TWI818552B - 可提高對位準確度的鍵合機台 - Google Patents

Abstract

本發明為一種可提高對位準確度的鍵合機台，主要包括一壓合單元、一載台及複數個可動式吸附模組。壓合單元面對載台，並用以鍵合放置在載台上的基板。可動式吸附模組包括一框體、一吸附單元、一滾動模組及一吸附單元驅動器，其中吸附單元驅動器連接框體，並經由框體帶動吸附單元升降。滾動模組位於框體及吸附單元之間，使得吸附單元可相對於框體位移。在對位基板的過程中，可動式吸附模組可以持續吸附並拉平基板，以利於提高對位基板的準確度。

Description

可提高對位準確度的鍵合機台

本發明有關於一種可提高對位準確度的鍵合機台，在對位基板的過程中，可動式吸附模組可持續吸附並拉平基板，以利於提高對位基板的準確度。

積體電路技術的發展已經成熟，且目前電子產品朝向輕薄短小、高性能、高可靠性與智能化的趨勢發展。電子產品中的晶片會對電子產品的性能產生重要影響，其中前述性能部分相關於晶片的厚度。舉例來說，厚度較薄的晶圓可以提高散熱效率、增加機械性能、提升電性以及減少封裝的體積及重量。

於半導體製程中，通常會在晶圓的背面(即下表面)進行減薄製程、通孔蝕刻製程與背面金屬化製程。一般而言，在進行晶圓減薄製程前會先進行鍵合製程，主要將黏合層設置在晶圓與載體(例如，藍寶石玻璃)之間，並透過壓合單元及載台壓合層疊的晶圓及載體，已完成晶圓及載體的鍵合。完成晶圓減薄製程後，進行解鍵合製程，以將晶圓與載體分離。

然而，晶圓的各個材料層的膨脹係數不同，因此晶圓在經過高溫的製程後往往會產生晶圓翹曲(warpage)。此外各個晶圓可能會有不同的翹曲形狀，例如馬鞍狀、山丘狀等，而不利於後續在鍵合製程中對層疊的晶圓進行對位，並容易發生對位不準確的情形。

為了解決先前技術所面臨的問題，本發明提出一種新穎的可提高對位準確度的鍵合機台，可透過複數個可動式吸附模組吸附放置在載台的承載面上的翹曲基板，並拉平翹曲的基板。對位單元在對位基板的過程中，可動式吸附模組會持續吸附基板，並隨著基板相對於載台的承載面位移，使得對位單元可以對平整的基板進行對位，並有利於提高基板對位的準確度。

本發明的一目的，在於提出一種可提高對位準確度的鍵合機台，主要包括一第一腔體、一第二腔體、一壓合單元、一載台及複數個可動式吸附模組，其中第一腔體用以連接第二腔體，並於兩者之間形成一密閉空間。

可動式吸附模組設置在載台上，並包括一框體、一吸附單元、一滾動模組及一吸附單元驅動器，其中吸附單元驅動器經由框體連接並帶動吸附單元相對於載台的承載面升降。具體而言，吸附單元驅動器可帶動吸附單元升起，並吸附翹曲的基板。而後吸附單元驅動器會帶動吸附單元下降，以將基板翹曲的部分拉平。

滾動模組位於框體及吸附單元之間，使得吸附單元可相對於框體沿著平行載台的承載面的方向位移。對位單元在對位基板的過程中，吸附單元會持續吸附基板，其中對位單元會經由基板帶動吸附單元相對於載台的承載面位移。因此在對位的過程中，基板不會回復到原本翹曲的狀態，並有利於提高基板對位的準確度。

本發明的一目的，在於提出一種可提高對位準確度的鍵合機台，主要於吸附單元及框體之間設置一滾動模組或一變形單元，以利於吸附單元相對於框體位移。透過滾動模組或變形單元的設置，更可減少吸附單元及框體之間的磨擦力，以避免吸附單元及框體相對位移時產生污染微粒。

