晶圆对准装置及键合系统的制作方法

发明涉及半导体，特别涉及一种晶圆对准装置及键合系统。

背景技术：

1、在半导体加工工艺中，晶圆对准是在各个工艺中常用到的功能；例如在晶圆键合需要将两片相同材质或不同材质的晶圆结合在一起，在进行键合前一般需要先将两个晶圆进行对准，之后再进行键合，这一过程对晶圆的对准精度要求很高。现有的对准设备中，通常采用以下两种方式对晶圆进行对准，一种是在位于晶圆两侧分别用气缸推动两根对准轴，对准轴上设置有夹具，晶圆与夹具两侧的圆弧面接触后被定位夹紧，该机构受气缸安装精度、气缸轴、套的配合间隙以及两个夹具运动同步性等因素的影响，使夹具的定位精度难以提高；另一种方式是将三根锥销分别安装于三个夹具上，三个键合夹具被分别驱动运动，通过三根锥销分别与晶圆外圆接触实现定位，但此定位方式的定位精度受到各夹具同步性以及位置精度的影响较大。

2、因此，亟需一种晶圆对准装置及键合系统，以提高晶圆对准的精度。

技术实现思路

1、发明提供了一种晶圆对准装置，包括：基座、运动环以及中心定位组件；

2、所述运动环以可沿所述运动环的轴向运动的方式设置于所述基座上；

3、所述中心定位组件包括至少两个中心定位单元，所述中心定位单元连接于所述基座与所述运动环之间，各所述中心定位单元沿所述运动环的周向排列设置，所述中心定位单元包括可沿所述运动环的径向运动的中心定位件；

4、所述运动环被配置为：所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座正向运动时，驱动各所述中心定位件沿所述径向向内同步运动，用于贴合于晶圆边沿处以对晶圆的中心定位；所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座反向运动时，驱动各所述中心定位件沿所述径向向外同步运动。

5、可选地，所述中心定位单元还包括第一连接座和第一滑动座，所述第一连接座与所述运动环连接，所述第一滑动座与所述第一连接座斜向单自由度滑动配合，且所述第一滑动座与所述基座沿径向方向单自由度滑动配合，所述中心定位件设置于所述第一滑动座上；

6、所述斜向单自由度滑动被配置为：所述斜向单自由度滑动包括相对所述第一连接座沿所述轴向和所述径向的分运动，所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座正向运动时，驱动所述第一滑动座相对所述第一连接座斜向单自由度滑动，并使得所述第一滑动座相对所述基座沿径向向内滑动；所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座反向运动时，驱动所述第一滑动座相对所述第一连接座斜向单自由度滑动，并使得所述第一滑动座相对所述基座沿径向向外滑动。

7、可选地，所述中心定位件以可沿所述轴向运动的方式设置于第一滑动座上，所述中心定位件相对所述第一滑动座沿所述轴向方向具有至少两个工作位置。

8、可选地，所述中心定位单元还包括第一弹性件和弹性件安装座，所述弹性件设置于所述弹性件安装座与所述第一滑动座沿所述径向之间，所述第一弹性件用于为所述第一滑动座提供第一弹性力，所述第一弹性力用于阻止所述第一滑动座沿所述径向向内滑动。

9、可选地，所述弹性件安装座以可沿所述径向运动的方式设置于所述基座上以调节所述第一弹性力。

10、可选地，所述晶圆对准装置还包括角度定位组件，所述角度定位组件包括角度定位单元，所述角度定位单元连接于所述基座与所述运动环之间，所述角度定位单元包括可沿所述径向运动的角度定位件；

11、所述运动环还被配置为：所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座正向运动时，驱动所述角度定位件沿所述径向向内运动，用于与所述晶圆边沿处的缺口配合以对晶圆进行角度定位；所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座反向运动时，驱动所述角度定位件沿所述径向向外运动。

12、可选地，所述运动环还被配置为：所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座正向运动或反向运动时，驱动所述中心定位件和所述角度定位件同步运动。

