晶圆解键合系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种晶圆解键合系统及其控制方法。


背景技术：

2.在3d堆叠技术中，针对临时键合晶圆，需开展解键合工作。在机械解键合过程中，需要准确地对键合的晶圆之间键合胶进行破坏以使晶圆能够分离，且需要恰当施力实现将晶圆完整分离开。
3.由于解键合操作的精度要求高，破坏键合胶层的过程耗时长，解键合过程中容易出现碎片的情况，机械解键合的效率较低。因此，有必要提供一种能够进行高精度的、碎片率低的快速稳定解键合操作的系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种晶圆解键合系统及其控制方法，用以改善机械解键合碎片率高的问题。
5.所述晶圆解键合系统包括：承载吸附部，拉拔翻转部，移动部和刀具对准部；所述承载吸附部用于承载键合片晶圆并吸附所述键合片晶圆的第一晶圆；所述拉拔翻转部包括吸附模块、拉拔模块和翻转模块，所述吸附模块用于在解键合位置吸附所述键合片晶圆的第二晶圆，所述拉拔模块连接所述吸附模块用于带动所述吸附模块在所述解键合位置处施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，以使所述第一晶圆和所述第二晶圆解键合，所述翻转模块传动连接所述吸附模块用于带动所述吸附模块翻转以在传出位置处翻转所述第二晶圆；所述移动部传动连接所述拉拔翻转部，用于带动所述拉拔翻转部移动至所述解键合位置以进行解键合，和带动所述拉拔翻转部移动至所述传出位置以传出所述第二晶圆；所述刀具对准部用于朝向所述键合片晶圆移动以在所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处刺出缺口。
6.一种可能的实施例中，所述翻转模块包括旋转组件和感应组件，所述感应组件包括位置传感器和传感器挡片，所述位置传感器安装在所述安装板上，所述传感器挡片连接所述旋转组件，所述旋转组件转动带动所述传感器挡片运动以使所述传感器挡片接触所述位置传感器；所述旋转组件根据所述位置传感器的感应信号转动至设定位置。
7.另一种可能的实施例中，所述移动部在进行解键合时带动所述拉拔翻转部移动至所述解键合位置，和，在完成解键合后带动所述拉拔翻转部移动至所述传出位置。
8.在其他可能的实施例中，所述吸附模块包括顶板和拉拔吸盘，所述拉拔吸盘设置于所述顶板上，所述顶板上距所述刀具对准部距离最小的位置，所述拉拔吸盘的设置数量最多。
9.所述承载吸附部包括承载吸盘、承载吸盘控制阀和承载吸盘真空表，所述承载吸盘真空表用于检测所述承载吸盘的真空度，所述承载吸盘控制阀根据所述承载吸盘的真空度打开或关闭所述承载吸盘真空；所述吸附模块包括拉拔吸盘、拉拔吸盘控制阀和拉拔吸
盘真空表，所述拉拔吸盘真空表用于检测所述拉拔吸盘的真空度，所述拉拔吸盘控制阀根据所述拉拔吸盘的真空度打开或关闭所述拉拔吸盘真空。
10.所述拉拔模块还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述拉拔吸盘，用于测量所述拉拔模块施加的拉力值，所述拉拔模块根据所述拉力值调节拉力大小。
11.所述拉拔模块还包括距离传感器，所述距离传感器用于在所述解键合位置处测量距所述第一晶圆的距离。
12.本发明还提供了一种晶圆解键合系统的控制方法，应用于包括承载吸附部，移动部，拉拔翻转部和刀具对准部的晶圆解键合系统，所述控制方法包括：控制所述承载吸附部吸附键合片晶圆的第一晶圆；控制所述移动部带动所述拉拔翻转部移动至解键合位置，所述拉拔翻转部的吸附模块吸附所述键合片晶圆的第二晶圆；控制所述刀具对准部的刀具移动至所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处以在所述键合胶层上刺出缺口；控制所述拉拔翻转部的拉拔模块移动，所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合后停止移动所述拉拔模块；控制所述移动部带动所述拉拔翻转部移动至传出位置；控制所述拉拔翻转部的翻转模块转动，所述翻转模块带动所述吸附模块和所述第二晶圆转动以翻转所述第二晶圆。
