CN219958952U - 晶圆键合能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆键合能检测装置，涉及半导体设备技术领域，用于解决晶圆键合能检测装置对待测试晶圆定位不够精确的问题。包括：晶圆承载平台，设置有开口，晶圆承载平台用于承载待检测晶圆；定位块组件，设置在晶圆承载平台上，用于初定位；晶圆定位模块，位于开口处，晶圆定位模块用于将待检测晶圆压紧在定位块组件上，以实现对待检测晶圆精确定位；刀片运动模块，位于开口处，刀片运动模块能够插入待检测晶圆的键合位置以测试待检测晶圆的键合能。本实用新型中设置定位块组件，并利用其实现对待检测晶圆的第一次初定位。设置晶圆定位模块，并利用其实现对待检测晶圆的第二次精定位。这样提高了晶圆键合能检测装置的定位精度。

Description

晶圆键合能检测装置

技术领域

本实用新型涉及半导体设备技术领域，特别地涉及一种晶圆键合能检测装置。

背景技术

随着半导体产业的不断发展，对超大规模集成电路的集成度和性能需求逐渐增加，以适应各项电子产品越做越小，功能越做越强的趋势。而伴随着芯片功能逐步增强，集成度逐渐提高的趋势而来的，便是对工艺中各种不同环节的技术要求越来越高，芯片中晶体管的集成度逐渐达到上限，因此出现了3D集成电路(Integrated Circuit，IC)技术。3D集成电路(Integrated Circuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，3D集成电路通过键合工艺实现多个芯片之间的垂直互连，增加了芯片的空间，提高了晶体管的集成度，同时还能提高集成电路的工作速度，降低集成电路的功耗。对此，在三维芯片技术中需要对键合在一起的晶圆的界面键合强度进行测试，这对后续的工艺制程和最终产品性能有重要意义。

晶圆键合(Wafer Bonding Technology)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，晶片结合后，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，并使结合界面达到特定的键合强度。由于键合能测试的重要性，市场对于键合能测试设备的需求逐渐增加，针对测试设备的使用效率提出了更高的要求。

然而，现有技术中的晶圆键合能检测装置(可参考中国专利：CN 215815794U)在测试时，受其自身结构的限制，存在对待测试晶圆定位不够精确的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种晶圆键合能检测装置，用于解决晶圆键合能检测装置对待测试晶圆定位不够精确的问题。

本实用新型提供一种晶圆键合能检测装置，包括：晶圆承载平台，设置有开口，晶圆承载平台用于承载待检测晶圆；以及定位块组件，设置在晶圆承载平台上，用于对待检测晶圆进行初定位；以及晶圆定位模块，位于开口处，晶圆定位模块用于将待检测晶圆压紧在定位块组件上，以实现对待检测晶圆精确定位；刀片运动模块，位于开口处，刀片运动模块能够插入待检测晶圆的键合位置以测试待检测晶圆的键合能。

在一个实施方式中，定位块组件包括：第一定位块结构，设置在晶圆承载平台远离开口的一端；以及第二定位块结构，设置在晶圆承载平台靠近开口的一端；以及其中，第一定位块结构和第二定位块结构相配合以对待检测晶圆进行初定位。

在一个实施方式中，第一定位块结构包括两个在第一方向上间隔设置的定位柱，晶圆承载平台上设置有至少两个插接孔，定位柱插接在对应的插接孔内。

在一个实施方式中，第二定位块结构包括：多个间隔设置的定位块，定位块与晶圆承载平台可拆卸连接；紧固件，穿设在定位块和晶圆承载平台上，用于将定位块固定在晶圆承载平台上；其中，选择性地将多个定位块中的至少两个定位块安装在晶圆承载平台上，以实现不同尺寸的待检测晶圆的定位。

在一个实施方式中，晶圆承载平台上设置有多个安装孔，定位块与对应的安装孔连接定位块。

在一个实施方式中，定位块与对应的安装孔枢转连接。

在一个实施方式中，晶圆定位模块包括：驱动缸，设置在晶圆承载平台上；以及连接架，与驱动缸的驱动端连接；以及旋转块，分别设置在连接架的两端；定位推杆，设置在旋转块上，用于推动待检测晶圆，以使待检测晶圆压紧在定位块组件上。

