具有水平校正功能的键合设备的制作方法

1.本实用新型有关于一种具有水平校正功能的键合设备，可于使用的过程中量测压合单元的水平，并实时调整压合单元的水平。


背景技术：

2.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，厚度较薄的芯片可以提高散热效率、增加机械性能、提升电性以及减少封装的体积及重量。
3.于半导体制程中，通常会在芯片的背面(即下表面)进行基板减薄制程、通孔蚀刻制程与背面金属化制程。然而，在进行基板减薄的过程中，当基板的厚度过薄(例如，低于或等于150微米)时，可能会导致晶圆破片或使晶圆发生弯曲变形，从而使得芯片无法使用并降低芯片良率。
4.因此，在进行基板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，已完成晶圆及载体的键合。完成基板减薄制程后，进行解键合制程，以将晶圆与载体分离。
5.然而，键合设备在键合过程中压合单元及载台之间若未保持水平，则可能会造成压合单元及载台对晶圆及载体的压合力度不均匀，导致基板与载体之间的黏合层具有键合气泡，以及使得键合后之晶圆的总厚度变异(ttv)不佳。


技术实现要素：

6.为了解决先前技术所面临的问题，本实用新型提出一种新颖的具有水平校正功能的键合设备，可通过复数个距离量测单元量测压合单元的水平，并依据量测的结果，实时调整压合单元的水平。使得压合单元及载台之间可持续保持水平，并对两者之间的第一基板及第二基板施加均匀的压合力度，以避免在第一基板及第二基板之间产生键合气泡。
7.本实用新型的一目的，在于提出一种具有水平校正功能的键合设备，主要包括一第一腔体、一第二腔体、一压合单元、一载台、复数个水平调整单元及复数个距离量测单元，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。
8.压合单元连接第一腔体，载台则连接第二腔体。载台的承载面用以承载层叠的第一基板及第二基板，而压合单元则面对载台。压合单元可用以相对载台位移，并用以压合载台上第一基板及第二基板以形成一键合基板。
9.距离量测单元设置在第二腔体，并分别朝压合单元发射感测光束。距离量测单元的数量可为三个，并用以量测压合单元上不共线的三个点的距离。通过三个距离量测单元与压合单元上三个不共线的点的距离差异，可判断压合单元的水平。
10.水平调整单元穿过第一腔体，其中水平调整单元的一端连接压合单元，而另一端则位于第一腔体及密闭空间的外部。当压合单元未维持水平时，可通过位于密闭空间外的
水平调整单元调整压合单元，以调整压合单元与载台的承载面的水平。
11.具体而言，本实用新型可通过距离量测单元的量测结果，判断出压合单元是否维持水平，并以水平调整单元实时调整压合单元的水平。在量测及调整压合单元水平的过程中，第一腔体及第二腔体之间的密闭空间可维持低压或真空，以提高量测及调整压合单元水平的准确度，
12.本实用新型的一目的，在于提出一种具有水平校正功能的键合设备，于低压或真空环境下，松开连接压合单元的水平调整单元，使得压合单元完全贴合载台的承载面。通过三个距离量测单元量测与压合单元之间的距离，以对三个距离量测单元进行归零，并将水平调整单元旋紧以固定压合单元的位置。
13.而后三个距离量测单元可定时量测与压合单元之间的距离，并通过量测的距离差异判断压合单元是否维持水平。若判断压合单元不水平，可再次松开连接压合单元的水平调整单元，其中压合单元会完全贴合载台的承载面，使得压合单元水平载台的承载面。
14.通过本实用新型所述的具有水平校正功能的键合设备，可于进行键合的过程中，持续量测压合单元是否维持水平。当压合单元不水平时，可通过水平调整单元实时调整，可有效防止第一基板及第二基板之间产生键合气泡。
15.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种具有水平校正功能的键合设备，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；一载台，连接第二腔体，并包括一承载面朝向压合单元，其中承载面用以承载层叠的一第一基板及一第二基板；复数个水平调整单元，设置在第一腔体上，并包括一调整杆，其中调整杆穿过第一腔体，并连接压合单元，而部分的调整杆位于密闭空间外部，并在第一腔体上形成一调整部；及复数个距离量测单元，设置在第二腔体上，并用以将一感测光束投射至压合单元，以量测压合单元与复数个距离量测单元之间的距离。
16.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中水平调整单元包括一吊挂杆，吊挂杆连接压合单元。
17.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中水平调整单元包括一壳体，连接并固定在第一腔体上，而调整杆及吊挂杆则穿过壳体及第一腔体，并连接压合单元，其中调整杆及吊挂杆分别经由一轴封单元连接壳体。
18.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中调整杆包括一连接部、一第一弹性部及一第一套筒，连接部的一端连接压合单元，而连接部的另一端则经由第一弹性部连接调整部，其中第一套筒套设在第一弹性部的外部，第一套筒的一端连接压合单元。
19.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中距离量测单元为一雷射测距仪。
