晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法技术方案

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，具体公开了晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法。该系统包括下治具、上治具和对位机构；下治具包括第一吸附台和若干间隔均布于第一吸附台周围的第一吸附件，第一吸附件弹性连接于第一吸附台；上治具包括第二吸附台和若干间隔固接于第二吸附台周围的第二吸附件，第二吸附件用于吸附与自身相接触的第一吸附件；对位机构包括下压头及活动连接于下压头的上压头和驱动组件，上压头位于下压头上方，上治具可拆卸安装于上压头，下压头用于放置下治具，驱动组件用于驱动每个第一吸附件靠近或远离对应的第二吸附件。该系统通过对第一吸附件的位置调整，得以实现下治具在下压头上的定位以及下治具与上治具的连接。具与上治具的连接。具与上治具的连接。

【技术实现步骤摘要】
晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法。

技术介绍

[0002]晶圆常温预键合在晶圆键合工艺中具有重要的作用，具有提高键合强度、改善键合质量、提高键合精度和降低键合温度的优点，从而提高整个工艺的可靠性和成品质量。
[0003]然而，预键合后的两片晶圆并非紧密结合的，故容易发生错动，甚至进入空气造成污染等情况。为此，亟需一种晶圆预键合位置及压力的保持系统，以确保两片晶圆在预键合后仍能够维持紧密贴合的状态。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供晶圆预键合保持系统及晶圆预键合保持方法，保证晶圆在预键合后仍维持紧密贴合的状态，进而避免在转移过程中偏移和污染等情况的发生，另外，在保持恒定压力下进行后续键合，可以有效减少键合初始阶段晶圆的相对错动，从而能够有效地提高晶圆预键及键合过程的效率及良品率。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]晶圆预键合保持系统，用于将上晶圆贴合于下晶圆，晶圆预键合保持系统包括下治具、上治具和对位机构；所述下治具包括第一吸附台和若干间隔均布于所述第一吸附台周围的第一吸附件，所述第一吸附台选择性吸附所述下晶圆，所述第一吸附件弹性连接于所述第一吸附台；所述上治具包括第二吸附台和若干间隔固接于所述第二吸附台周围的第二吸附件，所述第二吸附台选择性吸附所述上晶圆，所述第一吸附件与所述第二吸附件的数量相同且一一对应，所述第二吸附件用于吸附与自身相接触的所述第一吸附件；当所述下治具所吸附的所述下晶圆覆盖于所述上治具所吸附的上晶圆上时，所述第二吸附件能与对应的所述第一吸附件相接触，所述第一吸附件牵引所述第一吸附台且止动于所述第一吸附台与所述第二吸附台相接触；所述对位机构包括下压头及活动连接于所述下压头的上压头和驱动组件，所述上压头位于所述下压头上方，所述上治具可拆卸安装于所述上压头，所述下压头用于放置所述下治具，所述驱动组件用于驱动每个所述第一吸附件靠近或远离对应的所述第二吸附件。
[0007]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述驱动组件包括若干间隔均布于所述下压头周围的升降机构，所述升降机构与所述第一吸附件的数量相同，每个所述升降机构均用于带动一个所述第一吸附件。
[0008]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附件通过板簧与所述第一吸附台相连接，所述第一吸附件包括固接于所述板簧上表面的上吸附盘和固接于所述板簧下表面的下吸附盘，所述第二吸附件用于吸附所述上吸附盘，所述升降机构选择性连接所述下吸附盘。
[0009]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述板簧与所述第一吸附件的数量相同，每个所述第一吸附件均通过一个所述板簧连接于所述第一吸附台的侧面，所述第一吸附台能吸附位于所述第一吸附台上表面的所述下晶圆。
[0010]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第二吸附件包括磁铁，所述上吸附盘为磁吸件。
[0011]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述升降机构内贯通有吸盘气路，所述吸盘气路的两端分别安装有真空吸盘和吸盘真空接头，所述真空吸盘选择性吸附所述下吸附盘，所述吸盘真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备用于在所述吸盘真空接头的吸附面产生负压以吸附所述下吸附盘。
[0012]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第二吸附件具有吸附接触面，所述第二吸附台具有吸附定位面，所述第二吸附台用于吸附位于所述吸附定位面的所述上晶圆，所述上吸附盘与所述吸附接触面相接触，所述吸附接触面和所述吸附定位面均位于所述上治具的上表面。
[0013]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附台凹设有第一吸附槽组，所述第一吸附台内贯通有第一气路通孔，所述第一气路通孔的一端连通于所述第一吸附槽组，另一端连接有第一真空接头，所述第一真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第一吸附槽组在所述第一吸附槽组产生负压，以吸附所述下晶圆；和/或所述第二吸附台凹设有第二吸附槽组，所述第二吸附台内贯通有第二气路通孔，所述第二气路通孔的一端连通于所述第二吸附槽组，另一端连接有第二真空接头，所述第二真空接头能与负压设备可拆卸连通，负压设备通过所述第二吸附槽组在所述第二吸附槽组产生负压，以吸附所述上晶圆。
