CN212286319U - 激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种激光加工装置，包括：激光器，其发出激光；载物台，其承载基板；光学系统，其将激光器发出的激光导引到基板，从而向基板照射光束；以及液体循环系统，其提供液体至基板的被加工处，在基板的被加工处形成由基板与液体形成的固液界面。本实用新型能够用单束激光或复数束激光在半导体基板上分别、或同时进行微细结构的加工。微细结构的加工过程中，由于液体循环系统的导入，在激光照射到的固液界面产生的刻蚀的精度、速率都会稳定，生产适应性都得到了提高。

Description

激光加工装置

技术领域

本申请涉及微细加工技术领域，尤其涉及一种激光加工装置。

背景技术

在半导体器件，特别是微机电系统(MEMS：Micro Electro Mechanical Systems)器件中，常常需要微细结构。有时，微细结构形状复杂，包括中空结构；有时，还会需要悬浮在空腔之上的薄膜。比如，一些压力传感器，需要在空腔之上形成悬浮膜。再比如，一些微流控器件，需要除了入口和出口外完全密封的微细通道，在入口处导入液体，在出口处排出液体，在入口和出口之间的密封的微细通道内实现检测、筛选、混合、反应等各种所需的目的。这样的MEMS器件的微细结构通常结构比较复杂，用通常的微细加工技术难以简单地实现。所以，常用的方法是：在一个或两个半导体基板主面上加工得到所需要的微细结构的一部分，然后把两个半导体基板键合或粘合在一起，实现复杂的，有时是密封的微细结构。一般来讲，上述传统的微细结构不易制造，生产成本较高，性能也有局限性。比如，两个半导体基板相互键合或粘合制造的微细结构，工艺复杂、成本较高；而且，还会在基板键合或粘合过程中出现图形之间错位的问题。另外，用键合胶实现的半导体基板粘合还避免不了键合胶向微细结构内的溢流，造成微细结构尺寸控制精度的下降；有时键合胶还会分解或溶解到微细结构内部，造成不良影响。另一方面，这样的微细结构也可以用激光加工方式形成。相对于光刻加刻蚀方式，激光加工方式有一定的优势。首先，激光加工方式装置简单、造价和运营成本都很低；不像光刻加刻蚀方式那样需要光罩制备装置、涂胶和显影装置、曝光装置、刻蚀装置和去胶装置等成套的装置。另外，激光加工方式的加工产物是半导体基板或半导体基板上形成的薄膜的原材料，对环境影响很低；不像光刻加刻蚀方式那样需要利用到对环境有负担的气体或液体，加工产物也往往是对环境有负担的化合物。再者，激光加工方式可加工的图形相对灵活、自由度高。在激光加工方式中，有借助液体吸收激光能量从而对半导体基板进行微细加工的方法。但是，传统的借助液体吸收激光能量的微细加工往往是在实验室进行的，加工精度和重复性都不足够适合量产。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的基板加工的精度不足的缺陷，提供一种激光加工装置。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种激光加工装置，包括激光器，其发出激光，其特征在于，还包括：

