[发明专利]一种激光剥离装置和激光剥离方法

说明书

本申请公开了一种激光剥离装置和激光剥离方法，所述装置包括激光器和整形器；激光器用于产生激光束；激光束的传输光路上设置整形器；整形器用于将激光束转换为平顶光激光束，平顶光激光束分布成点状、线状或面状；平顶光激光束的传输光路上设置相对运动扫描部件；相对运动扫描部件用于将平顶光激光束与待剥离样品之间产生至少一个轴向上的相对运动，形成扫描激光点、扫描激光线或扫描激光面；其能够降低对应用层材料的损伤，提升良品率，提高基底的重复利用率，降低半导体产业的生产成本；同时提高剥离效率，提高加工速度。

技术领域

本申请涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光剥离装置和激光剥离方法，用于将材料从基板分离开。

背景技术

在半导体行业中，基底和应用层通常由粘接层进行连接。为了转移开应用层，并重复利用基底，以减少半导体芯片制备成本，需要对基底和应用层二者进行剥离。相比传统的化学和机械性的剥离方式，激光剥离方式具有如下明显优点：

1、可以实现快速剥离。激光剥离仅需要激光能量、密度足够大，及光斑面积足够大，就可以实现非常快速的剥离；

2、可以实现无损伤的剥离。由于此时激光作用的一般是质量比较差的粘接层，所以只要严格控制激光能量密度，就可以相比传统加工方式降低对再利用材料的损伤率，从而增加基底的重复利用率；

3、只需要用通过激光照射的方式即可实现剥离，无需额外的耗材，也不产生污染环境的化学废料。

但是，如果只是单纯的采用激光高能辐射加工，却会由于激光的高能量、且能量分布不均，容易导致材料产生裂纹和损坏，从而导致应用层和整个基底存在很大的加工报废风险。

发明内容

本申请提出一种激光剥离装置和激光剥离方法，旨在解决现有技术的激光剥离方式所存在的上述缺陷，降低对应用层材料的损伤，提升良品率，提高基底的重复利用率，降低半导体产业的生产成本；同时提高剥离效率，提高加工速度。

首先，本申请提供一种激光剥离装置，所述激光剥离装置包括：

激光器，用于产生激光束；激光束的传输光路上设置整形器；

整形器，用于将激光束转换为平顶光激光束，平顶光激光束分布成点状、线状或面状；平顶光激光束的传输光路上设置相对运动扫描部件；

相对运动扫描部件，用于将平顶光激光束与待剥离样品之间产生至少一个轴向上的相对运动，形成扫描激光点、扫描激光线或扫描激光面。其相对运动扫描部件包括但不限于：振镜，样品二维/三维移动平台，龙门头等。

进一步，相对运动扫描部件包括振镜和场镜，

平顶光激光束与待剥离样品之间产生相对运动的每个轴向上均设置有振镜，振镜用于绕其旋转轴旋转，实现平顶光激光束与待剥离样品之间在该轴向上产生相对运动，振镜的旋转轴与该轴向方向垂直；

场镜设置在扫描激光点、扫描激光线或扫描激光面的传输光路上，且位于振镜和待剥离样品之间，用于对扫描激光点、扫描激光线或扫描激光面聚焦。

进一步，整形器包括沿激光光束传输方向依次设置的匀化器和匹配透镜，

匀化器采用微阵列透镜、一个或两个为一组的鲍威尔透镜或DOE(DiffractiveOptical Element，衍射光学元件)，用于对激光光束做匀化处理，将其转换为平顶光激光束；

匹配透镜用于对匀化器和场镜进行匹配处理，延长激光剥离装置的工作距离。

进一步，激光剥离装置还包括材料翘曲检测补偿系统，用于实时监测待剥离样品的翘曲信息，并调节待剥离样品与激光器出光口之间的距离，实现优化调节扫描激光点、扫描激光线或扫描激光面铺设在粘接层上的能量密度一致。