CN117415479A - 切割设备、切割方法以及切单系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种切割设备、切割方法以及切单系统，属于半导体封装技术领域，其包括用于对晶圆切割的激光加工装置，激光加工装置包括：第一激光加工机构，包括可发出第一激光的第一光源和设置在第一光源出射端的第一光路系统，第一光路系统适于引导第一激光射向晶圆；第二激光加工机构，包括可发出第二激光的第二光源和设置在第二光源出射端的第二光路系统，第二光路系统适于引导第二激光射向晶圆；晶圆包括介质层和基底，第一激光适于切割介质层，第二激光适于经介质层的切割区域对基底进行切割。本发明相较传统的单一激光划片，能够有效避免介质层和基底在切割道处黏连，提高成品率，且也能够极大程度提高切割质量。

Description

切割设备、切割方法以及切单系统

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种切割设备、切割方法以及切单系统。

背景技术

激光具有一致性好、能量集中等特点，而且在规模生产中成本优势明显，因此，激光微加工在后道封装工艺和晶圆切割环节得到广泛应用。然而随着芯片集成度与性能要求的提升，晶圆表面普遍镀覆Low-K等介电材料或者铜、钼等金属材料，以形成用于隔离导线间干扰或者满足电极导通需要的介质层。因为介质层与晶圆的基底材料特性相差较大，所以常见单波长结构激光器发射出的特定波长的激光难以有效兼容介质层和/或晶圆的基底，容易引发晶圆微隐裂、崩碎，介质层脱落、黏连等问题。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切割设备、切割方法以及切单系统，能够可靠地对晶圆进行开槽或者全切，且有效避免切割过程中隐裂、崩碎和黏连等问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种切割设备，包括用于对晶圆切割的激光加工装置，所述激光加工装置包括：

第一激光加工机构，包括可发出第一激光的第一光源和设置在所述第一光源出射端的第一光路系统，所述第一光路系统适于引导所述第一激光射向所述晶圆；

第二激光加工机构，包括可发出第二激光的第二光源和设置在所述第二光源出射端的第二光路系统，所述第二光路系统适于引导所述第二激光射向所述晶圆；

其中，所述晶圆包括介质层和基底，所述第一激光适于切割所述介质层，所述第二激光适于经所述介质层的切割区域对所述基底进行切割。

进一步地，所述第一激光的波长范围为400nm~532nm，所述第二激光的波长范围为343nm~355nm。

进一步地，所述第一光路系统包括：

第一光闸，位于所述第一光源的出射端；

第一半波片，位于所述第一光闸的输出端；

第一扩束镜，位于所述第一半波片的输出端；

偏振分光镜，位于所述第一扩束镜的输出端；

第一反射结构，位于所述偏振分光镜的其中一输出端；

第二反射结构，位于所述偏振分光镜的另一输出端；

第一聚焦结构，位于所述第一反射结构和所述第二反射结构的输出端；

其中，所述偏振分光镜适于将所述第一激光分成第一分支和第二分支，所述第一分支和所述第二分支可分别对所述介质层对应所述晶圆切割道的两侧和中部区域进行切割。

进一步地，所述第一激光加工机构还包括与所述第一半波片传动连接的旋转驱动结构，所述旋转驱动结构适于调整所述第一半波片的入射角度。

进一步地，所述第一聚焦结构数量为一个，经所述第一反射结构和所述第二反射结构反射出的所述第一分支和所述第二分支均可射入所述第一聚焦结构；或者，所述第一聚焦结构数量为两个，经所述第一反射结构和所述第二反射结构反射出的所述第一分支和所述第二分支可分别射入不同的所述第一聚焦结构。

进一步地，所述第二光源数量为两个，所述第二光路系统包括：

第二光闸，数量为两个，且分别位于两所述第二光源的出射端；

第二半波片，数量为两个，且分别位于两所述第二光闸的输出端；

偏振合光镜，其两入射端分别用于接收自两所述第二半波片输出的所述第二激光，并合于一束；

第二扩束镜，位于其中一所述第二半波片和所述偏振合光镜之间；

第二聚焦结构，位于所述偏振合光镜的输出端；

其中，两所述第二激光经所述第二聚焦结构汇聚形成两高度不同的焦点，以配合切割所述基底。

进一步地，所述切割设备还包括：

存储装置，用于存储所述晶圆；

涂覆装置，适于在切割前对所述晶圆表面涂覆保护液；

第一转运装置，适于在所述涂覆装置和所述激光加工装置之间往返运输所述晶圆；

第二转运装置，适于在所述存储装置和所述涂覆装置之间往返运输所述晶圆。

进一步地，所述涂覆装置包括：

机壳，包括涂覆腔和排汽通道，所述涂覆腔为可开闭式结构；

承载机构，包括收容于所述涂覆腔中、且用于承载所述晶圆的旋转台；

喷涂机构，收容于所述涂覆腔中，且位于所述旋转台上方；

导流结构，设置在所述涂覆腔靠近底部的位置处，所述导流结构将所述涂覆腔分隔成扰流区域和整流区域；

其中，所述排汽通道一端与所述整流区域连通，另一端连接有抽吸结构，所述导流结构响应于所述抽吸结构的抽吸而将所述扰流区域的液雾均匀导入所述整流区域。

此外，本发明还提供一种切割方法，包括以下步骤：

S1、发射第一激光并整形处理，以形成第一分支和第二分支；

S2、所述第一分支切割介质层以形成两窄刻槽，所述窄刻槽与晶圆切割道的两侧一一对应，所述第二分支切割所述介质层以形成宽刻槽，所述宽刻槽位于所述晶圆切割道的两侧之间区域；

