键合晶圆气泡检测装置及分选方法与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及一种键合晶圆气泡检测装置及分选方法。

背景技术：

1、在晶圆键合工艺中，通常将两片晶圆面对面贴合，对两片晶圆施加一定的压力、温度、电压等，使两片晶圆的界面处产生共价键、金属键、分子键等，进而使得两片晶圆结合为一体形成键合晶圆。晶圆在键合过程中，由于键合界面的空气未及时排出或键合界面存在微小颗粒时，往往在键合界面处容易形成气泡缺陷。现有的检测装置，需要通过频繁的搬运晶圆进行逐一检测，在安装晶圆至承载平台上时容易产生安装偏差以及磨损等问题发生，因此，需要提出一种检测装置能够减少晶圆安装偏差且能够快速检测出键合晶圆的气泡缺陷。

2、现有技术提供了一定的解决方案，例如专利kr1020230046032a，在该发明中，待检查的晶圆被放置在旋转台上；旋转台安装有用于向前或向后传送旋转台的第一台体；第一台体可以将上述旋转台移送至左侧或右侧；旋转台上方还设置有获取该镜片三维信息的光学模块，通过光学模块检测感应晶圆，已达到快速检测键合晶圆是否存在气泡缺陷的目的。该发明在检测方面实现了快速检测的目的，但是该发明在晶圆安放稳定性以及检测镜头上仍有可以改进的空间。

技术实现思路

1、为了提高检测键合晶圆是否存在气泡缺陷的速度以及提高晶圆安装的稳定性，本发明提供了一种键合晶圆气泡检测装置及分选方法，其中，键合晶圆气泡检测装置，包括：装载平台，装载平台包括至少两个承载台，承载台下方连接有第一运动基板，第一运动基板一侧连接有第一线路板，第一线路板下方连接有承重台，所述承重台一侧设置有检测组件，承载台内安装有吸盘组件，检测组件包括检测基板，检测基板上设置有至少两条第一滑轨，第一滑轨上滑动安装有连接件，连接件一端连接有第一电机，第一电机下方转动连接有检测转台，检测转台固定安装有探头，探头设于吸盘组件上方。

2、优选的，承载台下方都对应设置有滑轨，并通过第一运动基板带动承载台移动至探头下方，同时检测转台下方的探头包括有低精度探头以及高精度探头。第一电机能够带动连接件在第一滑轨上运动，以及带动检测转台转动。在检测时，先由一侧的低精度探头检测晶圆中是否含有气泡，之后检测转台转动切换至高精度探头进一步检测晶圆中是否存在更细小的气泡，同时由于探头的对调，低精度探头被调转至另一侧对另一对键合晶圆进行检测是否存在气泡缺陷。以上设计，确保了两个承载位置能够不做停机等待地持续运行，并且多个探头同时进行检测工作能够有助于进一步提升键合晶圆气泡检测装置的工作效率，满足了本发明的设计目的。

3、本发明中，承载台的侧方均设有第二运动组件，第二运动组件包括第二运动基板，承载台的下方设有固定座，固定座设于第一线路板一侧，固定座上方设置有平板，该平板上方与承载台滑动连接，固定座侧面设置有台阶座，台阶座上滑动连接有第二运动基板，台阶座下端面连接有第二线路板，第二线路板一端连接有第二电机，第二电机设于台阶座侧面。

4、进一步地，本发明所涉及的运动组件均为现有技术，具体可参考专利cn116857284b，第一运动基板能够带动承载台相对固定座上方的平板进行横向移动，第二运动基板与固定座上方的平板连接，使得第二运动基板在运动时能够带动固定座上方的平板进行竖直方向的移动，进而带动承载台位移，即固定座上方的平板能够相对台阶座滑移，此外，限位块固定不动，其侧方的平板即固定座上方的平板能够相对限位块滑动。

5、本发明中，承重台上设置有限位块，限位块设于固定座之间，承重台下端面设置有减振柱体。

6、优选的，承载台能够通过侧面设置的第二运动基板以及第一运动基板在平面上位移，具体为第二运动基板与台阶座滑动连接，台阶座上设有可供第二运动基板位移的滑轨，固定座上设有的基板同样设置有可供第一运动基板位移的滑轨，同时承载台侧面设置有限位块，限位块用于控制承载台的位移距离，避免多个承载台在运动过程中发生碰撞，并且多个承载台通过轮换探头检测的过程，不仅提高了检测时间，同时降低了该检测装置的成本，减少了占用空间。

7、本发明中，吸盘组件包括上环体，上环体中心开孔设置，且上环体中部开设有环形腔，上环体下端连接有下环体。

8、本发明中，上环体内安装有矫正组件，矫正组件包括有矫正环体，矫正环体侧面连接有至少三块连接板体，连接板体侧端面滑动连接有矫正块，矫正块下端面连接有第一弹簧，第一弹簧一端连接有弹性板，弹性板设于环形腔上。