為了達到上述的目的，本發明提出一種可提高對位準確度的鍵合機台，包括：一第一腔體；一第二腔體，面對第一腔體，其中第一腔體用以連接第二腔體，並於第一腔體及第二腔體之間形成一密閉空間；一壓合單元，連接第一腔體，且位於密閉空間；一載台，連接第二腔體，且位於密閉空間，載台包括一承載面朝向壓合單元，承載面用以承載一第一基板，並於第一基板上放置一第二基板，其中載台的承載面上設置複數個設置凹槽；及複數個可動式吸附模組，包括：一框體，設置在承載面的設置凹槽內；一吸附單元，連接框體，其中吸附單元用以吸附放置在載台的承載面上的第一基板；一滾動模組，位於框體與吸附單元之間，使得吸附單元相對於框體位移；一吸附單元驅動器，連接框體，並經由框體帶動吸附單元相對於載台的承載面升降，使得吸附單元拉平吸附的第一基板。

本發明提供另一種可提高對位準確度的鍵合機台，包括：一第一腔體；一第二腔體，面對第一腔體，其中第一腔體用以連接第二腔體，並於第一腔體及第二腔體之間形成一密閉空間；一壓合單元，連接第一腔體，且位於密閉空間；一載台，連接第二腔體，且位於密閉空間，載台包括一承載面朝向壓合單元，承載面用以承載一第一基板，並於第一基板上放置一第二基板，其中載台的承載面上設置複數個設置凹槽；及複數個可動式吸附模組，包括：一框體，設置在承載面的設置凹槽內；一吸附單元，連 接框體，其中吸附單元用以吸附放置在載台的承載面上的第一基板；一變形單元，位於框體與吸附單元之間，使得吸附單元相對於框體位移；一吸附單元驅動器，連接框體，並經由框體帶動吸附單元相對於載台的承載面升降，使得吸附單元拉平吸附的第一基板。

在本發明至少一實施例中，包括複數個距離量測單元設置於壓合單元上，並用以量測複數個距離量測單元與放置在載台的承載面上的第一基板之間的距離。

在本發明至少一實施例中，其中吸附單元驅動器依據距離量測單元量測的結果，調整吸附單元的上升高度，使得吸附單元吸附第一基板。

在本發明至少一實施例中，其中吸附單元包括一吸附口及一抽氣管線，抽氣管線流體連接吸附口，並用以在吸附口上形成負壓，使得吸附口吸附放置在承載面上的第一基板。

在本發明至少一實施例中，其中框體包括一容置空間用以容置吸附單元，容置空間的截面積大於吸附單元的截面積，使得吸附單元在容置空間內相對於載台的承載面位移。

在本發明至少一實施例中，其中框體的容置空間包括至少一連接底面，並於連接底面上設置至少一穿孔，滾動模組位於連接底面上，一緊固件穿過連接底面的穿孔連接吸附單元，其中穿孔的截面積大於緊固件的一桿部的截面積。

在本發明至少一實施例中，其中滾動模組包括一底座、複數個滾珠及一連接座，底座連接框體，連接座連接吸附單元，而複數個滾珠則位於底座與連接座之間。

在本發明至少一實施例中，包括複數個彈性單元，位於框體與吸附單元之間。

在本發明至少一實施例中，包括複數個對位單元位於載台的承載面上，並用以對位第一基板及第二基板，對位單元對位第一基板的過程中，會經由第一基板帶動吸附單元在框體的容置空間內，相對於載台的承載面位移。