20.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中距离量测单元的数量为三个或三个以上。
21.所述的具有水平校正功能的键合设备，包括一压合单元驱动器连接压合单元，用以驱动压合单元靠近或远离载台，并以压合单元压合载台承载的第一基板及第二基板。
22.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中复数个距离量测单元位于载台的周围。
23.所述的具有水平校正功能的键合设备，其中压合单元包括复数个反射部对应复数
个距离量测单元，复数个距离量测单元分别将感测光束投射到复数个反射部。
24.所述的具有水平校正功能的键合设备，其特征在于，其中压合单元包括压合板、连接板及复数个固定杆体，连接板透过固定杆体连接压合板。
25.本实用新型的有益效果是：提供一种新颖的具有水平校正功能的键合设备，可通过复数个距离量测单元量测压合单元的水平，并依据量测的结果，实时调整压合单元的水平。使得压合单元及载台之间可持续保持水平，并对两者之间的第一基板及第二基板施加均匀的压合力度，以避免在第一基板及第二基板之间产生键合气泡。
附图说明
26.图1为本实用新型具有水平校正功能的键合设备一实施例的立体示意图。
27.图2为本实用新型具有水平校正功能的键合设备一实施例的剖面示意图。
28.图3为本实用新型具有水平校正功能的键合设备一实施例的部分剖面示意图。
29.图4为本实用新型具有水平校正功能的键合设备的载台及距离量测单元一实施例的俯视图。
30.图5为本实用新型具有水平校正功能的键合设备的压合单元一实施例的立体示意图。
31.附图标记说明：10-具有水平校正功能的键合设备；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；133-连接板；135-固定杆体；137-反射部；14-对准单元；15-载台；151-承载面；16-抽气马达；17-水平调整单元；171-调整杆；1711-调整部；1713-第一弹性部；1715-连接部；1717-第一套筒；172-轴封单元；173-吊挂杆；1731-固定端；1733-第二弹性部；1735-连接端；1737-第二套筒；175-壳体；1761-第一固定单元；1763-第二固定单元；18-距离量测单元；181-处理器；191-腔体驱动器；193-压合单元驱动器；l1-感测光束。
具体实施方式
32.请参阅图1及图2，分别为本实用新型具有水平校正功能的键合设备一实施例的立体示意图及剖面示意图。如图所示，具有水平校正功能的键合设备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、复数个水平调整单元17及复数个距离量测单元18，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。
33.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。
34.如图1所示，在本实用新型一实施例中，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。
35.如图3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。
36.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。
37.如图1所示，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。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。
38.如图3所示，压合单元13包括一压合板131、一连接板133及复数个固定杆体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仅为本实用新型一实施例，并非本实用新型权利范围的限制。
39.复数个水平调整单元17设置于第一腔体111上，其中水平调整单元17穿过第一腔体111，并连接密闭空间112内的压合单元13。水平调整单元17包括一调整杆171，其中调整杆171穿过第一腔体111，并连接压合单元13。
40.调整杆171可包括一调整部1711及一连接部1715，其中部分的调整杆171设置在第一腔体111并且位于密闭空间112外外部而在第一腔体111上形成该调整部1711，而调整杆171位于密闭空间112内的部分形成该连接部1715，并用以连接压合单元13。例如压合单元13的连接板133朝向第一腔体111的表面可设置复数个螺孔，而连接部1715则包括一螺杆，并螺锁在压合单元13的螺孔内。当使用者转动外露的调整杆171时，连接部1715亦会相对于压合单元13转动，并改变进入螺孔的连接部1715的长度，以调整压合单元13的水平高度。
41.在本实用新型一实施例中，调整杆171可包括一第一弹性部1713，其中连接部1715经由第一弹性部1713连接调整部1711，例如第一弹性部1713可为弹簧。当进入螺孔的连接部1715的长度增加时，压合单元13会向上或朝第一腔体111的方向位移，并压缩第一弹性部1713。当进入螺孔的连接部1715的长度减少时，压合单元13会向下或朝远离第一腔体111的方向位移，使得第一弹性部1713伸长。此外，第一弹性部1713的外部可套设一第一套筒1717，其中第一套筒1717的一端连接或固定在压合单元13上，并随着压合单元13向下或向上位移。
