CN108039327A - 一种晶圆处理装置以及自动测量晶圆键合能量的系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种晶圆处理装置以及自动测量晶圆键合能量的系统。其中一个实施例涉及一种晶圆处理装置，其包括：晶圆固定机构，用于固定键合的晶圆；片材插入机构，用于将片材插入键合的晶圆之间，片材插入机构包括：片材固定机构，在片材固定机构的靠近晶圆固定机构的一端固定地安装片材；片材驱动机构，片材驱动机构与片材固定机构耦合，并且被配置为驱动片材固定机构朝向晶圆固定机构运动，从而使片材以预先设置的均匀速度对准地插入键合的晶圆之间。

Description

一种晶圆处理装置以及自动测量晶圆键合能量的系统

技术领域

本公开涉及半导体领域，具体来说，涉及一种晶圆处理装置以及自动测量晶圆键合能量的系统。

背景技术

在诸如背照式图像传感器制造工艺之类的半导体制造工艺中，需要将两个或更多个晶圆键合到一起，并且对键合的晶圆之间的键合能量进行测量。一种测量键合能量的方法是将薄的片材插入键合的晶圆之间，并测量由此产生的晶圆上的裂纹长度。这种裂纹长度能够反映键合的晶圆之间的键合能量的大小。

通常，由操作员手动地执行上述测量键合能量的方法。即，由操作员手动地将片材插入到键合的晶圆之间，并且由操作员使用直尺来手动地测量晶圆上所产生的裂纹长度。这种手动地插入片材和手动测量方法受人为因素影响极大。例如，手动插入片材时的插入速度以及所使用的力可能是不均匀的，这使得所产生的裂纹长度不能准确地反映晶圆之间的键合能量。另外，由操作员用肉眼读取裂纹长度的测量值可能造成较大的偏差。因此，手动插入片材和手动测量极易导致键合能量测量值的偏差过大。不准确的键合能量测量值容易导致在后续的晶圆加工工艺中发生晶圆滑片或者破裂。此外，手动测量方法的效率低、可重复性差，不适合需要进行多次测量的场景。并且，操作员容易受到片材的伤害。

因此，需要提出一种新的技术来解决上述现有技术中的一个或多个问题。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种新颖的晶圆处理装置以及一种自动测量晶圆键合能量的系统。

根据本公开的第一方面，提供了一种晶圆处理装置，用于自动地将片材插入键合的晶圆之间，该晶圆处理装置包括：晶圆固定机构和片材插入机构。晶圆固定机构用于固定键合的晶圆；片材插入机构用于将片材插入键合的晶圆之间。该片材插入机构包括：片材固定机构，在片材固定机构的靠近晶圆固定机构的一端固定地安装片材；片材驱动机构，片材驱动机构与片材固定机构耦合，并且被配置为驱动片材固定机构朝向晶圆固定机构运动，从而使片材以预先设置的均匀速度对准地插入键合的晶圆之间。

根据本公开的第二方面，提供了一种自动测量晶圆键合能量的系统，该系统包括：上述晶圆处理装置；红外光源；以及光学测量机构。红外光源被配置为向键合的晶圆发射红外光。光学测量机构包括：红外相机以及计算设备。其中，响应于片材插入机构将片材插入键合的晶圆之间，红外相机拍摄键合的晶圆的至少一个图像；该计算设备与红外相机耦合，并且被配置为接收来自红外相机的至少一个图像；其中，该至少一个图像能够呈现由插入造成的键合的晶圆上的裂纹，计算设备从该至少一个图像中确定裂纹的位置以及计算裂纹的裂纹长度，并且将裂纹长度转换为键合的晶圆的键合能量测量值。

根据本公开的实施例的一个优点在于，可以自动地将片材以预先设置的均匀速度对准地插入键合的晶圆之间，从而排除手动插入带来的影响，使得所产生的裂纹长度能够准确地反映晶圆之间的键合能量。

根据本公开的实施例的另一个优点在于，可以自动地测量晶圆键合能量，从而排除手动测量所带来的误差，使得键合能量的测量值更加准确。

根据本公开的实施例的还有一个优点在于，操作的效率高、多次操作之间的可重复性好，并且避免了操作员与片材直接接触而受伤。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1A-图1B是示出将片材插入键合的晶圆之间的过程的示意图。

