CN111975191B - 一种加工腔组件及激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加工腔组件及激光加工装置，该加工腔组件包括加工腔，在加工腔内固定有载物台。加工腔上设置有第一窗口，载物台上设置有通光孔，加工腔上还设置有第二窗口；第一窗口、通光孔及第二窗口至少部分位置相对，以使激光的光束能够从第一窗口入射到加工腔内，之后穿过通光孔并通过第二窗口射出加工腔。还包括设置在加工腔外且与第二窗口相对的第一测量仪组件，第一测量仪组件对从第二窗口射出加工腔的光束进行测量分析。载物台上放置工件前，激光光束依次穿过第一窗口、通光孔及第二窗口后，第一测量仪组件对激光的光束进行测量分析。无需在加工腔内设置反射镜，减少加工腔内的结构，将加工腔的容积做的足够小，缩短气体置换时间。

Description

一种加工腔组件及激光加工装置

技术领域

本发明涉及激光技术领域，尤其涉及一种加工腔组件及激光加工装置。

背景技术

随着科学技术的进步和发展，激光已经作为一种工具应用在各行各业。由于激光的高亮度高强度的特性，且激光光斑的尺寸可以通过聚焦镜聚焦到微米量级，因此激光加工技术在有着高精度加工要求的行业中备受青睐，尤其是对于半导体行业晶圆制造的技术中，激光加工技术尤为受欢迎。

如图1a为现有技术中的激光加工装置，其包括一个用于盛放晶圆的加工腔1，在加工腔1内设置有一个载物台2，晶圆3放置在载物台2上。参考图1b，载物台2为一个完整的平台结构，在加工腔1外设置有激光强度测量仪4，在载物台2上安装有用于将激光光束反射到激光强度测量仪4上的反射镜5，且在加工腔1内还安装有驱动载物台2做平移运动的滑动组件及驱动装置。在加工前，驱动装置驱动载物台2移动至激光光束能够照射到反射镜5的位置，以对激光光束进行强度分析。之后，参考图1c，驱动装置驱动载物台2移动至激光光束打在晶圆3表面的位置，对晶圆3进行加工。采用上述的设置方式，需要在载物台2上安装一个反射镜5，还需要在加工腔1内安装滑动组件及驱动装置，从而使加工腔1内的空间需要很大，使激光加工过程中的气体置换时间较长。

发明内容

本发明提供了一种加工腔组件及激光加工装置，无需在加工腔内设置反射镜即可完成对激光光束的测量分析。

第一方面，本发明提供了一种加工腔组件，该加工腔组件应用于激光加工装置中，该加工腔组件包括一个加工腔，在加工腔内固定有用于固定工件的载物台。其中，加工腔上设置有用于使激光的光束入射到工件上的第一窗口，载物台上设置有通光孔，加工腔上还设置有第二窗口；且第一窗口、通光孔及第二窗口至少部分位置相对，以使激光的光束能够从第一窗口入射到加工腔内，之后穿过通光孔并通过第二窗口射出加工腔。该加工腔组件还包括设置在加工腔外且与第二窗口相对的第一测量仪组件，第一测量仪组件对从第二窗口射出加工腔的光束进行测量分析。

在上述的方案中，通过将载物台固定在加工腔内，在载物台上设置通光孔，且通光孔与加工腔上的第一窗口及第二窗口至少部分位置相对，还在加工腔外与第二窗口相对的位置设定第一测量仪组件。在载物台上放置工件前，激光的光束依次穿过第一窗口、通光孔及第二窗口后，使第一测量仪组件对激光的光束进行测量分析。与现有技术中的结构相比，本发明的方案无需在加工腔内设置反射镜，也无需设置驱动载物台移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔内的结构，从而能够将加工腔的容积做的足够小，缩短加工腔内的气体置换时间。

在一个具体的实施方式中，第一测量仪组件包括光束质量分析仪和/或功率计，实现对激光光束的能量和质量的检测分析。

在一个具体的实施方式中，加工腔外与第二窗口相对的位置还设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台，第一测量仪组件设置在第一运动平台上，以便于将第一测量仪移动到适合检测激光光束的位置。

