本发明的实施例是有关于一种剥离系统及剥离方法。
背景技术：
为了制造集成电路(integratedcircuits)，半导体晶片被用来形成集成电路。在制造工艺期间，通过以下来制作集成电路：对半导体晶片(例如，硅晶片)执行多个处理步骤(例如，刻蚀步骤、光刻步骤、沉积步骤等)；随后将半导体晶片切割成单独的集成电路。在一些应用中，将晶片结合在一起以形成晶片堆叠(waferstack)。在其他应用中，为了实现更高的集成度、简化封装工艺、或者对电路或其他组件进行耦合，可在切割步骤之前将两个或更多个晶片结合在一起，这允许在减薄(thindown)之后在晶片的两侧上制作集成电路。此外，由于晶片级结合(waferlevelbonding)显示出对“超越摩尔(morethanmoore)”技术(其中通过结合不一定根据摩尔定律(moore'slaw)按比例缩放的功能来为器件提供附加值)的增大的希望，晶片剥离(waferdebonding)正成为将一个晶片从另一晶片分离的期望工艺。此外，在对结合晶片进行检验期间，可能发现结合具有缺陷且晶片可能需要从彼此剥离。如果晶片堆叠的结合是成功的，则可对晶片执行一些残留的工艺来完成制造工艺。
然而，使用传统的机械方法或化学方法难以将一些晶片堆叠分离。另外，晶片有时为相对地轻薄，使得它们不适合承受剥离工艺期间施加的力。这样一来，晶片在剥离工艺期间可能会失效。当前的单侧晶片剥离系统及方法使用在晶片旋转360度的同时在晶片的倾斜区处重复(例如，四次)进行插入及缩回的平刀片。然而，当前的晶片剥离系统及方法效率低且常常在平刀片插入点的相对侧处导致晶片破裂及大的边缘缺陷率。另一方面，双面剥离系统及方法在晶片边缘附近具有较低的缺陷风险，但是可能需要较大的拉力，这可能会导致晶片破裂。因此，当前的晶片剥离系统及方法并不完全令人满意。
在背景技术部分中公开的信息仅旨在为下面阐述的本发明的各种实施例提供背景，且因此背景部分可包括未必是现有技术信息(即，所属领域中的一般技术人员已知的信息)的信息。因此，在本背景技术部分中阐述当前命名的发明人的工作的范围内，所述工作以及在提出申请时可能不符合现有技术的说明的方面既不明确也不隐含地被认为是针对本公开的现有技术。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种用于剥离一对结合晶片的剥离系统，包括：晶片卡盘、一对圆形板分离刀片以及两个拉头。晶片卡盘具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到晶片卡盘的顶表面的一对结合晶片旋转。一对圆形板分离刀片包括第一分离刀片及第二分离刀片。第一分离刀片与第二分离刀片在直径方向上彼此相对地排列在一对结合晶片的边缘处。第一分离刀片及第二分离刀片插入在一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间。两个拉头被配置成向上拉动第二晶片以将第二晶片从第一晶片剥离。
本发明实施例提供一种剥离系统，包括：晶片卡袍、多个圆形板分离刀片、挠曲晶片总成以及自动光学检验(aoi)系统。晶片卡盘具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到晶片卡盘的顶表面的一对结合晶片旋转。多个圆形板分离刀片彼此均等地间隔开且排列在一对结合晶片周围，并且被配置成在与旋转的一对结合晶片相反的方向上旋转。多个圆形板分离刀片以可旋转方式插入在一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间。挠曲晶片总成包括至少两个拉头。至少两个拉头被配置成向上拉动第二晶片以将第一晶片从第二晶片剥离。自动光学检验(aoi)系统包括三维相机。三维相机被配置成对剥离过程进行监测。自动光学检验系统向致动器传送反馈信号。致动器控制多个圆形板分离刀片以及挠曲晶片总成的至少两个拉头。
本发明实施例提供一种用于剥离一对结合晶片的方法，包括：使用真空抽吸将一对结合晶片贴合到晶片卡盘；使用自动光学检验(aoi)系统确定一对结合晶片之间的结合界面；使用自动光学检验系统确定从一对圆形板刀片到一对结合晶片的距离；使用机械手臂将一对圆形板刀片插入到结合界面；通过使贴合到一对结合晶片的晶片卡盘旋转来使一对结合晶片旋转；以及将一对结合晶片中的顶部晶片向上拉动以剥离一对结合晶片，同时将一对圆形板刀片从一对结合晶片缩回。
附图说明
下面参考以下各图来详细阐述本公开的各种示例性实施例。提供图式仅是为了说明的目的，并且仅绘示本公开的示例性实施例，以有利于读者理解本公开。因此，不应将图式视为对本公开的宽度、范围或适用性的限制。应当注意，为了清楚及易于说明起见，这些图式未必按比例绘制。
图1a示出根据本公开一些实施例的晶片剥离系统的实例，晶片剥离系统用于使用一对圆形板刀片来剥离一对结合晶片；
