一种红外热辅助紫外激光解键合方法及装置与流程

本发明涉及半导体制造，特别是一种红外热辅助紫外激光解键合方法及装置。

背景技术：

1、现有技术在对晶圆和玻璃载板进行解键合过程中，通常采用激光解键合的方式。具体由激光束聚焦在晶圆和玻璃载板之间的键合层，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玻璃载板进行剥离。但目前，在激光解键合中，烧蚀过程的瞬时高温时间短，键合层被解键合后，存在冷却造成局部再次粘连的问题，造成解键合不彻底并影响后续的玻璃载板能否顺利拾取下来。

技术实现思路

1、针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种红外热辅助紫外激光解键合方法及装置，以解决键合层被解键合后，存在冷却造成局部再次粘连的问题，造成解键合不彻底并影响后续的玻璃载板能否顺利拾取下来的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面公开了一种红外热辅助紫外激光解键合方法，用于对待解键合件进行解键合，所述待解键合件包括晶圆、以及通过键合层粘接的玻璃载板，所述方法包括如下步骤：

4、放置所述待解键合件；

5、透过所述玻璃载板红外加热所述键合层至预热温度；

6、采集键合层预热后的红外热像图，根据红外热像图中的斑点或不连续点识别键合层中气泡的位置，并根据键合层中气泡的位置调整激光解键合的技术参数；

7、保持红外加热功率，射出与激光解键合的技术参数对应的解键合激光束；控制所述解键合激光束透过所述玻璃载板后聚焦在所述键合层；

8、控制所述解键合激光束的光斑在所述键合层扫描，使所述键合层被加热发生相变，解除所述键合层与所述晶圆及所述玻璃载板的粘接；

9、调整红外加热功率以加热所述键合层至保温温度，并在保温温度下拾取玻璃载板。

10、可选地，在所述解键合激光束扫描键合层的过程中，射出保温激光束，控制所述保温激光束扫描已被解键合激光束扫描过的路径，对已被解键合的点进行加热保温，加热保温的温度大于预热温度且小于键合层的熔点。

11、可选地，所述解键合激光束的扫描路径为一条连续路径，当所述解键合激光束经过扫描路径的中点时，所述保温激光束于所述解键合激光束的扫描路径的始点出发，并沿所述解键合激光束的扫描路径扫描；当所述解键合激光束经过扫描路径的终点时，停止射出解键合激光束和保温激光束。

12、可选地，所述解键合激光束的扫描路径呈梳状。

13、可选地，所述键合层为光敏胶层，预热后的所述键合层的温度为80℃-90℃；所述键合层保温在80℃-120℃。

14、可选地，所述解键合激光束为紫外激光，所述保温激光束为红外激光。

15、本发明第二方面公开了一种红外热辅助紫外激光解键合装置，应用于本发明第一方面公开的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，所述装置包括载物台、紫外激光器、控制器、红外线加热管以及红外热像仪；

16、所述载物台用于承载所述待解键合件；

17、红外热像仪用于采集键合层预热后的红外热像图，红外热像图中的斑点或不连续点为键合层中的气泡位置；

18、所述紫外激光器设置在所述载物台的上方，所述紫外激光器用于根据红外热像图中键合层中气泡的位置调整激光解键合的技术参数，并用于对待解键合件射出与激光解键合的技术参数相应的解键合激光束，解键合激光束透过所述玻璃载板后聚焦在所述键合层，解键合激光束的光斑在所述键合层扫描，使所述键合层被加热发生相变，解除所述键合层与所述晶圆及所述玻璃载板的粘接；

19、所述红外线加热管设置在所述载物台的之上，所述控制器与所述红外线加热管电连接，以控制所述红外线加热管释放红外线预热和保温所述键合层。

20、可选地，还包括红外激光器，所述红外激光器设置在载物台的上方，红外激光器用于射出保温激光束，保温激光束透过所述玻璃载板后聚焦在所述键合层，控制所述保温激光束扫描当前已被解键合激光束扫描过的路径，对已被解键合的点进行保温，保温的温度小于键合层的熔点。

