CN116364636B - 一种基于红外成像辅助的激光解键合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体加工技术领域,尤其涉及一种基于红外成像辅助的激光解键合方法。该方法包括加热临时键合体,获取加热过程中透明载片的第一红外图像的集合,识别出气泡和/或杂质点位;确定激光光束参数;激光光束扫描键合胶层和获取在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,处理生成标识含有降温温度分布异常区域的图像;气泡和/或杂质点位信息合并至标识有降温温度分布异常区域的图像,得到解键合异常区域。本发明通过识别键合胶层中的气泡和/或杂质点位,并以此调整激光光束的参数,提高解键合过程的加工稳定性,结合气泡和/或杂质点位信息和解键合后的降温温度分布异常区域,获得解键合异常区域,实现对解键合质量的评估。

Description

一种基于红外成像辅助的激光解键合方法
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域,尤其涉及一种基于红外成像辅助的激光解键合方法。
背景技术
随着电子产品朝着小型化的方向发展,电子芯片也朝向越来越薄的方向发展,硅晶圆的厚度减薄后或减薄的过程中非常容易发生碎片,或者是在对晶圆做处理时由于应力导致晶圆弯曲变形等,无法对这种薄晶圆进行直接加工处理。因此,为了能加工处理这类薄晶圆,需要将这种晶圆与载片临时键合。在对晶圆加工完成后还需进行解键合以使晶圆和载片分离。
目前常用采用激光扫描对晶圆和玻璃载片解键合。激光解键合的方式是:对晶圆和玻璃载片之间的胶层进行扫描,使胶层在激光能量下烧蚀,从而使晶圆和玻璃载片解除粘接。晶圆和玻璃载片的键合操作为:在玻璃载片的表面设置胶水层,然后将晶圆放置在胶水层,胶水层固化后,则实现了晶圆在玻璃载片的固定。在该键合操作过程中,在玻璃载片表面滴胶和晶圆盖合在胶水层的过程中,都有可能使胶水层产生气泡和含有杂质。而现有技术中以稳定的激光束对胶层进行扫描,较高能量的激光束经过胶层的气泡时,对气泡进行瞬时的加热,容易产生气爆现象,影响解键合过程的稳定性,若起泡过大,还可能会炸裂晶圆。对固体杂质,因其热容大过键合胶的热容,杂质吸收的激光能量多,造成杂质所在部位温度偏低,影响解键合效果。
另外,现有技术中采用激光扫描对晶圆和玻璃载片解键合完成后即对晶圆和玻璃载片进行分离,未有关于解键合质量的检测,若解键合不完全即对晶圆和玻璃载片进行分离,容易损伤晶圆。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于红外成像辅助的激光解键合方法,识别键合胶层中的气泡和/或杂质,并根据气泡和/或杂质信息调整激光光束的参数,提高解键合过程的加工稳定性,并结合气泡和/或杂质信息和解键合后的降温温度分布异常区域,获得解键合异常区域,实现对解键合质量的评估。
一种基于红外成像辅助的激光解键合方法,该方法用于半导体片与透明载片的临时键合体的解键合,半导体片与透明载片之间具有键合胶层,该方法包括以下步骤:
S1、对临时键合体加热至设定温度,以红外热像仪获取加热过程中透明载片的第一红外图像的集合,根据第一红外图像的集合识别键合胶层中是否存在气泡和/或杂质,若识别出气泡和/或杂质则获取气泡和/或杂质的点位信息;
S2、根据键合胶层的厚度和面积以及透明载片的厚度,确定激光光束的扫描参数和照射参数;若步骤S1识别出气泡和/或杂质,则根据键合胶层中的气泡和/或在杂质信息,调整激光光束经过气泡和/或杂质时的照射参数或扫描参数;
S3、根据步骤S2中的扫描参数和照射参数,使激光发射器发出的激光光束扫描键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描;
S4、获取激光光束作用于键合胶层后,在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,并对第二红外图像的集合进行处理,生成标识有降温异常区域的图像;
S5、将步骤S1中获取的气泡和/或杂质信息合并至步骤S4中的标识有降温温度分布异常区域的图像,得到解键合异常区域。
进一步的,所述步骤S1包括以下步骤:
S101、以红外热管对临时键合体加热至设定温度;
S102、通过红外热像仪获取在加热过程中所述透明载片的表面随时间变化的第一红外图像的集合;
S103、在所述第一红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第一红外图像描出等温线;