图2是示出根据本公开的一个实施例的晶圆处理装置的俯视图。

图3是示出根据本公开的一个实施例的包括图2的晶圆处理装置的自动测量晶圆键合能量的系统的侧视图。

图4是示出根据本公开的一个实施例的自动测量晶圆键合能量的方法的流程图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在本说明书中，使用相似的标号和字母表示类似项，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。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，所公开的发明并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：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公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。

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，所述技术、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。

现在参考图1A-图1B。图1A-图1B是示出将片材插入键合的晶圆之间的过程的示意图。

图1A示出了键合的晶圆101以及片材102的俯视图。如本领域技术人员已知的，通过形成化学键键合，可以使两个或更多个晶圆键合成为一个整体。本公开所采用的键合的方式可以包括但不限于熔融键合(fusion bonding)以及混合键合(hybrid bounding)等。根据本公开的一个实施例，键合的晶圆101可以包括以这些方式中的任意方式键合在一起的两个或更多个晶圆。在图1A-图1B中，这些键合在一起的两个或更多个晶圆在垂直于纸面的方向上重叠，并且被统一地表示为键合的晶圆101。

为了确定晶圆之间的键合是否足够稳固，需要对晶圆键合能量进行测量。片材102可以被用在测量晶圆键合能量的过程中。片材102可以是薄的刀片，其有利于插入到键合的晶圆101之间。尽管图1A中将片材102示出为梯形，但对本领域技术人员而言明显的是，片材102可以是任何合适的其他形状。根据本公开的一个实施例，用于制造片材102的材料可以是具有一定硬度的任意材料，优选地是不锈钢。

使用片材102来测量晶圆键合能量的过程的一个步骤是将片材102插入到键合的晶圆101之间。图1A示出了在执行该步骤之前片材102与键合的晶圆101的相对位置关系，其中实线箭头表示片材102的插入方向。图1B示出了在执行该步骤之后片材102与键合的晶圆101的相对位置关系。在图1B中，片材102的至少一部分被示为已经插入到键合的晶圆101之间。该插入操作可以在键合的晶圆101上产生裂纹103。

测量晶圆键合能量的过程的另一个步骤是测量裂纹103的裂纹长度d。根据本公开的一个实施例，如图1B所示，裂纹长度d可以被定义为裂纹103在晶圆径向上的最大长度。根据本公开的其他实施例，也可以使用裂纹103上的其他两个位置之间的距离。裂纹长度d可以反映键合的晶圆101的键合能量，通过对裂纹长度d进行测量可以得到键合的晶圆101的键合能量。

在现有的对晶圆键合能量的测量过程中，上述测量晶圆键合能量的过程是由操作员手动执行的。即，在插入步骤中，由操作员使用一只手握持键合的晶圆101，并且使用另一只手夹持片材102以将片材102插入到键合的晶圆101中；在测量步骤中，由操作员确定裂纹的位置、使用尺子来测量裂纹长度、并且使用肉眼来读取所测量的裂纹长度。

现有的手动操作极易导致键合能量的测量值具有过大的偏差。例如，手动插入片材时的插入速度和使用的力可能是不均匀的，这使得所产生的裂纹长度不能准确地反映晶圆之间的键合能量。另外，由操作员确定、测量和读取裂纹长度可能造成较大的偏差。一般而言，手动操作所得到的键合能量测量偏差大约为0.5J/m²，低于理想的测量精度(±0.1J/m²)。键合能量测量值的过大偏差可能导致在后续的加工工艺中发生晶圆滑片或者破裂，从而使成品率下降。此外，手动操作的效率低下、可重复性差，不能满足在相同条件下进行多次测量的需要。而且，操作员在操作时可能会被片材102伤害。

因此，本公开提供了一种新颖的晶圆处理装置以及自动测量晶圆键合能量的系统，以解决现有技术中的一个或多个问题。

图2是示出根据本公开的一个实施例的晶圆处理装置200的俯视图。晶圆处理装置200可以用于自动地将片材202以预先设置的均匀速度插入到键合的晶圆201中。如图2所示，晶圆处理装置200可以包括晶圆固定机构210和片材插入机构220。

