专利名称：对准键合精度检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，特别是关于一种微电子机械系统中硅片与硅片、硅片与玻璃或其它材料的对准键合精度检测装置。
背景技术：
微电子机械系统(以下简称MEMS)作为起源于上世纪90年代的跨学科先进制造技术，对改善人们的生活质量、提高人们的生活水平以及增强国力起到了重要的作用。由于MEMS具有多学科交叉的特征，各学科的发展很不平衡，尽管近年来硅工艺已发展成为MEMS工艺的主流，各种新的工艺方法和加工设备也不断涌现，但是在使用新设备和工艺方法完成的工艺结果检测方面，却出现了明显的不足，进而对MEMS技术的发展形成了一定的阻碍。例如，硅片与硅片对准键合之后，由于两硅片的图形面被键合在一起，无法用普通的显微镜进行检测，虽然红外线显微镜可以用来检查硅一硅对准键合的精度，但其价格十分昂贵(数万美元，大约是键合系统造价的1/3～1/4)，用途又比较单一，因此有工艺能力的加工单位一般是难以承受的。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种检测精度高，结构成本低，操作方便的对准键合精度检测装置为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种对准键合精度检测装置，其特征在于它包括一显微镜，一螺旋游标测量目镜，一CCD摄像机，一图像显示器，一红外光源，所述螺旋游标测量目镜连接在所述显微镜的垂直目镜接口上，所述CCD摄像机连接在所述螺旋游标测量目镜上，所述图像显示器通过视频电缆与所述CCD摄像机连接，所述红外光源设置在所述显微镜的承片台下方。
所述红外光源可以采用卤素聚光灯。
所述显微镜可以采用三目镜显微镜。
所述显微镜中可以包括5倍、10倍、25倍、40、100倍多个物镜。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型利用在近红外区硅片具有较好的红外通过能力，CCD摄像机对红外光具有较好的成像质量，以及螺旋游标测量目镜对键合误差具有较精确的测量效果等特点，在显微镜的承片台下方设置了一红外光源，在显微镜的垂直目镜上设置了一螺旋游标测量目镜和一CCD摄像机，并通过视频电缆连接一图像显示器，从而实现了本实用新型用普通显微镜对硅片与硅片，硅片与玻璃或其它材料对准键合精度检测的目的。2、本实用新型由于设置了一红外光源，其与显微镜原有配置的可见光光源配合，既可以使用红外光源对面对面的对准键合进行精度检测，也可以使用可见光源对暴露表面的图像进行精度检测，还可以将两种光源混用，实现对各个被测表面的图像及键合精度的检测，极大地增加了系统使用的灵活性和使用范围。3、本实用新型所有基础部件都是选用市售常用部件，因此整个系统的技术性能成熟可靠，在制造和组装上都不存在难度，而且设备成本又低，特别是采用普通卤素聚光灯，其虽然不是真正的红外光源，但实验表明其红外线的亮度足够使本实用新型的系统显示出信噪比良好的红外图像，从而使本实用新型整个系统的成本进一步降低。4、本实用新型虽然结构简单，却为MEMS加工技术提供了一种有效的测量手段。本实用新型使用25倍物镜与10倍螺旋游标测量目镜配合的情况下，无论机械还是光学的分辨率都能够达到0.5微米的检测精度，因此其可以广泛用于各种硅MEMS器件加工工艺过程的质量监控，比如微硅加速度计、压力计、陀螺等MEMS器件的工艺加工中。另外，本实用新型还可以作为可见光黑白图像的摄像测量显微镜使用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
图1是本实用新型结构示意图图2是键合对准检测图形在显示器上显示的一幅红外图像图3是键合对准检测图形在显示器上显示的另一幅红外图像具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括一奥林巴斯(Olympus BHM)三目镜显微镜1，其是本实用新型显微光学测量系统的主体，显微镜1的三目镜包括两个平行设置的目镜2和一个垂直目镜3。在垂直目镜3的接口上连接一品牌为Union的螺旋游标测量目镜4，再在螺旋游标测量目镜4上连接一分辨率为480线品牌为Honeywell的1/3英寸黑白CCD摄像机5。将一台方正文祥600计算机作为红外线图像显示器6，并通过一视频电缆7将CCD摄像机5和图像显示器6连接。在显微镜1的承片台8下方设置一20W卤素聚光灯作为红外光源9。