S3、发射两束第二激光并整形处理，以合于一束，所述第二激光具有两个高度不同的焦点，两焦点配合对所述介质层切割区域下方裸露的基底进行二次切割。

此外，本发明还提供一种切单系统，包括前述所述的切割设备。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明采用上述结构，在对晶圆进行切割时，先采用第一激光划破晶圆表面的介质层，接着再采用第二激光经介质层的切割区域对基底进行切割，相较传统的单一激光划片，能够有效避免介质层和基底在切割道处相黏连，有效提高成品率；且采用不同波长激光分段式切割介质层和基底，也能够极大程度避免切割过程中晶圆发生微隐裂、崩碎、介质层脱落等问题，提高切割质量。

附图说明

图1是本发明切割设备中激光加工装置的结构示意图。

图2是本发明切割设备的俯视结构示意图。

图3是本发明中涂覆装置的剖面示意图。

图4是本发明中涂覆装置的结构示意图。

图5是本发明中壳体和导流结构的安装示意图。

图6是图5的剖面示意图。

图7是图6在A处的局部放大图。

图8是本发明中第一转运装置的俯视示意图。

图9是本发明中吸持机构一实施例的俯视示意图。

图10是本发明中吸持机构去除连接件和部分支架后的结构示意图。

图11是本发明中吸持机构又一实施例的俯视示意图。

附图标记说明：

100、晶圆；110、介质层；120、基底；200、激光加工装置；210、第一激光加工机构；211、第一光源；212、第一光闸；213、第一半波片；214、偏振分光镜；215、第一反射结构；2151、第一反射镜；2152、第二反射镜；216、第二反射结构；2161、第三反射镜；2162、第四反射镜；2163、第五反射镜；217、第一聚焦结构；2171、分束镜；2172、第一聚焦镜；2173、第一整形镜；2174、第二聚焦镜；218、第一扩束镜；220、第二激光加工机构；221、第二光源；222、第二光闸；223、第二半波片；224、偏振合光镜；225、第二扩束镜；226、第二聚焦结构；2261、第二整形镜；2262、第三聚焦镜；2271、第六反射镜；2272、第七反射镜；2273、第八反射镜；2274、第九反射镜；300、存储装置；400、涂覆装置；410、机壳；411、涂覆腔；4111、环形槽；4112、排液口；4113、取放口；412、排汽通道；4121、第一通道部；4122、第二通道部；413、排液通道；4131、倾斜段；4132、竖直段；414、壳体；4141、第一筒体；4142、第二筒体；4143、第三筒体；415、罩体；420、承载机构；421、旋转台；422、驱动组件；430、喷涂机构；440、导流结构；441、安装环；442、导流片；4421、低位侧；4422、高位侧；443、连接片；450、吹气机构；500、第一转运装置；510、安装架；520、转运模组；530、吸持机构；531、连接件；532、支架；5321、限位面；533、取放组件；5331、安装件；5332、真空吸嘴；5341、弧形腰孔；5342、连接孔；5351、导轨；5352、滑块；5353、限位件；536、防尘结构；600、第二转运装置。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1所示，对应于本发明一种较佳实施例的切割设备，包括用于对晶圆100切割的激光加工装置200。激光加工装置200包括：第一激光加工机构210，包括可发出第一激光的第一光源211和设置在第一光源211出射端的第一光路系统，第一光路系统适于引导第一激光射向晶圆100；第二激光加工机构220，包括可发出第二激光的第二光源221和设置在第二光源221出射端的第二光路系统，第二光路系统适于引导第二激光射向晶圆100；其中，晶圆100包括介质层110和基底120，第一激光适于切割介质层110，第二激光适于经介质层110的切割区域对基底120进行切割。

本发明采用上述结构，在对晶圆100进行切割时，首先采用第一激光划破晶圆100表面的介质层110，以形成第一切痕，接着再采用第二激光经第一划痕划破基底120，以形成第二切痕。可以理解的是，第一切痕、第二切痕适于晶圆100切割道线宽，第一切痕深度不小于介质层110厚度，对晶圆100进行开槽时，第二切痕深度小于基底120厚度，相对应地，对晶圆100进行全切时，第二切痕深度不小于基底120厚度。相较传统的单一激光划片，能够有效避免介质层110和基底120在切割道处相黏连，有效提高成品率；且采用不同波长激光分段式切割介质层110和基底120，也能够极大程度避免切割过程中晶圆100发生微隐裂、崩碎、介质层110脱落等问题，提高切割质量。

进一步地，在本实施例中，介质层110具体为Low-K介电材料或者铜钼金属材料，第一激光优先采用波长范围为400nm~532nm的绿光激光，或者采用波长范围为343nm~355nm的紫外激光。

