CN218498019U - 晶圆对预键合装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及芯片制造技术领域，特别是涉及一种晶圆对预键合装置。本实用新型的目的是提供一种能够提高预键合成功率的晶圆对预键合装置，具体包括上吸盘、顶杆、顶杆驱动装置、位移传感器及力传感器，所述上吸盘下表面用于吸附晶圆，所述上吸盘的中心开设有顶杆孔，所述顶杆下端设置于所述顶杆孔内，所述顶杆上端连接所述顶杆驱动装置，所述顶杆驱动装置带动所述顶杆上下移动，所述力传感器与所述顶杆驱动装置相连接，所述力传感器用于测得所述顶杆驱动装置所施加的压力，所述位移传感器靠近所述顶杆设置，所述位移传感器用于测得所述顶杆的位移。
Description
技术领域
本实用新型涉及芯片制造技术领域，特别是涉及一种晶圆对预键合装置。
背景技术
混合键合技术是针对当前背照式CIS芯片和3D存储芯片工艺发展起来的，是解决互连引线瓶颈问题的一种优选方案。预键合工艺是混合键合技术的最关键环节，决定键合效果的优劣。
现有混合预键合过程为：上下晶圆对准后，上晶圆吸盘外围区域保持真空，上晶圆圆心部位在正压气体压力作用下产生变形，在上晶圆圆心附近变形凸起与下晶圆接触后，缓慢释放上晶圆外围区域真空，直至上晶圆脱离上吸盘，通过自身延展，与下晶圆完全重合。
在整个预键合过程中，预键合前晶圆间隙、上晶圆变形力、上晶圆真空释放时间等一系列因素对预键合工艺起着至关重要的作用。在这些影响因素中，上晶圆变形力的控制尤为重要。
现有技术方案中，上晶圆的变形主要依靠在上晶圆吸盘中心部位通入一定压力的压缩空气来实现，预键合过程中，压缩空气的压力需要保持恒定。然而由于气体的可压缩性，气体的压力很难达到较高精度，气体压力存在一定的波动，从而引起晶圆受力大小的不稳定。同时，通入正压气体后保证晶圆的受力位置在晶圆中心处也有一定难度，导致上晶圆中心的变形速度和变形量不易精确控制。由于在预键合过程中上下晶圆预键合时的距离是一定的，上晶圆的变形速度及变形量的非精确控制很可能导致晶圆键合失败。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够提高预键合成功率的晶圆对预键合装置。
为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：
本实用新型晶圆对预键合装置，包括上吸盘、顶杆、顶杆驱动装置、位移传感器及力传感器，所述上吸盘下表面用于吸附晶圆，所述上吸盘的中心开设有顶杆孔，所述顶杆下端设置于所述顶杆孔内，所述顶杆上端连接所述顶杆驱动装置，所述顶杆驱动装置带动所述顶杆上下移动，所述力传感器与所述顶杆驱动装置相连接，所述力传感器用于测得所述顶杆驱动装置所施加的压力，所述位移传感器靠近所述顶杆设置，所述位移传感器用于测得所述顶杆的位移。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中所述顶杆驱动装置为气缸，所述顶杆与所述气缸的活塞杆相连接。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中还包括气缸固定座，所述气缸固定座为中空结构，所述气缸固定座连接于所述上吸盘的上表面，所述气缸固定座位于所述顶杆孔外围，所述气缸固定座的中空结构与所述顶杆孔的位置相对应，所述气缸设置于所述气缸固定座上，所述位移传感器设置于所述气缸固定座内壁。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中还包括气缸固定支架、力传感器固定座，所述气缸固定支架为L形板，所述气缸固定支架的垂直板底部连接于所述气缸固定座上，所述力传感器固定座连接于所述气缸顶部，所述气缸固定支架的水平板位于所述力传感器固定座的上方，所述力传感器连接于所述气缸固定支架的水平板和所述力传感固定座之间。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中所述顶杆由工程塑料制成。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中所述顶杆的用于与所述晶圆接触的端部为半球形。
本实用新型晶圆对预键合装置，其中所述上吸盘上沿所述上吸盘的圆周方向由内到外依次分布有多组气道。
与现有技术相比，本实用新型晶圆对预键合装置至少具有以下有益效果：
本实用新型晶圆对预键合装置，由于包括上吸盘、顶杆、顶杆驱动装置、位移传感器及力传感器，因此可通过位移传感器、力传感器对顶杆的顶出力、顶出距离进行精确的控制及反馈，从而稳定地控制上晶圆中心凸起的变形量与变形速度并实时反馈晶圆的变形量，提高预键合成功率，减少键合空洞的产生，降低预键合过程对对准精度的影响。
下面结合附图对本实用新型晶圆对预键合装置作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型晶圆对预键合装置的剖面结构示意图；
图2为本实用新型晶圆对预键合装置的立体结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型晶圆对预键合装置，包括上吸盘8、顶杆7、顶杆驱动装置、位移传感器6及力传感器2，上吸盘8上沿圆周方向由内到外依次分布有三组气道9，上吸盘8下表面用于吸附上晶圆，上吸盘8的中心开设有顶杆孔，顶杆7下端设置于顶杆孔内，顶杆7上端连接顶杆驱动装置，顶杆驱动装置带动顶杆7上下移动，力传感器2与顶杆驱动装置相连接，力传感器2用于测得顶杆驱动装置所施加的压力，位移传感器6靠近顶杆7设置，位移传感器6用于测得顶杆7的位移。本实用新型晶圆对预键合装置工作时，上晶圆被吸附在上吸盘上，下晶圆被吸附在下吸盘上，当上晶圆、下晶圆之间的距离到达预定的键合间隙时，开启顶杆驱动装置，顶杆驱动装置带动顶杆7下移顶出与上晶圆接触，使上晶圆中心处凸起变形，在此过程中根据力传感2和位置传感器6的反馈判断上晶圆的变形量是否满足要求，满足要求后上吸盘三组气道9的负压气依次由内到外缓慢关闭，上晶圆被缓慢释放，这样上晶圆由中心位置缓慢向外逐步与下晶圆完全贴合，预键合完成。本实用新型晶圆对预键合装置，由于包括上吸盘8、顶杆7、顶杆驱动装置、位移传感器6及力传感器2，因此可通过位移传感器6、力传感器2对顶杆7的顶出力、顶出距离进行精确的控制及反馈，从而稳定地控制上晶圆中心凸起的变形量与变形速度并实时反馈晶圆的变形量，提高预键合成功率，减少键合空洞的产生，降低预键合过程对对准精度的影响。
