一种玻璃晶圆微孔加工方法与流程

1.本发明涉及高精密智能激光加工领域，尤其涉及一种玻璃晶圆微孔加工方法。


背景技术：

2.玻璃通孔(through glass via，tgv)转接板是垂直3d互联技术中关键部件，该技术的核心为深孔成型工艺。随着3d互联集成密度的不断极高，玻璃通孔tgv转接板的要求也在不断提升，具体体现在：通孔阵列密度更大，深径比不断提高，孔径向更微纳的10 um以下级别发展。传统的机械钻孔法、喷砂钻孔法、光敏玻璃成孔、等离子蚀刻及放电成孔工艺已经无法满足细微孔径、加工效率的要求。超快激光单脉冲打孔、多脉冲叩击、环切加工、或螺旋加工等方式来实现自上而下或自下而上的材料去除，借助微爆炸和烧蚀等过程直接制备微孔和微通道结构，可加工出直径为20
ꢀµ
m左右的微孔，但几乎无法获得直径低于10
ꢀµ
m的无锥度微孔。使用超快高斯激光束直接烧蚀获得微孔的技术，要求激光能量达到材料的烧蚀阈值，导致所形成的玻璃通孔表面仍然十分粗糙，孔锥度较大，不利于后续金属化工艺，也很难制作出更高密度的微孔阵列。
3.现有基于氢氟酸蚀刻玻璃通孔技术属于纯化学蚀刻，随着氢氟酸的挥发蚀刻速度会非规则减速，导致孔径不可控。各向异性蚀刻导致蚀刻锥度大，表面减薄量大，且表面质量差，内壁不光滑。高深宽比孔无法制作。表面氟残留超标，氢氟酸剧毒导致环保和安全隐患大。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种玻璃晶圆微孔加工方法，包括加工步骤，所述加工步骤包括如下步骤：步骤s1：通过激光光学加工系统对玻璃晶圆进行加工，在玻璃晶圆上形成诱导孔或诱导路径；步骤s2：将具有诱导孔或诱导路径的玻璃晶圆放入支架内，将支架放入超声波清洗槽内，将无氟蚀刻液倒入超声波清洗槽，无氟蚀刻液浸没玻璃晶圆，然后开启超声波设备，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定相应的超声波清洗槽温度、超声波清洗槽压力、超声波频率以及蚀刻时间。
5.作为本发明的进一步改进，在所述步骤s1中，玻璃晶圆放置在垫了无尘纸的加工平台上，使玻璃晶圆边缘与加工平台边缘对齐，激光光学加工系统开启真空吸附、启动激光加工、ccd定位完成，激光光学加工系统将根据加工图的加工轨迹在玻璃晶圆上加工诱导孔或诱导路径。
6.作为本发明的进一步改进，在所述步骤s2中，所述支架为无压烧结碳化硅晶舟。
7.作为本发明的进一步改进，该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之前进行准备步骤，所述准备步骤包括：加工图生成步骤：根据加工工艺要求和材料的蚀刻属性编辑加工轨迹并转换成加
工图；参数设置步骤：激光光学加工系统设置激光加工参数，采用试切的方式完成手工对焦；试切的方式：取一块与玻璃晶圆等厚的样件，首先按照物镜额定工作距离调整切割头位置，升降切割头反复试切，当切缝贯穿样件下表面后，向下调整（f-h）/2的距离即完成对焦，其中f为切割头焦深，h为玻璃晶圆厚度。
8.作为本发明的进一步改进，所述准备步骤还包括清洗吹干步骤，在所述清洗吹干步骤中，采用去离子水和超声波清洗玻璃晶圆，然后将玻璃晶圆吹干。
9.作为本发明的进一步改进，该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之后进行清洗步骤，在所述清洗步骤中，将玻璃晶圆放入超声波清洗槽内清洗干净。
10.作为本发明的进一步改进，在所述参数设置步骤中，激光加工参数包括激光光学加工系统的焦深与玻璃晶圆厚度相匹配，手工对焦应确保玻璃晶圆上下方向位于聚焦后光束中心位置。
11.作为本发明的进一步改进，在所述步骤s2中，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定：超声波频率20-80khz、超声波清洗槽温度0-650℃、超声波清洗槽压力0.1-20mpa、蚀刻时间0.01-80h。
12.作为本发明的进一步改进，所述激光光学加工系统为带有3d结构光学特征的激光区域选择性辐照改性打孔设备，所述激光光学加工系统具有如下技术参数：激光器中心波长515-532nm或1030-1080nm，激光功率5-5000w，脉冲宽度300fs-100ns，单脉冲能量20nj-20j，重复频率1hz-1g hz，光束质量≦1.3，支持基于绝对位置的同步激光脉冲输出；加工平台xy轴最高运动速度1000mm/s，最大加速度4g，重复精度200nm，定位精度
