CN114927436A - 一种检测晶圆预对准偏移的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体封装技术领域，公开了一种检测晶圆预对准偏移的装置及方法。该检测晶圆预对准偏移的装置，通过在机架上设置移动机构、夹持机构和检测机构，夹持机构设置在移动机构的移动端上，夹持机构包括托架和定位组件，托架能够承托装载有待检测晶圆的夹具，定位组件能够快速将装载有待检测晶圆的夹具定位到托架上，此时通过移动机构带动夹具移动，检测机构能够通过夹具上的两个检测孔逐个观测此位置的晶圆是否发生偏移，以此来判断整个晶圆在预对准后是否产生偏移，检测的效率和精准度大大提高，提高了晶圆压合后的产品的良品率。

Description

一种检测晶圆预对准偏移的装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种检测晶圆预对准偏移的装置及方法。

背景技术

随着电子产品小型化、智能化、个性化和多功能化的需求的增加，封装技术已进步到CSP(Chip Size Package)芯片级封装，它减小了芯片封装外形的尺寸，做到裸芯片尺寸有多大，封装尺寸就有多大，即封装后的IC(Integrated Circuit Chip)尺寸边长不大于芯片的1.2倍，IC面积只比晶粒大不超过1.4倍。其中晶圆尺寸封装有别于传统的单一芯片封装方式，晶圆尺寸封装是对晶圆用半导体工艺进行后续组装，再切割为一颗颗的单一芯片。在晶圆级尺寸封装中晶圆键合是很重要一环，而键合偏移一直是键合需要重点关注的问题，键合偏移轻则会导致良率下降重则产品报废。键合偏移一般有预对准后偏移和压合后偏移，而预对准后偏移如果在晶圆压合前被发现能够及时挽救产品的。

目前是通过体式显微镜检测晶圆预对准后是否发生了偏移，检测的效率低，并且体式显微镜只能针对上表面为透明的晶圆进行检测，无法实现对上表面为不透明下表面为透明的晶圆产品进行检测，体式显微镜检测存在局限性。

因此，亟需一种检测晶圆预对准偏移的装置来解决现有技术中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种检测晶圆预对准偏移的装置，提高了检测的效率和检测的准确性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种检测晶圆预对准偏移的装置，包括：

机架；

移动机构，包括横向移动组件和纵向移动组件，所述横向移动组件固定于所述机架上，所述横向移动组件的移动端与所述纵向移动组件连接；

夹具，包括至少两个检测孔，所述夹具被配置为夹持待检测晶圆；

夹持机构，包括托架和定位组件，所述托架与所述纵向移动组件的移动端连接，所述定位组件设置于所述托架上，所述定位组件被配置为将夹持有待检测晶圆的夹具固定于所述托架上；

检测机构，设置于所述托架的下端，所述检测机构被配置为通过所述检测孔检测所述待检测晶圆在预对准后是否产生偏移。

可选地，所述托架包括主梁和副梁，所述副梁呈圆弧形，所述主梁一端与所述纵向移动组件的移动端连接，另一端与所述副梁的中点连接。

可选地，所述夹具上设置有定位凸起，所述定位组件包括：

定位孔，两个所述定位孔分别设置于所述副梁的两端，所述定位凸起能插入到所述定位孔中；

第一定位销和第二定位销，两个所述第一定位销分别设置于所述副梁的两端，所述第二定位销设置于所述主梁与所述副梁的连接处，两个所述第一定位销和所述第二定位销共同围成限位空间，所述夹具设置于所述限位空间内。

可选地，所述第一定位销上设置有贴合弧面，所述贴合弧面能与所述夹具侧面抵接。

可选地，所述检测晶圆预对准偏移的装置还包括缓冲件，所述缓冲件被配置为防止所述夹具与所述托架磕碰造成的所述待检测晶圆的移位。

可选地，所述缓冲件由硅胶料制成。

可选地，所述检测机构包括红外显微镜和成像显示器，所述红外显微镜与所述成像显示器电连接。

可选地，所述检测晶圆预对准偏移的装置还包括控制组件，所述控制组件与所述移动机构电连接。

可选地，所述横向移动组件包括第一壳体、第一驱动电机、第一丝杆和第一滑块，所述第一壳体与所述机架连接，所述第一丝杆穿设于所述第一壳体，所述第一滑块与所述第一丝杆螺纹连接，所述第一驱动电机的驱动端与所述第一丝杆传动连接，所述纵向移动组件包括第二壳体、第二驱动电机、第二丝杆和第二滑块所述第二壳体与所述第一滑块连接，所述第二丝杆穿设于所述第二壳体，所述第二滑块与所述第二丝杆螺纹连接，所述托架设置于所述第二滑块上，所述第二驱动电机的驱动端与所述第二丝杆传动连接。

