CN1534273A - 对准键合精度检测*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对准键合精度检测***,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。本发明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***(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。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测***,特别是关于一种微电子机械***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***。
背景技术
微电子机械***(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-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***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。
发明内容
针对上述问题,本发明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***。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种对准键合精度检测***,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。
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。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明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,从而实现了本发明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、本发明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***使用的灵活性和使用范围。3、本发明所有基础部件都是选用市售常用部件,因此整个***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发明的***显示出信噪比良好的红外图像,从而使本发明整个***的成本进一步降低。4、本发明虽然结构简单,却为MEMS加工技术提供了一种有效的测量手段。本发明在使用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,本发明还可以作为可见光黑白图像的摄像测量显微镜使用。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
附图说明
图1是本发明结构示意图
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,本发明包括一奥林巴斯(Olympus BHM)三目镜显微镜1,其是本发明显微光学测量***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发明的***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。
本发明使用时,首先将被测物品12(以两对准键合的硅片例)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。调节螺旋游标测目物镜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;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(如图3所示)。
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。
Claims (5)
1、一种对准键合精度检测***,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***,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***,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***,其特征在于:所述显微镜包括5倍、10倍、25倍、40、100倍多个物镜。
5、如权利要求3所述的对准键合精度检测***,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。
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