具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下对本发明提出的卡盘清洁装置、卡盘承载面检测方法及键合设备作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明一实施例提供一种卡盘清洁装置，所述卡盘清洁装置包括机械臂；研磨盘，设置于所述机械臂，所述研磨盘用于研磨一卡盘的承载面；吸附部件，设置于所述机械臂，所述吸附部件用于吸附所述卡盘上的颗粒；驱动部件，用于驱动所述机械臂运动，以将所述研磨盘和所述吸附部件移动至所述卡盘的待清洁位置。

下面参阅图3对所述卡盘清洁装置进行详细说明。

在晶圆键合工艺中，晶圆放置在所述卡盘上，晶圆背面的颗粒或者键合设备上的各个部件(例如坦克链)在运动中形成的颗粒均可能会掉落在所述卡盘上，导致所述卡盘的承载面不平整；并且，所述卡盘本身的承载面也可能在长期使用之后导致不平整。而所述卡盘承载面的不平整会导致键合形成的晶圆键合结构中产生缺陷，因此，需要采用卡盘清洁装置清洁所述卡盘的承载面，以使得所述卡盘的承载面平整。

其中，所述研磨盘22设置于所述机械臂21，所述研磨盘22用于研磨所述卡盘的承载面，以去除位于所述承载面的颗粒以及所述承载面自身相对突出的部分，以使得所述卡盘的承载面平整。本实施方式中，所述承载面为用于支撑晶圆的表面。以下将以卡盘设置为包括在上下方向相对设置的上卡盘与下卡盘为例进行说明，所述承载面可以为下卡盘的顶面，或者上卡盘的底面。

所述吸附部件23设置于所述机械臂21，所述吸附部件23用于吸附位于所述卡盘上的颗粒。由于在研磨所述卡盘的承载面相对突出的部分时也会产生颗粒，因此，所述吸附部件23会将此部分的颗粒以及掉落在卡盘上的颗粒一起吸附去除。

所述卡盘可以包括卡盘本体30和多个支撑销31，所述多个支撑销31间隔设置于所述卡盘本体30，所述晶圆放置在所述多个支撑销31的支撑面上，即所述支撑面形成所述承载面。所述研磨盘22用于研磨所述支撑销31的支撑面，以将各个所述支撑销31的支撑面研磨至齐平以及研磨去除位于支撑销31的支撑面上的颗粒；所述吸附部件23能够吸附去除所述支撑销31的支撑面上的颗粒以及位于相邻的支撑销31之间的间隙中的颗粒。

所述研磨盘22的硬度大于所述支撑销31的硬度，以使得所述研磨盘22能够研磨掉所述支撑销31的支撑面。

所述卡盘清洁装置还包括第一升降驱动部件26，设置于所述机械臂21上，所述第一升降驱动部件26与所述研磨盘22连接，以使得所述第一升降驱动部件26用于驱动所述研磨盘22升降，进而使得能够自动微调所述研磨盘22与所述卡盘的承载面之间的距离，在研磨时贴合所述卡盘的承载面以及研磨结束后远离所述卡盘的承载面。

所述卡盘清洁装置还包括施力部件25，设置于所述机械臂21上且与所述研磨盘22连接，所述施力部件25控制所述研磨盘22对所述卡盘的承载面所施加的研磨力大小，使得对所述卡盘的承载面所施加的研磨力实现可控，避免导致研磨不足或研磨过度，提高了研磨精度。其中，以下卡盘为例，当所述研磨盘22向下降至与所述支撑销31的支撑面接触后，所述施力部件25对所述研磨盘22向下施力，以使得所述研磨盘22向所述支撑销31施力研磨。并且，在研磨过程中，所述研磨盘22持续旋转。

所述吸附部件23包括真空管路，所述真空管路可以穿过所述研磨盘22，以对准所述卡盘的承载面，使得在所述研磨盘22研磨所述卡盘的承载面的待清洁位置之后即可直接通过所述真空管路吸附去除研磨出的颗粒，无需移动所述真空管路，从而加快了清洁所述卡盘的速度。

需要说明的是，在其他实施例中，所述真空管路可以设置于所述研磨盘22的外围，所述真空管路沿着所述研磨盘22在所述卡盘的承载面的研磨路径进行吸附作业。

所述卡盘清洁装置还包括支撑座27、导轨271和运动部件272，所述导轨271设置于所述支撑座27上，且所述导轨271在垂直于所述支撑座27的方向上延伸，所述运动部件272能够沿所述导轨271进行上下运动。