S104、在所述第一红外图像的集合中,对比各个所述第一红外图像中的等温线,得出升温异常区域;
S105、根据步骤S104得出的升温异常区域,得出基于半导体片的气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息。
进一步的,所述步骤S101中,以红外热管对临时键合体在2-5s加热至60-80℃;所述步骤S103中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。
进一步的,所述步骤S2包括以下步骤:
S201、根据所述键合胶层的厚度和面积以及所述透明载片的厚度,确定所述激光光束的扫描路径、扫描速度和照射参数;
S202、所述气泡和/或杂质的点位信息均包括中心点和轮廓信息,使所述半导体片的中心与激光工作区的中心重合,计算气泡轮廓和杂质轮廓在在激光工作区的坐标范围;
S203、基于气泡轮廓和杂质轮廓在在激光工作区的坐标范围,根据激光光束的扫描路径和扫描速度,获得所述激光光束经过所述气泡轮廓的第一时间段,所述激光光束经过所述杂质轮廓的第二时间段;
S204、调整所述激光光束在所述第一时间段和所述第二时间段内的照射参数或扫描速度。
进一步的,所述激光光束的照射参数包括激光光束的脉冲能量、脉冲宽度、焦距和聚焦光斑直径;
所述步骤S204中,将所述激光光束在所述第一时间段内的照射参数下调或调整为零;或者,提高将所述激光光束在所述第一时间段内的扫描速度;
将所述激光光束在所述第二时间段内的照射参数上调;或者,降低所述激光光束在所述第二时间段内的扫描速度。
进一步的,对所述临时键合体进行步骤S1后,将所述临时键合体转移至激光工作区,进行步骤S3;
在所述步骤S3中,移动所述临时键合体,直至所述半导体片的中心与激光工作区的零点坐标重合后,激光光束开始扫描所述键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描。
进一步的,所述步骤S3中,以红外热像仪实时获取激光光束扫描位置的第三红外图像,并获取第三红外图像中的温度最高值,所述温度最高值为激光束扫描的瞬时温度,将瞬时温度与预设的烧蚀温度阈值进行比较,若瞬时温度超出烧蚀温度阈值则使激光发射器报警。
进一步的,所述步骤S4包括以下步骤:
S401、通过红外热像仪获取激光光束作用于所述键合胶层后,在冷却阶段所述透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合;
S402、在所述第二红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第二红外图像描出等温线;
S403、在所述第二红外图像的集合中,对比各个所述第二红外图像中的等温线,得出降温异常区域。
进一步的,所述步骤S402中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。
进一步的,所述步骤S5包括以下步骤:
S501、根据步骤S1生成气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息,生成第一图像;对所述第一图像进行灰度处理并分析像素值,对气泡和/或杂质轮廓内的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第一灰度图;
S502、根据所述步骤S403,生成标识有降温异常区域的第二图像;对所述第二图像进行灰度处理并分析像素值,对降温异常区域的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第二灰度图;
S503、合并第一灰度图和第二灰度图为新图像,在新图像中像素值为X的区域为解键合异常区域,并得到解键合异常区域的中心点、宽度和长度。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果:
1、本发明的方法中,根据临时键合体被加热时透明载片的温度差,识别键合胶层中的气泡和/或杂质点位,识别过程快速准确,且对临时键合体无损伤;
2、基于对键合胶层中气泡和/或杂质点位的识别,根据气泡和/或杂质信息调整加工过程中的激光光束的照射参数,以防止在激光解键合的过程中激光束扫描气泡发生气爆现象和扫描杂质时发生解键合不彻底的现象,能有效提高激光解键合的稳定性;