图1b示出根据本公开一些实施例的晶片剥离方法的示意图，所述晶片剥离方法使用围绕晶片彼此均等地间隔开的多个分离刀片来剥离一对结合晶片；
图1c示出根据一些实施例的晶片剥离方法的示意图，所述晶片剥离方法使用在旋转晶片的相反方向上旋转的一对圆形板刀片来剥离一对结合晶片；
图2示出根据本公开一些实施例的用于剥离结合晶片的晶片剥离系统的应用的剖视图；
图3a示出根据一些实施例的图1a、图1b、图1c或图2所示的晶片剥离系统的分离刀片的剖视图及俯视图；
图3b示出根据一些实施例的具有剥离波前(de-bondwavefront)的晶片剥离系统的俯视图；
图4示出根据一些实施例的晶片剥离方法的示意图，所述晶片剥离方法使用具有不同拉力的一对拉头(pullinghead)来剥离一对结合晶片；
图5示出根据一些实施例的晶片剥离方法的流程图，所述晶片剥离方法使用一对圆形板刀片来剥离一对结合晶片。
具体实施方式
下面参考附图来阐述本公开的各种示例性实施例，以使所属领域中的一般技术人员能够制作及使用本公开。对于所属领域中的一般技术人员来说将显而易见的是，在阅读本公开之后，在不脱离本公开的范围的情况下，可对本文阐述的实例进行各种改变或修改。因此，本公开不限于本文阐述及示出的示例性实施例及应用。此外，在本文中公开的方法中步骤的特定顺序和/或层次仅是示例性途径。基于设计偏好，所公开的方法或工艺的步骤的特定顺序或层次可在保持在本公开的范围内的同时被重新布置。因此，所属领域中的一般技术人员将理解，本文公开的方法及技术以样本顺序呈现各种步骤或动作，且本公开不限于所呈现的特定顺序或层次，除非另有明确说明。
图1a示出根据一些实施例的用于剥离一对结合晶片的示例性晶片剥离系统100a。如图1a中所示，提供晶片卡盘(waferchuck)105以用于固持结合至彼此的第一晶片101a与第二晶片101b。在此示例性实施例中，可使用机械贴合、电贴合或磁贴合技术将晶片卡盘105贴合到合适的固定装置(fixture)103。在一些另外的实施例中，可使用真空抽吸技术将第一晶片101a贴合到晶片卡盘105。此外，第一晶片101a及第二晶片101b可放置在晶片卡盘105上，其中第一晶片101a与晶片卡盘105的顶表面直接接触。在各种实施例中，第二晶片101b可通过直接结合技术或间接结合技术结合到第一晶片101a。举例来说，第二晶片101b可通过硅熔融结合(fusionbonding)、氧化物结合、混合结合、或粘合结合技术结合到第一晶片101a。
参照图1a，晶片剥离系统100a可包括放置在结合晶片101a及结合晶片101b边缘处的一对刀片107。在一些实施例中，所述一对刀片107可在直径方向上彼此相对地排列(即，位于结合晶片101a及结合晶片101b的相对侧上)或者相对于结合晶片101a及结合晶片101b的旋转的中心轴线彼此成预定角度。在各种实施例中，所述一对刀片107可具有圆形板的形状，所述圆形板的直径107a处于从约14mm到约50mm的范围内且厚度107b处于从约2mm到约6mm的范围内。在一些另外的实施例中，如示例性剖视边缘视图111中所示，所述一对刀片107可具有三角形边缘。在其他实施例中，所述一对刀片107可具有圆形边缘或正方形边缘。
根据一些实施例，分离刀片107可插入在第一晶片101a与第二晶片101b之间的区域中且所述区域可具有倾斜边缘以帮助插入。在各种实施例中，拉头113a及拉头113b可分别贴合到螺旋弹簧113c及螺旋弹簧113d，螺旋弹簧113c及螺旋弹簧113d被配置成控制第一拉力113f及第二拉力113g。在一些实施例中，当在直径方向上彼此相对地排列的所述一对刀片107可旋转地插入在第一晶片101a与第二晶片101b之间时，拉头113a及拉头113b以增加的量连续地施加第一拉力113f及第二拉力113g，直到自动光学检验(automaticopticalinspection，aoi)系统109检测到第一晶片101a与第二晶片101b在至少一个边缘上(和/或两个边缘上)已经剥离。在一些实施例中，插入点可由aoi系统109精确地控制，aoi系统109可包括例如马达(motors)、致动器(actuators)、及其他光学仪器、以及用于执行本文中阐述的操作的控制器电路系统和/或处理器。在一些另外的实施例中，aoi系统109可还包括：一对三维相机(three-dimensionalcameras)或电荷耦合器件相机(charge-coupleddevicecameras)，被配置成检查剥离工艺且向控制器和/或处理器提供信息，以进一步调节分离刀片107。在各种实施例中，aoi系统109可还确定刀片107应该在第一晶片101a与第二晶片101b之间插入多远，或者判断是否增大或减小施加到第二晶片101b的拉力113f及拉力113g。此外，aoi系统109可还测量所述一对刀片107的插入速度、深度及斜率并将所测量的参数反馈到控制器，所述控制器被配置成控制所述一对刀片107的旋转速度以及第一结合晶片101a及第二结合晶片101b的旋转速度。
