CN105458517A - 晶圆激光划片与裂片方法及*** - Google Patents

晶圆激光划片与裂片方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种晶圆激光划片与裂片方法及***，所述***包括机架和工控机，机架上设有分别连接于工控机的激光器、涂覆铝纳米颗粒的涂覆装置及CCD定位装置及用于承载晶圆的加工平台。采用上述设备对玻璃、蓝宝石等晶圆进行加工，可以实现高质量、高效率的划线与裂片工艺，且可以加工任意形状图形。设备及工艺简单，可以以流水线的形式完成晶圆的划片与裂片工艺。本发明实施例具有通用性强、加工质量高的技术效果，尤其适用于圆形等有弧度的晶圆的加工。

Description

晶圆激光划片与裂片方法及***
技术领域
本发明涉及晶圆激光划片与裂片技术领域，尤其涉及一种晶圆激光划片与裂片方法及***。
背景技术
晶圆被广泛应用到LED、太阳能等领域，随着对晶圆质量的要求越来越高，现有的晶圆划片及裂片工艺存在一定的局限性，尤其是对圆形等有弧度的单元格裂片困难，如圆形等有弧度的晶圆只能采用切割工艺，但直接切割对激光光源要求较高，且会造成晶圆质量较差，如崩边及热影响区加大等，对晶圆的性能及使用有不良的影响。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种通用性强，尤其适用于圆形等有弧度的晶圆激光划片与裂片方法及***。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种晶圆激光划片与裂片方法，所述方法包括：
划片步骤：对晶圆进行激光划片，切深在晶圆厚度的1/2至3/4之间；
涂覆步骤：在划片区域涂覆铝纳米颗粒，使其完全填充划片切口；及
裂片步骤：对划片切口处的铝纳米颗粒进行激光照射，利用铝热反应的放热实现裂片。
进一步地，裂片步骤之后还包括：
清洗步骤：对裂片后的晶圆进行清洗，以除去残留的铝纳米颗粒涂层。
进一步地，划片步骤和涂覆步骤之间还包括对准步骤：检测晶圆的位置偏移并传输对应的偏移信号；对应地，涂覆步骤中，根据偏移信号调整涂覆装置以在划片区域进行铝纳米颗粒涂覆。
进一步地，涂覆步骤中，采用微笔直写或微喷的方式进行涂覆。
进一步地，裂片步骤中，采用聚焦或离焦的方式进行激光照射，对应的光斑直径大于划片切口的最大宽度。
相应地，本发明实施例还提供了一种晶圆激光划片与裂片***，所述晶圆激光划片与裂片***包括机架和工控机，机架上设有分别连接于工控机的激光器、涂覆铝纳米颗粒的涂覆装置、CCD定位装置及用于承载晶圆的加工平台。
进一步地，所述激光器为发射相同波长激光的两个，发射的激光汇合至同一条光路并经同一扩束装置、振镜场镜组件输出。
进一步地，所述激光器为发射不同波长激光的两个，发射的激光分别通过一条光路即不同扩束装置、振镜场镜组件传输和输出。
进一步地，加工平台为在水平方向上移动晶圆的XY平台。
进一步地，所述CCD定位装置有多个，且一一对应地设置于振镜场镜组件和涂覆装置旁。
本发明实施例通过提出一种晶圆激光划片与裂片方法及***，采用涂覆划片后的切口以填充铝纳米颗粒，以对晶圆进行高质量加工的技术手段，具有通用性强、加工质量高的技术效果，尤其适用于圆形等有弧度的晶圆的加工。
附图说明
图1是本发明一实施例的晶圆激光划片与裂片***的结构示意图。
图2是本发明另一实施例的晶圆激光划片与裂片***的结构示意图。
图3是本发明一实施例的晶圆激光划片与裂片方法流程图。
