一种键合设备制造技术

本发明专利技术提供一种键合设备，通过在上压盘组件与传动装置之间设置柔性压盘，上压盘组件的柔性压盘位于真空腔体内部，由于柔性压盘为可伸缩结构，当柔性压盘伸长或者膨胀体积增大时，柔性压盘给予与其连接的上压盘组件向下的压力，从而使得上压盘组件缓慢向下移动，直至上压盘组件与下压盘组件皆均匀紧贴键合对象后，柔性压盘继续给予上压盘组件向下的压力，这样使得上压盘组件能够对键合对象均匀施压，且由于柔性压盘具有柔性，其伸长或者体积膨胀时较为缓慢，因此保证了上压盘组件施力的缓慢性和均匀性。

Bonding equipment

The invention provides a bonding device, flexible platen is arranged between the upper platen assembly and the transmission device, flexible platen platen assembly is arranged in a vacuum chamber, because the flexible plate is a telescopic structure, when the flexible plate elongation or expansion volume increases, the flexible pressure plate is connected with the pressure on the pressure plate assemblies downwardly. Thus on the platen assembly slowly moving downward, until the upper platen assembly and the lower pressure plate assemblies are uniformly close to the bonding object, flexible plate continue to give pressure on the pressure plate assemblies downward, so that the pressure plate assembly to bond the object uniform pressure, and because the flexible platen is flexible, its elongation or volume expansion is slowly, thus ensuring the upper platen assembly force slow and uniformity.

