CN116960034B - 晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域，具体公开了晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法。该系统包括下治具、上治具和对位机构；下治具包括第一吸附台和若干间隔均布于第一吸附台周围的第一吸附件，第一吸附件弹性连接于第一吸附台；上治具包括第二吸附台和若干间隔固接于第二吸附台周围的第二吸附件，第二吸附件用于吸附与自身相接触的第一吸附件；对位机构包括下压头及活动连接于下压头的上压头和驱动组件，上压头位于下压头上方，上治具可拆卸安装于上压头，下压头用于放置下治具，驱动组件用于驱动每个第一吸附件靠近或远离对应的第二吸附件。该系统通过对第一吸附件的位置调整，得以实现下治具在下压头上的定位以及下治具与上治具的连接。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法。
背景技术
晶圆常温预键合在晶圆键合工艺中具有重要的作用，具有提高键合强度、改善键合质量、提高键合精度和降低键合温度的优点，从而提高整个工艺的可靠性和成品质量。
然而，预键合后的两片晶圆并非紧密结合的，故容易发生错动，甚至进入空气造成污染等情况。为此，亟需一种晶圆预键合位置及压力的保持系统，以确保两片晶圆在预键合后仍能够维持紧密贴合的状态。
发明内容
本发明的目的在于提供晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法，保证晶圆在预键合后仍维持紧密贴合的状态，进而避免在转移过程中偏移和污染等情况的发生，另外，在保持恒定压力下进行后续键合，可以有效减少键合初始阶段晶圆的相对错动，从而能够有效地提高晶圆预键及键合过程的效率及良品率。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
晶圆预键合保持系统，用于将上晶圆贴合于下晶圆，晶圆预键合保持系统包括下治具、上治具和对位机构；所述下治具包括第一吸附台和若干间隔均布于所述第一吸附台周围的第一吸附件，所述第一吸附台选择性吸附所述下晶圆，所述第一吸附件弹性连接于所述第一吸附台；所述上治具包括第二吸附台和若干间隔固接于所述第二吸附台周围的第二吸附件，所述第二吸附台选择性吸附所述上晶圆，所述第一吸附件与所述第二吸附件的数量相同且一一对应，所述第二吸附件用于吸附与自身相接触的所述第一吸附件；当所述下治具所吸附的所述下晶圆覆盖于所述上治具所吸附的上晶圆上时，所述第二吸附件能与对应的所述第一吸附件相接触，所述第一吸附件牵引所述第一吸附台且止动于所述第一吸附台与所述第二吸附台相接触；所述对位机构包括下压头及活动连接于所述下压头的上压头和驱动组件，所述上压头位于所述下压头上方，所述上治具可拆卸安装于所述上压头，所述下压头用于放置所述下治具，所述驱动组件用于驱动每个所述第一吸附件靠近或远离对应的所述第二吸附件。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述驱动组件包括若干间隔均布于所述下压头周围的升降机构，所述升降机构与所述第一吸附件的数量相同，每个所述升降机构均用于带动一个所述第一吸附件。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附件通过板簧与所述第一吸附台相连接，所述第一吸附件包括固接于所述板簧上表面的上吸附盘和固接于所述板簧下表面的下吸附盘，所述第二吸附件用于吸附所述上吸附盘，所述升降机构选择性连接所述下吸附盘。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述板簧与所述第一吸附件的数量相同，每个所述第一吸附件均通过一个所述板簧连接于所述第一吸附台的侧面，所述第一吸附台能吸附位于所述第一吸附台上表面的所述下晶圆。