CN111446191A - 晶圆键合设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种晶圆键合设备及检测方法，该设备中第一卡盘上设置有至少三个检测元件和调节元件，以利用第一卡盘上的多个检测元件去检测各检测元件所在位置处第一卡盘和第二卡盘之间的距离，并利用与检测元件一一对应的调节元件去调节第一卡盘和第二卡盘之间的距离，从而调节第一卡盘和第二卡盘的平行度，其中，至少三个检测元件不在同一直线上，因此，当至少三个元件检测到的第一卡盘和第二卡盘之间的距离相等时，即可保证晶圆键合设备中上下卡盘相互平行。由此可见，本申请实施例中的晶圆键合设备，可以利用至少三个检测元件以及至少三个调节元件，使得晶圆键合设备中上下卡盘之间具有良好的平行度。

Description

晶圆键合设备及检测方法

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合设备及检测方法。

背景技术

随着晶圆键合技术的不断发展，使得应用该种技术的3D(即，Three-dimensional，简称3D)集成电路和微机械系统也不断的改进，其中，晶圆键合技术是将固定在上卡盘上的上部晶圆(即载体晶圆)，与固定在下卡盘上的下部晶圆(即器件晶圆)紧密粘合在一起的技术。

如图1和图2所示，在两片晶圆进行键合的过程中，其中一个晶圆固定不动，另一个晶圆逐渐靠近该晶圆，当两晶圆之间距离50um时，晶圆键合设备用顶针Striker顶住固定在上卡盘上1上的上部晶圆3的中间位置，使得晶圆3的中间区域与固定在下卡盘2上的下部晶圆4的中间区域先接触，产生键合波，该键合波从中间向两边缘扩散将上下两晶圆结合起来。如果这时上下两个卡盘的相对平行度好，如图1所示，则键合波向两边缘扩散的速度一致，两晶圆的对准精度较高，从而使得上述两晶圆键合质量好；如果这时上下两个卡盘的相对平行度不好，如图2所示，则键合波向两边缘扩散的速度不一致，从而使的两晶圆的对准精度较差，甚至可能使两晶圆错开，出现滑片的问题。

因此，如何在晶圆键合过程中，使得两个卡盘之间具有良好的平行度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种晶圆键合设备及检测方法，以使得晶圆键合设备中第一卡盘和第二卡盘之间具有良好的平行度。

为解决上述问题，本申请实施例提供了如下技术方案：

一种晶圆键合设备，包括：

相对设置的第一卡盘和第二卡盘，所述第一卡盘用于固定第一晶圆，所述第二卡盘用于固定第二晶圆；

位于所述第一卡盘上的至少三个检测元件，所述检测元件用于检测该检测元件所在位置处所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，其中，所述至少三个检测元件不全在同一直线上；

至少三个调节元件，所述调节元件与所述检测元件一一对应，用于调节所述调节元件所在位置处，第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，以调节所述第一卡盘和所述第二卡盘的平行度。

可选的，所述检测元件位于所述第一卡盘朝向所述第二卡盘一侧的表面，所述调节元件位于所述第一卡盘背离所述第二卡盘一侧的表面。

可选的，所述第一卡盘包括第一部分和第二部分，所述第一部分用于放置第一晶圆，所述第二部分用于设置检测元件，其中，所述第一部分和所述第二部分不交叠。

可选的，所述检测元件为精密型激光位移传感器。

可选的，所述调节元件为马达。

可选的，所述第一卡盘为下卡盘。

可选的，所述晶圆键合设备还包括：

控制元件，所述控制元件用于基于所述检测元件的检测结果，控制所述调节元件，调节所述调节元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离。

一种检测方法，应用于上述任一项所述的晶圆键合设备，该方法包括：

利用至少三个检测元件检测各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离；

如果所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离满足预设条件，则维持所述第一卡盘和所述第二卡盘的当前位置；

如果所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件调节所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，直至所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离满足预设条件。

