本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工，尤其涉及一種晶錠小面區(qū)域的高效檢測方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
1、半導(dǎo)體材料耐高溫、抗輻射，且具有禁帶寬度大、擊穿電場高的優(yōu)良性能，逐漸成為電子器件的主要襯底，在通訊、國防軍工等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用前景。從晶錠到合格襯底片的多道工序中，晶錠切割是材料損失的主要來源。目前，晶錠切割技術(shù)主要有線切割、激光剝離。相比于傳統(tǒng)的線切割技術(shù)，激光剝離技術(shù)具有生產(chǎn)效率高、耗材小的優(yōu)勢，極具發(fā)展?jié)摿Α＜す鈩冸x技術(shù)的原理是將激光聚焦于半導(dǎo)體材料內(nèi)部規(guī)定深度處，加工出大面積的改質(zhì)區(qū)域后進(jìn)行晶片剝離。然而，晶錠在生長過程中，由于摻雜濃度的不同，會形成電阻率、折射率不同的小面區(qū)域和非小面區(qū)域。當(dāng)改質(zhì)激光通過小面區(qū)域和非小面區(qū)域時其聚焦點的深度會不一致，這導(dǎo)致剝離的晶片平坦度低，在后續(xù)磨拋工藝中引起較大損耗。因此，小面位置的精確和高效檢測是當(dāng)前提高晶片產(chǎn)能的重要環(huán)節(jié)。
2、現(xiàn)有的晶錠小面檢測技術(shù)主要有熒光檢測法和透射光檢測法。例如，在專利文獻(xiàn)cn110911268a中提供了一種拍攝單元檢測小面的方法。這種方法采用拍攝單元拍攝晶錠上表面，利用圖像處理單元對拍得的圖像進(jìn)行二值化處理，從而實現(xiàn)小面區(qū)域和非小面區(qū)域的判別。但是晶錠比較厚，通過直接拍攝來判別小面區(qū)域和非小面區(qū)域并不容易，在實施過程中容易產(chǎn)生誤差。
3、在專利文獻(xiàn)cn115472515a中，名稱為錠的處理方法和處理裝置的專利文獻(xiàn)中，提供了一種熒光檢測小面的方法。這種方法利用特定波長的激光照射晶錠，通過檢測晶錠上表面產(chǎn)生的熒光光強來實現(xiàn)小面區(qū)域的判斷。但是在熒光檢測步驟中采用透鏡聚焦激光至樣品表面，存在激光點掃描效率不夠高的問題。并且聚焦后激光功率密度比較高，容易造成晶錠表面損傷。
4、此外，專利文獻(xiàn)cn117316791a中采用透射光檢測法，這種方法通過比較晶片的透射強度和光源出射強度完成第一片剝離的晶片檢測，再根據(jù)第一片晶片小面區(qū)域?qū)?yīng)的位置信息優(yōu)化下一片晶片的激光處理條件，但是在使用激光測量晶片的透過率時以點掃描形式展開，同樣存在效率不夠高和小面信息遺漏的問題。
5、綜上所述，面對晶錠小面區(qū)域檢測的需求，現(xiàn)有的檢測方法通常采用熒光檢測、透射光檢測，已公開的基于光學(xué)無損檢測的方案中均沒有討論激光能量分布、激光覆蓋范圍對掃描效率和測量精度的影響，因此需要進(jìn)一步優(yōu)化方案，以實現(xiàn)高效精確的檢測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種晶錠小面區(qū)域的高效檢測方法，該方法將激光束整形為矩形激光輸出，以面激光掃描代替點激光掃描，擴大單次掃描區(qū)域，從而提高了掃描效率，并且避免了晶錠端面信息遺漏，使晶錠端面檢測的效率和分辨率更高；同時，本發(fā)明采用銀反射鏡獲取矩形激光的光強分布，進(jìn)而對晶錠反射光光強分布進(jìn)行校正，從而避免矩形激光光強不均勻?qū)уV反射光光強分布的影響，提升測量的精度。
2、為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案：
3、一種晶錠小面區(qū)域的高效檢測方法，包括以下步驟：
4、1）將特定波長的激光通過勻光系統(tǒng)優(yōu)化為平頂光束；
5、2）通過光束整形系統(tǒng)將激光束整形為矩形光束；
6、3）將矩形激光束經(jīng)分光片反射至晶錠表面，在晶錠表面發(fā)生反射；
7、4）通過電動位移臺帶動晶錠表面運動，使激光按固定路徑掃描晶錠表面，同時由ccd檢測并記錄反射光的光強分布；
8、5）將反射光光強分布信息傳輸至控制端，結(jié)合銀反射鏡校正激光能量分布不均引起的誤差，識別晶錠小面區(qū)域。
9、作為優(yōu)選，所述激光器發(fā)出的激光為高斯光束，波長為300~1000?nm，功率0~30?w可調(diào)可調(diào)，光束質(zhì)量因子m2＜1.3，光斑直徑為1~10?mm。
10、作為優(yōu)選，所述勻光系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器、非球面透鏡組或微鏡陣列，用于將激光光斑優(yōu)化為能量分布均勻的平頂光束。
11、作為優(yōu)選，所述光束整形系統(tǒng)采用柱面透鏡組、特殊棱鏡或菲涅爾透鏡，將激光束沿一個方向壓縮并沿另一個方向準(zhǔn)直，從而輸出矩形光斑，激光光斑的面積可根據(jù)晶錠尺寸進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
12、作為優(yōu)選，所述ccd檢測系統(tǒng)的采樣頻率與電動位移臺的運動速度同步，確保在晶錠表面每個位置上均采集到高精度的反射光分布圖像，避免數(shù)據(jù)遺漏。
