CN110491811A - 一种可调节光强型激光剥离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种可调节光强型激光剥离装置，包括剥离室和激光器，剥离室顶部设有光学窗口，剥离室底部设有样品托盘装置，还包括光强调节装置，光强调节装置装设于剥离室内，光强调节装置位于样品托盘装置上方，激光剥离时，激光器发出的激光经光学窗口进入剥离室，进入剥离室的激光经光强调节装置调节激光强度后，再照射至样品托盘装置的待剥离样品，进行激光剥离，本发明通过调整激光光强，形成光强的强弱分布，实现样品表面光强可调，有效控制激光剥离过程，避免样品炸裂。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种可调节光强型激光剥离装置。
背景技术
为了实现具有高频、高效率及大功率等优异性能电子电力器件的制备，以氮化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料加快了发展进程，目前，大尺寸氮化镓自支撑衬底的制备技术成为其前进道路上最大的障碍之一，其制备工艺通常是在蓝宝石衬底上进行异质外延氮化镓膜，然后采用激光剥离技术使得氮化镓膜与蓝宝石分离，从而得到氮化镓衬底。
然而，现有的激光剥离装置，先以激光从基板一侧照射形成于基板上的分离层，然后将该分离层与基板分离，在激光剥离的过程中，需要剥离的样品依次经过剥离区，在激光照射下，由于样品瞬间进入照射区，导致样品容易炸裂，剥离良品率低下。
为了更好地解决上述技术问题，有必要提供一款新的剥离装置，来更好地解决上述技术问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可调节光强型激光剥离装置，其结构简单，设计合理，可调整激光强度对样品进行激光剥离，剥离良品率高。
本发明采用的技术方案是：一种可调节光强型激光剥离装置，包括剥离室和激光器，剥离室顶部设有光学窗口，剥离室底部设有样品托盘装置，还包括光强调节装置，光强调节装置装设于剥离室内，光强调节装置位于样品托盘装置上方，激光剥离时，激光器发出的激光经光学窗口进入剥离室，进入剥离室的激光经光强调节装置调节激光强度后，再照射至样品托盘装置的待剥离样品，进行激光剥离。
对上述技术方案的进一步改进为，光强调节装置设有分光装置、非线性光学晶体、反光装置、高反光装置和半反光装置，激光器发出的激光首先经过分光装置，经分光装置后一部分送至非线性光学晶体，另一部分送至半反光装置，送至半反光装置的光线直接反射至样品托盘装置，送至非线性光学晶体的光线，依次经过反光装置、高反光装置和半反光装置，再反射至样品托盘装置。
对上述技术方案的进一步改进为，分光装置为分光镜，反光装置为反光镜，高反光装置为高反镜，半反光装置为半反镜。
对上述技术方案的进一步改进为，非线性光学晶体为BBO、LBO、CBO、KBBF或SBBO中的任一种。
对上述技术方案的进一步改进为，分光装置与光学窗口形成一夹角a，夹角a为45°，反光装置和分光装置平行设置，非线性光学晶体与光学窗口平行设置，高反光装置与非线性光学晶体形成一夹角b，夹角b小于90°，半反光装置与高反光装置平行设置。
对上述技术方案的进一步改进为，激光器的光线入射方向垂直光学窗口。
对上述技术方案的进一步改进为，激光器发射的光线的波长为355nm或266nm。
对上述技术方案的进一步改进为，剥离室设有充气口和排气口。
对上述技术方案的进一步改进为，还包括保温装置，保温装置围设于样品保护托盘四周。
对上述技术方案的进一步改进为，还包括输送机构，输送机构用于将样品送入或送出剥离室。
对上述技术方案的进一步改进为，还包括输送机构，输送机构用于将样品送入或送出剥离室。
本发明的有益效果如下：
本发明包括剥离室和激光器，剥离室顶部设有光学窗口，剥离室底部设有样品托盘装置，还包括光强调节装置，光强调节装置装设于剥离室内，光强调节装置位于样品托盘装置上方，激光剥离时，激光器发出的激光经光学窗口进入剥离室，进入剥离室的激光经光强调节装置调节激光强度后，再照射至样品托盘装置的待剥离样品，进行激光剥离，本发明通过调整激光光强，形成光强的强弱分布，实现样品表面光强可调，有效控制激光剥离过程，避免样品炸裂。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
附图标记说明：1.剥离室、11.光学窗口、12.充气口、13.排气口、2.激光器、3.分光装置、4.非线性光学晶体、5.反光装置、6.高反光装置、7.半反光装置8.样品保护托盘、9.保温装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本实施例所述的调光型激光剥离装置，包括剥离室1和激光器2，剥离室1顶部设有光学窗口11，剥离室2底部设有样品托盘装置8，还包括光强调节装置，光强调节装置装设于剥离室1内，光强调节装置位于样品托盘装置8上方，激光剥离时，激光器2发出的激光经光学窗口11进入剥离室1，进入剥离室1的激光经光强调节装置调节激光强度后，再照射至样品托盘装置8的待剥离样品，进行激光剥离，本发明通过调整激光光强，形成光强的强弱分布，实现样品表面光强可调，有效控制激光剥离过程，避免样品炸裂。
在一些具体实施例中，光强调节装置设有分光装置3、非线性光学晶体4、反光装置5、高反光装置6和半反光装置7，激光器发出的激光首先经过分光装置3，经分光装置3后一部分送至非线性光学晶体4，另一部分送至半反光装置7，送至半反光装置7的光线直接反射至样品托盘装置8，送至非线性光学晶体4的光线，依次经过反光装置5、高反光装置6和半反光装置7，再反射至样品托盘装置8，通过这样的设置，最终照射至样品的光强会有强弱不同的两束，强光用于剥离样品，稍弱光强用于保护即将进入剥离区的样品，在进行预加热的同时，也可以有效减少剥离区和待剥离区的温差范围，避免因温差过大，发生样品翘曲或炸裂，影响剥离效果。
