CN117153742B - 一种键合装置及键合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种键合装置及键合方法，其中，键合装置包括第一取料机构、第二取料机构、冷却对中机构、识别对中机构、涂胶机、加热机构、洗边机、第一键合机构与第二键合机构。第一取料机构包括第一活动臂以及设于所述第一活动臂的第一吸附器，第二取料机构包括第二活动臂、第三活动臂、设于第二活动臂的第二吸附器、设于第三活动臂的驱动器、与所述驱动器传动连接的第三吸附器；所述驱动器用于驱动所述第三吸附器相对所述第三活动臂翻转。本发明的键合装置的各部分组成及布局设计更合理，可以提高键合装置的生产效率。

Description

一种键合装置及键合方法
技术领域
本发明涉及半导体技术的领域，尤其涉及一种键合装置及键合方法。
背景技术
目前，在晶圆与载片的键合过程中，一般会使用键合装置对晶圆与载片进行涂胶、洗边、键合等处理，键合设备是用在2.5D和3D封装领域的关键设备之一。键合设备包括涂胶机、加热机构、洗边机、键合机构等处理机构，涂胶机通过旋涂的方式，将粘合剂涂布在晶圆或者载片表面，晶圆经过洗边和多次烘烤处理，然后在适当的温度条件下，在真空环境利用压力作用，将载片和晶圆通过键合机构键合在一起。
现有的键合设备结构组成与布局设计不合理、生产效率低。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于：提供一种键合装置，键合装置的各部分组成及布局设计更合理，可以提高键合装置的生产效率。
本发明实施例的另一个目的在于：提供一种键合方法，通过采用键合装置，提高晶圆与载片的键合效率。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种键合装置，包括：
第一传输区，其设置有第一取料机构，所述第一取料机构包括第一活动臂以及设于所述第一活动臂的第一吸附器；
第二传输区，其设置有第二取料机构，所述第二取料机构包括第二活动臂、第三活动臂、设于第二活动臂的第二吸附器、设于第三活动臂的驱动器、与所述驱动器传动连接的第三吸附器；所述驱动器用于驱动所述第三吸附器相对所述第三活动臂翻转；
冷却对中区，其设置有冷却对中机构；
识别对中区，其设置有识别对中机构；
涂胶区，其设置有涂胶机；
加热区，其设置有加热机构；
洗边区，其设置有洗边机；
键合区，其设置有第一键合机构；
以及
预键合区，其设置有第二键合机构；
其中，所述第一传输区与所述第二传输区相对间隔设置，所述冷却对中区和所述识别对中区设置于所述第一传输区与所述第二传输区之间，所述涂胶区和所述洗边区设置于所述第一传输区背离所述第二传输区的一侧，所述键合区和所述预键合区设置于所述第二传输区背离所述第一传输区的一侧，所述加热区位于所述第一传输区和所述第二传输区的后侧。
可选地，所述的键合装置还包括第一存料区和第二存料区；所述第一存料区内设有第一存料机构，所述第二存料区内设有第二存料机构；
所述第一存料区设置于所述第一传输区的前侧，所述第二存料区设置于所述第二传输区的前侧。
可选地，所述键合装置还包括中转区，所述中转区内设有中转台，所述中转区位于所述第一传输区与所述第二传输区之间。
可选地，所述中转区位于所述冷却对中区和所述识别对中区之间。
可选地，所述加热区有两个，所述加热机构包括第一加热器和第二加热器，所述第一加热器安装于其中一个所述加热区，所述第二加热器安装于另一个所述加热区，所述第一加热器位于所述第一传输区的后侧，所述第二加热器位于所述第二传输区的后侧。
可选地，所述键合区有两个，两个所述键合区位于所述预键合区的前后两侧。
可选地，所述第一键合机构和所述第二键合机构之间安装有具有第四活动臂的第三取料机构，所述第四活动臂上设有第四吸附器。
可选地，所述识别对中区位于所述冷却对中区的前侧。
可选地，所述冷却对中机构包括第一冷却对中器、第二冷却对中器、第三冷却对中器；所述第一冷却对中器、所述第二冷却对中器、所述第三冷却对中器在竖直方向上依次布设。
另一方面，提供一种键合方法，应用于上述键合装置，包括以下步骤：
S10：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附晶圆并放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中；
S20：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于所述涂胶机进行粘合剂的涂布；
S30：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成粘合剂涂布的晶圆并放置于所述加热机构进行烘烤；
S40：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中；