载物台，其承载基板；

光学系统，其将激光器发出的激光导引到基板，从而向基板照射光束；以及

液体循环系统，其提供液体至基板的被加工处，在基板的被加工处形成由基板与液体形成的固液界面。

较佳地，液体循环系统包括容器、液体循环泵、导管；容器容纳载物台，容器容纳液体，导管的两端分别与容器连通，液体循环泵驱动液体从导管的一端向另一端流动。

较佳地，光学系统包括激光光束的成形部件以及导引部件，

其中，成形部件将激光器发出的激光成形为具有预定的光斑图形的光束，

导引部件将光束引导到基板。

较佳地，导引部件包括扫描反射镜。

较佳地，还包括驱动结构，其驱动载物台沿预设方式移动，

沿预设方式移动包括沿水平方向移动、沿竖直方向移动、沿水平方向旋转中的至少一种。

较佳地，还包括图形对准系统，其将基板的待加工的表面与预定的图形进行对准。

较佳地，还包括图形生成系统，其形成微细结构的加工图形；以及

控制系统，其根据加工图形控制激光器、载物台、液体循环系统以及光学系统。

较佳地，激光器包括复数个激光发光光源。

本实用新型还提供一种激光加工方法，包括：

由激光器发出激光；

由载物台承载基板；

由光学系统将激光器发出的激光导引到基板，从而从基板正面/背面向基板照射光束；

由液体循环系统提供液体至基板的被加工处，以在基板的被加工表面形成由基板与液体形成的固液界面；

其中，由液体在固液界面吸收激光以对基板的被加工表面进行腐蚀加工；

由控制系统根据微细结构的加工图形控制激光器、载物台、液体循环系统以及光学系统。

较佳地，基板的被加工表面与激光的入射表面相反，

或基板的被加工表面与激光的入射表面相同。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型的技术方案能够用单束激光或复数束激光在半导体基板上分别、或同时进行微细结构的加工。微细结构的加工过程中，由于液体循环系统的导入，在激光照射到的固液界面产生的刻蚀的精度、速率都会稳定，生产适应性都得到了提高。

附图说明

图1为本实用新型的实施例1的激光加工装置的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例1的激光加工装置的载物台的结构示意图。

图3为本实用新型的实施例1的激光加工装置的载物台固定有基板的示意图。

图4为本实用新型的实施例1的激光加工装置的坐标轴的示意图。

图5为本实用新型的实施例1的激光加工装置的水平面的坐标轴的示意图。

图6为本实用新型的实施例1的激光加工装置的液体循环系统的示意图。

图7为本实用新型的实施例1的激光加工装置的液体循环系统的容纳液体的示意图。

图8为本实用新型的实施例1的激光加工装置的液体循环系统的容纳载物台和液体的示意图。

图9为本实用新型的实施例2的激光加工方法的流程图。

图10为本实用新型的实施例2的激光加工方法的基板的示意图。

图11为本实用新型的实施例2的激光加工方法的基板和液体的示意图。

图12为本实用新型的实施例2的激光加工方法的激光束照射基板的固液界面处的示意图。

图13为本实用新型的实施例2的激光加工方法的形成连接部分的示意图。

图14为本实用新型的实施例2的激光加工方法的形成连接部分的省略了液体的示意图。

图15为本实用新型的实施例2的激光加工方法的形成微细通道的示意图。

图16为本实用新型的实施例2的激光加工方法的形成凸起、凹陷的示意图。

图17为本实用新型的实施例3的激光加工方法的激光束照射基板的固液界面处的示意图。

图18为本实用新型的实施例3的激光加工方法的形成PZT微细结构的示意图。

图19为本实用新型的实施例3的激光加工方法的形成PZT微细结构的省略了液体的示意图。

图20为本实用新型的实施例3的激光加工方法的形成PZT微细结构的平面示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种激光加工装置，该激光加工装置用于在基板上形成微细结构的。图1-3示出了本实施例的激光加工装置的局部，其中包括了本实施例的激光加工装置最基本的部件，该激光加工装置还可以具有未图示的其它组成部件。

在本实施例中，待加工的基板可以是半导体基板或非半导体基板，本实施例以下的说明中，以半导体基板为例，但是，下面的说明同样适用于基板为非半导体基板的情况。

本实施例的激光加工装置包括激光器1，承载基板2的载物台3，将激光器1发出的激光4(或称激光光束)导引到基板的光学系统5，提供液体9至基板的被加工处并在该处形成由基板与液体9形成的固液界面的液体循环系统6，形成微细结构的加工图形的图形生成系统7，以及根据加工图形控制激光器1、载物台3、光学系统5、以及液体循环系统6的控制系统8。如下所述，本实施例的激光加工装置能够用液体9吸收激光4的能量对基板2进行物理刻蚀为主的微细加工，也可以用来对基板2进行化学反应为主的激光辅助液体刻蚀加工。

在一种可选的实施方式中，激光器1有复数个激光发光光源。也就是说，激光4有复数束。根据加工需求，可以合理设置激光4的波长、强度、波形。激光4可以是连续波，也可以是脉冲波。每个激光4的波长、强度、波形等特性可以与其它激光的相同，也可以不同。这样，可以用复数束激光4对基板2同时进行微细结构的加工。

