基板对准机构及应用该基板对准机构的键合机台的制作方法

1.本实用新型有关于一种基板对准机构，尤指一种应用在键合机台的基板对准机构，主要在载台的周围设置复数个针脚，可快速且准确的对位复数个基板，以对经过对位的基板进行键合。


背景技术：

2.集成电路技术的发展已经成熟，且目前电子产品朝向轻薄短小、高性能、高可靠性与智能化的趋势发展。电子产品中的芯片会对电子产品的性能产生重要影响，其中前述性能部分相关于芯片的厚度。举例来说，厚度较薄的芯片可以提高散热效率、增加机械性能、提升电性以及减少封装的体积及重量。
3.于半导体制程中，通常会在芯片的背面(即下表面)进行基板减薄制程、通孔蚀刻制程与背面金属化制程。然而，在进行基板减薄的过程中，当基板的厚度过薄(例如，低于或等于150微米)时，可能会导致晶圆破片或使晶圆发生弯曲变形，从而使得芯片无法使用并降低芯片良率。
4.因此，在进行基板减薄制程前会先进行键合制程，主要通过黏合层连接将晶圆与载体(例如，蓝宝石玻璃)键合，并于完成基板减薄制程后，进行解键合制程，以将晶圆与载体分离。
5.在键合制程中需要使用键合机台先对准晶圆及载体，而后对层叠的晶圆及载体进行键合。然而，现有的键合机台多数仅能适用于特定尺寸的晶圆，而且在键合过程中可能因为压合力量不当、压合板并非水平或其他因素，导致基板与载体之间的黏合层具有键合气泡，以及使得键合后之晶圆的总厚度变异(ttv)不佳。


技术实现要素：

6.为了解决先前技术所面临的问题，本实用新型一种新颖的键合机台，在使用时可依据基板的大小更换不同尺寸的承载针脚，使得本实用新型所述的键合机台可用以对准多种尺寸的基板，并在完成对准步骤之后进行基板的键合。
7.本实用新型的一目的，在于提出一种基板对准机构，主要包括一载台、复数个承载针脚及一第一对准针脚，其中复数个承载针脚及第一对准针脚设置在载台的周围，并延伸至载台的承载面。
8.承载针脚可相对于载台的承载面升降，并用以承载一第一基板。第一对准针脚朝向复数个承载针脚，其中第一对准针脚与复数个对准针脚分别位于载台的中心线的两侧。第一对准针脚可相对于载台的承载面升降，并靠近或远离承载面上的对准区域。当第一对准针脚朝复数的承载针脚的方向位移时，将会接触及推抵承载针脚承载的第一基板，并使得第一基板对准承载面的对准区域。
9.复数的第二对准针脚平均分布在载台的周围，可相对于载台的承载面升降，并靠近或远离承载面的对准区域。第二对准针脚朝对准区域位移一段距离后，可将一第二基板
放置在第二对准针脚上。而后第二对准针脚会继续朝对准区域移动，并接触及对抵承载的第二基板，使得第二基板对准第一基板及对准区域。
10.在完成第一基板及第二基板的对准动作后，第二对准针脚会相对于载台的承载面下降，并逐渐远离承载面的对准区域，以将第二基板放置在第一基板上。通过本实用新型所述的基板对准机构可快速且准确的对准第一基板及第二基板，并对经过对准的第一基板及第二基板进行键合。
11.本实用新型的一目的，在于提出一种基板对准机构，可依据第一基板及第二基板的尺寸，更换不同长度的承载针脚，并调整第一对准针脚及第二对准针脚的升降及移动范围。因此本实用新型所述的基板对准机构可广泛的使用在多种不同尺寸的第一及第二基板，并完成第一基板及第二基板的对位。
12.本实用新型的一目的，在于提出一种基板对准机构，其中第一对准针脚及第二对准针脚分别连接一驱动单元。驱动单元包括一导轨、一底座及一驱动杆体，其中底座设置在导轨上，而驱动杆体位于底座的下方并接触底座。驱动杆体伸长时会推动底座，并带动底座沿着导轨位移。
13.此外底座的上方可设置一限位单元，用以限制底座上升的最大高度，并限制底座连接的第一及第二对准针脚上升的最大高度，及朝承载面的对准区域移动的最大距离，使得第一及第二对准针脚适用于对位多种不同尺寸的基板。
