TWI470730B - Wafer holding device - Google Patents

Description

晶圓固持裝置

本發明是有關於一種固持裝置，特別是指一種於晶圓預接合製程使用的晶圓固持裝置。

晶圓接合技術是目前常見的晶圓級封裝技術，已廣泛地應用於微電子元件、光電元件、微機電元件或通訊元件的製作。

在進行上述的晶圓接合技術前，通常會使用一晶圓固持裝置進行晶片間的對準作業。參閱圖1為一種常見的在晶圓預接合製程使用的晶圓固持裝置91。晶圓固持裝置91包含一基座92、一載台93、一供兩晶圓94對位放置的治具95、兩個用於固定治具95的固定機構96及兩個升降座97。治具95包括一承盤951及兩個可垂直移動地夾持固定晶圓94的夾持件952。升降座97分別位於夾持件952下方且頂抵於夾持件952，並帶動夾持件952垂直移動，而使夾持件952抵壓或遠離晶圓94的表面，以固定或釋放該等晶圓94。但是此種晶圓固持裝置91的升降座97是以汽缸作為升降的動力源，升降過程中較難控制垂直移動的速度。因此，當升降座97帶動夾持件952往下移動以夾置固定晶圓94時，由於其垂直移動的速度較快，使夾持件952作用於晶圓94表面的瞬間正向力較大(接近10牛頓)，容易損傷晶圓94而造成晶圓94缺角，此種損傷情形在晶圓厚度愈薄更顯嚴重。

因此，本發明之目的，即在提供一種減少晶圓損傷及晶圓缺角的晶圓固持裝置。

於是，本晶圓固持裝置，用以將一第一晶圓及一第二晶圓對位預接合，包含一基座、一設置於該基座的載台、一可卸除地設置於該載台的治具、複數個可垂直移動地設置於該基座的升降座，以及一設置於該基座的傳動模組。

該治具包括一承盤及複數個夾持件。該承盤供該第一晶圓與該第二晶圓由下而上堆疊放置。該等夾持件可垂直移動地穿梭於該承盤且可抵壓於該第二晶圓的表面，並與該承盤相互配合而固定該第一晶圓與該第二晶圓。

該等升降座分別位於該等夾持件下方並頂抵於該等夾持件，以帶動該等夾持件垂直移動。

該傳動模組包括一動力單元及一分別連結於該動力單元與該等升降座的連動機構。該連動機構受控於該動力單元而相對於該基座進行水平移動或轉動，並帶動該等升降座於垂直方向平緩升降。

較佳地，該等升降座各包括一朝該連動機構延伸的凸桿；該連動機構包括一可移動地設置於該基座的移動座、一連接於該移動座以控制該移動座移動方向的螺桿及複數個設置於該移動座且分別對應該等升降座位置的導引板。該等導引板各形成一供對應的凸桿於其中滑動 的導引槽，該等導引槽係以相同方向傾斜延伸且兩端形成高低差。該螺桿控制該移動座水平移動，使該等升降座的凸桿於對應的導引槽中滑動，以帶動該等升降座垂直升降，而控制該等夾持件垂直移動。

進一步來說，該動力單元係一馬達或一轉動把手，且該馬達或該轉動把手與該螺桿連接並控制該螺桿轉動。

另一方面，該等升降座也可以各包括一垂直延伸的齒條；且該連動機構包括一導桿及複數個套設於該導桿並分別與該等升降座的齒條相互齧合的齒輪；該導桿帶動該等齒輪轉動，並使該等升降座各藉由齒條而垂直連動，以控制該等夾持件垂直移動。

較佳地，該動力單元係一馬達或一轉動把手，且該馬達或該轉動把手與該導桿連接並控制該導桿轉動。

更佳地，該晶圓固持裝置還包含複數個固定機構，該等固定機構設置於該基座，且分別可釋放地抵觸於該治具，而與該載台相互配合固定該治具。

本發明之功效在於：該傳動模組的連動機構於水平方向移動或轉動，並帶動該等升降座於垂直方向平緩升降，而減輕該等夾持件接觸於該第二晶圓時的瞬間正向力，以減少晶圓損傷及晶圓缺角的發生機率。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中， 將可清楚地呈現。