本发明的目的另一个目的在于提供一种检测晶圆预对准偏移的方法，简化了检测的步骤，提高了检测的效率和检测的准确性，有效提高了晶圆压合后的产品的良品率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种检测晶圆预对准偏移的方法，采用上述的检测晶圆预对准偏移的装置，包括：

将装载有待检测晶圆的夹具放置在托架的限位空间内，并使所述夹具的定位凸起与所述托架上的定位孔相配合；

通过移动机构将所述夹具移动至检测机构的检测端处，使两个所述夹具上两个检测孔逐个与所述检测机构的检测端正对。

有益效果：

本发明提供的检测晶圆预对准偏移的装置，通过在机架上设置移动机构、夹持机构和检测机构，夹持机构设置在移动机构的移动端上，夹持机构包括托架和定位组件，托架能够承托装载有待检测晶圆的夹具，定位组件能够快速将装载有待检测晶圆的夹具定位到托架上，此时通过移动机构带动夹具移动，检测机构能够通过夹具上的两个检测孔逐个观测此位置的晶圆是否发生偏移，以此来判断整个晶圆在预对准后是否产生偏移，检测的效率和精准度大大提高，提高了晶圆压合后的产品的良品率。

本发明提供的检测晶圆预对准偏移的方法，能够快速对待检测晶圆进行检测，极大的提高了检测的效率和检测的精准度，提高了晶圆压合后的产品的良品率。

附图说明

图1是本发明提供的检测晶圆预对准偏移的装置的机构示意图；

图2是本发明提供的第一定位销的结构示意图；

图3是本发明提供的检测晶圆预对准偏移的方法的流程图。

图中：

100、移动机构；110、横向移动组件；120、纵向移动组件；

200、夹持机构；210、托架；211、主梁；212、副梁；2121、定位孔；220、定位组件；221、第一定位销；2211、贴合弧面；222、第二定位销；

300、检测机构；310、红外显微镜；320、成像显示器；

400、缓冲件；

500、控制组件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种检测晶圆预对准偏移的装置，如图1所示，该检测晶圆预对准偏移的装置包括机架、移动机构100、夹持机构200、检测机构300和装载有待检测晶圆的夹具，夹具上设置有两个检测孔，移动机构100包括横向移动组件110和纵向移动组件120，横向移动组件110固定于机架上，横向移动组件110的移动端与纵向移动组件120连接，夹持机构200包括托架210和定位组件220，托架210与纵向移动组件120的移动端连接，托架210能够承载夹持有待检测晶圆的夹具，定位组件220设置于托架210上，定位组件220能够快速将装载有待检测晶圆的夹具定位到托架210上，此时通过移动机构100带动夹具移动至检测机构300的检测端的位置，检测机构300的检测端通过夹具上的两个检测孔逐个观测此位置的晶圆是否发生偏移，以此来判断整个晶圆在预对准后是否产生偏移，检测的效率和精准度大大提高，使检测人员能够根据检测结果及时纠正预对准后产生偏移的晶圆，提高了晶圆压合后的产品的良品率。

优选地，如图1所示，托架210包括主梁211和副梁212，副梁212呈圆弧形，主梁211一端与纵向移动组件120的移动端连接，另一端与副梁212的中点连接圆弧形的副梁212能够形成避让空间，方便检测机构300的检测端对通过夹具上个的两个检测孔逐个对待检测晶圆进行观测。具体地，本实施例中的主梁211和副梁212一体成型制成，简化制作工艺，提高生产托架210的效率，同时保证主梁211和副梁212连接处的连接强度。在其他实施例中可以将主梁211和副梁212分别生产，主梁211和副梁212焊接成型，能够方便主梁211和副梁212的运输，减少运输过程中的占地空间。