上述实施例中，显微镜1还可以采用其它品牌的产品，其上也可以只具有一个垂直目镜3，其结构更简单，但使用不如具有三目镜方便。显微镜1上的物镜可以包括5倍、10倍、25倍、40倍、100倍等多个物镜10，其中40倍和100倍镜头由于没有足够长的物距只能作为薄硅片的键合对准检测。一般显微镜1上原来就配有一可见光源11，因此可以分别使用红外和可见光源9、11进行检测，也可以双光源9、11同时使用。
上述实施例中，方正文祥600计算机本身就配置有视频采集卡，如果采用其它显示器，CCD摄像机4和图像显示器5之间的视频采集卡可以采用其它各种现有产品。如果将一台电视机作为图像显示器5，其可以直接连接CCD摄像机4，而不使用视频采集卡。CCD摄像机4的品牌和型号也是可以更换的，但其分辨率应不低于480线。
上述实施例中，卤素聚光灯虽然不是真正的红外光源，但实验表明其红外线的亮度足够使本实用新型的系统显示出信噪比良好的红外图像，而且成本比一般红外灯价格便宜，当然，红外光源9也可以采用其它红外灯。
上述实施例中的螺旋游标测量目镜4也可以选用其它品牌的产品。
本实用新型使用时，首先将被测物品12(以两对准键合的硅片为例)放置在显微镜1的承片台8上，打开红外光源9，红外光通过承片台8上的透光孔(图中未示出)、物镜10和螺旋游标测量目镜4，将硅片上的键合图像投射到CCD摄像机5上，并显示在图像显示器6上。调节螺旋游标测量目镜4上的游标，便可以测量(读出)上、下两硅片图像的对准键合精度。
如图2所示，从键合对准检测图形在图像显示器6上显示的红外图像可以看出，经过25倍物镜，10倍螺旋测量目镜，4毫米摄像机镜头和1/3英寸CCD摄像机后，第一片上的对准标记13和第二片上的对准标记14宽度差为10微米，螺旋游标测量目镜4上的游标叉丝15宽0.4微米；如图3所示，第一片上的对准标记13和第二片上的对准标记14在上、下方向约差2微米。
上述测量图像使用的是10倍物镜4，如果使用25倍物镜其效果更好。
权利要求1.一种对准键合精度检测装置，其特征在于它包括一显微镜，一螺旋游标测量目镜，一CCD摄像机，一图像显示器，一红外光源，所述螺旋游标测量目镜连接在所述显微镜的垂直目镜的接口上，所述CCD摄像机连接在所述螺旋游标测量目镜上，所述图像显示器通过视频电缆与所述CCD摄像机连接，所述红外光源设置在所述显微镜的承片台下方。
2.如权利要求1所述的对准键合精度检测装置，其特征在于所述红外光源为卤素聚光灯。
3.如权利要求1或2所述的对准键合精度检测装置，其特征在于所述显微镜为三目镜显微镜。
4.如权利要求1或2所述的对准键合精度检测装置，其特征在于所述显微镜包括5倍、10倍、25倍、40倍、100倍多个物镜。
5.如权利要求3所述的对准键合精度检测装置，其特征在于所述显微镜包括5倍、10倍、25倍、40倍、100倍多个物镜。
专利摘要本实用新型涉及一种对准键合精度检测装置，其特征在于它包括一显微镜，一螺旋游标测量目镜，一CCD摄像机，一图像显示器，一红外光源，所述螺旋游标测量目镜连接在所述显微镜的垂直目镜的接口上，所述CCD摄像机连接在所述螺旋游标测量目镜上，所述图像显示器通过视频电缆与所述CCD摄像机连接，所述红外光源设置在所述显微镜的承片台下方。本实用新型利用在近红外区硅片具有较好的红外通过能力，CCD摄像机对红外光具有较好的成像质量，以及螺旋游标测量目镜对键合误差具有较精确的测量效果等特点，将其与显微镜结合成一体，为微电子机械系统(MEMS)加工技术提供了一种有效的测量手段。它可以广泛用于各种硅MEMS器件加工工艺过程的质量监控中，还可以作为可见光黑白图像的摄像测量显微镜使用。
文档编号G01M11/00GK2665694SQ0324270
公开日2004年12月22日 申请日期2003年3月27日 优先权日2003年3月27日
发明者张大成, 李婷, 王颖, 王兆江, 郝一龙, 王阳元 申请人:北京大学