GEMINI (FB XT) EVG晶圓鍵合自動生產(chǎn)系統(tǒng)

1. 簡介

對準晶圓鍵合是一種用于晶圓級封蓋，晶圓級封裝，工程襯底制造，晶圓級3D集成和晶圓減薄的實用技術。反過來，這些過程使MEMS器件，RF濾波器和BSI（背面照明）CIS（CMOS圖像傳感器）實現(xiàn)了驚人的增長。這些過程還使制造工程襯底（例如絕緣體上的硅）成為可能。

主流的鍵合工藝包括：粘合劑，陽極，直接/熔融，玻璃粉，焊料（包括共晶和瞬態(tài)液相）和金屬擴散/熱壓。選用哪種鍵合工藝合適將取決于應用。

EVG擁有超過25年的晶圓鍵合機制造經(jīng)驗，總共擁有2,000多年的晶圓鍵合經(jīng)驗，而GEMINI是使用晶圓鍵合的HVM的行業(yè)標準。

GEMINI FB（熔融鍵合）在室溫和環(huán)境壓力條件下執(zhí)行對齊的直接鍵合。因為當晶圓被帶入在對準器時形成初始鍵合，沒有必要配備對準鍵合腔。高通量，zui佳的對準精度和較小的占地面積，再加上多個預處理室，可確保zui佳性能。

2. 特征

■   SmartView? Face-to-Face 對準 (ZG號: US 6.214.692)

■   透明，背部和紅外對準能力

■   Optical Center-to-Center對準選項(MBA)

■   用于SiO2熔融，Cu-Cu金屬擴散鍵合和聚合物鍵合的專用高產(chǎn)量配置

■   用于晶圓減薄的臨時鍵合功能

■   擁有wap-in模塊

■   適用于所有的Wafer-to-Wafer (W2W) 和Chip-to-Wafer (C2W)的 鍵合技術

■   高達100 kN 的鍵合力

■   易清潔和維修的鍵合室

■   ISO 3 (依據(jù)ISO 14644) 小空間內(nèi)的預先和后鍵合

3. 鍵合卡盤

鍵合卡盤用于將對準的晶圓對安全可靠地運輸?shù)芥I合室，并從鍵合室中移出鍵合的晶圓對。高度靈活的鍵合卡盤設計和材料可優(yōu)化所選鍵合工藝或針對特殊應用的系統(tǒng)定制。

4. 軟件

■   多程序鍵合可以定義通過系統(tǒng)的各個晶圓的路徑（程序，鍵合室，預鍵合處理步驟，鍵合卡盤等）

■   多個模塊功能允許安裝具有不同功能和規(guī)格的模塊，以實現(xiàn)zui大的靈活性。

■   GEMINI系統(tǒng)能夠跟蹤所有晶圓的每個處理變量。例如：哪個晶圓鍵合到哪個晶圓，以及使用了什么鍵合工具和鍵合室。

GEMINI通過基于Windows?的直觀軟件進行操作。提供了針對不同用戶（操作員，工程師，開發(fā)工程師，管理員）的具有密碼控制訪問權限的不同登錄級別。晶圓裝載，對準，鍵合和卸載鍵合晶圓的過程是完全可編程的。通過實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集以及輕松的拖放程序編輯，可確保對鍵合過程的控制。圖像可以與晶圓ID一起存儲，以供以后參考。

 5.組合

GEMINI (FB XT) EVG晶圓鍵合自動生產(chǎn)系統(tǒng)包含：

1）GEMINI? 自動生產(chǎn)晶圓鍵合系統(tǒng)

■   晶圓尺寸高達 300 mm

■   全自動集成平臺，用于晶圓間對準和晶圓鍵合

■   底部，IR或SmartView對準的配置選項

■   多個鍵合室

■   晶圓處理系統(tǒng)與鍵合卡盤處理系統(tǒng)分開

■   帶交換模塊的模塊化設計

■   結合了EVG精密對準設備和EVG?500系列系統(tǒng)的所有優(yōu)勢

■   與獨立系統(tǒng)相比，占用空間zui小

■   可選的過程模塊：

-LowTemp?等離子活化

-晶圓清洗

-涂膠模塊

-紫外線鍵合模塊

-烘烤/冷卻模塊

-可堆疊的鍵合室

-對準驗證模塊

2）GEMINI? FB 自動生產(chǎn)晶圓鍵合系統(tǒng)