进一步地，在本实施例中，基底120具体为硅基，第二激光优选采用范围为343nm~355nm的紫外激光。更具体地，在本实施例中，基底120厚度不大于100um，第二激光采用波长范围为343nm~355nm的紫外激光，即可对晶圆100进行全切。可以理解的是，通过研磨晶圆100能够减薄基底120。

进一步地，在本实施例中，第一光源211具体可以是脉冲宽度为10ps~15ps可变的超短脉冲绿光激光发生器或者紫外激光发生器。第一光路系统包括第一光闸212、第一半波片213、第一扩束镜218、偏振分光镜214、第一反射结构215、第二反射结构216和第一聚焦结构217，第一光闸212位于第一光源211的出射端，第一半波片213位于第一光闸212的输出端，第一扩束镜218位于第一半波片213的输出端，偏振分光镜214位于第一扩束镜218的输出端，第一反射结构215位于偏振分光镜214的其中一输出端，第二反射结构216位于偏振分光镜214的另一输出端，第一聚焦结构217位于第一反射结构215和第二反射结构216的输出端。自第一光源211发出的第一激光依次经第一光闸212、第一半波片213、第一扩束镜218进入偏振分光镜214，偏振分光镜214适于将第一激光分成在竖直方向上的第一分支和在水平方向上的第二分支，第一分支和第二分支可分别射入第一反射结构215和第二反射结构216，并经第一反射结构215和第二反射结构216引导后射入第一聚焦结构217，以聚焦整形后射向晶圆100。第一分支整形后分成两个独立光点，以对介质层110对应晶圆100切割道的两侧进行切割，第二分支整形成平顶光，以对介质层110对应晶圆100切割道的中部区域进行切割。

其中，第一扩束镜218的倍数调整范围为2~10倍，其可聚焦光束和调节光斑直径，从而确保精准、高效切割。

具体地，第一反射结构215包括沿着水平方向间隔、且平行布置的第一反射镜2151和第二反射镜2152，第一反射镜2151位于偏振分光镜214正下方，自偏振分光镜214分出的第一分支沿竖直方向射向第一反射镜2151，并在第一反射镜2151的反射下沿水平方向射向第二反射镜2152，第二反射镜2152位于第一聚焦结构217正上方，第二反射镜2152适于将第一分支沿竖直方向射入第一聚焦结构217。

第二反射结构216包括第三反射镜2161、沿水平方向间隔且平行布置的第四反射镜2162和第五反射镜2163，第三反射镜2161沿水平方向与偏振分光镜214间隔布置，自偏振分光镜214分出的第二分支沿水平方向射向第三反射镜2161，第三反射镜2161沿竖直方向将第二分支反射向第四反射镜2162，第四反射镜2162沿水平方向将第二分支反射向第五反射镜2163，第五反射镜2163位于第一聚焦结构217正上方，第五反射镜2163适于将第二分支沿竖直方向射入第一聚焦结构217。

在一实施例中，第一聚焦结构217数量可以为一个，经第一反射结构215和第二反射结构216反射出的第一分支和第二分支可均射入第一聚焦结构217。优选地，在本实施例中，第一聚焦结构217数量为两个，经第一反射结构215和所述第二反射结构216反射出的第一分支和第二分支可分别射入不同的第一聚焦结构217。其中一第一聚焦结构217包括分束镜2171和位于分束镜2171下方的第一聚焦镜2172，第一分支可依次通过分束镜2171和第一聚焦镜2172，在第一聚焦镜2172的焦点处形成两个分开的焦点，以同时对切割道的两侧进行切割，提高效率。

其中另一第一聚焦结构217包括第一整形镜2173和位于第一整形镜2173下方的第二聚焦镜2174，第二分支可依次通过第一整形镜2173和第二聚焦镜2174，在第二聚焦镜2174的焦点处形成一个条形平顶光斑，以使宽刻槽形貌接近“U”形，避免介质层110残留。优选地，第一整形镜2173可通过驱动结构驱动，以360°角度旋转，从而获得不同角度的线性平顶光斑。

此外，第一激光加工机构210还包括与第一半波片213传动连接的旋转驱动结构，旋转驱动结构适于调整第一半波片213的入射角度，旋转过程中，反射的第一分支和透过的第二分支功率发生变化，第一分支和第二分支此消彼长，从而达到功率调节的目的，且可获得不同角度的线性平顶光斑。

进一步地，在本实施例中，第二光源221具体可以是脉冲宽度为40ns~260ns可变的紫外激光发生器，还可以是脉冲宽度为10ps~15ps超短脉冲的紫外激光发生器。第二光源221数量优选为两个，且沿着竖直方向间隔布置。第二光路系统包括第二光闸222、第二半波片223、偏振合光镜224、第二扩束镜225和第二聚焦结构226，第二光闸222数量为两个，且分别位于两第二光源221的出射端，第二半波片223数量为两个，且分别位于第二光闸222的输出端，偏振合光镜224的两入射端分别用于接收自两第二半波片223输出的第二激光，并合于一束，第二扩束镜225位于其中一第二半波片223和偏振合光镜224之间，第二聚焦结构226位于偏振合光镜224的输出端，两第二激光经第二聚焦结构226汇聚形成两高度不同的焦点，以配合切割基底120。

