CN220106467U - 一种晶圆键合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆键合系统，包括卡盘、移动平台、传片吸针组件、转接环、转接板以及顶针。所述卡盘用于传送第一晶圆；所述顶针固定于所述卡盘上，用于下压所述第一晶圆，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合；所述移动平台，位于所述卡盘上，用于带动所述传片吸针组件移动，进而将所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合；所述转接板与所述转接环连接；所述转接环与所述移动平台相连；所述传片吸针组件吸附或释放所述第一晶圆，所述传片吸针组件连接于所述转接环。

Description

一种晶圆键合系统

技术领域

本实用新型涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合系统。

背景技术

在晶圆键合工艺中，晶圆键合对准精度和键合扭曲度是表征晶圆键合质量的关键参数。其中，键合扭曲度可以表征键合后的晶圆产生的形变量的大小。键合过程中，顶针作用于上晶圆时，理想的形变量是关于上晶圆的中心对称。而由于传片误差的因素，会使晶圆中心与卡盘及顶针中心不重合，进而恶化晶圆边缘区域的扭曲度。

为了解决晶圆中心与顶针重合的问题，现有技术中通过控制单元来控制并移动顶针至晶圆中心，但该方案的缺陷是不能使晶圆与卡盘及顶针中心三者重合。

实用新型内容

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提供了一种晶圆键合系统，该系统包括：卡盘、移动平台、传片吸针组件、转接环、转接板以及顶针。

所述卡盘用于传送第一晶圆。

所述顶针固定于所述卡盘上，用于下压所述第一晶圆，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。

所述移动平台，位于所述卡盘上，用于带动所述传片吸针组件移动，进而将所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合。

所述转接板与所述转接环连接。

所述转接环与所述移动平台相连。

所述传片吸针组件连接于所述转接环，所述传片吸针组件吸附或释放所述第一晶圆。

在一个实施例中，所述顶针固定在所述卡盘的中心位置。

在一个实施例中，晶圆键合系统还包括一键合机台，用于承载待与所述第一晶圆键合的所述第二晶圆。

在一个实施例中，所述移动平台包括XY向移动平台和Z向移动平台；

所述XY向移动平台设置于所述卡盘上方，使所述XY向移动平台上的组件在XY方向进行移动。

在一个实施例中，所述转接板设置在所述XY向移动平台上方，用于连接所述XY向移动平台和所述Z向移动平台并用于Z向的升降运动。

在一个实施例中，所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合的过程为：所述Z向移动平台带动所述转接环移动并进而带动所述传片吸针组件向下移动，到达传片高度后，吸住所述第一晶圆，所述Z向移动平台带动所述第一晶圆向上移动，将要接触所述卡盘时停住，计算所述第一晶圆的中心偏移量，所述XY移动平台带动其上的部件整体补偿该中心偏移量，将所述第一晶圆的中心调整至所述卡盘中心后，所述卡盘吸附所述第一晶圆，所述传片吸针组件释放真空，所述Z向移动平台带动所述传片吸针组件吸针向上移动，完成调整，最终使得所述第一晶圆的中心与所述卡盘的中心及所述顶针重合。

在一个实施例中，所述传片吸针组件包括多个传片吸针，每个传片吸针上设有真空吸附孔，用于吸附所述第一晶圆，并受所述移动平台带动调整第一晶圆的位置。

在一个实施例中，所述转接板为L型。

在一个实施例中，所述转接环为三角形，所述转接环的一边与所述转接板的一端连接。

在一个实施例中，所述传片吸针组件包括三个传片吸针，分别固定在所述转接环的三个角。

本实用新型的晶圆键合系统能够使得晶圆中心、卡盘中心以及顶针三者重合，解决了键合扭曲度的问题，显著提高了晶圆键合质量。

附图说明

本实用新型的以上实用新型内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的实用新型的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。

图1A示出现有技术的晶圆键合方式的示意图；

图1B示出现有技术的晶圆键合方式所带来的键合效果；

图2示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合系统示意图；

图3示出根据本实用新型一实施例的传片吸针组件连接示意图；

图4A示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方式的示意图；

图4B示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方式所带来的键合效果；

图5示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方法的流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种管道、通道、组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的管道、通道、组件、区域、层和/或部分。

以下在具体实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。

图1A示出现有技术的晶圆键合方式的示意图。其中，101表示顶针，102表示晶圆，103表示真空吸附区。

如图1A所示，当晶圆的中心与卡盘中心偏离时，现有技术通过移动顶针，将顶针移动至晶圆中心，来实现顶针与晶圆中心的重合。然而，该方法使得顶针偏离卡盘中心，造成不能使晶圆中心与卡盘中心及顶针三者重合。

