[发明专利]晶圆键合装置及方法

说明书

本发明提供了一种晶圆键合装置及方法，承载模块用于承载晶圆，所述承载模块周向设置有若干晶圆定位单元和若干晶圆分隔单元，分别用于夹持晶圆和分隔重合的两个晶圆，驱动模块同步驱动所述晶圆定位单元和所述晶圆分隔单元按照一设定时序沿所述承载模块的径向往复移动，通过设置所述晶圆定位单元和所述晶圆分隔单元的时序，可以在所述晶圆键合装置中实现晶圆的定位、夹持和键合，不需要额外的夹具和对准机，从而提高了键合的效率，降低了制备成本，并且整机质量小，占用空间也较小，内部结构紧凑且可靠性很高。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆键合装置及方法

背景技术

晶圆键合装置可以将两片相同材质或不同材质的晶圆结合在一起。目前，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。现有技术中，一般先将两个晶圆在对准机上进行对准，对准完成后通过夹具将完成对准的两个晶圆夹持放置到键合机中进行键合，键合完成后送至冷却室中进行降温冷却。该夹具上通常包含间晶圆分隔单元及晶圆定位单元，分别实现防止两个晶圆相互接触及夹持固定晶圆的作用。而随着半导体产业的不断发展，键合应用中存在很大一部分对准要求不高的场景，仅需要通过晶圆外形进行定位即可，对于该键合应用场景，原有的方式就显得较为繁琐复杂，产率较低且能耗较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆键合装置及方法，能够在一个设备中即可实现对准和键合，提高了产率并降低制备成本。

为了达到上述目的，本发明提供了一种晶圆键合装置，包括：

承载模块，用于承载晶圆；

辅助键合模块，包括沿所述承载模块周向设置的若干晶圆定位单元和若干晶圆分隔单元，所述晶圆定位单元用于夹持所述承载模块上的晶圆，所述晶圆分隔单元用于分隔所述承载模块上重合的两个晶圆；

驱动模块，同步驱动所述晶圆定位单元和所述晶圆分隔单元按照一设定时序沿所述承载模块的径向往复移动，以完成晶圆的定位和夹持。

可选的，所述辅助键合模块至少包括三个所述晶圆分隔单元和三个所述晶圆定位单元。

可选的，所述晶圆分隔单元沿所述承载模块的周向均匀设置，所述晶圆定位单元沿所述承载模块的周向均匀设置。

可选的，所述驱动模块包括驱动组件和凸轮组件，所述凸轮组件包括同轴设置的定位驱动凸轮和分隔驱动凸轮，所述驱动组件驱动所述定位驱动凸轮和所述分隔驱动凸轮同步旋转；

其中，所述定位驱动凸轮用于驱动所述晶圆定位单元沿所述承载模块的径向移动，所述分隔驱动凸轮用于驱动所述晶圆分隔单元沿所述承载模块的径向移动。

可选的，所述定位驱动凸轮和所述分隔驱动凸轮具有一设定转角。

可选的，所述分隔驱动凸轮和所述定位驱动凸轮的外轮廓线均为三角凸轮。

可选的，所述定位驱动凸轮和分隔驱动凸轮的转速为5转/分钟～10转/分钟。

可选的，所述驱动组件包括真空电机和涡轮蜗杆结构，所述涡轮蜗杆结构包括相啮合的涡轮和蜗杆，所述真空电机的转轴与所述蜗杆连接，所述涡轮与所述分隔驱动凸轮和所述定位驱动凸轮同轴设置，所述真空电机驱动所述蜗杆旋转时，带动所述分隔驱动凸轮和所述定位驱动凸轮同步旋转。

可选的，所述真空电机的转矩小于2N·m，且所述涡轮蜗杆结构的速比大于1:50。

可选的，所述驱动组件包括真空电机，所述分隔驱动凸轮和所述定位驱动凸轮套接在所述真空电机的转轴外，所述真空电机直接驱动所述分隔驱动凸轮和所述定位驱动凸轮同步旋转。

可选的，所述真空电机的转矩大于或等于2N·m。