CN219832583U - 激光发射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光发射装置，包括：载体、激光器组件、激光调整组件、激光扫描组件；通过将所述激光器组件和激光调整组件设置于所述第一载体面并在所述第一载体面一侧，用于产生激光并经所述扩束镜和所述整形镜调整后穿过所述第一激光孔进入所述第二载体面一侧，所述激光扫描组件设置于所述第二载体面，所述激光扫描组件包括所述振镜，通过所述振镜对经所述扩束镜和所述整形镜调整后的所述激光进行偏转，使所述激光在受键合的晶圆表面高精度地扫描，最终将所述晶圆上的粘合材料均匀产生反应，进而实现解键合。

Description

激光发射装置

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种激光发射装置。

背景技术

键合工艺是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料紧密地结合起来的方法。

为了满足半导体晶圆制程对缩小特征尺寸及3D集成需求的要求，减薄的晶圆十分脆弱，必须要有稳定的衬底支撑来辅助相关工艺的完成，通过键合工艺为晶圆提供刚性支撑。

晶圆解键合技术中的一种，是通过激光照射受键合的晶圆，诱导晶圆和玻璃载片之间的粘合材料发生光化学反应，使胶粘剂材料产生反应失去粘性，进而分离晶圆实现解键合。使用所述激光照射受键合的晶圆时，需要使激光产生的光斑在晶圆表面移动。

而，现有技术中的晶圆解键合通过运动装置带动所述晶圆移动实现所述激光在晶圆上扫描，机械传动的误差导致激光扫描时晶圆和玻璃载片之间的粘合材料受激光照射不均匀，故无法使粘合材料均匀的产生反应，造成解键合失败。

因此，有必要开发一种新型激光发射装置，以改善现有技术中存在的上述部分问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种激光发射装置，能够提高激光扫描精度，使粘合材料均匀产生反应。

为实现上述目的，本实用新型提供的激光发射装置，包括：载体、激光器组件、激光调整组件、激光扫描组件；所述载体包括朝向相背的第一载体面和第二载体面；所述激光器组件设置于所述第一载体面，用于在所述第一载体面一侧产生激光；所述激光调整组件设置于所述第一载体面，所述激光调整组件包括扩束镜、整形镜和调整反射镜；所述扩束镜和整形镜用于调整所述激光的光束；所述调整反射镜用于反射所述激光，使所述激光从所述载体上的第一激光孔穿过并进入所述第二载体面一侧；所述激光扫描组件设置于所述第二载体面，所述激光扫描组件包括振镜、场镜和扫描反射镜；所述扫描反射镜用于反射所述激光，使所述激光进入所述振镜；所述振镜用于将所述激光在受键合的晶圆表面扫描，使所述晶圆解键合；所述场镜用于将所述激光聚焦在所述晶圆表面。

本实用新型提供的激光发射装置的有益效果在于：通过将所述激光器组件和激光调整组件设置于所述第一载体面并在所述第一载体面一侧，用于产生激光并经所述扩束镜和所述整形镜调整后穿过所述第一激光孔进入所述第二载体面一侧，所述激光扫描组件设置于所述第二载体面，所述激光扫描组件包括所述振镜，通过所述振镜对经所述扩束镜和所述整形镜调整后的所述激光进行偏转，使所述激光在受键合的晶圆表面高精度地扫描，最终将所述晶圆上的粘合材料均匀产生反应，进而实现解键合。

可选的，所述整形镜包括透镜调整架和整形透镜，所述透镜调整架用于使所述整形透镜绕其主光轴旋转，使所述激光穿过所述整形透镜后形成的像发生旋转。

可选的，所述激光扫描组件还包括箱体，所述箱体设置于所述第二载体面，所述扫描反射镜设置于所述箱体内，所述振镜和所述场镜设置于所述箱体的外壁。

可选的，所述箱体与所述载体之间通过电缸连接，用于调节所述箱体的位置。

可选的，所述箱体与所述载体之间还通过气缸连接，所述气缸与所述电缸的导轨相平行。

可选的，所述电缸通过调整件连接所述载体，所述调整件上设有销孔，所述销孔内设置有偏心销，所述偏心销转动过程中调整所述调整件的位置，进而调整所述电缸的导轨与所述晶圆表面的夹角。

可选的，所述载体包括挡板，所述挡板可活动设置于所述第一激光孔处，用于阻挡所述激光穿过所述第一激光孔。

可选的，所述扩束镜、所述整形镜和所述反射镜依次设置于所述激光的光路上。

可选的，所述激光器组件还包括托盘和漏液传感器，所述托盘用于收集泄露的冷却液，所述漏液传感器设置于所述托盘内。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的激光发射装置应用于激光解键合设备的结构示意图；

