專利名稱：紫外激光加工光學傳導裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體、微電子等器件的紫外激光加工設備技術領域。
背景技術：
在半導體、微電子等器件制造行業(yè)，特別是對LED(發(fā)光二極管)晶片、半導體晶 圓、太陽能硅片等材料的直線劃槽加工領域，紫外激光加工已成為主要的加工方式。作為紫 外激光加工設備的重要組成部分一光學傳導裝置是紫外激光加工設備制造的關鍵技術。 然而，許多半導體、微電子器件的紫外激光加工設備其光學傳導裝置多采用激光傳輸與圖 形對準識別“異軸”，雖然也有“同軸”傳輸，但其結構使激光傳輸同軸度、激光焦點Z向位置 準確度、激光與圖形聚焦位置重合度等的調試，難以達到高準確度、自動快捷要求，更是難 以實現(xiàn)激光加工過程實時監(jiān)視的功能要求。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種紫外激光加工光學傳導裝置，該裝置結構緊湊，采用此 裝置可以提高激光與圖形傳輸同軸度、激光焦點Z向位置準確度，激光聚焦與圖形聚焦位 置重合度，并可使紫外激光加工過程實現(xiàn)實時監(jiān)視，其操作簡便、準確度高。尤其適用于 LED(發(fā)光二極管)晶片、半導體晶圓、太陽能硅片等材料的激光加工。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于將激光傳輸 機構和與激光與圖形識別對準機構集成于一體，并設有激光聚焦位置Z向微調機構。激光 傳輸機構的結構為激光器輸出激光，經激光擴束鏡擴束，經聚焦鏡聚焦，作用于工件的被 加工表面；激光與圖形識別對準機構的結構為工件表面圖形經光源鏡頭、光源光照明，經 第3轉向鏡、第4轉向鏡圖形傳輸、經聚焦鏡圖形聚焦，傳輸于CCD攝像頭和，使工件表面圖 形識別并與激光光斑對準；激光聚焦位置Z向微調機構把聚焦鏡固定于能夠自動移動的精 密滑動臺溜板上，使聚焦鏡在Z向準確移動并定位。所述的激光擴束鏡和聚焦鏡間可設有第1轉向鏡、第2轉向鏡、第3轉向鏡，其中 1個或幾個。所述的各激光及圖形傳輸鏡均裝在相應的座體上，并設有相應的定位套。所述的激光器的輸出激光同軸于擴束鏡、聚焦鏡，且垂直于工件的被加工表面。所述的激光聚焦位置Z向微調機構的較好結構為聚焦鏡固定在溜板上，溜板與 導軌滑塊相連，導軌與導軌底座相連，導軌和導軌滑塊滑動配合，步進電機與滾珠絲杠相 連，滾珠絲杠與溜板相連，聚焦鏡和第5定位套相連。所述的激光器為可輸出355納米等的紫外激光激光器，經聚焦鏡聚焦后，產生高 能量密度的微米級激光光斑。本發(fā)明具有突出的技術效果它克服了已有技術之不足，很好地解決了現(xiàn)有技術 中長期存在且一直未解決的問題，該裝置結構緊湊，采用此裝置可以提高激光與圖形傳輸 同軸度、激光焦點Z向位置準確度 激光與圖形聚焦位置準確度，并可使紫外激光加工過程實現(xiàn)實時監(jiān)視，其操作簡便、準確度高。本發(fā)明的激光傳輸同軸度高、圖形識別分辨率與圖 形對準精度高，激光聚焦位置定位準確可靠，激光傳輸與圖形識別對準同軸聚焦位置(徑 向和軸向)準確度高，調試簡單?？蛇M一步提高紫外激光加工設備精度和激光加工工藝性 能。尤其適用于LED(發(fā)光二極管)晶片、半導體晶圓、太陽能硅片等材料的的激光劃槽加工。以下結合附圖及實施例作詳述，但不作為對本發(fā)明的限定。
圖1為本發(fā)明紫外激光加工光學傳導裝置結構原理示意圖。圖2為圖1中激光傳導部分的結構示意圖。圖3為圖1中圖形對準識別部分的結構示意圖。圖4本發(fā)明中激光聚焦Z向定位機構的結構示意圖。圖中各標號含義1_激光器，2-擴束鏡，3-第1轉向鏡一，4-第2轉向鏡，5-第3 轉向鏡，6-聚焦鏡，7-工件，8-CCD攝像頭，9-圖形識別鏡頭，10-第4轉向鏡，11-光源鏡頭， 12-光源，13-第1定位套，14-第2定位套，15-第1調整螺釘，16-第1轉向鏡座體，17-第 三定位套，18-第2轉向鏡座體，19-第2調整螺釘，20-第4定位套，21-第3轉向鏡座體， 22-第5定位套，23-第3調整螺釘，24-調整墊，25-第4調整螺釘，26-調整螺釘，27-固定 座，28-調整螺釘，29-第4轉向鏡固定軸，30-第3轉向鏡固定軸，31 -步進電機，32-導軌底 座，33-溜板34-滾珠絲杠，35-導軌滑塊，36導軌。
