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。
【技术实现步骤摘要】
激光剥离晶圆装置及激光剥离晶圆方法
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。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。可选地，聚透镜组件包括反射镜，反射镜设置于扩束镜与聚焦镜之间，反射镜用于接收并反射自扩束镜发送的激光束至聚焦镜的入光面。在上述实现过程中，通过反射镜的设置有效改变激光束传输路径。在一种可能的实施方案中，激光剥离晶圆装置包括光谱仪，光谱仪与控制系统连接，光谱仪用于实时采集等离子体的强度并反馈至控制系统，控制系统将获得的等离子体的强度实时换算为等离子体的密度和等离子体的温度。在一种可能的实施方案中，激光剥离晶圆装置包括影像系统，影像系统用于实时监测并获得改质层的影像。在上述实现过程中，通过光谱仪以及影像系统，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，激光剥离晶圆装置还包括设置于安装平台和/或磁体的控制模块，控制模块与控制系统连接，控制模块用于控制安装平台与电磁铁相对平移、升降和/或旋转。在上述实现过程中，通过驱动系统驱动安装平台与磁体相对平移、升降和/或旋转，以改变安装平台与磁体之间的相对位置，进而使晶锭所处的磁场发生变化。在一种可能的实施方案中，预设加工轨迹包括直线轨迹和/或曲线轨迹。在上述实现过程中，预设加工轨迹可根据实际的需求进行设定，满足不同的加工需求。第二方面，本申请实施例提供一种激光剥离晶圆的方法，其包括：将晶锭安装并固定于本申请第一方面提供的激光剥离晶圆装置的安装平台。晶锭位于磁场中且激光束聚焦于晶锭内的目标聚焦平面并诱导晶锭生成等离子体，激光束沿预设加工轨迹运动以在晶锭内形成改质层，控制系统根据实时获得的等离子体的特征参数对晶锭所处的磁场进行实时调控以控制等离子体的运动状态。晶锭位于磁场中且激光束聚焦于晶锭内的目标聚焦平面并诱导晶锭生成等离子体，激光束沿预设加工轨迹运动以在晶锭内形成改质层，控制系统根据实时获得的等离子体的特征参数对磁场进行实时调控以控制等离子体的运动状态。在上述实现过程中，通过控制系统根据获得的等离子体的特征参数对磁场进行调控，进而控制等离子体的运动状态，有效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，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，激光束的脉宽为200fs～10ns，波长为355nm～1064nm，功率为1W～10W，重复频率为50kHz～200kHz，扫描速度为50mm/s～200mm/s。在一种可能的实施方案中，晶圆的厚度为200μm～600μm。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为激光剥离晶圆装置10a的结构示意图；图2为本申请示出的一些方案中电磁铁的结构示意图；图3为本申请示出的另一些实例中电磁铁的结构示意图；图4为本实施例示出的电磁铁的结构示意图；图5为电磁调控等离子体的状态的示意图；图6为激光剥离晶圆装置10b的结构示意图；图7为等离子体的状态的示意图。图标：10a-激光剥离晶圆装置；10b-激光剥离晶圆装置；100-安装平台；101-承载面；110-激光发射器；111-激光束；121-扩束镜；123-聚焦镜；1231-焦点；125-反射镜；130-电磁铁；20-晶锭；200-目标聚焦平面；210-改质层。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光剥离晶圆装置，其特征在于，包括：/n用于安装晶锭的安装平台；/n互相配合以将激光束聚焦于所述晶锭内以诱导所述晶锭生成等离子体的激光发射器和聚透镜组件，所述激光束能够沿预设加工轨迹移动以在所述晶锭内形成改质层；/n磁体，用于提供磁场，所述晶锭位于所述磁场中以使所述磁场能够调控所述等离子体的运动状态；以及/n控制系统，控制系统能够实时获得所述等离子体的特征参数并根据所述特征参数实时调控所述晶锭所在的磁场，其中所述等离子体的特征参数包括所述等离子体的密度和所述等离子体的温度。/n
【技术特征摘要】
1.一种激光剥离晶圆装置，其特征在于，包括：
用于安装晶锭的安装平台；
互相配合以将激光束聚焦于所述晶锭内以诱导所述晶锭生成等离子体的激光发射器和聚透镜组件，所述激光束能够沿预设加工轨迹移动以在所述晶锭内形成改质层；
磁体，用于提供磁场，所述晶锭位于所述磁场中以使所述磁场能够调控所述等离子体的运动状态；以及
控制系统，控制系统能够实时获得所述等离子体的特征参数并根据所述特征参数实时调控所述晶锭所在的磁场，其中所述等离子体的特征参数包括所述等离子体的密度和所述等离子体的温度。
2.根据权利要求1所述的激光剥离晶圆装置，其特征在于，所述磁体包括电磁铁，所述控制系统通过控制所述电磁铁与所述安装平台的相对位置、所述电磁铁的电流功率以及电流类型调控所述晶锭所在的所述磁场；
可选地，所述电磁铁的电流功率的调节范围为1～20W，所述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。
3.根据权利要求1所述的激光剥离晶圆装置，其特征在于，所述磁体为环形或U形，所述磁体围设于所述晶锭的周向且与所述晶锭之间具有间隙。
4.根据权利要求1所述的激光剥离晶圆装置，其特征在于，所述激光剥离晶圆装置包括光谱仪，所述光谱仪与控制系统连接，所述光谱仪用于实时采集等离子体的强度并反馈至控制系统，所述控制系统将获得的所述等离子体的强度实时换算为所述等离子体的密度和所述等离子体的温度。
【专利技术属性】
技术研发人员：王宏建，赵卫，朱建海，沈旋，何自坚，申漫漫，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44
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