第二方面，本发明还提供了另一种加工腔组件，该加工腔组件应用于激光加工装置中，该加工腔组件包括一个加工腔，在加工腔内固定有用于固定工件的载物台。其中，加工腔上设置有用于使激光的光束入射到工件上的第一窗口；载物台上设有通光孔，加工腔上还设置有与通光孔至少部分位置相对的第二窗口。该加工腔组件还包括设置在加工腔外且与第二窗口相对的第一测量仪组件，该第一测量仪组件透过第二窗口及通光孔对工件上朝向载物台的表面进行测量分析。

在上述的方案中，通光将载物台固定在加工腔内，在载物台上设置通光孔，且通光孔与加工腔上的第二窗口至少部分位置相对，还在加工腔外与第二窗口相对的位置设定第一测量仪组件，使第一测量仪组件能够透过通光孔及第二窗口对工件上朝向载物台的表面进行测量分析。其与激光对工件的加工能够同时进行，从而实现对工件上朝向载物台的表面的“在线”测量分析。且本发明的方案无需设置驱动载物台移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔内的结构，从而能够将加工腔的容积做的足够小，缩短加工腔内的气体置换时间。

在一个具体的实施方式中，该第一测量仪组件包括高温计，以便于对工件上朝向载物台的表面进行温度测量。

在一个具体的实施方式中，加工腔外与第二窗口相对的位置还设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台，第一测量仪组件设置在第一运动平台上，以便于将第一测量仪移动到适合对工件表面进行检测的位置。

第三方面，本发明还提供了另一种加工腔组件，该加工腔组件应用于激光加工装置中，该加工腔组件包括一个加工腔，在加工腔内固定有用于固定工件的载物台。其中，加工腔上设置有用于使激光的光束入射到工件上的第一窗口。该加工腔组件还包括设置在加工腔外且与第一窗口相对的第二测量仪组件，第二测量仪组件透过第一窗口对工件上背离载物台的表面或激光的光束进行测量分析。

在上述的方案中，通过将载物台固定在加工腔内，在加工腔外于第一窗口相对的位置设置第二测量仪组件，且第二测量仪组件能够透过第一窗口对工件上背离载物台的表面或激光的光束进行测量分析。与现有技术中将用于测量工件或激光光束的参数的测量仪设置在加工腔内相对，本发明的方案将第二测量仪组件设置在加工腔外，无需设置驱动载物台移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔内的结构，从而能够将加工腔的容积做的足够小，缩短加工腔内的气体置换时间。

在一个具体的实施方式中，第二测量仪组件包括测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计中的一个或多个，以对工件上背离载物台的表面进行相关参数的测量分析。

在一个具体的实施方式中，第二测量仪组件还包括对从第一窗口射入加工腔内的激光光束进行测量分析的红外辐射分析仪，以在激光光束对工件进行加工时，对激光光束进行测量分析，从而实现对激光光束的“在线”检测分析。

在一个具体的实施方式中，加工腔外与第一窗口相对的位置还设置有能够在至少一个维度运动的第二运动平台，且第二测量仪设置在第二运动平台上，以便于将第一测量仪移动到适合检测激光光束或工件的位置，且防止第一测量仪干涉激光光束对工件进行加工。

在一个具体的实施方式中，该工件为晶圆，第一窗口与晶圆位置相对，且第一窗口的尺寸大于晶圆的尺寸，以便于第二测量仪对晶圆的整个表面进行测量分析。

第四方面，本发明还提供了一种激光加工装置，该激光加工装置包括用于发射激光光束的激光光源、以及上述任意一种加工腔组件，从而将载物台固定在加工腔内，将第一测量仪组件或第二测量仪组件设置在加工腔外，无需设置驱动载物台移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔内的结构，从而能够将加工腔的容积做的足够小，缩短加工腔内的气体置换时间。

附图说明

图1a为现有技术中提供的激光加工装置在激光加工前的结构示意图；

图1b为现有技术中提供的激光加工装置中加工腔内的俯视图；

图1c为现有技术中提供的激光加工装置在激光加工过程中的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种加工腔组件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种加工腔组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种加工腔组件的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种加工腔组件的立体结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种激光加工装置的结构示意图。