±
0.5um，加工范围730*920mm，具备真空吸附功能，具备ccd定位功能，具备pso功能，具备超大图形导入导出和编辑功能以及工艺参数库管理功能，ccd表示工业相机，pso表示位置同步输出。
13.作为本发明的进一步改进，所述超声波设备具有如下技术参数：所述超声波设备包括超声波清洗槽，所述超声波清洗槽的容量是1600*1600*1500mm，震动频率1-20mhz，具备顶盖密封功能，耐受压力20mpa，具备加热功能最高加热温度700℃。
14.作为本发明的进一步改进，所述激光光学加工系统包括激光器，所述激光器出口光束经过扩束和偏振化选择，选取能量密度均匀的光束部分整形，从而保证激光能量在径向分布均匀，激光光路由高斯光调制为在轴向特定长度上无衍射，针对加工材料做球差补偿校正，确保聚焦光斑尺寸一致，从而保证激光聚焦后能量在孔轴向方向的均匀分布。
15.作为本发明的进一步改进，所述无氟蚀刻液为8.5
±
0.5mol/l的koh溶液。
16.作为本发明的进一步改进，所述激光光学加工系统为轴向匀化无衍射光学系统，所述轴向匀化无衍射光学系统包括准直镜、平板锥透镜、共轭成像系统，所述准直透镜、所述平板锥透镜与所述共轭成像系统精准同轴，所述平板锥透镜位于所述准直镜和所述共轭成像系统之间。
17.作为本发明的进一步改进，所述轴向匀化无衍射光学系统还包括波片，所述波片位于所述准直镜和所述平板锥透镜之间；所述共轭成像系统包括平凸透镜、以及与所述平凸透镜精准同轴的物镜。
18.作为本发明的进一步改进，所述平板锥透镜的出光面与所述平凸透镜的焦点重合，所述平板锥透镜和所述平凸透镜之间的工作距离为100-150mm，所述平凸透镜的焦距为
100mm，所述平凸透镜的直径为25.4mm，所述平板锥透镜的最大有效光束口径不大于所述平凸透镜直径的2/3。
19.作为本发明的进一步改进，所述物镜的放大倍率为2x、或5x、或10x、或20x、或50x，所述物镜的焦距为4-40mm，所述物镜的数值孔径为0.45。
20.本发明的有益效果是：本发明以激光光学加工系统为基础，结合无氟化学蚀刻工艺，并以超声波震动辅助加速蚀刻，实现孔径细、圆度好、锥度小、形貌好、孔壁光洁、深径比大，高速高精度阵列加工。
附图说明
21.图1是本发明的流程图；图2是轴向匀化无衍射光学系统原理图。
实施方式
22.本发明公开了一种玻璃晶圆微孔加工方法，本发明基于3d结构光生成完全贯通诱导通道：一种形式为单点叩击形成的单个诱导孔，一种形式为多点排列形成的诱导路径，诱导路径可以是不同直径的圆或者任意的几何形状，通过化学蚀刻方法获得晶圆微孔，还可以是单个诱导孔或者诱导路径的各种阵列组合。通过调整单点叩击的激光能量、光斑大小、蚀刻参数可以加工1-10um的玻璃微通孔，通过编辑诱导路径的形状可以加工10um以上的任意尺寸、任意形状的玻璃微通孔。本发明以微米运动控制技术和3d结构光学为基础，结合无氟化学蚀刻工艺，并以超声波震动辅助加速蚀刻，实现孔径细、圆度好、锥度小、形貌好、孔壁光洁、深径比大，高速高精度阵列加工。
23.如图1所示，本发明的玻璃晶圆微孔加工方法包括加工步骤，所述加工步骤包括如下步骤：步骤s1：通过激光光学加工系统对玻璃晶圆进行加工，在玻璃晶圆上形成诱导孔或诱导路径；步骤s2：将具有诱导孔或诱导路径的玻璃晶圆放入支架内，将支架放入超声波清洗槽内，将无氟蚀刻液倒入超声波清洗槽，无氟蚀刻液浸没晶圆，然后开启超声波设备，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定相应的超声波清洗槽温度、超声波清洗槽压力、超声波频率以及蚀刻时间。
24.作为本发明的优选实施例，在所述步骤s1中，玻璃晶圆放置在垫了无尘纸的加工平台上，使玻璃晶圆边缘与加工平台边缘对齐，激光光学加工系统开启真空吸附、启动激光加工、ccd定位完成，激光光学加工系统将根据加工图的加工轨迹在玻璃晶圆上加工诱导孔或诱导路径。在所述步骤s2中，所述支架为无压烧结碳化硅晶舟。
