CN219017604U - 晶圆键合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种晶圆键合装置，包括：腔室、承片台、位置传感器、视觉传感器和调整机构；所述承片台设置于所述腔室内，用于放置晶圆和玻璃圆片；所述位置传感器设置于所述承片台，用于检测所述承片台上的所述晶圆的放置位置；所述视觉传感器设置于所述腔室上方，用于检测所述玻璃圆片与所述晶圆的相对位置；所述调整机构设置于所述承片台，用于调整所述晶圆和玻璃圆片的位置，使所述玻璃圆片和所述晶圆重合后进行键合。所述晶圆键合装置能够减少所述晶圆和所述玻璃圆片之间的错位，降低所述晶圆发生碎裂的风险。

Description

晶圆键合装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆键合装置。

背景技术

半导体器件生产过程中需要经过数百道工艺，当晶圆加工完毕后还需进行氧化、光刻、刻蚀、薄膜沉积等步骤。

在摩尔定律步伐放缓的大背景下，晶圆技术更是向着高密度、超薄、超小和更高性能的方向突破。随着超薄晶圆技术的蓬勃发展，行业内对超薄晶圆的拿持问题提出了新的挑战。在这种需求的驱动下，产生了将晶圆与玻璃圆片键合后再进行加工处理的解决方案。

但现有技术中，晶圆与玻璃圆片之间难以精准地进行键合，当晶圆和玻璃圆片键合过程中发生错位时，将会因应力不均发生碎裂，严重影响后续的工艺步骤。

因此，有必要开发一种新型晶圆键合装置，以改善现有技术中存在的上述部分问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆键合装置，能够改善晶圆和玻璃圆片在键合过程中发生错位的问题。

为实现上述目的，本发明提供的晶圆键合装置，包括：腔室、承片台、位置传感器、视觉传感器和调整机构；所述承片台设置于所述腔室内，用于放置晶圆和玻璃圆片；所述位置传感器设置于所述承片台，用于检测所述承片台上的所述晶圆的放置位置；所述视觉传感器设置于所述腔室上方，用于检测所述玻璃圆片与所述晶圆的相对位置；所述调整机构设置于所述承片台，用于调整所述晶圆和玻璃圆片的位置，使所述玻璃圆片和所述晶圆重合后进行键合。

本发明提供的晶圆键合装置的有益效果在于：当晶圆和玻璃圆片在承片台上键合时，先通过位置传感器准确地将所述晶圆定位在目标位置上，再通过所述视觉传感器获取所述晶圆和所述玻璃圆片的相对位置，使用所述调整机构根据两者的相对位置进行位置调整，使所述晶圆和所述玻璃圆片的位置重合后再键合，有利于减少所述晶圆和所述玻璃圆片之间的错位，降低所述晶圆发生碎裂的风险；此外，在所述晶圆和所述玻璃圆片键合的过程中，所述位置传感器能够实时监测所述晶圆的位置，若键合时发生偏移，能够及时通过所述位置传感器获知偏移情况进行及时调整或停止键合，避免晶圆碎裂造成损失。

可选的，所述调整机构包括第一调整机构，所述第一调整机构设置于所述承片台，用于调整所述晶圆的位置。

可选的，所述调整机构包括第二调整机构，所述第二调整机构用于调整所述玻璃圆片的位置。

可选的，所述承片台包括台面和若干定位件，所述定位件设置于所述台面上，用于所述晶圆在所述台面上定位。其有益效果在于：通过所述定位件可以较为准确地将晶圆放置在目标位置，缩短后续所述调整机构根据所述位置传感器的数据进行位置再调整的时间，有利于提高工艺效率。

可选的，所述定位件在所述承片台上围成晶圆放置区，所述位置传感器为激光测距传感器，所述位置传感器相对设置与所述晶圆放置区的两侧，用于获取所述晶圆分别至两侧所述位置传感器的距离。其有益效果在于：所述晶圆放置在所述晶圆放置区内，使用所述位置传感器同时获取所述晶圆分别至两侧所述位置传感器的距离，进而能够准确地定位晶圆。

可选的，所述承片台包括承托件，所述承托件设置于所述定位件背离所述台面的一侧，用于承托所述玻璃圆片；其中，所述承托件与所述定位件之间活动连接，所述承托件移动时可使所述玻璃圆片在重力作用下与所述晶圆键合。其有效果在于：所述承托件承托所述玻璃圆片使所述晶圆和所述玻璃圆片之间的分离，在两者分离的条件下，便于所述调整机构调整两者的相对位置，当所述视觉传感器检测到所述晶圆和所述玻璃圆片重合后，所述承托件移动脱离所述玻璃圆片不再承托，所述玻璃圆片在重力作用下和所述晶圆键合。

