CN109473380A - 晶圆加工机台及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种晶圆加工机台及其加工方法，包括一腔体、一上压装置、一承载装置及一对位装置，腔体可为一真空状态，上压装置、承载装置及对位装置分设于腔体内，于腔体内设有一晶圆及一玻璃基板并于所述腔体内完成烘烤、消除翘曲及冷却的工艺，达到一具有三合一功能的晶圆加工机台。

Description

晶圆加工机台及其加工方法
技术领域
本发明是有关于一种晶圆加工机台及其加工方法，尤其指一种具有烘烤、消除翘曲及冷却三合一功能的晶圆加工机台及其加工方法。
背景技术
晶圆通过连续加工将电路制作于表面上，完成各种需求的电子零件，而晶圆加工的过程则视制作需求而定，但大多都会有多个步骤如烘烤、接合、消除翘曲及冷却等等步骤。
当前的晶圆加工机台，于实际的生产工艺中，各个程序的特性差异极大，工艺中无法同时进行两种以上的制作程序，例如，其中的晶圆烘烤工艺对温度和时间的要求须非常精确，而晶圆接合工艺在设备需有迅速、均匀的加热系统，同时可够提供高且均匀的压力处理，并需搭配后段工艺导入特殊气体进行加工与制作物快速抽真空等制作阶段性需求，因此基本上，设备设计会将前述各个工艺分别独立设置，避免不同的工序相互干扰制作成品。
然而，由于各个工艺的运行程序差异大，须分别有独立的设备以完成晶圆的加工步骤，导致于晶圆制造过程中花费的时间较为冗长，且生产成本也相对过高。
以上所述，现有具有下列的缺点：
1.晶圆加工的步骤较为费时；
2.生产成本过高。
因此，要如何解决上述现有的问题与缺失，即为本案的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。
发明内容
因此，为有效解决上述问题，本发明的主要目的在于提供一种可于同一腔体内完成烘烤及消除翘曲及冷却三合一功能的晶圆加工机台。
本发明的次要目的，在于提供一种可大幅减少晶圆加工时间的晶圆加工机台。
本发明的次要目的，在于提供一种可大幅降低生产成本的晶圆加工机台。
本发明的次要目的，在于提供一种可于同一腔体内完成烘烤及消除翘曲及冷却三合一功能的晶圆加工方法。
本发明的次要目的，在于提供一种可大幅减少晶圆加工时间的晶圆加工方法。
本发明的次要目的，在于提供一种可大幅降低生产成本的晶圆加工方法。
为达上述目的，本发明提供一种晶圆加工机台，包括一腔体、一上压装置、一承载装置及一对位装置，腔体可为一真空状态，上压装置设置于腔体内并包括一压板及一气囊，压板可吸附一晶圆，承载装置设置于腔体内并与上压装置相对应，承载装置包括一承载台及一升降台，承载台设置一玻璃基板对应与晶圆相贴附，对位装置设置于腔体内，对位装置用以判断晶圆及玻璃基板的位置是否正确。
为达上述目的，本发明提供一种晶圆加工方法，包括下列步骤：
于一腔体内设有一晶圆及一玻璃基板；
将一压板下降以关闭腔体并将其内部抽真空，并将腔体内部进行升温以完成晶圆及玻璃基板的烘烤；
烘烤完成后，再将腔体内部升高至一固定温度后，将压板下压并通过一气囊的加压以使晶圆贴附至玻璃基板上进行接合；
接合完成后，加热一承载台至一固定温度后开始进行消除翘曲；
消除翘曲完成后，将腔体内部进行冷却；
冷却完成后，上升压板以开启腔体，取出腔体内部加工完成的晶圆。
通过本发明的设计，通过于真空腔体内同时完成烘烤及消除翘曲及冷却的晶圆加工步骤，达到具有三合一功能的晶圆加工机台，并可达到减少晶圆加工时间及降低生产成本的效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明晶圆加工机台的第一实施例的立体图；
图2为本发明晶圆加工方法的第一实施例的流程图；
图3为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图4为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图5为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图6为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图7为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图8为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图9为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图10为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图11为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图12为本发明晶圆加工方法的第一实施例的实施示意图；
图13为本发明晶圆加工方法的第二实施例的流程图；
