应用在翘曲基板的键合机台

技术领域

本发明有关于一种应用在翘曲基板的键合机台，主要通过压平单元压平放置在载台上的基板，以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，以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、山丘状的凸起等，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应用在翘曲基板的键合机台，可通过若干个压平装置压平放置在载台的承载面上的翘曲基板，以将翘曲的基板压平，而后对位被压平的基板，以提高对位翘曲基板的准确度。

本发明的一目的，在于提出一种应用在翘曲基板的键合机台，主要包括一第一腔体、一第二腔体、一压合单元、一载台、若干个压平装置，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。

若干个压平装置设置在载台上，并包括一伸缩旋转马达及一压平单元，其中压平单元环绕设置在基板的周围。伸缩旋转马达连接并带动压平单元，相对于载台的承载面升降或转动。

在实际应用时，可将基板放置在载台的承载面，伸缩旋转马达会带动伸长的压平单元转动，使得部分的压平单元位于基板的上方。伸缩旋转马达带动压平单元转动时，压平单元与基板之间具有一间隙，以避免在转动的过程中磨损基板。伸缩旋转马达会带动压平单元回缩，并朝基板的方向靠近以压平翘曲的基板，而后通过若干个对位单元对位基板。

在对位单元对位基板的过程中，压平单元会持续压迫基板，并保持基板的平整，使得对位单元可以对位平整的基板，以提高对位基板的准确度。

本发明的一目的，在于提出一种应用在翘曲基板的键合机台，主要于载台的承载面上设置若干个压平装置、若干个对位单元及若干个抽气管线。抽气管线连通载台的承载面，并位于基板的下方，以吸附翘曲的基板。压平装置及对位单元位于基板的周围，其中压平单元相对于基板升降及转动，以压平翘曲的基板。对位单元则沿着承载面的径向靠近基板，以对位压平的基板。

为了达到上述的目的，本发明提出一种应用在翘曲基板的键合机台，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，其中承载面包括一放置区用以承载一第一基板，并于第一基板上放置一第二基板；及若干个压平装置，包括：若干个压平单元，位于载台的放置区的周围；若干个伸缩旋转马达，连接压平单元，并带动压平单元相对于载台的承载面升降及摆动，使得压平单元压平放置区上的第一基板。

在本发明至少一实施例中，包括若干个抽气管线设置于载台，并连通载台的放置区，其中若干个抽气管线用以形成负压，以吸附放置在放置区的第一基板。

在本发明至少一实施例中，包括一抽气装置及若干个阀门，其中抽气装置连接若干个抽气管线，使得连通放置区的抽气管线形成负压，而若干个阀门则分别连接若干个抽气管线，并用以切换若干个抽气管线是否产生负压。

在本发明至少一实施例中，包括若干个杆体穿过载台，若干个伸缩旋转马达位于密闭空间外部，并分别经由若干个杆体连接若干个压平单元，以驱动压平单元相对于载台的承载面升降或摆动。

在本发明至少一实施例中，包括若干个对位单元设置于载台的承载面上，并环绕在放置区的周围，对位单元用以对位第一基板及第二基板，对位单元对位第一基板或第二基板的过程中，抽气管线不会吸附第一基板。

在本发明至少一实施例中，其中伸缩旋转马达用以带动压平单元在一第一位置及一第二位置摆动，操作在第一位置的压平单元位于放置区的外部，而操作在第二位置的压平单元则会进入放置区。

在本发明至少一实施例中，其中伸缩旋转马达用以带动压平单元在一第一高度及一第二高度位移，第一高度高于第二高度。

在本发明至少一实施例中，其中操作在第一高度的压平单元与载台的承载面之间具有一间距，间距大第一基板的厚度，而操作在第二高度的压平单元则会接触并压平放置在承载面上的第一基板。

在本发明至少一实施例中，包括若干个距离量测单元设置在压合单元，并用以量测各个距离量测单元与第一基板之间的距离，以判断放置在载台的承载面上的第一基板是否翘曲。

在本发明至少一实施例中，其中距离量测单元为一雷射测距仪。

本发明的有益效果是：提供一种新颖的应用在翘曲基板的键合机台，可通过若干个压平装置压平放置在载台的承载面上的翘曲基板，并将翘曲的基板压平，以提高后续对位翘曲基板的准确度。