图2为图1所示的第一载体的结构示意图；

图3为图1所示的导向机构和按压件的结构示意图；

图4为图1所示的载片台的结构示意图；

图5为图1所示的振镜和场镜的连接示意图；

图6为图5所示的电缸和气缸的连接示意图；

图7为图2所示的整形镜的结构示意图；

图8为图2所示的第一调整反射镜的结构示意图；

图9为图2所示的第二调整反射镜的结构示意图；

图10为图2所示的扩束镜的结构示意图。

附图标记：

101、第一载体；1011、第一载体面；102、第二载体；2、激光器；301、扩束镜；302、整形镜；3031、第一调整反射镜；3032、第二调整反射镜；401、扫描反射镜；402、振镜；403、场镜；131、第一激光孔；5、箱体；6、距离调节组件；601、电缸；602、双导轨无杆气缸；7、载片台；8、吸附元件；9、透镜调整架；1101、调整件；1102、偏心销；1103、销孔；1201、导向机构；1202、按压件；13、挡板；14、托盘；15、衬垫；

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为解决现有技术存在的问题，参照图1，本实用新型实施例提供了一种激光发射装置，所述激光发射装置应用于激光解键合装置，用于对受键合的晶圆进行解键合。所述激光解键合装置包括所述激光发射装置、平整组件和吸附组件；所述激光发射装置包括支架、激光器组件、激光调整组件、激光扫描组件；所述支架包括相互平行设置的第一载体101和第二载体102。

本实用新型一些实施例中，参照图1和图2，所述第一载体101包括朝向相背的第一载体面1011和第二载体面(图中未示出)；所述激光器组件设置于所述第一载体面1011，用于在所述第一载体面1011一侧产生激光；所述激光调整组件设置于所述第一载体面1011，所述激光调整组件包括扩束镜301、整形镜302和调整反射镜；所述扩束镜301和整形镜302用于调整所述激光的光束；所述调整反射镜用于反射所述激光，使所述激光从所述载体上的第一激光孔131穿过并进入所述第二载体面一侧；激光扫描组件，设置于所述第二载体面，所述激光扫描组件包括振镜402、场镜403和扫描反射镜401；所述扫描反射镜401用于反射所述激光，使所述激光进入所述振镜402；所述振镜402用于将所述激光在受键合的晶圆表面扫描，使所述晶圆解键合；所述场镜403用于将所述激光聚焦在所述晶圆表面。

本实用新型一些实施例中，所述受键合的晶圆包括晶圆本体、粘合材料和玻璃载片，所述粘合材料使所述晶圆本体和所述玻璃载片两者键合。

所述激光发射装置在使用过程中，可以将所述激光从所述玻璃载片一侧发射，使所述激光透过所述玻璃载片照射于所述粘合材料，使所述粘合材料产生反应。

本实用新型一些实施例中，所述激光发射装置包括支架，所述支架包括第一载体101，所述第一载体101上设置有所述激光器组件、所述激光扫描组件和所述激光调整组件。

本实用新型一些实施例中，参照图2，所述激光器组件包括激光器2，所述激光器2的发射口向所述第一载体101的长度方向设置，使所述激光沿图示A方向照射。

本实用新型一些实施例中，参照图2，所述激光调整组件包括扩束镜301，所述扩束镜301设置于所述激光器2产生的激光的路径上，用于增大所述激光的直径并使得所述激光转变为准直光。

在一些具体实施例中，所述扩束镜301为变倍扩束镜301。

本实用新型一些具体实施例中，参照图2，所述激光调整组件包括整形镜302，所述整形镜302设置于所述激光器2产生的激光的路径上，用于将所述激光器2发出的高斯光整形调整为平顶光，以便于均匀照射粘合材料使其产生反应。

本实用新型一些实施例中，参照图2，所述激光调整组件包括扩束镜301和整形镜302，所述扩束镜301和所述整形镜302依次设置于所述激光器2产生的激光的路径上，用于在增大所述激光的直径并使得所述激光转变为准直光后，再将所述激光从高斯光整形调整为平顶光。

本实用新型一些实施例中，参照图2，所述第一载体101包括朝向相背的第一载体面1011和第二载体面，所述第一载体101上设有第一激光孔131，所述第一激光孔131连通所述第一载体面1011朝向的区域和所述第二载体面朝向的区域；所述激光器2、扩束镜301和整形镜302设置于所述第一载体面1011；所述激光调整组件还包括调整反射镜，所述调整反射镜设置于所述第一载体面1011上所述平顶光的路径上，用于将所述平顶光从所述第一载体面1011一侧穿过所述第一激光孔131并反射至所述第二载体面一侧。

