一种真空吸附贴蜡装置及方法与流程

1.本发明属于一种晶圆贴蜡加工技术领域，具体涉及一种真空吸附贴蜡装置及方法。


背景技术：

2.在半导体行业中，半导体器件如整流器、振荡器、发光二极管等可以广泛应用在新一代信息技术、新能源、航空航天等新领域，这与器件中采用的具有优异特性的各类晶体材料息息相关。晶圆贴蜡是晶体材料加工中的重要环节，其加工装置和方法能够影响晶圆的品质，因此，十分有必要针对晶圆贴蜡工艺进行优化改进,有助于提升半导体器件特性。
3.晶圆贴蜡工艺包括贴蜡前加热、上蜡贴片、下蜡三个步骤，半导体行业涉及的钽酸锂、铌酸锂、硅、蓝宝石等晶圆的贴蜡工艺一般采用气囊贴蜡的方式，在陶瓷盘上方有一个可升降的气囊，当晶圆贴合到陶瓷盘后，通过控制气囊升降，气囊在气缸推力的作用下缓慢将晶圆压实，贴合到陶瓷盘上，其存在下述缺点：由于气囊为半球形，气囊最底部先接触晶片，使得晶片中心部分受力最大，易造成晶片破碎；在不断的挤压后，气囊充分压实晶圆，但是压实晶片过程中，晶圆内部容易产生气泡；气囊挤压完成后，气囊归原位，此时，刚刚贴好的晶圆内部的蜡还在高温状态，没有冷却固化，且晶圆存在翘曲，扭曲等内部应力，在没有气囊挤压的情况下，会使得晶圆容易发生翘曲从而脱离陶瓷盘，造成晶圆贴蜡局部不平整；使用贴一片晶圆压一片的单片加压方式，耗时长，效率低，因此，采用传统气囊式贴蜡方式，贴蜡质量差、效率低、成品率低，将严重影响晶圆后续抛光的加工质量和效率。
4.公开号为cn110400771a的专利文件公开了一种用于三寸晶圆贴蜡的方法，在恒温加热台上放置一块陶瓷盘，当陶瓷盘的温度升温至设定温度时保持恒温一段时间，用蜡棒在陶瓷盘上涂蜡；把尺寸大小为三寸的晶圆放置于蜡层上，将恒温加热台升温；用无尘纸团按压三寸晶圆并在上下左右四个方向进行移动，并按压三寸晶圆的圆心位置并以圆心为中心点绕圆心打圈；重复步骤，直至气泡直径小于1mm；用抽真空装置抽吸三寸晶圆上的剩余气泡；将陶瓷盘放置于贴蜡机的冷却板上，使用具有冷却加压功能的贴蜡机加压。该发明只是在传统贴蜡工艺的基础上进行了局部优化，调整了贴蜡步骤，使用真空抽出气泡的方法，存在缺点如下: 采用无尘纸团按压晶圆，并进行移动、打圈，该操作是人工操作,效率低,操作难度大,人工用力一致差，会导致按压力度有差异形成高低差,导致晶圆不平坦；在按压过程中使用打圈、滑动等动作,按照行业生产加工经验,必定会产生大量划痕,影响产品表面质量,严重的导致产品报废；按压完成后，用抽真空装置抽吸三寸晶圆上的剩余气泡，该操作是在晶圆不受压的情况下进行的抽真空，此时晶圆已经受翘曲、扭曲、变形等影响，已经产生变形，晶圆的部分区域已经凹凸平，抽真空不能提升晶圆和陶瓷盘的贴合度。
5.公告号为cn104332432b的专利文件公开了一种贴蜡装置及其加工方法，该贴蜡装置包括可转动的陶瓷盘，陶瓷盘的上方设置有可移动的平胶垫，平胶垫下固定设置有真空密封圈，真空密封圈侧边设置有多个真空孔，真空孔连接真空管的一端，真空管的另一端与真空泵连接，真空管上还设置有阀门，采用抽真空方式，抽取密封圈内空气，平胶垫继续将