13、作為優(yōu)選，所述電動位移臺具備x-y-z三維運動功能，通過控制z軸方向的位移，調(diào)整晶錠表面與ccd之間的距離，以優(yōu)化反射光成像質(zhì)量。
14、作為優(yōu)選，所述反射光的檢測采用帶通濾光片過濾雜散光，以提升ccd檢測信號的精度，濾光片在激光波段具有高透過率。
15、作為優(yōu)選，所述ccd采集的反射光圖像信息通過控制端進(jìn)行校正，并將校正后的圖像拼接以識別晶錠小面區(qū)域；進(jìn)一步，所述控制端基于ccd采集的反射光強分布圖像進(jìn)行z-score歸一化處理，消除環(huán)境光和激光光強不均的影響，從而獲得高精度的晶錠小面區(qū)域信息。
16、作為優(yōu)選，所述銀反射鏡用于激光能量分布的校正，所采集的銀反射鏡反射光強分布作為參考背景圖像，以校正晶錠表面不均勻反射光分布。
17、進(jìn)一步，本發(fā)明還公開了一種實現(xiàn)所述方法的設(shè)備，該設(shè)備包括：
18、激光器，用于出射特定波長的激光；
19、勻光系統(tǒng)，用于優(yōu)化激光光斑的能量分布；
20、光束整形系統(tǒng)，用于將激光束整形為矩形光束；
21、分光片，用于將部分激光反射至晶錠表面，另一部分用于透過反射光信號；
22、電動位移臺，用于載送晶錠并在x-y方向移動；
23、ccd，用于檢測并記錄反射光強分布圖像；
24、控制端，用于控制系統(tǒng)參數(shù)及處理反射光數(shù)據(jù)。
25、本發(fā)明由于采用了上述的技術(shù)方案，該方法采用光束整形技術(shù)，將激光束整形為矩形光束，并通過面激光掃描的方式擴大單次掃描區(qū)域，避免了點掃描帶來的低效率問題。同時，利用銀反射鏡校正激光能量分布的不均勻性，確保檢測精度和反射光強分布的均勻性。通過這種創(chuàng)新的激光掃描與校正方法，本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有檢測技術(shù)中效率低、激光損傷晶錠表面以及測量精度不足的問題，極大地提高了晶錠小面區(qū)域的檢測速度和精度，適用于大規(guī)模晶錠的生產(chǎn)檢測需求。
26、本發(fā)明的技術(shù)方案不僅顯著提升了晶錠小面區(qū)域的檢測效率，同時通過優(yōu)化激光掃描模式和反射光校正處理，確保了檢測結(jié)果的精確度，為高質(zhì)量晶片的生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)支持。
1.一種晶錠小面區(qū)域的高效檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光器發(fā)出的激光為高斯光束，波長為300~1000?nm，功率0~30?w可調(diào)可調(diào)，光束質(zhì)量因子m2＜1.3，光斑直徑為1~10?mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述勻光系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器、非球面透鏡組或微鏡陣列，用于將激光光斑優(yōu)化為能量分布均勻的平頂光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述光束整形系統(tǒng)采用柱面透鏡組、特殊棱鏡或菲涅爾透鏡，將激光束沿一個方向壓縮并沿另一個方向準(zhǔn)直，從而輸出矩形光斑，激光光斑的面積可根據(jù)晶錠尺寸進(jìn)行動態(tài)調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述ccd檢測系統(tǒng)的采樣頻率與電動位移臺的運動速度同步，確保在晶錠表面每個位置上均采集到高精度的反射光分布圖像，避免數(shù)據(jù)遺漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述電動位移臺具備x-y-z三維運動功能，通過控制z軸方向的位移，調(diào)整晶錠表面與ccd之間的距離，以優(yōu)化反射光成像質(zhì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述反射光的檢測采用帶通濾光片過濾雜散光，以提升ccd檢測信號的精度，濾光片在激光波段具有高透過率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述ccd采集的反射光圖像信息通過控制端進(jìn)行校正，并將校正后的圖像拼接以識別晶錠小面區(qū)域；進(jìn)一步，所述控制端基于ccd采集的反射光強分布圖像進(jìn)行z-score歸一化處理，消除環(huán)境光和激光光強不均的影響，從而獲得高精度的晶錠小面區(qū)域信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銀反射鏡用于激光能量分布的校正，所采集的銀反射鏡反射光強分布作為參考背景圖像，以校正晶錠表面不均勻反射光分布。
10.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1-9任意一項權(quán)利要求所述方法的設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括：