3、对激光扫描后的在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,以获得降温温度分布异常区域,并结合步骤S1中的气泡和/或杂质信息,能更精准的获得解键合异常区域,通过评估解键合异常区域的数量和大小,判断是否能够直接将半导体片和透明载片分离;
4、采用红外热像仪实时获取激光光束扫描位置的图像,对激光扫描的瞬时温度进行实时监控,异常及时报警,有利于工作人员及时发现异常。其采用红外图像识别的方式获得瞬时温度,安全性更高,且有利于获得更准确的温度。
附图说明
图1是本发明基于红外成像辅助的激光解键合方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征,用于区别描述特征,无顺序之分,无轻重之分。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
参照图1,本发明提供一种基于红外成像辅助的激光解键合方法,该方法用于半导体片与透明载片的临时键合体的解键合,半导体片与透明载片之间具有键合胶层,该方法包括以下步骤:
S1、对临时键合体加热至设定温度,以红外热像仪获取加热过程中透明载片的第一红外图像的集合,根据第一红外图像的集合识别键合胶层中是否存在气泡和/或杂质,若识别出气泡和/或杂质则获取气泡和/或杂质的点位;
S2、根据键合胶层的厚度和面积以及透明载片的厚度,确定激光光束的扫描参数和照射参数;根据键合胶层中的气泡和/或杂质的点位信息,调整激光光束经过气泡和/或杂质时的照射参数或扫描参数;
S3、根据步骤S2中的扫描参数和照射参数,使激光发射器发出的激光光束扫描键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描;
S4、获取激光光束作用于键合胶层后,在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,并对第二红外图像的集合进行处理,生成标识有降温温度分布异常区域的图像;
S5、将步骤S1中获取的气泡和/或杂质的点位信息合并至步骤S4中的标识有降温温度分布异常区域的图像,得到解键合异常区域。
基于现有技术中激光解键合的加工过程不稳定以及未有加工效果评估的问题,本发明提出一种基于红外成像辅助的激光解键合方法,识别键合胶层中的气泡和/或杂质,并根据气泡信息调整激光光束的参数,提高解键合过程的加工稳定性,并结合气泡信息和解键合后的降温温度分布异常区域,获得解键合异常区域,实现对解键合质量的评估。具如下:
本发明的方法中,根据临时键合体被加热时透明载片的温度差,识别键合胶层中的气泡和/杂质点位,识别过程快速准确,且对临时键合体无损伤。当对临时键合体进行加热时,半导体片和透明载片的性质是较为均匀的,整体的温度也较为均匀,键合胶层中若存在气泡和/杂质,则气泡和/杂质的升温速度与键合胶层其他部位的升温速度不同。需要说明的是,将临时键合体在设定时间内加热至设定温度,以利于准确获得温度差异位置。而且,若通过第一红外图像的集合没有识别出气泡和/杂质,则认定键合胶层无气泡和/杂质,在步骤S2中则无需调整激光光束的照射参数。
由于在步骤S1中进行了识别键合胶层中的气泡和/杂质,则根据气泡和/杂质点位信息调整加工过程中的激光光束的照射参数或扫描参数,以防止在激光解键合的过程中激光束扫描气泡发生气爆现象和扫描杂质时发生解键合不彻底的现象,能有效提高激光解键合的稳定性。
本发明的方法还对激光扫描后的在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,以获得降温温度分布异常区域,并结合步骤S1中的气泡和杂质的点位信息,能更精准的获得解键合异常区域,通过评估解键合异常区域的数量和大小,判断是否能够直接将半导体片和透明载片彻底分离,若不能则进入辅助解键合工序,即再次对键合胶层进行处理,若能则进入半导体片和透明载片分离工序和半导体片清洗工序。可以理解的是,通过对第二红外图像的集合进行处理,得到降温温度分布异常区域,该降温温度分布异常区域则表示该区域为胶体残留物,这是由于透明载片为材料均一且厚度均一的结构,在整体上的降温速率是基本相同的,而胶体残留物与透明载片的材质不同密度不同,在降温速率上有很大区别通过得到准确的降温异常区域,即可获得残留物的位置和大小。因此,解键合异常区域还能为半导体片清洗提供参考,这是因为解键合异常区域的键合胶层并未完全被烧蚀,存在胶粒残留,该胶粒残留很大可能是粘附在半导体片上的。