基板2可以是半导体制造领域中常用的晶圆，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI:Silicon On Insulator)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓晶圆、SiC(碳化硅)晶圆等，也可以是石英、蓝宝石、玻璃等绝缘性晶圆。另外，基板2也可以是半导体制造领域中常用的晶圆，在晶圆的表面上进一步具有半导体器件、或者是MEMS器件所需的各种薄膜以及各种构造。基板2也可以是金属、陶瓷、塑料等其它材料构成的基材。

载物台3是承载和固定被加工的基板的工具。载物台3的尺寸与基板的尺寸相匹配，可以对应特定尺寸的基板，也可以对应多种尺寸的基板。在一种可选的实施方式中，载物台3采用真空吸附的方式固定基板；在另一种可选的实施方式中，载物台3采用机械固定的方式固定基板；在其他可选的实施方式中，载物台3采用其它的常用的固定方式固定基板。激光加工装置还包括驱动结构，驱动机构驱动载物台沿预设方式移动。载物台3可以在水平、垂直方向移动，也可以在水平方向旋转。这样，即使在激光光束位置固定的情况下，也可以在基板上进行复杂的三维的微细结构加工。

图2示出了载物台3的沿着垂直方向的一个断面图。载物台3包括载物台框架3a、半导体基板承载部分3b、和贯通的开孔3c。载物台3的垂直方向的中心轴是3d。载物台3放置了基板之后的状态如图3所示。基板在承载部分3b处被固定。固定后的基板的第一主面2a和第二主面2b的需要被加工的部分都呈从载物台3露出的状态。如图4所示，载物台3可以沿X、Y、Z三个相互正交的主轴方向移动，其中，O表征坐标原点。比如，X轴和Y轴处于水平方向，Z轴则在垂直方向并与载物台3的垂直方向的中心轴3d相重合。另外，如图5所示，载物台3也可以在由X轴和Y轴构成的水平面内(水平方向)进行旋转。即，载物台3围绕Z轴旋转。载物台3的旋转角度θ可以是0-360°之内的任意一个角度。旋转角度θ也可以超出0-360°的范围，即，载物台3可以连续旋转，也可以反方向旋转。载物台3在X轴、Y轴、Z轴方向的平移，以及围绕Z轴的旋转是相互独立的，但是根据需要可以同时进行。

光学系统5是将激光器1发出的激光4导引到基板的系统，可以包括激光光束的成形部件以及导引部件。在一些可选的实施方式中，光学系统5包括透镜(即，激光光束的成形部件)、光波导(即，导引部件)，也可以包括扫描反射镜(即可以扫描的反射镜)作为引导机构。扫描反射镜设置于光路上，可以按照预定的速度、角度扫描。扫描反射镜的具体结构以及扫描反射镜在该光学系统中的具体设置方式，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。这样的光学系统5，可以将激光光束成形为所需要的断面结构(光斑图形)，并且导引到被加工的基板。当光学系统5包括扫描反射镜时，激光4可以独立于基板进行移动，使微细加工的自由度提高。需要说明的是，在图1中，虽然示出了光学系统5将激光4引导到基板的正面(第一主面2a)，但本实施例并不限于此，光学系统5可以将激光4引导到基板的正面和/或背面(第二主面2b)，例如：载物台3的中空结构使得基板的两个主面(即，第一主面2a和第二主面2b)都能够暴露在外，允许光束接近，光学系统5可以具有复数个光路，从而把复数个激光束引导至基板的任何一个位置，包括引导至基板的正面和背面，在各光路中，可以使用光波导作为导引部件对激光束进行引导。在本实施例中，光学系统5将激光4分别引导到基板的正面和/或背面，由此，能够对基板的正面和背面的任何一者或二者进行加工。当激光器是复数个时，光学系统5包括与分别每个激光器对应的一套光路，从而分别将每一个激光器的光束引导至基板。当激光器是一个时，可以把激光束用分束器件分成两束或多束，光学系统5包括多套光路，每束光束通过相应的一套光路被引导到所需要的地方。例如，在对基板的正面和背面同时加工时，其中一套光路将光束引导至基板的正面，另一套光路将将光束引导至基板的背面。

