CN110539070A - 激光加工方法及激光加工装置 - Google Patents

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游盛天
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Chipmore Technology Corp Ltd
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Jiaozhong Science And Technology (suzhou) Co Ltd
Beijing Eswin Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/362—Laser etching

Abstract

本发明提供了一种激光加工方法与激光加工设备，所述激光加工方法包括设定加工路径；控制光源发出入射光束，并通过分光模块将入射光束分成至少两束激光；再控制分光模块旋转，以使得至少两束激光沿既定轴线旋转并共同形成加工光束，并控制加工光束沿所述加工路径移动，完成待加工元件的加工。本申请通过分光模块将入射光束分成至少两束激光，再通过分光模块的旋转，使得至少两束激光一并旋转并共同形成加工光束。所述加工光束的空间分布更均匀，提高激光开槽、刻蚀、切割等加工质量。

Description

激光加工方法及激光加工装置
技术领域
本发明涉及一种半导体生产与设备技术领域，尤其涉及一种激光加工方法及激光加工装置。
背景技术
随着半导体行业朝着多功能化、精密化、集成化的方向持续发展，传统的机械开槽、切割方式逐步被市场所淘汰。相较于传统机械加工工艺，激光加工方法具备更快的加工速度与更高的加工精度，并能够有效解决半导体基材崩边、隐裂等问题。
实际应用中，由于单束激光能量集中，热损伤区域较大，易造成芯片性能失效，因而在半导体实际加工制程中，多通过分光组件将单束激光分为两个或多个子束101，再对既定基片201进行加工(如图1与图2所示)。所述子束的排列方式预先设定，后续加工过程中保持固定不变，但由于各子束的不同区域光强不一致，相邻子束往往也存有一定间距，导致加工光束的整体能量分布不均，使得蚀刻后的槽体202不免出现高度差异，平整度较差。
鉴于此，有必要提供一种新的激光加工方法及激光加工装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光加工方法及激光加工装置，能够改善产品加工质量，提高均匀性。
为实现上述目的，本发明提供了一种激光加工方法，主要包括：
设定加工路径；
控制光源发出入射光束，并通过分光模块将入射光束分成至少两束激光；
控制驱动模块驱使分光模块旋转，以使得至少两束激光沿既定轴线旋转并共同形成加工光束；
控制加工光束沿所述加工路径移动，完成待加工元件的加工。
作为本发明的进一步改进，所述激光加工方法还包括在待加工元件表面设置遮掩板，所述遮掩板上开设有上下贯穿并与所述加工路径相对应的开口，所述加工光束的直径大于所述开口的宽度。
作为本发明的进一步改进，所述“控制加工光束沿所述加工路径移动”过程中，所述加工光束的中心沿所述开口的中心线移动。
作为本发明的进一步改进，至少两束激光呈线性排列且设置为相互对称的两组。
作为本发明的进一步改进，至少两束激光相互平行且强度一致。
作为本发明的进一步改进，至少两束激光相对所述轴线对称设置。
作为本发明的进一步改进，控制所述加工光束沿所述加工路径重复移动两次或多次。
作为本发明的进一步改进，调整所述加工光束的出射方向与待加工元件表面相垂直。
作为本发明的进一步改进，所述激光加工方法还包括设定入射光束的强度、分光模块的旋转速度及加工光束的移动速度。
本发明还提供一种激光加工装置，包括光源、分光模块与驱动模块，所述分光模块用以将所述光源发出的初始激光分成至少两束激光，所述驱动模块用以驱使所述分光模块旋转，至少两束激光随所述分光模块的旋转共同形成加工光束。
本发明的有益效果是：采用本发明激光加工方法及激光加工装置，所述光源发出的入射光束经分光模块分成至少两束激光，再通过所述分光模块的旋转使得至少两束激光一并旋转形成空间分布更为均匀的加工光束，使得激光蚀刻后的壁面更为平整，提高加工质量。
附图说明
图1是现有激光加工过程示意图；
图2是图1中基片完成加工后的剖面示意图；
图3是本发明激光加工方法的主要流程示意图；
图4是本发明激光加工方法一较佳实施例的加工过程示意图；
图5是本发明激光加工装置的模块结构示意图；
图6是本发明激光加工方法另一较佳实施例的加工过程示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的实施方式对本发明进行详细描述。但该实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
参图3至图5所示，本发明提供的激光加工装置100包括光源11、分光模块12、驱动模块13与控制模块14。所述光源11用以向外发出既定功率、尺寸的入射光束；所述分光模块12用以将所述光源发出的入射光束分成至少两束激光；所述驱动模块13用以驱使所述分光模块12进行旋转，以使得至少两束激光共同形成加工光束S。显然地，所述加工光束S在与其相垂直的平面上所形成的光斑呈圆形。
