TWI797009B - 晶圓接合設備 - Google Patents

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TWI797009B
TWI797009B TW111117423A TW111117423A TWI797009B TW I797009 B TWI797009 B TW I797009B TW 111117423 A TW111117423 A TW 111117423A TW 111117423 A TW111117423 A TW 111117423A TW I797009 B TWI797009 B TW I797009B
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林萬迪
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吳嘉生
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環球晶圓股份有限公司
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Abstract

一種晶圓接合設備，包括一載台、一第一定位結構、一第二定位結構、一驅動單元、一熱源及一軟質加壓件。載台具有一承載區，承載區適於承載相互疊設的兩晶圓，各晶圓的周緣包括一圓弧區段。第一定位結構包括至少兩第一定位柱，兩第一定位柱配置於載台上。第二定位結構配置於載台上，第一定位結構及第二定位結構圍繞承載區。驅動單元配置於載台上且適於驅動第一定位結構或第二定位結構抵靠各晶圓。熱源連接於載台且適於加熱承載區。軟質加壓件可升降地配置於承載區上方，軟質加壓件適於往承載區下移而加壓兩晶圓。

Description

晶圓接合設備
本發明是有關於一種接合設備，且特別是有關於一種晶圓接合設備。
新一代的半導體材料如碳化矽(SiC)與氮化鎵(GaN)，相較傳統的半導體材料具有更高效能與更高功率等優勢，適用於5G通訊、電動車等產業。以碳化矽晶圓來說，在加工過程中，需要將兩片碳化矽晶圓進行黏合，以提升製程良率。現行的做法是以人工目視方式將兩晶圓的周緣對齊並使其相黏合，然後利用砝碼重壓此兩晶圓並靜置一段時間。然而，人工目視方式不容易準確地使兩晶圓的周緣對齊，且砝碼重壓方式無法準確掌控所需的壓合力道與壓合時間，難以藉由標準化的作業流程確保晶圓的接合品質。
本發明提供一種晶圓接合設備，可藉由標準化的作業流程確保晶圓的接合品質。
本發明的晶圓接合設備包括一載台、一第一定位結構、一第二定位結構、一驅動單元、一熱源及一軟質加壓件。載台具有一承載區，承載區適於承載相互疊設的兩晶圓，各晶圓的周緣包括一圓弧區段。第一定位結構包括至少兩第一定位柱，兩第一定位柱配置於載台上且適於抵靠圓弧區段。第二定位結構配置於載台上且適於抵靠各晶圓，第一定位結構及第二定位結構圍繞承載區。驅動單元配置於載台上且適於驅動第一定位結構或第二定位結構抵靠各晶圓。熱源連接於載台且適於加熱承載區，以使兩晶圓之間的一接合材升溫。軟質加壓件可升降地配置於承載區上方，軟質加壓件適於往承載區下移而加壓兩晶圓，以使兩晶圓藉由接合材而相接合。
在本發明的一實施例中，上述的第二定位結構包括兩第二定位柱，兩第二定位柱配置於載台上，各晶圓的周緣包括一直線區段，兩第二定位柱適於抵靠直線區段，以定位兩晶圓且使兩直線區段相互對齊。
在本發明的一實施例中，上述的至少兩第一定位柱及兩第二定位柱可伸縮地連接於載台，當軟質加壓件加壓兩晶圓時，至少兩第一定位柱及兩第二定位柱被軟質加壓件下壓，而第一定位柱內縮於載台，第二定位柱內縮於前端固定座。
在本發明的一實施例中，上述的晶圓接合設備包括至少兩位置調整組件，其中至少兩位置調整組件配置於載台上，至少兩第一定位柱分別連接於至少兩位置調整組件，各位置調整組件 適於調整對應的第一定位柱的位置，以使至少兩第一定位柱抵靠圓弧區段。
在本發明的一實施例中，上述的各位置調整組件適於沿圓弧區段的徑向調整對應的第一定位柱的位置。
在本發明的一實施例中，上述的兩第二定位柱連接於驅動單元，驅動單元適於驅動兩第二定位柱往承載區移動而抵靠直線區段。
在本發明的一實施例中，上述的兩第二定位柱的連線平行於一第一方向，驅動單元適於驅動兩第二定位柱沿垂直於第一方向的一第二方向往承載區移動。
