CN219590613U - 一种多光路合束装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种多光路合束装置，包括机架以及均安装于机架上的用于传播第一光束的第一光路传播结构、用于传播第二光束的第二光路传播结构、反射镜以及合束镜，反射镜设于第一光路传播结构的传播路径上，用于将第一光束反射至合束镜上；合束镜设于第二光路传播结构的传播路径上，用于使第一光束和第二光束合束后传播。该合束装置在处理晶圆前就实现了绿光和红光的合束，集成化高，结构紧凑，体积小，仅需利用合束光射向产品进行相应工艺处理，便于操作。

Description

一种多光路合束装置

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，具体而言，涉及一种多光路合束装置。

背景技术

激光加工设备主要用于晶圆在加工过程中的预加热处理，在晶圆处理工艺过程中，要求在绿光处理晶圆的同时加热晶圆，以改善加工质量，提高激光在晶圆上的作用深度。

现有专利中，如CN201910188307.1-激光热处理装置及激光热处理方法中记载：在晶圆背面进行的离子注入工艺会对晶格造成严重的损伤，所掺杂的杂质离子未能位于正确的晶格位置，此时并不具备有效的电活性，需要再对材料进行加热处理，用于修复晶格损伤并激活电活性，这种加热处理工艺即为退火。激光退火方法中，较常见的方法为由绿光波段的激光对晶圆进行加热处理，在具体实施形式上可能由一个绿光激光源进行退火加工，或由两个相同波长的绿光激光源通过脉冲相对延迟输出进行退火加工。然而，由于材料对单一波长激光的吸收限制，当仅有绿光照射晶圆时，激光的吸收深度范围保持在较浅的水平(1μm以内)，而且随着表面温度的逐渐上升，激光的吸收也会逐渐减弱，例如当波长为515nm的绿光照射晶圆时，室温(300°K)下激光的吸收深度为0.79μm，随着表面温度逐渐上升至1000°K，激光吸收深度减至约0.16μm，尤其是当表面发生熔融时，激光的吸收深度骤减至8nm，因此采用单绿光进行退火的方法在激光的吸收模式上十分受限，尤其是面向较深的退火需求，难以突破吸收深度限制达到有效、充分激活的效果。

也就是说，现有技术中，采用单一的绿光对晶圆进行退火处理，效果不佳。

实用新型内容

本申请提供一种多光路合束装置，以改善上述问题。

本实用新型具体是这样的：

基于上述目的，本实施例提供了一种多光路合束装置，包括：

机架以及均安装于所述机架上的用于传播第一光束的第一光路传播结构、用于传播第二光束的第二光路传播结构、反射镜以及合束镜，所述反射镜设于所述第一光路传播结构的传播路径上，用于将第一光束反射至所述合束镜上；所述合束镜设于所述第二光路传播结构的传播路径上，用于使第一光束和第二光束合束后传播。

在本实用新型的一种实施例中，所述第一光路传播结构包括均安装于所述机架上且依次设置的激光准直器、整形镜组和第一聚焦镜，所述反射镜位于所述整形镜组与所述第一聚焦镜之间；所述第一聚焦镜位于所述反射镜与所述合束镜之间；所述第一聚焦镜用于调节第一光束的焦距。

在本实用新型的一种实施例中，所述激光准直器通过第一多维移动平台与所述机架连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述整形镜组包括第一整形镜和第二整形镜，所述第一整形镜通过第二多维移动平台与所述机架连接；所述第二整形机通过第三多维移动平台与所述机架连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述第二光路传播结构包括密封筒和第二聚焦镜，所述密封筒与所述机架连接，所述密封筒的轴线穿过所述第二聚焦镜，所述第二聚焦镜用于调节第二光束的焦距。

在本实用新型的一种实施例中，所述第二聚焦镜通过第四多维移动平台与所述机架连接。

在本实用新型的一种实施例中，所述第四多维移动平台包括基座、定位台、多个第一调节旋钮、第二调节旋钮、第三调节旋钮、第一弹性件、第二弹性件和连接台；

所述基座与所述机架连接，每个所述第一调节旋钮均与所述基座绕第一轴线可转动地连接，且二者在所述第一轴线的延伸方向上相对固定，所述第一调节旋钮与所述定位条螺接固定；所述连接台与所述定位台活动连接，所述第二调节旋钮和所述第三调节旋钮均与所述定位台螺纹连接，所述第二调节旋钮能与所述连接台抵接以带动所述连接台在第二轴线的延伸方向上运动，所述第一弹性件同时连接于所述连接台和定位台，用于使所述连接台具有抵接于所述第二调节旋钮的运动趋势；所述第三调节旋钮能与所述连接台抵接以带动所述连接台在第三轴线的延伸方向上运动，所述第二弹性件同时连接于所述连接台和定位台，用于使所述连接台具有抵接于所述第三调节旋钮的运动趋势；

