Page 23 - LFWC_NovDec2018_eMag

应用天地 Applications

各种实验条件，对厚度为 0.8mm 的 复频率为 400kHz 和 1.6MHz 时，单
抛光硅晶圆中的体积测定区域进行凹 脉冲输出的加工表面 ；右侧图像显示
槽铣削，测量铣削凹槽的深度，并确 了脉冲重复频率为 400kHz 时，包含
定体积烧蚀率和效率。此外，工程师 10 个子脉冲的脉冲串的加工表面。
还使用光学显微镜对铣削表面进行了 从图 2 中可以看出，脉冲重复频
质量评估。 率为 400kHz 和 1.6MHz 时，单脉冲
图 1 中展示了单脉冲输出和包含 烧蚀表面的外观明显不同，而图 1 中
10 个子脉冲的脉冲串的烧蚀率（N 表 的数据显示，烧蚀率几乎相同。脉冲
示单个脉冲串中的脉冲数量）。对于 重复频率更低时，由于皮秒脉冲宽度
脉冲串，脉冲重复频率（PRF）固定 短，精细外观表明去除材料时产生的
在 400kHz，而脉冲串中子脉冲之间 热量极少。然而，当脉冲重复频率为
的短暂间隔在 10~50ns 之间变化。对 1.6MHz 时，烧蚀表面出现了明显的
于单脉冲输出，工程师对 400kHz 和 熔融迹象，这很可能是因为在高脉冲
1.6MHz 脉冲重复频率下的烧蚀率进 重复频率下，脉冲间的热量积累所导
行了表征。 致的。数据显示，使用激光器的包含
图 1 中的数据显示了使用脉冲 10 个子脉冲的脉冲串输出模式，不仅
串模式输出进行硅体积烧蚀的明显优 可将材料去除率提高 5 倍，还可以实
势。包含 10 个子脉冲的脉冲串的烧 现干净、无熔融的去除表面。
蚀率，比单脉冲的烧蚀率提高了 5 倍。 工程师还进行了另一个实验，

硅脉冲串烧蚀率与子脉冲数量 将脉冲串中的子脉冲
子脉冲间隔时间为10ns 数量从 10 增加到 50、
30
子脉冲的间隔时间为
25
10ns 时，对脉冲串的
烧蚀率(mm 3 /min) 15 图 3 中给出了此次实
20
烧 蚀率 进行 了表 征。
验的测试数据。
10
从图 3 中的数据
5
可以 看出，随 着脉 冲
0 串中子脉冲的数量从
0 10 20 30 40 50 60
中的脉冲数量(N) 10 增加到 50，材料的
图3：脉冲串中的脉冲数量从10增加到50时，能进一步提高材料去除率。 去除率实现了更显著
从这些数据中还可以明显看出，脉冲 的增长。当脉冲串中的脉冲数量为 50
3
串中各个脉冲之间的时间间隔越短， 时，烧蚀的去除率 >27mm /min，比
3
烧蚀率就越大。因此，脉冲串中更短 单脉冲 1.7mm /min 的去除率提高了
的脉冲间隔时间在硅晶圆的烧蚀加工 13 倍以上。
中具有明显优势。 凭借 IceFyre 皮秒脉冲激光器的
在光学显微镜下，检查这些脉冲 TimeShift ps 技术提供的极其灵活的脉冲
的烧蚀效果。从图 2 中可以看出不同 定制功能，该实验清晰地展示了 IceFyre
的脉冲串对加工质量的影响。图 2 中 激光器能大幅提高硅材料的去除率，同
左侧和中间的图像分别显示了脉冲重 时加工质量也获得了大幅提升。

激光世界 Laser Focus World China www.laserfocusworld.com.cn Jan/ Feb 2018 21