所述光源11可根据待加工元件的实际加工需求选择确定，所述待加工元件可以是半导体基片200，所述半导体基片200为晶体硅片或由III-V族半导体材料制成。所述分光模块12集成设置在相应的激光头内，其包括但不限于棱镜、光栅、透镜等光学器件，所述分光模块12可将入射光束分成线性排布或矩形排布的若干束激光。所述驱动模块13可根据控制模块14所发出的指令驱使所述分光模块12沿既定轴线旋转，当然，所述分光模块12的旋转速度可通过控制模块14进行设定调节。
至少两束激光的出射方向一致，且至少两束激光相对所述轴线对称设置。优选地，自所述分光模块12出射的至少两束激光的强度一致，以使得所述加工光束S的强度更均匀。此处，至少两束激光呈线性排列且相对所述轴线设置呈相互对称的两组。图4示出的加工光束S由相互间隔且平行出射的两束激光沿同一轴线旋转构成，其中，两束激光相对所述轴线对称设置。
本发明提供的激光加工方法包括：
设定加工路径与加工参数；
控制光源11朝分光模块12发出既定的入射光束，所述分光模块12将入射光束分成至少两束激光并向外发射；
控制驱动模块13驱使分光模块12旋转，以使得至少两束激光沿既定轴线旋转并共同形成加工光束S；
控制加工光束S沿所述加工路径移动，完成待加工元件的加工。
所述加工参数包括所述光源11所发出的入射光束的强度、分光模块12的旋转速度及加工光束S的移动速度等。所述控制模块14还可用于上述加工参数的存储，以便于批量待加工元件的重复加工。当然，根据待加工元件200的加工需求，所述控制模块14也可以控制所述加工光束S沿所述加工路径重复移动两次或多次。
所述激光加工方法还包括调整所述加工光束S的出射方向与待加工元件的表面相垂直。此处，可将所述半导体基片200沿垂直所述加工光束S的出射方向进行固定，再通过加工光束S对该半导体基片200进行作业加工，通过加工光束S刻蚀得到的开槽21使得所述半导体基片200上的各芯片单元22相分离。
参图6所示，在本发明的另一实施方式中，所述开槽21的宽度要求小于加工光束S的直径时，所述激光加工方法还包括提供用以铺设在所述半导体基片200的表面上的遮掩板300，所述遮掩板300上开设有上下贯穿并与所述加工路径相对应的开口301，所述加工光束S的直径大于所述开口301的宽度；
控制所述加工光束S沿所述开口301的中心线移动完成加工。
通过所述遮掩板300既能满足不同宽度的开槽21的加工需求；并且，所述加工光束S在沿所述开口301的中心线移动过程中，所述加工光束S两侧的边缘部分S1照射在遮掩板300上，该边缘部分S1能量密度较低，不参与相应的半导体基片200的加工；相对地，用于所述半导体基片200加工的加工光束S的中间部分S2强度更均匀，进而使得蚀刻后的开槽21的内壁更为平整，提高加工质量。
综上所述，本发明激光加工方法及激光加工装置100，通过将所述光源11发出的入射光束经分光模块12分成至少两束激光后，在驱使所述分光模块12的旋转使得至少两束激光一并旋转形成空间分布更为均匀的加工光束S，提高激光加工质量。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光加工方法，其特征在于：
设定加工路径；
控制光源发出入射光束，并通过分光模块将入射光束分成至少两束激光；
控制驱动模块驱使分光模块旋转，以使得至少两束激光沿既定轴线旋转并共同形成加工光束；
控制加工光束沿所述加工路径移动，完成待加工元件的加工。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述激光加工方法还包括在待加工元件表面设置遮掩板，所述遮掩板上开设有上下贯穿并与所述加工路径相对应的开口，所述加工光束的直径大于所述开口的宽度。
3.根据权利要求2所述的激光加工方法，其特征在于：所述“控制加工光束沿所述加工路径移动”过程中，所述加工光束的中心沿所述开口的中心线移动。
4.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：至少两束激光呈线性排列且设置为相互对称的两组。
5.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：至少两束激光相互平行且强度一致。
6.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：至少两束激光相对所述轴线对称设置。
7.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：控制所述加工光束沿所述加工路径重复移动两次或多次。
8.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：调整所述加工光束的出射方向与待加工元件表面相垂直。
9.根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述激光加工方法还包括设定入射光束的强度、分光模块的旋转速度及加工光束的移动速度。
10.一种激光加工装置，其特征在于：所述激光加工装置包括光源、分光模块与驱动模块，所述分光模块用以将所述光源发出的初始激光分成至少两束激光，所述驱动模块用以驱使所述分光模块旋转，至少两束激光随所述分光模块的旋转共同形成加工光束。
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