CN116913797B - 一种晶圆键合质量检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于晶圆生产、检测技术领域，具体为一种晶圆键合质量检测装置，包括检测壳，所述检测壳前端开设有检测腔，检测腔为封闭状，检测腔前端固定有开合式玻璃板，所述检测腔底部安装有固定盘，所述固定盘内放置有晶圆片，将晶圆片对应固定盘内放置，所述检测腔顶壁安装有成像台，成像台将落在其上面的光线形成图像，所述成像台的位置与晶圆片的位置相对应，所述检测腔顶部安装有竖向电动滑轨，所述竖向电动滑轨内滑动连接有横向电动滑轨。本发明有利于根据成像光线强度反应圆晶键合后的缺陷，有利于放大圆晶键合的缺陷反馈工艺问题，有利于检测圆晶键合后的平整度和微粒除粗糙度，反应圆晶外壁品质检测。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆生产、检测技术领域，具体为一种晶圆键合质量检测装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，将高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅，然后硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆；
晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两块已镜面抛光的同质或异质的晶片紧密地结合起来，晶片接合后，界面的原子受到外力的作用而产生反应形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定键合强度。
现有专利(公告号为CN115527881A)及一种晶圆级键合质量检测装置，此专利过调节上下调节板的相对距离，实现将光源发出的大部分光线聚焦在匀光板上，形成均匀强度的光线，整体调节上下调节板与载片台的相对距离，改变射入到载片台上光线强度，满足红外摄像头检测装置清晰成像的要求，调节更加方便简单、耗时较少，进一步提高检测效率，此专利采用匀光片形成等强度光线，相比现有技术其透过的光线更多，照射在晶圆的光线强度较高，有利于检测成像的清晰度，然对于晶圆级键合的质量而言，其通过载片台的光线强度只能反应晶体的缺陷问题，对应晶圆的厚度以及平整度缺乏有效的检测手段，同时对晶体的缺陷部分无法具体成像形成数据参考，反馈生产工艺，及时纠正工艺问题。
因此，我们提出一种晶圆键合质量检测装置，有利于根据成像光线强度反应圆晶键合后的缺陷，有利于放大圆晶键合的缺陷反馈工艺问题，有利于检测圆晶键合后的平整度和微粒除粗糙度，反应圆晶外壁品质检测。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种晶圆键合质量检测装置，以解决上述背景技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆键合质量检测装置，包括检测壳，所述检测壳前端开设有检测腔，检测腔为封闭状，检测腔前端固定有开合式玻璃板，所述检测腔底部安装有固定盘，所述固定盘内放置有晶圆片，将晶圆片对应固定盘内放置，所述检测腔顶壁安装有成像台，成像台将落在其上面的光线形成图像，所述成像台的位置与晶圆片的位置相对应，所述检测腔顶部安装有竖向电动滑轨，所述竖向电动滑轨内滑动连接有横向电动滑轨，所述横向电动滑轨底部滑动安装有检测头，所述检测头底部左侧安装有红外摄像头，红外摄像头针对晶圆片的缺陷位置进行画像，将缺陷的位置已经形状进行具体成像，所述红外摄像头右侧安装有近红外检测探头，其近红外光源透过晶圆片，晶圆片下表面将光反射至近红外检测探头的回光路系统中，进而发射的光形成干涉条纹，通过解析干涉信号可获得晶圆片的厚度；