附图标记：

10-加工腔 11-第一窗口 12-第二窗口 13-开关门

20-载物台 21-工件 22-通光孔

30-光束 31-激光光源

41-第一测量仪组件 42-第二测量仪组件

51-第一运动平台 52-第二运动平台

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了方便理解本发明实施例提供的加工腔组件，下面首先说明一下本发明实施例提供的加工腔组件的应用场景，该加工腔组件应用于激光加工装置中，其中激光加工装置能够对工件进行退火、焊接、切割等。下面结合附图对该加工腔组件进行详细的叙述。

参考图2，本发明实施例提供的加工腔10组件包括一个加工腔10，在加工腔10内固定有用于固定工件的载物台20。其中，加工腔10上设置有用于使激光的光束31入射到工件上的第一窗口11，载物台20上设置有通光孔22，加工腔10上还设置有第二窗口12；且第一窗口11、通光孔22及第二窗口12至少部分位置相对，以使激光的光束31能够从第一窗口11入射到加工腔10内，之后穿过通光孔22并通过第二窗口12射出加工腔10。该加工腔10组件还包括设置在加工腔10外且与第二窗口12相对的第一测量仪组件41，第一测量仪组件41对从第二窗口12射出加工腔10的光束31进行测量分析。

在上述的方案中，通过将载物台20固定在加工腔10内，在载物台20上设置通光孔22，且通光孔22与加工腔10上的第一窗口11及第二窗口12至少部分位置相对，还在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设定第一测量仪组件41。在载物台20上放置工件2前，激光的光束31依次穿过第一窗口11、通光孔22及第二窗口12后，使第一测量仪组件41对激光的光束31进行测量分析。与现有技术中的结构相比，本发明的方案无需在加工腔10内设置反射镜，也无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。下面结合附图对加工腔10组件的各个部分的设置方式进行详细的介绍。

参考图2，加工腔10为一个具有中空腔体的壳体结构，在加工腔10内设置有载物台20，载物台20用于放置诸如晶圆等的工件。载物台20固定设置在加工腔10内，从而无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，在应用时，从而能够将加工腔10的容积做的足够小，缩短加工腔10内的气体置换时间。

继续参考图2，在加工腔10上设置有第一窗口11，以图2为例，第一窗口11设置在加工腔10的上方，载物台20与第一窗口11位置相对，使从第一窗口11入射到加工腔10内的激光光束31能够照射到载物台20上的工件上。在载物台20上还设置有通光孔22，且通光孔22与第一窗口11至少部分位置相对，在载物台20上未放置工件时，以使激光的光束31能够从第一窗口11入射到加工腔10后，入射到通光孔22内。参考图2，通光孔22能够使激光的光束31从靠近第一窗口11的一端射入，并从另一端射出。以图2为例，在加工腔10的下方还设置有第二窗口12，且第二窗口12与通光孔22至少部分位置相对，以使从通光孔22射出的激光的光束31能够入射到第二窗口12，并从第二窗口12射出加工腔10。在具体设置上述的第一窗口11及第二窗口12时，第一窗口11与第二窗口12可以分别在加工腔10的上方及下方开设两个开口，且两个开口至少部分位置相对，且均与载物台20上的通光孔22至少部分位置相对，之后在两个开口处分别安装光学窗口镜片，使激光的光束31能够穿过，同时使加工腔10内为密封的腔体。

如图2所示，在加工腔10外且与第二窗口12相对的第一测量仪组件41，第一测量仪组件41对从第二窗口12射出加工腔10的光束31进行测量分析。在应用时，在载物台20上放置工件前，激光的光束31依次穿过第一窗口11、通光孔22及第二窗口12后，从第二窗口12射出，第一测量仪组件41对激光的光束31进行测量分析。与现有技术中的结构相比，本发明的方案无需在加工腔10内设置反射镜，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。

在具体设置第一测量仪组件41时，第一测量仪组件41可以包括光束31质量分析仪和/或功率计，实现对激光光束31的能量和质量的检测分析。具体的，第一测量仪组件41可以仅有光束31质量分析仪，也可以仅有功率计，还可以既有光束31质量分析仪及功率计，实现了对激光光束31的能量和质量的分析检测。

