CN210937693U - 用于切割复合材料的切割装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种用于切割复合材料的切割装置，包括承载模块及激光产生模块。承载模块用于承载复合材料。激光产生模块用于提供激光光束，激光产生模块包括用以提供激光光源的激光投射器以及位于激光光源的投射路径上的激光路径调整器。其中，激光光束的投射路径通过激光路径调整器的调整或者复合材料通过承载模块的移动，以使得激光光束投射在复合材料上所形成的切割区域被平行偏移。借此，本实用新型公开的用于切割复合材料的切割装置在复合材料上形成切割区域，并通过重复投射激光光束以及平行偏移激光光束等方式，逐渐加深切割深度，进而对复合材料进行切割。

Description

用于切割复合材料的切割装置
技术领域
本实用新型涉及一种切割装置，特别是涉及一种用于切割复合材料的切割装置。
背景技术
现有的半导体的加工技术如晶圆切割、开沟槽或图案化技术主要仍使用金属切割刀片来进行。金属切割刀片可对砷化镓及碳化硅等半导体材料进行切割，然而为了避免切割面的破坏，进刀的速度须被控制在一定范围内，所以生产效率较难以提升。因此，目前也有将激光应用于晶圆加工、切割技术，借此提升生产效率。
再者，由于生产晶圆的技术持续的进步，因此，也发展出在晶圆表面溅镀、沉积多种材质的层状膜，以形成复合材料。然而，复合材料相较于现有的晶圆，厚度较厚，以现有的激光切割技术虽仍可对复合材料进行切割，但容易使得复合材料受割面变形，进而影响后续的加工制程。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种用于切割复合材料的切割装置。
为了解决上述的技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，提供一种用于切割复合材料的切割装置，包括承载模块及激光产生模块。承载模块用于承载复合材料。激光产生模块用于提供激光光束，激光产生模块包括用以提供激光光源的激光投射器以及位于激光光源的投射路径上的激光路径调整器。其中，激光光束的投射路径通过激光路径调整器的调整或者复合材料通过承载模块的移动，以使得激光光束投射在复合材料上所形成的切割区域被平行偏移。
优选地，所述激光光束通过所述激光路径调整器的调整而相对于所述复合材料产生平行偏移。
优选地，所述复合材料通过所述承载模块的移动而相对于所述激光产生模块产生平行偏移。
优选地，所述复合材料包括半导体晶圆。
优选地，所述半导体晶圆的厚度小于100μm。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型所提供的用于切割复合材料的切割装置，能通过“激光产生模块用于提供激光光束”、“激光产生模块包括用以提供激光光源的激光投射器以及位于激光光源的投射路径上的激光路径调整器”激光光束以及“激光光束的投射路径通过激光路径调整器的调整或者复合材料通过承载模块的移动，以使得激光光束投射在复合材料上所形成的切割区域被平行偏移”的技术方案，在复合材料上形成切割区域，并通过重复投射激光光束以及平行偏移激光光束等方式，逐渐加深切割深度，进而对复合材料进行切割。
为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本实用新型加以限制。
附图说明
图1为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置的结构示意图。
图2为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置的激光投射器的结构示意图。
图3为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第一俯视图。
图4为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第二俯视图。
图5为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第三俯视图。
图6为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第四俯视图。
图7为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第五俯视图。
图8为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第一示意图。
图9为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第二示意图。
图10为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第三示意图。
图11为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第四示意图。
图12为本实用新型的第二实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第一示意图。
图13为本实用新型的第二实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第二示意图。
图14为本实用新型的第二实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第三示意图。
