TW202415478A - 組合雙波長之雷射光加工裝置 - Google Patents
組合雙波長之雷射光加工裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW202415478A TW202415478A TW111137306A TW111137306A TW202415478A TW 202415478 A TW202415478 A TW 202415478A TW 111137306 A TW111137306 A TW 111137306A TW 111137306 A TW111137306 A TW 111137306A TW 202415478 A TW202415478 A TW 202415478A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- processing
- wavelength
- bessel
- light
- reflector
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 66
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 16
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101001121408 Homo sapiens L-amino-acid oxidase Proteins 0.000 description 1
- 102100026388 L-amino-acid oxidase Human genes 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
一種組合雙波長之雷射光加工裝置，包含二雷射光源與貝索光束鏡頭，用以發出二種波長之貝索光束，再經由一同光軸反射鏡之穿透、偏斜據以形成一同光軸之第一加工光束與一第二加工光束；一繞射光學元件，用以調整加工光束的能量分佈；一工作平台，用以支持一工作物以進行加工作業；一振鏡掃描模組，可調整角度以導引加工光束投射到工作平台其二維座標的任一位置；一控制器，電性連接該二雷射光源，用以控制該二種波長光束的投射時機與能量，並使該第一與第二加工光束組合形成具有至少一方波脈衝與至少一突發脈衝所組合之一複合光波組態，再藉由複合光波組態中其雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確的成效。
Description
本發明係有關一種雷射光加工裝置，尤指控制二種波長光束以形成一同光軸之複合光波組態，再藉由雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確成效之一種組合雙波長之雷射光加工裝置。
按，近年來雷射切割技術已經普遍的被用來切割發光二極體基板或強化玻璃等硬質透明材料；雷射切割技術係透過雷射光聚焦於被加工材料上產生局部的熱熔破壞，其中雷射光源主要係提供一高能雷射光束，並應用一能量控制器，用以調控雷射光束的能量大小。
次按，多樣製程雷射應用已越來越普及，且大多使用1064nm波長與532nm兩種波長之雷射來達成不同的需求；包括，在電子工業中，以1064nm波長來校準嵌入式碳膜電阻，採用以532nm波長來校準金屬合金電阻；在半導體後段製程中，以1064nm波長來膜壓打印，以532nm波長來切割晶圓；在消費性電子工業中，分別以1064nm與532nm波長之雷射來切割快閃記憶體形成特殊形狀。
再按，半導體晶圓100，如圖1所示，具有許多的晶片、或晶粒，100a、100b形成在它的上表面；為了從晶圓100中分離出晶片100a、100b，故而晶圓100中佈滿了一系列的垂直線102、104，此分離晶片的製程即為熟知的「晶圓切割」。晶圓覆蓋著許多不同的層，例如氧化物或氮化物的保護層、介電層、高分子膜、和鋁以及銅的金屬墊；其中，不同的材料具有非同質性，因此在晶圓切割的製程上造成極大的困擾。目前業界的做法是採用兩種波長雷射的雙切割方法；首先係藉由第一種波長之雷射光束以切割保護層，待完成保護層之切割後，再以第二種波長之雷射光束以切割基板下層之材料；惟查，分離式的兩道次工法，工作物必須分別進行兩次位移，既耗費工時也浪費能源，況且兩道次的間隔甚長，保護層材料極易再次融合而影響第二道次的切割作業；因此，如何縮短工時與減低能源浪費，又能確保晶圓切割的製程品質，便成為本發明人所要思考發展的課題。
緣是，本發明之主要目的，係在提供應用二種不同波長之雷射光
束以進行晶圓切割之一種雷射光加工裝置。