所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线两两垂直。

在本实用新型的一种实施例中，所述第四多维移动平台还包括锁紧柱和锁紧弹簧，所述锁紧柱与所述定位台卡接，所述定位台上设置有定位通孔，所述锁紧弹簧穿设于所述定位通孔内且同时连接于所述锁紧柱和所述连接台，用于使所述锁紧柱具有靠近连接台的运动趋势。

在本实用新型的一种实施例中，所述反射镜通过第一调节架与所述机架连接，所述第一调节架用于调节所述反射镜与水平面的角度。

在本实用新型的一种实施例中，所述合束镜通过第二调节架与所述机架连接，所述第二调节架用于调节所述合束镜在三维空间内的位置。

本实用新型的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的多光路合束装置，运行时，第一光束可以为红光，第二光束可以为绿光。第一光束在第一光路传播结构中传播并且射向反射镜，通过反射镜反射后射向合束镜。同时，第二光束在第二光路传播结构中传播并且能够直接射向合束镜，如此，第一光束和第二光束均射向合束镜后被合束在一起，然后作用于产品上，对产品进行预热处理。由于绿光和红光合束后照射在产品上，满足绿光处理晶圆的同时利用红光加热晶圆，改善加工质量，提高激光在晶圆上的作用深度。该合束装置在处理晶圆前就实现了绿光和红光的合束，集成化高，结构紧凑，体积小，仅需利用合束光射向产品进行相应工艺处理，便于操作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请提供的多光路合束装置的结构示意图；

图2为本申请提供的多光路合束装置的隐藏保护壳后的结构示意图；

图3为本申请提供的第四多维移动平台的结构示意图；

图4为本申请提供的的第四多维移动平台的剖视结构示意图。

图标：

001-第一光束；002-第二光束；003-合束光；100-机架；110-电机；120-丝杠主体；130-滑块；140-后板；150-前板；160-保护壳；200-第一光路传播结构；210-激光准直器；220-第一整形镜；230-第二整形镜；240-第一聚焦镜；250-第一多维移动平台；260-第二多维移动平台；270-第三多维移动平台；300-第二光路传播结构；310-密封筒；320-第二聚焦镜；330-第四多维移动平台；331-基座；332-定位台；333-第一调节旋钮；334-第二调节旋钮；335-第三调节旋钮；336-第一弹性件；337-连接台；338-锁紧柱；339-锁紧弹簧；400-反射镜；500-合束镜；600-第一调节架；700-第二调节架。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的多光路合束装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请结合图1和图2，本实施例中，多光路合束装置包括机架100以及均安装于机架100上的用于传播第一光束001的第一光路传播结构200、用于传播第二光束002的第二光路传播结构300、反射镜400以及合束镜500，反射镜400设于第一光路传播结构200的传播路径上，用于将第一光束001反射至合束镜500上；合束镜500设于第二光路传播结构300的传播路径上，用于使第一光束001和第二光束002合束后传播。

本实施例提供的多光路合束装置的工作原理如下：

第一光束001在第一光路传播结构200中传播并且射向反射镜400，通过反射镜400反射后射向合束镜500。同时，第二光束002在第二光路传播结构300中传播并且能够直接射向合束镜500，如此，第一光束001和第二光束002均射向合束镜500后被合束在一起，然后作用于产品上，对产品进行预热处理。应当理解，第一光束001可以为红光，第二光束002可以为绿光，由于绿光和红光合束后照射在产品上，满足绿光处理晶圆的同时利用红光加热晶圆，改善加工质量，提高激光在晶圆上的作用深度。该合束装置在处理晶圆前就实现了绿光和红光的合束，集成化高，结构紧凑，体积小，仅需利用合束光003射向产品进行相应工艺处理，便于操作。

本实施例中，需要说明的是，该多光路合束装置可以用于晶圆的加工处理，还可以应用于其他构件的加工处理，本实施例中不进行具体说明。

本实施例中，机架100包括丝杠传动机构、后板140、前板150以及保护壳160。丝杠传动机构的电机110安装于后板140上，丝杠主体120与电机110连接，丝杠主体120上螺接有滑块130。滑块130通过螺钉固定在前板150上，前板150与后板140可滑动地连接。保护壳160通过螺钉固定在前板150上，保护壳160的上部设置有第一通光孔和第二通光孔，保护壳160的下部上设置有第三通光孔。

