[发明专利]一种激光切割装置

说明书

一种激光切割装置，包括激光器用于发出激光光束，并传输到激光精密切割头中对工件进行多层激光切割，聚焦镜安装在所述激光精密切割头中，激光光束通过所述衍射光学镜片模块在工件内形成切割焦点，其中后一层的切割焦点的起始位置与前一层切割焦点的起始位置在垂直方向上不重合。本发明的激光切割装置对于工件无热影响区，无崩边。

技术领域

本发明属于半导体材料或高硬高脆材料激光切割技术领域，涉及一种高精度的激光切割装置，尤其适用于对所应用激光波长透明的材料，工件较厚，且要求无热影响区，无崩边的激光切划，尤其是对直线度要求高，对热敏感的高脆材料，晶圆上有多种不同尺寸的芯片，需要激光内部切割后直接扩片的晶圆切割。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光光斑的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，因此激光加工技术在有着高精度加工要求的行业中备受青睐，尤其是对于陶瓷、单晶硅和蓝宝石等高、硬、脆难以加工的切割技术中，激光加工技术尤为受欢迎。

以半导体行业为例，晶圆的切片工艺是后道装配工艺中的第一步。该工艺将晶圆分成单个的芯片，用于随后的芯片键合、引线键合和测试工艺。当芯片尺寸越来越小，集成度越来越高，传统的机械切片技术产能下降，破片率上升，产生的废品率增加。在这种情况下，激光切割技术得以显现优势。由于激光属于无接触式加工，不对晶圆产生机械应力的作用，对晶圆损伤较小。因此激光晶圆切片技术得到大力的发展。

虽然，激光这个技术在很大程度上缓解了上述缺陷，然而在激光技术使用时，其热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题仍未妥善解决，这些缺点足以影响或破坏芯片的性能，特别是透明材料，对熔渣污染问题尤为明显。特别是对高硬高脆材料进行传统激光加工后，裂片崩边问题尤为明显。无论是市面上已经使用的线光斑激光内切还是点光斑多层切割，在裂片过程中，如果切割能量过大，切割直线度和表面崩边数值会很大，直接影响芯片质量；如果切割能量过小，那么裂片工艺会变得复杂，会使用专用的设备，即使这样也不能保证较高的直线度和崩边指标，尤其是针对一个晶圆上有多种尺寸的芯片，传统工艺要通过多次倒膜裂片才能实现晶圆扩片，使用此方法既保证切割质量精度要求，又可以方便快捷扩片。

发明内容

为了解决对于激光波长透明的基底材料，在常规的激光切割划片技术中出现的热影响区过大及熔渣喷溅污染的问题，裂片时崩边问题，直线度差问题，扩片难度大等问题，本发明提出一种激光切割装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：本发明提供一种激光切割装置，包括激光器，用于发出激光光束；激光精密切割头，所述的激光器发出的激光光束传输到激光精密切割头中，用对于工件进行多层激光切割；聚焦镜，安装在所述激光精密切割头中；衍射光学镜片模块，所述的激光光束通过所述衍射光学镜片模块及所述聚焦透镜在工件内部形成切割焦点，其中后一层的切割焦点的起始位置与前一层切割焦点的起始位置在垂直方向上不重合。

本发明的激光切割装置中，所述的激光光束通过所述衍射光学镜片模块和聚焦镜后，在所述工件内形成焦点。

本发明的激光切割装置中，第二层的切割焦点的起点位于第一层的切割焦点起始点与下一切割焦点之间，第三层的切割焦点的起始点位于第一层的切割焦点起始点与第二层的切割焦点起始点之间。第四层的切割焦点的起始点位于第一层的切割焦点起始点之前。第四层的切割焦点的起始点的下一切割焦点位于第一层的切割焦点起始点的下一点与第二层切割焦点的起始点之间。

本发明的激光切割装置中，每一层的所述的切割焦点的光斑的起点根据切割道位置的不同而设定。

本发明的激光切割装置中，根据所述激光器的频率，调整所述工件水平方向运动的速度，以便使同一面上相邻光斑具有一定的间距。

本发明的激光切割装置中，所述的衍射光学镜片模块可以是微阵列透镜或自适应镜片。