本实用新型专利技术公开了一种切宽可调的无杂光激光加工系统，包括沿激光光路方向依次布置的激光器、扩束镜、一维衍射光学元件、聚焦透镜、具有有限通光口径的光学元件、以及成像透镜，具有有限通光口径的光学元件由透光部分和非透光部分构成，激光器发出的原始激光束经过扩束镜后得到新激光束，新激光束依次经过一维衍射光学元件得到沿一维方向分布的若干主子激光束和若干次子激光束，主子激光束和次子激光束均透过聚焦透镜而射向所述具有有限通光口径的光学元件，其中主子激光束通过具有有限通光口径的光学元件的透光部分射向成像透镜，而次子激光束则由具有有限通光口径的光学元件的非透光部分遮挡。本实用新型专利技术能根据不同的需要而在切割工件时在一定范围内任意变换切割宽度，并消除衍射元件带来的高阶衍射杂光对切割的影响，同时可以实现在比现有设备更高的加工效率的同时获得最小范围的热影响区。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种切宽可调的无杂光激光加工系统，包括沿激光光路方向依次布置的激光器、扩束镜、一维衍射光学元件、聚焦透镜、具有有限通光口径的光学元件、以及成像透镜，具有有限通光口径的光学元件由透光部分和非透光部分构成，激光器发出的原始激光束经过扩束镜后得到新激光束，新激光束依次经过一维衍射光学元件得到沿一维方向分布的若干主子激光束和若干次子激光束，主子激光束和次子激光束均透过聚焦透镜而射向所述具有有限通光口径的光学元件，其中主子激光束通过具有有限通光口径的光学元件的透光部分射向成像透镜，而次子激光束则由具有有限通光口径的光学元件的非透光部分遮挡。本技术能根据不同的需要而在切割工件时在一定范围内任意变换切割宽度，并消除衍射元件带来的高阶衍射杂光对切割的影响，同时可以实现在比现有设备更高的加工效率的同时获得最小范围的热影响区。【专利说明】切宽可调的无杂光激光加工系统
本技术涉及一种切宽可调的无杂光激光加工系统，主要用于对l0W-k芯片、硅片的开槽或切割加工。
技术介绍
Lowk材料是一种非常难加工的材料，目前市面上几乎所有的low-k材料都较脆，机械强度低，与衬底的粘结力差，传统的刀具切割不但效率低，良率差，加工效果不好，而且还非常浪费包括刀具在内的各种耗材，增加成本。利用激光对样品进行各类处理是激光加工领域最常见的工艺，传统的激光加工系统在需要加大激光切宽时往往通过增加激光功率、离焦加工或者多次划线等工艺方式来实现，这些方式虽然可以增加切宽，但分别会带来增加热影响区、切割道形貌不佳和效率低等问题。通过在光路中增加一组或多组直角棱镜系统并配合一系列的聚焦镜组或成像透镜组来改变最大切宽的设备已经有售，但是这种利用成像原理来调节切宽的设备的在调试时非常复杂，而且当切宽大于单个成像点的光斑直径时，会在切割槽的中间留下一道未去除的区域，对下一道工序的处理增加了难度。现有的另一种多光束工艺是通过把经过一维衍射光学元件分开并经过透镜聚焦后的激光光斑分别投射到相邻的切割道上，通过一次划多个切割道和在单个切割道上划多次的方式来实现，这样可以在增加单个切割道切宽的同时不会较大的牺牲加工效率，但这种激光加工系统会导致切割道切宽不稳以及切割道形貌不佳等问题，并且对机械的精度以及电气的控制精度较高。
技术实现思路
本技术目的是:针对上述问题，提供一种切宽可调的无杂光激光加工系统结构，该系统能根据不同的需要而在切割low-k这种难去除的材料时在一定范围内任意变换切割宽度，并消除衍射元件带来的高阶衍射杂光对切割的影响，同时可以实现在比现有设备更闻的加工效率的同时获得最小范围的热影响区。本技术的技术方案是:所述切宽可调的无杂光激光加工系统，包括沿激光光路方向依次布置的激光器、扩束镜、一维衍射光学元件、聚焦透镜、具有有限通光口径的光学元件、以及成像透镜，所述具有有限通光口径的光学元件由透光部分和非透光部分构成，所述激光器发出的原始激光束经过所述扩束镜后得到新激光束，所述新激光束依次经过所述一维衍射光学元件得到沿一维方向分布的若干主子激光束和若干次子激光束，所述主子激光束和次子激光束均透过所述聚焦透镜而射向所述具有有限通光口径的光学元件，其中主子激光束通过所述具有有限通光口径的光学元件的透光部分射向所述成像透镜，而次子激光束则由所述具有有限通光口径的光学元件的非透光部分遮挡。作为优选，所述一维衍射光学元件安装在一旋转调节镜架上。作为优选，还包括至少一个布置在所述扩束镜和一维衍射光学元件之间、用以将从扩束镜出射的所述新激光束反射给所述一维衍射光学元件的反射镜。作为优选，所述的激光器是中心波长为355nm的紫外纳秒脉冲激光器，脉宽在IOns ?400ns 之间。作为优选，所述扩束镜的扩束率在2?10倍之间。作为优选，所述一维衍射光学元件的分光数目在4?14个之间。