【技術實現步驟摘要】
本申請涉及激光，具體涉及一種激光加工裝置、碳化硅晶錠的切割方法及激光處理系統。
技術介紹
1、在全球半導體產業迅速發展的今天，碳化硅(silicon?carbide，sic)以其卓越的物理和化學性質，成為制造高性能電子器件的關鍵材料。碳化硅的生產成本非常高，為了降低成本，需要將一個大的碳化硅晶錠切成盡可能多的薄碳化硅晶圓，但是碳化硅的硬度極高，同時又兼具晶體的脆性，非常不易切割。
2、目前，通常采用激光切割技術對碳化硅晶錠進行切割(又稱為剝離或分片)。在采用激光切割技術對碳化硅晶錠進行切割時，盡管激光切割技術帶來了許多顯著的優勢，但要實現碳化硅晶錠的切割效率與碳化硅晶錠的切割質量的雙重提升卻是一項挑戰。一方面，效率和質量往往相互制約，需要在兩者之間找到恰當的平衡點；另一方面，由于碳化硅晶錠的既堅硬又脆弱，確保其在切割過程中既高效又保持高質量，更是增加了這一挑戰的難度。
技術實現思路
1、有鑒于此，本申請提供一種激光加工裝置、碳化硅晶錠的切割方法及激光處理系統，能夠同時兼顧碳化硅晶錠的切割效率與碳化硅晶錠的切割質量。
2、第一方面，本申請實施例提供了一種激光加工裝置，包括：激光器，用于發射具有預設激光參數的激光光束；分束元件，用于將激光光束分束為沿預設方向排列的多個子光束；球差補償元件，用于對多個子光束進行球差補償，并輸出多個球差補償光束；掃描機構，用于對多個球差補償光束進行聚焦，并利用多個聚焦后的球差補償光束，以預設切割路徑和預設切割速度，對碳化硅晶錠進行切
3、在一些實施例中，激光加工裝置還包括：控制器，用于確定基于空氣的折射率與碳化硅晶錠的折射率的不適配而產生的球差，并確定校正球差所需的球差補償相位圖，其中，球差補償元件包括空間光調制器，空間光調制器加載有多個球差補償相位圖，一個球差補償相位圖用于對一個子光束進行球差補償。
4、在一些實施例中，激光加工裝置還包括：控制器，用于控制激光器發射具有預設激光參數的激光光束，控制球差補償元件對多個子光束進行球差補償，以及控制掃描機構，以使多個聚焦后的球差補償光束以預設切割路徑和預設切割速度，對碳化硅晶錠進行切割。
5、在一些實施例中，激光加工裝置還包括：控制器，其中，掃描機構包括聚光光學元件和用于承載碳化硅晶錠的三軸位移臺，聚光光學元件用于將多個球差補償光束進行聚焦，以得到多個聚焦后的球差補償光束，控制器控制三軸位移臺移動，以使多個聚焦后的球差補償光束以預設切割路徑和預設切割速度，對碳化硅晶錠進行切割。
6、在一些實施例中，激光加工裝置還包括：控制器，其中，掃描機構包括聚光光學元件和振鏡組，聚光光學元件用于將多個球差補償光束進行聚焦，以得到多個聚焦后的球差補償光束，控制器控制振鏡組的偏轉角度，以使多個聚焦后的球差補償光束以預設切割路徑和預設切割速度，對碳化硅晶錠進行切割。
7、在一些實施例中，分束元件包括達曼光柵。
8、在一些實施例中，預設方向和與預設切割路徑垂直的第一方向之間的夾角大于或等于0°且小于或等于45°。
9、在一些實施例中，預設切割速度為15mm/s至50mm/s，預設切割路徑中的相鄰激光加工線之間的間距為30μm至50μm。
10、在一些實施例中，激光器包括飛秒激光器，預設激光參數包括：190fs至350fs的脈沖寬度，50khz至500khz的重復頻率以及1w至2w的平均功率。
11、第二方面，提供一種碳化硅晶錠的切割方法，包括：確定基于空氣的折射率與碳化硅晶錠的折射率的不適配而產生的球差，并確定校正球差所需的球差補償相位圖；控制空間光調制器加載多個球差補償相位圖，并基于多個球差補償相位圖，對沿預設方向排列的多個子光束進行球差補償，并輸出多個球差補償光束，其中，一個球差補償相位圖用于對一個子光束進行球差補償；控制多個聚焦后的球差補償光束以預設切割路徑和預設切割速度，在碳化硅晶錠上移動，并對碳化硅晶錠的內部進行改性，以完成碳化硅晶錠的切割，其中，多個聚焦后的球差補償光束為多個球差補償光束經聚焦后得到的。
12、在一些實施例中，預設方向和與預設切割路徑垂直的第一方向之間的夾角大于或等于0°且小于或等于45°。
13、在一些實施例中，預設切割路徑中的相鄰激光加工線之間的間距為30μm至50μm，預設切割速度為15mm/s至50mm/s。
14、在一些實施例中，切割方法還包括：控制激光器輸出具有預設激光參數的激光光束，其中，激光光束經分束元件分束后得到多個子光束，預設激光參數包括190fs至350fs的脈沖寬度，50khz至500khz的重復頻率以及1w至2w的平均功率。
