CN208189974U - 一种激光芯片端面解理钝化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光芯片端面解理钝化装置，包括按样品处理工艺依次连通的进样腔、预处理腔、解理腔和钝化腔，以及用于传送样品的第一传送机构、第二传送机构和第三传送机构；进样腔、预处理腔和第一传送机构均设置有两个，进样腔包括腔体、样品台和进样加热装置，通过进样加热装置对样品进行高温烘烤，可以去除样品上依附的空气中的水汽和杂质，减少外界环境杂质对真空腔室的污染。第三传送机构上设置有传送叉，传送叉上安装有多个用于装夹所述样品的夹具。通过上述双套进出样机构以及多夹具设计，本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置可显著缩短系列工艺过程中的时间成本，大幅提高源材料使用效率，提升整机使用效率，提高装置产能。

Description

一种激光芯片端面解理钝化装置

技术领域

本申请属于半导体光电子技术领域，具体涉及一种激光芯片端面解理钝化装置。

背景技术

半导体激光器在生产和使用中，其光学元件部分会出现退化现象。退化现象会影响半导体激光器的寿命和使用的稳定性。为了降低半导体激光器腔面污染给激光器带来损伤，需要采用激光芯片端面解理钝化装置在半导体腔面生成钝化层。

如图1所示，现有的激光芯片端面解理钝化装置一般包括进样腔、预处理腔、解理腔和钝化腔，进样腔可容纳一个样品台，样品台里装载规定数量的激光芯片样品，预处理腔，作为真空缓冲区域，解理腔进行解理工艺，钝化腔进行钝化工艺。由第一传送机构将样品从进样腔传送至预处理腔；第二传送机构将样品从预处理腔传送至解理腔；第三传送机构将样品从解理腔传送至钝化腔。完整工艺流程为样品从大气进入进样腔中，由第一传送机构传送至预处理腔，由第二传送机构传送至解理腔完成解理工作，由第三传送机构传送至钝化腔完成钝化工艺，然后原路返回至进样腔取出处理后的样品。

现有的激光芯片端面解理钝化装置存在以下问题：1、由于端面处理装置为超高真空处理装置，样品从大气中进入真空环境中，会破坏端面处理装置的真空环境；2、激光芯片端面解理钝化装置单次工艺只允许单向传输操作，整个产品工艺过程中，需要等待的时间较长。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种端面处理装置，内部真空性好并且处理激光芯片样品时整个工艺过程中等待时间短。

实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种激光芯片端面解理钝化装置，包括按样品处理工艺依次连通的进样腔、预处理腔、解理腔和钝化腔，以及用于传送所述样品的第一传送机构、第二传送机构和第三传送机构；所述第一传送机构设置于所述进样腔与所述预处理腔中；所述第二传送机构设置于所述预处理腔与所述解理腔中；所述第三传送机构设置于所述解理腔与所述钝化腔中；

所述进样腔、所述预处理腔和所述第一传送机构均设置有两个，所述第二传送机构设置于两个所述预处理腔与所述解理腔中；

两个所述进样腔结构相同，均包括腔体、样品台和进样加热装置；

所述腔体上开设有进样通口，所述进样通口上安装有腔门，所述样品台和所述进样加热装置均设置于所述腔体中；

所述第三传送机构上设置有传送叉，所述传送叉上安装有1个以上用于装夹所述样品的夹具，当所述样品传送至所述钝化腔中时，所述传送叉伸入所述钝化腔中；

所述钝化腔中设置有钝化加热装置和蒸发源，所述蒸发源具有1个以上管炉，各管炉上均具有开口，各所述管炉的所述开口的面积之和与所述传送叉上传送的所述样品的面积之和相匹配。

