TWM609527U - 鍵合機台的對準機構 - Google Patents

Abstract

本新型提供一種鍵合機台的對準機構，尤指一種晶圓鍵合機台的對準機構，主要包括一載台、至少三個第一對準銷、至少三個第二對準銷、一第一凸輪及一第二凸輪。第一凸輪相對於載台轉動時，將會驅動第一對準銷相對於載台位移，以定位載台上的第一基板。第二凸輪相對於載台轉動時，則會驅動第二對準銷相對於載台位移，以定位第一基板上的第二基板，使得第二基板對準第一基板，以利於第一基板及第二基板的鍵合重疊。

Description

鍵合機台的對準機構

本新型有關於一種鍵合機台的對準機構，尤指一種晶圓鍵合機台的對準機構，可快速且準確的對準晶圓及基板，以利於進行後續晶圓及基板的鍵合。

隨著半導體技術的進步，晶圓的厚度亦不斷的被減薄，以利於進行後續的晶圓切割及封裝製程。此外晶圓的薄化亦有利於縮小晶片的體積、降低電阻、加快運算速度及延長使用壽命的優點。然而經過減薄的晶圓的構造十分脆弱，容易在後續的製程中發生晶圓翹曲或斷裂，進而降低產品的良率。

為了避免上述的問題發生，一般會選擇將晶圓臨時鍵合在承載基板上，並透過承載基板支撐薄化的晶圓，以避免薄化的晶圓在製程中發生翹曲或斷裂的情形。

具體而言，可以在承載基板及晶圓的表面塗佈黏合劑，而後將承載基板及晶圓移動到鍵合機台進行對位，並提高承載基板及晶圓的溫度進行鍵合。在完成鍵合後可對晶圓進行減薄、蝕刻及金屬化等製程，最後再將晶圓與承載基板剝離。

透過上述的步驟雖然可以完成晶圓與承載基板的鍵合，然而一般的鍵合機台的對準機構仍存在準確度不佳及對準效率不高的問題，而對製程的效率及良率造成一定的影響。

為了解決上述的問題，本新型提出一種鍵合機台的對準機構，可有效提高晶圓與承載基板之間對位的準確度及效率，藉此有利於提高製程的效率及良率。此外透過本新型所述的對準機構，亦可省去在機台上設置多個偵測器所花費的成本。

本新型的一目的，在於提供一種鍵合機台的對準機構，主要透過凸輪帶動對準銷以定位晶圓及承載基板，可快速且準確的完成晶圓與承載基板的對位及鍵合。

本新型的一目的，在於提供一種鍵合機台的對準機構，其中第一凸輪及第二凸輪可分別驅動第一對準銷及第二對準銷相對於載台在一開啟狀態及一對準狀態之間位移。處在開啟狀態的第一對準銷及第二對準銷的間距較大或最大，並可將第一基板及第二基板分別放置在第一對準銷及第二對準銷之間。處在對準狀態的第一對準銷及第二對準銷的間距較小或最小，當第一對準銷及第二對準銷由開啟狀態切換到對準狀態的過程中，第一對準銷及第二對準銷將會分別接觸及推動第一基板及第二基板，並分別定位第一基板及第二基板，使得第一基板與第二基板重疊，以利於進行後續第一基板及第二基板的鍵合。

本新型的一目的，在於提供一種鍵合機台的對準機構，主要包括一載台、至少三個第一對準銷、至少三個第二對準銷、一第一凸輪及一第二凸輪。第一凸輪及第二凸輪位於載台的下方，並分別連接第一對準銷及第二對準銷。當第一凸輪及第二凸輪相對於載台轉動時，將分別帶動第一對準銷及第二對準銷相對於載台位移，並分別以第一對準銷及第二對準銷定位第一基板及第二基板，使得第一基板對準第二基板，而後將經過對準的第一基板及第二基板重疊並鍵合。透過本新型的對準機構，可省去在載台上設置多個檢測器所花費的成本，並有利於減少對位及檢測的時間。

