TWM471035U - 用於襯底強度測試的裝置 - Google Patents

Description

用於襯底強度測試的裝置

本新型涉及處理例如為太陽能電池和半導體晶圓的、平坦的、盤形的和易破碎的襯底的領域。特別地，本新型涉及一種用於強度測試的裝置，借助於此能夠在執行後續的工藝步驟之前對這種襯底進行易破碎性檢驗。

大量的電子產品以所謂的半導體襯底為基礎，其以下簡稱為襯底或晶圓。這些平坦的、盤形的襯底從整個晶棒中分離並且接下來以180μm的典型厚度或更小的薄板的形式存在。甚至最小心謹慎的製造方法也不能始終完全避免通常薄的、由硬質材料製成的、進而易碎裂的襯底的損壞。這種損壞能夠在後續的工藝步驟中導致襯底破碎。直接在製造襯底之後由於及早分選所述襯底而使由這種破碎引起的經濟損失降低，而如果相應的產品處於其即將完成之前，那麼所述經濟損失激增。

因此期望的是，在有破碎危險的襯底在進一步的工藝步驟期間真正破碎之前，盡可能早地對所述襯底進行識別和分選。

用於強度測試的簡單的方法基於將預設的(測試)力施加到襯底上。在此基於，有破碎危險的襯底由於負載而破碎，反之，沒有破碎危險的襯底經受得住負載，進而適合於繼續處理。對此，典型的、機械作用的裝置用作測試 機構，所述機械作用的裝置例如借助於測試針將預設的力逐點地施加到襯底上。

然而，這種解決方案的缺點為，機械接觸自身能夠導致通常極其易劃傷的襯底的損壞。此外特別的是，在大批量生產方法的情況下，必須極其快地進行這種測試。因此，機械力的作用通常需要暫時地停住襯底，因為在測試機構和襯底之間相對運動最小的情況下，已經在襯底表面上形成劃傷。相應地，該方法不適用於總是要頻繁相遇的連續式設備(聯機設備)。測試滾輪的應用也不能夠在極其接觸靈敏的表面中完全地避免所述問題。

因此，本新型的目的在於提供一種裝置，借助所述裝置克服現有技術的缺點。特別地，本新型應避免襯底的機械損壞並且同時在沒有由於襯底的可能的停頓所引起的時間損耗的情況下允許可靠地確定易破碎性。“確定”在此主要指簡單地、定性地測試，特定襯底是否經受得住預設的負載，但是也能夠延伸到定量地進行確定。

所述目的通過一種根據用於對平坦的易破碎的襯底進行強度測試的裝置來實現。其他較佳的實施形式包含在本文以及圖式中。

本新型公開一種用於對平坦的、盤形的和易破碎的襯底進行強度測試的裝置。所述裝置包括安置面以及加載設備，在所述安置面上能夠安置襯底，借助於所述加載設備 能夠對襯底施加負載，其中加載設備包括用於對襯底進行無接觸加載的機構。

根據本新型，安置面用作為處於負載下的襯底的支座。在此，必要條件是，安置面設置為使得襯底在負載時能夠充分地變形。在最簡單的情況下，這通過將襯底安置在安置面上來實現，所述安置面覆蓋襯底面積(表面或下側)的例如僅為5%的、較佳為小於3%的、並且尤其較佳為1%和2%之間的小部分，並且在此空出盡可能大的連續區域。所述區域尤其較佳相對於襯底的面中點對稱地設置。這尤其當由多個、也不連續的單個面組成的安置面時也適用。術語“安置面”在此不限制於水平地“安置”襯底；因此，所述安置面通常也能夠稱作“支承面”。

除較佳水平地定向安置面之外，當襯底也相應地定向時，所述安置面也能夠不同地、例如豎直地定向。此外，除較佳的對稱設置之外，不對稱地設置安置面也是可能的；例如，用於強度測試的襯底僅能夠只在一個棱邊處被夾緊，以便因此較佳在對置的棱邊的區域中施加負載。因此，由於槓桿特別長，也最大限度地並且相應更容易地檢測到幾何形狀變化。

安置面的有利的實施形式是豎直地或者水平地延伸的銷以及支承梁、皮帶、帶、繩或保持架，其中襯底支撐在所述銷的尖部或側面上。在此，盡可能剛性的安置面是較佳的；然而也能夠考慮，安置面自身是柔性的，使得當所述安置面覆蓋與上述面區域相比更大的面區域時，所述安 置面自身允許襯底的變形，或者甚至整面地支撐襯底。

加載設備用於將在位置、方向和大小方面預設的負載施加到襯底上。根據本新型，加載設備包括一個或多個用於對襯底進行無接觸加載的機構。術語“無接觸”在此指“無機械接觸”，也就是沒有通過尖部、壓力墊塊等進行接觸。通過應用以無接觸的方式作用的加載設備確保，襯底表面沒有由於負載而受到機械損壞。在限定的部位處並且以限定的大小進行加載，使得僅極易破碎的襯底真正地破碎或者顯示出不允許的幾何形狀變化。

