CN113921449A - 一种晶圆解键合设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶圆解键合设备，包括：载台，承载并固定晶圆；吸盘机构，包括吸附部分所述载片的吸盘和驱动所述吸盘沿所述晶圆的轴线方向移动的第一升降组件；以及压轮机构，包括压紧部分所述载片的压轮、驱动所述压轮沿所述晶圆的轴线方向移动的第二升降组件以及驱动所述压轮沿垂直所述晶圆的轴线方向移动的第二横移组件；其中，所述吸盘分离所述载片的过程中，所述第二横移组件带动所述压轮朝远离所述吸盘的方向移动。本发明采用吸盘配合压轮的方式进行解键合，利用压轮减小了被压住一侧的键合胶的键合力，配合使用吸盘使晶圆与载片剥离，该种方法可以保证晶圆完好的同时，大大减小了载片的破损率，并且能在室温下进行。
Description
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种晶圆解键合设备。
背景技术
解键合是一种常用的晶圆加工方法，其用于将超薄器件晶圆和载片相分离。现有的解键合方法主要有：
(1)热处理方法：热处理解键合方法的设备成本相对较低，但它的局限在于超薄器件晶圆和载片分离的温度需要达到200℃，如柔性可穿戴材料、图像器件等很多材料很难接受高温工艺。
(2)化学方法：化学解键合法的成本很低，其原理主要是通过溶剂来分解和腐蚀键合胶，从而实现超薄器件晶圆和载片的分离，但因溶剂交换的过程效率较低，整个解键合的过程需要8～24h，该方法不太合适在半导体或未来的大规模量产中使用。
(3)机械方法：机械解键合法主要是通过特殊夹具来实现超薄器件晶圆和载片在室温下分离，由于半导体的硅片厚度较薄并且脆性较大，硅片很容易发生破碎，所以该方法也有其局限性。
(4)激光烧蚀方法：激光烧蚀解键合法主要是通过红外激光瞬间产生的局部高温去降解临时键合的高分子树脂，从而实现其与衬体的分离，进一步实现超薄器件晶圆和载片的分离，但是，局部瞬间的高温很有可能会损伤硅器件。
因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆解键合设备，确保解键合效率的同时，降低解键合的破损率。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：一种晶圆解键合设备，用于分离晶圆和载片，包括：载台，承载并固定晶圆；吸盘机构，包括吸附部分所述载片的吸盘和驱动所述吸盘沿所述晶圆的轴线方向移动的第一升降组件；以及压轮机构，包括压紧部分所述载片的压轮、驱动所述压轮沿所述晶圆的轴线方向移动的第二升降组件以及驱动所述压轮沿垂直所述晶圆的轴线方向移动的第二横移组件；其中，所述吸盘分离所述载片的过程中，所述第二横移组件带动所述压轮朝远离所述吸盘的方向移动。
进一步地，所述解键合设备还包括安装架，所述吸盘机构和所述压轮机构均安装于所述安装架上，并位于所述载台上方。
进一步地，所述载台包括载板和安装在所述载板上的吸附座，所述晶圆置于所述吸附座上。
进一步地，所述第一升降组件包括升降驱动件和与所述升降驱动件传动连接的升降杆，所述吸盘安装在所述升降杆上。
进一步地，所述第二升降组件与所述第一升降组件结构相同。
进一步地，所述第二横移组件包括横移驱动件和与所述横移驱动件传动连接的丝杆，所述第二升降组件与所述丝杆传动连接。
进一步地，所述吸盘机构还包括带动所述吸盘沿垂直所述晶圆的轴线方向移动的第一横移组件。
进一步地，所述第一横移组件与所述第二横移组件结构相同，所述第一升降组件与所述第一横移组件的丝杆传动连接。
进一步地，所述压轮可转动的安装在所述第二升降组件上。
进一步地，所述吸盘铰接在所述第一升降组件上，并可随所述载片的剥离转动而同步转动。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过设置压轮机构，当第一升降组件驱动吸盘分离载片时，第二升降组件可驱动压轮对部分载片进行压紧，以为吸盘提供支点，且被压轮压住的部分载片处的键合胶无法提供键合力，大大减小了吸盘解键合所需的力，在保证效率的基础上大大减小了载片的破损率，且随着载片的分离面逐渐增大，第二横移组件可带动压轮朝远离吸盘的方向移动，以避免限制吸盘分离载片。
附图说明
图1是本发明解键合设备的结构示意图。
图2是图1在另一方向上的结构示意图。
图3是本发明中吸盘、压轮与晶圆、载片的配接示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图1至图3所示，对应于本发明一种较佳实施例的晶圆解键合设备，用于分离晶圆500和载片600，包括：载台100，承载并固定晶圆500；吸盘机构200，包括吸附部分载片600的吸盘21和驱动吸盘21沿晶圆500的轴线方向移动的第一升降组件22；以及压轮机构300，包括压紧部分载片600的压轮31、驱动压轮31沿晶圆500的轴线方向移动的第二升降组件32以及驱动压轮31沿垂直晶圆500的轴线方向移动的第二横移组件33；其中，吸盘21分离载片600的过程中，第二横移组件33带动压轮31朝远离吸盘21的方向移动。需要指出的是，本发明中晶圆500的轴线方向具体为竖直方向。