S50：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于所述洗边机进行洗边；
S60：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成洗边的晶圆并放置于所述加热机构进行烘烤；
S70：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于所述识别对中机构进行识别和光学对中；
S80：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成识别和光学对中的晶圆并放置于所述第二键合机构，所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附载片并放置于所述识别对中机构进行识别和光学对中，所述第三活动臂带动所述第三吸附器吸附完成识别和光学对中的载片并翻转放置于所述第二键合机构，所述第二键合机构将载片与晶圆进行预键合形成键合片；
S90：将完成预键合的键合片转移至所述第一键合机构进行最终键合，在最终键合完成后，再将键合片转移回所述第二键合机构；
S100：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成最终键合的键合片并放置于所述加热机构进行烘烤；
S110：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成烘烤的键合片放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中，键合片完成冷却和对中后通过所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附并转移。
本发明的有益效果为：键合装置的第一传输区、第二传输区、冷却对中区、识别对中区、涂胶区、加热区、洗边区、键合区、预键合区布局合理，键合装置通过安装在第一活动臂上的第一吸附器和安装在第二活动臂上的第二吸附器，使得晶圆和载片可以自动输送至冷却对中机构、识别对中机构、涂胶机、加热机构、洗边机、第一键合机构、第二键合机构等处理机构上，同时通过可翻转地安装在第三活动臂上的第三吸附器，可以翻转载片，以调整载片朝向键合面朝向使得载片可以翻转放置在位于第二键合机构的晶圆，实现晶圆和载片的全自动键合。键合装置的各部分组成及布局设计更合理，可以提高键合装置的生产效率,也可以提高晶圆与载片的键合效率。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为键合装置的布设图；
图2为冷却对中机构的布设图；
图3为第二取料机构、第二吸附器、第三吸附器的结构示意图；
图4为键合装置的工作流程图。
附图标记说明，图中：
11、第一取料机构；12、第二取料机构；13、第二吸附器；14、第三吸附器；15、驱动器；16、冷却对中机构；17、识别对中机构；18、涂胶机；19、加热机构；20、洗边机；21、第一键合机构；22、第二键合机构；23、中转台；24、第三取料机构；26、第一存料机构；27、第二存料机构；50、机体；100、载片；
121、第二活动臂；122、第三活动臂；
161、第一冷却对中器；162、第二冷却对中器；163、第三冷却对中器；
191、第一加热器；192、第二加热器；
501、第一传输区；502、第二传输区；503、冷却对中区；504、识别对中区；505、涂胶区；506、加热区；507、洗边区；508、键合区；509、预键合区；510、第一存料区；511、第二存料区；512、中转区。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、 “固定”、“连接”、“连通”、“抵接”、“夹持” 等应做广义理解，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。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。
在本发明中，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。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左、”“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“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发明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一定指的是相同的实施例或示例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