13、可选地，所述晶圆对准装置还包括径向行程限位组件，所述径向行程限位组件设置于至少一个中心定位单元和/或至少一个角度定位单元上，用于限制所述中心定位件和/或所述角度定位件的径向运动行程。

14、可选地，所述角度定位单元还包括第二连接座和第二滑动座，所述第二连接座与所述运动环连接，所述第二滑动座与所述第二连接座沿斜向单自由度滑动配合，所述第二滑动座与所述基座沿径向方向单自由度滑动配合，所述角度定位件设置于所述第二滑动座上；

15、所述斜向单自由度滑动被配置为：所述斜向单自由度滑动包括相对所述第二连接座沿所述轴向和所述径向的分运动，所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座正向运动时，驱动所述第二滑动座相对所述第二连接座斜向单自由度滑动，并使得所述第二滑动座相对所述基座沿所述径向向内滑动；所述运动环沿所述轴向方向相对所述基座反向运动时，驱动所述第二滑动座相对所述第二连接座斜向单自由度滑动，并使得所述第二滑动座相对所述基座沿所述径向向外滑动。

16、可选地，所述角度定位件可沿所述轴向运动的方式设置于第二滑动座上，所述角度定位件相对所述第二滑动座沿所述轴向方向至少两个工作位置。

17、可选地，所述角度定位件包括角度定位座、角度定位块和第二弹性件，所述角度定位座设置于所述第二滑动座上，所述角度定位块用于与所述晶圆的缺口配合以对所述晶圆的角度定位，所述角度定位座以可沿所述径向运动的方式设置于所述角度定位座上，所述第二弹性件用于为所述角度定位块沿所述径向运动过程中提供沿所述径向的弹性力。

18、可选地，所述中心定位单元设置有至少三个，所述中心定位件沿所述径向的内侧具有凸出的弧形定位部，所述中心定位件与所述晶圆的边沿接触时，所述弧形定位部与所述晶圆的边沿外切。

19、可选地，所述基座和所述运动环均为圆环形，所述基座和所述运动环同轴设置。

20、可选地，所述晶圆对准装置还包括导向组件，所述导向组件包括至少两个导向单元，所述导向单元设置于所述基座与运动环之间，用于为所述运动环相对所述基座运动时提供导向。

21、可选地，所述晶圆对准装置还包括工位调节组件，所述工位调节组件设置于所述中心定位单元和/或所述角度定位单元上，用于调节所述中心定位件和/或所述角度定位件的工作位置；

22、所述工位调节组件包括限位块和限位件，所述限位块上设置有与各工作位置一一匹配的定位槽；

23、所述限位件以可沿所述径向运动的方式设置于所述中心定位件上，所述限位块设置于所述第一滑动座上，所述限位块沿所述径向运动卡于各所述定位槽内时，将所述角度定位件锁定在相应的工作位置；和/或；所述限位件以可沿所述径向运动的方式设置于所述角度定位件上，所述限位块设置于所述第二滑动座上，所述限位块沿所述径向运动卡于各所述定位槽内时，将所述角度定位件锁定在相应的工作位置。

24、本发明还通过了一种键合系统，包括：工作台和上述所述的晶圆对准装置，所述工作台上具有键合区，所述基座设置于所述键合区上。

25、如此配置，运动环以及基座与多个中心定位单元和角度定位单元连接，运动环在轴向相对基座运动的过程中，将运动环轴向运动转化为中心定位件和角度定位件径向运动，进而带动中心定位件和角度定位件径向同步运动，实现晶圆的中心和角度定位，各个定位件的同步性较高，可提高晶圆的定位精度；而且通过运动环沿轴向运动，可使得各中心定位单元和角度定位单元同步打开或者闭合，则利于晶圆的取放。另外该结构的晶圆对准装置同时也利于与其他的晶圆加工设备匹配，例如与键合机匹配形成键合系统，晶圆对准装置的通用性较高。