14.本实用新型的一目的，在于提出一种键合机台，包括一第一腔体、一第二腔体、一压合单元及一基板对准机构，其中压合单元设置在第一腔体上，而基板对准机构则设置在第二腔体上。第一腔体面对第二腔体，当第一腔体连接第二腔体时，可以在第一腔体及第二腔体之间形成一密闭空间，并可抽出密闭空间内的气体，使得密闭空间为低压或真空状态。
15.压合单元面对基板对准机构，可朝基板对准机构的载台位移，并压合载台上层叠的第一基板及第二基板，以完成第一基板及第二基板的键合。
16.为了达到上述的目的，本实用新型提出一种基板对准机构，包括：一载台，包括一承载面，并于承载面上定义一对准区域；复数个升降单元，设置在载台的周围；复数个承载针脚，分别连接复数个升降单元，并通过复数个升降单元带动复数个承载针脚相对于载台的承载面升降，其中复数个承载针脚用以承载一第一基板；一第一驱动单元，设置在载台的周围；一第一对准针脚，连接第一驱动单元，通过第一驱动单元驱动第一对准针脚相对于载台的承载面升降，并驱动第一对准针脚靠近或远离承载面的对准区域，其中第一对准针脚用以推抵放置在承载针脚的第一基板，使得第一基板对准对准区域；复数个第二驱动单元，设置在载台的周围；及复数个第二对准针脚，连接第二驱动单元，其中第二对准针脚用以承载一第二基板，而第二驱动单元则用以驱动第二对准针脚相对于载台的承载面升降，并驱动第二对准针脚靠近或远离承载面的对准区域，以推抵第二基板，使得第二基板对准第一基板。
17.本实用新型提供一种键合机台，包括：一第一腔体；一第二腔体，面对第一腔体，其中第一腔体连接第二腔体时，于第一腔体及第二腔体之间形成一密闭空间；一压合单元，连接第一腔体；一基板对准机构，设置于第二腔体，并面对压合单元，包括：一载台，包括一承载面，并于承载面上定义一对准区域；复数个升降单元，设置在载台的周围；复数个承载针脚，分别连接复数个升降单元，并通过复数个升降单元带动复数个承载针脚相对于载台的
承载面升降，其中复数个承载针脚用以承载一第一基板；一第一驱动单元，设置在载台的周围；一第一对准针脚，连接第一驱动单元，其中第一驱动单元用以驱动第一对准针脚相对于载台的承载面升降，并驱动第一对准针脚靠近或远离承载面的对准区域，以推抵承载针脚承载的第一基板，使得第一基板对准对准区域；复数个第二驱动单元，设置在载台的周围；及复数个第二对准针脚，连接第二驱动单元，其中第二对准针脚用以承载一第二基板，而驱动单元则用以驱动第二对准针脚相对于载台的承载面升降，并驱动第二对准针脚靠近或远离承载面的对准区域，以推抵第二基板，使得第二基板对准第一基板。
18.所述的基板对准机构及键合机台，其中载台包括复数个沟槽朝向承载面或对准区域的中心，而承载针脚、第一对准针脚及第二对准针脚分别位于复数个沟槽内。
19.所述的基板对准机构及键合机台，其中承载针脚包括一承载部及一第一对准部，承载部用以承载第一基板，而第一对准部则凸出承载部，并用以接触及对准第一基板。
20.所述的基板对准机构及键合机台，其中第二对准针脚未连接第二驱动单元的一端包括一凸出部，用以承载第二基板。
21.所述的基板对准机构及键合机台，其中第一驱动单元及第二驱动单元包括：一导轨，相对于载台的承载面倾斜；一底座，连接导轨，其中底座连接第一对准针脚或第二对准针脚；及一驱动杆体，连接底座、第一对准针脚或第二对准针脚，驱动杆体用以带动底座沿着滑轨位移，使得第一对准针脚或第二对准针脚相对于载台的承载面升降，并靠近或远离对准区域。
22.所述的键合机台，包括：一第一驱动装置连接第一腔体，并用以驱动第一腔体靠近或远离第二腔体；及一第二驱动装置连接压合单元，并用以驱动压合单元靠近或远离载台，使得压合单元压合放置在载台上层叠的第一基板及第二基板。
