对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置和方法，属于半导体晶圆加工领域。该装置包括上承载台和下承载台，所述下承载台上设置有第一吸附装置，所述下承载台的上表面设置有垫片，所述垫片连接有垫片驱动装置，所述下承载台下表面设置有升降及角度调节装置；所述上承载台包括内框和外框，所述内框的边缘区域位于所述外框上方，所述内框通过重力平衡装置与所述外框浮动连接，所述内框的边缘区域上设置有多个电容传感器，所述内框上设置有第二吸附装置。本发明专利技术采用楔形误差补偿的方法消除上下晶圆之间的楔形误差，使两片不平行的晶圆达到三维平行，最终达到提高晶圆键合精度的效果。

【技术实现步骤摘要】
对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置和方法
本专利技术涉及半导体晶圆加工领域，特别是指一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置和方法。
技术介绍
在IC制造过程中涉及多种半导体工艺，这些工艺需要用到不同的设备与方法，伴随着半导体工艺从微米级别发展到深亚微米、纳米级别，对IC制造过程的各个分系统的精准工作要求越来越高。作为在IC制造设备的一个关键部件就是晶圆对准预键合装置，此装置能达到的精度与效度将直接影响晶圆键合成功与否。在晶圆对准预键合工艺制造过程中，首先要满足的前提是将两片晶圆精准对位，即将两片晶圆分别进行表面处理后，通过精密的光学系统对两片晶圆上指定位置的标记(Mark)进行识别、定位，然后将两片晶圆进行对准。在晶圆对准预键合时，经常会出现两片晶圆平行度达不到要求的情况，上下两片晶圆不平行，存在楔形误差，导致对准预键合时，上下两片晶圆存在键合精度误差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置和方法，本专利技术采用楔形误差补偿的方法消除上下晶圆之间的楔形误差，使两片不平行的晶圆达到三维平行，最终达到提高晶圆键合精度的效果。本专利技术提供技术方案如下：第一方面，提供一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，包括上承载台和下承载台，其中：所述下承载台上设置有第一吸附装置，所述下承载台的上表面设置有垫片，所述垫片连接有垫片驱动装置，所述下承载台下表面设置有升降及角度调节装置；所述上承载台包括内框和外框，所述内框的边缘区域位于所述外框上方，所述内框通过重力平衡装置与所述外框浮动连接，所述内框的边缘区域上设置有多个电容传感器，所述内框上设置有第二吸附装置。进一步的，所述外框的内侧下部设置有向内的基台，所述内框的边缘区域位于所述基台上方，所述电容传感器设置在所述内框的边缘区域上并位于所述基台的上方。进一步的，所述升降及角度调节装置包括多个升降单元，多个升降单元位于下承载台下表面的不同位置。进一步的，所述多个升降单元在下承载台下表面对称分布，多个电容传感器在所述内框的边缘区域上对称分布，所述垫片的数量为多个，多个垫片在下承载台上表面的边缘区域上对称分布。进一步的，所述重力平衡装置为多个重力平衡气缸，每个重力平衡气缸均设置在外框上并通过一个竖向的弹簧与内框连接。进一步的，所述重力平衡气缸的活塞杆竖直向上，所述活塞杆顶端与横向的连杆连接，所述弹簧的顶端与连杆连接，底端与内框上表面的边缘区域连接。进一步的，所述多个重力平衡气缸在外框上对称分布，多个弹簧与内框的连接点在内框上对称分布。进一步的，所述内框下表面的边缘区域设置有多个对称分布的支撑凸点。第二方面，提供对晶圆键合中楔形误差进行补偿的方法，该方法包括：通过第一吸附装置将下晶圆吸附在下承载台上表面，通过第二吸附装置将上晶圆吸附在上承载台的内框下表面；下承载台上的垫片通过垫片驱动装置推进到下晶圆上表面的边缘区域；重力平衡装置对上承载台的内框进行重力平衡；下承载台由升降及角度调节装置驱动上升，直至与上晶圆产生接触，上承载台的内框由下承载台带动继续上升，各个电容传感器测量其数值的变化；根据各个电容传感器的数值，通过升降及角度调节装置调节下承载台的角度，使下晶圆与上晶圆平行；升降及角度调节装置带动下承载台下降，完成楔形误差补偿的过程。进一步的，所述重力平衡装置对上承载台的内框进行重力平衡，包括：多个重力平衡气缸按照标定压力进气对上承载台的内框进行重力平衡；所述下承载台由升降及角度调节装置驱动上升，直至与上晶圆产生接触，上承载台的内框由下承载台带动继续上升，各个电容传感器测量其数值的变化，包括：所述下承载台由多个升降单元驱动上升，直至与上晶圆产生接触，上承载台的内框由下承载台带动继续上升，各个电容传感器测量其数值的变化；所述根据各个电容传感器的数值，通过升降及角度调节装置调节下承载台的角度，使下晶圆与上晶圆平行，包括：根据各个电容传感器的数值，调节各个升降单元的高度，使下晶圆与上晶圆平行；所述升降及角度调节装置带动下承载台下降，完成楔形误差补偿的过程，包括：多个升降单元同时带动下承载台下降，完成楔形误差补偿的过程。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可以在晶圆键合中进行晶圆对准时，通过下晶圆与上晶圆接触，带动电容传感器测量并计算上下晶圆的平行度，并由升降及角度调节装置进行角度调整，从而对上下晶圆之间的不平行进行补偿。本专利技术采用楔形误差补偿的方法消除上下晶圆之间的楔形误差，确保上下晶圆标定的标记点的精准对位，以确保上下两片晶圆平行度来减少因三角误差造成的精度误差，使两片不平行的晶圆达到三维平行，最终达到提高晶圆键合精度的效果。附图说明图1为本专利技术的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置的结构图；图2～7为本专利技术的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的方法各个步骤的示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。实施例1：本专利技术实施例提供一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，如图1所示，该装置包括上承载台100和下承载台200，其中：下承载台200上设置有第一吸附装置，下承载台200的上表面设置有垫片201，垫片201连接有垫片驱动装置，下承载台200下表面设置有升降及角度调节装置202。上承载台100包括内框101和外框102，内框101的边缘区域位于外框102上方，内框101通过重力平衡装置103与外框102浮动连接，使得上承载台内框浮动于上承载台外框上，内框101的边缘区域上设置有多个电容传感器104，内框上101设置有第二吸附装置。本专利技术在使用时，首先通过第一吸附装置将下晶圆400吸附在下承载台上表面，通过第二吸附装置将上晶圆300吸附在上承载台的内框下表面，如图2所示。本专利技术并不限定第一吸附装置和第二吸附装置的具体形式，可以是负压吸附装置，也可以是基于伯努利原理的吸附装置等。然后下承载台上的垫片通过垫片驱动装置推进到下晶圆上表面的边缘区域，如图3所示。垫片驱动装置可以是气缸等，本专利技术对此不做限定。接着通过重力平衡装置对上承载台的内框进行重力平衡，如图4所示。重力平衡完毕后，下承载台由升降及角度调节装置驱动上升，直至下晶圆上表面的垫片与上晶圆下表面产生接触，在存在楔形误差时，上下两片晶圆并非平行接触而是一侧先接触，上下晶圆或只左部分或右部分接触，所以上下晶圆还需继续上升，此时上承载台的内框由下承载台带动继续上升，各个电容传感器测量其数值的变化，通过电容传感器记录浮动的上下承载台在对准调整过程中分别运动的位移，直至所有电容传感器全部出现有效读数，下承载台停止上升，如图5所示。根据各个电容传感器的数值，计算出上下晶圆的平行度偏差，计算得到下承载台需要调节的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，包括上承载台和下承载台，其中：/n所述下承载台上设置有第一吸附装置，所述下承载台的上表面设置有垫片，所述垫片连接有垫片驱动装置，所述下承载台下表面设置有升降及角度调节装置；/n所述上承载台包括内框和外框，所述内框的边缘区域位于所述外框上方，所述内框通过重力平衡装置与所述外框浮动连接，所述内框的边缘区域上设置有多个电容传感器，所述内框上设置有第二吸附装置。/n