优选的，所述激光芯片端面解理钝化装置还包括4套抽真空装置，4套抽真空装置中：

1套所述抽真空装置分别连接两个所述进样腔；

1套所述抽真空装置分别连接两个所述预处理腔；

剩余2套所述抽真空装置分别与所述解理腔和所述钝化腔一一对应连接。

优选的，连通所述进样腔与所述预处理腔的管路上，连通预处理腔与所述解理腔的管路上，以及连通所述解理腔与所述钝化腔的管路上均安装有阀门。

优选的，所述预处理腔、所述解理腔和所述钝化腔的真空度均高于所述进样腔的最大真空度。

优选的，所述腔体上还开设有抽真空通口，所述抽真空通口上安装有抽真空管道，所述抽真空管道连通至所述进样腔对应的所述抽真空装置。

优选的，所述腔体上还开设有回压通口，所述回压通口上安装有回压管道，所述回压管道连通至一供气装置。

优选的，两个所述进样腔之间相互连通，连通两个所述进样腔的管路上安装有阀门；

两个所述预处理腔之间相互连通，连通两个所述预处理腔的管路上安装有阀门。

优选的，所述进样加热装置具体为电加热板；

所述钝化加热装置具体为电加热圈。

优选的，所述电加热板的形状与进样腔的外形相匹配。

优选的，所述进样加热装置设置于所述腔体中，并且远离所述进样通口。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，在进样腔内部设置进样加热装置，通过进样加热装置加热进样腔内部环境温度，进样腔内部高温环境对样品进行高温烘烤，可以去除样品上依附的空气中的水汽和杂质，由于预先去除了样品上依附的空气中的水汽和杂质，在样品进入真空环境后不会有气体从样品中溢出，减少外界环境杂质对真空腔室的污染，因而整个装置的内部真空性好。

研究发现，进样加热装置去除样品上依附的空气中的水汽和杂质需要花费较长时间，一般烘烤时间为数小时，由于现有的激光芯片端面解理钝化装置单次工艺只允许单向传输操作，在进样腔中无存储装置，进样、出样共用一个入口，因此必须在完成上一轮的产品传出装置之后才能进行下一轮产品的进样操作，因此在整个产品工艺过程中，需要等待的时间较长，这是整个产品工艺周期用时较长的原因之一。

现有的激光芯片端面解理钝化装置中沉积单元(钝化腔)配置的传送工具仅能支持单个夹具(一个夹具装夹一个样品)的沉积操作，无法集中存储、统一操作，而装置前端单次进样数量可达数十个。同时，在每一步钝化操作前后均需要对钝化腔中蒸发源进行升温降温处理，因此在钝化工艺中会造成大量时间成本以及源材料的浪费，造成端面钝化工艺产量较低，这是整个产品工艺周期用时较长的原因之二。

为了缩短整个产品工艺周期，本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，进样腔、预处理腔和第一传送机构均设置有两个，两个进样腔、两个预处理腔和两个第一传送机构组成两套进出样机构，两套进出样机构中一套用于进样、另一套用于出样，并且两套进出样机构的功能可以根据工艺进展在进样/出样之间切换，使装置能够满足两轮样品分别存放的要求，在上一轮样品处理过程中可以进行下一轮样品的加热烘烤，因此在上一轮样品出样的同时可以进行下一轮进样，节省了两轮工艺间的等待时间。

此外，本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，传送叉上配置多个夹具，使得传送叉不仅具有传输能力，还具有样品存储能力，完成真空解理的样品可暂时存储于传送叉中，在收集指定个数样品后，统一在钝化单元中进行钝化操作，由于各管炉的开口的面积之和与传送叉上传送的样品的面积之和相匹配，可以保证各个样品上镀膜的均匀性，在相同的时间内，钝化工艺所能处理的样品数量显著提升。

通过上述双套进出样机构以及多夹具设计，本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置可显著缩短系列工艺过程中的时间成本，大幅提高源材料使用效率，提升整机使用效率，提高装置产能。

附图说明

图1为现有激光芯片端面解理钝化装置的结构示意图；

附图标记说明：1-进样腔；2-预处理腔；3-解理腔；4-钝化腔；5-第一传送机构；6-第二传送机构；7-第三传送机构。

图2为本实用新型实施例的激光芯片端面解理钝化装置的主视结构示意图；

图3为本实用新型实施例的激光芯片端面解理钝化装置的俯视结构示意图；

附图标记说明：1a-进样腔A，1b-进样腔B；2a-预处理腔A，2b-预处理腔B；3-解理腔；4-钝化腔；5a-第一传送机构A，5b-第一传送机构B；6-第二传送机构；7-第三传送机构；8-管路；9-阀门。

图4为本实用新型激光芯片端面解理钝化装置中进样腔的结构示意图；

附图标记说明：1-进样腔；11-腔体，11a-进样通口，11b-抽真空通口，11c-回压通口，11d-进样腔传送通口；12-样品台；13-进样加热装置；14-腔门；15-抽真空管道；16-回压管道。

