专利名称：具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造设备与制造技术范围，特别涉及一种具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备。
背景技术：
激光用于半导体材料的加工制造，主要的应用领域包括激光退火，激光辅助薄膜沉积，激光烧熔再结晶等。一般而言，一台半导体激光加工设备，构成了集光、机、电、热等作用功能在一身的复杂的集成化系统。所谓光，是指激光光源及其附属的光束处理光路。作为一台激光加工设备，没有激光源是不可想象的，进一步地，从加工制造的角度出发，对于激光光束质量也会提出一定的要求，激光光束要求，是通过光学元器件，对激光器出射光束的进一步的处理而得到满足的。所谓机，是指设备中的机械部件，其中主要是二维扫描移动机构。由于光束束斑面积远小于晶圆片尺寸，因此激光加工要想覆盖整个晶圆片的表面积， 就只能是通过扫描方式，或者步进，或者步进加扫描的方式，使得激光束相对晶圆片移动， 来实现全片的处理。所谓电，是指各运行部件串接在一起，进行设备运转自动控制的电子控制系统，包含了用户软件界面和电路板卡硬件。所谓热，主要是指辅助性的加热。对于很多激光加工来说，需要一定的衬底温度才能够进行，或者进行得更好，工艺效果更佳。此外，由于激光作用，本身有一定的热效应，也需要考虑整机设备的热源分布，气流场等的问题。由于一台激光加工制造的设备，包含了不同的功能模块，因此从设备整体结构上考虑，就希望将不同的功能模块进行必要的区隔，使各模块各自都能够发挥最佳的作用，同时彼此之间又不互相干扰。本发明提出了一种设备整机的隔腔结构方案，以及气流在不同腔体之间流动的气路设计，能够较好地实现上述目的，特别对于热作用环节进行了重点处理，使得热效应仅针对于工艺处理，既不影响光学光路，也不影响机械部件的精确动作。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，半导体激光加工设备由相互独立的机械腔和光学腔构成，在机械腔和光学腔中间设置隔腔；在机械腔一侧的上下部分别安装上进气口和下进气口，另一侧的中部设置出气口，出气口与排风设备接通，组成气流通路，气流由低温区流向高温区，紧接着被排出设备之外，从而带走机械腔中因加工产生的热量，保证精密部件的功能不受热扰动的影响。所述机械腔中，安装带辅助加热功能的片台、驱动片台做精确移动的移动机构，光学系统的末段从机械腔的顶部进入到机械腔中。所述光学腔中，安装激光器，光束处理系统；光束处理系统负责对激光器出射的光束进行扩束，勻束，束斑整形和准直处理，光学处理系统的一部分向机械腔顶部延伸，这一部分称谓光学系统的末段，光学系统的末段从机械腔的顶部进入到机械腔中，经过处理后的激光光束即由此处出射，向下辐照到片台之上的晶圆片表面。所述隔腔是机械腔和光学腔不直接相连接，在两个腔之间形成一个腔，隔腔的存
3在，更加强了隔离的效果，使得加热片台的热量，对于光学部件的影响，降低到了最小的程度，隔腔中进行必要的电气连线布线，由此处再分线进入到机械腔或者光学腔，对于要求较高的线路则直接进机械腔或者光学腔。所述气流通路中的气流，由上进气口和下进气口进入，流过片台及移动机构之后， 由出气口处进隔腔，并在此处接工厂排气管路，将气流所携带热量最终排出，该气流通路的热源位于中部，气流从上、下两路而来，从中部出气口排出，因此热源热量既不会向上影响光学光路末段，也不会影响移动机构，起到了很好的隔离作用本发明的有益效果是，通过设置不同的，相对独立的腔室结构，可以将组成半导体激光加工设备的不同功能模块分置于其中并做到相互隔离。使各功能模块都能够发挥各自最佳的效能，同时又不会互相干扰。在另一方面，各功能模块之间的协同，是通过布置于其间的电气连接，电气控制而实现的。需要强调的是，独特的气流通路，带走机械腔中因加工产生的热量，保证精密部件的功能不受热扰动的影响。由于气流沿特定的方向流动，其所携带热量，既不会影响热源上方的光学部件，也不会影响热源下方的机械驱动部件，对于光学处理和机械动作的精密性，精确性，都能够起到良好的保障作用。
图1是具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备的示意图。图2是图1的俯视图。图中1_机械腔；2-光学腔；3-机械腔和光学腔之间的隔腔；4-光学系统末段 (延伸进入机械腔的部分)；5-带辅助加热功能的片台；6-上进气口 ；7-下进气口 ；8-出气口 ；9-厂房排风管路；10-精确移动片台的移动机构。
具体实施例方式本发明提供一种具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备。具体的装置示意如图1、图2所示。图1，图2所示为具有隔腔结构和气流通路的半导体激光加工设备的示意图。图1 是整个装置的侧视图，显示了整机设备由由多个腔室组成的情况。图2是图1的俯视图，显示隔腔结构和气流通路的连接关系。该半导体激光加工设备由相互独立的机械腔1和光学腔2构成，在机械腔1中，安装带辅助加热功能的片台5、驱动片台做精确移动的移动机构10，光学系统的末段4从机械腔1的顶部进入到机械腔1中。在光学腔2中，安装激光器，光束处理系统；光束处理系统负责对激光器出射的光束进行扩束，勻束，束斑整形和准直处理，光学处理系统的一部分向机械腔顶部延伸，这一部分称谓光学系统的末段4，光学系统的末段4从机械腔1的顶部进入到机械腔1中，经过处理后的激光光束即由此处出射，向下辐照到片台5之上的晶圆片表面。