專利名稱：瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)及激光清洗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光能清洗設(shè)備范圍，特別涉及一種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)及 激光清洗方法。
技術(shù)背景用激光進(jìn)行污染物清洗的技術(shù)，開創(chuàng)于上世紀(jì)七十年代中期，但直到上世紀(jì)90年代初期才真正在工業(yè)生產(chǎn)中獲得應(yīng)用。這是因?yàn)殡S著微電子工業(yè)的飛速發(fā) 展，集成電路，特別是大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路的集成度越來越高，對(duì)硅片等 微電子用基片的清潔度要求也越來越高。傳統(tǒng)清洗技術(shù)，如機(jī)械清洗、濕法化學(xué) 清洗、超聲波清洗等對(duì)微米、亞微米級(jí)的污染顆粒的清除往往無能為力。此外， 機(jī)械去除方法還很容易對(duì)基板造成損壞；濕化學(xué)法會(huì)造成環(huán)境污染，超聲波清洗 的特殊工作條件限制了其在集成電路清洗中的應(yīng)用。與這些傳統(tǒng)清洗方法比較起 來，激光清洗能有效去除微米、亞微米級(jí)的污染顆粒、有機(jī)物、油污等，不損傷 被清洗的工件，對(duì)環(huán)境不造成污染，效率高、成本低，安全可靠，不損害操作人 員的健康，容易實(shí)現(xiàn)清洗自動(dòng)化控制等等。目前已應(yīng)用于集成電路、液晶顯示器線路板等微電子基板清洗的激光器主要 有準(zhǔn)分子激光器、C(V激光器和Nd:YAG激光器等。由于激光的波長越短，光子能 量越高，相應(yīng)的清洗能力越強(qiáng)，清洗效果越好，所以用于清洗的激光器的波長也 越來越短，以致能輸出大功率(瓦級(jí)以上)、紫外(248ran)、深紫外(193nm、 157nm) 激光的準(zhǔn)分子激光器，在微電子基板清洗領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，準(zhǔn)分子 激光器有如下缺點(diǎn)l.價(jià)格昂貴， 一臺(tái)輸出193nm的準(zhǔn)分子激光器，Cymer Laser公司的售價(jià)為 60萬美元；2.維護(hù)費(fèi)用高，每年約25萬美元；3.壽命短，每工作28小時(shí)，要換 一次工作氣體；4.重復(fù)頻率低，最高工作頻率為lkHz(Cymer Laser公司產(chǎn)品)； 5.工作氣體有毒，污染環(huán)境；6.電光轉(zhuǎn)換效率低；7.幾何尺寸大。所以，采用準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行清洗，不但成本高昂，使用麻煩，而且污染環(huán)境。比較起來，以Nd:YAG為代表的全固態(tài)激光器有如下優(yōu)點(diǎn)l.造價(jià)低廉， 一般每臺(tái)激光器不超過6萬美元；2.壽命長，泵燈的使用壽命可大于300小時(shí)，LD泵浦的可大于5000小時(shí)；3.維持費(fèi)用低，燈泵的每年少 于6千美元；LD泵浦的每年少于5千美元；4.重復(fù)頻率高 一般在1Hz 100kHz， 有的可達(dá)到兆赫級(jí)；5.光譜線寬很窄；6.可以連續(xù)波運(yùn)轉(zhuǎn)，也可輸出納秒、皮秒、 飛秒脈沖，性能可靠；7.對(duì)環(huán)境不造成任何污染；8幾何尺寸小，易于與其它系 統(tǒng)組合。盡管Nd:YAG等全固態(tài)激光器有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但此前在激光清洗領(lǐng)域并不太 受青睞，這是因?yàn)榇祟惣す馄鞯妮敵霾ㄩL大多在紅外波段。