25.该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之前进行准备步骤，所述准备步骤包括：加工图生成步骤：根据加工工艺要求和材料的蚀刻属性编辑加工轨迹并转换成加工图；参数设置步骤：激光光学加工系统设置激光加工参数，采用试切的方式完成手工对焦；试切的方式：取一块与玻璃晶圆等厚的样件，首先按照物镜额定工作距离调整切割头
位置，升降切割头反复试切，当切缝贯穿样件下表面后，向下调整（f-h）/2的距离即完成对焦，其中f为切割头焦深，h为玻璃晶圆厚度；清洗吹干步骤：采用去离子水和超声波清洗玻璃晶圆，然后将玻璃晶圆吹干。
26.该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之后进行清洗步骤，在所述清洗步骤中，将晶圆放入超声波清洗槽内清洗干净。
27.所有涉及到玻璃晶圆转移的步骤均需戴橡胶手套完成。
28.其中，设置激光加工参数时按照如下原则：所选择的激光光学加工系统（3d结构光加工系统）焦深与玻璃晶圆厚度相匹配；所述手工对焦应确保玻璃晶圆上下方向位于聚焦后光束中心位置，确保辐照区域内轴向方向能量均匀，蚀刻后获得上下垂直的无锥度通孔；所述设定的激光功率应确保单点叩击能够穿透晶圆而热影响区最小；本发明通过激光系统构建和参数设定实现了激光辐照前后的蚀刻显著的效率差，单点瞬时功率足够高并且在径向方向能量分布均匀，蚀刻后具有光洁的界面效果和圆度；所述设定的激光频率（例如，激光频率为1hz-1ghz中的一个值）应保证具有最佳的打孔效率并且满足pso功能对激光频率的需求；设定的加工速度为1-1000mm/s,加速度0.1-4g。
29.无氟蚀刻液优选为8.5
±
0.5mol/l的koh溶液。
30.在所述步骤s2中，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定：超声波频率20-80khz、超声波清洗槽温度0-650℃、超声波清洗槽压力0.1-20mpa、蚀刻时间0.01-80h。蚀刻时间从玻璃晶圆浸入无氟蚀刻液开始计算，直到玻璃晶圆离开无氟蚀刻液。
31.激光器出口光束经过扩束和偏振化选择，选取能量密度均匀的光束部分整形，故此保证激光能量在径向分布均匀，激光光路由高斯光调制为在轴向特定长度（特定长度是和所选配件相关的一个参数，特定长度为图2中的zmax）上无衍射，针对加工材料做球差补偿校正，确保聚焦光斑尺寸一致。故此保证激光聚焦后能量在孔轴向方向的均匀分布；3d结构光加工头的汇聚光束直径为0.6-4um，打孔方式有单点叩击和诱导路径切孔两种方式，经过蚀刻后微孔直径可达到1-100um（该方法可以制作1um以上的任意尺寸和形状的孔，我们定义孔径100um以上不属于微孔），深径比可达到50:1-150:1。
32.pso同步脉冲输出功能为位置同步功能，激光打孔只与位置有关，与速度无关，机构定位精度即为孔中心的位置精度，并且即使加速减速段，孔中心距也能与直线段的孔中心距离保持一致。
33.激光输出频率远高于打孔工艺的触发频率，是pso同步输出功能实现的前提，也是实现高密度矩阵打孔的重要保证。
34.与现有的激光打孔方式比较，本发明有如下优点：采用激光诱导结合化学蚀刻的方式，获得比单纯激光打孔更好的光洁度和表面质量；激光光路经过匀化处理，蚀刻后的通孔获得了更好的圆度和更小的锥度；3d结构光显著改变了高斯光的传播特性，获得更细更长能量更均布的激光焦点，蚀刻后的深径比更大；高精密平台配合ccd定位极大地提高了微孔的位置精度；高速激光输出和pso同步功能的应用确保高密度微孔阵列得以实现。
35.所述激光光学加工系统为带有3d结构光学特征的激光区域选择性辐照改性打孔设备，所述激光光学加工系统具有如下技术参数：激光器中心波长515-532nm或1030-1080nm，激光功率5-5000w，脉冲宽度300fs-100ns，单脉冲能量20nj-20j，重复频率20khz-80khz，光束质量≦1.3，支持基于绝对位置的同步激光脉冲输出；加工平台xy轴最高运动速
度1000mm/s，最大加速度4g，重复精度200nm，定位精度
±
0.5um，加工范围730*920mm，具备真空吸附功能，具备ccd定位功能，具备同步位置输出（pso）功能，具备超大图形导入导出和编辑功能以及工艺参数库管理功能。
