【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及晶圆键合，具体涉及一种用于真空环境下的晶圆键合装置及键合方法。
技术介绍
1、随着电子产业的发展，晶圆键合工艺可以实现器件更高层数的堆叠，因而引起越来越多的关注。但由于晶圆键合装置发展历史较短，相较其他半导体设备仍有很多不足的地方。
2、传统方式更多的采用预定位方式，即对两片需要键合的晶圆分别进行定位，定位完成后，晶圆与吸盘同时进入键合工位，由于预对齐的两片晶圆会产生相对位移，影响对准精度。一旦两个晶圆产生相对位移，而键合工位无法检测与判断，则极大降低了键合后的良片率。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种用于真空环境下的晶圆键合装置及键合方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于真空环境下的晶圆键合装置，包括压头、第一相机、载物台、第二相机和机械手，所述压头与驱动装置连接并在所述驱动装置的作用下升降，所述压头用于压合两片或两片以上的待键合晶圆，所述载物台位于所述压头的下方，所述载物台用于定位并夹紧待键合晶圆，所述第一相机用于对所述载物台上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录所述基准点的坐标位置，所述机械手位于所述载物台的一侧，所述机械手用于向所述载物台输送待键合晶圆，所述第二相机位于待键合晶圆的输送路径上，所述第二相机用于对所述机械手上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录所述基准点的坐标位置。
3、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以对上述的技术方案做出如下的改进：
4、优选的
5、优选的，所述待键合晶圆包括第一待键合晶圆和第二待键合晶圆，所述第一待键合晶圆上设有第一基准点，所述第二待键合晶圆上设有第二基准点。
6、优选的，还包括调整机构，所述调整机构包括多个调整气缸，所述载物台上设有晶圆吸附垫片，多个所述调整气缸沿着所述晶圆吸附垫片周向均匀设置，多个所述调整气缸用于调整所述载物台上待键合晶圆的位置。
7、优选的，所述晶圆吸附垫片的两侧对称设有压紧机构，所述压紧机构用于压紧两片或两片以上的待键合晶圆。
8、本专利技术的有益效果是：通过机械手将两片或多片待键合晶圆放置在载物台上，并通过两个相机识别晶圆上的基准点，实现两片或多片待键合晶圆对准并进行夹紧，解决现有技术中两个或多个晶圆分别预定位使晶圆之间发生相对位移而导致对准精度差，影响良品率的问题，该晶圆键合装置能够提高晶圆键合的成品率，降低加工成本，节约晶圆材料成本。
9、本专利技术还公开了一种用于真空环境下的晶圆键合方法，采用如上所述的晶圆键合装置，具体包括以下步骤：
10、步骤s1:所述机械手通过吸盘吸附所述第一待键合晶圆，并将所述第一待键合晶圆输送至所述载物台的晶圆吸附垫片上；
11、步骤s2:控制系统控制移动装置带动所述第一相机移动至指定位置，第一相机对所述第一待键合晶圆上的第一基准点进行拍照并获取该第一基准点的坐标位置，所述移动装置带动所述第一相机返回至初始位置；
12、步骤s3:所述机械手通过吸盘吸附所述第二待键合晶圆，并将所述第二待键合晶圆移动至所述第二相机处，所述第二相机对所述第二待键合晶圆上的第二基准点进行拍照并获取该第二基准点的坐标位置；
13、步骤s4:所述控制系统根据所述第一基准点的坐标位置及所述第二基准点的坐标位置计算所述第一基准点和所述第二基准点的相对位置，并根据该相对位置控制所述机械手将所述第二待键合晶圆的第二基准点与所述第一待键合晶圆的第一基准点进行对准；
14、步骤s5:所述载物台上的压紧机构对对准后的所述第一待键合晶圆和所述第二待键合晶圆进行压紧；
15、步骤s6:所述压头在所述驱动装置的带动下压合所述第一待键合晶圆和所述第二待键合晶圆。
16、优选的，所述步骤s2还包括步骤s21：控制系统根据第一相机拍摄的第一待键合晶圆的实际坐标与预定坐标进行匹配校准，若两者存在偏差，则调整机构根据偏差值将所述第一待键合晶圆的位置调整至指定位置，晶圆吸附垫片吸附第一待键合晶圆。
17、获取所述第一基准点和所述第二基准点的坐标位置包括以下步骤：
18、1)图像预处理：分别对第一待键合晶圆和第二待键合晶圆的图像进行去噪及增强对比度处理；
19、2)分别对第一基准点和第二基准点进行图像分割：采用阈值分割或边缘检测将第一基准点和第二基准点的图像从背景中分割出来，且分割后的第一基准点和第二基准点的图像将作为后续处理的输入；
20、3)基准点定位：通过对所述第一基准点和所述第二基准点的图像进行几何分析和特征提取，确定第一基准点和第二基准点的位置；
21、4)坐标转换：将所述第一基准点和所述第二基准点在图像坐标系中的位置转换为晶圆坐标系中的位置。
