CN120306830A - 晶圆解键合方法 - Google Patents

晶圆解键合方法

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CN120306830A CN202510502585.5A CN202510502585A CN120306830A CN 120306830 A CN120306830 A CN 120306830A CN 202510502585 A CN202510502585 A CN 202510502585A CN 120306830 A CN120306830 A CN 120306830A
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张纯斌
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Abstract

本申请公开了一种晶圆解键合方法，该晶圆解键合方法包括：步骤S1：将固定在一起的晶圆和载体安装于加工台上。步骤S2：使激光光源移动至与键合层所处的高度方向的第一平面内，并调节所述激光光源，使得所述激光光源发出的激光束沿垂直于所述键合层的厚度方向的方向照射在所述键合层上。步骤S3：控制所述激光光源以所述键合层为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台自转，以利用所述激光光源发出所述激光束将所述键合层至少部分分解或至少部分消融。本申请的晶圆解键合方法解决了现有技术中载体选择单一的问题。

Description

晶圆解键合方法
技术领域
本申请涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种晶圆解键合方法。
背景技术
晶圆的(激光)解键合是指将激光聚焦在晶圆与载体之间的键合层上，键合层与激光发生作用后，会使得键合层失去粘性，从而将晶圆和载体分离。
然而，现有的晶圆解键合方法通常需要将激光穿过载体后与键合层发生作用，这意味着载体必须是透明材质，造成了载体的选择单一。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种晶圆解键合方法，以至少解决现有技术中载体选择单一的问题。
根据本申请的一个方面，提供了一种晶圆解键合方法，所述晶圆解键合方法用于对固定于载体上的晶圆进行解键合，所述晶圆通过键合层固定于所述载体，所述晶圆解键合方法包括：
步骤S1：将固定在一起的晶圆和载体安装于加工台上；
步骤S2：使激光光源移动至与键合层所处的高度方向的第一平面内，并调节所述激光光源，使得所述激光光源发出的激光束沿垂直于所述键合层的厚度方向的方向照射在所述键合层上；
步骤S3：控制所述激光光源以所述键合层为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台自转，以利用所述激光光源发出所述激光束将所述键合层至少部分分解或至少部分消融。
进一步地，控制所述激光光源以所述键合层为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台自转的步骤包括：
控制所述激光光源以所述键合层为中心在第一平面内以第一转动角速度ω1转动，其中，所述第一转动角速度ω1的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆的半径或所述晶圆的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层上各处的时间；或，
控制所述加工台以第二转动角速度ω2自转，其中，所述第二转动角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω2≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆的半径或所述晶圆的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层上各处的时间。
进一步地，控制所述激光光源以所述键合层为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台自转的步骤包括：
