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接合装置和接合方法

文献发布时间:2023-06-19 19:13:14


接合装置和接合方法

技术领域

本公开涉及一种接合装置和接合方法。

背景技术

以往,作为将半导体晶圆等基板彼此接合的方法,已知以下一种方法:将基板的要进行接合的表面进行改性,并将改性后的基板的表面亲水化,来将亲水化后的基板彼此通过范德华力和氢键结合(分子间力)进行接合(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2015-95579号公报

发明内容

发明要解决的问题

本公开提供一种能够减少重合基板的翘曲的技术。

用于解决问题的方案

基于本公开的一个方式的接合装置具备第一保持部、第二保持部、吸附压力产生部以及升降销。第一保持部用于保持第一基板。第二保持部设置于与所述第一保持部相向的位置,所述第二保持部具有用于吸附与所述第一基板进行接合的第二基板的吸附面。吸附压力产生部使得在所述吸附面产生吸附压力。升降销用于使所述吸附面上的所述第二基板相对于所述第二保持部分离。另外,在所述第二保持部设置有包括供所述升降销通过的开口的空间,所述空间被控制为比大气压低的压力。

发明的效果

根据本公开,能够减少重合基板的翘曲。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的接合系统的结构的示意俯视图。

图2是表示实施方式所涉及的接合系统的结构的示意侧视图。

图3是实施方式所涉及的上晶圆和下晶圆的示意侧视图。

图4是表示实施方式所涉及的表面改性装置的结构的示意截面图。

图5是表示实施方式所涉及的接合装置的结构的示意俯视图。

图6是表示实施方式所涉及的接合装置的结构的示意侧视图。

图7是表示实施方式所涉及的接合装置的上吸盘和下吸盘的结构的示意侧视图。

图8是表示实施方式所涉及的接合系统所执行的处理的处理过程的一部分的流程图。

图9是表示实施方式所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

图10是表示实施方式所涉及的下吸盘的吸附面的结构的放大俯视图。

图11是表示参考例中的吸附于下吸盘的下晶圆的位移的模拟模型和模拟结果的图。

图12是表示实施方式所涉及的吸附于下吸盘的下晶圆的位移的模拟模型和模拟结果的图。

图13是表示实施方式的变形例1所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

图14是表示实施方式的变形例1所涉及的吸附于下吸盘的下晶圆的位移的模拟模型和模拟结果的图。

图15是表示实施方式的变形例2所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

图16是表示实施方式的变形例3所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

图17是表示实施方式的变形例3所涉及的下吸盘的吸附面的结构的放大俯视图。

图18是表示实施方式的变形例4所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

图19是表示实施方式的变形例5所涉及的下吸盘的结构的放大截面图。

具体实施方式

下面,参照附图来详细地说明本申请公开的接合装置和接合方法的实施方式。此外,并不通过以下所示的实施方式来限定本公开。另外,需要留意的是,附图是示意性的,各要素的尺寸关系、各要素的比率等有时与实际不同。并且,在附图彼此之间,有时也包括彼此的尺寸关系、比率不同的部分。

以往,作为将半导体晶圆等基板之间接合的方法,已知以下一种方法:将基板的要进行接合的表面进行改性,并将改性后的基板的表面亲水化,来将亲水化后的基板彼此通过范德华力和氢键结合(分子间力)进行接合。

另一方面,在将亲水化后的基板彼此接合来形成重合基板时,如果任一基板局部地发生变形,则有时由于该变形而使重合基板产生翘曲(distortion)。由此,形成于重合基板内的元件的成品率可能下降。

因此,期待实现一种能够克服上述的问题点来减少重合基板的翘曲的技术。

<接合系统的结构>

首先,参照图1~图3,来对实施方式所涉及的接合系统1的结构进行说明。图1是表示实施方式所涉及的接合系统1的结构的示意俯视图,图2是其示意侧视图。另外,图3是实施方式所涉及的上晶圆和下晶圆的示意侧视图。此外,在下面参照的各附图中,为了容易理解说明,有时表示出以铅垂向上为Z轴的正方向的正交坐标系。

图1所示的接合系统1通过将第一基板W1与第二基板W2接合来形成重合基板T。

第一基板W1例如是在硅晶圆、化合物半导体晶圆等半导体基板形成有多个电子电路的基板。另外,第二基板W2例如是未形成有电子电路的裸晶圆。第一基板W1和第二基板W2具有大致相同的直径。此外,也可以在第二基板W2形成有电子电路。

下面,将第一基板W1记载为“上晶圆W1”,将第二基板W2记载为“下晶圆W2”。即,上晶圆W1是第一基板的一例,下晶圆W2是第二基板的一例。另外,在对上晶圆W1和下晶圆W2进行统称的情况下,有时记载为“晶圆W”。