具体地，其中一第二半波片223和偏振合光镜224之间设有第六反射镜2271，第六反射镜2271和第二半波片223沿水平方向间隔布置，第六反射镜2271位于偏振合光镜224正上方，第六反射镜2271适于将沿水平方向自其中一第二半波片223射出的第二激光沿竖直方向反射向偏振合光镜224，偏振合光镜224适于沿水平方向反射出该第二激光。

其中另一第二半波片223和偏振合光镜224之间设有沿竖直方向间隔、且平行布置的第七反射镜2272和第八反射镜2273，第七反射镜2272和第二半波片223沿水平方向间隔布置，第八反射镜2273和偏振合光镜224沿水平方向间隔布置，第二扩束镜225位于第七反射镜2272和第八反射镜2273之间，第七反射镜2272适于将沿水平方向自另一第二半波片223射出的第二激光沿竖直方向反射向第二扩束镜225和第八反射镜2273，第八反射镜2273适于沿水平方向将第二激光反射至偏振合光镜224，第二激光透过偏振合光镜224与另一第二激光合束。

在本实施例中，第二扩束镜225的倍数调整范围为2~10倍，其可调节光斑直径和光束的发散角，从而在竖直方向调节两焦点的距离。

第二聚焦结构226和偏振合光镜224的输出端之间设有第九反射镜2274，第九反射镜2274与偏振合光镜224沿水平方向间隔布置，第九反射镜2274位于第二聚焦结构226的正上方，第九反射镜2274适于将合束后的第二激光沿竖直方向反射向第二聚焦结构226。第二聚焦结构226包括自上而下依次布置的第二整形镜2261和第三聚焦镜2262，自第九反射镜2274反射出的第二激光可依次经第二整形镜2261和第三聚焦镜2262射向晶圆100。优选地，第一聚焦镜2172、第二聚焦镜2174以及第三聚焦镜2262下方均可设置保护镜（图未示），以起到保护聚焦镜的目的。

采用上述双焦点结构，穿透深度大，切割速度快，且断面干净，两个焦点的能量分布大小调节范围广，焦点数量可根据基底120厚度设置为一个焦点或两个焦点，能够灵活适配不同类型晶圆100。

进一步地，激光加工装置200包括可驱动第一激光加工机构210和第二激光加工机构220独立升降的升降驱动结构（图未示）以及位于第一激光加工机构210和第二激光加工机构220下方的移动平台（图未示），待切割的晶圆100定位于移动平台上，移动平台可沿着第一水平方向和与第一水平方向相垂直的第二水平方向移动，以使晶圆100不同区域移至第一激光加工机构210和第二激光加工机构220的加工位置处。更具体地，移动平台包括沿着竖直方向层叠设置的两个子平台，两个子平台能够分别沿着第一水平方向和第二水平方向移动，其中位于上方的子平台具有空腔，以减小位于下方的子平台负载，从而确保晶圆100稳定移动。

进一步地，请参阅图2所示，切割设备还包括存储装置300、涂覆装置400、第一转运装置500和第二转运装置600，存储装置300用于存储晶圆100，涂覆装置400适于在切割前对晶圆100表面涂覆保护液，第一转运装置500适于在涂覆装置400和激光加工装置200之间往返运输晶圆100，第二转运装置600适于在存储装置300和涂覆装置400之间往返运输晶圆100，从而实现晶圆100的全自动加工。存储装置300和第二转运装置600为本领域现有技术，本发明在此不再赘述。

请参阅图3和图4所示，涂覆装置400包括机壳410、承载机构420和喷涂机构430，机壳410包括涂覆腔411和与涂覆腔411相通的排汽通道412，涂覆腔411为可开闭结构，排汽通道412连接有抽吸结构（图未示），承载机构420包括可旋转的旋转台421，旋转台421收容于涂覆腔411中、且用于承载晶圆100。喷涂机构430收容于涂覆腔411中，且位于旋转台421上方，喷涂机构430适于向晶圆100喷涂保护液。工作时，旋转台421带动晶圆100旋转，而后喷涂机构430将保护液喷向晶圆100表面，以使晶圆100表面均匀喷涂保护液，在此旋涂过程中，抽吸结构可对涂覆腔411进行抽吸，以将涂覆腔411内的液雾排出，提高涂覆质量。

然而采用上述结构，涂覆腔411空间较大，离排汽通道412较远的区域负压小，难以均匀有效地抽出机壳410中的液雾，导致后续涂覆质量差。为了避免上述情况发生，优选地，涂覆装置400还包括设置在涂覆腔411靠近底部位置处的导流结构440，导流结构440适于将涂覆腔411分隔成扰流区域和整流区域，排汽通道412一端与整流区域连通，另一端与抽吸结构连通。工作时，整流区域在抽吸结构的作用下形成负压，且在导流结构440的导流作用下，扰流区域的液雾能够均匀导入整流区域，并最终由排汽通道412排出，实现液雾均匀有效地抽离涂覆腔411，提高涂覆腔411的清洁度和涂覆质量。

