CN116072654A - 一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体设备技术领域，公开了一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法；所述键合对准机构包括：对准套筒、限位挡杆以及驱动件；所述对准套筒开设有支撑孔槽，所述限位挡杆可滑动地嵌于所述支撑孔槽内，所述驱动件与所述限位挡杆相连；其中，所述对准套筒的内壁上开设有对准边导向型面。本发明提供的键合对准机构、键合装置和键合对准方法能够简化键合设备结构，提升兼容性。

Description

一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法。
背景技术
在化合物半导体制造领域，为了解决薄片操作中易碎的问题，通常通过特定的材料将晶圆片粘贴至承载晶圆上，承载晶圆起到支撑晶圆片的作用，从而保证后续工艺中晶圆片不易出现碎片异常。在工艺之后，再将晶圆片从承载晶圆上剥离下来，此过程称为临时键合工艺技术。贴合前需要进行对准，以保证后续工艺兼容性。目前，为了实现对准要求，业界的方案是将对准、抽真空、键合三个步骤集成在一台键合设备里面完成；通过定位销固定晶圆片与承载晶圆片的位置，其次闭合腔体并抽真空，最后进行高压键合。但是，键合设备结构复杂，兼容性较差。
发明内容
本发明提供一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法，解决现有技术中的一体化键合设备结构复杂，兼容性差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种键合对准机构，包括：对准套筒、限位挡杆以及驱动件；
所述对准套筒开设有支撑孔槽，所述限位挡杆可滑动地嵌于所述支撑孔槽内，所述驱动件与所述限位挡杆相连；
其中，所述对准套筒的内壁上开设有对准边导向型面。
进一步地，所述键合对准机构还包括：承载平台；
所述对准套筒以及所述驱动件均设置在所述承载平台上。
进一步地，所述限位挡杆的数量为两根以上，所述两根以上限位挡杆均匀布置在所述对准套筒的圆周面上。
进一步地，所述键合对准机构还包括：真空传感器及控制器；
所述真空传感器与所述控制器相连，所述控制器与所述驱动件相连。
进一步地，所述驱动件包括：电磁驱动阀，所述电磁驱动阀与所述控制器相连。
进一步地，所述驱动件包括：气动阀以及与之相连的气源；
所述气动阀与所述控制器相连。
进一步地，所述对准套筒与所述承载平台一体成型。
进一步地，所述对准套筒内腔为圆筒型腔。
一种键合装置，包括：任一项所述的键合对准机构。
一种键合对准方法，基于所述的键合对准机构执行对准操作步骤；
所述对准操作步骤包括：
在所述限位挡杆自所述对准套筒缩回的情况下，将承载晶圆置于所述对准套筒的内腔底部；
通过所述驱动件将所述限位挡杆推入所述对准套筒内腔；
将晶圆片下降至所述对准套筒内，并置于所述限位挡杆上；
将键合对准机构放入真空环境内，当真空度达到设定值时，所述驱动件缩回所述限位挡杆，所述晶圆片落至所述承载晶圆上贴合。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的键合对准机构、键合装置和键合对准方法，通过设置一内壁上设置有对准边导向型面的对准套筒，用于准确定位并容纳承载晶圆和晶圆片，从而能够利用自重作用实现准确对准。同时，设置驱动件和限位挡杆配合所述对准套筒上开设有的支撑孔槽实现限位挡杆伸入所述对准套筒或者缩回，从而能够配合对准环境的真空调整过程，实现稳定简洁的真空条件下的对准操作，并且能够极大地简化键合设备，并提升兼容性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的键合对准机构的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的键合对准机构的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
下面结合附图并参考具体实施例描述本申请。
本申请实施例通过提供一种键合对准机构、键合装置和键合对准方法，解决现有技术中的一体化键合设备结构复杂，兼容性差的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
参见图1和图2，本实施例提供一种键合对准机构，用于实施承载晶圆与晶圆片的对准操作，并且利用晶圆片的自重配合结构设计极大地简化了键合设备，提升其兼容性。
具体来说，所述键合对准机构包括：对准套筒20、限位挡杆30以及驱动件40。
其中，所述对准套筒20可竖向设置，从而所述承载晶圆60与所述晶圆片61可自上而下自然下落，实现准确对准。一般来说，所述对准套筒20的内筒腔为圆形筒腔，但是为了能够实施对准边精确定位导向，所述对准套筒20的内壁上开设对准边导向型面21，匹配所述承载晶圆60与所述晶圆片61的对准边，实现导向对准。