作为优选，所述一维衍射光学元件的光束分离角在0.002°?0.2°之间。作为优选，所述聚焦透镜的焦距在20mm?80mm之间。作为优选，所述透光部分对所述主子激光束的透过率在50%以上，所述非透光部分对所述次子激光束的透过率在20%以下。作为优选，所述具有有限通光口径的光学元件的非透光部分是通过镀增反膜的方式来实现的。作为优选，定义所述聚焦透镜的焦距为f，同时定义顺着激光传播方向为X轴正方向，逆着激光传播方向为X轴负方向，以激光聚焦镜的焦点为参考零点，则所述具有有限通光口径的光学元件在X轴上的坐标位置在_20%*f?+10%*f之间。作为优选，所述具有有限通光口径的光学元件的透光部分的形状为圆形。作为优选，所述成像透镜的倍率在0.3?3.0之间。本技术的优点是:本技术是这种无杂光激光加工系统具有由一维衍射光学元件、具有有限通光口径的光学元件以及一组具有恰当相对位置关系的激光聚焦透镜和成像透镜组成的光学系统，该光学系统能够有效去除高阶衍射杂光影响，保证芯片的切割质量，同时本技术还能够通过旋转一维衍射光学元件来调整切宽的大小。【专利附图】【附图说明】下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述:图1为本技术实施例中无杂光激光加工系统的结构简图；图2为本技术实施例中切宽最小时的一维光斑分布图。图3为本技术实施例中一维光斑分布图。图4为本技术实施例中切宽介于最大与最小值之间时的一维光斑分布图。其中:1_激光器，2-扩束镜，3-反射镜，4- 一维衍射光学元件，5-聚焦透镜，6_具有有限通光口径的光学元件，7-成像透镜，8-待加工样品，9-切割道，IA-原始激光束，2A-新激光束，5A-主子激光束，5B-次子激光束，6-1透光部分，6_2非透光部分。【具体实施方式】实施例:图1出示了本技术这种切宽可调的无杂光激光加工系统的一个具体实施例，它包括沿激光光路方向依次布置的激光器1、扩束镜2、反射镜3、一维衍射光学元件4、聚焦透镜5、具有有限通光口径的光学元件6、以及成像透镜7。其中，所述反射镜3的作用纯粹是为了改变光路传播的方向，如果不需要对光路方向进行改变，则可以不用设置所述反射镜3。所述的具有有限通光口径的光学元件6的具有有限通光口径的光学元件6由透光部分6-1和非透光部分6-2构成。如图1所示，所述激光器I发出一定直径的原始激光束1A，该原始激光束IA经过所述扩束镜2后得到直径变大(或变小)的新激光束2A，所述新激光束2A再经过所述反射镜3反射后进入所述一维衍射光学元件4。经一维衍射光学元件4后得到沿一维方向分布的若干(一维衍射光学元件4的分光数目可根据实际需要而变，从一维衍射光学元件4出射的主子激光束数量取决于初始设计值，本技术为绘图的简单，在附图1中以三束为例)主子激光束5A，而实际上衍射具有有限通光口径的光学元件4会除了产生主子激光束5A外，还会产生很多高阶杂光，本技术中将这些高阶杂光统称为次子激光束5B，本技术以两束次子激光束5B为例，从一维衍射光学元件4出射的所有子激光束5A、5B经过所述聚焦透镜5后会在聚焦透镜5的像方焦平面上得到相同数量(本例即为五个)的聚焦激光光斑，其中中间的三束主子激光束5A是需要的，而边上两束次子激光束5B是高阶衍射光，需要滤除掉。从一维衍射光学元件4出射的所有子激本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种切宽可调的无杂光激光加工系统，其特征在于：它包括沿激光光路方向依次布置的激光器（1）、扩束镜（2）、一维衍射光学元件（4）、聚焦透镜（5）、具有有限通光口径的光学元件（6）、以及成像透镜（7），所述具有有限通光口径的光学元件（6）由透光部分（6‑1）和非透光部分（6‑2）构成，所述激光器（1）发出的原始激光束（1A）经过所述扩束镜（2）后得到新激光束（2A），所述新激光束（2A）依次经过所述一维衍射光学元件（4）得到沿一维方向分布的若干主子激光束（5A）和若干次子激光束（5B），所述主子激光束（5A）和次子激光束（5B）均透过所述聚焦透镜（5）而射向所述具有有限通光口径的光学元件（6），其中主子激光束（5A）通过所述具有有限通光口径的光学元件（6）的透光部分（6‑1）射向所述成像透镜（7），而次子激光束（5B）则由所述具有有限通光口径的光学元件（6）的非透光部分（6‑2）遮挡。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王杰，潘传鹏，郭良，
申请(专利权)人：苏州兰叶光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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