在本發明的一實施例中，上述的晶圓接合設備包括一熱風提供單元，其中載台在承載區具有多個孔隙，熱風提供單元適於提供熱風，熱風從承載區下方透過這些孔隙而往承載區上方流動，以使兩晶圓懸浮於承載區上方。
在本發明的一實施例中，上述的晶圓接合設備包括一傾角調整組件，其中傾角調整組件連接於載台且適於調整載台的傾角。
在本發明的一實施例中，上述的晶圓接合設備包括至少一斷熱元件，其中載台在承載區下方具有一容納空間，容納空間容納熱源，至少一斷熱元件配置於熱源與容納空間的至少部分內表面之間。
在本發明的一實施例中，上述的斷熱元件為環形且沿著 熱源的至少部分周緣配置。
在本發明的一實施例中，上述的軟質加壓件為一氣囊。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元適於驅動第一定位結構移至一第一抵靠位置以抵靠承載於承載區上的一晶圓的周緣，且驅動單元適於驅動第一定位結構移至一第二抵靠位置以抵靠疊置於晶圓上的另一晶圓的周緣，第二定位結構適於將各晶圓往第一定位結構推抵。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元為電動缸。
在本發明的一實施例中，上述的第一抵靠位置與第二抵靠位置之間的距離等於兩晶圓的半徑的差。
在本發明的一實施例中，上述的晶圓接合設備包括另一驅動單元、一加熱平台、一冷卻平台及一壓合件，其中載台包括一基座及一承載單元，承載區位於承載單元，加熱平台配置於基座上且對應於軟質加壓件，熱源連接於加熱平台，壓合件可升降地配置於載台上方，冷卻平台配置於基座上且對應於壓合件，另一驅動單元配置於載台上且適於驅動承載單元移動於加熱平台與冷卻平台之間。
在本發明的一實施例中，上述的承載區適於傾斜以使兩晶圓藉由重力而抵靠第一定位結構。
在本發明的一實施例中，上述的軟質加壓件包括一載盤及多個軟質加壓單元，承載區包括多個承載台，這些軟質加壓單元配置於載盤的下表面且分別對應於這些承載台。
在本發明的一實施例中，上述的這些軟質加壓單元的尺寸彼此不同，這些承載台的尺寸彼此不同且分別對應於這些加壓單元的尺寸。
本發明的晶圓接合設備，包括一載台、一定位結構、一熱源及一軟質加壓件。載台具有一承載區，其中承載區適於承載相互疊設的兩晶圓。定位結構配置於載台上且包括至少一第一定位部及至少一第二定位部，其中至少一第一定位部與承載區的一中心位置之間的距離小於至少一第二定位部與中心位置之間的距離，至少一第一定位部適於抵靠一晶圓的周緣，至少一第二定位部適於抵靠另一晶圓的周緣。熱源連接於載台且適於加熱承載區，以使兩晶圓之間的一接合材升溫。軟質加壓件可升降地配置於承載區上方，其中軟質加壓件適於往承載區下移而加壓兩晶圓，以使兩晶圓藉由接合材而相接合。
在本發明的一實施例中，上述的至少一第一定位部包括一第一環狀結構，至少一第二定位部包括一第二環狀結構，第一環狀結構及第二環狀結構同軸地相連接。
在本發明的一實施例中，上述的至少一第一定位部包括一多個第一抵靠件，至少一第二定位部包括多個第二抵靠件，各第一抵靠件及各第二抵靠件在載台上的位置可調整。
基於上述，本發明的晶圓接合設備利用驅動單元驅動第一定位結構或第二定位結構抵靠各晶圓，且第一定位結構的兩第一定位柱用以抵靠晶圓的周緣之圓弧區段，而可將兩晶圓準確地 定位於正確位置。此外，本發明利用軟質加壓件對晶圓進行加壓，而可確保加壓力道均勻。從而，本發明的晶圓接合設備藉由標準化的作業流程確保了晶圓的接合品質。
100、200、400:晶圓接合設備
110、210、410:載台
110a、210a、310a、410a、510a:承載區
120、220:第一定位柱
130:第二定位柱
140、240、440:熱源
150、250、350、450:軟質加壓件
160:位置調整組件
170、180、270、270’、280、280’、295:驅動單元
171:前端固定座
190、290:電控單元
212:基座
214:承載單元
216:冷卻平台
218:加熱平台
230:第二定位結構
255:壓合件
2951:橫向移載機構
2952:升降機構
3101:承載台
351:載盤
352:軟質加壓單元
420、520:定位結構
422:第一環狀結構
424:第二環狀結構
425、525:座體
522:第一抵靠件
524:第二抵靠件
A:傾角調整組件
C:中心位置
C1、C2:斷熱元件
CS:容納空間
D1、D2、P:方向
H:熱風提供單元
M:接合材