参照图6，液体循环系统6包括可以容纳液体9的容器6-1、管道6-2、液体循环泵6-3。在一种可选的实施方式中，液体循环系统6还包括液体温度控制机制(图中未示出)。此液体温度控制机制包括加热器件、温度量测器件等。液体温度控制机制的具体设置方式，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

在一种可选的实施方式中，液体循环系统6还包括阀门(图中未示出)。阀门的具体设置方式是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。在另一种可选的实施方式中，液体循环系统6不包括阀门。

在一种可选的实施方式中，液体循环系统6包括液面高度计(图中未示出)。液面高度计的具体设置方式是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。在另一种可选的实施方式中，液体循环系统6不包括液面高度计。

如图6所示，液体循环系统6的容器6-1内没有液体9；如图7所示，液体循环系统6的容器6-1内装入液体9。液体循环泵6-3驱动液体9在管道6-2中沿箭头所示方向流动，以实现容器6-1内的液体9循环。

如图8所示，液体循环系统6的容器6-1容纳载物台3，载物台3的上面固定有基板2。固定有基板2的载物台3，在容器6-1内可以进行前述各种移动和转动。液体9的液面可以高于基板的第二主面2b，也可以低于基板的第二主面2b。在液体循环泵6-3的驱动下，容器6-1内液体9的循环方向(图中箭头所示方向)和循环速度都可以改变；容器6-1内的液体9也可以静止。通过液体循环系统6控制的液体9，可以在基板2的被加工处形成由基板2与液体9形成的固液界面10。在液体循环泵6-3的驱动下进行的液体9的循环，还可以把在基板2微细加工过程中的产物(碎屑或化学反应生成物)及时带离被加工处，使加工得以持续、稳定进行。

图形生成系统7用来形成所要加工得到的微细结构的加工图形的电子信息。图形生成系统7可以包括电脑和绘图软件。加工图形的电子信息可以含有微细结构的尺寸、布局等信息。比如，图形生成系统7可以用绘图的方式生成三维的加工图形的电子信息，也可以用输入坐标的方式生成三维的加工图形的电子信息。

控制系统8根据加工图形来控制激光器1、载物台3、光学系统5、以及液体循环系统6。控制系统8采用电脑实现，运行控制软件以实现相应的控制。在一种可选的实施方式中，控制系统8与图形生成系统7可以共用一个控制器(例如，电脑)，也即，控制系统8与图形生成系统7在同一个控制器上实现。在另一种可选的实施方式中，控制系统8与图形生成系统7采用不同的控制器实现。

控制系统8对于激光器1的控制，包括控制激光器1的开和关、强度、波形等。控制系统8对于载物台3的控制，包括控制载物台3的水平、垂直方向移动的移动距离和速度，以及在水平方向旋转的角度和旋转速度。控制系统8对于光学系统5的控制，包括控制光学系统5进行激光4断面结构的调整、激光4的扫描、激光4聚焦点的变化。当光学系统5包括扫反射镜时，控制光学系统5可以控制激光4的扫描范围和扫描速度等。控制系统8对于液体循环系统6的控制，可以包括控制容器6-1内液体9的液面高度、液体循环泵6-3的运转速度和方向(即，容器6-1内液体9的循环方向和循环速度)。

作为一种可选的实施方式，该激光加工装置还包括图形对准系统。图形对准系统包括图形对准标志的检测机制、对准机制。当需要对基板的两个主面分别、或同时进行微细结构的加工时，图形对准系统可以对基板的两个主面分别、或同时进行图形对准。