控制所述激光光源以所述键合层为中心在所述第一平面内沿第一旋转方向转动，并控制所述加工台沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向自转或沿所述第一旋转方向自转，所述激光光源的角速度ω1与所述晶圆和所述载体的角速度ω2不同；
其中，所述激光光源与所述加工台均沿所述第一方旋转向转动时，所述激光光源的角速度ω1的数值与所述加工台的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1-ω2≤10-4/(R1*t)；所述激光光源与所述加工台沿相反方向转动时，所述激光光源的角速度ω1的数值与所述加工台的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1+ω2≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆的半径或所述晶圆的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层上各处的时间。
进一步地，所述晶圆解键合方法还包括：
利用激光光斑调节器调节所述激光束，以使所述激光束的光斑的直径小于或等于所述键合层的厚度；和/或，
控制所述激光光源沿所述键合层的高度方向运动，以使在所述键合层的厚度方向上，照射在所述键合层上的所述激光束的光斑位于所述键合层与所述晶圆接触的表面以及所述载体背离晶圆一侧的表面之间。
进一步地，移动激光光源至与晶圆和载体之间的键合层所处的高度方向的第一平面内之后的步骤包括：
控制所述激光光源沿靠近或远离所述键合层的方向运动，以使所述激光光源与所述键合层的几何中心的距离小于或等于第一预定距离。
进一步地，所述激光束的焦距位于所述键合层内，若所述晶圆的直径或最大长度大于激光束焦深A的两倍所述步骤S3之后的步骤包括：
通过直接切割、气体切割、溶解剂喷射分离、超声振动分离、加热分离和拉伸分离中的至少一种方式分离所述晶圆与所述载体之间剩余的所述键合层。
进一步地，所述载体包括透光载体和非透光载体；
其中，所述透光载体包括玻璃载体、金刚石载体、石英载体、碳化硅载体和蓝宝石载体中至少之一；
所述非透光载体包括碳化钛载体、硅载体、陶瓷载体、砷化镓载体、磷化铟载体、氮化镓载体、铜载体和钢载体中至少之一。
进一步地，控制所述激光光源发出所述激光束之后的步骤还包括：
控制气体吹扫所述激光束与所述键合层接触点，以清除所述键合层分解或消融时产生的气体或杂质。
进一步地，固定所述晶圆和所述载体的步骤包括：
固定所述晶圆和所述载体两者至少之一，并对所述晶圆和所述载体两者至少之一施加沿所述键合层的厚度方向的拉力，且对所述晶圆和对所述载体施加的拉力方向相反。
进一步地，所述激光光源包括紫外激光光源和红外激光光源中至少之一；
其中，所述紫外激光光源的激光束波长λ1满足关系式：10nm≤λ1≤400nm；和/或，
所述红外激光光源的激光束波长λ2满足关系式：1μm≤λ2≤11μm。
相对于现有技术而言，本申请中将晶圆和载体安装在加工台上后，并移动激光光源至第一平面，随后调节激光光源，使得激光光源的激光束能以平行于第一平面的方向直接作用在键合层上，随后当激光光源以键合层为中心在第一平面转动时，或加工台自转时，此时启动激光光源发出激光束，以使激光束均匀的作用在键合层上，从而达到解键合的目的。相比于现有技术来说，本申请的激光束直接作用在键合层上，而无需激光束通过载体后才作用在键合层上，也就是说本申请的载体无需透光，因此载体的选择性也相比于现有技术来说更广。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请公开的晶圆解键合方法的逻辑示意图；
图2为本申请公开的一种晶圆解键合方法的原理图流程图；
图3为本申请公开的另一种晶圆解键合方法的原理图流程图；
图4为本申请公开的晶圆解键合采用的结构简示图；
图5为本申请公开的晶圆解键合采用的结构俯视图；
图6为本申请公开的激光束的放大示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、晶圆；20、载体；30、键合层；40、激光光源；41、激光束；50、激光光斑调节器；60、加工台；61、第一吸盘；62、第二吸盘；70、位置控制器。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