晶片下压，保障蜡与晶片完全贴合，避免晶片贴蜡出现气泡现象，适合薄片工艺，保证晶片的厚度精确度。该发明只是将传统贴蜡工艺中的气囊更换为一块胶垫，然后使用胶垫挤压晶圆的同时使用真空同步抽取内部的空气，该发明存在的缺点是：1.虽然使用平胶垫按压晶圆，但是由于下压力的方向或角度的存在，气缸和平胶垫不可能完全平行与晶圆，以及晶圆的倾斜等，都会导致在下压过程中存在倾斜下压，使晶圆的部分区域先受力，仍然存在受力不均压碎晶圆的问题；2.该发明中使用了真空抽气的方式，只起到了加压时的气泡去除作用。当加压结束后，真空会同时去除，此时由于晶圆自身应力，以及加热变形，同时蜡层柔软等条件的存在，晶圆会产生扭曲、翘曲等变化，气泡又会随之再次进入晶圆与陶瓷盘之间的空隙，最终仍然会形成气泡，晶圆表面与陶瓷盘的贴合度也会马上恶化，最终导致晶圆扭曲的贴合在陶瓷盘上，无法加工出高质量，高平坦度的晶圆；3.该装置为保障贴蜡质量，一次性只能加工一个晶圆，后期需要通过驱动电机旋转陶瓷盘，实现其他晶圆的逐个贴蜡，工作效率较低。


技术实现要素：

6.本发明针对现有贴蜡工艺存在的贴蜡质量差、效率低、成品率低问题，提出了一种真空吸附贴蜡装置及方法。本发明通过真空吸附方式使薄膜均匀加压在晶圆上，是一种真空吸附贴蜡的方式。与传统贴蜡方式完全不同，传统贴蜡都是使用气囊、压块、胶块等直接进行挤压，属于外部压力方式的贴蜡，本发明不是使用按压或推压的方式，而是使用大气压原理实现贴蜡过程的，整个贴蜡过程中都是以吸的方式在对晶圆施压，使晶圆牢固的吸附在陶瓷盘上。从施压均匀性方面进行比较，传统贴蜡受到结构方式的限制，都不可避免存在受力集中、受力不均等问题，而本发明使用了天然的大气压，使得在任何位置上都具有绝对的压力均匀的特性。利用抽真空，使大气压挤压一层软膜，再通过软膜变形，对晶圆进行均匀加压，使软膜完全贴合在陶瓷盘以及晶圆上。在这种贴蜡方式下，在晶圆加压贴蜡的同时，又将空气抽走，最终防止了气泡的产生，使贴片后无气泡，并采用了连续对晶圆加压直到冷却定型的方法，晶圆及蜡层定型后才去除贴蜡作用力，移除贴蜡装置，防止晶圆的回弹大大提高了贴蜡的质量，保证了晶圆的平坦度。同时使用整个陶瓷盘同时加压贴蜡的方法，整个陶瓷盘上的晶圆同时加压的实现，大大提高了贴蜡的效率。
7.为了解决背景技术所存在的问题，本发明采用以下技术方案：一种真空吸附贴蜡装置，包括贴蜡装置和真空吸附装置，贴蜡装置包括可转动的陶瓷盘、晶圆和蜡层，真空吸附装置包括真空吸附膜、真空吸附装置上部、真空吸附装置下部、真空输入口、密封圈和螺丝；其中，陶瓷盘上方放置晶圆，晶圆下表面涂有蜡层，陶瓷盘位于真空吸附装置下部的下方；其中，真空吸附装置下部的侧面设有真空输入口；其中，真空吸附装置下部的下方设有密封圈，在陶瓷盘上形成密封空间，防止大气压直接作用在陶瓷盘及晶圆的表面；其中，真空吸附膜上方设置有真空吸附装置上部，下方设置有真空吸附装置下部；其中，真空吸附装置下部、真空吸附膜、真空吸附装置上部通过螺丝进行连接；其中，真空吸附膜为柔性材料，厚度为0.1mm-2mm范围，在晶圆贴蜡过程中，真空吸
附膜在1kpa-100kpa的气压作用下能变形，逐渐接触晶圆，对晶圆施加压力；优选的，真空吸附膜可以为硅胶、橡胶材料。