本新型的一目的，在於提供一種鍵合機台的對準機構，主要將第一基板放置在載台上，並透過第一凸輪帶動凸出載台的第一對準銷位移，使得第一對準銷推動之間的第一基板，並完成第一基板的定位。而後將第二基板放置在第一對準銷上，並透過第二凸輪帶動凸出載台的第二對準銷位移，使得第二對準銷推動之間的第二基板，並完成第二基板的定位。經過定位的第二基板會對準第一基板，而後可驅動第一對準銷下降，使得第一基板與第二基板重疊，以進行第一基板及第二基板的鍵合。

為了達到上述的目的，本新型提出一種鍵合機台的對準機構，包括：一載台，包括一承載面，用以承載一第一基板，其中承載面具有一放置區；至少三個第一對準銷，環繞設置在承載面的放置區的周圍，並用以定位載台承載的第一基板及承載一第二基板，其中第一對準銷相對於載台的承載面升降；至少三個第二對準銷，環繞設置在承載面的放置區的周圍，並用以定位第一對準銷承載的第二基板；一第一凸輪，位於載台的下方，並連接第一對準銷，其中第一凸輪相對於載台轉動時，會帶動第一對準銷位移，並改變第一對準銷之間的間距，以定位載台承載的第一基板；及一第二凸輪，位於載台的下方，並連接第二對準銷，其中第二凸輪相對於載台轉動時，會帶動第二對準銷位移，並改變第二對準銷之間的距離，以定位第一對準銷承載的第二基板，使得第二基板對準第一基板，而第一對準銷會相對於載台的承載面下降，並將承載的第二基板放置在第一基板上。

所述的鍵合機台的對準機構，包括至少三個上舉銷位於載台的承載面，而第一對準銷及第二對準銷則環繞設置在上舉銷的周圍，上舉銷用以接收及承載第一基板，並相對於載台的承載面升降，以將承載的第一基板放置在載台的承載面上。

所述的鍵合機台的對準機構，其中第一凸輪及第二凸輪層疊設置，並連接一轉軸。

所述的鍵合機台的對準機構，其中第一對準銷及第二對準銷的數量為三個，而第一凸輪及第二凸輪的作用角為120度。

所述的鍵合機台的對準機構，包括一升降單元連接第一對準銷，並帶動第一對準銷相對於載台的承載面升降。

所述的鍵合機台的對準機構，包括至少三個第一從動件及至少三個第二從動件，分別連接第一凸輪及第二凸輪，而第一對準銷及第二對準銷分別設置於第一從動件及第二從動件上。

所述的鍵合機台的對準機構，其中第一從動件及第二從動件包括一回復單元、一滑座及一滑台，滑台設置於滑座上，滑台的一端連接第一凸輪或第二凸輪，而滑台的另一端則連接回復單元，並於滑台上設置第一對準銷或第二對準銷。

所述的鍵合機台的對準機構，還包括複數個滾子連接滑台，並貼附第一凸輪或第二凸輪。

請參閱圖1及圖2，分別為本新型鍵合機台的對準機構一實施例的立體示意圖及剖面示意圖。如圖所示，鍵合機台的對準機構10主要包括一載台11、至少三個第一對準銷131、至少三個第二對準銷133、一第一凸輪151及一第二凸輪153，其中第一對準銷131及第二對準銷133設置在載台11靠近邊緣或外圍的區域，例如可於載台11的一承載面111上定義一放置區113，而第一對準銷131及第二對準銷133以間隔的方式設置，如圖1所示具有剖面線的構件為第二對準銷133，並環繞設置在放置區113的周圍。

載台11的承載面111可用以承載一第一基板121，如圖6至圖8所示，其中第一對準銷131位於載台11的承載面111，並可沿著平行承載面111的方向位移，以定位放置在載台11的承載面111的第一基板121。此外第一對準銷131亦可用以承載第二基板123。第二對準銷133亦位於載台11的承載面111，並可沿著平行承載面111的方向位移，以定位第一對準銷131承載的一第二基板123，如圖10至圖11所示。例如承載面111可為圓形，而第一對準銷131及第二對準銷133可沿著承載面111的徑向位移。