除非特别说明或另有定义，本发明所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为叙述方便，除另有说明外，下文所说的左右方向与图1本身的左右方向一致，下文所说的前后侧向与图1本身的下上方向一致，下文所说的上下方向与图3本身的上下方向一致。
如图1至图3所示，本实施例提供一种键合装置，用于将晶圆和载片100进行预键合和键合。晶圆键合前需要进行冷却对中、涂胶、烘烤、洗边等工序。载片100为玻璃片，载片100键合前需要进行ID识别、对中等工序，晶圆和载片100键合完成后需要进行烘烤、冷却对中等工序。
键合装置包括第一取料机构11、第二取料机构12，以及冷却对中机构16、识别对中机构17、涂胶机18、加热机构19、洗边机20、第一键合机构21、第二键合机构22。
第一取料机构11包括第一活动臂、设于第一活动臂的第一吸附器。第二取料机构12包括第二活动臂121、第三活动臂122、设于第二活动臂121的第二吸附器13、设于第三活动臂122的驱动器15、第三吸附器14。第一取料机构11的第一活动臂可以带动第一吸附器移动，第二取料机构12的第二活动臂121可以带动第二吸附器13移动，第二取料机构12的第三活动臂122可以带动第三吸附器14移动，第一吸附器、第二吸附器13、第三吸附器14可以是真空吸盘、吸嘴等部件，第一吸附器、第二吸附器13、第三吸附器14均可以吸取晶圆、载片100、键合片等工件，具体的，第一吸附器主要用于吸附晶圆，第二吸附器13主要用于吸附载片100、键合片，第三吸附器14主要用于吸附载片100。
第一取料机构11可带动第一活动臂升降、转动，第二取料机构12可带动第二活动臂121和第三活动臂122升降、转动。第一活动臂、第二活动臂121、第三活动臂122结构相同且均为现有的机械臂，具有多个活动角度。冷却对中机构16可以用于对工件进行冷却和对中定位，冷却通过冷板进行冷却，识别对中机构17可以对产品进行ID识别和对中定位，涂胶机18可以将粘合剂涂布在晶圆或载片100上，优选的，本实施中粘合剂涂布在晶圆上。加热机构19用于对工件进行烘烤。洗边机20用于清洗晶圆。第二键合机构22用于对晶圆和载片100进行预键合形成键合片，第一键合机构21对预键合后的键合片进行最后的键合。
为了避免载片的键合面上的芯片等部件损坏，载片放置在装载盒里面时其键合面需要朝上设置，但是在载片与晶圆键合前，载片键合面需要翻转至朝下设置以使得载片的键合面与晶圆上朝上设置的键合面键合，现有的设备无法自动翻转载片，也需要人工进行载片的翻转，晶圆和载片的键合效率较低。
本申请中，驱动器15与第三吸附器14传动连接以使第三吸附器14相对第三活动臂122翻转。其中驱动器15可以是电机等驱动部件，驱动器15安装在第三活动臂122的执行末端，驱动器15可以驱动第三吸附器14转动，当第三吸附器14吸住载片100的时候，可以带动载片100翻转，如此，载片100朝上放置的键合面可以翻转朝向，方便载片100的键合面与晶圆的键合面进行键合，无需人工翻转载片100，提高键合效率。
本申请通过设置可活动的第一吸附器、第二吸附器13、第三吸附器14对晶圆、载片100、键合片等工件进行自动吸取和输送。晶圆、载片100、键合片可以送到各工序的加工机构上，实现晶圆的全自动键合加工，整个加工工序不需要人工辅助，提高了加工的效率。
具体的，键合装置还包括机体50。机体50包括机架、安装于机架上的控制器。控制器与第一取料机构11、第二取料机构12、第二吸附器13、第三吸附器14、驱动器15、冷却对中机构16、识别对中机构17、涂胶机18、加热机构19、洗边机20、第一键合机构21、第二键合机构22等电性连接。机体50的机架具有第一传输区501、第二传输区502、冷却对中区503、识别对中区504、涂胶区505、加热区506、洗边区507、键合区508，以及预键合区509。
第一取料机构11安装于第一传输区501，第二取料机构12安装于第二传输区502，冷却对中机构16安装于冷却对中区503，识别对中机构17安装于识别对中区504，涂胶机18安装于涂胶区505，加热机构19安装于加热区506，洗边机20安装于洗边区507，第一键合机构21安装于键合区508，第二键合机构22安装于预键合区509。通过对机体50进行区域划分，对第一取料机构11、第二取料机构12、冷却对中机构16、识别对中机构17、涂胶机18、加热机构19、洗边机20、第一键合机构21、第二键合机构22等机构进行布局，使得各机构相互配合的同时不干涉，键合装置的各部分组成及布局设计更合理，从而使得第一取料机构11、第二取料机构12、冷却对中机构16、识别对中机构17、涂胶机18、加热机构19、洗边机20、第一键合机构21、第二键合机构22等机构之间的配合更加方便快捷，提高加工效率。
