CN117174603A - 可提高对位准确度的键合设备 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可提高对位准确度的键合设备，主要包括一压合单元、一载台及若干个可动式吸附模块。压合单元面对载台，并用以键合放置在载台上的基板。可动式吸附模块包括一框体、一吸附单元、一滚动模块及一吸附单元驱动器，其中吸附单元驱动器连接框体，并经由框体带动吸附单元升降。滚动模块位于框体及吸附单元之间，使得吸附单元可相对于框***移。在对位基板的过程中，可动式吸附模块可以持续吸附并拉平基板，以利于提高对位基板的准确度。

Description

可提高对位准确度的键合设备

技术领域

本发明有关于一种可提高对位准确度的键合设备，在对位基板的过程中，可动式吸附模块可持续吸附并拉平基板，以利于提高对位基板的准确度。

背景技术

集成电路技术的发展已经成熟，且目前电子产品朝向轻薄短小、高性能、高可靠性与智能化的趋势发展。电子产品中的芯片会对电子产品的性能产生重要影响，其中前述性能部分相关于芯片的厚度。举例来说，厚度较薄的晶圆可以提高散热效率、增加机械性能、提升电性以及减少封装的体积及重量。

于半导体制程中，通常会在晶圆的背面(即下表面)进行减薄制程、通孔蚀刻制程与背面金属化制程。一般而言，在进行晶圆减薄制程前会先进行键合制程，主要将黏合层设置在晶圆与载体(例如，蓝宝石玻璃)之间，并通过压合单元及载台压合层叠的晶圆及载体，已完成晶圆及载体的键合。完成晶圆减薄制程后，进行解键合制程，以将晶圆与载体分离。

然而，晶圆的各个材料层的膨胀系数不同，因此晶圆在经过高温的制程后往往会产生晶圆翘曲(warpage)。此外各个晶圆可能会有不同的翘曲形状，例如马鞍状、山丘状等，而不利于后续在键合制程中对层叠的晶圆进行对位，并容易发生对位不准确的情形。

发明内容

为了解决先前技术所面临的问题，本发明提出一种新颖的可提高对位准确度的键合设备，可通过复数个可动式吸附模块吸附放置在载台的承载面上的翘曲基板，并拉平翘曲的基板。对位单元在对位基板的过程中，可动式吸附模块会持续吸附基板，并随着基板相对于载台的承载面位移，使得对位单元可以对平整的基板进行对位，并有利于提高基板对位的准确度。

本发明的一目的，在于提出一种可提高对位准确度的键合设备，主要包括一第一腔体、一第二腔体、一压合单元、一载台及复数个可动式吸附模块，其中第一腔体用以连接第二腔体，并于两者之间形成一密闭空间。

可动式吸附模块设置在载台上，并包括一框体、一吸附单元、一滚动模块及一吸附单元驱动器，其中吸附单元驱动器经由框体连接并带动吸附单元相对于载台的承载面升降。具体而言，吸附单元驱动器可带动吸附单元升起，并吸附翘曲的基板。而后吸附单元驱动器会带动吸附单元下降，以将基板翘曲的部分拉平。

滚动模块位于框体及吸附单元之间，使得吸附单元可相对于框体沿着平行载台的承载面的方向位移。对位单元在对位基板的过程中，吸附单元会持续吸附基板，其中对位单元会经由基板带动吸附单元相对于载台的承载面位移。因此在对位的过程中，基板不会回复到原本翘曲的状态，并有利于提高基板对位的准确度。

本发明的一目的，在于提出一种可提高对位准确度的键合设备，主要于吸附单元及框体之间设置一滚动模块或一变形单元，以利于吸附单元相对于框***移。通过滚动模块或变形单元的设置，更可减少吸附单元及框体之间的磨擦力，以避免吸附单元及框体相对位移时产生污染微粒。