10:可提高對位準確度的鍵合機台

111:第一腔體

112:密閉空間

113:第二腔體

121:第一基板

123:第二基板

13:壓合單元

14:對位單元

15:載台

151:承載面

153:設置凹槽

155:抽氣口

16:抽氣馬達

17:可動式吸附模組

171:吸附單元驅動器

172:容置空間

1721:第一開口

1723:第二開口

1725:連接底面

173:吸附單元

1731:吸附口

1732:固定孔

1733:彈性單元

1735:抽氣管線

174:間隔空間

175:緊固件

1751:頭部

1753:桿部

177:框體

1771:穿孔

179:滾動模組

1791:底座

1792:凹槽

1793:連接座

1794:連接孔

1795:滾珠

18:距離量測單元

191:腔體驅動器

193:壓合單元驅動器

[圖1]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台一實施例的立體示意圖。

[圖2]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台一實施例的剖面示意圖。

[圖3]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的壓合單元及載台一實施例的立體示意圖。

[圖4]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的可動式吸附模組一實施例的立體剖面示意圖。

[圖5]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的吸附單元及框體一實施例的立體分解示意圖。

[圖6]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的吸附單元及框體一實施例的立體透視圖。

[圖7]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的吸附單元、框體及滾動模組一實施例的剖面示意圖。

[圖8]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台的滾動模組一實施例的立體透視圖。

[圖9]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台上升吸附基板一實施例的剖面示意圖。

[圖10]為本發明可提高對位準確度的鍵合機台吸附並拉平基板一實施例的剖面示意圖。

請參閱圖1及圖2，分別為本發明可提高對位準確度的鍵合機台一實施例的立體示意圖及剖面示意圖。如圖所示，可提高對位準確度的鍵合機台10包括一第一腔體111、一第二腔體113、一壓合單元13、一載台15及複數個可動式吸附模組17，其中第一腔體111面對第二腔體113，且第一腔體111可相對於第二腔體113位移。

如圖2所示，壓合單元13位於第一腔體111內，並且連接第一腔體111。載台15則位於第二腔體113內，並且連接第二腔體113。載台15的承載面151朝向壓合單元13。第一腔體111連接第二腔體113後，會在兩者之間形成一密閉空間112，而壓合單元13及載台15則位於密閉空間112內。載台15的承載面151用以承載一第一基板121，並可於第一基板121上放置一第二基板123。

如圖1所示，在本發明一實施例中，第一腔體111可連接一腔體驅動器191，其中腔體驅動器191位於密閉空間112外部，並連接第一腔體111。腔體驅動器191用以驅動第一腔體111相對於第二腔體113位移，例如腔體驅動器191可以是線性致動器。

此外，壓合單元驅動器193位於密閉空間112外部，並連接壓合單元13，例如壓合單元驅動器193可以是線性致動器，用以驅動壓合單元13靠近或遠離載台15。在完成第一基板121及第二基板123對位後，壓合單元驅動器193可驅動壓合單元13朝載台15的承載面151靠近，並壓合載台15承載的第一基板121及第二基板123，以完成第一基板121及第二基板123的鍵合。

如圖2所示，第一腔體111或第二腔體113可設置一抽氣馬達16，其中抽氣馬達16流體連接密閉空間112，並用以抽出密閉空間112內的氣體，以降低密閉空間112內的壓力，使得密閉空間112維持真空或低壓狀態。

載台15的承載面151用以承載層疊的一第一基板121及一第二基板123，例如第一基板121為承載基板，而第二基板123為晶圓，其中第一基板121及第二基板123之間具有一黏合層，以黏合第一基板121及第二基板123。在不同實施例中，第一基板121及第二基板123亦可以是經過半導體製程的晶圓。

如圖3及圖4所示，可動式吸附模組17位於第二腔體113，並設置在載台15上。在本發明一實施例中，載台15的承載面151上可設置複數個設置凹槽153，並將可動式吸附模組17設置在各個設置凹槽153內，其中可動式吸附模組17可相對於載台15的承載面151升降，並可沿著平行載台15的承載面151的方向位移。

如圖5及圖6所示，可動式吸附模組17包括一吸附單元驅動器171、一吸附單元173、一框體177及一滾動模組179。框體177設置於載台15的設置凹槽153內，並包括一容置空間172用以容置吸附單元173，其中部分的吸附單元173可凸出框體177。吸附單元驅動器171連接框體177，並經由 框體177連接並帶動吸附單元173相對於載台15的承載面151升降，例如吸附單元驅動器171可以是線性致動器。

