【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非晶相化改质机，尤其涉及一种非晶相化改质机与使用其的单晶材料的加工方法。
技术介绍
1、单晶材料中，极具工业应用价值并且较不易以机械方式切割的显着例子为碳化硅。碳化硅单晶晶片因其适用于高温及高电压的特性，因此，可被用于制作晶体管而应用于如电动车中或电源转换等领域中。就现有技术来说，一般为使用钻石线来切割碳化硅晶碇(ingot)以获得晶片。然而，此法切割道损耗(kerf loss)较大，常见损耗值为如150微米至300微米的切割道损耗。
2、另外，现有技术也有尝试以脉冲激光于单晶材料硅(silicon)或蓝宝石(sapphire)内部中进行改质，其中激光光波长可部分穿透材料。以激光光施加改质后，由于改质层已非原本的单晶结构，其键结强度较单晶材料已大幅下降。因此，于施加外力后，即可切割或分离部分的单晶材料。然而，传统的激光光容易造成改质层厚度过大，因而失去使用激光光进行改质能带来的减少切割道损失的优点。
3、目前，仍缺乏一种有效的激光光施加方式，使得改质层厚度缩减至数十微米或是更小，并且有效地产生改质层的单晶材料的加工方法。因此，目前亟需一种单晶材料的加工方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种非晶相化改质机与使用其的单晶材料的加工方法，其能够有效地产生改质层的同时，并使得改质层厚度缩减。
2、本专利技术实施例的一种非晶相化改质机可用以在单晶材料中形成非晶相改质层。所述非晶相化改质机包括飞秒激光源、光斑调整器、光束
3、在本专利技术的一实施例中，由飞秒激光源射出的激光束的波长为800nm至1600nm。
4、在本专利技术的一实施例中，由飞秒激光源射出的激光束的波长为1020nm至1080nm。
5、在本专利技术的一实施例中，光束角度扫描器具有单轴旋转。
6、在本专利技术的一实施例中，所述小角度为0.01弧度至0.05弧度。
7、在本专利技术的一实施例中，光束角度扫描仪为共振式扫描仪、压电材料驱动镜片或是声光调制器。
8、在本专利技术的一实施例中，飞秒激光源射出的激光束的脉冲重复率范围为100khz至10mhz之间的范围，脉冲宽度范围为300飞秒至2000飞秒之间的范围，且脉冲能量为1微焦耳至30微焦耳间之间的范围。
9、在本专利技术的一实施例中，述飞秒激光源射出的激光束的脉冲重复率范围为500khz至1000khz之间的范围，且脉冲宽度范围为1000飞秒至2000飞秒之间的范围。
10、在本专利技术的一实施例中，激光束经过光斑调整器后的光斑质量(m2)为1.0至1.4之间的范围。
11、在本专利技术的一实施例中，光束角度扫描仪以100赫兹至800赫兹的运动频率进行所述小角度的扫描。
12、本专利技术实施例的一种单晶材料的加工方法，包括以下步骤。提供单晶材料作为待改质对象。使用非晶相化改质机射出的飞秒激光束来对待改质对象的内部进行加工。所述加工包括：使用飞秒激光束在待改质对象的内部形成多条加工线，其中每一条加工线包括的字形的加工，且加工线之间的加工线间距在200μm至600μm之间的范围，其中在对待改质对象进行加工后会在待改质对象内部形成改质层；以及对待改质对象内部具有改质层的部分进行切割或分离。
13、在本专利技术的一实施例中，所述加工还包括使用飞秒激光束沿着待改质对象的边缘进行加工。
14、在本专利技术的一实施例中，使用飞秒激光束在待改质对象的内部形成多条加工线的加工方式是以相对于单晶材料的晶轴方向以垂直平口方式进行加工。
15、在本专利技术的一实施例中，每一条加工线的加工趟数在2趟至10趟之间的范围。
16、在本专利技术的一实施例中，每一条加工线的加工趟数在2趟至6趟之间的范围。
17、在本专利技术的一实施例中，所述加工是以0.02至0.08微米的振镜振幅来对待改质对象的内部进行加工。
18、在本专利技术的一实施例中，其中每一条加工线是使用飞秒激光束以5毫米/秒至20毫米/秒的加工速度来对待改质对象的内部进行加工。
19、在本专利技术的一实施例中，每一条多条加工线是使用飞秒激光束以3w至8.5w的加工功率来对待改质对象的内部进行加工。
20、在本专利技术的一实施例中，使用飞秒激光束在待改质对象的内部形成加工线是以非拼接法对待改质对象的内部的整面进行加工。
21、在本专利技术的一实施例中，使用飞秒激光束在待改质对象的内部形成加工线是以拼接法对待改质对象的内部的第一部分进行加工完成后，再对待改质对象的内部的第二部分进行加工。
22、基于上述，本专利技术实施例的非晶相化改质机与使用其的单晶材料的加工方法，其能够有效地产生改质层的同时，并使得改质层厚度缩减。据此，改质层厚度能远小于使用机械方式切割所造成的切割道损失，且改质后得以轻易地施加外力后分离。
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1.一种非晶相化改质机，用以在单晶材料中形成非晶相改质层，其中所述非晶相化改质机包括：
2.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中由所述飞秒激光源射出的所述激光束的波长为800nm至1600nm。
3.根据权利要求2所述的非晶相化改质机，其中由所述飞秒激光源射出的所述激光束的波长为1020nm至1080nm。
4.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描器具有单轴旋转。
5.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述小角度为0.01弧度至0.05弧度。