为了达到上述的目的，本发明提出一种可提高对位准确度的键合设备，包括：一第一腔体；一第二腔体，面对第一腔体，其中第一腔体用以连接第二腔体，并于第一腔体及第二腔体之间形成一密闭空间；一压合单元，连接第一腔体，且位于密闭空间；一载台，连接第二腔体，且位于密闭空间，载台包括一承载面朝向压合单元，承载面用以承载一第一基板，并于第一基板上放置一第二基板，其中载台的承载面上设置复数个设置凹槽；及复数个可动式吸附模块，包括：一框体，设置在承载面的设置凹槽内；一吸附单元，连接框体，其中吸附单元用以吸附放置在载台的承载面上的第一基板；一滚动模块，位于框体与吸附单元之间，使得吸附单元相对于框***移；一吸附单元驱动器，连接框体，并经由框体带动吸附单元相对于载台的承载面升降，使得吸附单元拉平吸附的第一基板。

本发明提供另一种可提高对位准确度的键合设备，包括：一第一腔体；一第二腔体，面对第一腔体，其中第一腔体用以连接第二腔体，并于第一腔体及第二腔体之间形成一密闭空间；一压合单元，连接第一腔体，且位于密闭空间；一载台，连接第二腔体，且位于密闭空间，载台包括一承载面朝向压合单元，承载面用以承载一第一基板，并于第一基板上放置一第二基板，其中载台的承载面上设置复数个设置凹槽；及复数个可动式吸附模块，包括：一框体，设置在承载面的设置凹槽内；一吸附单元，连接框体，其中吸附单元用以吸附放置在载台的承载面上的第一基板；一变形单元，位于框体与吸附单元之间，使得吸附单元相对于框***移；一吸附单元驱动器，连接框体，并经由框体带动吸附单元相对于载台的承载面升降，使得吸附单元拉平吸附的第一基板。

在本发明至少一实施例中，包括复数个距离量测单元设置于压合单元上，并用以量测复数个距离量测单元与放置在载台的承载面上的第一基板之间的距离。

在本发明至少一实施例中，其中吸附单元驱动器依据距离量测单元量测的结果，调整吸附单元的上升高度，使得吸附单元吸附第一基板。

在本发明至少一实施例中，其中吸附单元包括一吸附口及一抽气管线，抽气管线流体连接吸附口，并用以在吸附口上形成负压，使得吸附口吸附放置在承载面上的第一基板。

在本发明至少一实施例中，其中框体包括一容置空间用以容置吸附单元，容置空间的截面积大于吸附单元的截面积，使得吸附单元在容置空间内相对于载台的承载面位移。

在本发明至少一实施例中，其中框体的容置空间包括至少一连接底面，并于连接底面上设置至少一穿孔，滚动模块位于连接底面上，一紧固件穿过连接底面的穿孔连接吸附单元，其中穿孔的截面积大于紧固件的一杆部的截面积。

在本发明至少一实施例中，其中滚动模块包括一底座、复数个滚珠及一底座，底座连接框体，底座连接吸附单元，而复数个滚珠则位于底座与底座之间。

在本发明至少一实施例中，包括复数个弹性单元，位于框体与吸附单元之间。

在本发明至少一实施例中，包括复数个对位单元位于载台的承载面上，并用以对位第一基板及第二基板，对位单元对位第一基板的过程中，会经由第一基板带动吸附单元在框体的容置空间内，相对于载台的承载面位移。

本发明的有益效果是：提供一种新颖的具有可动吸附模块的键合机台，对位单元在对位基板的过程中，可动吸附模块会持续吸附基板，并随着基板相对于载台的承载面位移，使得对位单元可以对平整的基板进行对位，并有利于提高基板对位的准确度。

