CN107342241B - 一种解键合装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种解键合装置和方法，包括上吸盘，用于吸附键合片上表面；下吸盘，用于吸附键合片下表面；所述上吸盘上安装有加热器，所述下吸盘上具有恒温结构。本发明在需要解键合的键合片两侧上设置上吸盘和下吸盘，在上吸盘上设置加热器加热键合片的一侧，在下吸盘上的恒温结构可以使键合片的该侧保持恒温冷却，这样防止键合片内的胶层全部融化，避免由于胶层全部融化而产生的厚度变小、溢出以及胶层对硅片产生的磨损问题。

Description

一种解键合装置和方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种解键合装置和方法。

背景技术

硅片键合技术是指通过化学和物理作用将硅片与硅片、硅片与玻璃片或其它材料紧密地结合起来的方法，而与之相反的工艺为解键合技术。

解键合的工作原理为：键合片是由玻璃片、硅片和连接两者的胶层三部分组成。解键合就是通过切断键合片中连接的胶层将玻璃片和硅片分离开来。

其中一种解键合方法是通过加热将胶层融化使其失去粘性，然后再通过两个吸盘分别吸附玻璃片和硅片。当两个吸盘沿键合片径向做相对运动时产生一个剪切力就能将玻璃片和硅片分解开来。

但由于一般均采用上、下吸盘同时加热的分离工艺，导致硅片和上、下吸盘及其周围温度较高(加热器加热吸盘的温度达到260℃)，这样使硅片与玻璃片之间的中间胶层完全融化从而给解键合过程造成问题与困难，具体有以下几点：

1.由于中间胶层受热全部融化，则其对于胶层上方的硅片或者玻璃片的支撑力大大降低，在上吸盘给予的向下的压力作用下，中间胶层厚度变薄，使键合片上、下两部分在解片运动时接触发生摩擦，由此可造成硅片表面磨损而带来质量风险；

2.中间胶层受到上、下加热的同时作用完全融化后成胶水后，在受到上吸盘的给予的向下压力作用下，上述胶水容易从键合片四周溢出，从而与吸盘粘连，造成取片困难；

3.上、下吸盘同时加热对其周围零部件工作稳定性都有影响，需要对上、下热源附近的零部件进行隔热处理，从而增加了设备结构的复杂性，使成本增加。

发明内容

本发明提供了一种解键合装置和方法，用于解决上述技术问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种解键合装置，包括

上吸盘，用于吸附键合片上表面；

下吸盘，用于吸附键合片下表面；

所述上吸盘上安装有加热器，所述下吸盘上具有恒温结构。

作为优选，所述恒温结构为分布于所述下吸盘上的冷却物质循环孔，所有的冷却物质循环孔内的冷却物质形成循环回路。

作为优选，所述冷却物质为冷却水或冷却油或者冷却气体。

作为优选，还包括一运动机构，其通过所述加热器与所述上吸盘固定，带动所述上吸盘在垂直方向与水平方向上移动。

作为优选，所述加热器与运动机构之间还安装有隔热板。

作为优选，所述运动机构为垂向运动机构，所述垂向运动机构与所述隔热板之间连接有上安装板，所述垂向运动机构与所述下吸盘之间连接有下安装板。

作为优选，还包括一上层水平向运动导轨和一下层水平向运动导轨，所述上安装板位于所述上层水平向导轨上并带动所述上吸盘沿着所述上层水平向运动导轨运动，所述下安装板位于所述下层水平向运动导轨上并带动所述下吸盘沿着所述下层水平向运动导轨运动。

作为优选，所述运动机构安装在横梁上，所述横梁是由支撑柱支撑，所述支撑柱位于基板台上。

作为优选，还包括自动调平机构，位于所述上安装板与所述隔热板之间，用于保持所述上吸盘平行于所述下吸盘。

本发明还提供一种解键合方法，包括以下步骤：

步骤一：在需要解键合的键合片两侧各设置一个吸盘，分别为上吸盘和下吸盘，在上吸盘一侧固定有用于加热上吸盘的加热器，在下吸盘一侧设置能够保持所述下吸盘温度恒定恒温结构；