在一些另外的实施例中，可提供挠曲晶片总成(flexwaferassembly)来固持及移动所述一对结合晶片中的第二晶片101b。挠曲晶片总成可由可编程驱动马达控制且可被配置成从aoi系统接收所测量的参数，例如所述一对刀片107的插入速度、深度及斜率。在一些实施例中，挠曲晶片总成可包括至少两个拉头，第一拉头113a与第二拉头113b相对于晶片卡盘的中心轴线(和/或相对于所述一对结合晶片的中心轴线)在直径方向上彼此相对地放置。
拉头113a及拉头113b可被配置成施加与第二晶片101b的表面垂直的纵向拉力且从第一晶片101a分离及移除第二晶片101b。在各种实施例中，纵向拉力可处于从约0.1千克力(kilogram-force，kgf)到约10千克力(kgf)的范围内。以上公开范围内的拉力可提供足够的扭矩，同时将晶片破裂的风险最小化。在一些实施例中，可由拉头113a及拉头113b施加不同的拉力，以提供不平衡的扭矩，这可带来更高效的剥离工艺。这样一来，不平衡扭矩(unbalancedtorques)的量可基于根据所述一对刀片107的横截面形状估计的剥离裂纹长度来确定。在一些实施例中，拉头113a被配置成贴合到螺旋弹簧113c及真空软管/导管113e的吸盘(suctioncup)。在一些实施例中，真空软管(vacuumhose)/导管(conduit)穿过螺旋弹簧113c。拉头113b可以与拉头113a类似的方式构造，且贴合到第二螺旋弹簧113d及第二真空导管113e。此外，真空导管113e中的每一者可贴合到真空源，真空源被配置成向拉头113a提供期望的真空压力。在一些实施例中，相同的真空源可由拉头113a与拉头113b共享。在一些实施例中，拉头113a及拉头113b可具有可调节的顶部真空吸盘位置，例如处于在第二晶片101b的顶表面上方从约3cm到约9cm的范围内。在一个实施例中，真空系统可由提供拉力的拉头113a与拉头113b共享。此外，拉头113a及拉头113b可由马达或其他致动器提供动力，所述马达或其他致动器被配置成在结合晶片旋转180度或者一圈或更多圈之后向上拉动第二晶片101b。在一些实施例中，结合晶片101a及结合晶片101b的旋转角度是基于分离成功率、晶片破裂率、晶片缺陷率和/或晶片刮擦率。
在各种实施例中，一对螺旋弹簧113c及螺旋弹簧113d可贴合到拉头113a及拉头113b，以缓冲拉力且将结合晶片上的硬着陆(hardlanding)最小化。在一些实施例中，所述一对螺旋弹簧可具有不同的弹簧系数，使得由第一拉头113a施加的第一拉力小于由第二拉头113b施加的第二拉力。在这方面，所述一对螺旋弹簧的弹簧系数可处于从约1×102n/m到约1×105n/m的范围内，以在结合晶片上提供软着陆(softlanding)。在一些实施例中，为了在第一拉头113a及第二拉头113b上提供足够不平衡的扭矩，第一螺旋弹簧的弹簧系数可例如比第二螺旋弹簧的弹簧系数大10倍到100倍。
图1b示出根据一些实施例的晶片剥离方法100b的示意图，晶片剥离方法100b使用围绕结合晶片彼此均等地间隔开的多个分离刀片来剥离一对结合晶片。如图1b中所示，可使用具有不同厚度且从所述一对结合晶片101的边缘插入所述一对结合晶片101之间的一对分离刀片115a及分离刀片115b来分离所述一对结合晶片101。在各种实施例中，所述一对分离刀片115a及分离刀片115b在直径方向上彼此相对地排列。在一些实施例中，多个分离刀片可用于晶片剥离工艺100b。这种方法可带来较小的晶片旋转量。举例来说，可将分离刀片115a、分离刀片119a、分离刀片121a、分离刀片123a、分离刀片115b、分离刀片119b、分离刀片121b及分离刀片123b彼此均等地间隔开且围绕结合晶片101排列。更具体来说，分离刀片115a、分离刀片119a、分离刀片121a、分离刀片123a、分离刀片115b、分离刀片119b、分离刀片121b及分离刀片123b可围绕结合晶片101排列，相对于彼此成45度。具体来说，分离刀片的这种排列仅允许45°的晶片旋转，以在结合晶片101的边缘周围实现剥离裂纹。
图1c示出根据一些实施例的晶片剥离方法100c的示意图，晶片剥离方法100c使用一对圆形板刀片114a及圆形板刀片114b来剥离一对结合晶片101，所述一对圆形板刀片114a及圆形板刀片114b在旋转的所述一对结合晶片101的相反方向上旋转。举例来说，如图1c中所示，根据一些实施例，可通过晶片卡盘在顺时针方向上旋转结合晶片101，而在逆时针方向上旋转圆形板刀片114a及圆形板刀片114b。这样一来，可显著减少对结合晶片101的边缘或斜面的损坏。在一些实施例中，圆形板刀片114a与圆形板刀片114b的旋转以及插入速度可不同。在一些实施例中，如上所述，圆形板刀片114a及圆形板刀片114b中的每一者的旋转及插入速度由aoi系统109各别控制。
