CN108544107B - 一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置及其钻孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置及其钻孔方法，其利用挡光板边缘透光区域去透射边缘光束，对通孔的侧壁进行热修复，该修复是在中央光束余热的基础上进行再加热实现的，较为方便，节省了后续的再修复，提高了钻孔的效率，节约成本；进一步地，利用具有遮光效果的聚光镜进行边缘的修复，减少了挡光板的使用，可灵活的更换，提高不同孔径通孔的钻孔适应性，以提高生产效率。

Description

一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置及其钻孔方法
技术领域
本发明涉及半导体衬底钻孔技术，具体涉及一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置及其钻孔方法。
背景技术
目前在半导体集成电路的制造中，硅晶片钻孔是需要常常用到的的工序。尽管激光钻孔可以得到较为可靠的通孔，但是在单光束的激光钻孔中，光束中心所对准的衬底位置的温度往往高于所述边缘的位置，这样形成的通孔在其侧壁上通常具有熔化后又固化的非圆滑面，且通孔的准直度也欠缺，往往需要后续的施加腐蚀溶液或者机械磨削去实现圆滑的侧面，这样就使得钻孔的效率不高，且不利于节约成本。
发明内容
基于解决上述问题，本发明提供了一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器的激光传输方向依次设置的分光镜、反射镜、聚光镜；
所述分光镜将所述激光器所发射的激光分裂成中央光束和边缘光束，所述中央光束为一束，而边缘光束为多束，所述中央光束的光斑直径与所述边缘光束的每一个的光斑直径的比值大于10；
在所述分光镜与所述反射镜之间设置有挡光板，所述挡光板具有中心透光区域和位于中心透光区域周围的边缘透光区域，所述中心透光区域用于透射所述中央光束，所述边缘透光区域用于透射部分的所述边缘光束，所述边缘透光区域与所述中心透光区域连为一体，所述边缘透光区域为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束的每一个的光斑直径；并且，所述挡光板通过旋转装置绕其中心轴旋转。
本发明还提供了一种激光钻孔方法，其利用上述的激光钻孔装置实现，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底置于所述聚光镜下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束对准所述中心透光区域，并经由反射镜的发射以及聚光镜的聚光作用汇集到衬底上，并对准所述衬底的待钻孔位置；
（3）利用中央光束进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述挡光板，并使得所述边缘光束部分的透过所述挡光板，且经由反射镜的发射以及聚光镜的聚光作用汇集到衬底上，边缘光束汇集的位置围绕于所述中央光束汇集的位置周围。
本发明还提供了另一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器的激光传输方向依次设置的分光镜、反射镜、聚光镜；
所述分光镜将所述激光器所发射的激光分裂成中央光束和边缘光束，所述中央光束为一束，而边缘光束为多束，所述中央光束的光斑直径与所述边缘光束的每一个的光斑直径的比值大于10；
在所述聚光镜具有中心透光区域、位于中心透光区域周围的边缘透光区域以及不透光区域，所述中心透光区域用于透射所述中央光束，所述边缘透光区域用于透射部分的所述边缘光束，所述边缘透光区域与所述中心透光区域连为一体，所述边缘透光区域为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束的每一个的光斑直径；并且，所述聚光镜通过旋转装置绕其中心轴旋转。
本发明还提供了一种激光钻孔方法，其利用上述的激光钻孔装置实现，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底置于所述聚光镜下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束对准所述中心透光区域，激光经由反射镜的发射以及聚光镜的中心透光区域的聚光作用汇集到衬底上，并对准所述衬底的待钻孔位置；
（3）利用中央光束进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述聚光镜，并使得所述边缘光束部分的透过所述聚光镜，且经由反射镜的反射以及聚光镜的边缘透光区域的聚光作用汇集到衬底上，边缘光束汇集的位置围绕于所述中央光束汇集的位置周围。
本发明的优点如下：
（1）利用挡光板边缘透光区域去透射边缘光束，对通孔的侧壁进行热修复，该修复是在中央光束余热的基础上进行再加热实现的，较为方便，节省了后续的再修复，提高了钻孔的效率，节约成本；
（2）进一步地，利用具有遮光效果的聚光镜进行边缘的修复，减少了挡光板的使用，可灵活的更换，提高不同孔径通孔的钻孔适应性，以提高生产效率。
附图说明
图1为第一实施例的可提高钻孔效率的激光钻孔装置的示意图；
图2为第一实施例的挡光板的示意图；
图3为第二实施例的可提高钻孔效率的激光钻孔装置的示意图；
图4为第二实施例的聚光镜的示意图。
具体实施方式
第一实施例
参见图1-2，本发明的可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器1和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器1的激光传输方向依次设置的分光镜2、反射镜3、聚光镜4；
所述分光镜2将所述激光器1所发射的激光分裂成中央光束7和边缘光束8，所述中央光束7为一束，而边缘光束8为多束，所述中央光束7的光斑直径与所述边缘光束8的每一个的光斑直径的比值大于10；
