【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光加工，特别涉及一种半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统及加工方法。
技术介绍
1、激光改质切割单焦技术应用于半导体半导体晶圆切割加工越来越广泛，相比于传统切割方法，激光改质切割技术以其加工速度快、操作简单、加工精确高、无机械损伤等特点逐渐代替传统的机械切割，且适用于多种材料的加工。
2、由于在激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射区域热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。然而对于半导体晶圆激光加工领域，目前上述现有技术中商用的超快激光在加工时的能量利用率低，从而加工效率低下，加工时间过长，成本过高。为了提高能量利用率，现在大部分使用镜片整形的方式进行加工，但现有技术通常不具备分光效果或分光方式灵活性差、光束利用率低，在加工过程中光束的数量、多光束的位置、能量分布等参数不能改变，满足不了现在的大部分应用。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了一种半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，包括工控机、空间光调制器及xyz三轴移动的运动单元，所述空间光调制器及运动单元均由所述工控机控制；
2、所述空间光调制器包括依次设置的激光器、扩束镜、线偏振玻片一、pbs晶体、45°反射镜一、线偏振玻片二、slm液晶反射执行器、高阶光阑、4f透镜二、线偏振玻片三、45°反射镜二及聚焦镜；
3、所述激光器发射的调制激光依次经过所述扩束镜、线偏振玻片一、pbs晶体、45°反射镜一、线偏振玻片二、slm
4、所述空间光调制器还包括控制所述线偏振玻片一的中空步进电机，且所述中空步进电机由所述工控机控制；
5、所述空间光调制器还包括控制所述slm液晶反射执行器的slm调制控制器，且所述slm调制控制器由所述工控机控制。
6、进一步的，所述空间光调制器还包括4f透镜一、光斑分析仪一及由所述工控机控制的丝杆电机模组一；
7、所述4f透镜一和光斑分析仪一在所述丝杆电机模组带动下介入通过所述45°反射镜一反射的光束，光束经由所述4f透镜一进入所述光斑分析仪一以观察并检测光斑能量分布和形态，用于检测所述45°反射镜一反射的光束状态。
8、进一步的，所述空间光调制器还包括聚焦透镜、光斑分析仪二及由所述工控机控制的丝杆电机模组二；
9、所述聚焦透镜和光斑分析仪二在所述丝杆电机模组二带动下介入通过4f透镜二聚焦发散后的高阶光束，观察并检测、检测调制后光斑能量分布和形态，通过聚焦透镜聚焦用于模拟聚焦镜聚焦后的光斑形态。
10、本专利技术还提供了一种基于上述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统的加工方法，包括如下步骤：
11、s1：真空吸盘吸附半导体晶圆，所述工控机控制所述运动单元载入半导体晶圆到加工位置，载台旋转平台，将半导体晶圆切割道旋转至与直线平台x轴平行；
12、s2：所述工控机控制所述运动单元中的调焦平台沿z轴上下移动至加工位置；
13、s3：所述工控机调取所述slm调制控制器内预存的相位图，并检查相位图是否正确；若正确，进入步骤s4；若不正确，加工停止并输出报警信息；
14、s4：所述激光器发射的调制激光依次经过所述扩束镜、线偏振玻片一、pbs晶体、45°反射镜一、线偏振玻片二、slm液晶反射执行器、高阶光阑、4f透镜二、线偏振玻片三及45°反射镜二后，通过所述聚焦镜聚焦并使能量产生多焦点排布，多焦点光束作用至承载在xyz三轴移动的运动单元上的工件内部，实现晶圆激光动态多焦点改质切割；
15、s5：所述工控机控制所述运动单元沿x轴运动，多焦点激光对所述运动单元上的半导体晶圆进行多焦点改质切割，同时产生多个改质层；
16、s6：重复上述步骤s2-s5，直到当前切割道改质切割完成；所述工控机控制所述运动单元沿y轴运动，运动到下一改质切割位置；
17、s7：重复上述步骤s2-s6，直到完成一整面切割位置的加工；
18、s8：所述工控机控制所述运动单元中载台旋转平台，旋转90度，重复上述步骤s2-s7，直到整个半导体晶圆加工完毕。
19、上述的加工方法，步骤s4具体包括：
20、s41.所述激光器发射调制激光，通过所述扩束镜调节激光发散角和光斑大小且不改变激光能量分布以及分布方向；
21、s42.经由所述扩束镜调节后的光束进入由所述中空步进电机带动的线偏振玻片一，所述工控机控制所述中空步进电机旋转，所述步进中空电机旋转所述线偏振玻片一的角度以调节光束的垂直和水平线性偏振方向；
22、s43.具备线性偏振的光束进入所述pbs晶体进行分束，并通过所述线偏振玻片一改变透过所述pbs晶体的光束数量，并通过所述pbs晶体衰减出射激光功率以改变出射激光功率；
23、s44.所述pbs晶体45°分束后的光束通过所述45°反射镜一反射进入线偏振玻片二，然后光束进入所述slm液晶反射执行器，所述slm液晶反射执行器在所述slm调制控制器的控制下执行所述工控机调取的所述slm调制控制器内预存的相位图，以实现不同光束能量分布和形态；
