CN114953214B - 晶圆级光学透镜的切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明设计光学镜头制造技术领域，尤其是一种用于晶圆级光学透镜的切割方法，包括如下步骤：⑴.提供一待切割的晶圆，晶圆包括基板以及形成在所述基板表面上的若干个镜片，晶圆分为带有若干个光学透镜的有效部以及除有效部以外的无效部；⑵.在晶圆的无效部表面形成凸出于无效部表面的结构体，且结构体与若干个镜片的高度齐平；⑶.将晶圆放置于切割胶带上，使结构体和至少部分镜片共同支撑在切割胶带上；⑷.对晶圆进行切割，得到若干个光学透镜。本发明的切割方法能够使得晶圆在固定于切割胶带上时，基板的有效部与无效部均得到支撑，从而避免切割时应力集中，产生裂纹。
Description
技术领域
本发明涉及光学透镜的制造技术领域，尤其是一种用于制造晶圆级光学透镜的切割方法。
背景技术
晶圆级光学透镜是利用半导体工艺，在一片晶圆上批量复制加工出的阵列排布的若干光学部件，在加工完成之后需要对晶圆阵列进行切割，将其分割成多个独立的光学透镜，然而，切割的过程中经常会发生基板提前断裂或产生裂纹的问题，导致产品良率降低。
发明内容
针对上述的晶圆级光学透镜切割时，基板提前断裂或产生裂纹的问题，本发明的目的是提供一种能够消除基板边缘部分内应力的切割方法，该方法能够减少基板裂纹的产生。
为了达到上述的目的，本发明提供以下技术方案：一种晶圆级光学透镜的切割方法，包括如下步骤：
（1）、 提供一待切割的晶圆，所述的晶圆包括基板以及形成在所述基板表面上的若干个镜片，所述的晶圆分为带有所述的若干个光学透镜的有效部以及除所述的有效部以外的无效部；
（2）、在所述的晶圆的无效部表面形成凸出于所述的无效部表面的结构体，且所述的结构体与所述的若干个镜片的高度齐平；
（3）、将所述的晶圆放置于切割胶带上，使所述的结构体和至少部分所述的镜片共同支撑在所述的切割胶带上；
（4）、对所述的晶圆进行切割，得到若干个光学透镜。
在本申请的一个实施例中，所述的结构体是通过点胶或填胶工艺形成的。
在本申请的一个实施例中，所述的结构体包含多个点状凸起。
在本申请的一个实施例中，所述的多个点状凸起与所述的镜片的外表面同为曲面，且曲面的形状和大小相同。
在本申请的一个实施例中，所述的曲面为球面或椭球面或函数曲面。
在本申请的一个实施例中，所述的多个点状凸起背离所述的无效部的一侧表面为平面。
在本申请的一个实施例中，所述的多个点状凸起的横截面为圆形、矩形或多边形。
在本申请的一个实施例中，所述的无效部与有效部之间具有一切割线，多个所述的点状凸起沿所述的切割线布置。
在本申请的一个实施例中，所述的多个点状凸起绕所述晶圆的外边缘沿圆周方向排布。
在本申请的一个实施例中，所述的结构体包含环绕在所述的晶圆外边缘的至少一个凸环。
在本申请的一个实施例中，所述结构体的构成材料为高分子胶、玻璃、树脂或塑料。
在本申请的一个实施例中，所述的结构体与所述的镜片的材质相同。
在本申请的一个实施例中，所述的基板为玻璃或半导体硅片。
相较于现有技术，本发明技术方案所提供的切割方法能够使得晶圆在固定于切割胶带上时，基板的有效部与无效部均得到支撑，从而避免切割时产生内应力，进而避免基板断裂或产生裂纹。
附图说明
图1为带有多个光学透镜的晶圆的俯视图；
图2为申请人已知的切割方法的示意图；
图3为本发明所提供的切割方法的工艺流程图；
图4为本申请的实施例一中晶圆的仰视图；
图5为图4所示的晶圆的切割示意图；
图6为本申请的实施例二中晶圆的仰视图；
图7为本申请的实施例三中晶圆的仰视图；
图8为本申请的实施例三中的晶圆的切割示意图。
其中：100.晶圆；10.基板；11.有效部；12.无效部；121.点状凸起；122.凸环；13.裂纹；14.切割线；20.光学透镜；201.镜片；200.切割胶带；300.切割刀轮；3.切槽。
具体实施方式