具體實施例方式見圖1 圖4，為一種適用于紫外激光加工設備的光學傳導裝置，本裝置將激光傳 輸機構與圖形識別對準機構集成于一體，并設有激光聚焦位置Z向微調機構。激光傳輸機 構主要把激光器1輸出激光，經激光擴束鏡2擴束，第1轉向鏡3、第2轉向鏡4、第3轉向 鏡5轉向和聚焦鏡6聚焦，作用于工件7的被加工表面，使工件7表面產生一定形狀、位置要 求的直線槽；激光與圖形識別對準機構主要把工件7表面圖形及激光劃槽經光源鏡頭11、 光源12光照明，經第3轉向鏡5、第4轉向鏡10圖形傳輸、聚焦鏡6圖形聚焦，傳輸于圖形 識別CCD攝像頭8和9，使工件7表面圖形及劃槽識別并與激光光斑對準。其中各激光及 圖形傳輸鏡均裝在相應的座體上，并設有相應的定位套。激光器1的輸出激光同軸于擴束 鏡2、聚焦鏡6，且垂直于工件7的被加工表面；激光聚焦設有激光聚焦位置Z向微調機構， 其結構為所述的聚焦鏡6固定在溜板33上，溜板33與導軌滑塊35相連，導軌36與導軌底 座32相連，導軌滑塊35和導軌36滑動配合，步進電機31與滾珠絲杠34相連、滾珠絲杠34 與溜板33相連，聚焦鏡6和第五定位套22相連。激光器1為可輸出355納米紫外激光的 激光器，其輸出激光經聚焦鏡6聚焦后，產生高能量密度的微米級激光光斑。具體應用如下1、激光傳輸使激光器1輸出355納米紫外激光，經激光擴束鏡2、第1轉向鏡3、第 2轉向鏡4、第3轉向鏡5轉向和聚焦鏡6聚焦產生高能量密度的微米級激光光斑，并作用 于工件7被加工表面，實現(xiàn)對LED (發(fā)光二極管)晶片、半導體晶圓、太陽能硅片等材料的激 光加工結構功能要求。
2、激光與圖形識別對準使工件7表面圖形經光源鏡頭11、光源12光照明，經第3 轉向鏡5、第4轉向鏡10圖形傳輸，經聚焦鏡6圖形聚焦，經CCD攝像頭8和9圖形識別， 使工件7表面圖形識別，并與激光光斑位置對準，實現(xiàn)對工件7表面圖形的識別對準功能要 求。3、激光加工過程時實監(jiān)視使(XD攝像頭8實時攝取工件7表面圖形及激光劃槽， 使工件7表面的劃切槽與其表面圖形定位，實現(xiàn)對工件7等材料的激光加工過程時實監(jiān)視 功能要求。4.激光聚焦Z向位置微調使聚焦鏡6在Z向自動移動，使聚焦鏡6與工件7被加 工表面準確定位。通過以上應用，使作用工件7表面的355納米紫外激光產生高能量密度的微米級 光斑，使工件7表面圖形與激光光斑識別對準，使聚焦鏡6與工件7被加工表面準確定位， 使工件7表面劃切槽狀態(tài)時實監(jiān)視，達到激光加工功能要求。激光傳輸同軸度調試在進行激光傳輸同軸度調試時，具體調試如下1、通過調整調整墊24使激光器1輸出的355納米紫外激光束中心與擴束鏡2中 心等高，與工件7表面(水平面)平行；2、通過調整第4調整螺釘25，使激光器1輸出的355納米紫外激光束中心軸與擴 束鏡2中心軸同軸；3、通過使用第1定位套13、第2定位套14、第三定位套17、第4定位套20、第5定 位套22，使擴束鏡2、聚焦鏡6、第1轉向鏡座體16、第2轉向鏡座體18、第3轉向鏡座體21 定位安裝。4、通過調整第1調整螺釘15、第2轉向鏡4、第3調整螺釘23使激光器1輸出的 激光束與第1轉向鏡3、第2轉向鏡4、第3轉向鏡5呈45°斜面垂直，與件6 (聚焦鏡)中 心軸同軸。通過以上調試，使激光器1輸出的激光束與工件7表面(水平面)垂直，并與擴束 鏡2、聚焦鏡6同軸，達到激光傳輸同軸度要求。圖形識別對準聚焦位置與激光聚焦位置重合度調試在進行圖形識別對準聚焦位置與激光聚焦位置重合度調試時，具體調試如下1、通過調整調整螺釘26，使圖形識別對準聚焦位置與激光聚焦位置Z向重合；2、通過調整擴束鏡2、固定座27，使圖形聚焦位置與激光焦點位置X向、Y向重合；3、通過調整第4轉向鏡固定軸29，使(XD攝像頭8、圖形識別鏡頭9攝取的LED晶 片表面圖形幅面與第4轉向鏡10呈45°斜面垂直，使工件7表面圖形與激光光斑位置對 準。4、通過調整光源鏡頭11，使光源12光照均勻，使光照中心與激光光斑位置對準。通過以上調試，使被加工件表面圖形清晰識別，并與激光光斑位置對準，達到圖形 聚焦位置與激光聚焦位置重合度要求。