图2示出根据一些实施例的用于剥离一对结合晶片的晶片剥离系统200的单侧的示意图。晶片剥离系统200包括具有厚度205的分离刀片203及在剥离工艺期间与一对结合晶片201a及201b同心的晶片卡盘202e。如图2中所示，分离刀片203插入在所述一对结合晶片201a及结合晶片201b的边缘之间。在一些实施例中，也可相对于结合晶片201a及结合晶片201b在直径方向上彼此相对地排列有一对分离刀片。在一些实施例中，这对分离刀片具有相同的厚度且被配置成插入在结合晶片201a及结合晶片201b的相对侧上的所述一对结合晶片201a及结合晶片201b的边缘之间。
在一些实施例中，晶片卡盘202e的直径可处于从约150mm到约250mm的范围内，使得结合晶片201a及结合晶片201b的外围边缘部分在从晶片卡盘202e接收足够的支撑的同时具有足够的空间来变形。在一些实施例中，晶片卡盘202e的直径可小于所述一对结合晶片201a及结合晶片201b的最大直径。执行剥离工艺所需的自由站立长度或诱导裂纹长度l202可基于以下关系来确定：
其中γ是与分割第一晶片201a的块状样品所需的功相关的表面能，e是杨氏模量，杨氏模量测量结合晶片201a及结合晶片201b的刚度，t是晶片201a的厚度202a，2y是分离刀片203的厚度205，且l是结合晶片之间形成的诱导裂纹长度202。这样一来，给定分离刀片203的可接受厚度205的范围及可接受晶片卡盘直径的范围，则可基于以上公开的关系确定诱导裂纹长度l202的范围。举例来说，给定硅的杨氏模量为1.3×1011pa以及结合晶片的厚度为0.000775mm，如果分离刀片的厚度205处于1×10-3到2×10-4米(m)的范围内，表面能处于0.2j/m2到0.5j/m2的范围内，且晶片卡盘202e的直径处于154.042159mm到248.089mm的范围内，则诱导裂纹长度l202的范围处于72.97892052mm到25.95538mm的范围内。
图3a示出根据本公开各种实施例的示例性分离刀片301、分离刀片302及分离刀片303的剖视图，分离刀片301、分离刀片302及分离刀片303可用于针对以上图1a、图1b、图1c及图2所示及所述的晶片剥离系统。举例来说，分离刀片301可具有尖端，如图3a所示的剖视图中所示。在一些实施例中，分离刀片301可具有处于约2mm到约4mm的范围内的厚度t1。在一些实施例中，分离刀片可具有：前端部分，具有处于约2mm到约5mm的范围内的深度l1。如图3a中所示，分离刀片302可具有被设计成减少刮擦风险的圆形前楔(如剖视图中所示)。在一些实施例中，分离刀片302可具有：厚度t2，处于从约2mm到约10mm的范围内；以及前端部分，具有处于从约2mm到约10mm的范围内的深度l2。如图3a中进一步所示，分离刀片303可具有如剖视图中所示的正方形前楔。在一些实施例中，分离刀片303可具有：厚度t3，处于约2mm到约4mm的范围内；以及前端部分，具有处于约3mm到约5mm的范围内的深度l3。
在各种实施例中，图3a中所示的分离刀片可由具有以下的材料制成：用于减少刮擦风险的小的划痕硬度(例如，当待剥离的晶片由硅制成时小于5十亿帕斯卡(gpa))以及用于产生没有晶片缺陷的初始剥离区域的高的杨氏模量(例如，大于约3十亿帕斯卡(gpa))。在一些实施例中，分离刀片301、分离刀片302及分离刀片303的划痕硬度可小于待剥离的晶片(例如，图1a中的晶片101a、晶片101b)的材料的划痕硬度。在其他实施例中，分离刀片301、分离刀片302及分离刀片303可由具有处于从约0.05gpa到约0.3gpa的范围内的划痕硬度及处于从约3gpa到3.95gpa的范围内的杨氏模量的聚醚醚酮(polyetheretherketone，peek)、铝(aluminum，al)或特氟隆(teflon)制成，或者由呈现这种杨氏模量及硬度的其他材料制成。
图3b示出根据一些实施例的由图1a、图1b或图1c中所示的晶片剥离系统执行的剥离工艺的俯视图。在剥离工艺期间，可以长度d309将分离刀片307插入到晶片305中。此外，基于由拉头113a及拉头113b(图1a)施加的初始拉力，可将初始剥离区域扩展到扩大的剥离区域d’311(如虚线所示)，从而降低晶片破裂的风险。