36.所述超声波设备具有如下技术参数：所述超声波设备包括清洗槽，所述清洗槽的容量是1600*1600*1500mm，震动频率20-80khz，具备顶盖密封功能，耐受压力20mpa，具备加热功能最高加热温度700℃。
37.本发明的激光光学加工系统优选采用轴向匀化无衍射光学系统，如图2所示，轴向匀化无衍射光学系统包括准直镜1、平板锥透镜3、共轭成像系统，所述准直镜1与所述平板锥透镜3精准同轴，所述平板锥透镜3与所述共轭成像系统精准同轴，所述平板锥透镜3位于所述准直镜1和所述共轭成像系统之间。
38.该轴向匀化无衍射光学系统还包括波片7，所述波片7位于所述准直镜1和所述平板锥透镜3之间。
39.平板锥透镜3是实现轴向匀化的光学元件，平板锥透镜3置于共轭成像系统之外，而共轭成像系统中并未插入衍射元件，故本发明称为轴向匀化无衍射光学系统。
40.锥透镜是一种用于生成贝塞尔强度分布光束或环形光束的光学元件，传统的锥透镜通常由一个平面和一个圆锥面组合而成，是一种折射型光学元件。与之相比，本发明的平板锥透镜3没有圆锥顶点，入射的准直光束在经过平板锥透镜3后直接获得锥形相位，并通过衍射作用形成环形光束，平板锥透镜3是一种衍射光学元件（doe）。衍射光学器件加工精度为纳米级。误差为折射锥透镜的千分之一，所获得的贝塞尔光束更接近理想贝塞尔光束。
41.所述共轭成像系统包括平凸透镜4、以及与所述平凸透镜4精准同轴的物镜6。
42.作为本发明的选优实施例，所述准直镜1倍数为1-8倍可调，一端1-2倍可调，另一端1-4倍可调，两者相乘最大8倍；准直镜1的放大倍数与平板锥透镜3数值孔径相匹配。
43.所述平板锥透镜3的出光面与所述平凸透镜4的焦点重合，所述平板锥透镜3和所述平凸透镜4之间的工作距离为wd，其可调范围为100-150mm；所述平凸透镜4的焦距为100mm，所述平凸透镜4的直径为25.4mm，所述平板锥透镜3的直径为25.4mm，其最大有效光束口径不大于所述平凸透镜4直径的2/3，所述平凸透镜4为非球面透镜。
44.所述物镜6的放大倍率优选值为2x、或5x、或10x、或20x、或50x，所述物镜6的焦距优选值为4-40mm，所述物镜6的数值孔径优选值为0.45，所述物镜6的类型为红外透镜，物镜6为复合透镜。
45.准直镜1的作用是将入射的高斯光11准直为平行光束并扩束。λ/4波片的作用是将圆偏振光调制为左旋偏振光。平板锥透镜3的作用是将入射的左旋偏振光整形成匀化的贝塞尔光束13，并继续传输形成环形光束14；环形光束经过平凸透镜4后汇聚成环形光束15，匀化的贝塞尔光束经过共轭成像系统的平凸透镜4和物镜6成像，形成细长形状的匀化聚焦光束16。
46.入射光束11的直径为1-5mm（优选为1.6mm）；准直光束12的直径为3.2-12.8mm可调；贝塞尔光束13的zmax为3.48-80mm；环形光束14的最大值为20mm，工作距离wd为100-150mm；聚焦光束16最小直径小于10um，聚焦光束16的焦深范围为0.1-8mm。
47.平板锥透镜3的工作机理基于几何相位原理，入射光经过平板锥透镜3调制后会发生偏振态改变，本发明首先将平锥透镜3的入射光调整为右旋圆偏振光。当入射光为右旋圆
偏振光时，经平板锥透镜3调制后偏振态转变为左旋圆偏振，并携带聚焦锥形相位，经聚焦形成一段无衍射区域，在该区域内生成的光束具有贝塞尔光束特性，继续传输将形成环形光束。
48.（1）.出射光偏转角与相位结构周期的关系：在理想情况下，光束正入射时，根据光栅衍射公式
49.其中为θ偏转角，λ为波长，p为沿径向的周期，不同周期对应的偏转角为：
50.（2）.无衍射距离计算：右旋圆偏振光经过平板锥透镜3后，光束沿径向发生偏转并聚焦形成一段无衍射区域，该区域中将产生具有贝塞尔光束特性的光束。该光束的最大无衍射距离与入射光及平板锥透镜3参数相关，可表示为：
51.其中d为入射光束直径，θ为光束偏转角。在无衍射距离zmax内，光束的能量在长距离上聚焦在一个小而细长的区域中，因此可以获得比高斯光束更高的能量集中度以及更长的焦深。
52.（3）.环型光束直径计算：经过平板锥透镜3后产生的环形光斑直径主要由偏转角定义。当入射光为右旋圆偏振光时，根据几何关系可以计算得到环形光束直径为:
53.其中d'为光束直径，wd为工作距离，根据该公式可以求出不同工作距离下的环形光束直径。