通過使用非線性光學(xué) 晶體進(jìn)行變頻，雖可獲得紫外波段的激光輸出，但紫外光輸出功率很少超過1瓦， 例如用偏硼酸鋇(p-BaBA，簡稱BBO)晶體作Nd: YAG激光器輸出的1064ran激光 的四倍頻，可獲得266nm的紫外激光。但因?yàn)锽BO晶體在紫外激光輻照下容易產(chǎn) 生光折變損傷，若四倍頻后輸出的266nm激光其平均功率超過300mW， BBO晶體 就會(huì)被破壞。由于輸出的紫外激光在瓦級(jí)以下，使Nd:YAG等全固態(tài)激光器在高 精密微電子基板清洗領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大的制約。近來，我們制備出了新型非線性光學(xué)晶體硼酸銫鋰(CsLiBeO,簡稱CLBO)， 用該晶體對(duì)Nd:YAG激光器輸出的1064nm激光進(jìn)行四倍頻，已獲得28W的266nm 紫外激光輸出；在此背景下，我們完成了本發(fā)明，研制出瓦級(jí)紫外激光清洗機(jī)。 目前正在研制的其它一些新型紫外非線性光學(xué)晶體，也有可能用于本發(fā)明提供的 瓦級(jí)紫外激光清洗機(jī)的激光頻率轉(zhuǎn)換。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)及紫外激光清洗方法。 所述激光清洗機(jī)由紫外激光器、激光掃描系統(tǒng)和污物去除裝置三部分組成，其特 征在于，所述激光清洗機(jī)的電源1連接激光共振腔2，在激光共振腔2發(fā)出的脈 沖激光3的光路上，設(shè)置二倍頻非線性光學(xué)晶體4、四倍頻非線性光學(xué)晶體6和 選通鏡8和反射鏡10;反射鏡10的側(cè)上方固定一轉(zhuǎn)鏡鼓13，在反射鏡10和轉(zhuǎn) 鏡鼓13下面的傳送帶12上放置被洗工件11;傳送帶12的一側(cè)放置吹風(fēng)機(jī)16，另一側(cè)放置吸塵器17。所述轉(zhuǎn)鏡鼓13由N面掃描鏡組成鼓形，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為c0弧度/秒，轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn)動(dòng)與一個(gè)鏡面相對(duì)應(yīng)的圓心角())二27u/N，所需的時(shí)間t二2tc/Nco秒，即從傳送帶 12的一邊掃描到另一邊所需時(shí)間。此種全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)的激光產(chǎn)生方法包括下面步驟電源1提供給激光共振腔2激勵(lì)電流，激勵(lì)激光共振腔2中的半導(dǎo)體激光二 極管，激光二極管發(fā)出的泵浦光被激光介質(zhì)吸收后產(chǎn)生激光振蕩，激光腔2中產(chǎn) 生的激光經(jīng)高重復(fù)頻率的電光或聲光Q開關(guān)調(diào)制后變成脈沖激光3輸出，輸出的 脈沖激光3通過二倍頻非線性光學(xué)晶體4進(jìn)行二倍頻，出射的二倍頻光5通過四 倍頻非線性光學(xué)晶體6進(jìn)行四倍頻，獲得266nm的紫外激光7;紫外激光7通過 對(duì)二倍頻光5高反、對(duì)四倍頻光7高透的選通鏡8后，獲得瓦級(jí)純四倍頻光9。 所述激光清洗機(jī)的清洗方法包括靜態(tài)清洗和動(dòng)態(tài)清洗兩種方式 所述靜態(tài)清洗是瓦級(jí)純四倍頻光9經(jīng)反射鏡10反射到轉(zhuǎn)鏡鼓11的某一鏡面 上，調(diào)整鏡面的角度使其反射光能垂直輻照到置于傳送帶12的待清洗工件13的 表面，待輻照持續(xù)一段清洗所需的時(shí)間后，使傳送帶12傳送與待清洗工件尺寸 相當(dāng)?shù)木嚯x，以便將清洗過的工件移出，同時(shí)也將下一件待清洗工件移至激光輻 照區(qū)，進(jìn)行激光輻照清洗。