为了适应所述承载晶圆60与所述晶圆片61对准操作所需的真空环境，并兼容简化键合设备的结构，所述对准套筒20开设有支撑孔槽，所述限位挡杆30可滑动地嵌于所述支撑孔槽内，所述驱动件40与所述限位挡杆30相连，从而通过所述驱动件40的动作，驱动所述限位挡杆30伸入所述对准套筒20内，或者自所述对准套筒20内缩回。从而，在进行键合对准时，先将所述承载晶圆60置于所述对准套筒20内腔底部，而后将所述限位挡杆30伸入所述对准套筒20内腔作为支撑档杆，而后将所述晶圆片61下降至所述限位挡杆30上，而后可将对准机构置于真空环境中，操作驱动件40实现所述限位挡杆30缩回，使所述晶圆片61自主下落，自然精确贴合，完成对准；并且，结构简洁，操作简便，对其他设备的需要和限制较低，兼容性得以大幅提升。
为了便于稳定实施对准操作，所述键合对准机构还设置承载平台10，作为统一的平台，所述对准套筒20以及所述驱动件40均设置在所述承载平台10上；并且，可将所述对准套筒20与所述承载平台10一体成型，提升结构可靠性。
为了提升支撑稳定性，所述限位挡杆30的数量为两根，所述两根限位挡杆30均匀布置在所述对准套筒20的圆周面上。当然，所述限位挡杆30的数量还可以是更多根，此处不作限制。
为了匹配真空需求，进行独立对准控制操作，所述键合对准机构还可设置真空传感器50，用于检测对准机构所在环境的真空度，并设置现场控制器，用于统一控制。可将所述真空传感器50与所述控制器相连，所述控制器与所述驱动件40相连，根据真空度自动控制驱动件40的动作实现自动化控制对准操作。
本实施例中，所述驱动件40可设置成电磁驱动阀；或者气动阀以及与之相连的气源，所述气动阀与所述控制器相连。
本实施例还提供一种键合装置，包括：上述键合对准机构。
还提供一种基于上述对准机构的键合对准方法，基于所述的键合对准机构执行对准操作步骤；
所述对准操作步骤包括：
在所述限位挡杆自所述对准套筒缩回的情况下，将承载晶圆置于所述对准套筒的内腔底部；
通过所述驱动件将所述限位挡杆推入所述对准套筒内腔；
将晶圆片下降至所述对准套筒内，并置于所述限位挡杆上；
将键合对准机构放入真空环境内，当真空度达到设定值时，所述驱动件缩回所述限位挡杆，所述晶圆片落至所述承载晶圆上贴合。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中提供的键合对准机构、键合装置和键合对准方法，通过设置一内壁上设置有对准边导向型面的对准套筒，用于准确定位并容纳承载晶圆和晶圆片，从而能够利用自重作用实现准确对准。同时，设置驱动件和限位挡杆配合所述对准套筒上开设有的支撑孔槽实现限位挡杆伸入所述对准套筒或者缩回，从而能够配合对准环境的真空调整过程，实现稳定简洁的真空条件下的对准操作，并且能够极大地简化键合设备，并提升兼容性。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种键合对准机构，其特征在于，包括：对准套筒、限位挡杆以及驱动件；
所述对准套筒开设有支撑孔槽，所述限位挡杆可滑动地嵌于所述支撑孔槽内，所述驱动件与所述限位挡杆相连；
其中，所述对准套筒的内壁上开设有对准边导向型面。
2.如权利要求1所述的键合对准机构，其特征在于，所述键合对准机构还包括：承载平台；
所述对准套筒以及所述驱动件均设置在所述承载平台上。
3.如权利要求1所述的键合对准机构，其特征在于，所述限位挡杆的数量为两根以上，所述两根以上限位挡杆均匀布置在所述对准套筒的圆周面上。
4.如权利要求1所述的键合对准机构，其特征在于，所述键合对准机构还包括：真空传感器及控制器；
所述真空传感器与所述控制器相连，所述控制器与所述驱动件相连。
5.如权利要求4所述的键合对准机构，其特征在于，所述驱动件包括：电磁驱动阀，所述电磁驱动阀与所述控制器相连。
6.如权利要求4所述的键合对准机构，其特征在于，所述驱动件包括：气动阀以及与之相连的气源；
所述气动阀与所述控制器相连。
7.如权利要求2所述的键合对准机构，其特征在于，所述对准套筒与所述承载平台一体成型。
8.如权利要求2所述的键合对准机构，其特征在于，所述对准套筒内腔为圆筒型腔。
9.一种键合装置，其特征在于，包括：权利要求1～9任一项所述的键合对准机构。
10.一种键合对准方法，其特征在于，基于权利要求1所述的键合对准机构执行对准操作步骤；
所述对准操作步骤包括：
在所述限位挡杆自所述对准套筒缩回的情况下，将承载晶圆置于所述对准套筒的内腔底部；
通过所述驱动件将所述限位挡杆推入所述对准套筒内腔；
将晶圆片下降至所述对准套筒内，并置于所述限位挡杆上；
将键合对准机构放入真空环境内，当真空度达到设定值时，所述驱动件缩回所述限位挡杆，所述晶圆片落至所述承载晶圆上贴合。
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