[发明专利]一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置及加工方法

说明书

本发明提供了一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置及加工方法，包括机床工作平台、超短脉冲激光器和激光束空间光调制器，机床工作平台，用于安装待切割脆性材料，并能使待切割脆性材料在水平方向移动；激光束空间光调制器，所述超短脉冲激光器发出的激光束经所述超短脉冲激光束空间调制器进行空间整形分束，形成X或Y方向上位置错开和Z方向上焦点不同的超短脉冲激光子束，多束的所述超短脉冲激光子束经第一反射镜反射至超快激光切割头，超快激光切割头将多束的所述超短脉冲激光子束聚焦在待切割脆性材料内部。本发明利用激光束空间光调制器对超短脉冲激光进行Z轴分束，并行切割脆性材料，实现兼顾加工效率和加工质量。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，特别涉及一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置及加工方法。

背景技术

随着微电子产业的发展，器件越来越小型化，轻便化，随之也会带来有很多易造成断面出现微裂纹、损伤和残余应力，故需要对断面进行后处理，如研磨、抛光和热处理等，增加了材料的损耗，提高了生产成本。而传统的激光切割是将激光聚焦于材料表面，由于激光的边缘吸收，激光加工会产生微裂纹或者热影响区。此外，激光产生的割缝会造成材料的浪费，且飞溅出的材料沉积在材料表面造成的污染也需要后续增加工序进行处理。

目前，半导体加工行业提出一种新的加工手段——超快激光隐形切割技术，即利用穿透率较高的激光束聚焦在材料内部，通过激光扫描使内部的材料结构发生变化，形成改质层，再对材料施以外力将其分开的一种切割技术。与传统的激光切割技术相比较，激光隐切技术由于将激光焦点限定在材料内部，对材料表面和底面不产生热损伤，有效地解决了传统激光带来的热影响区和微裂缝等问题，同时由于激光隐切技术所采用的激光焦点极小，在材料内部形成的切割道极细，能够较大程度提高加工的精度，避免材料的浪费。但是，在实际加工过程中，倘若需要加工较厚的材料时，需要进行多次切割，效率较低。因此提高激光隐形切割的效率是当前半导体加工行业亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置及加工方法，利用激光束空间光调制器对超短脉冲激光进行Z轴分束，并行切割脆性材料，实现兼顾加工效率和加工质量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置，包括：

机床工作平台，用于安装待切割脆性材料，并能使待切割脆性材料在水平方向移动；

超短脉冲激光器；

激光束空间光调制器，所述超短脉冲激光器发出的激光束经所述超短脉冲激光束空间调制器进行空间整形分束，形成X或Y方向上位置错开和Z方向上焦点不同的超短脉冲激光子束，多束的所述超短脉冲激光子束经第一反射镜反射至超快激光切割头，超快激光切割头将多束的所述超短脉冲激光子束聚焦在待切割脆性材料内部。

进一步，所述机床工作平台包括第一运动平台和第二运动平台，所述第一运动平台安装于床身底座上，所述第二运动平台安装于第一运动平台上，所述第一运动平台用于使所述第二运动平台沿X方向移动，所述第二运动平台用于使待切割脆性材料沿Y方向移动。

进一步，所述激光束空间光调制器安装在调制器安装支架上，所述的第一反射镜安装在切割头安装支架上，所述超快激光切割头固定在Z轴移动平台上，所述Z轴移动平台安装在切割头安装支架上，所述切割头安装支架和调制器安装支架安装在床身底座上。

进一步，所述超短脉冲激光器、激光束空间光调制器和Z轴移动平台分别与控制系统相连，并由控制系统控制。

一种纵向多焦点激光隐形切割脆性材料的装置的加工方法，包括如下步骤：

将待加工脆性材料放置在机床工作平台；