所述机械腔1和光学腔2不直接相连接，在两个腔之间形成一个隔腔3 ；在机械腔 1 一侧的上部安装上进气口 6，下部分安装下进气口 7，机械腔1另一侧的中部设置出气口 8，出气口 8与排风设备9接通，组成气流通路，所述气流通路中的气流，由上进气口和下进气口进入，由低温区流向高温区，流过带加热的片台5及移动机构10之后，从中部出气口 8排出进入隔腔3至排风设备9，将气流所携带热量最终排出，由于气流沿特定的方向流动， 其所携带热量，既不会影响热源上方的光学部件，也不会影响热源下方的机械驱动部件，对于光学处理和机械动作的精密性，精确性，都能够起到良好的保障作用。所述隔腔3的存在，更加强了隔离的效果，使得加热片台5的热量，对于光学部件的影响，降低到了最小的程度，在隔腔中进行必要的电气连线布线，由此处再分线进入到机械腔1或者光学腔2，对于要求较高的线路则直接进机械腔1或者光学腔2。举例来说，机械腔1的底部可采用厚金属板制造，四周采用双层金属板、中间衬以隔热材料、这样的复合板材来制造。机械腔的前面板处，开设可活动的门，用于晶圆片出入。 机械腔上方开孔，允许光学系统末端4伸入。除四周及顶部之外，机械腔内设置金属支架结构，落座于底板之上。金属支架亦可通过隔振机构再落座于底板上。片台移动的机构10将来是安装于金属支架之上的。带辅助加热功能的片台5，安装于驱动机构10之上，由后者驱动而产生移动。机械腔上、下进气口，可通入经过干燥的空气，也可采用高纯氮气。进气口处设置导流板。还可以附设过滤丝网。机械腔的出气口，可与进气口类似方式制造实现。设备的光学腔2，主要是金属支架结构，其上安装并紧固激光器及光路上的各光学元器件。光学腔外部，仍然采用隔热的复合板材封闭。隔腔主要用于容纳排气管路，电气连接线，及一些附属部件。其中排气管路上可缠绕隔热材料，以减小可能的热气流对于其他零部件的影响。一般而言，用于激光加工的功率激光器会自带制冷。视情况需要，可以单独再配制冷单元，也可以将激光器制冷单元扩容，用于设备关键环节的恒温。制冷管路主要进入光学腔，视情况需要，可由光学腔2进入隔腔3，以及再由隔腔进入机械腔。
权利要求
1.一种具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，半导体激光加工设备由相互独立的机械腔和光学腔构成，在机械腔和光学腔中间设置隔腔；在机械腔一侧的上下部分别安装上进气口和下进气口，另一侧的中部设置出气口，出气口与排风设备接通，组成气流通路，气流由低温区流向高温区，紧接着被排出设备之外，从而带走机械腔中因加工产生的热量，保证精密部件的功能不受热扰动的影响。
2.根据权利要求1所述具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，所述机械腔中，安装带辅助加热功能的片台、驱动片台做精确移动的移动机构，光学系统的末段从机械腔的顶部进入到机械腔中。
3.根据权利要求1所述具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，所述光学腔中，安装激光器，光束处理系统；光束处理系统负责对激光器出射的光束进行扩束，勻束，束斑整形和准直处理，光学处理系统的一部分向机械腔顶部延伸，这一部分称谓光学系统的末段，光学系统的末段从机械腔的顶部进入到机械腔中，经过处理后的激光光束即由此处出射，向下辐照到片台之上的晶圆片表面。
4.根据权利要求1所述具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，所述隔腔是机械腔和光学腔不直接相连接，在两个腔之间形成一个腔，隔腔的存在，更加强了隔离的效果，使得加热片台的热量，对于光学部件的影响，降低到了最小的程度，隔腔中进行必要的电气连线布线，由此处再分线进入到机械腔或者光学腔，对于要求较高的线路则直接进机械腔或者光学腔。
5.根据权利要求1所述具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备，其特征在于，所述气流通路中的气流，由上进气口和下进气口进入，流过片台及移动机构之后，由出气口处进隔腔，并在此处接工厂排气管路，将气流所携带热量最终排出，该气流通路的热源位于中部，气流从上、下两路而来，从中部出气口排出，因此热源热量既不会向上影响光学光路末段，也不会影响移动机构，起到了很好的隔离作用。
全文摘要
本发明公开了属于半导体制造设备和技术范围的一种具有隔腔和气流通路结构的半导体激光加工设备。该设备由相互独立的机械腔和光学腔构成，在机械腔和光学腔中间设置隔腔；在机械腔一侧的上下部分别安装上进气口和下进气口，另一侧的中部设置出气口，出气口与排风设备接通，组成气流通路，气流由低温区流向高温区，紧接着被排出设备之外，从而带走机械腔中因加工产生的热量，保证精密部件的功能不受热扰动的影响。保证各模块的正常工作环境，功能模块之间彼此相隔离，不相干扰。将各模块功能组合起来，形成完整的设备工艺能力，是通过模块之间的电气连接和控制来实现的。对于光学处理和机械动作的精密性，精确性，都能够起到良好的保障作用。
文档编号B23K26/42GK102350589SQ20111018851
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者严利人, 刘朋, 周卫, 窦维治 申请人:清华大学