用于减小激光划刻的锥度的方法及设备技术

本发明专利技术描述用于减小衬底中的激光划刻的锥度的方法及设备。一种方法包含将激光束沿垂直于所述束的第一切割方向的第一方向瞄准所述衬底的表面，且将其沿垂直于所述第一切割方向的第二方向瞄准所述表面。在每一位置中，使所述激光束相对于垂直于所述表面的线以束倾斜角倾斜。通过以下操作在所述表面中形成单个划刻线：在将所述激光束沿所述第一方向瞄准的同时将所述激光束施加到所述表面且沿所述第一切割方向进行切割，及在将所述激光束沿所述第二方向瞄准的同时将所述激光束施加到所述表面且沿所述第一切割方向及与所述第一切割方向相反的第二切割方向中的一者进行切割。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体来说涉及激光处理，特定来说涉及一种用于减小激光划刻的锥度的方法及设备。
技术介绍
高斯束激光处理在用于晶片划刻及其它类型的激光切割时通常导致渐缩切口。此问题的一种解决方案是使用呈(举例来说)矩形顶帽形式的经塑形激光束。此些经塑形束仍产生特定量的锥度，这是因为经塑形激光束不具有完美塑形的面。
技术实现思路
本专利技术的实施例减小由激光处理或划刻产生的切口的锥度。如上文所提及，典型激光处理产生渐缩切口。即，在沿切割路径的任何给定点处，切口的底部宽度小于切口的顶部宽度。比较来说，本专利技术的实施例并入策略性激光定位以减小激光划刻或切割的锥度。较直切割可减小切割后处理且由于切割的可预测性而最大化衬底中的面积的使用。本文中所教示的减小衬底中的激光划刻的锥度的方法的一种方法包括:将激光束沿垂直于所述激光束的第一切割方向的第一方向瞄准所述衬底的表面且使所述激光束相对于从所述衬底的所述表面垂直延伸的线以束倾斜角倾斜；将所述激光束沿垂直于所述激光束的所述第一切割方向的第二方向瞄准所述衬底的所述表面且使所述激光束相对于从所述衬底的所述表面垂直延伸的所述线以所述束倾斜角倾斜；及通过以下操作在所述衬底的所述表面中形成单个划刻线:在将所述激光束沿所述第一方向瞄准的同时将所述激光束施加到所述衬底的所述表面且沿所述第一切割方向进行切割；及在将所述激光束沿所述第二方向瞄准的同时将所述激光束施加 到所述衬底的所述表面且沿所述第一切割方向及与所述第一切割方向相反的第二切割方向中的一者进行切割。用于减小衬底中的激光划刻的锥度的一种示范性设备包括:激光器；卡盘，其用于支撑所述衬底；束操纵光学器件，其经配置以在使来自所述激光器的激光束相对于从所述衬底的表面垂直延伸的线以束倾斜角倾斜的同时将所述激光束沿垂直于所述激光束的第一切割方向的第一方向瞄准所述衬底的所述表面，且经配置以在使所述激光束相对于从所述衬底的所述表面垂直延伸的所述线以所述束倾斜角倾斜的同时将所述激光束沿垂直于所述激光束的所述第一切割方向的第二方向瞄准所述衬底的所述表面；及控制器。所述控制器经配置以通过以下操作在所述衬底的所述表面中形成单个划刻线:在将所述激光束沿所述第一方向瞄准的同时将所述激光束施加到所述衬底的所述表面且沿所述第一切割方向进行切割；及在将所述激光束沿所述第二方向瞄准的同时将所述激光束施加到所述衬底的所述表面且沿所述第一切割方向及与所述第一切割方向相反的第二切割方向中的一者进行切割。下文更详细地描述这些实施例及其它实施例中的细节及变化。附图说明本文中的说明参考所附图式，其中遍及数个视图相同参考编号指代相同部件，且其中:图1是包含由正方形束形成的切口的衬底的局部侧视图；图2是根据本专利技术的教示处于两个位置中的正方形束的示意性侧视图；图3是形成单个划刻线的激光的路径的俯视图，其中激光处理系统并入抖动；图4是用于实施关于图3所描述的方法的激光处理系统的示意性图式；及图5是用于修改图4的激光处理系统以获得本专利技术的其它实施例的结构的示意性图式；及图6是图5的结构的可能修改的示意图。具体实施例方式首先参考图1及2解释用以解决因激光划刻而形成的锥度的问题的一种独特方法及设备。束10 (此处为正方形形状或正方形束10)穿透衬底12达深度H。所得切口 14具有渐缩侧壁16以使得切口 14的顶部处的宽度Wl比切口 14的底部处的宽度W2宽。