一种晶圆键合强度测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种晶圆键合强度测量装置及测量方法，包括机架，所述机架为中空结构，所述机架一端的顶部固定安装有导向架，所述导向架为C形结构，所述导向架的内壁滑动安装有与其相匹配的料盒，所述料盒沿其高度方向的内壁均匀开设有多个与晶圆形状相匹配的料槽。本发明专利技术通过升降机构带动料盒向下移动的同时，将刀架向晶圆推动，使刀架上设置的刀片插入至键合好的两片晶圆之间，使键合好的两片晶圆之间产生缝隙，同时，利用红外装置对缝隙长度进行测量，并根据缝隙长度通过计算处理器进行计算，即可得出晶圆的键合强度，不需要检测人员手持刀片插入至键合好的两片晶圆之间，防止在使用刀片时划伤手指。刀片时划伤手指。刀片时划伤手指。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆键合强度测量装置及测量方法


[0001]本专利技术涉及晶圆加工制造
，尤其涉及一种晶圆键合强度测量装置及测量方法。

技术介绍

[0002]低温晶圆直接键合技术是近年来研究最热门的键合方法，同时也是最为困难，对硅晶圆表面形貌和表面处理工艺要求最高的键合方法，不良的硅晶圆表面形貌或表面处理都会让键合的晶圆对产生不可修复的缺失。晶圆直接键合的工艺经历了从早期的高温晶圆键合到现在普遍研究和推广的低温晶圆键合工艺，主要就是为了克服高温对器件的影响，所以人们开始关注于低温晶圆键合的研究。目前主要的研究包括了亲水键合和疏水键合。低温直接键合的本质在于通过对硅表面进行表面处理，提高表面能，进而通过水分子桥接(亲水键合)或HF分子桥接(疏水键合)以及分子间的作用力，将两片或多片硅晶圆贴合在一起。
[0003]低温晶圆直接键合技术中，键合强度是其最重要的测定特征之一，它是关系到键合质量优劣的一个重要指标。键合强度小，在加工过程中两键合晶圆很有可能会开裂，导致失效。制造过程参数(特别是晶圆的表面预处理步骤和键合条件)的微小变动，都会直接影响健合界面的强度性能，因此键合强度不够反应了键合工艺过程中的某些环节出了问题；键合强度大，证明两晶圆接触紧密，键合界面裂缝、空洞的影响微乎其微，利用键合技术制作的器件也较不容易受到温度、湿度等环境因子的破坏而失效。
[0004]目前键合强度测量方式都是采用破坏性的测量方式，包括有裂纹传播扩散法、直拉法、微楔形糟测试法、静态油压测试法及四点弯曲测试法，其中又以裂纹传播扩散法使用最为普遍。裂纹传播扩散法俗称刀片插入法或双悬臂梁测试法，是测量表面能(即键合强度)最传统最普遍的方法，通过在键合界面插入一薄刀片而将两晶圆分开，使两片晶圆中间产生缝隙，再利用红外检测或超声波检测等系统测量缝隙长度并经过计算，最终得到晶圆的键合强度。
[0005]在通过裂纹传播扩散法对晶圆进行键合强度测量时，通常是由检测人员手持刀片插入至两片晶圆之间，由于晶圆的表面较为光滑，使刀片容易在晶圆上发生打滑，导致刀片容易划伤手指。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种晶圆键合强度测量装置及测量方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0008]一种晶圆键合强度测量装置及测量方法，包括机架，所述机架为中空结构，所述机架一端的顶部固定安装有导向架，所述导向架为C形结构，所述导向架的内壁滑动安装有与其相匹配的料盒，所述料盒沿其高度方向的内壁均匀开设有多个与晶圆形状相匹配的料
槽，所述机架位于料盒下方的内部设有卸料机构，所述导向架与料盒之间设有升降机构，所述机架靠近料盒的上表面设有用于检测晶圆键合强度的检测机构，所述机架靠近料盒相对两侧的外表面设有用于夹紧晶圆的夹紧机构。