在一些具体实施例中，参照图2，所述调整反射镜包括第一调整反射镜3031和第二调整反射镜3032，所述第一调整反射镜3031设置于所述第一载体面1011上所述平顶光的路径上，用于改变所述平顶光在所述第一载体面1011一侧的路径；所述第二调整反射镜3032设置于经所述第一调整反射镜3031反射而改变路径的激光的路径上，用于将激光从所述第一载体面1011一侧穿过所述第一激光孔131并反射至所述第二载体面一侧。

本实用新型一些实施例中，参照图1和图2，所述激光扫描组件还包括振镜402，所述振镜402设置于所述第二载体面且位于所述平顶光的路径上，用于偏转所述平顶光，使所述平顶光在所述晶圆上扫描。

在一些实施例中，所述使所述平顶光在所述晶圆上扫描可以为在所述晶圆表面所在的平面内，使光斑沿水平向右方向平移一定距离后沿竖直方向移动光斑直径的距离，再使所述光斑沿水平向左方向平移一定距离。

具体的，所述使光斑沿水平向左方向、水平向右方向平移的距离可以为所述晶圆的直径。

本实用新型一些实施例中，参照图1，所述激光扫描组件还包括场镜403，所述场镜403设置于激光穿过所述振镜402后的路径上；其中，所述激光发射装置使用过程中，所述场镜403的焦平面与所述晶圆的表面重合。

本实用新型一些实施例中，参照图5，所述激光扫描组件还包括扫描反射镜401，所述扫描反射镜401用于将穿过所述第一激光孔131进入所述第二载体面一侧的所述平顶光反射至所述振镜402。

本实用新型一些实施例中，参照图1和图5，所述激光扫描组件包括箱体5，所述箱体5设置于所述第二载体面，所述扫描反射镜401固定设置于所述箱体5内，所述振镜402设置于所述箱体5的侧壁，所述箱体5上开设有孔洞，所述孔洞位于所述反射镜与所述振镜402之间的路径上，以便于所述激光从所述扫描反射镜401进入所述振镜402。

本实用新型一些实施例中，参照图1、图5和图6，所述激光扫描组件还包括距离调节组件6，所述振镜402和所述场镜403设置于所述距离调节组件6，用于调整所述振镜402和所述场镜403与所述载片台7之间的距离。

本实用新型一些实施例中，参照图1、图5和图6，所述距离调节组件6可以包括电缸601，所述振镜402和所述场镜403固定设置于所述电缸601的滑块上，通过所述电缸601带动所述振镜402和所述场镜403靠近或远离所述载片台7，以调节所述激光在受键合的所述晶圆表面聚焦。

本实用新型一些实施例中，所述扫描反射镜401、所述振镜402和所述场镜403固定设置于所述电缸601的滑块上。

本实用新型一些实施例中，参照图5，所述距离调节组件6包括可以包括电缸601，所述扫描反射镜401、所述振镜402和所述场镜403固定设置于所述箱体5，所述箱体5设置于所述电缸601的滑块上。

本实用新型一些实施例中，参照图5，所述距离调节组件6可以包括电缸601和双导轨无杆气缸602，所述扫描反射镜401、所述振镜402和所述场镜403固定设置于所述箱体5，所述电缸601的滑块和所述双导轨无杆气缸602的活塞同时连接所述箱体5，所述双导轨无杆气缸602的导轨与所述电缸601的导轨相平行，使所述电缸601的滑块和所述双导轨无杆气缸602的活塞的移动方向平行。

一些具体实施例中，所述电缸601的滑块连接所述箱体5长度方向上的中间区域，所述双导轨无杆气缸602的活塞连接所述箱体5长度方向上的两端区域。

所述激光发射装置使用过程中，参照图1和图5，当所述电缸601带动所述箱体5、所述扫描反射镜401、所述场镜403和所述振镜402移动时，使用所述双导轨无杆气缸602与所述电缸601同步移动，使所述扫描反射镜401、所述场镜403和所述振镜402在移动过程中获得更好的稳定性，避免颤动；此外，由于所述扫描反射镜401、所述场镜403和所述振镜402及所述箱体5内其他零部件的设置位置不同，导致所述箱体5及其内部零部件的整体重心不在所述箱体5长度方向上的中心区域，所述双导轨无杆气缸602和所述电缸601同步移动可以平衡整体重心，提高移动精度和结构寿命，最终有利于提高所述激光路径的精准性。

