[實(shí)用新型]激光切割設(shè)備及其激光光束整形裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201821996738.8
• 申請(qǐng)日: 2018-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN209148979U
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳暢;柳嘯;楊深明;李福海;高云峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G02B27/09
• 分類號(hào): G02B27/09;G02B27/42
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 何平

本實(shí)用新型涉及一種激光切割設(shè)備及其激光光束整形裝置。激光光束整形裝置包括：正透鏡，用于將光束聚焦整形為橢圓形光斑；負(fù)透鏡，用于將所述橢圓形光斑擴(kuò)散；DOE衍射光學(xué)元件，位于所述負(fù)透鏡遠(yuǎn)離所述正透鏡的一側(cè)，且用于將穿過所述負(fù)透鏡的橢圓形光斑轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)部分重疊或全部重疊的橢圓形光斑；聚焦鏡，位于所述DOE衍射光學(xué)元件遠(yuǎn)離所述負(fù)透鏡的一側(cè)，且用于將所述至少兩個(gè)橢圓形光斑聚焦。這種激光光束整形裝置的激光切割深度更大，切割效果更好。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及激光加工的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及激光切割設(shè)備及其激光光束整形裝置。

背景技術(shù)

目前，硅晶圓切割一般采用兩種方法：一種是傳統(tǒng)的機(jī)械切割；另一種是激光無接觸切割。機(jī)械切割會(huì)存在機(jī)械變形、應(yīng)力集中釋放以及道具磨損等問題，因此，激光切割應(yīng)用的更加廣泛。

在激光切割硅晶圓片的技術(shù)領(lǐng)域中，通常采用的是高斯光束，切割硅晶圓片時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的回融物質(zhì)，且這些回融物質(zhì)會(huì)附著于切割后的硅晶圓片內(nèi)壁上，嚴(yán)重影響了硅晶圓片的擴(kuò)膜分離，造成切割的質(zhì)量不佳。

實(shí)用新型內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中激光切割硅晶圓片質(zhì)量不佳的問題，提供一種激光切割深度更大，切割效果更好的激光光束整形裝置，以及具有該激光光束整形裝置的激光切割設(shè)備。

一種激光光束整形裝置，包括：

正透鏡，用于將光束聚焦整形為橢圓形光斑；

負(fù)透鏡，用于將所述橢圓形光斑擴(kuò)散；

DOE衍射光學(xué)元件，位于所述負(fù)透鏡遠(yuǎn)離所述正透鏡的一側(cè)，且用于將穿過所述負(fù)透鏡的橢圓形光斑轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)部分重疊或全部重疊的橢圓形光斑；及

聚焦鏡，位于所述DOE衍射光學(xué)元件遠(yuǎn)離所述負(fù)透鏡的一側(cè)，且用于將所述至少兩個(gè)橢圓形光斑聚焦。

上述激光光束整形裝置，通過利用正透鏡和負(fù)透鏡的鏡片組合，并結(jié)合DOE衍射光學(xué)元件對(duì)光斑的整形效果，可以實(shí)現(xiàn)將高斯光斑轉(zhuǎn)換為至少兩個(gè)橢圓形光斑，且兩個(gè)橢圓形光斑有部分重疊或全部重疊，使得重疊部分的光斑對(duì)硅晶圓的切割深度更大。在保證激光切縫寬度較小的前提下，增大激光光斑的重疊面，使得激光切割更加徹底，改善切割過程中容易產(chǎn)生回融物質(zhì)的現(xiàn)象，最終達(dá)到切深大、效率高以及質(zhì)量好的切割效果。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述DOE衍射光學(xué)元件轉(zhuǎn)換出三個(gè)橢圓形光斑，三個(gè)所述橢圓形光斑沿所述DOE衍射光學(xué)元件的光軸間隔分布。可以使得橢圓形光斑的重疊率更高，并且，激光的疊加效果更好，能有效提升切割深度，以及改善回融物質(zhì)的產(chǎn)生。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正透鏡、所述負(fù)透鏡和所述DOE衍射光學(xué)元件表面上設(shè)有增透膜，所述增透膜的波長(zhǎng)為0.2μm～10.6μm。通過設(shè)置增透膜能減少反射光的強(qiáng)度，從而增加正透鏡、負(fù)透鏡和DOE衍射光學(xué)元件透射光的強(qiáng)度，使得光學(xué)系統(tǒng)成像更加清晰。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正透鏡為凸面柱透鏡，所述負(fù)透鏡為凹面柱透鏡。凸面柱透鏡對(duì)光束的聚集效果更好，凹面柱透鏡對(duì)光束的擴(kuò)散效果更好。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凸面柱透鏡底面的長(zhǎng)度尺寸為20mm～35mm，寬度尺寸為20mm～30mm，所述凸面柱透鏡的邊緣厚度尺寸為3mm～4mm，中間厚度尺寸為4.5mm～6.5mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述凹面柱透鏡底面的長(zhǎng)度尺寸為20mm～35mm，寬度尺寸為20mm～30mm，所述凹面柱透鏡的邊緣厚度尺寸為6mm～8mm，中間厚度尺寸為4.5mm～5.5mm。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正透鏡沿光軸的焦距為f₁，所述負(fù)透鏡沿光軸的焦距為f₂，且滿足：-1.5<f1/f2<-3.5。