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申请的范围。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，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。
参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，提供了一种晶圆解键合方法，晶圆解键合方法用于对固定于载体20上的晶圆10进行解键合，晶圆10通过键合层30固定于载体20，该晶圆解键合方法包括：步骤S1：将固定在一起的晶圆10和载体20安装于加工台60上。
实际在将晶圆10和载体20安装于加工台60的过程中，需要保持晶圆10和载体20沿加工台60的高度方向层叠放置，以便于后续对键合层30进行解键合。同时，在固定晶圆10和载体20时，可以将晶圆10固定在加工台60上，也可以将载体20固定在加工台60上。加工台60可以选用气浮平台以及压电柔性平台，上述平台能提供较高的运动精度，以便于对晶圆10进行精确加工。
步骤S2：使激光光源40移动至与键合层30所处的高度方向(如附图4中Z方向)的第一平面内，并调节激光光源40，使得激光光源40发出的激光束41沿垂直于键合层30的厚度方向的方向照射在键合层30上。
在步骤S2中，将激光光源40移动至第一平面内，是为了在激光启动后，激光能够直接作用在键合层30上，而无需使激光通过载体20或晶圆10后才与键合层30进行作用。另外，调节激光光源40发出的激光束41沿垂直于键合层30的厚度方向的方向照射在键合层30上，即调节激光光源40的发射角度，避免激光光源40发出的激光束41偏移较大的角度，导致激光束41无法作用在键合层30上。控制激光光源40移动的器件可以采用位置控制器70，即位置控制器70可以带动激光光源40在整个三位空间中移动，并根据X、Y、Z坐标使得激光光源40移动至特定地点。调节激光光源40的过程可以采用机械手以及光学扫描仪来配合。位置控制器70可以选用六轴六自由度定位器，以提高激光光源40的运动精度。
步骤S3：控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内转动和/或控制加工台60自转，以利用激光光源40发出激光束41将键合层30至少部分分解或至少部分消融。
在步骤S3中，控制激光光源40或加工台60转动的目的是为了使得激光束41能均匀的作用在键合层30上，从而避免当加工台60和激光光源40均固定不动时，由于激光无法均匀的作用在键合层30上，导致较多部分的键合层30无法被激光消融或分解，晶圆10和载体20依旧固定在一起，导致激光解键合过程失效。
能够理解的是，本实施例中将晶圆10和载体20安装在加工台60上后，并移动激光光源40至第一平面，随后调节激光光源40，使得激光光源40的激光束41能以平行于第一平面的方向直接作用在键合层30上，随后当激光光源40以键合层30为中心在第一平面转动时，或加工台60自转时，此时启动激光光源40发出激光束41，以使激光束41均匀的作用在键合层30上，从而达到解键合的目的。相比于现有技术来说，本申请的激光束41直接作用在键合层30上，而无需激光束41通过载体20后才作用在键合层30上，也就是说本申请的载体20无需透光，因此载体20的选择性也相比于现有技术来说更广。
在一些实施例中，控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内转动和/或控制加工台60自转的步骤包括：控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内以第一转动角速度ω1转动，其中，第一转动角速度ω1的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1≤10-4/(R1*t)，R1表示晶圆10的半径或晶圆10的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层30上各处的时间。
