[发明专利]一种激光解键合的检测控制系统

说明书

本发明提供了一种激光解键合的检测控制系统，该检测控制系统通过在激光解键合过程中，使吸盘吸附在衬底表面，激光束依次透过吸盘及衬底后聚焦在键合层，并控制激光束的焦点在键合层扫描部分的单元区域之后，通过抬升组件向上拉吸盘，使衬底和晶圆在该单元区域的位置处分离，以采用边激光解键合，边拉吸盘进行分离的剥离方式，防止衬底与晶圆之间由于熔融状态的键合材料再次冷却凝固而再次粘连，从而降低剥离难度。且还通过设置半反半透镜、检测光源、分光棱镜、光斑检测组件和上位机，以便于实时观察激光光斑位置信息、局部区域的键合层被加热情况信息，便于上位机控制振镜系统调节激光束的扫描轨迹及扫描时间，提高激光解键合效率及效果。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种激光解键合的检测控制系统。

背景技术

在芯片的制造过程中，通常采用刻蚀、沉积、抛光等方式在晶圆上加工出数目众多的微电子器件。晶圆是从单晶硅锭上切割出的薄片，其厚度通常在0.3mm～0.9mm之间，可见厚度是非常薄的。由于晶圆的厚度比较薄，且在晶圆上加工各种电路时，需要多次的刻蚀、抛光、清洗等，通常在加工之前，先将晶圆临时键合在衬底上。之后在晶圆表面进行沉积、刻蚀等工艺，以在晶圆表面制造出各种微电子器件。在完成晶圆加工后，需要对晶圆和衬底进行解键合，以使晶圆和衬底进行分离，才能进行后续对晶圆进行划片的工序。

现有技术在对晶圆和衬底进行解键合过程中，通常采用激光解键合的方式。具体由激光束聚焦在晶圆和衬底之间的键合层，并在键合层扫描，以加热键合层，使键合层处于熔融状态。在扫描整个键合层之后，停止激光加热，采用具有吸盘的转移装置将晶圆和衬底进行剥离。但是，激光停止加热之后，采用吸盘吸附晶圆的过程中，需要移动及吸附等操作，会占用较长的时间，且由于激光已经停止加热，不可避免的在晶圆和衬底之间具有温降现象，使熔融状态的键合材料很容易再次冷却凝固，从而使晶圆和衬底再次粘连在一起，增加了剥离难度。且现有技术仅仅通过控制振镜系统，使激光束的焦点在整个键合层扫描，仅仅依据初始设定的扫描轨迹进行运动，在运动结束后即采用吸盘吸附衬底进行分离。由于在此过程中不能观察到激光对键合层进行扫描时的光斑位置、以及键合层被加热的程度等，所以导致无法了解激光爆点的生长情况、激光束的能量信息，导致激光解键合效果较差。

发明内容

本发明提供了一种激光解键合的检测控制系统，以降低激光解键合过程中，晶圆和衬底之间的剥离难度，同时实时了解激光光斑位置信息、局部区域的键合层被加热情况信息，便于调节激光束的扫描轨迹及扫描时间，提高激光解键合效率及效果。

本发明提供了一种激光解键合的检测控制系统，该检测控制系统包括一个载物台，该载物台用于将待解键合件保持在其上，其中，待解键合件包括固定在载物台表面的晶圆、以及通过键合层粘接的衬底。还设置有吸附在衬底表面的吸盘、以及与吸盘连接的抬升组件，其中，抬升组件用于向上拉吸盘。还设置有用于产生激光束的激光器、以及振镜系统，其中，振镜系统的进光孔与激光器的位置相对。在激光器与振镜系统的进光孔之间还设置有半反半透镜，且激光器产生的激光束能够透过半反半透镜后，进入振镜系统的进光孔内。还设置有用于产生检测光束的检测光源，且检测光束能够被半反半透镜反射到振镜系统的进光孔内，以使检测光束与激光光束同轴传输。还设置有聚焦透镜，聚焦透镜与振镜系统的出光孔位置相对，用于将激光束聚焦在键合层，以对键合层加热；该聚焦透镜还用于将检测光束聚焦在衬底上和键合层粘接的解键合面。且解键合面能够将检测光束反射，产生被反射检测光束，聚焦透镜还用于使被反射检测光束再次透过、并经振镜系统及半反半透镜后原路反射回来。在检测光源与半反半透镜之间还设置有分光棱镜，分光棱镜用于对原路反射回来的被反射检测光束进行分光。在分光棱镜相对的位置还设置有光斑检测组件，以收集从分光棱镜分光出的被反射检测光束。还设置有与光斑检测组件连接的上位机；上位机用于根据被反射检测光束，控制振镜系统移动激光束的焦点，以在键合层扫描出单元区域；上位机还用于在扫描出单元区域之后，控制抬升组件向上拉吸盘，以使衬底和晶圆在单元区域位置处分离。其中，该单元区域为键合层上的圆环形区域，且圆环形区域的中心与晶圆的中心重合。