对于本专利技术的实施例，衬底1 2的材料不关键但通常为非金属及/或易碎的且可由多个层构成。衬底12在本文中还称作工件12。衬底12可为任何大小，但相对厚衬底12为约500 μ m到800 μ m,而相对薄衬底12小于100 μ m。已存在用于制作经塑形束(例如正方形束)的已知技术。举例来说，在2009年10月I日公布的让与本专利技术的受让人的美国专利公开案第2009/0245302A1号描述用于动态地产生经修整的激光脉冲的方法及系统。在2002年8月13日发布的也让与所述受让人的美国专利第6，433，301号描述用于塑形激光脉冲的其它方法及系统。注意，在所展示的正方形束的典型轮廓中，束10的外边缘18为渐缩的。因此，如果将束10重新定位以使得如图2中所展示每一外边缘18与衬底12更垂直，那么可实现较直侧壁16。此在本文中称作束倾斜。如从图2可看出，在引入束倾斜的同时将束10维持于其相同束大小将使切口 14的总宽度增加超过切口 14的顶部处的所要宽度W1。如下文中额外详细地描述，为实现特定切口宽度，必须根据用以实现较直侧壁16的倾斜量减小束大小。此减小侧壁16的锥度的技术因此提供较快处理速度的添加的益处，这是因为减小束大小增加流量。虽然本专利技术用正方形束10演示，但由具有其它形状的束10造成的锥度问题也可借助本文中的教示解决。对束10进行定位以使用倾斜实现较直侧壁16的一种方式涉及应用如图3中所展示的抖动技术。抖动涉及在沿轴线上方向移动束10的同时还沿交叉轴线方向迅速移动束10。在图3中，箭头指示轴线上方向，轴线上方向还称作切割方向。还展示束10的一个可能路径20。注意，路径20的遍次之间的间隔被放大，且大体来说所述路径在各遍次之间变化甚小，这是因为束10通过其移动或通过衬底12的移动而沿切割方向移动。路径20的外边缘界定激光束10在衬底12中的所得划刻线22。划刻线22在此情形中沿y轴线延伸。图4展示可用以实施关于图3所描述的方法的激光处理系统40。激光处理系统40具有激光器42，激光器42可为固态纤维激光器或其它激光器，且取决于应用而定。激光器42发射脉冲，激光脉冲光学器件44处理所述脉冲，取决于期望的激光参数，激光脉冲光学器件44可为简单光学组件(例如透镜)或含有时间或空间束塑形光学器件的复杂得多的组合件。在此实例中，期望经塑形束，因此包含光圈及/或衍射光学器件。接着，所述激光脉冲由激光操纵光学器件46引导穿过可选场光学器件48到达衬底12。衬底12支撑于附接到运动载台52的卡盘50上。在此实例中，运动载台52由X轴线线性电机54及y轴线线性电机56控制。控制器58控制激光器42、激光脉冲光学器件44、操纵光学器件46且通过线性电机54、56控制运动载台52以将脉冲激光束10引导到工件或衬底12。控制器58可为任何控制器，举例来说，包含中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)及接收输入信号并将命令信号发送到这些组件的输入/输出端口的微控制器。所述命令信号通常基于存储于存储器中的编程指令而输出，且所述编程指令中的每一者的功能通过CPU的逻辑执行。各种组件可包含其自己的控制器，所述控制器沿通信路径将数据传输到作为主控制器的控制器58且传输来自控制器58的数据。此外，控制器58可并入到计算机(例如个人计算机)中。控制器58还可由一个或一个以上微处理器使用外部存储器实施。任何数目个已知设计可用于运动载台52。在此实例中，y轴线线性电机56沿轨道(未展示)移动卡盘50以制作划刻线22，所述轨道沿y轴线定向。为制作沿X轴线的划刻线，X轴线线性电机54将 沿轨道(未展示)移动卡盘50及包含轨道的运动载台，所述轨道沿X轴线定向。替代所描述的布置，激光器42、激光脉冲光学器件44、操纵光学器件46及/或场光学器件48可安装于可沿X轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆士·N·欧布莱恩，乔瑟夫·G·法兰柯尔，
申请(专利权)人：电子科学工业有限公司，
类型：
国别省市：