另外,下面,如图3所示,将上晶圆W1的板面中的与下晶圆W2进行接合的一侧的板面记载为“接合面W1j”,将与接合面W1j相反的一侧的板面记载为“非接合面W1n”。另外,将下晶圆W2的板面中的与上晶圆W1进行接合的一侧的板面记载为“接合面W2j”,将与接合面W2j相反的一侧的板面记载为“非接合面W2n”。

如图1所示,接合系统1具备搬入搬出站2和处理站3。搬入搬出站2和处理站3以沿着X轴正方向按照搬入搬出站2和处理站3的顺序排列的方式配置。另外,搬入搬出站2和处理站3连接为一体。

搬入搬出站2具备载置台10和搬送区域20。载置台10具备多个载置板11。在各载置板11分别载置将多张(例如25张)基板以水平状态进行收容的盒C1、C2、C3。例如,盒C1是收容上晶圆W1的盒,盒C2是收容下晶圆W2的盒,盒C3是收容重合基板T的盒。

搬送区域20以与载置台10的X轴正方向侧相邻的方式配置。在该搬送区域20设置有沿Y轴方向延伸的搬送路21和能够沿着该搬送路21移动的搬送装置22。

搬送装置22不仅能够在Y轴方向上移动,还能够在X轴方向上移动,且能够绕Z轴回转。而且,搬送装置22在载置于载置板11的盒C1~C3与后述的处理站3的第三处理块G3之间进行上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T的搬送。

此外,载置于载置板11的盒C1~C3的个数不限定于图示的个数。另外,在载置板11上,除了盒C1、C2、C3以外,还可以载置用于回收产生了不良状况的基板的盒等。

在处理站3设置有具备各种装置的多个处理块、例如处理块G1、G2、G3这三个处理块。例如,在处理站3的正面侧(图1的Y轴负方向侧)设置有第一处理块G1,在处理站3的背面侧(图1的Y轴正方向侧)设置有第二处理块G2。另外,在处理站3的靠搬入搬出站2侧(图1的X轴负方向侧)设置有第三处理块G3。

在第一处理块G1配置通过处理气体的等离子体对上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j进行改性的表面改性装置30。表面改性装置30将上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j中的SiO

此外,在表面改性装置30中,例如,在减压气氛下激励给定的处理气体来将其等离子体化、离子化。而且,通过将该处理气体中包含的元素的离子照射到上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j,来对接合面W1j、W2j进行等离子体处理以将其改性。在后文叙述该表面改性装置30的详情。

在第二处理块G2配置表面亲水化装置40和接合装置41。表面亲水化装置40例如利用纯水将上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j亲水化,并且对接合面W1j、W2j进行清洗。

在表面亲水化装置40中,例如一边使保持于旋转吸盘的上晶圆W1或下晶圆W2旋转,一边向该上晶圆W1或下晶圆W2上供给纯水。由此,供给到上晶圆W1或下晶圆W2上的纯水在上晶圆W1或下晶圆W2的接合面W1j、W2j上扩散,将接合面W1j、W2j亲水化。

接合装置41用于将上晶圆W1与下晶圆W2接合。在后文叙述该接合装置41的详情。

如图2所示,在第三处理块G3,上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T的传送(TRS)装置50、51从下起依次设置成两层。

另外,如图1所示,在由第一处理块G1、第二处理块G2以及第三处理块G3包围的区域形成搬送区域60。在搬送区域60配置搬送装置61。搬送装置61例如具有沿铅垂方向、水平方向移动自如、且绕铅垂轴移动自如的搬送臂。

该搬送装置61在搬送区域60内移动,以向与搬送区域60相邻的第一处理块G1、第二处理块G2以及第三处理块G3内的给定的装置搬送上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T。

另外,接合系统1具备控制装置4。控制装置4用于控制接合系统1的动作。该控制装置4例如是计算机,具备控制部5和存储部6。在存储部6保存用于控制接合处理等各种处理的程序。控制部5通过读出并执行存储于存储部6的程序来控制接合系统1的动作。

此外,该程序也可以记录于计算机可读取的记录介质,从该记录介质安装到控制装置4的存储部6。作为计算机可读取的记录介质,例如具有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。

<表面改性装置的结构>

接着,参照图4,来对表面改性装置30的结构进行说明。图4是表示表面改性装置30的结构的示意截面图。

如图4所示,表面改性装置30具有能够将内部密闭的处理容器70。在处理容器70的靠搬送区域60(参照图1)侧的侧面形成有上晶圆W1或下晶圆W2的搬入搬出口71,在该搬入搬出口71设置有闸阀72。

在处理容器70的内部配置有工作台80。工作台80例如是下部电极,例如由铝等导电性材料构成。在工作台80的下方例如设置有具备马达等的多个驱动部81。多个驱动部81用于使工作台80升降。