需要说明的是,在激光撤销的同时开始采集透明载片表面的红外图像的集合,当透明载片表面的温度降低至设定温度时,停止采集红外图像。该设定温度设置的原理是,从开始采集到停止采集的时间段内,红外图像的集合的图像数量能满足于准确获得降温异常区域。该设定温度通过实验得出。
在获取第一红外图像的集合以及获取第二红外图像的集合时,相邻两幅图像之间的时间间隔最多为1/12s。由于相邻两幅图像之间的时间间隔最多为1/12s,即1s内至少可生成12张图像,以保证获得准确的升温或降温异常区域。
进一步的,所述步骤S1包括以下步骤:
S101、以红外热管对临时键合体加热至设定温度;
S102、通过红外热像仪获取在加热过程中所述透明载片的表面随时间变化的第一红外图像的集合;
S103、在所述第一红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第一红外图像描出等温线;
S104、在所述第一红外图像的集合中,对比各个所述第一红外图像中的等温线,得出升温异常区域;
S105、根据步骤S104得出的升温异常区域,得出基于半导体片的气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息。
若键合胶层中存在气泡或杂质则透明载片的表面出现温度差,通过等温线将透明载片的低温区域圈定出,通过对比红外图像的集合中的等温线变化规律率,得出升温异常区域的准确范围,以准确获得气泡和/或杂质的中心位点和轮廓信息。
进一步的,所述步骤S101中,以红外热管对临时键合体在2-5s加热至60-80℃;所述步骤S103中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。
在本发明的一实施方式中,红外热管在在2-5s将临时键合体加热至60-80℃,一方面能缩小气泡的识别时间,短时的加温也有利于获得准确的气泡和杂质的点位信息,另一方面,仅将临时键合体加热至60-80℃能满足气泡和/或杂质的识别,防止键合胶层变形影响激光解键合效果,还能节约能源。同时,由于两条所述等温线的温度差小于0.5℃,即最多间隔0.5℃设置一条等温线,提高识别升温异常区域的准确性。
进一步的,所述步骤S2包括以下步骤:
S201、根据所述键合胶层的厚度和面积以及所述透明载片的厚度,确定所述激光光束的扫描路径、扫描速度和照射参数;
S202、所述气泡和/或杂质的点位信息均包括中心点和轮廓信息,使所述半导体片的中心与激光工作区的中心重合,分别计算气泡轮廓和杂质轮廓在激光工作区的坐标范围;
S203、基于气泡轮廓和杂质轮廓在激光工作区的坐标范围,根据激光光束的扫描路径和扫描速度,获得所述激光光束经过所述气泡轮廓的第一时间段,所述激光光束经过所述杂质轮廓的第二时间段;
S204、调整所述激光光束在所述时间段内的照射参数或扫描速度。
由于用于解键合的激光光束需要照射于透明基板的外露面,并穿过透明基板作用于键合胶层,而不同材料特性、不同厚度的透明基板对激光光束具有不同的反射、吸收和透射特性;另外,不同材料特性、不同厚度的键合胶层对激光光束同样具有不同的响应特性。因此,为了在不损伤半导体片的前提下,尽可能地提高对键合胶层的烧蚀效果,本方案首先根据透明基板和键合胶层的材料特性和厚度,确定激光光束的照射参数。然后才根据气泡或杂质的信息对预设的激光光束的照射参数或扫描速度进行调整。可以理解的,本发明中,激光光束的扫描路径为直线型或螺旋型,扫描路径还包括相邻两条直线的间距或螺旋线的螺距,从而得激光光束经过气泡或杂质轮廓的准确的时间段。
进一步的,所述激光光束的照射参数包括激光光束的脉冲能量、焦距和聚焦光斑直径;
所述步骤S204中,将所述激光光束在所述第一时间段内的照射参数下调或调整为零;或者,提高将所述激光光束在所述第一时间段内的扫描速度;
将所述激光光束在所述第二时间段内的照射参数上调;或者,降低所述激光光束在所述第二时间段内的扫描速度。
可以理解的,对于键合胶层中的气泡,因其热容小于键合胶的热容,会反射激光造成该处温度升高,要降低激光能量或减少激光扫描时间即快速扫过气泡位置防止气爆现象,但是,激光光束仍然能使键合胶层在一定程度上老化,使残留的胶粒易于自半导体片或者透明载片分离。对于键合胶层中的固体杂质,因其热容大过键合胶的热容,杂质的吸热造成该处温度降低,要增加激光能量或增加激光扫描时间即慢速扫过杂质位置。
进一步的,对所述临时键合体进行步骤S1后,将所述临时键合体转移至激光工作区,进行步骤S3;