在一个实施例中，机体50还具有第一存料区510和第二存料区511。第一存料区510内设有第一存料机构26，第二存料区511内设有第二存料机构27。具体的，第一存料区510和第二存料区511均有两个，每个第一存料区510均有第一存料机构26，每个第二存料区511均有第二存料机构27，提高工件存放量，提高加工的产量。可选地，第一存料机构26用于存放晶圆，第二存料机构27用于存放载片100。
在一个实施例中，键合装置还包括中转台23。机体50还具有中转区512，中转台23安装于中转区512。中转台23可以暂存晶圆、载片100、键合片等工件，存放的数量为多个。等下一个工序的机构正在加工上一个工件时，完成上一个工序的工件可以转移到中转台23，方便其他工件进入上一工序，避免因为其中一个或多个工序需要等待二造成其他工序停止，使得各工序加工互不干涉，提高晶圆与载片100的键合效率。
加热机构19包括第一加热器191和第二加热器192。可选的第一加热器191和第二加热器192均包括热板。工件可以放置于热板上进行烘烤。加热区506和键合区508均有两个，第一加热器191安装于其中一个加热区506，第二加热器192安装于另一个加热区506，两个键合区508均安装有第一键合机构21。通过设置多个加热区506和键合区508，提高晶圆与载片100的键合效率。
进一步的是，第一取料机构11和第二取料机构12从左往右间隔布设。冷却对中机构16、中转台23、识别对中机构17均位于第一取料机构11和第二取料机构12之间，第一取料机构11和第二取料机构12均与冷却对中机构16邻近设置，第一取料机构11和第二取料机构12均与中转台23邻近设置，第一取料机构11和第二取料机构12均与识别对中机构17邻近设置，即冷却对中机构16、中转台23、识别对中机构17从后往前依次排布在第一取料机构11和第二取料机构12之间，方便第一取料机构11和第二取料机构12将晶圆或载片100放置于冷却对中机构16或中转台23或识别对中机构17。
第一存料机构26、涂胶机18、洗边机20、第一加热器191均与第一取料机构11邻近设置，第二存料机构27、第一键合机构21、第二键合机构22、第二加热器192均与第二取料机构12邻近设置。可选的，冷却对中机构16、中转台23、识别对中机构17均位于第一取料机构11的右侧并位于第二取料机构12的左侧，第一存料机构26位于第一取料机构11的前侧，方便第一吸附器吸取晶圆。涂胶机18和洗边机20均位于第一取料机构11的左侧且涂胶机18位于洗边机20的前侧，第一加热器191位于第一取料机构11的后侧，方便第一吸附器将晶圆依次输送至冷却对中、涂胶、烘烤、洗边、烘烤、识别对中等工序。第二存料机构27位于第二取料机构12的前侧，第二加热器192位于第二取料机构12的后侧，两个第一键合机构21与第二键合机构22均位于第二取料机构12的右侧，方便吸取载片100和键合片进行识别对中、预键合、键合、烘烤等工序。如此，键合装置的各部分组成及布局设计更合理，进一步提高加工的效率。
键合装置通过上述的合理布局，大大减小工件的转送路程，进而提高了晶圆与载片100的键合效率。
在一个实施例中，两个第一键合机构21均与第二键合机构22邻近设置且第二键合机构22位于两个第一键合机构21之间，方便将预键合的键合片放入第一键合机构21进行最后的键合，预键合的键合片可以根据需求转移到其中一个第一键合机构21或交替转移到两个第一键合机构21进行最后的键合，预键合的键合片转移至两个第一键合机构21的路程一致，保证键合片转移的效率，进而提高键合的效率。
可选地，第一键合机构21和第二键合机构22之间安装有具有第四活动臂的第三取料机构24，第四活动臂上设有第四吸附器。第二键合机构22与其中一个第一键合机构21之间设置有第三取料机构24，第二键合机构22与另一个第一键合机构21之间也设置有第三取料机构24，第三取料机构24具有第四活动臂，第四活动臂上设置第四吸附器，第四吸附器可以对键合片进行吸附并转送。优选的，第四活动臂设置有两个，方便将第二键合机构22上完成预键合的键合片送到第一键合机构21上的同时将第一键合机构21上完成最后键合的键合片进行转送。
在一个实施例中，中转台23位于冷却对中机构16和识别对中机构17之间，方便完成冷却对中和识别对中的工件转送到中转台23进行暂存。
在一个实施例中，冷却对中机构16包括第一冷却对中器161、第二冷却对中器162、第三冷却对中器163。第一冷却对中器161、第二冷却对中器162、第三冷却对中器163均为现有部件第一冷却对中器161、第二冷却对中器162、第三冷却对中器163均既可以实现工件的对中定位，提高工件吸取准确性和加工的质量，也可以对工件进行冷却，避免工件损坏。第一冷却对中器161、第二冷却对中器162、第三冷却对中器163在竖直方向上依次布设，具体的，晶圆在涂胶前，使用第一冷却对中器161对晶圆进行冷却对中。晶圆在洗边前，使用第二冷却对中器162对晶圆进行冷却对中。键合片完成最后的键合后进行烘烤，烘烤后的键合片放在第三冷却对中器163进行冷却对中。第一冷却对中器161、第二冷却对中器162、第三冷却对中器163分工明确，不同工序的冷却对中互不干涉，提高晶圆的键合效率。
