一种用于晶圆键合的顶针机构制造技术

本发明专利技术提供了一种用于晶圆键合的顶针机构，包括：下压顶针、导向滑块、位移传感器、柔性连接结构、下压－提升气缸、压力传感器及顶针座。该下压－提升气缸用于下压或提升该下压顶针；该下压顶针与该下压－提升气缸之间通过该柔性连接结构连接；该导向滑块的导轨安装在该顶针座上，该导向滑块固定在该下压顶针的侧面；该压力传感器固定于该顶针座，用于监测该下压－提升气缸的竖直方向的压力；该位移传感器固定于该顶针座，用于监测该下压顶针的位移。移。移。

【技术实现步骤摘要】
一种用于晶圆键合的顶针机构


[0001]本专利技术涉及半导体设备，尤其涉及用于晶圆键合的顶针机构。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断发展，晶圆键合得到了广泛的应用。在键合过程中，上卡盘中部由顶针向上晶圆施加压力，上晶圆形变过程中，键合波从晶圆中心向边缘移动，进而由中心至边缘依次释放上晶圆的吸附真空，使得两晶圆在键合波作用下完成键合。
[0003]晶圆键合过程将影响晶圆对准精度、晶圆键合强度等指标，进一步影响以后产品的可靠性指标。其中，在顶针下压过程中，晶圆向下移动不顺畅或者移动偏心时，会导致两片晶圆微滑片或者晶圆畸形，从而影响晶圆键合的质量。
[0004]顶针机构是实现晶圆键合工艺的关键部件。当前主流的顶针机构存在结构冗余、可靠性差、下压监控手段单一等问题。
[0005]基于此，亟需一种结构精简的顶针机构，可同时通过位移及压力传感器监控顶针下压过程，提高晶圆键合的质量。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的缺陷，提高晶圆键合的质量，本专利技术提供了一种用于晶圆键合的顶针机构。
[0007]所述顶针机构包括：下压顶针、导向滑块、位移传感器、柔性连接结构、下压－提升气缸、压力传感器及顶针座。
[0008]该下压－提升气缸用于下压或提升该下压顶针；
[0009]该下压顶针与该下压－提升气缸之间通过该柔性连接结构连接；
[0010]该导向滑块的导轨安装在该顶针座上，该导向滑块固定在该下压顶针的侧面；
[0011]该压力传感器固定于该顶针座，用于监测该下压－提升气缸的竖直方向的压力；
[0012]该位移传感器固定于该顶针座，用于监测该下压顶针的位移。
[0013]在一个实施例中，该顶针座为一倒L型基座，该倒L型基座包括侧部与水平部，该侧部与该水平部垂直连接。
[0014]在一个实施例中，该导向滑块的导轨设置在该侧部上，该导向滑块延该导轨上下滑动，确保该下压顶针的每次下压点是一样的。
[0015]在一个实施例中，该压力传感器固定在该下压－提升气缸的顶部与该水平部之间。
[0016]在一个实施例中，该位移传感器和该导轨的安装位置延该下压顶针的左右侧分布在该顶针座上。
[0017]在一个实施例中，该柔性连接结构与该下压顶针的顶部固定连接，该柔性连接结构的内部空间能容纳该下压－提升气缸的活塞法兰头，该柔性连接结构的内壁与该活塞法兰头表面具有一定间隔空间。
[0018]在一个实施例中，该柔性连接结构的上部为内凸结构，当该下压－提升气缸提升时，该下压－提升气缸的活塞法兰头与该内凸结构互相卡住以带动该下压顶针向上提升。
[0019]在一个实施例中，该内凸结构的内径小于该活塞法兰头的外径。
[0020]在一个实施例中，该下压－提升气缸的活塞法兰头安装在该柔性连接结构内部，该活塞法兰头的底部为弧面，当该下压－提升气缸下压时，该弧面的中心点与该柔性连接结构点接触，通过该点接触向下施力来下压下压顶针。
[0021]在一个实施例中，该下压顶针向下运动对晶圆施加作用力，以用于晶圆键合。
[0022]本专利技术的顶针机构具有以下特点：下压顶针与气缸采用柔性连接结构；下压顶针提升与下压通过同一个气缸实现；下压顶针带导向滑块；顶针机构具有位移、压力双监控传感器，且位移传感器外置。上述结构使得晶圆键合的顶针下压过程得到实时监控，并且降低了装配难度，并能保持下压点的精确度，使得晶圆键合的质量得以大幅提升。
附图说明
[0023]本专利技术的以上
技术实现思路
以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的专利技术的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
[0024]图1示出现有技术的用于晶圆键合的顶针机构；
[0025]图2示出根据本专利技术一实施例的用于晶圆键合的顶针机构示意图；
[0026]图3示出根据本专利技术一实施例的柔性连接结构与下压顶针的连接示意图；
[0027]图4示出根据本专利技术一实施例的用于晶圆键合的顶针机构的正视图。
具体实施方式
[0028]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。虽然本专利技术的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此专利技术的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作专利技术介绍的目的是为了覆盖基于本专利技术的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本专利技术的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本专利技术也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本专利技术的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0030]另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本专利技术的限制。
[0031]能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种管道、通道、组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用
语仅是用来区别不同的管道、通道、组件、区域、层和/或部分。
[0032]以下在具体实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。
[0033]图1示出现有技术的用于晶圆键合的顶针机构。如图1所示，该顶针机构包括下压顶针101、下压气缸102、提升气缸103。下压气缸102带动下压顶针101向下运动，提升气缸103将下压顶针101向上提起。下压顶针101向下运动，以便对晶圆104施力。
[0034]然而，上述图1的顶针机构的结构存在不少弊端。
[0035]首先，由于下压顶针101向下运动对晶圆104施加作用力的过程中，晶圆104的形变及作用力无法监控，导致产生如下风险：其一，下压顶针101向下移动不够顺畅，在指定时间内作用力未施加在晶圆104表面；其二，下压顶针101向下顶的过程中，下压顶针101移动偏心，导致作用在晶圆104表面的力不均匀。若下压顶针101向下移动不顺畅或者移动偏心时，晶圆键合会导致两片晶圆微滑片或者晶圆畸变，从而影响晶圆键合质量。
[0036]其次，图1中的提升气缸和下压气缸占据较大空间，导致本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆键合的顶针机构，其特征在于，所述顶针机构包括：下压顶针、导向滑块、位移传感器、柔性连接结构、下压－提升气缸、压力传感器及顶针座；该下压－提升气缸用于下压或提升该下压顶针；该下压顶针与该下压－提升气缸之间通过该柔性连接结构连接；该导向滑块的导轨安装在该顶针座上，该导向滑块固定在该下压顶针的侧面；该压力传感器固定于该顶针座，用于监测该下压－提升气缸的竖直方向的压力；该位移传感器固定于该顶针座，用于监测该下压顶针的位移。2.如权利要求1所述的用于晶圆键合的顶针机构，其特征在于，该顶针座为一倒L型基座，该倒L型基座包括侧部与水平部，该侧部与该水平部垂直连接。3.如权利要求2所述的用于晶圆键合的顶针机构，其特征在于，该导向滑块的导轨设置在该侧部上，该导向滑块延该导轨上下滑动，确保该下压顶针的每次下压点是一样的。4.如权利要求2所述的用于晶圆键合的顶针机构，其特征在于，该压力传感器固定在该下压－提升气缸的顶部与该水平部之间。5.如权利要求2所述的用于晶圆键合的顶针机构，其特征在于，该位移传感器和该导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王茁，
申请(专利权)人：拓荆键科海宁半导体设备有限公司，
类型：发明
国别省市：