一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法与流程

本发明涉及半导体晶圆，特别是涉及一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法。

背景技术：

1、随着ai和5g等新型基础设施建设的不断推进，单纯通过缩小工艺尺寸、增加单芯片面积等方式带来的系统功能和性能提升已难以适应未来发展的需求。在集成电路由二维展开至三维的发展过程中，晶圆堆叠技术将起到至关重要的作用。

2、伴随着晶圆堆叠技术的发展，soi键合、临时键合和混合键合等晶圆堆叠国产设备相继研发投入市场。尤其是临时键合，有涂胶工艺的晶圆在不同模块之间传输时，需要晶圆对夹持机构的夹持，以防晶圆对传输时产生相对的滑移从而影响堆叠精度，导致堆叠片的良率降低可靠性降低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法，该机构可在晶圆堆叠时将两片面对面的晶圆进行夹持，以消除晶圆对在不同工位移动过程或者堆叠过程中产生相对的位移。

2、为了解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

3、一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，包括至少一个晶圆对夹持机构，所述夹持机构包括座体，所述座体的中央沿轴向方向装有旋转轴，所述座体的上方设有压板，所述旋转轴上套设有弹簧，所述弹簧位于座体内；所述座体的下部侧壁上开设有导向槽，所述导向槽内设有导向销。

4、其中，所述旋转轴的上端与压板相连。

5、其中，所述导向槽由依次相连通的第一垂直导向槽、水平导向槽和第二垂直导向槽组成。

6、其中，所述导向销可沿导向槽移动。

7、其中，所述导向销与旋转轴固定连接，所述弹簧位于导向销的上方并对导向销产生弹力。

8、其中，所述导向槽呈“n”字形，第一垂直导向槽的开口朝向和第二垂直导向槽的开口朝向之间形成一定角度的夹角(如90°)，所述第一垂直导向槽的高度为a，所述第二垂直导向槽的高度为b，且a＞b，a与b的差值为晶圆厚度。

9、其中，所述旋转轴的下端固定有转盖，所述转盖位于导向销的下方，所述转盖可沿座体内部的空腔上下移动。

10、其中，所述压板呈“z”字形，所述压板的一端与旋转轴的上端固定连接；所述座体呈中空的圆柱体形状，其外侧壁的中部设有连接板。

11、其中，所述晶圆对夹持机构的数量为3组，沿晶圆的圆周方向均布。

12、本发明所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构的夹持方法，包括：

13、初始状态时，在弹簧形变的作用下，压板落下，处于初始位；

14、传片机械手指分别将两片晶圆传送至卡盘后，在第一驱动机构的驱动下，导向销沿导向槽垂直向上运动至最高位；

15、在第二驱动机构的驱动下，导向销沿着导向槽旋转一定角度至工作位，即需要夹持晶圆的位置；

16、第一驱动机构下降，在弹簧的弹性形变下，导向销沿着导向槽下降至工作位；此时，压板作用在晶圆上，完成对晶圆对的夹持。

17、与现有技术相比，本发明的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法至少具有以下有益效果：

18、本发明晶圆对夹持机构可自动旋转夹持，可旋转不同的角度，可通过将夹紧块座体中导向槽的高度a、b设计成不同的值适用于不同厚度晶圆，可通过更换不同直径和长度的弹簧适配不同厚度的晶圆对，以获取相适应的夹持力。

19、本发明晶圆对夹持机构的结构简单，驱动成本低，使用气缸和步进电机即可驱动；可通过设计不同的座体来获得不同的旋转角度。

20、本发明晶圆对夹持机构的稳定性好，更换方便，共配置3组夹持机构，沿晶圆的圆周方向均布，可在晶圆堆叠时将两片面对面的晶圆进行夹持，以消除晶圆对在不同工位移动过程中产生相对的位移。

21、下面结合附图对本发明用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法作进一步说明。

技术特征：

1.一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：包括至少一个晶圆对夹持机构，所述夹持机构包括座体(1)，所述座体(1)的中央沿轴向方向装有旋转轴(2)，所述座体(1)的上方设有压板(3)，所述旋转轴(2)上套设有弹簧(4)，所述弹簧(4)位于座体(1)内；所述座体(1)的下部侧壁上开设有导向槽(7)，所述导向槽(7)内设有导向销(5)。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述旋转轴(2)的上端与压板(3)相连。

3.根据权利要求2所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述导向槽(7)由依次相连通的第一垂直导向槽、水平导向槽和第二垂直导向槽组成。

4.根据权利要求3所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述导向销(5)可沿导向槽(7)移动。

5.根据权利要求4所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述导向销(5)与旋转轴(2)固定连接，所述弹簧(4)位于导向销(5)的上方并对导向销(5)产生弹力。

6.根据权利要求5所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述导向槽(7)呈“n”字形，第一垂直导向槽的开口朝向和第二垂直导向槽的开口朝向之间形成一定角度的夹角，所述第一垂直导向槽的高度为a，所述第二垂直导向槽的高度为b，且a＞b，a与b的差值为晶圆厚度。

7.根据权利要求6所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述旋转轴(2)的下端固定有转盖(6)，所述转盖(6)位于导向销(5)的下方，所述转盖(6)可沿座体(1)内部的空腔上下移动。

8.根据权利要求7所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述压板(3)呈“z”字形，所述压板(3)的一端与旋转轴(2)的上端固定连接；所述座体(1)呈中空的圆柱体形状，其外侧壁的中部设有连接板。

9.根据权利要求8所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构，其特征在于：所述晶圆对夹持机构的数量为3组，沿晶圆的圆周方向均布。

10.权利要求1-9任一所述的用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构的夹持方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及半导体晶圆技术领域，具体为一种用于晶圆堆叠的晶圆对夹持机构及夹持方法。该晶圆对夹持机构包括至少一个晶圆对夹持机构，所述夹持机构包括座体，所述座体的中央沿轴向方向装有旋转轴，所述座体的上方设有压板，所述旋转轴上套设有弹簧，所述弹簧位于座体内；所述座体的下部侧壁上开设有导向槽，所述导向槽内设有导向销。本发明的晶圆对夹持机构可自动旋转夹持，可旋转不同的角度，可通过将夹紧块座体中导向槽的高度a、b设计成不同的值适用于不同厚度晶圆，可通过更换不同直径和长度的弹簧适配不同厚度的晶圆对。

技术研发人员：吴峰,张豹,姜保彧
受保护的技术使用者：北京华卓精科科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15