【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及晶圓鍵合，尤其涉及一種用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置。
技術(shù)介紹
1、晶圓鍵合，即通過(guò)化學(xué)和物理作用將兩塊已鏡面拋光的同質(zhì)或異質(zhì)的晶片緊密地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)3d集成與先進(jìn)封裝中的垂直堆疊以及電氣互連的過(guò)程。晶圓鍵合設(shè)備中一般集成有烘烤、視覺(jué)對(duì)位、預(yù)鍵合等預(yù)處理裝置以及鍵合裝置。其中，鍵合裝置用以將預(yù)處理后初步連接在一起的兩片晶圓最終緊密結(jié)合在一起。
2、鍵合裝置在使用時(shí)一般配置有真空操作腔，真空操作腔與鍵合腔體通過(guò)插板閥連接，真空操作腔內(nèi)設(shè)有機(jī)械手，機(jī)械手拾取晶圓并通過(guò)插板閥將晶圓送至鍵合腔體內(nèi)，然后機(jī)械手收回，最后關(guān)閉插板閥通過(guò)上下加熱板對(duì)接完成晶圓的鍵合。
3、現(xiàn)有鍵合裝置存在如下缺陷：其一，在更換工裝、清理腔體時(shí)需打開鍵合腔體，而現(xiàn)有鍵合裝置需拆卸鍵合腔體的部分零件才能得以打開，作業(yè)完畢后還需再將已拆卸部件重新安裝，開閉操作效率低且頻繁拆卸易影響裝置壽命；其二，鍵合完畢后需對(duì)鍵合腔體進(jìn)行降溫，而現(xiàn)有鍵合裝置為避免冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)加熱板加熱性能造成影響，僅在鍵合腔體的腔壁上設(shè)置冷卻機(jī)構(gòu)，加熱板只能被迫間接式降溫，冷卻效率較低；其三，上下加熱板在鍵合過(guò)程中容易受熱膨脹導(dǎo)致厚度增加，現(xiàn)有鍵合結(jié)構(gòu)對(duì)于厚度的增加不能作出相應(yīng)調(diào)整，容易導(dǎo)致晶圓在鍵合過(guò)程中受到的壓力過(guò)大，從而導(dǎo)致晶圓損壞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為克服現(xiàn)有鍵合裝置存在的開閉操作效率低、冷卻效率低以及易導(dǎo)致晶圓損壞的技術(shù)缺陷，本專利技術(shù)提供了一種用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置。
2、本專利
3、機(jī)架；
4、腔殼，其固定在所述機(jī)架上且頂部敞口，所述腔殼的側(cè)壁設(shè)有用以避讓機(jī)械手動(dòng)作的操作窗口，所述操作窗口安裝有開閉閥門；
5、蓋體組件，其包括蓋板，所述蓋板連接有開合驅(qū)動(dòng)件，所述開合驅(qū)動(dòng)件帶動(dòng)蓋板運(yùn)動(dòng)以使所述蓋板具有密封蓋合在所述腔殼頂部的閉合狀態(tài)和脫離所述腔殼頂部的開啟狀態(tài)；
6、鍵合組件，其包括倒置桶狀的下鍵合臺(tái)，所述下鍵合臺(tái)的底部開口端密封固定在所述腔殼的底部以使所述下鍵合臺(tái)、腔殼和蓋板圍成密閉的鍵合腔體，所述鍵合組件還包括上加熱板和下加熱板，所述上加熱板通過(guò)密封貫穿所述蓋板的升降軸懸置在鍵合腔體內(nèi)，所述升降軸連接有安裝在蓋板上方的第一升降驅(qū)動(dòng)件，所述下加熱板通過(guò)固定于腔殼底部的若干支撐柱支撐在所述下鍵合臺(tái)的內(nèi)側(cè)，所述下加熱板與所述下鍵合臺(tái)的頂部端板通過(guò)第一石墨墊接觸，所述下鍵合臺(tái)的側(cè)壁設(shè)有用以軸向緩沖的變形部，所述下鍵合臺(tái)的頂端邊緣沿周向均布有多個(gè)缺口槽，所述鍵合組件還包括頂針結(jié)構(gòu)，所述頂針結(jié)構(gòu)包括位于所述下鍵合臺(tái)外側(cè)且同軸布置的升降環(huán)，所述升降環(huán)連接有第二升降驅(qū)動(dòng)件，所述第二升降驅(qū)動(dòng)件的殼體固定于腔殼下方且輸出軸密封貫穿所述腔殼底部，所述升降環(huán)的內(nèi)環(huán)設(shè)有針體，所述針體與缺口槽一一對(duì)應(yīng)且置于對(duì)應(yīng)缺口槽內(nèi)；
7、冷卻組件，其包括上冷卻板和下冷卻板，所述上冷卻板通過(guò)密封貫穿所述蓋板的第一水管懸置在鍵合腔體內(nèi)，所述上冷卻板為環(huán)板且滑動(dòng)套接在所述升降軸上，所述第一水管連接有安裝在所述蓋板上方的第三升降驅(qū)動(dòng)件，所述下冷卻板為多孔板且滑動(dòng)套接在所有支撐柱上，所述下冷卻板連接有貫穿所述腔殼底部的第二水管，所述腔殼的底部安裝有用以驅(qū)動(dòng)所述下冷卻板升降的第四升降驅(qū)動(dòng)件。
8、可選的，所述蓋板的上方設(shè)有安裝板，所述安裝板與蓋板平行且之間留有安裝空間，所述蓋板與安裝板通過(guò)連接柱固定連接，所述第一升降驅(qū)動(dòng)件位于安裝板上方，所述第三升降驅(qū)動(dòng)件位于所述安裝空間內(nèi)。