第一凸輪151及第二凸輪153位於載台11的下方，其中第一凸輪151連接第一對準銷131，而第二凸輪153則連接第二對準銷133。本新型所述的第一凸輪151用以驅動第一對準銷131相對於載台11位移，第二凸輪153則用以驅動第二對準銷133相對於載台11位移。在實際應用時不論第一凸輪151及第二凸輪153是直接連接或間接連接第一對準銷131及第二對準銷133，皆可達到驅動第一對準銷131及第二對準銷133的效果。

第一凸輪151及第二凸輪153可以是盤形凸輪，其中第一凸輪151及第二凸輪153層疊設置，並連接同一個轉軸141。轉軸141轉動時只會驅動其中一個凸輪轉動，而另一個凸輪則不會隨著轉動，其中第一凸輪151及第二凸輪153的轉動是獨立的。

在本新型一實施例中，載台11下方可設置一第一固定架161及一第二固定架163，其中第一固定架161及第二固定架163層疊設置。第一凸輪151及第一從動件171設置在第一固定架161，而第二凸輪153及第二從動件173則設置在第二固定架163上。

轉軸141轉動時會帶動第二凸輪153轉動，而不會帶動第一凸輪151轉動。第一凸輪151可連接一驅動裝置145，並透過驅動裝置145帶動第一凸輪151轉動。當驅動裝置145帶動第一凸輪151轉動時，轉動的第一凸輪151不會帶動轉軸141及第二凸輪153轉動。例如轉軸141可直接連接第二凸輪153，並透過一軸承143連接第一凸輪151。在不同實施例中，第一凸輪151及第二凸輪153亦可連接不同的轉軸，並分別透過不同的轉軸帶動第一凸輪151及第二凸輪153轉動。

本新型的鍵合機台的對準機構10包括至少三個第一從動件171及至少三個第二從動件173，各個第一對準銷131分別設置在第一從動件171上，而各個第二對準銷133則設置在第二從動件173上。第一凸輪151連接第一從動件171，當第一凸輪151相對於載台11轉動時，會帶動第一從動件171及第一對準銷131相對於載台11位移，並改變各個第一對準銷131的間距，以定位第一基板121。第二凸輪153連接第二從動件173，當第二凸輪153相對於載台11轉動時，會帶動第二從動件173及第二對準銷133相對於載台11位移，並改變各個第二對準銷133的間距，以定位第二基板123。

在本新型一實施例中，第一從動件171及第二從動件173的構造相同或相似，並包括一回復單元1711、一滑座1713及一滑台1715，其中滑座1713可固定在第一固定架161或第二固定架163上，滑台1715則設置在滑座1713上，並可相對於滑座1713位移，例如沿著滑座1713上的滑軌位移。第一對準銷131及第二對準銷133則設置在不同的滑台1715上，並隨著滑台1715相對於滑座1713位移。

滑台1715的一端連接第一凸輪151或第二凸輪153，而另一端則連接回復單元1711，例如可於滑台1715的一端設置滾子1719，其中滾子1719貼附在第一凸輪151或第二凸輪153的表面。回復單元1711可為彈簧，其中回復單元1711產生的回復力會將滑台1715推向第一凸輪151或第二凸輪153，使得滑台1715貼附在第一凸輪151或第二凸輪153的表面。

滑台1715可連接一連接桿1717，其中連接桿1717的另一端可直接接觸第一凸輪151或第二凸輪153，例如連接桿1717接觸第一凸輪151或第二凸輪153的一端為一尖狀從動件或一平板從動件。此外亦可於連接桿1717未連接滑台1715的一端連接一滾子1719，例如滾輪，其中設置在連接桿1717上滾子1719接觸第一凸輪151或第二凸輪153，例如連接桿1717接觸第一凸輪151或第二凸輪153的一端為一滾子從動件。