本發明之次一目的，係在提供一種可控制二種波長光束以形成一同光軸之複合光波組態，再藉由雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確成效之雷射光加工裝置。
本發明之再一目的，係在提供藉由振鏡掃描模組導引加工光束，以達到無須位移工作平台即可進行工作物加工之一種雷射光加工裝置。
為達上述目的，本發明所採取的手段，包含：二雷射光源，用以發出二種波長之光束；至少一貝索光束鏡頭，係設置於該第一與第二其中之一雷射光源之後方，使該第一與第二其中之一波長光束據以形成一貝索光束；一同光軸反射鏡，係由兩個三角稜鏡所組成，且該三角稜鏡之組合面個別塗有一鍍膜，該同光軸反射鏡係對應設置於該第一與第二其中之一波長光束及該貝索光束的光路上，據以形成一同光軸之加工光束，且該加工光束包括一第一加工光束與一第二加工光束；一繞射光學元件，係設置於該同光軸反射鏡之後方，及該加工光束的光路上，其功用在調整該加工光束之能量分佈；一工作平台，用以支持一工作物以進行加工作業；一振鏡掃描模組，係設置於該繞射光學元件之後方，且位於該工作平台的上方，據以導引該加工光束投射到該工作平台；一控制器，電性連接該第一、第二雷射光源與振鏡掃描模組，其中，該控制器將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組的角度，據以導引該加工光束投射到該工作平台其二維座標的任一位置；且該控制器將用以控制該第一、第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成具有至少一方波脈衝與至少一突發脈衝所組合之一複合光波組態，再藉由該複合光波組態中其雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確的成效。
本發明所採取的另一手段，包含：二雷射光源，用以發出二種波長之光束；一同光軸反射鏡與一第二反射鏡，係對應設置於該二種波長之光束的光路上，且該第二反射鏡可將該第二波長光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡係由兩個三角稜鏡所組成，且該三角稜鏡之組合面個別塗有一鍍膜，可使進入之該第一波長光束得以穿透、該第二波長光束得以偏斜，並據以形成一加工光束，且該加工光束包括一第一加工光束與一第二加工光束；一繞射光學元件，係設置於該同光軸反射鏡的後方，及該加工光束的光路上，其功用在調整該加工光束之能量分佈；一工作平台，用以支持一工作物以進行加工作業；一振鏡掃描模組，係設置於該繞射光學元件之後方，且位於該工作平台的上方，據以導引該加工光束投射到該工作平台；一多焦距鏡頭，設置於該振鏡掃描模組與該工作平台之間，用以精確聚焦該加工光束於該工作物之上；一控制器，電性連接該第一雷射光源、該第二雷射光源以及該振鏡掃描模組，其中，該控制器將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組的角度，據以導引該加工光束投射到該平台二維座標的任一位置；且該控制器將控制該第一波長光束與該第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成具有至少一方波脈衝與至少一突發脈衝所組合之一複合光波組態，再藉由該複合光波組態中其雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確的成效。
依據前揭特徵，本發明中該第一波長光束其波長為532nm，該第二波長光束其波長為1064nm。
依據前揭特徵，本發明中該貝索光束鏡頭具有一錐形透鏡、複數個透鏡、以及一空間濾波器，據以將通過之光束形成具有長焦距之貝索光束。
依據前揭特徵，本發明中該貝索光束鏡頭為第一貝索光束鏡頭，且據以形成之該貝索光束為第一貝索光束。
依據前揭特徵，本發明中更包括一第二貝索光束鏡頭，其係與該第一貝索光束鏡頭相對應，並設置於該第一與第二中之另一雷射光源之後方，使該第一與第二中之另一波長光束據以形成一第二貝索光束；且該同光軸反射鏡，係對應設置於該第一貝索光束及該第二貝索光束的光路上，據以形成同光軸之該加工光束。
依據前揭特徵，本發明中該同光軸反射鏡係對應設置於該第一貝索光束的光路上，一第二反射鏡，係對應設置於該第二貝索光束的光路上，且該第二反射鏡可將該第二貝索光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡具有之鍍膜可使進入之該第一貝索光束得以穿透、該第二貝索光束得以偏斜，並據以形成同光軸之該加工光束。
