CN112670215B - 用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法，涉及半导体封装技术领域。该装置，包括：平台和位于平台上的工作台；移动结构，通过移动结构，工作台在平台上能够在第一位置与第二位置之间移动；真空吸附结构，用于吸附设置于工作台上的待键合载片或待解键合晶圆；滴胶结构，用于向待键合载片滴入键合胶；吸盘结构，用于吸附待键合晶圆；驱动结构，用于驱动工作台在第一位置转动；侧向推动结构，用于推动工作台横移预设距离。通过驱动结构驱动工作台旋转，并在旋转过程中滴入键合胶，可以使键合胶更加均匀，通过侧向推动结构推动工作台横移，减小晶圆与工作台上载片的接触面积，更易于解键合，减少解键合过程中的碎片概率。

Description

用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，特别涉及一种用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法。

背景技术

随着半导体新品对各种元器件集成度和功能的要求越来越高，传统的二维集成电路已经难以满足需求，3D-TSV封装技术应运而生。3D-TSV封装技术需要将晶圆/芯片进行多层叠层键合，同时还必须满足总封装厚度的要求，因此晶圆厚度需要减薄至30-100um。由于晶圆减薄至150um时就会变得柔韧而容易形变或者翘曲，不易进行后续工序操作，所以采用晶圆临时键合技术，将晶圆预先键合到载片上，完善后续工序之后，再将晶圆与载片分离。

发明内容

本发明实施例提供一种用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法，用以解决如何对晶圆进行键合和解键合的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

平台和位于所述平台上的工作台；

移动结构，通过所述移动结构，所述工作台在所述平台上能够在第一位置与第二位置之间移动；

真空吸附结构，与所述工作台连接，用于吸附设置于所述工作台上的待键合载片或待解键合晶圆；

滴胶结构，设置于所述第一位置的上方，用于向设置于所述工作台的待键合载片滴入键合胶；

吸盘结构，设置于所述第二位置的上方，所述吸盘结构的吸附头朝向所述平台，所述吸盘结构用于吸附待键合晶圆；

驱动结构，设置于所述第一位置，用于驱动所述工作台横移预设距离；

侧向推动结构，设置在所述第二位置，用于推动吸附有待解键合晶圆的所述工作台向第一位置移动。

进一步地，所述平台的第二位置处设置有冷却装置，所述冷却装置用于在进行晶圆键合时对设置于所述工作台上的所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

进一步地，所述平台的第一位置处设置有加热装置，所述加热装置用于在晶圆解键合时对设置于所述工作台上的所述待解键合晶圆的键合胶进行加热。

进一步地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

温度监测装置，所述温度监测装置用于对所述工作台的温度进行监测。

进一步地，所述移动结构包括：推手、第一导轨和第二导轨；

其中，所述推手与所述工作台连接，所述第一导轨和所述第二导轨位于所述平台的两侧；

所述第一导轨上穿设有第一导块，所述第二导轨上穿设有第二导块，所述推手的第一端与所述第一导块连接，所述推手的第二端与所述第二导块连接。

进一步地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

导向结构，所述导向结构设置在所述平台上，所述导向结构用于对所述工作台在移动时进行限位。

进一步地，所述导向结构包括：平行设置的第一导向条和第二导向条，所述工作台位于所述第一导向条和所述第二导向条之间；

其中，所述第一导向条和所述第二导向条之间的距离等于所述工作台在垂直于所述第一导向条方向上的尺寸。

进一步地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

底板；

其中，所述平台固定在所述底板上；

所述滴胶结构的支架和所述吸盘结构的支架均固定在所述底板上。

进一步地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

操控台，所述操控台位于所述底板上，设置有用于控制所述滴胶结构、吸盘结构和驱动电机的控制按钮。

本发明实施例还提供一种晶圆键合方法，应用于上述的用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

通过所述真空吸附结构，将所述待键合载片吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

通过所述驱动结构驱动所述工作台转动，并通过所述滴胶结构向所述待键合载片上滴入键合胶；

通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

通过所述吸盘结构吸附所述待键合晶圆；

控制所述吸盘结构的吸附头下降并将所述待键合晶圆放置到所述待键合载片上；

开启位于所述平台的第二位置的冷却装置，对所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

本发明实施例还提供一种晶圆解键合方法，应用于上述的用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

通过所述真空吸附结构，将所述待解键合晶圆吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

开启位于所述平台的第一位置的加热装置，对所述待解键合晶圆的键合胶进行加热；

通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

控制所述吸盘结构的吸附头下降，并吸附所述待解键合晶圆的晶圆；

通过所述侧向推动结构推动所述工作台向所述第一位置的方向移动预设距离，使所述待解键合晶圆的晶圆和载片之间部分分离；

控制吸附有所述待解键合晶圆的晶圆的所述吸盘结构的吸附头上升。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种车辆的充电控制方法、装置、系统及汽车，至少具有以下有益效果：

