一种激光辅助键合设备中的预热系统的制作方法

本发明涉及半导体，尤其涉及一种激光辅助键合设备中的预热系统。

背景技术：

1、随着先进封装趋势向着更复杂的异质集成、更大的封装载体、更薄的芯片以及更小的焊接凸点间距等方向发展，传统的回流焊接键合技术已不能满足需求。为解决基板翘曲等导致的焊接不良问题，激光辅助键合技术(laser assisted bonding technology)成为下一代倒装芯片键合的方案。激光辅助键合用于对速度、精度和局部甚至非常小区域的精确加热控制有高度需求的场景，整个过程只需要几秒，芯片和基板之间只存在非常小的曲翘，焊接凸点之间也具备良好的连接。

2、在进行激光辅助键合时通常需要利用加热盘对晶圆或基板进行预加热，晶圆或基板表面的温度均匀性将直接影响键合良率，为进一步保证键合质量，晶圆或基板在键合过程中位置的固定也同等重要，同时加热盘的加热效率也将决定整个键合设备的能耗。

3、现有技术中的一种键合盘结构中的加热盘和冷却盘为一体化设计，加热盘和冷却盘之间设置冷却介质循环通道，在加热盘加热时停止冷却介质循环，晶圆键合完成之后，停止加热并开始输送循环冷却介质冷却加热盘及晶圆。该结构设计复杂，加工难度大，加工成本高。此外，加热盘加热和冷却盘的冷却需交替进行，加热速度慢，设备能耗大。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种激光辅助键合设备中的预热系统，结构简单，方便加工，温度均匀性好，且加热组件、冷却组件、真空吸附组件为分体式设计，便于更换，提高了加热组件的加热速度，降低能耗。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种激光辅助键合设备中的预热系统，包括依次设置的真空吸附组件、加热组件和冷却组件；

3、所述真空吸附组件用于支撑并吸附晶圆或基板；

4、所述加热组件设于所述真空吸附组件的底部，并与所述真空吸附组件接触，所述加热组件用于对晶圆或基板加热；

5、所述冷却组件可移动的设于所述加热组件的底部；

6、当所述加热组件加热时，所述冷却组件往远离所述加热组件的方向移动与所述加热组件分开，当所述加热组件停止加热时，所述冷却组件往所述加热组件的方向移动与所述加热组件接触。

7、在一些实施例中，所述加热组件包括加热盘和加热器，所述加热器设于所述加热盘内，用于对所述加热盘加热。

8、在一些实施例中，所述加热组件还包括设于所述加热盘外侧壁若干第一固定件，若干所述第一固定件间隔且环形的设于所述加热盘外侧壁用于固定所述加热盘。

9、在一些实施例中，所述加热器包括独立控制的温度补偿电阻丝和温度调控电阻丝；

10、所述加热盘内包括内环安装部和外环安装部，所述外环安装部环绕所述内环安装部；

11、所述温度调控电阻丝设于所述内环安装部，所述温度补偿电阻丝设于所述外环安装部。

12、在一些实施例中，所述温度补偿电阻丝包括若干第一温度补偿电阻丝和若干第二温度补偿电阻丝，若干所述第一温度补偿电阻丝设于所述外环安装部且与若干所述第一固定件一一对应，若干所述第二温度补偿电阻丝设于所述外环安装部且位于相邻的所述第一温度补偿电阻丝之间。

13、在一些实施例中，所述加热组件还包括若干第一隔热垫，所述第一隔热垫设于所述第一固定件和所述加热盘外侧壁之间。

14、在一些实施例中，所述第一隔热垫的厚度范围在1-10mm。

15、在一些实施例中，所述冷却组件包括冷却盘，所述冷却盘内开设有环绕其内部的冷却通道，所述冷却盘的侧壁还开设有介质输入孔和介质输出孔，所述介质输入孔和所述介质输出孔分别与所述冷却通道的两端连通；

16、所述介质输入孔用于输入冷却介质，使所述冷却介质通过所述冷却通道后从所述介质输出孔排出。

17、在一些实施例中，所述冷却组件还包括伸缩机构，所述伸缩机构位于远离所述真空吸附组件一侧边与所述冷却盘连接，用于带动所述冷却盘移动。

18、在一些实施例中，所述真空吸附组件包括真空吸盘；

19、所述真空吸盘内开设有真空腔室，所述真空吸盘位于远离所述加热组件的一侧面为吸附部，所述吸附部上开设有若干吸附孔，若干所述吸附孔导通至所述真空腔室；所述真空腔室的内部开设有若干环形的凹槽，若干所述环形的凹槽用于与外部真空管路连接。

