一种晶圆的衬片粘片装置与使用方法与流程

本发明属于半导体制造领域，更具体地，涉及一种晶圆的衬片粘片装置与使用方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的不断发展，晶圆减薄工艺的要求也在不断提高。在半导体光芯片尤其是探测器芯片（如高速pd、apd）的制造过程中，对晶圆背面进行光刻等背面工艺是一个关键步骤。然而，由于用作半导体光芯片的晶圆材质一般为inp，其质地脆，且经过减薄抛光后晶圆很薄，厚度一般在120μm左右，这使得在做背面工艺前需要将薄片临时键合在衬片（一般是蓝宝石）上，即需要将蜡液涂覆在衬片上，并通过蜡液将衬片和晶圆粘接在一起。

2、目前，在传统的薄片临时键合工艺中，通常采用手动涂覆的方式将低温石蜡涂覆在衬片上，其效率低且难以控制蜡层厚度及均匀性，难以满足后续工艺要求。

3、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明需要解决的问题为在半导体光芯片的制造过程中，对于临时键合工艺，如何提高在衬片上涂覆蜡层的效率，并提高蜡层厚度的涂覆精度。

2、第一方面，提供一种晶圆的衬片粘片装置，包括：安装夹具1、固态蜡棒2、加热罩3、旋转基台4和键合组件5，其中：

3、所述固态蜡棒2插设于所述安装夹具1的下端，所述加热罩3环绕设置于所述安装夹具1下端位置；

4、所述旋转基台4位于所述固态蜡棒2下方位置；

5、所述旋转基台4上表面用于放置衬片6，所述加热罩3用于对固态蜡棒2进行加热，以使固态蜡棒2下端变为蜡液并滴落在衬片6上，所述加热罩3还用于对衬片6进行加热，以使衬片6上的蜡液保持液态，所述旋转基台4用于带动衬片6旋转，以使衬片6上的蜡液由于离心力在衬片6表面均匀铺开，关闭加热罩3以使衬片6上的蜡液冷却固化，得到预处理衬片6a；

6、所述键合组件5用于将所述预处理衬片6a和晶圆7粘接在一起。

7、优选的，所述键合组件5包括：密封仓体51、第一吸附头52、第二吸附头53和加压件54，其中：

8、所述第一吸附头52设置于所述密封仓体51顶部的下表面，所述加压件54设置于所述密封仓体51底部的上表面，所述第二吸附头53设置于所述加压件54顶端位置，并位于所述第一吸附头52下方；

9、所述第一吸附头52下端用于吸附所述晶圆7，所述第二吸附头53上端用于吸附所述预处理衬片6a，所述加压件54用于带动第二吸附头53沿垂直方向移动，直至预处理衬片6a和所述晶圆7相贴合。

10、优选的，所述加压件54包括：基座541、隔热板542、至少两个限位杆543和波纹管544，其中：

11、所述基座541设置于所述密封仓体51底部的上表面，所述波纹管544设置于所述基座541上，所述隔热板542设置于所述波纹管544顶端，并垂直向上延伸，所述第二吸附头53设置于所述隔热板542上；

12、所述至少两个限位杆543设置于所述基座541上，并垂直向上延伸，所述隔热板542滑动套接于所述至少两个限位杆543上；

13、所述波纹管544在加热状态下产生垂直方向上的形变，以带动隔热板542沿垂直方向移动，所述限位杆543用于对隔热板542的滑动路径进行限制。

14、优选的，所述波纹管544包括：外管544-1和一个或者多个环形加热器544-2，其中：

15、所述外管544-1竖直设置于基座541上，所述隔热板542设置于所述外管544-1顶端；

16、所述外管544-1具有沿轴向延伸的波纹段，所述波纹段包括多个沿轴向交替排布的环状凸起544-11和环状凹槽544-12；

17、所述一个或者多个环形加热器544-2设置于所述环状凹槽544-12中；

18、所述环形加热器544-2用于对所述外管544-1进行加热，利用所述波纹段的热膨胀特性，以使所述外管544-1沿竖直方向形变，从而驱动所述隔热板542相对于所述基座541沿竖直方向位移。