进一步地，扰流区域位于整流区域上方，旋转台421和喷涂机构430均收容于扰流区域。涂覆腔411的底部形成有环形槽4111，旋涂过程中形成的废液可在重力作用下落至环形槽4111中。优选地，涂覆腔411和环形槽4111垂直于竖直方向的横截面均为圆形，从而避免产生死角。请参阅图5和图6所示，环形槽4111上开设有排液口4112，机壳410还包括与排液口4112相接的排液通道413，排液通道413可外接排液管路，废液适于自排液口4112流入排液通道413，并沿着排液通道413流至机壳410外。

优选地，环形槽4111的槽底向下倾斜布置，以使环形槽4111具有势能高位和势能低位，排液口4112设置在势能低位处，流入环形槽4111的废液适于在重力作用下自势能高位流向势能低位，并最终自排液口4112流出。

具体地，在环形槽4111的周向上，槽底具有高位端和低位端，高位端和低位端沿着环形槽4111的周向将槽底分成两导流区域，在高位端至低位端的方向上，导流区域逐渐向下倾斜，以使落入导流区域的废液向着低位端流动。优选地，高位端和低位端均分环形槽4111的槽底，以使两导流区域范围一致，提高汇流效率。

排液通道413包括倾斜段4131和竖直段4132，倾斜段4131向下倾斜布置，倾斜段4131的高位端与排液口4112相通，低位端与竖直段4132相通，竖直段4132可外接排液管路。采用上述结构，竖直段4132与排液口4112在水平方向具有一定间距，方便承载机构420的安装。

进一步地，导流结构440设置在环形槽4111的槽口处，整流区域由环形槽4111和导流结构440配合而成。工作时，废液和液雾均由环形槽4111进行汇聚，有效简化涂覆腔411的内部结构，且液雾进入环形槽4111流向排汽通道412的过程中，部分液雾可附着于环形槽4111的内壁上，并凝聚成液而汇入废液中，能够减小流入排汽通道412的液雾量，减轻抽吸结构的工作量，提高使用寿命和降低成本。

进一步地，请参阅图7所示，导流结构440包括安装环441和导流片442，安装环441为箍状结构，且其周缘与环形槽4111的周缘相适配，安装环441固定收容于环形槽4111中。安装环441的周缘优选与环形槽4111的周缘贴合接触，从而减小对扰流区域和整流区域的气流阻碍。在本实施例中，安装环441的外周缘与环形槽4111的外周缘相适配。导流片442与安装环441固定连接，其数量有多个，且沿着安装环441的周向间隔均匀布置，多个导流片442覆盖在环形槽4111的槽口处，相邻两导流片442之间形成抽气间隙。当抽吸结构施加抽吸力时，整流区域产生负压，进而作用至多个抽气间隙，扰流区域不同位置处的液雾能够从多个抽吸间隙导入整流区域，抽吸位置全面且均衡。

导流片442分布在安装环441的内周缘上，导流片442为平面片状结构或者弧片状结构。优选地，多个导流片442均向下倾斜布置，且倾斜角度一致，多个导流片442在竖直方向依次叠置，可对气流进行有效规整，避免气流发生紊乱。

具体地，导流片442包括位于安装环441周向上的低位侧4421和高位侧4422，导流片442的低位侧4421位于相邻的其中一导流片442的高位侧4422下方，导流片442的高位侧4422位于相邻的其中另一导流片442的低位侧4421上方。

优选地，导流结构440包括连接片443，连接片443固定连接在安装环441的内周缘和导流片442之间，连接片443能够提高导流片442的连接强度。在本实施例中，连接片443位于导流片442的低位侧4421下方，且向下延伸，连接片443与导流片442之间呈夹角布置，优选为锐角布置，使得连接片443能够对进入环形槽4111的液雾进行二次引导，确保液雾可靠流向环形槽4111底部。优选地，导流片442和连接片443均与安装环441一体成型，从而方便组装。

进一步地，请参阅图3、图4和图6所示，机壳410包括壳体414和罩体415，壳体414形成有涂覆腔411和环形槽4111，涂覆腔411的顶部设有取放晶圆100的取放口4113，罩体415位于壳体414上方，且适于打开或关闭取放口4113。承载机构420部份位于壳体414，喷涂机构430和吹气机构450均设置在罩体415上。

壳体414包括第一筒体4141、第二筒体4142和第三筒体4143，第一筒体4141、第二筒体4142和第三筒体4143自上而下依次同轴布置，并配合形成涂覆腔411和环形槽4111。

取放口4113形成在第一筒体4141的上端，第一筒体4141的下端与第二筒体4142的上端相连通。优选地，第二筒体4142的内径小于第一筒体4141的内径，使得涂覆腔411靠近底部的空间相对较小，便于废液和液雾的集中汇聚。且为了便于废液和液雾的顺畅汇聚向第二筒体4142，第一筒体4141靠近下端的部分为锥筒结构，在竖直向下的方向上，其横截面逐渐减小。

第二筒体4142的下端为封闭结构，其开设有与第三筒体4143外轮廓适配的避让孔，避让孔的内径小于第二筒体4142的内径，环形槽4111的槽底形成在第二筒体4142的下端。