54.（4）.焦深及聚焦直径计算：根据共轭光路的光斑计算公式可得： d22/d12=f2/f1；l2/l1=f2/f1,其中f1、f2分别表示平凸透镜4和物镜6的焦距，l1、l2分别代表zmax和焦深。
55.在本发明中，经过准直镜1准直后的红外激光光束入射至平板锥透镜3，透射光将在元件后的无衍射区域内形成匀化的贝塞尔光束，在超过无衍射区域后将衍射为环形光束。贝塞尔光束具有较大的聚焦深度，经过平板锥透镜3轴向匀化后的贝塞尔光束光强分布更为均匀，经过物镜6聚焦后可获得长焦深匀化光束。
56.本发明的轴向匀化无衍射光学系统实现焦深范围内激光束光强轴向均匀分布，应用于激光玻璃切割、tgv激光诱导蚀刻，可以细化诱导微孔孔径，提高深径比（例如，与几何锥镜光路相比，深径比能够提高10倍），改善微孔锥度（例如，能够实现微孔两端零锥度），提高孔壁光洁度，提升微孔加工效率。
57.综上，本发明将超快激光区域选择性辐照改性与环保化学蚀刻技术相结合应用于玻璃晶圆微深孔加工，用制作超细、大深径比微孔，提高微孔阵列位置精度，无锥度无毛刺，提高内壁光洁度，提升微孔形貌质量和加工效率。
58.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，包括加工步骤，所述加工步骤包括如下步骤：步骤s1：通过激光光学加工系统对玻璃晶圆进行加工，在玻璃晶圆上形成诱导孔或诱导路径；步骤s2：将具有诱导孔或诱导路径的玻璃晶圆放入支架内，将支架放入超声波清洗槽内，将无氟蚀刻液倒入超声波清洗槽，无氟蚀刻液浸没玻璃晶圆，然后开启超声波设备，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定相应的超声波清洗槽温度、超声波清洗槽压力、超声波频率以及蚀刻时间。2.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，在所述步骤s1中，玻璃晶圆放置在垫了无尘纸的加工平台上，使玻璃晶圆边缘与加工平台边缘对齐，激光光学加工系统开启真空吸附、启动激光加工、ccd定位完成，激光光学加工系统将根据加工图的加工轨迹在玻璃晶圆上加工诱导孔或诱导路径。3.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述支架为无压烧结碳化硅晶舟。4.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之前进行准备步骤，所述准备步骤包括：加工图生成步骤：根据加工工艺要求和材料的蚀刻属性编辑加工轨迹并转换成加工图；参数设置步骤：激光光学加工系统设置激光加工参数，采用试切的方式完成手工对焦；试切的方式：取一块与玻璃晶圆等厚的样件，首先按照物镜额定工作距离调整切割头位置，升降切割头反复试切，当切缝贯穿样件下表面后，向下调整（f-h）/2的距离即完成对焦，其中f为切割头焦深，h为玻璃晶圆厚度。5.根据权利要求4所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述准备步骤还包括清洗吹干步骤，在所述清洗吹干步骤中，采用去离子水和超声波清洗玻璃晶圆，然后将玻璃晶圆吹干。6.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，该玻璃晶圆微孔加工方法还包括在加工步骤之后进行清洗步骤，在所述清洗步骤中，将玻璃晶圆放入超声波清洗槽内清洗干净。7.根据权利要求4所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，在所述参数设置步骤中，激光加工参数包括激光光学加工系统的焦深与玻璃晶圆厚度相匹配，手工对焦应确保玻璃晶圆上下方向位于聚焦后光束中心位置。8.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，在所述步骤s2中，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定：超声波频率20-80khz、超声波清洗槽温度0-650℃、超声波清洗槽压力0.1-20mpa、蚀刻时间0.01-80h。9.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述激光光学加工系统为带有3d结构光学特征的激光区域选择性辐照改性打孔设备，所述激光光学加工系统具有如下技术参数：激光器中心波长515-532nm或1030-1080nm，激光功率5-5000w，脉冲宽度300fs-100ns，单脉冲能量20nj-20j，重复频率1hz-1g hz，光束质量≦1.3，支持基于绝对位置的同步激光脉冲输出；加工平台xy轴最高运动速度1000mm/s，最大加速度4g，重复精度
