CN211320078U - 晶圆键合对准测量系统及晶圆承载台 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆键合对准测量系统及晶圆承载台。所述晶圆承载台包括框架和多个承载部，所述框架为环形且内径大于或等于所要承载的晶圆的直径，所述多个承载部分散地布置并凸出于所述框架的内缘。本实用新型的晶圆承载台中，承载部只是分散地布置在框架内缘，基本上不会遮挡穿过晶圆边缘的用于检测对准精度的光。因此晶圆键合对准测量系统可以更准确地获得晶圆对准精度。

Description

晶圆键合对准测量系统及晶圆承载台

技术领域

本实用新型主要涉及晶圆键合对准测量系统，尤其涉及一种晶圆键合对准测量系统中的晶圆承载台。

背景技术

在集成电路中，通过将两个或多个功能相同或不同的芯片进行三维集成，可以提高芯片的性能，同时也可以大幅度缩短芯片之间的金属互联，减小发热、功耗和延迟。

在集成电路工艺中，将两个以上晶圆上下键合在一起，使得各晶圆中包含的芯片互相连接。晶圆键合时的对准精度是键合良率的重要指标。在晶圆键合完成后，可直接测量晶圆键合的对准精度，从而反映键合产品良率。对准测量时，需要通过例如红外光检测各个晶圆在不同位置的测量点 (例如对准标记)，从而分析晶圆的对准精度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种晶圆键合对准测量系统及晶圆承载台，可以更准确地获得晶圆对准精度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种晶圆承载台，包括框架和多个承载部，所述框架为环形且内径大于或等于所要承载的晶圆的直径，所述多个承载部分散地布置并凸出于所述框架的内缘。

在本实用新型的一实施例中，所述多个承载部从所述内缘凸伸的长度为6mm-7mm。

在本实用新型的一实施例中，所述承载部向所述框架的中心凸伸。

在本实用新型的一实施例中，所述内缘为圆形，且每一承载部在所述内缘上的圆心角在13-17°之间。

在本实用新型的一实施例中，所述承载部的数量为3-5个。

在本实用新型的一实施例中，所述多个承载部均匀分布在所述内缘。

在本实用新型的一实施例中，所述框架在轴向方向上凸出于所述承载部。

在本实用新型的一实施例中，所述承载部上设有若干供弹性垫插入的插孔。

本实用新型的另一方面提出一种晶圆键合对准测量系统，包括如上所述的晶圆承载台，所述晶圆承载台适于承载键合的多个晶圆；以及对准监测部件，布置在所述框架的轴向侧。其中所述晶圆承载台适于在水平面内移动以使得所述对准监测部件检测所述多个晶圆上的多个测量点，所述多个测量点包括位于所在晶圆的边缘的测量点，所述边缘靠近所述框架的内缘。

在本实用新型的一实施例中，所述测量点包括位于所在晶圆在圆周上的45°、135°、225°、315°方向的测量点。

与现有技术相比，本实用新型的晶圆承载台中，承载部只是分散地布置在框架内缘，因此基本上不会遮挡穿过晶圆边缘的用于检测对准精度的光。因此，相比常规的结构，本实用新型的晶圆承载台的测量点增多，对键合工艺监控能力更强。

附图说明

图1是一种晶圆承载台承载晶圆的示意图。

图2A是本实用新型一实施例的晶圆承载台的立体图。

图2B是本实用新型一实施例的晶圆承载台的俯视图。

图3是本实用新型一实施例的晶圆承载台承载晶圆的示意图。

图4是本实用新型一实施例的晶圆键合对准测量系统的局部结构示意图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1是一种晶圆承载台承载晶圆的示意图。参考图1所示，晶圆承载台100具有框架110和位于框架11内的支架120。框架110大致是圆形，其内缘具有一圈承载区111。支架120大致是X型，包括4个分别位于45 °、135°、225°和315°的支杆121。这些角度以图中的x-y坐标系为参考。x-y坐标系则以将晶圆缺口11设置为y轴的负方向建立。这些支杆连接到位于承载台110中央的支撑环122。晶圆10放置在承载台100上时，靠支架120以及承载区111共同支撑。然而承载区111会遮挡射向晶圆10 边缘的光，从而阻碍对晶圆10边缘的对准度测量。支架120会造成前述4 个角度方向上的遮挡，从而阻碍对晶圆10这些角度方向的对准精度测量。随着对晶圆键合的对准精度要求的提高，缺少这些位置的测量点，会降低对准精度监控能力。

图2A是本实用新型一实施例的晶圆承载台的立体图。图2B是本实用新型一实施例的晶圆承载台的俯视图。参考图2A和2B所示，本实施例的晶圆承载台200可包括框架210和设于框架210上的多个承载部220。在本实用新型的实施例中，框架210是环形，中间是镂空的。在本实施例中，框架210大致是圆形，与被承载的晶圆形状相同或大致相同。框架110的内径R需要大于或等于所要承载的晶圆的直径。这样，晶圆放置在晶圆承载台200上时，其边缘不会与框架210重叠，从而穿过晶圆边缘的用于检测对准精度的光不会被框架210遮挡。框架210的内径可以根据需要承载的晶圆尺寸来定。举例来说，假设晶圆半径为150mm，则框架210的内径可以大于或等于150mm。