R:定位區域
S1、S1’:圓弧區段
S2、S2’:直線區段
V:吸真空單元
W、W1、W2:晶圓
圖1是本發明一實施例的晶圓接合設備的立體圖。
圖2是圖1的晶圓接合設備的分解圖。
圖3是圖1的晶圓接合設備的局部立體圖。
圖4是圖3的承載區承載晶圓的俯視圖。
圖5是圖3的承載區承載晶圓的側視圖。
圖6繪示圖1的軟質加壓件膨脹。
圖7是圖1的晶圓接合設備的部分構件方塊圖。
圖8繪示圖1的載台傾斜。
圖9是圖1的晶圓接合設備的局部立體圖。
圖10繪示圖9的結構於另一視角的立體圖。
圖11是本發明另一實施例的承載區承載晶圓的俯視圖。
圖12是本發明另一實施例的晶圓接合設備的立體圖。
圖13是圖11的晶圓接合設備的局部俯視圖。
圖14A至圖14C繪示圖13的第一定位柱的作動流程。
圖15是圖12的晶圓接合設備的操作流程圖。
圖16是本發明另一實施例的承載區的示意圖。
圖17是對應於圖16的承載區的軟質加壓件的示意圖。
圖18是本發明另一實施例的晶圓接合設備的局部立體圖。
圖19是圖18的晶圓接合設備的部分構件立體圖。
圖20及圖21分別是圖19的定位結構於不同視角的立體圖。
圖22A是圖19的晶圓接合設備承載兩晶圓的局部放大圖。
圖22B繪示圖22A的晶圓接合設備僅承載一個晶圓。
圖22C繪示圖22A的晶圓接合設備未承載晶圓。
圖23是本發明另一實施例的晶圓接合設備的局部立體圖。
圖24A是圖23的晶圓接合設備承載兩晶圓的局部放大圖。
圖24B繪示圖24A的晶圓接合設備僅承載一個晶圓。
圖24C繪示圖24A的晶圓接合設備未承載晶圓。
圖1是本發明一實施例的晶圓接合設備的立體圖。圖2是圖1的晶圓接合設備的分解圖。圖3是圖1的晶圓接合設備的局部立體圖。請參考圖1至圖3，本實施例的晶圓接合設備100包括一載台110、一第一定位結構(繪示為三第一定位柱120)、一第二定位結構(繪示為兩第二定位柱130)、一熱源140、一軟質加壓件150、一驅動單元180、一電控單元190。載台110具有一承載區110a，這些第一定位柱120及這些第二定位柱130配置於載台110上且圍繞承載區110a。熱源140連接於載台110且對應於承載區110a。軟質加壓件150藉由驅動單元180(例如是汽缸)的驅 動而可升降地配置於承載區110a上方。電控單元190供使用者控制晶圓接合設備100之操作。
圖4是圖3的承載區承載晶圓的俯視圖。圖5是圖3的承載區承載晶圓的側視圖。請參考圖4及圖5，承載區110a適於承載相互疊設的兩晶圓W，各晶圓W的周緣包括一圓弧區段S1(標示於圖4)及一直線區段S2(標示於圖4)。這三個第一定位柱120及這兩個第二定位柱130適於共同定義一定位區域R(標示於圖4)，定位區域R的周緣包括一圓弧區段S1’(標示於圖4)及一直線區段S2’(標示於圖4)。定位區域R為預定對晶圓W進行定位的區域，定位區域R的圓弧區段S1’及直線區段S2’分別對應於晶圓W的圓弧區段S1及直線區段S2。這三個第一定位柱120適於移至定位區域R的圓弧區段S1’而抵靠晶圓W的圓弧區段S1而可透過三點定位的方式將兩晶圓W準確地定位於正確位置，且這兩個第二定位柱130適於如圖4所示移至定位區域R的直線區段S2’而抵靠晶圓W的直線區段S2，而可準確地使兩晶圓W的直線區段S2相互對齊。熱源140適於加熱承載區110a，以使兩晶圓W之間的一接合材M(繪示於圖5)升溫。熱源的溫度可設定為120~200度、130~150度、143~150度或145度。
圖6繪示圖1的軟質加壓件膨脹。軟質加壓件150例如是氣囊且可如圖6所示膨脹，並往承載區110a下移而加壓兩晶圓W，以使兩晶圓W藉由接合材M(繪示於圖5)而相接合。藉由軟質加壓件150的柔軟的特性，可確保其對晶圓W的加壓力道均勻。 所述氣囊的壓力可設定為0.04~0.05Mpa，所述氣囊的直徑例如為185毫米，其加壓晶圓W的時間可設定為1~5分鐘內的適當時間長度。
透過第一定位柱120、第二定位柱130及軟質加壓件150的上述作用方式，本實施例的晶圓接合設備100藉由標準化的作業流程確保了晶圓W的接合品質。
在本實施例中，可將各第一定位柱120及各第二定位柱130設計為可伸縮地連接於載台。當圖6所示的軟質加壓件150沿著加壓方向P加壓兩晶圓W時，各第一定位柱120及各第二定位柱130會被軟質加壓件150下壓，而第一定位柱120內縮於載台110，第二定位柱130內縮於前端固定座171以避免第一定位柱120及第二定位柱130阻礙軟質加壓件150對晶圓W之加壓。在軟質加壓件150移離各第一定位柱120及各第二定位柱130之後，各第一定位柱120及各第二定位柱130可藉由適當形式的彈性件所提供的彈性力而往上復位。