可选的，所述预设条件为各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离相同。

可选的，所述预设条件为各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离与预先存储的各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离相同。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请实施例所提供的晶圆键合设备，在第一卡盘上设置多个检测元件，以利用所述第一卡盘上的所述多个检测元件去检测各检测元件所在位置处所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离；所述晶圆键合设备还包括多个调节元件，所述调节元件与所述检测元件一一对应，以利用所述多个调节元件去调节所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，从而调节所述第一卡盘和所述第二卡盘的平行度。由于本申请实施例中，所述至少三个检测元件不在同一直线上，因此，当所述至少三个元件检测到的所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离相等时，即可保证晶圆键合设备中上卡盘和下卡盘相互平行。

由此可见，本申请实施例所提供的晶圆键合设备，可以利用所述至少三个检测元件以及至少三个调节元件，使得所述晶圆键合设备中上卡盘和下卡盘之间具有良好的平行度。

而且，相较于人工检测，本申请实施例所提供的晶圆键合设备，利用三个检测元件检测第一卡盘和第二卡盘之间的距离，可以避免人为因素引起的误差，减小误差来源，提高测量精度，从而在基于第一卡盘和第二卡盘之间的距离调整第一卡盘和第二卡盘之间的平行度时，可以使得第一卡盘和第二卡盘之间具有良好的平行度，进而在利用该晶圆键合设备键合第一晶圆和第二晶圆时，能够提高第一晶圆和第二晶圆的对准精度，降低由于两晶圆对位精度较差而出现滑片的概率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为在上卡盘和下卡盘平行度较好时，上面晶圆和下面晶圆的键合示意图；

图2为在上卡盘和下卡盘平行度较差时，上面晶圆和下面晶圆的键合示意图；

图3为本申请一实施例提供的晶圆键合设备的结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的晶圆键合设备的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的晶圆键合设备中，第一卡盘的俯视图；

图6为本申请一实施例提供的晶圆键合设备中，第二卡盘的仰视图；

图7为本申请一实施例提供的检测方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在晶圆键合的工艺流程中，晶圆与晶圆的键合工艺是核心重点，其中，晶圆对准精度又是衡量晶圆键合设备非常重要的核心参数。而影响晶圆对准精度的一个重要因素是上卡盘和下卡盘的对准度，即两个卡盘相对的平行度。

目前，传统的上卡盘和下卡盘的平行度检测方法主要是在EVG晶圆键合设备PM(即检修、保养维护的)的时候，对上下卡盘进行平行度校准，具体方法为：操作人员利用测量精度为1um的测量仪(即gauge)去测量三个不同位置处的上下卡盘之间的距离，再基于该测量结果去调节上卡盘和下卡盘之间的平行度。

由上可知，传统检测方法需要操作人员用标尺去测量三个位置处上下卡盘之间的距离，而在具体测量时，操作人员无法保证对每个测量位置的测量手法相同(如，是否完全垂直或是否紧贴着卡盘)，从而使得每个测量位置处的测量误差不同，以致基于该测量结果调节第一卡盘和第二卡盘之间的平行度时，第一卡盘和第二卡盘之间的平行度较差。

而且，在具体测量时，上卡盘和下卡盘之间的距离由操作人员读取标尺的指示结果确定，在读取数据过程中不可避免的存在读数误差，从而进一步导致基于该测量结果调节第一卡盘和第二卡盘之间的距离时，第一卡盘和第二卡盘之间的平行度较差。

鉴于此，本申请实施例提供了一种晶圆键合设备，如图3所示，该晶圆键合设备包括：

相对设置的第一卡盘101和第二卡盘102，所述第一卡盘101用于固定第一晶圆，所述第二卡盘102用于固定第二晶圆；

位于所述第一卡盘101上的至少三个检测元件103，所述检测元件103用于检测该检测元件103所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，其中，所述至少三个检测元件103不全在同一直线上；

至少三个调节元件104，所述调节元件104与所述检测元件103一一对应，用于调节所述调节元件104所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度。

需要说明的是，在本申请一个实施例中，所述第一卡盘101固定第一晶圆，所述第二卡盘102固定第二晶圆的方式包括：通过对第一卡盘101施加电压，使得所述第一卡盘101吸附第一晶圆，将其固定，通过对第二卡盘102施加电压，使得所述第二卡盘102吸附第二晶圆，将其固定，以防止两晶圆在键合过程中发生位置偏移。在本申请其他实施例中，所述第一卡盘101还可以通过其他方式对所述第一晶圆进行固定，所述第二卡盘102也可以通过其他方式对所述第二晶圆进行固定，本申请对此不作限定，具体视情况而定。

