CN110880453A - 一种提高键合晶圆质量的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高键合晶圆质量的方法，属于半导体制造领域，包括：1)在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，其与键合机台的控制器通讯连接；2)采用已知厚度的晶圆对键合机台的底部吸盘位置进行初始化；3)在晶圆到达预对准单元进行预对准时，非接触式厚度测量模块通过双探头对射式测量方法对晶圆厚度进行测量，得到晶圆厚度信息，并将晶圆厚度信息反馈给键合机台的控制器；4)键合机台的控制器根据其接收到的晶圆厚度信息计算底部吸盘的高度；5)键合机台的控制器根据计算所得底部吸盘的高度重新调整电机位置，完成键合。本发明提供了一种提高键合晶圆质量的方法，实现晶圆厚度的在线测量，进而对晶圆间距离的精确调整。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造领域，具体涉及一种提高键合晶圆质量的方法。
背景技术
晶圆键合技术已成为半导体领域一种关键技术，在CMOS图像传感器，MEMS传感器中已得到广泛应用。其中直接键合技术中的熔融键合(Fusion Bonding)通过对晶圆表面的活化，利用范德华力使两片晶圆在键合机台内完成预键合，高温退火后可以提高键合能，使晶圆可以进行后续的加工生产。键合机台内主要包括等离子体活化单元，清洗单元以及预键合单元。其中预键合单元完成晶圆的光学对准与预键合过程，对孔洞，晶圆对准精度以及键合能有重要的影响。预键合单元主要的流程是：两片晶圆被分别传送到顶部和底部吸盘上，先利用光学镜头进行对准，将两片晶圆移动到设定的距离上，用外力使顶部晶圆弯曲，释放顶部吸盘真空使两片晶圆完成键合。在这一过程中可以看到，两片晶圆间的距离是一项关键的参数，通常设定值为几十微米。由于晶圆在厚度上的偏差为±20μm，这对于键合工艺中晶圆间距离是不可忽视的因素，但是现有键合机台只通过电机控制吸盘运动位置，并没有考虑晶圆厚度的偏差带来的影响，在实际生产过程中会出现同批次中晶圆厚度偏差较大的现象，由于键合机台不能实际测量晶圆厚度，将导致预键合过程中的实际晶圆间距离变化较大。晶圆间距离又是影响对准精度与键合力的关键参数，不准确控制甚至会出现中心孔洞问题。现有解决方案通常是在生产前对晶圆厚度进行测量，筛选尽量满足厚度的一致性。这在一定程度上增加了生产成本并降低了效率。
发明内容
针对上述背景技术中出现的问题，本发明的目的是提出了一种提高键合晶圆质量的方法，在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，实现晶圆厚度的在线测量，非接触式厚度测量模块通过与键合机台的控制器通讯连接，实时反馈晶圆厚度信息给键合机台的控制器，实现对晶圆间距离的精确调整。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种提高键合晶圆质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，且非接触式厚度测量模块与键合机台的控制器通讯连接；
步骤二、采用已知厚度的晶圆对键合机台的底部吸盘位置进行初始化；
步骤三、在晶圆到达预对准单元进行预对准时，所述非接触式厚度测量模块通过双探头对射式测量方法对晶圆厚度进行测量，得到晶圆厚度信息，并将所述晶圆厚度信息反馈给键合机台的控制器；
步骤四、键合机台的控制器根据其接收到的晶圆厚度信息计算底部吸盘的高度；
步骤五、键合机台的控制器根据计算所得底部吸盘的高度重新调整电机位置，完成键合。
进一步，所述非接触式厚度测量模块为彩色激光同轴位移传感器。
进一步，所述步骤四中晶圆厚度信息采用多点位测量取平均值的方式获得。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明提供了一种提高键合晶圆质量的方法，在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，实现晶圆厚度的在线测量，非接触式厚度测量模块与键合机台的控制器通讯连接，实时反馈晶圆厚度信息给键合机台的控制器，实现对晶圆间距离的精确调整。本发明可以使键合精度与键合能的稳定性得到很大的提高，避免中心孔洞的发生，有效的提高了键合工艺的稳定性，提高生产效率并降低成本，为今后大量产品的生产提供了基础。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明示意性实施例及其说明用于理解本发明，并不构成本发明的不当限定，在附图中：
图1为本发明提出的一种提高键合晶圆质量的方法流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解。下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，在不脱离权利要求中所阐述的发明机理和范围的情况下，使用者可以对下列参数进行各种改变。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法和过程并没有详细的叙述。
如图1所示，一种提高键合晶圆质量的方法，包括如下步骤：
步骤一、在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，且非接触式厚度测量模块与键合机台的控制器通讯连接，所述非接触式厚度测量模块为彩色激光同轴位移传感器；
步骤二、采用已知厚度的晶圆对键合机台的底部吸盘位置进行初始化定义；
步骤三、在晶圆到达预对准单元进行预对准时，所述非接触式厚度测量模块通过双探头对射式测量方法对晶圆厚度进行多点位的测量，并取平均值，得到晶圆厚度信息，并将所述晶圆厚度信息反馈给键合机台的控制器；
其中，采用双探头对射式测量方法，可以达到0.5μm的测量精度；
步骤四、键合机台的控制器根据其接收到的晶圆厚度信息计算底部吸盘的高度；
步骤五、键合机台的控制器根据计算所得底部吸盘的高度重新调整电机位置，完成键合。
Claims (3)
1.一种提高键合晶圆质量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、在键合机台内的预对准单元加装非接触式厚度测量模块，且非接触式厚度测量模块与键合机台的控制器通讯连接；
步骤二、采用已知厚度的晶圆对键合机台的底部吸盘位置进行初始化；
步骤三、在晶圆到达预对准单元进行预对准时，所述非接触式厚度测量模块通过双探头对射式测量方法对晶圆厚度进行测量，得到晶圆厚度信息，并将所述晶圆厚度信息反馈给键合机台的控制器；
步骤四、键合机台的控制器根据其接收到的晶圆厚度信息计算底部吸盘的高度；
步骤五、键合机台的控制器根据计算所得底部吸盘的高度重新调整电机位置，完成键合。
2.根据权利要求1所述的一种提高键合晶圆质量的方法，其特征在于：所述非接触式厚度测量模块为彩色激光同轴位移传感器。
3.根据权利要求1所述的一种提高键合晶圆质量的方法，其特征在于：所述步骤四中晶圆厚度信息采用多点位测量取平均值的方式获得。
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