[实用新型]用于探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统

说明书

本实用新型公开了一种用于探测晶圆表面起伏的测量装置及一种激光隐形切割系统，测量装置包括一显微镜、一聚焦判断单元和一控制单元；显微镜与聚焦判断单元电连接，聚焦判断单元与控制单元电连接，控制单元与载片台动作单元电连接；显微镜设置于待测量晶圆的上方；显微镜能够将得到的待测量晶圆表面的当前位置点的图像实时发送给聚焦判断单元；聚焦判断单元能够实时判断显微镜是否聚焦，并将聚焦判断结果发送给控制单元；控制单元能够实时获得待测量晶圆表面的当前位置点在Z方向的高度，以及根据聚焦判断结果实时生成载片台动作指令信号，并将其实时发送给载片台动作单元。激光隐形切割系统包括所述测量装置。

技术领域

本实用新型属于激光隐形切割技术领域，尤其是涉及一种用于探测晶圆表面起伏的测量装置及激光隐形切割系统。该测量装置利用表面显微聚焦法来探测晶圆表面的起伏信息。

背景技术

新型碳化硅材料具备优良的材料性能，以碳化硅材料为基础的半导体器件正在得到广泛的关注和应用。但是，碳化硅材料所具有的极高的材料硬度(莫氏硬度超过9，仅次于金刚石)也在机械加工方面带来新的挑战。

目前，激光隐形切割逐渐成为碳化硅晶圆加工的主流方法。激光隐形切割的基本原理是：将高功率激光束聚焦于碳化硅晶体表面之下的某设定深度(以下称为“聚焦深度”)处，利用激光束的高能量破坏碳化硅晶体内部该聚焦深度处的晶格结构，使之成为材料结构上的薄弱处；然后再施加机械力量，使得碳化硅晶体沿着其薄弱处劈裂。

一般来说，在一次激光隐形切割中，需要根据碳化硅晶体材料的具体状况设计几个不同的聚焦深度，才能保证之后的机械劈裂能够按照预想的方式顺利完成。如图1所示，Z方向表示碳化硅晶体的深度方向，X方向表示碳化硅晶体的长度方向，在一次激光隐形切割中，一个碳化硅晶体具有例如四个聚焦深度，图1中的每一条双虚线对应一个聚焦深度，且四条双虚线沿着聚焦深度由浅到深的方向(即图1所示的Z方向)的投影位于同一条直线上。如图2所示，图2中Z方向表示碳化硅晶体的深度方向，Y方向表示碳化硅晶体的宽度方向，按照图2所示的方式同时在图1所示双虚线的两侧施加机械力，可以使得碳化硅晶体沿着该双虚线顺利实现劈裂，从而实现碳化硅晶体的线切割。除了图1和图2所示的线切割，激光隐切也可被用于面切割。

目前，碳化硅激光隐形切割的主要问题在于，碳化硅晶体材料的厚度和形状翘曲变化范围较大，激光聚焦处理后碳化硅晶体材料薄弱处的深度也随之变化，这导致后续机械劈裂时碳化硅晶体材料的局部强度和应力不均匀，使得碳化硅晶体材料不能按预想的方式劈裂，最终导致加工工艺失败和不必要的损失。

为了解决上述问题，在激光隐形切割开始之前，需要测量现场的碳化硅晶圆表面起伏高程，该测量可以为激光隐形切割工艺参数的设定提供重要依据。然而，现有技术中还没有专门用于碳化硅晶圆表面起伏高程的测量装置。

现有的激光隐形切割系统通常包括一个高功率激光源和一个用于放置晶圆的载片台。其中，载片台能够沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。载片台通过步进电机、伺服电机或者压电陶瓷的驱动来实现其沿着X、Y、或Z三个方向自由移动。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于探测晶圆表面起伏的测量装置以及提供一种激光隐形切割系统。

为解决上述技术问题，实用新型采用如下的技术方案：

本实用新型提供一种用于探测晶圆表面起伏的测量装置，该测量装置包括一显微镜、一聚焦判断单元和一控制单元；

显微镜与聚焦判断单元电连接，聚焦判断单元与控制单元电连接，控制单元与载片台动作单元电连接；

显微镜设置于待测量晶圆的上方，使得显微镜能够实时对待测量晶圆表面成像，得到待测量晶圆表面的当前位置点的图像；