一种分束集成装置和激光分束设备的制作方法

本技术涉及激光加工，尤其涉及一种分束集成装置和激光分束设备。

背景技术：

1、化合物半导体是由两种及以上元素构成的半导体材料，目前最常用的材料有gaas、gan以及sic等。作为第二代和第三代半导体的主要代表，这些化合物材料最终成为器件，需要经过mocvd(metal-organic chemical vapor deposition，金属有机化合物化学气相淀积)外延、清洗、pecvd(plasma enhanced chemical vapor deposition，等离子体增强化学气相沉积)长膜、曝光显影、icp(inductively coupled plasma，电感耦合等离子体)刻蚀、强酸腐蚀、钝化、金属沉积、退火等一系列工艺后，然后在晶圆(wafer)表面形成器件图形，而这些工艺中，多次用到激光工艺。例如，激光器作为光源，输出的激光束经过一系列空间调制，最终作用在待加工件如晶圆表面，运动台带着待加工件做平移运动，激光光斑与待加工件发生相对位移，在其表面留下扫描痕迹。

2、现有技术中，一般采用激光单点扫描。由于只有一路激光，提升效率需要提高运动平台的运动速度，因此加工效率会受到运动平台极限速度的限制。而超高速移动平台的成本高，且超高速运动状态下加速度较大，边缘区域由于速度变化大而容易失真。另外，由于部分激光器在大电流状态下才能保证功率稳定，然而大电流下的功率远大于我们实际所需功率，因而必须对激光束进行衰减后才能正常使用，这对于激光单点扫描，会造成能量的浪费。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种分束集成装置和激光分束设备，能发出多路光束，且能独立调节各路光束的功率，实现了并行加工多个待加工件的目的，同时能满足不同功率要求，从而大大提高了加工效率，进一步地，能充分利用激光器的输出功率，提升了能源的利用效率。

2、为此，本技术的实施例采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供一种分束集成装置，所述分束集成装置包括至少一个分束器，每个分束器包括：半玻片，用于改变入射光的偏振方向，所述入射光沿第一方向传播；偏振分光棱镜，用于将经过所述半玻片后的入射光分为第一偏振光和第二偏振光，所述第一偏振光沿所述第一方向传播，所述第二偏振光沿与所述第一方向垂直的第二方向传播；第一驱动机构，用于驱动所述半玻片绕所述第一方向转动，以对所述半玻片改变的入射光的偏振方向进行调整，进而改变通过所述偏振分光棱镜划分的所述第一偏振光和所述第二偏振光各自的功率。

4、本技术实施例，当分束集成装置仅包括一个分束器时，分束集成装置最多可发出两路偏振光；当分束装置包括两个以上分束器时，分束集成装置可发出两路以上偏振光，并且对于每个分束器，第一驱动机构能够驱动半玻片绕第一方向转动，以对半玻片改变的入射光的偏振方向进行调整，进而改变通过偏振分光棱镜划分的第一偏振光和第二偏振光各自的功率。也就是说，半坡片可改变入射光的偏振方向，当半玻片在第一驱动机构的驱动下转动后，入射光的偏振方向被进一步调整，此时通过偏振分光棱镜划分的第一偏振光的功率和第二偏振光的功率会相应变化，即入射光的偏振方向改变后，经过偏振分光棱镜后在第一方向和第二方向的分量会相应变化。因此，本技术实施例能够发出多路光束，且能独立调节各路光束的功率，实现了并行加工多个待加工件的目的，同时能满足不同功率要求，从而大大提高了加工效率。进一步地，由于第一驱动机构可驱动半玻片绕第一方向连续旋转，因此可实现功率的无级调节，即功率可连续变化，从而能够更好地满足用户需求。另外，本技术实施例可将大功率光束分流成多个小功率光束，使每个小功率光束满足工作所需功率，从而能充分利用激光器的输出功率，降低能源浪费，提升了能源的利用效率。