滾動模組179位於框體177及吸附單元173之間，以利於吸附單元173在容置空間172內相對於框體177位移。在本發明一實施例中，框體177的容置空間172包括至少一連接底面1725，而滾動模組179則設置於連接底面1725上。吸附單元173放置在框體177的容置空間172內，並使得框體177的連接底面1725經由滾動模組179連接及承載吸附單元173。

框體177的連接底面1725上可設置至少一穿孔1771，一緊固件175可穿過連接底面1725的穿孔1771，並連接吸附單元173底部的固定孔1732上。例如緊固件175可為螺絲，而固定孔1732則為螺孔。

具體而言，吸附單元173的橫向截面積可小於容置空間172的橫向截面積，吸附單元173設置在框體177的容置空間172時，吸附單元173不會完全填滿容置空間172，並於吸附單元173及框體177之間存在一間隔空間174，使得吸附單元173可在容置空間172內相對於框體177及/或載台15的承載面151位移，例如以平行載台15的承載面151的方向位移。

緊固件175並未完全地固定吸附單元173及框體177，使得吸附單元173可相對於框體177位移。具體而言，緊固件175可包括一頭部1751及一桿部1753，頭部1751的截面積大於桿部1753，例如桿部1753為螺桿。緊固件175的桿部1753用以連接吸附單元173的固定孔1732，而緊固件175的頭部1751與框體177之間則具有微小的間隙。此外，緊固件175的桿部1753的截面積可小於框體177的穿孔1771的截面積，使得緊固件175的桿部1753可以在穿孔1771內相對於框體177。

在本發明一實施例中，吸附單元173與框體177之間可設置複數個彈性單元1733，例如彈簧，其中彈性單元1733位於間隔空間174內。

如圖7及圖8所示，滾動模組179包括一底座1791、一連接座1793及至少一滾珠1795，其中滾珠1795位於底座1791及連接座1793之間，使得底座1791與連接座1793之間具有一間隙，並防止連接座1793直接接觸底座1791。連接座1793可相對於底座1791位移，並帶動兩者之間的滾珠1795滾動。

滾動模組179的底座1791連接框體177，而連接座1793則連接吸附單元173。此外，底座1791朝向連接座1793的表面上可設置一凹槽1792，並將滾珠1795放置在凹槽1792內，使得滾珠1795在凹槽1792內滾動。透過滾動模組179的設置，可減少吸附單元173相對於框體177位移時的摩擦力，並可防止在位移的過程中產生微粒。

在本發明另一實施例中，上述的滾動模組179亦可置換為一變形單元，並透過變形單元位於吸附單元173及框體177之間，例如變形單元可以是彈簧或彈性墊片等。具體而言，變形單元可設置在框體177的連接底面1725上，使得框體177的連接底面1725經由變形單元承載及連接吸附單元173。當吸附單元173相對於框體177位移時，會使得變形單元變形。透過變形單元的設置同樣以可避免吸附單元173與框體177直接接觸，必可防止吸附單元173及框體177相對位移時產生的摩擦。

在本發明一實施例中，底座1791及連接座1793可為環狀體，並於底座1791及連接座1793上設置一連接孔1794。而設置在底座1791上的凹槽1792可以是一環狀凹槽，並可將複數個滾珠1795排列在環狀凹槽內。滾動 模組179的連接孔1794可對準吸附單元173的固定孔1732及框體177的穿孔1771，而緊固件175的桿部1753可穿過框體177的穿孔及滾動模組179的連接孔1794，並固定在吸附單元173的固定孔1732上，其中緊固件175的桿部1753的截面積小於連接孔1794的截面積。

如圖3所示，載台15的承載面151上可設置複數個對位單元14，對位單元14環繞放置在載台15的第一基板121及/或第二基板123周圍，並可靠近或遠離第一基板121、第二基板123及/或承載面151的中心，以對位第一基板121及第二基板123。例如對位單元14可為桿狀，並可相對於載台15的承載面151伸縮，其中對位單元14凸出承載面151後，可沿著承載面151的徑向朝第一基板121位移，對位單元14在位移的過程中會接觸並對位第一基板121，以將第一基板121定位在承載面151的固定位置上。

