一种用于晶片表面处理的激光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于晶片表面处理的激光装置，包括：激光器、激光准直扩束系统、激光加工头、控制系统、工作平台，激光经过激光准直扩束系统进行扩束，扩束后的激光进入包括激光聚焦系统的激光加工头中，聚焦后的激光被导入到放置在加工平台上的晶片上，所述激光装置还包括加工废气吸气装置、晶片的固定/旋转装置，所述激光器是波长在1.7μm～2.2μm的脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器设有产生脉宽从100飞秒到900纳秒激光脉冲序列的脉冲控制模块。本实用新型专利技术是采用脉冲光纤激光器作为加工光源，具有高效率、高可靠性、轻量化的优点，所采用的2微米激光波长为人眼安全波长，是一种绿色环保的激光加工系统。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于晶片表面处理的激光装置，包括：激光器、激光准直扩束系统、激光加工头、控制系统、工作平台，激光经过激光准直扩束系统进行扩束，扩束后的激光进入包括激光聚焦系统的激光加工头中，聚焦后的激光被导入到放置在加工平台上的晶片上，所述激光装置还包括加工废气吸气装置、晶片的固定/旋转装置，所述激光器是波长在1.7μm～2.2μm的脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器设有产生脉宽从100飞秒到900纳秒激光脉冲序列的脉冲控制模块。本技术是采用脉冲光纤激光器作为加工光源，具有高效率、高可靠性、轻量化的优点，所采用的2微米激光波长为人眼安全波长，是一种绿色环保的激光加工系统。【专利说明】—种用于晶片表面处理的激光装置
本技术涉及一种用于晶片表面处理的激光装置，特别是涉及一种采用2微米波长脉冲光纤激光对晶片表面进行激光处理的装置。属于激光加工
。
技术介绍
晶片(晶片可以是硅片，锗片等半导体晶片，也可以是蓝宝石，YAG等单晶晶片)表面的清洁处理是的现代信息产业特别是半导体工业领域一个重要的加工工艺过程。对晶片表面的有机残留物或图案的清洁处理传统上采用化学或机械抛光的方法处理，但化学方法处理会造成晶片本身损伤，有其局限性；而机械抛光处理方法容易造成晶片表面的破坏，也有其缺陷。利用激光对晶片表面的有机残留物进行选择性清除，从而达到清洁晶片表面有机残留物的目的是最近若干年激光材料处理领域一个新的技术。目前比较常用的是采用I微米和10.6微米二氧化碳激光器等光源进行晶片表面的激光处理。通常晶片表面的残留物含有有机材料，这些有机材料在2微米波长有比较好的吸收，比较适合用2微米脉冲激光进行处理。2微米波长激光在一些晶片具有很好的透过性，如常用的硅晶片，激光可以从残留物的反面入射，残留物面向下，2微米激光剥除挥发的物质不易再沉积回晶片表面，有利于晶片表面的处理，因此使用2微米激光作为晶片表面激光处理光源相比现有激光具有更好的性能和效率，另外2微米是人眼安全波长。现有的脉冲2微米波长激光光源主要是固体激光器和采用非线性光学方法(如OPO和OPA及差频等)产生的激光，但由于目前这些2微米激光光源存在着稳定性可靠性差、昂贵、需要复杂的维护等缺点，所以使得2微米波长脉冲激光器在工业等领域的大规模使用几乎是一个空白。
技术实现思路
本技术的专利技术目的是提供一种采用2微米波长脉冲全光纤激光器作为激光晶片表面处理光源，实现晶片表面的激光处理。为达到上述专利技术目的，本技术采用的技术方案是:一种用于晶片表面处理的激光装置，包括:激光器、激光准直扩束系统、激光加工头、控制系统、工作平台，激光器发出的激光经过激光准直扩束系统进行扩束，扩束后的激光进入包括激光聚焦系统的激光加工头中，聚焦后的激光被导入到放置在加工平台上的晶片上，所述激光装置还包括加工废气吸气装置、晶片的固定/旋转装置，所述激光器是波长在1.7 μ m~2.2 μ m的脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器设有产生脉宽从100飞秒到900纳秒激光脉冲序列的脉冲控制模块。上述技术方案中，2微米脉冲光纤激光器的脉冲宽度可以为纳秒(10-9秒)到皮秒(10_12秒)到飞秒(10_15秒)脉冲宽度，脉冲光纤激光器波长从1.7微米到2.2微米，输出峰值激光功率大于500W。