請參考圖3及圖4，本實施例的晶圓接合設備100包括三個位置調整組件160。這些位置調整組件160配置於載台110上，這些第一定位柱120分別連接於這些位置調整組件160。各位置調整組件160可調整對應的第一定位柱120的位置，使第一定位柱120在預定的位置抵靠於晶圓W的周緣的圓弧區段S1，以確實地對晶圓W進行三點定位。藉由位置調整組件160的設計，各第一定位柱120的位置可微調以因應不同直徑的晶圓W，其適用的直 徑範圍例如是149~151毫米。具體而言，各位置調整組件160例如是設計為可沿圓弧區段S1的徑向帶動對應的第一定位柱120移動，以調整對應的第一定位柱120的位置。在利用各位置調整組件160完成對應的第一定位柱120的位置調整之後，可藉由螺鎖或其他方式固定這些位置調整組件160。
請參考圖3至圖5，在本實施例中，晶圓接合設備100包括一驅動單元170。驅動單元170例如是汽缸，兩第二定位柱130連接於驅動單元170，驅動單元可驅動兩第二定位柱130往承載區110a移動而抵靠晶圓W的直線區段S2。具體而言，兩第二定位柱130的連線平行於一第一方向D1(標示於圖4)，驅動單元170適於驅動兩第二定位柱130沿垂直於第一方向D1的一第二方向D2(標示於圖4及圖5)往承載區110a移動，使晶圓W的直線區段S2藉由兩第二定位柱130的推抵而沿著第一方向D1對齊。
圖7是圖1的晶圓接合設備的部分構件方塊圖。請參考圖7，本實施例的晶圓接合設備100更可包括一熱風提供單元H。載台110的承載區110a例如為多孔性的陶瓷盤而具有多個孔隙，熱風提供單元H例如透過適當之空氣流路而連接至承載區110a的這些孔隙下方，且適於提供熱風。所述熱風從承載區110a下方透過這些孔隙而往承載區110a上方流動，以使兩晶圓W懸浮於承載區110a上方。藉此，可避免承載區110a與晶圓W之間的摩擦力阻礙第一定位柱120及第二定位柱130對晶圓W之定位的進行。所述熱風作用於晶圓W的上升力至少須大於兩晶圓W的總重量， 以順利地使兩晶圓W懸浮。此外，所述熱風的溫度可設定為120~150度、130~150度、130~140度或135度，以使晶圓W之間的接合材M保持為被加熱的狀態。
如圖7所示，本實施例的晶圓接合設備100可更包括一吸真空單元V。在第一定位柱120及第二定位柱130完成對晶圓W之定位之後，吸真空單元V可對承載區110a的這些孔隙進行吸真空，以在承載區110a產生真空吸附力而吸附固定兩晶圓W。
圖8繪示圖1的載台傾斜。請參考圖1及圖8，在本實施例中，晶圓接合設備100更包括至少一傾角調整組件A(繪示為兩個)，傾角調整組件A連接於載台110且適於如圖8所示調整載台110的傾角。藉由使載台110傾斜，可使載台110之承載區110a上的懸浮的晶圓W(繪示於圖4及圖5)傾斜地抵靠於第一定位柱120而不致非預期地飄移。本實施例的傾角調整組件A例如是螺桿的形式，其適於調整載台110的傾角為1~5度、2~4度、2.5~3.5度或3度。
圖9是圖1的晶圓接合設備的局部立體圖。圖10繪示圖9的結構於另一視角的立體圖。請參考圖2、圖9及圖10，本實施例的晶圓接合設備100更包括斷熱元件C1、C2。載台110在承載區110a下方具有一容納空間CS(標示於圖2)，容納空間CS容納熱源140，斷熱元件C1、C2配置於熱源140與容納空間CS的內表面之間，以避免熱源140的熱過度往承載區110a以外的部分傳遞。在本實施例中，斷熱元件C1、C2例如為環形且沿著熱源140 的至少部分周緣配置。具體而言，斷熱元件C1例如是斷熱雲母片，斷熱元件C2例如是隔熱墊圈。
本發明不對第一定位柱120的數量加以限制，以下藉由圖式對此舉例說明。圖11是本發明另一實施例的承載區承載晶圓的俯視圖。圖11所示實施例與圖4所示實施例的不同處在於，圖11所示實施例的第一定位柱120的數量為兩個，此兩第一定位柱120與第二定位柱130共同以三點定位的方式來定位晶圓W。也就是說，在第一定位柱120的數量為兩個的情況下，第二定位柱130除了用以進行晶圓W之周緣的直線區段S2的對齊，更用以配合兩第一定位柱120進行晶圓W之三點定位。在第一定位柱120的可微調距離有限的情況下，若第一定位柱120的數量如圖4所示為三個，則會限制了可適用的晶圓尺寸範圍。圖11所示實施例藉由將第一定位柱120的數量設計為兩個而無此問題。
