晶圆托盘组件及键合设备的制作方法

1.本实用新型涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种晶圆托盘组件及键合设备。


背景技术：

2.在半导体制造技术中，为了有效增加单位面积内的器件数量，采用键合技术将两片晶圆键合到一起已被广泛应用。晶圆键合是指将两片晶圆接触的足够紧密，使得他们能够牢固的结合在一起，在键合之前，上卡盘固定于上承载台上，下卡盘固定于下承载台上，上层晶圆吸附于上卡盘上，下层晶圆吸附于下卡盘上。
3.目前的晶圆键合技术都需要专门的晶圆键合系统来实现。在晶圆生产过程中，键合系统的托盘是用来支撑晶圆的，托盘在键合过程中能使晶圆保持稳定。然而，由于某些特殊材料的晶圆对键合工艺的特殊要求，使用传统的金属托盘可能会使晶圆出现移位或键合失效等问题，影响生产效率和生产质量。为了解决这个问题，e-chuck（静电吸盘）技术被广泛应用于晶圆的处理和制造过程中。
4.现有技术中，e-chuck技术使用的托盘多为塑料托盘，强度较小，往往不能承受较大的压力和电流，易在使用过程中出现损坏，影响晶圆的生产效率。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种晶圆托盘组件及键合设备，旨在解决现有技术中晶圆托盘组件机械强度差，不能承受较大的压力的电流的问题，提高晶圆托盘组件的使用稳定性和可靠性。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.晶圆托盘组件，包括：
8.金属托盘；
9.金属垫块，设于所述金属托盘上，晶圆置于所述金属垫块上，所述金属垫块与所述晶圆接触的端面设有绝缘层；
10.限位挡针，通过安装座固定于所述金属托盘上，所述限位挡针设于所述金属垫块的一侧且位于所述晶圆的外周侧，所述限位挡针的高度高于所述金属垫块的高度，所述限位挡针用于防止所述晶圆偏移。
11.可选地，所述金属垫块包括第一垫块和第二垫块，多个所述第一垫块和若干个所述第二垫块沿所述金属托盘的周向间隔分布。
12.可选地，所述第一垫块呈弧形结构，所述弧形结构与所述晶圆的外缘形状匹配。
13.可选地，所述限位挡针包括第一挡针和第二挡针，所述第一挡针设于所述第一垫块的一侧，所述第二垫块呈条形结构，至少两个所述第二挡针设于所述第二垫块的一侧。
14.可选地，所述金属托盘的底面设有安装槽，所述安装槽的槽底设有安装孔，所述安装孔的直径大于所述限位挡针的直径，所述安装座固设于所述安装槽内，所述限位挡针的一端穿过所述安装孔后与所述安装座螺接。
15.可选地，所述安装座包括底座和固设于所述底座上的绝缘垫片，所述底座连接于所述安装槽的槽壁上，所述限位挡针通过螺纹连接于所述绝缘垫片上。
16.可选地，所述底座设有空腔，所述绝缘垫片盖设于所述空腔上。
17.可选地，所述限位挡针的材质为铝合金。
18.可选地，所述限位挡针的材质为钛合金。
19.键合设备，包括驱动件以及如上述任一方案所述的晶圆托盘组件，所述驱动件用于驱动所述晶圆托盘组件运动。
20.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的晶圆托盘组件，通过设置金属托盘，金属托盘可以支撑晶圆并能与晶圆电气连接，提高了晶圆托盘组件整体的机械强度和导电性；金属托盘上设置带有绝缘层的金属垫块，晶圆置于绝缘层上，通过设置绝缘层，防止外部件如e-chuck在吸附晶圆时，金属托盘被同时吸附；通过设置限位挡针，限位挡针的高度高于金属垫块的高度，以防止晶圆托盘组件在移动过程中，晶圆受外部因素影响而产生偏移。
21.本实用新型提供的键合设备，包括上述晶圆托盘组件，该晶圆托盘组件具有较高的机械强度和导电性，提高了键合设备的使用稳定性和晶圆键合处理的可靠性。
附图说明
22.图1是本实用新型实施例提供的晶圆托盘组件的纵截面图；
23.图2是本实用新型实施例提供的晶圆托盘组件的俯视图；
24.图3是本实用新型实施例提供的金属托盘上未安装限位挡针的示意图；
25.图4是本实用新型实施例提供的金属托盘上安装限位挡针后的示意图。
26.图中：
