CN102237285A - 晶片接合机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶片接合机，该晶片接合机用以接合两个以上的半导体晶片，包括一壳体、一主工艺腔室以及一第一腔室。前述主工艺腔室以及第一腔室设置于壳体内部，且主工艺腔室连接第一腔室，其中前述晶片于第一腔室内被气体吹净，且前述晶片于主工艺腔室内受一外力作用并相互接合。本发明借由在晶片接合机内部配置多个腔室，当欲执行不同的工艺步骤时，仅需通过机械手臂或输送系统将晶片移动至不同的腔室中进行即可，借此能大幅缩短工艺时间并提高晶片接合机每小时的晶片产出量。

Description

晶片接合机

技术领域

本发明涉及一种晶片接合机，尤其涉及一种具有多个腔室的晶片接合机。

背景技术

近年来，晶片级封装工艺技术(wafer-level package，WLP)已被广泛地应用于制造微机电元件(MEMS device)、光电元件(optoelectronic device)或者微电子元件(microelectronic device)等相关领域中。如图1所示，一般在进行半导体晶片10、20之间的接合工艺时(wafer to wafer bonding)，必须先使半导体晶片10、20相互对准(alignment)，接着再将半导体晶片10、20送入一晶片接合机内进行接合程序。

应了解的是，传统的晶片接合机在进行晶片接合程序时通常仅于单一腔室(single chamber)内完成，但有鉴于在晶片接合工艺中往往需要历经诸多步骤，且在执行每个步骤前又必须重新设定或调整工艺环境参数(例如温度、气压)，如此一来将会造成工艺时间上的延宕，进而导致晶片接合机每小时的晶片产出量(wafer per hour，WPH)无法大幅提升。有鉴于此，如何改善前述公知问题点并提供一种可增进效率且提高产能的晶片接合机始成为一重要的课题。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明的一实施例提供一种晶片接合机，用以接合两个以上的晶片，包括一壳体、一主工艺腔室以及一第一腔室。前述第一腔室设置于壳体内部，其中晶片于第一腔室内被气体吹净。前述主工艺腔室设置于壳体内部，并且连接第一腔室，其中前述晶片于主工艺腔室内受一外力作用并相互接合。

于一实施例中，前述晶片接合机还包括一第二腔室，第二腔室连接主工艺腔室，且晶片于第二腔室内被加热。

于一实施例中，前述第二腔室连接第一腔室。

于一实施例中，前述晶片于主工艺腔室内被一第二气体吹净。

于一实施例中，前述第二气体为钝气或混合气体。

于一实施例中，前述晶片接合机还包括一第三腔室，第三腔室连接主工艺腔室，且晶片于第三腔室中被冷却。

于一实施例中，前述晶片于主工艺腔室内被加热。

于一实施例中，前述第一气体为钝气或混合气体。

于一实施例中，前述晶片接合机还包括一第四腔室，前述第四腔室连接主工艺腔室，且前述晶片于第四腔室内进行表面处理。

于一实施例中，前述第四腔室内通入有混合气体、酸性物质或施加紫外光，借以对半导体晶片进行表面处理等工艺步骤。

本发明借由在晶片接合机内部配置多个腔室，当欲执行不同的工艺步骤时，仅需通过机械手臂或输送系统将晶片移动至不同的腔室中进行即可，借此能大幅缩短工艺时间并提高晶片接合机每小时的晶片产出量。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例并配合附图做详细说明。

附图说明

图1表示公知晶片与晶片相互接合的示意图；

图2表示本发明一实施例的晶片接合机示意图；以及

图3表示本发明另一实施例的晶片接合机示意图。

其中，附图标记说明如下：

100晶片接合机

10、20半导体晶片

110第一腔室

120第二腔室

130第三腔室

140第四腔室

C主工艺腔室

M壳体

P1、P2、P3、P4、P12、P23、P34、P14通道

具体实施方式

请参阅图2，本发明一实施例的晶片接合机100主要用以接合两个以上的晶片(例如图1中的半导体晶片10、20)，借以制造微机电元件、光电元件或微电子元件。如图2所示，于本实施例中的晶片接合机100主要包括一壳体M、一主工艺腔室C、一第一腔室110、一第二腔室120以及一第三腔室130，其中晶片于主工艺腔室130内以施力加压方式相互接合，至于第一、第二、第三、腔室110、120、130则是作为辅助工艺腔室(buffer chamber)，并可分别用以对晶片执行气体吹净(pump/purge)、加热(heating)以及冷却(cooling)等前处理工艺(pre-process)或后处理工艺(post-process)，借此可改善传统晶片接合机将所有工艺步骤皆于单一腔室内进行的缺点。

如图2所示，前述主工艺腔室C以及第一、第二、第三腔室110、120、130皆设置于壳体M内，其中第一、第二、第三腔室110、120、130分别借由通道P1、P2、P3而与主工艺腔室C相连接，前述第一、第二、第三腔室110、120、130之间则是通过通道P12、P23相互连接，此外各腔室与通道之间皆设有活动闸门以避免气体外泄，半导体晶片则可利用机械手臂或输送系统而于各腔室之间移动。