依據前揭特徵，本發明中更包括一第一反射鏡與一第二反射鏡，係對應設置於該第一貝索光束與該第二貝索光束的光路上，且個別使該第一、第二貝索光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡具有之鍍膜可使進入之該第一、第二貝索光束得以偏斜，並據以形成同光軸之該加工光束。
依據前揭特徵，本發明中該振鏡掃描模組設有一第三反射鏡與一X-Y光學掃描鏡頭，且藉由該第三反射鏡的反射及該X-Y光學掃描鏡頭的聚焦，進而導引該加工光束投射到該工作物其所欲的加工點上。
依據前揭特徵，本發明中該控制器包括一主控振盪器的功率放大器(MOPA-Master Oscillator Power-Amplifier)或一聲光調製器(AOM-Acousto Optic Modulator)的任一形式，用以控制該第一波長光束與該第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成該複合光波組態。
依據前揭特徵，本發明中該複合光波組態為具有週期性循環之複合光波組態一，其依序包含一方波脈衝A、一方波脈衝B、與一突發脈衝A，且各組脈衝之間各有一保持時間，而該方波脈衝A的波長≦該方波脈衝B，且該突發脈衝A的高度與寬度可以調整。
依據前揭特徵，本發明中該複合光波組態為具有週期性循環之複合光波組態二，其依序包含一方波脈衝A、一突發脈衝A、一方波脈衝B、與一突發脈衝B，且各組脈衝之間各有一保持時間，而該方波脈衝A的波長≦該方波脈衝B，且該突發脈衝A與該突發脈衝B的高度與寬度可以調整。
藉助前揭特徵，本發明『組合雙波長之雷射光加工裝置』，係應用貝索光束鏡頭設置於雷射光源之後方，據以產生具有長焦距之貝索光束；並藉由設有鍍膜的同光軸反射鏡，使進入之貝索光束據以形成同光軸之加工光束；同時藉由一控制器，電性連接二雷射光源，用以控制其所發出之二種不同波長光束的投射時機與能量，使加工光束形成具有方波脈衝與突發脈衝所組合之一複合光波組態；其中，複合光波組態一具有二方波脈衝與一突發脈衝，複合光波組態二具有二方波脈衝與二突發脈衝，而方波脈衝A的波長≦該方波脈衝B；本發明即藉由複合光波組態中其方波脈衝A與方波脈衝B雙重波長的反覆變換，以532nm波長的方波脈衝A來切割晶圓的保護層，再以1064nm波長的方波脈衝B來切割晶圓下層之基材，即可改善傳統晶圓切割其工作物必須進行兩次個別位移的缺失；因此本發明可使複合材料的加工達到快速及精確的成效。次者，本發明可藉由複合光波組態中其方波脈衝瞬間釋放巨大能量的特性，以及其突發脈衝可透過震盪避免能量衰竭的特性，因此本發明可應用於多層不同材質結構物的加工，且可使加工光束達到低耗能、縮小作業熱區，以及高深寬比的加工效益。再者，本發明藉由控制器以控制振鏡掃描模組中該第三反射鏡的反射及該X-Y光學掃描鏡頭的聚焦，進而導引該加工光束到達工作平台其二維座標的任一位置；由於無須位移工作平台即可進行工作物的雷射加工，因此，本發明可大幅提升作業效率。
首先，本發明『組合雙波長之雷射光加工裝置』之第一實施例100，其結構如圖2A所示，包含：一第一雷射光源11，用以發出一波長為532nm之第一波長光束111；一第二雷射光源12，係設置於該第一雷射光源11側方，用以發出一波長為1064nm之第二波長光束121；一第一貝索光束鏡頭20A，係設置於該第一雷射光源11之後方，據以產生一第一貝索光束201；一同光軸反射鏡30，係設置於該第一貝索光束201的光路上，一第二反射鏡40B，係設置於該第二波長光束121的光路上，且該第二反射鏡40B可將該第二波長光束121偏斜至該同光軸反射鏡30，而該同光軸反射鏡30係由兩個三角稜鏡31所組成，且該三角稜鏡31之組合面311個別塗有一鍍膜32可使進入之該第一貝索光束201與該第二波長光束121得以形成一同光軸之加工光束35，且該加工光束35包括一第一加工光束351與一第二加工光束352；一繞射光學元件70，係設置於該同光軸反射鏡30之後方，及該加工光束35的光路上，其功用在調整該加工光束35之能量分佈；一工作平台50，用以支持一工作物51以進行加工作業；一振鏡掃描模組60，係設置於該繞射光學元件70之後方，且位於該工作平台50的上方，該振鏡掃描模組60設有一第三反射鏡61與一X-Y光學掃描鏡頭62，本發明係藉由該第三反射鏡61的反射及該X-Y光學掃描鏡頭62的聚焦，進而導引該加工光束35投射到該工作物51其所欲的加工點上；一控制器80，本發明中該控制器80包括一主控振盪器的功率放大器(MOPA-Master Oscillator Power-Amplifier)或一聲光調製器(AOM-Acousto Optic Modulator)的任一形式；其中，主控振盪器的功率放大器(MOPA)可實現高脈衝能量以及高平均輸出功率，聲光調製器(AOM)可提升雷射光束的強度；該控制器80係電性連接該第一雷射光源11、該第二雷射光源12與該振鏡掃描模組60，其中，該控制器80將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組60的角度，據以導引該加工光束35投射到該工作平台50其二維座標的任一位置；且該控制器80將用以控制該第一波長光束111與該第二波長光束121的投射時機與能量，並使該第一加工光束351與該第二加工光束352組合形成一複合光波組態，使複合材料工作物51的加工達到快速及精確的成效。