27.100、金属托盘；110、安装槽；111、安装孔；210、第一垫块；220、第二垫块；310、第一挡针；320、第二挡针；400、晶圆；510、底座；511、空腔；520、绝缘垫片；600、绝缘块。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
29.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅
表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
32.本实施例提供了一种晶圆托盘组件，用于承托晶圆，并解决现有技术中晶圆托盘组件机械强度差，不能承受较大的压力的电流的问题，提高晶圆托盘组件的使用稳定性和可靠性。
33.如图1-图4所示，该晶圆托盘组件包括金属托盘100、金属垫块和限位挡针，金属垫块设于金属托盘100上，晶圆400置于金属垫块上，金属垫块与晶圆400接触的端面设有绝缘层；限位挡针通过安装座固定于金属托盘100上，限位挡针设于金属垫块的一侧且位于晶圆400的外周侧，限位挡针的高度高于金属垫块的高度，限位挡针用于防止晶圆400偏移。
34.本实施例提供的晶圆托盘组件，通过设置金属托盘100，金属托盘100可以支撑晶圆400并能与晶圆400电气连接，提高了晶圆托盘组件整体的机械强度和导电性；金属托盘100上设置带有绝缘层的金属垫块，晶圆400置于绝缘层上，通过设置绝缘层，防止外部件如e-chuck在吸附晶圆400时，金属托盘100被同时吸附；通过设置限位挡针，限位挡针的高度高于金属垫块的高度，以防止晶圆托盘组件在移动过程中，晶圆400受外部因素影响而产生偏移。
35.可选地，金属托盘100的底面设有安装槽110，安装槽110的槽底设有安装孔111，安装孔111的直径大于限位挡针的直径，安装座固设于安装槽110内，限位挡针的一端穿过安装孔111后与安装座螺接。安装座能定位限位挡针，防止其出现晃动或移位，提高限位挡针的安装稳定性。
36.具体地，安装座包括底座510和固设于底座510上的绝缘垫片520，底座510连接于安装槽110的槽壁上，限位挡针通过螺纹连接于绝缘垫片520上。绝缘垫片520强化了金属托盘100的绝缘性能，避免静电干扰，避免出现电气问题。
37.进一步地，底座510设有空腔511，绝缘垫片520盖设于空腔511上。空腔511的设置，防止限位挡针与绝缘垫片520螺接的一端凸出绝缘垫片520后与底座510接触，避免出现电气问题。优选地，空腔511的底部可设置绝缘块600，绝缘块600与限位挡针正对设置，如此设置，限位挡针螺接于绝缘垫片520并凸出绝缘垫片520后，其端部与绝缘块600接触，避免静电干扰。可选地，绝缘垫片520和绝缘块600均可设置为聚四氟乙烯垫片。聚四氟乙烯垫片具有较好的稳定性和机械强度，提高了安装座的使用可靠性。
38.于本实施例中，金属垫块包括第一垫块210和第二垫块220，多个第一垫块210和若干个第二垫块220沿金属托盘100的周向间隔分布，以保证第一垫块210和第二垫块220能提供给金属托盘100均匀的支撑力。示例性地，本实施例中第一垫块210设有三个，第二垫块220设有一个，三个第一垫块210和一个第二垫块220沿周向均匀间隔分布于金属托盘100上，以给晶圆400提供稳定的支撑。在其他实施例中，第一垫块210和第二垫块220也可分别设置为其他数量，如六个和两个，根据需要设定即可。
39.于本实施例中，第一垫块210呈弧形结构，弧形结构与晶圆400的外缘形状匹配，以支撑晶圆400的边缘部分，弧形结构与晶圆400的外缘形状匹配，提高晶圆400的放置稳定
性。
40.进一步地，限位挡针包括第一挡针310和第二挡针320，第一挡针310设于第一垫块210的一侧，第二垫块220呈条形结构，至少两个第二挡针320设于第二垫块220的一侧。条形结构和至少两个第二挡针320相互配合，能更好地对晶圆400进行限位，防止晶圆托盘组件在移动过程中晶圆400受外界因素影响而偏移。示例性地，本实施例中，靠近第一垫块210设有一个第一挡针310，靠近第二垫块220设有两个间隔设置的第二挡针320。在其他实施例中，可以根据第二垫块220的实际数量和位置来设定合适数量的第二挡针320。
41.优选地，限位挡针的材质为铝合金或钛合金，铝合金和钛合金均具有较好的机械强度，且加工容易，制作成本低。