在进行接合工艺之前，晶片与晶片间必须相互对准，然后再送入晶片接合机100中进行接合工艺。如前所述，本实施例中的第一、第二、第三、腔室110、120、130可分别用以对前述晶片进行气体吹净、加热以及冷却等前处理工艺。举例而言，当晶片被运送至壳体M内的第一腔室110时，可通入一第一气体(例如钝气或混合气体)吹净晶片表面的杂质；此外，当晶片被运送至壳体M内的第二腔室120时，前述晶片可于第二腔室120内被加热至一适当的温度，以使晶片达到较佳的操作状态；再者，当晶片被运送至壳体M内的第三腔室130时，前述晶片可于第三腔室130内被强制冷却或自然冷却，以控制晶片至一适当的温度。

以制作微机电元件的工艺步骤为例，首先可将两个欲接合的晶片相互对准后送入晶片接合机100中的第二腔室120内进行加热动作，接着再将晶片由第二腔室120运送至第三腔室130内进行冷却，或者也可将晶片运送至第一腔室110内进行气体吹净，以除去晶片表面的杂质。在完成前述处理程序后，便可将晶片运送至主工艺腔室C，其中在主工艺腔室C内借由对温度与气压的控制，同时配合施加外力于晶片上，使得晶片与晶片之间可有效地接合。

需特别说明的是，在前述主工艺腔室C中可进行一个以上的处理程序，除了以外力加压方式使晶片间相互接合外，还可在主工艺腔室C内对晶片实施加热、冷却或气体吹净等步骤。举例而言，可在主工艺腔室C内通入一第二气体(例如钝气或混合气体)，并通过第二气体吹净晶片表面的杂质，借以避免工艺中的产物或残留物污染前述晶片。

请参阅图3，除了前述第一、第二、第三腔室110、120、130之外，本实施例中的晶片接合机100内部增设有一第四腔室140，前述第四腔室140通过通道P4与主工艺腔室C连接，此外第四腔室140另通过通道P14、P34分别与第一、第三腔室110、130连接，其中半导体晶片可利用机械手臂或输送系统而于各腔室之间移动。应了解的是，在第四腔室140中可通入混合气体(forming gas)、酸性物质(forming acid)或施加紫外光，借以对半导体晶片进行表面处理(surface treatment)等工艺步骤。

综上所述，本发明提供一种晶片接合机，其中在晶片接合机的壳体内部至少包含有一主工艺腔室以及一第一腔室，其中欲相互接合的晶片于主工艺腔室内受一外力作用并相互接合。此外，当欲进行气体吹净程序时，可使晶片于第一腔室内实施气体吹净。于一实施例中，在晶片接合机的壳体内另设有一第二腔室以及一第三腔室，借此可分别对晶片执行加热以及冷却步骤。本发明借由在晶片接合机内部配置多个腔室，当欲执行不同的工艺步骤时，仅需通过机械手臂或输送系统将晶片移动至不同的腔室中进行即可，借此能大幅缩短工艺时间并提高晶片接合机每小时的晶片产出量。

虽然本发明以前述的实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明。本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰。因此本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种晶片接合机，用以接合两个以上的晶片，包括：

一壳体；

一第一腔室，设置于该壳体内部，其中所述多个晶片于该第一腔室内被一第一气体吹净；以及

一主工艺腔室，设置于该壳体内部，并且连接该第一腔室，其中所述多个晶片于该主工艺腔室内受一外力作用并相互接合。

2.如权利要求1所述的晶片接合机，其中该晶片接合机还包括一第二腔室，该第二腔室连接该主工艺腔室，且所述多个晶片于该第二腔室内被加热。

3.如权利要求2所述的晶片接合机，其中该第二腔室连接该第一腔室。

4.如权利要求1所述的晶片接合机，其中所述多个晶片于该主工艺腔室内被一第二气体吹净。

5.如权利要求4所述的晶片接合机，其中该第二气体为钝气或混合气体。

6.如权利要求1所述的晶片接合机，其中该晶片接合机还包括一第三腔室，该第三腔室连接该主工艺腔室，且所述多个晶片于该第三腔室中被冷

7.如权利要求1所述的晶片接合机，其中所述多个晶片于该主工艺腔内被加热。

8.如权利要求1所述的晶片接合机，其中该第一气体为钝气或混合气体。

9.如权利要求1所述的晶片接合机，其中该晶片接合机还包括一第四腔室，该第四腔室连接该主工艺腔室，且所述多个晶片于该第四腔室内进行表面处理。

10.如权利要求9所述的晶片接合机，其中该第四腔室以通入混合气体或酸性物质或以施加紫外光的方式对所述多个晶片进行表面处理。

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