图15为本实用新型的第二实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第四示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本实用新型所揭露有关“用于切割复合材料的切割装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本实用新型的优点与效果。本实用新型可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不脱离本实用新型的构思下进行各种修改与变更。另外，本实用新型的图式仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本实用新型的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本实用新型的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种元件或者信号，但这些元件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一元件与另一元件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
[第一实施例]
请参阅图1至图11，分别为本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置的结构示意图、本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置的激光投射器的结构示意图、本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束在复合材料上形成切割区域的第一俯视图至第五俯视图、以及本实用新型的第一实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第一示意图至第四示意图。如图所示，本实用新型的第一实施例提供了一种用于切割复合材料的切割装置1，包括承载模块10及激光产生模块11。承载模块10用于承载复合材料2。激光产生模块11用于提供激光光束D，激光产生模块11包括用以提供激光光源L的激光投射器110以及位于激光光源L的投射路径上的激光路径调整器111。其中，激光光束D的投射路径通过激光路径调整器111的调整或者复合材料2通过承载模块10的移动，以使得激光光束D投射在复合材料2上所形成的切割区域A被平行偏移。
具体来说，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1包括了承载模块10及激光产生模块11。承载模块10可为一般切割设备的活动式承载台，并用于承载待切割物件，其中，待切割物件于本实施例中以复合材料2作为示例，但不以此为限。激光产生模块11可提供用于切割复合材料2的激光光束D，激光产生模块11包括了激光投射器110与激光路径调整器111，激光投射器110为用以提供激光光源L的发光源设备，激光路径调整器111则可位于激光光源L的投射路径上。更进一步来说，如图2所示，激光投射器110可包括激光产生单元1100、光束扩束单元1101、多角旋镜单元1102、第一反射镜组1103与第二反射镜组1104。激光产生单元1100可提供激光光源L，激光光源L的脉冲宽度可在飞秒量级(10-15秒)，脉冲宽度可小于500fs，且激光光源的脉冲重复频率可大于1 MHz，但不以此为限，借此可维持小的热影响区(Heat Affect Zone，HAZ)，可有效提升激光加工的精密度，且激光光源L可以是可调式波长激光光源，依据待切割的目标物材质(如复合材料2)而改变。多角旋镜单元1102可为具有多个反射面的多边形反射镜结构。光束扩束单元1101位于激光产生单元1100与多角旋镜单元1102的投射光路之间，用以改变激光光源L的直径，例如将激光光源L的光束放大。并且，光束扩束单元1101与多角旋镜单元1102的投射光路之间设置有第一反射镜组1103，多角旋镜单元1102投射激光光束D到复合材料2的光路上设置有第二反射镜组1104。因此，在激光产生单元1100提供激光光源L后，激光光源L通过光束扩束单元1101选择性地调整或维持激光光源L的光束大小，再经由第一反射镜组1103的反射而将激光光源L投射至激光路径调整器111。
进一步来说，激光路径调整器111包括了第一调整光学镜1110以及第二调整光学镜1111。在第一反射镜组1103将激光光源L反射至第一调整光学镜1110后，通过第一调整光学镜1110与第二调整光学镜1111的角度调整，以改变激光光源L的光路路径，并形成激光光束D。接着，第二调整光学镜1111将激光光束D反射到多角旋镜单元1102。接下来，经由多角旋镜单元1102进行自转，并经由第二反射镜组1104的光学补偿与反射，使得激光光束D依序被投射在多角旋镜单元1102不同的反射面上，且反射面是随着多角旋镜单元1102自转的单位时间内进行位移，如此使得激光光束D在单位时间内具有相对于不同角度之入射光产生以及其所对应不同角度的反射光产生；也就是说，多角旋镜单元1102持续进行自转，则激光光束D可依序且重复的逐一通过多个反射面的反射而投射出。
因此，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1在进行切割作业前，可将复合材料2放置于承载模块10上；其中，在本实施例中，复合材料2可为在基材24(如厚度小于100μm的半导体晶圆)上覆盖多层材料(如氧化层21、氮化层22与碳化层23等)的复合结构，但不以此为限。
