[發明專利]用于處理對準的基板對的系統和相關技術

在審

• 申請號: 201810575659.8
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN109003932A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 哈勒·約翰遜;格雷戈里·喬治;亞倫·盧米斯
• 申請（專利權）人: 蘇斯微技術光刻有限公司
• 主分類號: H01L21/68
• 分類號: H01L21/68;H01L21/67
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王瑞朋;胡彬

本發明涉及一種基板處理系統，并提供了一種處理用于基板與基板(例如，晶圓與晶圓)對準和鍵合應用的精確對準和定心半導體基板(例如，晶圓)對的工業規模的系統和方法。一些實施方式包括具有框架構件和間隔器組件的對準的基板傳送裝置。可以使用對準的基板傳送裝置、可選地在機器人控制下將定心的半導體基板對定位在處理系統內。定心的半導體基板對可以在鍵合裝置中在沒有對準的基板傳送裝置的情況下被鍵合在一起。鍵合裝置可以包括第二間隔器組件，該第二間隔器組件與對準的基板傳送裝置的間隔器組件一致地操作，以在基板之間執行間隔器切換。

技術領域

本公開涉及用于處理對準的基板對的系統部件及方法，并且更特別地涉及 構造為以適合于基板與基板(例如，晶圓與晶圓)鍵合應用的精度保持對準的 半導體基板對的對準的部件。

背景技術

晶圓與晶圓(W2W)鍵合被應用在用于形成半導體裝置的廣泛的半導體加 工應用中。其中應用晶圓與晶圓鍵合的半導體加工應用的示例包括集成電路的 基板設計和制造、微電子機械系統(MEMS)的包裝和封裝、以及純微電子的 許多處理層的層疊(3D集成)。W2W鍵合包括使兩個或更多個晶圓的表面對準、 將對準的晶圓傳送到晶圓鍵合室中、使晶圓表面接觸、并且在它們之間形成牢 固的鍵合界面。如此生產的半導體裝置的整體制造良率和制造成本以及最終納 入這些裝置的電子產品的成本在很大程度上取決于W2W鍵合的質量。W2W鍵 合的質量取決于晶圓對準的準確性、傳送和鍵合處理期間晶圓對準的保持以及 橫跨晶圓鍵合界面的鍵合強度的均勻性和完整性。此外，為了避免晶圓的斷裂、 表面損壞或翹曲，在晶圓的傳送、定位、定心和對準期間需要極其小心。

圖1A示出了根據現有技術的用于將對準的晶圓從對準器傳送到鍵合器的 常規傳送固定件的示意圖。傳統上講，如圖1A所示，晶圓對18在對準器臺50 中被對準，并且對準的晶圓對18被固定到傳送固定件24上。傳送固定件24將 對準的晶圓對18運送到鍵合臺60和至任何進一步的處理臺。現有技術的傳送 固定件24在2011年5月24日公布的、名稱為“用于半導體鍵合的裝置和方法 (Apparatus and Method for Semiconductor Bonding)”的美國專利No.7,948,034 中進行了描述。

圖2A示出了根據現有技術的圖1A的并且相對于圖3進行的討論的常規傳 送固定裝置。圖2B示出了根據現有技術的圖2A的常規傳送固定件的夾持組件 的放大視圖。圖3是根據現有技術的使用常規傳送固定件將對準的晶圓對加載 到鍵合室中的示意圖。首先參照圖3，常規傳送固定件24定尺寸為保持對準的 晶圓對(未示出)，并且傳送裝置16用于將傳送固定件24和對準的晶圓對移入 和移出鍵合室12。在一個示例中，傳送裝置16是自動的或以另外方式手動操作 的傳送臂或滑動件。

如圖2A所示，傳送固定件24是通常由鈦構造的圓形環280，并且包括三 個鼻部280a、280b、280c，該三個鼻部圍繞圓形狀環280對稱地間隔開并且起 到用于基底晶圓的支承點的作用。鄰近三個鼻部280a、280b、280c中的每個是 三個間隔器與夾持組件282a、282b、282c，其以120°間隔對稱地布置在圓形環 280的周邊處。每個間隔器與夾持組件282a、282b、282c包括間隔器284和夾 持件286。間隔器284構造為以預定距離設置兩個晶圓。可以選擇具有不同厚度 的間隔器284來設置兩個晶圓之間的不同間距。一旦間隔器284插入在晶圓之 間，則夾持件286向下夾持以鎖定兩個晶圓的位置。夾持件286可以是單一結構或連桿，其向下移動以接觸上部晶圓，從而將該上部晶圓保持在傳送固定件 24上的適當位置處。每個間隔器284和每個夾持件286分別由線性致動器283 和285獨立地啟動。

對于鍵合處理，將兩個對準的晶圓放置在承載固定件24中，并且用間隔器 284間隔開，然后用夾持件286向下夾持。將帶有被夾持的晶圓的固定件插入鍵 合室12中，然后每個夾持件286一次一個地松開，并且間隔器284被移除。一 旦所有間隔器284被移除，則兩個晶圓就通過氣動控制中心銷被鉚固在一起。 然后，貫穿整個高溫鍵合處理施加力柱(forcecolumn)以助于鍵合裝置12中的 鍵合處理。