[0009]作为本专利技术的进一步方案，所述检测机构包括固定安装于机架相对两侧上表面的支撑板，所述支撑板的外表面均匀插设有多根支撑杆，多根所述支撑杆贯穿支撑板的外表面并与其滑动安装，且多根支撑杆靠近料盒一端的端部固定安装有移动块，多根所述支撑杆的另一端固定安装有挡板，所述移动块相对两侧的外表面对称固定安装有两个支耳，两个所述支耳的外表面分别插设有两根导杆，两根所述导杆远离移动块的一端分别固定安装有两个连接块，两个所述连接块之间固定安装有刀架，所述刀架靠近料盒一侧的外表面设有刀片，所述刀架靠近刀片一侧的外表面固定安装有红外装置，所述移动块与料盒之间设有推动机构，所述机架与连接块之间设有限位机构，所述支撑杆的外表面设有复位组件，所述导杆的外表面设有缓冲组件。
[0010]作为本专利技术的进一步方案，所述推动机构包括对称固定安装于机架相对两侧外表面的两个支撑块，两个所述支撑块的外表面分别转动安装有两根转杆，两根所述转杆同端的相邻一侧外表面之间固定安装有推动杆，所述移动块靠近支撑块的外表面贯穿开设有斜槽，所述推动杆插设于斜槽的内部并与斜槽的内壁滑动安装，所述料盒靠近转杆远离推动杆一侧的外表面均匀固定安装有多个L形推钩。
[0011]作为本专利技术的进一步方案，所述复位组件包括套设于支撑杆外表面的复位弹簧，所述复位弹簧设置于支撑板与挡板之间。
[0012]作为本专利技术的进一步方案，所述缓冲组件包括套设于导杆外表面的缓冲弹簧，所述缓冲弹簧设置于支耳与连接块之间。
[0013]作为本专利技术的进一步方案，所述限位机构包括固定安装于机架相对两侧上表面的支架，所述支架靠近连接块的下表面固定安装有挡块。
[0014]作为本专利技术的进一步方案，所述夹紧机构包括固定安装于机架外表面的两根固定杆，两根所述固定杆的外表面滑动安装有移动板，所述移动板的外表面均匀插设有多根推杆，多根所述推杆贯穿移动板的外表面并与其滑动安装，且多根推杆靠近料盒的一端端部固定安装有夹块，所述夹块贯穿导向架的外表面并与其滑动安装，所述料盒靠近料槽的外表面均匀贯穿开设有多个矩形槽，所述移动块的相对两侧外表面对称固定安装有两根L形杆，两根所述L形杆远离移动块一端的下表面固定安装有推柱，所述移动板靠近导向架一侧的外表面固定安装有导向板，所述导向板的上表面贯穿开设有与推柱相匹配的导向槽，所述推柱与导向槽的内壁滑动安装，所述推杆的外表面套设有抵紧弹簧，所述抵紧弹簧设置于移动板与夹块之间，所述固定杆与推杆远离导向架的一端均固定安装有限位环。
[0015]作为本专利技术的进一步方案，所述卸料机构包括通过两根支撑轴转动安装于机架相对两侧内壁之间的两根传送辊，两根所述传送辊的外表面套设有传送带，且两根传送辊水平方向平行设置于机架的内部，所述机架的外表面固定安装有传送电机，所述传送电机的输出端贯穿机架的外表面并与其中一根支撑轴的端部固定安装。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，所述升降机构包括贯穿开设于导向架背部的条形槽，所述料盒靠近条形槽一侧的外表面固定安装有升降块，所述升降块与条形槽的内壁滑动安装，所述导向架靠近条形槽上下两端的外表面分别固定安装有两个限位块，两个所述限位
块之间转动安装有升降螺杆，所述升降螺杆贯穿升降块的外表面并与其螺纹连接，靠近顶端的所述限位块的上表面固定安装有步进电机，所述步进电机的输出端贯穿限位块的下表面并与升降螺杆的顶端固定安装。
[0017]作为本专利技术的进一步方案，包括以下步骤：
[0018]S1：将若干待检测晶圆从下至上依次放入至料盒内壁开设的料槽内；
[0019]S2：通过升降机构带动料盒向下移动，直至刀片对准键合好的两片晶圆之间；
[0020]S3：在料盒向下移动的同时，刀片能够通过推动机构插入至待检测的两片晶圆之间，使键合好的两片晶圆之间产生缝隙，同时，利用红外装置对缝隙长度进行测量，并根据缝隙长度通过计算处理器进行计算，即可得出晶圆的键合强度；
[0021]S4：在对晶圆的键合强度检测完成后，通过升降机构继续带动料盒向下移动，使传送带将检测完的晶圆移出料盒，以便对检测完成后的晶圆进行收集。