5、在一种可能的实现方式中，每个分束器还包括基座；所述第一驱动机构包括：第一环形轮体，设置在所述基座上；第二环形轮体，与所述第一环形轮体可转动连接，且所述第二环形轮体的中空部分对应所述第一环轮体的中空部分，所述半玻片在所述第二环形轮体的远离所述第一环形轮体的侧面设置在所述第二环形轮体的中空部分处，所述入射光从所述第一环形轮体的远离所述第二环形轮体的一侧入射；驱动部件，用于驱动所述第二环形轮体和所述半玻片相对所述第一环形轮体绕所述第一方向转动。也就是说，在该实现方式中，可将半玻片设置在第二环形轮体的中空部分处，并且为了避免第一环形轮体遮挡入射至半玻片的入射光，第二环形轮体的中空部分可对应第一环形轮体的中空部分设置。另外，第二环形轮体可转动地设置在第一环形轮体上，例如通过轴承，这样即可保持第二环形轮体的位置，也不影响第二环形轮体在驱动部件的驱动下带动半玻片转动，实现对半玻片改变的入射光的偏振方向进行调整，进而改变通过偏振分光棱镜划分的第一偏振光和第二偏振光各自的功率。

6、在一种可能的实现方式中，所述驱动部件包括：驱动轮，与所述第二环形轮体间隔设置；皮带，套设在所述驱动轮和所述第二环形轮体外部；电机，用于驱动所述驱动轮转动，并在所述皮带作用下带动所述第二环形轮体和所述半玻片转动。也就是说，在该实现方式中，第二环形轮体可作为大带轮，驱动轮可作为小带轮。大小带轮和同步带即皮带由电机提供驱动力，使得大带轮即第二环形轮体带动半玻片旋转，从而改变入射光的偏振方向。

7、在一种可能的实现方式中，每个分束器还包括：散热器，与所述偏振分光棱镜沿所述第二方向间隔排列，且设置在所述分束集成装置的基座上；第二驱动机构，用于驱动所述偏振分光棱镜绕第三方向转动，以使所述偏振分光棱镜在第一状态和第二状态之间切换，所述第三方向与所述第一方向和所述第二方向垂直，其中：在所述第一状态，所述第二偏振光沿远离所述散热器的方向传播；在所述第二状态，所述第二偏振光朝向所述散热器传播，所述散热器能够吸收所述第二偏振光的能量。也就是说，在该实现方式中，每个分束器可在两种状态之间切换，在第一种状态时，分束器可发出两路光束，即沿第一方向传播的第一偏振光和沿第二方向远离散热器传播的第二偏振光；在第二种状态时，分束器实际可发出一路光束，即沿第一方向传播的第一偏振光，而沿第二方向的第二偏振光朝向散热器传播，其能量会被散热器吸收，不再输出。另外，无论散热器处于第一状态还是处于第二状态，第一驱动机构均能驱动半玻片转动，以对半玻片改变的入射光的偏振方向进行调整，进而改变通过偏振分光棱镜划分的第一偏振光和第二偏振光各自的功率，即两种状态下分束器均能独立地调节各路光束的功率。

8、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置包括多个所述分束器，多个所述分束器包括第一组分束器，所述第一组分束器中的分束器处于所述第一状态或所述第二状态且沿所述第一方向排列，位于下游的分束器能够接收位于上游的分束器发出的第一偏振光。也就是说，在该实现方式中，可沿第一方向排列设置多个分束器，并且多个分束器可分别处于第一状态或处于第二状态，通过控制多个分束器处于不同的状态，可控制分束集成装置发出的偏振光的数量，同时还可控制各路偏振光的功率。另外，沿第一方向排列的分束器的数量可根据需要进行设置，实现输出光束的任意扩展，满足不同情况下的工作需要。

9、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置还包括第一反射部件，位于所述第一组分束器的下游，所述第一反射部件能够将所述第一组分束器发出的沿所述第一方向传播的第一偏振光反射成沿所述第二方向传播。也就是说，在该实现方式中，为了使分束集成装置发出的各路偏振光的传播方向一致，可将第一组分束器中最后接收入射光的分束器发出的沿第一方向传播的第一偏振光通过第一反射部件反射成沿第二方向传播，以便与第一组分束器中的分束器发出的沿第二方向的第二偏振光的传播方向保持一致。

10、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置还包括第一移动机构，所述第一移动机构能够沿所述第一方向移动所述第一组分束器的多个分束器中的至少一者和/或移动所述第一反射部件。也就是说，在该实现方式中，可通过第一移动机构沿第一方向移动多个分束器中的至少一者，还可通过第一移动机构沿第一方向移动第一反射部件，从而实现调整相邻光束沿第一方向的间距的目的。

