调整卡盘形变的系统及装置的制作方法

1.本技术大体上涉及半导体加工设备领域，且更具体来说，涉及一种调整卡盘形变的系统及装置。


背景技术：

2.晶圆直接键合技术已应用在集成电路制造、微机电系统(mems)封装和多功能芯片集成等领域。晶圆直接键合是将两片表面清洁、原子级平整的同质或异质晶圆在一定条件下键合为一体的技术。
3.晶圆经过多道工序后，表面会出现不同程度的翘曲变形。直接键合会导致晶圆在键合完成后出现偏差。对于上述偏差，可以通过下卡盘变形拉近上、下两晶圆的翘曲程度来进行补偿。目前，卡盘变形是通过控制卡盘下方气囊内压力来实现的，但这种气囊控制方式只能使晶圆中心区域翘曲变形，控制精度也较低，且气囊容易漏气。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种调整卡盘形变的系统及装置，通过卡盘内嵌的凸点状压电陶瓷来实现卡盘变形，可以精确控制任意凸点形变及形变时间，适应于晶圆的各种翘曲变形，且控制精度高。
5.在一方面，本技术提供了一种调整卡盘形变的系统，其包括：卡盘，其具有吸附面，用以吸附晶圆；卡盘形变调整装置，其位于所述吸附面下方，且具有多个可形变单元，每一所述可形变单元基于受控电压而在所述吸附面的平面方向上产生对应于所述受控电压大小的形变；及处理器，其基于晶圆翘曲的数据，确定所述多个可形变单元的形变量，使对应于晶圆翘曲程度的受控电压输入至所述多个可形变单元，以使所述吸附面产生形变。
6.根据本技术的实施例，所述多个可形变单元包含压电陶瓷。
7.根据本技术的实施例，所述压电陶瓷包含无铅的碳酸钡基材料。
8.根据本技术的实施例，每一所述可形变单元呈凸点状。
9.根据本技术的实施例，所述多个可形变单元呈阵列排列。
10.根据本技术的实施例，所述卡盘包含碳化硅。
11.根据本技术的实施例，所述系统进一步包括：匹配网络，其连接至所述多个可形变单元，并基于所述处理器确定的形变量，输出所述受控电压至所述多个可形变单元。
12.根据本技术的实施例，所述卡盘形变调整装置进一步包括基材，其中所述多个可形变单元位于所述基材上。
13.根据本技术的实施例，所述匹配网络位于所述基材内。
14.在另一方面，本技术还提供了一种调整卡盘形变的装置，其包括：基材；及多个可形变单元，其位于所述基材上，每一所述可形变单元基于受控电压而在所述基材的平面方向上产生对应于所述受控电压大小的形变，而使卡盘产生相对应的形变。
15.在以下附图及描述中阐述本技术的一或多个实例的细节。其他特征、目标及优势
将根据所述描述及附图以及权利要求书而显而易见。
附图说明
16.本说明书中的公开内容提及且包含以下各图：
17.图1是根据本技术的一些实施例的调整卡盘形变的系统的示意图；
18.图2是图1中的卡盘形变调整装置的示意图；
19.图3a与图3b是根据本技术的一些实施例的可形变单元的排列的示意图；
20.图4是图1中的卡盘形变调整装置的操作示意图。
21.根据惯例，图示中所说明的各种特征可能并非按比例绘制。因此，为了清晰起见，可任意扩大或减小各种特征的尺寸。图示中所说明的各部件的形状仅为示例性形状，并非限定部件的实际形状。另外，为了清楚起见，可简化图示中所说明的实施方案。因此，图示可能并未说明给定设备或装置的全部组件。最后，可贯穿说明书和图示使用相同参考标号来表示相同特征。
具体实施方式
22.为更好地理解本发明的精神，以下结合本发明的部分实施例对其作进一步说明。
23.本说明书内使用的词汇“在一实施例”或“根据一实施例”并不必要参照相同具体实施例，且本说明书内使用的“在其他(一些/某些)实施例”或“根据其他(一些/某些)实施例”并不必要参照不同的具体实施例。其目的在于例如主张的主题包括全部或部分范例具体实施例的组合。本文所指“上”和“下”的意义并不限于图式所直接呈现的关系，其应包含具有明确对应关系的描述，例如“左”和“右”，或者是“上”和“下”的相反。本文所称的“连接”应理解为涵盖“直接连接”以及“经由一或多个中间部件连接”。本说明书中所使用的各种部件的名称仅出于说明的目的，并不具备限定作用，不同厂商可使用不同的名称来指代具备相同功能的部件。
24.以下详细地讨论本发明的各种实施方式。尽管讨论了具体的实施，但是应当理解，这些实施方式仅用于示出的目的。相关领域中的技术人员将认识到，在不偏离本发明的精神和保护范围的情况下，可以使用其他部件和配置。