參閱圖2、圖3為本發明晶圓固持裝置的第一較佳實施例。晶圓固持裝置用於將一第一晶圓11及一第二晶圓12對位預接合，並包含一基座2、一設置於基座2的載台3、一可卸除地設置於載台3的治具4、兩個設置於治具4相反兩側以用於固定治具4的固定機構5、兩個可垂直移動地設置於基座2並位於載台3相反兩側的升降座6，及一設置於基座2以用於驅動升降座6垂直升降的傳動模組7。

治具4包括一承盤41及兩個相對設置的夾持件42。承盤41供第一晶圓11與第二晶圓12由下而上堆疊放置以進行預接合。該等夾持件42可垂直移動地穿梭於承盤41且分別對應升降座6的位置設置。

該等固定機構5設置於基座2並分別抵觸於治具4，而與載台3相互配合固定治具4。需卸除治具4時，固定機構5受控轉換為未抵觸於治具4的狀態，而釋放對治具4的固定作用力。

該等升降座6分別位於該等夾持件42之下，且分別頂抵於該等夾持件42以帶動夾持件42垂直移動，並分別包括一朝該傳動模組7延伸的凸桿61。

傳動模組7包括一動力單元71及一分別連結於動力單元71與該等升降座6的連動機構72。連動機構72包括一可移動地設置於基座2的移動座721、一連接於移動座721以控制移動座721移動方向的螺桿722及兩個設 置於移動座721且分別對應該等升降座6位置的導引板723。該等導引板723各形成一供對應的凸桿61於其中滑動的導引槽724，該等導引槽724係以相同方向傾斜延伸且兩端形成高低差。

據此，動力單元71帶動螺桿722轉動以控制移動座721於水平方向移動(圖3中的左右方向)，使該等升降座6的凸桿61於對應的導引槽724中滑動。由於導引槽724具有高低差，利用凸輪機構的原理，當移動座721由圖3所示的位置往右移動時，能使凸桿61沿著導引槽724由低處往高處滑動，從而帶動升降座6及夾持件42往上移動，以使夾持件42遠離承盤41表面，而產生足夠的空間以供放置或取出第一晶圓11與第二晶圓12。當在承盤41上放置第一晶圓11與第二晶圓12以後，將移動座721往回移動時，凸桿61即沿著導引槽724由高處往低處滑動，能帶動升降座6及夾持件42緩慢下降，以控制該等夾持件42平緩地抵壓於第二晶圓12的表面，將第一晶圓11與第二晶圓12固持，而能避免瞬間正向力過大導致晶圓破損。其中，動力單元71可以是如圖3的轉動把手，也可以是如圖4的馬達，兩者都具有提供動力使螺桿722轉動的功能，且能控制螺桿722的轉速。

依上述設置方式，本實施例可以設計為升降座6於垂直方向移動的行程為10公釐，螺桿722則使用導程(pitch)2公釐的滾珠螺桿，此實施態樣能將夾持件42作用於第二晶圓12表面的瞬間正向力降低為0.02牛頓，而 能如表1有效減少晶圓產生裂痕或缺角的發生機率。但要注意的是，上述升降座6與螺桿722的規格僅用於舉例說明，不能依此限制本發明的實施範圍。

參閱圖5，為本發明晶圓固持裝置1的第二較佳實施例，該第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，但第二較佳實施例的升降座6與連動機構72不同於第一較佳實施例。

具體來說，第二較佳實施例中，該等升降座6各包括一垂直延伸的齒條62。此外，連動機構72包括一導桿725及兩個間隔地套設於導桿725並分別與該等升降座6的齒條62相互齧合的齒輪726。據此，動力單元71帶動導桿725以及該等齒輪726轉動，並使該等升降座6各藉由齒條62而垂直連動，以控制該等夾持件42平緩地抵壓於第二晶圓12的表面，而減少夾持晶圓時所造成的損傷。