根據一個較佳的實施形式，用於對襯底進行無接觸加載的機構選自由液體噴嘴和氣體噴嘴組成的群組中，其中液體噴嘴是尤其較佳的。因為從相應的流出口(噴嘴)中流出的並且作用到襯底上的液態或氣態的流體根據以上限定沒有建立與襯底的機械接觸，所以當忽略隨著後續破碎出現的對無缺陷的襯底而言也過強的負載時，所述襯底也不會受到機械損壞。

因此，尤其較佳地用流體對襯底進行加載。只要流體的密度是已知的，就能夠通過準確地調節體積流量以及射束位置在大小、位置和方向方面精確地對負載進行預選。

對於密度為ρ的流體的情況而言，由衝量得出的力為F=ρAv² ，所述流體具有射束橫截面A並且以速度v碰撞到襯底上。對於品質為m的下落的流體柱的情況而言，還添加流體的根據G=mg確定的重力G，其中g是重力加速度。由於保留在襯底上的流體的量很小(在0.5mm厚的液 膜的情況下，液體的質量大約為12克)，所述流體的重量值(流體的靜負載)在液體的情況下也是可忽略的。因此，理論上能夠以足夠的精度來確定在襯底上出現的負載。

較佳地，用於對襯底進行無接觸加載的機構是產生自由射束的機構。這意味著，產生的射束能夠穿過例如尤其為環境空氣的氣體環境而射出到襯底的表面上並且沒有例如定向到封閉的腔室中，因此在所述腔室中建立壓力，所述壓力然後相應於腔室開口而大面積地作用到襯底上。

清楚的是，液體噴嘴和/或氣體噴嘴能夠單個地或多個地存在。通過多個噴嘴能夠相應地分配或改變負載。通過順序地觸發設置在沿著運輸方向延伸的直線上的多個噴嘴，在連續地繼續運輸的襯底中，也能夠大約與所述襯底位置固定地保持負載，而不必須移動噴嘴本身。

能夠連續地或間歇性地進行襯底的加載。

在連續負載的情況下，流體在沒有中斷的情況下從至少一個流出口(噴嘴)中流出。只要襯底與液體射束或氣體射束相遇，所述襯底就受到限定的負載。在此，負載的位置沿著在縱向方向上延伸的直線前移。如果這是不期望的，那麼必須在負載期間短暫地停住襯底。

在間歇性負載的情況下，流體僅短暫地、例如以短脈衝撞到襯底上。因此，產生具有特定頻率的振動的負載。只要脈衝頻率與襯底的自振頻率相一致，所述襯底就能夠處於諧振中，這在流體的少量的流量的情況下就引起尤其 集中的機械負載。通過脈衝頻率的變化和襯底的相應反應(振幅，相位特性曲線)的測定，同樣也能夠推出所述襯底的易破碎性。

此外，清楚的是，噴嘴不僅能夠設置在襯底之上，也能夠設置在襯底之下。例如，通過(多個)噴嘴交替地在一側上和另一側上運行，而能夠以該方式尤其有效地實現襯底的振動激勵。

清楚的是，連續的和間歇性的負載能夠對襯底產生影響。

根據一個尤其較佳的實施形式，安置面同時是運輸設備的一部分，借助於所述運輸設備能夠將襯底運輸到負載位置。然後，通過較佳水平延伸的生產線的一部分或一個模組來提供安置面。

運輸設備自身用於各個襯底的輸送和輸出。尤其較佳地，運輸設備通過兩個平行以及水平延伸的、由彈性材料製成的繩形成，所述繩的平行間距較佳為100mm，並且所述繩較佳具有5mm的直徑。兩條繩以相同的速度沿運輸方向移動，其中速度較佳位於每秒200mm至每秒600mm的範圍內，並且尤其較佳為每秒400mm。然而，顯然地，例如為滾輪或輥的其他的運輸設備也是合適的，或者運輸能夠借助於單獨的支承框等來進行。無論如何，有利的是，運輸設備允許破碎的襯底落下。

此外，較佳的是，加載設備和較佳地包括安置面的運輸設備能夠同時運行。這意味著，在尤其較佳地連續運輸 安置在安置面上的襯底期間，能夠在沒有停住襯底的情況下，對所述襯底同時進行負載。相應地，避免了襯底及其處理的停頓時間，並且由於對襯底無接觸地加載，不必擔心不易破碎的襯底的機械損壞。在此，較佳水平地進行運輸，這意味著，將襯底平坦平放地輸送給根據本新型的裝置。清楚的是，原則上，根據本新型的教導也能夠用在豎直定位襯底的情況中，其中因此氣體射束或液體射束的定向較佳地基本上是水平的。