优选地，夹具上设置有定位凸起，定位组件220包括定位孔2121，两个定位孔2121分别设置于副梁212的两个端点处，定位组件220还包括第一定位销221和第二定位销222，两个第一定位销221分别设置于副梁212的两端，第二定位销222设置于主梁211与副梁212的连接处，两个第一定位销221和第二定位销222共同围成限位空间，在将装载有待检测晶圆的夹具放置到托架210上的限位空间时，夹具上的定位凸起能插入到定位孔2121中从而将装载有待检测晶圆的夹具固定到托架210上。该定位组件220结构简单，能够快速实现对装载有待检测晶圆的夹具进行固定，提高上料的速度。

进一步地，如图2所示，每个第一定位销221靠近圆弧形副梁212中心的一侧均设置有贴合弧面2211，贴合弧面2211能与夹具侧面抵接，进一步提高夹具的稳定性，保证检测的准确性。

更进一步地，检测晶圆预对准偏移的装置还包括两个缓冲件400，每个定位孔2121的上端面均设置有一个缓冲件400，缓冲件400能够减少夹具放置到副梁212上时夹具受到的震动，减少因震动造成的预对准后的晶圆偏移，保证晶圆位置准确。在其他实施例中缓冲件400的数量可以根据实际情况来设置，在此不做具体限定。

具体地，本实施例中的缓冲件400由硅胶材料制成，硅胶材料的缓冲件400缓冲效果好，并且能够防止静电对晶圆产生的损坏。

优选地，如图1所示，检测机构300包括红外显微镜310和成像显示器320，红外显微镜310与成像显示器320电连接，成像显示器320能够将红外显微镜310观测到的图像显示出来，方便操作人员进行判断。

该检测晶圆预对准偏移的装置通过在托架的底部设置的红外显微镜310，由于红外显微镜310具有一定的穿透能力，不仅能够检测下表面透明上表面不透明的晶圆产品，还能够在硅片与硅片进行键合之前，通过红外显微镜310的红外光穿过下层硅片，检测预对准后的两片硅片的相对位置是否发生偏移，该检测检测晶圆预对准偏移的装置的实用性高。在其他实施例中，还可以将红外显微镜310替换为其他具有成像功能的仪器，本实施例中对成像功能的仪器不做具体限定，只要能够实现对预对准的晶圆进行成像的仪器均可。

本实施例中检测晶圆预对准偏移的装置还包括控制组件500，控制组件500与移动机构100电连接，控制组件500能够向移动机构100发送电信号，使移动机构100带动夹具移动到红外显微镜310处，从而完成对待检测晶圆进行检测。值得注意的是，本实施例中位置控制组件500与其他零部件的连接关系、具体结构以及具体控制方式均为本领域较常规的手段，本实施例可以采用现有技术中任一种控制组件500与其他零部件的连接关系、具体结构以及具体控制方式即可，本申请不再对控制组件500与其他零部件的连接关系、具体结构以及具体控制方式进行详细说明。具体而言，控制组件500可以是集中式或分布式的控制器，比如，控制组件500可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而带动移动机构100进行动作。

优选地，横向移动组件110包括第一壳体、第一驱动电机、第一丝杆和第一滑块，第一壳体与机架连接，第一丝杆穿设于第一壳体设置且能够相对于第一壳体转动，第一滑块与第一丝杆螺纹连接，第一驱动电机的驱动端与第一丝杆传动连接，纵向移动组件120包括第二壳体、第二驱动电机、第二丝杆和第二滑块，第二壳体与第一滑块连接，第二丝杆穿设于第二壳体设置且能够相对第二壳体转动，第二滑块与第二丝杆螺纹连接，托架210通过螺栓紧固在第二滑块上，第二驱动电机设置于第二壳体上且第二驱动电机的驱动端与第二丝杆传动连接，该移动机构100结构简单，移动效率高，噪音小。在其他实施例中可以采用齿轮齿条的移动方式，在此不做赘述。