23.所述的键合机台及键合机台，包括一拿取装置用以夹持第一基板及第二基板，并将第一基板及第二基板放置在基板对准机构上，其中拿取装置包括复数个第一对位单元，而基板对准机构则包括复数的第二对位单元位于载台的周围，并通过第一对位单元及第二对位单元对位拿取装置及载台。
24.本实用新型的有益效果是：提供一种一种基板对准机构，尤指一种应用在键合机台的基板对准机构，主要在载台的周围设置复数个针脚，可快速且准确的对位复数个基板，以对经过对位的基板进行键合。
附图说明
25.图1为本实用新型基板对准机构一实施例的立体示意图。
26.图2为本实用新型基板对准机构的升降单元及承载针脚一实施例的立体示意图。
27.图3为本实用新型基板对准机构的第二驱动单元及第二对准针脚一实施例的立体示意图。
28.图4为本实用新型基板对准机构的第一驱动单元及第一对准针脚一实施例的立体示意图。
29.图5本实用新型基板对准机构的承载针脚承载第一基板一实施例的剖面示意图。
30.图6为本实用新型基板对准机构的第二对准针脚承载第二基板一实施例的剖面示意图。
31.图7为本实用新型键合机台一实施例的立体透视图。
32.图8为本实用新型基板对准机构的拿取装置一实施例的立体示意图。
33.附图标记说明：10-基板对准机构；11-载台；111-承载面；113-对准区域；115-沟槽；121-第一基板；123-第二基板；13-升降单元；131-导轨；133-底座；135-驱动杆体；14-承载针脚；141-承载部；142-缺口；143-第一对准部；15-第一驱动单元；16-第一对准针脚；17-第二驱动单元；171-导轨；173-底座；175-驱动杆体；1751-滚轮；177-固定架；1771-底部；1773-顶部；1775-倾斜部；179-限位单元；18-第二对准针脚；181-凸出部；183-第一缺口；185-第二缺口；19-第二对位单元；20-键合机台；21-第一腔体；23-第二腔体；25-压合单元；271-第一驱动装置；273-第二驱动装置；30-拿取装置；31-第一对位单元。
具体实施方式
34.请参阅图1，为本实用新型基板对准机构一实施例的立体示意图。如图所示，基板对准机构10包括一载台11、复数个升降单元13、复数个承载针脚14、一第一驱动单元15、一第一对准针脚16、复数个第二驱动单元17及复数个第二对准针脚18，其中升降单元13、第一驱动单元15及第二驱动单元17设置在载台11的周围，并分别连接承载针脚14、第一对准针脚16及第二对准针脚18。
35.载台11包括一承载面111，用以承载基板。此外可进一步在承载面111上定义一对准区域113，其中对准区域113可以是承载面111的中央区域，例如承载面111可为圆形，而对准区域113则是位于承载面111内较小的圆，且承载面111及对准区域113的圆心重叠。在进行对准步骤时，一第一基板121及一第二基板123可分别对准或重叠对准区域113，使得第二基板123对准并重叠第一基板121。
36.各个升降单元13分别连接各个承载针脚14，并用以驱动各个承载针脚14相对于载台11的承载面111升降。具体而言，承载针脚14可为长条状，其中承载针脚14的一端连接升降单元13。
37.在本实用新型一实施例中，如图2及图5所示，承载针脚14包括一承载部141及一第一对准部143，其中承载部141位于承载针脚14未连接升降单元13的一端，且第一对准部143则凸出承载部141。承载针脚14通过承载部141承载第一基板121，并通过第一对准部143对位承载的第一基板121，详细的对准方式会在后续的实施例中说明。