22、本专利技术的有益效果是：通过机械手将第一待键合晶圆放置在载物台上，调整机构对第一待键合晶圆进行预定位，然后通过第一相机识别并获取第一待键合晶圆上第一基准点的位置，然后机械手将第二待键合晶圆放置在第二相机处，第二相机识别并获取第二待键合晶圆上的第二基准点的位置，控制系统控制机械手将第二待键合晶圆与第一待键合晶圆对齐，并通过压紧机构进行压紧，然后压头对两个晶圆进行压合，完成晶圆的键合，通过将两个待键合晶圆对齐之后再压合，解决了现有技术中两个或多个晶圆分别预定位使晶圆之间发生相对位移而导致对准精度差，影响良品率的问题，该晶圆键合装置能够显著提高晶圆键合的成品率，节约加工成本。
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1.一种用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，包括压头(1)、第一相机(2)、载物台(3)、第二相机(4)和机械手(7)，所述压头(1)与驱动装置连接并在所述驱动装置的作用下升降，所述压头(1)用于压合两片或两片以上的待键合晶圆，所述载物台(3)位于所述压头(1)的下方，所述载物台(3)用于定位并夹紧待键合晶圆，所述第一相机(2)用于对所述载物台(3)上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录该基准点的坐标位置，所述机械手(7)位于所述载物台(3)的一侧，所述机械手(7)用于向所述载物台(3)输送待键合晶圆，所述第二相机(4)位于待键合晶圆的输送路径上，所述第二相机(4)用于对所述机械手(7)上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录该基准点的坐标位置。
2.根据权利要求1所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，所述第一相机(2)和所述第二相机(4)均为工业测量相机。
3.根据权利要求1或2所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，所述待键合晶圆包括第一待键合晶圆(5)和第二待键合晶圆(6)，所述第一待键合晶圆(5)上设有第一基准点，所述第二待键合晶
4.根据权利要求3所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，还包括调整机构，所述调整机构包括多个调整气缸(11)，所述载物台(3)上设有晶圆吸附垫片(9)，多个所述调整气缸(11)沿着所述晶圆吸附垫片(9)周向均匀设置，多个所述调整气缸(11)用于调整所述载物台(3)上待键合晶圆的位置。
5.根据权利要求4所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，所述晶圆吸附垫片(9)的两侧对称设有压紧机构，所述压紧机构用于压紧两片或两片以上的待键合晶圆。
6.一种用于真空环境下的晶圆键合方法，采用权利要求1至5任一项所述的晶圆键合装置，其特征在于，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于真空环境下的晶圆键合方法，其特征在于，所述步骤S2还包括步骤S21：控制系统根据第一相机(2)拍摄的第一待键合晶圆(5)的实际坐标与预定坐标进行匹配校准，若两者存在偏差，则调整机构根据偏差值将所述第一待键合晶圆(5)的位置调整至指定位置，晶圆吸附垫片(9)吸附第一待键合晶圆(5)。
8.根据权利要求6所述的用于真空环境下的晶圆键合方法，其特征在于，获取所述第一基准点和所述第二基准点的坐标位置包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，包括压头(1)、第一相机(2)、载物台(3)、第二相机(4)和机械手(7)，所述压头(1)与驱动装置连接并在所述驱动装置的作用下升降，所述压头(1)用于压合两片或两片以上的待键合晶圆，所述载物台(3)位于所述压头(1)的下方，所述载物台(3)用于定位并夹紧待键合晶圆，所述第一相机(2)用于对所述载物台(3)上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录该基准点的坐标位置，所述机械手(7)位于所述载物台(3)的一侧，所述机械手(7)用于向所述载物台(3)输送待键合晶圆，所述第二相机(4)位于待键合晶圆的输送路径上，所述第二相机(4)用于对所述机械手(7)上的待键合晶圆的基准点进行拍照并记录该基准点的坐标位置。
2.根据权利要求1所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，所述第一相机(2)和所述第二相机(4)均为工业测量相机。
3.根据权利要求1或2所述的用于真空环境下的晶圆键合装置，其特征在于，所述待键合晶圆包括第一待键合晶圆(5)和第二待键合晶圆(6)，所述第一待键合晶圆(5)上设有第一基准点，所述第二待键合晶圆(6)上设有第二基准点。
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨云春，张文庆，
申请(专利权)人：海创智能装备烟台有限公司，
类型：发明
国别省市：
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