8.本发明的工作原理为：采用上述真空吸附贴蜡装置进行晶圆贴蜡的方法，包括以下步骤：s1：在恒温加热台上放置陶瓷盘，加热陶瓷盘；s2：将晶圆放置在旋转甩蜡工作台上，滴上蜡进行甩蜡；s3：当陶瓷盘温度到达蜡层的软化温度后，将完成甩蜡的晶圆翻转，将晶圆甩蜡面放置到陶瓷盘上；s4：旋转陶瓷盘，重复步骤s2-s3，直到陶瓷盘上放满晶圆；s5：将真空吸附装置放置在已经贴满晶圆的陶瓷盘上，真空吸附膜与陶瓷盘上的晶圆之间的距离为0.2mm—3mm；s6：打开真空吸附装置上真空输入口，开始抽真空，此时真空吸附装置上的真空吸附膜贴牢陶瓷盘上的晶圆进行加压贴蜡，真空吸附装置也被固定在陶瓷盘上；s7：将步骤s6中带有晶圆的贴蜡装置以及真空吸附装置，搬运到冷却盘上进行冷却，冷却完成后，通过真空输入口充入压缩空气，使真空吸附膜与陶瓷盘分离；s8：重复s1-s7步骤，进行下一轮贴蜡。
9.其中，步骤s6中，抽真空后，真空吸附装置外部气压会挤压真空吸附膜，真空吸附膜变形后对晶圆进行均匀加压，且连续对晶圆加压，进行晶圆贴蜡，贴蜡压力为1kpa-100kpa。
10.其中，步骤s7中，晶圆冷却定型过程中，真空吸附膜持续对晶圆加压，直到冷却完成后再移除贴蜡装置。
11.本发明具有以下有益效果：本发明的有益效果是：1.本发明结构简单，采用大气压真空吸附方式实现贴蜡，通过真空吸附膜的变形，使大气压力均匀的作用在晶圆上面，使晶圆受力均匀，避免晶片破损，提高成品率，可以一次性对整个陶瓷盘上的晶圆同时加压贴蜡，提高了贴蜡的效率；2.真空抽气方式的运用，去除了蜡层和晶圆之间的空气，避免晶圆贴蜡出现气泡现象，彻底去除晶片贴蜡工艺过程中出现的气泡，保证晶圆平整度，提高晶片成品率；3.取消了传统贴片的方式中气囊的运用，大大简化了设备工艺结构；4.采用一次性同步贴蜡方式，即在贴蜡过程中真空吸附膜按压晶片的同时，真空吸附膜与晶片之间是真空状态，这也是一个除去气泡的过程，一次过程同步完成按压晶片和除气泡的动作，提高了生产效率，降低了生产成本；5.创新使用了加压冷却同步方式，即在持续加压的情况下，直接移动到冷却位置进行冷却。而传统冷却的方式是晶片加压结束后，释放压力，移动到冷却工位后进行其他方式加压冷却，是两次加压的方法，加压和冷却同步方式提高了产品的质量，使产品在完全贴平的过程中进行冷却定形，使晶圆ttv改善和提高。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
13.图1为本发明的真空吸附贴蜡装置的结构示意图；图2为本发明的真空吸附贴蜡装置的立体示意图；图3为贴蜡加压时真空吸附贴蜡装置的局部示意图；其中，陶瓷盘1、蜡层2、晶圆3、密封圈4、真空输入口5、真空吸附装置下部6、真空吸附装置上部7、螺丝8、真空吸附膜9。
具体实施方式
14.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.一种真空吸附贴蜡装置见图1，包括贴蜡装置和真空吸附装置，贴蜡装置包括可转动的陶瓷盘1、蜡层2和晶圆3，真空吸附装置包括真空吸附膜9、真空吸附装置上部7、真空吸附装置下部6、真空输入口5、密封圈4和螺丝8；其中，陶瓷盘1上方放置有晶圆3；晶圆下表面涂有蜡层2；陶瓷盘1位于真空吸附装置下部6的下方；真空吸附装置下部的下方设有密封圈4；其中，真空吸附装置下部6的侧面设有真空输入口5；其中，真空吸附膜9上方设置有真空吸附装置上部7，下方设置有真空吸附装置下部6；其中，真空吸附装置下部6、真空吸附膜9、真空吸附装置上部7通过螺丝进行连接；其中，真空吸附膜为柔性材料，在晶圆贴蜡过程中，真空吸附膜在1kpa-100kpa的气压作用下能变形，逐渐接触晶圆，对晶圆施加压力。