【技术特征摘要】
20200707 CN 20201064377181.一种对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，包括上承载台和下承载台，其中：
所述下承载台上设置有第一吸附装置，所述下承载台的上表面设置有垫片，所述垫片连接有垫片驱动装置，所述下承载台下表面设置有升降及角度调节装置；
所述上承载台包括内框和外框，所述内框的边缘区域位于所述外框上方，所述内框通过重力平衡装置与所述外框浮动连接，所述内框的边缘区域上设置有多个电容传感器，所述内框上设置有第二吸附装置。


2.根据权利要求1所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，所述外框的内侧下部设置有向内的基台，所述内框的边缘区域位于所述基台上方，所述电容传感器设置在所述内框的边缘区域上并位于所述基台的上方。


3.根据权利要求2所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，所述升降及角度调节装置包括多个升降单元，多个升降单元位于下承载台下表面的不同位置。


4.根据权利要求3所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，所述多个升降单元在下承载台下表面对称分布，多个电容传感器在所述内框的边缘区域上对称分布，所述垫片的数量为多个，多个垫片在下承载台上表面的边缘区域上对称分布。


5.根据权利要求1-4任一所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，所述重力平衡装置为多个重力平衡气缸，每个重力平衡气缸均设置在外框上并通过一个竖向的弹簧与内框连接。


6.根据权利要求5所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，其特征在于，所述重力平衡气缸的活塞杆竖直向上，所述活塞杆顶端与横向的连杆连接，所述弹簧的顶端与连杆连接，底端与内框上表面的边缘区域连接。


7.根据权利要求6所述的对晶圆键合中楔形误差进行补偿的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：司伟，杨光，
申请(专利权)人：北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11