【技术实现步骤摘要】
一种键合设备
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种键合设备。
技术介绍
晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起，常用的键合技术有：硅-硅直接键合、硅-玻璃直接键合、金属扩散键合、聚合物粘接键合等，该技术已经应用于多个半导体领域，是未来半导体行业发展的重要技术之一。根据不同的应用领域，晶圆键合的工艺参数都不相同，但是基本原理相似，主要包括抽真空、升温、施加压力、降温和破真空等工艺。通常情况下一套完整的晶圆键合工艺主要由两类设备组成：对准设备和键合设备。对准设备能够将两片晶圆根据对准标记对准，插入隔离片，固定两片晶圆，一般使用对准设备将一对晶圆对准和固定需要5-8分钟；键合设备能够通过抽真空、抽隔离片、升温、施加压力、降温和破真空将不同材料的晶圆或硅片结合在一起，键合设备键合一对晶圆或者硅片需要45-90分钟。随着晶圆键合技术在微机电系统(MEMS)制造、微光电系统，特别是CMOS图像传感器制造、以及新兴的三维芯片制造技术，如硅穿孔(TSV)技术中的广泛应用，键合技术对晶圆键合设备的性能不断提出更高的要求。如目前现有的键合加压方式分两种，一种为刚性加压，这种方式是动力源直接将压力通过主轴传递至压盘，再由压盘传递至硅片，采用这种方式需要具有足够刚性的压盘，否则易造成压盘中心与压盘周边的压力不一致。另一种为整体柔性加压，该结构为：驱动装置与上压盘组件之间使用波纹管连接，在驱动装置通过波纹管向上压盘组件施压时，在上压盘组件紧贴硅片表面后，波纹管逐渐收缩，逐渐形成刚性的管道，并向上压盘组件施加逐渐增大的压力，达到缓慢施压的效果。采用此种方式键合时，当波纹管长度较大时，真空腔体抽真空后，波纹管内外气压不一致，波纹管长时间受到大气压力较易出现破裂。此外，一旦波纹管内冲入大压力的气体时，波纹管管体的强度较小，因此越容易发生破裂。因此针对上述问题，有必要对现有的键合设备进行改良，避免出现上述问题。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出了一种键合设备，使上压盘组件与传动装置通过柔性压盘连接，所述柔性压盘为可伸缩结构，使得上压盘组件能够对键合对象均匀加压。为达到上述目的，本专利技术提供一种键合设备，从上至下依次包括一驱动装置；一传动装置，与所述驱动装置固接；一上压盘组件，与所述传动装置连接；一下压盘组件，与所述上压盘组件配合，用于键合放置于所述上压盘组件与所述下压盘组件之间的键合对象；所述上压盘组件和所述下压盘组件放置于真空腔体内；所述上压盘组件与所述传动装置通过柔性压盘连接，所述柔性压盘为可伸缩结构，所述柔性压盘使得所述上压盘组件对所述键合对象均匀加压。作为优选，所述柔性压盘与所述传动装置之间连接有止转机构，阻止所述上压盘组件相对于所述传动装置围绕垂直方向旋转。作为优选，所述柔性压盘从上至下包括一上板和一下板，所述上板与所述下板之间通过伸缩装置连接。作为优选，所述伸缩装置为下波纹管，所述下波纹管一端连接所述上板，另一端与所述下板连接。作为优选，所述上板与所述下板之间还设置有第一伸缩装置锁定机构，用于限制所述第一伸缩装置的伸长与缩短。作为优选，所述传动装置包括固定在所述柔性压盘顶部的主轴，所述主轴从所述真空腔体内延伸至所述真空腔体外并与所述驱动装置固接。作为优选，所述主轴通过推力关节轴承固定在所述柔性压盘顶部。作为优选，所述真空腔体具有顶部为上腔板，底部为下腔板，所述主轴从所述真空腔体内部穿过所述上腔板延伸至所述真空腔体外部。作为优选，所述上腔板上设置有导向轴，所述导向轴围绕所述主轴均匀分布，所述主轴顶部具有直径大于所述主轴直径的上法兰板，所述导向轴与所述上法兰板滑动连接，使得所述主轴可沿着所述导向轴上下运动。作为优选，所述上法兰板上具有与所述导向轴对应的圆孔，所述导向轴位于所述圆孔内，所述圆孔与所述导向轴之间为间隙配合。作为优选，所述主轴具有深孔，所述主轴通过梯形丝杆连接，所述梯形丝杆位于所述深孔内，所述梯形丝杆与所述深孔之间为间隙配合。作为优选，所述上法兰板的端面上固接有丝杆螺母，所述丝杆螺母具有与所述梯形丝杆配合的内螺纹，所述丝杆螺母通过螺纹配合固定在所述梯形丝杆上。作为优选，所述上腔板上围绕所述主轴设置有下法兰板，所述传动装置中还安装有上波纹管，所述上波纹管一端固定在所述上法兰板上，另一端固定在所述下法兰板上，所述上波纹管的半径小于所述导向轴与所述主轴的轴线之间的距离。作为优选，所述驱动装置与所述丝杆螺母之间的所述梯形丝杆上套有止推轴承。作为优选，所述驱动装置为电机。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种键合设备，从上至下依次包括一驱动装置；一传动装置，与所述驱动装置固接；一上压盘组件，与所述传动装置连接；一下压盘组件，与所述上压盘组件配合，用于键合放置于所述上压盘组件与所述下压盘组件之间的键合对象；所述上压盘组件和所述下压盘组件放置于真空腔体内；所述上压盘组件与所述传动装置通过柔性压盘连接，所述柔性压盘为可伸缩结构，所述柔性压盘使得所述上压盘组件对所述键合对象均匀加压。本专利技术通过在上压盘组件与传动装置之间设置柔性压盘，上压盘组件的柔性压盘位于真空腔体内部，由于柔性压盘为可伸缩结构，当柔性压盘伸长或者膨胀体积增大时，柔性压盘给予与其连接的上压盘组件向下的压力，从而使得上压盘组件缓慢向下移动，直至上压盘组件与下压盘组件皆均匀紧贴键合对象后，柔性压盘继续给予上压盘组件向下的压力，这样使得上压盘组件能够对键合对象均匀施压，且由于柔性压盘具有柔性，其伸长或者体积膨胀时较为缓慢，因此保证了上压盘组件施力的缓慢性和均匀性。附图说明图1为本专利技术提供的键和设备的剖面图；图中：1-电机、2-止推轴承、3-梯形丝杠、4-主轴、41-上法兰板、42-深孔、43-圆孔、5-上腔板、51-主轴孔、52-下法兰板、6-真空腔体、7-下压盘组件、8-下腔板、9-上压盘组件、10-下波纹管、11-波纹管锁定机构、12-推力关节轴承、13-止转机构、14-导向轴、15-上波纹管、16-丝杠螺母、17-上板、18-下板。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。请参照图1，本专利技术提供一种键合设备，从上至下依次包括一电机1，作为驱动键合的动力源。一传动装置，与电机1固接，由电机1驱动，并将电机1的动力向下传递至与其连接的部件上。一真空腔体6，由腔壁包裹而成，位于上部的腔壁为上腔板5，位于底部的腔壁为下腔板8，一般地，真空腔体6与真空泵连接，在键合时的加压过程中，需要将真空腔体6内部形成真空状态，防止在键合硅片或者晶圆时，硅片与晶圆之间的空气在键合后形成气泡，影响键合质量。在真空腔体6内，用于键合硅片或者晶圆的主要为上压盘组件9和下压盘组件7，硅片或者晶圆放置于上压盘组件9和下压盘组件7之间，上压盘组件9位于上部，下压盘组件7位于下部，上压盘组件9通过一柔性压盘与传动装置连接。具体地，柔性压盘从上至下包括上板17和下板18，上板17和下板18的直径皆等于或者略大于上压盘组件9的直径，上压盘组件9与下板18接触，在施压过程中，由于下板18的直径大于或者等于上压盘组件9的直径，从而增大上压盘组件9的受力面积，避免出现上压盘组件9上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种键合设备，从上至下依次包括一驱动装置；一传动装置，与所述驱动装置固接；一上压盘组件，与所述传动装置连接；一下压盘组件，与所述上压盘组件配合，用于放置于所述上压盘组件与所述下压盘组件之间的键合对象；所述上压盘组件和所述下压盘组件放置于真空腔体内；其特征在于，所述上压盘组件与所述传动装置通过柔性压盘连接，所述柔性压盘为可伸缩结构，所述柔性压盘使得所述上压盘组件对所述键合对象均匀施压。