本实用新型一些实施例中，所述激光发射装置还包括透镜调整架9，所述透镜调整架9设置于所述整形镜302，所述透镜调整架9用于使所述整形透镜绕其主光轴旋转，使所述激光穿过所述整形透镜后形成的像发生旋转。

本实用新型一些实施例中，所述激光发射装置包括透镜调整架9，所述透镜调整架9可以设置于所述调整反射镜、所述扫描反射镜401、所述振镜402、所述场镜403、所述整形镜302、所述扩束镜301中的任意一个或多个，用于调整所述调整反射镜、所述扫描反射镜401、所述振镜402、所述场镜403、所述整形镜302、所述扩束镜301的位置。

示例性地，参照图2、图8和图9，所述透镜调整架9可以设置于所述第一调整反射镜3031、所述第二调整反射镜3032或扫描反射镜401，所述透镜调整架9通过螺纹结构，用于使所述调整反射镜或所述扫描反射镜401的镜片与所述激光之间的夹角，使所述激光被反射的角度可调。

示例性地，参照图10，所述透镜调整架9可以设置于所述扩束镜301，用于调整所述扩束镜301的位姿，使所述激光射入时其路径与所述扩束镜301的主光轴重合，例如通过螺纹结构使所述扩束镜301沿图示γ方向旋转，通过位移台调整所述扩束镜301的水平位置，通过螺纹结构调整所述扩束镜304的俯仰角及高度。

示例性地，参照图7，所述透镜调整架9可以设置于所述整形镜302，用于调整所述整形镜302的位姿，使所述激光射入时其路径与所述整形镜302的主光轴重合。

本实用新型一些实施例中，参照图7，所述透镜调整架9设可以设置于所述整形镜302，用于将所述整形镜302沿其主光轴旋转，，即沿图示θ方向旋转，通过旋转截面形状为矩形的所述平顶光，使照射所述晶圆上形成的矩形光斑旋转，有利于所述激光照射在所述晶圆上的路径完全覆盖所述晶圆，进而使所述粘合材料均匀产生反应。其中，所述透镜调整架9还可以调节所述整形镜302的高度、水平位置和俯仰角。

具体的，可以通过所述透镜调整架9旋转所述整形镜302，使所述矩形光斑的长度方向或宽度方向与所述振镜402扫描时所述光斑移动的方向同向。

应当理解的是，所述透镜调整架9调整所述调整反射镜、扫描反射镜401、所述振镜402、所述场镜403或所述整形镜302的位姿，包括直线方向上的移动、绕所述直线方向的转动，具体的实现方式可以通过包括丝杠螺母机构在内的多种现有机械机构实现，故在此不再赘述。

在一些具体实施例中，所述距离调节组件6设置于所述第一载体101。

本实用新型一些实施例中，所述激光发射装置还包括调整件1101，所述调整件1101活动连接所述第一载体101。

本实用新型一些实施例中，参照图6，所述电缸601通过调整件1101连接所述第一载体101，所述调整件1101上设有销孔1103，所述销孔1103内设置有偏心销1102，所述偏心销1102转动过程中调整所述调整件1101的位置，进而调整所述电缸601的导轨与所述晶圆表面的夹角。

具体的，参照图1、图5和图6，所述销孔1103设置于所述调整件1101靠近所述载片台7的一端处，当所述偏心销1102被施加一定扭矩时，所述偏心销1102在所述销孔1103内偏心旋转时，使所述电缸601和所述双导轨无杆气缸602沿图示θ方向产生一定摆动运动。

具体的，所述调整件1101活动连接所述第一载体101。

具体的，参照图5和图6，所述调整件1101可以为板状零件，所述电缸601和所述双导轨无杆气缸602平行设置于所述调整件1101的表面。

具体的，参照图6，所述销孔1103可以为腰形孔，所述销孔1103的长度方向指向所述载片台7。

本实用新型一些实施例中，所述电缸601和所述双导轨无杆气缸602均通过所述调整件1101连接所述第一载体101。

在一些具体实施例中，参照图1，所述载体还包括第二载体102，所述平整组件和所述吸附组件设置于所述第二载体102靠近所述第一载体101的表面上。

具体的，参照图1、图3和图4，所述载片台7为长方体状，所述双导轨无杆气缸602的一端设置于所述载片台7的侧面，所述吸附元件8设置于所述载片台7的顶面，所述双导轨无杆气缸602的导轨垂直于所述载片台7的顶面。