为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对发明的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而，各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外，各种示例性实施例可以不同，但不必是排他的。例如，在不脱离发明构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。
参见图1所示，在晶圆级光学镜头的制造工艺当中，晶圆100包括基板10和阵列排布在基板一侧或两侧表面的若干个镜片201，位于同一光轴上的一个或多个镜片201与部分基板10构成一个独立的光学透镜20。一个晶圆100上包括若干个光学透镜20，使晶圆100被分为带有光学透镜20的有效部11以及除有效部11以外的无效部12，无效部12会在切割后被去除，有效部11在切割过程中被分割成多个独立的光学透镜20。
在对破碎晶圆的失效分析中，申请人发现：如图2所示，由于有效部11的存在光学透镜20，无效部12表面没有光学透镜，两边高度不一致，而晶圆的基板具有一定的厚度，这导致切割时，光学透镜以外的其余部分得不到支撑而向下弯曲，基板10在切割线14附近产生较大的内应力而容易造成裂纹13或者提前断裂，从而使得良品率下降。
为解决上述由于应力集中导致基板破碎的问题，本申请提出了一种晶圆级光学透镜的切割方法，参见图3所示，其包括如下步骤：
（1）、提供一待切割的晶圆100；
（2）、在晶圆100的无效部12表面形成凸出于无效部表面的结构体，该结构体与若干个镜片201的高度齐平；
（3）、将晶圆100放置于切割胶带200上，使结构体和至少部分镜片共同支撑在切割胶带上，因此在切割过程中，基板的有效部和无效部之间的受力均衡，并能够被分散在多点，可以避免应力集中；
（4）、对晶圆进行切割，切割过程中，切割刀轮300沿预订切割线路将晶圆100同时切割成多个相互独立的光学镜头20，去除无效部12。
图4、5所示为本申请的实施例一，晶圆100包括基板10，该基板10可以为玻璃或硅片等半导体材料制成，厚度为0.5-3mm，其一侧或两侧表面上形成镜片201。通常情况下，这些镜片201以阵列形式排布，且集中在晶圆100中央的大部分面积上，相对的晶圆的边缘的部分形成需要被去除的无效部12。
该无效部12与有效部11之间形成切割线14，在本实施例中，切割线14处提前设置有V形切槽3，切割刀轮300沿切槽3进行切割。其中，切槽3还可以设置成普通平底凹槽，或圆弧底凹槽等。切割刀轮可根据实际切割的基板材质进行选择，例如，选用金刚石树脂混合刀片作为切割刀轮对玻璃材质的基板进行切割。
结构体位于无效部12上，本实施例中，结构体包含多个点状凸起121，这些点状凸起121均匀散布在无效部12上，在无效部12的表面形成台阶状支撑凸点。在其他实施例中，结构体还可以是连续或断续的条状凸起。
本申请中的结构体的形状不作特殊限制，以点状凸起为例，其横截面可以为圆形、多边形或异形等。
点状凸起121的厚度与镜片201的厚度相等，通常为0.05-0.2mm，以使得晶圆100放置在水平作业面上时，无效部12与有效部11的下表面齐平，使基板10各处在切割过程中能够被平稳的支撑并始终保持水平。
进一步来说，在上述步骤（1）中，该结构体可以通过点胶或填胶工艺形成，通常点胶工艺更容易制作点状凸起。技术人员可根据实际采用的结构体的材料来选择点胶的工艺参数，此处不做特别限定。
所述结构体的构成材料可以选用高分子胶、玻璃、树脂或塑料等。在本申请的优选实施例中，结构体采用与镜片相同的高分子胶材料通过点胶工艺制成。其他实施例中，结构体与镜片也可以选择不同的材料制作。
在本申请的一个实施例中，点状凸起121与镜片201的外表面同为曲面，比如，为球面或椭球面或由特定函数曲面形成的非球面等。在实施例一中，点状凸起121和镜片201的外表面为大小相同的球面。
在本申请的其他实施例中，多个点状凸起121背离无效部12的一侧表面还可以是平面，且平行于基板10所在的平面，这种情况下，点状凸起121以平面支撑在切割胶带200上，并与切割胶带200形成面接触，可形成更大的摩擦力，使支撑更稳固。