本發明『組合雙波長之雷射光加工裝置』之第二實施例200，其結構如圖2B所示，包含：一第一雷射光源11，用以發出一波長為532nm之第一波長光束111；一第二雷射光源12，係設置於該第一雷射光源11側方，用以發出一波長為1064nm之第二波長光束121；一第一貝索光束鏡頭20A與一第二貝索光束鏡頭20B，係個別設置於該第一雷射光源11與該第二雷射光源12之後方，據以產生一第一貝索光束201及一第二貝索光束202；一同光軸反射鏡30，係設置於該第一貝索光束201的光路上，一第二反射鏡40B，係設置於該第二貝索光束202的光路上，且該第二反射鏡40B可將該第二貝索光束202偏斜至該同光軸反射鏡30，而該同光軸反射鏡30係由兩個三角稜鏡31所組成，且該三角稜鏡31之組合面311個別塗有一鍍膜32，可使進入之該第一貝索光束201與該第二貝索光束202得以形成一同光軸之加工光束35，且該加工光束35包括一第一加工光束351與一第二加工光束352；一繞射光學元件70，係設置於該同光軸反射鏡30之後方，及該加工光束35的光路上，其功用在調整該加工光束35之能量分佈；一工作平台50，用以支持一工作物51以進行加工作業；一振鏡掃描模組60，係設置於該繞射光學元件70之後方，且位於該工作平台50的上方，該振鏡掃描模組60設有一第三反射鏡61與一X-Y光學掃描鏡頭62，本發明係藉由該第三反射鏡61的反射及該X-Y光學掃描鏡頭62的聚焦，進而導引該加工光束35投射到該工作物51其所欲的加工點上；一控制器80，本發明中該控制器80包括一主控振盪器的功率放大器(MOPA)或一聲光調製器(AOM)的任一形式；該控制器80係電性連接該第一雷射光源11、該第二雷射光源12與該振鏡掃描模組60，其中，該控制器80將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組60的角度，據以導引該加工光束35投射到該工作平台50其二維座標的任一位置；且該控制器80將用以控制該第一波長光束111與該第二波長光束121的投射時機與能量，並使該第一加工光束351與該第二加工光束352組合形成一複合光波組態，使複合材料工作物51的加工達到快速及精確的成效。
本發明『組合雙波長之雷射光加工裝置』之第三實施例300，其結構如圖2C所示，包含：一第一雷射光源11，用以發出一波長為532nm之第一波長光束111；一第二雷射光源12，係設置於該第一雷射光源11側方，用以發出一波長為1064nm之第二波長光束121；一同光軸反射鏡30與一第二反射鏡40B，係對應設置於該第一波長光束111與該第二波長光束121的光路上，且該第二反射鏡40B可將該第二波長光束121偏斜至該同光軸反射鏡30，而該同光軸反射鏡30係由兩個三角稜鏡31所組成，且該三角稜鏡31之組合面311個別塗有一鍍膜32，可使進入之該第一波長光束111得以穿透、該第二波長光束121得以偏斜，並據以形成一加工光束35，且該加工光束35包括一第一加工光束351與一第二加工光束352；一繞射光學元件70，係設置於該同光軸反射鏡30的後方，及該加工光束35的光路上，其功用在調整該加工光束35之能量分佈；一工作平台50，用以支持一工作物51以進行加工作業；一振鏡掃描模組60，係設置於該繞射光學元件70之後方，且位於該工作平台50的上方，該振鏡掃描模組60設有一第三反射鏡61與一X-Y光學掃描鏡頭62，本發明係藉由該第三反射鏡61的反射及該X-Y光學掃描鏡頭62的聚焦，進而導引該加工光束35投射到該工作物51其所欲的加工點上；一多焦距鏡頭63，設置於該振鏡掃描模組60與該工作平台50之間，用以精確聚焦該加工光束35於該工作物51之上；一控制器80，包括一主控振盪器的功率放大器(MOPA)或一聲光調製器(AOM)的任一形式；其中，該控制器80電性連接該第一雷射光源11與該第二雷射光源12與該振鏡掃描模組60，其中，該控制器80將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組60的角度，據以導引該加工光束35投射到該工作平台50其二維座標的任一位置；且該控制器80將用以控制該第一波長光束111與該第二波長光束121的投射時機與能量，使該加工光束35形成具有至少一方波脈衝91與至少一突發脈衝92所組合之一複合光波組態90，再藉由該複合光波組態90中其雙重波長的反覆變換，使複合材料工作物51的加工達到快速及精確的成效。