图5为本实用新型激光芯片端面解理钝化装置中钝化腔的结构示意图；

附图标记说明：4-钝化腔；41-钝化加热装置；42-蒸发源；43-管炉；44-传送叉；45-夹具；46-钝化腔传送通口。

图6为本实用新型激光芯片端面解理钝化装置中传送叉的结构示意图；

附图标记说明：44-传送叉；44a-叉把；44b-叉臂；44c-安装槽；45-夹具。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

在本实用新型实施例中，参见图2和图3，一种激光芯片端面解理钝化装置，包括按样品处理工艺依次连通的进样腔1、预处理腔2、解理腔3和钝化腔4，以及用于传送样品的第一传送机构5、第二传送机构6和第三传送机构7；第一传送机构5设置于进样腔1与预处理腔2中，用于样品在进样腔1与预处理腔2之间的传送；第二传送机构6设置于预处理腔2与解理腔3中，用于样品在预处理腔2与解理腔3之间的传送；第三传送机构7设置于解理腔3与钝化腔4中，用于样品在解理腔3与钝化腔4之间的传送。

本实施例中，该进样腔1、预处理腔2和第一传送机构5均设置有两个，第二传送机构6设置于两个预处理腔2a、2b与解理腔3中，第二传送机构6的长度适应性加长，用于样品在两个预处理腔2a、2b与解理腔3之间的传送。

该激光芯片端面解理钝化装置为超高真空处理装置，依靠抽真空装置对上述各个腔室提供真空环境，样品在进样腔1中由外界大气环境过渡到真空环境，因此进样腔1中的真空度在0～D1的范围间变动(此处真空度采用以下定义方式：真空度＝(标准大气压强-***压强)/标准大气压强)，而预处理腔2、解理腔3和钝化腔4则长期处于真空环境中，其内部真空度维持在一个固定数值：(预处理腔)D2、(解理腔)D3、(钝化腔)D4。由于样品处理是从大气进入真空环境，各个腔室采用真空度递进设计，即进样腔1、预处理腔2、解理腔3、钝化腔4的真空度关系为：D1<D2<D4，D1<D3<D4。

由于各个腔室之间的真空度各不相同，因此在各个腔室之间设置隔离机构，具体的，连通进样腔1与预处理腔2的管路8上，连通预处理腔2与解理腔3的管路8上，以及连通解理腔3与钝化腔4的管路8上均安装有阀门9。两个进样腔1a、1b之间也相互连通，连通两个进样腔1的管路8上安装有阀门9；两个预处理腔2a、2b之间相互连通，连通两个预处理腔2的管路8上安装有阀门9，阀门9仅在样品传送时打开。

对应的，上述各个腔室均各自配置一套抽真空装置(图中未示出)，即本实施例的激光芯片端面解理钝化装置中包括4套抽真空装置，4套抽真空装置中：1套抽真空装置分别连接两个进样腔1a、1b，该套抽真空装置的真空泵的规格需要相应增大；1套抽真空装置分别连接两个预处理腔2a、2b，该套抽真空装置的真空泵的规格需要相应增大；剩余2套抽真空装置分别与解理腔3和钝化腔4一一对应连接。

由于进样腔1中的真空度处于变动状态，而预处理腔2、解理腔3和钝化腔4则长期处于真空环境中，其内部真空度维持在一个固定数值，本实施例的激光芯片端面解理钝化装置采用上下层双层布置结构，即两个进样腔1a、1b设置于下层，对应的2个第一传送机构5a、5b均沿竖直方向设置。而预处理腔2、解理腔3和钝化腔4则均位于上层，对应的第二传送机构6和第三传送机构7均沿水平方向设置，此布置形式可以使得激光芯片端面解理钝化装置的整体占用空间最小，提高空间利用率。

本实施例中，两个进样腔1a、1b结构相同，参见图4，两个进样腔1a、1b均包括腔体11、样品台12和进样加热装置13，样品台12和进样加热装置13均设置于腔体11中，样品台12用于装载激光芯片样品，进样加热装置13用于对激光芯片样品进行高温烘烤，以去除样品上依附的空气中的水汽和杂质。本实施例中，进样加热装置13具体为电加热板，在其他实施例中，也可以采用光照加热的加热方式。电加热板的形状与进样腔1的外形相匹配，以充分、均匀加热进样腔1内部环境温度。为了保证加热效果，进样加热装置13需远离进样通口11a，其安装位置优选进样通口的相对侧，一方面减少热辐射在进样通口处的热损失，另一方面防止进样加热装置妨碍进/出样操作。