第三筒体4143与第二筒体4142相接，第三筒体4143的外轮廓与避让孔相适配，第三筒体4143部分自第二筒体4142的避让孔伸至第二筒体4142中，第二筒体4142和第三筒体4143之间形成环形槽4111，导流结构440位于第二筒体4142和第三筒体4143之间。

承载机构420包括部分安装在第三筒体4143中的驱动组件422，驱动组件422适于封盖第三筒体4143的上端和下端，以免废液和液雾自第三筒体4143逸出。旋转台421与驱动组件422传动连接，以在驱动组件422的驱动下升降和旋转。优选地，第三筒体4143靠近上端的部分相对其余部分向内收缩，以与第二筒体4142上的避让孔适配的同时，在水平方向上，使导流结构440和第三筒体4143之间留有间隙，从而避免驱动组件422在竖直方向阻碍导流结构440。第三筒体4143的收缩结构可以参照第一筒体4141，本发明在此不再赘述。喷涂机构430包括喷液驱动结构和与喷液驱动结构传动连接的喷头，喷液驱动结构能够驱动喷头在涂覆腔411中移动，以免晶圆100取放过程中阻碍旋转台421升降。承载机构420和喷涂机构430均为本领域公知结构，本发明在此不再赘述。

进一步地，抽吸结构具体为风机，其通过管道与排汽通道412的上端相接，以抽出涂覆腔411内的液雾和排放气体。优选地，排汽通道412沿着竖直方向延伸，排汽通道412包括分别成型在壳体414和罩体415上的第一通道部4121和第二通道部4122，当涂覆腔411处于关闭状态时，第一通道部4121和第二通道部4122相对接，当涂覆腔411处于打开状态时，第一通道部4121和第二通道部4122相分离。通过将排汽通道412延伸至罩体415处，能够方便抽吸结构的安装和进行排汽操作，且采用可分离式的第一通道部4121和第二通道部4122，当涂覆装置400未处于工作状态时，第一通道部4121和第二通道部4122的长度较短，且具有与外界相通的敞开口，十分方便对通道部内壁进行清洁。

此外，涂覆装置400还包括设置在罩体415上的吹气机构450，吹气机构450能够吹动扰流区域各位置处的液雾，使液雾更好地流入整流区域。吹气机构450具体可通过气管与外部气源相接，吹气机构450适于产生离子风以消除静电和扰动液雾，吹气机构450具有多个吹气部（图未示），吹气部朝下布置，且沿着涂覆腔411的周向均匀分布，以均匀扰动涂覆腔411中的液雾。

涂覆装置400工作时，涂覆腔411处于关闭状态，旋转台421在驱动组件422的驱动下旋转，喷涂机构430向晶圆100的表面喷涂保护液，在此旋涂过程中，晶圆100飞溅出的废液在重力作用下落至环形槽4111中，且集中汇聚向排液口4112，并被排出涂覆腔411；与此同时，吹气机构450向涂覆腔411内吹入气体，以扰动经晶圆100旋转而产生的液雾，抽吸结构启动，以使整流区域内形成负压，在导流结构440的导向下，扰流区域的液雾能够被均匀全面地导入整流区域，并沿着排汽通道412排出涂覆腔411。

进一步地，请参阅图8所示，第一转运装置500包括安装架510、设置在安装架510上的转运模组520以及与转运模组520传动连接的吸持机构530。转运模组520数量为两个，且并排布置。吸持机构530用于取放晶圆100，优选地，晶圆100的外围设有环状框架（图未示），晶圆100与环状框架之间通过薄膜连接，吸持机构530用于取放环状框架，从而避免损伤晶圆100。吸持机构530数量也为两个，且分别与不同的转运模组520传动连接，在转运模组520的移动方向上，两吸持机构530相交错，从而避免移动过程中相互限位。采用上述结构的第一转运装置500，能够有效提高运输效率，避免取放料过程中长久等待。

具体地，请参阅图9至图11所示，吸持机构530包括连接件531；支架532，与连接件531相接，支架532和连接件531之间设有第一调节结构，第一调节结构适于驱使支架532绕着晶圆100的轴线相对连接件531调整位置；取放组件533，与支架532相接，支架532和取放组件533之间设有第二调节结构，第二调节结构适于驱使取放组件533沿着晶圆100的径向相对支架532调整位置；其中，取放组件533数量为至少两个，且相对布置。

进一步地，连接件531与转运模组520的输出端固定连接，连接件531位于支架532顶部，第一调节结构包括弧形腰孔5341和连接孔5342，连接件531与支架532中其一上开设有至少一个弧形腰孔5341，其中另一上开设有连接孔5342，连接孔5342与弧形腰孔5341相适配，且一一对应，第一调节结构还包括连接在弧形腰孔5341和连接孔5342之间的螺纹紧固件，以紧固或松开连接件531和支架532。弧形腰孔5341沿着晶圆100的周向间隔均匀分布；和/或，弧形腰孔5341沿着晶圆100的径向间隔分布。弧形腰孔5341所在圆的圆心与晶圆100的圆心一致，当连接件531绕着晶圆100的轴线转动时，弧形腰孔5341能够在一定角度内始终与连接孔5342相对位。

