【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种基于双空间光调制器的激光切割装置。
技术介绍
1、半导体行业，半导体材料占据主导地位，被广泛应用于mems器件、内存条、cpu以及功率器件等产品。晶粒尺寸越来越小，厚度越来越薄，传统的刀轮切割设备由于崩边太大而难以满足高质量要求。激光隐形切割技术作为一种非接触式的加工工艺，将激光能量聚焦在材料内部形成改质层，进而产生热应力裂纹，通过控制裂纹扩展实现无表面划痕，无材料损耗，热影响区域小的高效切割。激光隐形切割技术具有加工速度快、材料利用率高、裂片质量好、一致性好以及自动化程度高等优点在硅晶圆等脆性半导体材料切割领域得到广泛的应用。
2、通用的激光隐形切割技术采取单焦点的聚焦方式，单个焦点的扫描产生改质层，对于厚度较大的半导体材料，激光隐形切割需要通过逐次提升焦点位置的多道扫描来完成，这样导致加工效率较低。如果能够在材料内部同时聚焦生成多个可控焦点进行切割，便可以成倍提高切割效率。
3、在激光隐形切割过程中，当汇聚的激光光束通过折射率不同的空气介质和材料之间的界面时，由于折射率失配，会引起一种很强的球差现象。球差现象导致了显著的焦点偏移、焦斑的拉伸和畸变，并且随着加工深度的增加，球差现象会更加显著。这些现象对加工一致性产生不利的影响，像差校正在激光隐切过程中变得越发重要。
4、空间光调制器作为新型可编程的光学器件可以对激光光束的振幅、相位以及偏振等光学参数进行调控，配合所需的光路设计即可以在材料加工区域得到任意的光场强度分布。
5、专利号为201710721276.2的中
6、因此，需要研发一种提高半导体材料内部切割效率和一致性的激光加工装备。
技术实现思路
1、本技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种基于双空间光调制器的激光切割装置，旨在提高切割效率和一致性。
2、本技术的目的通过以下技术方案来实现：
3、基于双空间光调制器的激光切割装置，特点是：激光器的输出光路上依次设有扩束镜、功率衰减模组以及用于加载多焦点相位图的空间光调制器一和用于加载像差校正相位图的空间光调制器二，空间光调制器一与空间光调制器二之间的光路上依次设有第一凸透镜、第一反射镜以及第二凸透镜，空间光调制器二的输出光路上依次设有第三凸透镜、第二反射镜、第四凸透镜以及第三反射镜，第三反射镜的反射光路上设有加工物镜。
4、进一步地，上述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其中，所述激光器是脉冲宽度为纳秒、皮秒或飞秒的近红外激光器、绿色激光器或者紫外激光器。
5、进一步地，上述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其中，所述激光器为波长1064nm或1080nm的近红外激光器，或者为波长532nm或515nm的绿色激光器，或者为波长355nm或343nm的紫外激光器。
6、进一步地，上述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其中，所述激光器为发射激光频率在10～100khz之间连续可调、平均功率为0～10w可调、重复频率为10～100khz的激光器。
7、进一步地，上述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其中，所述空间光调制器一和空间光调制器二是波长300nm～1100nm、像素高于30万的空间光调制器。
8、进一步地，上述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其中，第一凸透镜的焦距与第二凸透镜的焦距相同。
9、本技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
10、①本技术通过空间光调制器加载轴向多焦点相位图和像差校正相位图，在半导体材料内部生成多个焦点并进行像差校正，焦点数量和间距通过加载不同相位图进行控制，像差校正通过像差校正相位图进行控制；
11、②通过空间光调制器加载轴向多焦点相位图和像差校正相位图，在半导体材料内部生成多个焦点并进行像差校正，焦点数量和间距通过加载不同相位图进行控制，像差校正通过像差校正相位图进行控制；利用空间光调制器产生可控的轴向多焦点用于半导体材料的隐形切割，大幅度提高半导体材料隐切效率，推广到硅晶圆、砷化镓、磷化铟、氮化镓等脆性半导体材料以及玻璃材料的精密加工；
12、③通过空间光调制器的光斑整形技术，对半导体材料隐切过程中因折射率失配造成的球差现象进行矫正，利于提高半导体材料隐切的一致性和加工品质；
13、④针对较厚半导体材料(>300μm)，传统隐切方法需要5～6次切割，加工速度在300mm/s左右，而本技术切割次数在1～2次，加工速度>500mm/s；
14、⑤通过空间光调制器加载多焦点相位图，激光光束经加工物镜聚焦后在焦平面前后产生多个焦点，其中焦点数量和间距可通过不同的相位图进行调整；通过空间光调制器加载不同深度下的像差校正相位图用来校正因折射率失配导致的不同加工深度下的焦斑拉伸、聚焦不良等现象，提高加工一致性。
15、本技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本技术具体实施方式了解。本技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
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1.基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：激光器(1)的输出光路上依次设有扩束镜(2)、功率衰减模组(3)以及用于加载多焦点相位图的空间光调制器一(4)和用于加载像差校正相位图的空间光调制器二(8)，空间光调制器一(4)与空间光调制器二(8)之间的光路上依次设有第一凸透镜(5)、第一反射镜(6)以及第二凸透镜(7)，空间光调制器二(8)的输出光路上依次设有第三凸透镜(9)、第二反射镜(10)、第四凸透镜(11)以及第三反射镜(12)，第三反射镜(12)的反射光路上设有加工物镜(13)。
2.根据权利要求1所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：所述激光器(1)是脉冲宽度为纳秒、皮秒或飞秒的近红外激光器、绿色激光器或者紫外激光器。
3.根据权利要求1或2所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：所述激光器(1)为波长1064nm或1080nm的近红外激光器，或者为波长532nm或515nm的绿色激光器，或者为波长355nm或343nm的紫外激光器。
4.根据权利要求1或2所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征
5.根据权利要求1所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：所述空间光调制器一(4)和空间光调制器二(8)是波长300nm～1100nm、像素高于30万的空间光调制器。
6.根据权利要求1所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：第一凸透镜(5)的焦距与第二凸透镜(7)的焦距相同。
...【技术特征摘要】
1.基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：激光器(1)的输出光路上依次设有扩束镜(2)、功率衰减模组(3)以及用于加载多焦点相位图的空间光调制器一(4)和用于加载像差校正相位图的空间光调制器二(8)，空间光调制器一(4)与空间光调制器二(8)之间的光路上依次设有第一凸透镜(5)、第一反射镜(6)以及第二凸透镜(7)，空间光调制器二(8)的输出光路上依次设有第三凸透镜(9)、第二反射镜(10)、第四凸透镜(11)以及第三反射镜(12)，第三反射镜(12)的反射光路上设有加工物镜(13)。
2.根据权利要求1所述的基于双空间光调制器的激光切割装置，其特征在于：所述激光器(1)是脉冲宽度为纳秒、皮秒或飞秒的近红外激光器、绿色激光器或者紫外激光器。
3.根据权利要求1或2所述的基于双空间光调制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，柯凯，
申请(专利权)人：苏州德龙激光股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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