切割胶带200用于固定切割后的多个光学透镜，使其不至于过度分散。切割胶带可选用半导体切割胶带，胶带厚度一般在0.05-0.2mm左右，可以将镜片的一部分球面包裹，从而起到很好的固定作用。
在本申请的实施例一中，多个点状凸起121是绕晶圆100的外边缘沿圆周方向均匀排布的。
而图6所示的本申请的实施例二，与实施例一不同之处在于：多个点状凸起121沿切割线14排布，环绕在有效部外围一周，点状凸起121到切割线14的最小距离与镜片201到切割线14的最小距离相近。
图7、8所示为本申请的实施例三，在本实施例中，结构体包含环绕在晶圆100外边缘的一个凸环122，凸环122的下表面与多个光学透镜20的下表面齐平。在其他实施例中，该凸环可以是多个，形状可以是圆形、C形、矩形等，或由平行于切割线14的多个线条合围形成的不规则图形。凸环可以采用填胶工艺制作，材料同样可以选用高分子胶、玻璃、树脂或塑料等。
进一步的，结构体可同时布置于无效部的上下两侧表面（如图5），亦可仅布置于无效部的一侧表面（如图8）。在后者情况下，应保证形成有结构体的无效部表面朝向切割胶带。
综上所述，本发明技术方案所提供的切割方法能够使得晶圆在固定于切割胶带上时，基板的有效部与无效部均得到支撑，从而避免切割时产生内应力，进而避免基板断裂或产生裂纹。在保证无效部处形成的结构体与镜片厚度相同的前提下，该结构体的形成工艺、材质以及形状均不对本发明的保护范围起到限定作用。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
Claims (12)
1.一种晶圆级光学透镜的切割方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一待切割的晶圆，所述的晶圆包括基板以及形成在所述基板表面上的若干个镜片，所述的晶圆分为带有所述的若干个光学透镜的有效部以及除所述的有效部以外的无效部；
在所述的晶圆的无效部表面形成凸出于所述的无效部表面的结构体，且所述的结构体与所述的若干个镜片的高度齐平；
将所述的晶圆放置于切割胶带上，使所述的结构体和至少部分所述的镜片共同支撑在所述的切割胶带上；
对所述的晶圆进行切割，得到若干个光学透镜。
2.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述的结构体是通过点胶或填胶工艺形成的。
3.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述的结构体包含多个点状凸起。
4.根据权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述的多个点状凸起与所述的镜片的外表面同为曲面，且曲面的形状和大小相同。
5.根据权利要求4所述的切割方法，其特征在于：所述的曲面为函数曲面。
6.根据权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述的多个点状凸起背离所述的无效部的一侧表面为平面。
7.根据权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述的多个点状凸起的横截面为圆形或多边形。
8.根据权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述的无效部与有效部之间具有一切割线，多个所述的点状凸起沿所述的切割线布置。
9.根据权利要求3所述的切割方法，其特征在于，所述的多个点状凸起绕所述晶圆的外边缘沿圆周方向排布。
10.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述的结构体包含环绕在所述的晶圆外边缘的至少一个凸环。
11.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述结构体的构成材料为高分子胶、玻璃、树脂或塑料。
12.根据权利要求1所述的切割方法，其特征在于，所述的基板为玻璃或硅片。
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