在所述步骤S3中,移动所述临时键合体,直至所述半导体片的中心与激光工作区的零点坐标重合后,激光光束开始扫描所述键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描。
在本发明的一实施方式中,将临时键合体在气泡和/或杂质识别工位进行步骤S1,之后将临时键合体移动至激光工作区进行解键合,在临时键合体的移动过程中则软件系统完成对第一红外图像集合的处理获得气泡和/或杂质点位信息,并将气泡和/或杂质点位信息发送至激光发生器,激光发生器则根据气泡和/或杂质点位信息调整激光光束的参数。当临时键合体的移动至激光工作区后,需使半导体片的中心与激光工作区的零点坐标重合对准,以方便为气泡进行定位。
进一步的,所述步骤S3中,以红外热像仪实时获取激光光束扫描位置的第三红外图像,并获取第三红外图像中的温度最高值,所述温度最高值为激光束扫描的瞬时温度,将瞬时温度与预设的烧蚀温度阈值进行比较,若瞬时温度超出烧蚀温度阈值则使激光发射器报警。
本发明的一实施方式中,采用红外热像仪实时获取激光光束扫描位置的图像,对激光扫描的瞬时温度进行实时监控,若激光扫描的瞬时温度过高或者过低都会影响解键合的效果,温度过高可能会对半导体片造成损伤,温度过低对键合胶层的烧蚀效果不佳,而且激光扫描的瞬时温度过高或者过低还会反应激光扫描器的工作状态异常。因此,对激光束扫描的瞬时温度进行实时监控,异常及时报警,有利于工作人员及时发现异常。以红外热像仪拍照的方式获得激光束扫描的瞬时温度,而不是以温度传感器获取该瞬时温度,是因为红外热像仪可以同时观测整个键合面上的温度分布,而温度传感器则需要扫面测量整个面积;另外,温度传感器一般需非常靠近加工位置才有可能获得瞬时温度,而红外热像仪与加工位置能够具有一定的间距,安全性更高,且有利于获得更准确的温度。
进一步的,所述步骤S4包括以下步骤:
S401、通过红外热像仪获取激光光束作用于所述键合胶层后,在冷却阶段所述透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合;
S402、在所述第二红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第二红外图像描出等温线;
S403、在所述第二红外图像的集合中,对比各个所述第二红外图像中的等温线,得出降温温度分布异常区域。
当激光光束扫描完成后,透明载片的键合区有大致均一的温度场,而在冷却阶段,基于透明载片均一的厚度和材质,透明载片的降温速率是一致的。当键合胶层被烧蚀残留有胶粒时,胶粒的降温速度与透明载片有明显差异,透明载片与胶粒对应的位置与其他位置的降温速度有明显不同。因此,通过对比第二红外图像的集合中的等温线变化规律率,即得出降温异常区域为对应残留物,以准确获得残留物所在区域。
进一步的,所述步骤S402中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。由于两条所述等温线的温度差小于0.5℃,即最多间隔0.5℃设置一条等温线,提高降温异常区域的准确性。
进一步的,所述步骤S5包括以下步骤:
S501、根据步骤S1生成气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息,生成第一图像;对所述第一图像进行灰度处理并分析像素值,对气泡和/或杂质轮廓内的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第一灰度图;
S502、根据所述步骤S403,生成标识有降温异常区域的第二图像;对所述第二图像进行灰度处理并分析像素值,对降温温度分布异常区域的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第二灰度图;
S503、合并第一灰度图和第二灰度图为新图像,在新图像中像素值为X的区域为解键合异常区域,并得到解键合异常区域的中心点、宽度和长度。
新图像中合并了通过气泡和/或杂质信息和残留物信息,保证获得全部的解键合异常区域。同时获得解键合异常区域的中心点、宽度和长度,通过评估解键合异常区域的数量和大小,判断是否能够直接将半导体片和透明载片分离。
根据本发明实施例的一种基于红外成像辅助的激光解键合方法的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,该方法用于半导体片与透明载片的临时键合体的解键合,半导体片与透明载片之间具有键合胶层,该方法包括以下步骤:
S1、对临时键合体加热至设定温度,以红外热像仪获取加热过程中透明载片的第一红外图像的集合,根据第一红外图像的集合识别键合胶层中是否存在气泡和/或杂质,若识别出气泡和/或杂质则获取气泡和/或杂质的点位信息;
S2、根据键合胶层的厚度和面积以及透明载片的厚度,确定激光光束的扫描参数和照射参数;若步骤S1识别出气泡和/或杂质,则根据键合胶层中的气泡和/或杂质的点位信息,调整激光光束经过气泡和/或杂质时的照射参数或扫描参数;
S3、根据步骤S2中的扫描参数和照射参数,使激光发射器发出的激光光束扫描键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描;
S4、获取激光光束作用于键合胶层后,在冷却阶段透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合,并对第二红外图像的集合进行处理,生成标识有降温异常区域的图像;
S5、将步骤S1中获取的气泡和/或杂质的点位信息合并至步骤S4中的标识有降温异常区域的图像,得到解键合异常区域。
2.根据权利要求1所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下步骤:
S101、以红外热管对临时键合体加热至设定温度;
S102、通过红外热像仪获取在加热过程中所述透明载片的表面随时间变化的第一红外图像的集合;
S103、在所述第一红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第一红外图像描出等温线;
S104、在所述第一红外图像的集合中,对比各个所述第一红外图像中的等温线,得出升温异常区域;
S105、根据步骤S104得出的升温异常区域,得出基于半导体片的气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息。
3.根据权利要求2所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S101中,以红外热管对临时键合体在2-5s加热至60-80℃;所述步骤S103中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。
4.根据权利要求1所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下步骤:
S201、根据所述键合胶层的厚度和面积以及所述透明载片的厚度,确定所述激光光束的扫描路径、扫描速度和照射参数;
S202、所述气泡和/或杂质的点位信息均包括中心点和轮廓信息,使所述半导体片的中心与激光工作区的中心重合,分别计算气泡轮廓和杂质轮廓在激光工作区的坐标范围;
S203、基于气泡轮廓和杂质轮廓在激光工作区的坐标范围,根据激光光束的扫描路径和扫描速度,获得所述激光光束经过所述气泡轮廓的第一时间段,所述激光光束经过所述杂质轮廓的第二时间段;
S204、调整所述激光光束在所述时间段内的照射参数或扫描速度。
5.根据权利要求4所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述激光光束的照射参数包括激光光束的脉冲能量、脉冲宽度、焦距和聚焦光斑直径;
所述步骤S204中,将所述激光光束在所述第一时间段内的照射参数下调或调整为零;或者,提高所述激光光束在所述第一时间段内的扫描速度;
将所述激光光束在所述第二时间段内的照射参数上调;或者,降低所述激光光束在所述第二时间段内的扫描速度。
6.根据权利要求4所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,对所述临时键合体进行步骤S1后,将所述临时键合体转移至激光工作区,进行步骤S3;
在所述步骤S3中,移动所述临时键合体,直至所述半导体片的中心与激光工作区的零点坐标重合后,激光光束开始扫描所述键合胶层,对键合胶层进行烧蚀,直至完成扫描。
7.根据权利要求1所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S3中,以红外热像仪实时获取激光光束扫描位置的第三红外图像,并获取第三红外图像中的温度最高值,所述温度最高值为激光束扫描的瞬时温度,将瞬时温度与预设的烧蚀温度阈值进行比较,若瞬时温度超出烧蚀温度阈值则使激光发射器报警。
8.根据权利要求1所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S4包括以下步骤:
S401、通过红外热像仪获取激光光束作用于所述键合胶层后,在冷却阶段所述透明载片的表面随时间变化的第二红外图像的集合;
S402、在所述第二红外图像的集合中,根据所述透明载片的表面的温度梯度,在每张所述第二红外图像描出等温线;
S403、在所述第二红外图像的集合中,对比各个所述第二红外图像中的等温线,得出降温异常区域。
9.根据权利要求8所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S402中,相邻两条等温线的温度差小于0.5℃。
10.根据权利要求8所述的基于红外成像辅助的激光解键合方法,其特征在于,所述步骤S5包括以下步骤:
S501、根据步骤S1生成气泡和/或杂质的中心点和轮廓信息,生成第一图像;对所述第一图像进行灰度处理并分析像素值,对气泡和/或杂质轮廓内的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第一灰度图;
S502、根据所述步骤S403,生成标识有降温温度分布异常区域的第二图像;对所述第二图像进行灰度处理并分析像素值,对降温温度分布异常区域的像素值赋予定值X,X为非零值,其他区域的像素值设为零,得到第二灰度图;
S503、合并第一灰度图和第二灰度图为新图像,在新图像中像素值为X的区域为解键合异常区域,并得到解键合异常区域的中心点、宽度和长度。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110034050A (zh) * 2019-04-17 2019-07-19 大族激光科技产业集团股份有限公司 解键合装置及其穿刺机构
KR20200110028A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 모스탑주식회사 멀티 빔 레이저 디본딩 장치
CN113838777A (zh) * 2021-09-03 2021-12-24 北京中科镭特电子有限公司 一种激光解键合的检测控制系统
CN113921449A (zh) * 2021-10-12 2022-01-11 苏州遂芯半导体科技有限公司 一种晶圆解键合设备
CN113990790A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 湖北三维半导体集成创新中心有限责任公司 键合系统和键合方法
WO2023021952A1 (ja) * 2021-08-16 2023-02-23 東京エレクトロン株式会社 処理方法及び処理システム

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10490525B1 (en) * 2018-05-10 2019-11-26 International Business Machines Corporation High speed handling of ultra-small chips by selective laser bonding and debonding
KR102624510B1 (ko) * 2018-10-01 2024-01-16 삼성디스플레이 주식회사 레이저 조사 장치, 그의 구동 방법 및 그를 이용한 표시 장치의 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200110028A (ko) * 2019-03-15 2020-09-23 모스탑주식회사 멀티 빔 레이저 디본딩 장치
CN110034050A (zh) * 2019-04-17 2019-07-19 大族激光科技产业集团股份有限公司 解键合装置及其穿刺机构
WO2023021952A1 (ja) * 2021-08-16 2023-02-23 東京エレクトロン株式会社 処理方法及び処理システム
CN113838777A (zh) * 2021-09-03 2021-12-24 北京中科镭特电子有限公司 一种激光解键合的检测控制系统
CN113921449A (zh) * 2021-10-12 2022-01-11 苏州遂芯半导体科技有限公司 一种晶圆解键合设备
CN113990790A (zh) * 2021-12-24 2022-01-28 湖北三维半导体集成创新中心有限责任公司 键合系统和键合方法

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