21、可选地，所述载物台设有吸附固定待解键合件的吸气孔，吸气孔连通至负压泵的进气口。

22、本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：

23、在本发明的实施例中，通过在激光解键合处理的过程中，采用红外加热的方式对键合层进行预热处理，提高键合层的温度，降低解键合激光束的功率要求，以利于键合层在后续被激光烧蚀。

24、由于键合层中难免会存在气泡，气泡对激光会造成反射，使该处激光解键合时的温度升高。因此，本发明采集键合层预热后的红外热像图，根据红外热像图中的斑点或不连续点识别键合层中气泡的位置，进而调整激光解键合的技术参数，实现事先识别到气泡的位置，当解键合激光束对气泡所在位置扫描烧蚀时，就可适当降低激光能量或快速扫过该处。

25、进一步，本发明实施例在激光解键合后，采用红外加热的方式对键合层进行保温处理，使工件在解键合后能保持在适当温度上一段时间，避免键合层因冷却造成局部再次粘连的现象发生，实现彻底解键合，确保基板和半导体晶圆的分离效果，以便于转移和拾取玻璃载板。

技术特征：

1.一种红外热辅助紫外激光解键合方法，用于对待解键合件进行解键合，所述待解键合件包括晶圆、以及通过键合层粘接的玻璃载板，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，其特征在于，在所述解键合激光束扫描键合层的过程中，射出保温激光束，控制所述保温激光束扫描已被解键合激光束扫描过的路径，对已被解键合的点进行加热保温，加热保温的温度大于预热温度且小于键合层的熔点。

3.根据权利要求2所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，其特征在于，所述解键合激光束的扫描路径为一条连续路径，当所述解键合激光束经过扫描路径的中点时，所述保温激光束于所述解键合激光束的扫描路径的始点出发，并沿所述解键合激光束的扫描路径扫描；当所述解键合激光束经过扫描路径的终点时，停止射出解键合激光束和保温激光束。

4.根据权利要求3所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，其特征在于，所述解键合激光束的扫描路径呈梳状。

5.根据权利要求1所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，其特征在于，所述键合层为光敏胶层，预热后的所述键合层的温度为50℃-80℃；所述键合层保温在80℃-120℃。

6.根据权利要求2所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，其特征在于，所述解键合激光束为紫外激光，所述保温激光束为红外激光。

7.一种红外热辅助紫外激光解键合装置，其特征在于，应用于权利要求1-6任一项所述的一种红外热辅助紫外激光解键合方法，所述装置包括载物台、紫外激光器、控制器、红外线加热管以及红外热像仪；

8.根据权利要求7所述的一种红外热辅助紫外激光解键合装置，其特征在于，还包括红外激光器，所述红外激光器设置在载物台的上方，红外激光器用于射出保温激光束，保温激光束透过所述玻璃载板后聚焦在所述键合层，控制所述保温激光束扫描当前已被解键合激光束扫描过的路径，对已被解键合的点进行保温，保温的温度小于键合层的熔点。

9.根据权利要求7所述的一种红外热辅助紫外激光解键合装置，其特征在于，所述载物台设有吸附固定待解键合件的吸气孔，吸气孔连通至负压泵的进气口。

技术总结
本发明公开了一种红外热辅助紫外激光解键合方法及装置，涉及半导体制造技术领域。红外热辅助紫外激光解键合方法包括通过在激光解键合处理的过程中，采用红外加热的方式对键合层进行预热处理，提高键合层的温度，降低解键合激光束的功率要求，以利于键合层被激光烧蚀。同时，采集预热形成的红外热像，根据热像图中的斑点或不连续点识别键合层中气泡的位置，进而调整激光解键合的技术参数。进一步，本发明实施例在激光解键合后，采用红外加热的方式对键合层进行保温处理，使工件在解键合后能保持在适当温度上一段时间，避免键合层因冷却造成局部再次粘连的现象发生，实现彻底解键合，确保基板和半导体晶圆的分离效果，以便于转移和拾取玻璃载板。

技术研发人员：唐宁
受保护的技术使用者：广东鸿浩半导体设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13