38.具体而言，承载针脚14未连接升降单元13的一端设置一缺口142，以在承载针脚14的一端形成承载部141，而未设置缺口142的承载针脚14则为第一对准部143，其中第一对准部143的高度大于承载部141。此外第一对准部143朝向承载部141的一端可设置一倒角或圆角，使得未准确地放置在承载部141的第一基板121，由第一对准部143滑落至承载部141。在本实用新型另一实施例中，亦可于承载针脚14的上表面设置一凸起部，并以该凸起部作为第一对准部143。
39.在本实用新型一实施例中，如图2所示，升降单元13包括一导轨131、一底座133及一驱动杆体135，其中导轨131垂直载台11的承载面111。底座133连接导轨131，而驱动杆体135则位于底座133下方，并接触底座133。
40.当驱动杆体135伸长或缩短时，会带动或推动底座133沿着导轨131位移，使得底座133连接的承载针脚14相对于载台11的承载面111升降，例如驱动杆体135可以是气压缸，并
通过马达驱动气压缸升降。
41.第一驱动单元15连接第一对准针脚16，用以驱动第一对准针脚16相对于载台11的承载面111升降，并驱动第一对准针脚16靠近或远离承载面111的对准区域113，其中第一对准针脚16为长条状。
42.在本实用新型一实施例中，载台11的承载面111可为圆形，其中复数个升降单元13及第一驱动单元15分别位于承载面111的直径或中心线的两侧，而复数个承载针脚14及第一对准针脚16分别位于承载面111的直径中心线的两侧。
43.在实际应用时，升降单元13可驱动承载针脚14升起，并将第一基板121放置在承载针脚14的承载部141。而后第一驱动单元15会驱动第一对准针脚16相对于载台11的承载面111升起，并靠近承载面111的对准区域113。第一对准针脚16会接触并推抵放置在承载针脚14的承载部141上的第一基板121，并朝复数个承载针脚14的第一对准部143的方向推抵第一基板121。承载针脚14的第一对准部143及第一对准针脚16都会接触第一基板121的外缘，使得第一基板121对准承载面111的对准区域113。
44.在完成第一基板121的对位后，第一驱动单元15会驱动第一对准针脚16相对于载台11的承载面111下降，并远离承载面111的对准区域113。而后升降单元13会驱动承载针脚14相对于载台11的承载面111下降，并将第一基板121放置在载台11的承载面111及/或对准区域113上。
45.在本实用新型一实施例中，复数个升降单元13可同步驱动各个承载针脚14下降，将第一基板121平放在载台11的承载面111及/或对准区域113上。在本实用新型一实施例中，其中一个升降单元13可先驱动连接的承载针脚14下降，使得第一基板121斜放在载台11的承载面111。当第一基板121接触载台11的承载面111后，其他的升降单元13才会驱动连接的承载针脚14下降，以将第一基板121放置在载台11的承载面111及/或对准区域113。
46.第二驱动单元17连接第二对准针脚18，用以驱动第二对准针脚18相对于载台11的承载面111升降，并靠近或远离承载面111的对准区域113。在本实用新型一实施例中，载台11的承载面111可为圆形，而复数个第二驱动单元17则平均分布在载台11的承载面111周围，例如相邻的第二驱动单元17及/或第二对准针脚18的距离及/或角度相同，并用以承载及对准第二基板123。
47.如图3及图6所示，未连接第二驱动单元17的第二对位针脚18的一端具有一凸出部181，其中凸出部181凸出第二对位针脚18的一端，并用以承载一第二基板123。具体而言，凸出部181可设置在第二对位针脚18一端的中间区域，并于凸出部181的上方形成一第一缺口183，而凸出部181的下方则形成一第二缺口185。