晶圆固定机构210可以用于承载和固定键合的晶圆201。键合的晶圆201可以被放置在晶圆固定机构210的表面上。根据本公开的一个实施例，晶圆固定机构210可以包括一个或多个固定销211。这一个或多个固定销211可以设置在晶圆固定机构210的表面上，并且被用于将键合的晶圆201固定在晶圆固定机构210的表面上。此外，晶圆固定机构210的表面上还可以设置有一个或多个对准销212，以用于对准键合的晶圆201的槽口，从而标记键合的晶圆201的晶向。对本领域普通技术人员将明显的是，尽管图2中示出了三个固定销211和一个对准销212，但是可以采用其他数量的固定销和对准销。

片材插入机构220可以用于以预先设置的均匀速度自动将片材202插入键合的晶圆201之间。根据本公开的一个实施例，片材插入机构220包括片材固定机构221和片材驱动机构222。片材202被固定在片材固定机构221的靠近晶圆固定机构210的一端上。根据本公开的一个实施例，片材202以卡扣方式固定在片材固定机构221上。根据本公开的其他实施例，片材202也可以以其他方式固定在片材固定机构221上。优选地，片材202以可更换的方式进行固定，从而方便在发生磨损之后更换片材202。片材驱动机构222与片材固定机构221耦合，并且被配置为以预先配置的均匀速度驱动片材固定机构221朝向晶圆固定机构210运动，从而使得固定在片材固定机构221的一端的片材202以预先设置的均匀速度对准地插入键合的晶圆201之间。

根据本公开的一个实施例，晶圆固定机构210可以绕中心轴旋转。例如，晶圆固定机构210可以是整体可旋转的；替代地，晶圆固定机构210的固定有键合的晶圆201的表面是可旋转的。晶圆固定机构210的旋转使得固定在晶圆固定机构210表面的键合的晶圆201也进行旋转，从而使得键合的晶圆201的不同部分朝向片材202。响应于晶圆固定机构210的每次旋转，片材插入机构220可以朝向键合的晶圆201的不同部分以预先设置的均匀速度将片材202插入这些不同部分，从而在相同的条件下得到键合的晶圆201上的多个裂纹。

例如，在图2中，分别用L1、L2、L3表示键合的晶圆201上的不同晶圆部分。作为一个示例，键合的晶圆201初始地以晶圆部分L1朝向片材202。按照箭头所指示的方向，片材插入机构220可以以预先设置的均匀速度V将片材202插入晶圆部分L1，从而在晶圆部分L1处产生裂纹(未示出)，该裂纹具有裂纹长度d1(未示出)。在片材插入机构220驱动片材202退出晶圆部分L1之后，晶圆固定机构210可以绕中心轴顺时针旋转角度α1，这使得晶圆部分L2朝向片材202。再一次地，片材插入机构220可以以相同的预先设置的均匀速度V将片材202插入晶圆部分L2，从而在晶圆部分L2处产生裂纹(未示出)，该裂纹具有裂纹长度d2(未示出)。在片材插入机构220驱动片材202退出晶圆部分L2之后，晶圆固定机构210可以继续绕中心轴顺时针旋转角度α2，这使得晶圆部分L3朝向片材202。再一次地，片材插入机构220可以以相同的预先设置的均匀速度V将片材202插入晶圆部分L3，从而在晶圆部分L3处产生裂纹(未示出)，该裂纹具有裂纹长度d3(未示出)。这些位于不同晶圆部分处的多个裂纹是在相同的条件下产生的，对它们进行联合处理将有助于降低裂纹长度的测量偏差。

尽管上述示例示出了晶圆固定机构210的按照顺时针方向的两次旋转，但是本领域普通技术人员将能够理解，晶圆固定机构210也可按照其他方向进行更少或更多次的旋转。对应地，片材插入机构220可以进行更少或更多次数的插入操作。

尽管上述示例使用α1和α2表示两次旋转的角度，但是α1和α2可以是相同的，也可以是不同的。根据本公开的一个实施例，每次旋转的角度可以是预先设置的恒定角度(优选地，60°、90°、或者120°)。

根据本公开的一个实施例，晶圆固定机构210还可以包括提醒装置213。提醒装置213被配置为当晶圆固定机构210相对于初始位置旋转的总角度达到预先设置的角度阈值时发出提醒消息。例如，预先设置的角度阈值可以是360°，这意味着提醒装置213在晶圆固定机构旋转一整周时发出提醒消息。通过这种方式，可以避免片材插入机构220将片材202插入到其已经插入过的晶圆部分。