因此，本申请实施例所提供的晶圆键合设备，在第一卡盘101上设置至少多个检测元件103，以利用所述第一卡盘101上的所述多个检测元件103去检测各检测元件103所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，所述晶圆键合设备还包括多个调节元件104，所述调节元件104与所述检测元件103一一对应，以利用所述多个调节元件104去调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，从而调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度。

需要说明的是，本申请实施例中，所述至少三个检测元件103不在同一直线上，因此，当所述至少三个检测元件103检测到的所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相等时，即可保证晶圆键合设备中上卡盘和下卡盘相互平行。

由此可见，本申请实施例所提供的晶圆键合设备，可以利用所述至少三个检测元件103以及至少三个调节元件104，使得所述晶圆键合设备中上卡盘和下卡盘之间具有良好的平行度。

而且，相较于人工检测，本申请实施例所提供的晶圆键合设备，利用三个检测元件103检测第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离，可以避免人为因素引起的误差，减小误差来源，提高测量精度，从而在基于第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离调整第一卡盘101和第二卡盘102之间的平行度时，可以使得第一卡盘101和第二卡盘102之间具有良好的平行度，进而在利用该晶圆键合设备键合第一晶圆和第二晶圆时，能够提高第一晶圆和第二晶圆的对准精度，降低由于两晶圆对位精度较差而出现滑片的概率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述至少三个检测元件103包括三个检测元件103，以在基于所述至少三个检测元件103的检测结果调节第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离时，使得第一卡盘101和第二卡盘102具有良好的平行度的基础上，简化所述晶圆键合设备的结构，降低所述晶圆键合设备的成本。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述三个检测元件103分别为第一检测元件、第二检测元件和第三检测元件，所述第一检测元件在预设平面内的投影、所述第二检测元件在所述预设平面内的投影和所述第三检测元件在所述预设平面内的投影依次连接形成一个等边三角形，所述三个检测元件103分别位于该等边三角形的三个顶点，且该等边三角形的外接圆的圆心与所述第一晶圆的中心重合，其中，所述预设平面与所述第一卡盘靠近所述第二卡盘一侧的表面平行。

在本申请的另一个实施例中，所述至少三个检测元件103包括四个检测元件103，分别为第一检测元件、第二检测元件、第三检测元件和第四检测元件，所述第一检测元件在预设平面内的投影、所述第二检测元件在所述预设平面内的投影、所述第三检测元件在所述预设平面内的投影和所述第四检测元件在所述预设平面内的投影依次连接形成一个正方形，所述四个检测元件103分别位于正方形的四个顶点，且该正方形的外接圆的圆心与所述第一晶圆的中心重合，其中，所述预设平面与所述第一卡盘靠近所述第二卡盘一侧的表面平行。

在本申请的又一个实施例中，所述至少三个检测元件103包括五个检测元件103，分别为第一检测元件、第二检测元件、第三检测元件、第四检测元件和第五检测元件，所述第一检测元件在预设平面内的投影、所述第二检测元件在所述预设平面内的投影、所述第三检测元件在所述预设平面内的投影。所述第四检测元件在所述预设平面内的投影和所述第五检测元件在所述预设平面内的投影依次连接形成一个正五边形，所述五个检测元件103分别位于该正五边形的五个顶点，且该正五边形的外接圆的圆心与所述第一晶圆的中心重合，其中，所述预设平面与所述第一卡盘靠近所述第二卡盘一侧的表面平行。

在本申请其他实施例中，所述至少三个检测元件103还可以包括六个检测元件103或七个检测元件103等，本申请对此不作限定，具体视情况而定。

需要说明的是，所述检测元件103的检测精度不宜过小，也不宜过大，如果所述检测元件103的检测精度过小，则会使得所述晶圆键合设备检测所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度时的检测精度较低，不利于提高所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，如果所述检测元件103的检测精度过大，则会使得所述晶圆键合设备的制作成本较高，因此，在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103的检测精度的取值范围为0.1μm～1μm，包括端点值，以在兼顾所述晶圆键合设备的制作成本的同时，还可以保证所述晶圆键合设备检测所述第一卡盘和所述第二卡盘的平行度时的检测精度，进而利于提高所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度。需要说明的是，所述检测元件103的检测精度是指检测元件103能够测量的最小测量值。