本發明中該第一貝索光束鏡頭20A，如圖3A所示，其設有一錐形透鏡21、複數個透鏡22、以及一空間濾波器23，據以將通過之該第一波長光束111形成具有長焦距之第一貝索光束201(第二貝索光束鏡頭20B的結構與形成第二貝索光束202的方式亦相同於圖3A所示)。前述之『貝索光束』是一種波，具有傳播方向上不發散、中心光斑極小(僅幾十微米)、在傳播過程中遇到障礙物後能夠自癒等特性。又者，貝索光束是一種特殊的非衍射光束，它的聚焦深度大；聚焦時會形成一個拉長的聚焦區域，且具有獨特的縱向聚焦特性。
本發明之多焦距鏡頭63，如圖3B所示，其係由複數個透鏡631所組成；當加工光束35通過該複數個透鏡631後，將會在工作物51的表面至內部形成直線排列的複數個焦點36，且該複數個焦點36可同時形成於該工作物51上，並同時於各該焦點36處實施雷射加工，因此本裝置可使加工光束35精確聚焦於該工作物51上。
承上，本發明中該同光軸反射鏡30塗有鍍膜32，可使進入之光束得以穿透或偏斜，並據以形成同光軸之加工光束35。圖4A所示，為本發明第一與第二實施例中，應用同光軸反射鏡30據以形成同光軸加工光束35的第一種結構；其中，該同光軸反射鏡30係設置於該第一貝索光束201的光路上，一第二反射鏡40B，係設置於該第二波長光束121或第二貝索光束202的光路上，且該第二反射鏡40B可將該第二波長光束121或第二貝索光束202偏斜至該同光軸反射鏡30，而該同光軸反射鏡30其三角稜鏡31的組合面311，因塗有鍍膜32將使進入之該第一貝索光束201得以穿透、該第二波長光束121或第二貝索光束202得以偏斜，並據以形成同光軸之第一加工光束351與第二加工光束352。再者，圖4B所示，為應用同光軸反射鏡30據以形成同光軸加工光束35的第二種結構；其包括一第一反射鏡40A與一第二反射鏡40B，係對應設置於該第一貝索光束201與該第二波長光束121或第二貝索光束202的光路上，且個別使該第一貝索光束201、該第二波長光束121或第二貝索光束202偏斜至該同光軸反射鏡30，而該同光軸反射鏡30其三角稜鏡31的組合面311，因塗有鍍膜32將使進入光束201、121/202得以偏斜，並據以形成該同光軸之第一加工光束351與第二加工光束352。
請進一步參閱圖5〜6所示，為本發明中該複合光波組態90之結構
；本發明係應用控制器80電性連接該第一雷射光源11與該第二雷射光源12，藉以控制該第一波長光束111與該第二波長光束121的投射時機與能量，使該加工光束35形成具有至少一方波脈衝91與至少一突發脈衝92所組合之一複合光波組態90；其中，複合光波組態一(901)如圖5所示，為具有週期性循環之模組，其依序包含一方波脈衝A(911)、一方波脈衝B(912)、與一突發脈衝A(921)，且各組脈衝之間各有一保持時間(931〜933)，而該方波脈衝A(911)的波長≦該方波脈衝B(912)，且該突發脈衝A(921)的高度與寬度可以調整。又者，複合光波組態二(902)如圖6所示，為具有週期性循環之模組，其依序包含一方波脈衝A(911)、一突發脈衝A(921)、一方波脈衝B(912)、與一突發脈衝B(922)，且各組脈衝之間各有一保持時間(931〜934)，而該方波脈衝A(911)的波長≦該方波脈衝B(912)，且該突發脈衝A(921)與該突發脈衝B(922)的高度與寬度可以調整。
本發明『組合雙波長之雷射光加工裝置』200，係應用二貝索光束
鏡頭20A/20B設置於二雷射光源11/12之後方，據以產生貝索光束201/202；並藉由設有鍍膜32的同光軸反射鏡30，使進入之第一、第二貝索光束201/202據以形成同光軸之加工光束35；同時藉由一控制器80，電性連接二雷射光源11/12，用以控制其所發出之二種不同波長光束111/121的投射時機與能量，使加工光束35形成具有方波脈衝91與突發脈衝92所組合之一複合光波組態90；其中，複合光波組態一901具有二方波脈衝91與一突發脈衝92，複合光波組態二902具有二方波脈衝91與二突發脈衝92，而方波脈衝A(911)的波長≦該方波脈衝B(912)；本發明即藉由複合光波組態90中其方波脈衝A(911)與方波脈衝B(912)雙重波長的反覆變換，以532nm波長的方波脈衝A(911)來切割晶圓的保護層，再以1064nm波長的方波脈衝B(912)來切割晶圓下層之基材，即可改善傳統晶圓切割其工作物必須進行兩次個別位移的缺失；因此本發明可使複合材料的加工達到快速及精確的成效。次者，本發明可藉由複合光波組態90中其方波脈衝91瞬間釋放巨大能量的特性，以及其突發脈衝92可透過震盪避免能量衰竭的特性，因此本發明可應用於多層不同材質結構物的加工，且可使加工光束35達到低耗能、縮小作業熱區，以及高深寬比的加工效益。再者，本發明藉由控制器80以控制振鏡掃描模組60中該第三反射鏡61的反射及該X-Y光學掃描鏡頭62的聚焦，進而導引該加工光束35到達工作平台50其二維座標的任一位置；由於無須位移工作平台50即可進行工作物51的雷射加工，因此，本發明可大幅提升作業效率。
綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請 鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。
惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。
11:第一雷射光源
111:第一波長光束
12:第二雷射光源
121:第二波長光束
20A:第一貝索光束鏡頭
20B:第二貝索光束鏡頭
201:第一貝索光束
202:第二貝索光束
21:錐形透鏡
22:透鏡
23:空間濾波器
30:同光軸反射鏡
31:三角稜鏡
311:組合面
32:鍍膜
35:加工光束
351:第一加工光束
352:第二加工光束
40A:第一反射鏡
40B:第二反射鏡
50:工作平台
51:工作物
60:振鏡掃描模組
61:第三反射鏡
62:X-Y光學掃描鏡頭
63:多焦距鏡頭
70:繞射光學元件
80:控制器
90:複合光波組態
901:複合光波組態一
902:複合光波組態二
91:方波脈衝
911:方波脈衝A
912:方波脈衝B
92:突發脈衝
921:突發脈衝A
922:突發脈衝B
931〜934:保持時間
100:本發明第一實施例之結構
200:本發明第二實施例之結構
300:本發明第三實施例之結構
圖1：係習知半導體晶圓切割之結構示意圖。
圖2A：係本發明第一實施例之結構示意圖。
圖2B：係本發明第二實施例之結構示意圖。
圖2C：係本發明第三實施例之結構示意圖。
圖3A：係本發明中貝索光束鏡頭之結構示意圖。
圖3B：係本發明中多焦距鏡頭之結構示意圖。
圖4A：係本發明中應用同光軸反射鏡之第一種結構示意圖。
圖4B：係本發明中應用同光軸反射鏡之第二種結構示意圖。
圖5：係本發明中之複合光波組態一之結構示意圖。
圖6：係本發明中之複合光波組態二之結構示意圖。
11:第一雷射光源
111:第一波長光束
12:第二雷射光源
121:第二波長光束
20A:第一貝索光束鏡頭
20B:第二貝索光束鏡頭
201:第一貝索光束
202:第二貝索光束
30:同光軸反射鏡
31:三角稜鏡
311:組合面
32:鍍膜
35:加工光束
351:第一加工光束
352:第二加工光束
40B:第二反射鏡
50:工作平台
51:工作物
60:振鏡掃描模組
61:第三反射鏡
62:X-Y光學掃描鏡頭
70:繞射光學元件
80:控制器
200:本發明第二實施例之結構
Claims (12)
- 一種組合雙波長之雷射光加工裝置，包含： 一第一雷射光源，用以發出一第一波長光束； 一第二雷射光源，係設置於該第一雷射光源側方，用以發出一第二波長光束； 至少一貝索光束鏡頭，係設置於該第一與第二其中之一雷射光源之後方，使該第一與第二其中之一波長光束據以形成一貝索光束； 一同光軸反射鏡，係由兩個三角稜鏡所組成，且該三角稜鏡之組合面個別塗有一鍍膜，該同光軸反射鏡係對應設置於該第一與第二其中之一波長光束及該貝索光束的光路上，據以形成一同光軸之加工光束，且該加工光束包括一第一加工光束與一第二加工光束； 一繞射光學元件，係設置於該同光軸反射鏡之後方，及該加工光束的光路上，其功用在調整該加工光束之能量分佈； 一工作平台，用以支持一工作物以進行加工作業； 一振鏡掃描模組，係設置於該繞射光學元件之後方，且位於該工作平台的上方，據以導引該加工光束投射到該工作平台； 一控制器，電性連接該第一雷射光源、該第二雷射光源以及該振鏡掃描模組，其中，該控制器將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組的角度，據以導引該加工光束投射到該平台二維座標的任一位置；且該控制器將控制該第一波長光束與該第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成具 有至少一方波脈衝與至少一突發脈衝所組合之一複合光波組態，再藉由該複合光波組態中其雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確的成效。