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第二吸附件包括磁铁，所述上吸附盘为磁吸件。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述升降机构内贯通有吸盘气路，所述吸盘气路的两端分别安装有真空吸盘和吸盘真空接头，所述真空吸盘选择性吸附所述下吸附盘，所述吸盘真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备用于在所述吸盘真空接头的吸附面产生负压以吸附所述下吸附盘。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第二吸附件具有吸附接触面，所述第二吸附台具有吸附定位面，所述第二吸附台用于吸附位于所述吸附定位面的所述上晶圆，所述上吸附盘与所述吸附接触面相接触，所述吸附接触面和所述吸附定位面均位于所述上治具的上表面。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附台凹设有第一吸附槽组，所述第一吸附台内贯通有第一气路通孔，所述第一气路通孔的一端连通于所述第一吸附槽组，另一端连接有第一真空接头，所述第一真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第一吸附槽组在所述第一吸附槽组产生负压，以吸附所述下晶圆；和/或所述第二吸附台凹设有第二吸附槽组，所述第二吸附台内贯通有第二气路通孔，所述第二气路通孔的一端连通于所述第二吸附槽组，另一端连接有第二真空接头，所述第二真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第二吸附槽组在所述第二吸附槽组产生负压，以吸附所述上晶圆。
作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附台和所述第二吸附台的外形均为圆柱体，所述第一吸附件设有三个，每两个所述第一吸附件之间均呈120°间隔均布。
晶圆预键合保持方法，应用于上述的晶圆预键合保持系统，包括以下步骤：
S1：使所述第二吸附台开始吸附所述上晶圆，将所述上治具安装于所述上压头；
S2：使所述第一吸附台开始吸附所述下晶圆，将所述下治具放置于所述下压头；
S3：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件移动至远离所述上压头的极限位置，以使所述下治具压紧于所述下压头；
S4：利用所述对位机构对所述上晶圆和所述下晶圆进行对位，待到对位完成后，驱动所述上压头朝向所述下压头移动，直至所述上晶圆与所述下晶圆相贴合；
S5：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件朝向所述上压头移动，直至所述第一吸附件与所述第二吸附件相接触，以使所述第二吸附件吸附所述第一吸附件；
S6：使所述第二吸附台停止吸附所述上晶圆，使所述第一吸附台停止吸附所述下晶圆，将所述上治具从所述上压头上拆除。
本发明的有益效果：
该晶圆预键合保持系统通过驱动第一吸附件的方式，能够向置于下压头上的下治具施加向下的力，以至于下治具压紧于下压头上，得以实现对下治具在对位机构上的准确定位；带动第一吸附件与第二吸附件相接触后，相吸附的第二吸附件与第一吸附件能够使得上治具与下治具的相对位置确定，结合第一吸附台止动于与第二吸附台相接触的限定，第一吸附件对第一吸附台的牵引力得以抵消第一吸附台的自重，以使上治具与下治具的相对位置保持固定，方便在上治具从上压头上拆除后，将上治具与下治具转移至后续设备中进行其他工艺。以上改进达成了对上晶圆和下晶圆的预键合操作，得以对预键合后的上晶圆和下晶圆施加恒定的压力，保证上晶圆和下晶圆在预键合后仍维持紧密贴合的状态，进而避免在转移过程中产生位置偏移和遭受污染等情况的发生，从而能够有效地提高晶圆预键及键合操作的效率及良品率，有助于实现上晶圆和下晶圆预键合的长时间保持。