在上述实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所述检测元件103的重复精度不大于0.5um，以提高所述晶圆键合设备检测所述第一卡盘和所述第二卡盘的平行度时的检测精度，进而提高所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，需要说明的是，所述检测元件103的重复精度是指所述检测元件103在重复测量所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离时，同一测量位置处测量的最大值与测量的最小值之间的差值。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103为光学元件，所述光学元件位于所述第一卡盘101上，通过向所述第二卡盘102发射光信号，并接收该光信号被所述第二卡盘102反射后形成的反射信号，然后基于其发射光信号和接收到的反射信号，确定该光学元件所在位置处第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离。

由于激光测距已经大量应用于工业生产，现有的精密型激光位移传感器拥有高精度性，高重复性和高可靠性等优点，可广泛应用于现今工业生产线上，而且它的重复精度能达到0.5um，分辨率能达到0.1um，因此，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103包括精密型激光位移传感器，以在能够自动化测距的基础上，保证测量结果的精度，从而保证晶圆的对准精度。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103为基恩士的高精度微米激光测距仪，其量程可达几厘米，测量精度可达1um。本申请对此不作限定，在本申请其他实施例中，所述检测元件103还可以为其他类型的激光位置传感器，具体视情况而定。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述检测元件103的检测过程包括：所述检测元件103向所述第二卡盘102发射激光信号，在所述第二卡盘102相应位置处形成光斑，并接收经所述第二卡盘102反射形成反射激光信号，然后基于其发射激光信号和接收到的反射激光信号，确定所述检测元件103所在位置处第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103为激光波长为650nm的高精度微米激光测距仪，但本申请对此不作限定，在本申请其他实施例中，所述检测元件103还可以采用其他波长的高精度微米激光测距仪，具体视情况而定。

可选的，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103利用激光相位测距原理测量所述第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离，具体为：把连续的激光进行幅度调制，调制光的光强随时间做周期性变化，通过测量调制光往返过程中所经过的相位变化，来得到该检测元件103处第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103采用单频率激光进行相位测距，其测距公式为：

其中，L表示激光的半波长，N表示往返过程中的波长周期数，W表示往返激光的相位差。

在本申请的另一个实施例中，所述检测元件103采用双频率激光进行相位测距，以提高测量精度。具体的，其测距公式为：

其中，所述N1表示主频激光往返全程中的整周期数，所述N2表示辅频(即辅助频率)激光往返全程中的整周期数，w1表示主频激光往返的相位差，w2表示辅频激光往返的相位差，

表示主频激光往返全程中的零周期数，

表示辅频激光往返全程中的零周期数，K表示主频与辅频的比值(k＜1)，L1表示主频激光的半波长。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述调节元件104为马达，以电动调节所述马达所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以提高调节效率和调节精度。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述晶圆键合设备还包括：

控制元件，所述控制元件用于基于所述检测元件103的检测结果，控制所述调节元件104，调节所述调节元件104所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，而无需操作人员在看到检测结果之后，再根据检测结果控制所述调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，从而提高了自动化的程度，同时也避免了人为调节误差，进一步提高了检测精度。

在上述任一实施例的基础上，在本申请一个实施例中，所控制元件位于所述第一卡盘101背离所述第二卡盘102一侧的表面，在本申请的另一个实施例中，所控制元件位于所述第一卡盘101背离所述第二卡盘102一侧的凹槽内，本申请对此不作限定，只要保证所述控制元件不遮挡所述检测元件103发射的光线以及所述第二卡盘102的反射光线即可。

在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述控制元件可以包括一个控制单元105，所述控制单元105分别与所述至少三个检测元件103电连接，且分别与所述至少三个检测元件104电连接，用于基于所述检测元件103的检测结果，控制各检测元件对应的调节元件104，以调节所述调节元件104所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，从而减少控制单元105的个数，节省成本。