9、可選的，所述開合驅(qū)動(dòng)件包括設(shè)于機(jī)架上的固定座，所述安裝板活動(dòng)連接在所述固定座上且連接有安裝在機(jī)架上的直線伸縮副，所述直線伸縮副帶動(dòng)安裝板轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)蓋板的狀態(tài)切換。
10、可選的，所述機(jī)架上設(shè)有固定柱，所述蓋板設(shè)有外伸于其下方的緩沖器，所述緩沖器與固定柱配合以在所述蓋板切換至閉合狀態(tài)之前進(jìn)行緩沖。
11、可選的，所述支撐柱為高度可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)桿。
12、可選的，所述腔殼的頂部邊緣外凸形成法蘭，所述法蘭沿軸向均布有多個(gè)第一貫穿孔，所述蓋板對(duì)應(yīng)第一貫穿孔設(shè)有第二貫穿孔，所述蓋板在閉合狀態(tài)時(shí)通過(guò)插裝在第一貫穿孔和第二貫穿孔內(nèi)的螺栓副進(jìn)行調(diào)平。
13、可選的，所述升降軸的下方設(shè)有壓塊，所述壓塊為連接軸和壓盤形成的t型結(jié)構(gòu)，所述連接軸螺接于所述升降軸的底面中部，所述連接軸上套接有支撐環(huán)且所述支撐環(huán)的外徑大于升降軸的直徑，所述支撐環(huán)夾緊于升降軸與壓盤之間，所述上加熱板通過(guò)豎向布置的螺栓吊裝在所述支撐環(huán)上，所述上加熱板與壓盤之間通過(guò)墊塊接觸以傳遞壓力，且所述壓盤的下表面設(shè)為球面。
14、可選的，所述上加熱板的上表面和下加熱板的下表面皆設(shè)有第二石墨墊，且位于下加熱板下表面的第二石墨墊與下冷卻板的形狀適配。
15、可選的，所述上加熱板包括板本體，所述板本體的下表面依次可拆卸固定有第三石墨墊和貼板，所述貼板的下表面設(shè)有第四石墨墊。
16、可選的，所述冷卻組件還包括設(shè)有所述腔殼的外側(cè)壁上的冷卻管道。
17、本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
18、1）本專利技術(shù)提供的鍵合裝置，蓋板通過(guò)開合驅(qū)動(dòng)件開啟或閉合，在更換工裝、清理腔體時(shí)，僅需通過(guò)開合驅(qū)動(dòng)件使蓋板由閉合狀態(tài)切換至開啟狀態(tài)即可，無(wú)需拆卸鍵合腔體的零件，開閉操作效率高，同時(shí)也能保證裝置壽命；
19、2）本專利技術(shù)提供的鍵合裝置，在下加熱板的外側(cè)設(shè)有倒置桶狀的下鍵合臺(tái)，下鍵合臺(tái)的側(cè)壁設(shè)有用以軸向緩沖的變形部，且下鍵合臺(tái)的頂部端板與下加熱板之間設(shè)有第一石墨墊，在鍵合過(guò)程中上下加熱板受熱膨脹導(dǎo)致厚度增加時(shí)，能夠通過(guò)第一石墨墊配合變形部補(bǔ)償厚度的增加，從而能夠避免晶圓在鍵合過(guò)程中因受到過(guò)大壓力導(dǎo)致的損壞；
20、3）本專利技術(shù)提供的鍵合裝置，上加熱板的上方設(shè)有上冷卻板，下加熱板的下方設(shè)有下冷卻板，且上冷卻板與下冷卻板皆能夠通過(guò)升降與對(duì)應(yīng)加熱板接觸進(jìn)行冷卻，也能夠通過(guò)升降與對(duì)應(yīng)加熱板分離避免對(duì)加熱板加熱性能造成影響，如此能夠使得在不影響加熱板加熱性能的前提下主動(dòng)直接對(duì)加熱板進(jìn)行降溫，冷卻效率較高。
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1.一種用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述蓋板（31）的上方設(shè)有安裝板（33），所述安裝板（33）與蓋板（31）平行且之間留有安裝空間（34），所述蓋板（31）與安裝板（33）通過(guò)連接柱（35）固定連接，所述第一升降驅(qū)動(dòng)件（44）位于安裝板（33）上方，所述第三升降驅(qū)動(dòng)件（54）位于所述安裝空間（34）內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述開合驅(qū)動(dòng)件（32）包括設(shè)于機(jī)架（1）上的固定座（321），所述安裝板（33）活動(dòng)連接在所述固定座（321）上且連接有安裝在機(jī)架（1）上的直線伸縮副（322），所述直線伸縮副（322）帶動(dòng)安裝板（33）轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)蓋板（31）的狀態(tài)切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述機(jī)架（1）上設(shè)有固定柱（11），所述蓋板（31）設(shè)有外伸于其下方的緩沖器（36），所述緩沖器（36）與固定柱（11）配合以在所述蓋板（31）切換至閉合狀態(tài)之前進(jìn)行緩沖。
5.