进一步地，第二调节结构包括导轨5351和滑块5352，导轨5351与支架532固定连接，且沿着晶圆100的径向布置，滑块5352数量为两个，且可滑动和被锁定地连接在导轨5351的两侧。两取放组件533分别与不同的滑块5352固定连接，从而在滑块5352的带动下调节两取放组件533之间的间距，以此适配不同尺寸的晶圆100。

优选地，支架532位于导轨5351的中部区域，从而使得两取放组件533的调节范围一致，支架532包括两垂直于导轨5351长度方向的限位面5321，导轨5351两端部均固定连接有限位件5353，取放组件533和/或滑块5352限位在限位面5321和限位件5353之间。

进一步地，取放组件533包括安装件5331和真空吸嘴5332，安装件5331与滑块5352固定连接，安装件5331沿着晶圆100的径向延伸，且与导轨5351相垂直，真空吸嘴5332与安装件5331固定连接。

在本实施例中，每个安装件5331上的真空吸嘴5332数量均为两个，且分设在安装件5331在延伸方向的两侧，滑块5352与安装件5331的中部相接，从而在减少真空吸嘴5332数量的同时，能够可靠地对晶圆100进行吸附。多个真空吸嘴5332适于在沿着晶圆100的径向和绕着晶圆100轴线调整位置后处于同一虚拟圆上，从而与晶圆100外围的环状框架相配合，且当至少一真空吸嘴5332无法可靠接触并吸附环状框架时，通过转动支架532，即可带动多个真空吸嘴5332整体沿着虚拟圆转动，以便真空吸嘴5332可靠吸附环状框架。

优选地，请返回图8所示，支架532上连接有防尘结构536，防尘结构536适于与支架532配合，以在晶圆100的轴向遮挡取放组件533上的晶圆100，减小晶圆100表面落灰的几率。防尘结构536呈与晶圆100相适配的圆形，其可由一块或一块以上的板体拼接而成，从而方便拆装。

进一步地，本发明提供一种切割方法，包括以下步骤：

S1、第一激光加工机构210发射第一激光并整形处理，以形成第一分支和第二分支；

S2、第一分支切割介质层110以形成两窄刻槽，窄刻槽与晶圆100切割道的两侧一一对应，第二分支切割介质层110以形成宽刻槽，宽刻槽位于晶圆100切割道的两侧之间区域，窄刻槽与宽刻槽形成第一切痕；

优选地，在S2步骤中，第一分支先切割介质层110以形成两窄刻槽，接着第二分支再切割介质层110以形成宽刻槽，两条窄刻槽可以降低热效应影响，限定二次切割区域；

S3、第二激光加工机构220发射两束第二激光并整形处理，以合于一束，第二激光具有两个高度不同的焦点，两焦点配合对介质层110切割区域下方裸露的基底120进行二次切割，以去除基底120对应晶圆100切割道区域内的介质；

可以理解的是，在S3步骤中，也可先对基底120切割两道与晶圆100切割道的两侧一一对应的窄刻槽，而后再对位于窄刻槽之间的区域进行二次切割。

进一步地，本发明还提供一种切单系统，用于将整片晶圆100分割成单一晶粒以封装成芯片。在一实施例中，切单系统包括贴膜设备（图未示）、前述的切割设备以及扩膜设备（图未示）。

工作时，首先使用贴膜设备在基底120未镀覆介质层110的一端面上增设粘性载体（例如胶膜或者胶带）；接着使用切割设备对晶圆100进行全切，以使第二切痕接触或者深入粘性载体；最后使用扩膜设备压延粘性载体至形变，以在晶圆100径向施加拉力，将晶圆100分裂为多颗晶粒。

优选地，在本实施例中，切单系统还包括研磨设备（图未示），以在使用贴膜设备前，从基底120未镀覆介质层110的一端面进行减薄，以使基底120厚度不大于100um。

在另一实施例中，切单系统包括前述的切割设备、研磨设备（图未示）、隐切设备（图未示）、贴膜设备（图未示）、扩膜设备（图未示）。

工作时，首先使用切割设备对晶圆100进行开槽；再使用研磨设备从基底120未镀覆介质层110的一端面进行减薄，以使基底120厚度不大于300um；接着使用隐切设备从基底120未镀覆介质层110的一端面将多焦点或者贝塞尔光束聚集在基底120内部，以形成改质层，用作晶圆100分裂起始点；然后使用贴膜设备在基底120未镀覆介质层110的一端面上增设粘性载体；最后使用扩膜设备压延粘性载体至形变，以在晶圆100径向施加拉力，将晶圆100分裂为多颗晶粒。

需要说明的是，使用研磨设备后，基底120未镀覆介质层110的一端面更加光滑，有利于使用隐切设备将多焦点或者贝塞尔光束聚集在基底120内部。更具体地，多焦点或者贝塞尔光束为经处理的1342nm、1099nm或者1064nm红外激光。

优选地，在本实施例中，切单系统还包括裂片设备（图未示），以在使用扩膜设备前，使用裂片设备对着切割道以不大于150N的作用力劈裂晶圆100，以便后续扩膜设备将晶圆100分裂为多颗晶粒。

