用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置，属于半导体晶圆加工领域。所述用于晶圆键合的键合盘从内侧到外侧依次包括压盘、石墨层、加热盘、冷却盘和隔热层，所述隔热层包括反射屏和基板，所述基板设置在反射屏的外侧，所述基板内设置有冷却介质循环通道。本发明专利技术通过石墨层使得加热盘的热量可均匀传导至压盘，可以补偿上下两个压盘的平行度误差。通过包括反射屏和基板的隔热层很好的防止加热盘热的量传导至连接件等部件，隔热效果好，加热盘加热效率高，基板冷却效果对加热盘加热时影响比较小。并且，本发明专利技术结构简单。

【技术实现步骤摘要】
用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置
本专利技术涉及半导体晶圆加工领域，特别是指一种用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置。
技术介绍
随着晶圆键合技术的应用领域越来越广泛，温度逐渐成为晶圆键合技术发展的瓶颈之一。晶圆键合工艺包括融合、阳极键合、金属键合及聚合物粘胶键合等，这些晶圆键合方式中都需要将两片晶圆加热，使晶圆表面介质层相互融合或扩散，并完成两片晶圆压合在一起。现有技术的一种晶圆键合用键合盘是由加热盘、冷却盘和压盘组成。晶圆键合装置使用上下两套键合盘，上键合盘和下键合盘对称设置。以下键合盘为例，加热盘安装于冷却盘之上，压盘安装在加热盘上面。上键合盘的结构与下键合盘对称。上下两片晶圆放置在键合盘的压盘上，下键合盘加热下晶圆并提供支承，上键合盘加热上晶圆并提供键合压力。现有技术的加键合盘在加热过程中，容易把加热盘的温度传导到加热盘连接件上及真空腔体内。当加热盘温度达到键合温度550℃高温时，传导到真空腔体的温度会非常高，将会直接损伤真空元件和密封件等部件，并且人员触碰到高温真空腔体时会有烫伤风险。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于晶圆键合的键合盘以及晶圆键合装置，本专利技术结构简单、加热快速且均匀、平行度好、与连接件的隔热性能好。本专利技术提供技术方案如下：一种用于晶圆键合的键合盘，所述用于晶圆键合的键合盘从内侧到外侧依次包括压盘、石墨层、加热盘、冷却盘和隔热层，所述隔热层包括反射屏和基板，所述基板设置在反射屏的外侧，所述基板内设置有冷却介质循环通道。r>进一步的，所述加热盘和压盘通过弹性连接件连接。进一步的，所述弹性连接件为弹簧卡勾。进一步的，所述加热盘包括加热盘基体和设置在所述加热盘基体上的加热元件，所述加热盘基体上中心处的加热元件密度大于边缘处的加热元件密度。进一步的，所述加热盘基体包括内圆形加热区和外环形加热区，所述外环形加热区的加热元件密度大于内圆形加热区的加热元件密度，所述内圆形加热区的加热元件和外环形加热区的加热元件分别单独控制。进一步的，所述加热盘和冷却盘为一体结构，所述加热盘基体内设置有冷却介质循环管道，形成冷却盘，所述冷却介质循环管道与提供冷却介质的外部管道连接。进一步的，所述冷却介质循环管道与外部管道为一体结构的同一个管道，所述冷却介质循环管道通过铸压的方式设置在加热盘基体内。进一步的，所述反射屏为多层，相邻两层反射屏之间通过圆柱块隔离。进一步的，所述反射屏的层数为3～5层，所述基板上设置有温度传感器，所述压盘和加热盘的材质为陶瓷或不锈钢，所述石墨层的厚度为2～5mm，所述压盘内表面的平面度为2～4μm。一种晶圆键合装置，包括前述的用于晶圆键合的键合盘。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的用于晶圆键合的键合盘通过石墨层使得加热盘的热量可均匀传导至压盘，可以补偿上下两个压盘的平行度误差。通过包括反射屏和基板的隔热层很好的防止加热盘热的量传导至连接件等部件，隔热效果好，加热盘加热效率高，基板冷却效果对加热盘加热时影响比较小。并且，本专利技术结构简单。附图说明图1为本专利技术的用于晶圆键合的键合盘的外部结构示意图；图2为本专利技术的用于晶圆键合的键合盘的剖视图；图3为本专利技术的用于晶圆键合的键合盘的俯视图；图4为加热盘和冷却盘的示意图；图5为本专利技术的晶圆键合装置的示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术实施例提供一种用于晶圆键合的键合盘100，如图1-4所示，该键合盘100从内侧到外侧依次包括压盘110、石墨层120、加热盘130、冷却盘140和隔热层150，隔热层150包括反射屏151和基板152，基板152设置在反射屏151的外侧，基板152内设置有冷却介质循环通道。本专利技术的用于晶圆键合的键合盘在使用时，上下两个键合盘对称设置，上下两片晶圆放置在两个键合盘之间。