根据本公开的一个实施例，片材驱动机构222可以包括驱动装置223和速度调节装置224。驱动装置223可以与片材固定机构221耦合，并且被配置为通过向片材固定机构221施加力而驱动其运动。驱动装置223可以驱动片材固定机构221朝向键合的晶圆201运动，从而使得片材202插入到键合的晶圆201之间；驱动装置223也可以驱动片材固定机构221远离键合的晶圆201，从而使得片材202退出键合的晶圆201。在驱动片材固定机构221的过程中，驱动装置223所施加的力是恒定的(或者说均匀的)，并且驱动装置223的驱动速度是匀速的，这与操作员手动插入片材不同。手动插入片材通常难以保证恒定的施力和均匀的速度。恒定的施力和均匀的速度能够使插入操作所产生的裂纹更准确地反映键合能量，进而使得键合能量测量值更加准确。

根据本公开的一个实施例，驱动装置223可以是气缸。在这种情况下，通过预先设置驱动装置223的充气量，可以预先设置由驱动装置223施加到片材固定机构221的力的大小。

速度调节装置224可以与驱动装置223耦合，并且被配置为控制驱动装置223以预先设置的均匀速度驱动片材固定机构221。例如，速度调节装置224可以是步进电机。根据本公开的一个实施例，可以通过配置速度调节装置224来改变预先设置的均匀速度。

根据本公开的一个实施例，晶圆固定机构210与片材插入机构220中的至少一者的高度是可调节的，从而确保片材202插入或退出的方向与键合的晶圆201所在的平面对准。

图3是示出根据本公开的一个实施例的包括图2的晶圆处理装置200的自动测量晶圆键合能量的系统300的侧视图。系统300包括如前所述的晶圆处理装置200、红外光源330以及光学测量机构340。系统300被放置在平坦的操作面350上。

根据本公开的一个实施例，红外光源330被配置为向键合的晶圆201发射红外光，从而照亮键合的晶圆201。红外光源330可以被部署在任意适当的位置。根据本公开的一个实施例，晶圆固定机构210可以是中空的。红外光源330可以被固定在中空的晶圆固定机构210内，从而照亮位于红外光源330上方的键合的晶圆201，如图3所示。

光学测量机构340包括红外相机341。响应于片材插入机构220将片材202插入键合的晶圆201之间，红外相机341可以拍摄键合的晶圆201的一个或多个图像，这一个或多个图像能够呈现由插入造成的键合的晶圆201上的裂纹。红外相机341可以具有不同的拍摄分辨率。为了取得高测量精度，可以使用高分辨率的红外相机。此外，红外相机341可以被部署在键合的晶圆201周围的各个合适的位置，优选地被部署在键合的晶圆201的正上方。

此外，由于红外相机341只需要键合的晶圆201在被拍摄期间被照亮，所以红外光源330可以被配置为仅在红外相机341进行拍摄期间向键合的晶圆201发射红外光。根据本公开的另一个实施例，红外光源330可以被配置为仅在晶圆固定机构210没有旋转时向键合的晶圆201发射红外光。

如图3所示，光学测量机构340还包括计算设备342。计算设备342可以是各种类型的计算机(个人计算机、大型机、服务器等)、便携式设备(平板电脑、笔记本、智能电话、个人数字助理等)或者分布式网络中的计算节点或者其组合。计算设备342与红外相机341耦合。该耦合可以包括有线连接(例如经由电缆、光纤等)和无线连接(例如，经由以太网、蓝牙、互联网、蜂窝网络等)。计算设备342可以接收红外相机341拍摄得到的一个或多个图像。该接收可以通过上述有线连接或无线连接的方式直接地进行，也可以通过例如数据存储介质之类的中间载体来间接地进行。

根据本公开的一个实施例，计算设备342可以从接收自红外相机341的一个或多个图像中确定裂纹的位置以及计算裂纹的长度。例如，由于裂纹的图像与晶圆的其他部分的图像存在差别，所以计算设备342可以基于图像识别来识别每个图像中的裂纹的边缘，从而确定裂纹的位置。此外，计算设备342可以基于红外相机341的分辨率以及红外相机341的位置来对图像中的裂纹长度进行变换，从而计算出实际的裂纹长度。