图1B示出现有技术的晶圆键合方式所带来的键合效果。如图1B所示，键合扭曲度的问题仍然无法解决，晶圆键合质量有待提高。

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种晶圆键合系统。

图2示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合系统示意图。该系统包括：卡盘201、移动平台202(XY向移动平台与Z向移动平台)、传片吸针组件203、转接环204、转接板205以及顶针206。

本实用新型的晶圆键合的思想如下：XY向移动平台固定于卡盘201上方，可使XY向移动平台上的组件在XY方向进行移动，以最终将第一晶圆中心调整至与卡盘201及顶针206中心重合；L型转接板205置于XY向移动平台上方，用于连接XY向移动平台和Z向移动平台，用于Z向的升降运动；顶针206固定于卡盘201上，用于使下压第一晶圆使其变型；转接环204与Z向移动平台一端相连，传片吸针组件203连接于转接环204；传片吸针组件203上设有真空吸附孔，用于吸附第一晶圆。调整过程如下：Z向移动平台，带动传片吸针组件203向下移动，到达传片高度后，吸住第一晶圆，Z向移动平台带动第一晶圆向上移动，将要接触卡盘201时停住，计算中心偏移量，XY向移动平台带动其上的部件整体补偿该中心偏移量，调整至卡盘201中心后，卡盘201吸附晶圆，传片吸针组件203释放真空，Z向移动平台带动传片吸针组件203向上移动，完成调整。

本实用新型的晶圆键合系统的各部件描述如下：

卡盘201用于传送待键合的第一晶圆。

顶针206固定于卡盘201上，用于下压第一晶圆，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。

在一个实施例中，顶针206固定在卡盘201的中心位置。

在一个实施例中，该晶圆键合系统还包括一键合机台，用于承载待键合的第二晶圆。

移动平台202位于卡盘201上，移动平台202包括XY向移动平台207和Z向移动平台208。移动平台202用于带动传片吸针组件203，进而调整第一晶圆位置。

XY向移动平台207设置于卡盘201上方，可使XY向移动平台上的组件在XY方向进行微动。

XY向移动平台207上方设置有转接板205，用于连接XY向移动平台207和Z向移动平台208，以及用于Z向的升降运动。

在一个实施例中，移动平台202为纳米移动平台。

在一个实施例中，转接板205为L型。

在一个实施例中，转接板205与转接环204连接。

转接环204与Z向移动平台208一端相连，传片吸针组件203连接于转接环204。

在一个实施例中，转接环204为三角形，转接环204的一边与转接板205的一端连接。转接环204的三个角分别连接传片吸针组件203。

传片吸针组件203包括多个传片吸针，每个传片吸针上设有真空吸附孔，用于吸附第一晶圆，并调整第一晶圆位置。

在一个实施例中，该传片吸针组件203包括三个传片吸针。但本领域技术人员应理解，本实用新型的传片吸针组件203并不限于具有三个传片吸针。传片吸针的数目可以根据需求进行调整。

第一晶圆中心的整个调整过程如下：Z向移动平台208带动转接环204移动并进而带动传片吸针组件203向下移动，到达传片高度后，吸住第一晶圆，Z向移动平台208带动第一晶圆向上移动，将要接触卡盘201时停住，计算第一晶圆的中心偏移量，XY向移动平台207带动其上的部件整体补偿该偏移量，将第一晶圆的中心调整至卡盘201中心后，卡盘201吸附第一晶圆，传片吸针组件203释放真空，Z向移动平台208带动传片吸针组件203吸针向上移动，完成调整，最终使得晶圆中心与卡盘中心及顶针重合。

图3示出根据本实用新型一实施例的传片吸针组件连接示意图。传片吸针组件303包括三个柱状传片吸针，每个传片吸针上设有真空吸附孔301。三个柱状传片吸针分别固定在转接环204的三个角。

需要指出的是，本实用新型的转接环并不局限于三角形，它可以是其他任何合适的形状。传片吸针组件也并不限于具有三个传片吸针。传片吸针的数目可以根据需求进行调整。

图4A示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方式的示意图。从图4A中可以看出，经过本实用新型的晶圆键合方式，晶圆中心、卡盘中心以及顶针三者重合。

图4B示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方式所带来的键合效果。从图4B中可以看出，键合扭曲度得到了解决，晶圆键合质量显著提升。

图5示出根据本实用新型一实施例的晶圆键合方法的流程图。

该方法包括，但不限于，以下步骤：

步骤501：Z向移动平台带动转接环移动并进而带动传片吸针组件向下移动，到达传片高度后，吸住所述第一晶圆。

步骤502：Z向移动平台带动第一晶圆向上移动，将要接触卡盘时停住。

步骤503：计算第一晶圆的中心偏移量。

步骤504：XY移动平台带动其上的部件整体补偿该中心偏移量。

步骤505：将第一晶圆的中心调整至卡盘中心后，卡盘吸附第一晶圆，传片吸针组件释放真空，Z向移动平台带动传片吸针组件吸针向上移动，完成调整，最终使得第一晶圆的中心与卡盘的中心及所述顶针重合。