图4是本发明实施例的晶圆激光划片与裂片方法的划片过程示意图。
图5是本发明实施例的晶圆的划片切口示意图。
图6是本发明实施例的裂片步骤中激光照射过程示意图。
图7是本发明实施例的裂片步骤中裂片效果示意图。
图8是本发明另一实施例的晶圆激光划片与裂片方法流程图。
附图标号说明
晶圆10
工控机20
激光器30
涂覆装置40
CCD定位装置50
加工平台60
振镜场镜组件70
扩束装置80
激光光束200
反射镜901
半透半反射镜902
划片步骤S1
对准步骤S11
涂覆步骤S2
定位步骤S22
裂片步骤S3
清洗步骤S4。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
请参照图1和图2，本发明实施例的晶圆10激光划片与裂片***包括机架（图未示出）和工控机20，机架上设有分别连接于工控机20的激光器30、涂覆铝纳米颗粒的涂覆装置40、CCD定位装置50及用于承载晶圆10的加工平台60。
优选地，所述激光器30输出的激光光束200与所述涂覆装置40的涂覆方向相同，即均朝向晶圆10方向，方便了划片后的涂覆。加工平台60为在水平方向上移动晶圆10的XY平台。激光器30采用发射连续或长脉冲激光光束的激光器。本发明实施例所述的晶圆10为蓝宝石、玻璃或硅。
作为一种实施方式，如图1所示，所述激光器30为发射相同波长激光的两个，发射的激光通过反射镜901及半透半反射镜902汇合至同一条光路并经同一扩束装置80、振镜场镜组件70输出。作为另一种实施方式，如图2所示，与上一实施方式不同的是，所述激光器30为发射不同波长激光的两个，发射的激光分别通过一条光路即不同的扩束装置80、振镜场镜组件70传输和输出。优选地，CCD定位装置50有多个，且一一对应地设置于振镜场镜组件70和涂覆装置40旁。
请参照图3，对应的晶圆10激光划片与裂片方法包括如下几个步骤。
划片步骤S1：如图4和图5所示，对晶圆10进行激光划片，切深在晶圆10厚度的1/2至3/4之间，以便于后续的裂片，不会导致崩边造成的不良，切深优选为晶圆10厚度的2/3。优选地，采用的激光器30为短脉宽或超短脉宽激光器，波长为266nm~1064nm之间，且根据晶圆10材料选择相适应的波长。优选地，对透明的晶圆10材料采用激光入射面划片或背面进行划片。
涂覆步骤S2：在划片区域涂覆铝纳米颗粒（铝纳米颗粒如图6的阴影区域所示），使其完全填充划片切口。优选地，采用微笔直写或微喷的方式进行涂覆。当然，本领域技术人员可以理解的是，涂覆步骤S2也可以采用其他热反应材料如铝热剂混合物等达到同样的效果。
裂片步骤S3：如图6和图7所示，调整激光光束200并对划片切口处的铝纳米颗粒进行激光照射，利用铝热反应的放热实现裂片。优选地，采用聚焦或离焦(聚焦光斑较小时采用)的方式进行激光照射，对应的光斑直径大于划片切口的最大宽度，进而保证了受热面积，使热反应充分发生。优选地，照射采用的激光器30为连续或长脉冲激光器，以使热反应充分发生，波长为266nm~1064nm之间。其中，划片步骤S1中采用的激光波长与裂片步骤S4采用的激光波长相同，以实现选择的激光波长与晶圆10材料的光学性质相匹配，且选择的激光器30与具体的加工质量、效率及成本等相匹配。
作为一种实施方式，本发明实施例的晶圆10激光划片与裂片方法的裂片步骤S4之后还包括：
清洗步骤S4：对裂片后的晶圆10进行清洗，以除去残留的铝纳米颗粒涂层。