根据本公开的一个实施例，由计算设备342计算出的裂纹长度与键合的晶圆201的键合能量之间存在反比关系，该反比关系可以表示为：

E＝A/d

其中，d表示由计算设备342计算出的裂纹长度，E表示键合能量测量值，A表示转换系数。计算设备342可以基于上述关系将计算出的裂纹长度转换为键合能量测量值。该键合能量测量值可以被存储在计算设备342的本地、发送给各种远程设备、或者显示在计算设备342的显示设备上。

根据本公开的一个实施例，可以根据以下各项中的至少一个来确定转换系数A：键合的晶圆的固有性质、键合的晶圆的厚度、片材的厚度。

根据本公开的一个实施例，可以通过对多个裂纹长度求取平均值来提高测量的精度。例如，如前所述，可以一次或多次地旋转晶圆固定机构210并得到一个或多个相应的裂纹。这一个或多个裂纹是在相同的插入条件下产生的。并且，每个裂纹可以对应于由红外相机341拍摄的至少一个图像。因此，由计算设备342计算出的裂纹长度可以是上述一个或多个裂纹所对应的图像中的裂纹长度的平均值。

根据本公开的一个实施例，计算设备342还可以被配置为确定键合能量测量值是否在预先设置的阈值范围内。根据本公开的一个实施例，该预先设置的阈值范围可以对应于键合的晶圆201的键合能量的理想范围。响应于所得到的键合能量测量值超出预先设置的阈值范围，计算设备342可以自动地发送警报消息。基于该警报消息，操作员可以判断键合的晶圆201不符合要求，或者系统300没有正常地工作。

例如，键合能量测量值超出预先设置的阈值范围的一个可能的原因是晶圆固定机构210与片材插入机构220之间没有对准。这种未对准可能使得片材202没有插入键合的晶圆201的预期位置。根据本公开的一个实施例，计算设备342还被配置为自动调节晶圆固定机构210和片材插入机构220以使它们对准。在这种情况下，计算设备342被配置为与晶圆固定机构210和片材插入机构220中的至少一者耦合(该耦合包括前述耦合中的任意一种)。并且，响应于所得到的键合能量测量值超出预先设置的阈值范围，计算设备342对与之连接的晶圆固定机构210或片材插入机构220自动地进行调整(例如，调整高度)，以使得晶圆固定机构210与片材插入机构220对准。

图4是示出根据本公开的一个实施例的自动测量晶圆键合能量的方法400的流程图。

在步骤401中，将键合的晶圆(例如，201)固定在晶圆固定机构(例如，210)上，并且调整晶圆固定机构和/或片材插入机构以使这二者对准。

在步骤402中，由片材插入机构(例如，220)以预先设置的均匀速度将片材(例如，202)插入键合的晶圆之间。

在步骤403中，由红外相机(例如，341)拍摄键合的晶圆的至少一个图像。

在步骤404中，由计算设备(例如，342)接收来自红外相机的至少一个图像、确定图像中的裂纹位置、并且计算裂纹长度。

在步骤405中，以预先设置的角度旋转晶圆固定机构。

在步骤406中，判断旋转的总角度是否达到或超过预先设置的角度阈值。如果旋转的总角度达到或超过预先设置的角度阈值，则可选地由晶圆固定机构中的提醒装置(例如，213)发出提醒消息，并且方法400继续进行到步骤407；否则，如果旋转的总角度没有达到或超过预先设置的角度阈值，则方法400继续进行到步骤402。

在步骤407中，由计算设备计算前述步骤中所得到的一个或多个裂纹长度的平均值。

在步骤408中，基于裂纹长度与键合能量之间的特定关系，由计算设备将裂纹长度的平均值转换为键合能量测量值。

如前所述，方法400还可以包括确定键合能量测量值是否在预先设置的阈值范围内，并且根据确定的结果来发出警报消息或者调节晶圆固定机构和/或片材插入机构。

在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“顶”、“底”、“之上”、“之下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在上述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪音以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