图4示出根据一些实施例的晶片剥离方法的示意图，所述晶片剥离方法使用具有不同拉力的一对拉头来剥离一对结合晶片。如图4中所示，在剥离工艺期间，分别将第一分离刀片409a及第二分离刀片409b插入在第一晶片401a与第二晶片401b之间达第一距离d1及第二距离d2。在一些实施例中，第一距离d1可等于第二距离d2。第一插入距离d1及第二插入距离d2可分别处于从约8mm到约12mm的范围内，所述范围被优化以降低晶片破裂的可能性。在一些实施例中，可利用应变传感器416在第一刀片409a及第二刀片409b的插入期间监测第二晶片401b的机械压缩，以避免晶片破裂。在一些实施例中，应变传感器416可通过产生电信号来估计第二晶片401b的机械位移，电信号随着在剥离工艺期间施加的应变压力而变化。在一些实施例中，应变传感器416包括：电阻变换器417，将第二晶片401b的机械伸长或压缩转换成电阻改变。在另一些实施例中，压力传感器418可被耦合到第一刀片409a及第二刀片409b，且被配置成测量施加在第一晶片401a与第二晶片401a的结合界面上的压力。举例来说，如果第一刀片409a或第二刀片409b插入到第一晶片401a或第二晶片401b中，而不是插入在结合晶片之间，则压力传感器418可检测到高的压力。在其他实施例中，可使用aoi系统109(图1a)来控制插入距离d1及距离d2。
仍然参照图4，所述一对结合的第一晶片401a及第二晶片401b可具有预设的最大直径d403。在各种实施例中，可将预设的最大直径d403优化以降低晶片破裂的可能性。这样一来，在一些实施例中，在切割及封装之前，预设的最大直径d403可为12英寸(即，300mm)晶片。在另一些实施例中，结合晶片401a及晶片401b被放置在晶片卡盘407上且与晶片卡盘407同心。在一些实施例中，晶片卡盘407具有预设的最大横向尺寸(例如，在圆形的情况下的直径)d’405小于结合晶片401a及结合晶片401b的最大直径d。举例来说，晶片卡盘407的最大尺寸d’405可为8英寸。在一些实施例中，最大尺寸405d’可为结合晶片401a及结合晶片401b的最大直径d的约0.5到约0.9倍，使得结合晶片401a及结合晶片401b具有用于执行剥离工艺的期望的外围空间(独立外围区域)。在一些实施例中，可确定最大尺寸405d’，使得晶片卡盘407为结合晶片401a及结合晶片401b提供期望的背面支撑且使用剥离工艺降低晶片破裂的可能性。在一些实施例中，晶片卡盘407可具有处于从约150毫米(mm)到约250mm范围内的最大尺寸405d’。
在一些实施例中，晶片剥离方法可使用在直径方向上彼此相对地排列的一对拉头415a及拉头415b来向上拉动第二晶片401b。在一些另外的实施例中，也可在第二晶片401b的顶表面上放置两个以上的拉头，用于从第一晶片401a上提起第二晶片401b。此外，为了提供增强的拉力，可根据特定的图案(例如线性、圆形或抛物线形)排列多个拉头。此外，例如，由所述多个拉头提供的拉力可为不平衡的且由aoi系统109各别控制。
基于上述排列，以不同深度插入在结合晶片401a与结合晶片401b之间的所述两个分离刀片409a与分离刀片409b可使得支点移动到不同位置。举例来说，所述两个分离刀片409a及分离刀片409b的初始插入深度d1及初始插入深度d2可分别使得支点位于距拉头415a、拉头415b初始距离d411处。此外，随着所述两个分离刀片409a及分离刀片409b的插入深度增加，支点可位于距离拉头415a、拉头415b距离d’413处。在一些实施例中，较大的插入深度可增强剥离波传播且减小剥离力，并且因此，在所述一对结合晶片401a及结合晶片401b的每一侧上引入较小的晶片弯曲，以降低晶片破裂的可能性。
图5示出根据一些实施例的晶片剥离方法的流程图，所述晶片剥离方法使用一对圆形板刀片来剥离一对结合晶片。尽管针对图1a到图4阐述了方法500，但是应理解，方法500并不限于图1a到图4中公开的这些结构，且可单独地独立于图1a到图4中公开的结构。另外，方法500的一些操作可能以不同的次序发生和/或与除本文中示出和/或阐述的动作或事件之外的其他动作或事件同时发生。此外，在实施本公开的一或多个方面或实施例时可能并不需要所有所示出的操作。此外，本文中所绘示的操作中的一或多个操作可在一或多个不同的操作和/或阶段中施行。
在操作501处，将一对结合晶片放置到晶片卡盘上。在一些实施例中，可使用真空将所述一对结合晶片贴合到晶片卡盘。在各种实施例中，在操作501之前，可对所述一对结合晶片的第一晶片进行处理以形成特征，例如电路、连接层、接触件及其他适用的结构。在一些实施例中，所述一对结合晶片中的第二晶片可包括由半导体、蓝宝石、热塑性聚合物、氧化物、碳化物或其他合适的材料制成的衬底。
在操作503处，使用自动光学检验(aoi)系统对第一晶片与第二晶片的结合界面进行定位。举例来说，可在结合晶片的边缘表面之上执行接垫探测或光学扫描。在另一些实施例中，在操作503处，可判断晶片未对准以及界面空隙是否处于期望的区中。此外，aoi系统还可确定从一对圆板形刀片到所述一对结合晶片的距离。
