CN113299592A - 晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备，其通过在卡盘上设置至少三个真空吸附部，并使所有真空吸附部排布在以卡盘的中心为圆心的圆上。进而在真空吸附部吸附晶圆时，通过所述真空吸附部的吸附压力大小，即可判断所述晶圆和所述卡盘是否对准，提升了半导体制备过程的效率。

Description

晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备。
背景技术
在半导体制造领域，晶圆的承载是必不可少的制造过程，而在晶圆承载时，通常会存在承载精度不佳，进而导致后续制备过程中无法精准对位，而出现产品性能不佳的问题。
例如，在现有的半导体技术中，通常通过将不同晶圆键合起来以增加单次制备过程中制备的芯片颗数。而在晶圆键合技术中，晶圆键合对准精度和键合的扭曲度是表征最终制备的芯片性能的重要参数。而在进行两个晶圆键合时，会使用顶针装置对准卡盘中心来驱动卡盘形变进而带动固定在卡盘上的晶圆形变。但是若晶圆承载在卡盘上时卡盘中心未与晶圆中心对准，即晶圆承载精度异常时，将会导致顶针作用在卡盘上的位置发生偏差，进而导致晶圆键合对准精度以及扭曲度异常。如此，则导致晶圆键合精度不佳，进而影响最终制备而成的芯片性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备，以解决现有的晶圆承载装置在承载晶圆时，存在的承载精度不良的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆承载装置，包括：
用于承载晶圆的卡盘，每一卡盘上均设有至少三个真空吸附部，至少三个所述真空吸附部排布在以所述卡盘的中心为圆心的圆上；以及，
所述真空吸附部用于吸附放置在所述卡盘上的晶圆，并根据吸附压力的大小判断所述晶圆与所述卡盘是否对准；其中，若任一所述真空吸附部的吸附压力小于预设压力时，判断所述晶圆未与所述卡盘对准；若所有所述真空吸附部的吸附压力大于等于预设压力时，判断所述晶圆与所述卡盘对准。
可选的，所述真空吸附部在距离晶圆边缘0～500um的区域范围内吸附固定所述晶圆。
可选的，所述预设压力为300mbar。
可选的，至少三个所述真空吸附部均匀排布在以所述卡盘中心为圆心的圆上。
可选的，所述真空吸附部为三个，三个所述真空吸附部之间的连线构成等边三角形。
可选的，所述真空吸附部为真空孔，所述真空孔从所述卡盘的承载面至少延伸至所述卡盘内。
可选的，所述真空孔的宽度为300um～1000um：
可选的，所述真空孔的横截面形状为圆形、矩形或三角形。
为解决上述问题，本发明还提供一种晶圆键合设备，包括两个如上述任意一项所述的晶圆承载装置。
为解决上述问题，本发明还提供一种晶圆承载精度检测方法，包括：
提供如上述任意一项所述的晶圆承载装置；
将晶圆承载在所述卡盘上，并利用真空吸附部吸附固定所述晶圆；
判断各个真空吸附部的吸附压力是否小于预设压力，若任一真空吸附部的吸附压力小于预设压力，则判断所述晶圆未与所述卡盘对准；若所有所述真空吸附部的所述吸附压力大于等于预设压力阈值时，判断所述晶圆与所述卡盘对准。
本发明的晶圆承载设备中，通过在卡盘上设置至少三个真空吸附部，并使所有真空吸附部排布在以卡盘的中心为圆心的圆上。进而在真空吸附部吸附晶圆时，通过所述真空吸附部的吸附压力大小，即可判断所述晶圆和所述卡盘是否对准，提升了半导体制备过程的效率。
附图说明
图1是本发明一实施例的晶圆承载装置的的结构示意图；
图2是本发明一实施例的晶圆承载装置承载晶圆的结构示意图；
图3是本发明一实施例晶圆对准检测方法的流程图。
其中，附图标记如下：
1-卡盘；
2-真空吸附结构；
A1-卡盘中心；
A2-晶圆中心；
B-晶圆边缘；
C-真空吸附结构中心点连线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的晶圆承载装置、承载精度检测方法及晶圆键合设备作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
图1是本发明一实施例的晶圆承载装置的结构示意图；图2是本发明一实施例的晶圆承载装置其在承载晶圆时的结构示意图。
如图1和图2所示，本实施例提供的一种晶圆承载装置，包括：用于承载晶圆3的卡盘1，所述卡盘1上设有至少三个真空吸附部2，至少三个所述真空吸附部2排布在以所述卡盘1的中心A1为圆心的圆B上。