接着，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1在进行切割作业时，可通过激光产生模块11朝承载模块10上的复合材料2重复地投射激光光束D，而在复合材料2上形成多个切割区域A。其中，在本实施例中，当激光产生模块11重复地朝复合材料2投射激光光束D的过程中，用于切割复合材料的切割装置1可通过激光路径调整器111调整激光光束D投射到多角旋镜单元1102的光路路径，使激光光束D能被平行偏移，而使得经由多角旋镜单元1102与第二反射镜组1104投射出的激光光束D能在复合材料2上的不同位置形成切割区域A；也就是说，激光光束D可通过激光路径调整器111的调整而相对于复合材料2产生平行偏移。进一步而言，如图3至图11所示，在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D1后，会在复合材料2上形成切割区域A1；接着，在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D2时，通过激光路径调整器111的调整，使得激光光束D2在复合材料2上形成的切割区域A2与切割区域A1为不同位置，但两者的范围部分重叠。而在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D3时，通过激光路径调整器111的调整，也可使得激光光束D3在复合材料2上形成的切割区域A3与切割区域A1、A2为不同位置，但切割区域A3与切割区域A2的范围部分重叠。
上述切割过程，可视为激光产生模块11进行第一回的切割程序。而激光产生模块11还可进行第二回的切割程序，即激光产生模块11在进行第二回切割程序时，首次投射激光光束D在复合材料2上所形成切割区域A可与切割区域A1或切割区域A3为相同位置，并且，激光产生模块11在进行第二回切割程序所形成的切割区域A数量可与第一回切割程序相同。因此，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1通过激光产生模块11进行多回的切割程序，以及通过激光路径调整器111调整激光光束D的投射路径，逐渐加深切割深度，进而切割复合材料2。
借此，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1通过激光产生模块11重复且持续地投射多道激光光束D，以及通过激光路径调整器111调整激光光束D的投射路径，而在复合材料2形成多个切割区域A，并逐渐加深切割深度，进而对复合材料2进行切割。
上述实施例中，激光产生单元1100可为激光振荡器，光束扩束单元1101可为激光扩束器，且激光光源L可为红外光(IR)、紫外光(UV)或绿光激光(Green Laser)，但不以此为限。此外，第一调整光学镜1110与第二调整光学镜1111可为能被控制而调整角度的光学镜片或反射镜，但不以此为限。
值得一提的是，经由上述具体实施例的说明可明白了解本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1的实施方式，以及本实用新型的优点与效果，然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
[第二实施例]
参阅图12至图15所示，本实用新型的第二实施例的用于切割复合材料的切割装置通过激光光束切割复合材料的第一示意图至第四示意图，并请一并参阅图1至图11。如图所示，在本实施例中，复合材料2通过承载模块10的移动而相对于激光产生模块11产生平行偏移。进一步地，部分激光光束D投射在复合材料2的相同位置上。部分激光光束D投射在复合材料2的不同位置上。
举例来说，本实施例的用于切割复合材料的切割装置1与上述第一实施例的用于切割复合材料的切割装置1的结构与作动原理相似，本实施例的用于切割复合材料的切割装置1同样包括了承载模块10及激光产生模块11。承载模块10可为一般切割设备的承载台，并用于承载待切割物件，其中，待切割物件于本实施例中也以复合材料2作为示例，但不以此为限。激光产生模块11可提供用于切割复合材料2的激光光束D，激光产生模块11包括了激光投射器110与激光路径调整器111，激光投射器110为用以提供激光光源L的发光源设备，其中，激光光源L的脉冲宽度可在飞秒量级(10-15秒)，脉冲宽度可小于500fs，且激光光源的脉冲重复频率可大于1 MHz，但不以此为限。激光路径调整器111则可位于激光光源L的投射路径上。
因此，本实施例的用于切割复合材料的切割装置1在进行切割作业前，同样可将复合材料2放置于承载模块10上。其中，复合材料2可为基材24(如厚度小于100μm的半导体晶圆)上覆盖多层材料(如氧化层21、氮化层22与碳化层23等)的复合结构，但不以此为限。
而本实施例的用于切割复合材料的切割装置1与前述第一实施例的用于切割复合材料的切割装置1的差异在于，本实施例的用于切割复合材料的切割装置1在进行切割作业时，可利用复合材料2通过承载模块10的移动而相对于激光产生模块11产生平行偏移，以使激光光束D投射在复合材料2上所形成的切割区域A被平行偏移，进而通过多个激光光束D依序被投射在复合材料2上，以对复合材料2进行切割。