本发明通过设置压轮机构300，当第一升降组件22驱动吸盘21分离载片600时，第二升降组件32可驱动压轮31对部分载片600进行压紧，以为吸盘21提供支点，且被压轮31压住的部分载片600处的键合胶700无法提供键合力，大大减小了吸盘21解键合所需的力，在保证效率的基础上大大减小了载片600的破损率，且随着载片600的分离面逐渐增大，第二横移组件33可带动压轮31朝远离吸盘21的方向移动，以避免限制吸盘21完全分离载片600。
进一步地，解键合设备还包括安装架800，吸盘机构200和压轮机构300均安装于安装架800上，并位于载台100上方。载台100包括载板11和安装在载板11上的吸附座12，安装架800安装于载板11上，吸附座12用于容置并吸附晶圆500。在本实施例中，吸附座12具体为真空吸附座，其表面设有若干用于吸附晶圆500的小孔，吸附座12的底部设有与小孔相连通的大孔，大孔外接真空泵(图未示)，以提供真空负压来达到紧固晶圆500的目的。
进一步地，在本实施例中，为了提高伸缩精度，第一升降组件22具体可以是电动推杆，其包括升降驱动件221和与升降驱动件221传动连接的升降杆222，升降驱动件221具体为电机，吸盘21安装在升降杆222上，升降驱动件221可驱动升降杆222沿晶圆500的轴线方向伸缩，进而带动吸盘21靠近或远离载片600。诚然，在其他实施例中，第一升降组件22也可以是升降气缸或者其他电动、气动升降结构。
优选的，吸盘机构200还包括第一横移组件23，第一横移组件23可带动吸盘21沿垂直晶圆500的轴线方向移动。通过设置第一横移组件23，其可带动吸盘21移动至载片600的一侧边缘，当吸盘21自载片600边缘进行解键合时，第一升降组件22只需提供较小的力便能够对载板11进行剥离，且由于吸盘21可沿着垂直晶圆500的轴线方向移动，当需要对不同尺寸的晶圆500进行解键合时，通过调节移动量，使得吸盘21能够始终移动至晶圆500的边缘一侧，极大提高了通用性。
具体的，第一横移组件23安装在安装架800上，第一升降组件22安装于第一横移组件23上，以使第一横移组件23带动第一升降组件22整体移动。
在本实施例中，第一横移组件23具体为丝杆组件，其包括横移驱动件231和与横移驱动件231传动连接的丝杆232，第一升降组件22与丝杆232传动连接。丝杆232包括沿垂直晶圆500的轴线方向布置的螺杆2321和螺纹连接在螺杆2321上的丝杆螺母2322，横移驱动件231具体为电机，其通过联轴器233与螺杆2321传动连接，第一横移组件23还包括固定在安装架800上的安装座234，螺杆2321可转动的设置在安装座234上。第一升降组件22与丝杆螺母2322相接，以随丝杆螺母2322同步移动。
在本实施例中，吸盘21具体为真空吸盘，其外接有真空发生器24，以提供用于吸附的真空负压。由于正常自载片600一侧将其剥离晶圆500时，为避免载片600产生折痕，其最佳剥离方向倾斜于晶圆500的轴线方向。优选的，为了保护载片600和使载片600更顺畅的剥离晶圆500，吸盘21铰接在升降杆222上，其可向着载片600未剥离侧逐渐倾斜，吸盘21随载片600的剥离转动而同步转动，从而避免载片600不必要的弯折，进一步降低解键合过程中载片600的破损率。
进一步地，第二升降组件32和第一升降组件22并列排布，第二升降组件32的结构与第一升降组件22的结构相同，本发明在此不再赘述。第二横移组件33与第一横移组件23并排排布，第二横移组件33的结构与第一横移组件23的结构相同，本发明在此不再赘述。
在本实施例中，压轮31可转动的安装于第二升降组件32的升降杆222上，当压轮31需要移动在载片600上的位置时，第二横移组件33能够顺畅的带动压轮31移动，并确保压轮31始终压紧载片600，且相较于滑动摩擦，滚动摩擦也能够更好的保护载片600。优选的，压轮31的两端沿其轴线方向延伸至载片600的外侧，以确保其能够完全隔断载片600暂未剥离部分。
优选的，为了提高第一升降组件22和第二升降组件32在垂直晶圆500的轴线方向平稳移动以及便于第一升降组件22和第二升降组件32的安装，晶圆解键合设备还包括导向组件400，导向组件400包括安装在安装架800上的导轨41和滑动连接在导轨41上的第一滑块42、第二滑块43、分别与第一滑块42和第一升降组件22中的丝杆螺母2322相接的第一安装板44、以及分别与第二滑块43和第二升降组件32中的丝杆螺母2322相接的第二安装板45，第一升降组件22安装于第一安装板44上，第二升降组件32安装于第二安装板45上。在本实施例中，导轨41数量为两条，相应的，每条导轨41上均设有第一滑块42和第二滑块43，第一横移组件23和第二横移组件33位于两条导轨41之间。