附图说明

图1为本发明可提高对位准确度的键合设备一实施例的立体示意图。

图2为本发明可提高对位准确度的键合设备一实施例的剖面示意图。

图3为本发明可提高对位准确度的键合设备的压合单元及载台一实施例的立体示意图。

图4为本发明可提高对位准确度的键合设备的可动式吸附模块一实施例的立体剖面示意图。

图5为本发明可提高对位准确度的键合设备的吸附单元及框体一实施例的立体分解示意图。

图6为本发明可提高对位准确度的键合设备的吸附单元及框体一实施例的立体透视图。

图7为本发明可提高对位准确度的键合设备的吸附单元、框体及滚动模块一实施例的剖面示意图。

图8为本发明可提高对位准确度的键合设备的滚动模块一实施例的立体透视图。

图9为本发明可提高对位准确度的键合设备上升吸附基板一实施例的剖面示意图。

图10为本发明可提高对位准确度的键合设备吸附并拉平基板一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-可提高对位准确度的键合设备；111-第一腔体；112-密闭空间；113-第二腔体；121-第一基板；123-第二基板；13-压合单元；14-对位单元；15-载台；151-承载面；153-设置凹槽；155-抽气口；16-抽气马达；17-可动式吸附模块；171-吸附单元驱动器；172-容置空间；1721-第一开口；1723-第二开口；1725-连接底面；173-吸附单元；1731-吸附口；1732-固定孔；1733-弹性单元；1735-抽气管线；174-间隔空间；175-紧固件；1751-头部；1753-杆部；177-框体；1771-穿孔；179-滚动模块；1791-底座；1792-凹槽；1793-底座；1794-连接孔；1795-滚珠；18-距离量测单元；191-腔体驱动器；193-压合单元驱动器。

具体实施方式

请参阅图1及图2，分别为本发明可提高对位准确度的键合设备一实施例的立体示意图及剖面示意图。如图所示，可提高对位准确度的键合设备10包括一第一腔体111、一第二腔体113、一压合单元13、一载台15及复数个可动式吸附模块17，其中第一腔体111面对第二腔体113，且第一腔体111可相对于第二腔体113位移。

如图2所示，压合单元13位于第一腔体111内，并且连接第一腔体111。载台15则位于第二腔体113内，并且连接第二腔体113。载台15的承载面151朝向压合单元13。第一腔体111连接第二腔体113后，会在两者之间形成一密闭空间112，而压合单元13及载台15则位于密闭空间112内。载台15的承载面151用以承载一第一基板121，并可于第一基板121上放置一第二基板123。

如图1所示，在本发明一实施例中，第一腔体111可连接一腔体驱动器191，其中腔体驱动器191位于密闭空间112外部，并连接第一腔体111。腔体驱动器191用以驱动第一腔体111相对于第二腔体113位移，例如腔体驱动器191可以是线性致动器。

此外，压合单元驱动器193位于密闭空间112外部，并连接压合单元13，例如压合单元驱动器193可以是线性致动器，用以驱动压合单元13靠近或远离载台15。在完成第一基板121及第二基板123对位后，压合单元驱动器193可驱动压合单元13朝载台15的承载面151靠近，并压合载台15承载的第一基板121及第二基板123，以完成第一基板121及第二基板123的键合。

如图2所示，第一腔体111或第二腔体113可设置一抽气马达16，其中抽气马达16流体连接密闭空间112，并用以抽出密闭空间112内的气体，以降低密闭空间112内的压力，使得密闭空间112维持真空或低压状态。

载台15的承载面151用以承载层叠的一第一基板121及一第二基板123，例如第一基板121为承载基板，而第二基板123为晶圆，其中第一基板121及第二基板123之间具有一黏合层，以黏合第一基板121及第二基板123。在不同实施例中，第一基板121及第二基板123亦可以是经过半导体制程的晶圆。

如图3及图4所示，可动式吸附模块17位于第二腔体113，并设置在载台15上。在本发明一实施例中，载台15的承载面151上可设置复数个设置凹槽153，并将可动式吸附模块17设置在各个设置凹槽153内，其中可动式吸附模块17可相对于载台15的承载面151升降，并可沿着平行载台15的承载面151的方向位移。