可选的，所述腔室包括透明顶盖，所述视觉传感器可通过所述透明顶盖获取所述腔室内玻璃圆片的与所述晶圆的相对位置。其有益效果在于：透明的顶盖便于光线通过，使得所述视觉传感器能够获取所述腔室内部的所述晶圆与所述玻璃圆片的相对位置。

可选的，所述承片台上设置有卡扣件，所述透明顶盖上设置有嵌入件，所述嵌入件与所述卡扣件相配合使所述透明顶盖与所述承片台之间卡合。

可选的，所述承片台包括加热模块，用于对所述晶圆加热。其有益效果在于：有利于所述晶圆和所述玻璃圆片之间的粘合剂融化对所述晶圆和所述玻璃圆片进行粘合。

可选的，所述台面上设置有气孔，所述气孔通过抽气通道连通真空泵，用于在所述腔室内形成负压。

附图说明

图1为本发明实施例中晶圆键合装置的结构示意图；

图2为图1所示的承片台的结构示意图；

图3为图1所示的晶圆键合装置工作时晶圆和玻璃圆片在承片台上的位置示意图。

附图标记：

1、承片台；101、台面；2、位置传感器；201、第一位置传感器；202、第二位置传感器；3、视觉传感器；4、调整件；5、定位件；6、晶圆放置区；7、承托件；8、玻璃圆片；9、晶圆；10、透明顶盖；11、卡扣件；12、显示器；13、停止按钮；14、气孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种晶圆键合装置。

本发明一些实施例中，参照图1和图2，所述晶圆键合装置包括：腔室、承片台1、位置传感器2、视觉传感器3和调整机构；所述承片台1设置于所述腔室内，用于放置晶圆9和玻璃圆片8；所述位置传感器2设置于所述承片台1，用于检测所述承片台1上的所述晶圆9的放置位置；所述视觉传感器3设置于所述腔室上方，用于检测所述玻璃圆片8与所述晶圆9的相对位置；所述调整机构设置于所述承片台1，用于调整所述晶圆9和玻璃圆片8的位置，使所述玻璃圆片8和所述晶圆9重合后进行键合。

本发明一些实施例中，参照图2和图3，所述调整机构包括第一调整机构，所述第一调整机构包括调整件4和驱动机构(图中未示出)，所述调整件4设置于所述承片台1的台面101，所述驱动机构驱动所述调整件4移动，使所述调整件4抵接所述晶圆9的侧壁进而调整所述晶圆9的位置。

本发明一些实施例中，所述调整机构包括第二调整机构，所述第二调整结构可以为机械夹持手、真空吸盘或静电卡盘，用于调整所述玻璃圆片的位置，使所述晶圆与所述玻璃圆片。

本发明一些实施例中，所述调整机构还包括控制模块，所述控制模块与所述视觉传感器和所述位置传感器之间电连接，用于接收所述视觉传感器和所述位置传感器生产的信号，以实现对所述晶圆或所述玻璃圆片位置的自动化调整。

本发明一些实施例中，参照图2和图3，所述承片台1包括台面101和若干定位件5，所述定位件5的个数为四个，所述定位件5分散设置于所述台面101上，所述晶圆9放置于所述定位件5之间。

本发明一些实施例中，参照图2，四个所述定位件5在所述承片台1上围成晶圆放置区6，所述晶圆放置区6为圆形，以适配所述晶圆9和所述玻璃圆片8的形状。

本发明一些实施例中，参照图2，所述位置传感器2包括第一位置传感器201和第二位置传感器202，所述第一位置传感器201和所述第二位置传感器202分别设置于所述晶圆放置区6的相对的两侧，所述位置传感器2可以为激光测距传感器，当获知所述晶圆放置区6内的所述晶圆9至其两侧的所述激光测距传感器的距离符合预设数值，此时所述晶圆9放置在预定的目标位置上。

本发明一些实施例中，参照图2和图3，所述承片台1包括承托件7，所述承托件7设置于所述定位件5背离所述台面101的一侧，即图示所述定位件5的上方；所述承托件7向所述晶圆放置区6所在位置延伸出所述定位件5的侧面，即在图示A方向上延伸出所述定位件5的侧面，使所述玻璃圆片8被所述承托件7承托于所述承托件7的图示上表面，此时所述玻璃圆片8与所述晶圆9之间存在一定间隙。

本发明一些实施例中，参照图3，所述第一调整机构通过移动所述调整件4抵接所述玻璃圆片8的侧面，实现对所述承托件7上的所述玻璃圆片8进行位置调整。

本发明一些具体实施例中，所述玻璃圆片8和所述晶圆9上均设置有定位标记，所述定位标记可以为十字形，所述定位标记可以位于所述玻璃圆片8和所述晶圆9的圆心，所述视觉传感器3通过视觉图像识别所述定位标记是否重合以判断所述玻璃圆片8和所述晶圆9是否重合。