圖12是本發明另一實施例的晶圓接合設備的立體圖。圖13是圖11的晶圓接合設備的局部俯視圖。請參考圖12及圖13，本實施例的晶圓接合設備200包括一載台210、一第一定位結構(繪示為兩第一定位柱220)、一第二定位結構230、一熱源240、一軟質加壓件250、一驅動單元270、一驅動單元280、一電控單元290。載台210包括一基座212及一承載單元214，承載單元214具有一承載區210a，這些第一定位柱220及第二定位結構230配置於載台210上且圍繞承載區210a。熱源240連接於載台210且對應於承載區210a。軟質加壓件250藉由驅動單元280(例如是汽缸)的驅 動而可升降地配置於承載區210a上方。電控單元290供使用者控制晶圓接合設備200之操作。
請參考圖12，在本實施例中，晶圓接合設備200更包括一驅動單元280’、一驅動單元295、一加熱平台218、一冷卻平台216及一壓合件225。加熱平台218配置於基座212上且對應於軟質加壓件250，承載單元214配置於加熱平台218上方。熱源240位於加熱平台218下方且連接於加熱平台218，壓合件255可升降地配置於基座212上方，冷卻平台216配置於基座212上且對應於壓合件225。驅動單元295可包含橫向移載機構2951，其配置於載台210上且適於驅動承載單元214橫向移動於加熱平台218與冷卻平台216之間。當承載單元214移至冷卻平台216時，壓合件225可下壓承載單元214上的晶圓W1、W2，使晶圓W1、W2之間的接合材冷卻凝固。
此外，驅動單元295更可包含升降機構2952，用以驅動承載單元214上升以便於讓橫向移載機構2951驅動承載單元214橫移，且可在承載單元214到達加熱平台218或冷卻平台216上方時驅動承載單元214下降以接觸加熱平台218或冷卻平台216。進一步而言，升降機構2952亦可用以驅動承載單元214成為傾斜狀態，帶動承載區210a往第一定位柱220傾斜以使兩晶圓W1、W2藉由重力而抵靠第一定位柱220。
圖14A至圖14C繪示圖13的第一定位柱的作動流程。驅動單元270例如是電動缸且適於驅動第一定位柱220移至圖14A 所示的第一抵靠位置以抵靠承載於承載區210a(繪示於圖13)上的一晶圓W1的周緣，且接著驅動單元270適於驅動第一定位柱220移至圖14B所示的第二抵靠位置以如圖14C所示抵靠疊置於晶圓W1上的另一晶圓W2的周緣。圖13所示的第二定位結構230適於將各晶圓W1、W2往第一定位柱220推抵。晶圓W2的半徑大於晶圓W1的半徑。
在本實施例中，圖13A所示的第一定位柱220所在的第一抵靠位置與圖13B及圖13C所示的第一定位柱220所在的第二抵靠位置之間的距離例如等於兩晶圓W1、W2的半徑的差，以使第一定位柱220可在圖14A所示狀態抵靠於晶圓W1的周緣並在圖14C所示狀態抵靠於晶圓W2的周緣。並且，驅動單元270’(例如是汽缸)可驅動第二定位結構230將各晶圓W1、W2往第一定位柱220推抵。藉此，可使晶圓W1的中心與晶圓W2的中心被調整至相同位置。
本實施例的熱源240、軟質加壓件250、驅動單元280、電控單元290的配置與作用方式相同或相似前述實施例的熱源140、軟質加壓件150、驅動單元180、電控單元190的配置與作用方式，於此不再贅述。
以下說明本實施例的晶圓接合設備200的詳細操作流程。圖15是圖12的晶圓接合設備的操作流程圖。請參考圖15，首先，開啟電源開關(步驟S11)。確認驅動單元270’(汽缸)壓力及位置(步驟S12)。啟動熱源240及冷卻平台216之致冷(步驟S13)。 設定晶圓尺寸(步驟S14~S15)。驅動單元270驅動第一定位柱220移至第一抵靠位置(步驟S16)。熱源240達到設定溫度(步驟S17)，如攝氏80~200度。置放晶圓W1於承載區210a(步驟S18)。按壓電控單元290的開始按鈕，系統判斷前述步驟的設定條件是否達成(步驟S19)。若未達成則回到步驟S12，若達成則利用吸真空單元(作用方式如同圖7所示的吸真空單元V)提供真空吸附力以吸附承載區210a上的晶圓(步驟20)。驅動單元270驅動第一定位柱220移至第二抵靠位置(步驟S21)。置放晶圓W2於承載區210a的晶圓W1上(步驟S22)。按壓電控單元290的開始按鈕(步驟S23)。