作为一种实施方式，请参照图8，划片步骤S1和涂覆步骤S2之间还包括对准步骤S11：检测晶圆10的位置偏移并传输对应的偏移信号；对应地，涂覆步骤S2中与裂片步骤S3之间也包括定位步骤S22，根据偏移信号调整涂覆装置40以在划片区域进行铝纳米颗粒涂覆。本领域技术人员可以理解的是，对激光光束200和涂覆装置40的位置调整可以通过调整XY平台实现，调整保证了划片轨迹与裂片照射轨迹和/或涂覆轨迹的一致，涂覆精准，用料少；加工产品质量好，效率高。
作为本发明的又一种实施方式，如图2所示，激光器1和激光器2的波长可以不同，则激光光束分别通过两不同的光路后作用到晶圆10上，其中用于划片步骤S1的激光器30及对应光路位于涂覆装置40之前，用于裂片的激光器及对应光路位于涂覆装置40之后，图2实施案例***对应的方法与图1实施案例***对应的方法相同，在此不做赘述。
本发明实施例的晶圆10激光划片与裂片方法及***，尤其适用于脆性晶圆，也即对脆性晶圆进行激光划片与裂片的效果更突出；进一步地，相对于现有的机械划片、裂片工艺存在的无法实现小尺寸晶圆10的裂片（一般机械裂片的最小尺寸约为150μm）；只能裂直线图形，无法实现圆形等有弧度的单元格的裂片；刀具寿命短，要定期更换刀具；良率较低等缺陷，具有如下有益效果：
1、可以加工任意单元格图形，包括方形、圆形及弧形等；
2、避免机械接触造成的应力过大导致的崩边等不良；
3、可以加工任意单元格尺寸；
4、设备及工艺简单，流水线的形式完成划片及裂片工序。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种晶圆激光划片与裂片方法，其特征在于，所述方法包括：
划片步骤：对晶圆进行激光划片，切深在晶圆厚度的1/2至3/4之间；
涂覆步骤：在划片区域涂覆铝纳米颗粒，使其完全填充划片切口；及
裂片步骤：对划片切口处的铝纳米颗粒进行激光照射，利用铝热反应的放热实现裂片。
2.如权利要求1所述的晶圆激光划片与裂片方法，其特征在于，裂片步骤之后还包括：
清洗步骤：对裂片后的晶圆进行清洗，以除去残留的铝纳米颗粒涂层。
3.如权利要求1所述的晶圆激光划片与裂片方法，其特征在于，划片步骤和涂覆步骤之间还包括对准步骤：检测晶圆的位置偏移并传输对应的偏移信号；对应地，涂覆步骤中，根据偏移信号调整涂覆装置以在划片区域进行铝纳米颗粒涂覆。
4.如权利要求1所述的晶圆激光划片与裂片方法，其特征在于，涂覆步骤中，采用微笔直写或微喷的方式进行涂覆。
5.如权利要求1所述的晶圆激光划片与裂片方法，其特征在于，裂片步骤中，采用聚焦或离焦的方式进行激光照射，对应的光斑直径大于划片切口的最大宽度。
6.一种晶圆激光划片与裂片***，其特征在于，所述晶圆激光划片与裂片***包括机架和工控机，机架上设有分别连接于工控机的激光器、涂覆铝纳米颗粒的涂覆装置、CCD定位装置及用于承载晶圆的加工平台。
7.如权利要求6所述的晶圆激光划片与裂片***，其特征在于，所述激光器为发射相同波长激光的两个，发射的激光汇合至同一条光路并经同一扩束装置、振镜场镜组件输出。
8.如权利要求6所述的晶圆激光划片与裂片***，其特征在于，所述激光器为发射不同波长激光的两个，发射的激光分别通过一条光路即不同的扩束装置、振镜场镜组件传输和输出。
9.如权利要求6所述的晶圆激光划片与裂片***，其特征在于，加工平台为在水平方向上移动晶圆的XY平台。
10.如权利要求6所述的晶圆激光划片与裂片***，其特征在于，所述CCD定位装置有多个，且一一对应地设置于振镜场镜组件和涂覆装置旁。
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