[发明专利]一种加热装置及加热方法

说明书

本发明提供一种加热装置及加热方法，将吸盘直接固定在隔热座上，通过柔性固定装置将薄型加热器倒挂于吸盘下表面，加热器和吸盘受热形变产生的力轴向向下传递，减小了加热器在加热过程中自身形变对基底的高度及平面度的影响。在加热器与吸盘之间增加温度均化层，实现加热器和吸盘之间的均匀传热，在加热器下表面增加固定层，避免加热器由于热量无法迅速传递致使其局部受热而发生翘曲。同时本发明采用薄型加热器，降低了加热装置的重量，进而降低了对工作台的负载需求，由于加热器厚度的降低，加热器热容减小，加热装置加热和冷却的周期缩短，提高了加热效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种键合加热装置及加热方法。

背景技术

晶圆键合技术可以将不同材料的晶圆结合在一起。利用晶圆键合技术组合新结构材料有极大的自由度，被广泛应用于微电子电路、传感器、功率器件微机械加工、光电子器件、绝缘性硅晶片等领域。

晶圆键合过程一般是将硅片、玻璃衬底等基底材料在真空环境下加热到一定的温度，施加一定的外力，并持续一定时间，进行键合。现有晶圆键合设备的主要加热装置如图1所示：通过钎焊将加热丝埋在高温合金的金属盘中制作加热器13，将所述加热器13置于隔热座14上，在加热器13上叠加吸盘12，或者将加热器13和吸盘12合并成一个零件，通过吸盘12吸附基底11，加热过程热传导依次经过加热器13、吸盘12，最后到基底11，完成基底11加热。该加热装置中，加热器13重量较大，对承载该加热装置的工作台动力学性能影响非常大，不适合用于对重量有限制的场合，而且加热过程中热膨胀会导致加热器13及吸盘12整体厚度变厚，使其平面度变差，进一步影响吸附于吸盘12上基底11的高度及平面度。由于在晶圆键合设备中需要用机器视觉系统对基底11上的芯片进行位置检测，当基底11的高度变化或者平面度很差时，机器视觉系统需要增加自动调焦功能，但增加该功能会增加系统复杂度以及减小产率，同时该加热使用的加热器厚度较厚，自身热容较大，加热和冷却消耗的时间较长，不适用于需频繁加热—冷却—加热的场合。

采用薄型加热器替代原有厚型加热器，这样能够大幅减少加热器的重量，但是在现有的加热装置中，即使采用薄型加热器也并不能解决加热过程中热膨胀导致的加热器厚度增加及平面度变差问题。由于薄型加热器厚度较薄，相比于原有厚型加热器来说，其厚度尺寸精度较差且呈现一定的弧型，如图2a所示(自然放置的吸盘21，自然放置的薄型加热器22)，在现有加热装置中，薄型加热器和吸盘固定后会将吸盘带成弧形，如图2b所示(吸盘同薄型加热器固定后的吸盘23，吸盘同薄型加热器固定后的加热器24)，导致基底相对于隔热柱的高度尺寸及基底平面度无法控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种加热装置，其特征在于，包括：加热器、吸盘及隔热座，

所述吸盘固定在所述隔热座上，所述隔热座位于所述吸盘的边缘；

所述加热器固定在所述吸盘上，且所述加热器与所述隔热座位于所述吸盘的同一表面上。

进一步的，所述加热器为薄型加热器。

进一步的，所述加热器和所述吸盘的重量比例小于1。

进一步的，所述加热器同所述吸盘相贴合。

进一步的，所述加热装置还包括柔性固定装置，所述加热器通过所述柔性固定装置固定在所述吸盘的下表面。

进一步的，所述柔性固定装置包括蝶形弹簧和台阶螺栓，所述蝶形弹簧位于所述台阶螺栓的台阶上。

进一步的，所述柔性固定装置中所述台阶螺栓的台阶高度由所述加热器的厚度、重量及所述蝶形弹簧的的压缩量决定。

进一步的，所述柔性固定装置中所述蝶形弹簧形变所需要的力小于所述吸盘受热形变所需要的的力，且所述蝶形弹簧形变所需要的力小于所述加热器受热形变所需要的的力。