13.所述拉拔模块包括压力传感器和距离传感器；所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合后停止移动所述拉拔模块，包括：所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，通过所述压力传感器实时测量所述拉拔模块施加的拉力，所述距离传感器实时测量距所述第一晶圆的距离；当所述拉力小于等于设定的拉力阈值，且距所述第一晶圆的距离小于等于设定的距离阈值时，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合完成，停止移动所述拉拔模块。
14.所述刀具上设有进气孔和出气孔，所述进气孔与所述出气孔连通，所述进气孔连接气体发生装置，所述出气口设置于所述刀具的刀头上；所述控制所述刀具对准部的刀具至所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处以在所述键合胶层上刺出缺口之后，还包括：控制所述气体发生装置吹出带电子的气体，直至所述第一晶圆和所述第二晶圆解键合后停止。
15.本发明提供的晶圆解键合系统及其控制方法的有益效果在于：晶圆解键合系统能够通过刀具对准部、承载吸附部、移动部和拉拔翻转部的配合能够实现自动化的晶圆解键合操作，并将解键合后的晶圆调整至便于取出的状态，通过机械手能够实现晶圆的取放。通过在键合胶层刺出缺口配合对第一晶圆和第二晶圆进行拉拔的方式解键合有利于降低晶圆碎片的概率。通过本发明的晶圆解键合系统的控制方法控制晶圆解键合系统运行能够自动执行晶圆解键合流程，提高解键合效率。通过压力传感器和距离传感器进行监测能够更好的检测到解键合过程的情况，更好地保证解键合过程中晶圆的完整性。
附图说明
16.图1为本发明实施例的晶圆解键合系统的结构示意图；
17.图2为本发明实施例的刀具对准部和承载吸附部的结构示意图；
18.图3为本发明实施例的刀具对准部和承载吸附部的剖面结构示意图；
19.图4为本发明实施例的移动部的结构示意图；
20.图5为本发明实施例的拉拔翻转部的内部结构示意图；
21.图6为本发明实施例的拉拔翻转部的结构示意图；
22.图7为本发明实施例的拉拔翻转部在另一角度下的结构示意图；
23.图8为本发明实施例的拉拔翻转部在又一角度下的结构示意图；
24.图9为本发明实施例的拉拔翻转部的剖面结构示意图；
25.图10为本发明实施例的刀具对准部和承载吸附部在另一角度下的结构示意图；
26.图11为本发明实施例的刀具对准键合胶层的结构示意图；
27.图12为本发明实施例的刀具局部结构示意图；
28.图13为本发明实施例的图像采集装置采集的图像；
29.图14为在图13所示状态的基础上移动刀具后图像采集装置采集的图像；
30.图15为本发明实施例的晶圆解键合系统的控制方法的流程示意图。
31.附图标记：
32.01-刀具对准部；0101-图像采集装置；0102-反光镜；0103-照明光源；0104-横向电机；0105-高度电机；0106-支撑底板；0107-刀具安装板；0108-刀具；0109-出气孔；
33.02-承载吸附部；0201-多孔吸盘；0202-支撑结构；0203-升降电机；0204-第一顶针组件；0205-键合片晶圆；0206-多孔吸盘控制阀；0207-多孔吸盘真空表；
34.03-移动部；0301-横移电机；0302-移动导轨；0303-滑块；0304-升降导轨；0305-驱动电机；
35.04-拉拔翻转部；0401-连接块；0402-旋转电机；0403-顶针固定盘；0404-第二顶针组件；0405-拉拔吸盘；0406-压力传感器；0407-支撑块；0408-翻转箱体；0409-距离传感器；0410-升降驱动电机；0411-顶针升降导向组件；0412-旋转电机安装板；0413-顶板；0414-拖链；0415-到位传感器；0416-旋转轴固定板；0417-复位传感器；0418-传感器挡片；0419-支撑底座；0420-翻转安装板；0421-轴承端盖；0422-轴承；0423-轴承套件；0424-拉拔吸盘控制阀；0425-拉拔吸盘真空表。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