所述驱动部件用于驱动所述机械臂21运动，以将所述研磨盘22和所述吸附部件23移动至所述卡盘的待清洁位置。

所述驱动部件包括第二升降驱动部件241，所述第二升降驱动部件241设置于所述支撑座27上且与所述运动部件272连接，所述第二升降驱动部件241用于驱动所述运动部件272沿所述导轨271进行上下运动，进而带动所述机械臂21升降，以使得所述研磨盘22和所述吸附部件23远离或者靠近所述卡盘的承载面。

所述驱动部件还包括旋转驱动部件242，设置于所述运动部件272上且与所述机械臂21连接，所述旋转驱动部件242用于驱动所述机械臂21旋转。

所述运动部件272可以与所述机械臂21直接连接，或者，所述运动部件272通过所述旋转驱动部件242与所述机械臂21连接，以使得通过所述运动部件272沿所述导轨271的上下运动而带动所述机械臂21升降。

所述驱动部件还包括伸缩驱动部件243，设置于所述机械臂21上，所述伸缩驱动部件243用于驱动所述机械臂21伸缩。其中，所述机械臂21可以包括固定部211和伸缩部212，所述伸缩驱动部件243可以设置于所述固定部211中且与所述伸缩部212连接，以驱动所述伸缩部212伸缩。

所述研磨盘22、所述吸附部件23、所述施力部件25和第一升降驱动部件26可以设置于所述伸缩部212上，所述旋转驱动部件242可以设置于所述固定部211上。

其中，通过所述第二升降驱动部件241、所述旋转驱动部件242和所述伸缩驱动部件243的配合，能够实现自动将所述研磨盘22和所述吸附部件23移动至所述卡盘的待清洁位置。

综上所述，本发明提供的卡盘清洁装置，包括：机械臂；研磨盘，设置于所述机械臂上，所述研磨盘用于研磨一卡盘的承载面；吸附部件，设置于所述机械臂，所述吸附部件用于吸附所述卡盘上的颗粒；驱动部件，用于驱动所述机械臂运动，以将所述研磨盘和所述吸附部件移动至所述卡盘的待清洁位置。本发明提供的卡盘清洁装置能够使得清洁后的卡盘的承载面平整，减少晶圆键合结构中产生的缺陷，同时也能快速有效地清洁卡盘的承载面，降低了保养负荷和风险。

本发明一实施例提供一种卡盘承载面检测方法，参阅图4，所述卡盘承载面检测方法包括：

步骤S1，将晶圆放置在卡盘上，并执行晶圆键合工艺，以形成晶圆键合结构。其中，以所述卡盘可以分为上下相对设置的上卡盘和下卡盘为例，所述上卡盘吸附有上层晶圆，所述下卡盘吸附有下层晶圆，将所述上层晶圆与所述下层晶圆进行键合，以形成晶圆键合结构。

步骤S2，检测形成的第一片晶圆键合结构中的缺陷。

步骤S3，判断所述第一片晶圆键合结构中的缺陷是否超出设定规格，若否，则说明所述卡盘的承载面没有异常，无需清洁，继续执行晶圆键合工艺；若是，则需要做进一步的确认，可暂停执行晶圆键合工艺，并检测形成的第二片晶圆键合结构中的缺陷。

步骤S4，判断所述第二片晶圆键合结构中的缺陷是否超出设定规格，并判断所述第二片晶圆键合结构与所述第一片晶圆键合结构中的缺陷位置是否相同，若否，则说明所述第一片晶圆键合结构中的缺陷是单一事件，可继续执行晶圆键合工艺；若是，则判定所述卡盘的承载面异常，可停止执行晶圆键合工艺，并采用所述的卡盘清洁装置清洁所述卡盘，清洁完成之后继续执行晶圆键合工艺。

其中，根据检测缺陷的频率的不同，所述第一片晶圆键合结构是指某个批次中的第一片或者其中的某一片，所述第二片晶圆键合结构是指所述第一片晶圆键合结构之后的第一片或者之后的其他任意一片。其中，若所述卡盘的承载面异常为颗粒，则在形成所述其他任意一片时，颗粒所在的位置会导致所述第二片晶圆键合结构中产生缺陷(例如，在图3所示的实施例中，颗粒位于所述支撑销31的支撑面上，而非位于相邻的支撑销31之间的间隙中)。

所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构中的缺陷可以包括扭曲度和/或空洞。

若所述缺陷为空洞，则在所述步骤S2和所述步骤S3中，可以采用C-SAM(超声波检测)机台的超声波检测技术来检测所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构中的空洞；在所述步骤S3和所述步骤S4中，可以判断空洞的尺寸和数量等是否超出设定规格(例如空洞直径的设定规格为100μm)。