附图说明

图1为本发明应用在翘曲基板的键合机台一实施例的立体示意图。

图2为本发明应用在翘曲基板的键合机台一实施例的剖面示意图。

图3为本发明应用在翘曲基板的键合机台又一实施例的部分剖面示意图。

图4为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台及压平装置一实施例的立体剖面示意图。

图5为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台及压平单元一实施例的俯视图。

图6为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台及压平单元又一实施例的俯视图。

图7为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台及压平装置又一实施例的立体剖面示意图。

图8为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台及压平装置又一实施例的立体剖面示意图。

图9为本发明应用在翘曲基板的键合机台的载台、压平装置及抽气管线一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：10-应用在翘曲基板的键合机台；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；131-压合板；132-第二加热单元；133-连接板；135-固定杆体；14-对位单元；15-载台；151-承载面；152-第一加热单元；153-放置区；154-阀门；155-抽气管线；157-抽气装置；16-抽气马达；17-压平装置；171-伸缩旋转马达；1711-线性致动器；1713-转动马达；173-压平单元；175-杆体；18-距离量测单元；191-腔体驱动器；193-压合单元驱动器；G-间距。

具体实施方式

请参阅图1及图2，分别为本发明应用在翘曲基板的键合机台一实施例的立体示意图及剖面示意图。如图所示，应用在翘曲基板的键合机台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及若干个压平装置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。

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可以是线性致动件。

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可以是线性致动件，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。

如图3所示，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。

压合单元13包括一压合板131、一连接板133及若干个固定杆体135，其中连接板133通过固定杆体135连接压合板131。压合板131朝向载台15的承载面151，并用以压合放置在载台15上的第一基板121及第二基板123。压合单元13包括压合板131、连接板133及固定杆体135仅为本发明一实施例，并非本发明权利范围的限制。

在本发明一实施例中，载台15内可设置一第一加热单元152，而压合单元13的内可设置一第二加热单元132。第一加热单元152及第二加热单元132可于键合的过程中，加热压合单元13及载台15之间的第一基板121、第二基板123及黏合层，使得第一基板121及第二基板123相互黏合。

如图2及图4所示，压平装置17包括一伸缩旋转马达171及一压平单元173，其中伸缩旋转马达171连接并带动压平单元173相对于载台15的承载面151升降及/或摆动。

在本发明一实施例中，伸缩旋转马达171可包括一线性致动器1711及一转动马达1713，其中线性致动器1711经由转动马达1713连接压平单元173。线性致动器1711可用以驱动转动马达1713及压平单元173相对于载台15的承载面151上下位移，而转动马达1713则用以驱动压平单元173相对于载台15的承载面151摆动。

伸缩旋转马达171位于密闭空间112的外部，压平单元173则位于密闭空间112内。在本发明一实施例中，伸缩旋转马达171可通过一杆体175连接并带动压平单元173升降或摆动，其中杆体175穿过第二腔体113及/或载台15。此外杆体175与第二腔体113及/或载台15之间可设置轴封及/或轴承，使得杆体175可相对于第二腔体113及/或载台15转动及伸缩，并维持密闭空间112内的低压及真空状态。

压平单元173可设置在于载台15的承载面151上，其中压平单元173可为任意几何形状的板体，并具有一平整的下表面。在实际应用时，可通过压平单元173平整的下表面，压平放置在载台15的承载面151上的第一基板121，使得翘曲的第一基板121平整。

如图5所示，若干个压平装置17位于密闭空间112内，并设置在载台15的承载面151上。在本发明一实施例中，可于载台15的承载面151上定义一放置区153，其中放置区153的面积及/或形状约略与第一基板121相近，并小于或等于承载面151。

在将第一基板121放置在载台15的承载面151时，第一基板121会位于放置区153内，而若干个压平单元173则环绕设置在放置区153的周围。

如图5及图6所示，伸缩旋转马达171可带动压平单元173，沿着平行载台15的承载面151的方向摆动。在本发明一实施例中，伸缩旋转马达171可带动压平单元173在第一位置及一第二位置之间摆动。

具体而言，操作在第一位置的压平单元173位于载台15的放置区153外部，而不会与放置区153内的第一基板121重叠或干涉，如图5所示。操作在第二位置的压平单元173会进入载台15的放置区153，并位于放置区153的第一基板121上方，如图6所示。

如图4所示，将第一基板121放置在载台15的承载面151的过程中，压平单元173会位于第一位置。使得压平单元173不会与承载面151的放置区153干涉，以利于通过机械手臂将第一基板121放置在载台15的放置区153内。

如图7及图8所示，伸缩旋转马达171可带动压平单元173，沿着平行承载面151的轴向位移，并调整压平单元173与承载面151及/或第一基板121之间的距离。在本发明一实施例中，伸缩旋转马达171可带动压平单元173在第一高度及一第二高度之间位移，其中第一高度高于第二高度，例如位于第二高度的压平单元173比第一高度靠近载台15的承载面151。

如图7所示，伸缩旋转马达171驱动压平单元173沿着承载面151的轴向位移，使得压平单元173远离载台15的承载面151，并操作在第一高度。压平单元173与承载面151之间具有一间距G，其中间距G会大于第一基板121的厚度。而后，伸缩旋转马达171会驱动压平单元173沿着平行承载面151的方向摆动，使得部分的压平单元173位于放置区153及第一基板121的上方。