上述描述可以指示被“连接”或“耦合”在一起的元件或节点或特征。如在此所使用的，除非另外明确说明，“连接”意指一个元件/节点/特征与另一种元件/节点/特征在电学上、机械上、逻辑上或以其它方式直接地连接(或者直接通信)。类似地，除非另外明确说明，“耦合”意指一个元件/节点/特征可以与另一元件/节点/特征以直接的或间接的方式在机械上、电学上、逻辑上或以其它方式连结以允许相互作用，即使这两个特征可能并没有直接连接也是如此。也就是说，“耦合”意图包含元件或其它特征的直接连结和间接连结，包括利用一个或多个中间元件的连接。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在下面描述中使用某种术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其他各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：

1、一种晶圆处理装置，用于自动地将片材插入键合的晶圆之间，其特征在于，所述晶圆处理装置包括：

晶圆固定机构，用于固定所述键合的晶圆；

片材插入机构，用于将所述片材插入所述键合的晶圆之间，所述片材插入机构包括：

片材固定机构，在所述片材固定机构的靠近所述晶圆固定机构的一端固定地安装所述片材；

片材驱动机构，所述片材驱动机构与所述片材固定机构耦合，并且被配置为驱动所述片材固定机构朝向所述晶圆固定机构运动，从而使所述片材以预先设置的均匀速度对准地插入所述键合的晶圆之间。

2、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构还包括：

至少一个固定销，所述至少一个固定销设置在所述晶圆固定机构的表面上，并且被用于使所述键合的晶圆相对于所述晶圆固定机构固定。

3、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构还包括：

至少一个对准销，所述至少一个对准销设置在所述晶圆固定机构的表面上，并且被用于对准所述键合的晶圆的槽口，从而标记所述键合的晶圆的晶向。

4、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构能够绕中心轴旋转，所述旋转使得所述键合的晶圆的不同部分朝向所述片材。

5、如示例4所述的晶圆处理装置，其特征在于，响应于所述晶圆固定机构的每次旋转，所述片材插入机构朝向所述不同部分以所述预先设置的均匀速度将所述片材插入所述键合的晶圆之间。

6、如示例4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述旋转的角度是预先设置的恒定角度。

7、如示例4所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构还包括提醒装置，所述提醒装置被配置为在所述晶圆固定机构旋转的角度达到预先设置的角度阈值时发出提醒消息。

8、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述片材以卡扣的方式固定地安装在所述片材固定机构上。

9、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述片材是可更换的。

10、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述片材驱动机构包括：

驱动装置，所述驱动装置与所述片材固定机构耦合；以及

速度调节装置，所述速度调节装置与所述驱动装置耦合，并且被配置为控制所述驱动装置以所述预先设置的均匀速度驱动所述片材固定机构。

11、如示例10所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述驱动装置是气缸，并且其中，通过设置所述气缸的充气量来设置由所述气缸施加到所述片材固定机构的力。

12、如示例10所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述速度调节机构是步进电机。

13、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构与所述片材插入机构中的至少一者的高度是可调节的，从而使所述片材的插入方向与所述键合的晶圆所在的平面对准。

14、如示例1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述片材是不锈钢刀片。

15、一种自动测量晶圆键合能量的系统，其特征在于，所述系统包括：

如示例1-14中任一项所述的晶圆处理装置；

红外光源，被配置为向所述键合的晶圆发射红外光；以及

光学测量机构，包括：

红外相机，其中，响应于所述片材插入机构将所述片材插入所述键合的晶圆之间，所述红外相机拍摄所述键合的晶圆的至少一个图像；以及

计算设备，所述计算设备与所述红外相机耦合，并且被配置为接收来自所述红外相机的所述至少一个图像；

其中，所述至少一个图像能够呈现由插入造成的所述键合的晶圆上的裂纹，所述计算设备从所述至少一个图像中确定所述裂纹的位置以及计算所述裂纹的裂纹长度，并且将所述裂纹长度转换为所述键合的晶圆的键合能量测量值。

16、如示例15所述的系统，其特征在于，所述晶圆固定机构是中空的，并且所述红外光源被固定在所述晶圆固定机构内部。

17、如示例15所述的系统，其特征在于，所述计算设备还被配置为基于图像识别来从所述至少一个图像中确定所述裂纹的位置。

18、如示例15所述的系统，其特征在于，所述裂纹长度与所述键合能量测量值之间存在反比关系，所述反比关系可以表示为：

E＝A/d，

其中，d表示所述裂纹长度，A表示转换系数，E表示所述键合能量测量值。

19、如示例18所述的系统，其特征在于，所述转换系数A是基于以下各项中的至少一者而确定的：

所述键合的晶圆的固有性质；

所述键合的晶圆的厚度；以及

所述片材的厚度。

20、如示例15所述的系统，其特征在于，所述裂纹长度是所述至少一个图像中的每个图像中的裂纹的长度的平均值。

21、如示例15所述的系统，其特征在于，所述计算设备还被配置为确定所述键合能量测量值是否在预先设置的范围内，并且，响应于确定所述键合能量测量值不在所述预先设置的范围内，所述计算设备自动地发送警报消息。