该晶圆预键合保持方法通过对工作流程的提炼，得以对上晶圆与下晶圆顺序进行对位、预键合及保压的操作，通过对第一吸附件的两次位置调整，先后实现了下治具与下压头和上治具的相对位置确定，大幅降低了上晶圆与下晶圆因意外而产生位置偏移的风险。以上工作流程简洁流畅，有效地简化了操作的步骤，减少了操作人员的工作量，保障了晶圆预键合操作和保压操作的良品率，提高了工作的效率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的晶圆预键合保持系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第一状态的晶圆预键合保持系统的局部剖面图；
图3是本发明实施例提供的第二状态的晶圆预键合保持系统的局部剖面图；
图4是本发明实施例提供的第三状态的晶圆预键合保持系统的局部剖面图；
图5是本发明实施例提供的第四状态的晶圆预键合保持系统的局部剖面图；
图6是本发明实施例提供的第五状态的晶圆预键合保持系统的局部剖面图。
图中：
1、上晶圆；2、上治具；3、上压头；4、第二真空接头；5、第二气路通孔；6、第二吸附槽组；7、磁铁；8、上吸附盘；9、板簧；10、下吸附盘；11、真空吸盘；12、吸盘真空接头；13、吸盘气路；14、升降机构；15、第一真空接头；16、下压头；17、下治具；18、下晶圆；19、磁铁安装块；20、第一软管；21、第一接头安装块；22、第一延长接头。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图6所示，本实施例提供了晶圆预键合保持系统，用于将上晶圆1贴合于下晶圆18，包括下治具17、上治具2和对位机构；下治具17包括第一吸附台和若干间隔均布于第一吸附台周围的第一吸附件，第一吸附台选择性吸附下晶圆18，第一吸附件弹性连接于第一吸附台；上治具2包括第二吸附台和若干间隔固接于第二吸附台周围的第二吸附件，第二吸附台选择性吸附上晶圆1，第一吸附件与第二吸附件的数量相同且一一对应，第二吸附件用于吸附与自身相接触的第一吸附件；当下治具17所吸附的下晶圆18覆盖于上治具2所吸附的上晶圆1上时，第二吸附件能与对应的第一吸附件相接触，第一吸附件牵引第一吸附台且止动于第一吸附台与第二吸附台相接触；对位机构包括下压头16及活动连接于下压头16的上压头3和驱动组件，上压头3位于下压头16上方，上治具2可拆卸安装于上压头3，下压头16用于放置下治具17，驱动组件用于驱动每个第一吸附件靠近或远离对应的第二吸附件。
该晶圆预键合保持系统通过驱动第一吸附件的方式，能够向置于下压头16上的下治具17施加向下的力，以至于下治具17压紧于下压头16上，得以实现对下治具17在对位机构上的准确定位；带动第一吸附件与第二吸附件相接触后，相吸附的第二吸附件与第一吸附件能够使得上治具2与下治具17的相对位置确定，结合第一吸附台止动于与第二吸附台相接触的限定，第一吸附件对第一吸附台的牵引力得以抵消第一吸附台的自重，以使上治具2与下治具17的相对位置保持固定，方便在上治具2从上压头3上拆除后，将上治具2与下治具17转移至后续设备中进行其他工艺。以上改进达成了对上晶圆1和下晶圆18的预键合操作，得以对预键合后的上晶圆1和下晶圆18施加恒定的压力，保证上晶圆1和下晶圆18在预键合后仍维持紧密贴合的状态，进而避免在转移过程中产生位置偏移和遭受污染等情况的发生，从而能够有效地提高晶圆预键及键合操作的效率及良品率，有助于实现上晶圆1和下晶圆18在预键合状态的长时间保持。
经实验证明，该晶圆预键合保持系统可完全实现上述功能。对预键合后的上晶圆1和下晶圆18能够实现有效的保压。