能够理解的是，当激光光源40以键合层30为中心在第一平面内转动，而加工台60固定不动时，激光光源40的第一转动角速度ω1即为激光光源40与加工台60之间的相对角速度，通过控制第一转动角速度ω1的大小，即可使得激光束41能均匀的照射在键合层30上。同时，根据公式t＝D/v，D表示激光束41的光斑直径，t表示键合层30上每一个点上激光的停留时间，即激光的驻留时间。由线速度公式v＝ω1*R1，其中v为激光束41照射在键合层30外周上的线速度，结合公式t＝D/v，可以得到ω1＝D/(R1*t)。本实施例中，键合层30的厚度为0.1μm至100μm之间。因此，当本实施例中D的取值范围可以为0.1μm至100μm，因此可以根据上述公式得到：10-7/(R1*t)≤ω1≤10-4/(R1*t)。根据激光光源40的频率、键合层30的材料的不同，使得键合层30与激光束41作用后，分解或消融的时间也不相同，也就是说键合层30需要与激光接触一定时间后，使得键合层30到达分解或消融的能量阈值，才会发生分解或消融。实际上驻留时间t的取值只影响激光光源40与键合层30之间的相对角速度，当驻留时间t与键合层30接触激光后发生消融或分解的时间一致时，此时对应的ω1取值最佳，即激光在该角速度取值下能够快速分解或消融键合层30，解键合的时间能大幅缩短。而当驻留时间t小于键合层30接触激光后发生消融或分解的时间，即使激光在转动一圈后对键合层30上各处的作用时间都相对较短，但当激光转动多次不断照射在键合层30上后，键合层30上各处的能量始终会到达溶解或分解的能量阈值，最终分解或溶解。此外，值得一提的是，激光并不能穿透大多数键合层30，也就是说只有与激光接触处的键合层30才容易发生分解，因此需要激光转动多圈后，才能将键合层30完全分解或消融掉。值得一提的是ω1的单位为rad/s，R1的单位为m。可选地，晶圆10的形状可以是圆形，也可以是矩形，还可以是其他不规则形状，当晶圆10为圆形时，R1表示晶圆10的半径，当晶圆10是其他形状时，R1表示晶圆10的最大长度的一半，键合层30的半径或最大长度与晶圆10的半径或最大长度相同。
在一些实施例中，控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内转动和/或控制加工台60自转的步骤包括：控制加工台60以第二转动角速度ω2自转，其中，第二转动角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω2≤10-4/(R1*t)。
同样地，在本实施例中，第二转动角速度ω2实际上也是键合层30外周与激光光源40之间的相对角速度。因此，当激光束41的光斑直径取值范围为0.1μm至100μm时，与激光束41接触的键合层30的外周的角速度ω2的取值可以是：10-7/(R1*t)≤ω2≤10-4/(R1*t)。当ω2取值大于10-4/(R1*t)时，会导致加工台60转动速度过快，键合层30上各处与激光接触的时间过短，需要较长的时间才会使得键合层30发生分解或消融，增大了解键合的时间。同样地，本实施例中ω2的单位为rad/s，R1单位为m。而当ω2小于10-7/(R1*t)时，激光与键合层30上各接触点的时间过长，使得解键合的效率降低。
在一些实施例中，控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内转动和/或控制加工台60自转的步骤包括：控制激光光源40以键合层30为中心在第一平面内沿第一旋转方向(如附图5中X1方向)转动，并控制加工台60沿与第一旋转方向相反的第二旋转方向(如附图5中X2方向)自转或沿第一旋转方向自转，激光光源40的角速度ω1与晶圆10和载体20的角速度ω2不同。其中，激光光源40与加工台60均沿第一旋转方向转动时，激光光源40的角速度ω1的数值与加工台60的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1-ω2≤10-4/(R1*t)；激光光源40与加工台60沿相反方向转动时，激光光源40的角速度ω1的数值与加工台60的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1+ω2≤10-4/(R1*t)。
实际上，无论激光光源40转动或是不转动，以及加工台60转动或是不转动，或激光光源40与加工台60的均转动，且转动方向相同或不相同，实际上要使得键合层30各处与激光接触的驻留时间都相同，需要保证激光束41在键合层30的外周以及键合层30外周之间具有一定的相对角速度。当激光光源40与加工台60均沿第一旋转方向转动时，键合层30和激光器之间的相对角速度为ω1-ω2；而当激光光源40与加工台60沿相反的方向转动时，键合层30和激光器之间的相对角速度为ω1+ω2。同样的，为了提高解键合的均匀性，ω1-ω2和ω1+ω2均需要满足上述关系。
一些优选的实施例中，键合层30的厚度范围在1μm至50μm之间。进一步地，键合层30的厚度范围在5μm至30μm之间。