200nm，定位精度
±
0.5um，加工范围730*920mm，具备真空吸附功能，具备ccd定位功能，具备pso功能，具备超大图形导入导出和编辑功能以及工艺参数库管理功能，ccd表示工业相机，pso表示位置同步输出。10.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述超声波设备具有如下技术参数：所述超声波设备包括超声波清洗槽，所述超声波清洗槽的容量是1600*1600*1500mm，震动频率1-20mhz，具备顶盖密封功能，耐受压力20mpa，具备加热功能最高加热温度700℃。11.根据权利要求1所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述激光光学加工系统包括激光器，所述激光器出口光束经过扩束和偏振化选择，选取能量密度均匀的光束部分整形，从而保证激光能量在径向分布均匀，激光光路由高斯光调制为在轴向特定长度上无衍射，针对加工材料做球差补偿校正，确保聚焦光斑尺寸一致，从而保证激光聚焦后能量在孔轴向方向的均匀分布。12.根据权利要求1至11任一项所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述无氟蚀刻液为8.5
±
0.5mol/l的koh溶液。13.根据权利要求1至11任一项所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述激光光学加工系统为轴向匀化无衍射光学系统，所述轴向匀化无衍射光学系统包括准直镜（1）、平板锥透镜（3）、共轭成像系统，所述准直透镜（1）、所述平板锥透镜（3）与所述共轭成像系统精准同轴，所述平板锥透镜（3）位于所述准直镜（1）和所述共轭成像系统之间。14.根据权利要求13所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述轴向匀化无衍射光学系统还包括波片（7），所述波片（7）位于所述准直镜（1）和所述平板锥透镜（3）之间；所述共轭成像系统包括平凸透镜（4）、以及与所述平凸透镜（4）精准同轴的物镜（6）。15.根据权利要求13所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述平板锥透镜（3）的出光面与所述平凸透镜（4）的焦点重合，所述平板锥透镜（3）和所述平凸透镜（4）之间的工作距离为100-150mm，所述平凸透镜（4）的焦距为100mm，所述平凸透镜（4）的直径为25.4mm，所述平板锥透镜（3）的最大有效光束口径不大于所述平凸透镜（4）直径的2/3。16.根据权利要求13所述的玻璃晶圆微孔加工方法，其特征在于，所述物镜（6）的放大倍率为2x、或5x、或10x、或20x、或50x，所述物镜（6）的焦距为4-40mm，所述物镜（6）的数值孔径为0.45。

技术总结
本发明提供了一种玻璃晶圆微孔加工方法，包括加工步骤，所述加工步骤包括如下步骤：步骤S1：通过激光光学加工系统对玻璃晶圆进行加工，在玻璃晶圆上形成诱导孔或诱导路径；步骤S2：将具有诱导孔或诱导路径的玻璃晶圆放入支架内，将支架放入超声波设备内，将无氟蚀刻液倒入超声波清洗槽，无氟蚀刻液浸没玻璃晶圆，然后开启超声波设备，按照工艺对照表中孔径对应的参数设定相应的温度、压力、频率以及蚀刻时间。本发明的有益效果是：本发明以激光光学加工系统为基础，结合无氟化学蚀刻工艺，并以超声波震动辅助加速蚀刻，实现孔径细、圆度好、锥度小、形貌好、孔壁光洁、深径比大，高速高精度阵列加工。度阵列加工。度阵列加工。


技术研发人员：方艳阳 张立 周建红
受保护的技术使用者：深圳市圭华智能科技有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/9/7