该晶圆预键合保持系统用于但不局限于晶圆的预键合保持，其它材质的薄板同样可替代上晶圆1和下晶圆18，进行预键合操作以及保压操作。
本实施例中，上治具2和下治具17一上一下设置，在竖直方向上正对设置。以上设计使得各构件的自重得以被准确的分析，结合对位机构对动作的规划，有助于降低预键合操作以及保压操作的难度，降低工作过程中意外发生的概率。在本实施例的其他实施方式中，上治具2与下治具17的设置方向与地面呈相同夹角设置。
本实施例中，上治具2和下治具17采用具有高强度、高刚性和高耐磨度的非金属或金属材料，上述构件通过精密加工制成，能够保证极高的表面平面度和极低的表面粗糙度。
示例性地，上治具2和下治具17的材质为陶瓷或铝合金。
在本实施例中，驱动组件包括若干间隔均布于下压头16周围的升降机构14，升降机构14与第一吸附件的数量相同，每个升降机构14均用于带动一个第一吸附件。通过设置升降机构14的方式，得以完成驱动组件对第一吸附件的顺利驱动，使得第一吸附件的位置调节操作能够顺利完成，以上限定降低了对位机构的工作难度，保障了预键合操作以及保压操作的顺利进行。
进一步地，第一吸附件通过板簧9与第一吸附台相连接，第一吸附件包括固接于板簧9上表面的上吸附盘8和固接于板簧9下表面的下吸附盘10，第二吸附件用于吸附上吸附盘8，升降机构14选择性连接下吸附盘10。上吸附盘8、板簧9和下吸附盘10的设置限定了第一吸附件的结构，保障了第一吸附件与第一吸附台的弹性连接效果，确保了下治具17能够顺利地工作。以上布局简单可靠，生产成本低且加工方便，有助于降低下治具17的生产难度。
下吸附盘10精密加工，材质为金属或非金属，适用于升降机构14的真空吸附。下吸附盘10与上吸附盘8刚性连接，中间夹设有板簧9。板簧9的材质具有高回弹性的金属薄片，优选为不锈钢。
再进一步地，板簧9与第一吸附件的数量相同，每个第一吸附件均通过一个板簧9连接于第一吸附台的侧面，第一吸附台能吸附位于第一吸附台上表面的下晶圆18。借助板簧9与第一吸附件一一对应的设置，避免了板簧9受其他第一吸附件的施力影响，改善了下压头16上各构件的受力情况，进一步的保障了下压头16的顺利运行。同时板簧9连接于第一吸附台的侧面的设计，优化了第一吸附件的布设位置，规避了下压头16上各构件的布置位置冲突的风险，改进了下压头16的结构。
本实施例中，升降机构14用于带动第一吸附件沿竖直方向精密运动。
以上限定降低了升降机构14的设置难度，简化了第一吸附件的动作轨迹，配合第一吸附件弹性连接于第一吸附台的限定。由此得以借助板簧9的弹性，得以避免第一吸附件在移动过程中向第一吸附台施力的情况，规避了第一吸附台产生位置偏移的风险。
在本实施例中，升降机构14内贯通有吸盘气路13，吸盘气路13的两端分别安装有真空吸盘11和吸盘真空接头12，真空吸盘11选择性吸附下吸附盘10，吸盘真空接头12能与负压设备可拆卸连通，负压设备用于在吸盘真空接头12的吸附面产生负压以吸附下吸附盘10。
借助吸盘气路13、真空吸盘11和吸盘真空接头12的设置，组成了利用真空负压对下吸附盘10进行吸附的结构，以上结构简单、占用空间小且连接稳定性高，能够快速在开始吸附与停止吸附的状态之间进行切换，从而确保了升降机构14与下吸附盘10的选择性连接得以顺利的实现。
在本实施例的一种实施方式中，第一吸附台凹设有第一吸附槽组，第一吸附台内贯通有第一气路通孔，第一气路通孔的一端连通于第一吸附槽组，另一端连接有第一真空接头15，第一真空接头15能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过第一吸附槽组在第一吸附槽组产生负压，以吸附下晶圆18。在本实施例的另一种实施方式中，第二吸附台凹设有第二吸附槽组6，第二吸附台内贯通有第二气路通孔5，第二气路通孔5的一端连通于第二吸附槽组6，另一端连接有第二真空接头4，第二真空接头4能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过第二吸附槽组6在第二吸附槽组6产生负压，以吸附上晶圆1。在本实施例的又一种实施方式中，同时设置有第一吸附槽组和第二吸附槽组6。