步骤二：所述上吸盘与所述下吸盘各自吸附所述键合片的一侧，使用所述加热器加热所述上吸盘，同时使用所述恒温结构保持所述下吸盘一侧温度恒定；

步骤三：所述下吸盘带动键合片作水平向运动，完成解键合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明由于在需要解键合的键合片两侧上设置上吸盘和下吸盘，在其中上吸盘上设置加热器加热键合片的一侧，在下吸盘上的恒温结构可以防止键合片的该侧保持恒温冷却，这样防止键合片内的胶层全部融化，避免由于胶层全部融化而产生的厚度变小、溢出以及胶层对硅片产生的磨损等问题。

附图说明

图1为本发明提供的解键合装置结构示意图；

图2为键合片的结构示意图；

图3为下吸盘结构示意图。

图中：1-基板台、2-支撑柱、3-横梁、4-垂向运动机构、41-上层水平向运动导轨、42-下层水平向运动导轨、43-上安装板、5-自动调平机构、6-上吸盘、61-隔热板、62-加热器、7-下吸盘、71-真空吸附孔、72-冷却物质循环孔、8-下安装板、9-键合片、91-玻璃片、92-胶层、93-硅片。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

请参照图1，本发明提出了一种解键合装置，包括

一外部框架，该外部框架主要包括用于支撑解键合装置的基板台1，在基板台1四周设置若干根支撑柱2，上述支撑柱2顶部具有横梁3，该横梁3由支撑柱2支撑。

在横梁3上安装有上层水平向运动导轨41，解键合装置具有垂向运动机构4，该垂向运动机构4通过上安装板43安装在上层水平向运动导轨41上，并且通过上安装板43在上层水平向运动导轨41上作水平向运动。

垂直运动机构4与上吸盘6连接，在两者之间还连接有自动调平机构5，当垂直运动机构4带动上吸盘6移动时，自动调平机构5可以保持上吸盘6的下表面与下吸盘7的上表面始终平行。

用于解键合的主要部件为上吸盘6和下吸盘7，从上至下垂直排列，上吸盘6与下吸盘7之间放置键合片9，上吸盘6上安装有加热器62，加热器62用于加热上吸盘6，使得上吸盘6加热键合片9靠近上吸盘6的一侧。

同时在加热器62上安装有隔热板61，该隔热板61也可为水冷板，隔热板61用于保护加热器62周围的零件，避免周围的零件受到加热器62的影响而发生损坏。

请参照图3，在下吸盘7上，除了具有用于吸附键合片9而设置的真空吸附孔71，还设置了冷却物质循环孔72，冷却物质循环孔72为一个循环回路，在该循环回路中，冷却物质在其中流动，带走键合片9表面的热气，从而使得键合片9在该侧保持恒定的温度。冷却物质可以为冷却水、冷却油或者冷却气体。

在下吸盘7下部还设置有下安装板8，下安装板8位于下层水平向运动导轨42上，下安装板8可带动下吸盘7沿着下层水平向运动导轨42作水平向运动。该下层水平向运动导轨42放置于基板台1上。

本发明还提供一种解键合方法，包括以下步骤：

步骤一：提供如图1所示的解键合装置，将键合片9放置在上吸盘6和下吸盘7之间；

步骤二：垂直运动机构4控制着上吸盘6向下运动，使得上吸盘6紧贴在键合片9上表面，在这过程中，自动调平机构5控制着上吸盘6的下表面始终保持与下吸盘7的上表面平行，打开加热器62，加热器62给予上吸盘6提供热量使其升温，上吸盘6的热量传递至键合片9上，在本实施例中，玻璃片91位于硅片93的上方，也即玻璃片91与上吸盘6接触，硅片93与下吸盘7接触，则上吸盘6加热玻璃片91，玻璃片91与硅片93之间的胶层92吸收热量，在本实施例中，玻璃片91、胶层92和硅片93皆具有一定的厚度，如玻璃片91的厚度为200μm，胶层92的厚度约为20μm～100μm，硅片93的厚度控制在50μm～200μm，因此玻璃片91受到上吸盘6传递的热量后，胶层92在靠近玻璃片91的一侧才能吸收到玻璃片91传递的热量，发生熔化；同时下吸盘7上的冷却物质循环孔中的冷却物质不断循环，当热量在胶层92内传递至硅片93一侧时，不断循环的冷却物质带走该侧的热量，使得胶层92在该侧的部分保持恒定的温度，保持其不发生熔化。

