【技术实现步骤摘要】
本申请涉及激光加工，具体涉及一种激光加工系统及晶圆激光减薄方法。
技术介绍
1、单晶硅在半导体行业中应用广泛，多被制作成晶圆。在晶圆制程中,为达到标准厚度以便于后续制程，需对晶圆进行双面减薄。目前工业中主要采用砂轮磨削对晶圆进行减薄，该技术采用固结在砂轮中的高硬度磨粒与晶圆的切削、刻削和划擦作用实现减薄。采用这种技术减薄的晶圆存在机械损伤，可能导致器件可靠性下降；同时磨削减薄效率低下，并且磨削中的砂轮和磨削液等都是成本极高的耗材，这极大地增大了砂轮磨削减薄的成本。
技术实现思路
1、本申请实施例的目的在于提供一种激光加工系统及晶圆激光减薄方法方法，通过非接触式加工方法对晶圆进行减薄，不会对晶圆表面造成机械损伤，减薄成本低，还能提升减薄效率。
2、本申请实施例的一方面，提供了一种晶圆激光减薄方法，包括对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数；
3、获得高度轮廓扫描模块扫描的所述晶圆的表面高度轮廓数据；
4、根据所述映射函数关系和所述表面高度轮廓数据，控制所述激光模块以减薄参数朝向所述晶圆出射激光，以进行第一阶段的减薄加工；
5、控制所述激光模块以所述优化参数，并配合预设扫描路径对所述晶圆出射所述激光，进行第二阶段的粗糙度优化加工；
6、其中所述减薄参数和所述优化参数包括激光波长、所述激光能量密度和光斑搭接率。
7、可选地，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立
8、控制所述激光模块以不同所述激光能量密度朝向所述晶圆的表面出射所述激光以进行烧蚀测试；
9、采集不同所述激光能量密度对应区域的烧蚀深度的数据；
10、将所述激光能量密度和所述烧蚀深度的数据进行拟合，得到所述映射函数关系。
11、可选地，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数，包括：
12、使用光学显微镜对烧蚀后的所述晶圆的表面进行观测，当所述晶圆的表面为亮白色、呈规则排列性形貌时，当前激光参数为所述优化参数的选择范围。
13、可选地，采用多项式的方案对所述激光能量密度和烧蚀深度数据拟合，所述晶圆的表面烧蚀深度与所述激光能量密度之间的映射函数关系满足：h＝k1×f2+k2×f-k3,h为所述晶圆的表面烧蚀深度，f为所述激光模块的激光能量密度，k1、k2、k3分别为映射常数。
14、可选地，所述根据所述映射函数关系和所述表面高度轮廓数据，控制所述激光模块以减薄参数朝向所述晶圆出射激光，以进行第一阶段的减薄加工，包括：
15、控制所述激光模块朝向所述晶圆进行多次扫描，使所述晶圆的表面高度轮廓的最低点单次减薄量d1＝(1/10～1/3)×d0，d0为所述晶圆的预设减薄总量；
16、其中，每次减薄加工后检测减薄量和高度均匀性，若未满足要求,则再次采集所述表面高度轮廓数据，并根据所述映射函数关系和所述表面高度轮廓数据，控制所述激光模块以所述减薄参数朝向所述晶圆出射所述激光进行减薄加工。
17、可选地，所述减薄参数包括所述光斑搭接率的范围40％～80％，所述激光能量密度的范围30j/cm2～60j/cm2。
18、可选地，所述控制所述激光模块以所述优化参数，并配合预设扫描路径对所述晶圆出射所述激光，进行第二阶段的粗糙度优化加工，包括：
19、控制所述激光模块按照相互垂直的扫描路径朝向所述晶圆出射所述激光,所述晶圆在所述第二阶段的表面粗糙度低于sa，sa为所述晶圆的预设粗糙度标准。
20、可选地，所述优化参数包括所述光斑搭接率的范围60％～90％，所述激光能量密度的范围8j/cm2～18j/cm2。
21、可选地，所述激光为绿光或者红外激光，激光脉宽为ns，光斑尺寸为10μm～300μm。
22、本申请实施例的另一方面，提供了一种激光加工系统，用以按照上述的晶圆激光减薄方法进行晶圆加工，包括：激光加工模块、高度轮廓扫描模块和控制模块，所述控制模块分别与所述激光加工模块、所述高度轮廓扫描模块电连接；还包括移动平台，晶圆设置在所述移动平台上，所述高度轮廓扫描模块对所述晶圆的表面高度轮廓进行扫描并反馈给所述控制模块，所述控制模块控制所述激光加工模块朝向所述移动平台上的晶圆出射激光，以减薄所述晶圆的厚度，并对所述晶圆进行粗糙度优化加工。
23、本申请实施例提供的激光加工系统，高度轮廓扫描模块对晶圆的表面高度轮廓进行扫描并反馈给控制模块，控制模块控制激光加工模块朝向移动平台上的晶圆出射激光，以减薄晶圆的厚度，并对晶圆进行粗糙度优化加工。本申请采用激光减薄加工，具有减薄后晶圆无机械损伤，减薄成本低及效率高等优势。减薄后晶圆表面高度均匀性和粗糙度是很重要的技术标准，将直接影响晶圆后续工艺制程。本申请通过激光加工这种非接触式加工方法对晶圆进行减薄，不会对晶圆表面造成机械损伤，减薄成本低，还能提升减薄效率。