借助第一吸附槽组和第二吸附槽组6的设置，得以通过负压吸附的方式对下晶圆18和上晶圆1进行定位操作，实现了对下晶圆18和上晶圆1的选择性吸附的设计，保障了下治具17和上治具2的稳定运行。
在本实施例中，第二吸附件具有吸附接触面，第二吸附台具有吸附定位面，第二吸附台用于吸附位于吸附定位面的上晶圆1，上吸附盘8与吸附接触面相接触，吸附接触面和吸附定位面均位于上治具2的上表面。
以上设计优化了上治具2的布局，不仅限定了第一吸附件与第二吸附件的接触位置，还降低了第一吸附件与第二吸附件的接触难度，使得第一吸附件仅需通过短距离位移即可与对应的第二吸附件相接触，由此优化了上治具2与下治具17的连接方式，提高了晶圆预键合操作的效率。
具体地，第一吸附台具有吸附承载面，第一吸附台用于吸附位于吸附承载面的下晶圆18，吸附承载面位于第一吸附台的上表面。以上设计优化了下治具17的布局。第一吸附件通过向上移动的方式，能够使第一吸附件与第二吸附件相接触；第一吸附件通过向下移动的方式，能够使置于下压头16上的下治具17压紧于下压头16上。由此确保了下治具17在下压头16上的定位以及下治具17和上治具2的连接能够顺利地实现，进而确保了晶圆预键合保持系统工作的稳定性，有助于保障晶圆预键合保持系统的顺利运行。
本实施例中，第一吸附槽组凹设于吸附承载面，第一吸附槽组具有由表及里依次同轴设置的第一圆柱开槽区和第二圆柱开槽区，第一圆柱开槽区包括若干同心的环形槽，所有的环形槽的轴线均与第一圆柱开槽区的轴线相同，第二圆柱开槽区包括若干由第二圆柱开槽区的轴线向四周径向延伸的散射槽，每个散射槽均与所有的同心的环形槽相连通，第一真空接头15通过第二气路通孔5与第二圆柱开槽区相连通。第二吸附槽组6凹设于吸附定位面，第二吸附槽组6具有由表及里依次同轴设置的第三圆柱开槽区和第四圆柱开槽区，第三圆柱开槽区包括若干同心的环形槽，所有的环形槽的轴线均与第三圆柱开槽区的轴线相同，第四圆柱开槽区包括若干由第四圆柱开槽区的轴线向四周径向延伸的散射槽，每个散射槽均与所有的同心的环形槽相连通，第二真空接头4通过第二气路通孔5与第四圆柱开槽区相连通。具体地，环形槽的槽宽与散射槽的槽宽相同。
第一圆柱开槽区上最外圈的环形槽的外径小于上晶圆1的直径，由此确保了位于吸附定位面上的第一吸附槽组能够被上晶圆1完全覆盖。第二真空接头4通过螺纹连接于第二气路通孔5内且第二真空接头4通过橡胶圈密封固定于第二吸附台上。当对第二真空接头4提供负压时，第二气路通孔5及第二吸附槽组6会产生负压。当上晶圆1置于上治具2的吸附定位面时，由于第二吸附槽组6被上晶圆1完全覆盖，得以形成密闭腔体，将上晶圆1吸附在上治具2的吸附定位面。
本实施例中，上治具2上还安装有第一软管20、第一接头安装块21和第一延长接头22。第一软管20的一端连通于第二真空接头4上，另一端连通于第一延长接头22上，第一延长接头22通过第一接头安装块21固定连接于上治具2上，外部负压设备通过第一延长接头22与第一软管20相连通。
第三圆柱开槽区上最外圈的环形槽的外径小于下晶圆18的直径，由此确保了位于吸附承载面上的第二吸附槽组6能够被下晶圆18完全覆盖。第一真空接头15通过螺纹连接于第一气路通孔内且第一真空接头15通过橡胶圈密封固定于第一吸附台上。当对第一真空接头15提供负压时，第一气路通孔及第一吸附槽组会产生负压。当下晶圆18置于下治具17的吸附承载面时，由于第一吸附槽组被下晶圆18完全覆盖，得以形成密闭腔体，将下晶圆18吸附在下治具17的吸附承载面。