可选地，顶杆驱动装置为气缸4，顶杆7与气缸4的活塞杆通过螺钉相连接，可通过调节气缸4的不同压力精确地调节顶杆7的顶出力。本实用新型晶圆对预键合装置工作时，当上晶圆、下晶圆之间的距离到达预定的键合间隙时，气缸4通入一定压力的正压气体，活塞杆向下移动，带动顶杆7顶出，顶杆7使上晶圆中心处凸起变形，保持气缸4通气一定的时间，根据力传感器2和位置传感器6的反馈判断上晶圆变形量是否达到要求。
可选地，还包括气缸固定座5，气缸固定座5为中空结构，气缸固定座5通过螺钉连接于上吸盘8的上表面，气缸固定座5位于顶杆孔外围，气缸固定座5的中空结构与顶杆孔的位置相对应，气缸4设置于气缸固定座5上，位移传感器6设置于气缸固定座5内壁。
可选地，还包括气缸固定支架1、力传感器固定座3，气缸固定支架1为水平板、垂直板组成的L形板，气缸固定支架1的垂直板底部通过螺钉连接于气缸固定座5上，力传感器固定座3通过螺钉连接于气缸4顶部，气缸固定支架1的水平板位于力传感器固定座3的上方，力传感器2通过螺钉连接于气缸固定支架1的水平板和力传感固定座3之间。
可选地，顶杆7由PEEK材料制成，PEEK材料是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度的工程塑料，凡具有此特征的工程塑料均可采用，采用工程塑料可避免顶杆7材料过硬使上晶圆局部发生太大的变形，造成晶圆破碎。
可选地，顶杆7的用于与上晶圆接触的端部为半球形，使顶杆7与上晶圆接触时可避免锐边挤压上晶圆，消除局部挤压压强过大对上晶圆造成损伤的可能性。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种晶圆对预键合装置，其特征在于，包括上吸盘(8)、顶杆(7)、顶杆驱动装置、位移传感器(6)及力传感器(2)，所述上吸盘(8)下表面用于吸附晶圆，所述上吸盘(8)的中心开设有顶杆孔，所述顶杆(7)下端设置于所述顶杆孔内，所述顶杆(7)上端连接所述顶杆驱动装置，所述顶杆驱动装置带动所述顶杆(7)上下移动，所述力传感器(2)与所述顶杆驱动装置相连接，所述力传感器(2)用于测得所述顶杆驱动装置所施加的压力，所述位移传感器(6)靠近所述顶杆(7)设置，所述位移传感器(6)用于测得所述顶杆(7)的位移。
2.根据权利要求1所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，所述顶杆驱动装置为气缸(4)，所述顶杆(7)与所述气缸(4)的活塞杆相连接。
3.根据权利要求2所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，还包括气缸固定座(5)，所述气缸固定座(5)为中空结构，所述气缸固定座(5)连接于所述上吸盘(8)的上表面，所述气缸固定座(5)位于所述顶杆孔外围，所述气缸固定座(5)的中空结构与所述顶杆孔的位置相对应，所述气缸(4)设置于所述气缸固定座(5)上，所述位移传感器(6)设置于所述气缸固定座(5)内壁。
4.根据权利要求3所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，还包括气缸固定支架(1)、力传感器固定座(3)，所述气缸固定支架(1)为L形板，所述气缸固定支架(1)的垂直板底部连接于所述气缸固定座(5)上，所述力传感器固定座(3)连接于所述气缸(4)顶部，所述气缸固定支架(1)的水平板位于所述力传感器固定座(3)的上方，所述力传感器(2)连接于所述气缸固定支架(1)的水平板和所述力传感器固定座(3)之间。
5.根据权利要求4所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，所述顶杆(7)由工程塑料制成。
6.根据权利要求5所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，所述顶杆(7)的用于与所述晶圆接触的端部为半球形。
7.根据权利要求6所述的晶圆对预键合装置，其特征在于，所述上吸盘(8)上沿所述上吸盘(8)的圆周方向由内到外依次分布有多组气道(9)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222582660.8U CN218498019U (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 晶圆对预键合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202222582660.8U CN218498019U (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 晶圆对预键合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218498019U true CN218498019U (zh) | 2023-02-17 |
Family
ID=85191528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202222582660.8U Active CN218498019U (zh) | 2022-09-28 | 2022-09-28 | 晶圆对预键合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218498019U (zh) |
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2022
- 2022-09-28 CN CN202222582660.8U patent/CN218498019U/zh active Active
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