本发明一些实施例中，经所述调整机构调整所述玻璃圆片8位置后，当所述视觉传感器3获得的图像数据显示所述玻璃圆片8和所述晶圆9重合后，所述承托件7向远离所述晶圆放置区6的方向移动，即沿图示A方向的反方向移动，使所述玻璃圆片8脱离所述承托件7的承托，在重力作用下与所述晶圆9键合。

本发明一些实施例中，参照图1，所述视觉传感器3连接显示器12，使操作人员能够获知所述视觉传感器3获取的图像数据。

本发明一些实施例中，参照图2，所述调整件4的个数为四个，所述调整件4环绕所述晶圆放置区6设置。

本发明一些实施例中，参照图1，所述腔室包括透明顶盖10，所述视觉传感器3可通过所述透明顶盖10获取所述腔室内玻璃圆片8的与所述晶圆9的相对位置。

本发明一些实施例中，参照图2，所述承片台1上设置有卡扣件11，所述透明顶盖10上设置有嵌入件(图中未示出)，所述嵌入件与所述卡扣件11相配合使所述透明顶盖10与所述承片台1之间卡合。

本发明一些实施例中，所述晶圆与所述玻璃圆片之间设置粘合剂，所述承片台包括加热模块，用于对所述晶圆加热，使所述晶圆和所述玻璃圆片之间的粘合剂融化并在重力作用下实现所述晶圆和所述玻璃圆片之间键合。

本发明一些具体实施例中，所述粘合剂为CV胶。

本发明一些具体实施例中，所述承片台还包括冷却模块，用于对所述晶圆冷却。

本发明一些实施例中，参照图1和图3，所述距离传感器和所述视觉传感器3在所述晶圆9和所述玻璃圆片8键合的过程中持续对所述晶圆9和所述玻璃圆片8的位置进行检测，操作人员能够通过显示器12获取所述晶圆9和所述玻璃圆片8的位置，若观察到所述晶圆9或所述玻璃圆片8的位置发生偏移，显示器12会自动报警并暂停键合，并通知操作人员；操作人员也可以使用停止按钮13手动暂停键合。

本发明一些实施例中，参照图1和图3，所述距离传感器和所述视觉传感器3在所述晶圆9和所述玻璃圆片8键合的过程中持续对所述晶圆9和所述玻璃圆片8的位置进行检测，操作人员能够通过显示器12获取所述晶圆9和所述玻璃圆片8的位置，若观察到所述晶圆9或所述玻璃圆片8的位置发生偏移，显示器12会自动报警并暂停键合，并通知操作人员；操作人员可以使用控制所述调整件4对所述晶圆9和所述玻璃圆片8的相对位置进行调整。

本发明一些实施例中，参照图2，所述台面101上设置有气孔14，所述气孔通过抽气通道连通真空泵，用于在所述腔室内形成负压，使所述晶圆和所述玻璃圆片在真空负压条件下实现键合。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种晶圆键合装置，其特征在于，包括：

腔室，

承片台，所述承片台设置于所述腔室内，用于放置晶圆；

位置传感器，所述位置传感器设置于所述承片台，用于检测所述承片台上的所述晶圆的放置位置；

视觉传感器，所述视觉传感器设置于所述腔室上方，用于检测玻璃圆片与所述晶圆的相对位置；

调整机构，用于调整所述晶圆和玻璃圆片的位置，使所述玻璃圆片和所述晶圆重合后进行键合。

2.根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述调整机构包括第一调整机构，所述第一调整机构设置于所述承片台，用于调整所述晶圆的位置。

3.根据权利要求2所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述调整机构包括第二调整机构，所述第二调整机构用于调整所述玻璃圆片的位置。

4.根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述承片台包括台面和若干定位件，所述定位件设置于所述台面上，用于所述晶圆在所述台面上定位。

5.根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述定位件在所述承片台上围成晶圆放置区，所述位置传感器为激光测距传感器，所述位置传感器相对设置与所述晶圆放置区的两侧，用于获取所述晶圆分别至两侧所述位置传感器的距离。

6.根据权利要求5所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述承片台包括承托件，所述承托件设置于所述定位件背离所述台面的一侧，用于承托所述玻璃圆片；其中，所述承托件与所述定位件之间活动连接，所述承托件移动时可使所述玻璃圆片在重力作用下与所述晶圆键合。

7.根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述腔室包括透明顶盖，所述视觉传感器可通过所述透明顶盖获取所述腔室内玻璃圆片的与所述晶圆的相对位置。

8.根据权利要求7所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述承片台上设置有卡扣件，所述透明顶盖上设置有嵌入件，所述嵌入件与所述卡扣件相配合使所述透明顶盖与所述承片台之间卡合。

9.根据权利要求1所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述承片台包括加热模块，用于对所述晶圆加热。

10.根据权利要求4所述的晶圆键合装置，其特征在于，所述台面上设置有气孔，所述气孔通过抽气通道连通真空泵，用于在所述腔室内形成负压。

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