进一步来说，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1在进行切割作业时，可通过激光产生模块11朝承载模块10上的复合材料2重复地投射激光光束D，而在复合材料2上形成多个切割区域A。其中，在本实施例中，当激光产生模块11重复地朝复合材料2投射激光光束D的过程中，用于切割复合材料的切割装置1可通过承载模块10的移动，使得复合材料2相对于激光产生模块11产生平行偏移，而使激光光束D能被平行偏移，进而在复合材料2上的不同位置形成切割区域A。进一步而言，如图3至图7以及图12至图15所示，在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D1后，激光光束D1在复合材料2上形成切割区域A1；接着，在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D2时，通过承载模块10带动复合材料2位移，使得激光光束D2在复合材料2上所形成的切割区域A2与切割区域A1为不同位置，但两者的范围部分重叠。而在激光产生模块11朝复合材料2投射激光光束D3时，再通过承载模块10带动复合材料2位移，可使得激光光束D3在复合材料2上所形成的切割区域A3与切割区域A1、A2为不同位置，但切割区域A3与切割区域A2的范围部分重叠。
上述切割过程，可视为激光产生模块11进行第一回的切割程序。而激光产生模块11还可进行第二回的切割程序，即激光产生模块11在进行第二回切割程序时，首次投射激光光束D在复合材料2上所形成切割区域A可与切割区域A1或切割区域A3为相同位置，并且，激光产生模块11在进行第二回切割程序所形成的切割区域A数量可与第一回切割程序相同。因此，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1通过激光产生模块11进行多回的切割程序，以及通过激光路径调整器111调整激光光束D的投射路径，逐渐加深切割深度，进而切割复合材料2。
借此，本实施例的用于切割复合材料的切割装置1可通过激光产生模块11重复且持续地投射多道激光光束D，以及通过承载模块10的移动，而在复合材料2形成多个切割区域A，并逐渐加深切割深度，进而对复合材料2进行切割。
上述实施例中，激光光源L可为红外光(IR)、紫外光(UV)或绿光激光(GreenLaser)，但不以此为限。
值得一提的是，经由上述具体实施例的说明可明白了解本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1的实施方式，以及本实用新型的优点与效果，然而，本实用新型不以上述所举的例子为限。
[实施例的有益效果]
本实用新型的有益效果在于，本实用新型所提供的用于切割复合材料的切割装置1，能通过“激光产生模块11用于提供激光光束D”、“激光产生模块11包括用以提供激光光源L的激光投射器110以及位于激光光源L的投射路径上的激光路径调整器111”以及“激光光束D的投射路径通过激光路径调整器111的调整或者复合材料2通过承载模块10的移动，以使得激光光束D投射在复合材料2上所形成的切割区域A被平行偏移”的技术方案，在复合材料2上形成多道不同位置的切割区域A，并通过重复且持续地投射的方式，逐渐加深切割深度，进而对复合材料2进行切割。
更进一步来说，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1可通过承载模块10承载复合材料2，并通过激光产生模块11朝承载模块10上的复合材料2重复且持续地投射激光光束D，而在复合材料2上形成多个切割区域A，其中，本实用新型通过激光路径调整器111调整激光光束D的投射路径，或者通过承载模块10带动复合材料2相对于激光产生模块11产生平行偏移，使得激光光束D投射在复合材料2上所形成的切割区域A可被平行偏移，即在复合材料2上的不同位置或相同位置形成切割区域A，进而可逐渐加深切割深度，而对复合材料2进行切割。借此，本实用新型的用于切割复合材料的切割装置1相较于习知的切割装置与切割方法，具有较佳的切割效率，并能保持被切割物的完整性。
以上所公开的内容仅为本实用新型的优选可行实施例，并非因此局限本实用新型的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本实用新型说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求书的保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于切割复合材料的切割装置，其特征在于，包括：
承载模块，其用于承载所述复合材料；以及
激光产生模块，用于提供激光光束，所述激光产生模块包括用以提供激光光源的激光投射器以及位于所述激光光源的投射路径上的激光路径调整器；
其中，所述激光光束的投射路径通过所述激光路径调整器的调整或者所述复合材料通过所述承载模块的移动，以使得所述激光光束投射在所述复合材料上所形成的切割区域被平行偏移。
2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述激光光束通过所述激光路径调整器的调整而相对于所述复合材料产生平行偏移。
3.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述复合材料通过所述承载模块的移动而相对于所述激光产生模块产生平行偏移。
4.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，所述复合材料包括半导体晶圆。
5.根据权利要求4所述的切割装置，其特征在于，所述半导体晶圆的厚度小于100μm。
CN201921233676.XU 2018-08-01 2019-08-01 用于切割复合材料的切割装置 Active CN210937693U (zh)

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