多个承载部220分散地布置在框架210的由前述内径定义的内缘211，并凸出于内缘211。例如，多个承载部220可以从内缘211向框架210的中心方向凸伸。但可以理解，多个承载部220的凸伸方向可以不严格指向框架210的中心，而是有一定偏离。这些承载部220用于承载晶圆的边缘。与图1所示结构不同的是，由于承载部220只是分散地布置在框架210内缘，因此基本上不会遮挡穿过晶圆边缘的用于检测对准精度的光。承载部 220的数量可以是3-5个。试验表明少数(例如低至3个)的承载部220可以起到承载晶圆的作用。多个承载部220最好均匀分布在框架210的内缘 211，使支撑力均匀分布。在图2的示例中，各个承载部220与框架210中心的连线之间的夹角为120°。进一步，可以通过设计承载部220的凸伸长度和宽度来确保其支撑力。在本实用新型的实施例中，多个承载部220从内缘211凸伸的长度为6-7mm。另外，内缘211为圆形，且每一承载部在内缘上的圆心角α在13-17°之间。各个承载部220的凸伸长度及所占的圆心角最好是相同的。

框架210在轴向方向上可凸出于承载部220，例如上表面外侧部分。框架210内侧可具有环形端面212，框架210的外缘上可设置多个凹孔213。各承载部220的上表面221与环形端面212相邻且平齐。各承载部220上设有若干供弹性垫223插入的插孔222。弹性垫223可以在承载晶圆时起到缓冲作用。弹性垫222设置为可拆卸以便于更换。

框架210与各承载部220较佳地为一体成型。框架210与各承载部220 的材料可以是金属、陶瓷等。

通过上述设计，晶圆承载台200承载晶圆时，对用于检测对准精度的红外光的遮挡大幅减少。图3是本实用新型一实施例的晶圆承载台承载晶圆的示意图。参考图3所示，晶圆承载台200承载键合的多个晶圆300时，只有各承载部220会与晶圆300有重叠。但是这些局部区域的重叠，并不影响光穿过晶圆300的边缘区域。假设晶圆半径为150mm，则测量半径范围至少可达到0-147mm。另外，晶圆45°、135°、225°和315°方向也不再有遮挡。

遮挡的减少可增加晶圆的对准精度测量点。图4是本实用新型一实施例的晶圆键合对准测量系统的局部结构示意图。参考图4所示，用于键合晶圆的系统400可包括前文描述的晶圆承载台200以及对准监测部件410。晶圆承载台200适于承载经过键合的多个晶圆300。对准监测部件410布置在晶圆承载台200的轴向侧，适于检测多个晶圆300上的测量点。例如，晶圆承载台200可以在平面内移动，以便对准监测部件410可以检测晶圆300 各个位置上的测量点。为简化起见，不再显示及描述系统400中与本实用新型无关的部件。

在一些实施例中，对准监测部件410可以包括一个或多个红外(IR)电荷耦合器件(CCD)观察镜，其包括被配置为发射反射红外(RIR)或透射红外 (TIR)能量的红外实时CCD。在一些实施例中，对准监测部件410可以进一步包括用于定位键合对准标记的任何合适的光学设备，例如线性可变差动转换器(LVDT)、激光干涉仪或光学线性编码器和解码器等。

在一些实施例中，如图4中所示，对准监测部件410包括至少两个顶部观察镜(scope)411a和412a。顶部观察镜411a的位置可以对应于底部观察镜412a的位置。顶部观察镜411a和底部观察镜412a可以被称为观察镜对。在一些实施例中，在加载晶圆之前，每个观察镜对可以彼此对准。因此，在加载晶圆之后，与观察镜对对准的晶圆上的键合对准标记可以以特定坐标定位。

由于晶圆承载台200对晶圆300的遮挡减少。对准监测部件410的测量点可包括位于晶圆300的边缘(靠近框架210的内缘)的测量点。并且，测量点也包括位于晶圆300在圆周上的45°、135°、225°和315°方向的测量点。因此，相比常规的结构，本实用新型的晶圆承载台的测量点增多，对键合工艺监控能力更强。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述实用新型披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个实用新型实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (10)

1.一种晶圆承载台，其特征在于，包括框架和多个承载部，所述框架为环形且内径大于或等于所要承载的晶圆的直径，所述多个承载部分散地布置并凸出于所述框架的内缘。

2.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述多个承载部从所述内缘凸伸的长度为6mm-7mm。

3.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述承载部向所述框架的中心凸伸。

4.如权利要求3所述的晶圆承载台，其特征在于，所述内缘为圆形，且每一承载部在所述内缘上的圆心角在13-17°之间。

5.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述承载部的数量为3-5个。

6.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述多个承载部均匀分布在所述内缘。

7.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述框架在轴向方向上凸出于所述承载部。

8.如权利要求1所述的晶圆承载台，其特征在于，所述承载部上设有若干供弹性垫插入的插孔。

9.一种晶圆键合对准测量系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-8任一项所述的晶圆承载台，所述晶圆承载台适于承载键合的多个晶圆；以及

对准监测部件，用于布置在所述框架的轴向侧；

其中所述晶圆承载台适于相对所述对准监测部件移动以使得所述对准监测部件检测所述多个晶圆上的多个测量点，所述多个测量点包括位于所在晶圆的边缘的测量点，所述边缘靠近所述框架的内缘。

10.如权利要求9所述的晶圆键合对准测量系统，其特征在于，所述测量点包括位于所在晶圆在圆周上的45°、135°、225°、315°方向的测量点。

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