此種清洗方法適用于待清洗工件尺寸比激光光斑直徑 小，數(shù)量不多的工件，傳送帶12為步進(jìn)地?cái)嗬m(xù)傳送，因?yàn)檗D(zhuǎn)鏡鼓不轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱 為靜態(tài)清洗；所述動(dòng)態(tài)清洗，若待清洗工件的尺寸比激光光斑大，或工件數(shù)量巨大，則需 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鏡鼓，使激光束在工件上掃描，將所有待清洗工件表面全部輻照到，以進(jìn) 行清洗；純四倍頻光9經(jīng)反射鏡10反射到轉(zhuǎn)鏡鼓11的某一對(duì)相鄰鏡面I與II 之間的交線A處，在此位置，只要轉(zhuǎn)鏡鼓ll沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)微小的角度， 鏡面II立即將純四倍頻光9反射，反射光束14到傳送帶12的位置B，轉(zhuǎn)鏡鼓 11繼續(xù)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鏡面II轉(zhuǎn)到接近鏡面I的位置時(shí)，這時(shí)的反射光 束15，輻照到傳送帶12的位置C，設(shè)轉(zhuǎn)鏡鼓ll的一個(gè)鏡面對(duì)應(yīng)的圓心角(()-27r/N，N為鏡面數(shù)，N的取值由轉(zhuǎn)鏡鼓的直徑、轉(zhuǎn)鏡鼓距傳送帶的距離以及傳送帶的寬度決定；N取值范圍為10 100，則此時(shí)轉(zhuǎn)鏡鼓每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)(f)角，即轉(zhuǎn)過一個(gè)鏡 面，激光束就從傳送帶12的B端掃到C端，對(duì)工件13進(jìn)行輻照清洗；因此需要 純四倍頻光9的功率足夠大，光斑直徑增大后激光的功率密度仍足夠大，激光在 待清洗工件表面停留的時(shí)間較短，在這種情況下，傳送帶也可以一定的速度連續(xù) 傳送。此種需要轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束進(jìn)行掃描的清洗，稱為動(dòng)態(tài)清洗。所述激光束進(jìn)行掃描的清洗時(shí)，純四倍頻光9的光斑尺寸在厘米量級(jí)，且在 輻照工件進(jìn)行清洗時(shí)要停留秒量級(jí)時(shí)間，傳送帶12為步進(jìn)斷續(xù)傳送或在轉(zhuǎn)鏡鼓 轉(zhuǎn)動(dòng)配合下。傳送帶以一定的速度連續(xù)傳送。所述轉(zhuǎn)鏡鼓ll由N面掃描鏡組成鼓形，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為co弧度/秒，轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn) 動(dòng)與一個(gè)鏡面相對(duì)應(yīng)的圓心角(()二27r/N，所需的時(shí)間t二2tt/Nco秒，即從傳送帶 12的一邊掃描到另一邊對(duì)工件13清洗所需的時(shí)間。所述清洗工件清洗出的塵粒污垢被吹風(fēng)機(jī)16吹起，由吸塵器17吸進(jìn)排除， 從而達(dá)到既清洗工件又保護(hù)環(huán)境的雙重目的。本發(fā)明的有益效果為l.造價(jià)低廉， 一般每臺(tái)激光器不超過6萬美元；2. 壽命長，泵燈的使用壽命可大于300小時(shí)，LD泵浦的可大于5000小時(shí)；3.維持 費(fèi)用低，燈泵的每年少于6千美元；LD泵浦的每年少于5千美元；4.重復(fù)頻率高 一般在1Hz 100kHz，有的可達(dá)到兆赫級(jí)；5.光譜線寬很窄；6.可以連續(xù) 波運(yùn)轉(zhuǎn)，也可輸出納秒、皮秒、飛秒脈沖，性能可靠；7.可對(duì)微米、亞微米級(jí) 的污染顆粒進(jìn)行有效的清除；8.對(duì)環(huán)境不造成任何污染；9.幾何尺寸小，易于 與其它系統(tǒng)組合。IO.清洗后鍍層附著力高，并且很少有鍍層翹曲、剝落的現(xiàn)象， 產(chǎn)品成品率高。