在一个实施方式中，旋转块与连接架枢转连接，晶圆定位模块还包括锁紧件，锁紧件穿设在旋转块和连接架上，以锁紧旋转块的旋转位置。

在一个实施方式中，晶圆定位模块还包括调整组件，调整组件与连接架连接，用于调整旋转块的旋转位置。

在一个实施方式中，刀片运动模块包括：基座，设置在晶圆承载平台上；以及第一滑台，与基座在第二方向上滑动连接；以及电动推杆，与第一滑台连接，用于驱动第一滑台滑动；以及压力检测装置，设置在第一滑台和电动推杆之间，用于测试电动推杆的推力；第二滑台组件，在第三方向上与第一滑台滑动连接；以及刀片，设置在第二滑台组件上；其中，第一滑台能够推动第二滑台组件和刀片沿第二方向滑动，以使刀片插入待检测晶圆的键合位置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，设置定位块组件，并利用定位块组件实现对待检测晶圆的第一次初定位。设置晶圆定位模块，并利用晶圆定位模块实现对待检测晶圆的第二次精定位。这样通过对待检测晶圆的两次定位，提高了晶圆键合能检测装置的定位精度。从而提高了晶圆键合能检测装置的检测准确度。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。

图1是本实用新型的实施例中晶圆键合能检测装置的立体结构示意图(检测6寸晶圆)；

图2是本实用新型的实施例中晶圆键合能检测装置的立体结构示意图(检测8寸晶圆)；

图3是图1和图2中刀片运动模块的立体结构示意图；

图4是图1和图2中晶圆定位模块的立体结构示意图。

附图标记：

10、晶圆承载平台；11、开口；20、定位块组件；21、第一定位块结构；211、定位柱；22、第二定位块结构；221、定位块；30、晶圆定位模块；31、驱动缸；32、连接架；33、旋转块；34、定位推杆；35、调整组件；351、调节座；352、调节螺丝；353、限位螺丝；40、刀片运动模块；41、基座；42、第一滑台；43、电动推杆；44、压力检测装置；45、第二滑台组件；451、第二滑台；452、手调千分尺；46、刀片；100、待检测晶圆。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

需要说明的是，本申请中的待检测晶圆100为已经键合完成的两片晶圆，其尺寸规格为8寸或6寸。本申请中的晶圆键合能检测装置用于测试上述两片晶圆之间的键合能。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种晶圆键合能检测装置，其包括晶圆承载平台10、定位块组件20、晶圆定位模块30和刀片运动模块40。其中，晶圆承载平台10设置有开口11，晶圆承载平台10用于承载待检测晶圆100。定位块组件20设置在晶圆承载平台10上，用于对待检测晶圆100进行初定位。晶圆定位模块30位于开口11处，晶圆定位模块30用于将待检测晶圆100压紧在定位块组件20上，以实现对待检测晶圆100精确定位。刀片运动模块40位于开口11处，刀片运动模块40能够插入待检测晶圆100的键合位置以测试待检测晶圆100的键合能。

上述设置中，设置定位块组件20，并利用定位块组件20实现对待检测晶圆100的第一次初定位。设置晶圆定位模块30，并利用晶圆定位模块30实现对待检测晶圆100的第二次精定位。这样通过对待检测晶圆100的两次定位，提高了晶圆键合能检测装置的定位精度。从而提高了晶圆键合能检测装置的检测准确度。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，定位块组件20包括第一定位块结构21和第二定位块结构22。其中，第一定位块结构21设置在晶圆承载平台10远离开口11的一端；第二定位块结构22设置在晶圆承载平台10靠近开口11的一端；第一定位块结构21和第二定位块结构22相配合以对待检测晶圆100进行初定位。

上述设置中，第一定位块结构21与第二定位块结构22在晶圆承载平台10的盘面上限定出定位区域。并通过与待检测晶圆100接触的方式将其限定在定位区域内。从而实现了对待检测晶圆100的初定位功能。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，第一定位块结构21包括两个在第一方向上间隔设置的定位柱211。

具体地，如图1和图2所示，在一个实施例中，晶圆承载平台10上设置有四个插接孔，沿第二方向分成两组，两个定位柱211选择性地插接在两组的任一组内。

需要说明的是，当定位8寸晶圆时，两个定位柱211插入左侧组的两个插接孔，当定位6寸晶圆时，则插入右侧组的两个插接孔。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，第二定位块结构22包括四个在间隔设置的定位块221和紧固件。其中，定位块221与晶圆承载平台10可拆卸地连接。紧固件穿设在定位块221和晶圆承载平台10上，用于将定位块221固定在晶圆承载平台10上。