参考图2，还可以在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台51，第一测量仪组件41设置在第一运动平台51上，以便于将第一测量仪组件41移动到适合检测激光光束31的位置。例如，第一运动平台51可以带动第一测量仪组件41能够实现沿与激光的光束31垂直的方向上下移动；第一运动平台51还可以带动第一测量仪组件41能够实现在与激光的光束31垂直的平面内做左右及前后运动；第一运动平台51还可以带动第一测量仪组件41能够沿某一方向做旋转运动。即只要能够实现第一运动平台51带动第一测量仪组件41在至少一个维度运动方式，都在本发明的保护范围之内。在具体设定第一运动平台51时，第一运动平台51可以采用由一个或多个直线电机的设置方式，以实现第一运动平台51在至少一个维度的平移运动。还可以直线电机上设置旋转机构，以实现第一运动平台51在某一维度的旋转。还可以采用机械手的方式实现。

通过将载物台20固定在加工腔10内，在载物台20上设置通光孔22，且通光孔22与加工腔10上的第一窗口11及第二窗口12至少部分位置相对，还在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设定第一测量仪组件41。在载物台20上放置工件前，激光的光束31依次穿过第一窗口11、通光孔22及第二窗口12后，使第一测量仪组件41对激光的光束31进行测量分析。与现有技术中的结构相比，本发明的方案无需在加工腔10内设置反射镜，也无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。

另外，本发明实施例还提供了另一种加工腔10组件，参考图3，该加工腔10组件包括一个加工腔10，在加工腔10内固定有用于固定工件21的载物台20。其中，加工腔10上设置有用于使激光的光束31入射到工件21上的第一窗口11；载物台20上设有通光孔22，加工腔10上还设置有与通光孔22至少部分位置相对的第二窗口12。该加工腔10组件还包括设置在加工腔10外且与第二窗口12相对的第一测量仪组件41，该第一测量仪组件41透过第二窗口12及通光孔22对工件21上朝向载物台20的表面进行测量分析。

在上述的方案中，通光将载物台20固定在加工腔10内，在载物台20上设置通光孔22，且通光孔22与加工腔10上的第二窗口12至少部分位置相对，还在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设定第一测量仪组件41，使第一测量仪组件41能够透过通光孔22及第二窗口12对工件21上朝向载物台20的表面进行测量分析。其与激光对工件21的加工能够同时进行，从而实现对工件21上朝向载物台20的表面的“在线”测量分析。且本发明的方案无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件21为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。下面结合附图对该加工腔10组件进行详细的介绍。

首先需要说明下，该加工腔10组件与图2中所提供的加工腔10组件的区别之处主要在于，图2中的加工腔10组件要求第一窗口11、通光孔22与第二窗口12之间至少存在部分位置相对，以使从第一窗口11照射到加工腔10内的激光光束31，能够依次通过通光孔22及第二窗口12，并从第二窗口12射出。而此处(图3中示出的加工腔10组件)的加工腔10组件仅要求第二窗口12与通光孔22至少存在部分位置相对，使位于加工腔10下方的第一测量仪组件41能够采用非接触的方式，透过第二窗口12及通光孔22对工件21的下表面(以图3示出的结构为参考)进行相关参数的测量。其不要求第一窗口11与通光孔22之间存在部分位置相对，也不要求第一窗口11与第二窗口12存在部分位置相对。另外，此处的加工腔10组件可以与上述图2中的加工腔10组件合并设置，即第一窗口11、通光孔22及第二窗口12至少存在部分位置相对，以使激光的光束31能够从第一窗口11、通光孔22及第二窗口12穿过。此时，第一测量仪组件41既能够对激光的光束31进行测量分析，又能够对工件21的下表面进行测量分析，所采用的方式是在第一测量仪组件41中既设置用于对激光光束31进行测量分析的测量仪，又设置对工件21的下表面进行测量分析的测量仪。下面进行具体介绍。

该加工腔10组件中的第一窗口11的设置方式与图2中示出的设置方式基本相同，且载物台20在加工腔10内的固定方式也与图2中示出的设置方式基本相同，此处不再赘述。

载物台20上设置通光孔22时，可以在载物台20上设置一个较大的通光孔22，也可以设置多个较小的通光孔22，可以设置第二窗口12的尺寸大于通光孔22的尺寸，且第二窗口12能够与所有的通光孔22位置相对。另外，其可以与图2中的通光孔22共用一个通光孔22，也可以设置多个通光孔22，与图2中的加工腔10组件不共用通光孔22。