如图5及图6所示，可动式吸附模块17包括一吸附单元驱动器171、一吸附单元173、一框体177及一滚动模块179。框体177设置于载台15的设置凹槽153内，并包括一容置空间172用以容置吸附单元173，其中部分的吸附单元173可凸出框体177。吸附单元驱动器171连接框体177，并经由框体177连接并带动吸附单元173相对于载台15的承载面151升降，例如吸附单元驱动器171可以是线性致动器。

滚动模块179位于框体177及吸附单元173之间，以利于吸附单元173在容置空间172内相对于框体177位移。在本发明一实施例中，框体177的容置空间172包括至少一连接底面1725，而滚动模块179则设置于连接底面1725上。吸附单元173放置在框体177的容置空间172内，并使得框体177的连接底面1725经由滚动模块179连接及承载吸附单元173。

框体177的连接底面1725上可设置至少一穿孔1771，一紧固件175可穿过连接底面1725的穿孔1771，并连接吸附单元173底部的固定孔1732上。例如紧固件175可为螺丝，而固定孔1732则为螺孔。

具体而言，吸附单元173的横向截面积可小于容置空间172的横向截面积，吸附单元173设置在框体177的容置空间172时，吸附单元173不会完全填满容置空间172，并于吸附单元173及框体177之间存在一间隔空间174，使得吸附单元173可在容置空间172内相对于框体177及/或载台15的承载面151位移，例如以平行载台15的承载面151的方向位移。

紧固件175并未完全地固定吸附单元173及框体177，使得吸附单元173可相对于框体177位移。具体而言，紧固件175可包括一头部1751及一杆部1753，头部1751的截面积大于杆部1753，例如杆部1753为螺杆。紧固件175的杆部1753用以连接吸附单元173的固定孔1732，而紧固件175的头部1751与框体177之间则具有微小的间隙。此外，紧固件175的杆部1753的截面积可小于框体177的穿孔1771的截面积，使得紧固件175的杆部1753可以在穿孔1771内相对于框体177。

在本发明一实施例中，吸附单元173与框体177之间可设置复数个弹性单元1733，例如弹簧，其中弹性单元1733位于间隔空间174内。

如图7及图8所示，滚动模块179包括一底座1791、一底座1793及至少一滚珠1795，其中滚珠1795位于底座1791及底座1793之间，使得底座1791与底座1793之间具有一间隙，并防止底座1793直接接触底座1791。底座1793可相对于底座1791位移，并带动两者之间的滚珠1795滚动。

滚动模块179的底座1791连接框体1277，而底座1793则连接吸附单元173。此外，底座1791朝向底座1793的表面上可设置一凹槽1792，并将滚珠1795放置在凹槽1792内，使得滚珠1795在凹槽1792内滚动。通过滚动模块179的设置，可减少吸附单元173相对于框体177位移时的摩擦力，并可防止在位移的过程中产生微粒。

在本发明另一实施例中，上述的滚动模块179亦可置换为一变形单元，并通过变形单元位于吸附单元173及框体177之间，例如变形单元可以是弹簧或弹性垫片等。具体而言，变形单元可设置在框体177的连接底面1725上，使得框体177的连接底面1725经由变形单元承载及连接吸附单元173。当吸附单元173相对于框体177位移时，会使得变形单元变形。通过变形单元的设置同样以可避免吸附单元173与框体177直接接触，必可防止吸附单元173及框体177相对位移时产生的摩擦。

在本发明一实施例中，底座1791及底座1793可为环状体，并于底座1791及底座1793上设置一连接孔1794。而设置在底座1791上的凹槽1792可以是一环状凹槽，并可将复数个滚珠1795排列在环状凹槽内。滚动模块179的连接孔1794可对准吸附单元173的固定孔1732及框体177的穿孔1771，而紧固件175的杆部1753可穿过框体177的穿孔及滚动模块179的连接孔1794，并固定在吸附单元173的固定孔1732上，其中紧固件175的杆部1753的截面积小于连接孔1794的截面积。