本实施例中，下治具17上还安装有第二软管、第二接头安装块和第二延长接头。第二软管的一端连通于第一真空接头15上，另一端连通于第二延长接头上，第二延长接头通过第二接头安装块固定连接于下治具17上，外部负压设备通过第二延长接头与第二软管相连通。
以上设计提供了第一吸附槽组和第二吸附槽组6的具体结构，保障了第一吸附台和第二吸附台对下晶圆18和上晶圆1的吸附能力，确保了晶圆预键合保持系统的稳定运行。
在本实施例中，吸附台利用吸附槽组，采用真空负压吸附的手段对晶圆进行吸附。在本实施例的其他实施方式中，吸附台采用静电吸附等手段对晶圆进行吸附。
示例性地，第二吸附件包括磁铁7，上吸附盘8为磁吸件。具体地，上吸附盘8为金属圆盘，含铁、钴和镍等可被磁铁吸附物质。磁铁7与上吸附盘8采用永磁体相互吸附的设计，保障了第二吸附件与第一吸附件相连接的稳定性，有助于实现上治具2与下治具17的长时间稳固连接，保障了晶圆预键合保持系统的保持能力。而且磁铁7与磁吸件的结构简单可靠，生产成本低且工作稳定性高，有助于晶圆预键合保持系统的长期稳定运行。
本实施例中，磁铁7固接于磁铁安装块19上，磁铁安装块19可拆卸安装于上治具2上。
进一步地，第一吸附件包括至少一组成对设置的下吸附盘10和上吸附盘8，第二吸附件包括至少一个磁铁7，升降机构14上设有至少一个吸盘真空接头12。下吸附盘10与吸盘真空接头12的数量相同且一一对应，上吸附盘8与磁铁7的数量相同且一一对应。具体地，每一个板簧9上设有两组成对设置的下吸附盘10和上吸附盘8，第二吸附件包括两个磁铁7，升降机构14上设有两个吸盘真空接头12。
在本实施例中，第一吸附台和第二吸附台的外形均为圆柱体，第一吸附件设有三个，每两个第一吸附件之间均呈120°间隔均布。以上限定实现了第一吸附件和第二吸附件的均布设计，简化了下治具17和上治具2的结构布局。得以在下治具17在下压头16上定位时以及下治具17和上治具2连接时，改善下治具17处的受力情况，降低了下治具17因意外而产生位置偏移的风险，保障了晶圆预键合保持系统的稳定运行。
本实施例中，第一吸附台和第二吸附台的结构完全一致，以上限定提升了上治具2和下治具17的结构兼容性，降低了晶圆预键合保持系统的生产难度，缩减了生产的成本。
本实施例还提供了晶圆预键合保持方法，应用于上述的晶圆预键合保持系统，包括以下步骤：
步骤一：使第二吸附台开始吸附上晶圆1，将上治具2安装于上压头3。
步骤二：使第一吸附台开始吸附下晶圆18，将下治具17放置于下压头16。
步骤三：利用驱动组件驱动每个第一吸附件移动至远离上压头3的极限位置，以使下治具17压紧于下压头16。
步骤四：利用对位机构对上晶圆1和下晶圆18进行对位，待到对位完成后，驱动上压头3朝向下压头16移动，直至上晶圆1与下晶圆18相贴合。
步骤五：利用驱动组件驱动每个第一吸附件朝向上压头3移动，直至第一吸附件与第二吸附件相接触，以使第二吸附件吸附第一吸附件。
步骤六：使第二吸附台停止吸附上晶圆1，使第一吸附台停止吸附下晶圆18，将上治具2从上压头3上拆除。
该晶圆预键合保持方法通过对工作流程的提炼，得以对上晶圆1与下晶圆18顺序进行对位、预键合及保压的操作，通过对第一吸附件的两次位置调整，先后实现了下治具17与下压头16和上治具2的相对位置确定，大幅降低了上晶圆1与下晶圆18因意外而产生位置偏移的风险。以上工作流程简洁流畅，有效地简化了操作的步骤，减少了操作人员的工作量，保障了晶圆预键合操作和保压操作的良品率，提高了工作的效率。
本实施例中，上晶圆1在吸附至上治具2的吸附定位面后，通过翻转上治具2的方式，使上晶圆1的键合面朝下设置。通过卡扣、压片等机械结构，将上治具2定位并固定在上压头3上，使上晶圆1键合面被完全固定。下晶圆18吸附至下治具17的吸附承载面后，保持下晶圆18的键合面朝上。将下治具17放置在下压头16上。此时，晶圆预键合保持系统处于第一状态。
