【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密切割，具体而言，涉及一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置及方法。
技术介绍
1、晶圆是一种用于芯片制造的圆形硅片或其他材料片。它是半导体的基础材料，用于制造集成电路和其他电子器件。随着高功率半导体市场的不断扩大，对于晶圆的需求量也日益增加。但是由于晶圆通常是由硅、蓝宝石、碳化硅等硬脆材料制成的，具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性，使得其晶圆的切割面临许多挑战。
2、使用传统的金刚石刀具切割硬脆性材料晶圆，存在切割效率低、切口较宽、材料损耗大、崩边较大、刀具磨损大等一系列问题。而激光切割晶圆具有切割效率高、崩边小、洁净环保、工艺简单等优点，因此激光切割技术已经成为晶圆切割的主流方法，但是使用脉冲激光直接切割晶圆仍然存在切缝不直、表面有污染物、热损伤大等问题。
3、为了克服激光直接切割晶圆存在的问题，有学者提出将超快激光聚焦在材料内部进行改质，然后裂片的新方法，由于没有切缝，因此该方法也被称为隐形切割。但是现有的隐形切割方法中，能实现的纵向长度不足，且切割效率较低，无法满足生产需求。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，旨在改善现有的隐形切割方法中，能实现的纵向长度不足，且切割效率较低的问题。
2、本专利技术采用了如下方案：
3、本申请提供了一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，包括：激光器、反射镜、聚焦物镜、超声振动装置以及高速三维移动平台；其中，晶片适于固定在所述超声振动装
4、进一步地，所述超声振动装置包括超声振动平台与超声振动发生器，所述超声振动发生器适于驱动所述超声振动平台实现超声振动。
5、进一步地，所述聚焦物镜上方设置有反射镜，所述激光器发出的超快脉冲激光适于通过所述反射镜反射至所述聚焦物镜上。
6、进一步地，所述激光器与所述反射镜之间设置有扩束器。
7、进一步地，还包括控制装置，所述控制装置控制连接所述激光器、高速三维移动平台。
8、本专利技术还提供了一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，应用上述所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，包括如下步骤：
9、步骤一：将晶圆粘附在超声振动平台上方，超声振动平台固定于高速三维移动平台上；
10、步骤二：打开超声振动发生器，使晶圆随超声振动平台一同产生纵向的超声振动；
11、步骤三:根据超快激光内部改质的要求，设置激光加工参数；
12、步骤四：激光器发射的激光经扩束器增大光束直径后，经反射镜进入聚焦物镜，通过聚焦物镜聚焦于晶圆的底部；
13、步骤五：通过控制装置实时控制激光器的功率以及控制高速三维移动平台从下往上运动来实现晶圆内部从下而上逐层扫描，以形成若干激光改质层。
14、进一步地，超声振动频率为10khz-40khz，超声振动振幅为1μm-30μm。
15、进一步地，在步骤三中，设定激光波长800nm-1100nm，重复频率1khz-1mhz，激光功率0-30w可调，脉冲宽度0.1ps-10fs，激光扫描速度0.5m/s-5m/s可调。
16、进一步地，在步骤五中，激光改质层的层数设置为3-6层。
17、进一步地，从下到上所述激光改质层使用的激光功率逐渐降低。
18、有益效果：
19、通过超声振动的引入一方面可以在激光功率不变的情况下增加激光改质点的纵向长度，增大激光在焦点处的改质区域，并且减少激光改质层的数量，缩短激光改质时间；另一方面超声振动可以促进激光诱导的微裂纹沿纵向扩展，有助于晶圆的裂片，可以极大提高晶圆划片的生产效率，通过实时调整激光功率与超声振动装置配合，保证不同改质层的加工效果接近。
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1.一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，包括：激光器、反射镜、聚焦物镜、超声振动装置以及高速三维移动平台；其中，晶片适于固定在所述超声振动装置上，所述超声振动装置设置在高速三维移动平台上以随着所述高速三维移动平台运动，所述聚焦物镜设置在所述超声振动装置上方以用于激光聚焦至所述超声振动装置上，所述激光器适于发出的超快脉冲激光适于被所述聚焦物镜聚焦至所述超声振动装置上对晶圆进行扫描，并与所述超声振动装置配合在所述晶圆上形成若干激光改质层。
2.根据权利要求1所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述超声振动装置包括超声振动平台与超声振动发生器，所述超声振动发生器适于驱动所述超声振动平台实现超声振动。
3.根据权利要求2所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述聚焦物镜上方设置有反射镜，所述激光器发出的超快脉冲激光适于通过所述反射镜反射至所述聚焦物镜上。
4.根据权利要求3所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述激光器与所述反射镜之间设置有扩束器。
5.根据权利要求
6.一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，其特征在于，应用权利要求5所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，包括如下步骤：
7.根据权利要求6任意一项所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，其特征在于，超声振动频率为10kHz-40kHz，超声振动振幅为1μm-30μm。
8.根据权利要求6任意一项所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，在步骤三中，设定激光波长800nm-1100nm，重复频率1kHz-1MHz，激光功率0-30W可调，脉冲宽度0.1ps-10fs。
9.根据权利要求6任意一项所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，在步骤五中，激光改质层的层数设置为3-6层。
10.根据权利要求9任意一项所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆的方法，从下到上激光改质层的使用的激光功率逐渐降低。
...【技术特征摘要】
1.一种超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，包括：激光器、反射镜、聚焦物镜、超声振动装置以及高速三维移动平台；其中，晶片适于固定在所述超声振动装置上，所述超声振动装置设置在高速三维移动平台上以随着所述高速三维移动平台运动，所述聚焦物镜设置在所述超声振动装置上方以用于激光聚焦至所述超声振动装置上，所述激光器适于发出的超快脉冲激光适于被所述聚焦物镜聚焦至所述超声振动装置上对晶圆进行扫描，并与所述超声振动装置配合在所述晶圆上形成若干激光改质层。
2.根据权利要求1所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述超声振动装置包括超声振动平台与超声振动发生器，所述超声振动发生器适于驱动所述超声振动平台实现超声振动。
3.根据权利要求2所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述聚焦物镜上方设置有反射镜，所述激光器发出的超快脉冲激光适于通过所述反射镜反射至所述聚焦物镜上。
4.根据权利要求3所述的超声振动辅助超快激光隐形切割晶圆装置，其特征在于，所述激光器与所述反射镜之间设置有扩束...
【专利技术属性】
技术研发人员：温秋玲，胡佳鑫，胡中伟，黄辉，杨野，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：
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