在本申请的另一个实施例中，所述控制元件也可以包括多个控制单元105，以通过不同的控制单元105控制不同的调节元件104，本申请对此不做限定，具体视情况而定。

可选的，在本申请一个实施例中，所述控制元件包括至少3个控制单元105，所述控制单元105与所述检测元件103一一对应，且与所述调节元件104一一对应，所述控制单元105一端与其对应的检测元件103电连接，另一端与其对应的调节元件104电连接，用于基于所述检测元件103的检测结果，控制所述调节元件104，以调节所述调节元件104所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述第一卡盘101为下卡盘，所述第二卡盘102为上卡盘，在本申请的另一个实施例中，所述第一卡盘101为上卡盘，所述第二卡盘102为下卡盘，本申请对此不作限定，具体视情况而定。下面以所述第一卡盘101为下卡盘，所述第二卡盘102为上卡盘为例进行描述。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103位于所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面，所述调节元件104位于所述第一卡盘101背离所述第二卡盘102一侧的表面。可选的，在本申请实施例中，所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧具有凹槽，所述检测元件103设置于所述第一卡盘101的凹槽内。

具体的，在本申请的一个实施例中，所述检测元件103朝向所述第二卡盘102一侧的表面与所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面齐平或所述检测元件103朝向所述第二卡盘102一侧的表面低于所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面，以保证所述第一晶圆与所述第一卡盘101相接触的一侧与所述第一卡盘101完全贴合，防止因所述第一晶圆固定不牢而滑落下来，本申请对此不作限定，只要保证所述检测元件103朝向所述第二卡盘102一侧的表面不凸出所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面即可。

在上述任一实施例的基础上，本申请实施例所提供的晶圆键合设备在所述第一卡盘101固定第一晶圆，所述第二卡盘102固定第二晶圆之前，利用所述检测元件103检测所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离。

可选的，在本申请实施例中，所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面的面积与待固定的第一晶圆的面积相匹配，如所述第一卡盘101朝向所述第二卡盘102一侧的表面的面积与待固定的第一晶圆的面积相同，以在保证所述第一卡盘101与待固定的第一晶圆完全贴合的基础上，减小所述第一卡盘101的面积。同理，所述第二卡盘102朝向所述第一卡盘101一侧的表面的面积也与其待固定的第二晶圆的面积相匹配，如所述第二卡盘102朝向所述第一卡盘101一侧表面的面积与其待固定的第二晶圆的面积相同，以在保证所述第二卡盘102与待固定的第二晶圆完全贴合的基础上，减小所述第二卡盘102的面积，从而降低卡盘的制作成本，进而降低所述晶圆键合设备的成本。

在本申请的另一个实施例中，所述第一卡盘的尺寸大于所述第一晶圆的尺寸，所述第二卡盘的尺寸大于所述第二晶圆的尺寸。如图5和图6所示，可选的，在本申请的一个实施例中，所述第一卡盘101包括第一部分I和第二部分II，所述第一部分I用于放置第一晶圆，所述第二部分II用于设置检测元件103，其中，所述第一部分I和所述第二部分II不交叠，以防止固定在所述第一卡盘101上的第一晶圆覆盖所述检测元件103。相应的，在本申请实施例中，所述第二卡盘101包括第三部分III和第四部分IV，所述第三部分III用于放置第二晶圆，所述第四部分IV与所述第二部分II对应，所述第三部分III和第四部分IV不交叠，以防止检测元件103在第二晶圆固定前后检测的第一卡盘和第二卡盘之间的距离不一致，从而使得所述检测元件103不仅可以在第一卡盘101和第二卡盘102固定晶圆之前检测第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离，还可以在第一卡盘101和第二卡盘102固定晶圆之后，利用检测所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以提高键合过程中，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，从而提高晶圆的对准精度，提高键合质量。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述检测元件103可以在整个的键合过程中实时检测所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以实时调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，也可以以预设频率检测所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，以调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，本申请对此并不做限定，具体视情况而定。

相应的，本申请还提供了一种检测方法，应用于上述任一实施例中所提供的晶圆键合设备，如图7所示，该检测方法包括：

S1：利用至少三个检测元件103检测各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离；

S2：如果所述至少三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件，则维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置；

S3：如果所述至少三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件。

由此可见，本申请实施例所提供的检测方法，可以利用所述第一卡盘101上的多个检测元件103去检测各检测元件103所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，并利用所述多个调节元件104去调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，从而调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，进而使得晶圆键合设备中第一卡盘101和所述第二卡盘102之间具有良好的平行度。