图14为本发明晶圆加工方法的第二实施例的实施示意图。
附图标记说明
晶圆加工机台1；
腔体2；
上压装置20；
压板201；
气囊202；
承载装置21；
承载台211；
升降台212；
对位装置22；
传动机构23；
升降机构24；
温控单元25；
吸附单元26；
晶圆27；
玻璃基板28。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明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发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。
请参阅图1，为本发明晶圆加工机台1的第一实施例的立体图，如图所示，一种晶圆加工机台，包括一腔体2、一上压装置20、一承载装置21及一对位装置22，腔体2于本发明中为一真空状态的腔体2，上压装置20及承载装置21相对应呈平行设置并分别设在腔体2的上部及下部，上压装置20包括一压板201及一气囊202，压板201用以于晶圆加工过程中吸附晶圆27，并可使晶圆27与一玻璃基板28分开，以确保玻璃基板28进行烘烤步骤时受热可更加均匀，此外，于腔体2内抽真空的过程中，可防止气泡残留于玻璃基板28内，大幅提高晶圆27生产的合格率，气囊202用以在晶圆加工过程时，于压板201下降的过程中，气囊202会与压板201相接触，以使晶圆27与玻璃基板28于接合步骤中，可达到晶圆27及玻璃基板28平均受压，有效防止晶圆27与玻璃基板28破裂的问题；
承载装置21包括一承载台211及一升降台212，于承载台211上设置一玻璃基板28对应与晶圆27相贴附，升降台212用以于晶圆加工步骤中，依序将晶圆27及玻璃基板28由承载台211位置处升高至腔体2中间位置处，以便进行晶圆27及玻璃基板28的加工工艺；
另外，压板201及承载台211分别设有一温控单元25（请参阅图3所示），可使压板201及承载台211同时具有加热及冷却的功能，换言之，压板201及承载台211分别包括加热单元及冷却单元（图中未示），加热单元用以加热压板201及承载台211，并于加热时，可使晶圆27及玻璃基板28的压平速度变快，也可提高压平效果，冷却单元用以冷却压板201及承载台211，使得晶圆27及玻璃基板28加热压平后可迅速地达成冷却作用，而于本发明中，压板201及承载台211的材质系选择为云母片材料或陶瓷复合材料所制成，以使其达到最佳效果；
对位装置22设置于腔体2内，对位装置22用以执行晶圆对位程序，而晶圆对位程序必须通过准确的晶圆27对位，于执行晶圆27接合工艺时才能确保功能性不会因为接合不完整产生错误动作，或造成降低合格率的问题。在对位制作过程方面，可以采用机械性对位方式或光学对位方式进行，于本发明中，采用感光耦合组件检测装置来进行晶圆对位程序，以达到高精度的效果，达到更精密的对位效果，提升生产合格率。
此外，晶圆加工机台1还包括一传动机构23对应与上压装置20相连接，其用以带动上压装置20进行上升下降的动作，以及一升降机构24对应与升降台212相连接，其用以带动升降台212的上升及下降，晶圆加工机台1还包括一吸附单元26对应设置于承载台211位置处，于本实施例中，吸附单元26为一静电吸盘，其防止晶圆27及玻璃基板28于加工过程中产生位移的状况，以使晶圆27及玻璃基板28可安定地吸附固定于承载台211上；
续请参阅图1至图11，为本发明晶圆加工方法第一实施例的流程图及实施示意图，如图所示，一种晶圆加工方法，包含下列步骤：
S1：于一腔体内设有一晶圆及一玻璃基板；
请一并参阅图3至图8，为步骤S1的作动流程示意图，在步骤S1中，提供一腔体2，在腔体2内设置一上压装置20及一承载装置21，上压装置20及承载装置21相对应平行设置于腔体2内，上压装置20包括一压板201及一气囊202，承载装置21包括一承载台211及一升降台212，将压板201及承载台211进行预热，接着升降台212上升，置入一晶圆27于升降台212上，接着升降台212下降至承载台211处，且于承载台211位置处设有一吸附单元26以吸附固定晶圆27，避免晶圆27产生位移，接着压板201下降，将晶圆27进行整平并吸附后再行上升，此时晶圆27吸附在上压装置20上；
升降台212上的晶圆27被吸附在上压装置20上之后，置入一玻璃基板28于升降台212上后再下降至承载台211处，接着通过吸附单元26使玻璃基板28吸附固定住避免产生位移。
S2：将一压板下降以关闭腔体并将其内部抽真空，并将腔体内部进行升温以完成晶圆及玻璃基板的烘烤；
请参阅图9，在步骤S2中，下降压板201以关闭腔体2，并将腔体2内部进行抽真空并上升至一固定温度后静待一段时间，以完成晶圆27及玻璃基板28的烘烤工艺，于此阶段中，气囊202会与压板201相互接触，尤其须注意的是，于完成烘烤工艺前，晶圆27及玻璃基板28之间是不相接触的。
S3：烘烤完成后，再将腔体内部升高至一固定温度后，将压板下压并通过一气囊的加压以使晶圆贴附至玻璃基板上进行接合；