37.针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种晶圆解键合系统及其控制方法。
38.参见说明书附图1，本发明提供的晶圆解键合系统包括刀具对准部01、承载吸附部02、移动部03和拉拔翻转部04。承载吸附部02、移动部03、拉拔翻转部04和刀具对准部01均
安装在晶圆解键合系统的底板上。
39.参见图2和图3，承载吸附部02包括支撑结构0202、多孔吸盘0201、第一顶针组件0204和升降电机0203，多孔吸盘0201通过支撑结构0202固定在底板上。升降电机0203安装在底板上，第一顶针组件0204包括至少两个顶针，升降电机0203传动连接第一顶针组件0204，多孔吸盘0201上对应设置有顶针孔，第一顶针组件0204的至少两个顶针均穿过顶针孔并在升降电机0203的驱动下进行升降运动。
40.承载吸附部02能够承载键合片晶圆0205，以及能够通过多孔吸盘0201吸附键合片晶圆0205以使键合片晶圆0205稳定放置在承载吸附部02上的固定位置。第一顶针组件0204在升降电机0203的驱动下升起。将键合片晶圆0205放置在第一顶针组件0204上能够实现放置在高于多孔吸盘0201上端面的位置上，便于键合片晶圆的取放。第一顶针组件0204在升降电机0203的驱动下降下，能够使第一顶针组件0204下落至低于多孔吸盘0201上端面的位置，使得承载吸附部02承载键合片晶圆0205时键合片晶圆0205直接放置在多孔吸盘0201上。承载吸附部02还包括还包括多孔吸盘控制阀0206，多孔吸盘控制阀0206用于打开或关闭多孔吸盘0201真空，以在键合片晶圆0205直接放置在多孔吸盘0201上时通过开启多孔吸盘0201真空将键合片晶圆0205吸附。
41.需要说明的是，键合片晶圆0205包括相键合的第一晶圆和第二晶圆，承载吸附部02承载键合片晶圆0205时多孔吸盘0201对键合片晶圆0205进行吸附时所吸附的为键合片晶圆0205的第一晶圆。其中，第一晶圆可能是载片晶圆，也可能是器件片晶圆。当第一晶圆为载片晶圆时，第二晶圆为器件片晶圆。当第一晶圆为器件片晶圆时第二晶圆为载片晶圆。
42.一种可能的实施例中，承载吸附部02还包括多孔吸盘真空表0207，多孔吸盘真空表0207用于检测多孔吸盘0201的真空度，从而实现实时监测多孔吸盘0201对键合片晶圆0205的真空吸附情况。
43.拉拔翻转部04用于在解键合位置吸附键合片晶圆0205的第二晶圆，带动第二晶圆远离第一晶圆移动使第二晶圆和第一晶圆解键合，以及在传出位置翻转第二晶圆。
44.示例性地，拉拔翻转部04包括吸附模块、拉拔模块和翻转模块，吸附模块用于吸附键合片晶圆0205的第二晶圆，拉拔模块连接吸附模块用于带动吸附模块和第二晶圆移动，翻转模块连接吸附模块用于带动吸附模块和第二晶圆翻转。
45.参见说明书附图4，一种可能的实施例中，吸附模块包括拉拔吸盘0405、拉拔吸盘控制阀0424和拉拔吸盘真空表0425，拉拔吸盘控制阀0424和拉拔吸盘真空表0425均连接拉拔吸盘0405，拉拔吸盘控制阀0424用于打开或关闭拉拔吸盘0405真空，拉拔吸盘真空表0425用于检测拉拔吸盘0405的真空度。吸附模块能够在拉拔吸盘0405接触第二晶圆后，通过拉拔吸盘控制阀0424打开拉拔吸盘0405真空以使拉拔吸盘0405吸附第二晶圆，通过拉拔吸盘真空表0425检测拉拔吸盘0405真空情况。
46.移动部03包括横移电机0301、移动导轨0302和滑块0303，拉拔翻转部04通过连接块0401和与移动部03连接，滑块0303和连接块0401均与移动导轨0302滑动连接。在横移电机0301的驱动下拉拔翻转部04通过滑块0303和连接块0401能够在移动导轨0302上往复移动，使得拉拔翻转部04能够在解键合位置和传出位置间移动。