圖1為紫外激光源結(jié)構(gòu)框圖。圖1示出該激光清洗機(jī)用的紫外激光方框圖圖2為動(dòng)態(tài)激光清洗機(jī)的掃描原理及污染物排除配置圖。 圖3為激光束在連續(xù)傳送的傳送帶上掃描區(qū)域示意圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)及紫外激光清洗方法；全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。下面結(jié)合附圖和實(shí)用例，對(duì)本發(fā)明提供 的激光清洗機(jī)結(jié)構(gòu)和清洗方法進(jìn)行具體說明。如圖l所示，由電源1提供的電流激勵(lì)激光共振腔2中的半導(dǎo)體激光二極管，激光二極管發(fā)出的泵浦光被激光介質(zhì)吸收后產(chǎn)生激光振蕩。激光介質(zhì)可以是Nd:YAG單晶，也可以是Nd:YV(X、 Nd:YLF等激光晶體；可以是Nd:YAG透明陶瓷， 也可以是其它能發(fā)射大功率近1064mn激光的激光晶體或透明激光陶瓷。激光腔2 中產(chǎn)生的激光經(jīng)高重復(fù)頻率的電光或聲光Q開關(guān)或被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)調(diào)制后變成脈沖 激光3輸出，通過二倍頻非線性光學(xué)晶體4進(jìn)行二倍頻。出射的二倍頻光5通過 四倍頻非線性光學(xué)晶體6進(jìn)行四倍頻，獲得近266nm的紫外激光7。(由于不同激 光基質(zhì)有不同的晶格場，故同一激活離子在不同基質(zhì)中發(fā)射的激光波長略有不 同。例如在Nd:YAG中，Nd離子發(fā)射的激光波長為1064nm，而在Nd:YLF中，Nd 離子發(fā)射的激光波長為1053nm。所以四倍頻后的紫外光波長并不完全相同，而是 近266nm，其范圍為260 270nm。)出射的紫外激光7通過對(duì)基頻光和二倍頻光 高反、對(duì)四倍頻光高透的選通鏡8后，獲得瓦級(jí)純四倍頻近266nm的瓦級(jí)純四倍 頻光9，激光功率密度大于1W/cm2。二倍頻所用的非線性光學(xué)晶體為KTP、 LBO或BBO等晶體，或其它可用作大 功率二倍頻的非線性光學(xué)材料，四倍頻所用的非線性光學(xué)晶體為CLBO或其它可 作瓦級(jí)四倍頻的非線性光學(xué)晶體。純四倍頻激光9經(jīng)反射鏡10將瓦級(jí)脈沖激光 反射到轉(zhuǎn)鏡鼓11的某一鏡面上，調(diào)整鏡面的角度，使其反射光能垂直輻照到置 于傳送帶12的待清洗工件13的表面，即可進(jìn)行所需清洗。這里所說的高重復(fù)電 光Q開關(guān)由高性能電光晶體KTP制成，這種Q開關(guān)的半波電壓比KDP、 LN等電光 開關(guān)的低，無振鈴效應(yīng)，重復(fù)頻率可超過MHz。當(dāng)然，用LN、 KDP等電光晶體制 作的電光Q開關(guān)或聲光Q開關(guān)或被動(dòng)調(diào)Q開關(guān)，也可以用于本發(fā)明的調(diào)Q，只不 過性能較差。如果需清洗的工件數(shù)量不多，待清洗面積小于激光光斑面積，可讓轉(zhuǎn)鏡鼓ll 停轉(zhuǎn)，并使其將近266nm激光輻射到待清洗工件13上進(jìn)行清洗。清洗好的工件 可手工移出清洗位置，換上待清洗的工件；也可讓傳送帶12逐件移出清洗好的工件，并將待清洗工件移到清洗位置。該工件輸送系統(tǒng)由傳送帶及可調(diào)速馬達(dá)構(gòu) 成。該輸送系統(tǒng)可以一定速度輸送一段距離(例如在1/10秒內(nèi)傳送相當(dāng)于一個(gè) 工件尺寸的距離)后，停止輸送一段時(shí)間，然后再繼續(xù)輸送，如此重復(fù)地不斷運(yùn) 轉(zhuǎn)；并將清洗好的工件輸送到下一道工序。這類轉(zhuǎn)鏡鼓不轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗為靜態(tài)清洗。如果需清洗的工件數(shù)目巨大，或需清洗的工件面積比激光光斑大很多，則必 須讓激光束進(jìn)行掃描。傳送帶可如前所述斷續(xù)傳送工件，也可以連續(xù)傳送工件。