一种晶圆调平方法、芯片键合方法、芯片键合设备及光刻系统技术方案

本发明专利技术属于光刻技术领域，具体公开了一种晶圆调平方法、芯片键合方法、芯片键合设备及光刻系统。其中晶圆调平方法包括：在调平区域中选择调平检测点；对每一调平检测点，获取调平检测点的X和Y坐标，键合头沿Z坐标方向靠近调平检测点的过程中，实时检测键合头内部流量变化，获取调平检测点的Z坐标；拟合得到拟合调平平面，求得调平区域的整体倾斜度；调整晶圆台。芯片调平方法在进行芯片键合前，先对晶圆采用上述晶圆调平方法进行调平；芯片键合设备采用芯片键合方法进行键合，光刻系统包括芯片键合设备。本发明专利技术提供的晶圆调平方法、芯片键合方法、芯片键合设备及光刻系统，能够提高芯片与晶圆键合质量，提高芯片键合高度一致性。提高芯片键合高度一致性。提高芯片键合高度一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆调平方法、芯片键合方法、芯片键合设备及光刻系统


[0001]本专利技术涉及光刻
，尤其涉及一种晶圆调平方法、芯片键合方法、芯片键合设备及光刻系统。

技术介绍

[0002]芯片-晶圆(chip-to-wafer，C2W)键合技术是MEMS技术发展和实用化的关键技术之一，其能通过化学和物理作用将多个芯片键合在整张晶圆上，以制备形成高级程度及小体积的微型控制器、微型传感器等。
[0003]现有技术提供的芯片键合设备通常采用键合头垂直吸取待键合芯片后移送至晶圆的上方，使芯片与晶圆通过键合胶键合呈一体。芯片键合完成后，后续需要再次进行光刻生产其他图形。由于光刻机的焦深一般有限，因此，芯片键合后的高度一致性直接影响光刻机的光刻精度，在有些工艺情况下，单个芯片的高度差要求不超过1微米甚至更低。
[0004]影响芯片贴合后的高度偏差的因素非常多，包括键合胶的厚度一致性、晶圆形貌以及晶圆表面和键合头的垂直度等，其中，键合胶的厚度一致性及晶圆形貌受来料影响较大，在键合过程中难以控制，从而使键合头与晶圆表面的垂直度控制成为调控高度偏差的重要因素。而现有技术调节键合头与晶圆表面垂直度的方法操作麻烦，成本较高，且效率较低，难以实现对晶圆表面平整度的快速调节。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种晶圆调平方法，能够实现对晶圆的快速调平，操作简单，成本低，效率高。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种芯片键合方法，提高键合质量，降低键合成本。
[0007]本专利技术的又一目的在于提供一种芯片键合设备，提高芯片键合质量，降低芯片键合成本。
[0008]本专利技术的再一目的在于提供一种光刻系统，提高光刻质量和光刻效率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种晶圆调平方法，包括如下步骤：
[0011]在晶圆的调平区域中选择至少三个不在同一直线上的调平检测点；
[0012]对每一所述调平检测点，键合头正对所述调平检测点，获取所述调平检测点的X坐标和Y坐标，所述键合头沿Z坐标方向靠近所述调平检测点的过程中，实时检测所述键合头内部流量变化，当所述内部流量的检测值保持不变或在预设范围内上下波动时，记录所述键合头的当前高度位置为Z坐标；
[0013]根据所述至少三个调平检测点的所述X坐标、所述Y坐标及所述Z坐标，拟合得到拟合调平平面，求得所述调平区域的整体倾斜度；
[0014]根据所述整体倾斜度，对晶圆台上端面进行绕X轴和/或绕Y轴调节
[0015]作为一种晶圆调平方法的优选技术方案，所述Z坐标方向为所述键合头的竖直升
降方向，所述XY平面与所述键合头的吸附面平行。
[0016]作为一种晶圆调平方法的优选技术方案，所述晶圆调平方法还包括：根据所述晶圆的上表面状态，确定所述晶圆上的所述调平区域的个数。
[0017]作为一种晶圆调平方法的优选技术方案，确定所述晶圆上的所述调平区域的个数具体包括：
[0018]在所述晶圆的上表面确定三个以上不在同一直线上的预检测点；
[0019]对每一所述预检测点，键合头正对所述预检测点，获取所述预检测点的X坐标和Y坐标，所述键合头沿Z坐标方向靠近所述预检测点的过程中，实时检测所述键合头内部流量变化，当所述内部流量的检测值保持不变或在预设范围内上下波动时，记录所述键合头的当前高度位置为所述预检测点的Z坐标；
[0020]根据所有预检测点的坐标，拟合得到预检测平面；
[0021]当所述预检测平面的拟合误差大于预设值时，在所述晶圆上表面设置至少两个调平区域。
[0022]作为一种晶圆调平方法的优选技术方案，当所述预检测平面的拟合误差小于或等于所述预设值时，将所述预检测平面作为所述拟合调平平面。
[0023]作为一种晶圆调平方法的优选技术方案，所述调平区域为圆形、扇形、弧形、扇环形、弓形或矩形。