随后，升降机构14上升，真空吸盘11接触下吸附盘10。对吸盘真空接头12提供负压，负压通过吸盘气路13，在真空吸盘11内产生负压，下吸附盘10被吸附。随后，升降机构14下降，板簧9作为柔性连接件，自身发生形变。其回复力给下治具17提供向下的力。使下治具17压紧在下压头16上。此时，下晶圆18键合面朝上且被完全固定。此时，晶圆预键合保持系统处于第二状态。
随后，晶圆预键合保持系统所处的整体系统进行对位。上压头3与下压头16相对位置及姿态发生变化。完成对位后，晶圆预键合保持系统所处进行预键合，上晶圆1的键合面与下晶圆18的键合面贴合。整个过程中，升降机构14与下治具17的相对位置保持不变，真空吸盘11保持对下吸附盘10吸附并下拉，使上吸附盘8始终不被固定在上治具2上相对位置的磁铁7所吸附。此时，晶圆预键合保持系统处于第三状态。
预键合完成后，升降机构14上升，直到上吸附盘8接触磁铁7并被完全吸附。随后，对吸盘真空接头12通入正压，使真空吸盘11停止对下吸附盘10的吸附。随后，升降机构14及下压头16下降。由于板簧9的一端被磁铁7对上吸附盘8的磁吸力所固定，而板簧9的另一端固定在下治具17上，两端存在的高度差使板簧9在产生向上的回复力，克服了下治具17的重力，并提供了下晶圆18对上晶圆1的向上的压力，使得下晶圆18与上晶圆1保持压紧状态。此时，晶圆预键合保持系统处于第四状态。
停止对第二真空接头4和第一真空接头15的负压供给，解除上治具2与上压头3之间的固定后，搬移固定在一起的上治具2和下治具17，晶圆预键合保持系统可在保持下晶圆18与上晶圆1压紧且相对位置不发生变化的情况下，转移至其它设备进行后续工艺。此时，晶圆预键合保持系统处于第五状态。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.晶圆预键合保持系统，用于将上晶圆（1）贴合于下晶圆（18），其特征在于，包括：
下治具（17），包括第一吸附台和若干间隔均布于所述第一吸附台周围的第一吸附件，所述第一吸附台选择性吸附所述下晶圆（18），所述第一吸附件弹性连接于所述第一吸附台；
上治具（2），包括第二吸附台和若干间隔固接于所述第二吸附台周围的第二吸附件，所述第二吸附台选择性吸附所述上晶圆（1），所述第一吸附件与所述第二吸附件的数量相同且一一对应，所述第二吸附件用于吸附与自身相接触的所述第一吸附件；
当所述下治具（17）所吸附的所述下晶圆（18）覆盖于所述上治具（2）所吸附的上晶圆（1）上时，所述第二吸附件能与对应的所述第一吸附件相接触，所述第一吸附件牵引所述第一吸附台且止动于所述第一吸附台与所述第二吸附台相接触；
对位机构，包括下压头（16）及活动连接于所述下压头（16）的上压头（3）和驱动组件，所述上压头（3）位于所述下压头（16）上方，所述上治具（2）可拆卸安装于所述上压头（3），所述下压头（16）用于放置所述下治具（17），所述驱动组件用于驱动每个所述第一吸附件靠近或远离对应的所述第二吸附件。
2.根据权利要求1所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述驱动组件包括若干间隔均布于所述下压头（16）周围的升降机构（14），所述升降机构（14）与所述第一吸附件的数量相同，每个所述升降机构（14）均用于带动一个所述第一吸附件。
3.根据权利要求2所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第一吸附件通过板簧（9）与所述第一吸附台相连接，所述第一吸附件包括固接于所述板簧（9）上表面的上吸附盘（8）和固接于所述板簧（9）下表面的下吸附盘（10），所述第二吸附件用于吸附所述上吸附盘（8），所述升降机构（14）选择性连接所述下吸附盘（10）。
4.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述板簧（9）与所述第一吸附件的数量相同，每个所述第一吸附件均通过一个所述板簧（9）连接于所述第一吸附台的侧面，所述第一吸附台能吸附位于所述第一吸附台上表面的所述下晶圆（18）。