19、优选的，所述波纹管544还包括内管544-3，其中：

20、所述内管544-3竖直设置于所述基座541上，并穿设于所述外管544-1的内部空腔中；

21、所述内管544-3用于限制所述外管544-1的径向变形，以引导所述外管544-1沿竖直方向发生伸缩形变。

22、优选的，所述安装夹具1下端可转动地设置有引流套件10，所述引流套件10罩在所述固态蜡棒2下端的外围位置，所述引流套件10下端连通有引流管8；

23、所述安装夹具1下端延伸设置有漏斗架9，所述漏斗架9包括多个子漏斗91；

24、所述引流套件10用于通过旋转带动引流管8同步转动，以和各个子漏斗91上方位置对应，蜡液滴落在引流套件10中并通过引流管8引流至对应的子漏斗91中；

25、所有所述子漏斗91均设置有第一控制阀门92，在第一控制阀门92关闭时，所述子漏斗91用于积累预设剂量的蜡液，当衬片6放置于旋转基台4上，且第一控制阀门92开启时，所述子漏斗91用于将蜡液滴在衬片6上的指定位置。

26、优选的，所述漏斗架9还包括中心漏斗93，所述中心漏斗93和所述固态蜡棒2位于同轴位置，所述多个子漏斗91在所述中心漏斗93周侧均匀分布设置；

27、一个或者多个子漏斗91通过连通管道94和所述中心漏斗93连通，所述连通管道94用于将子漏斗91中的至少部分蜡液传输至中心漏斗93中；所述中心漏斗93上设置有第二控制阀门95；

28、在所述第二控制阀门95关闭时，所述中心漏斗93用于通过连通管道94接收来自其他子漏斗91的蜡液；当衬片6放置于旋转基台4上，且第二控制阀门95开启时，所述中心漏斗93用于将蜡液滴在衬片6的中心位置。

29、优选的，所述引流管8包括依次相连的第一引流部81、第二引流部82和第三引流部83，其中：

30、所述第一引流部81上端和固态蜡棒2下端相接，并沿固态蜡棒2中轴位置竖直向下延伸，所述第二引流部82一端和所述第一引流部81相接；所述第二引流部82另一端朝向远离第一引流部81的方向延伸；所述第三引流部83一端和所述第二引流部82相接，所述第三引流部83另一端竖直向下延伸；

31、所述引流管8用于以第一引流部81为中轴进行转动，以使第三引流部83下端位于指定的子漏斗91上方，用于将蜡液引流至指定的子漏斗91中。

32、第二方面，提供一种晶圆的衬片粘片装置的使用方法，用于应用在所述的晶圆的衬片粘片装置上，包括：

33、将衬片6放置于所述旋转基台4上表面；

34、开启所述加热罩3对固态蜡棒2进行加热，以使固态蜡棒2下端变为蜡液并滴落在衬片6上，并通过加热罩3对衬片6进行加热，以使衬片6上的蜡液保持液态；

35、旋转所述旋转基台4以带动衬片6同步旋转，以使衬片6上的蜡液由于离心力在衬片6表面均匀铺开；

36、关闭加热罩3以使衬片6上的蜡液冷却固化，得到预处理衬片6a；

37、将所述预处理衬片6a和晶圆7置于所述键合组件5，通过所述键合组件5将所述预处理衬片6a和晶圆7粘接在一起。

38、优选的，所述将所述预处理衬片6a和晶圆7置于所述键合组件5，并将所述预处理衬片6a和晶圆7粘接在一起，具体包括：

39、将所述预处理衬片6a吸附于所述键合组件5的第二吸附头53上端，将晶圆7吸附于所述键合组件5的第一吸附头52下端；

40、驱动键合组件5的加压件54，带动第二吸附头53沿垂直方向移动，直至预处理衬片6a和所述晶圆7相贴合；

41、将所述第一吸附头52对于晶圆7的真空吸附关闭；

42、对相互贴合的预处理衬片6a和晶圆7进行加热，待预处理衬片6a上的固态蜡受热变为蜡液后，关闭加热以使预处理衬片6a上的蜡液冷却固化，完成预处理衬片6a和晶圆7之间的粘接。

43、区别于现有技术，本发明至少具有如下有益效果：

44、通过将固态蜡棒2可垂直移动的插设于安装夹具1的下端，并将加热罩3环绕设置于安装夹具1下端位置，将衬片6置于固态蜡棒2下方位置的旋转基台4上，开启加热罩3对固态蜡棒2进行加热，以使蜡液滴落在衬片6上，旋转所述旋转基台4以带动衬片6同步旋转，以使衬片6上的蜡液由于离心力在衬片6表面均匀铺开；通过控制对于固态蜡棒2的加热温度以及加热时长来精确控制蜡液的滴数，通过控制旋转基台4的转动时长以及转速，来精确控制衬片6上被匀蜡的蜡液厚度，相比于现有的手动涂覆，能够更好的保证衬片6表面蜡层的厚度和均匀性，更好的满足了后续工艺要求，并提高了工艺流程效率。