48.第二基板123位于第一缺口183内，并通过凸出部181承载第二基板123。第一基板121则位于第二缺口185内，其中第二基板123及第一基板121分别位于凸出部181的上下两侧。例如第一基板121为晶圆，而第二基板123为载板。
49.在实际应用时，第二驱动单元17用以驱动第二对准针脚18相对于载台11的承载面111升起，并靠近承载面111的对准区域113，使得第一基板121位于第二对准针脚18的凸出部181下方。
50.将第二基板123放置在第二对位针脚18的凸出部181上，并以凸出部181承载第二基板123。第二驱动单元17会继续驱动第二对位针脚18朝对准区域113位移，使得各个第二
对位针脚18的一端接触并对位第二基板123，例如以凸出部181上方的第一缺口183内的第一对位针脚18接触并推抵第二基板123，使得第二基板123对准承载面111的对准区域113及/或第一基板121。
51.在本实用新型一实施例中，凸出部181上方的第二对准针脚18上可设置一倒角或圆角，使得未准确地放置在凸出部181的第二基板123滑落至凸出部181。此外凸出部181的底部可为斜面，例如凸出部181的底部的斜面与载台11的承载面111之间的夹角小于90度，以避免第二对准针脚18靠近或远离承载面111的对准区域113时，碰触到已完成对位的第一基板121。
52.当第二基板123对准承载面111的对准区域113及/或第一基板121后，第二驱动单元17会驱动第二对准针脚18相对于载台11的承载面111下降，并远离承载面111的对准区域113，以将第二基板123放置在第一基板121上。
53.在本实用新型另一实施例中，其中一个第二驱动单元17可以先驱动连接的第二对准针脚18下降并远离对准区域113，使得第二基板123倾斜放置在第一基板121上。而后其他的第二驱动单元17会驱动连接的第二对准针脚18下降并远离对准区域113，将第二基板123放置在第一基板121上，以避免将第二基板123放置在第一基板121之间的黏合层内产生残留的气体。
54.在本实用新型一实施例中，如图3及图4所示，第一驱动单元15及第二驱动单元17可具有相同的构造。以第二驱动单元17为例进行说明，第二驱动单元17包括一导轨171、一底座173及一驱动杆体175，其中导轨171相对于载台11的承载面111倾斜，例如导轨171的延伸线与载台11的承载面111的延伸线之间的夹角小于90度。底座173连接导轨171，而驱动杆体175则接触底座173、第一对准针脚16或第二对准针脚18，例如位于底座173的下方。
55.当驱动杆体175伸长或缩短时，将会带动或推动底座173沿着导轨171位移。由于导轨171相对于载台11的承载面111倾斜，使得底座173连接的第二对准针脚18会相对于载台11的承载面111升降，并靠近或远离承载面111的对准区域113，例如驱动杆体175可以是气压缸，并通过马达驱动气压缸升降。
56.在本实用新型一实施例中，第二驱动单元17可包括一固定架177，其中固定架177包括一底部1771、一顶部1773及一倾斜部1775，底部1771及顶部1773相面对，而倾斜部1775则连接顶部1773及底部1771。倾斜部1775具有一斜面相对于载台的承载面111倾斜，而导轨171设置在倾斜部1775的斜面上。
57.此外顶部1773上可设置一限位单元179，其中限位单元179用以限制底座173及第二对位针脚18的位移范围，例如限位单元179可为螺丝，并穿过顶部1773上的螺孔，并用以限制底座173及第二对位针脚18位移的最高位置。具体而言，当底座173接触限位单元179时，驱动杆体175便无法继续驱动底座173沿着导轨171向上位移，以达到限制底座173的位移范围的目的。当限位单元179凸出顶部1773的下表面的长度较大时，底座173及第二对位针脚18位移的最高位置会较低。