5.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第二吸附件包括磁铁（7），所述上吸附盘（8）为磁吸件。
6.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述升降机构（14）内贯通有吸盘气路（13），所述吸盘气路（13）的两端分别安装有真空吸盘（11）和吸盘真空接头（12），所述真空吸盘（11）选择性吸附所述下吸附盘（10），所述吸盘真空接头（12）能与负压设备可拆卸连通，负压设备用于在所述吸盘真空接头（12）的吸附面产生负压以吸附所述下吸附盘（10）。
7.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第二吸附件具有吸附接触面，所述第二吸附台具有吸附定位面，所述第二吸附台用于吸附位于所述吸附定位面的所述上晶圆（1），所述上吸附盘（8）与所述吸附接触面相接触，所述吸附接触面和所述吸附定位面均位于所述上治具（2）的上表面。
8.根据权利要求1所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第一吸附台凹设有第一吸附槽组，所述第一吸附台内贯通有第一气路通孔，所述第一气路通孔的一端连通于所述第一吸附槽组，另一端连接有第一真空接头（15），所述第一真空接头（15）能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第一吸附槽组在所述第一吸附槽组产生负压，以吸附所述下晶圆（18）；和/或
所述第二吸附台凹设有第二吸附槽组（6），所述第二吸附台内贯通有第二气路通孔（5），所述第二气路通孔（5）的一端连通于所述第二吸附槽组（6），另一端连接有第二真空接头（4），所述第二真空接头（4）能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第二吸附槽组（6）在所述第二吸附槽组（6）产生负压，以吸附所述上晶圆（1）。
9.根据权利要求1-8任一项所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第一吸附台和所述第二吸附台的外形均为圆柱体，所述第一吸附件设有三个，每两个所述第一吸附件之间均呈120°间隔均布。
10.晶圆预键合保持方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的晶圆预键合保持系统，包括以下步骤：
S1：使所述第二吸附台开始吸附所述上晶圆（1），将所述上治具（2）安装于所述上压头（3）；
S2：使所述第一吸附台开始吸附所述下晶圆（18），将所述下治具（17）放置于所述下压头（16）；
S3：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件移动至远离所述上压头（3）的极限位置，以使所述下治具（17）压紧于所述下压头（16）；
S4：利用所述对位机构对所述上晶圆（1）和所述下晶圆（18）进行对位，待到对位完成后，驱动所述上压头（3）朝向所述下压头（16）移动，直至所述上晶圆（1）与所述下晶圆（18）相贴合；
S5：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件朝向所述上压头（3）移动，直至所述第一吸附件与所述第二吸附件相接触，以使所述第二吸附件吸附所述第一吸附件；
S6：使所述第二吸附台停止吸附所述上晶圆（1），使所述第一吸附台停止吸附所述下晶圆（18），将所述上治具（2）从所述上压头（3）上拆除。
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