使用空间光调制器的激光切割方法与激光切割装置与流程

本发明涉及一种晶柱激光切割方法，特别涉及一种使用空间光调制器的晶柱激光切割方法。

背景技术：

1、晶柱切割在半导体工艺中是很普遍的过程，主要是将晶柱切下微晶片，目前市场是使用线切割(例如钢琴线)进行裁切。惟线切割的宽度较宽，因此得在晶柱上预留较大的切割道，并且裁切较大等于浪费较多的晶柱基材。

2、进一步的，某些元件需要用碳化硅(sic)或氮化镓(gan)晶圆制造，碳化硅或氮化镓的成本较高，较大的切割道意味着需投入更多成本在被裁切的基材上。且碳化硅硬度较高，以线切割裁切时，其切面会产生龟裂问题，需要另外研磨处理。

3、激光切割则是另一种可选的切割手段，虽然激光切割可有效降低切割道的宽度，但是传统激光切割的具有成本较高与不易切割晶柱的缺点。

4、此外，请参阅图1a与图1b，图1a所绘示为激光切割的微观示意图。图1b所绘示为激光的能量分布图。在图1b中，垂直轴表示激光的能量强度，水平轴表示水平方向的位置。当激光11投射在待切割物10时，激光束看似集中，但实际上能量仍集中于光束中央，并向外递减，此分布方式通常被称为高斯分布。而如此方式进行切割时，能量集中处的待切割物10会因为热效应对材料的物性产生较大的改变，例如：折射率的改变，从而使致激光产生些微的偏移，导致切割面不平整。

5、对于碳化硅晶柱切割有采用隐形切割的方法，是利用激光穿透绕射光学元件，让激光聚焦在待切割物的内部，让待切割物因内部溶解进而沿着晶面断裂，从而达到切割的目的。然而待切割物因为内部材料的溶解时，热影响无法妥善释放，也会影响激光的聚焦，而导致切割面无法形成理想的平整面，需后续进行较大规模的研磨加工已进行补强。

6、因此，如何解决碳化硅或氮化镓晶柱切割的问题，便是本领域具通常知识者值得去思量的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光切割方法，通过相位调制产生不同的光型分布，不同的光型分布的激光能够补偿材料的热影响，克服切割面不平整的问题，其具体手段如下：

2、一种激光切割方法，包括以下步骤：

3、(a)发射一激光至一空间光调制器，该空间光调制器包括多个像素；

4、(b)将该空间光调制器所调制后的激光照射在一待切割物上，以形成一焦点，并切割该待切割物；

5、(c)量测该待切割物的切割深度；

6、(d)当该待切割物的切割深度到达一第一预定深度，该空间光调制器变换各个像素所调制的各激光的相位，以变更该焦点上的光型分布；及

7、(e)重复(b)～(d)步骤，直到该待切割物的切割深度到达一第二预定深度；

8、其中，该第一预定深度随着每次(b)～(d)步骤的循环而有不同。

9、上述的激光切割方法，其中该待切割物为一晶柱。

10、上述的激光切割方法，其中该晶柱的材质为碳化硅或氮化镓。

11、上述的激光切割方法，其中该晶柱是固定于一工具上，当该晶柱被该激光切割时，该工具将该晶柱进行旋转。

12、上述的激光切割方法，其中，于(a)步骤还包括：发射一水柱，该水柱往该待切割物方向射出；其中，该(b)步骤为：该激光借由在该水柱中的全反射而照射在该待切割物上，以切割该待切割物。