16.采用真空吸附贴蜡装置进行晶圆贴蜡的方法包括以下步骤：s1：在恒温加热台上放置一块陶瓷盘1，然后开启恒温加热台，设定温度为80℃。目的是为了使陶瓷盘1进行预热，达到蜡层2的相近软化温度。如果选用其他温度的蜡，按照蜡的规格要求，设置相应的加热温度；s2：将晶圆3放置在旋转甩蜡工作台上，滴上蜡进行甩蜡；目的是为了通过旋转离心力的方式，将蜡均匀的涂在晶圆3的表面形成一层相对均匀的蜡层2；s3：当陶瓷盘1温度到达设定温度后，将甩蜡好的晶圆3翻转，将晶圆3甩蜡面放置到陶瓷盘1上；甩蜡好的晶圆3，一面有蜡，一面没有蜡，为了使晶圆3固定到陶瓷盘1上，需要将有蜡层2的一面与陶瓷盘1进行接触和贴合；s4：陶瓷盘1旋转一个角度后，重复步骤s2-s3，直到陶瓷盘1上放满晶圆，见图2；s5：将真空吸附装置放置在已经贴满晶圆3的陶瓷盘1上，其中真空吸附装置包括真空吸附装置下部、真空吸附装置上部、真空吸附膜、真空输入口、密封圈和螺丝，前三者通过螺丝连接后形成一个整体，真空吸附装置需要能够覆盖在陶瓷盘上的晶圆上方。此时真空吸附装置下部下方的密封圈4与陶瓷盘表面接触。此时真空吸附装置上的真空吸附膜9靠近陶瓷盘上的晶圆3，两者之间的距离在0.2mm—3mm左右；s6：打开真空吸附装置上真空输入口5，开始抽真空。由于密封圈4的存在，真空吸附装置与真空吸附膜9之间形成一个真空腔室。随着抽气的进行，真空吸附膜9与陶瓷盘1之间的真空腔室内压力逐渐降低。大气压将挤压整个真空吸附膜9，由于真空吸附膜是一种柔性材料，在大气压的作用下，真空吸附膜变形下压与晶圆3接触，缓慢向下压，使得真空吸附
膜9紧紧贴牢陶瓷盘1上的晶圆3，真空吸附装置也被牢牢固定在陶瓷盘1上，晶圆3牢牢贴在陶瓷盘1表面，见图3；s7：将贴满晶圆3的陶瓷盘1以及真空吸附贴蜡装置整体，一起搬运到冷却盘上进行冷却。此时陶瓷盘1及晶圆3、蜡层2都将缓慢的冷却，同时晶圆3一直在真空吸附膜9压紧的状态下直到冷却到接近室温。当陶瓷盘1、晶圆3、蜡层2都冷却到要求的温度后，可以关闭真空输入口5的真空，并转换为充压缩空气。随着充气的进行，真空吸附膜9与陶瓷盘1之间的内压力逐渐升高，当大于大气压后，两者可以进行分离。此时，贴蜡后的陶瓷盘1可以流入下一道工序；s8：重复s1-s7步骤，进行下一轮贴蜡。
17.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种真空吸附贴蜡装置，包括贴蜡装置和真空吸附装置，其特征在于，贴蜡装置包括可转动的陶瓷盘（1）、蜡层（2）和晶圆（3），真空吸附装置包括真空吸附膜（9）、真空吸附装置上部（7）、真空吸附装置下部（6）、真空输入口（5）、密封圈（4）和螺丝（8）；其中，陶瓷盘（1）上方放置有晶圆（3）；晶圆下表面涂有蜡层（2）；陶瓷盘（1）位于真空吸附装置下部（6）的下方；真空吸附装置下部的下方设有密封圈（4）；其中，真空吸附装置下部（6）的侧面设有真空输入口（5）；其中，真空吸附膜（9）上方设置有真空吸附装置上部（7），下方设置有真空吸附装置下部（6）；其中，真空吸附装置下部（6）、真空吸附膜（9）、真空吸附装置上部（7）通过螺丝进行连接；其中，真空吸附膜为柔性材料，在晶圆贴蜡过程中，真空吸附膜在1kpa-100kpa的气压作用下能变形，逐渐接触晶圆，对晶圆施加压力。