在操作505处，基于从aoi系统接收到的反馈，机械手臂或其他机构将刀片移动到界面附近的最近点。在一些实施例中，机械手臂包括被配置成支撑分离刀片的刀片部分，且可包括传感器以增强刀片部分相对于所述一对结合晶片的定位，从而防止刮擦所述一对结合晶片的表面。在一些实施例中，刀片部分实质上为u形的，以将刀片部分与结合晶片边缘之间的接触量最小化。在操作507处，将所述一对刀片从边缘缓慢地插入到第一晶片与第二晶片的结合界面中，以有利于第一晶片与第二晶片的剥离。在一些实施例中，可使用压力探测器实时监测在所述一对刀片的插入期间施加到第一晶片及第二晶片的压力。在此实施例中，实时压力监测会降低操作507期间晶片破裂的风险。在这方面，从压力探测器接收到的压力测量值也可帮助确定所述一对刀片应该在第一晶片与第二晶片之间插入多远，或者判断是否缩回插入的所述一对刀片以避免晶片破裂。在一些实施例中，在插入操作507期间，可使所述一对刀片在旋转晶片卡盘的相反方向上旋转。
在操作509处，通过贴合到第一晶片的底表面的旋转卡盘使结合晶片旋转多次。在一些实施例中，使结合晶片旋转四次，每一旋转期间旋转45度。在其他实施例中，可依据晶片衬底类型和/或其他制造工艺需求使结合晶片旋转超过360度。
在操作511处，通过在拉头内部产生真空，将两个拉头贴合到第二晶片的上表面。在操作513处，将第一晶片从第二晶片剥离及分离。可使用本申请中公开的剥离系统及方法来执行剥离工艺。可利用一对不同或相同的拉力以有利于进行剥离工艺，同时缩回插入的所述一对刀片。这将产生更少的边缘缺陷和/或降低的晶片破裂率。在操作515处，检验剥离的第一晶片及第二晶片的表面缺陷、制动及划痕。在操作517处，可通过对有缺陷的晶片进行替换、清洁或重新抛光来对第一晶片及第二晶片的剥离表面进行返工。
根据一些实施例，提供一种用于剥离一对结合晶片的剥离系统，包括晶片卡盘、一对圆形板分离刀片以及至少两个拉头。晶片卡盘具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到晶片卡盘的顶表面的一对结合晶片旋转。一对圆形板分离刀片包括第一分离刀片及第二分离刀片。第一分离刀片与第二分离刀片在直径方向上彼此相对地排列在一对结合晶片的边缘处。第一分离刀片及第二分离刀片插入在一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间。至少两个拉头被配置成向上拉动第二晶片以将第二晶片从第一晶片剥离。
根据一些实施例，一对圆形板分离刀片中的每一者的前端部分的横截面具有选自以下中的形状：圆形楔，正方形楔及三角形楔。根据一些实施例，一对圆形板分离刀片中的每一者具有处于从约3十亿帕斯卡(gpa)到约3.95十亿帕斯卡(gpa)的范围内的杨氏模量。根据一些实施例，一对圆形板分离刀片被配置成在与旋转的一对结合晶片相反的方向上旋转。根据一些实施例，在插入过程期间，一对圆形板分离刀片受自动光学检验(aoi)系统控制，自动光学检验系统被配置成控制一对圆形板分离刀片的插入深度。根据一些实施例，自动光学检验系统还被配置成确定将一对圆形板分离刀片插入在一对结合晶片之间的插入点。根据一些实施例，还包括至少一个压力探测器，至少一个压力探测器被配置成监测在一对圆形板分离刀片的插入过程期间施加到第一晶片及第二晶片的压力。根据一些实施例，至少两个拉头被配置成分别施加至少第一拉力及第二拉力。根据一些实施例，第一拉力与第二拉力被设定成不相等。
根据一些实施例，提供一种剥离系统，包括晶片卡盘、多个圆形板分离刀片、挠曲晶片总成以及自动光学检验(aoi)系统。晶片卡盘具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到晶片卡盘的顶表面的一对结合晶片旋转。多个圆形板分离刀片彼此均等地间隔开且排列在一对结合晶片周围，并且被配置成在与旋转的一对结合晶片相反的方向上旋转。多个圆形板分离刀片以可旋转方式插入在一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间。挠曲晶片总成包括至少两个拉头，至少两个拉头被配置成向上拉动第二晶片以将第一晶片从第二晶片剥离。自动光学检验系统包括三维相机，三维相机被配置成对剥离过程进行监测。自动光学检验系统向致动器传送反馈信号，致动器控制多个圆形板分离刀片以及挠曲晶片总成的至少两个拉头。
根据一些实施例，多个圆形板分离刀片以不同的速度旋转。根据一些实施例，多个圆形板分离刀片具有处于从约2mm到约6mm的范围内的厚度。根据一些实施例，多个圆形板分离刀片中的第一分离刀片在一对结合晶片之间插入到第一距离，且多个圆形板分离刀片中的第二分离刀片在一对结合晶片之间插入到第二距离，第二距离不同于第一距离。根据一些实施例，自动光学检验系统还被配置成测量多个圆形板分离刀片的插入速度、深度及斜率并将所测量的插入速度、深度及斜率反馈到控制器，控制器被配置成控制多个圆形板分离刀片的旋转速度及一对结合晶片的旋转速度。