激光聚焦Z向位置準確度調試在進行激光聚焦Z向位置準確度調試時，具體調試如下通過調整步進電機31、導軌底座32、滾珠絲杠34、溜板33、導軌36、導軌滑塊35，使聚焦鏡6的Z向移動與工件7表面垂直；通過自動移動定位溜板33，使聚焦鏡6的Z向 位置與激光器1輸出激光束要求的聚焦位置重合；通過以上調試，使聚焦鏡6的Z向移動與工件7表面垂直，使聚焦鏡6的Z向位置 與激光器1輸出激光束要求的聚焦位置重合。達到激光聚焦Z向定位精度要求。綜上所述，本發(fā)明達到了激光傳輸、圖形識別對準、激光加工過程時實監(jiān)視功能要 求。實現(xiàn) 了激光傳輸同軸度、激光聚焦Z向定位準確度、激光聚焦位置與圖形對準識別聚焦 位置重合度的調試性能要求。本發(fā)明使激光傳輸同軸度、圖形識別對準度提高，使激光聚焦 定位精度、激光聚焦位置與圖形識別對準聚焦位置重合度提高。本發(fā)明為提高紫外激光加 工設備精度和激光加工工藝性能提供了結構裝置和方法措施。本發(fā)明操作方便，實用性強， 非常具有產業(yè)化前景。凡采用、變換或者替換完成的類似LED(發(fā)光二級管)晶片、半導體 晶圓、太陽能硅片等材料的紫外激光加工光學傳導裝置，均在本發(fā)明權利保護及公開范圍 之內。
權利要求
紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于將激光傳輸機構與激光與圖形識別對準機構集成于一體，并設有激光聚焦位置Z向微調機構；激光傳輸機構的結構為激光器(1)輸出激光，經激光擴束鏡(2)擴束，經聚焦鏡(6)聚焦，作用于LED晶片(7)的被加工表面；激光與圖形識別對準機構的結構為工件(7)表面圖形經光源鏡頭(11)、光源(12)光照明，經第3轉向鏡(5)、第4轉向鏡(10)圖形傳輸、經聚焦鏡(6)圖形聚焦，傳輸于CCD攝像頭(8)和(9)，使工件(7)表面圖形識別并與激光光斑對準；激光聚焦位置Z向微調機構把聚焦鏡(6)固定于能夠自動移動的精密滑動臺溜板(33)上，使聚焦鏡(6)在Z向準確移動并定位。
2.根據(jù)權利要求1所述的紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于在激光擴束鏡(2) 和聚焦鏡(6)間設有第1轉向鏡(3)、第2轉向鏡(4)、第3轉向鏡(5)，其中1個或幾個。
3.根據(jù)權利要求1所述的紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于各激光及圖形傳輸 鏡均裝在相應的座體上，并設有相應的定位套。
4.根據(jù)權利要求1所述的紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于所述的激光器(1) 的輸出激光同軸于擴束鏡(2)、聚焦鏡(6)，且垂直于工件(7)的被加工表面。
5.根據(jù)權利要求1所述的紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于所述的激光聚焦位 置Z向微調機構的結構為聚焦鏡(6)固定在溜板(33)上，溜板(33)與導軌滑塊(35)相 連，導軌(36)與導軌底座(32)，導軌(36)和導軌滑塊(35)滑動配合，步進電機(31)與滾 珠絲杠(34)相連，滾珠絲杠與溜板(33)相連，聚焦鏡(6)和第5定位套(22)相連。
6.根據(jù)權利要求1、2、3、4或5所述紫外激光加工光學傳導裝置，其特征在于所述的激 光器(1)為可輸出355納米紫外激光的激光器，經聚焦鏡(6)聚焦后，產生高能量密度的微 米級激光光斑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種紫外激光加工光學傳導裝置，涉及半導體、微電子等器件激光加工設備技術領域。本發(fā)明將激光傳輸機構與圖形識別對準機構集成于一體，并設有激光聚焦位置Z向微調機構。采用此裝置可以提高激光與圖形傳輸同軸度、激光焦點Z向位置準確度，激光與圖形聚焦位置準確度，并可使紫外激光加工過程實現(xiàn)實時監(jiān)視，其操作簡便、準確度高。尤其適用于發(fā)光二極管晶片、半導體晶圓、太陽能硅片等材料的激光加工。
文檔編號G02B7/04GK101844276SQ201010118079
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月5日 優(yōu)先權日2010年3月5日
發(fā)明者劉紅英, 張孝其, 趙志偉 申請人:中國電子科技集團公司第四十五研究所