在本实施例中，键合层30应当选用能在激光的作用下发生消融或分解的键合层30，例如可以是聚酰亚胺键合层、橡胶键合层、环烯烃共聚物键合层、聚丙烯酸酯键合层、聚甲基丙烯酸甲酯键合层、聚氨酯键合层、聚碳酸酯键合层、聚对苯二甲酸乙二醇酯键合层、纤维素键合层、聚苯乙烯键合层、环氧树脂键合层、有机硅键合层、聚酰胺键合层、UV固化键合层、聚砜键合层等。键合层30还可以采用在激光的作用下发生消融或分解的陶瓷键合层或金属键合层，或以上键合层30的组合。
一些现有技术中表明了，当激光光源40采用波长355nm为紫外激光时，作用在丙烯酸酯(UV固化键合层)上10-100ms后，丙烯酸酯发生分解。当采用波长为355nm的紫外激光作用在聚氨酯上时，聚氨酯大约在1至10毫秒内分解。而当采用紫外光作用在聚丙烯酸酯上时，通常聚丙烯酸酯会在0.1s至10s内分解。而当采用紫外光作用在环氧树脂上时，环氧树脂大约在100ms至10s内发生分解。因此，在一些实施例中，根据常用的键合层30物质与激光的作用，驻留时间取值t为0.1ms至0.1s之间。例如，当t为0.1ms时，即此时激光光源40与键合层30之间的相对角速度的取值可以在10-3/R1至1/R1之间，且当R1取值为2英寸时，激光光源40与键合层30之间的相对角速度的取值0.005rad/s至4.9rad/s之间。可以理解的是，键合层30的溶解时间不但与键合层30的材料相关，还与激光的能量以及激光与键合层30之间的距离相关。因此，驻留时间t的选择可以根据时间情况来进行选择。值得一提的是，尽管一些键合层30与激光接触后，在微秒时间内就会发生分解，驻留时间设置在毫秒级别时并不会影响键合层30的分解与消融，只是增加了解键合的时间。而若将驻留实际设置在纳秒时间，这会造成激光光源40或加工台60转速过快，从而使得解键合过程不稳定。
实际上，可以通过设计实验，来测定不同激光光源40下不同键合层30在激光的作用下的分解或消融时间。例如，当激光的能量以及激光与键合层30之间的距离固定后，可以通过高速相机(例如SEM相机或AFM相机)来不断拍摄激光与键合层30接触点的表面，当作用一定时间后，通过高速相机拍摄的不同帧之间的键合层30的形貌，从而能够分析得到键合层30与激光的接触点的分解或消融时间。当然，对于一些热溶性键合层30，可以通过热像仪来进行检测，从而计算得到键合层30的分解或消融时间。最后使得驻留时间取值小于或等于键合层30的分解和消融时间，从而提高解键合的效率。
进一步地，晶圆解键合方法还包括：利用激光光斑调节器50调节激光束41，以使激光束41的光斑的直径小于或等于键合层30的厚度。
具体地，激光光斑调节器50可以是光斑聚焦器、孔径元件以及反射镜等器件。实际上在本实施例中，调节激光束41的光斑直径大小或等于键合层30的厚度，是为了避免激光束41的光斑直径过大，而导致激光束41照射在晶圆10上，对晶圆10造成损伤。一个具体的实施例中，激光束41光斑的直径小于键合层30的厚度的99.9％。优选地，激光束41光斑的直径小于键合层30的厚度的90％。
进一步地，晶圆解键合方法还包括：控制激光光源40沿键合层30的高度方向运动，以使在键合层30的厚度方向上，照射在键合层30上的激光束41的光斑位于键合层30与晶圆10接触的表面以及载体20背离晶圆10的一侧的表面之间。
在本实施例中，控制激光光源40沿键合层30的高度方向运动时，可以通过位置控制器70以及光学扫描仪配合，即光学扫描仪用于监测空间内键合层30与晶圆10接触的表面在空间内所处的平面，以及载体20背离晶圆10的一侧的表面在空间内所处的平面，并根据两个表面之间的坐标信息控制位置控制器70运动，从而防止激光束41作用在晶圆10上。
进一步地，移动激光光源40至与晶圆10和载体20之间的键合层30所处的高度方向的第一平面内之后的步骤包括：控制激光光源40沿靠近或远离键合层30的方向运动，以使激光光源40与键合层30的几何中心的距离小于或等于第一预定距离。
值得说明的是，由于激光发射后会发生衰减，当激光光源40与晶圆10之间的间距过大时，照射于键合层30上的激光的能量较低，可能无法使得键合层30发生分解或消融。因此，需要使得激光光源40与键合层30的几何中心的距离小于或等于第一预定距离。实际上，第一预定距离需要根据激光光源40的频率、波长、脉冲以及激光的焦距位置来确定，因此本实施例不对第一预定距离做具体限定。