上述方案，通过驱动结构驱动工作台旋转，并在旋转过程中滴入键合胶，可以使键合胶更加均匀，通过侧向推动结构，推动工作台移动，减小晶圆与工作台上载片的接触面积，更易于解键合，从而减少解键合过程中的碎片概率。

附图说明

图1表示本发明实施例的用于晶圆键合和解键合的装置的结构示意图之一；

图2表示本发明实施例的用于晶圆键合和解键合的装置的结构示意图之二；

图3表示本发明实施例的晶圆键合方法的流程示意图之一；

图4表示本发明实施例的晶圆键合方法的流程示意图之二；

图5表示本发明实施例的晶圆解键合方法的流程示意图之一；

图6表示本发明实施例的晶圆解键合方法的流程示意图之二。

附图标记说明：

1-平台；2-工作台；3-移动结构；4-滴胶结构；5-吸盘结构；6-侧向推动结构；61-固定块；62-推动杆；31-推手；32-第一导轨；33-导块；7-导向结构；71-第一导向条；72-第二导向条；8-底板；9-操控台。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

在本发明的各种实施例中，应理解，下述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

本发明针对如何解决如何对晶圆进行键合和解键合的问题，提供一种用于晶圆键合和解键合的装置及晶圆键合和解键合方法。

如图1至图2所示，本发明实施例提供一种用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

平台1和位于所述平台1上的工作台2；

移动结构3，通过所述移动结构3，所述工作台2在所述平台1上能够在第一位置与第二位置之间移动；

真空吸附结构，与所述工作台2连接，用于吸附设置于所述工作台2上的待键合载片或待解键合晶圆；其中，所述待解键合晶圆是载片和晶圆的键合体，载片和晶圆之间通过键合胶粘连；

滴胶结构4，设置于所述第一位置的上方，用于向设置于所述工作台2的待键合载片滴入键合胶；

吸盘结构5，设置于所述第二位置的上方，所述吸盘结构5的吸附头朝向所述平台1，所述吸盘结构5用于吸附待键合晶圆；

驱动结构，设置于所述第一位置，用于驱动所述工作台2在所述第一位置转动；

侧向推动结构6，设置在所述第二位置，用于推动吸附有待解键合晶圆的所述工作台2横移预设距离。具体地，所述侧向推动结构6包括固定在所述平台上的固定块61和穿设在所述固定块上的推动杆62。

本发明实施例通过驱动结构驱动工作台旋转，并在旋转过程中滴入键合胶，可以使键合胶更加均匀，通过侧向推动结构，推动工作台移动，减小晶圆与工作台上载片的接触面积，更易于解键合，减少解键合过程中的碎片概率。

具体地，在进行晶圆键合时，为了加速键合胶的固化，在所述平台1的第二位置处设置有冷却装置，所述冷却装置用于在进行晶圆键合时对设置于所述工作台2上的所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

具体地，在进行晶圆解键合时，为了使待解键合的键合胶融化，在所述平台1的第一位置或所述工作台上设置有加热装置，所述加热装置用于在晶圆解键合时对设置于所述工作台2上的所述待解键合晶圆的键合胶进行加热。

进一步地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

温度监测装置，所述温度监测装置用于对所述工作台2的温度进行监测。在进行晶圆解键合时，加热装置启动，通过温度监测装置监控所述工作台2的温度，当工作台2的温度达到预设温度时，开始计时，在预设时间到达时，此时键合胶融化到一定程度，此时，待解键合晶圆的载片和晶圆可通过真空吸附分离，其中，所述预设温度和所述预设时间可通过多次实验进行标定。