在设置图3示出的加工腔10组件中的第一测量仪组件41时，该第一测量仪组件41可以包括高温计，以便于对工件21上朝向载物台20的表面进行温度测量，实现对工件21的下表面在激光激光过程中的实时监测，便于提高采用激光退火时，对工件21下表面温度的检测，从而能够调整相关参数，提高对激光退火质量的把控。

参考图3，还可以在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台51，第一测量仪组件41设置在第一运动平台51上，以便于将第一测量仪组件41移动到适合对工件21表面进行检测的位置。具体设置第一运动平台51的方式与上述图2中的方式基本相同，在此不再赘述。

在第一运动平台51上设置有多个测量仪时，可以在载物台20上设置多个通光孔22，且多个通光孔22与多个测量仪在第一运动平台51上的位置一一对应且相一致，且每个测量仪分别对应一个通光孔22，且其中一个测量仪与该该测量仪对应的通光孔22位置相对时，其他的测量仪与分别对应的通光孔22位置也相对，从而可以简化第一测量仪组件41中的测量仪与通光孔22的对准对位。

通光将载物台20固定在加工腔10内，在载物台20上设置通光孔22，且通光孔22与加工腔10上的第二窗口12至少部分位置相对，还在加工腔10外与第二窗口12相对的位置设定第一测量仪组件41，使第一测量仪组件41能够透过通光孔22及第二窗口12对工件21上朝向载物台20的表面进行测量分析。其与激光对工件21的加工能够同时进行，从而实现对工件21上朝向载物台20的表面的“在线”测量分析。且本发明的方案无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件21为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。

另外，本发明还提供了另一种加工腔10组件，参考图4及图5，该加工腔10组件包括一个加工腔10，在加工腔10内固定有用于固定工件21的载物台20。其中，加工腔10上设置有用于使激光的光束31入射到工件21上的第一窗口11。该加工腔10组件还包括设置在加工腔10外且与第一窗口11相对的第二测量仪组件42，第二测量仪组件42透过第一窗口11对工件21上背离载物台20的表面或激光的光束31进行测量分析。

在上述的方案中，通过将载物台20固定在加工腔10内，在加工腔10外于第一窗口11相对的位置设置第二测量仪组件42，且第二测量仪组件42能够透过第一窗口11对工件21上背离载物台20的表面或激光的光束31进行测量分析。与现有技术中将用于测量工件21或激光光束31的参数的测量仪设置在加工腔10内相对，本发明的方案将第二测量仪组件42设置在加工腔10外，无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件21为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。下面结合附图对该加工腔10组件进行详细的介绍。

首先需要说明的是，本加工腔10组件与图2及图3中提供的加工腔10组件所不同之处主要在于，本加工腔10组件中的第二测量仪组件42设置在加工腔10的上方(以图4及图5示出的结构为参考)，使第二测量仪组件42能够透过加工腔10上方的第一窗口11对工件21的上表面(以图4及图5示出的方式为参考)或激光的光束31进行相关参数的测量分析。而图2及图3中示出的第一测量仪组件41设置在加工腔10的下方。另外，本加工腔10组件也不要求在载物台20上设置通光孔22，也不要求在加工腔10的下方设置第二窗口12。另外，本加工腔10组件可以与图2及图3中提供的加工腔10组件合并设置，即可以在载物台20上设置通光孔22，加工腔10的下方设置第二窗口12，同时在加工腔10的下方设置第一测量仪组件41，又在加工腔10的上方设置第二测量仪组件42。只是此时第一测量仪组件41与第二测量仪组件42中的测量仪可以存着不同之处。通过将外置的检测仪组件和上下光学窗口对应设置，保证加工腔10内的腔体结构紧凑的同时，实现多种参数的测量。下面进行详细介绍。

加工腔10、加工腔10上的第一窗口11、以及载物台20固定在加工腔10内的方式与上述示出的方式基本相同，在此不再赘述。

在设置第二测量仪组件42时，在第二测量仪组件42需要对工件21的上表面进行测量分析时，第二测量仪组件42可以包括测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计中的一个或多个，以对工件21上背离载物台20的表面进行相关参数的测量分析。具体的，第二测量仪组件42可以包括测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计中的任意一个；第二测量仪组件42也可以包括测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计中的任意两个或两个以上。不同的激光工艺采用不同的测量仪，在激光退火工艺中，其中的测高仪、图像识别系统和红外辐射分析仪是共用设备，无论晶圆表面退火还是背面退火都会使用。其中的电阻测量仪可以只用在背面晶圆合金化(欧姆接触退火)。