如图3所示，载台15的承载面151上可设置复数个对位单元14，对位单元14环绕放置在载台15的第一基板121及/或第二基板123周围，并可靠近或远离第一基板121、第二基板123及/或承载面151的中心，以对位第一基板121及第二基板123。例如对位单元14可为杆状，并可相对于载台15的承载面151伸缩，其中对位单元14凸出承载面151后，可沿着承载面151的径向朝第一基板121位移，对位单元14在位移的过程中会接触并对位第一基板121，以将第一基板121定位在承载面151的固定位置上。

对位单元14在对位基板的过程中，可能会推动第一基板121相对载台15的承载面151位移时，并经由第一基板121带动吸附单元173在框体177的容置空间172内相对于载台15的承载面151位移，以压缩及/或拉长位于吸附单元173与框体177之间的弹性单元1733。具体而言，第一基板121及吸附单元173会沿着平行承载面151的方向位移。

当吸附单元173未吸附第一基板121时，例如第一基板121及第二基板123已完成键合，弹性单元1733则会回复到原本的长度，使得吸附单元173回复到容置空间172内的固定位置。

如图4、图5及图6所示，吸附单元173包括至少一吸附口1731及一抽气管线1735，抽气管线1735流体连接吸附口1731。具体而言，吸附单元173内可设置至少一流体通道，而抽气管线1735则经由流体通道连接吸附口1731。

抽气管线1735用以连接一抽气装置，例如马达，抽气装置启动时，会经由抽气管线1735在吸附单元173的吸附口1731上形成负压，并吸附放置在承载面151上的第一基板121。

在本发明一实施例中，框体177的容置空间172具有一第一开口1721及一第二开口1723。第一开口1721位于框体177的顶部，当框体177设置在载台15的设置凹槽153内时，第一开口1721会位在载台15的承载面151上。抽气管线1735可经由第二开口1723连接抽气装置，例如第二开口1723位于框体177的底部。

抽气管线1735可为一可挠式抽气管线，当吸附单元173相对于框体177位移时，吸附单元173可能会弯折抽气管线1735。

在本发明一实施例中，如图3所示，压合单元13上可设置复数个距离量测单元18，例如距离量测单元18可以是雷射测距仪。距离量测单元18用以将产生的量测光束投射在第一基板121上，以量测各个距离量测单元18与第一基板121之间的距离。

由各个距离量测单元18所量测的距离，可判断第一基板121的翘曲程度或高度。而后可依据量测的结果，控制吸附单元驱动器171调整吸附单元173及/或框体177的上升高度，使得吸附单元173接触并吸附第一基板121。

距离量测单元18可设置在压合单元13的上方，并于压合单元13上设置复数个通孔。距离量测单元18产生的量测光束可经由压合单元13上的通孔，投射至第一基板121上。在本发明一实施例中，各个距离量测单元18的位置可分别对应各个可动式吸附模块17，例如朝向各个可动式吸附模块17的吸附单元173。

在本发明一实施例中，如图9所示，吸附单元驱动器171可驱动吸附单元173升高，使得吸附单元173凸出载台15的承载面151，并吸附往上翘曲的第一基板121。如图10所示，吸附单元驱动器171驱动吸附单元173下降，例如吸附单元173的高度近似于承载面151。吸附单元173下降时会拉动被吸附第一基板121，并将往上翘曲的第一基板121拉平。

载台15的承载面151上可设置复数个抽气口155，其中抽气口155流体连接一抽气装置，抽器装置抽气时会在抽气口155形成负压，以吸附放置在载台15的承载面151上的第一基板121。具体而言，设置在承载面151上的抽气口155可位于可动式吸附模块17的内侧，并用以吸附第一基板121的内侧，而可动式吸附模块17则用以吸附第一基板121的外侧，以提高第一基板121的平整度。此外在通过对位单元14对位第一基板121时，承载面151上的抽气口155会停止产生负压，使得对位单元14可推动第一基板121及吸附单元173相对于载台15的承载面151位移。

在本发明图式中，可动式吸附模块17设置在第一基板121及/或承载面151的外侧，在实际应用时可动式吸附模块17亦可设置在第一基板121及/或承载面151的内侧，例如图3、图9及图10的部分或全部的抽气口155可以是可动式吸附模块17。