步骤506：调整后位置的第一晶圆与与其待键合的第二晶圆对准后，控制顶针向下顶送第一晶圆，以实现第一晶圆和第二晶圆的键合。

本实用新型提供了一种晶圆键合系统，该系统包括：卡盘、移动平台、传片吸针组件、转接环、转接板以及顶针。

所述卡盘用于传送第一晶圆。

所述顶针固定于所述卡盘上，用于下压所述第一晶圆，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合。

所述移动平台，位于所述卡盘上，用于带动所述传片吸针组件移动，进而将所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合。

所述转接板与所述转接环连接。

所述转接环与所述移动平台相连。

所述传片吸针组件连接于所述转接环，所述传片吸针组件吸附或释放所述第一晶圆。

在一个实施例中，所述顶针固定在所述卡盘的中心位置。

在一个实施例中，晶圆键合系统还包括一键合机台，用于承载待与所述第一晶圆键合的所述第二晶圆。

在一个实施例中，所述移动平台包括XY向移动平台和Z向移动平台。所述XY向移动平台设置于所述卡盘上方，使所述XY向移动平台上的组件在XY方向进行移动。

在一个实施例中，所述转接板设置在所述XY向移动平台上方，用于连接所述XY向移动平台和所述Z向移动平台并用于Z向的升降运动。

在一个实施例中，所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合的过程为：所述Z向移动平台带动所述转接环移动并进而带动所述传片吸针组件向下移动，到达传片高度后，吸住所述第一晶圆，所述Z向移动平台带动所述第一晶圆向上移动，将要接触所述卡盘时停住，计算所述第一晶圆的中心偏移量，所述XY移动平台带动其上的部件整体补偿该中心偏移量，将所述第一晶圆的中心调整至所述卡盘中心后，所述卡盘吸附所述第一晶圆，所述传片吸针组件释放真空，所述Z向移动平台带动所述传片吸针组件吸针向上移动，完成调整，最终使得所述第一晶圆的中心与所述卡盘的中心及所述顶针重合。

在一个实施例中，所述传片吸针组件包括多个传片吸针，每个传片吸针上设有真空吸附孔，用于吸附所述第一晶圆，并受所述移动平台带动调整第一晶圆的位置。

在一个实施例中，所述转接板为L型。

在一个实施例中，所述转接环为三角形，所述转接环的一边与所述转接板的一端连接。

在一个实施例中，所述传片吸针组件包括三个传片吸针，分别固定在所述转接环的三个角。

本实用新型的晶圆键合系统能够使得晶圆中心、卡盘中心以及顶针三者重合，解决了键合扭曲度的问题，显著提高了晶圆键合质量。

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。

这里采用的术语和表述方式只是用于描述，本实用新型并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。

同样，需要指出的是，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做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 (9)

1.一种晶圆键合系统，其特征在于，包括：

卡盘、移动平台、传片吸针组件、转接环、转接板以及顶针；

所述卡盘用于传送第一晶圆；

所述顶针固定于所述卡盘上，用于下压所述第一晶圆，以实现所述第一晶圆和第二晶圆的键合；

所述移动平台，位于所述卡盘上，用于带动所述传片吸针组件移动，进而将所述第一晶圆的中心位置调整到与所述卡盘的中心位置重合；

所述转接板与所述转接环连接；

所述转接环与所述移动平台相连；

所述传片吸针组件连接于所述转接环，所述传片吸针组件吸附或释放所述第一晶圆。

2.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述顶针固定在所述卡盘的中心位置。

3.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，还包括一键合机台，用于承载待与所述第一晶圆键合的所述第二晶圆。

4.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述移动平台包括XY向移动平台和Z向移动平台；

所述XY向移动平台设置于所述卡盘上方，使所述XY向移动平台上的组件在XY方向进行移动。

5.如权利要求4所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述转接板设置在所述XY向移动平台上方，用于连接所述XY向移动平台和所述Z向移动平台并用于Z向的升降运动。

6.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述传片吸针组件包括多个传片吸针，每个传片吸针上设有真空吸附孔，用于吸附所述第一晶圆，并受所述移动平台带动调整第一晶圆的位置。

7.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述转接板为L型。

8.如权利要求1所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述转接环为三角形，所述转接环的一边与所述转接板的一端连接。

9.如权利要求8所述的晶圆键合系统，其特征在于，所述传片吸针组件包括三个传片吸针，分别固定在所述转接环的三个角。