22、如示例15所述的系统，其特征在于，所述计算设备还被配置为与所述晶圆固定机构和所述片材插入机构中的至少一者耦合，并且，所述计算设备还被配置为确定所述键合能量测量值是否在预先设置的范围内，以及，响应于确定所述键合能量测量值不在所述预先设置的范围内，所述计算设备对所述晶圆固定机构和所述片材插入机构中的所述至少一者自动地进行调整。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种晶圆处理装置，用于自动地将片材插入键合的晶圆之间，其特征在于，所述晶圆处理装置包括：

晶圆固定机构，用于固定所述键合的晶圆；

片材插入机构，用于将所述片材插入所述键合的晶圆之间，所述片材插入机构包括：

片材固定机构，在所述片材固定机构的靠近所述晶圆固定机构的一端固定地安装所述片材；

片材驱动机构，所述片材驱动机构与所述片材固定机构耦合，并且被配置为驱动所述片材固定机构朝向所述晶圆固定机构运动，从而使所述片材以预先设置的均匀速度对准地插入所述键合的晶圆之间。

2.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构还包括：

至少一个固定销，所述至少一个固定销设置在所述晶圆固定机构的表面上，并且被用于使所述键合的晶圆相对于所述晶圆固定机构固定。

3.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构还包括：

至少一个对准销，所述至少一个对准销设置在所述晶圆固定机构的表面上，并且被用于对准所述键合的晶圆的槽口，从而标记所述键合的晶圆的晶向。

4.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构能够绕中心轴旋转，所述旋转使得所述键合的晶圆的不同部分朝向所述片材。

5.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述片材驱动机构包括：

驱动装置，所述驱动装置与所述片材固定机构耦合；以及

速度调节装置，所述速度调节装置与所述驱动装置耦合，并且被配置为控制所述驱动装置以所述预先设置的均匀速度驱动所述片材固定机构。

6.如权利要求1所述的晶圆处理装置，其特征在于，所述晶圆固定机构与所述片材插入机构中的至少一者的高度是可调节的，从而使所述片材的插入方向与所述键合的晶圆所在的平面对准。

7.一种自动测量晶圆键合能量的系统，其特征在于，所述系统包括：

如权利要求1-14中任一项所述的晶圆处理装置；

红外光源，被配置为向所述键合的晶圆发射红外光；以及

光学测量机构，包括：

红外相机，其中，响应于所述片材插入机构将所述片材插入所述键合的晶圆之间，所述红外相机拍摄所述键合的晶圆的至少一个图像；以及

计算设备，所述计算设备与所述红外相机耦合，并且被配置为接收来自所述红外相机的所述至少一个图像；

其中，所述至少一个图像能够呈现由插入造成的所述键合的晶圆上的裂纹，所述计算设备从所述至少一个图像中确定所述裂纹的位置以及计算所述裂纹的裂纹长度，并且将所述裂纹长度转换为所述键合的晶圆的键合能量测量值。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述裂纹长度与所述键合能量测量值之间存在反比关系，所述反比关系可以表示为：

E＝A/d，

其中，d表示所述裂纹长度，A表示转换系数，E表示所述键合能量测量值。

9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算设备还被配置为确定所述键合能量测量值是否在预先设置的范围内，并且，响应于确定所述键合能量测量值不在所述预先设置的范围内，所述计算设备自动地发送警报消息。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述计算设备还被配置为与所述晶圆固定机构和所述片材插入机构中的至少一者耦合，并且，所述计算设备还被配置为确定所述键合能量测量值是否在预先设置的范围内，以及，响应于确定所述键合能量测量值不在所述预先设置的范围内，所述计算设备对所述晶圆固定机构和所述片材插入机构中的所述至少一者自动地进行调整。