需要说明的是，本申请实施例中，所述至少三个检测元件103不在同一直线上，因此，当利用所述至少三个检测元件103检测到的所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相等时，即可保证晶圆键合设备中上卡盘和下卡盘相互平行。

而且，相较于人工检测，本申请实施例所提供的检测方法，利用三个检测元件103检测第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离，可以避免人为因素引起的误差，减小误差来源，提高测量精度，从而在基于第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离调整第一卡盘101和第二卡盘102之间的平行度时，可以使得第一卡盘101和第二卡盘102之间具有良好的平行度，进而在对第一晶圆和第二晶圆键合时，该检测方法能够提高第一晶圆和第二晶圆的对准精度，降低由于两晶圆对位精度较差而出现滑片的概率。

在上述任一实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，所述预设条件为各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同，以保证所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度。

下面以所述晶圆键合设备包括第一检测元件、第二检测元件以及第三检测元件这三个检测元件103，以及与第一检测元件相对应的第一调节元件、与第二检测元件相对应的第二调节元件和与第三检测元件相对应的第三调节元件这三个调节元件104为例进行说明。

在本申请一个实施例中，如果在三个检测元件103中，所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离均相同，则表明所述第一卡盘101和所述第二卡盘102平行，维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置。

如果在三个检测元件103中，第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离和第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离均不相同，则可以利用所述至少三个调节元件调节104所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第一预设距离。

需要说明的是，在本申请的一个实施例中，所述第一预设距离可以为所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离和第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离的平均值，本申请对此不作限定；在本申请的另一个实施例中，所述第一预设距离还可以为所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离和第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离中的最大值或最小值，本申请对此并不做限定，在本申请的其他实施例中，所述第一预设距离还可以为其他值，具体视情况而定。

如果在三个检测元件103中，第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同，第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第一检测元件检测到的第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不同，则可以利用所述至少三个调节元件调节104所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第一预设距离。

需要说明的是，由于在固定所述第一晶圆和所述第二晶圆之前，需要保证所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离大于所述第一晶圆和所述第二晶圆的厚度之和，因此，本申请又提供了一个实施例，所述预设条件为各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第二预设距离相同，其中，所述第二预设距离大于所述第一晶圆的厚度与所述第二晶圆的厚度之和，以保证所述第一晶圆和所述第二晶圆能够固定在相应的卡盘上。

具体的，在本申请的一个实施例中，如果所述三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离均与所述第二预设距离相同，则维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置；

如果在三个检测元件103中，有至少一个检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第二预设距离不同，则利用所述至少三个调节元件调节104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第二预设距离相同。

在本申请的又一个实施例中，所述预设条件为各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同，从而在能够将所述第一晶圆和所述第二晶圆固定在相应卡盘的同时，使得所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间具有良好的平行度。

具体的，在本申请实施例中，如果所述三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离均与与预先存储的各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同，则维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置；

如果在三个检测元件103中，有至少一个检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的该检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，则利用所述至少三个调节元件调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同。

具体的，如果在三个检测元件103中，第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，所述第三检测元件检测到的所述第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，则利用第一调节元件调节第一调节元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，利用所述第二调节元件调节所述第二调节元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，利用所述第三调节元件调节所述第三调节元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述三个检测元件103中各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与预先存储的各所述检测元件103所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同。

上面是以所述晶圆键合设备包括第一检测元件、第二检测元件以及第三检测元件这三个检测元件103，以及与第一检测元件相对应的第一调节元件、与第二检测元件相对应的第二调节元件和与第三检测元件相对应的第三调节元件这三个调节元件104为例进行的说明，下面以所述晶圆键合设备包括第一检测元件、第二检测元件、第三检测元件以及第四检测元件这四个检测元件103，以及与第一检测元件相对应的第一调节元件、与第二检测元件相对应的第二调节元件、与第三检测元件相对应的第三调节元件和与第四检测元件相对应的第四调节元件这四个调节元件104为例进行说明。

在本申请一个实施例中，如果四个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件，则维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置；