58.在本实用新型一实施例中，驱动杆体175接触底座173的一端可设置一滚轮1751，而底座173接触或面对驱动杆体175的表面则可设置一线轨或凹槽，其中滚轮1751则位于线轨或凹槽内。通过滚轮1751的设置，有利于驱动杆体175及底座173相对位移，使得底座173及第二对位针脚18靠近或远离承载面11的对准区域113。
59.在本实用新型一实施例中，载台11的承载面111上可设置复数个沟槽115，而承载针脚14、第一对准针脚16及第二对准针脚18则设置在各个沟槽115内，可沿着沟槽115相对于承载面111升降，并沿着沟槽115相对于承载面111的对准区域113位移。此外载台11的承载面111为圆形，而沟槽115、承载针脚14、第一对准针脚16及第二对准针脚18则朝向承载面111的中心或圆心。
60.请参阅图7，为本实用新型键合机台一实施例的立体透视示意图。请配合参阅图1，键合机台20包括一第一腔体21、一第二腔体23、一压合单元25及一基板对准机构10，其中压合单元25连接第一腔体21，而基板对准机构10则设置在第二腔体23上，且压合单元25面对基板对准机构10。
61.第一腔体21面对第二腔体23，其中第一腔体21连接第二腔体23时，会在第一腔体21及第二腔体23之间形成一密闭空间。而后可通过一抽气装置抽出密闭空间内的气体，使得第一腔体21及第二腔体23之间的密闭空间为低压状态。此外当第一腔体21连接第二腔体23时，压合单元25亦会靠近基板对准机构10的载台11。
62.在本实用新型一实施例中，键合机台20可包括一第一驱动装置271及一第二驱动装置273，其中第一驱动装置271连接第一腔体21，并用以驱动第一腔体21靠近或远离第二腔体23。第二驱动装置273连接压合单元25，例如第二驱动装置273可设置在第一腔体21上，并连接及带动压合单元25相对于第一腔体21位移，使得压合单元25靠近或远离基板对准机构10的载台11。
63.具体而言，当基板对准机构10完成第一基板121及第二基板123的对位后，第二驱动装置273会驱动压合单元25靠近基板对准机构10的载台11，并以压合单元25压合放置在载台11上层叠设置的第一基板121及第二基板123。此外，载台11及/或压合单元25内可设置一加热装置，并通过加热装置加热被载台11及压合单元25压合的第一基板121及第二基板123，使得第一基板121及第二基板123之间的黏合层黏合两个基板，以完成第一基板121及第二基板123的键合。
64.在实际应用时，可通过图8所示的拿取装置30，其中拿取装置30用以拿取第一基板121及第二基板123，并将第一基板121及第二基板123放置在基板对准机构10上。具体而言，拿取装置30可包括至少一白努力吸盘，并通过吸附的方式拿取第一基板121或第二基板123。
65.此外，拿取装置30可包括复数个第一对位单元31，而基板对准机构10可包括复数个第二对位单元19，其中第二对位单元19位于载台11的周为，并通过第一对位单元31及第二对位单元19对位拿取装置30及基板对准机构10的载台11，以将第一基板121及第二基板123放置在载台11上的固定位置。例如第一对位单元31可为凸出部，而第二对准单元19可为凹部，其中第一对位单元31用以插入第二对位单元19。
66.本实用新型优点：
67.提供一种基板对准机构，尤指一种应用在键合机台的基板对准机构，主要在载台的周围设置复数个针脚，可快速且准确的对位复数个基板，以对经过对位的基板进行键合。
68.以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本实用新型的申请专利范围内。