若所述缺陷为扭曲度，则在所述步骤S2和所述步骤S3中，检测所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构的扭曲度的方法可以包括：首先，量测所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构的键合偏移量，其中，可以以所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构的圆心为坐标原点，量测所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构上的多个坐标位置点的键合偏移量；然后，根据所述键合偏移量计算所述扭曲度。

以量测所述第一片晶圆键合结构上的坐标位置点(x,y)处的键合偏移量Δ_x和Δ_y为例，根据所述键合偏移量计算所述扭曲度的步骤包括：对键合偏移量Δ_x和Δ_y进行模型化处理，以获得如下公式(1)和公式(2)，公式(1)和公式(2)中的e_x和e_y即为所述扭曲度。

Δ_x＝T_x+M*x-R*y+e_x (1)

Δ_y＝T_y+M*y+R*x+e_y (2)

其中，Δ_x为横坐标x方向上的键合偏移量，Δ_y为纵坐标y方向上的键合偏移量，T_x和T_y分别为所述第一片晶圆键合结构上所有坐标位置点在x方向和y方向上的键合偏移量的均值，M为所述第一片晶圆键合结构的扩张度，R为旋转角度，e_x和e_y分别为所述第一片晶圆键合结构上坐标位置点(x,y)在x方向和y方向上的扭曲度。并且，键合偏移量、扩张度、旋转角度和扭曲度分别指所述第一片晶圆键合结构中的上层晶圆相对于下层晶圆的键合偏移量、扩张度和扭曲度。

并且，在所述步骤S3和所述步骤S4中，若所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构上的某一位置点或多个位置点的扭曲度超出周围位置的扭曲度的N倍的标准差σ(即N*σ，例如N为3或6)，则判断所述第一片晶圆键合结构和所述第二片晶圆键合结构中的扭曲度超出设定规格。

另外，参阅图3，以采用所述卡盘清洁装置清洁所述下卡盘为例，清洁步骤可以包括：首先，通过所述第二升降驱动部件241、所述旋转驱动部件242和所述伸缩驱动部件243的配合，使得所述机械臂21将所述研磨盘22和所述吸附部件23移动至所述下卡盘的待清洁位置；然后，通过所述第一升降驱动部件26驱动所述研磨盘22下降至与所述承载面贴合，即下降至与所述支撑销31的支撑面贴合；接着，通过所述施力部件25使得所述研磨盘22向所述支撑销31的支撑面施力，且所述研磨盘22旋转，以对所述支撑销31的待清洁位置进行研磨，研磨一定时间后，通过所述第一升降驱动部件26驱动所述研磨盘22上升，并通过所述吸附部件23吸附所述支撑销31的支撑面上以及相邻支撑销31之间的间隙中的颗粒，吸附一定时间后，再通过所述第二升降驱动部件241、所述旋转驱动部件242和所述伸缩驱动部件243的配合，使得所述机械臂21将所述研磨盘22和所述吸附部件23从所述下卡盘的位置处移走。

并且，所述卡盘清洁装置与一控制端连接，在所述控制端设置所述卡盘清洁装置中的各个部件的对应参数(例如升降距离、旋转角度、施力大小等)，以实现对所述卡盘的自动清洁，避免了手动清洁导致的动到机台上的精密器件以及力度较难控制的问题，从而降低了保养的负荷和风险。

在上述对所述卡盘的清洁步骤完成之后，可以重复执行所述步骤S1至所述步骤S4，以判断所述卡盘是否被清洁干净。

综上所述，本发明提供的卡盘承载面检测方法，通过对晶圆键合工艺形成的第一片晶圆键合结构和第二片晶圆键合结构中的缺陷进行检测，并在判断缺陷超出设定规格以及所述第二片晶圆键合结构与所述第一片晶圆键合结构中的缺陷位置相同时，采用所述的卡盘清洁装置清洁所述卡盘，使得能够及时确认所述卡盘是否需要清洁，且在需要清洁时能够快速有效地清洁卡盘的承载面，减少后续生产的晶圆键合结构中产生的缺陷，且降低了保养负荷和风险。

本发明一实施例提供一种键合设备，包括：卡盘以及所述的卡盘清洁装置，所述卡盘清洁装置用于清洁所述卡盘。其中，若所述卡盘分为上下相对设置的上卡盘和下卡盘，则所述卡盘清洁装置可以用于清洁所述上卡盘和所述下卡盘。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。