47.参见说明书附图5，一种可能的实施例中，移动部03还包括升降导轨0304和驱动电机0305，驱动电机0305用于带动拉拔翻转部04沿升降导轨0304进行升降运动。
48.参见图6-图9，吸附模块包括顶板0413和拉拔吸盘0405，拉拔吸盘0405设置在顶板0413上，拉拔吸盘0405用于吸附第二晶圆。拉拔模块包括第二顶针组件0404、顶针固定盘0403、顶针升降导向组件0411和升降驱动电机0410，第二顶针组件0404、顶针升降导向组件0411和升降驱动电机0410均安装在顶针固定盘0403上，顶针固定盘0403连接顶板0413，且升降驱动电机0410连接顶针升降导向组件0411，升降驱动电机0410驱动顶针升降导向组件0411运动以使第二顶针组件0404进行运动，从而能够带动吸附模块进行升降运动。
49.一种可能的实施例中，移动部03带动拉拔翻转部04移动至解键合位置后，拉拔模块带动吸附模块向下移动以使拉拔吸盘0405接触第二晶圆。在通过拉拔吸盘0405吸附第二晶圆后，拉拔模块带动吸附模块向上移动以使第二晶圆远离第一晶圆移动。解键合后第一晶圆吸附在多孔吸盘0201上，第二晶圆吸附在拉拔吸盘0405上。
50.参见图4和图9，吸附模块还包括支撑块0407，解键合位置处设置有支撑底座0419，移动部03带动拉拔翻转部04移动至解键合位置后，拉拔模块带动吸附模块向下移动能够使支撑块0407接触支撑底座0419，当支撑块0407与支撑底座0419完全接触时，吸附模块准确移动至目标位置使拉拔吸盘0405接触第二晶圆。
51.参见说明书附图9，一种可能的实施例中，拉拔翻转部04还包括压力传感器0406，压力传感器0406连接吸附模块，用于测量拉拔模块带动吸附模块移动的力的大小。例如，压力传感器0406连接拉拔吸盘0405以测量拉拔模块带动移动单元移动的力的大小。压力传感器0406测量出的力的大小即为在键合片晶圆0205上施加的解键合力的大小，通过实时获取施加的解键合力的情况能够更好地控制施加的解键合力的大小。
52.一种可能的实施例中，拉拔翻转部04还包括距离传感器0409，距离传感器0409设置于顶板0413上，距离传感器0409用于测量距第一晶圆的距离。距离传感器0409距第一晶圆的距离能够用于判断第一晶圆和第二晶圆是否解键合。
53.通过压力传感器0406对施力大小的监测和距离传感器0409对距离的监测能够更好的实时监测到解键合过程中的情况，更好地保证解键合过程中晶圆的完整性，降低碎片率。
54.参见图5和图9，翻转模块包括旋转组件，旋转组件包括旋转电机0402、旋转电机安装板0412、翻转箱体0408、翻转安装板0420、轴承端盖0421、轴承0422、轴承套件0423、旋转轴固定板0416和翻转箱体0408。翻转安装板0420设置在翻转箱体0408处，旋转电机安装板0412与翻转箱体0408连接，旋转电机0402安装在旋转电机安装板0412上，轴承0422安装在翻转安装板0420上，轴承0422的一端安装轴承端盖0421，另一端安装轴承套件0423。在旋转电机0402的驱动下，整体实现180
°
翻转。进一步翻转模块还包括拖链0414，顶板0413连接拖链0414，拖链0414能够在旋转电机0402的驱动下进行运动，使得在翻转模块进行翻转时带动吸附模块与翻转模块进行同步翻转，从而使得吸附模块的设置状态可以是拉拔吸盘0405朝上设置，也可以是拉拔吸盘0405朝下设置。
55.一种可能的实施例中，在拉拔吸盘0405朝下设置的状态下，将拉拔翻转部04移动至解键合位置能够用于吸附第二晶圆，以及带动第二晶圆远离第一晶圆移动以使第二晶圆和第一晶圆解键合。拉拔吸盘0405还能够在移动部03带动拉拔翻转部04移动至传出位置的过程中保持吸附第二晶圆的状态以将第二晶圆转移至传出位置，在传出位置处通过翻转模块进行翻转以将吸附模块的状态转换为拉拔吸盘0405朝上设置，在此状态下第二晶圆位于
拉拔吸盘0405上方，从而便于将第二晶圆传出。
56.示例性地，在吸附模块的状态为拉拔吸盘0405朝上设置时，拉拔吸盘0405真空阀关闭真空，使得第二晶圆未被吸附在拉拔吸盘0405上，通过升降驱动电机0410驱动顶针升降导向组件0411带动第二顶针运动能够通过第二顶针组件0404将第二晶圆顶起至高于拉拔吸盘0405上端面的位置上，更加便于将第二晶圆从拉拔吸附部取走。