- 一種組合雙波長之雷射光加工裝置，包含： 一第一雷射光源，用以發出一第一波長光束； 一第二雷射光源，係設置於該第一雷射光源側方，用以發出一第二波長光束； 一同光軸反射鏡與一第二反射鏡，係對應設置於該第一波長光束與該第二波長光束的光路上，且該第二反射鏡可將該第二波長光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡係由兩個三角稜鏡所組成，且該三角稜鏡之組合面個別塗有一鍍膜，可使進入之該第一波長光束得以穿透、該第二波長光束得以偏斜，並據以形成一加工光束，且該加工光束包括一第一加工光束與一第二加工光束； 一繞射光學元件，係設置於該同光軸反射鏡的後方，及該加工光束的光路上，其功用在調整該加工光束之能量分佈； 一工作平台，用以支持一工作物以進行加工作業； 一振鏡掃描模組，係設置於該繞射光學元件之後方，且位於該工作平台的上方，據以導引該加工光束投射到該工作平台； 一多焦距鏡頭，設置於該振鏡掃描模組與該工作平台之間，用以精確聚焦該加工光束於該工作物之上； 一控制器，電性連接該第一雷射光源、該第二雷射光源以及該振鏡掃描模組，其中，該控制器將於加工過程中，適時調整該振鏡掃描模組的角度，據以導引該加工光束投射到該平台二維座標的任一位置；且該控制器將控制該第一波長光束與該第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成具有至少一方波脈衝與至少一突發脈衝所組合之一複合光波組態，再藉由該複合光波組態中其雙重波長的反覆變換，使複合材料的加工達到快速及精確的成效。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該第一波長光束其波長為532nm，該第二波長光束其波長為1064nm。
- 如申請專利範圍第1項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該貝索光束鏡頭具有一錐形透鏡、複數個透鏡、以及一空間濾波器，據以形成具有長焦距之該貝索光束。
- 如申請專利範圍第1項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該貝索光束鏡頭為一第一貝索光束鏡頭，且該貝索光束為一第一貝索光束。
- 如申請專利範圍第5項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，更包括一第二貝索光束鏡頭，其係與該第一貝索光束鏡頭相對應，並設置於該第一與第二中之另一雷射光源之後方，使該第一與第二中之另一波長光束據以形成一第二貝索光束；且該同光軸反射鏡，係對應設置於該第一貝索光束及該第二貝索光束的光路上，據以形成同光軸之該加工光束。
- 如申請專利範圍第6項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該同光軸反射鏡係對應設置於該第一貝索光束的光路上，一第二反射鏡，係對應設置於該第二貝索光束的光路上，且該第二反射鏡可將該第二貝索光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡所塗設之鍍膜可使進入之該第一貝索光束得以穿透、該第二貝索光束得以偏斜，並據以形成該同光軸之加工光束。
- 如申請專利範圍第6項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，更包括一第一反射鏡與一第二反射鏡，係對應設置於該第一貝索光束與該第二貝索光束的光路上，且個別使該第一、第二貝索光束偏斜至該同光軸反射鏡，而該同光軸反射鏡所塗設之鍍膜可使進入之該第一、第二貝索光束得以偏斜，並據以形成同光軸之該加工光束。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該振鏡掃描模組設有一第三反射鏡與一X-Y光學掃描鏡頭，且藉由該第三反射鏡的反射及該X-Y光學掃描鏡頭的聚焦，進而導引該加工光束投射到該工作物其所欲的加工點上。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該控制器包括一主控振盪器的功率放大器(MOPA-Master Oscillator Power-Amplifier)或一聲光調製器(AOM-Acousto Optic Modulator)的任一形式，用以控制該第一波長光束與該第二波長光束的投射時機與能量，並使該第一加工光束與該第二加工光束組合形成該複合光波組態。