設(shè)轉(zhuǎn)鏡鼓以co (弧度/秒)的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，激光束斑18的直徑為D厘米[見圖3中 (18)]，則連續(xù)傳送的傳送帶傳送速度V=No3D/2tt (厘米/秒)時(shí)，即可保證激 光束在工件上的掃描既不重復(fù)，也不漏掃，如圖3所示。這種轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗 為動(dòng)態(tài)清洗。下面僅舉幾個(gè)用本發(fā)明所述的瓦級(jí)近266nm紫外激光對(duì)微電子工件進(jìn)行靜態(tài) 清洗的實(shí)用例。實(shí)用例一用CLB0作四倍頻的Nd:YAG全固態(tài)激光器輸出1W的266nm激光，脈沖重復(fù) 頻率為20.3Hz，光斑直徑為0.8cm，對(duì)兩千片MH06LED基板進(jìn)行清洗;清洗條件 為恒溫恒濕環(huán)境(25°C， 65%)，萬級(jí)凈化室，每元件清洗時(shí)間1.2秒。在清洗 后的基板上進(jìn)行LED芯片的固晶，并進(jìn)行金絲球焊接。與未經(jīng)激光清洗的基板相 比較，清洗后焊接的LED芯片固晶的剪切強(qiáng)度提高了80X，焊接拉力提高了120 %，產(chǎn)品成品率高出38%。實(shí)用例二用CLBO作四倍頻的Nd:YAG全固態(tài)激光器輸出1W的266nm激光，脈沖重復(fù) 頻率為20. 3Hz，光斑直徑為0. 8cm，對(duì)26"液晶體顯示器用的LED背光模組所用 的鋁基PCB板，在電子元件焊接前進(jìn)行清洗處理，主要清洗鋁基PCB板上的鍍金 焊盤，每塊PCB板上約有2000個(gè)焊盤。清洗條件為恒溫恒濕環(huán)境(25°C， 65%)，萬級(jí)凈化室，每焊盤清洗時(shí)間1.5秒。。用清洗后的PCB板上進(jìn)行回流焊 工藝，把LED光源及相關(guān)功能元件焊接在PCB板上。與未經(jīng)激光清洗的PCB板相 比較，清洗后焊接的元件焊接強(qiáng)度大大提高，提高約80%，并且元件焊接失敗的比率降低了約90%，減少了產(chǎn)品修理環(huán)節(jié)，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。實(shí)用例三用CLB0作四倍頻的Nd:YAG全固態(tài)激光器輸出1W的266nm激光，脈沖重復(fù) 頻率為20.3Hz，光斑直徑為0.8cm，對(duì)集成封裝LED光源的陶瓷基板進(jìn)行清洗， 該陶瓷基板為A1N材料，導(dǎo)熱系數(shù)高，并在A1N上鍍覆銀層作為電氣通路和焊盤。 鍍覆銀層前用激光對(duì)A1N板材進(jìn)行清洗，清洗條件為恒溫恒濕環(huán)境(25X:， 65%), 萬級(jí)凈化室，對(duì)板材掃描清洗。在清洗后的A1N板材上進(jìn)行銀漿的鍍覆。與未經(jīng) 激光清洗的板材相比較，清洗后鍍覆的銀層附著力提高了 120%，并且很少有鍍 層翹曲、剝落的現(xiàn)象，產(chǎn)品成品率高出40%以上。上述實(shí)用例只對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，而不對(duì)本發(fā)明構(gòu)成限制。
權(quán)利要求
1.一種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，所述激光清洗機(jī)由紫外激光器、激光掃描系統(tǒng)和污物去除裝置三部分組成，其特征在于，所述激光清洗機(jī)的電源(1)連接激光共振腔(2)，在激光共振腔(2)發(fā)出的脈沖激光(3)的光路上，設(shè)置二倍頻非線性光學(xué)晶體(4)、四倍頻非線性光學(xué)晶體(6)和選通鏡(8)和反射鏡(10)；反射鏡(10)的側(cè)上方固定一轉(zhuǎn)鏡鼓(11)，在反射鏡(10)和轉(zhuǎn)鏡鼓(11)下面的傳送帶(12)上放置被洗工件(13)；傳送帶(12)的一側(cè)放置吹風(fēng)機(jī)(16)，另一側(cè)放置吸塵器(17)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)鏡 