57.参见说明书附图5，一种可能的实施例中，翻转模块包括感应组件和安装件，感应组件包括位置传感器和传感器挡片0418，位置传感器安装在安装件上，传感器挡片0418连接旋转组件，旋转组件旋转带动传感器挡片0418运动以使传感器挡片0418接触位置传感器。传感器挡片0418接触位置传感器能够获得传感信号用于判断翻转模块带动下吸附模块的设置状态，旋转组件根据位置传感器的感应信号能够准确转动至设定位置。
58.示例性地，位置传感器包括到位传感器0415和复位传感器0417，到位传感器0415和复位传感器0417均安装在安装件上，传感器挡片0418连接在拖链0414上的固定位置，拖链0414在旋转电机0402的驱动下运动时带动传感器挡片0418移动，以使传感器挡片0418接触到位传感器0415或复位传感器0417。当传感器挡片0418接触复位传感器0417时，旋转组件转动至一设定位置，吸附模块的设置状态为拉拔吸盘0405朝下设置，通过翻转模块进行翻转后，传感器挡片0418接触到位传感器0415时，旋转组件转动至另一设定位置，吸附模块的设置状态为拉拔吸盘0405朝上设置。
59.参见图1至图3以及图10至图11，刀具对准部01包括刀具0108和驱动单元，驱动单元传动连接刀具0108以驱动刀具0108移动，用于驱动刀具0108移动以对准第一晶圆和第二晶圆之间的键合胶层并刺出缺口。刀具0108对准键合胶层并刺出缺口能够破坏键合胶层，使得第一晶圆和第二晶圆之间产生微小缝隙。
60.刀具对准部01还包括设置在支撑底板0106上的图像采集装置0101、反光镜0102和照明光源0103。照明光源0103与反光镜0102设置在承载吸附部02的两侧，照明光源0103对准反光镜0102，图像采集装置0101的镜头朝向承载吸附部02方向设置，反光镜0102与图像采集装置0101呈钝角设置，反光镜0102与承载吸附部02之间的距离小于图像采集装置0101与承载吸附部02之间的距离。图像采集装置0101用于通过反光镜0102采集刀具对准部01的刀具0108靠近承载于承载吸附部02上的键合片晶圆0205的图像，照明光源0103用于提供光源以使图像采集装置0101所获取的图像更加清晰。通过图像采集装置0101采集的图像能够分析出键合胶层的位置，进一步通过刀具0108与键合胶层之间的位置关系得到刀具0108对准键合胶层所需的位移量，根据位移量通过驱动单元驱动刀具0108移动以对准键合胶层。图像采集装置0101能够不断对刀具0108移动后的位置进行图像采集，监测刀具0108移动的准确性，直至刀具0108准确运动至对准键合胶层位置为止。
61.一种可能的实施例中，驱动单元连接刀具安装板0107，刀具0108安装在刀具安装板0107上。驱动单元包括横向电机0104和高度电机0105，横向电机0104用于驱动刀具0108在水平方向上移动，高度电机0105用于驱动刀具0108在竖直方向上移动，通过横向电机0104与高度电机0105配合能够驱动刀具0108进行高自由度移动实现将刀具0108精确对准键合胶层。通过刀具对准部01在键合胶层刺出缺口配合对第一晶圆和第二晶圆进行拉拔的方式解键合有利于降低晶圆碎片的概率。
62.一种可能的实施例中，刀具0108上设有进气孔和出气孔0109，进气孔与出气孔
0109连通，进气孔连接有气体发生装置。参见说明书附图12，出气孔0109设置于刀具0108的刀头上，气体发生装置产生的气体从进气孔进入刀具0108内部并从出气孔0109吹出。刀具0108对准键合胶层并刺出缺口后，气体发生装置产生气体从出气孔0109吹出进入第一晶圆和第二晶圆之间产生的缝隙中，缝隙内部气体对晶圆产生的反作用力有助于解键合工作完成。
63.示例性地，气体发生装置所产生的气体为带有电子的气体，能够消除第一晶圆和第二晶圆解键合过程中产生的静电吸附力。