綜上所述，透過傳動模組7平緩地帶動升降座6與夾持件42於垂直方向升降，能減輕夾持件42接觸第二晶圓12時的瞬間正向力，而減少晶圓損傷，故本發明晶圓固持裝置1確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧晶圓固持裝置

11‧‧‧第一晶圓

12‧‧‧第二晶圓

2‧‧‧基座

3‧‧‧載台

4‧‧‧治具

41‧‧‧承盤

42‧‧‧夾持件

5‧‧‧固定機構

6‧‧‧升降座

61‧‧‧凸桿

62‧‧‧齒條

7‧‧‧傳動模組

71‧‧‧動力單元

72‧‧‧連動機構

721‧‧‧移動座

722‧‧‧螺桿

723‧‧‧導引板

724‧‧‧導引槽

725‧‧‧導桿

726‧‧‧齒輪

圖1是一側示意圖，說明一習知的晶圓固持裝置；圖2是一側示意圖，說明本發明晶圓固持裝置的實施態樣；圖3是一立體圖，說明本發明晶圓固持裝置的升降座與傳動模組的第一較佳實施例；圖4是該第一較佳實施例的另一實施態樣；及圖5是一立體圖，說明本發明晶圓固持裝置的升降座與傳動模組的第二較佳實施例。

1‧‧‧晶圓固持裝置

11‧‧‧第一晶圓

12‧‧‧第二晶圓

2‧‧‧基座

3‧‧‧載台

4‧‧‧治具

41‧‧‧承盤

42‧‧‧夾持件

5‧‧‧固定機構

6‧‧‧升降座

61‧‧‧凸桿

7‧‧‧傳動模組

71‧‧‧動力單元

72‧‧‧連動機構

721‧‧‧移動座

722‧‧‧螺桿

723‧‧‧導引板

724‧‧‧導引槽

Claims (6)

1. 一種晶圓固持裝置，用以將一第一晶圓及一第二晶圓對位預接合，包含：一基座；一載台，設置於該基座；一治具，可卸除地設置於該載台，並包括一承盤及複數個夾持件，該承盤供該第一晶圓與該第二晶圓由下而上堆疊放置，該等夾持件可垂直移動地穿梭於該承盤且可抵壓於該第二晶圓的表面，並與該承盤相互配合而固定該第一晶圓與該第二晶圓；複數個升降座，可垂直移動地設置於該基座，並分別位於該等夾持件下方且頂抵於該等夾持件，以帶動該等夾持件垂直移動；一傳動模組，設置於該基座，並包括一動力單元及一分別連結於該動力單元與該等升降座的連動機構，該連動機構受控於該動力單元而相對於該基座進行水平移動或轉動，並帶動該等升降座於垂直方向平緩升降。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓固持裝置，其中，該等升降座各包括一朝該連動機構延伸的凸桿；該連動機構包括一可移動地設置於該基座的移動座、一連接於該移動座以控制該移動座移動方向的螺桿及複數個設置於該移動座且分別對應該等升降座位置的導引板，該等導引板各形成一供對應的凸桿於其中滑動的導引槽，該等導引槽係以相同方向傾斜延伸且兩端形成高低差；該螺桿控制該移動 座水平移動，使該等升降座的凸桿於對應的導引槽中滑動，以帶動該等升降座垂直升降，而控制該等夾持件垂直移動。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之晶圓固持裝置，其中，該動力單元係一馬達或一轉動把手，且該馬達或該轉動把手與該螺桿連接並控制該螺桿轉動。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓固持裝置，其中，該等升降座各包括一垂直延伸的齒條；該連動機構包括一導桿及複數個套設於該導桿並分別與該等升降座的齒條相互齧合的齒輪；該導桿帶動該等齒輪轉動，並使該等升降座各藉由齒條而垂直連動，以控制該等夾持件垂直移動。
5. 根據申請專利範圍第4項所述之晶圓固持裝置，其中，該動力單元係一馬達或一轉動把手，且該馬達或該轉動把手與該導桿連接並控制該導桿轉動。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之晶圓固持裝置，還包含複數個固定機構，該等固定機構設置於該基座，且分別可釋放地抵觸於該治具，而與該載台相互配合固定該治具。