基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统技术方案

本申请实施例公开了一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统。其中，该系统包括：整形模块，被配置为对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；光束调节模块，被配置为调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；场镜，被配置为聚焦所述1级衍射光生成所述方形平顶焦点光斑，以解键合所述待解键合晶圆。本申请实施例解决了解键合效率较低的技术问题。率较低的技术问题。率较低的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统


[0001]本申请实施例涉及芯片领域，具体而言，涉及一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统。

技术介绍

[0002]随着各类电子产品多功能、低功耗、长续航的发展需求，晶圆级芯片封装尺寸逐步向密度更高、速度更快、尺寸更小、成本更低的方向发展。为了适应超薄的晶圆级封装芯片的需求，晶圆临时键合和解键合技术应运而生。而传统的热滑移解键合、化学解键合、机械解键合、红外激光解键合等解键合技术由于存在效率低、破片率高、热损伤等缺点而逐步被淘汰，取而代之的是能够在室温下进行高速晶圆解键合的紫外激光解键合技术。
[0003]目前常用的紫外激光器为准分子激光器和二极管泵浦全固态激光器。其输出的激光为高斯型强度分布的激光束，经过聚焦后，横向焦点光斑强度分布依旧为高斯型。当将其用于晶圆激光解键合时，焦点光斑中心区域由于能量过高而导致器件晶圆过度损伤；焦点边缘区域由于能量较低而难以用于解键合，从而造成激光能量的浪费。
[0004]为了解决上述问题，现有技术中提出了利用平顶纳秒紫外激光解键合的方法。该方法与同条件下高斯光相比，平顶光斑横向尺寸是原高斯光斑的369.5％(原高斯光束归一化强度的1/e2，e为自然常数)，因此，利用该平顶光进行晶圆激光解键合的方法能够将解键合效率提高269.5％。该现有技术通过振镜控制平顶光斑快速逐点扫描的方式实现晶圆激光解键合。然而，该过程中扫描速度必须与焦点光斑尺寸及激光脉冲的重复频率相匹配，因此，振镜较低的扫描速度极大的限制了解键合效率的提升。r/>[0005]现有技术中还提出了一种半导体晶圆激光解键合的光学装置。其利用平顶光产生模块、整形模块、成像模块将高斯光束整形成尺寸为50μm
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1000μm的矩形光束来进行线扫描加工。该方法能有效降低成本并提高解键合的灵活性，然而由于使用的是加工平台相对于激光光斑运动的方式进行扫描，导致解键合效率较低。
[0006]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统，以至少解决解键合效率较低的技术问题。
[0008]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的光学系统，包括：整形模块，被配置为对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；光束调节模块，被配置为调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；场镜，被配置为聚焦所述1级衍射光以生成所述方形平顶焦点光斑，其中，所述方形平顶焦点光斑在所述二维调节的作用下、以高于第二预设速度阈值的速度在所述晶圆
的加工面内扫描放置在所述加工面上的待解键合晶圆，以解键合所述待解键合晶圆。
[0009]在一个示例性实施例中，所述光束调节模块包括：二维声光偏转器，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光和未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节；反射镜，被配置为改变所述二维声光偏转器产生的所述1级衍射光的传播方向，使得所述1级衍射光被反射进入振镜；所述振镜，被配置为调节所述1级衍射光的位置，使得所述方形平顶焦点光斑能够被定位辐照于所述待解键合晶圆片的位置。
[0010]在一个示例性实施例中，所述二维声光偏转器包括：第一声光偏转器，与所述激光束入射的方向正交设置，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光，并控制所述1级衍射光在所述加工面的水平方向上进行扫描；半波片，被配置为调节所述第一声光偏转器31输出的所述1级衍射光的偏振方向；第二声光偏转器，与所述第一声光偏转器彼此正交设置，被配置为控制调整了偏振方向的所述1级衍射光在所述加工面的垂直方向上进行扫描。
[0011]在一个示例性实施例中，所述第一声光偏转器和所述第二声光偏转器的声光晶体均为熔融石英玻璃，工作波长均在343nm～355nm范围内，带宽均在100MHz～240MHz范围内，频率分辨率均大于等于1kHz，频率刷新间隔均小于1μs，窗口尺寸均大于1mm。