如图3所示，本实施例还提供了一种检测晶圆预对准偏移的方法，应用上述的检测晶圆预对准偏移的装置，检测步骤包括：

首先将装载有待检测晶圆的夹具放置在托架210的限位空间内，并使夹具的定位凸起与托架210上的定位孔2121相配合。

然后通过控制组件500向移动机构100输送电信号，移动机构100将夹具移动至红外显微镜310处，使两个检测孔逐个与红外显微镜310正对。

最后红外显微镜310通过夹具上的两个检测孔分别对待检测晶圆进行观测，并将观测后的图像成像于成像显示器320上，操作人员通过成像显示器320上的图像能够判断位于两个检测孔处的晶圆是否产生偏移，从而判断整个晶圆在预对准后是否产生偏移。

本实施例提供的检测晶圆预对准偏移的方法，能够快速对待检测晶圆进行检测，极大的提高了检测的效率和检测的精准度，提高了晶圆压合后的产品的良品率。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，包括：

机架；

移动机构(100)，包括横向移动组件(110)和纵向移动组件(120)，所述横向移动组件(110)固定于所述机架上，所述横向移动组件(110)的移动端与所述纵向移动组件(120)连接；

夹具，包括至少两个检测孔，所述夹具被配置为夹持待检测晶圆；

夹持机构(200)，包括托架(210)和定位组件(220)，所述托架(210)与所述纵向移动组件(120)的移动端连接，所述定位组件(220)设置于所述托架(210)上，所述定位组件(220)被配置为将夹持有待检测晶圆的夹具固定于所述托架(210)上；

检测机构(300)，设置于所述托架(210)的下端，所述检测机构(300)被配置为通过所述检测孔检测所述待检测晶圆在预对准后是否产生偏移。

2.根据权利要求1所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述托架(210)包括主梁(211)和副梁(212)，所述副梁(212)呈圆弧形，所述主梁(211)一端与所述纵向移动组件(120)的移动端连接，另一端与所述副梁(212)的中点连接。

3.根据权利要求2所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述夹具上设置有定位凸起，所述定位组件(220)包括：

定位孔(2121)，两个所述定位孔(2121)分别设置于所述副梁(212)的两端，所述定位凸起能插入到所述定位孔(2121)中；

第一定位销(221)和第二定位销(222)，两个所述第一定位销(221)分别设置于所述副梁(212)的两端，所述第二定位销(222)设置于所述主梁(211)与所述副梁(212)的连接处，两个所述第一定位销(221)和所述第二定位销(222)共同围成限位空间，所述夹具设置于所述限位空间内。

4.根据权利要求3所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述第一定位销(221)上设置有贴合弧面(2211)，所述贴合弧面(2211)能与所述夹具侧面抵接。

5.根据权利要求1所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述检测晶圆预对准偏移的装置还包括缓冲件(400)，所述缓冲件(400)被配置为防止所述夹具与所述托架(210)磕碰造成的所述待检测晶圆的移位。

6.根据权利要求5所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述缓冲件(400)由硅胶料制成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述检测机构(300)包括红外显微镜(310)和成像显示器(320)，所述红外显微镜(310)与所述成像显示器(320)电连接。

8.根据权利要求1-6任一项所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述检测晶圆预对准偏移的装置还包括控制组件(500)，所述控制组件(500)与所述移动机构(100)电连接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，所述横向移动组件(110)包括第一壳体、第一驱动电机、第一丝杆和第一滑块，所述第一壳体与所述机架连接，所述第一丝杆穿设于所述第一壳体，所述第一滑块与所述第一丝杆螺纹连接，所述第一驱动电机的驱动端与所述第一丝杆传动连接，所述纵向移动组件(120)包括第二壳体、第二驱动电机、第二丝杆和第二滑块所述第二壳体与所述第一滑块连接，所述第二丝杆穿设于所述第二壳体，所述第二滑块与所述第二丝杆螺纹连接，所述托架(210)设置于所述第二滑块上，所述第二驱动电机的驱动端与所述第二丝杆传动连接。

10.一种检测晶圆预对准偏移的方法，采用如权利要求1-9任一项所述的检测晶圆预对准偏移的装置，其特征在于，包括：

将装载有待检测晶圆的夹具放置在托架(210)的限位空间内，并使所述夹具的定位凸起与所述托架(210)上的定位孔(2121)相配合；

通过移动机构(100)将所述夹具移动至检测机构(300)的检测端处，使两个所述夹具上两个检测孔逐个与所述检测机构(300)的检测端正对。

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