上述技术方案中，2微米脉冲光纤激光器输出的脉冲激光可以经过一个光纤隔离器后进入激光准直扩束系统进行激光准直扩束，光纤隔离器的功能是防止来自后续光路的反馈激光对脉冲光纤激光器的影响；所述激光加工头可以是由普通的激光扫描振镜和远心激光聚焦场镜构成(图2中3，7)，也可以是由可移动带有高压高速气体喷嘴和激光聚焦系统组成的激光加工头(图1);加工平台可以是一维，二维或三维可以移动的工作平台，根据加工件加工的目的不同而定；可以通过控制晶片的固定/旋转装置控制晶片的旋转和上、下表面的反转，实现晶片不同表面、不同位置的激光处理；同时控制系统根据加工工艺要求控制高压高速气体喷嘴的气流和位置，完成晶片的表面处理。进一步的技术方案，所述气体喷嘴设置在激光聚焦光学系统一侧，喷嘴口对准晶片；所述激光加工头和所述加工平台之间具有沿着水平面方向相对运动的自由度；所述晶片的固定/旋转装置包括晶片夹持装置、转动结构和旋转驱动装置；所述加工废气吸气装置设置在激光头一侧，气嘴对准晶片。上述技术方案中，采用2微米脉冲光纤激光器对晶片表面的处理装置，通过调节控制激光加工头到晶片表面之间的距离(改变激光聚焦系统的聚焦激光焦点的位置)实现对不同厚度的晶片材料表面的处理等加工，也可以通过激光加工头焦点的调节实现不同的清除模式如完全清除，部分清除，也可以是选择性清除；控制系统控制晶片表面的移动或激光加工头的移动可以实现各种尺寸各种形状图案的加工，修理含有机材料的图案，晶体表面含有机材料的厚度小于I毫米。2微米激光既可以从晶片上表面穿透晶片加工件聚焦在晶片的下表面的有机残留物上，同时激光不造成晶片表面和晶片内部损伤，这种工作方式可以避免被激光剥离的有机物污染被处理的晶片表面；2微米激光也可以被聚焦在晶片的上表面有机残留物上。由于上述技术方案运用，本技术与现有技术相比具有下列优点:1.本技术是采用脉冲光纤激光器作为加工光源，具有高效率、高可靠性、轻量化的优点；2.本技术专利的2微米脉冲光纤激光晶片表面处理装置相比传统的化学或机械加工处理方法具有更高的效率和更好的处理效果，也更适合晶片表面的加工加工，处理方式更具有多样性；3.本激光加工系统所使用的2微米激光波长为人眼安全波长，是一种绿色环保的激光加工系统。【专利附图】【附图说明】图1是本技术实施例一的一种采用2微米脉冲光纤激光器进行晶片表面进行激光处理装置的原理图。图2是本技术实施例二的一种采用2微米脉冲光纤激光器进行晶片表面进行激光处理装置的原理图。其中:1、脉冲光纤激光器；2、激光准直扩束系统；3、激光加工头；4、控制系统；5、加工平台；6、加工废气吸气装置；7、晶片的固定/旋转装置；8、晶片加工件；9、激光扫描振镜；10、远心激光聚焦场镜。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述:实施例一:参见图1所示，2微米脉冲光纤激光器I产生的脉冲激光峰值激光功率大于500W，脉冲激光经过一个光纤耦合法拉第隔离器，法拉第隔离器的作用是防止反馈激光返回脉冲光纤激光器；2微米脉冲光纤激光器I输出激光进入激光准直扩束系统2进行激光准直扩束，准直扩束后的2微米激光进入一个可移动带有高压高速气体喷嘴和激光聚焦系统组成的激光加工头3，激光聚焦系统的焦距为10到500毫米；可移动带有高压高速气体喷嘴和激光聚焦系统组成的激光加工头3的移动使得聚焦激光光斑在晶片加工件8上移动；经过激光聚焦镜后的2微米激光被聚焦到放置在一个加工平台(5)的晶片加工件8表面上(晶片固定在一个固定/旋转装置7上)；控制系统4是通过激光加工控制卡与2微米脉冲光纤激光器1、可移动带有高压高速气体喷嘴和激光聚焦系统组成的激光加工头3与固定在固定/旋转装置7上的晶片加工件8表面连接，晶片加工件8及其固定/旋转装置7放置在加工平台5上，实现脉冲光纤激光器1、激光加工头3和放置晶片加工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于晶片表面处理的激光装置，包括：激光器、激光准直扩束系统（2）、激光加工头（3）、控制系统（4）、工作平台（5），激光器发出的激光经过激光准直扩束系统进行扩束，扩束后的激光进入包括激光聚焦系统的激光加工头中，聚焦后的激光被导入到放置在加工平台上的晶片上，其特征在于：所述激光装置还包括加工废气吸气装置（6）、晶片的固定/旋转装置（7），所述激光器是波长在1.7μm～2.2μm的脉冲光纤激光器（1），所述脉冲光纤激光器（1）设有产生脉宽从100飞秒到900纳秒激光脉冲序列的脉冲控制模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋仕彬，
申请(专利权)人：苏州图森激光有限公司，
类型：实用新型
国别省市：