红外检测晶圆键合质量系统说明书

1、红外检测晶圆键合质量系统说明书概述该系统是用于晶圆键合过程后的质量检测系统。 能够提供给使用者快速、 精确的无损界 面检测图像。 该系统具有很强的通用性， 不仅适用于硅 -硅、玻璃 -硅或者玻璃 -玻璃晶圆键合， 还适用于 GaAs、 InP 等半导体晶圆。该系统克服了 X 射线投射法和扫面声学显微探测法费 时费力、系统复杂和成本昂贵的特点。最大能检测的晶圆直径为200mm ，满足绝大多数科研和生产所需。该系统具有高效、实时、无损、低成本、结果清晰的特点，是实时检测空洞 和键合过程的理想手段。特点1红外光源以提供高的检测质量2键合晶圆对的自动成像3高灵敏度 CCD 以提供高分辨率、高对比度图像

2、4微米级的检测精度5可检测的最大晶圆直径为 200mm6搭载不同波长的滤波片可以检测绝大多数的晶圆材料7基于计算机的图像获取软件8支持 Windows/Linux 系统，集成多种二次开发工具工作原理.I：横梁T红外相机=tr镜头L_1气待检匀 纭上 昱丁、白炽灯底座、滤光片 待检测圆片 匀光片 盒体图1检测系统结构图对于理想晶体来说，光是否透射晶体取决于光子的能量和晶体材料的禁带宽度：he/ Eg对于硅的禁带宽度为 1.12eV ,故其透射光最小波长为 1.1 mo如果两片晶圆的键合界面 存在未键合区域，则入射光在上下表面两次反射后形成相干光，经红外摄像机处理后，会在显示器上出现明暗交替的干涉

3、条纹。如果未键合区域面积较大且间隙高度不大，则会出现很多较大的干涉条纹；当键合界面处间隙较大时，入射光无法形成干涉现象，在图片上的对应位置将只能出现颜色较暗的图案。因此，根据键合片的红外透射图像，就可以检测到键合圆片的缺陷状态及分布。根据干涉的圈数还可以定量的计算出空洞的大小。产生暗条纹，应满足：112nd m22(m= 0,1,2,)其中n为空洞中介质的折射率，d为空洞高度，m为干涉环数，入为所用红外光的波长。 若已知n、m、人则可得：, m，d =4n 4n (m=0,1,2,)图2未键合区域光线反射图图3红外透射干涉图检测系统主要有四个部分：光源部分、工作台部分、红外相机部分和计算机部分

4、。测试系统的结构如图1所示，主要部分包括：底座、盒体、白炽灯、匀光片、待检测圆片、滤光 片、放大镜头和红外摄像机。 不同尺寸的晶圆成像距离不同，镜头和晶圆间距离的调节可以通过改变横梁的高度和改变摄像机的焦距来实现。盒体设计如图4所示。采用4光源，以获得较为均匀一致的光强分布， 避免不均匀光强 对观测结果的影响。为了获得较高对比度的图像和适应不同尺寸晶圆的成像， 通常需要调节 功率调节器以使照明系统提供的光强可控制。 低光强的图像对比度较高，而高光强的图像分 辨率更高。武源供应功率调节器盒体图4盒体结构图图5检测系统实物图技术指标指标参数晶圆指标晶圆直径最大200mm晶圆厚度最大10mm精测精度

5、分辨率10 m偏差+/-1 (im重复精度+/-1 (imCCD型号Watec-902H2模式模拟CCD尺寸1/2 ''有效像素440K最低照度0.0003Lux F1.4(AGC: High)外部尺寸W HXL(mm)35.5 >36X38镜头型号Computar M3Z1228C-MP靶面尺寸2/3''焦距1236mm光圈氾围F2.8F16C最小物距0.2m(Tele)/0.05m(Wide)尺寸(mm)41.6 >3光源型号Philips R95E波长范围0.765(im峰值波长4(im功率100W滤波片截止波长850nm图像米集卡型号DH-CG410图像采集取大分辨率768X576