15、第三方面，提供一種激光處理系統，包括：存儲器和處理器，存儲器中存儲有可執行代碼，處理器被配置為執行可執行代碼，以實現如第二方面中的任一實施例所述的碳化硅晶錠的切割方法。
16、在本申請的激光加工方案中，對多個子光束進行球差補償，能夠顯著降低每個聚焦后的子光束在碳化硅晶錠內部的沿光軸方向上的光斑尺寸，減小了在加工過程中沿光軸的方向產生的微裂紋的生長區域的長度，從而在激光切割碳化硅晶錠時實現更精細的控制，進而得到高質量的碳化硅晶圓。此外，采用多個子光束對碳化硅晶錠進行切割，由于相較于單焦點的高斯光束，多個子光束在碳化硅晶錠的表面的覆蓋面積更大，這提高了切割效率，也被稱為分片效率。因此，為碳化硅晶錠的加工帶來了效率和質量的雙重提升。
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1.一種激光加工裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，還包括：控制器，用于確定基于空氣的折射率與所述碳化硅晶錠的折射率的不適配而產生的球差，并確定校正所述球差所需的球差補償相位圖，其中，所述球差補償元件包括空間光調制器，所述空間光調制器加載有多個所述球差補償相位圖，一個球差補償相位圖用于對一個子光束進行球差補償；和/或
3.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述分束元件包括達曼光柵。
4.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述預設方向和與所述預設切割路徑垂直的第一方向之間的夾角大于或等于0°且小于或等于45°。
5.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述預設切割速度為15mm/s至50mm/s，所述預設切割路徑中的相鄰激光加工線之間的間距為30μm至50μm。
6.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述激光器包括飛秒激光器，所述預設激光參數包括：190fs至350fs的脈沖寬度，50KHz至500KHz的重復頻率以及1W
7.一種碳化硅晶錠的切割方法，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的切割方法，其特征在于，所述預設方向和與所述預設切割路徑垂直的第一方向之間的夾角大于或等于0°且或等于45°；和/或
9.根據權利要求7或8所述的切割方法，其特征在于，還包括：
10.一種激光處理系統，包括：存儲器和處理器，所述存儲器中存儲有可執行代碼，所述處理器被配置為執行所述可執行代碼，以實現如權利要求7至9中任一項所述的碳化硅晶錠的切割方法。
...【技術特征摘要】
1.一種激光加工裝置，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的激光加工裝置，其特征在于，還包括：控制器，用于確定基于空氣的折射率與所述碳化硅晶錠的折射率的不適配而產生的球差，并確定校正所述球差所需的球差補償相位圖，其中，所述球差補償元件包括空間光調制器，所述空間光調制器加載有多個所述球差補償相位圖，一個球差補償相位圖用于對一個子光束進行球差補償；和/或
3.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述分束元件包括達曼光柵。
4.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述預設方向和與所述預設切割路徑垂直的第一方向之間的夾角大于或等于0°且小于或等于45°。
5.根據權利要求1或2所述的激光加工裝置，其特征在于，所述預設切割速度為15mm/s至50mm/s，所述預...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬文帥，金賢敏，史長坤，李濤，王永志，魏志猛，
申請(專利權)人：無錫光子芯片聯合研究中心，
類型：發明
國別省市：
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