驅動單元270’驅動第二定位結構230將晶圓W1、W2往第一定位柱220推抵(步驟S24)。利用升降機構2952驅動承載單元214下降(步驟S25)。晶圓W1、W2表面被熱源240加熱至攝氏80~200度或其他設定溫度(步驟S26)。利用軟質加壓件250加壓晶圓W1、W2(步驟S27)。驅動軟質加壓件250上升(步驟S28)。利用升降機構2952驅動承載單元214上升(步驟S29)。橫向移載機構2951驅動承載單元214橫移至冷卻平台216(步驟S30)。利用升降機構2952驅動承載單元214下降(步驟S31)。壓合件255下壓承載單元214上的晶圓W1、W2(步驟S32)。壓合件255上升(步驟S33)。驅動單元270’驅動第二定位結構230分離於晶圓W1、W2(步驟S34)。停止提供真空吸附力(步驟S35)。取出已相互接合的晶圓W1、W2(步驟S36)。按壓電控單元290的開始按鈕(步驟S37)。利用升降機構2952驅動承載單元214上升(步驟S38)。橫向移載機 構2951驅動承載單元214橫移至加熱平台218(步驟S39)，並回到步驟S12。
圖16是本發明另一實施例的承載區的示意圖。圖17是對應於圖16的承載區的軟質加壓件的示意圖。請參考圖16及圖17，本實施例的承載區310a包括多個承載台3101，軟質加壓件350包括一載盤351及多個軟質加壓單元352，這些軟質加壓單元352配置於載盤351的下表面且分別對應於這些承載台3101。詳細而言，這些軟質加壓單元352的尺寸彼此不同，這些承載台3101的尺寸彼此不同且分別對應於這些加壓單元352的尺寸。這些承載台3101可分別承載不同尺寸的晶圓，這些軟質加壓單元352可分別加壓這些承載台3101上的晶圓。在一些實施例中，可將承載區310a及軟質加壓件350的至少其中之一配置為可旋轉，以利軟質加壓單元352與承載台3101之對位。
本發明不對兩晶圓的定位方式加以限制，以下對此舉例說明。
圖18是本發明另一實施例的晶圓接合設備的局部立體圖。圖19是圖18的晶圓接合設備的部分構件立體圖。圖20及圖21分別是圖19的定位結構於不同視角的立體圖。請參考圖18至圖21，本實施例的晶圓接合設備400包括一載台410、一定位結構420、一座體425、一熱源440及一軟質加壓件450。座體425配置於載台410上且被定位結構420環繞。載台410上具有一承載區410a位於座體425處，承載區410a適於承載相互疊設的兩 晶圓(如同前述實施例的晶圓W1、W2)。定位結構420配置於載台410上且包括一第一定位部(繪示為第一環狀結構422)及一第二定位部(繪示為第二環狀結構424)。第一環狀結構422與承載區410a的一中心位置C之間的距離小於第二環狀結構424與中心位置C之間的距離。
圖22A是圖19的晶圓接合設備承載兩晶圓的局部放大圖。圖22B繪示圖22A的晶圓接合設備僅承載一個晶圓。圖22C繪示圖22A的晶圓接合設備未承載晶圓。第一環狀結構422適於如圖22B所示抵靠晶圓W1的周緣，第二環狀結構424適於如圖22A所示抵靠疊置於晶圓W1上的另一晶圓W2的周緣。並且，第一環狀結構422及第二環狀結構424同軸地相連接。藉此，可使晶圓W1的中心與晶圓W2的中心被調整至相同位置。
本實施例的熱源440、軟質加壓件450的配置與作用方式相同或相似前述實施例的熱源140、軟質加壓件150的配置與作用方式，於此不再贅述。
圖23是本發明另一實施例的晶圓接合設備的局部立體圖。圖24A是圖23的晶圓接合設備承載兩晶圓的局部放大圖。圖24B繪示圖24A的晶圓接合設備僅承載一個晶圓。圖24C繪示圖24A的晶圓接合設備未承載晶圓。圖23至圖24C所示實施例與圖18至圖22C所示實施例的差異在於定位結構的形式，其餘部分大致相同或相似，於後不再贅述。具體而言，本實施例的定位結構520的第一定位部包括一多個第一抵靠件522，定位結構520的第 二定位部包括多個第二抵靠件524，各第一抵靠件522及各第二抵靠件524在載台上的位置可調整。這些第一抵靠件522及第二抵靠件524圍繞座體525及其上的承載區510a。並且，各第一抵靠件522的高度可略高於各第二抵靠件524的高度。
各第二抵靠件524適於如圖24B所示抵靠晶圓W1的周緣，各第一抵靠件522適於如圖24A所示抵靠疊置於晶圓W1上的另一晶圓W2的周緣。並且，各第一抵靠件522及各第二抵靠件524的位置如上述般可調整以因應晶圓W1、W2的外徑。藉此，可使晶圓W1的中心與晶圓W2的中心被調整至相同位置。