鼓(11)由N面掃描鏡組成鼓形，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為co弧度/秒，轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn)動(dòng)與一個(gè)鏡 面相對(duì)應(yīng)的圓心角(^二27i/N，所需的時(shí)間t二2tu/Nco秒，即從傳送帶(12)的一邊 掃描到另一邊對(duì)工件(13)清洗所需的時(shí)間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述全固 態(tài)紫外激光清洗機(jī)的激光產(chǎn)生為電源(1)提供給激光共振腔(2)激勵(lì)電流，激勵(lì)激光共振腔(2)中的半 導(dǎo)體激光二極管，激光二極管發(fā)出的泵浦光被激光介質(zhì)吸收后產(chǎn)生激光振蕩，激 光腔(2)中產(chǎn)生的激光經(jīng)高重復(fù)頻率的電光或聲光Q開關(guān)調(diào)制后變成脈沖激光 (3)輸出，輸出的脈沖激光(3)通過二倍頻非線性光學(xué)晶體(4)進(jìn)行二倍頻， 出射的二倍頻光(5)通過四倍頻非線性光學(xué)晶體(6)進(jìn)行四倍頻，獲得266nm 的紫外激光(7);紫外激光(7)通過對(duì)二倍頻光(5)高反、對(duì)四倍頻光(7) 高透的選通鏡(8)后，獲得瓦級(jí)純四倍頻光(9)，激光功率密度大于1W/cm2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述獲得 四倍頻近266nm的紫外激光，其波長范圍為260nm 270nm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述全固 態(tài)紫外激光器的激光介質(zhì)是Nd:YAG、Nd:YV04或Nd:YLF激光晶體；或Nd:YAG 透明激光陶瓷，以及其它能發(fā)射大功率近1064nm激光的激光晶體或透明激光陶 瓷材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述高重復(fù)頻率的Q開關(guān)為聲光Q開關(guān)，或由KDP、 LN、 KTP等電光晶體制成的電光Q 開關(guān)、或被動(dòng)調(diào)Q的Q開關(guān)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)，其特征在于，所述二倍 頻非線性光學(xué)晶體可以是KTP、 LBO、 BBO晶體或其它可作大功率二倍頻的非 線性光學(xué)材料；四倍頻非線性光學(xué)晶體是CLBO及其它可以作瓦級(jí)四倍頻的非線 性光學(xué)材料。
8. —種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)的清洗方法，其特征在于，所述激光清洗 機(jī)的清洗方法包括靜態(tài)清洗和動(dòng)態(tài)清洗兩種方式所述靜態(tài)清洗是瓦級(jí)純四倍頻光(9)經(jīng)反射鏡(10)反射到轉(zhuǎn)鏡鼓(11) 的某一鏡面上，調(diào)整鏡面的角度使其反射光能垂直輻照到置于傳送帶(12)的待 清洗工件(13)的表面，待輻照持續(xù)一段清洗所需的時(shí)間后，使傳送帶(12)傳 送與待清洗工件尺寸相當(dāng)?shù)木嚯x，以便將清洗過的工件移出，同時(shí)也將下一件待 清洗工件移至激光輻照區(qū)，進(jìn)行激光輻照清洗。