CN109887855B - 晶圆键合力测量装置、解键合装置以及键合晶圆检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆键合力测量装置、解键合装置以及键合晶圆检测装置。其中，所述晶圆键合力测量装置包括施力部件以及测力部件；所述施力部件，用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小，并根据测量结果确定晶圆键合力的大小。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种晶圆键合力测量装置、解键合装置以及键合晶圆检测装置。
背景技术
在晶圆混合键合技术中，晶圆键合力是反映晶圆键合情况的一个重要参数。目前，晶圆键合力通常通过人为手动测量，不仅浪费人工成本，而且误差较大；对于使用刀片插入键合晶圆内的测力方式，安全隐患也非常大。此外，由于人为测量无法很好的控制在晶圆上施加力的大小，必须破坏晶圆键合结构进行测量，因此这种测量技术只能采用空挡片来测试，无法测量产品晶圆的键合力大小；并且由于经过测量的晶圆被报废，因而造成了一定浪费。
因此，如何提升晶圆键合力测量结果的精准率以及测量效率，如何测量产品晶圆的键合力大小，成为本领域现阶段亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种晶圆键合力测量装置、解键合装置以及键合晶圆检测装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种晶圆键合力测量装置，包括施力部件以及测力部件；其中，
所述施力部件，用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；
所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小，并根据测量结果确定晶圆键合力的大小。
上述方案中，所述测力部件包括测力传感器。
上述方案中，所述装置还包括控制部件，用于控制所述施力部件施加的解键合作用力小于等于预设作用力限值。
上述方案中，所述预设作用力限值小于10牛。
本发明实施例还提供了一种解键合装置，包括解键合部件，所述装置还包括测力部件；其中，
所述解键合部件，用于对被键合的晶圆进行解键合；具体用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；
所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小，并根据测量结果确定晶圆键合力的大小。
上述方案中，所述测力部件包括测力传感器。
上述方案中，所述解键合部件包括刀片以及施力部件；其中，
所述刀片，用于插放在所述被键合的晶圆的键合接触面；
所述施力部件，设置于所述刀片上，用于向所述刀片施加垂直于所述键合接触面方向上的作用力。
上述方案中，所述装置还包括控制部件，用于控制所述施力部件施加的作用力小于等于预设作用力限值。
上述方案中，所述预设作用力限值小于10牛。
本发明实施例还提供了一种键合晶圆检测装置，包括上述方案所述的晶圆键合力测量装置以及上述方案所述的解键合装置中的任意一种装置，还包括判断部件；
所述判断部件，用于基于所述预设作用力限值，按照预设规则判断被检测键合晶圆是否满足预设要求。
本发明实施例提供的晶圆键合力测量装置、解键合装置以及键合晶圆检测装置，通过向被键合的晶圆上施加解键合作用力，并通过测力部件测量所述解键合作用力的大小，根据测量结果确定晶圆键合力的大小；如此，测得的晶圆键合力的大小准确性更高，测量效率更好；并且可以通过在解键合装置中设置测力部件，使得解键合装置可以实现解键合以及键合力测量的双重功能。此外，本发明实施例还可以通过控制部件，控制施加的解键合作用力小于等于预设作用力限值；如此，测量过程可以避免对晶圆造成破坏，实现了对产品晶圆的键合力大小的测量，从而可以用于键合晶圆达标检测。
附图说明
图1为本发明实施例提供的晶圆键合力测量装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的解键合装置的结构示意图。
具体实施方式