所述真空吸附部2用于吸附放置在所述卡盘1上的晶圆3，并根据吸附压力的大小判断所述晶圆3的圆心与所述卡盘1的中心是否对准。其中，若任一所述真空吸附部2的所述吸附压力小于预设压力阈值时，判断所述晶圆3未与所述卡盘1对准；若所有所述真空吸附部2的所述吸附压力大于等于预设压力阈值时，判断所述晶圆3与所述卡盘1对准。
本实施例中，通过在卡盘1上设置至少三个真空吸附部2，并使所有所述真空吸附部2排布在以所述卡盘1的中心A1为圆心的圆B上，进而在所述真空吸附部2吸附所述晶圆3时，通过所述至少三个真空吸附部2即可确定对晶圆1的吸附区域的中心，显而易见的，该晶圆1的吸附区域的中心与所述卡盘1的中心A1对准。
而若所述晶圆3相对所述卡盘1发生偏移时，真空吸附部2将出现无法吸附所述卡盘1或者真空吸附部2的部分区域吸附所述卡盘1的情况，此时真空吸附部2将破真空，而导致该破真空的针孔吸附部的吸附压力将小于预设阈值。因此，当任一所述真空吸附部2的吸附压力小于预设压力阈值时，即可判断晶圆3相对卡盘1发生偏移。此时，晶圆3的圆心A2与所述吸附区域的中心或所述卡盘1的中心不重叠，所述晶圆3与所述卡盘1未相互对准。
而若所述晶圆3相对所述卡盘1未发生偏移时，真空吸附部2正常吸附所述卡盘1，此时所有所述真空吸附部2均未出现破真空现象。因此，当所有所述真空吸附部2的吸附压力大于等于预设压力阈值时，说明所述晶圆3相对所述卡盘1未发生偏移，即可判断所述晶圆3的中心A2、所述吸附区域的中心以及所述卡盘1的中心A1三者重叠，进而判断所述晶圆3和所述卡盘1相互对准。
在本实施例中，仅通过设置在所述卡盘1上的真空吸附部2吸附晶圆1的压力大小，即可简便的判断所述晶圆3和所述卡盘1是否对准，提升了半导体制备过程的效率。
可选的，所述预设压力阈值为300mbar。即，当任一所述真空吸附部2对所述晶圆1的边缘的吸附压力小于300mbar时，表明所述晶圆3的圆心A2未与所述卡盘1的中心A1对准，即所述晶圆3与所述卡盘1未对准。
进一步的，所述真空吸附部2等间距排布在以所述卡盘1的中心A1为圆心的圆上。通过均匀排布的所述真空吸附部2以提升所述真空吸附部2的检测能力。
可选的，所述真空吸附部2为3个，3个所述真空吸附部2中心点的连线围设成等边三角形。如此以设置最少量的所述真空吸附部2即可满足检测的需求，同时又通过均匀排布的所述真空吸附部2提升所述真空吸附部2的检测能力。
进一步的，继续参图1和图2所示，本实施例中的所述真空吸附部2为真空孔，所述真空孔从所述卡盘1的承载面至少延伸至所述卡盘1内。
在本实施例中，还可以设置真空发生器，以使真空孔能够对晶圆3进行真空吸附。其中，可以将真空发生器设置在所述卡盘1内，并使所述真空孔可以从所述卡盘1的承载面延伸至所述卡盘1内与所述真空发生器连通。也可以将所述真空发生器设置在所述卡盘1外，并使所述真空孔从所述卡盘1的承载面延伸并穿过所述卡盘1，并与位于所述卡盘1外的所述真空发生器连通。
此外，在可选实施例中，所述真空吸附部2也可不是至少延伸至所述卡盘1内的真空孔，例如可以为设置在所述卡盘1表面上能够产生真空吸附力的装置。所述真空吸附部2的具体结构在此不做具体限定，以实际情况为准。
在本实施例中，所述卡盘1上还设有主吸附部，所述主吸附部用于吸附所述晶圆3，使所述晶圆3固定在所述卡盘1上，所述主吸附部可设置在所述卡盘1的中心位置，也可以设置在所述卡盘1的边缘位置。以及，本实施例的所述真空发生器复用为所述主吸附部产生吸附压力的真空发生装置。当然，所述卡盘1上还可以不设置所述主吸附部，而仅通过所述真空吸附部2完成吸附和检测功能。可选的，在本实施例中，所述真空吸附部2在距离晶圆边缘0～500um的区域范围内吸附固定所述晶圆。如此，则所述晶圆3相对所述卡盘1较小量的偏移即可被检测到。其中，所述边缘区域指位于所述晶圆3最外侧的圆。
在本实施例中，所述真空孔的宽度为：300um～1000um，以及所述真空孔的横截面形状为圆形，矩形或三角形。其中，当所述真空孔的横截面形状为圆形时，所述真空孔的最大宽度指所述真空孔的直径；当所述真空孔的横截面形状为矩形时，所述真空孔的最大宽度指所述真空孔最长的边的长度；当所述真空孔的横截面形状为三角形时，所述真空孔的最大宽度指所述真空孔的边缘上两点之间连线的最大距离。