尤其在負載期間同時發生運輸的情況下，根據另一個實施形式的、根據本新型的裝置包括使用於無接觸加載的機構隨動的設備。隨動在此與對襯底進行加載的位置有關。以該方式，用於無接觸加載的機構能夠將精確的且長期的負載施加到襯底上，同時連續地繼續運輸所述襯底。因此能夠避免停頓時間，提高這種裝配的設備的產量。用於隨動的設備能夠在動力學上與運輸設備的運動耦聯，或者隨動與運輸設備無關地、例如借助於電機來進行。雖然對於機械負載的情況也能夠考慮這種隨動；然而，在此，最小的速度差(滑差)導致機械損壞，相反地，在根據本新型的無接觸加載的情況下沒有導致機械損壞。

根據一個替代性的實施形式，通過樞轉噴嘴來使用於無接觸加載的機構隨動，使得下述點對於確定的時間段而言沒有改變：負載在所述點處作用於襯底。然而，清楚的是，在該情況下，負載的方向不能夠是恒定的，並且也必須適應於體積流量，以便補償改變的間距和與其伴隨的負 載值變化。

根據另一實施形式，根據本新型的裝置包括用於確定襯底的負載和/或襯底的通過所述負載引起的幾何形狀變化的設備。

特別地，在其中運輸機構沿負載的方向不易彎曲地構成的情況下，有利的是，也能夠測定襯底的由於負載引起的幾何形狀變化。負載的準確控制是重要的，以便襯底沒有超載到使得所述襯底在正常的易破碎性的情況下也破碎。因此有利的是，除了瞭解流體的體積流量和從中得出的理論負載之外，也至少以抽樣形式來測定實際上出現的負載。

此外可能的是，儘管受到負載而襯底沒有破碎，但是然而已經具有使得可能成為隨後的破碎的輕微損壞。這種“隱藏的”易破碎性能夠經由確定由限定的負載引起的幾何形狀變化(例如最大的/中心的撓度)，或者通過在振動特性中的上述變化來識別。另一優點是，能夠總體上減小負載。因此，儘管較少襯底破碎，這也在識別之後致使更加容易地控制所述襯底；但是儘管如此也識別出全部有破碎危險的襯底。

因此，有利的是，不僅根據流體的已知體積流量以及其射束直徑和密度來計算襯底的理論負載，而且也測量實際的負載。因此，根據本新型的裝置的尤其有利的實施形式包括用於測量作用到運輸機構上的負載的設備，所述負載與襯底的重力一起直接與通過流體施加的負載相關。這 種用於測量的設備例如能夠以運輸機構的克服彈簧作用的下沉為基礎。參考上述實施方式以計算相應的數值。

對此尤其能夠使用光學工作的系統，例如照相機系統或簡單的光柵。只要襯底的幾何形狀和材料是已知的，就能夠在已知負載的情況下通過確定幾何形狀變化來說明襯底是否在正常範圍內變形，或者例如是否由於損壞而具有不允許地高的變形。由此，得出另一個優點，能夠在所述襯底沒有實際破碎的情況下確定襯底的易破碎性。因此，能夠整塊移走有破碎危險的襯底，並且必要時供應給其他的/另外的應用。

負載的確定也能夠時間延遲地通過測量晶圓來進行，所述測量晶圓迴圈地通過該設備並且測定由加載設備產生的負載。

較佳地，根據本新型的裝置還具有用於接收和/或分選襯底的設備。特別對於有破碎危險的襯底由於負載而真正破碎的情況而言，在用作為用於接收的設備的器皿或容器中接收碎塊是期望的。

此外較佳地，在襯底破碎或超過最大允許的幾何形狀變化的情況下進行襯底的分選。所述步驟用於也將有破碎危險的襯底實際地從已被加載的進而已測試的大量襯底中挑出。所述分選能夠較佳直接根據對破碎危險的識別來進行，但是也能夠考慮的是，實際地或合邏輯地“標記”有破碎危險的襯底，使得在所述襯底隨後被分選出來之前，所述襯底仍部分地通過生產線。標記也能夠用於將這種襯 底可控地輸送給其他應用，其中破碎危險不太重要或者不重要。特別地，這在還未破碎的、但是被識別成易破碎的襯底的情況下是有利的。

對於識別尤其有破碎危險的、然而還未破碎的襯底的情況而言，能夠將所述襯底主動地從彼此跟隨的襯底流中分選出來是期望的。例如運輸平面中的活門、機械夾具或噴嘴能夠用作為這種用於分選的設備。所述設備能夠經由由用於識別增加的易破碎性的單元生成的信號來觸發。所述單元又以上述方式測量易破碎性，將其與之前保存的理論值進行比較，並且必要時觸發上述用於分選和/或接收襯底的設備。