本发明解键合过程如下：将经过UV解粘处理的晶圆500放置在吸附座12上，放置过程中，载片600朝向吸盘21，放置完成后，开启真空泵，实现晶圆500的吸附紧固；
接着第二升降组件32带动压轮31朝着载片600移动并对部分载片600进行紧压，当压轮31压紧到位后，第一横移组件23带动吸盘21移动至载片600的一侧边缘，第一升降组件22带动吸盘21朝着载片600移动并对部分载片600进行吸附，此时压轮31紧挨在吸盘21一侧；
接着压轮31保持静止，第一升降组件22带动吸盘21朝着远离晶圆500的方向移动，并使载片600边缘的键合胶700临界于剥离状态，继续移动吸盘21，键合胶700开始剥离，使得载片600边缘与晶圆500相分离，此时，第二横移组件33随着吸盘21的逐步移动而带动压轮31朝远离吸盘21的方向移动，以便吸盘21逐渐剥离载片600，当压轮31移动至载片600另一侧的边缘后，第二升降组件32带动压轮31朝着远离载片600的方向移动，与此同时，第一升降组件22继续移动，以带动吸盘21将载片600完全剥离出晶圆500，完成解键合。
综上所述，本发明采用吸盘配合压轮的方式进行解键合，利用压轮减小了被压住一侧的键合胶的键合力，配合使用吸盘使晶圆与载片剥离，该种方法可以保证晶圆完好的同时，大大减小了载片的破损率，并且能在室温下进行；
通过设置第一横移组件，其可调节吸盘垂直于晶圆轴线方向的位置，以解键合多种尺寸的晶圆，低成本，效率高，易普及。
上述仅为本发明的一个具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种晶圆解键合设备，用于分离晶圆(500)和载片(600)，其特征在于，包括：
载台(100)，承载并固定晶圆(500)；
吸盘机构(200)，包括吸附部分所述载片(600)的吸盘(21)和驱动所述吸盘(21)沿所述晶圆(500)的轴线方向移动的第一升降组件(22)；以及
压轮机构(300)，包括压紧部分所述载片(600)的压轮(31)、驱动所述压轮(31)沿所述晶圆(500)的轴线方向移动的第二升降组件(32)以及驱动所述压轮(31)沿垂直所述晶圆(500)的轴线方向移动的第二横移组件(33)；
其中，所述吸盘(21)分离所述载片(600)的过程中，所述第二横移组件(33)带动所述压轮(31)朝远离所述吸盘(21)的方向移动。
2.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述解键合设备还包括安装架(800)，所述吸盘机构(200)和所述压轮机构(300)均安装于所述安装架(800)上，并位于所述载台(100)上方。
3.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述载台(100)包括载板(11)和安装在所述载板(11)上的吸附座(12)，所述晶圆(500)置于所述吸附座(12)上。
4.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述第一升降组件(22)包括升降驱动件(221)和与所述升降驱动件(221)传动连接的升降杆(222)，所述吸盘(21)安装在所述升降杆(222)上。
5.如权利要求4所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述第二升降组件(32)与所述第一升降组件(22)结构相同。
6.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述第二横移组件(33)包括横移驱动件(231)和与所述横移驱动件(231)传动连接的丝杆(232)，所述第二升降组件(32)与所述丝杆(232)传动连接。
7.如权利要求6所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述吸盘机构(200)还包括带动所述吸盘(21)沿垂直所述晶圆(500)的轴线方向移动的第一横移组件(23)。
8.如权利要求7所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述第一横移组件(23)与所述第二横移组件(33)结构相同，所述第一升降组件(22)与所述第一横移组件(23)的丝杆(232)传动连接。
9.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述压轮(31)可转动的安装在所述第二升降组件(32)上。
10.如权利要求1所述的晶圆解键合设备，其特征在于，所述吸盘(21)铰接在所述第一升降组件(22)上，并可随所述载片(600)的剥离转动而同步转动。
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