具体地，选择性地将四个定位块221中的两个定位块221安装在晶圆承载平台10上，以实现不同尺寸的待检测晶圆的定位。

上述设置中，两个在第一方向上间隔设置的定位块221与两个在第一方向上间隔设置的定位柱211构成四点定位。通过四点定位实现对待检测晶圆100的初定位。

需要说明的是，此时的待检测晶圆100为6寸晶圆。

上述设置中，将另外两个在第一方向上间隔设置的定位块221与两个在第一方向上间隔设置的定位柱211构成四点定位。通过四点定位实现对待检测晶圆100的初定位。

需要说明的是，此时的待检测晶圆100为8寸晶圆。上述另外两个定位块221相对于上述两个定位块221更靠近晶圆承载平台10的外边缘。

具体地，如图1所示，在一个实施例中，紧固件采用锁紧螺栓。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，晶圆定位模块30包括驱动缸31、连接架32、旋转块33和定位推杆34。其中，驱动缸31设置在晶圆承载平台10上，连接架32与驱动缸31的驱动端连接。旋转块33分别设置在连接架32的两端，定位推杆34设置在旋转块33上，用于推动待检测晶圆100，以使待检测晶圆100压紧在定位块组件20上。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，旋转块33与连接架32枢转连接，晶圆定位模块30还包括锁紧件，锁紧件穿设在旋转块33和连接架32上，以锁紧旋转块33的旋转位置。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，锁紧件采用锁紧螺栓。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，晶圆定位模块30还包括调整组件35，调整组件35与连接架32连接，用于调整旋转块33的旋转位置。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，调整组件35包括调节座351和调节螺丝352，其中调节座351与连接架32连接，且与旋转块33对应设置。调节座351上设置有调节螺丝352，调节螺丝352与调节座351螺纹连接，旋转调节螺丝352能够推动旋转块33旋转至合适的旋转位置。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，调整组件35的数量为两个，分别位于连接架32的左右两侧。

具体地，如图4所示，在一个实施例中，连接架32的右侧还设置限位螺丝353，限位螺丝353相对右侧的调节螺丝352更靠近连接架32的有边沿。

具体地，如图3所示，在一个实施例中，刀片运动模块40包括基座41、第一滑台42、电动推杆43、压力检测装置44、第二滑台组件45和刀片46。其中，基座41设置在晶圆承载平台10上，第一滑台42与基座41在第二方向上滑动连接。电动推杆43与第一滑台42连接，用于驱动第一滑台42滑动。压力检测装置44设置在第一滑台42和电动推杆43之间，用于测试电动推杆43的推力。第二滑台组件45在第三方向上与第一滑台42滑动连接。刀片46设置在第二滑台组件45上。第一滑台42能够推动第二滑台组件45和刀片46沿第二方向滑动，以使刀片46插入待检测晶圆100的键合位置。

需要说明的是，通常刀片46需要插入两片晶圆之间缝隙，预设压力值范围值为10-15N以下，若压力大于该预设值范围，说明刀片46插在晶圆上，此时需要调整刀片46的高度，重新进行测试。具体地测试过程可参考中国专利CN114648489A，此处不展开描述。

具体地，如图3所示，在一个实施例中，第二滑台组件45包括第二滑台451和手调千分尺452。其中，第二滑台451与第一滑台42滑动连接，刀片46固定在第二滑台451上，手调千分尺452用于调整刀片46的高度。

下面结合图1至图4阐述一下本申请的一个更为具体的实施例：

本申请提供一种能够兼容6寸、8寸晶圆键合能测试的机构(晶圆键合能检测装置)，使之能够测试两种不同尺寸规格晶圆的键合能，其结构简单，使用方便，成本较低，有利于提高设备的利用率。该机构用于检测已经键合完成的两片晶圆之间键合强度。

具体地，待检测6寸晶圆置于晶圆承载平台10之上，经由晶圆定位模块30推动晶圆，通过第一定位块结构21和定位块221的定位和限制，实现对晶圆的夹紧和定位；通过手调千分尺452调节刀片46高度至合适的位置，即晶圆的中间位置；然后电动推杆43驱动使得刀片46直线运动插入晶圆之间，完成晶圆的键合能测试。当需要测试8寸晶圆时，安装上述另外两个定位块221，重复上述6寸晶圆测试步骤即可完成8寸晶圆键合能的测试。一套结构可兼容两种不同尺寸晶圆的键合能测试，结构换产调整方便快捷，半小时内可完成，极大提高了结构的利用率。

具体地，晶圆传输装置(为更好的理解，在此以机械手为例，但不限于此机构)将键合后的晶圆放置于晶圆承载平台10之上，通过第一定位块结构21和第二定位块结构22对晶圆进行预定位，晶圆定位模块30伸出将晶圆紧靠在第一定位块结构21上完成精定位，刀片运动模块40由电机控制，带动刀片插入晶圆的中间位置，完成键合能的测试。

需要说明的是，本申请通过对四个定位块221的位置切换，以及两个定位柱211的位置进行切换可实现兼容不同尺寸晶圆的键合能测试功能。

具体地，刀片运动模块40由电机(电动推杆43)、压力传感器(压力检测装置44)、手调千分尺滑块及刀片46等部分组成；通过电机的伸出和缩回，带动刀片46的插入和撤回，控制其插入的速度及距离；手调千分尺滑块可以精准控制刀片46的高度，适应不同厚度的各种晶圆。