在一相关技术中，通过人为手动将刀片插入两片键合的晶圆之间(或者键合的晶圆与载片之间)，使得晶圆键合面裂开一定宽度，对裂开的宽度进行测量，再利用测得的宽度值进行计算，得到晶圆键合力大小。这种测量方法必须破坏晶圆键合结构才能进行测量，并且浪费人工成本，误差大，还存在一定的安全隐患。
对于临时载片与器件晶圆之间的键合，往往在所需工艺完成后，需要对二者进行解键合以去除临时载片。在解键合过程中，施加的解键合作用力与临时载片和器件晶圆之间的键合力具有一定的对应关系；由此，如果可以提供向被键合晶圆施加解键合作用力的装置，并在装置上设置测量解键合作用力大小的部件，有望实现晶圆键合力的机械化测量。
基于此，本发明实施例提供了一种晶圆键合力测量装置，如图1所示，所示装置包括施力部件以及测力部件；其中，
所述施力部件，用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；
所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小，并根据测量结果确定晶圆键合力的大小。
可以理解地，所述施力部件能够在被键合的晶圆上施加解键合作用力，然而，所述施力部件并不必然用于对晶圆进行解键合处理。优选地，所述施力部件可以均匀、可控地施加解键合作用力；解键合作用力的控制梯度可以小于等于0.1牛(N)；从而，能够更加精准地实现晶圆键合力大小的测量。
在一实施例中，所述施力部件施加的解键合作用力与所述被键合的晶圆的键合接触面方向垂直；所述施力部件在晶圆上施加的能够使得键合接触面将要分开而未被分开时的作用力的大小，等于晶圆键合力的大小。
在一实施例中，所述测力部件包括测力传感器；具体可以为拉力测试传感器。
在一实施例中，所述装置还包括控制部件，用于控制所述施力部件施加的解键合作用力小于等于预设作用力限值。
优选地，所述预设作用力限值小于10牛(N)。可以理解，所述预设作用力限值根据实际待测量晶圆键合情况而设置；所述装置中所述预设作用力限值可调。如此，可以在不破坏晶圆键合结构的基础上，实现产品中键合晶圆的达标检测。
举例来说，可以将所述预设作用力限值设置为等于器件设计实际需要的晶圆键合力的大小；只有当被测量的晶圆键合力大于等于该需要的晶圆键合力的大小时，键合晶圆才能够在接下来的制程中安全流片。那么，假设器件设计实际需要的晶圆键合力的大小为1N，所述施力部件能够施加的解键合作用力上限被设置为1N；如果，施加的解键合作用力达到1N时，晶圆还没有被解键合，则证明键合晶圆满足预设要求，可以进入下一工序，此时获知被侧的解键合作用力在1N以上即可，无需测量其具体数值；反之，如果施加的解键合作用力尚未达到1N时，晶圆就被分开，则证明键合晶圆不满足预设要求，应当被过滤出来做报废或其他处理，而测得的解键合作用力的大小可以用于辅助对键合失败原因进行分析。本发明实施例还提供了一种解键合装置，图2为所述解键合装置的结构示意图。如图2所示，所述装置包括解键合部件110，还包括测力部件120；其中，
所述解键合部件110，用于对被键合的晶圆200进行解键合；具体用于在被键合的晶圆200上施加解键合作用力；
所述测力部件120，用于测量所述解键合作用力的大小，并根据测量结果确定晶圆键合力的大小。
可以理解地，本实施例可以在解键合装置中增加键合力测量功能，从而既可以实现晶圆间的解键合作业，也可以实现键合晶圆的键合力测量。所述解键合部件110优选能够均匀、可控地施加解键合作用力；解键合作用力的控制梯度可以小于等于0.1牛(N)；从而，能够更加精准地实现晶圆键合力大小的测量。
在一实施例中，所述测力部件120包括测力传感器；具体可以为拉力测试传感器。
在一实施例中，所述解键合部件110包括刀片112以及施力部件111；其中，所述刀片112，用于插放在所述被键合的晶圆200的键合接触面；所述施力部件111，设置于所述刀片112上，用于向所述刀片112施加垂直于所述键合接触面方向上的作用力。如此，所述施力部件111通过所述刀片112在晶圆200上施加的能够使得键合接触面将要分开而未被分开时的作用力的大小，等于晶圆键合力的大小。在本实施例中，所述刀片112可以包括任何具有刺穿功能的结构，并不局限于生活领域内“刀”的概念；例如，所述刀片112可以包括能够插入被键合的晶圆200的键合接触面的细钢线。
在一实施例中，所述装置还包括控制部件130，用于控制所述施力部件111施加的作用力小于等于预设作用力限值。