25.图1是根据本技术的一些实施例的调整卡盘形变的系统100的示意图。
26.调整卡盘形变的系统100的功能在于模拟晶圆的翘曲形状，使吸附晶圆的卡盘在其吸附面产生相对应的形变，以使晶圆的翘曲程度得到补偿，从而提高晶圆键合时的精准度，避免晶圆直接键合所可能导致的偏差。
27.请参阅图1，调整卡盘形变的系统100包括处理器12、卡盘形变调整装置14与匹配网络16。处理器12基于晶圆翘曲数据105来确定卡盘形变的程度。根据本技术的一些实施例，晶圆翘曲数据105是由供货商所提供，可呈现晶圆在某坐标点(x,y)的翘曲量w(x,y)。处理器12基于晶圆翘曲数据105中的翘曲量w(x,y)，确定对应于此翘曲量w(x,y)的卡盘形变量d(x,y)。
28.处理器12向匹配网络16提供卡盘形变量d(x,y)的信息。匹配网络16连接至电源18，且基于此卡盘形变量d(x,y)的信息，在电源18的供电电压vs下，提供对应于卡盘形变量d(x,y)的受控电压v(x,y)至卡盘形变调整装置14，以使卡盘产生对应于受控电压v(x,y)大
小的形变量。根据本技术的一些实施例，匹配网络16包含电阻、电感或电容(rlc)网络。处理器12具有相关的硬件与电脑程序，用以支持上述晶圆翘曲数据105的判读与卡盘形变量d(x,y)的运算。
29.图2是图1中的卡盘形变调整装置14的示意图。
30.请参阅图2，卡盘形变调整装置14包括基材147及位于基材147上的多个可形变单元140。卡盘形变调整装置14设置于卡盘25中。卡盘25具有吸附面258，用以吸附晶圆28于卡盘25的上表面25a。卡盘形变调整装置14的多个可形变单元140位于卡盘25的吸附面258下方，而使基材147的平面方向n与吸附面258的平面方向n相平行。根据本技术的一些实施例，卡盘25选自具有低密度、高弹性、低膨胀系数、导热快、耐磨、高硬度与易加工等特点的材质。因此，卡盘25的吸附面258亦具有上述特点。
31.根据本技术的一实施例，卡盘25的材质为碳化硅。此外，卡盘25的直径约为360毫米，厚度约为23毫米。
32.卡盘形变调整装置14的多个可形变单元140可呈圆形分布或螺旋状分布。根据本技术的一实施例，卡盘形变调整装置14的多个可形变单元140呈阵列排列，如图3a所示。阵列排列的方式有利于对可形变单元140坐标化，以基于晶圆的坐标点(x,y)的翘曲量w(x,y)，对相应坐标点的可形变单元140进行受控电压v(x,y)的寻址。根据本技术的另一实施例，卡盘形变调整装置14的多个可形变单元140呈不规则排列，如图3b所示。根据本技术的一实施例，卡盘形变调整装置14的每一可形变单元140呈凸点状。根据本技术的实施例，每一可形变单元140的剖面可为矩形、圆形或三角形。根据本技术的一实施例，每一可形变单元140的材质为压电陶瓷，例如为无铅的碳酸钡基材料。
33.亦请参阅图1，卡盘形变调整装置14的多个可形变单元140连接至匹配网络16。匹配网络16基于处理器12确定的形变量，输出受控电压v(x,y)至多个可形变单元140。如图4所示，每一可形变单元140基于来自匹配网络16的受控电压v(x,y)而在基材147的平面方向n上产生对应于该受控电压v(x,y)大小的形变，而使卡盘25的吸附面258在吸附面258的平面方向n上产生相对应的形变。
34.根据本技术的实施例，卡盘形变调整装置14的基材147为半导体基材，匹配网络16的组件以半导体工艺制备而使匹配网络16位于该基材147内。
35.相较于现有的系统或装置，本技术的调整卡盘变形的系统及装置的每个可形变单元皆可独立控制。当可形变单元的数量足够多时，便可以精确控制任意可形变单元的形变量及形变时间，从而实现卡盘的精确变形以及其后晶圆的精准键合。本技术的调整卡盘变形的系统及装置适应于晶圆的各种翘曲变形，且控制精度高。
36.本文中的描述经提供以使所述领域的技术人员能够进行或使用本发明。所属领域的技术人员将易于显而易见对本发明的各种修改，且本文中所定义的一般原理可应用于其它变化形式而不会脱离本发明的精神或范围。因此，本发明不限于本文所述的实例和设计，而是被赋予与本文所揭示的原理和新颖特征一致的最宽范围。