如图8所示，伸缩旋转马达171驱动压平单元173沿着承载面151的轴向位移，使得压平单元173朝载台15的承载面151靠近，并操作在第二高度。压平单元173会接触并压平放置在承载面151的放置区153上的第一基板121，使得第一基板121平整的放置在承载面151上。

如图5及图6所示，载台15的承载面151上可设置若干个对位单元14，对位单元14环绕在载台15的放置区153周围，并可靠近或远离放置区153及/或第一基板121，以对位第一基板121及/或第二基板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升降，其中对位单元14凸出承载面151后，可沿着承载面151的径向朝放置区153靠近，对位单元14在位移的过程中会接触并对准第一基板121，以将第一基板121定位在放置区153的固定位置上。

上述对位单元14在对位第一基板121的过程中，压平单元173会持续接触并压平第一基板121，并可提高对位单元14对位第一基板121的准确度。

在本发明一实施例中，如图2及图3所示，压合单元13上可设置若干个距离量测单元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用以将量测光束投射到放置在载台15的承载面151上的第一基板121，并量测第一基板121与各个距离量测单元18之间的距离，以判断第一基板121是否翘曲。在不同实施例中，压合单元13亦可设置在载台15上，并由第一基板121的下表面量测与第一基板121之间的距离。

具体而言，若各个距离量测单元18与第一基板121之间的距离相近，可判断第一基板121没有翘曲，并可直接通过对位单元14对位第一基板121。而后将第二基板123放置在第一基板121上，并通过压合单元13键合第一基板121及第二基板123，而不需要通过压平装置17压平第一基板121。

反之，若各个距离量测单元18与第一基板121之间的距离差大于一门坎值时，则表示第一基板121有翘曲，并需要通过压平装置17压平第一基板121，例如进行上述图4、图7及图8的压平步骤。

完成第一基板121的压平及对位后，压平单元173可离开第一基板121及放置区153，如图6及图4所示。压平单元173离开第一基板121及放置区153的过程中，伸缩旋转马达171会伸长，并驱动压平单元173沿着承载面151的轴向离开第一基板121，而后伸缩旋转马达171会带动压平单元173摆动，使得压平单元173离开第一基板121及/或放置区153的上方。

完成第一基板121的对位步骤后，可将第二基板123放置在第一基板121上，并以对位单元14对位第二基板123，再通过压合单元13键合第一基板121及第二基板123。

在本发明图式中，压平装置17的杆体175或伸缩旋转马达171会穿过第二腔体113及载台15，并连接设置在载台15的承载面151上的压平单元173。在本发明另一实施例中，杆体175、伸缩旋转马达171及/或压平单元173可环绕设置在载台15的周围，而伸缩旋转马达171及/或杆体175只穿过第二腔体113，而不会穿过载台15。

此时，操作在第一位置的压平单元173会位于载台15的承载面151及/或放置区153外部，而不会与承载面151及第一基板121重叠或干涉。操作在第二位置的压平单元173会进入载台15的承载面151及/或放置区153，并位于承载面151及第一基板121上方，以压平放置在载台15的承载面151上的第一基板121。

如图5、图6及图9所示，载台15可包括若干个抽气管线155，其中抽气管线155设置于载台15上，例如穿过载台15，抽气管线155的一端连通载台15的承载面151及/或放置区153。抽气管线155可连接一抽气装置157，例如抽气马达，抽气装置157在抽气时，连接承载面151及/或放置区153的抽气装置157会形成负压，以吸附放置在载台15的放置区153的第一基板121。

在本发明一实施例中，各个抽气管线155可同时产生负压，并吸附放置区153内的第一基板121。在本发明一实施例中，各个抽气管线155可分别连接一阀门154，其中阀门154分别用以切换各个抽气管线155是否产生负压，并可控制抽气管线155依序产生负压，例如位于内侧的抽气管线155先产生负压，并吸附第一基板121的内侧，而后沿着放置区153的中心朝边缘的方向，依序控制其他抽气管线155产生负压，以吸附第一基板121外侧。

具体而言，压平单元173主要用以压平第一基板121的侧边或外缘，而抽气管线155产生的负压则可用以吸附第一基板121的内侧。通过压平单元173及抽气管线155的搭配，可进一步提高压平的第一基板121的平整度，并可提高第一基板121对位的精准度。此外在通过对位单元14对位第一基板121及/或第二基板123的过程中，抽气装置157会停止抽气，而抽气管线155则不会吸附第一基板121，使得对位单元14可移动或推动载台15的承载面151上的第一基板121，并进行第一基板121的对位。

本发明优点：

提供一种新颖的应用在翘曲基板的键合机台，可通过若干个压平装置压平放置在载台的承载面上的翘曲基板，并将翘曲的基板压平，以提高后续对位翘曲基板的准确度。

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。