9、进一步地，在本发明中机械手刚将晶圆放置在承载台上时，此时吸盘组件提供较小的吸力，位于吸盘一端的升降组件启动，升降组件包括有液压杆，以及带动液压杆运动的升降电机，升降电机转动进而带动液压杆转动进一步带动吸盘以及矫正环体上升下降，值得一提的是升降组件的最高高度不会高于上环体的端面高度，同时受到第一弹簧以及弹性板的限制，晶圆与吸盘能够在小范围内进行位移，以便于探头能够获取更加清晰的图像。此外，由于上环体的内侧设置有倒角，该倒角的作用在于升降组件带动晶圆向下位移时，通过侧面设置的倒角，避免晶圆放置出现偏心的问题，起到一个对晶圆位置矫正的作用，同时能够确定探头总是能够对正下方的晶圆进行检测，进而确保了探头总是能在其有效范围内对晶圆进行检测。

10、更进一步地，由于吸盘吸紧晶圆时，矫正环体侧面的矫正块能够相对于矫正环体上下滑移，晶圆受吸盘的吸力作用下压，其晶圆边缘处于矫正块相接触并带动矫正块移动，一方面矫正块能够对晶圆的边缘处起到支撑作用，另一方面晶圆下压后的压力通过矫正块传递至第一弹簧以及弹性板上，通过这种方式进一步确保了晶圆在吸附后所处的水平角度尽量不产生偏移，并且设置有了多个弹性板，且弹性板固定安装在环形腔内，多个弹性板同时定位晶圆的边缘处进一步保证了晶圆边缘处不容易发生破损，并且保证了晶圆与吸盘以及矫正环体的中心一致。

11、本发明中，矫正环体中心开设通孔，该通孔内安装有吸盘，吸盘上开设有多个吸盘孔体，吸盘端部还设置有升降组件，升降组件设于下环体内。

12、进一步地，本发明中辅助组件设置于下环体的外侧，主要作用在于避免晶圆安置时带来的震动力等传递至吸盘上导致吸盘本身产生晃动或水平度的变化，进而导致晶圆发生偏移导致检测范围不准确的问题发生。

13、本发明中，下环体中心开孔设计，下环体外侧设置有辅助组件，辅助组件包括有转动头，上环体底面设置有多个圆孔，转动头设于该圆孔内，转动头与上环体转动连接，转动头下端连接有伸缩杆，伸缩杆外侧套设有第二弹簧，伸缩杆一端连接有活塞。

14、进一步地，转动头中间开设有转动孔，转动头是可以相对上环体转动的，并且伸缩杆上部分中设置有转向球，因此转动头转动能够带动伸缩杆的上部分相对伸缩杆下部分进行侧向转动，值得一提的是，转动头并不会主动进行转动，而是当检测装置受到震动以及其他冲击力时，当上环体发生晃动时，内部的转动头受力的作用发生轻微偏转，由于转动头底部连接有伸缩杆，伸缩杆上外侧连接有一圆形基板，该基板的底部连接有第二弹簧，第二弹簧受转动头的影响也向侧面发生转动，进而第二弹簧拉伸当第二弹簧复原时将转动头转回原初位置，以此达到减震的目的，同时也避免了来自外来的作用力冲击吸盘导致晶圆发生晃动进而使得检测范围出现偏差的问题。

15、本发明中，活塞外侧设有至少两处环形卡槽，该卡槽内安装有滚珠，活塞一端连接有杆体，该杆体一端连接有卡紧片，杆体外侧套设有第三弹簧。

16、进一步地，第三弹簧也与第二弹簧起到同样的减震效果，第三弹簧设置的目的还避免了伸缩杆上下部分受力不均的情况发生，同时在第二弹簧以及伸缩杆的端部设置有活塞，活塞侧面设置有滚珠，滚珠外侧设置有壳套，该壳套内还设有向内侧延伸的隔板，该隔板与卡紧片下侧相抵接，滚珠与卡紧片均可以用于控制壳套的所处位置，同时滚珠的设计避免了壳套的连接发生松脱，同时壳套对内部的弹簧等部件也起到了保护作用。

17、本发明中键合晶圆的分选方法步骤如下：通过机械手将晶圆搬运至承载台上；承载台通过侧面设置的第一运动基板带动下运动至探头下方；探头检测晶圆，同时机械手将检测不合格的晶圆搬运至不合格收集箱中。

18、相较于现有技术，本发明的有益效果为：设置有多个承载台，能够同时进行检测提高了检测效率，并且多个承载台共用同一个探头减少了探头的占用空间，降低了成本。同时还在吸盘内设置有矫正环体等，矫正环体侧面的矫正块能够相对于矫正环体上下滑移，晶圆受吸盘的吸力作用下压，其晶圆边缘处于矫正块相接触并带动矫正块移动，一方面矫正块能够对晶圆的边缘处起到支撑作用，另一方面晶圆下压后的压力通过矫正块传递至第一弹簧以及弹性板上，通过这种方式进一步确保了晶圆在吸附后所处的水平角度尽量不产生偏移，并且设置有了多个弹性板，且弹性板固定安装在环形腔内，多个弹性板同时定位晶圆的边缘处进一步保证了晶圆边缘处不容易发生破损，并且保证了晶圆与吸盘以及矫正环体的中心一致。