[发明专利]基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统及方法

权利要求书

1.一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的光学系统，其特征在于，包括沿光路依次布置的：

整形模块(2)，被配置为对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；

光束调节模块，被配置为调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；

场镜(8)，被配置为聚焦所述1级衍射光以生成所述方形平顶焦点光斑，其中，所述方形平顶焦点光斑在所述二维调节的作用下、以高于第二预设速度阈值的速度在所述晶圆的加工面内扫描放置在所述加工面上的待解键合晶圆(9)，以解键合所述待解键合晶圆(9)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光束调节模块包括：

二维声光偏转器(3)，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光和未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节；

反射镜，被配置为改变所述二维声光偏转器(3)产生的所述1级衍射光的传播方向，使得所述1级衍射光被反射进入振镜(7)；

所述振镜(7)，被配置为调节所述1级衍射光的位置，使得所述方形平顶焦点光斑能够被定位辐照于所述待解键合晶圆片(9)的位置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述二维声光偏转器(3)包括：

第一声光偏转器(31)，与所述激光束入射的方向正交设置，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光，并控制所述1级衍射光在所述加工面的水平方向上进行扫描；

半波片(32)，被配置为调节所述第一声光偏转器31输出的所述1级衍射光的偏振方向；

第二声光偏转器(33)，与所述第一声光偏转器(31)彼此正交设置，被配置为控制调整了偏振方向的所述1级衍射光在所述加工面的垂直方向上进行扫描。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一声光偏转器(31)和所述第二声光偏转器(33)的声光晶体均为熔融石英玻璃，工作波长均在343nm～355nm范围内，带宽均在100MHz～240MHz范围内，频率分辨率均大于等于1kHz，频率刷新间隔均小于1μs，窗口尺寸均大于1mm。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光束终止装置(4)，被配置为遮挡所述未经过调制的零级光及所述其他非需要的衍射光，其中，所述光束终止装置(4)为带水冷的挡光板。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述振镜(7)还被配置为通过调节所述1级衍射光的位置来调控所述方形平顶焦点光斑至不同加工幅面单元，使得所述方形平顶焦点光斑在二维声光偏转器(3)的二维调控下以预设的速度遍历一个加工幅面单元后，辐照至下一个加工幅面单元，其中，所述加工幅面单元为所述待解键合晶圆(9)待所述方形平顶焦点光斑辐照的表面被划分后得到的单元。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述振镜(7)还被配置为控制方形平顶焦点光斑沿“Z”字形轨迹扫描所述待解键合晶圆(9)。

8.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

加工平台，被配置为固定所述待解键合晶圆(9)；

运动控制机构，被配置为驱动所述加工平台相对所述方形平顶焦点光斑沿着预定路径移动，驱动所述振镜(7)角度偏转，驱动所述声光偏转器(3)偏转，以调节所述1级衍射光束的偏转角度。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括激光器，被配置为发射高斯型强度分布所述激光束，其中，所述激光束波长在200nm～1000nm范围内，直径小于5mm，脉宽小于50ns，功率大于5W，脉冲重复频率在1Hz～3.5MHz范围内，最大单脉冲能量大于0.4mJ，光束质量因子M²小于1.5。

10.一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的方法，其特征在于，包括：

对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；

调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；

聚焦所述1级衍射光以生成所述方形平顶焦点光斑，其中，所述方形平顶焦点光斑在所述二维调节的作用下、以高于第二预设速度阈值的速度在所述晶圆的加工面内扫描放置在所述加工面上的待解键合晶圆，以解键合所述待解键合晶圆。