64.本实施例的晶圆解键合系统还可以包括机械手，机械手包括活动臂和设置于活动臂端部的取放器，取放器用于取放键合片晶圆0205、第一晶圆或第二晶圆，活动臂用于带动取放器移动。通过机械手能够实现将键合片晶圆0205放置到承载吸附部02上，以及在将第一晶圆与第二晶圆解键合后，将第一晶圆从承载吸附部02处取走，将第二晶圆从拉拔翻转部04处取走。
65.参见说明书附图4，示例性地，拉拔吸盘0405在顶部上的步骤方式为不均匀布置，顶板0413距刀具对准部01距离最小位置，拉拔吸盘0405的设置数量最多，拉拔吸盘0405对第二晶圆的吸附力于刀具对准部01在键合胶层上刺出的缺口处较大，使得拉拔模块带动第二晶圆远离第一晶圆移动时有利于更快地将第一晶圆和第二晶圆解键合。
66.本发明的晶圆解键合系统能够通过刀具对准部01、承载吸附部02、移动部03和拉拔翻转部04的配合能够实现自动化的晶圆解键合操作，并将解键合后的晶圆调整至便于取出的状态。
67.示例性地，刀具对准部01、承载吸附部02、移动部03和拉拔翻转部04的配合为：将键合片晶圆0205放置在承载吸附部02的第一顶针组件0204上，第一顶针组件0204的状态为升起至高于多孔吸盘0201的上端面，通过控制第一顶针组件0204下落使键合片晶圆0205承载在多孔吸盘0201上。多孔吸盘控制阀0206控制打开多孔吸盘0201真空以使多孔吸盘0201吸附第一晶圆以实现将键合片晶圆0205吸附，多孔吸盘真空表0207实时监测真空情况。移动部03带动拉拔翻转部04从移出位置移动至解键合位置以进行解键合，拉拔翻转部04移动至解键合位置后需要完成拉拔前的位置确认，拉拔翻转部04向下移动至使支撑块0407与支撑底座0419接触，此时吸附模块的拉拔吸盘0405接触第二晶圆。拉拔吸盘控制阀0424控制打开拉拔吸盘0405真空以使拉拔吸盘0405吸附第二晶圆，拉拔吸盘真空表0425实时监测真空情况。
68.刀具对准部01通过图像采集装置0101采集解键合位置的图像，采集到的图像如说明书附图13和图14所示。根据键合片晶圆0205的图像进行算法分析得到键合胶层的位置，根据键合胶层与刀具0108之间的位置关系驱动刀具0108移动，不断通过图像采集装置0101获取图像监测刀具0108运动的准确性以及不断移动刀具0108，直至使刀具0108准确对准键合胶层以在键合胶层上刺出缺口，解键合精度高。拉拔翻转部04的拉拔模块带动吸附模块移动以向第二晶圆施加远离第一晶圆移动的拉力，刀具0108上的出气孔0109处吹出高压带电气体。此时，由于多孔吸盘0201对第一晶圆存在吸附，拉拔吸盘0405对第二晶圆存在吸附，第一晶圆和第二晶圆之间受到拉拔吸盘0405对第二晶圆施加拉力，且刀具0108在键合胶层处产生挤压力，高压带电气体的反作用力，在上述多种力的作用下使第一晶圆和第二晶圆解键合。第一晶圆和第二晶圆解键合过程中压力传感器0406和距离传感器0409均进行
实时监测，当压力传感器0406检测到的拉力小于等于设定的拉力阈值，且距离传感器0409检测到的距第一晶圆的距离小于等于设定的距离阈值时，认为第一晶圆与第二晶圆解键合完成。解键合完成后拉拔模块停止移动，停止从刀具0108的出气孔0109吹气。刀具对准部01控制刀具0108向远离承载吸附部02的方向移动至等待位置以等待进行下一次解键合操作。
69.解键合完成后拉拔模块向上移动设定距离，然后通过移动部03带动拉拔翻转部04移动至传出位置，在传出位置处通过翻转模块带动吸附模块进行翻转以翻转第二晶圆。多孔吸盘控制阀0206控制关闭多孔吸盘0201真空，控制第一顶针组件0204将第一晶圆顶起以便于取走第一晶圆，拉拔吸盘控制阀0424控制关闭拉拔吸盘0405真空，控制第二顶针组件0404将第二晶圆顶起以便于取走第二晶圆。
70.一种可能的实施例中，通过机械手执行放置键合片晶圆0205以及取走解键合后的第一晶圆和第二晶圆的操作，使得键合片晶圆0205的放置、晶圆解键合以及取出均可通过晶圆解键合系统自动化操作，实现全自动的操作流程。
71.一种可能的实施例中，第二晶圆取走后翻转模块带动吸附模块进行翻转以将吸附模块的设置状态调整为拉拔吸盘朝下，以等待进行下一次解键合工作。
72.一种可能的实施例中，进行解键合时可以通过带动吸附模块的整体升降和翻转模块带动吸附模块进行微小的翻转能够调整解键合时对第二晶圆施加的拉力大小。