2.根据权利要求1所述的一种真空吸附贴蜡装置，其特征在于，所述真空吸附膜（9）厚度为0.1mm-2mm。3.根据权利要求2所述的一种真空吸附贴蜡装置，其特征在于，所述真空吸附膜（9）为硅胶或橡胶材料。4.采用权利要求1所述真空吸附贴蜡装置进行晶圆贴蜡的方法，其特征在于，包含以下步骤：s1：在恒温加热台上放置陶瓷盘（1），加热陶瓷盘；s2：将晶圆（3）放置在旋转甩蜡工作台上，滴上蜡后进行甩蜡；s3：当陶瓷盘温度到达蜡层（2）的软化温度后，将完成甩蜡的晶圆翻转，晶圆甩蜡面放置到陶瓷盘上；s4：旋转陶瓷盘，重复步骤s2-s3，直到陶瓷盘上放满晶圆；s5：将真空吸附装置放置在已经贴满晶圆的陶瓷盘上；s6：打开真空吸附装置上的真空输入口（5），开始抽真空，此时真空吸附装置上的真空吸附膜（9）贴牢陶瓷盘上的晶圆进行加压贴蜡，真空吸附装置也被固定在陶瓷盘上；s7：将步骤s6中带有晶圆的贴蜡装置以及真空吸附装置，搬运到冷却盘上进行冷却，冷却完成后，通过真空输入口（5）充入压缩空气，使真空吸附膜（9）与陶瓷盘（1）分离；s8：重复s1-s7步骤，进行下一轮贴蜡。5.根据权利要求4所述的晶圆贴蜡的方法，其特征在于，所述步骤s5中，真空吸附装置的真空吸附膜（9）与陶瓷盘上的晶圆（3）之间的距离为0.2mm—3mm。6.根据权利要求4所述的晶圆贴蜡的方法，其特征在于，所述步骤s6中，抽真空后，真空吸附装置外部气压会挤压真空吸附膜（9），真空吸附膜变形后对晶圆进行均匀加压，且连续对晶圆加压，进行晶圆贴蜡。7.根据权利要求6所述的晶圆贴蜡的方法，其特征在于，所述贴蜡的压力为1kpa-100kpa。8.根据权利要求4所述的晶圆贴蜡的方法，其特征在于，所述步骤s7中，晶圆冷却定型过程中，真空吸附膜（9）持续对晶圆加压，直到冷却完成后再移除贴蜡装置。

技术总结
本发明属于一种晶圆贴蜡加工技术领域，具体涉及一种真空吸附贴蜡装置及方法。该真空吸附贴蜡装置包括贴蜡装置和真空吸附装置，贴蜡装置包括可转动的陶瓷盘、晶圆和蜡层，真空吸附装置包括真空吸附膜、真空吸附装置上部、真空吸附装置下部、真空输入口、密封圈和螺丝。采用该装置进行晶圆贴蜡的方法主要为利用抽真空，使大气压挤压真空吸附膜，再通过真空吸附膜变形对晶圆进行均匀加压贴蜡，贴蜡更均匀；在晶圆加压贴蜡的同时又将空气抽走，能够防止气泡产生；冷却定型完成前，持续对晶圆加压，晶圆定型后才去除贴蜡压力，移除贴蜡装置，防止晶圆回弹，提高贴蜡的质量；对整个陶瓷盘上的晶圆同时加压贴蜡，提高了贴蜡的效率。提高了贴蜡的效率。提高了贴蜡的效率。


技术研发人员：张伟明 汪万盾 浦一枫 丁孙杰 朱海瀛 钱煜 徐秋峰
受保护的技术使用者：天通凯巨科技有限公司
技术研发日：2023.08.18
技术公布日：2023/9/20