具体地，所述移动结构3包括：推手31、第一导轨32和第二导轨；

其中，所述推手31与所述工作台2连接，所述第一导轨32和所述第二导轨位于所述平台的两侧；

所述第一导轨32上穿设有第一导块33，所述第二导轨上穿设有第二导块，所述推手31的第一端与所述第一导块33连接，所述推手的第二端与所述第二导块连接。

需要说明的是，所述推手31与所述工作台2在工作台2旋转时处于分离状态，在需要将所述工作台从所述第一位置移动至第二位置时，将所述推手和所述工作台连接，实现对所述工作台的移动操作。具体地，在所述平台的第二位置处还设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述工作台位于第二位置时处于所述吸盘结构的正下方。

具体地，在移动所述工作台时，为了防止所述工作台发生偏离，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

导向结构7，所述导向结构7设置在所述平台1上，所述导向结构7用于对所述工作台2在移动时进行限位。

具体地，所述导向结构7包括：平行设置的第一导向条71和第二导向条72，所述工作台2位于所述第一导向条71和所述第二导向条72之间；

其中，所述第一导向条71和所述第二导向条72之间的距离等于所述工作台2在垂直于所述第一导向条71方向上的尺寸。

具体地，所述用于晶圆键合和解键合的装置还包括：

底板8；

其中，所述平台1固定在所述底板8上；

所述滴胶结构4的支架和所述吸盘结构5的支架均固定在所述底板上；

可选地，所述滴胶结构4的支架和所述吸盘结构5的支架均位于所述平台1的同一侧。

操控台9，所述操控台9位于所述底板8上，设置有用于控制所述滴胶结构4、吸盘结构5和驱动电机的控制按钮。

可选地，所述操控台9还设置有用于控制所述加热装置和所述冷却装置的控制按钮。

如图3至图4所示，本发明实施例还提供一种晶圆键合方法，应用于上述的用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

步骤31，通过所述真空吸附结构，将所述待键合载片吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

步骤32，通过所述驱动结构驱动所述工作台转动，并通过所述滴胶结构向所述待键合载片上滴入键合胶；

步骤33，通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

步骤34，通过所述吸盘结构吸附所述待键合晶圆；

步骤35，控制所述吸盘结构的吸附头下降并将所述待键合晶圆放置到所述待键合载片上；

步骤36，开启位于所述平台的第二位置的冷却装置，对所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

本发明实施例，通过真空吸附结构将待键合载片吸附在工作台上，驱动结构驱动工作台快速旋转，当工作台的转速到达要求值时，在待键合载片的上方滴入键合胶，几秒后键合胶均匀粘附于待键合载片上，工作台由滴胶结构的正下方横移到吸盘结构的正下方。同时，吸盘结构的吸附头吸附待键合晶圆。吸盘结构的吸附头下降，将待键合晶圆粘连在待键合载片上，此时，打开工作台上的冷却装置，冷却所述工作台，加速键合胶的固化，完成晶圆和载片的临时键合。

需要说明的是，通过采用工作台高速旋转的情况下滴胶，可以使键合胶涂得更加均匀平整，通过冷却装置进行冷却，可以加快键合胶的固化。

如图5至图6所示，本发明实施例还提供一种晶圆解键合方法，应用于上述的用于晶圆键合和解键合的装置，包括：

步骤51，通过所述真空吸附结构，将所述待解键合晶圆吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

步骤52，开启位于所述平台的第一位置的加热装置，对所述待解键合晶圆的键合胶进行加热；

步骤53，通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

步骤54，控制所述吸盘结构的吸附头下降，并吸附所述待解键合晶圆的晶圆；

步骤55，通过所述侧向推动结构推动所述工作台向所述第一位置的方向移动预设距离，使所述待解键合晶圆的晶圆和载片之间部分分离；

步骤56，控制吸附有所述待解键合晶圆的晶圆的所述吸盘结构的吸附头上升。

本发明实施例，通过真空吸附结构将待解键合的载片与晶圆的键合体吸附在工作台上，工作台开启加热模式，当工作台温度到达目标值几秒之后，键合胶熔融到一定程度，上方吸盘机构下降接触到晶圆后，再打开吸盘结构的真空吸附晶圆，吸附晶圆后，通过所述侧向推动结构推动工作台横移一小段位移，使所述待解键合晶圆的晶圆和载片之间部分分离，减小载片与晶圆之间胶粘连的接触面，然后在控制吸盘结构的吸附头竖直升起，完成解键合。