优选地，所述预设作用力限值小于10牛。可以理解，所述预设作用力限值根据实际待测量晶圆键合情况而设置；所述装置中所述预设作用力限值可调。如此，可以在不破坏晶圆键合结构的基础上，实现产品中键合晶圆的达标检测。
本发明实施例还提供了一种键合晶圆检测装置，包括上述技术方案提供的晶圆键合力测量装置以及解键合装置中的任意一种装置，还包括判断部件；所述判断部件，用于基于所述预设作用力限值，按照预设规则判断被检测键合晶圆是否满足预设要求。如此，可以实现对键合晶圆是否达标进行检测。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种晶圆键合力测量装置，其特征在于，包括施力部件、测力部件、控制部件以及判断部件；其中，
所述施力部件，用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；
所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小；
所述控制部件，用于控制所述施力部件施加的解键合作用力小于或等于预设作用力限值；其中，所述预设作用力限值为键合晶圆设计实际需要的晶圆键合力；
所述判断部件，用于判断所述被键合的晶圆是否满足预设要求；其中，
在所述施力部件施加的解键合作用力小于所述预设作用力限值、且所述被键合的晶圆解键合时，确定所述被键合的晶圆未满足所述预设要求；所述测力部件还用于在所述被键合的晶圆未满足所述预设要求时，根据所述施力部件施加的解键合作用力的大小，确定晶圆键合力的大小；
在所述施力部件施加的解键合作用力等于所述预设作用力限值、且所述键合晶圆未解键合时，确定所述键合晶圆满足所述预设要求；所述测力部件还用于在所述被键合的晶圆满足所述预设要求时，根据所述施力部件施加的解键合作用力的大小，确定晶圆键合力的大小。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测力部件包括测力传感器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设作用力限值小于10牛。
4.一种解键合装置，包括解键合部件，其特征在于，所述装置还包括测力部件、控制部件以及判断部件；其中，
所述解键合部件，用于对被键合的晶圆进行解键合；具体用于在被键合的晶圆上施加解键合作用力；
所述测力部件，用于测量所述解键合作用力的大小；
所述控制部件，用于控制所述解键合部件施加的作用力小于或等于预设作用力限值；其中，所述预设作用力限值为键合晶圆设计实际需要的晶圆键合力；
所述判断部件，用于判断所述被键合的晶圆是否满足预设要求；其中，
在所述解键合部件施加的解键合作用力小于所述预设作用力限值、且所述被键合的晶圆解键合时，确定所述被键合的晶圆未满足所述预设要求；所述解键合部件还用于在所述被键合的晶圆未满足所述预设要求时，根据所述解键合部件施加的解键合作用力的大小，确定晶圆键合力的大小；
在所述解键合部件施加的解键合作用力等于所述预设作用力限值、且所述键合晶圆未解键合时，确定所述键合晶圆满足所述预设要求；所述测力部件还用于在所述被键合的晶圆满足所述预设要求时，根据所述解键合部件施加的解键合作用力的大小，确定晶圆键合力的大小。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述测力部件包括测力传感器。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述解键合部件包括刀片以及施力部件；其中，
所述刀片，用于插放在所述被键合的晶圆的键合接触面；
所述施力部件，设置于所述刀片上，用于向所述刀片施加垂直于所述键合接触面方向上的作用力。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述预设作用力限值小于10牛。
8.一种键合晶圆检测装置，其特征在于，包括权利要求1、3所述的晶圆键合力测量装置以及权利要求4、7所述的解键合装置中的任意一种装置；
所述判断部件，用于基于所述预设作用力限值，按照预设规则判断被检测键合晶圆是否满足预设要求。
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