进一步地，激光束41的焦距位于键合层30内，若晶圆10的直径或最大长度大于激光束41焦深A的两倍，步骤S3之后的步骤包括：通过直接切割、气体切割、溶解剂喷射分离、超声振动分离、加热分离和拉伸分离中的至少一种方式，分离晶圆10与载体20之间剩余的键合层30。
参加附图6所示，焦深是指焦距附近保持光斑尺寸以及激光能量的轴向距离，激光束41在焦深A内的激光光斑大小几乎保持一致，而在焦深A后激光束41会发散，造成激光光斑变小，且激光的能量降低。若晶圆10的直径或最大长度过大，这会导致激光无法完全溶解或分解晶圆10与载体20之间的键合层30。因此，本实施例中对激光无法溶解或分解的键合层30可以通过机械切割的方式，例如直接切割、气体切割和拉伸分离。也可以通过化学分离的方式，例如溶解剂喷射分离和加热分离等工艺来对键合层30进行分离。直接切割是指可以通过加工刀具或丝线对键合层30进行切割；气体切割是指通过高压气体对键合层30进行切割；拉伸分离是指通过对晶圆10和/或载体20施加拉力，使得晶圆10与载体20之间的键合层30分离；溶解剂喷射分离是指通过喷射与键合层30发生反应的溶解剂，以使键合层30发生溶解或分离；超声震动分离是指通过对键合层30施加超声波，以使键合层30发生分离；加热分离是指对键合层30施加高温，使得键合层30与晶圆10分离，加热分离中包括热滑移解键合。一些实施例中，在溶解剂喷射分离的过程中，可以在溶解剂与键合层30接触点施加电流，从而提高键合层30的反应速度。当然，也可以通过调节激光束41的焦距，随解键合的时间，可以将激光束41的焦距逐渐沿靠近晶圆10的几何中心的方向调节，最终使激光将键合层30完全消融。晶圆10的直径或最大长度可以是2英寸、3英寸、4英寸、5英寸、6英寸、7英寸和8英寸。本实施例中，激光的焦深A可以是1英寸、2英寸和3英寸。可以理解的是，在激光解键合过程中，激光的焦深A的大小几乎不会受到晶圆10或载体20的影响，焦深A由激光的波长、激光的束腰半径以及激光的数值孔径来决定，因此可以通过调节上述参数来实现焦深A的调节。
需要说明的是，由于焦深附近的激光束41会发散，即激光束41的光斑尺寸可能会变大，从而使得激光束41作用在载体20或晶圆10上。然而，焦深附近的激光束41由于能量下降过多，实际上对晶圆10与载体20几乎无影响或影响较少。
值得一提的是，由于本实施例中通过将激光束41直接作用在键合层30上，且可以通过调节激光束的光斑大小，因此本申请的晶圆解键合方法实际应用的场景更广。例如，本申请的方法可以应用在直径或最大长度小于50㎜或小于30㎜的集成电路芯片的解键合上，且不会对该集成电路芯片造成影响。
由于本申请中激光无需通过载体20后才作用于键合层30上，因此载体20可以包括透光载体和非透光载体，提高载体20的选择性。其中，透光载体包括玻璃载体、石英载体、金刚石载体、碳化硅载体和蓝宝石载体中至少之一。非透光载体包括碳化钛载体、硅载体、陶瓷载体、砷化镓载体、磷化铟载体、氮化镓载体、铜载体和钢载体中至少之一，陶瓷载体例如可以是钛碳化铝载体。值得一提的是，蓝宝石载体以及碳化硅载体的使用成本较高，而玻璃载体以及石英载体尽管使用成本低且硬度高，但石英载体以及玻璃载体脆性较高，容易受外力作用而损坏。优选地，载体20可以采用铜载体或钢载体等结构强度较强，且成本较低的载体。当然载体还可以选用其他的高性能复合材料载体，例如碳纤维载体各和玻璃纤维载体等。
由于键合层30分解或消融后可能会产生气体或杂质，这些杂质可能会对晶圆10造成影响。因此，本实施例中控制激光光源40发出激光束41之后的步骤还包括：控制气体吹扫激光束41与键合层30接触点，以清除键合层30分解或消融使产生的气体或杂质。
一个具体的实施例中，可以将供气管道固定在位置控制器70上，并将供气管道对准激光束41与键合层30的作用点，从而使得气体能够吹扫键合层30产生的气体或杂质。在一些实施例中，用于吹扫的气体可以选用空气、氮气和氩气中至少之一，采用上述气体能辅助激光烧蚀键合层30分解或消融后产生的气体或杂质。
进一步地，固定晶圆10和载体20的步骤包括：固定晶圆10和载体20两者至少之一，并对晶圆10和载体20两者至少之一施加沿键合层30的厚度方向的拉力，且对晶圆10和对载体20施加的拉力方向相反。
一个具体的实施例中，加工台60上设置有第一吸盘61和第二吸盘62，第一吸盘61用于固定晶圆10，且第一吸盘61对晶圆10沿键合层30厚度方向上的拉力，第二吸盘62用于固定载体20，并对载体20施加沿键合层30厚度方向上的拉力，且第一吸盘61和第二吸盘62施加的拉力方向相反。这意味着，在对键合层30进行解键合时，键合层30会受到载体20以及晶圆10的拉力，从而在一定程度上辅助晶圆10和载体20分离。另一方面，当第一吸盘61对晶圆10施加拉力后，晶圆10会翘曲一定的角度，进而在一定程度上防止激光束41与晶圆10接触。