如所述，本新型以有利的方式克服了現有技術的缺點。特別地，本新型在確定襯底的易破碎性時避免了機械損壞並且同時在沒有由於襯底的短暫停頓引起時間損耗的情況下可靠地確定所述易破碎性。

在圖1中以立體視圖示出襯底1。所述襯底平放在構成為兩個平行的圓繩的運輸設備5上，沿運輸方向7驅動所述運輸設備5。兩根圓繩同時形成根據本新型的安置面。如能夠輕易看出的是，當前由兩個單個面組成的所述面僅覆蓋襯底面積的一小部分。在此，兩個單個面相對於襯底1的面中點對稱地設置並且使盡可能大的相關聯的區域是空的。所述區域當前為圓繩間的整個中央條帶。負載 2由豎直的箭頭表示。所述箭頭構成為自由射束，使得對襯底1的準確限定的點施加負載，而沒有對襯底1的例如未限定的或者大的區域施加負載，當負載通過壓力加載的腔室(沒有示出)來施加時是這種情況。對於襯底1在負載期間不應停頓的情況而言，能夠使加載設備(沒有單獨示出)隨動(同樣也沒有示出)。替代性地，例如能夠通過傾斜由加載設備包圍的用於無接觸加載的機構(也沒有示出)來使加載設備隨動，使得所述加載設備總是作用在相同的點上、例如在襯底1的上側的中心上，其中然而負載2的方向改變。

圖2示出襯底1的正視圖，因此運輸方向垂直於圖平面。負載2豎直地從上作用。所述負載2通過運輸設備5的兩根圓繩被吸收。圓繩必須提供相應的反作用力3或適於所述反作用力的吸收。在圖中，所述反作用力分成兩個分量，亦即第一分量3A及第二分量3B。負載2和/或反作用力3能夠通過用於測量作用於運輸設備5上的負載的合適的設備(設備沒有示出)來確定，使得除理論負載之外，還已知實際作用的負載2。

此外，圖2示出用於確定由負載2引起的幾何形狀變化的較佳的尺寸。在未負載的情況下，襯底1是平坦的。較佳的尺寸相當於襯底1的最大的、典型地在中心的撓度4。只要所述尺寸超出預設值(最大允許的撓度4’)，就能夠認為是高破碎危險的；襯底1隨後被分選出來(沒有示出)。對於襯底1破碎的情況而言，在所述襯底之下設 置用於接收的設備6，所述設備能夠接收襯底1的碎塊。

1‧‧‧襯底

2‧‧‧負載

3‧‧‧反作用力

3A‧‧‧第一分量

3B‧‧‧第二分量

4‧‧‧撓度

4’‧‧‧最大允許的撓度

5‧‧‧運輸設備

6‧‧‧用於接收的設備

7‧‧‧運輸方向

圖1示意地示出根據本新型的裝置的主要部件的立體視圖。

圖2示意地示出根據本新型在襯底上的負載作用的正視圖。

1‧‧‧襯底

2‧‧‧負載

5‧‧‧運輸設備

7‧‧‧運輸方向

Claims (12)

1. 一種用於襯底強度測試的裝置，用來對平坦的易破碎的襯底(1)進行強度測試，該用於襯底強度測試的裝置包括用於該襯底(1)的安置面、及用來對安置在該安置面上的該襯底(1)施加負載的加載設備，其中該加載設備包括用於對該襯底(1)進行無接觸加載的機構。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該安置面設置成水平的和/或使該襯底(1)在兩側被夾緊或安放。
3. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該安置面設置成豎直的和/或使該襯底(1)在單側被安放和/或夾緊。
4. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該用於對該襯底(1)進行無接觸加載的機構是液體噴嘴或包括液體噴嘴。
5. 根據申請專利範圍第4項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該液體噴嘴單個地或多個地設置在該襯底(1)之上和/或之下。
6. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該用於對該襯底(1)進行無接觸加載的機構是氣體噴嘴或包括氣體噴嘴。
7. 根據申請專利範圍第6項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中氣體噴嘴單個地或多個地設置在該襯底(1)之上和/或之下。
8. 根據申請專利範圍第4或6項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該用於對該襯底(1)進行無接觸加載的機構是產生自由射束的機構。
9. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，其中該安置面同時是運輸設備(5)的一部分，借助於該運輸設備(5)能夠運輸該襯底(1)。
10. 根據申請專利範圍第9項所述的用於襯底強度測試的裝置，還包括用於使該用於對該襯底(1)進行無接觸加載的機構隨動的設備。
11. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，還包括用於確定施加於該襯底(1)的該負載和/或該襯底(1)的由該負載引起的幾何形狀變化的設備。
12. 根據申請專利範圍第1項所述的用於襯底強度測試的裝置，還包括用於接收和/或分選該襯底(1)的設備(6)。