所述晶圆片下方开设有光源腔，所述光源腔顶部安装有开合式的反红外光板，所述光源腔底部安装有光源体，光源体主要采用紫外线、绿光、白光和黄绿光，所述光源腔中部安装有高度可调的匀光板，通过均光板使得光纤更为均匀，所述光源体的光线通过晶圆片照射成像台，光源体采用LED，成像台为矩形，成像台的尺寸大于晶圆片的尺寸，所述检测头的位置通过横向电动滑轨和竖向电动滑轨的驱动与成像台的位置交错，横向电动滑轨和竖向电动滑轨的长度均大于成像台的长宽尺寸，所述光源体、匀光板、晶圆片和成像台的位置自下而上位于同一垂线上，所述光源腔顶部左右两侧对称安装有水平电动滑轨，两组所述水平电动滑轨滑动安装有反红外光板，反红外光板外壁涂抹有红外反射颜料，两组所述反红外光板贴合于晶圆片底面，两组所述反红外光板滑动闭合，通过两组反红外光板闭合对光源腔顶部封闭，所述光源腔内壁安装有高度滑轨，所述高度滑轨滑动安装有的匀光板，高度滑轨带动匀光板高度调整，所述检测头通过横向电动滑轨和竖向电动滑轨移动至晶圆片瑕疵位置上方，所述检测头中部安装有伸缩结构，伸缩结构可采用电动伸缩杆，所述近红外检测探头的光线穿过晶圆片对应反红外光板，所述检测壳顶部安装有顶壳，所述顶壳内置有控制器，所述红外摄像头、近红外摄像头和成像台的信号输入端与控制器的信号输入端相连接，所述检测壳右侧开设有散热格栅，所述检测壳后端底部开设有接线座。
与现有技术相比，本发明的技术效果和优点：
1)本发明的晶圆键合质量检测装置，通过成像台、红外摄像头、横向电动滑轨和竖向电动滑轨的设置，通过横向电动滑轨和竖向电动滑轨将检测头移动至成像台的范围外，通过启动光源体，进而光线依次通过均光板和晶圆片，进而晶圆片整体光线效果落在的成像台上，当成像台所呈现具有瑕疵，通过竖向电动滑轨带动横向电动滑轨移动至瑕疵位置的Y轴，再通过横向电动滑轨带动检测头移动至瑕疵位置的X轴，进而通过红外摄像头针对瑕疵位置进行二次成像放大，针对瑕疵位置分析成因，有利于根据成像光线强度反应圆晶键合后的缺陷，有利于放大圆晶键合的缺陷反馈工艺问题。
2)本发明的晶圆键合质量检测装置，通过近红外检测探头、水平电动滑轨、反红外光板的设置，通过启动两组水平电动滑轨使得两组反红外光板闭合，通过检测头的伸缩结构带动近红外检测探头进行高度的调整，进而使得而近红外检测探头贴合晶圆片，进而近红外检测探头启动，其光线穿过的晶圆片落在反红外光板上，通过折射完成厚度检测，再通过启动横向电动滑轨或者竖向电动滑轨，进而近红外检测探头贴合晶圆片做线性移动，进而对晶圆片的平整度进行检测，当同一线性测量时，数据多次上下起伏说明表面粗糙，有利于检测圆晶键合后的平整度和微粒除粗糙度，反应圆晶外壁品质检测。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的整体内部结构示意图；
图3为本发明的检测头移动结构示意图；
图4为本发明的反红外光板结构示意图；
图5为本发明的光源腔结构示意图；
图6为本发明的检测壳外壁结构侧视示意图。
附图标记为：1、检测壳；2、检测腔；3、顶壳；4、检测头；5、晶圆片；6、固定盘；7、成像台；8、横向电动滑轨；9、红外摄像头；10、匀光板；11、光源腔；12、光源体；13、高度滑轨；14、竖向电动滑轨；15、近红外检测探头；16、水平电动滑轨；17、反红外光板；18、控制器；19、散热格栅；20、接线座。