具体地，驱动缸31伸出带动定位推杆34推动晶圆靠紧第一定位块结构21实现精定位功能；调节螺丝352的旋转可以推动旋转块33绕着锁紧螺栓摆动，实现微调定位推杆34的位置的功能，弥补气缸伸出后晶圆无法被夹紧或夹伤晶圆的问题；当定位推杆34的位置确认好后需拧紧锁紧螺栓来固定好旋转块33的角度位置；在拧紧(顺时针旋动)锁紧螺栓的过程中，会给旋转块33一个顺时针旋转的力，驱使旋转块33顺时针转动，左旋转块的调节螺丝352在顺时针旋转方向的对立侧，可以阻止左侧旋转块的转动，拧紧左侧旋转块的锁紧螺栓时，左侧旋转块的位置不会变化；而右侧旋转块的调节螺丝352在顺时针旋转方向的同一侧，在拧紧右侧旋转块的锁紧螺栓时它不能阻止右侧旋转块的转动，这样本来右侧旋转块确定好的位置由于锁紧螺栓的拧紧而发生改变导致定位推杆34的失效，所以额外增加了限位螺丝353起到限制右侧旋转块上的转动；因此本结构功能的实现实际需要的是调节螺丝352，限位螺丝353为辅助作用(防止拧紧锁紧螺栓时右侧旋转块发生转动)。晶圆承载平台10起到承载晶圆的作用，通过晶圆定位块(定位块221)不同的安装位置，实现不同尺寸晶圆的定位功能。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种晶圆键合能检测装置，其特征在于，包括：

晶圆承载平台，设置有开口，所述晶圆承载平台用于承载待检测晶圆；以及

定位块组件，设置在所述晶圆承载平台上，用于对所述待检测晶圆进行初定位；以及

晶圆定位模块，位于所述开口处，所述晶圆定位模块用于将所述待检测晶圆压紧在所述定位块组件上，以实现对所述待检测晶圆精确定位；

刀片运动模块，位于所述开口处，所述刀片运动模块能够插入所述待检测晶圆的键合位置以测试所述待检测晶圆的键合能。

2.根据权利要求1中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述定位块组件包括：

第一定位块结构，设置在所述晶圆承载平台远离所述开口的一端；以及

第二定位块结构，设置在所述晶圆承载平台靠近所述开口的一端；以及

其中，所述第一定位块结构和所述第二定位块结构相配合以对所述待检测晶圆进行初定位。

3.根据权利要求2中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述第一定位块结构包括两个在第一方向上间隔设置的定位柱，所述晶圆承载平台上设置有至少两个插接孔，所述定位柱插接在对应的所述插接孔内。

4.根据权利要求2中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述第二定位块结构包括：

多个间隔设置的定位块，所述定位块与所述晶圆承载平台可拆卸连接；

紧固件，穿设在所述定位块和所述晶圆承载平台上，用于将所述定位块固定在所述晶圆承载平台上；

其中，选择性地将多个所述定位块中的至少两个所述定位块安装在所述晶圆承载平台上，以实现不同尺寸的所述待检测晶圆的定位。

5.根据权利要求4中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述晶圆承载平台上设置有多个安装孔，所述定位块与对应的所述安装孔连接。

6.根据权利要求5中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述定位块与对应的所述安装孔枢转连接。

7.根据权利要求1中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述晶圆定位模块包括：

驱动缸，设置在所述晶圆承载平台上；以及

连接架，与所述驱动缸的驱动端连接；以及

旋转块，分别设置在所述连接架的两端；

定位推杆，设置在所述旋转块上，用于推动所述待检测晶圆，以使所述待检测晶圆压紧在所述定位块组件上。

8.根据权利要求7中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述旋转块与所述连接架枢转连接，所述晶圆定位模块还包括锁紧件，所述锁紧件穿设在所述旋转块和所述连接架上，以锁紧所述旋转块的旋转位置。

9.根据权利要求8中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述晶圆定位模块还包括调整组件，所述调整组件与所述连接架连接，用于调整所述旋转块的旋转位置。

10.根据权利要求1中所述的晶圆键合能检测装置，其特征在于，所述刀片运动模块包括：

基座，设置在所述晶圆承载平台上；以及

第一滑台，与所述基座在第二方向上滑动连接；以及

电动推杆，与所述第一滑台连接，用于驱动所述第一滑台滑动；以及

压力检测装置，设置在所述第一滑台和所述电动推杆之间，用于测试所述电动推杆的推力；

第二滑台组件，在第三方向上与所述第一滑台滑动连接；以及

刀片，设置在所述第二滑台组件上；

其中，所述第一滑台能够推动所述第二滑台组件和所述刀片沿第二方向滑动，以使所述刀片插入所述待检测晶圆的键合位置。