在一个实施例中，第一存料区510、涂胶区505、洗边区507、冷却对中区503、识别对中区504、中转区512、其中一个加热区506均与第一传输区501连通，第一存料区510、冷却对中区503、识别对中区504、中转区512、预键合区509、另一个加热区506均与第二传输区502连通。两个键合区508与预键合区509连通，两个键合区508与第二传输区502隔绝，减少预键合区509和两个键合区508与外部的连通，为键合工序提供更好的真空环境，即两个键合区508通过预键合区509与外部连通，键合时只需要设置一个密封门在预键合区509和第二传输区502之间，就能使得预键合区509和两个键合区508与外部隔绝，然后启动真空设备将预键合区509和两个键合区508变成一个真空的空间，优选的，键合区508和预键合区509之间也设置密封门。第二键合机构22完成预键合工序后，键合片通过第三取料机构24上的第四吸附器送到第一键合机构21，第一键合机构21完成最终的键合后第三取料机构24上的第四吸附器将键合片先送到预键合区509，然后第二取料机构12上的第二吸附器13或第三吸附器14再将键合片送至加热区506。
按照设计，晶圆和载片100都可以放在任意一个存料机构上，在载入过程中通过向键合设备录入工件的物料信息，然后键合装置会自动设计并规划键合加工的路径。优选的，第一存料机构26存放晶圆，第二存料机构27存放载片100，使得加工的执行路径最短、最经济。键合装置对晶圆和载片100进行多次对中是因为晶圆和载片100经过各加工工艺处理后，有一定的概率会出现滑片，晶圆和载片100的位置偏移过大会撞片，特别是键合完成将键合片卸料到第一存料区510或第二存料区511时，为了预防这个情况，需要多次对中。同时，用于装载晶圆和载片100的装载盒有耐温需求，所以同时需要冷却，因此需要将冷却和对中结合进行。
如图4所示，本实施例还提供一种键合方法，该方法应用于上述的键合装置，键合方法包括以下步骤：
S10：第一活动臂带动第一吸附器吸附晶圆并放置于冷却对中机构16进行冷却和对中，晶圆可以放入第一冷却对中器161或第二冷却对中器162或第三冷却对中器163中烘烤，优选的，涂胶前的晶圆放入第一冷却对中器161中进行冷却对中。
S20：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于涂胶机18进行粘合剂的涂布。
S30：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成粘合剂涂布的晶圆并放置于加热机构19进行烘烤。第一加热器191和第二加热器192均可以进行烘烤，优选的，晶圆放在第一加热器191上烘烤。由于烘烤时间长，第一活动臂带动第一吸附器也可将下一个的晶圆放置在中转台23，第二取料机构12上的第二吸附器13从中转台23将晶圆传送到第二加热器192中进行烘烤，提高效率。
S40：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于冷却对中机构16进行冷却和对中。优选的，完成烘烤的晶圆放置于第二冷却对中器162进行冷却和对中，也可以是将第二加热器192中的晶圆放到第二冷却对中器162进行冷却和对中。
S50：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于洗边机20进行洗边，实现对晶圆的清洗。
S60：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成洗边的晶圆并放置于加热机构19进行烘烤。优选的，第一吸附器将晶圆从洗边机20处传送到第一加热器191上进行烘烤。由于烘烤时间长，第一吸附器也可将等待的晶圆放置在中转台23，第二吸附器13从中转台23将晶圆传送到第二加热器192上进行烘烤。
S70：第一活动臂带动第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于识别对中机构17进行识别和光学对中。晶圆输送到识别对中机构17进行光学对中和ID识别。
S80：先启动第二活动臂121带动第二吸附器13吸附完成识别和光学对中的晶圆并放置于第二键合机构22，此时，晶圆的键合面朝上设置。然后第二活动臂121带动第二吸附器13吸附载片100并放置于识别对中机构17进行识别和光学对中。载片100在放置于识别对中机构17进行识别和光学对中前，可以先放入冷却对中机构16进行冷却对中，优选的，载片100不需要放入冷却对中机构16进行冷却对中，直接放入识别对中机构17进行光学对中，光学对中包括载片100的ID识别。紧接着启动第三活动臂122带动第三吸附器14吸附完成识别和光学对中的载片100，第三吸附器14吸附载片100后，驱动器15驱动载片100翻转，使得载片100的键合面朝上设置，紧接着将载片100放置于第二键合机构22，载片100的键合面对准晶圆的键合面后载片100放置在晶圆上，最后第二键合机构22将载片100与晶圆进行预键合形成键合片。
