超短脉冲激光微孔加工原位成像装置及方法与流程

本申请涉及激光，尤其涉及超短脉冲激光微孔加工原位成像装置及方法。

背景技术：

1、激光打孔已经成为一种常见的加工方法，被广泛应用于工业制造之中，可实现的孔深可从微米到厘米量级。通过激光打孔技术在工件加工形成的孔的形状通常为柱形或锥形，以实现孔的不同用途。在通过激光对半导体工件进行打孔的过程中，激光受到强烈的非线性效应影响，可能出现激光的光束产生变形，进而影响激光对半导体工件的打孔质量。尤其是在通过激光对半导体工件进行微孔加工时，容易出现孔深极限、孔形弯曲，孔底分叉等不良现象。因此，需要对激光在半导体工件加工形成的微孔的形状进行实时监测。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种超短脉冲激光微孔加工原位成像及方法，旨在解决现有技术中激光在半导体工件加工形成的微孔不易进行监测的问题。

2、本申请实施例提供一种超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，包括：

3、激光发射器，用于发射激光；

4、分光组件，设于所述激光发射器的输出端的光路上，所述分光组件用于接收所述激光，并将所述激光分为加工激光和监测激光，所述加工激光用于在半导体工件加工形成微孔，所述监测激光用于穿过所述半导体工件；

5、成像组件，位于所述监测激光的光路上，所述成像组件用于接收穿过所述半导体工件的所述监测激光，并根据所述监测激光获取所述微孔的图像信息。

6、在一些实施例中，所述分光组件包括第一倍频晶体和分光部件，所述第一倍频晶体设于所述激光的光路上，所述第一倍频晶体用于将所述激光转换为所述加工激光和所述监测激光的第一混合光，所述分光部件设于所述第一混合光的光路上，所述分光部件用于接收所述第一混合光，并分离所述加工激光和所述监测激光。

7、在一些实施例中，所述分光组件还包括设于所述加工激光的光路上的第二倍频晶体，所述第二倍频晶体用于接收所述加工激光，并将所述加工激光进行倍频处理。

8、在一些实施例中，所述分光组件还包括聚焦镜，所述第二倍频晶体和所述聚焦镜沿所述加工激光的出光方向依次分布，所述聚焦镜用于对所述加工激光进行聚焦。

9、在一些实施例中，所述分光组件还包括设于所述监测激光的光路上的反射结构，所述反射结构用于将所述监测激光反射至所述半导体工件。

10、在一些实施例中，所述监测激光的波长大于或等于1μm，且小于或等于7μm。

11、在一些实施例中，所述成像组件包括物镜和图像传感器，所述物镜和所述图像传感器设于所述监测激光的光路上，并沿所述监测激光的传输方向依次分布，所述物镜用于对穿过所述半导体工件的所述监测激光进行放大，并将放大后的所述监测激光传输至所述图像传感器，所述图像传感器接收所述监测激光并根据所述监测激光获取所述微孔的图像信息。

12、在一些实施例中，所述物镜和所述图像传感器之间的光路上还设置有滤光片，所述滤光片用于对所述物镜射向所述图像传感器的所述监测激光进行滤光处理。

13、在一些实施例中，射向所述半导体工件的所述加工激光与所述监测激光呈夹角设置。

14、本申请实施例还提供一种超短脉冲激光微孔加工原位成像方法，所述方法用于通过如上所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置对半导体工件进行加工和成像，所述超短脉冲激光微孔加工原位成像装置包括激光发射器、分光组件和成像组件，所述激光发射器用于发射激光；所述分光组件设于所述激光发射器的输出端的光路上，所述分光组件用于接收所述激光，并将所述激光分为加工激光和监测激光，所述加工激光用于在半导体工件加工形成微孔，所述监测激光用于穿过所述半导体工件；所述成像组件位于所述监测激光的光路上，所述成像组件用于接收穿过所述半导体工件的所述监测激光，并根据所述监测激光获取所述微孔的图像信息，所述方法包括：

15、提供半导体工件；

16、控制所述超短脉冲激光微孔加工原位成像装置的激光发射器用于发射激光，以使所述超短脉冲激光微孔加工原位成像装置通过加工激光对所述半导体工件加工形成微孔，并使监测激光穿过所述半导体工件；

17、通过所述超短脉冲激光微孔加工原位成像装置的成像组件接收穿过所述半导体工件的所述监测激光，并根据所述监测激光获取所述微孔的图像信息。

18、本申请实施例提供的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置通过分光组件将激光发射器发射的激光分为加工激光和监测激光，使加工激光能够在半导体工件加工形成微孔，并使监测激光能够穿过半导体工件后被成像组件接收，以便于成像组件根据接收到的监测激光获取半导体工件的微孔的图像信息，以便于根据图像信息确定半导体工件上的微孔的孔深、形貌等形状信息，从而实现在通过激光在半导体工件加工形成微孔时，对微孔的形状进行监测。

技术特征：

1.一种超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述分光组件包括第一倍频晶体和分光部件，所述第一倍频晶体设于所述激光的光路上，所述第一倍频晶体用于将所述激光转换为所述加工激光和所述监测激光的第一混合光，所述分光部件设于所述第一混合光的光路上，所述分光部件用于接收所述第一混合光，并分离所述加工激光和所述监测激光。

3.如权利要求2所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述分光组件还包括设于所述加工激光的光路上的第二倍频晶体，所述第二倍频晶体用于接收所述加工激光，并将所述加工激光进行倍频处理。

4.如权利要求3所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述分光组件还包括聚焦镜，所述第二倍频晶体和所述聚焦镜沿所述加工激光的出光方向依次分布，所述聚焦镜用于对所述加工激光进行聚焦。

5.如权利要求2所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述分光组件还包括设于所述监测激光的光路上的反射结构，所述反射结构用于将所述监测激光反射至所述半导体工件。

6.如权利要求1所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述监测激光的波长大于或等于1μm，且小于或等于7μm。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述成像组件包括物镜和图像传感器，所述物镜和所述图像传感器设于所述监测激光的光路上，并沿所述监测激光的传输方向依次分布，所述物镜用于对穿过所述半导体工件的所述监测激光进行放大，并将放大后的所述监测激光传输至所述图像传感器，所述图像传感器接收所述监测激光并根据所述监测激光获取所述微孔的图像信息。

8.如权利要求7所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，所述物镜和所述图像传感器之间的光路上还设置有滤光片，所述滤光片用于对所述物镜射向所述图像传感器的所述监测激光进行滤光处理。

9.如权利要求1至6中任意一项所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置，其特征在于，射向所述半导体工件的所述加工激光与所述监测激光呈夹角设置。

10.一种超短脉冲激光微孔加工原位成像方法，所述方法用于通过权利要求1至9中任意一项所述的超短脉冲激光微孔加工原位成像装置对半导体工件进行加工和成像，其特征在于，所述方法包括：

技术总结
本申请公开了一种超短脉冲激光微孔加工原位成像装置及方法，通过分光组件将激光发射器发射的激光分为加工激光和监测激光，使加工激光能够在半导体工件加工形成微孔，并使监测激光能够穿过半导体工件后被成像组件接收，以便于成像组件根据接收到的监测激光获取半导体工件的微孔的图像信息，以便于根据图像信息确定半导体工件上的微孔的孔深、形貌等形状信息，从而实现在通过激光在半导体工件加工形成微孔时，对微孔的形状进行监测。

技术研发人员：刘浩存,方雷,薛田甜,梁龙,李响,汪伟
受保护的技术使用者：无锡锐科光纤激光技术有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19