需要说明的是，本发明实施例在晶圆解键合时，通过侧向推动结构推动工作台先横移一小段位移，减小载片与晶圆之间胶粘连的接触面，这样更便于解键合。这种方法能够减少解键合过程中的碎片概率，获得更好的工艺效果。

以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，包括：

平台(1)和位于所述平台(1)上的工作台(2)；

移动结构(3)，通过所述移动结构(3)，所述工作台(2)在所述平台(1)上能够在第一位置与第二位置之间移动；

真空吸附结构，与所述工作台(2)连接，用于吸附设置于所述工作台(2)上的待键合载片或待解键合晶圆；

滴胶结构(4)，设置于所述第一位置的上方，用于向设置于所述工作台(2)的待键合载片滴入键合胶；

吸盘结构(5)，设置于所述第二位置的上方，所述吸盘结构(5)的吸附头朝向所述平台(1)，所述吸盘结构(5)用于吸附待键合晶圆或待解键合晶圆；

驱动结构，设置于所述第一位置，用于驱动所述工作台(2)在所述第一位置转动；

侧向推动结构(6)，设置在所述第二位置，用于推动吸附有待解键合晶圆的载片的所述工作台(2)横移预设距离。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，

所述平台(1)的第二位置处设置有冷却装置，所述冷却装置用于在进行晶圆键合时对设置于所述工作台(2)上的所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

3.根据权利要求1所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，

所述平台(1)的第一位置处设置有加热装置，所述加热装置用于在晶圆解键合时对设置于所述工作台(2)上的所述待解键合晶圆的键合胶进行加热。

4.根据权利要求3所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，还包括：

温度监测装置，所述温度监测装置用于对所述工作台(2)的温度进行监测。

5.根据权利要求1所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，

所述移动结构(3)包括：推手(31)、第一导轨(32)和第二导轨；

其中，所述推手(31)与所述工作台(2)连接，所述第一导轨(32)和所述第二导轨位于所述平台(1)的两侧；

所述第一导轨(32)上穿设有第一导块(33)，所述第二导轨上穿设有第二导块，所述推手(31)的第一端与所述第一导块(33)连接，所述推手(31)的第二端与所述第二导块连接。

6.根据权利要求1所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，还包括：

导向结构(7)，所述导向结构设置在所述平台(1)上，所述导向结构(7)用于对所述工作台(2)在移动时进行限位。

7.根据权利要求6所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，

所述导向结构(7)包括：平行设置的第一导向条(71)和第二导向条(72)，所述工作台(2)位于所述第一导向条(71)和所述第二导向条(72)之间；

其中，所述第一导向条(71)和所述第二导向条(72)之间的距离等于所述工作台(2)在垂直于所述第一导向条(71)方向上的尺寸。

8.根据权利要求1所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，还包括：

底板(8)；

其中，所述平台(1)固定在所述底板(8)上；

所述滴胶结构(4)的支架和所述吸盘结构(5)的支架均固定在所述底板上。

9.根据权利要求8所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，还包括：

操控台(9)，所述操控台(9)位于所述底板(8)上，设置有用于控制所述滴胶结构(4)、吸盘结构(5)和驱动电机的控制按钮。

10.一种晶圆键合方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，包括：

通过所述真空吸附结构，将所述待键合载片吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

通过所述驱动结构驱动所述工作台转动，并通过所述滴胶结构向所述待键合载片上滴入键合胶；

通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

通过所述吸盘结构吸附所述待键合晶圆；

控制所述吸盘结构的吸附头下降并将所述待键合晶圆放置到所述待键合载片上；

开启位于所述平台的第二位置的冷却装置，对所述待键合载片和所述待键合晶圆之间的键合胶进行冷却。

11.一种晶圆解键合方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的用于晶圆键合和解键合的装置，其特征在于，包括：

通过所述真空吸附结构，将所述待解键合晶圆吸附在所述工作台上，其中，所述工作台位于所述平台的第一位置；

开启位于所述平台的第一位置的加热装置，对所述待解键合晶圆的键合胶进行加热；

通过所述移动结构将所述工作台从第一位置移动至第二位置；

控制所述吸盘结构的吸附头下降，并吸附所述待解键合晶圆的晶圆；

通过所述侧向推动结构推动所述工作台向所述第一位置的方向移动预设距离，使所述待解键合晶圆的晶圆和载片之间部分分离；

控制吸附有所述待解键合晶圆的晶圆的所述吸盘结构的吸附头上升。

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