100:晶圓接合設備
110:載台
110a:承載區
120:第一定位柱
130:第二定位柱
150:軟質加壓件
160:位置調整組件
170、180:驅動單元
171:前端固定座
190:電控單元
A:傾角調整組件

Claims (22)

  1. 一種晶圓接合設備，包括： 一載台，具有一承載區，其中該承載區適於承載相互疊設的兩晶圓，各該晶圓的周緣包括一圓弧區段； 一第一定位結構，包括至少兩第一定位柱，其中該至少兩第一定位柱配置於該載台上且適於抵靠該圓弧區段； 一第二定位結構，配置於該載台上且適於抵靠各該晶圓，其中該第一定位結構及該第二定位結構圍繞該承載區； 一驅動單元，配置於該載台上且適於驅動該第一定位結構或該第二定位結構抵靠各該晶圓； 一熱源，連接於該載台且適於加熱該承載區，以使該兩晶圓之間的一接合材升溫；以及 一軟質加壓件，可升降地配置於該承載區上方，其中該軟質加壓件適於往該承載區下移而加壓該兩晶圓，以使該兩晶圓藉由該接合材而相接合。
  2. 如請求項1所述的晶圓接合設備，其中該第二定位結構包括兩第二定位柱，該兩第二定位柱配置於該載台上，各該晶圓的周緣包括一直線區段，該兩第二定位柱適於抵靠該直線區段，以定位該兩晶圓且使該兩直線區段相互對齊。
  3. 如請求項2所述的晶圓接合設備，其中該至少兩第一定位柱及該兩第二定位柱可伸縮地連接於該載台，當該軟質加壓件加壓該兩晶圓時，該至少兩第一定位柱及該兩第二定位柱被該軟質加壓件下壓，而該至少兩第一定位柱內縮於該載台，該兩第二定位柱內縮於一前端固定座。
  4. 如請求項1所述的晶圓接合設備，包括至少兩位置調整組件，其中該至少兩位置調整組件配置於該載台上，該至少兩第一定位柱分別連接於該至少兩位置調整組件，各該位置調整組件適於調整對應的該第一定位柱的位置，以使該至少兩第一定位柱抵靠該圓弧區段。
  5. 如請求項4所述的晶圓接合設備，其中各該位置調整組件適於沿該圓弧區段的徑向調整對應的該第一定位柱的位置。
  6. 如請求項2所述的晶圓接合設備，其中該兩第二定位柱連接於該驅動單元，該驅動單元適於驅動該兩第二定位柱往該承載區移動而抵靠該直線區段。
  7. 如請求項6所述的晶圓接合設備，其中該兩第二定位柱的連線平行於一第一方向，該驅動單元適於驅動該兩第二定位柱沿垂直於該第一方向的一第二方向往該承載區移動。
  8. 如請求項1所述的晶圓接合設備，包括一熱風提供單元，其中該載台在該承載區具有多個孔隙，該熱風提供單元適於提供熱風，該熱風從該承載區下方透過該些孔隙而往該承載區上方流動，以使該兩晶圓懸浮於該承載區上方。
  9. 如請求項1所述的晶圓接合設備，包括一傾角調整組件，其中該傾角調整組件連接於該載台且適於調整該載台的傾角。
  10. 如請求項1所述的晶圓接合設備，包括至少一斷熱元件，其中該載台在該承載區下方具有一容納空間，該容納空間容納該熱源，該至少一斷熱元件配置於該熱源與該容納空間的至少部分內表面之間。
  11. 如請求項10所述的晶圓接合設備，其中該斷熱元件為環形且沿著該熱源的至少部分周緣配置。
  12. 如請求項1所述的晶圓接合設備，其中該軟質加壓件為一氣囊。
  13. 如請求項1所述的晶圓接合設備，其中該驅動單元適於驅動該第一定位結構移至一第一抵靠位置以抵靠承載於該承載區上的一該晶圓的周緣，且該驅動單元適於驅動該第一定位結構移至一第二抵靠位置以抵靠疊置於該晶圓上的另一該晶圓的周緣，該第二定位結構適於將各該晶圓往該第一定位結構推抵。
  14. 如請求項13所述的晶圓接合設備，其中該驅動單元為電動缸。
  15. 如請求項13所述的晶圓接合設備，其中該第一抵靠位置與該第二抵靠位置之間的距離等於該兩晶圓的半徑的差。
  16. 如請求項13所述的晶圓接合設備，包括另一驅動單元、一加熱平台、一冷卻平台及一壓合件，其中該載台包括一基座及一承載單元，該承載區位於該承載單元，該加熱平台配置於該基座上且對應於該軟質加壓件，該熱源連接於該加熱平台，該壓合件可升降地配置於該載台上方，該冷卻平台配置於該基座上且對應於該壓合件，該另一驅動單元配置於該載台上且適於驅動該承載單元移動於該加熱平台與該冷卻平台之間。
  17. 如請求項13所述的晶圓接合設備，其中該承載區適於傾斜以使該兩晶圓藉由重力而抵靠該第一定位結構。