73.本发明的晶圆解键合系统的各部分结构配合能够实现键合片晶圆的放置、第一晶圆和第二晶圆解键合、第二晶圆的转移及翻转和第一晶圆及第二晶圆的取出，通过晶圆解键合系统自动执行完成晶圆解键合的流程提高解键合效率。进一步，刀具对准部01对键合胶层的破坏以及拉拔吸盘0405的不均匀分布有利于快速快速实现晶圆解键合，缩短解键合过程所需的时间。
74.参见说明书附图15，本发明还提供了一种应用于上述晶圆解键合系统的晶圆解键合控制方法，该控制方法包括：
75.s1：控制承载吸附部02吸附键合片晶圆的第一晶圆。
76.s2：控制移动部03带动拉拔翻转部04移动至解键合位置，拉拔翻转部04的吸附模块吸附键合片晶圆的第二晶圆。
77.s3：控制刀具对准部01的刀具0108移动至第一晶圆和第二晶圆之间的键合胶层处以在键合胶层上刺出缺口。
78.在s3中，一种可能的实施例中，控制刀具对准部01的刀具0108移动至第一晶圆和第二晶圆之间的键合胶层处以在键合胶层上刺出缺口之后，还包括：控制气体发生装置吹出带电子的气体，直至第一晶圆和第二晶圆解键合后停止。
79.s4：控制拉拔翻转部04的拉拔模块移动，拉拔模块带动吸附模块移动以施加使第二晶圆远离第一晶圆移动的拉力，第一晶圆与第二晶圆解键合后停止移动拉拔模块。
80.在s4中，一种可能的实施例中，拉拔模块带动吸附模块移动以施加使第二晶圆远离第一晶圆移动的拉力，第一晶圆与第二晶圆解键合后停止移动拉拔模块，包括：当拉力小于等于设定的拉力阈值，且距第一晶圆的距离小于等于设定的距离阈值时，第一晶圆与第二晶圆解键合完成，停止移动拉拔模块。
81.s5：控制移动部03带动拉拔翻转部04移动至传出位置。
82.s6：控制拉拔翻转部04的翻转模块转动，翻转模块带动吸附模块和第二晶圆转动
以翻转第二晶圆。
83.虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

技术特征：
1.一种晶圆解键合系统，其特征在于，包括：承载吸附部，拉拔翻转部，移动部和刀具对准部；所述承载吸附部用于承载键合片晶圆并吸附所述键合片晶圆的第一晶圆；所述拉拔翻转部包括吸附模块、拉拔模块和翻转模块，所述吸附模块用于在解键合位置吸附所述键合片晶圆的第二晶圆，所述拉拔模块连接所述吸附模块用于带动所述吸附模块在所述解键合位置处施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，以使所述第一晶圆和所述第二晶圆解键合，所述翻转模块传动连接所述吸附模块用于带动所述吸附模块翻转以在传出位置处翻转所述第二晶圆；所述移动部传动连接所述拉拔翻转部，用于带动所述拉拔翻转部移动至所述解键合位置以进行解键合，和，带动所述拉拔翻转部移动至所述传出位置以传出所述第二晶圆；所述刀具对准部用于朝向所述键合片晶圆移动以在所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处刺出缺口。2.根据权利要求1所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述翻转模块包括旋转组件和感应组件，所述感应组件包括位置传感器和传感器挡片，所述位置传感器安装在所述安装板上，所述传感器挡片连接所述旋转组件，所述旋转组件转动带动所述传感器挡片运动以使所述传感器挡片接触所述位置传感器；所述旋转组件根据所述位置传感器的感应信号转动至设定位置。3.根据权利要求1所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述移动部在进行解键合时带动所述拉拔翻转部移动至所述解键合位置，和，在完成解键合后带动所述拉拔翻转部移动至所述传出位置。4.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述吸附模块包括顶板和拉拔吸盘，所述拉拔吸盘设置于所述顶板上，所述顶板上距所述刀具对准部距离最小的位置，所述拉拔吸盘的设置数量最多。5.