根据一些实施例，提供一种用于剥离一对结合晶片的方法。方法包括：使用真空抽吸将一对结合晶片贴合到晶片卡盘；使用自动光学检验(aoi)系统确定一对结合晶片之间的结合界面。使用自动光学检验系统确定从一对圆形板刀片到一对结合晶片的距离。使用机械手臂将一对圆形板刀片插入到结合界面。通过使贴合到一对结合晶片的晶片卡盘旋转来使一对结合晶片旋转；以及将一对结合晶片中的顶部晶片向上拉动以剥离一对结合晶片，同时将一对圆形板刀片从一对结合晶片缩回。
根据一些实施例，方法还包括：检验被剥离的结合晶片的表面的缺陷。根据一些实施例，方法还包括：对被剥离的结合晶片的表面进行清洁及重新抛光。根据一些实施例，方法还包括：使一对结合晶片旋转四次，其中每一次旋转旋转45度。根据一些实施例，方法还包括：在插入所述一对圆形板刀片的步骤期间，使用压力探测器监测一对结合晶片中的压力。根据一些实施例，一对圆形板刀片在与旋转的晶片卡盘相反的方向上旋转。
尽管以上已阐述了本公开的各种实施例，然而应理解，所述实施例仅以举例方式而非限制方式呈现。同样，各个图式可绘示示例性架构或配置，提供所述示例性架构或配置是为了使所属领域中的一般技术人员能够理解本公开的示例性特征及功能。然而，所属领域中的一般技术人员应理解，本公开并非仅限于所示出的示例性架构或配置，而是可使用各种替代架构及配置来实施。另外，如所属领域中的一般技术人员应理解，一个实施例的一个或多个特征可与本文中所述的另一实施例的一个或多个特征进行组合。因此，本公开的广度及范围不应受上述示例性实施例中的任一示例性实施例限制。
还应理解，本文中每当使用例如“第一”、“第二”等称谓来提及元件时均不是笼统地限制所述元件的数量或次序。而是，本文中使用这些称谓作为区分两个或更多个元件或区分元件的实例的便捷手段。因此，提及“第一元件”及“第二元件”并不意味着仅可采用两个元件或者第一元件必须以某种方式在第二元件之前。
另外，所属领域中的一般技术人员应理解，可使用各种不同的技术及技法中的任一种来表示信息及信号。举例来说，数据、指令、命令、信息、信号、位及符号(举例来说，在以上说明中可能提及的)可由电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光学场或光学粒子或其任意组合来表示。
所属领域中的一般技术人员还应理解，结合本文所公开的各个方面阐述的各种例示性逻辑区块、模块、处理器、构件、电路、方法及功能中的任一者可由电子硬件(例如，数字实施形式、模拟实施形式或两者的组合)、韧件、包含指令的各种形式的程序或设计代码(为方便起见，在本文中可被称为“软件”或“软件模块”)或这些技术的任意组合来实施。
为清楚地例示硬件、韧件及软件的此种可互换性，以上已对各种例示性组件、区块、模块、电路及步骤在其功能方面进行了大体阐述。此种功能是被实施为硬件、韧件还是软件、抑或被实施为这些技术的组合取决于具体应用及施加于整个系统的设计约束条件。所属领域中的技术人员可针对每一具体应用以各种方式实施所阐述的功能，但此种实施决策不会导致脱离本公开的范围。根据各种实施例，处理器、器件、组件、电路、结构、机器、模块等可被配置成执行本文中所述的功能中的一个或多个功能。本文中针对规定操作或功能使用的用语“被配置成”或“被配置用于”是指处理器、器件、组件、电路、结构、机器、模块、信号等被实体构造成、编程成、排列成和/或格式化成执行规定操作或功能。
此外，所属领域中的一般技术人员应理解，本文中所述的各种例示性逻辑区块、模块、器件、组件及电路可在集成电路(ic)内实施或由集成电路(ic)执行，所述集成电路可包括数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(fieldprogrammablegatearray，fpga)或其他可编程逻辑器件、或其任意组合。逻辑区块、模块及电路还可包括天线和/或收发器，以与网络内或器件内的各种组件进行通信。被编程成执行本文中的功能的处理器将变成专门编程的或专用的处理器，且可被实施为计算器件的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与dsp核的结合、或者执行本文中所述的功能的任何其他合适的配置。