如果在四个检测元件103中有一个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件。

如果在四个检测元件103中有两个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件。

如果在四个检测元件103中有三个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件。

如果在四个检测元件103中各个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离满足预设条件。

下面以所述预设条件为各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离相同为例进行说明：

具体的，在本申请的一个实施例中，如果在四个检测元件103中，所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与所述第四检测元件检测到的第四检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离均相同，则表明所述第一卡盘101和所述第二卡盘102平行，维持所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的当前位置。

如果在四个检测元件103中有一个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与其他所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第三预设距离。

如果在四个检测元件103中有两个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与其他所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第三预设距离。

如果在四个检测元件103中有三个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离与其他所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离不相同，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第三预设距离。

如果在四个检测元件103中各个所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离都不相同，则利用所述至少三个调节元件104调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，直至所述至少三个检测元件103中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离为第三预设距离。

需要说明的是，在本申请的一个实施例中，所述第三预设距离可以为所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离和第四检测元件检测到的第四检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离的平均值，本申请对此不作限定，在本申请的另一个实施例中，所述第三预设距离还可以为所述第一检测元件检测到的所述第一检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、所述第二检测元件检测到的所述第二检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离、第三检测元件检测到的第三检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离和第四检测元件检测到的第四检测元件所在位置处，所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离中的最大值，或最小值，在本申请的其他实施例中，所述第四预设距离还可以为其他值，具体视情况而定。

综上，本申请实施例所提供的晶圆键合设备以及检测方法，利用第一卡盘101上的所述多个检测元件103去检测各检测元件103所在位置处所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，并利用第一卡盘101上与所述检测元件一一对应的调节元件104去调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102之间的距离，从而调节所述第一卡盘101和所述第二卡盘102的平行度，以使得晶圆键合设备中第一卡盘101和所述第二卡盘102之间具有良好的平行度。

而且，相较于人工检测，本申请实施例所提供的晶圆键合设备及检测方法，利用三个检测元件103检测第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离，可以避免人为因素引起的误差，减小误差来源，提高测量精度，从而在基于第一卡盘101和第二卡盘102之间的距离调整第一卡盘101和第二卡盘102之间的平行度时，可以使得第一卡盘101和第二卡盘102之间具有良好的平行度，进而在利用该晶圆键合设备键合第一晶圆和第二晶圆时，能够提高第一晶圆和第二晶圆的对准精度，降低由于两晶圆对位精度较差而出现滑片的概率。

本说明书中各个部分采用并列和递进相结合的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括：

相对设置的第一卡盘和第二卡盘，所述第一卡盘用于固定第一晶圆，所述第二卡盘用于固定第二晶圆；

位于所述第一卡盘上的至少三个检测元件，所述检测元件用于检测该检测元件所在位置处所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，其中，所述至少三个检测元件不全在同一直线上；

至少三个调节元件，所述调节元件与所述检测元件一一对应，用于调节所述调节元件所在位置处，第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，以调节所述第一卡盘和所述第二卡盘的平行度。

2.根据权利要求1所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述检测元件位于所述第一卡盘朝向所述第二卡盘一侧的表面，所述调节元件位于所述第一卡盘背离所述第二卡盘一侧的表面。

3.根据权利要求2所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述第一卡盘包括第一部分和第二部分，所述第一部分用于放置第一晶圆，所述第二部分用于设置检测元件，其中，所述第一部分和所述第二部分不交叠。

4.根据权利要求2所述的晶圆检测设备，其特征在于，所述检测元件为精密型激光位移传感器。

5.根据权利要求2所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述调节元件为马达。

6.根据权利要求2所述的晶圆键合设备，其特征在于，所述第一卡盘为下卡盘。

7.根据权利要求1-6任一项所述的晶圆键合设备，其特征在于，还包括：

控制元件，所述控制元件用于基于所述检测元件的检测结果，控制所述调节元件，调节所述调节元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离。

8.一种检测方法，其特征在于，应用于权利要求1-7任一项所述的晶圆键合设备，该方法包括：

利用至少三个检测元件检测各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离；

如果所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离满足预设条件，则维持所述第一卡盘和所述第二卡盘的当前位置；

如果所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离不满足预设条件，则利用所述至少三个调节元件调节所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离，直至所述至少三个检测元件中各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离满足预设条件。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述预设条件为各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离相同。

10.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述预设条件为各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离与预先存储的各所述检测元件所在位置处，所述第一卡盘和所述第二卡盘之间的距离相同。

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