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述腔殼（2）的頂部邊緣外凸形成法蘭（22），所述法蘭（22）沿軸向均布有多個(gè)第一貫穿孔（221），所述蓋板（31）對(duì)應(yīng)第一貫穿孔（221）設(shè)有第二貫穿孔（311），所述蓋板（31）在閉合狀態(tài)時(shí)通過(guò)插裝在第一貫穿孔（221）和第二貫穿孔（311）內(nèi)的螺栓副進(jìn)行調(diào)平。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述升降軸（43）的下方設(shè)有壓塊（431），所述壓塊（431）為連接軸（4311）和壓盤（4312）形成的T型結(jié)構(gòu)，所述連接軸（4311）螺接于所述升降軸（43）的底面中部，所述連接軸（4311）上套接有支撐環(huán)（432）且所述支撐環(huán)（432）的外徑大于升降軸（43）的直徑，所述支撐環(huán)（432）夾緊于升降軸（43）與壓盤（4312）之間，所述上加熱板（41）通過(guò)豎向布置的螺栓（433）吊裝在所述支撐環(huán)（432）上，所述上加熱板（41）與壓盤（4312）之間通過(guò)墊塊（434）接觸以傳遞壓力，且所述壓盤（4312）的下表面設(shè)為球面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述上加熱板（41）的上表面和下加熱板（42）的下表面皆設(shè)有第二石墨墊（49），且位于下加熱板（42）下表面的第二石墨墊（49）與下冷卻板（52）的形狀適配。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述上加熱板（41）包括板本體（411），所述板本體（411）的下表面依次可拆卸固定有第三石墨墊（412）和貼板（413），所述貼板（413）的下表面設(shè)有第四石墨墊（414）。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述冷卻組件（5）還包括設(shè)有所述腔殼（2）的外側(cè)壁上的冷卻管道（56）。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述蓋板（31）的上方設(shè)有安裝板（33），所述安裝板（33）與蓋板（31）平行且之間留有安裝空間（34），所述蓋板（31）與安裝板（33）通過(guò)連接柱（35）固定連接，所述第一升降驅(qū)動(dòng)件（44）位于安裝板（33）上方，所述第三升降驅(qū)動(dòng)件（54）位于所述安裝空間（34）內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述開合驅(qū)動(dòng)件（32）包括設(shè)于機(jī)架（1）上的固定座（321），所述安裝板（33）活動(dòng)連接在所述固定座（321）上且連接有安裝在機(jī)架（1）上的直線伸縮副（322），所述直線伸縮副（322）帶動(dòng)安裝板（33）轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)蓋板（31）的狀態(tài)切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述機(jī)架（1）上設(shè)有固定柱（11），所述蓋板（31）設(shè)有外伸于其下方的緩沖器（36），所述緩沖器（36）與固定柱（11）配合以在所述蓋板（31）切換至閉合狀態(tài)之前進(jìn)行緩沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述支撐柱（45）為高度可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)桿。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于晶圓鍵合設(shè)備中的鍵合裝置，其特征在于，所述腔殼（2）的頂部邊緣外凸形成法蘭（22），所述法蘭（22）沿軸向均布有多個(gè)第一貫穿孔（221），所述蓋板（31）對(duì)應(yīng)第一貫穿孔（221）設(shè)有第二貫穿孔（311），所述蓋板（...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張紅梅，李安華，王成君，王宏杰，薛志平，李偉，楊曉東，賀俊敏，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北電子裝備技術(shù)研究所中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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