一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置

本发明涉及激光隐形切割，具体为一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置。

背景技术：

1、激光隐形切割技术作为一种新兴的激光切割技术，与其他激光切割技术相比，具有无表面划痕、无碎屑熔渣、热影响区小、干燥切割等优点，在微纳加工方面具有独特的优势，目前被广泛应用于微电子产业集成电路的晶圆切割。

2、激光隐形切割技术是将脉冲激光聚焦在材料内部，使内部材料形成改性层，产生再结晶、位错和微裂纹，通过外力使改性层裂纹扩展实现材料切割的技术，因此，可实现对玻璃、蓝宝石、硅等晶圆的零切割线宽、快速和正面无损伤切割。然而，改性层裂纹的产生和扩展具有不确定性，使激光隐形切割质量难以保证。

3、现有的激光隐形切割技术检测方法，大多在切割完成后通过截面显微法检测改性层的形状和位置，进而保证激光隐形切割的切割质量。检测设备通常为高精度光学显微镜或扫描电子显微镜，这些设备结构复杂、体型庞大，无法实现在线检测。王锐等提出了一种可实现在线检测的晶圆激光隐形切割系统，将激光切割光路和干涉检测光路进行耦合，实现对改性层位置的在线检测(一种晶圆激光隐形切割协同检测方法及系统，cn115138982a)。但该方法需要对激光切割光路进行改造，无法应用于现有的激光隐形切割设备。

技术实现思路

1、针对现有技术的以上问题，本发明设计一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置，可直接安装在现有的激光隐形切割设备上，实现对激光隐形切割技术改性层质量的在线高精度检测。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置，包括激光光路盒、计算机控制系统和微纳移动平台；

3、所述的激光光路盒包括激光器、偏振片、偏振分光镜、聚焦物镜、格兰镜、聚焦透镜、针孔、光电检测器和密封盒；所述激光器、偏振片、偏振分光镜和聚焦物镜从上到下依次放置于密封盒内的左侧且中心对齐，通过卡槽固定在密封盒中；所述格兰镜、聚焦透镜、针孔和光电检测器从左至右依次放置于密封盒内偏振分光镜的右侧且中心对齐；

4、所述的激光器用于提供激光源；

5、所述的偏振片将检测激光变为线偏振光；

6、所述的聚焦物镜将线偏振光聚焦到激光隐切样品表面；

7、所述的偏振分光镜用于分离初始线偏振光和偏振状态发生改变的偏振光；

8、所述的格兰镜用于过滤掉初始偏振光；

9、所述的聚焦透镜聚焦偏振状态发生改变的偏振光；

10、所述的针孔与检测激光的焦点位置共轭，过滤掉非焦平面的光线；

11、所述的光电检测器用于检测偏振状态发生改变的偏振光的强度；

12、所述的计算机控制系统包括数据采集卡、上位机和运动控制器，用于采集和分析信号并对微纳移动平台进行控制；

13、所述的数据采集卡将光电检测器接收到的电信号转化为数字信号，并将数字信号传送到上位机；

14、所述的上位机对数据采集卡采集到的数字信号进行分析处理并结合周期性矩形波路线对激光隐切样品改性层进行三维重构；

15、所述的运动控制器接收上位机的运动指令，控制微纳移动平台移动；

16、所述的微纳移动平台在上位机的控制下沿x轴、z轴按照周期性矩形波路线进行移动，直至激光隐切样品改性层检测完成，其中单次x轴移动距离为一倍的聚焦光斑直径。

17、本发明应用于激光隐形切割技术检测中，与现有检测装置相比主要优点如下：

18、1、本发明基于偏振激光散射原理，仅检测经激光隐切样品改性层偏振状态发生改变的偏振光的光强即可实现对激光隐切样品改性层质量的检测，光路简单，体积小。

19、2、本发明对光学元件进行了集成密封，提高了检测设备的安装精度，同时极大地简便了装置的安装和使用。

20、3、本发明可实现对激光隐形切割技术改性层质量的在线高精度检测，可安装在现有的激光隐形切割设备上。

技术特征：

1.一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置，其特征在于：包括激光光路盒、计算机控制系统和微纳移动平台；

2.根据权利要求1所述的一种用于检测激光隐形切割改性层形位精度的装置，其特征在于：所述的线偏振光包括p偏振光和s偏振光。

技术总结
本发明公开了一种用于检测激光隐形切割技术改性层形位精度的装置，包括激光光路盒、计算机控制系统和微纳移动平台。所述激光光路盒包括激光器、偏振片、偏振分光镜、聚焦物镜、格兰镜、聚焦透镜、针孔、光电检测器和密封盒。所述计算机控制系统包括数据采集卡、上位机和运动控制器。检测激光由激光光路盒中激光器发出，经偏振片、聚焦物镜聚焦在激光切样品内部，对样品改性层进行检测。计算机控制系统接受检测信号并进行信号处理，对激光隐形切割样品改性层进行三维重构。本发明能实现对激光隐形切割技术改性层形位的在线高精度检测，可安装在现有的激光隐形切割设备上，对其进行升级改造，提高激光隐形切割效率和良品率，具有广泛的工业价值。

技术研发人员：白倩,石芳媛,唐翊程,臧文茁,何传欣
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16