此種清洗方法適用于待清洗工件 尺寸比激光光斑直徑小，數(shù)量不多的工件，傳送帶(12)為步進(jìn)地?cái)嗬m(xù)傳送，因 為轉(zhuǎn)鏡鼓不轉(zhuǎn)動(dòng)，故稱為靜態(tài)清洗；所述動(dòng)態(tài)清洗，若待清洗工件的尺寸比激光光斑大，或工件數(shù)量巨大，則需 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)鏡鼓，使激光束在工件上掃描，將所有待清洗工件表面全部輻照到，以進(jìn) 行清洗；純四倍頻光(9)經(jīng)反射鏡(10)反射到轉(zhuǎn)鏡鼓(11)的某一對(duì)相鄰鏡 面I與II之間的交線A處，在此位置，只要轉(zhuǎn)鏡鼓(11)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè) 微小的角度，鏡面II立即將純四倍頻光9反射，反射光束(14)到傳送帶(12) 的位置B，轉(zhuǎn)鏡鼓(11)繼續(xù)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鏡面II轉(zhuǎn)到接近鏡面I的位 置時(shí)，這時(shí)的反射光束(15)，輻照到傳送帶(12的位置C，設(shè)轉(zhuǎn)鏡鼓(11)的 一個(gè)鏡面對(duì)應(yīng)的圓心角小二2;i/N，N為鏡面數(shù)，N的取值由轉(zhuǎn)鏡鼓的直徑、轉(zhuǎn)鏡鼓 距傳送帶的距離以及傳送帶的寬度決定；則此時(shí)轉(zhuǎn)鏡鼓每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)())角，即轉(zhuǎn)過 一個(gè)鏡面，激光束就從傳送帶(12)的B端掃到C端，對(duì)工件(13)進(jìn)行輻照 清洗；因此需要純四倍頻光(9)的功率足夠大，光斑直徑增大后激光的功率密度仍足夠大，激光在待清洗工件表面停留的時(shí)間較短，在這種情況下，傳送帶以 一定的速度連續(xù)傳送。此種需要轉(zhuǎn)鏡鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束進(jìn)行掃描的清洗，稱為動(dòng)態(tài)清洗；所述傳送帶的傳送速度V二N①D/2;r (厘米/秒)的速度連續(xù)傳送工件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)的清洗方法，其特征在于， 所述組成轉(zhuǎn)鏡鼓(11)的鏡面數(shù)目N，隨著轉(zhuǎn)鏡鼓直徑的不同，可取值在10 100 之間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)的清洗方法，其特征在 于，所述清洗工件清洗出的塵粒污垢被吹風(fēng)機(jī)(16)吹起，由吸塵器(17)吸進(jìn) 排除，從而達(dá)到既清洗工件又保護(hù)環(huán)境的雙重目的。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于光能清洗技術(shù)范圍的一種瓦級(jí)全固態(tài)紫外激光清洗機(jī)及激光清洗方法，用于集成電路等微電子基板清洗。該設(shè)備的電源連接激光共振腔，在激光共振腔發(fā)出的脈沖激光的光路上設(shè)置兩塊非線性光學(xué)晶體、選通鏡和反射鏡；在反射鏡的側(cè)上方固定一轉(zhuǎn)鏡鼓，傳送帶上放置被洗工件；在傳送帶的一側(cè)放置吹風(fēng)機(jī)，另一側(cè)放置吸塵器。該方法包括連續(xù)或斷續(xù)地輸送待清洗的基板通過激光輻照處，由全固態(tài)激光器輸出的瓦級(jí)近266nm脈沖激光照射到基板表面；選擇適當(dāng)?shù)募す鈴?qiáng)度、脈沖頻率及輻照時(shí)間，以對(duì)基板表面的微米及亞微米級(jí)顆粒、有機(jī)物、油污等污染物進(jìn)行有效去除；清洗后鍍層附著力和產(chǎn)品成品率都有很大提高，并很少有鍍層翹曲、剝落的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)B08B7/00GK101219430SQ20081005685
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者李明遠(yuǎn), 沈光球, 沈德忠, 王曉青, 王桂玲, 許祖彥 申請(qǐng)人:清華大學(xué);中國科學(xué)院物理研究所;深圳市淼浩高新科技開發(fā)有限公司