靠近晶圆的方向为内侧，远离晶圆的方向为外侧。即下键合盘的上方为内侧，下方为外侧，上键合盘的下方为内侧，上方为外侧。本专利技术的工作过程为：晶圆夹盘等晶圆夹持机构夹持晶圆对送入上下两个键合盘之间，将上键合盘下降到晶圆的位置，使得上下键合盘的压盘的内表面与晶圆接触。根据特定的键合工艺需求，进行加压、加热和冷却。本专利技术在压盘和加热盘中间夹一层石墨层，石墨层是键合盘的匀热层和缓冲层，石墨的热传导率高，压缩变形率高。利用石墨热传导率高的特性，可以将加热盘的热量通过石墨层匀热后均匀传导至压盘。利用石墨压缩变形率高的特性，当键合盘承受压力时，石墨层可变形，可以补偿上下两个压盘的平行度误差。本专利技术在键合盘的最外侧设置了隔热层，隔热层可以同时作为连接件的安装板，隔热层能够防止加热盘的温度传导到加热盘连接件上及真空腔体内，防止损伤部件以及烫伤人员。并且本专利技术的隔热层包括内侧的反射屏和外侧的基板。反射屏将加热盘的热量反射回去，减少加热盘和隔热层基板之间的热交换，并且一定程度上提高了加热盘的加热效率。隔热层基板通过冷却液循环，把穿过反射屏的热量带走，减少传导至其他连接件的热量。基板在进行冷却时，反射屏还会起到加热盘与基板的一定程度的隔离作用，减少基板的冷却对加热盘的影响。通过反射屏和基板的隔热设置，可以很好的防止加热盘热的量传导至连接件等部件，隔热效果好，加热盘加热效率高，基板冷却效果对加热盘加热时影响比较小。综上所述，本专利技术的用于晶圆键合的键合盘通过石墨层使得加热盘的热量可均匀传导至压盘，可以补偿上下两个压盘的平行度误差。通过包括反射屏和基板的隔热层很好的防止加热盘热的量传导至连接件等部件，隔热效果好，加热盘加热效率高，基板冷却效果对加热盘加热时影响比较小。并且，本专利技术结构简单。作为本专利技术的一种改进，加热盘130和压盘110通过弹性连接件160连接。在加热盘加热时，加热盘和压盘都会热膨胀变形，所以加热盘和压盘采用固定连接的方式效果不好，本专利技术通过弹性连接的方式将加热盘和压盘连接在一起，弹性连接件将压盘弹性压紧在石墨层上。当加热盘温度升高，加热盘和压盘发生热膨胀时，通过弹性连接件，补偿热盘和压盘的厚度变化。弹性连接件160优选为弹簧卡勾，使用弹簧卡勾夹紧的方式固定压盘。作为本专利技术的另一种改进，加热盘130包括加热盘基体131和设置在加热盘基体131上的加热元件132，加热盘基体131上中心处的加热元件密度大于边缘处的加热元件密度，加热元件优选为环形设置的电热丝。加热盘的温度均匀度是能否键合成功的关键，如果加热盘温度均匀度差，容易导致晶圆在不同位置热膨胀不同而引起晶圆碎裂。当晶圆直径较大时，例如大于300mm时，加热区域较大，并且边缘部分和中心部分存在散热、边缘效应的因素影响，导致边缘部分和中心部分热量不均匀。因此加热盘基体上中心处的加热元件密度大于边缘处的加热元件密度。本专利技术还可以在加热盘的各个位置设置温度传感器等测温反馈元件来检测加热盘的温度，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述用于晶圆键合的键合盘从内侧到外侧依次包括压盘、石墨层、加热盘、冷却盘和隔热层，所述隔热层包括反射屏和基板，所述基板设置在反射屏的外侧，所述基板内设置有冷却介质循环通道。/n

【技术特征摘要】
20200702 CN 20201063325571.一种用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述用于晶圆键合的键合盘从内侧到外侧依次包括压盘、石墨层、加热盘、冷却盘和隔热层，所述隔热层包括反射屏和基板，所述基板设置在反射屏的外侧，所述基板内设置有冷却介质循环通道。


2.根据权利要求1所述的用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述加热盘和压盘通过弹性连接件连接。


3.根据权利要求2所述的用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述弹性连接件为弹簧卡勾。


4.根据权利要求1-3任一所述的用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述加热盘包括加热盘基体和设置在所述加热盘基体上的加热元件，所述加热盘基体上中心处的加热元件密度大于边缘处的加热元件密度。


5.根据权利要求4所述的用于晶圆键合的键合盘，其特征在于，所述加热盘基体包括内圆形加热区和外环形加热区，所述外环形加热区的加热元件密度大于内圆形加热区的加热元件密度，所述内...

【专利技术属性】
技术研发人员：司伟，白龙，
申请(专利权)人：北京华卓精科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11