技术特征：
1.一种调整卡盘形变的系统，其包括：卡盘，其具有吸附面，用以吸附晶圆；卡盘形变调整装置，其位于所述吸附面下方，且具有多个可形变单元，每一所述可形变单元基于受控电压而在所述吸附面的平面方向上产生对应于所述受控电压大小的形变；及处理器，其基于晶圆翘曲的数据，确定所述多个可形变单元的形变量，使对应于晶圆翘曲程度的受控电压输入至所述多个可形变单元，以使所述吸附面产生形变。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个可形变单元包含压电陶瓷。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述压电陶瓷包含无铅的碳酸钡基材料。4.根据权利要求1所述的系统，其中每一所述可形变单元呈凸点状。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个可形变单元呈阵列排列。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述卡盘包含碳化硅。7.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：匹配网络，其连接至所述多个可形变单元，并基于所述处理器确定的形变量，输出所述受控电压至所述多个可形变单元。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述卡盘形变调整装置进一步包括基材，其中所述多个可形变单元位于所述基材上。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述匹配网络位于所述基材内。10.一种调整卡盘形变的装置，其包括：基材；及多个可形变单元，其位于所述基材上，每一所述可形变单元基于受控电压而在所述基材的平面方向上产生对应于所述受控电压大小的形变，而使卡盘产生相对应的形变。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述多个可形变单元包含压电陶瓷。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述压电陶瓷包含无铅的碳酸钡基材料。13.根据权利要求10所述的装置，其中每一所述可形变单元呈凸点状。14.根据权利要求10所述的装置，其中所述多个可形变单元呈阵列排列。15.根据权利要求10所述的装置，其进一步包括匹配网络，所述匹配网络位于所述基材内，且用以基于晶圆翘曲的程度，使所述受控电压输入至所述多个可形变单元。

技术总结
本申请涉及一种调整卡盘形变的系统。在本申请的一实施例中，所述调整卡盘形变的系统包括：卡盘，其具有吸附面，用以吸附晶圆；卡盘形变调整装置，其位于所述吸附面下方，且具有多个可形变单元，每一所述可形变单元基于受控电压而在所述吸附面的平面方向上产生对应于所述受控电压大小的形变；及处理器，其基于晶圆翘曲的数据，确定所述多个可形变单元的形变量，使对应于晶圆翘曲程度的受控电压输入至所述多个可形变单元，以使所述吸附面产生形变。以使所述吸附面产生形变。以使所述吸附面产生形变。


技术研发人员：马双义 王晨
受保护的技术使用者：拓荆键科（海宁）半导体设备有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/7/11