进一步地，激光光源40包括紫外激光光源和红外激光光源中至少之一；其中，紫外激光光源的激光束41波长λ1满足关系式：10nm≤λ1≤400nm。红外激光光源的激光束41波长λ2满足关系式：1μm≤λ2≤11μm。
得益于本申请的设计，即激光能与键合层30直接接触，也就是说无需考虑激光会对载体20造成影响。因此增多了激光的选择范围，当激光光源40采用紫外激光光源时，紫外激光光源的激光束41波长λ1可以是10nm、50nm、100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm以及400nm。当然，也可以采用红外激光光源用以配合热塑性或热固性的键合层30，红外激光光源的激光束41波长λ2可以是1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm以及11μm。当然，激光光源40还可以采用准分子激光光源，即可以是ArF激光、KrF激光、XeCl激光、XeF激光和F2激光。
综上所述，本申请的晶圆解键合方法，通过激光直接与键合层30接触，无需激光由载体20穿过再与键合层30作用，从而提高了载体20的选择性，即载体20可以采用透光载体20，也可以采用不透光载体20。此外，本申请中通过设置激光光源40或加工台60转动，并限定了激光光源40与键合层30之间的相对角速度，使得激光光源40能均匀的与键合层30外周的各处接触，保证了键合层30的均匀分解或消融，且提高了解键合的效率。另一方面，本实施例中通过限制激光束41的光斑尺寸小于或等于键合层30的厚度，避免激光束41的光斑尺寸过大，而导致激光束41照射在晶圆10上，对晶圆10造成损伤。同时，本申请中还对激光与键合层30接触点时刻进行气体吹扫，避免键合层30分解或消融后产生的气体与杂质对晶圆10造成影响。最后，得益于激光直接作用在键合层30上的设计，本实施例中的激光光源40可以采用紫外激光光源，也可以采用红外激光光源，键合层30的选择性也大幅提高。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆解键合方法，所述晶圆解键合方法用于对固定于载体(20)上的晶圆(10)进行解键合，所述晶圆(10)通过键合层(30)固定于所述载体(20)，其特征在于，所述晶圆解键合方法包括：
步骤S1：将固定在一起的晶圆(10)和载体(20)安装于加工台(60)上；
步骤S2：使激光光源(40)移动至与键合层(30)所处的高度方向的第一平面内，并调节所述激光光源(40)，使得所述激光光源(40)发出的激光束(41)沿垂直于所述键合层(30)的厚度方向的方向照射在所述键合层(30)上；
步骤S3：控制所述激光光源(40)以所述键合层(30)为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台(60)自转，以利用所述激光光源(40)发出所述激光束(41)将所述键合层(30)至少部分分解或至少部分消融。
2.根据权利要求1所述的晶圆解键合方法，其特征在于，控制所述激光光源(40)以所述键合层(30)为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台(60)自转的步骤包括：
控制所述激光光源(40)以所述键合层(30)为中心在第一平面内以第一转动角速度ω1转动，其中，所述第一转动角速度ω1的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆(10)的半径或所述晶圆(10)的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层(30)上各处的时间；或，
控制所述加工台(60)以第二转动角速度ω2自转，其中，所述第二转动角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω2≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆(10)的半径或所述晶圆(10)的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层(30)上各处的时间。