  18. 如請求項1所述的晶圓接合設備，其中該軟質加壓件包括一載盤及多個軟質加壓單元，該承載區包括多個承載台，該些軟質加壓單元配置於該載盤的下表面且分別對應於該些承載台。
  19. 如請求項18所述的晶圓接合設備，其中該些軟質加壓單元的尺寸彼此不同，該些承載台的尺寸彼此不同且分別對應於該些加壓單元的尺寸。
  20. 一種晶圓接合設備，包括： 一載台，具有一承載區，其中該承載區適於承載相互疊設的兩晶圓； 一定位結構，配置於該載台上且包括至少一第一定位部及至少一第二定位部，其中該至少一第一定位部與該承載區的一中心位置之間的距離小於該至少一第二定位部與該中心位置之間的距離，該至少一第一定位部適於抵靠一該晶圓的周緣，該至少一第二定位部適於抵靠另一該晶圓的周緣； 一熱源，連接於該載台且適於加熱該承載區，以使該兩晶圓之間的一接合材升溫；以及 一軟質加壓件，可升降地配置於該承載區上方，其中該軟質加壓件適於往該承載區下移而加壓該兩晶圓，以使該兩晶圓藉由該接合材而相接合。
  21. 如請求項20所述的晶圓接合設備，其中該至少一第一定位部包括一第一環狀結構，該至少一第二定位部包括一第二環狀結構，該第一環狀結構及該第二環狀結構同軸地相連接。
  22. 如請求項20所述的晶圓接合設備，其中該至少一第一定位部包括一多個第一抵靠件，該至少一第二定位部包括多個第二抵靠件，各該第一抵靠件及各該第二抵靠件在該載台上的位置可調整。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM597981U (zh) * 2020-02-19 2020-07-01 總督科技股份有限公司 晶圓載盤之壓環裝卸裝置
TWM600933U (zh) * 2020-05-07 2020-09-01 鈦昇科技股份有限公司 晶圓裝卸機
TW202131394A (zh) * 2020-02-10 2021-08-16 台灣積體電路製造股份有限公司 處理半導體晶圓的方法
TW202232600A (zh) * 2019-08-27 2022-08-16 美商應用材料股份有限公司 經由定向的晶圓裝載作不對稱性校正

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6008113A (en) * 1998-05-19 1999-12-28 Kavlico Corporation Process for wafer bonding in a vacuum
US6975016B2 (en) * 2002-02-06 2005-12-13 Intel Corporation Wafer bonding using a flexible bladder press and thinned wafers for three-dimensional (3D) wafer-to-wafer vertical stack integration, and application thereof
JP4796120B2 (ja) * 2008-12-11 2011-10-19 三菱重工業株式会社 常温接合装置
US10872874B2 (en) * 2018-02-26 2020-12-22 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bonding apparatus and method of bonding substrates
TWI681500B (zh) * 2018-10-26 2020-01-01 志聖工業股份有限公司 晶圓加工機台及其加工方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202232600A (zh) * 2019-08-27 2022-08-16 美商應用材料股份有限公司 經由定向的晶圓裝載作不對稱性校正
TW202131394A (zh) * 2020-02-10 2021-08-16 台灣積體電路製造股份有限公司 處理半導體晶圓的方法
TWM597981U (zh) * 2020-02-19 2020-07-01 總督科技股份有限公司 晶圓載盤之壓環裝卸裝置
TWM600933U (zh) * 2020-05-07 2020-09-01 鈦昇科技股份有限公司 晶圓裝卸機

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