在本新型一實施例中，第一對準銷131除了可以沿著平行載台11的承載面111的方向位移之外，亦可沿著垂直承載面111的方向伸縮。例如第一對準銷131可連接一升降單元136，並透過升降單元136帶動第一對準銷131相對於載台11的承載面111升降。此外各個第一對準銷131可同步下降或不同步下降，當各個第一對準銷131同步下降時，第二基板123會平放在第一基板121上，而當各個第一對準銷131不同步下降時，例如左側的第一對準銷131先下降，而右側的第一對準銷131則保持不動，第二基板123則會斜放到第一基板121上。第二對準銷133則只能沿著平行載台11的承載面111的方向位移，而不能相對於載台11的承載面111升降。當然第二對準銷133不能相對於載台11升降僅為本新型一實施方式，並非本新型權利範圍的限制。在不同實施例中，第二對準銷133亦可被設計為可相對於載台11的承載面11升降。

在本新型一實施例中，如圖3及圖4所示，第一對準銷131及第二對準銷133的數量可為三個，其中第一對準銷131及第二對準銷133相鄰並交錯設置。第一凸輪151及第二凸輪153的作用角a為120度，而相鄰的第一對準銷131及相鄰的第二對準銷133之間的夾角亦為120度。第一凸輪151包括三個凹部1513及三個凸部1511，第二凸輪153亦包括三個凹部1533及三個凸部1531，其中凸部1511/1531與第一或第二凸輪151/153的圓心或轉軸141之間的距離大於凹部1513/1533與第一或第二凸輪151/153的圓心或轉軸141之間的距離，且凸部1511/1531及凹部1513/1533交錯設置。第一對準銷131及第二對準銷133的數量為三個，及第一凸輪151與第二凸輪153的作用角為120度僅為本新型一實施例，並非本新型權利範圍的限制。

鍵合機台的對準機構10分別透過第一對準銷131及第二對準銷133定位位於載台11上方的第一基板121及第二基板123，其中第一基板121與第二基板123重疊。

第一凸輪151相對於載台11轉動時，第一從動件171會依序接觸第一凸輪151的凸部1511及凹部1513。當第一從動件171接觸第一凸輪151的凸部1511時，回復單元1711會被壓縮，如圖4所示，使得滑台1715及第一對準銷131朝載台11的外緣位移，並遠離載台11的放置區113，以增加各個第一對準銷131之間的距離。各個第一對準銷131之間的間距為最大時可定義為一開啟狀態，並可將第一基板121放置在各個第一對準銷131之間的放置區113。

當第一從動件171接觸第一凸輪151的凹部1513時，回復單元1711則會伸長，如圖3所示，使得滑台1715及第一對準銷131朝載台11的中心位移，並靠近載台11的放置區113，以減少各個第一對準銷131之間的距離。各個第一對準銷131之間的間距為最小時可定義為一對準狀態，並可透過第一對準銷131定位之間的第一基板121。

此外第二凸輪153轉動時，第二從動件173會依序接觸第二凸輪153的凸部1531及凹部1533，當第二從動件173接觸第二凸輪153的凸部1531時，將會壓縮回復單元1711，如圖4所示，使得滑台1715及第二對準銷133朝載台11的外緣位移，以增加各個第二對準銷133之間的距離。各個第二對準銷133之間的間距為最大時可定義為一開啟狀態，並可將第二基板123放置在各個第二對準銷133之間的放置區113。

當第二從動件173接觸第二凸輪153的凹部1533時，回復單元1711則會伸長，如圖3所示，使得滑台1715及第二對準銷133朝載台11的中心位移，以減少各個第二對準銷133之間的距離。各個第二對準銷133之間的間距為最小時可定義為一對準狀態，並可透過第二對準銷133定位之間的第二基板123。