20、在一些实施例中，若干所述环形的凹槽呈同心圆分布，且所述环形的凹槽为3-10个，所述环形的凹槽的槽宽为5-10mm。

21、在一些实施例中，若干所述吸附孔以所述真空吸盘的中心为起点呈放射形分布。

22、在一些实施例中，所述真空吸附组件包括若干第二固定件和若干第二隔热垫；

23、若干所述第二固定件间隔且环形的设于所述真空吸盘的外侧壁用于固定所述真空吸盘，所述第二隔热垫设于所述第二固定件和所述真空吸盘的外侧壁之间。

24、在一些实施例中，还包括依次贯穿所述真空吸附组件、所述加热组件和所述冷却组件的转移辅助孔。

25、本发明提供的一种激光辅助键合设备中的预热系统的有益效果如下：

26、1、真空吸附组件、加热组件和冷却组件采用分离式设计，具有结构简单、灵活更换、节省成本的特点，并且可以实现均匀加热、快速升温、快速降温等功能。

27、2、第一温度补偿电阻丝、第二温度补偿电阻丝和温度调控电阻丝分别独立控制，同时增加隔热垫，保证了加热组件提供温度的均匀性。

28、3、真空吸附组件中的凹槽可分区独立控制吸附，保证不同尺寸晶圆或基板的吸附效果，其表面设置的沿径向呈放射形分布的细小吸孔吸附孔，可有效避免与凹槽直接接触导致温度分布不均出现的波纹状现象。

技术特征：

1.一种激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，包括依次设置的真空吸附组件、加热组件和冷却组件；

2.根据权利要求1所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述加热组件包括加热盘和加热器，所述加热器设于所述加热盘内，用于对所述加热盘加热。

3.根据权利要求2所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述加热组件还包括设于所述加热盘外侧壁若干第一固定件，若干所述第一固定件间隔且环形的设于所述加热盘外侧壁用于固定所述加热盘。

4.根据权利要求3所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述加热器包括独立控制的温度补偿电阻丝和温度调控电阻丝；

5.根据权利要求4所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述温度补偿电阻丝包括若干第一温度补偿电阻丝和若干第二温度补偿电阻丝；

6.根据权利要求3所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述加热组件还包括若干第一隔热垫，所述第一隔热垫设于所述第一固定件和所述加热盘外侧壁之间。

7.根据权利要求6所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述第一隔热垫的厚度范围在1-10mm。

8.根据权利要求1所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述冷却组件包括冷却盘，所述冷却盘内开设有环绕其内部的冷却通道，所述冷却盘的侧壁还开设有介质输入孔和介质输出孔，所述介质输入孔和所述介质输出孔分别与所述冷却通道的两端连通；

9.根据权利要求8所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述冷却组件还包括伸缩机构，所述伸缩机构位于远离所述真空吸附组件一侧边与所述冷却盘连接，用于带动所述冷却盘移动。

10.根据权利要求1所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述真空吸附组件包括真空吸盘；

11.根据权利要求10所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，若干所述环形的凹槽呈同心圆分布，且所述环形的凹槽为3-10个，所述环形的凹槽的槽宽为5-10mm。

12.根据权利要求10所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，若干所述吸附孔以所述真空吸盘的中心为起点呈放射形分布。

13.根据权利要求10所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，所述真空吸附组件包括若干第二固定件和若干第二隔热垫；

14.根据权利要求1所述的激光辅助键合设备中的预热系统，其特征在于，还包括依次贯穿所述真空吸附组件、所述加热组件和所述冷却组件的转移辅助孔。

技术总结
本发明提供了一种激光辅助键合设备中的预热系统，预热系统包括依次设置的真空吸附组件、加热组件和冷却组件；所述真空吸附组件用于支撑并吸附晶圆或基板；所述加热组件设于所述真空吸附组件的底部，并与所述真空吸附组件接触，所述加热组件用于对晶圆或基板加热；所述冷却组件可移动的设于所述加热组件的底部；当所述加热组件加热时，所述冷却组件往远离所述加热组件的方向移动与所述加热组件分开，当所述加热组件停止加热时，所述冷却组件往所述加热组件的方向移动与所述加热组件接触。本发明结构简单，方便加工，温度均匀性好，且加热组件、冷却组件、真空吸附组件为分体式设计，提高了加热组件的加热效率，降低能耗。

技术研发人员：张承勇,马少宇,邱德龙,丁士进,林泰良
受保护的技术使用者：上海光键半导体设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27