堆叠晶圆的工艺检测设备、工艺检测方法和晶圆键合机与流程

本发明涉及集成电路，具体而言，涉及一种堆叠晶圆的工艺检测设备、工艺检测方法和晶圆键合机。

背景技术：

1、堆叠晶圆的工艺检测主要对堆叠晶圆的两个指标进行检测，分别是键合对准精度和键合强度，键合对准精度决定了晶圆键合时结合区(bonding pad)是否能够对准，实现电性联通，键合强度决定了键合后的堆叠晶圆能否承受住后续工序中的机械作用，是否会在后续工序中出现晶圆之间剥离，破片等情况，但现有技术中尚未出现有效对键合强度方面的的量测手段。

2、相关技术中，晶圆键合后，会通过观察是否有气泡存在的检测方式，间接评价堆叠晶圆的键合强度。这种检测方式检测过程复杂，检测时间长，检测效率低，无法实现每一批次堆叠晶圆中的每一堆叠晶圆都进行检测的需求。

3、并且，直径小于5um的气泡无法被观察到，还存在晶圆之间没有完全贴合，但不曾以气泡的形式体现出来，或者，存在晶圆之间贴合，但贴合部分没有形成化学键，也影响堆叠晶圆的键合强度，导致通过观察是否有气泡存在的检测方式对堆叠晶圆的键合强度进行评价产生的结果不可靠。

4、相关技术中，还通过插刀片法进行堆叠晶圆的键合强度测试，该方式主要通过将刀片插入堆叠晶圆的缝隙中，通过测量缝隙延伸的深度，定量计算出键合应力的大小，但该方式为破坏性实验，无法实现对堆叠晶圆的无损量测。

5、并且，插刀片法进行堆叠晶圆的键合强度测试的过程中存在较多不可控的变量，由于刀片插入的力度，角度，深度等多为手动操作，造成最终结果的误差，并且，受限于插入刀片的位置角度限制，该方法仅能量测堆叠晶圆的边缘位置的键合强度，无法量测堆叠晶圆内部的键合强度，且插刀片法所能够量测的量测点较少，也造成了结果误差，存在改进空间。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种堆叠晶圆的工艺检测设备，该堆叠晶圆的工艺检测设备能够实现对堆叠晶圆的无损量测且量测结果精准，检测效率高，能够实现对每一批次堆叠晶圆中的每一堆叠晶圆都进行检测的需求，结构简单，成本低廉。

2、根据本发明的实施例的一种堆叠晶圆的工艺检测设备，包括：变温装置，所述变温装置用于调节堆叠晶圆的温度，沿所述堆叠晶圆的堆叠方向，所述堆叠晶圆包括相对的第一侧和第二侧，所述变温装置设置于所述堆叠晶圆的第一侧；

3、温度传感器，所述温度传感器设置于所述堆叠晶圆的第二侧，用于检测所述堆叠晶圆的各个区域的温度；

4、控制器，与所述温度传感器电连接，所述控制器被配置为根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果。

5、根据本发明的一些实施例，所述控制器被配置为根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，计算所述堆叠晶圆的各个区域的热阻；

6、并且，将所述堆叠晶圆的各个区域的热阻，与所述标准堆叠晶圆的各个区域的标准热阻进行比较，判断得到所述堆叠晶圆的各个区域的键合界面表征和键合强度是否符合要求。

7、根据本发明的一些实施例，所述控制器还与所述变温装置电连接；

8、所述控制器被配置为，在所述堆叠晶圆的至少一个区域的温度处于预设温度范围外的情况下，控制所述变温装置进行温度调节。

9、根据本发明的一些实施例，所述变温装置包括变温吸盘，所述温度传感器包括扫描热学显微镜。

10、本发明还提出一种堆叠晶圆的工艺检测方法，所述堆叠晶圆的工艺检测方法包括：将变温装置设置于堆叠晶圆的沿堆叠方向的一侧，所述变温装置调节所述堆叠晶圆的温度；

11、将温度传感器设置于所述堆叠晶圆的沿堆叠方向的另一侧，所述温度传感器检测所述堆叠晶圆的各个区域的温度；

12、根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果。

13、根据本发明的一些实施例，根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果，包括：

14、根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，计算所述堆叠晶圆的各个区域的热阻，并且，将所述堆叠晶圆的各个区域的热阻，与所述标准堆叠晶圆的各个区域的标准热阻进行比较，判断得到所述堆叠晶圆的各个区域的键合界面表征和键合强度是否符合要求。

15、根据本发明的一些实施例，堆叠晶圆的工艺检测方法还包括：

16、将变温装置设置于标准堆叠晶圆的沿堆叠方向的一侧，所述变温装置调节所述标准堆叠晶圆的温度；

17、将温度传感器设置于所述标准堆叠晶圆的沿堆叠方向的另一侧，所述温度传感器检测所述标准堆叠晶圆的各个区域的温度；

18、根据所述标准堆叠晶圆的各个区域的温度，计算所述标准堆叠晶圆的各个区域的标准热阻；

19、测量所述标准堆叠晶圆的各个区域的键合界面表征和键合强度，得到所述标准堆叠晶圆的各个区域的标准热阻与键合界面表征和键合强度的对应关系。

20、根据本发明的一些实施例，根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果，包括：

21、在所述堆叠晶圆的至少一个区域的温度处于预设温度范围外的情况下，控制所述变温装置进行温度调节。

22、根据本发明另一方面的晶圆键合机，如上述堆叠晶圆的工艺检测设备；

23、键合机台，与所述工艺检测设备电连接。

技术特征：

1.一种堆叠晶圆的工艺检测设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的堆叠晶圆的工艺检测设备，其特征在于，所述控制器被配置为根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，计算所述堆叠晶圆的各个区域的热阻；

3.如权利要求1所述的堆叠晶圆的工艺检测设备，其特征在于，所述控制器还与所述变温装置电连接；

4.如权利要求1所述的堆叠晶圆的工艺检测设备，其特征在于，所述变温装置包括变温吸盘，所述温度传感器包括扫描热学显微镜。

5.一种堆叠晶圆的工艺检测方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的堆叠晶圆的工艺检测方法，其特征在于，根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果，包括：

7.如权利要求6所述的堆叠晶圆的工艺检测方法，其特征在于，还包括：

8.如权利要求5所述的堆叠晶圆的工艺检测方法，其特征在于，根据所述堆叠晶圆的各个区域的温度，得到所述堆叠晶圆的工艺检测结果，包括：

9.一种晶圆键合机，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种堆叠晶圆的工艺检测设备、堆叠晶圆的工艺检测方法和晶圆键合机，其中堆叠晶圆的工艺检测设备包括：变温装置，变温装置用于调节堆叠晶圆的温度，沿堆叠晶圆的堆叠方向，堆叠晶圆包括相对的第一侧和第二侧，变温装置设置于堆叠晶圆的第一侧；温度传感器，温度传感器设置于堆叠晶圆的第二侧，用于检测堆叠晶圆的各个区域的温度；控制器，与温度传感器电连接，控制器被配置为根据堆叠晶圆的各个区域的温度，得到堆叠晶圆的工艺检测结果，该堆叠晶圆的工艺检测设备能够实现对堆叠晶圆的无损量测且量测结果精准，检测效率高，能够实现对每一批次堆叠晶圆中的每一堆叠晶圆都进行检测的需求，结构简单，成本低廉。

技术研发人员：徐鹏,章莱,杨洪文
受保护的技术使用者：北京芯力技术创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28