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的结构并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种晶圆键合质量检测装置，包括检测壳1，所述检测壳1前端开设有检测腔2，所述检测腔2底部安装有固定盘6，固定盘6实际为八组夹爪，八组夹爪组成圆形，八组夹爪的位置根据实际晶圆片5尺寸可做调整，用于适用于不同尺寸的晶圆片5，所述固定盘6内放置有晶圆片5，将键合后晶圆片5对应八组夹爪的固定盘6内放置固定，所述检测腔2顶壁安装有成像台7，所述成像台7的位置与晶圆片5的位置相对应，所述检测腔2顶部安装有竖向电动滑轨14，所述竖向电动滑轨14内滑动连接有横向电动滑轨8，所述横向电动滑轨8底部滑动安装有检测头4，所述检测头4底部左侧安装有红外摄像头9，所述红外摄像头9右侧安装有近红外检测探头15，通过横向电动滑轨8和竖向电动滑轨14将检测头4移动至成像台7的范围外，通过启动光源体12，进而光线依次通过均光板和晶圆片5，进而晶圆片5整体光线效果落在的成像台7上，当成像台7所呈现具有瑕疵，通过竖向电动滑轨14带动横向电动滑轨8移动至瑕疵位置的Y轴，再通过横向电动滑轨8带动检测头4移动至瑕疵位置的X轴，进而通过红外摄像头9针对瑕疵位置进行二次成像放大，针对瑕疵位置分析成因；
所述晶圆片5下方开设有光源腔11，所述光源腔11顶部安装有开合式的反红外光板17，所述光源腔11底部安装有光源体12，所述光源腔11中部安装有高度可调的匀光板10，通过启动光源体12产生光线，进而光线穿过匀光板10对应晶圆片5，进而光线穿过晶圆片5；
通过启动两组水平电动滑轨16使得两组反红外光板17闭合，通过检测头4的伸缩结构21带动近红外检测探头15进行高度的调整，进而使得而近红外检测探头15贴合晶圆片5，进而近红外检测探头15启动，其光线穿过的晶圆片5落在反红外光板17上，通过折射完成厚度检测，再通过启动横向电动滑轨8或者竖向电动滑轨14，进而近红外检测探头15贴合晶圆片5做线性移动，进而对晶圆片5的平整度进行检测，当同一线性测量时，数据多次上下起伏说明表面粗糙。
其中，所述光源体12的光线通过晶圆片5照射成像台7，所述检测头4的位置通过横向电动滑轨8和竖向电动滑轨14的驱动与成像台7的位置交错，通过启动竖向电动滑轨14带动横向电动滑轨8竖向移动，再启动横向电动滑轨8带动检测头4移动至成像台7的范围外，使得光源体12的光线直接透过晶圆片5照射于成像台7上。
其中，所述光源体12、匀光板10、晶圆片5和成像台7的位置自下而上位于同一垂线上，光源体12、匀光板10和晶圆片5均为圆形，而成像台7为矩形，光源体12、匀光板10和晶圆片5的尺寸相近，成像台7的矩形尺寸能包含，光源体12、匀光板10和晶圆片5的圆形尺寸。
其中，所述光源腔11顶部左右两侧对称安装有水平电动滑轨16，两组所述水平电动滑轨16滑动安装有反红外光板17，两组所述反红外光板17贴合于晶圆片5底面，两组所述反红外光板17滑动闭合，通过两组水平电动滑轨16带动反红外光板17进行开合或者闭合。
其中，所述光源腔11内壁安装有高度滑轨13，所述高度滑轨13滑动安装有的匀光板10，通过高度滑轨13启动带动匀光板10的高度做调整，根据成像台7所呈现的图像做调整，使得成像图更为清晰。
其中，所述检测头4通过横向电动滑轨8和竖向电动滑轨14移动至晶圆片5瑕疵位置上方，根据成像台7所提供的成像图中瑕疵位置，所述检测头4中部安装有伸缩结构21，通过伸缩结构21对检测头4的近红外检测探头15高度进行调整，将近红外检测探头15对应晶圆片5的上表面贴合，所述近红外检测探头15的光线穿过晶圆片5对应反红外光板17，其近红外光源透过晶圆片5，晶圆片5下表面将光反射至近红外检测探头15的回光路系统中，进而发射的光形成干涉条纹，通过解析干涉信号可获得晶圆片5的厚度。
其中，所述检测壳1顶部安装有顶壳3，所述顶壳3内置有控制器18，所述红外摄像头9、近红外摄像头9和成像台7的信号输入端与控制器18的信号输入端相连接，控制器18的信号输出端对光源体12、水平电动滑轨16、横向电动滑轨8、横向电动滑轨8、高度滑轨13、红外摄像头9和近红外检测探头15的信号输入端相连接。