在一些具体示例中，分光装置3为分光镜，反光装置5为反光镜，高反光装置6为高反镜，半反光装置7为半反镜，这种具体的选用，使用方便，且都是常规的光学镜，易得，使用稳定性好。
另一些具体示例中，非线性光学晶体4为BBO、LBO、CBO、KBBF或SBBO中的任一种，通过设置非线性光学晶体4，可对激光波长进行“变频”，实现对光强的调整。
一些可选具体实施例中，分光装置3与光学窗口11形成一夹角a，夹角a为45°，分光装置3和反光装置5平行设置，非线性光学晶体4与光学窗口11平行设置，高反光装置6和非线性光学晶体4形成一夹角b，夹角b小于90°，半反光装置7与高反光装置6平行设置，此处需要说明的是，本实施例所述的分光装置3和反光装置5与光学窗口11的夹角，是分别将分光装置3和反光装置5延伸后与非线性光学晶体4相交的最小夹角的角度，高反光装置6和半反光装置7与非线性光学晶体4的夹角，同样是分别将高反光装置6和半反光装置7延伸后与非线性光学晶体4相交的最小夹角的角度，通过设置以上角度的光学镜，最终照射至样品的光强会有强弱不同的两束，强光用于剥离样品，稍弱光强用于保护即将进入剥离区的样品，在进行预加热的同时，也可以有效减少剥离区和待剥离区的温差范围，避免因温差过大，发生样品翘曲或炸裂，影响剥离效果，在其它实施例中，为了调整强弱光的间距，可以适当的调整半反光装置7的位置，此实施例中的半反光装置7与高反光装置6平行设置，只是选了其中一个实施例做说明，但并不是对半反光装置7位置设定的限制。
在一些可选具体示例中，激光器2的光线入射方向垂直光学窗口11，便于后续的光强调节装置的设置，对光强进行有效调整，激光器2发射的光线的波长为355nm或266nm，本实施例选取反射光为355nm或266nm波长的激光器2，主要是因为这两个波长利于样品的剥离，且便于调节光强。
一些具体实施例中，剥离室1设有充气口12和排气口13，在激光剥离过程中，可也可以保持剥离室1的真空或通过改变压强或者气体种类，进一步的保护样品，有效避免样品炸裂。
另一些可选具体示例中，还包括保温装置9，保温装置9围设于样品保护托盘8四周，具体地，本实施例中的保温装置9为由保温棉制成的保温层，通过设置保温层，可以确保剥离温度，且可以保证剥离温度的均匀性，避免因温度不均匀导致的样品剥离效果差。
另一可选具体实施例中，还包括输送机构，输送机构用于将样品送入或送出剥离室1，输送机构可设为传送装置和取样机构，进行样片的输送，提高自动化程度，进而提高剥离效率。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可调节光强型激光剥离装置，包括剥离室和激光器，剥离室顶部设有光学窗口，剥离室底部设有样品托盘装置，其特征在于，还包括光强调节装置，光强调节装置装设于剥离室内，光强调节装置位于样品托盘装置上方，激光剥离时，激光器发出的激光经光学窗口进入剥离室，进入剥离室的激光经光强调节装置调节激光强度后，再照射至样品托盘装置的待剥离样品，进行激光剥离。
2.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，光强调节装置设有分光装置、非线性光学晶体、反光装置、高反光装置和半反光装置，激光器发出的激光首先经过分光装置，经分光装置后一部分送至非线性光学晶体，另一部分送至半反光装置，送至半反光装置的光线直接反射至样品托盘装置，送至非线性光学晶体的光线，依次经过反光装置、高反光装置和半反光装置，再反射至样品托盘装置。
3.根据权利要求2所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，分光装置为分光镜，反光装置为反光镜，高反光装置为高反镜，半反光装置为半反镜。
4.根据权利要求2所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，非线性光学晶体为BBO、LBO、CBO、KBBF或SBBO中的任一种。
5.根据权利要求2所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，分光装置与光学窗口形成一夹角a，夹角a为45°，反光装置和分光装置平行设置，非线性光学晶体与光学窗口平行设置，高反光装置与非线性光学晶体形成一夹角b，夹角b小于90°，半反光装置与高反光装置平行设置。
6.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，激光器的光线入射方向垂直光学窗口。
7.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，激光器发射的光线的波长为355nm或266nm。
8.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，剥离室设有充气口和排气口。
9.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，还包括保温装置，保温装置围设于样品保护托盘四周。
10.根据权利要求1所述的一种可调节光强型激光剥离装置，其特征在于，还包括输送机构，输送机构用于将样品送入或送出剥离室。
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