当基板被固定在载物台3之上时，基板的第一主面2a和第二主面2b的需要被加工的部分都呈裸露状态。所以，该激光加工装置可以对基板的第一主面2a和第二主面2b分别、或同时进行微细结构的加工。进一步地，当基板被固定在载物台3之上并放入充填了液体9的液体循环系统的容器6-1之内时，在基板2的被加工表面处形成由基板2与液体9形成的固液界面10。当激光4照射到固液界面10处时，可以用两种原理来实现对基板2的微细加工。第一种原理是偏物理性的雕刻。即，基板2对激光4几乎透明，激光4的能量被液体9吸收，从而在激光照射到的固液界面10处产生高温、高压的局部冲击波，对基板2进行加工。第二种原理是偏化学性的腐蚀。即，激光4的能量几乎不被液体9吸收，而是被基板2吸收，从而在激光照射到的固液界面10处产生局部高温或使基板2材料的活化、或是解离，使得基板2与液体9进行化学反应的速率显著提高，从而达到对基板2进行微细加工的目的。在上述两种情况下，由雕刻或腐蚀(统称刻蚀)实现的微细加工的精度、速率等加工结果，都是由激光4的波长、斑点大小、照射能量、光束的停留时间，基板2的材料，以及液体9的构成、浓度、温度、循环速度等加工条件决定的。图8以对第一主面2a加工微细结构为例进行了示意。对同样具有固液面的第二主面2b加工微细结构、以及对均有固液面的第一主面2a和第二主面2b同时加工微细结构的方法与上述实施例相同，下文在此不再赘述。

如上所述，本实施例提供了一种激光加工装置，该激光加工装置能够用单束激光或复数束激光在半导体基板上分别、或同时进行微细结构的加工。微细结构的加工过程中，由于液体循环系统的导入，在激光照射到的固液界面产生的刻蚀的精度、速率都会稳定，激光加工系统的生产适应性都得到了提高。

实施例2

本实施例提供一种激光加工方法。在一种可选的实施方式中，该激光加工方法利用实施例1的激光加工装置实现，以进行微细结构加工。参照图9，本实施例的激光加工方法包括以下步骤：

步骤S301、准备基板。

步骤S302、将基板固定于载物台上。

步骤S303、将固定了基板的载物台放入充填了液体的液体循环系统的容器之内，使基板的待加工表面的被加工部分与液体形成固液界面。

步骤S304、用激光束照射基板的固液界面处，对基板的被加工部分进行刻蚀，以形成目标图形。

作为一种示例，参照图10-15，本实施例以利用激光加工方法从基板2的第一主面2a侧进行加工以在基板2内部形成微细通道12为例进行了说明。图10-15是描述加工方法的断面图。

如图10所示，在步骤S301中，先准备基板2。作为一种示例，比如，基板2是石英晶圆，厚度大约为725微米，直径大约为200毫米。其它类型的晶圆可以用与下述类似的原理进行加工。基板2有两个相互平行的主面，即第一主面2a和第二主面2b。

然后，在步骤S302中，参照图3，将基板2固定在载物台3之上。然后，在步骤S303中，参照图8，将固定了基板2的载物台3放入充填了液体9的液体循环系统的容器6-1之内，使基板2的第一主面2a的被加工部分与液体9形成固液界面10。液体9由液体循环系统6控制在一定的温度，并以一定的速度在容器6-1内循环。为了简明起见，图11中仅示出了基板2和液体9。作为一种可选的实施方式，液体9由色素和溶剂组成。

然后，在步骤S304中，参照图12，用激光4照射需要加工的基板2的固液界面10处，对基板2的相应部分进行刻蚀。当微细加工从基板2的第一主面2a开始时，激光4从与基板2的第一主面2a相对的第二主面2b进行照射。激光4由控制系统8根据加工图形控制，可以按设计好的图形和刻蚀程序进行相应的扫描。激光4的波长、能量与波形等根据需要进行选择。激光4对于基板2基本透明。即，激光4可以穿过基板2内部而基本不被吸收。激光4可以是脉冲激光，也可以是连续激光。比如，对于基板2是石英材质时，激光4是紫外波长(KrF)的纳秒级脉冲激光，能量密度>0.1焦耳/cm²(平方厘米)。液体9的作用是吸收激光4的激光能量，在固液界面10处产生高温、高压的局部冲击波。这种局部冲击波在纳秒级的瞬间对固液界面10处的基板2的表面进行纳米精度的轰击加工(也称刻蚀)。被刻蚀掉的基板2的部分以微细颗粒的形式悬浮在液体9中，通过液体9的循环被带走、清除。为了达到预期的刻蚀速度和精度，可以对液体9的组分、浓度进行优化调整。液体9对激光4的能量的吸收能力越强，微细加工的速度就越快。固液界面10处的基板2的表面被刻蚀后，液体9自动流到新形成的基板2的表面处，形成新的固液界面10，使上述刻蚀能够向基板2的内部方向连续进行。通过按设计好的图形和刻蚀程序控制激光4的扫描，就可以加工形成开口11a、以及连接部分11c。