进样腔1是大气环境与真空环境的过渡腔体，因此腔体11上开设有多个通孔，具体包括进样通口11a、抽真空通口11b、回压通口11c和传送通口11d。进样通口11a用于激光芯片样品的进样或出样，进样通口11a上安装有腔门14。抽真空通口11b上安装有抽真空管道15，抽真空管道15连通至进样腔1对应的抽真空装置(图中未示出)，用于进样腔1抽真空。回压通口11c上安装有回压管道16，回压管道16连通至一供气装置(图中未示出)，该供气装置的作用是在出样前向进样腔1内充气，所充的气体可以为氮气或其他气体，将进样腔1内真空环境逐渐恢复为大气压强，便于腔门14的开启和顺利出样。传送通口11d则用于激光芯片样品的传送。

激光芯片样品在传送过程中是装夹在专用的夹具上的，参见图5，样品进入钝化腔4中进行沉积镀膜钝化，钝化时需要使用传送叉44传送夹具45，传送叉44固定于第三传送机构7的末端，当样品传送至钝化腔4中时，传送叉44伸入钝化腔4中。

参见图6，传送叉44可采用现有激光芯片端面解理钝化装置中传送叉的结构，包括叉把44a和叉臂44b，在叉臂44b中设置有用于容纳夹具45的安装槽44c。由于本实施例中传送叉44上安装2个以上夹具45，因此叉臂44b的长度对应加长。

参见图5，钝化腔4中设置有钝化加热装置41和蒸发源42，蒸发源42自身配备有加热装置，其内部装载的沉积原材料加热后逸出，蒸发至样品表面上，蒸发源42具有1个以上管炉42，各管炉42上均具有开口，各管炉42的开口的面积之和与传送叉44上传送的样品的面积之和相匹配。

本实施例中，传送叉44可同时容纳3个夹具45，对应的，蒸发源42具有3个管炉42，每个管炉42的开口对准对应的夹具，在其他实施例中，也可通过扩大单个管炉42的开口面积来满足多个样品的钝化需求。钝化加热装置41、传送叉44和蒸发源42从上至下顺序设置，钝化加热装置41用于加热样品，使得逸出的原材料能够顺利沉积到样品表面形成钝化膜，本实施例中钝化加热装置41具体为电加热圈，通过热辐射加热样品，由于样品数量增多，相应的电加热圈的面积需要增加。

本实用新型实施例所提供的激光芯片端面解理钝化装置的工作过程为：

1、将激光芯片样品从大气放入其中一个进样腔1a的样品台12中，关闭该进样腔1a的腔门14，进样加热装置13工作，对激光芯片样品进行高温烘烤用以去除产品上依附的空气中的水汽和杂质，同时进样腔1a对应的抽真空装置工作，抽出进样腔1a中的空气、水汽和杂质；在特定温度烘烤一段时间之后降温，降至指定温度之后方可进行下一步传递；

2、由第一传送机构5a将样品从进样腔1a传送至预处理腔2a，预处理腔2a作为真空缓冲区域；

3、由第二传送机构6将样品从预处理腔2a传送至解理腔3，在解理腔3进行解理工艺；

4、由第三传送机构7将样品从解理腔3传送至钝化腔4，在钝化腔进行钝化工艺；

解理后的样品暂时存放在传送叉44上，在传送叉44收集指定个数样品后，统一在钝化腔4中进行钝化操作，然后依次传出；

5、钝化后的样品原路返回(钝化腔4——解理腔3——预处理腔2a)至进样腔1a，取出处理后的样品；

6、在此轮样品返回传出的过程中，同时进行下一轮样品的烘烤操作，即：

将下一轮激光芯片样品从大气放入另一个进样腔1b的样品台12中，关闭该进样腔1b的腔门14，进样加热装置13工作，对激光芯片样品进行高温烘烤用以去除产品上依附的空气中的水汽和杂质，同时进样腔1b对应的抽真空装置工作，抽出进样腔1b中的空气、水汽和杂质，在特定温度烘烤一段时间之后降温，降至指定温度之后方可进行下一步传递，由第一传送机构5b将样品从进样腔1b传送至预处理腔2b；