24、s45.所述slm液晶反射执行器反射后的光束进入所述高阶光阑，所述高阶光阑拦截因调制限制锁产生的高阶光，以减少高阶光束外围高阶光聚焦对切割效果的影响；
25、s46.因调制后的光束具有较大发散角，光斑直径也会随传输距离的变大而越来越大，经过所述高阶光阑拦截后的高阶光束通过所述4f透镜二的聚焦发散以控制调制光束在到达所述聚焦镜入射口时，光束直径＜所述聚焦镜的入射口直径，以提高激光能量利用率；
26、s47.由于调试光束在经由slm液晶反射执行器调制后，光束线性偏振方向会与切割方向有偏转角，通过所述4f透镜二的聚焦光束进入所述线偏振玻片三，并通过所述线偏振玻片三手动角度旋转，以消除光束线性偏振方向会与切割方向有偏转角，使其与切割方向平行，从而降低切割阈值并提高切割质量；
27、s48.光束通过所述线偏振玻片三后，经由所述45°反射镜二反射进入所述聚焦镜聚焦并使能量产生多焦点排布，多焦点光束汇聚与材料内部，实现晶圆激光动态多焦点改质切割。
28、上述的加工方法，步骤s44中，所述4f透镜一和光斑分析仪一在所述工控机控制的所述丝杆电机模组带动下介入通过所述45°反射镜一反射的光束，光束经由所述4f透镜一进入所述光斑分析仪一以观察并检测光斑能量分布和形态，用于检测所述45°反射镜一反射的光束状态，从而在预先生成好的全息图在计算过程中，所述工控机计算时可以实时采集多个光束的信息并加入全息图计算过程中，提高全息图的多焦点能量分布的精度，保证加工的精度。
29、上述的加工方法，步骤s47中，所述聚焦透镜和光斑分析仪二在所述工控机控制的所述丝杆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，包括工控机(21)、空间光调制器及XYZ三轴移动的运动单元(22)，所述空间光调制器及运动单元(22)均由所述工控机(21)控制；
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括4F透镜一(7)、光斑分析仪一(8)及由所述工控机(21)控制的丝杆电机模组一(9)；
3.根据权利要求2所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括聚焦透镜(15)、光斑分析仪二(16)及由所述工控机(21)控制的丝杆电机模组二(17)；
4.一种基于权利要求3所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，步骤S4具体包括：
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤S44中，所述4F透镜一(7)和光斑分析仪一(8)在所述工控机(21)控制的所述丝杆电机模组(9)带动下介入通过所述45°反射镜一(6)反射的光束，光束经由所述
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，步骤S47中，所述聚焦透镜(15)和光斑分析仪二(16)在所述工控机(21)控制的所述丝杆电机模组二(17)带动下介入通过4F透镜二(14)聚焦发散后的高阶光束，观察并检测、检测调制后光斑能量分布和形态，通过聚焦透镜(15)聚焦用于模拟聚焦镜(20)聚焦后的光斑形态。
8.一种工控机，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求4-7中任一项所述的加工方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求4-7中任一项所述的加工方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，包括工控机(21)、空间光调制器及xyz三轴移动的运动单元(22)，所述空间光调制器及运动单元(22)均由所述工控机(21)控制；
2.根据权利要求1所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括4f透镜一(7)、光斑分析仪一(8)及由所述工控机(21)控制的丝杆电机模组一(9)；
3.根据权利要求2所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统，其特征在于，所述空间光调制器还包括聚焦透镜(15)、光斑分析仪二(16)及由所述工控机(21)控制的丝杆电机模组二(17)；
4.一种基于权利要求3所述的半导体晶圆激光动态多焦改质切割系统的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，步骤s4具体包括：
6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，步骤s44中，所述4f透镜一(7)和光斑分析仪一(8)在所述工控机...
【专利技术属性】
技术研发人员：马以洋，
申请(专利权)人：浙江达仕科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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