然后，如图13所示，按照前述原理加工微细通道12。随着加工的进行，新的固液界面10不断形成，使得在基板2的内部能够加工形成微细通道12(或空腔)。对微细通道12的激光加工，可以从接近基板2的第一主面2a的方向逐渐的向基板2的第二主面2b方向移动。为了帮助理解，图14显示了去除了激光4与液体9的状态。可见，通过上述在固液界面10吸收激光进行微细加工的方式，不仅可以在基板2的表面附近形成微细图形(比如开口11a与连接部分11c)，也可以在基板2的内部进行高自由度的微细加工，形成如微细通道12这样密封在基板2的内部的微细结构。显然，开口11a与连接部分11c的微细加工，用传统的其它方式的微细加工方式也可以进行。但是，微细通道12的加工，用传统的其它方式的微细加工方式就很困难。

然后，如图15所示，按照前述原理继续进行激光微细加工，就可以得到在基板2上形成的包括开口11(包括11a、11b)、连接部分11c、微细通道12在内的微细结构。根据需要，可以在微细通道12的侧壁形成保护层(未图示)，或者是具有诸如亲水性、疏水性等功能的薄膜(未图示)。比如，可以用原子层沉积(ALD：Atomic layer deposition)方式在微细通道12的侧壁形成氧化铝薄膜。再比如，可以用液态、气态成膜方式在微细通道12的侧壁形成具有诸如亲水性、疏水性等功能的薄膜。

作为一种可选的实施方式，参照图16，根据需要，按照前述原理，可以在微细通道12的侧壁上分别或同时形成凸起12a、凹陷12b等各种微细构造。

显然，本实施例的激光加工方法可以在基板2上得到高形状自由度的微细结构。比如，每个开口11可以对应一个或复数个微细通道12。同样，每个微细通道12可以对应是1个或复数个开口11。开口11、连接部分11c、以及微细通道(或空腔)12的形状、尺寸都可以以很高的自由度进行设计、制造。比如，上述微细结构可以满足各种微流控器件的需要进行设计、制造。再比如，上述微细结构也可以按照压力传感器的需要进行设计、制造。对于压力传感器，具体来讲，微细通道12可以是一个具有设计形状、面积和高度的空腔，微细通道(或空腔)12上方的半导体基板的悬浮部分13可以是一个具有设计形状、面积和厚度的悬浮膜。

对同样具有固液面的第二主面2b加工微细结构、以及对均有固液面的第一主面2a和第二主面2b同时加工微细结构的方法与上述实施例相同，下文在此不再赘述。

如上所述，本实施例的激光加工方法提供了一种在半导体基板的内部形成微细通道(或空腔)的加工方法，可以得到形状和尺寸高自由度的微细结构。这种加工方法程序简单、容易实施，可以降低制造成本。同时，因为不存在键合等容易产生位置偏移、微细通道内有键合胶等异物的弊端，微细结构的尺寸精度和性能都可以得到提高。

实施例3

本实施例提供一种激光加工方法。在一种可选的实施方式中，该激光加工方法利用实施例1的激光加工装置实现，以进行微细结构加工。本实施例的激光加工方法的流程与实施例2的激光加工方法的流程大致相同。

作为一种示例，参照图17-20，本实施例利用该激光加工方法从基板2的第一主面2a侧进行加工以在基板2表面形成微细图形为例进行了说明。图17-19是描述该激光加工方法的断面图，图20是描述该激光加工方法的平面图。

如图10所示，在步骤S301中，先准备基板2。作为一种示例，比如，基板2是压电陶瓷PZT(锆钛酸铅)薄板，厚度大约为500微米，长和宽大约为100毫米。基板2有两个相互平行的主面，即第一主面2a和第二主面2b。