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該複合光波組態為具有週期性循環之複合光波組態一，其依序包含一方波脈衝A、一方波脈衝B、與一突發脈衝A，且各組脈衝之間各有一保持時間，而該方波脈衝A的波長≦該方波脈衝B，且該突發脈衝A的高度與寬度可以調整。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之組合雙波長之雷射光加工裝置，其中，該複合光波組態為具有週期性循環之複合光波組態二，其依序包含一方波脈衝A、一突發脈衝A、一方波脈衝B、與一突發脈衝B，且各組脈衝之間各有一保持時間，而該方波脈衝A的波長≦該方波脈衝B，且該突發脈衝A與該突發脈衝B的高度與寬度可以調整。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US18/302,971 US20240109152A1 (en) | 2022-09-30 | 2023-04-19 | Combined dual-wavelength laser light processing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202415478A true TW202415478A (zh) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11820119B2 (en) | Laser lift off systems and methods that overlap irradiation zones to provide multiple pulses of laser irradiation per location at an interface between layers to be separated | |
| TW583045B (en) | Laser segmented cutting | |
| KR100790644B1 (ko) | 가변적 비점수차 방식의 초점 빔 스팟을 이용하여 절단하기위한 시스템 및 그 방법 | |
| US7672344B2 (en) | Multi-laser system | |
| JP5670647B2 (ja) | 加工対象物切断方法 | |
| CN212569305U (zh) | 一种激光光束整形装置 | |
| CN106493474B (zh) | 一种激光双面切划装置 | |
| JP6649402B2 (ja) | ラインビーム形成装置 | |
| JP2009190069A (ja) | レーザによる透明基板の加工方法および装置 | |
| CN113634769B (zh) | 基于高斯光束、光束整形复合光束的金属slm打印系统 | |
| CN110064841B (zh) | 一种激光加工装置、激光开槽方法和激光全切方法 | |
| KR20180064599A (ko) | 레이저 가공 장치 | |
| KR20170007552A (ko) | 레이저 용접 시스템 및 레이저 빔에 의한 용접 방법 | |
| JPH10328873A (ja) | レーザ加工装置 | |
| US20210323095A1 (en) | Laser processing device and laser processing method | |
| JPS6239539B2 (zh) | ||
| KR20140020776A (ko) | 프레넬 영역 소자를 이용한 레이저 가공 장치 및 이를 이용한 기판 절단 방법 | |
| WO2007055452A1 (en) | Laser processing apparatus using laser beam splitting | |
| JP5966468B2 (ja) | レーザー加工装置 | |
| CN110977188A (zh) | 一种基于空间光调制器的多焦点晶圆内部切割装置 | |
| TW202135965A (zh) | 雷射加工裝置和雷射加工工件的方法 | |
| TW202415478A (zh) | 組合雙波長之雷射光加工裝置 | |
| KR20080093321A (ko) | 레이저가공 장치 | |
| KR100862522B1 (ko) | 레이저가공 장치 및 기판 절단 방법 | |
| US20240109152A1 (en) | Combined dual-wavelength laser light processing device |