优选地，在上述二实施例中，切单系统还包括解胶设备（图未示）、固晶设备（图未示），以在使用扩膜设备后，首先使用解胶设备对粘性载体进行减粘，然后使用固晶设备从粘性载体上获取单颗晶粒。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种切割设备，包括用于对晶圆（100）切割的激光加工装置（200），其特征在于，所述激光加工装置（200）包括：

第一激光加工机构（210），包括可发出第一激光的第一光源（211）和设置在所述第一光源（211）出射端的第一光路系统，所述第一光路系统适于引导所述第一激光射向所述晶圆（100）；

第二激光加工机构（220），包括可发出第二激光的第二光源（221）和设置在所述第二光源（221）出射端的第二光路系统，所述第二光路系统适于引导所述第二激光射向所述晶圆（100）；

其中，所述晶圆（100）包括介质层（110）和基底（120），所述第一激光适于切割所述介质层（110），所述第二激光适于经所述介质层（110）的切割区域对所述基底（120）进行切割。

2.如权利要求1所述的切割设备，其特征在于，所述第一激光的波长范围为400nm~532nm，所述第二激光的波长范围为343nm~355nm。

3.如权利要求1所述的切割设备，其特征在于，所述第一光路系统包括：

第一光闸（212），位于所述第一光源（211）的出射端；

第一半波片（213），位于所述第一光闸（212）的输出端；

第一扩束镜（218），位于所述第一半波片（213）的输出端；

偏振分光镜（214），位于所述第一扩束镜（218）的输出端；

第一反射结构（215），位于所述偏振分光镜（214）的其中一输出端；

第二反射结构（216），位于所述偏振分光镜（214）的另一输出端；

第一聚焦结构（217），位于所述第一反射结构（215）和所述第二反射结构（216）的输出端；

其中，所述偏振分光镜（214）适于将所述第一激光分成第一分支和第二分支，所述第一分支和所述第二分支可分别对所述介质层（110）对应所述晶圆（100）切割道的两侧和中部区域进行切割。

4.如权利要求3所述的切割设备，其特征在于，所述第一激光加工机构（210）还包括与所述第一半波片（213）传动连接的旋转驱动结构，所述旋转驱动结构适于调整所述第一半波片（213）的入射角度。

5.如权利要求3所述的切割设备，其特征在于，所述第一聚焦结构（217）数量为一个，经所述第一反射结构（215）和所述第二反射结构（216）反射出的所述第一分支和所述第二分支均可射入所述第一聚焦结构（217）；或者，所述第一聚焦结构（217）数量为两个，经所述第一反射结构（215）和所述第二反射结构（216）反射出的所述第一分支和所述第二分支可分别射入不同的所述第一聚焦结构（217）。

6.如权利要求1所述的切割设备，其特征在于，所述第二光源（221）数量为两个，所述第二光路系统包括：

第二光闸（222），数量为两个，且分别位于两所述第二光源（221）的出射端；

第二半波片（223），数量为两个，且分别位于两所述第二光闸（222）的输出端；

偏振合光镜（224），其两入射端分别用于接收自两所述第二半波片（223）输出的所述第二激光，并合于一束；

第二扩束镜（225），位于其中一所述第二半波片（223）和所述偏振合光镜（224）之间；

第二聚焦结构（226），位于所述偏振合光镜（224）的输出端；

其中，两所述第二激光经所述第二聚焦结构（226）汇聚形成两高度不同的焦点，以配合切割所述基底（120）。

7.如权利要求1至6任一项所述的切割设备，其特征在于，所述切割设备还包括：

存储装置（300），用于存储所述晶圆（100）；

涂覆装置（400），适于在切割前对所述晶圆（100）表面涂覆保护液；

第一转运装置（500），适于在所述涂覆装置（400）和所述激光加工装置（200）之间往返运输所述晶圆（100）；

第二转运装置（600），适于在所述存储装置（300）和所述涂覆装置（400）之间往返运输所述晶圆（100）。

8.如权利要求7所述的切割设备，其特征在于，所述涂覆装置（400）包括：

机壳（410），包括涂覆腔（411）和排汽通道（412），所述涂覆腔（411）为可开闭式结构；

承载机构（420），包括收容于所述涂覆腔（411）中、且用于承载所述晶圆（100）的旋转台（421）；

喷涂机构（430），收容于所述涂覆腔（411）中，且位于所述旋转台（421）上方；

导流结构（440），设置在所述涂覆腔（411）靠近底部的位置处，所述导流结构（440）将所述涂覆腔（411）分隔成扰流区域和整流区域；

其中，所述排汽通道（412）一端与所述整流区域连通，另一端连接有抽吸结构，所述导流结构（440）响应于所述抽吸结构的抽吸而将所述扰流区域的液雾均匀导入所述整流区域。

9.一种切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发射第一激光并整形处理，以形成第一分支和第二分支；

S2、所述第一分支切割介质层（110）以形成两窄刻槽，所述窄刻槽与晶圆（100）切割道的两侧一一对应，所述第二分支切割所述介质层（110）以形成宽刻槽，所述宽刻槽位于所述晶圆（100）切割道的两侧之间区域；

S3、发射两束第二激光并整形处理，以合于一束，所述第二激光具有两个高度不同的焦点，两焦点配合对所述介质层（110）切割区域下方裸露的基底（120）进行二次切割。

10.一种切单系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的切割设备。