电机110启动后，能够通过滑块130带动前板150相对于后板140升降，其中，设定前板150相对于后板140升降的方向为第一轴线的延伸方向。

本实施例中，可选的，第一光路传播结构200包括均安装于保护壳160上且依次设置的激光准直器210、整形镜组和第一聚焦镜240。激光准直器210穿设于第一通光孔中，能够发射第一光束001，并且使第一光束001在第一通光孔的轴线上传播。应当理解，激光准直器210也可以称作激光准直仪，采用现有公知结构即可，本实施例中不进行具体说明。反射镜400位于整形镜组与第一聚焦镜240之间，第一聚焦镜240位于反射镜400与合束镜500之间。第一聚焦镜240用于调节第一光束001的焦距。应当理解，激光准直器210、整形镜组在第一方向上间隔排布。

可选的，整形镜组包括第一整形镜220和第二整形镜230，第一整形镜220和第二整形镜230均在第一方向上排布，第一光束001先通过第一整形镜220，再通过第二整形镜230，然后射向反射镜400。

需要说明的是，为了便于调整激光准直器210、第一整形镜220和第二整形镜230的位置，从而适应不同的使用场景，可选的，激光准直器210通过第一多维移动平台250与保护壳160连接。第一整形镜220通过第二多维移动平台260与保护壳160连接。第二整形机通过第三多维移动平台270与保护壳160连接。其中，第一多维移动平台250、第二多维移动平台260和第三多维移动平台270均可以设置为二维移动平台或三维移动平台。其中，二维移动平台和三维移动平台均可以参考现有公知结构，本实施例中不进行具体说明。二维移动平台可以理解为能够带动对应的部件在同一平面内相互垂直的两个方向上运动。三维移动平台可以理解为能够带动对应的部件在三维空间内两两相互垂直的三个方向上运动。例如，本实施例中，以第一多维移动平台250、第二多维移动平台260和第三多维移动平台270均为三维移动平台为例进行说明。第一多维移动平台250能够带动激光准直器210在第一方向、第二方向以及第三方向上运动。第二多维移动平台260能够带动第一整形镜220在第一方向、第二方向以及第三方向上运动。第三多维移动平台270能够带动第二整形镜230在第一方向、第二方向以及第三方向上运动。其中，第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。

应当理解，第一聚焦镜240也可以采用多维移动平台与机架100连接，便于调整位置。

本实施例中，可选的，第二光路传播结构300包括密封筒310和第二聚焦镜320，密封筒310与保护壳160连接且与第二通光孔连通，密封筒310为圆柱形筒，密封筒310的轴线与第二通光孔的轴线共线，同时，密封筒310的轴线穿过第二聚焦镜320，第二聚焦镜320用于调节第二光束002的焦距。进一步的，第二聚焦镜320通过第四多维移动平台330与保护壳160连接。

请结合图3和图4，可选的，第四多维移动平台330包括基座331、定位台332、多个第一调节旋钮333、第二调节旋钮334、第三调节旋钮335、第一弹性件336、第二弹性件(图未示)和连接台337。其中，基座331为“L”形块，第一调节旋钮333的数量为三个，分别位于基座331的两个端部以及弯折位置处。第二聚焦镜320安装在连接台337上。

同时，基座331与保护壳160通过螺钉连接。每个第一调节旋钮333均与基座331绕第一轴线可转动地连接，且二者在第一轴线的延伸方向上相对固定，第一调节旋钮333与定位条螺接固定；连接台337与定位台332活动连接，第二调节旋钮334和第三调节旋钮335均与定位台332螺纹连接，第二调节旋钮334能与连接台337抵接以带动连接台337在第二轴线的延伸方向上运动，第一弹性件336同时连接于连接台337和定位台332，用于使连接台337具有抵接于第二调节旋钮334的运动趋势；第三调节旋钮335能与连接台337抵接以带动连接台337在第三轴线的延伸方向上运动，第二弹性件同时连接于连接台337和定位台332，用于使连接台337具有抵接于第三调节旋钮335的运动趋势。其中，第一轴线、第二轴线与第三轴线两两垂直，第一轴线与第一方向所在直线平行，第二轴线与第二方向所在直线平行，第三轴线与第三方向所在直线平行。通过旋转每一个第一调节旋钮333，均能够带动连接台337在第一方向上升降，并且，通过微调三个第一调节旋钮333，能够调整连接台337的水平度。

