。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。本专利技术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(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LED晶圆片的切割装置，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一种LED晶圆片的切割装置，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的LED晶圆片的切割装置，其特征在于，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。3.根据权利要求1所述的LED晶圆片的切割装置，其特征在于，所述激光器为窄脉宽皮秒激光器或飞秒激光器。4.根据权利要求1所述的LED晶圆片的切割装置，其特征在于，所述激光束的波长为1064nm。5.根据权利要求1所述的LED晶圆片的切割装置，其特征在于，两个所述子光束能量相等，且偏振方向相同。6.一种LED晶圆片的切割方法，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玙璠，陈治贤，庄昌辉，范小贞，赵前来，黄汉杰，尹建刚，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44