本发明优点：

提供一种新颖的具有可动吸附模块的键合机台，对位单元在对位基板的过程中，可动吸附模块会持续吸附基板，并随着基板相对于载台的承载面位移，使得对位单元可以对平整的基板进行对位，并有利于提高基板对位的准确度。

以上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，包括：

第一腔体；

第二腔体，面对该第一腔体，其中该第一腔体用以连接该第二腔体，并于该第一腔体及该第二腔体之间形成密闭空间；

压合单元，连接该第一腔体，且位于该密闭空间；

载台，连接该第二腔体，且位于该密闭空间，该载台包括承载面朝向该压合单元，该承载面用以承载第一基板，并于该第一基板上放置第二基板，其中该载台的该承载面上设置若干个设置凹槽；及

若干个可动式吸附模块，包括：

框体，设置在该承载面的该设置凹槽内；

吸附单元，连接该框体，其中该吸附单元用以吸附放置在该载台的该承载面上的该第一基板；

滚动模块，位于该框体与该吸附单元之间，使得该吸附单元相对于该框***移；

吸附单元驱动器，连接该框体，并经由该框体带动该吸附单元相对于该载台的该承载面升降，使得该吸附单元拉平吸附的该第一基板。

2.根据权利要求1所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，包括若干个距离量测单元设置于该压合单元上，并用以量测该若干个距离量测单元与放置在该载台的该承载面上的该第一基板之间的距离。

3.根据权利要求2所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，其中该吸附单元驱动器依据该距离量测单元量测的结果，调整该吸附单元的上升高度，使得该吸附单元吸附该第一基板。

4.根据权利要求1所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，其中该吸附单元包括吸附口及抽气管线，该抽气管线流体连接该吸附口，并用以在该吸附口上形成负压，使得该吸附口吸附放置在该承载面上的该第一基板。

5.根据权利要求1所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，其中该框体包括容置空间用以容置该吸附单元，该容置空间的截面积大于该吸附单元的截面积，使得该吸附单元在该容置空间内相对于该载台的该承载面位移。

6.根据权利要求5所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，其中该框体的该容置空间包括连接底面，并于该连接底面上设置穿孔，该滚动模块位于该连接底面上，紧固件穿过该连接底面的该穿孔连接该吸附单元，其中该穿孔的截面积大于该紧固件的杆部的截面积。

7.根据权利要求5所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，其中该滚动模块包括底座、若干个滚珠及底座，该底座连接该框体，该底座连接该吸附单元，而该若干个滚珠则位于该底座与该底座之间。

8.根据权利要求1所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，包括若干个弹性单元，位于该框体与该吸附单元之间。

9.根据权利要求1所述的可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，包括若干个对位单元位于该载台的该承载面上，并用以对位该第一基板及该第二基板，该对位单元对位该第一基板的过程中，会经由该第一基板带动该吸附单元在该框体的该容置空间内，相对于该载台的该承载面位移。

10.一种可提高对位准确度的键合设备，其特征在于，包括：

第一腔体；

第二腔体，面对该第一腔体，其中该第一腔体用以连接该第二腔体，并于该第一腔体及该第二腔体之间形成密闭空间；

压合单元，连接该第一腔体，且位于该密闭空间；

载台，连接该第二腔体，且位于该密闭空间，该载台包括承载面朝向该压合单元，该承载面用以承载第一基板，并于该第一基板上放置第二基板，其中该载台的该承载面上设置若干个设置凹槽；及

若干个可动式吸附模块，包括：

框体，设置在该承载面的该设置凹槽内；

吸附单元，连接该框体，其中该吸附单元用以吸附放置在该载台的该承载面上的该第一基板；

变形单元，位于该框体与该吸附单元之间，使得该吸附单元相对于该框***移；

吸附单元驱动器，连接该框体，并经由该框体带动该吸附单元相对于该载台的该承载面升降，使得该吸附单元拉平吸附的该第一基板。