42.本实施例还提供了一种键合设备，包括上述的晶圆托盘组件，该晶圆托盘组件具有较高的机械强度，提高了键合设备的使用稳定性和晶圆400键合处理的可靠性。
43.该键合设备还包括驱动件，驱动件用于驱动晶圆托盘组件运动，驱动件的驱动方式可以是伸缩式或旋转式，以控制晶圆托盘组件直线伸缩或旋转运动，本领域技术人员可以灵活选择。
44.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.晶圆托盘组件，其特征在于，包括：金属托盘(100)；金属垫块，设于所述金属托盘(100)上，晶圆(400)置于所述金属垫块上，所述金属垫块与所述晶圆(400)接触的端面设有绝缘层；限位挡针，通过安装座固定于所述金属托盘(100)上，所述限位挡针设于所述金属垫块的一侧且位于所述晶圆(400)的外周侧，所述限位挡针的高度高于所述金属垫块的高度，所述限位挡针用于防止所述晶圆(400)偏移。2.根据权利要求1所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述金属垫块包括第一垫块(210)和第二垫块(220)，多个所述第一垫块(210)和若干个所述第二垫块(220)沿所述金属托盘(100)的周向间隔分布。3.根据权利要求2所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述第一垫块(210)呈弧形结构，所述弧形结构与所述晶圆(400)的外缘形状匹配。4.根据权利要求3所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述限位挡针包括第一挡针(310)和第二挡针(320)，所述第一挡针(310)设于所述第一垫块(210)的一侧，所述第二垫块(220)呈条形结构，至少两个所述第二挡针(320)设于所述第二垫块(220)的一侧。5.根据权利要求1所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述金属托盘(100)的底面设有安装槽(110)，所述安装槽(110)的槽底设有安装孔(111)，所述安装孔(111)的直径大于所述限位挡针的直径，所述安装座固设于所述安装槽(110)内，所述限位挡针的一端穿过所述安装孔(111)后与所述安装座螺接。6.根据权利要求5所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述安装座包括底座(510)和固设于所述底座(510)上的绝缘垫片(520)，所述底座(510)连接于所述安装槽(110)的槽壁上，所述限位挡针通过螺纹连接于所述绝缘垫片(520)上。7.根据权利要求6所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述底座(510)设有空腔(511)，所述绝缘垫片(520)盖设于所述空腔(511)上。8.根据权利要求1所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述限位挡针的材质为铝合金。9.根据权利要求1所述的晶圆托盘组件，其特征在于，所述限位挡针的材质为钛合金。10.键合设备，其特征在于，包括驱动件以及如权利要求1-9任一项所述的晶圆托盘组件，所述驱动件用于驱动所述晶圆托盘组件运动。

技术总结
本实用新型属于半导体设备技术领域，公开了一种晶圆托盘组件及键合设备。该晶圆托盘组件包括金属托盘、金属垫块和限位挡针，金属垫块设于金属托盘上，晶圆置于金属垫块上，金属垫块与晶圆接触的端面设有绝缘层；限位挡针通过安装座固定于金属托盘上，限位挡针设于金属垫块的一侧且位于晶圆的外周侧，限位挡针的高度高于金属垫块的高度，限位挡针用于防止晶圆偏移。本实用新型提供的键合设备包括上述的晶圆托盘组件。本实用新型提供的晶圆托盘组件，通过设置金属托盘，提高了晶圆托盘组件整体的机械强度和导电性；金属托盘上设置带有绝缘层的金属垫块，晶圆置于绝缘层上，通过设置金属垫块，防止外部件在吸附晶圆时，金属托盘被同时吸附。时吸附。时吸附。


技术研发人员：陈泽铨 郭超 母凤文
受保护的技术使用者：青禾晶元（天津）半导体材料有限公司
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/1