一种载片传输装置及其传输方法与流程

本发明涉及半导体器件加工的技术领域，具体涉及一种载片传输装置及其传输方法。

背景技术：

晶圆键合是半导体器件三维加工的一个重要的工艺，主要应用于硅片和硅片之间的键合以及硅片和玻璃片之间的键合。键合是指在真空腔体内对待键合的对象进行加温、加压以及冷却，使其通过粘接、金属扩散等作用最终融合在一起的过程。

键合的过程通常包括：首先将键合对象放置在载片上，接着将其送进真空腔体后进行键合，等键合完毕后将其取出。最初，以上一系列的工作均通过手动完成，效率低，人工消耗大。随着产率及自动化程度的要求提高，随之出现了载片传输装置，通过载片传输装置实现载片自动送进和取出真空腔体，提高了键合工艺的效率。然而现有的载片传输装置通常只有一个载片放置位，并采用直进直出的传输模式，即一个载片键合完成之后需要等待操作人员卸下并放置下一个载片才能再次开始键合，时间耗费大，降低了键合的工作效率。

此外，键合是一个加压和高温加热的过程，键合结束后需要在真空腔体内冷却到可接触的温度范围，才能通过载片传输装置取出，最后通过人工取出。由于键合之后的温度在80℃左右，而取出时需要达到的温度通常在30℃左右，因此需要较长的冷却时间，大大影响了键合的产率，未能很好地满足实际生产的需要。

技术实现要素：

本发明为了克服以上不足，提供了一种可有效提高键合工作效率、降低时间消耗的载片传输装置及其传输方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种载片传输装置，用于将载片送入或运出真空腔体，包括运动导轨，与运动导轨连接的输送机构和设于运动导轨上且与输送机构连接的载片台，所述载片置于所述载片台上，还包括与载片台连接的旋转机构和冷却机构，所述载片台上设有相对于所述旋转机构对称设置的第一载片区和第二载片区，所述旋转机构转动用于交换所述第一载片区和第二载片区的位置。

进一步的，所述旋转机构为旋转电机或旋转汽缸。

进一步的，所述输送机构为直线电机或直线气缸。

进一步的，所述冷却机构为风冷却机或水冷却机。

进一步的，所述第一载片区和第二载片区上均设有定位机构，用于固定待键合载片。

进一步的，所述第一载片区和第二载片区上均设有温度检测装置，用于检测载片的温度。

一种载片传输装置的传输方法，包括以下步骤：

s1：将待键合的载片置于载片台的第一载片区上；

s2：输送机构将待键合的载片运送至真空腔体内进行键合，之后在第二载片区上放置下一个待键合的载片；

s3：提升机构将键合完毕的载片取至第一个载片区上，冷却机构开始对键合完毕的载片进行冷却；

s4：旋转机构将载片台旋转180度，交换第一载片区和第二载片区的位置；

s5：输送机构将下一个待键合的载片运送至真空腔体内进行键合；

s6：冷却机构对键合完毕的载片冷却至指定温度，卸下冷却后的载片并放置下一待键合载片。

进一步的，还包括步骤s7：重复步骤s3-s6，直至结束。

进一步的，所述步骤s3中冷却机构对载片进行直接冷却或间接冷却。

进一步的，所述步骤s3和步骤s4之间还包括步骤s3.1：输送机构将键合完毕的载片从真空腔体内运出。

本发明提供的载片传输装置及其传输方法，通过在载片台上设置水平对称分布的两个载片区，以及与载片台连接的冷却机构，便于在一个载片进行键合的过程中对键合完毕的载片进行冷却和拆卸工作，以及放置下一个待键合的载片，减少了时间浪费，大大提高了工作效率；此外通过设置与载片台连接的旋转装置，可以带动载片台旋转，以交换两个载片区的位置，更好地实现了两个载片区同时工作的目的，进一步提高了键合的效率，切实满足了实际生产的需要。

附图说明

图1是本发明一实施例中载片传输装置载片台位于初始位置的结构示意图；

图2是本发明一实施例中载片传输装置其中一个载片进行键合时的示意图；

图3是本发明一实施例中载片传输装置将键合完毕的载片送出真空腔体时的示意图；

图4是本发明一实施例中载片传输装置旋转机构对载片台进行旋转时的示意图；

图5是本发明一实施例中载片传输装置将键合完毕的载片台运送至拆卸位置的示意图；

图6是本发明一实施例中载片传输装置的传输方法流程图。

图中所示：1、载片；2、运动导轨；3、输送机构；4、载片台；41、第一载片区；42、第二载片区；5、旋转机构；6、冷却机构；7、真空腔体；8、提升机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述。

如图1-5所示，本发明提供了一种载片传输装置，用于将载片1送入或运出真空腔体7，包括运动导轨2、与运动导轨2连接的输送机构3、设于运动导轨2上且与输送机构3连接的载片台4，该传输装置还包括与载片台4连接的旋转机构5和冷却机构6，所述载片台4设有相对于所述旋转机构5对称设置的第一载片区41和第二载片区42，所述旋转机构5转动用于交换所述第一载片区41和第二载片区42的位置。

优选的，第一载片区41和第二载片区42上设有定位机构(图中未标出)，该定位机构可以是吸盘装置，用于固定待键合的载片1。

具体的，载片1可以是单独的硅片或玻璃片，此时第一载片区41和第二载片区42上固定有与该硅片或玻璃片键合的对象，通常为硅片，载片1也可以包括两个硅片以及固定该两个硅片的固定装置，或是包括玻璃片、硅片以及固定两者的固定装置。