在第二测量仪组件42需要对激光光束31进行测量分析时，第二测量仪组件42还包括对从第一窗口11射入加工腔10内的激光光束31进行测量分析的红外辐射分析仪，以在激光光束31对工件21进行加工时，对激光光束31进行测量分析，从而实现对激光光束31的“在线”检测分析。

另外，还可以在加工腔10外与第一窗口11相对的位置设置有能够在至少一个维度运动的第二运动平台52，且第二测量仪组件42设置在第二运动平台52上，以便于将第二测量仪组件42移动到适合检测激光光束31或工件21的位置，且防止第二测量仪组件41干涉激光光束31对工件21进行加工。第二运动平台52与上述第一运动平台51的设置方式基本相同，所不同之处主要在于设置位置不同，第一运动平台51设置在加工腔10的下方，而第二运动平台52设置在加工腔10的上方。

在第二运动平台52上设置的第二测量仪组件42既可以包含对工件21的上表面进行测量分析的测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计等，也可以包含对激光的光束31进行测量分析的红外辐射分析仪。在应用时，其中的测高仪和图像识别系统是在退火加工前，运动到晶圆上方，进行测高和定位识别工作。退火过程中，运动平台在不影响激光光束31传输的情况下，红外辐射分析仪实时监测退火区域的红外辐射，闭环控制激光退火的能量变化。

在第二运动平台52上设置的第二测量仪组件42包括测高仪时，该测高仪测量工件21的上表面上不同位置距离测高仪设定的参考面之间的高度差变化。此时，可以在提供激光光束31的激光光源中设置三轴振镜系统，该三轴振镜系统移动激光光源发射出的激光光束31，以调整激光光束31聚焦在工件21上的焦点位置。可以设置一控制装置，控制装置根据测高仪测得的高度差变化，控制三轴振镜系统将焦点保持在工件21上距离工件21的上表面为设定深度的层结构上。通过设置测高仪、三轴振镜系统及控制装置，使测高仪在退火前及退火过程中，时刻测量工件21的上表面不同位置距离参考面之间的高度差变化，控制装置通过控制三轴振镜系统，以使激光光源发射出的激光光束31始终聚焦在工件21上距离上表面为设定深度的层结构上。使激光光束31的焦点位置能够根据工件21上表面的凸凹波动进行上下调整，防止由于工件21表面的凸凹波动，从而使激光光束31的焦点位置在工件21的不同深度层上下波动，从而提高对工件21进行退火的位置准确性，提高退火效果。

在工件21的上表面具有待退火区域，激光热处理装置可以对待退火区域的表面进行退火，此时，设定深度为零；也可以对待退火区域内的某一深度进行退火，此时，可以根据设定深度的大小调整对待退火区域的某一深度的层结构进行退火。

在待退火区域上具有三个不再同一条直线上的三个设定点，测高仪设置的参考面为与三个设定点所在的平面平行的平面。在应用时，在退火前，测高仪先拾取工件21上表面的待退火区域上的三个设定点的高程，以确定参考面，之后在退火过程中，根据待退火区域上的不同位置距离参考面的高度差变化，调整激光光束31的焦点位置，以便于焦点保持在距离上表面为设定深度的层结构上，同时便于确定参考面。其中，载物台20上用于放置工件21的接触面为基准面。

例如，在退火前，测高仪拾取工件21上表面的待退火区域上的三个不再同一条直线上的三个设定点。之后，测高仪测量每个设定点距离工件21的上方与载物台20的基准面平行的平面的高程，通过移动测高仪到每个设定点在竖直方向的上方，以测量每个设定点的高程。测高仪根据三个设定点的位置坐标信息及每个设定点的高程信息能够设置出一个参考面，该参考面与三个设定点所在的平面平行。具体的，该参考面可以与三个设定点所在的平面的距离为H。该参考面有可能与载物台20上的基准面平行，此时，三个设定点所在的平面与载物台20上的基准面平行。该参考面还有可能与载物台20上的基准面不平行，此时，三个设定点所在的平面与载物台20上的基准面不平行。