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述承载吸附部包括承载吸盘、承载吸盘控制阀和承载吸盘真空表，所述承载吸盘真空表用于检测所述承载吸盘的真空度，所述承载吸盘控制阀根据所述承载吸盘的真空度打开或关闭所述承载吸盘真空；所述吸附模块包括拉拔吸盘、拉拔吸盘控制阀和拉拔吸盘真空表，所述拉拔吸盘真空表用于检测所述拉拔吸盘的真空度，所述拉拔吸盘控制阀根据所述拉拔吸盘的真空度打开或关闭所述拉拔吸盘真空。6.根据权利要求1至3任一项所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述拉拔模块还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述拉拔吸盘，用于测量所述拉拔模块施加的拉力值，所述拉拔模块根据所述拉力值调节拉力大小。7.根据权利要求6所述的晶圆解键合系统，其特征在于，所述拉拔模块还包括距离传感器，所述距离传感器用于在所述解键合位置处测量距所述第一晶圆的距离。8.一种晶圆解键合系统的控制方法，其特征在于，应用于包括承载吸附部，移动部，拉拔翻转部和刀具对准部的晶圆解键合系统，所述控制方法包括：控制所述承载吸附部吸附键合片晶圆的第一晶圆；控制所述移动部带动所述拉拔翻转部移动至解键合位置，所述拉拔翻转部的吸附模块
吸附所述键合片晶圆的第二晶圆；控制所述刀具对准部的刀具移动至所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处以在所述键合胶层上刺出缺口；控制所述拉拔翻转部的拉拔模块移动，所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合后停止移动所述拉拔模块；控制所述移动部带动所述拉拔翻转部移动至传出位置；控制所述拉拔翻转部的翻转模块转动，所述翻转模块带动所述吸附模块和所述第二晶圆转动以翻转所述第二晶圆。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述拉拔模块包括压力传感器和距离传感器；所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合后停止移动所述拉拔模块，包括：所述拉拔模块带动所述吸附模块移动以施加使所述第二晶圆远离所述第一晶圆移动的拉力，通过所述压力传感器实时测量所述拉拔模块施加的拉力，所述距离传感器实时测量距所述第一晶圆的距离；当所述拉力小于等于设定的拉力阈值，且距所述第一晶圆的距离小于等于设定的距离阈值时，所述第一晶圆与所述第二晶圆解键合完成，停止移动所述拉拔模块。10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述刀具上设有进气孔和出气孔，所述进气孔与所述出气孔连通，所述进气孔连接气体发生装置，所述出气口设置于所述刀具的刀头上；所述控制所述刀具对准部的刀具至所述第一晶圆和所述第二晶圆之间的键合胶层处以在所述键合胶层上刺出缺口之后，还包括：控制所述气体发生装置吹出带电子的气体，直至所述第一晶圆和所述第二晶圆解键合后停止。

技术总结
本发明提供了一种晶圆解键合系统及其控制方法，晶圆解键合系统包括用于承载键合片晶圆并吸附键合片晶圆的第一晶圆的承载吸附部；用于在解键合位置吸附键合片晶圆的第二晶圆，带动吸附模块在解键合位置处施加使第二晶圆远离第一晶圆移动的拉力，和在传出位置处翻转第二晶圆的拉拔翻转部；传动连接所述拉拔翻转部用于带动拉拔翻转部移动至解键合位置以进行解键合和移动至传出位置以传出第二晶圆的移动部；用于朝向键合片晶圆移动以在第一晶圆和第二晶圆之间的键合胶层处刺出缺口的刀具对准部。该晶圆解键合系统的各部分结构配合能够完成快速稳定的晶圆解键合操作，通过晶圆解键合系统的控制方法进行控制能够进行自动化的晶圆解键合操作。的晶圆解键合操作。的晶圆解键合操作。


技术研发人员：王金龙 温海涛 徐晓伟 孙璞 孙振聪
受保护的技术使用者：沈阳芯源微电子设备股份有限公司
技术研发日：2023.04.04
技术公布日：2023/7/7