进一步的，本实施例还公开一种晶圆键合设备，所述晶圆键合设备包括两个如上述所述的晶圆承载装置，其中，分别位于两个所述晶圆承载装置内的所述卡盘1相对设置。
图3是本发明一实施例中的晶圆对准检测方法的流程图。下面结合图1～3说明本实施例中的所述晶圆承载精度检测方法的具体方法步骤。
在步骤S10中，提供如上述任意一项所述的晶圆承载装置。
在步骤S20中，将晶圆3承载在所述卡盘2上，并使真空吸附部2对所述晶圆3进行吸附。在本实施例中，所述卡盘2上还设有主吸附部，所述晶圆3被吸附在所述卡盘1上主要通过所述主吸附部完成。在可选实施例中，所述卡盘1上还可以不设置所述主吸附部，通过所述真空吸附部2以完成吸附和检测功能。
进一步的，所述真空吸附部2等间距排布在以所述卡盘1的中心A1为圆心的圆上。如此以通过均匀设置的所述真空吸附部2以提升检测能力。
可选的，所述真空吸附部2为3个，3个所述真空吸附部2中心点的连线围设成等边三角形。如此以设置最少量的所述真空吸附部2即可满足检测的需求，同时又通过均匀排布的所述真空吸附部2提升所述真空吸附部2的检测能力。
进一步的，继续参图1和图2所示，本实施例中的所述真空吸附部2为真空孔，所述真空孔从所述卡盘1的承载面至少延伸至所述卡盘1内。
可选的，当所述晶圆3承载在所述卡盘1上，且所述晶圆3的和所述卡盘1的对准时，所述真空孔的中心点到所述晶圆3的边缘的距离为0～500um。
在本实施例中，所述真空孔的最大宽度为：，以及所述真空孔的横截面形状为圆形，矩形或三角形。
在步骤S30中，检测所述晶圆3与所述卡盘是否对准，其中，若任一所述真空吸附部2的所述吸附压力小于预设压力阈值时，判断所述晶圆3未与所述卡盘1对准；若所有所述真空吸附部2的所述吸附压力大于等于预设压力阈值时，判断所述晶圆3与所述卡盘1对准。在本实施例中，所述预设压力阈值为300mbar。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，包括：用于承载晶圆的卡盘，每一卡盘上均设有至少三个真空吸附部，至少三个所述真空吸附部排布在以所述卡盘的中心为圆心的圆上；以及，
所述真空吸附部用于吸附放置在所述卡盘上的晶圆，并根据吸附压力的大小判断所述晶圆与所述卡盘是否对准；其中，若任一所述真空吸附部的吸附压力小于预设压力时，判断所述晶圆未与所述卡盘对准；若所有所述真空吸附部的吸附压力大于等于预设压力时，判断所述晶圆与所述卡盘对准。
2.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空吸附部在距离晶圆边缘0～500um的区域范围内吸附固定所述晶圆。
3.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述预设压力为300mbar。
4.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，至少三个所述真空吸附部均匀排布在以所述卡盘中心为圆心的圆上。
5.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空吸附部为三个，三个所述真空吸附部之间的连线构成等边三角形。
6.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空吸附部为真空孔，所述真空孔从所述卡盘的承载面至少延伸至所述卡盘内。
7.如权利要求5所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空孔宽度为300um～1000um。
8.如权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空孔的横截面形状为圆形、矩形或三角形。
9.一种晶圆键合设备，其特征在于，包括两个如权利要求1～8任意一项所述的晶圆承载装置。
10.一种晶圆承载精度检测方法，其特征在于，包括：
提供如权利要求1～8任意一项所述的晶圆承载装置；
将晶圆承载在所述卡盘上，并利用真空吸附部吸附固定所述晶圆；
判断各个真空吸附部的吸附压力是否小于预设压力，若任一真空吸附部的吸附压力小于预设压力，则判断所述晶圆未与所述卡盘对准；若所有所述真空吸附部的所述吸附压力大于等于预设压力阈值时，判断所述晶圆与所述卡盘对准。
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