S90：将完成预键合的键合片并放置于第一键合机构21进行最后的键合。利用设置于第一键合机构21和第二键合机构22之间的第三取料机构24将完成预键合的键合片转移至第一键合机构21进行最终键合，在最终键合完成后，第三取料机构24再将键合片转移回所述第二键合机构22。
预键合和最终键合均在真空环境完成。最终键合完成后，键合片在键合区508通过第三取料机构24上的第四吸附器转到预键合区509。
S100：第二活动臂121带动第二吸附器13吸附完成键合的键合片并放置于加热机构19进行烘烤。具体的，位于预键合区509内的键合片通过第二取料机构12上的第二吸附器13转移到第二加热器192，第二加热器192上有上一个键合片在烘烤时，键合片通过第二取料机构12上的第二吸附器13转移到中转台23，然后通过第一取料机构11上的第一吸附器转移到第一加热器191，完成后烘。
S110：第二活动臂121带动第二吸附器13吸附完成烘烤的键合片放置于冷却对中机构16进行冷却和对中，优选放入第三冷却对中器163中进行冷却和对中。键合片完成冷却和对中后通过第二活动臂121带动第二吸附器13吸附并转移。具体的，第一加热器191中的键合片由第一取料机构11输送，第二加热器192中的键合片由第二取料机构12输送，最后键合片可以放入料盒中。
总的来说，本发明的键合装置和键合方法具有以下优点：
1、第一取料机构和第二取料机构并列摆放，第一取料机构和第二取料机构都能取放工件，其中第二取料机构相比第一取料机构多设置有驱动器，实现载片的翻转。第一取料机构和第二取料机构的任务量基本相同，工艺之间的影响最小，使键合每小时产出最大化。第一取料机构和第二取料机构可以单独运行，左右互不干涉，可以同时完成不同的工艺需求。第一传输区和第二传输区可以互通，可以相互配合完成较长的工艺流程，而不需要中途人员手动辅助，降低人员拿取工件时的风险，提升工厂产出。
2、一个第二键合机构和两个第一键合机构是一拖二设计，晶圆从第二键合机构完成预键合，然后传入前后两个第一键合机构中的一个，可以保证连续作业，同时键合两个键合片，进一步提升产出。
3、配置两个加热区，一个主要应对涂胶前和洗边后的烘烤，一个应对键合片的烘烤，针对现有的烘烤瓶颈，提升设备产出。
4、配置一个涂胶机和洗边机，洗边机配有第二冷却对中器，消除第一活动臂的传输偏差，提高洗边精度，减少外界误差的引入，在洗边前再进行一次对中，用来精确控制洗边距离。
5、配置第一冷却对中器、第二冷却对中器、第三冷却对中器，第一冷却对中器、第二冷却对中器、第三冷却对中器堆叠放置，分别用于涂胶前、洗边前和键合后晶圆表面维持温度稳定和降温使用，第一冷却对中器、第二冷却对中器、第三冷却对中器相互不干扰，可以连续进行不同工序的冷却对中作业，不存在晶圆等待其他不同工况晶圆冷却对中的情况，保证了制程的稳定。
6、配置一个识别对中机构，用于晶圆和载片的预对准和信息追溯。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种键合装置，其特征在于，包括：
第一传输区(501)，其设置有第一取料机构(11)，所述第一取料机构(11)包括第一活动臂以及设于所述第一活动臂的第一吸附器；
第二传输区(502)，其设置有第二取料机构(12)，所述第二取料机构(12)包括第二活动臂(121)、第三活动臂(122)、设于第二活动臂(121)的第二吸附器(13)、设于第三活动臂(122)的驱动器(15)、与所述驱动器(15)传动连接的第三吸附器(14)；所述驱动器(15)用于驱动所述第三吸附器(14)相对所述第三活动臂(122)翻转；
冷却对中区(503)，其设置有冷却对中机构(16)；
识别对中区(504)，其设置有识别对中机构(17)；
涂胶区(505)，其设置有涂胶机(18)；
加热区(506)，其设置有加热机构(19)；
洗边区(507)，其设置有洗边机(20)；
键合区(508)，其设置有第一键合机构(21)；
以及
预键合区(509)，其设置有第二键合机构（22）；
其中，所述第一传输区(501)与所述第二传输区(502)相对间隔设置，所述冷却对中区(503)和所述识别对中区(504)设置于所述第一传输区(501)与所述第二传输区(502)之间，所述涂胶区(505)和所述洗边区(507)设置于所述第一传输区(501)背离所述第二传输区(502)的一侧，所述键合区(508)和所述预键合区(509)设置于所述第二传输区(502)背离所述第一传输区(501)的一侧，所述加热区(506)位于所述第一传输区(501)和所述第二传输区(502)的后侧。
2.根据权利要求1所述的键合装置，其特征在于，还包括第一存料区(510)和第二存料区(511)；所述第一存料区(510)内设有第一存料机构(26)，所述第二存料区(511)内设有第二存料机构(27)；