[0012]在一个示例性实施例中，所述系统还包括光束终止装置，被配置为遮挡所述未经过调制的零级光及所述其他非需要的衍射光，其中，所述光束终止装置为带水冷的挡光板。
[0013]在一个示例性实施例中，所述场镜的最大入光孔径大于等于10mm，焦距小于300mm，加工幅面小于200mm
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200mm，所述振镜的最大入光孔径大于等于10mm。
[0014]在一个示例性实施例中，所述系统还包括：加工平台，被配置为固定所述待解键合晶圆；运动控制机构，被配置为驱动所述加工平台相对所述方形平顶焦点光斑沿着预定路径移动，驱动所述振镜角度偏转，驱动所述声光偏转器偏转，以调节所述1级衍射光束的偏转角度。
[0015]在一个示例性实施例中，所述系统还包括激光器，被配置为发射高斯型强度分布所述激光束，其中，所述高斯光束波长在200nm～1000nm范围内，直径小于5mm，脉宽小于50ns，功率大于5W，脉冲重复频率在1Hz～3.5MHz范围内，最大单脉冲能量大于0.4mJ，光束质量因子M2小于1.5。
[0016]在一个示例性实施例中，所述整形模块为衍射光学元件，被配置为改变所述激光束各点处的相位，以对所述激光束进行整形。
[0017]在一个示例性实施例中，所述加工平台的幅面大于300mm
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300mm。
[0018]根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的方法，包括：对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；聚焦所述1级衍射光以生成所述方形平顶焦点光斑，其中，所述方形平顶焦点光斑在所述二维调节的作用下、以高于第二预设速度阈值的速度在所述晶圆的加工面内扫描放置在所述加工面上的待解键合晶圆，以解键合所述待解键合晶圆。
[0019]在本申请实施例中，利用二维声光偏转器以高于预设频率阈值的频率对1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描，从而具有大幅提高解键合的灵活性的技术效果，进而解决了解键合效率较低的技术问题。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请实施例的示意性实施例及其说明用于解释本申请实施例，并不构成对本申请实施例的不当限定。在附图中：
[0021]图1是根据本申请实施例的待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二维声光偏转器的晶圆激光解键合的系统，其特征在于，包括沿光路依次布置的：整形模块(2)，被配置为对所发射的高斯型强度分布的激光束进行整形，使得所述激光束在聚焦的情况下能够产生方形平顶焦点光斑；光束调节模块，被配置为调制整形后的所述激光束产生1级衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节，使得所述1级衍射光以高于第一预设速度阈值的速度在二维平面内进行扫描；场镜(8)，被配置为聚焦所述1级衍射光以生成所述方形平顶焦点光斑，其中，所述方形平顶焦点光斑在所述二维调节的作用下、以高于第二预设速度阈值的速度在所述晶圆的加工面内扫描放置在所述加工面上的待解键合晶圆(9)，以解键合所述待解键合晶圆(9)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光束调节模块包括：二维声光偏转器(3)，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光和未经过调制的零级光及其他非需要的衍射光，并以高于预设频率阈值的频率对所述1级衍射光的衍射角度进行二维调节；反射镜，被配置为改变所述二维声光偏转器(3)产生的所述1级衍射光的传播方向，使得所述1级衍射光被反射进入振镜(7)；所述振镜(7)，被配置为调节所述1级衍射光的位置，使得所述方形平顶焦点光斑能够被定位辐照于所述待解键合晶圆(9)的位置。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述二维声光偏转器(3)包括：第一声光偏转器(31)，与所述激光束入射的方向正交设置，被配置为调制整形后的所述激光束产生所述1级衍射光，并控制所述1级衍射光在所述加工面的水平方向上进行扫描；半波片(32)，被配置为调节所述第一声光偏转器31输出的所述1级衍射光的偏振方向；第二声光偏转器(33)，与所述第一声光偏转器(31)彼此正交设置，被配置为控制调整了偏振方向的所述1级衍射光在所述加工面的垂直方向上进行扫描。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一声光偏转器(31)和所述第二声光偏转器(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉龙，乔磊，张波，曾清宏，张弛，
申请(专利权)人：深圳市单色科技有限公司，
类型：新型
国别省市：