[实用新型]一种自优化双脉冲激光切片装置

说明书

本实用新型涉及一种自优化双脉冲激光切片装置，其包括检测识别单元、电连接于所述检测识别单元的运动控制单元、以及顺次布置在激光发射路径上的激光器、偏振分束机构、P偏振光反射镜组和S偏振光反射镜组、扩束合束机构和工装，所述P偏振光反射镜组的其中两个相邻反射镜之间布置有脉冲展宽器。本实用新型通过检测识别单元和运动控制单元进行反馈和调节，以控制单元控制偏振分束机构调谐分束比、控制P偏振光反射镜组调整激光延时、控制工装移动调整激光脉冲的点间距，并辅以脉冲展宽器调整S偏振光和P偏振光的脉冲能量，适用于不均匀材料的工件切片加工，在兼顾高效的同时，能降低剥离难度和切片损耗，提高切片质量。

技术领域

本实用新型涉及半导体的技术领域，尤其是涉及一种自优化双脉冲激光切片装置。

背景技术

传统的超快激光加工主要利用单束激光脉冲与半导体材料进行相互作用，在下一个激光脉冲到达材料时，上一个激光脉冲对材料作用的影响已消失，这对依赖电子瞬态动力过程的激光加工是不利的。对此，研究人员提出将一束超快激光分为两束，在双束激光脉冲之间引入皮秒尺度的延时后，再合束进行激光加工。该方法利用下一个激光脉冲对上一个激光脉冲与材料作用后的瞬态电子、或者光化学反应的中间产物进行进一步作用，可有效增强激光产生的等离子体的热膨胀效应与冲击波效应，这对特定材料的激光加工应用具有很高的应用价值，有望大幅改善激光加工的质量，提升加工速度以及激光的能量利用效率。

公开号为CN114453770A的中国专利公开了一种用于SiC衬底的双脉冲飞秒激光切片方法，包括以下步骤：1)清理碳化硅晶片，固定在加工设备上；2)设置飞秒激光器的参数；3)设置双脉冲激光的光路，先制造具有光程差的光路，再汇聚在一起制成双脉冲光路，聚焦在碳化硅晶片内部；4)移动加工设备，利用双脉冲飞秒激光对碳化硅晶片进行精准切割；5)步骤4)切割后的碳化硅晶片在保护气氛中进行加热处理，取出后快速冷却，利用拉力装置，解离碳化硅晶片。

上述激光切片方法在低能量的飞秒激光双脉冲切割之后，采用“快热冷-剥离”法来产生足够的内应力，进一步破坏激光切割后的非晶结构，降低所需的外部剥离的机械应力的大小。上述中的现有技术方案存在以下缺陷：由于上述方法缺乏反馈与调节机制，其采用的激光切片装置在加工过程中的激光能量、双脉冲分束比和延时保持恒定，在待加工材料性质不均匀的情况下，固定双脉冲加工参数的方法将难以获得良好的一致加工效果。在实际应用中，如在SiC的激光切片应用中，由于人工生长的SiC晶体通常具有不均匀的面内光学性质，固定双脉冲加工参数的方法将导致不均匀的加工效果，进而降低切片质量，增大晶片剥离的难度，并造成较大的切片损耗。因此，提升双脉冲激光对不均匀的待加工材料的加工一致性是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种自优化双脉冲激光切片装置，其解决了现有激光切片装置因缺乏反馈与调节机制而导致的切片质量不佳的问题，达到了能根据SiC晶体的面内光学性质适应性调整双脉冲激光能量、双脉冲分束比和延时的效果，进而能提高切片质量、降低剥离难度和切片损耗。

本实用新型的上述实用新型目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种自优化双脉冲激光切片装置，包括检测识别单元、电连接于所述检测识别单元的运动控制单元、以及顺次布置在激光发射路径上的激光器、偏振分束机构、P偏振光反射镜组和S偏振光反射镜组、扩束合束机构和工装，所述检测识别单元的检测端、扩束合束机构的出光端和工装近似的处于同一直线上，所述运动控制单元的运动输出端分别连接于所述偏振分束机构、P偏振光反射镜组和工装，所述P偏振光反射镜组的其中两个相邻反射镜之间布置有脉冲展宽器。