13、上述的激光切割方法，其中该空间光调制器为lcos装置。

14、上述的激光切割方法，其中(a)步骤包括：

15、(a1)发射一激光至一扩束器；

16、(a2)将该扩束器所扩束的激光照射至该空间光调制器。

17、本发明还提供一种激光切割方法，包括以下步骤：

18、(a)发射一激光至一空间光调制器，该空间光调制器包括多个像素；

19、(b)借由该空间光调制器，将该激光聚焦在一待切割物内的多个焦点上；

20、其中，该空间光调制器动态地变换各个像素所调制的各激光的相位，使各焦点上的光型分布产生改变。

21、上述的激光切割方法，其中该待切割物为一透明物质。

22、上述的激光切割方法，其中于(b)步骤中，该空间光调制器为lcos装置。

23、本发明还提供一种激光切割装置，适于切割一待切割物，该激光切割装置包括一激光源、一空间光调制器、一激光切割头、一工具及一控制器。激光源适于发射一激光。空间光调制器设置于该激光源的路径上，该空间光调制器包括多个像素。激光切割头包括一自动对焦系统。工具适于固定该待切割物件。控制器电性连接至该激光源、该空间光调制器与该激光切割头。其中，经过该空间光调制器的该像素反射的该激光是穿过该激光切割头照射于该待切割物。其中，该控制器经由该激光切割头的该自动对焦系统侦测该待切割物的一切割深度。其中，当该切割深度达到一第一预定深度时，该控制器控制该空间光调制器的该像素，以改变每个该像素所反射的该激光的相位。其中，当该切割深度达到一第二预定深度时，该控制器控制该工具或该激光切割头移动。

24、上述的激光切割装置，其中该激光切割头还包括一聚焦镜片及一水套。聚焦镜片设置于该激光切割头下方。水套设置于该聚焦镜片下方，该水套还包括一透明视窗、一入水口及一喷嘴。透明视窗设置于该水套的上侧表面。入水口设置于该水套侧面，适于注入一液体。喷嘴设置于该水套的下侧，并与该透明视窗在同一个垂直投影面上，该喷嘴适于将该液体射向该待切割物。其中，该激光在该液体中照射至该待切割物。

25、上述的激光切割装置，还包括一扩束器，设置于该激光源的路径上。

26、上述的激光切割装置，其中该控制器是控制该工具转动。

27、上述的激光切割装置，其中该空间光调制器为lcos装置。

28、以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

技术特征：

1.一种激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，该待切割物为一晶柱。

3.根据权利要求2所述的激光切割方法，其特征在于，该晶柱的材质为碳化硅或氮化镓。

4.根据权利要求2所述的激光切割方法，其特征在于，该晶柱是固定于一工具上，当该晶柱被该激光切割时，该工具将该晶柱进行旋转。

5.根据权利要求1、2或4所述的激光切割方法，其特征在于，于(a)步骤还包括：发射一水柱，该水柱往该待切割物方向射出；

6.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，该空间光调制器为lcos装置。

7.根据权利要求1所述的激光切割方法，其特征在于，(a)步骤包括：

8.一种激光切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的激光切割方法，其特征在于，该待切割物为一透明物质。

10.根据权利要求8所述的激光切割方法，其特征在于，于(b)步骤中，该空间光调制器为lcos装置。

11.一种激光切割装置，适于切割一待切割物，其特征在于，该激光切割装置包括：

12.根据权利要求11所述的激光切割装置，其特征在于，该激光切割头还包括：

13.根据权利要求11所述的激光切割装置，还包括一扩束器，设置于该激光源的路径上。

14.根据权利要求11所述的激光切割装置，其特征在于，该控制器是控制该工具转动。

15.根据权利要求11所述的激光切割装置，其特征在于，该空间光调制器为lcos装置。

技术总结
一种使用空间光调制器的激光切割方法与激光切割装置，使用空间光调制器的激光切割方法包括以下步骤：(a)发射一激光至一空间光调制器，该空间光调制器包括多个像素；(b)将该空间光调制器所调制后的激光照射在一待切割物上，以形成一焦点，并切割该待切割物；(c)量测该待切割物的切割深度；(d)当该待切割物的切割深度到达一第一预定深度，该空间光调制器变换各个像素所调制的各激光的相位，以变更该焦点上的光型分布；及(e)重复(b)～(d)步骤，直到该待切割物的切割深度到达一第二预定深度；其中，该第一预定深度随着每次(b)～(d)步骤的循环而有不同，此外，本发明还提供一种适于切割一待切割物的激光切割装置。

技术研发人员：邱俊荣,陈俊雄,庄完祯
受保护的技术使用者：邱俊荣
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12