24、晶圆激光减薄方法，采用分阶段进行减薄的方式，第一阶段基于表面轮廓实时调控激光能量，可保证减薄后表面高度均匀性和减薄量；第二阶段采用低激光能量密度和搭接率配合独特的扫描方式可以有效优化表面粗糙度。
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1.一种晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数，包括：
3.根据权利要求2所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数，包括：
4.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，采用多项式的方案对所述激光能量密度和烧蚀深度数据拟合，所述晶圆的表面烧蚀深度与所述激光能量密度之间的映射函数关系满足：H＝k1×F2+k2×F-k3,H为所述晶圆的表面烧蚀深度，F为所述激光模块的激光能量密度，k1、k2、k3分别为映射常数。
5.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述根据所述映射函数关系和所述表面高度轮廓数据，控制所述激光模块以减薄参数朝向所述晶圆出射激光，以进行第一阶段的减薄加工，包括：
6.根据权利要求5所述的晶圆激光减薄方
7.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述控制所述激光模块以所述优化参数，并配合预设扫描路径对所述晶圆出射所述激光，进行第二阶段的粗糙度优化加工，包括：
8.根据权利要求7所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述优化参数包括所述光斑搭接率的范围60％～90％，所述激光能量密度的范围8J/cm2～18J/cm2。
9.根据权利要求1所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述激光为绿光或者红外激光，激光脉宽为ns，光斑尺寸为10μm～300μm。
10.一种激光加工系统，用以按照权利要求1至9任一项所述的晶圆激光减薄方法进行晶圆加工，其特征在于，包括：激光加工模块、高度轮廓扫描模块和控制模块，所述控制模块分别与所述激光加工模块、所述高度轮廓扫描模块电连接；还包括移动平台，晶圆设置在所述移动平台上，所述高度轮廓扫描模块对所述晶圆的表面高度轮廓进行扫描并反馈给所述控制模块，所述控制模块控制所述激光加工模块朝向所述移动平台上的晶圆出射激光，以减薄所述晶圆的厚度，并对所述晶圆进行粗糙度优化加工。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数，包括：
3.根据权利要求2所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述对晶圆进行烧蚀测试，以建立所述晶圆的表面烧蚀深度与激光能量密度的映射函数关系，并确定激光模块的优化参数，包括：
4.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，采用多项式的方案对所述激光能量密度和烧蚀深度数据拟合，所述晶圆的表面烧蚀深度与所述激光能量密度之间的映射函数关系满足：h＝k1×f2+k2×f-k3,h为所述晶圆的表面烧蚀深度，f为所述激光模块的激光能量密度，k1、k2、k3分别为映射常数。
5.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述根据所述映射函数关系和所述表面高度轮廓数据，控制所述激光模块以减薄参数朝向所述晶圆出射激光，以进行第一阶段的减薄加工，包括：
6.根据权利要求5所述的晶圆激光减薄方法，其特征在于，所述减薄参数包括所述光斑搭接率的范...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨震，蒋一鸣，陈杰，万胜，严拯，朱凡，
申请(专利权)人：武汉帝尔激光科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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