[0022]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合强度测量装置，包括机架(1)，所述机架(1)为中空结构，其特征在于，所述机架(1)一端的顶部固定安装有导向架(2)，所述导向架(2)为C形结构，所述导向架(2)的内壁滑动安装有与其相匹配的料盒(3)，所述料盒(3)沿其高度方向的内壁均匀开设有多个与晶圆形状相匹配的料槽(301)，所述机架(1)位于料盒(3)下方的内部设有卸料机构(4)，所述导向架(2)与料盒(3)之间设有升降机构(5)，所述机架(1)靠近料盒(3)的上表面设有用于检测晶圆键合强度的检测机构(6)，所述机架(1)靠近料盒(3)相对两侧的外表面设有用于夹紧晶圆的夹紧机构(7)。2.根据权利要求1所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述检测机构(6)包括固定安装于机架(1)相对两侧上表面的支撑板(601)，所述支撑板(601)的外表面均匀插设有多根支撑杆(602)，多根所述支撑杆(602)贯穿支撑板(601)的外表面并与其滑动安装，且多根支撑杆(602)靠近料盒(3)一端的端部固定安装有移动块(603)，多根所述支撑杆(602)的另一端固定安装有挡板(610)，所述移动块(603)相对两侧的外表面对称固定安装有两个支耳(604)，两个所述支耳(604)的外表面分别插设有两根导杆(605)，两根所述导杆(605)远离移动块(603)的一端分别固定安装有两个连接块(607)，两个所述连接块(607)之间固定安装有刀架(606)，所述刀架(606)靠近料盒(3)一侧的外表面设有刀片(608)，所述刀架(606)靠近刀片(608)一侧的外表面固定安装有红外装置(609)，所述移动块(603)与料盒(3)之间设有推动机构(9)，所述机架(1)与连接块(607)之间设有限位机构(8)，所述支撑杆(602)的外表面设有复位组件，所述导杆(605)的外表面设有缓冲组件。3.根据权利要求2所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述推动机构(9)包括对称固定安装于机架(1)相对两侧外表面的两个支撑块(901)，两个所述支撑块(901)的外表面分别转动安装有两根转杆(902)，两根所述转杆(902)同端的相邻一侧外表面之间固定安装有推动杆(903)，所述移动块(603)靠近支撑块(901)的外表面贯穿开设有斜槽(904)，所述推动杆(903)插设于斜槽(904)的内部并与斜槽(904)的内壁滑动安装，所述料盒(3)靠近转杆(902)远离推动杆(903)一侧的外表面均匀固定安装有多个L形推钩(905)。4.根据权利要求2所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述复位组件包括套设于支撑杆(602)外表面的复位弹簧(611)，所述复位弹簧(611)设置于支撑板(601)与挡板(610)之间。5.根据权利要求2所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述缓冲组件包括套设于导杆(605)外表面的缓冲弹簧(612)，所述缓冲弹簧(612)设置于支耳(604)与连接块(607)之间。6.根据权利要求2所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述限位机构(8)包括固定安装于机架(1)相对两侧上表面的支架(801)，所述支架(801)靠近连接块(607)的下表面固定安装有挡块(802)。7.根据权利要求1所述的一种晶圆键合强度测量装置，其特征在于，所述夹紧机构(7)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亮亮，陈洪立，俞智勇，梁少敏，
申请(专利权)人：江苏希太芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：