【技术特征摘要】
1.一种键合设备，从上至下依次包括一驱动装置；一传动装置，与所述驱动装置固接；一上压盘组件，与所述传动装置连接；一下压盘组件，与所述上压盘组件配合，用于放置于所述上压盘组件与所述下压盘组件之间的键合对象；所述上压盘组件和所述下压盘组件放置于真空腔体内；其特征在于，所述上压盘组件与所述传动装置通过柔性压盘连接，所述柔性压盘为可伸缩结构，所述柔性压盘使得所述上压盘组件对所述键合对象均匀施压。2.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述柔性压盘与所述传动装置之间连接有止转机构，阻止所述上压盘组件相对于所述传动装置围绕垂直方向旋转。3.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述柔性压盘从上至下包括一上板和一下板，所述上板与所述下板之间通过伸缩装置连接。4.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述伸缩装置为下波纹管，所述下波纹管一端连接所述上板，另一端与所述下板连接。5.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述上板与所述下板之间还设置有第一伸缩装置锁定机构，用于限制所述第一伸缩装置的伸长与缩短。6.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述传动装置包括固定在所述柔性压盘顶部的主轴，所述主轴从所述真空腔体内延伸至所述真空腔体外并与所述驱动装置固接。7.如权利要求6所述的键合设备，其特征在于，所述主轴通过推力关节轴承固定在所述柔性压盘顶部。8.如权利要求6所述的键合设备，其特征在于，所述真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：付辉，商飞祥，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31