7、当上一轮样品进入进样腔1a中后，由第二传送机构6将样品从预处理腔2b传送至解理腔3，顺序进行本轮处理的后续工艺。

通过上述实施例，本实用新型具有以下有益效果或者优点：

1)本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，在进样腔内部设置进样加热装置，通过进样加热装置加热进样腔内部环境温度，进样腔内部高温环境对样品进行高温烘烤，可以去除样品上依附的空气中的水汽和杂质，由于预先去除了样品上依附的空气中的水汽和杂质，在样品进入真空环境后不会有气体从样品中溢出，减少外界环境杂质对真空腔室的污染，因而整个装置的内部真空性好。

2)本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，进样腔、预处理腔和第一传送机构均设置有两个，两个进样腔、两个预处理腔和两个第一传送机构组成两套进出样机构，两套进出样机构中一套用于进样、另一套用于出样，并且两套进出样机构的功能可以根据工艺进展在进样/出样之间切换，使装置能够满足两轮样品分别存放的要求，在上一轮样品处理过程中可以进行下一轮样品的加热烘烤，因此在上一轮样品出样的同时可以进行下一轮进样，节省了两轮工艺间的等待时间，显著缩短系列工艺过程中的时间成本，提升整机使用效率，提高装置产能。

3)本实用新型提供的激光芯片端面解理钝化装置中，传送叉上配置多个夹具，使得传送叉不仅具有传输能力，还具有样品存储能力，完成真空解理的样品可暂时存储于传送叉中，在收集指定个数样品后，统一在钝化单元中进行钝化操作，由于各管炉的开口的面积之和与传送叉上传送的样品的面积之和相匹配，可以保证各个样品上镀膜的均匀性，在相同的时间内，钝化工艺所能处理的样品数量显著提升，并且大幅提高源材料的使用效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种激光芯片端面解理钝化装置，包括按样品处理工艺依次连通的进样腔、预处理腔、解理腔和钝化腔，以及用于传送所述样品的第一传送机构、第二传送机构和第三传送机构；所述第一传送机构设置于所述进样腔与所述预处理腔中；所述第二传送机构设置于所述预处理腔与所述解理腔中；所述第三传送机构设置于所述解理腔与所述钝化腔中；其特征在于：

所述进样腔、所述预处理腔和所述第一传送机构均设置有两个，所述第二传送机构设置于两个所述预处理腔与所述解理腔中；

两个所述进样腔结构相同，均包括腔体、样品台和进样加热装置；

所述腔体上开设有进样通口，所述进样通口上安装有腔门，所述样品台和所述进样加热装置均设置于所述腔体中；

所述第三传送机构上设置有传送叉，所述传送叉上安装有2个以上用于装夹所述样品的夹具，当所述样品传送至所述钝化腔中时，所述传送叉伸入所述钝化腔中；

所述钝化腔中设置有钝化加热装置和蒸发源，所述蒸发源具有1个以上管炉，各管炉上均具有开口，各所述管炉的所述开口的面积之和与所述传送叉上传送的所述样品的面积之和相匹配。

2.如权利要求1所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述激光芯片端面解理钝化装置还包括4套抽真空装置，4套抽真空装置中：

1套所述抽真空装置分别连接两个所述进样腔；

1套所述抽真空装置分别连接两个所述预处理腔；

剩余2套所述抽真空装置分别与所述解理腔和所述钝化腔一一对应连接。

3.如权利要求2所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：连通所述进样腔与所述预处理腔的管路上，连通预处理腔与所述解理腔的管路上，以及连通所述解理腔与所述钝化腔的管路上均安装有阀门。

4.如权利要求3所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述预处理腔、所述解理腔和所述钝化腔的真空度均高于所述进样腔的最大真空度。

5.如权利要求2所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述腔体上还开设有抽真空通口，所述抽真空通口上安装有抽真空管道，所述抽真空管道连通至所述进样腔对应的所述抽真空装置。

6.如权利要求5所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述腔体上还开设有回压通口，所述回压通口上安装有回压管道，所述回压管道连通至一供气装置。

7.如权利要求2所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：两个所述进样腔之间相互连通，连通两个所述进样腔的管路上安装有阀门；

两个所述预处理腔之间相互连通，连通两个所述预处理腔的管路上安装有阀门。

8.如权利要求1至7中任一项所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述进样加热装置具体为电加热板；

所述钝化加热装置具体为电加热圈。

9.如权利要求8所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述电加热板的形状与进样腔的外形相匹配。

10.如权利要求1或9所述的激光芯片端面解理钝化装置，其特征在于：所述进样加热装置设置于所述腔体中，并且远离所述进样通口。