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Applications 应用天地

超快加工
利用皮秒激光脉冲串提高

硅晶圆材料的去除率和加工质量

文/Newport

硅 加工在集成电路 (IC) 后端处理、微电子封装和 Physics 独有的功率放大能力，实现了 TimeShift ps 可编程
太阳能制造等各个行业中，都发挥着至关重要
脉冲串模式技术和广泛的重复频率可调节性。每台激光器
的作用。多年以来，随着晶圆厚度不断缩小， 配备一组标准波形 ；可选的 TimeShift ps GUI 可用于创建
使用机械工具加工较薄的脆性材料面临着严峻的挑战，因 自定义波形。该激光器能为高扫描速度的优质加工（如使
此机械加工正在日益被激光加工技术所取代。各种纳秒脉 用多面扫描镜）提供低抖动的按需脉冲触发。
冲激光器技术已经在薄脆性材料加工中得到广泛应用，常
用的激光器包括准分子激光器、二极管泵浦固态（DPSS） 晶圆加工实验
激光器和光纤激光器。超短脉冲激光加工技术，正越来越 Spectra Physics 的应用工程师使用 IceFyre 1064-50 皮
被视为未来可进一步提升加工质量和加工速度的技术。 秒激光器进行了一系列实验，对各种材料（包括晶体硅）
因此，脉宽较纳秒激光器更短的皮秒激光器，在高质 的脉冲串加工效果进行表征。
量、高产量的加工领域获得了广泛应用。 IceFyre 1064-50 皮秒激光器，输出波长 1064nm，能
提供 >200µJ 的脉冲能量和 >50W 的平均功率。IceFyre 激
IceFyre皮秒激光器 光器中采用的 TimeShift ps 技术，通过单个脉冲序列中的
IceFyre 以独特的设计重新定义了皮秒微加工激光器， 可变间隔时间，提供全能型脉冲串模式操作。TimeShift ps
它能以优异的性价比实现卓越的性能和多功能性。IceFyre 的独特属性之一是 ：脉冲串包络中的子脉冲数量和时间间
皮秒激光器基于 Spectra-Physics 的 It's in the Box™ 设 隔可以广泛变化，但仍然能保持约 50W 的最大输出功率。
计，其将激光器和控制器集成在一个小巧紧凑的封装中。 工程师对脉冲串中可变脉冲数量以及子脉冲间不同
IceFyre 的独特设计利用光纤激光器的灵活性和 Spectra- 时间间隔的硅晶圆体积烧蚀率进行了表征。实验包括使用
硅烧蚀率与脉冲间隔和脉冲数量 消融率低，质量好 消融率低，融化明显 消融率高，质量好
(除非另外注明，否则均为400KHz)
12
N=10 N=1,400 kHz N=1,1.6 MHz 10个子脉冲
10 N=8
N=6
8
烧蚀率(mm 3 /min) 6 4 N=4
N=3
N=2

2 N=1
N=1,1.6 MHz
0
0 10 20 30 40 50 60
子脉冲间隔(ns)
图1：烧蚀率数据表明，在脉冲串中，脉冲数量更多和子脉冲间隔时间更短， 图2：光学显微镜图像显示烧蚀特征的表面质量。
可以提高材料的去除率。

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