如果以软件的形式实施，则所述功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上。因此，本文中所公开的方法或算法的步骤可被实施为存储在计算机可读媒体上的软件。计算机可读媒体包括计算机存储媒体及通信媒体二者，包括任何可能够将计算机程序或代码从一个地方传递到另一地方的任何媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为示例而非限制，这种计算机可读媒体可包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦可编程只读存储器(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory，eeprom)、只读光盘(compactdisk-rom，cd-rom)或其他光盘存储器件、磁盘存储器件或其他磁性存储器件、或者可用于以指令或数据结构的形式存储所期望的程序代码且可由计算机存取的任何其他媒体。
在本文件中，本文使用的用语“模块”是指用于执行本文中所述的相关功能的软件、韧件、硬件以及这些元件的任意组合。另外，为便于论述，各种模块被阐述为离散模块；然而，对于所属领域中的一般技术人员来说显而易见的是，可将两个或更多个模块组合形成单个模块，由所述单个模块执行根据本公开的实施例的相关功能。
对本公开中所述的实施方式的各种修改对于所属领域中的技术人员来说将显而易见，且在不背离本公开的范围的条件下，本文中所定义的一般原理也可应用于其他实施方式。因此，本公开并非旨在仅限于本文中所示的实施方式，而是符合与在以上权利要求书中所述的本文所公开新颖特征及原理一致的最宽广范围。
1.一种用于剥离一对结合晶片的剥离系统，其特征在于，包括：
晶片卡盘，具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到所述晶片卡盘的顶表面的所述一对结合晶片旋转；
一对圆形板分离刀片，包括第一分离刀片及第二分离刀片，所述第一分离刀片与所述第二分离刀片在直径方向上彼此相对地排列在所述一对结合晶片的边缘处，
其中所述第一分离刀片及所述第二分离刀片插入在所述一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间；以及
至少两个拉头，被配置成向上拉动所述第二晶片以将所述第二晶片从所述第一晶片剥离。
2.根据权利要求1所述的剥离系统，其特征在于，所述一对圆形板分离刀片被配置成在与旋转的所述一对结合晶片相反的方向上旋转。
3.根据权利要求1所述的剥离系统，其特征在于，在插入过程期间，所述一对圆形板分离刀片受自动光学检验(aoi)系统控制，所述自动光学检验系统被配置成控制所述一对圆形板分离刀片的插入深度。
4.根据权利要求3所述的剥离系统，其特征在于，还包括至少一个压力探测器，所述至少一个压力探测器被配置成监测在所述一对圆形板分离刀片的所述插入过程期间施加到所述第一晶片及所述第二晶片的压力。
5.一种剥离系统，其特征在于，包括：
晶片卡盘，具有预设的最大横向尺寸且被配置成使贴合到所述晶片卡盘的顶表面的一对结合晶片旋转；
多个圆形板分离刀片，彼此均等地间隔开且排列在所述一对结合晶片周围，并且被配置成在与旋转的所述一对结合晶片相反的方向上旋转，
其中所述多个圆形板分离刀片以可旋转方式插入在所述一对结合晶片中的第一晶片与第二晶片之间；
挠曲晶片总成，包括至少两个拉头，所述至少两个拉头被配置成向上拉动所述第二晶片以将所述第一晶片从所述第二晶片剥离；以及
自动光学检验(aoi)系统，包括三维相机，所述三维相机被配置成对剥离过程进行监测，
其中所述自动光学检验系统向致动器传送反馈信号，所述致动器控制所述多个圆形板分离刀片以及所述挠曲晶片总成的所述至少两个拉头。
6.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述多个圆形板分离刀片以不同的速度旋转。
7.根据权利要求5所述的剥离系统，其特征在于，所述多个圆形板分离刀片中的第一分离刀片在所述一对结合晶片之间插入到第一距离，且所述多个圆形板分离刀片中的第二分离刀片在所述一对结合晶片之间插入到第二距离，所述第二距离不同于所述第一距离。
8.一种用于剥离一对结合晶片的方法，其特征在于，所述方法包括：
使用真空抽吸将一对结合晶片贴合到晶片卡盘；
使用自动光学检验(aoi)系统确定所述一对结合晶片之间的结合界面；
使用所述自动光学检验系统确定从一对圆形板刀片到所述一对结合晶片的距离；
使用机械手臂将所述一对圆形板刀片插入到所述结合界面；
通过使贴合到所述一对结合晶片的所述晶片卡盘旋转来使所述一对结合晶片旋转；以及
将所述一对结合晶片中的顶部晶片向上拉动以剥离所述一对结合晶片，同时将所述一对圆形板刀片从所述一对结合晶片缩回。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
检验被剥离的所述结合晶片的表面的缺陷。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述插入所述一对圆形板刀片的步骤期间，使用压力探测器监测所述一对结合晶片中的压力。
技术总结