對位單元14在對位基板的過程中，可能會推動第一基板121相對載台15的承載面151位移時，並經由第一基板121帶動吸附單元173在框體177的容置空間172內相對於載台15的承載面151位移，以壓縮及/或拉長位於吸附單元173與框體177之間的彈性單元1733。具體而言，第一基板121及吸附單元173會沿著平行承載面151的方向位移。

當吸附單元173未吸附第一基板121時，例如第一基板121及第二基板123已完成鍵合，彈性單元1733則會回復到原本的長度，使得吸附單元173回復到容置空間172內的固定位置。

如圖4、圖5及圖6所示，吸附單元173包括至少一吸附口1731及一抽氣管線1735，抽氣管線1735流體連接吸附口1731。具體而言，吸附單元 173內可設置至少一流體通道，而抽氣管線1735則經由流體通道連接吸附口1731。

抽氣管線1735用以連接一抽氣裝置，例如馬達，抽氣裝置啟動時，會經由抽氣管線1735在吸附單元173的吸附口1731上形成負壓，並吸附放置在承載面151上的第一基板121。

在本發明一實施例中，框體177的容置空間172具有一第一開口1721及一第二開口1723。第一開口1721位於框體177的頂部，當框體177設置在載台15的設置凹槽153內時，第一開口1721會位在載台15的承載面151上。抽氣管線1735可經由第二開口1723連接抽氣裝置，例如第二開口1723位於框體177的底部。

抽氣管線1735可為一可撓式抽氣管線，當吸附單元173相對於框體177位移時，吸附單元173可能會彎折抽氣管線1735。

在本發明一實施例中，如圖3所示，壓合單元13上可設置複數個距離量測單元18，例如距離量測單元18可以是雷射測距儀。距離量測單元18用以將產生的量測光束投射在第一基板121上，以量測各個距離量測單元18與第一基板121之間的距離。

由各個距離量測單元18所量測的距離，可判斷第一基板121的翹曲程度或高度。而後可依據量測的結果，控制吸附單元驅動器171調整吸附單元173及/或框體177的上升高度，使得吸附單元173接觸並吸附第一基板121。

距離量測單元18可設置在壓合單元13的上方，並於壓合單元13上設置複數個通孔。距離量測單元18產生的量測光束可經由壓合單元13上 的通孔，投射至第一基板121上。在本發明一實施例中，各個距離量測單元18的位置可分別對應各個可動式吸附模組17，例如朝向各個可動式吸附模組17的吸附單元173。

在本發明一實施例中，如圖9所示，吸附單元驅動器171可驅動吸附單元173升高，使得吸附單元173凸出載台15的承載面151，並吸附往上翹曲的第一基板121。如圖10所示，吸附單元驅動器171驅動吸附單元173下降，例如吸附單元173的高度近似於承載面151。吸附單元173下降時會拉動被吸附第一基板121，並將往上翹曲的第一基板121拉平。

載台15的承載面151上可設置複數個抽氣口155，其中抽氣口155流體連接一抽氣裝置，抽器裝置抽氣時會在抽氣口155形成負壓，以吸附放置在載台15的承載面151上的第一基板121。具體而言，設置在承載面151上的抽氣口155可位於可動式吸附模組17的內側，並用以吸附第一基板121的內側，而可動式吸附模組17則用以吸附第一基板121的外側，以提高第一基板121的平整度。此外在透過對位單元14對位第一基板121時，承載面151上的抽氣口155會停止產生負壓，使得對位單元14可推動第一基板121及吸附單元173相對於載台15的承載面151位移。

在本發明圖式中，可動式吸附模組17設置在第一基板121及/或承載面151的外側，在實際應用時可動式吸附模組17亦可設置在第一基板121及/或承載面151的內側，例如圖3、圖9及圖10的部分或全部的抽氣口155可以是可動式吸附模組17。

以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明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，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

13:壓合單元

14:對位單元

15:載台

151:承載面

153:設置凹槽

155:抽氣口

17:可動式吸附模組

18:距離量測單元

Claims (10)