各個第一對準銷131之間的最小間距及各個第二對準銷133之間的最小間距，可分別依據第一基板121及第二基板123的尺寸調整。具體而言，第一基板121及第二基板123為圓盤狀，其中處在對準狀態的第一對準銷131所構成的圓與第一基板121的大小相近，而處在對準狀態的第二對準銷133所構成的圓與第二基板123的大小相近。

在本新型一實施例中，鍵合機台的對準機構10可包括至少三個上舉銷135設置在載台11的承載面111，其中第一對準銷131及第二對準銷133環繞設置在上舉銷135的周圍，例如可將上舉銷135設置在載台11的放置區113內。上舉銷135可相對於垂直載台11的承載面111的方向升降，例如上舉銷135可連接一升降單元137，並透過升降單元137驅動上舉銷135相對於載台11的承載面111升降。上舉銷135升起時可用以接收及承載第一基板121，而上舉銷135下降時可將承載的第一基板121放置到載台11的承載面111。此外各個上舉銷135可同步下降或不同步下降，並將第一基板121以平放或斜放的方式放置在載台11的承載面111。上舉銷135並非本新型的必要構件，在不同實施例中亦可直接將第一基板121放至在載台11的放置區113內。

請參閱圖5至圖11，分別為本新型鍵合機台的對準方法一實施例的步驟流程示意圖。首先將第一基板121傳送至載台11，如圖5所示。在本新型一實施例中，請配合參閱圖1，至少三個上舉銷135上升，凸出載台11的承載面111，並透過一機械手臂18將第一基板121放置在凸出承載面111的上舉銷135上。上舉銷135可相對於承載面111下降，並將承載的第一基板121放置在載台11的承載面111上，如圖6所示。

在本新型另一實施例中，機械手臂18可吸附第一基板121的上表面，並直接將第一基板121放置在載台11的承載面111的放置區113內，如此便不需要設置上舉銷135。此外在將第一基板121放置在上舉銷135及/或載台11時，第二對準銷133會凸出載台11的承載面111，並處於開啟狀態。例如第二凸輪153的凸部1531會接觸第二從動件173，使得凸出載台11的承載面111的第二對準銷133處於開啟狀態。

在將第一基板121放置在載台11的承載面111後，第一對準銷131將會上升，並凸出載台11的承載面111，如圖7所示。此時第一凸輪151的凸部1511會接觸第一從動件171，使得凸出載台11的承載面111的第一對準銷131處於開啟狀態，其中各個第一對準銷131之間的間距可為最大，請配合參閱圖2及圖4所示。

第一凸輪151相對於載台11轉動，並帶動第一對準銷131位移，使得凸出載台11的承載面111的第一對準銷131處在對準狀態，如圖8並請配合參閱圖2及圖3。處在對準狀態的各個第一對準銷131會構成與第一基板121的大小及形狀相近的圓，其中第一對準銷131由開啟狀態切換到對準狀態的過程中，將會定位載台11承載的第一基板121。

在完成第一基板121的定位之後，可透過機械手臂18吸附第二基板123的上表面，並將第二基板123傳送到載台11，如圖9所示。具體而言，機械手臂18可將第二基板123放置在第一對準銷131上，並以第一對準銷131承載第二基板123，而第二對準銷133則處在開啟狀態。此時第二基板123將不會接觸第一基板121，並在第一基板121及第二基板123之間存在一間隙。

第二凸輪153相對於載台11轉動，並帶動第二對準銷133位移，使得凸出承載面111的第二對準銷133處在對準狀態，如圖10並請配合參閱圖2及圖3。處在對準狀態的各個第二對準銷133會構成與第二基板123的大小及形狀相近的圓，其中第二對準銷133由開啟狀態切換到對準狀態的過程中，將會定位第一對準銷131承載的第二基板123。

在完成第二基板123的定位之後，第二基板123會對準第一基板121，而第一對準銷131會相對於載台11的承載面111下降，並將承載的第二基板123放置在第一基板121上，藉此以完成第一基板121及第二基板123的對位，並進行第一基板121及第二基板123的鍵合，如圖11所示。

