[實用新型]MEMS結構缺陷的晶圓級自動檢測系統

有效

• 申請號: 201220491118.5
• 申請日: 2012-09-24
• 公開（公告）號: CN202794059U
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 譚振新;秦毅恒;顧強;羅九斌;明安杰
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本實用新型涉及一種自動檢測系統，尤其是一種MEMS結構缺陷的晶圓級自動檢測系統，屬于MEMS傳感器檢測的技術領域。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，需要大量的傳感器對不同類型的數據進行采集，因此采用批量微納制造技術進行MEMS傳感器的生產有著重要的意義。其中，MEMS傳感器的封裝在整個MEMS器件中占有40%至80%的成本。對于MEMS傳感器的使用或封裝成本來說，一方面可以通過降低封裝本身成本的方法來降低MEMS傳感器進入市場的門檻；另一方面可以改進與提升MEMS傳感器的檢測效率與準確度，避免在制造過程中產生缺陷的器件進入后續的封裝環節，從而浪費資源。

根據目前的研究成果，MEMS結構中通常存在的缺陷有：可動部件的粘附、器件上的微粒污染、結構的分層、疲勞產生的裂紋、應力梯度產生的翹曲以及腐蝕和結構斷裂等。在傳統的集成電路生產制造領域，已經有了較完善的芯片檢測系統，但由于MEMS的三維結構及其可動的特點，無法用傳統的集成電路檢測設備對其進行全面的檢測，特別是對MEMS三維結構內部的檢測以及動態特性的測試。當前，一方面通常使用掃描電子顯微鏡來對MEMS的三維結構進行靜態檢測，判斷結構中是否存在缺陷；另一方面可以使用多普勒振動測量系統對MEMS懸臂等可動結構進行動態測試。

例如，東南大學的唐潔影等人于2007年提出了一種使用多普勒儀測振系統對MEMS微梁結構粘附特性進行檢測的方法，該方法使用多普勒儀的函數發生器加載掃頻信號驅動樣品振動，并將激光束聚焦在被測結構上，最后將測得的結構振動幅頻特性與理論值進行比較，從而判斷該結構中是否存在粘附缺陷。2009年，南京師范大學的戎華等人發明了一種在線測量MEMS薄膜應力梯度的方法，該方法通過使用非接觸的光學干涉方法測量薄膜的曲率半徑，再通過薄膜材料的楊氏模量、泊松比等參數反推其中的應力梯度。2010年，中北大學的薛晨陽等人使用紅外干涉技術隊MEMS器件的表面形貌進行測量，能夠評估MEMS器件表面的粗糙度等參數。

分析上述研究背景可知，目前針對MEMS結構的測量方法中不乏靜態與動態的方案，但他們所共同擁有的不足在于：檢測功能單一、自動化程度低、檢測范圍小等，這些不足使得這些方法僅能夠在實驗室中使用，無法應用于大規模的MEMS生產線。

發明內容

本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種MEMS結構缺陷的晶圓級自動檢測系統，其能實現非接觸式無損檢測，自動化程度高，，檢測效率及檢測精度高，降低MEMS產品的檢測成本。

按照本實用新型提供的技術方案，所述MEMS結構缺陷的晶圓級自動檢測系統，包括控制計算機及用于放置待測晶圓的晶圓平臺，所述晶圓平臺通過晶圓平臺控制器與控制計算機相連；所述晶圓平臺上放置有探針臺，所述探針臺通過探針臺控制器與控制計算機相連；所述控制計算機還與用于獲取固有頻率及圖像的測試模塊電連接。

所述測試模塊包括表面形貌儀及激光測振儀。

本實用新型的優點：

1、本實用新型提出的MEMS器件的晶圓級自動檢測系統為晶圓級自動檢測系統，能夠實現大范圍MEMS器件的自動檢測，檢測無需接觸MEMS結構，可以保證MEMS結構完好，節省人力，提升檢測的準確度與效率。

2、本實用新型提出的MEMS器件的晶圓級自動檢測方法能夠同時或分別對MEMS結構的多種缺陷情況進行檢測，其中靜態檢測基于表面形貌圖像對比原理，動態檢測基于激光測振頻率對比原理；自動化程度高，，檢測效率及檢測精度高，降低MEMS產品的檢測成本。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構框圖。

圖2為本實用新型的檢測流程圖。

圖3為現有標準樣品及承載襯底的結構示意圖。

圖4為發生豎直方向粘附缺陷的MEMS結構的示意圖。

圖5為發生翹曲缺陷的MEMS結構的示意圖。

圖6為發生水平方向粘附缺陷及材料冗余的MEMS結構的示意圖。

圖7為表面發生裂紋缺陷、凸起缺陷及凹陷缺陷的MEMS結構的示意圖。

圖8為內部發生裂紋缺陷、凸起缺陷及凹陷缺陷的MEMS結構的示意圖。

圖9為本實用新型得到標準樣品二維彩色圖像的示意圖。

圖10為本實用新型得到待測樣品二維彩色圖像的示意圖。

圖11為本實用新型待測樣品二維彩色圖像與標準樣品二維彩色圖像對比后的結果圖像。