■   晶圓尺寸zui大為300毫米

■   新型SmartView?NT3面對面鍵合對準器，低于50 nm的晶片間對準精度

■   多達六個預處理模塊，例如

-清潔模塊

-LowTemp?等離子激活模塊

-對準驗證模塊

-解鍵合模塊

■   可選功能：

-解鍵合模塊

-熱壓鍵合模塊

3）GEMINI? FB XT 自動生產(chǎn)晶圓鍵合系統(tǒng)

■   EVG的GEMINI FB XT集成熔融鍵合系統(tǒng)，擴展了現(xiàn)有標準，并擁有更高的生產(chǎn)率，更高的對準和涂敷精度，適用于諸如存儲器堆疊，3D片上系統(tǒng)（SoC），背面照明的CMOS圖像傳感器堆疊和芯片分割等應用。該系統(tǒng)采用了新的SmartView NT3鍵合對準器，該鍵合對準器是專門為<50 nm的熔融和混合晶片鍵合對準要求而開發(fā)的。

4）模塊

旋涂模塊-適用于GEMINI和GEMINI FB用于在晶圓鍵合之前施加粘合劑層。

烘烤/冷卻模塊-適用于GEMINI用于在涂布后和鍵合之前加工粘合劑層。

LowTemp?等離子激活模塊-適用于GEMINI和GEMINI FB等離子激活，用于PAWB（等離子激活的晶圓鍵合）。

清潔模塊-適用于GEMINI和GEMINI FB，使用去離子水和溫和的化學清潔劑去除顆粒。

模塊化鍵合對準器-適用于GEMINI，GEMINI FB和EVG560，如果不需要EVG SmartView技術或需要邊緣對準，則可以使用模塊化鍵合對準器。

SmartView?NT-適用于GEMINI和GEMINI FB，讓晶圓在晶圓鍵合之前進行晶圓對準。

EVG?500系列UV鍵合模塊-適用于GEMINI支持UV固化的粘合劑鍵合。

EVG?500系列鍵合模塊-適用于GEMINI，支持除紫外線固化膠以外的所有主流鍵合工藝。

對準驗證模塊-適用于GEMINI，GEMINI FB和EVG560，用于驗證在鍵合腔或等效模塊中進行鍵合之前和/或之后的正確晶圓對準（熔融鍵合）。

6. 軟件和支持

基于Windows的圖形用戶界面的設計，注重用戶友好性，并可輕松引導操作員完成每個流程步驟。多語言支持，單個用戶帳戶設置和集成錯誤記錄/報告和恢復，可以簡化用戶的日常操作。所有EVG系統(tǒng)都可以遠程通信。因此，我們的服務包括通過安全連接，電話或電子郵件，對包括經(jīng)過現(xiàn)場驗證的，實時遠程診斷和排除故障。EVG經(jīng)驗豐富的工藝工程師隨時準備為您提供支持，這得益于我們分布于各地的支持結構，包括三大洲的潔凈室空間：歐洲 (HQ), 亞洲 (日本) 和北美 (美國)。

7. 工藝效果

EVG為晶圓鍵合工藝提供完全集成且高度自動化的生產(chǎn)系統(tǒng)。zui高水平的自動化和過程集成為大規(guī)模制造打開了大門，并確保了過程從研發(fā)階段到生產(chǎn)的可靠過渡。

圖案化晶圓對的掃描聲顯微鏡圖像。

來源: Cooperation between EVG and Fraunhofer ENAS

Cu：Sn鍵合層的橫截面。     來源：Siemens

Ziptronix直接鍵合接口     來源： Ziptronix

EVG的SmartView?NT2對準器上的馬拉松測試得出的對準結果演示，所有晶圓均以<100 nm的精度對準。

銅銅熱壓粘合     來源：Tezzaron

金屬/粘合劑過孔優(yōu)先3D鍵合界面      來源：RP