在本新型一實施例中，第一基板121包括但不限定為晶圓或晶片，而第二基板123包括但不限定為藍寶石承載基板。

以上所述者，僅為本新型之一較佳實施例而已，並非用來限定本新型實施之範圍，即凡依本新型申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本新型之申請專利範圍內。

10:鍵合機台的對準機構 11:載台 111:承載面 113:放置區 121:第一基板 123:第二基板 131:第一對準銷 133:第二對準銷 135:上舉銷 136:升降單元 137:升降單元 141:轉軸 143:軸承 145:驅動裝置 151:第一凸輪 1511:凸部 1513:凹部 153:第二凸輪 1531:凸部 1533:凹部 161:第一固定架 163:第二固定架 171:第一從動件 1711:回復單元 1713:滑座 1715:滑台 1717:連接桿 1719:滾子 173:第二從動件 18:機械手臂

[圖1]為本新型鍵合機台的對準機構一實施例的立體示意圖。

[圖2]為本新型鍵合機台的對準機構一實施例的剖面示意圖。

[圖3]為本新型鍵合機台的對準機構的凸輪、對準銷及從動件處在對準狀態一實施例的俯視圖。

[圖4]為本新型鍵合機台的對準機構的凸輪、對準銷及從動件處在開啟狀況一實施例的俯視圖。

[圖5]至[圖11]分別為本新型鍵合機台的對準方法一實施例的步驟流程示意圖。

10:鍵合機台的對準機構

11:載台

111:承載面

113:放置區

131:第一對準銷

133:第二對準銷

135:上舉銷

Claims (10)

1. 一種鍵合機台的對準機構，包括： 至少三個第一對準銷，位於一載台的一承載面，並用以定位該載台承載的該第一基板及承載一第二基板，其中該第一對準銷相對於該載台的該承載面升降； 至少三個第二對準銷，位於該承載面，並用以定位該第一對準銷承載的該第二基板； 一第一凸輪，連接該第一對準銷，其中該第一凸輪轉動時，會改變該第一對準銷之間的間距，以定位該載台承載的該第一基板；及 一第二凸輪，連接該第二對準銷，其中該第二凸輪轉動時，會改變該第二對準銷之間的距離，以定位該第一對準銷承載的該第二基板，使得該第二基板對準該第一基板。
2. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，包括至少三個上舉銷位於該載台的該承載面，而該第一對準銷及該第二對準銷則環繞設置在該上舉銷的周圍，該上舉銷用以接收及承載該第一基板，並相對於該載台的該承載面升降，以將承載的該第一基板放置在該載台的該承載面上。
3. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，其中該第一凸輪及該第二凸輪層疊設置，並連接一轉軸。
4. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，其中該第一對準銷及該第二對準銷的數量為三個，而該第一凸輪及該第二凸輪的作用角為120度。
5. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，包括一升降單元連接該第一對準銷，並帶動該第一對準銷相對於該載台的該承載面升降。
6. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，包括至少三個第一從動件及至少三個第二從動件，分別連接該第一凸輪及該第二凸輪，而該第一對準銷及第二對準銷分別設置於該第一從動件及該第二從動件上。
7. 如請求項6所述的鍵合機台的對準機構，其中該第一從動件及該第二從動件包括一回復單元、一滑座及一滑台，該滑台設置於該滑座上，該滑台的一端連接該第一凸輪或該第二凸輪，而該滑台的另一端則連接該回復單元，並於該滑台上設置該第一對準銷或該第二對準銷。
8. 如請求項7所述的鍵合機台的對準機構，還包括複數個滾子連接該滑台，並貼附該第一凸輪或該第二凸輪。
9. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，其中該第一對準銷會相對於該載台的該承載面位移，並將承載的該第二基板放置在該第一基板上。
10. 如請求項1所述的鍵合機台的對準機構，其中該第一對準銷及該第二對準銷相鄰並交錯設置。

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