Modeling of Mechanical Influence of Double-Beam Laser on Single-Crystalline Silicon

Abstract

The results of finite-element modeling of controlled laser thermosplitting of crystalline silicon are presented. The case of treatment by two laser beam with wavelengths, namely 0.808 µm and 1.06 µm is studied. Calculations of the thermoelastic fields formed in a single-crystalline silicon wafer as a result of consecutive two-beam laser heating and action of coolant were performed for silicon crystalline orientations: (100), (110), (111). Modeling was performed for circular and U-shaped laser beams. The results received in the presented work, can be used for the process optimization concerning the precise separation of silicon wafers by laser cutting.Keywords: laser cutting, thermoelastic stresses, silicon wafers, crack W pracy przedstawiono wyniki modelowania metodą elementów skończonych termorozszczepiania krystalicznego krzemu przy pomocy wiązek laserowych. Analizowano przypadek działania dwóch wiązek laserowych o długości fali 0,808 µm i 1,06 µm. Obliczenia pól termosprężystych, formowanych w krystalicznym waflu krystalicznym, prowadzono jako efekt kolejnych działań dwuwiązkowego ogrzewania laserowego i chłodzenia dla orientacji (100), (110), (111) krystalicznego krzemu. Modelowanie prowadzone było dla wiązek o przekroju kolistym oraz w kształcie litery U. Otrzymane wyniki mogą być wykorzystane do optymalizacji precyzyjnego cięcia laserem wafli krzemowych.

Process Analysis and Topography Evaluation for Monocrystalline Silicon Laser Cutting-Off

“…In contrast, the laser-induced thermal crack propagation is considered to be a promising process for silicon cutting [ 28 , 29 , 30 ]. This is because it has the advantage of avoiding these problems [ 31 , 32 , 33 ] and producing a good surface finish [ 34 , 35 ].…”