[发明专利]激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法

说明书

本申请提供一种激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法，涉及半导体加工领域。激光剥离晶圆装置包括用于安装晶锭的安装平台、激光发射器、聚透镜组件、用于提供磁场的磁体及控制系统；激光发射器和聚透镜组件互相配合以将激光束聚焦于晶锭内以诱导晶锭生成等离子体；晶锭位于磁场中以使磁场能够调控等离子体的运动状态；控制系统与磁体连接，控制系统能够实时获得等离子体的特征参数并根据特征参数实时调控晶锭所在的磁场。激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法通过磁场调控激光诱导的等离子体，实时改变等离子体在晶锭内部的运动过程以对改质层进行二次加工，实现晶圆的加工表面的二次加工，大幅提高晶圆自晶锭剥离加工的质量与效率。

技术领域

本申请涉及半导体加工领域，具体而言，涉及一种激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法。

背景技术

作为半导体器件的基础材料，晶圆主要通过晶锭剥离而获得，再经过后续工艺处理得到衬底或外延片，用以制造芯片。晶圆的厚度通常仅为百微米级，其加工质量受晶锭剥离工序的影响极大。目前主要采用晶锭线切割的方式获得晶圆，但晶锭材料的硬脆特性导致其易在加工表面出现线痕、翘曲等缺陷，需通过后续的平整、研磨、抛光等工序去除，工作效率低。另外，半导体材料及工具的磨损均较大，增加了加工成本。

采用激光加工方式极大程度上避免了线切割带来的一系列问题，但这种高能束加工方式易在材料加工表面及内部造成热影响，产生微裂纹、重铸层等缺陷，同时激光加工过程中诱导产生的等离子体，也降低了加工过程的可控性。

有鉴于此，特此提出本申请。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法，其能够改善上述的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种激光剥离晶圆装置，其包括用于安装晶锭的安装平台、激光发射器、聚透镜组件、磁体以及控制系统。

激光发射器和聚透镜组件互相配合以将激光束聚焦于晶锭内以诱导晶锭生成等离子体；磁体用于提供磁场，晶锭位于磁场中以使磁场能够调控等离子体的运动状态；控制系统能够实时获得等离子体的特征参数并根据特征参数实时调控晶锭所在的磁场，其中等离子体的特征参数包括等离子体的密度和等离子体的温度。

在上述实现过程中，在激光对晶锭进行剥离加工获得晶圆的过程中，通过磁场调控激光诱导的等离子体，实时改变等离子体在晶锭内部的运动过程以对改质层进行二次加工，解决了现有的激光加工过程中高温、高密度等离子体难以控制的难题，降低甚至消除现有的激光加工缺陷，将等离子体对晶圆剥离面造成的不良影响转变为有益效果，实现晶圆的加工表面的二次加工，大幅提高晶圆剥离加工的质量与效率。

在一种可能的实施方案中，磁体包括电磁铁，控制系统通过控制电磁铁与安装平台的相对位置、电磁铁的电流功率以及电流类型调控晶锭所在的磁场。

在上述实现过程中，通过电磁铁与安装平台的相对位置、电磁铁的电流功率以及电流类型的改变，进行磁场的方向以及强弱等的调控，进而调控等离子体的运动过程，提高加工的可控性以及降低热影响，同时将磁场对于等离子体的诱导作用以等离子体的密度和等离子体的温度作为具体参数反馈至控制系统。

可选地，电磁铁的电流功率的调节范围为1～20W，电磁铁的电流类型为直流或交流，其中，交流频率调节范围为1～100Hz。

在一种可能的实施方案中，磁体为环形或U形，磁体围设于晶锭的周向且与晶锭之间具有间隙。

在上述实现过程中，通过间隙的设置，保证磁体与安装平台不接触，同时便于磁体与安装平台之间相对移动或旋转，进而相对位置的调控，进而调整晶锭所在的磁场。

在一种可能的实施方案中，聚透镜组件包括扩束镜以及聚焦镜；扩束镜接收激光发射器发出的激光束并将激光束发送至聚焦镜，聚焦镜将接收的激光束聚焦于晶锭内。在上述实现过程中，通过扩束镜改变激光光束直径和发散角，通过与聚焦镜配合使聚焦效果更佳。