优选的，所述旋转机构5带动载片台4旋转0-360度，优选为180度，旋转机构5为旋转电机或旋转汽缸，具体的，旋转电机或旋转汽缸的活动台与载片台4直接连接，带动载片台4旋转，当一个载片1键合完毕之后，旋转机构5带动载片台4旋转180度，使第一载片区41和第二载片区42交换位置，如图3所示，便于将下一个待键合的载片1运送至指定位置进行键合，同时对键合完毕的载片1进行下一步处理，有效利用时间，提高了工作效率。

优选的，所述输送机构3为直线电机或直线气缸，用于将载片1送入或运出真空腔体7，采用直线电机或直线气缸速度快，准确率高，进一步提高了装置的工作效率。

优选的，所述冷却机构6为风冷却机或水冷却机，其中风冷却机采用空气作为媒介冷却需要冷却的物体，通过加大需要冷却的物体的表面积，或者是加快单位时间内空气流过物体的速率来实现。水冷却机设有一个进水口及出水口， 其内部有多条水道，用于充分发挥水冷的优势，带走更多的热量，提高冷却效果。具体的，冷却机构6可以对载片1进行直接冷却，也可以采用间接冷却的方式，即通过对第一载片区41和第二载片区42进行冷却从而达到冷却载片1的效果。

优选的，所述第一载片区41和第二载片区42上设有温度检测装置(图中未标出)，用于检测载片1的温度，具体的，该温度检测装置包括温度传感器、数据处理器和显示器，其中温度传感器设于第一载片区41和第二载片区42上，与载片1接触，检测载片1的温度，同时，将数据发送至数据处理器进行处理，并在显示器中显示，以便于使用者查看载片1的温度，以及判断冷却机构6的冷却效果。

本发明还提供一种载片传输装置的传输方法，如图6所示，包括以下步骤：

s1：将待键合的载片1置于第一载片区41上，通过第一载片区41上的定位机构进行定位，此时载片台4处于图1所示的初始位置。具体的，载片1可以是单独的硅片或玻璃片，此时第一载片区41上固定有与该硅片或玻璃片键合的对象，通常为硅片，载片1也可以包括两个硅片以及固定该两个硅片的固定装置，或是包括玻璃片、硅片以及固定两者的固定装置。

s2：输送机构3将待键合的载片1运送至真空腔体7进行键合，之后在第二载片区42上放置下一个待键合的载片1；具体的，真空腔体7内设有提升机构8，当输送机构3将待键合的载片1运送至真空腔体7内时，该提升机构8将待键合的载片1置于指定键合位置进行键合，之后输送机构3将载片台4从真空腔体7内送出至图1所示的初始位置，便于在第二载片区42上放置下一个待键合的载片1，如图2所示。

s3：输送机构将键合完毕的载片取至第一载片区上，冷却机构开始对键合完毕的载片进行冷却，即此时第一载片区41上的冷却机构对其进行冷却，同时将其输送出真空腔体7。

s4：旋转机构5将载片台4旋转180度，交换第一载片区41和第二载片区 42的位置。具体的，输送机构3将载片台4运送至真空腔体7内，提升机构8将键合完毕的载片1置于第一载片区41，如图3所示，之后输送机构3将载片台4从真空腔体7内运出至指定位置之后，旋转机构5将载片台4旋转180度，交换第一载片区41和第二载片区42的位置。

若真空腔体7中的空间足够大时，也可以采用以下方法：首先旋转机构5将载片台4旋转180度，交换第一载片区41和第二载片区42的位置，对下一个待键合的载片1进行键合，最后输送机构3将键合完毕的载片1从真空腔体7内运出。具体的，当提升机构8将键合完毕的载片1置于第一载片区41之后，首先旋转机构5将载片台4旋转180度，交换第一载片区41和第二载片区42的位置，接着提升机构8将待键合的载片1置于指定键合的位置，最后输送机构3将键合完成的载片1从真空腔体7内运出。

s5：输送机构3将下一个待键合的载片1运送至真空腔体7内进行键合。具体的，如图4所示，输送机构3将下一个待键合的载片1运送至真空腔体7内，之后提升机构8将待键合的载片1从第二载片区42取下，置于进行键合的位置，最后输送机构3使载片台4运动至图5所示位置。

s6：冷却机构6对键合完毕的载片1冷却至指定温度，通常为30度，之后人工卸下冷却后的载片1并放置下一待键合的载片1，此时为第二载片区42上的冷却机构6对键合完毕的载片1进行冷却，优选的，冷却机构6对载片1采用风冷或水冷的冷却方式进行直接冷却或间接冷却，即直接对载片1进行冷却，或者通过对第一载片区41和第二载片区42进行冷却从而达到冷却载片1的效果。

s7：重复步骤s3-s6，直至结束，其中第一载片区41和第二载片区42需根据实际情况进行交换。

本发明提供的载片传输装置及其传输方法，通过在载片台4上设置沿旋转机构5对称分布的第一载片区41和第二载片区42，以及与载片台4连接的冷却机构6，便于在一个载片1进行键合的过程中对键合完毕的载片1进行冷却和拆 卸工作，以及放置下一个待键合的载片1，减少了时间浪费，大大提高了工作效率；此外通过设置与载片台4连接的旋转机构5，可以带动载片台4旋转，以交换第一载片区41和第二载片区42的位置，更好地实现了第一载片区41和第二载片区42同时工作的目的，进一步提高了键合的效率，切实满足了实际生产的需要。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。