11、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置还包括多个第二反射部件，所述多个第二反射部件的数量与所述第一组分束器中的分束器的数量相等且对应设置，每个第二反射部件能够将所述第一组分束器中对应分束器发出的沿所述第二方向传播的第二偏振光反射成沿所述第一方向传播。也就是说，在该实现方式中，可将第一组分束器中的各个分束器发出的沿第二方向传播的第二偏振光通过各自对应的第二反射部件反射成沿第一方向传播，以便与第一组分束器中最后接收输入光的分束器发出的沿第一方向的第一偏振光的传播方向保持一致，从而使得分束集成装置发出的各路偏振光的传播方向一致。

12、在一种可能的实现方式中，多个所述分束器包括第二组分束器，所述第二组分束器中的分束器处于第二状态且沿所述第二方向排列，所述第二组分束器包括第一分束器和至少一个第二分束器；所述第一分束器能够接收所述第一组分束器发出的第一偏振光；所述第二分束器的数量与所述多个第二反射部件的数量相等且对应设置，所述第二分束器能够分别通过对应的所述第二反射部件接收所述第一组分束器中对应的分束器发出的第二偏振光。也就是说，在该实现方式中，为了进一步调整第一组分束器的各个分束器发出的偏振光的功率，可设置第二组分束器，第二组分束器中的第一分束器位于第一组分束器中最后接收入射光的分束器的下游，能够对第一组分束器中最后接收入射光的分束器发出的沿第一方向传播的第一偏振光的功率进行调整，具体地，可通过第一分束器中的第一驱动机构驱动半玻片转动，来改变入射光的偏振方向，接着，改变偏振方向后的输入光经过第一分束器中的偏振分光棱镜，在第一方向和第二方向上的分量会相应变化，从而使得输出的第一偏振光的功率发生变化，而第二偏振光被散热器吸收，不再输出；第一组分束器中的分束器发出的沿第二方向传播的第二偏振光通过第二反射部件反射成朝向第二组分束中的第二分束器传播，经过第二分束器可对其功率进行调整，具体地，可通过第二分束器中的第一驱动机构驱动半玻片转动，来改变入射光的偏振方向，接着，改变偏振方向后的输入光经过第二分束器中的偏振分光棱镜，在第一方向和第二方向上的分量会相应变化，从而使得输出的第一偏振光的功率发生变化，而第二偏振光被散热器吸收，不再输出。

13、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置还包括第二移动机构，所述第二移动机构能够沿所述第二方向一起移动所述第二分束器和所述第二分束器对应的第二反射部件。也就是说，在该实现方式中，为了调整相邻光束沿第二方向的间距，可以通过第二移动机构沿第二方向同时移动第二分束器和第二分束器对应的第二反射部件。

14、在一种可能的实现方式中，所述分束集成装置还包括控制机构，所述至少一个分束器包括两个以上分束器，所述控制机构能够分别单独控制所述两个以上分束器各自的第一驱动机构和第二驱动机构的转动角度。也就是说，在该实现方式中，可通过控制机构来控制各个分束器中的第一驱动机构，实现更加精确的功率调整，还可通过控制机构来控制第二驱动机构的转动角度，实现分束器在第一状态和第二状态之间切换。

15、第二方面，本技术实施例提供一种激光分束设备，所述激光分束设备包括：激光器，用于发射入射光；上述第一方面提供的分束集成装置，用于将所述入射光划分为至少两路偏振光；多个运动平台，每个运动平台用于放置待加工件，所述待加工件能够接收至少一路偏振光。

16、在一种可能的实现方式中，所述激光分束设备还包括：对应每个所述运动平台设置的第三反射部件和聚焦部件，所述第三反射部件用于使所述分束集成装置发出的至少两路偏振光中的一路偏振光朝向所述运动平台传播，所述聚焦部件用于对所述第三反射部件反射后的光进行汇聚；和/或，空间调制部件，位于所述激光器和所述分束集成装置之间，所述空间调制部件用于对所述激光器发出的入射光进行空间整形，并将整形后的入射光发送给所述分束集成装置。

17、本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施例部分予以详细说明。