1. 一種可提高對位準確度的鍵合機台，包括：一第一腔體；一第二腔體，面對該第一腔體，其中該第一腔體用以連接該第二腔體，並於該第一腔體及該第二腔體之間形成一密閉空間；一壓合單元，連接該第一腔體，且位於該密閉空間；一載台，連接該第二腔體，且位於該密閉空間，該載台包括一承載面朝向該壓合單元，該承載面用以承載一第一基板，並於該第一基板上放置一第二基板，其中該載台的該承載面上設置複數個設置凹槽；及複數個可動式吸附模組，包括：一框體，設置在該承載面的該設置凹槽內；一吸附單元，連接該框體，其中該吸附單元用以吸附放置在該載台的該承載面上的該第一基板；一滾動模組，位於該框體與該吸附單元之間，使得該吸附單元相對於該框體位移；一吸附單元驅動器，連接該框體，並經由該框體帶動該吸附單元相對於該載台的該承載面升降，使得該吸附單元拉平吸附的該第一基板。
2. 如請求項1所述的可提高對位準確度的鍵合機台，包括複數個距離量測單元設置於該壓合單元上，並用以量測該複數個距離量測單元與放置在該載台的該承載面上的該第一基板之間的距離。
3. 如請求項2所述的可提高對位準確度的鍵合機台，其中該吸附單元驅動器依據該距離量測單元量測的結果，調整該吸附單元的上升高度，使得該吸附單元吸附該第一基板。
4. 如請求項1所述的可提高對位準確度的鍵合機台，其中該吸附單元包括一吸附口及一抽氣管線，該抽氣管線流體連接該吸附口，並用以在該吸附口上形成負壓，使得該吸附口吸附放置在該承載面上的該第一基板。
5. 如請求項1所述的可提高對位準確度的鍵合機台，其中該框體包括一容置空間用以容置該吸附單元，該容置空間的截面積大於該吸附單元的截面積，使得該吸附單元在該容置空間內相對於該載台的該承載面位移。
6. 如請求項5所述的可提高對位準確度的鍵合機台，其中該框體的該容置空間包括至少一連接底面，並於該連接底面上設置至少一穿孔，該滾動模組位於該連接底面上，一緊固件穿過該連接底面的該穿孔連接該吸附單元，其中該穿孔的截面積大於該緊固件的一桿部的截面積。
7. 如請求項5所述的可提高對位準確度的鍵合機台，其中該滾動模組包括一底座、複數個滾珠及一連接座，該底座連接該框體，該連接座連接該吸附單元，而該複數個滾珠則位於該底座與該連接座之間。
8. 如請求項1所述的可提高對位準確度的鍵合機台，包括複數個彈性單元，位於該框體與該吸附單元之間。
9. 如請求項5所述的可提高對位準確度的鍵合機台，包括複數個對位單元位於該載台的該承載面上，並用以對位該第一基板及該第二基板，該對位單元對位該第一基板的過程中，會經由該第一基板帶動該吸附單元在該框體的該容置空間內，相對於該載台的該承載面位移。
10. 一種可提高對位準確度的鍵合機台，包括：一第一腔體； 一第二腔體，面對該第一腔體，其中該第一腔體用以連接該第二腔體，並於該第一腔體及該第二腔體之間形成一密閉空間；一壓合單元，連接該第一腔體，且位於該密閉空間；一載台，連接該第二腔體，且位於該密閉空間，該載台包括一承載面朝向該壓合單元，該承載面用以承載一第一基板，並於該第一基板上放置一第二基板，其中該載台的該承載面上設置複數個設置凹槽；及複數個可動式吸附模組，包括：一框體，設置在該承載面的該設置凹槽內；一吸附單元，連接該框體，其中該吸附單元用以吸附放置在該載台的該承載面上的該第一基板；一變形單元，位於該框體與該吸附單元之間，使得該吸附單元相對於該框體位移；一吸附單元驅動器，連接該框體，並經由該框體帶動該吸附單元相對於該載台的該承載面升降，使得該吸附單元拉平吸附的該第一基板。

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