在退火过程中，测高仪首先测量待退火区域上的某一退火点距离参考面的高度，所测的某一退火点距离参考面的高度指的是该退火点距离该参考面在竖直方向(或z轴方向)上的距离。应当注意的是，该退火点距离参考面的高度，与该退火点距离该参考面的垂直距离可能相等，也可能不相等。在参考面与载物台20上的基准面平行时，则退火点距离参考面的高度等于该退火点距离该参考面的垂直距离；在参考面与载物台20上的基准面不平行时，则退火点距离参考面的高度不等于该退火点距离该参考面的垂直距离。

在测高仪测得待退火区域的某一退火点距离参考面的高度后，测高仪将该信息传输给控制装置。控制装置比较测得的高度值与H的大小，以发出不同的对三轴振镜系统进行调整的命令，使激光光束31的焦点保持在距离工件21的上表面为设定深度的层结构上。具体的，在对上述待退火区域的退火点进行退火时，激光光束31的焦点位于距离该退火点为设定深度的层结构上。即上述的退火点仅仅是指工件21的上表面上待退火区域的一点，即该退火点位于工件21的表面。而对该退火点进行退火指的是，对该退火点竖直方向的正下方某一设定深度的层结构上的一点进行退火。

在设置控制装置时，控制装置可以为上位机、工控机等的终端设备，控制装置可以通过有线、无线等通信方式分别与测高仪及三轴振镜系统连接，以便于控制装置分别与测高仪及三轴振镜系统进行信息交互。

在设置三轴振镜系统时，三轴振镜系统在x轴、y轴及z轴三个相互垂直的方向上调整激光光束31聚焦在工件21上的焦点位置，其中，x轴、y轴及z轴的设置方式与上述的空间直角坐标系为同一坐标系，或者是三个轴分别对应平行的设置方式，以便于对三轴振镜系统进行调整。

在控制装置控制三轴振镜系统调整时，控制装置可以根据测高仪测得的高度差变化，控制三轴振镜系统的z轴移动聚焦在激光光束31聚焦在工件21上的焦点，以使焦点保持在位于距离上表面为设定深度的层结构上，仅仅通过调整三轴振镜系统的z轴，即可实现焦点位置保持在距离工件21的上表面为设定深度的层结构上。

还可以在第二运动平台52上设置用于拾取工件21的上表面的图像的CCD相机，以便于实时观察退火情况。且通过将CCD相机设置在加工腔10外，以减少加工腔10内的结构，便于缩小加工腔10内的空间，减少置换加工腔10内气体的时间，提高退火效率。

另外，放置在载物台20上的工件21可以为晶圆，此时，第一窗口11与晶圆位置相对，可以设置第一窗口11的尺寸大于晶圆的尺寸，以便于第二测量仪对晶圆的整个表面进行测量分析。

参考图5，在加工腔10的一侧还设置有一个开关门13，以便于向加工腔10内放置工件21或从加工腔10取出工件21。该开关门13可以设置为自动的开关门13，以提高自动化程度，便于操作。

通过将载物台20固定在加工腔10内，在加工腔10外于第一窗口11相对的位置设置第二测量仪组件42，且第二测量仪组件42能够透过第一窗口11对工件21上背离载物台20的表面或激光的光束31进行测量分析。与现有技术中将用于测量工件21或激光光束31的参数的测量仪设置在加工腔10内相对，本发明的方案将第二测量仪组件42设置在加工腔10外，无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件21为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。

另外，本发明实施例还提供了一种激光加工装置，该激光加工装置包括用于发射激光光束31的激光光源30、以及上述任意一种加工腔10组件，从而将载物台20固定在加工腔10内，将第一测量仪组件41或第二测量仪组件42设置在加工腔10外，无需设置驱动载物台20移动的滑轨组件及驱动组件，减少加工腔10内的结构，从而能够将加工腔10的容积做的足够小。由于在工件21为晶圆时，每次晶圆的进出都会破坏加工腔10内的气氛环境，需要重新进行气体置换。在加工腔10内的腔体容积越小，气体的置换时间越短，采用本发明的方案，能够减小加工腔10的容积，缩短加工腔10内的气体置换时间，提高激光加工的效率。

该激光加工装置可以对工件21进行激光退火、激光焊接、激光划片及激光切割等，不同的激光工艺所不同之处主要在于工件21的类别、激光光源30的种类不同。可以在激光光源30中装配振镜，以移动激光光束31，从而改变激光光束31的位置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种加工腔组件，应用于激光加工装置中，其特征在于，包括：