其中，所述检测壳1右侧开设有散热格栅19，通过散热格栅19进行散热，所述检测壳1后端底部开设有接线座20，外部显示器通过线路和接线座20相连接。
本发明实施例中的工作原理：外部显示器通过线路和接线座20相连接，根据晶圆片5的尺寸调整固定盘6的固定尺寸，将键合后晶圆片5对应固定盘6内放置，通过启动竖向电动滑轨14带动横向电动滑轨8竖向移动，再启动横向电动滑轨8带动检测头4移动至成像台7的范围外，通过启动光源体12，进而光线依次通过均光板和晶圆片5，进而晶圆片5整体光线效果落在的成像台7上，当成像台7上传至显示器的成像图中具有瑕疵，通过竖向电动滑轨14带动横向电动滑轨8移动至瑕疵位置的Y轴，再通过横向电动滑轨8带动检测头4移动至瑕疵位置的X轴，进而通过红外摄像头9针对瑕疵位置进行二次成像放大，针对瑕疵位置分析成因；
通过启动两组水平电动滑轨16使得两组反红外光板17闭合，通过检测头4的伸缩结构21带动近红外检测探头15进行高度下降，进而使得而近红外检测探头15贴合晶圆片5的上表面，进而近红外检测探头15启动，其光线穿过的晶圆片5落在反红外光板17上，其近红外光源透过晶圆片5，晶圆片5下表面将光反射至近红外检测探头15的回光路系统中，进而发射的光形成干涉条纹，通过解析干涉信号可获得晶圆片5的厚度，再通过启动横向电动滑轨8或者竖向电动滑轨14，进而近红外检测探头15贴合晶圆片5做线性移动，进而对晶圆片5的平整度进行检测，当同一线性测量时，数据出现多次上下起伏说明表面粗糙。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种晶圆键合质量检测装置，包括检测壳(1)，所述检测壳(1)前端开设有检测腔(2)，所述检测腔(2)底部安装有固定盘(6)，所述固定盘(6)内放置有晶圆片(5)，其特征在于：所述检测腔(2)顶壁安装有成像台(7)，所述成像台(7)的位置与晶圆片(5)的位置相对应，所述检测腔(2)顶部安装有竖向电动滑轨(14)，所述竖向电动滑轨(14)内滑动连接有横向电动滑轨(8)，所述横向电动滑轨(8)底部滑动安装有检测头(4)，所述检测头(4)底部左侧安装有红外摄像头(9)，所述红外摄像头(9)右侧安装有近红外检测探头(15)；
所述晶圆片(5)下方开设有光源腔(11)，所述光源腔(11)顶部安装有开合式的反红外光板(17)，所述光源腔(11)底部安装有光源体(12)，所述光源腔(11)中部安装有高度可调的匀光板(10)，所述光源体(12)的光线通过晶圆片(5)照射成像台(7)，所述检测头(4)的位置通过横向电动滑轨(8)和竖向电动滑轨(14)的驱动与成像台(7)的位置交错，所述光源体(12)、匀光板(10)、晶圆片(5)和成像台(7)的位置自下而上位于同一垂线上，所述光源腔(11)顶部左右两侧对称安装有水平电动滑轨(16)，两组所述水平电动滑轨(16)滑动安装有反红外光板(17)，两组所述反红外光板(17)贴合于晶圆片(5)底面，两组所述反红外光板(17)滑动闭合，所述光源腔(11)内壁安装有高度滑轨(13)，所述高度滑轨(13)滑动安装有的匀光板(10)，所述检测头(4)通过横向电动滑轨(8)和竖向电动滑轨(14)移动至晶圆片(5)瑕疵位置上方，所述检测头(4)中部安装有伸缩结构(21)，所述近红外检测探头(15)的光线穿过晶圆片(5)对应反红外光板(17)，所述检测壳(1)顶部安装有顶壳(3)，所述顶壳(3)内置有控制器(18)，所述红外摄像头(9)、近红外摄像头(9)和成像台(7)的信号输入端与控制器(18)的信号输入端相连接，所述检测壳(1)右侧开设有散热格栅(19)，所述检测壳(1)后端底部开设有接线座(20)。
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