[發明專利]一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置及加工方法

在審

• 申請號: 202111215485.2
• 申請日: 2021-10-19
• 公開（公告）號: CN114012249A
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 葉云霞;趙煜;任云鵬;任旭東;涂新誠;程力;何坤;花銀群
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B23K26/067
• 分類號: B23K26/067;B23K26/0622;B23K26/062;B23K26/38;B23K26/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置及加工方法，包括機床工作平臺、超短脈沖激光器和激光束空間光調制器，機床工作平臺，用于安裝待切割脆性材料，并能使待切割脆性材料在水平方向移動；激光束空間光調制器，所述超短脈沖激光器發出的激光束經所述超短脈沖激光束空間調制器進行空間整形分束，形成X或Y方向上位置錯開和Z方向上焦點不同的超短脈沖激光子束，多束的所述超短脈沖激光子束經第一反射鏡反射至超快激光切割頭，超快激光切割頭將多束的所述超短脈沖激光子束聚焦在待切割脆性材料內部。本發明利用激光束空間光調制器對超短脈沖激光進行Z軸分束，并行切割脆性材料，實現兼顧加工效率和加工質量。

技術領域

本發明涉及激光切割技術領域，特別涉及一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置及加工方法。

背景技術

隨著微電子產業的發展，器件越來越小型化，輕便化，隨之也會帶來有很多易造成斷面出現微裂紋、損傷和殘余應力，故需要對斷面進行后處理，如研磨、拋光和熱處理等，增加了材料的損耗，提高了生產成本。而傳統的激光切割是將激光聚焦于材料表面，由于激光的邊緣吸收，激光加工會產生微裂紋或者熱影響區。此外，激光產生的割縫會造成材料的浪費，且飛濺出的材料沉積在材料表面造成的污染也需要后續增加工序進行處理。

目前，半導體加工行業提出一種新的加工手段——超快激光隱形切割技術，即利用穿透率較高的激光束聚焦在材料內部，通過激光掃描使內部的材料結構發生變化，形成改質層，再對材料施以外力將其分開的一種切割技術。與傳統的激光切割技術相比較，激光隱切技術由于將激光焦點限定在材料內部，對材料表面和底面不產生熱損傷，有效地解決了傳統激光帶來的熱影響區和微裂縫等問題，同時由于激光隱切技術所采用的激光焦點極小，在材料內部形成的切割道極細，能夠較大程度提高加工的精度，避免材料的浪費。但是，在實際加工過程中，倘若需要加工較厚的材料時，需要進行多次切割，效率較低。因此提高激光隱形切割的效率是當前半導體加工行業亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置及加工方法，利用激光束空間光調制器對超短脈沖激光進行Z軸分束，并行切割脆性材料，實現兼顧加工效率和加工質量。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置，包括：

機床工作平臺，用于安裝待切割脆性材料，并能使待切割脆性材料在水平方向移動；

超短脈沖激光器；

激光束空間光調制器，所述超短脈沖激光器發出的激光束經所述超短脈沖激光束空間調制器進行空間整形分束，形成X或Y方向上位置錯開和Z方向上焦點不同的超短脈沖激光子束，多束的所述超短脈沖激光子束經第一反射鏡反射至超快激光切割頭，超快激光切割頭將多束的所述超短脈沖激光子束聚焦在待切割脆性材料內部。

進一步，所述機床工作平臺包括第一運動平臺和第二運動平臺，所述第一運動平臺安裝于床身底座上，所述第二運動平臺安裝于第一運動平臺上，所述第一運動平臺用于使所述第二運動平臺沿X方向移動，所述第二運動平臺用于使待切割脆性材料沿Y方向移動。

進一步，所述激光束空間光調制器安裝在調制器安裝支架上，所述的第一反射鏡安裝在切割頭安裝支架上，所述超快激光切割頭固定在Z軸移動平臺上，所述Z軸移動平臺安裝在切割頭安裝支架上，所述切割頭安裝支架和調制器安裝支架安裝在床身底座上。

進一步，所述超短脈沖激光器、激光束空間光調制器和Z軸移動平臺分別與控制系統相連，并由控制系統控制。

一種縱向多焦點激光隱形切割脆性材料的裝置的加工方法，包括如下步驟：

將待加工脆性材料放置在機床工作平臺；