然后，在步骤S302中，参照图3，将基板2固定在载物台3之上。然后，在步骤S303中，参照图8，将固定了基板2的载物台3放入充填了液体9的液体循环系统的容器6-1之内，使基板2的第一主面2a的被加工部分与液体9形成固液界面10。一个特例是，将基板2的第一主面2a完全沉浸在液体9之内。液体9由液体循环系统6控制在一定的温度，并以一定的速度在容器6-1内循环。为了简明起见，图11中仅示出了基板2和液体9。作为一种可选的实施方式，液体9是KOH的溶液。

然后，在步骤S304中，参照图17，用激光4照射需要加工的基板2的固液界面10处，对基板2的相应部分进行刻蚀。当液体9是KOH溶液时，在室温附近的温度下，PZT基板即使沉浸在KOH之中，短时间内受到的腐蚀也是很轻微的。激光的控制方式参照实施例2。比如，激光4是Ar激光器发出的连续激光，其照射到固液界面10处的光斑直径为15微米，激光能量密度为105-107W/cm²。同时，KOH对Ar激光是基本透明的。由PZT组成的基板2对于Ar激光4是不透明的。即，激光4在基板2的表面基本被吸收。通过液体9将激光4入射到PZT基板2与KOH形成的固液界面10处，该处的PZT基板2就会吸收激光并在极短的时间内产生局部高温，与液体9进行局部化学反应。其结果，PZT基板2被激光4照射的部分被腐蚀从而溶到KOH溶液中，在PZT基板2表面形成被刻蚀而形成的微细图形。固液界面10处的基板2的表面被刻蚀后，液体9自动流到新形成的基板2的表面处，形成新的固液界面10，使上述刻蚀能够向基板2的深度方向连续进行。通过按设计好的图形和刻蚀程序控制激光4的扫描，就可以形成如图18所示的PZT微细结构14。为了帮助理解，图19显示了去除了液体9的状态，图20显示了图18状态下的基板2的平面图，其中，标记14表征刻蚀形成的PZT微细结构，标记15表征基板的第一主面2a上未被刻蚀的部分，PZT微细结构14和未被刻蚀的部分15构成目标图形。可见，通过上述在固液界面10吸收激光进行微细加工的方式，可以在基板2的表面形成所需要的微细图形。显然，上述加工方式可以在基板2上得到高加工精度、高形状自由度的微细结构。

对同样具有固液面的第二主面2b加工微细结构、以及对均有固液面的第一主面2a和第二主面2b同时加工微细结构的方法与上述实施例相同，下文在此不再赘述。

如上所述，本实施例的激光加工方法提供了一种在半导体基板的表面形成微细结构的加工方法，可以得到形状和尺寸高自由度的微细结构。这种加工方法程序简单、容易实施，可以降低制造成本，适合量产。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种激光加工装置，包括激光器，其发出激光，其特征在于，还包括：

载物台，其承载基板；

光学系统，其将所述激光器发出的激光导引到所述基板，从而向所述基板照射光束；以及

液体循环系统，其提供液体至所述基板的被加工处，在所述基板的被加工处形成由所述基板与所述液体形成的固液界面。

2.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述液体循环系统包括容器、液体循环泵、导管；所述容器容纳所述载物台，所述容器容纳所述液体，所述导管的两端分别与所述容器连通，所述液体循环泵驱动所述液体从所述导管的一端向另一端流动。

3.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述光学系统包括激光光束的成形部件以及导引部件，

其中，所述成形部件将所述激光器发出的激光成形为具有预定的光斑图形的光束，

所述导引部件将所述光束引导到所述基板。

4.如权利要求3所述的激光加工装置，其特征在于，所述导引部件包括扫描反射镜。

5.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括驱动结构，其驱动所述载物台沿预设方式移动，

所述沿预设方式移动包括沿水平方向移动、沿竖直方向移动、沿水平方向旋转中的至少一种。

6.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括图形对准系统，其将所述基板的待加工的表面与预定的图形进行对准。

7.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，还包括图形生成系统，其形成微细结构的加工图形；以及

控制系统，其根据所述加工图形控制所述激光器、所述载物台、所述液体循环系统以及所述光学系统。

8.如权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，所述激光器包括复数个激光发光光源。

Images