3.根据权利要求1所述的晶圆解键合方法，其特征在于，控制所述激光光源(40)以所述键合层(30)为中心在第一平面内转动和/或控制所述加工台(60)自转的步骤包括：
控制所述激光光源(40)以所述键合层(30)为中心在所述第一平面内沿第一旋转方向转动，并控制所述加工台(60)沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向自转或沿所述第一旋转方向自转，所述激光光源(40)的角速度ω1与所述晶圆(10)和所述载体(20)的角速度ω2不同；
其中，所述激光光源(40)与所述加工台(60)均沿所述第一旋转方向转动时，所述激光光源(40)的角速度ω1的数值与所述加工台(60)的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1-ω2≤10-4/(R1*t)；所述激光光源(40)与所述加工台(60)沿相反方向转动时，所述激光光源(40)的角速度ω1的数值与所述加工台(60)的角速度ω2的数值满足关系式：10-7/(R1*t)≤ω1+ω2≤10-4/(R1*t)，R1表示所述晶圆(10)的半径或所述晶圆(10)的最大长度的一半，t表示激光驻留在键合层(30)上各处的时间。
4.根据权利要求1所述的晶圆解键合方法，其特征在于，所述晶圆解键合方法还包括：
利用激光光斑调节器(50)调节所述激光束(41)，以使所述激光束(41)的光斑的直径小于或等于所述键合层(30)的厚度；和/或，
控制所述激光光源(40)沿所述键合层(30)的高度方向运动，以使在所述键合层(30)的厚度方向上，照射在所述键合层(30)上的所述激光束(41)的光斑位于所述键合层(30)与所述晶圆(10)接触的表面以及所述载体(20)背离晶圆(10)一侧的表面之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，移动激光光源(40)至与晶圆(10)和载体(20)之间的键合层(30)所处的高度方向的第一平面内之后的步骤包括：
控制所述激光光源(40)沿靠近或远离所述键合层(30)的方向运动，以使所述激光光源(40)与所述键合层(30)的几何中心的距离小于或等于第一预定距离。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，所述激光束(41)的焦距位于所述键合层(30)内，若所述晶圆(10)的直径或最大长度大于激光束(41)焦深A的两倍，所述步骤S3之后的步骤包括：
通过直接切割、气体切割、溶解剂喷射分离、超声振动分离、加热分离和拉伸分离中的至少一种方式，分离所述晶圆(10)与所述载体(20)之间剩余的所述键合层(30)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，所述载体(20)包括透光载体和非透光载体；
其中，所述透光载体包括玻璃载体、石英载体、金刚石载体、碳化硅载体和蓝宝石载体中至少之一；
所述非透光载体包括碳化钛载体、硅载体、砷化镓载体、磷化铟载体、氮化镓载体、陶瓷载体、铜载体和钢载体中至少之一。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，控制所述激光光源(40)发出所述激光束(41)之后的步骤还包括：
控制气体吹扫所述激光束(41)与所述键合层(30)接触点，以清除所述键合层(30)分解或消融时产生的气体或杂质。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，固定所述晶圆(10)和所述载体(20)的步骤包括：
固定所述晶圆(10)和所述载体(20)两者至少之一，并对所述晶圆(10)和所述载体(20)两者至少之一施加沿所述键合层(30)的厚度方向的拉力，且对所述晶圆(10)和对所述载体(20)施加的拉力方向相反。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的晶圆解键合方法，其特征在于，所述激光光源(40)包括紫外激光光源和红外激光光源中至少之一；
其中，所述紫外激光光源的激光束(41)波长λ1满足关系式：10nm≤λ1≤400nm；和/或，
所述红外激光光源的激光束(41)波长λ2满足关系式：1μm≤λ2≤11μm。
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