[0024]一种芯片键合方法，包括如下步骤：
[0025]采用如上所述的晶圆调平方法对所述晶圆的调平区域进行调平；
[0026]采用所述键合头吸取芯片并将所述芯片键合至已调平的所述调平区域中。
[0027]作为一种芯片键合方法的优选技术方案，当所述调平区域的数量大于1时，对每一所述调平区域进行调平后，将所述调平区域内需要键合的所述芯片键合至所述调平区域中，当前所述调平区域内所需键合的芯片全部键合完成后，进行下一所述调平区域的调平及键合。
[0028]一种芯片键合设备，包括键合头及用于检测所述键合头内部流量的流量传感器，其特征在于，采用如上所述的芯片键合方法实现所述芯片与所述晶圆的键合。
[0029]一种光刻系统，包括如上所述的芯片键合设备。
[0030]本专利技术的有益效果在于：
[0031]本专利技术提供的晶圆调平方法，通过键合头内部自带的流量传感器检测键合头内部的流量变化确定调平检测点的高度坐标值，无需额外的检测设备，检测方法简单方便，成本较低，效率较高；且检测调平完毕后即可对芯片进行键合，需要进行结构拆装，能够提高键合效率。
[0032]本专利技术提供的芯片键合方法，由于采用上述的晶圆调平方法，在芯片键合之前，先对芯片需要键合的调平区域进行调平，能够保证芯片键合的高度一致性，提高芯片键合的质量，同时降低芯片键合成本。
[0033]本专利技术提供的芯片键合设备，由于采用上述的芯片键合方法进行芯片键合，能够提高芯片键合的高度一致性，提高芯片键合质量，降低芯片键合成本。
[0034]本专利技术提供的光刻机，由于采用上述的芯片键合设备，能够提高光刻质量，降低光刻成本。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例一提供的芯片键合设备的结构示意图；
[0036]图2是本专利技术实施例一提供的键合头组件的结构示意图；
[0037]图3是本专利技术实施例一提供的流量传感器读值与键合头下降高度的关系图；
[0038]图4是本专利技术实施例一提供的晶圆调平方法的流程图；
[0039]图5是本专利技术实施例一提供的晶圆上调平检测点的示意图；
[0040]图6是本专利技术实施例二提供的晶圆调平方法的流程图；
[0041]图7是本专利技术实施例二提供的晶圆上调平区域及调平检测点的示意图；
[0042]图8是本专利技术实施例三提供的芯片键合方法的流程图；
[0043]图9是本专利技术实施例四提供的芯片键合设备的结构示意图。
[0044]图中标记如下：
[0045]1-芯片键合区；11-晶圆台；12-吸盘；13-晶圆；131-调平检测点；132-调平区域；14-键合胶；
[0046]2-芯片对准区；21-基座；22-芯片暂存台；23-第二视觉检测装置；
[0047]3-芯片剥离区；31-蓝膜台；32-蓝膜片；33-芯片拾取机构；
[0048]4-键合头组件；41-键合头；411-吸附面；412-吸附气道；42-第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆调平方法，其特征在于，包括如下步骤：在晶圆(13)的调平区域(132)中选择至少三个不在同一直线上的调平检测点(131)；对每一所述调平检测点(131)，键合头(41)正对所述调平检测点(131)，获取所述调平检测点(131)的X坐标和Y坐标，所述键合头(41)沿Z坐标方向靠近所述调平检测点(131)的过程中，实时检测所述键合头(41)内部流量变化，当所述内部流量的检测值保持不变或在预设范围内上下波动时，记录所述键合头(41)的当前高度位置为Z坐标；根据所述至少三个调平检测点(131)的所述X坐标、所述Y坐标及所述Z坐标，拟合得到拟合调平平面，求得所述调平区域(132)的整体倾斜度；根据所述整体倾斜度，对晶圆台上端面进行绕X轴和/或绕Y轴调节。2.根据权利要求1所述的晶圆调平方法，其特征在于，所述Z坐标方向为所述键合头(41)的竖直升降方向，所述XY平面与所述键合头(41)的吸附面(411)平行。3.根据权利要求1所述的晶圆调平方法，其特征在于，所述晶圆调平方法还包括：根据所述晶圆(13)的上表面状态，确定所述晶圆(13)上的所述调平区域(132)的个数。4.根据权利要求3所述的晶圆调平方法，其特征在于，确定所述晶圆(13)上的所述调平区域(132)的个数具体包括：在所述晶圆(13)的上表面确定三个以上不在同一直线上的预检测点；对每一所述预检测点，键合头(41)正对所述预检测点，获取所述预检测点的X坐标和Y坐标，所述键合头(41)沿Z坐标方向靠近所述预检测点的过程中，实时检测所述键合头(41)内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞彪，朱鸷，
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：