加工腔，所述加工腔内为密封的腔体；

固定在所述加工腔内且用于固定工件的载物台，所述工件为晶圆；

其中，所述加工腔上设置有用于使激光的光束入射到所述工件上的第一窗口；所述载物台上设置有通光孔，所述加工腔上还设置有第二窗口；且所述第一窗口、通光孔及第二窗口至少部分位置相对，以使所述激光的光束能够从所述第一窗口入射到加工腔内，之后穿过所述通光孔并通过所述第二窗口射出所述加工腔；所述第一窗口与第二窗口分别为在所述加工腔的上方及下方开设的两个开口；所述两个开口至少部分位置相对，且均与所述载物台上的所述通光孔至少部分位置相对；在所述两个开口处分别安装光学窗口镜片，使所述激光的光束能够穿过，同时使所述加工腔内为密封的腔体；

设置在所述加工腔外且与所述第二窗口相对的第一测量仪组件，所述第一测量仪组件对从所述第二窗口射出所述加工腔的光束进行测量分析。

2.如权利要求1所述的加工腔组件，其特征在于，所述第一测量仪组件包括光束质量分析仪和/或功率计。

3.如权利要求1所述的加工腔组件，其特征在于，所述加工腔外与所述第二窗口相对的位置还设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台，所述第一测量仪组件设置在所述第一运动平台上。

4.一种加工腔组件，应用于激光加工装置，其特征在于，包括：

加工腔，所述加工腔内为密封的腔体；

固定在所述加工腔内且用于固定工件的载物台，所述工件为晶圆；

其中，所述加工腔上设置有用于使激光的光束入射到所述工件上的第一窗口；所述载物台上设置有通光孔，所述加工腔上还设置有与所述通光孔至少部分位置相对的第二窗口；所述第一窗口与第二窗口分别为在所述加工腔的上方及下方开设的两个开口；在所述两个开口处分别安装光学窗口镜片，使所述激光的光束能够穿过，同时使所述加工腔内为密封的腔体；

设置在所述加工腔外且与所述第二窗口相对的第一测量仪组件，所述第一测量仪组件透过所述第二窗口及通光孔对所述工件上朝向所述载物台的表面进行测量分析。

5.如权利要求4所述的加工腔组件，其特征在于，所述第一测量仪组件包括高温计。

6.如权利要求4所述的加工腔组件，其特征在于，所述加工腔外与所述第二窗口相对的位置还设置有至少能够在一个维度运动的第一运动平台，所述第一测量仪组件设置在所述第一运动平台上。

7.一种加工腔组件，应用于激光加工装置，其特征在于，包括：

加工腔，所述加工腔内为密封的腔体；

固定在所述加工腔内且用于固定工件的载物台，所述工件为晶圆；

其中，所述加工腔上设置有用于使激光的光束入射到所述工件上的第一窗口；所述第一窗口为在所述加工腔的上方开设的开口；在所述开口处安装光学窗口镜片，使所述激光的光束能够穿过，同时使所述加工腔内为密封的腔体；

设置在所述加工腔外且与所述第一窗口相对的第二测量仪组件，所述第二测量仪组件透过所述第一窗口对所述工件上背离所述载物台的表面或所述激光的光束进行测量分析。

8.如权利要求7所述的加工腔组件，其特征在于，所述第二测量仪组件包括测高仪、电阻测量仪、图像识别系统、高温计中的一个或多个。

9.如权利要求8所述的加工腔组件，其特征在于，所述第二测量仪组件还包括对从所述第一窗口射入所述加工腔内的激光光束进行测量分析的红外辐射分析仪。

10.如权利要求7所述的加工腔组件，其特征在于，所述加工腔外与所述第一窗口相对的位置还设置有能够在至少一个维度运动的第二运动平台，所述第二测量仪组件设置在所述第二运动平台上。

11.如权利要求7所述的加工腔组件，其特征在于，所述工件为晶圆，所述第一窗口与所述晶圆位置相对，且所述第一窗口的尺寸大于所述晶圆的尺寸。

12.一种激光加工装置，其特征在于，包括：

用于发射激光光束的激光光源；

如权利要求1~11任一项所述的加工腔组件。

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