在所述分光镜2与所述反射镜3之间设置有挡光板9，所述挡光板9具有中心透光区域91和位于中心透光区域91周围的边缘透光区域92，其余部分为不透光部分93，所述中心透光区域91用于透射所述中央光束7，所述边缘透光区域92于透射部分的所述边缘光束8，所述边缘透光区域92与所述中心透光区域91连为一体，所述边缘透光区域92为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束8的每一个的光斑直径；并且，所述挡光板9通过旋转装置绕其中心轴X旋转。
本发明还提供了一种激光钻孔方法，其利用上述的激光钻孔装置实现，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底5置于所述聚光镜4下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束7对准所述中心透光区域91，并经由反射镜3的反射以及聚光镜4的聚光作用汇集到衬底5上，并对准所述衬底的待钻孔位置6；
（3）利用中央光束7进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述挡光板9，并使得所述边缘光束8部分的透过所述挡光板9，且经由反射镜3的反射以及聚光镜4的聚光作用汇集到衬底5上，边缘光束8汇集的位置围绕于所述中央光束7汇集的位置周围。
第二实施例
参见图3-4，本发明还提供了另一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器1和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器1的激光传输方向依次设置的分光镜2、反射镜3、聚光镜4；
所述分光镜2将所述激光器所发射的激光分裂成中央光束7和边缘光束8，所述中央光束7为一束，而边缘光束8为多束，所述中央光束7的光斑直径与所述边缘光束8的每一个的光斑直径的比值大于10；
在所述聚光镜4具有中心透光区域41、位于中心透光区域41周围的边缘透光区域42以及不透光区域43，所述中心透光区域41用于透射所述中央光束7，所述边缘透光区域42用于透射部分的所述边缘光束8，所述边缘透光区域42与所述中心透光区域41连为一体，所述边缘透光区域42为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束8的每一个的光斑直径；并且，所述聚光镜4通过旋转装置绕其中心轴Z旋转。
本发明还提供了一种激光钻孔方法，其利用上述的激光钻孔装置实现，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底5置于所述聚光镜4下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束7对准所述中心透光区域41，激光经由反射镜3的反射以及聚光镜4的中心透光区域41的聚光作用汇集到衬底上，并对准所述衬底5的待钻孔位置6；
（3）利用中央光束7进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述聚光镜4，并使得所述边缘光束8部分的透过所述聚光镜4，且经由反射镜3的反射以及聚光镜4的边缘透光区域42的聚光作用汇集到衬底上，边缘光束8汇集的位置围绕于所述中央光束7汇集的位置周围。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器的激光传输方向依次设置的分光镜、反射镜、聚光镜；
所述分光镜将所述激光器所发射的激光分裂成中央光束和边缘光束，所述中央光束为一束，而边缘光束为多束，所述中央光束的光斑直径与所述边缘光束的每一个的光斑直径的比值大于10；其特征在于：
在所述分光镜与所述反射镜之间设置有挡光板，所述挡光板具有中心透光区域和位于中心透光区域周围的边缘透光区域，所述中心透光区域用于透射所述中央光束，所述边缘透光区域用于透射部分的所述边缘光束，所述边缘透光区域与所述中心透光区域连为一体，所述边缘透光区域为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束的每一个的光斑直径；并且，所述挡光板通过旋转装置绕其中心轴旋转。
2.一种激光钻孔方法，其利用权利要求1所述的激光钻孔装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底置于所述聚光镜下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束对准所述中心透光区域，并经由反射镜的发射以及聚光镜的聚光作用汇集到衬底上，并对准所述衬底的待钻孔位置；
（3）利用中央光束进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述挡光板，并使得所述边缘光束部分的透过所述挡光板，且经由反射镜的发射以及聚光镜的聚光作用汇集到衬底上，边缘光束汇集的位置围绕于所述中央光束汇集的位置周围。
3.一种可提高钻孔效率的激光钻孔装置，包括激光器和光学系统；
所述光学系统包括沿着所述激光器的激光传输方向依次设置的分光镜、反射镜、聚光镜；
所述分光镜将所述激光器所发射的激光分裂成中央光束和边缘光束，所述中央光束为一束，而边缘光束为多束，所述中央光束的光斑直径与所述边缘光束的每一个的光斑直径的比值大于10；其特征在于：
在所述聚光镜具有中心透光区域、位于中心透光区域周围的边缘透光区域以及不透光区域，所述中心透光区域用于透射所述中央光束，所述边缘透光区域用于透射部分的所述边缘光束，所述边缘透光区域与所述中心透光区域连为一体，所述边缘透光区域为方形或圆形，其边长或直径等于所述边缘光束的每一个的光斑直径；并且，所述聚光镜通过旋转装置绕其中心轴旋转。
4.一种激光钻孔方法，其利用权利要求3所述的激光钻孔装置实现，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将一待钻孔衬底置于所述聚光镜下方；
（2）调整光学系统，使得所述中央光束对准所述中心透光区域，激光经由反射镜的发射以及聚光镜的中心透光区域的聚光作用汇集到衬底上，并对准所述衬底的待钻孔位置；
（3）利用中央光束进行激光钻孔，与此同时利用旋转装置旋转所述聚光镜，并使得所述边缘光束部分的透过所述聚光镜，且经由反射镜的发射以及聚光镜的边缘透光区域的聚光作用汇集到衬底上，边缘光束汇集的位置围绕于所述中央光束汇集的位置周围。
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