42.在本实用新型另一实施例中，水平调整单元17可包括一吊挂杆173，其中吊挂杆173穿过第一腔体111，并连接压合单元13。吊挂杆173的结构与调整杆171相似，并包括一固定端1731及一连接端1735，其中固定端1731为设置在第一腔体111及密闭空间112外的吊挂杆173，而连接端1735则位于密闭空间112内，并用以连接压合单元13。此外可进一步在固定端1731及连接端1735之间设置一第二弹性部1733，并可在第二弹性部1733的外部套设一第二套筒1737，其中第二套筒1737的一端连接或固定在压合单元13上。
43.当用户通过调整杆171调整压合单元13的水平时，吊挂杆173的第二弹性部1733亦会被压缩或伸长，而第二套筒1737亦会随着压合单元13向下或向上位移。此外在本实用新型一实施例中，吊挂杆173的连接端1735可固定在压合单元13上，使得吊挂杆173不会相对于压合单元13转动。在不同实施例中，吊挂杆173亦可被设计为可相对于压合单元13转动。
44.此外，水平调整单元17可包括一壳体175，连接并固定在第一腔体111上，而调整杆171及/或吊挂杆173则穿过壳体175及第一腔体111，固定在壳体175上，并连接压合单元13。
例如调整杆171及/或吊挂杆173可经由一轴封单元172及/或至少一轴承连接壳体175，使得调整杆171及/或吊挂杆173可相对于壳体175及第一腔体111转动，并维持密闭空间112内的低压或真空状态。
45.具体而言，调整杆171的调整部1711及吊挂杆173的固定端1731，可分别经由一第一固定单元1761及一第二固定单元1763固定在壳体175上，使得调整杆171及/或吊挂杆173不会相对于壳体175及/或第一腔体111转动，并固定压合单元13的高度及水平，例如第一及第二固定单元1761/1763可以是螺帽。
46.如图2及图3所示，复数个距离量测单元18设置在第二腔体113上，并朝向压合单元13。各个距离量测单元18分别将一感测光束l1投射至压合单元13，以量测压合单元13与各个距离量测单元18之间的距离。
47.本实用新型所述的距离量测单元18可以是雷射测距仪，并以高精度的雷射测距仪为较佳，例如距离量测单元18可以是使用三角量测原理的雷射测距仪。
48.如图4所示，本实用新型所述的距离量测单元18的数量可以是三个或三个以上，并设置在载台15的周围。为了说明时的便利性，在本实用新型实施例中以三个距离量测单元18进行说明，在实际应用时距离量测单元18的数量亦可以大于三个。本实用新型的三个距离量测单元18不设置在同一直在线，并分别将感测光束l1投射在压合单元13或压合板131的三个不共线的量测点上。
49.此外，在本实用新型一实施例中，可于载台15的承载面151上设置复数个对准单元14，其中复数个对准单元14可靠近或远离载台15上的第一基板121及第二基板123，使得第二基板123对准第一基板121。
50.在本实用新型一实施例中，三个距离量测单元18以等距的方式设置在载台15的周围。三个距离量测单元18以等距的方式设置仅为本实用新型一实施例，在不同实施例中三个距离量测单元18也可以不等距的方式设置在载台15的周围。
51.如图2、图3及图5所示，压合单元13上可设置复数个反射部137，例如三个反射部137设置在压合板131的周围，并沿着压合板131的径向凸出。三个反射部137不会设置在同一直在线，并分别对应三个距离量测单元18，使得各个距离量测单元18可分别将感测光束l1投射至各个反射部137。
52.具体而言，三个距离量测单元18可分别量测与压合板131上三个反射部137或三个量测点之间的距离。例如量测出压合单元13与三个距离量测单元18之间的距离为第一距离、第二距离及第三距离，若第一距离、第二距离及第三距离相等，表示压合单元13为水平。
53.反射部137并非本实用新型的必要构件，在实际应用时三个距离量测单元18可直接将感测光束l1投射在压合板131的三个不共线的量测点上。
54.当第一距离、第二距离及/或第三距离之间的差大于一门坎值时，表示压合单元13不水平，并可能导致压合单元13及载台15对第一基板121及第二基板123的压合力度不均匀，造成第一基板121及第二基板123之间的黏合层具有键合气泡。
55.在本实用新型一实施例中，复数个距离量测单元18可电性连接一处理器181或一计算机。处理器181用以接收各个距离量测单元18所量测的距离，并计算各个距离之间的差值是否大于门坎值。当任两个距离的差值大于门坎值，处理器181可控制一警示单元发出警示讯号，例如警示单元可以是喇叭或发光二极管，并用以产生声音或灯光，以提醒用户调整
压合单元13及载台15之间的水平。
56.本实用新型优点：
57.提供一种新颖的具有水平校正功能的键合设备，可通过复数个距离量测单元量测压合单元的水平，并依据量测的结果，实时调整压合单元的水平。使得压合单元及载台之间可持续保持水平，并对两者之间的第一基板及第二基板施加均匀的压合力度，以避免在第一基板及第二基板之间产生键合气泡。
58.以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型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，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。