进一步的，第四多维移动平台330还包括四个锁紧柱338和四个锁紧弹簧339，四个锁紧柱338分别与四个锁紧弹簧339一一对应配合。定位台332上设置有四个定位通孔，每个锁紧柱338均与定位台332卡接且位于一个定位通孔远离连接台337的一端。锁紧弹簧339穿设于定位通孔内且同时连接于锁紧柱338和连接台337，用于使锁紧柱338具有靠近连接台337的运动趋势，如此，通过四个锁紧弹簧339的弹力，使得连接台337调节位置时更加稳定，调节后的位置牢固可靠。

可选的，第一弹性件336和第二弹性件均可以设置为弹簧。

本实施例中，可选的，反射镜400通过第一调节架600与保护壳160连接，第一调节架600用于调节反射镜400与水平面的角度。第一调节架600可以为二维移动平台。

此外，反射镜400可以为全反镜。

本实施例中，可选的，合束镜500通过第二调节架700与保护壳160连接，第二调节架700用于调节合束镜500在三维空间内的位置。可选的，第二调节架700可以为三维移动平台，从而能调整合束镜500在第一方向、第二方向和第三方向上的位置。

本实施例提供的多光路合束装置，能够将绿光和红光合束在一起后形成合束光003，合束光003能从第三通光孔射出，从而射在待加工的晶圆上，对晶圆进行相应的处理。如此，在晶圆处理工艺过程中，在绿光处理晶圆的同时通过红光加热晶圆，加工质量高，提高激光在晶圆上的作用深度。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请

对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多光路合束装置，其特征在于，包括：

机架以及均安装于所述机架上的用于传播第一光束的第一光路传播结构、用于传播第二光束的第二光路传播结构、反射镜以及合束镜，所述反射镜设于所述第一光路传播结构的传播路径上，用于将第一光束反射至所述合束镜上；所述合束镜设于所述第二光路传播结构的传播路径上，用于使第一光束和第二光束合束后传播。

2.根据权利要求1所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述第一光路传播结构包括均安装于所述机架上且依次设置的激光准直器、整形镜组和第一聚焦镜，所述反射镜位于所述整形镜组与所述第一聚焦镜之间；所述第一聚焦镜位于所述反射镜与所述合束镜之间；所述第一聚焦镜用于调节第一光束的焦距。

3.根据权利要求2所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述激光准直器通过第一多维移动平台与所述机架连接。

4.根据权利要求2所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述整形镜组包括第一整形镜和第二整形镜，所述第一整形镜通过第二多维移动平台与所述机架连接；所述第二整形镜通过第三多维移动平台与所述机架连接。

5.根据权利要求1所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述第二光路传播结构包括密封筒和第二聚焦镜，所述密封筒与所述机架连接，所述密封筒的轴线穿过所述第二聚焦镜，所述第二聚焦镜用于调节第二光束的焦距。

6.根据权利要求5所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述第二聚焦镜通过第四多维移动平台与所述机架连接。

7.根据权利要求6所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述第四多维移动平台包括基座、定位台、多个第一调节旋钮、第二调节旋钮、第三调节旋钮、第一弹性件、第二弹性件和连接台；

所述基座与所述机架连接，每个所述第一调节旋钮均与所述基座绕第一轴线可转动地连接，且二者在所述第一轴线的延伸方向上相对固定，所述第一调节旋钮与所述定位台螺接固定；所述连接台与所述定位台活动连接，所述第二调节旋钮和所述第三调节旋钮均与所述定位台螺纹连接，所述第二调节旋钮能与所述连接台抵接以带动所述连接台在第二轴线的延伸方向上运动，所述第一弹性件同时连接于所述连接台和定位台，用于使所述连接台具有抵接于所述第二调节旋钮的运动趋势；所述第三调节旋钮能与所述连接台抵接以带动所述连接台在第三轴线的延伸方向上运动，所述第二弹性件同时连接于所述连接台和定位台，用于使所述连接台具有抵接于所述第三调节旋钮的运动趋势；

所述第一轴线、所述第二轴线与所述第三轴线两两垂直。

8.根据权利要求7所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述第四多维移动平台还包括锁紧柱和锁紧弹簧，所述锁紧柱与所述定位台卡接，所述定位台上设置有定位通孔，所述锁紧弹簧穿设于所述定位通孔内且同时连接于所述锁紧柱和所述连接台，用于使所述锁紧柱具有靠近连接台的运动趋势。

9.根据权利要求1所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述反射镜通过第一调节架与所述机架连接，所述第一调节架用于调节所述反射镜与水平面的角度。

10.根据权利要求1所述的多光路合束装置，其特征在于：

所述合束镜通过第二调节架与所述机架连接，所述第二调节架用于调节所述合束镜在三维空间内的位置。