[0014]作为晶圆预键合保持系统的优选技术方案，所述第一吸附台和所述第二吸附台的外形均为圆柱体，所述第一吸附件设有三个，每两个所述第一吸附件之间均呈120
°
间隔均布。
[0015]晶圆预键合保持方法，应用于上述的晶圆预键合保持系统，包括以下步骤：
[0016]S1：使所述第二吸附台开始吸附所述上晶圆，将所述上治具安装于所述上压头；
[0017]S2：使所述第一吸附台开始吸附所述下晶圆，将所述下治具放置于所述下压头；
[0018]S3：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件移动至远离所述上压头的极限位置，以使所述下治具压紧于所述下压头；
[0019]S4：利用所述对位机构对所述上晶圆和所述下晶圆进行对位，待到对位完成后，驱动所述上压头朝向所述下压头移动，直至所述上晶圆与所述下晶圆相贴合；
[0020]S5：利用所述驱动组件驱动每个所述第一吸附件朝向所述上压头移动，直至所述第一吸附件与所述第二吸附件相接触，以使所述第二吸附件吸附所述第一吸附件；
[0021]S6：使所述第二吸附台停止吸附所述上晶圆，使所述第一吸附台停止吸附所述下晶圆，将所述上治具从所述上压头上拆除。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]该晶圆预键合保持系统通过驱动第一吸附件的方式，能够向置于下压头上的下治具施加向下的力，以至于下治具压紧于下压头上，得以实现对下治具在对位机构上的准确定位；带动第一吸附件与第二吸附件相接触后，相吸附的第二吸附件与第一吸附件能够使
得上治具与下治具的相对位置确定，结合第一吸附台止动于与第二吸附台相接触的限定，第一吸附件对第一吸附台的牵引力得以抵消第一吸附台的自重，以使上治具与下治具的相对位置保持固定，方便在上治具从上压头上拆除后，将上治具与下治具转移至后续设备中进行其他工艺。以上改进达成了对上晶圆和下晶圆的预键合操作，得以对预键合后的上晶圆和下晶圆施加恒定的压力，保证上晶圆和下晶圆在预键合后仍维持紧密贴合的状态，进而避免在转移过程中产生位置偏移和遭受污染等情况的发生，从而能够有效地提高晶圆预键及键合操作的效率及良品率，有助于实现上晶圆和下晶圆预键合的长时间保持。
[0024]该晶圆预键合保持方法通过对工作流程的提炼，得以对上晶圆与下晶圆顺序进行对位、预键合及保压的操作，通过对第一吸附件的两次位置调整，先后实现了下治具与下压头和上治具的相对位置确定，大幅降低了上晶圆与下晶圆因意外而产生位置偏移的风险。以上工作流程简洁流畅，有效地简化了操作的步骤，减少了操作人员的工作量，保障了晶圆预键合操作和保压操作的良品率，提高了工作的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.晶圆预键合保持系统，用于将上晶圆（1）贴合于下晶圆（18），其特征在于，包括：下治具（17），包括第一吸附台和若干间隔均布于所述第一吸附台周围的第一吸附件，所述第一吸附台选择性吸附所述下晶圆（18），所述第一吸附件弹性连接于所述第一吸附台；上治具（2），包括第二吸附台和若干间隔固接于所述第二吸附台周围的第二吸附件，所述第二吸附台选择性吸附所述上晶圆（1），所述第一吸附件与所述第二吸附件的数量相同且一一对应，所述第二吸附件用于吸附与自身相接触的所述第一吸附件；当所述下治具（17）所吸附的所述下晶圆（18）覆盖于所述上治具（2）所吸附的上晶圆（1）上时，所述第二吸附件能与对应的所述第一吸附件相接触，所述第一吸附件牵引所述第一吸附台且止动于所述第一吸附台与所述第二吸附台相接触；对位机构，包括下压头（16）及活动连接于所述下压头（16）的上压头（3）和驱动组件，所述上压头（3）位于所述下压头（16）上方，所述上治具（2）可拆卸安装于所述上压头（3），所述下压头（16）用于放置所述下治具（17），所述驱动组件用于驱动每个所述第一吸附件靠近或远离对应的所述第二吸附件。2.根据权利要求1所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述驱动组件包括若干间隔均布于所述下压头（16）周围的升降机构（14），所述升降机构（14）与所述第一吸附件的数量相同，每个所述升降机构（14）均用于带动一个所述第一吸附件。3.根据权利要求2所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第一吸附件通过板簧（9）与所述第一吸附台相连接，所述第一吸附件包括固接于所述板簧（9）上表面的上吸附盘（8）和固接于所述板簧（9）下表面的下吸附盘（10），所述第二吸附件用于吸附所述上吸附盘（8），所述升降机构（14）选择性连接所述下吸附盘（10）。4.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述板簧（9）与所述第一吸附件的数量相同，每个所述第一吸附件均通过一个所述板簧（9）连接于所述第一吸附台的侧面，所述第一吸附台能吸附位于所述第一吸附台上表面的所述下晶圆（18）。5.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述第二吸附件包括磁铁（7），所述上吸附盘（8）为磁吸件。6.根据权利要求3所述的晶圆预键合保持系统，其特征在于，所述升降机构（14）内贯通有吸盘气路（13），所述吸盘气路（13）的两端分别安装有真空吸盘（11）和吸盘真空接头（12），所述真空吸盘（11）选择性吸附所述下吸附盘（10），所述吸盘真空接头（12）能与负压设备可拆卸连通，负压设备用于在所述吸盘真空接...

【专利技术属性】
技术研发人员：么之光，高智伟，母凤文，郭超，
申请(专利权)人：天津中科晶禾电子科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：