步骤三：加热器62加热上吸盘6一段时间后，使用下安装板8带动下吸盘7沿着下层水平向运动导轨42作水平向运动，此时由于上吸盘6吸附着玻璃片91，而胶层92靠近玻璃片91的部分熔化，下吸盘7带动着硅片93以及硅片93上未熔化的胶层92作水平向运动从而与玻璃片91分离，则解键合完成。

使用本发明提供的解键合装置进行解键合仿真实验，使用的键合片9的参数如下表所示：

表1键合片9的参数

该仿真试验中，设定加热器62的温度为365℃，下吸盘7保持在22℃，在加热器62加热一段时间后，测量胶层92靠近上吸盘6即上表面的温度，以及靠近下吸盘7即下表面的温度，则此次仿真试验得到的结果如下表所示：

表2仿真结果

从上述仿真结果可知，使用本发明提供的解键合装置以及方法，在加热器62加热上吸盘6一段时间后，胶层92的下表面的温度能够低于上表面温度至少40℃，这样可以避免胶层92全部熔化，从而产生一系列由于胶层92熔化造成的厚度变薄、胶水溢出等问题。

显然本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种解键合装置，包括

上吸盘，用于吸附键合片上表面；

下吸盘，用于吸附键合片下表面；所述键合片的中间为胶层；

其特征在于，所述上吸盘上安装有加热器，所述下吸盘上具有恒温结构，当所述加热器和所述恒温结构同时使用时，所述恒温结构能够对所述键合片靠近所述下吸盘的一侧进行恒温冷却并防止所述键合片内的胶层全部融化；所述下吸盘下部设置有下安装板，下安装板位于下层水平运动导轨上并带动下吸盘沿着下层水平运动导轨作水平方向运动。

2.如权利要求1所述的解键合装置，其特征在于，所述恒温结构为分布于所述下吸盘上的冷却物质循环孔，所有的冷却物质循环孔内的冷却物质形成循环回路。

3.如权利要求2所述的解键合装置，其特征在于，所述冷却物质为冷却水或冷却油或者冷却气体。

4.如权利要求1所述的解键合装置，其特征在于，还包括一运动机构，其通过所述加热器与所述上吸盘固定，带动所述上吸盘在垂直方向与水平方向上移动。

5.如权利要求4所述的解键合装置，其特征在于，所述加热器与运动机构之间还安装有隔热板。

6.如权利要求5所述的解键合装置，其特征在于，所述运动机构为垂向运动机构，所述垂向运动机构与所述隔热板之间连接有上安装板，所述垂向运动机构与所述下吸盘之间连接有下安装板。

7.如权利要求6所述的解键合装置，其特征在于，还包括一上层水平向运动导轨，所述上安装板位于所述上层水平向导轨上并带动所述上吸盘沿着所述上层水平向运动导轨运动。

8.如权利要求4所述的解键合装置，其特征在于，所述运动机构安装在横梁上，所述横梁是由支撑柱支撑，所述支撑柱位于基板台上。

9.如权利要求6所述的解键合装置，其特征在于，还包括自动调平机构，位于所述上安装板与所述隔热板之间，用于保持所述上吸盘平行于所述下吸盘。

10.一种解键合方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在需要解键合的键合片两侧各设置一个吸盘，分别为上吸盘和下吸盘，在上吸盘一侧固定有用于加热上吸盘的加热器，在下吸盘一侧设置能够保持所述下吸盘温度恒定的恒温结构；

步骤二：所述上吸盘与所述下吸盘各自吸附所述键合片的一侧，使用所述加热器加热所述上吸盘，同时使用所述恒温结构对所述键合片靠近所述下吸盘的一侧进行恒温冷却，保持所述下吸盘一侧温度恒定进而防止所述键合片内的胶层全部融化；

步骤三：所述下吸盘带动键合片作水平向运动，完成解键合。

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