所述第一存料区(510)设置于所述第一传输区(501)的前侧，所述第二存料区(511)设置于所述第二传输区(502)的前侧。
3.根据权利要求2所述的键合装置，其特征在于，还包括中转区(512)，所述中转区(512)内设有中转台(23)，所述中转区(512)位于所述第一传输区(501)与所述第二传输区(502)之间。
4.根据权利要求3所述的键合装置，其特征在于，所述中转区(512)位于所述冷却对中区(503)和所述识别对中区(504)之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的键合装置，其特征在于，所述加热区(506)有两个，所述加热机构(19)包括第一加热器(191)和第二加热器(192)，所述第一加热器(191)安装于其中一个所述加热区(506)，所述第二加热器(192)安装于另一个所述加热区(506)，所述第一加热器(191)位于所述第一传输区(501)的后侧，所述第二加热器(192)位于所述第二传输区(502)的后侧。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的键合装置，其特征在于，所述键合区(508)有两个，两个所述键合区(508)位于所述预键合区(509)的前后两侧。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的键合装置，其特征在于，所述第一键合机构(21)和所述第二键合机构(22)之间安装有具有第四活动臂的第三取料机构(24)，所述第四活动臂上设有第四吸附器。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的键合装置，其特征在于，所述识别对中区(504)位于所述冷却对中区(503)的前侧。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的键合装置，其特征在于，所述冷却对中机构(16)包括第一冷却对中器(161)、第二冷却对中器(162)、第三冷却对中器(163)；所述第一冷却对中器(161)、所述第二冷却对中器(162)、所述第三冷却对中器(163)在竖直方向上依次布设。
10.一种键合方法，应用于如权利要求1至9任一项所述的键合装置，其特征在于，包括以下步骤：
S10：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附晶圆并放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中；
S20：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于所述涂胶机进行粘合剂的涂布；
S30：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成粘合剂涂布的晶圆并放置于所述加热机构进行烘烤；
S40：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中；
S50：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成冷却和对中的晶圆并放置于所述洗边机进行洗边；
S60：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成洗边的晶圆并放置于所述加热机构进行烘烤；
S70：所述第一活动臂带动所述第一吸附器吸附完成烘烤的晶圆并放置于所述识别对中机构进行识别和光学对中；
S80：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成识别和光学对中的晶圆并放置于所述第二键合机构，所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附载片并放置于所述识别对中机构进行识别和光学对中，所述第三活动臂带动所述第三吸附器吸附完成识别和光学对中的载片并翻转放置于所述第二键合机构，所述第二键合机构将载片与晶圆进行预键合形成键合片；
S90：将完成预键合的键合片转移至所述第一键合机构进行最终键合，在最终键合完成后，再将键合片转移回所述第二键合机构；
S100：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成最终键合的键合片并放置于所述加热机构进行烘烤；
S110：所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附完成烘烤的键合片放置于所述冷却对中机构进行冷却和对中，键合片完成冷却和对中后通过所述第二活动臂带动所述第二吸附器吸附并转移。
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