本实用新型一些实施例中，所述平整组件包括导向机构1201和按压件1202，所述按压件1202可活动设置于所述导向机构1201，所述导向机构1201垂直于所述载片台7的表面设置，使所述按压件1202在所述导向机构1201上以垂直于所述载片台7表面的方向运动，即沿图示B方向或其反方向运动，当所述按压件1202的移动距离超过阈值时，所述按压件1202按压在所述晶圆的边缘，使所述晶圆翘曲的边缘贴合于所述载片台7，此时所述晶圆的中心与边缘处于同一平面内故而处于平整状态。

本发明一些实施例中，所述导向机构为气缸。

本实用新型一些具体实施例中，参照图3，所述导向机构1201为双导轨无杆气缸602，所述按压件1202设置于所述双导轨无杆气缸602的活塞上。

本实用新型一些实施例中，参照图3，所述按压件1202为环形，所述按压件1202的一端连接所述导向机构1201。又一些实施例中，所述按压件1202为多边形。

在一些具体实施例中，参照图3，所述按压件1202的一端连接所述双导轨无杆气缸602的活塞上。

本实用新型一些实施例中，参照图1和图3，所述衬垫15的形状与所述按压件1202形状相适配，所述衬垫15设置于所述按压件1202靠近所述载片台7的一侧，当所述按压件1202对所述晶圆按压时，所述衬垫15与所述晶圆的边缘接触。

本实用新型一些实施例中，参照图2，所述第一载体101包括挡板13，所述挡板13可活动设置于所述第一激光孔131处，用于阻挡所述激光穿过所述第一激光孔131。

在一些实施例中，所述挡板13可以通过双导轨无杆气缸602驱动，以实现遮挡或不遮挡所述第一激光孔131。

本实用新型一些实施例中，所述激光器组件还包括托盘14和漏液传感器，所述托盘14用于收集泄露的冷却液，所述漏液传感器设置于所述托盘14内。

本实用新型一些实施例中，所述激光器为固态激光器2。

本实用新型一些实施例中，所述吸附元件为多孔陶瓷吸盘。

本实用新型一些实施例中，所述场镜为f-θ场镜403。

本实用新型一些实施例中，所述衬垫的材料为PTFE。

本实用新型一些实施例中，所述第二载体的材料为大理石。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (9)

1.一种激光发射装置，其特征在于，包括：

载体，所述载体包括朝向相背的第一载体面和第二载体面；

激光器组件，设置于所述第一载体面，用于在所述第一载体面一侧产生激光；激光调整组件，设置于所述第一载体面，所述激光调整组件包括扩束镜、整形镜和调整反射镜；

所述扩束镜和整形镜用于调整所述激光的光束；

所述调整反射镜用于反射所述激光，使所述激光从所述载体上的第一激光孔穿过并进入所述第二载体面一侧；

激光扫描组件，设置于所述第二载体面，所述激光扫描组件包括振镜、场镜和扫描反射镜；

所述扫描反射镜用于反射所述激光，使所述激光进入所述振镜；

所述振镜用于将所述激光在受键合的晶圆表面扫描，使所述晶圆解键合；

所述场镜用于将所述激光聚焦在所述晶圆表面。

2.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，还包括透镜调整架，所述透镜调整架设置于所述整形镜，所述透镜调整架用于使所述整形镜绕其主光轴旋转，使所述激光穿过所述整形镜后形成的像发生旋转。

3.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，所述激光扫描组件还包括箱体，所述箱体设置于所述第二载体面，所述扫描反射镜设置于所述箱体内，所述振镜和所述场镜设置于所述箱体的外壁。

4.根据权利要求3所述的激光发射装置，其特征在于，所述箱体与所述载体之间通过电缸连接，用于调节所述箱体的位置。

5.根据权利要求4所述的激光发射装置，其特征在于，所述箱体与所述载体之间还通过气缸连接，所述气缸与所述电缸的导轨相平行。

6.根据权利要求4所述的激光发射装置，其特征在于，所述电缸通过调整件连接所述载体，所述调整件上设有销孔，所述销孔内设置有偏心销，所述偏心销转动过程中调整所述调整件的位置，进而调整所述电缸的导轨与所述晶圆表面的夹角。

7.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，所述载体包括挡板，所述挡板可活动设置于所述第一激光孔处，用于阻挡所述激光穿过所述第一激光孔。

8.根据权利要求1所述激光发射装置，其特征在于，所述扩束镜、所述整形镜和所述反射镜依次设置于所述激光的光路上。

9.根据权利要求1所述的激光发射装置，其特征在于，所述激光器组件还包括托盘和漏液传感器，所述托盘用于收集泄露的冷却液，所述漏液传感器设置于所述托盘内。