紫外激光器在精密加工中应用

用波长和脉冲宽度更短以及低的M2（光束质量）的激光器能创造一个聚焦更集中的光斑，并能保持小的热影响区（HAZ），从而实现更精密的微加工。高的能量吸收，尤其是在紫外（UV）波长和短脉冲范围，材料将被迅速汽化，从而减少热影响区和炭化。较小的聚焦光斑可以实现精度较高、尺寸较小的加工。高功率、高脉冲重复频率（PRF）、脉冲整形和脉冲分裂都可以为提高微加工的生产率做出贡献。持续的较高的脉冲稳定性能确保过程的可重复性，帮助实现更高的良品率。

　　传统的紫外Q开关二极管泵浦固体（DPSS）激光器能合理地满足精密制造的要求，但是它们在实现更高的加工速度和较高的微加工质量方面还有所欠缺。提高加工速度的常用方法是在保持其他工艺参数不变的同时提高激光的脉冲重复频率。然而，对于典型的Q开关DPSS激光器来说，这是不可能实现的。这些激光器的平均功率和脉冲能量会随着脉冲重复频率的增加而迅速下降。此外，在脉冲重复频率较高时，激光脉冲宽度和脉冲能量波动往往会大幅增加。

　　本文将高脉冲重复频率下，高功率和独立可调的紫外激光脉冲宽度以及先进的脉冲调控技术结合起来，并将其应用于各种微电子材料的微加工中，包括硅（在芯片制造中的应用）、氧化铝（在微电子封装制造中的应用）、玻璃（触摸显示屏制造中的应用）和铜（印刷电路板和微电子封装制造中的应用）。

　　半导体制造中的硅刻划

　　用激光刻划硅片可以替代传统的精密锯切割。由于晶片变得越来越薄，同时激光变得更强大，因而和锯切割相比，激光的优势进一步加强。要想与传统的锯切割竞争，实现更高的划刻速度和更好的切割质量是至关重要的。

　　我们使用Quasar激光器对厚度小于100μm的抛光单晶硅片进行热损伤小的高速刻划。在图1中，曲线显示，随着划刻速度的增加，划刻深度会降低（200 kHz、25ns单脉冲）。在较高的重复频率下使用较高的功率，同时TimeShift技术可以用软件设置范围广泛的脉冲能量和脉冲宽度，然后我们可以看到，刻划速度提高了差不多3倍（25ns单脉冲，50μm的刻划深度）。