6.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描仪为共振式扫描仪、压电材料驱动镜片或是声光调制器。
7.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述飞秒激光源射出的所述激光束的脉冲重复率范围为100kHz至10MHz之间的范围，脉冲宽度范围为300飞秒至2000飞秒之间的范围，且脉冲能量为1微焦耳至30微焦耳间之间的范围。
8.根据权利要求7所述的非晶相化改质机，其中所述飞秒激光源射出的所述激光束的所述脉冲重复率范围
9.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述激光束经过所述光斑调整器后的光斑质量(M2)为1.0至1.4之间的范围。
10.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描仪以100赫兹至800赫兹的运动频率进行所述小角度的扫描。
11.一种单晶材料的加工方法，包括：
12.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中所述加工还包括使用所述飞秒激光束沿着所述待改质对象的边缘进行加工。
13.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中使用所述飞秒激光束在所述待改质对象的所述内部形成多条加工线的加工方式是以相对于所述单晶材料的晶轴方向以垂直平口方式进行加工。
14.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中每一条所述多条加工线的加工趟数在2趟至10趟之间的范围。
15.根据权利要求14的单晶材料的加工方法，其中每一条所述多条加工线的加工趟数在2趟至6趟之间的范围。
16.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中所述加工是以0.02至0.08微米的振镜振幅来对所述待改质对象的所述内部进行加工。
17.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中每一条所述多条加工线是使用所述飞秒激光束以5毫米/秒至20毫米/秒的加工速度来对所述待改质对象的所述内部进行加工。
18.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中每一条所述多条加工线是使用所述飞秒激光束以3W至8.5W的加工功率来对所述待改质对象的所述内部进行加工。
19.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中使用所述飞秒激光束在所述待改质对象的所述内部形成所述多条加工线是以非拼接法对所述待改质对象的所述内部的整面进行加工。
20.根据权利要求11的单晶材料的加工方法，其中使用所述飞秒激光束在所述待改质对象的所述内部形成所述多条加工线是以拼接法对所述待改质对象的所述内部的第一部分进行加工完成后，再对所述待改质对象的所述内部的第二部分进行加工。
...【技术特征摘要】
1.一种非晶相化改质机，用以在单晶材料中形成非晶相改质层，其中所述非晶相化改质机包括：
2.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中由所述飞秒激光源射出的所述激光束的波长为800nm至1600nm。
3.根据权利要求2所述的非晶相化改质机，其中由所述飞秒激光源射出的所述激光束的波长为1020nm至1080nm。
4.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描器具有单轴旋转。
5.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述小角度为0.01弧度至0.05弧度。
6.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描仪为共振式扫描仪、压电材料驱动镜片或是声光调制器。
7.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述飞秒激光源射出的所述激光束的脉冲重复率范围为100khz至10mhz之间的范围，脉冲宽度范围为300飞秒至2000飞秒之间的范围，且脉冲能量为1微焦耳至30微焦耳间之间的范围。
8.根据权利要求7所述的非晶相化改质机，其中所述飞秒激光源射出的所述激光束的所述脉冲重复率范围为500khz至1000khz之间的范围，且所述脉冲宽度范围为1000飞秒至2000飞秒之间的范围。
9.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述激光束经过所述光斑调整器后的光斑质量(m2)为1.0至1.4之间的范围。
10.根据权利要求1所述的非晶相化改质机，其中所述光束角度扫描仪以100赫兹至800赫兹的运动频率进行所述小角度的扫描。
11.一种单晶材料的加工方法，包括：
12...
【专利技术属性】
技术研发人员：李建中，王柏凯，王上棋，蔡佳琪，李依晴，
申请(专利权)人：环球晶圆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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