请参阅图10， 在步骤S3中，烘烤步骤结束后，腔体2内部的温度再往上升高至一固定温度后，将压板201下压并通过气囊202的加压作用（此时压板201上的晶圆27会与承载台211上的玻璃基板28相接触），以使晶圆27贴附至玻璃基板28上进行接合步骤，而气囊202的作用可使晶圆27及玻璃基板28平均受压，有效地防止晶圆27与玻璃基板28破裂的问题。
S4：接合完成后，加热一承载台至一固定温度后开始进行消除翘曲；
在步骤S4中，接合步骤结束后，再将承载台211再加热至一固定温度后开始进行消除翘曲步骤，此时，晶圆27及玻璃基板28同样呈相贴附状态。
S5：消除翘曲完成后，将腔体内部进行冷却；
在步骤S5中，消除翘曲步骤结束后，开始进行腔体2内部的冷却步骤并且持续一段时间，以逐渐冷却加工完成的晶圆27。
S6：冷却完成后，上升压板以开启腔体，取出腔体内部加工完成的晶圆；
请参阅图11、图12，在步骤S6中，冷却步骤结束后，将压板201升起后以开启腔体2，接着上升升降台212，并通过一机械手臂（图中未示）取出腔体2内部已加工完成的晶圆27。
故通过本发明的晶圆加工机台及晶圆加工方法，可达到于同一腔体2内完成烘烤、消除翘曲及冷却步骤，也就是说，本发明的晶圆加工机台1为一具备三合一功能的机台，如此一来， 不仅可大幅减少晶圆加工的时间耗费外，还可大幅降低生产成本。
最后请参阅图13、图14，为本发明晶圆加工方法的第二实施例的流程图及实施示意图，晶圆加工方法部份组件及组件间的相对应的关系与前述的晶圆加工方法相同，故在此不再赘述，但本晶圆加工方法与前述最主要的差异为，于步骤S1：于一腔体内设有一晶圆及一玻璃基板后还包括一步骤S7：利用一感光耦合组件检测装置判断晶圆及玻璃基板的凹口位置是否正常；
在步骤S7中，通过一对位装置22执行晶圆对位程序，对位装置22选择利用一感光耦合组件检测装置，判断吸附在压板201上的晶圆27及承载台211上的玻璃基板28的凹口位置是否正常，以校对晶圆27及玻璃基板28的位置达到高精度的效果。
以上，本发明相较于现有技术具有下列优点：
1.具有三合一功能的晶圆加工机台；
2.可大幅减少晶圆加工时间；
3.可大幅降低生产成本。
以上已将本发明作一详细说明，但以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围。

Claims (12)

1.一种晶圆加工机台，其特征在于，包括：
一腔体，可为一真空状态；
一上压装置，设置于所述腔体内，所述上压装置包括一压板及一气囊，所述压板可吸附一晶圆；
一承载装置，设置于所述腔体内并与所述上压装置相对应，所述承载装置包括一承载台及一升降台，所述承载台设置一玻璃基板对应与所述晶圆相贴附；及
一对位装置，设置于所述腔体内，所述对位装置用以判断所述晶圆及玻璃基板的位置是否正确。
2.如权利要求1所述的晶圆加工机台，其特征在于，所述对位装置为一感光耦合组件检测装置。
3.如权利要求1所述的晶圆加工机台，其特征在于，还包括一传动机构，所述传动机构对应与所述上压装置相连接以带动所述上压装置上升或下降。
4.如权利要求1所述的晶圆加工机台，其特征在于，还包括一升降机构，所述升降机构对应与所述升降台相连接以带动所述升降台上升或下降。
5.如权利要求1所述的晶圆加工机台，其特征在于，所述压板及承载台分别设有一温控单元，可使所述压板及承载台同时具有加热及冷却的功能。
6.如权利要求1所述的晶圆加工机台，其特征在于，还包括一吸附单元设置于所述腔体内，所述吸附单元为一静电吸盘（Electrostatic Chuck），其防止所述晶圆及玻璃基板产生位移以使所述晶圆及玻璃基板可吸附固定于所述承载台上。
7.一种晶圆加工方法，其特征在于，包括下列步骤：
于一腔体内设有一晶圆及一玻璃基板；
将一压板下降以关闭所述腔体并将其内部抽真空，并将所述腔体内部进行升温以完成所述晶圆及玻璃基板的烘烤；
烘烤完成后，再将所述腔体内部升高至一固定温度后，将所述压板下压并通过一气囊的加压以使所述晶圆贴附至所述玻璃基板上进行接合；
接合完成后，加热一承载台至一固定温度后开始进行消除翘曲；
消除翘曲完成后，将所述腔体内部进行冷却； 冷却完成后，上升所述压板以开启所述腔体，取出所述腔体内部加工完成的晶圆。
8.如权利要求7所述的晶圆加工方法，其特征在于，上压装置及承载装置相对应设置于所述腔体内。
9.如权利要求7所述的晶圆加工方法，其特征在于，于所述压板下降以关闭所述腔体的步骤时，此时所述气囊会与所述压板相接触。
10.如权利要求7所述的晶圆加工方法，其特征在于，于所述腔体内部进行升温以完成烘烤的步骤时，所述晶圆及玻璃基板不相接触。
11.如权利要求7所述的晶圆加工方法，其特征在于，还包括一步骤，利用一感光耦合组件检测装置判断所述晶圆及玻璃基板的凹口位置是否正常。
12.如权利要求7所述的晶圆加工方法，其特征在于，还包括一晶圆对位工艺，其用以校对所述晶圆及玻璃基板的位置。
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