在工作台80与处理容器70的内壁之间配置有排气环103,该排气环103设置有多个挡板孔。通过排气环103将处理容器70内的气氛从处理容器70内均匀地排出。

在工作台80的下表面连接有由导体形成的供电棒104。供电棒104例如经由由隔直电容器等构成的匹配器105来与第一高频电源106连接。在进行等离子体处理时,从第一高频电源106向工作台80施加给定的高频电压。

在处理容器70的内部配置有上部电极110。工作台80的上表面与上部电极110的下表面彼此平行地以隔开给定的间隔的方式相向地配置。工作台80的上表面与上部电极110的下表面的间隔由驱动部81来调整。

上部电极110接地,与地电位连接。由于像这样、上部电极110接地,因此能够抑制在等离子体处理中上部电极110的下表面受到损伤。

通过像这样从第一高频电源106向作为下部电极的工作台80施加高频电压,来在处理容器70的内部产生等离子体。

在实施方式中,工作台80、供电棒104、匹配器105、第一高频电源106以及上部电极110是用于在处理容器70内产生处理气体的等离子体的等离子体产生机构的一例。此外,第一高频电源106由上述的控制装置4的控制部5来控制。

在上部电极110的内部形成有中空部120。中空部120与气体供给管121连接。气体供给管121与在内部贮存处理气体、除电用气体的气体供给源122连通。另外,在气体供给管121设置有供给设备组123,所述供给设备组123包括对处理气体、除电用气体的流动进行控制的阀、流量调整部等。

而且,从气体供给源122供给来的处理气体、除电用气体通过供给设备组123进行流量控制,并经由气体供给管121被导入到上部电极110的中空部120。处理气体例如使用氧气、氮气、氩气等。另外,除电用气体例如使用氮气、氩气等非活性气体。

在中空部120的内部设置有用于促进处理气体、除电用气体的均匀扩散的挡板124。在挡板124设置有许多小孔。在上部电极110的下表面形成有使处理气体、除电用气体从中空部120向处理容器70的内部喷出的许多气体喷出口125。

在处理容器70形成有进气口130。进气口130与进气管132连接,所述进气管132与用于将处理容器70的内部的气氛减压至给定的真空度的真空泵131连通。

工作台80的上表面、即工作台80的与上部电极110的相向面是具有比上晶圆W1和下晶圆W2的直径大的直径的在俯视时呈圆形的水平面。在该工作台80的上表面载置有工作台罩90,上晶圆W1或下晶圆W2载置于该工作台罩90的载置部91上。

<接合装置的结构>

接着,参照图5和图6,来对接合装置41的结构进行说明。图5是表示实施方式所涉及的接合装置41的结构的示意俯视图,图6是表示实施方式所涉及的接合装置41的结构的示意侧视图。

如图5所示,接合装置41具有能够将内部密闭的处理容器190。在处理容器190的靠搬送区域60侧的侧面形成有上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T的搬入搬出口191,在该搬入搬出口191设置有开闭闸192。

处理容器190的内部被内壁193划分为搬送区域T1和处理区域T2。上述的搬入搬出口191在搬送区域T1形成于处理容器190的侧面。另外,在内壁193也形成上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T的搬入搬出口194。

另外,处理容器190的内部通过未图示的湿度保持机构维持为给定的固定湿度。由此,接合装置18能够在稳定的环境中实施上晶圆W1与下晶圆W2的接合处理。

在搬送区域T1的Y轴负方向侧设置有用于暂时载置上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T的传送部200。传送部200例如形成为两层,能够同时载置上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T中的任意两个。

在搬送区域T1设置有搬送机构201。搬送机构201例如具有沿铅垂方向、水平方向移动自如、且绕铅垂轴移动自如的搬送臂。而且,搬送机构201在搬送区域T1内、或者搬送区域T1与处理区域T2之间搬送上晶圆W1、下晶圆W2以及重合基板T。

在搬送区域T1的Y轴正方向侧设置有用于调整上晶圆W1和下晶圆W2的水平方向上的朝向的位置调整机构210。在该位置调整机构210中,一边使吸附保持于未图示的保持部的上晶圆W1和下晶圆W2旋转,一边通过未图示的检测部检测上晶圆W1和下晶圆W2的切口部的位置。

由此,位置调整机构210调整该切口部的位置来调整上晶圆W1和下晶圆W2的水平方向上的朝向。另外,在搬送区域T1设置有使上晶圆W1的表背面翻转的翻转机构220。

另外,如图6所示,在处理区域T2设置有上吸盘230和下吸盘231。上吸盘230从上方吸附保持上晶圆W1。另外,下吸盘231设置于上吸盘230的下方,从下方吸附保持下晶圆W2。上吸盘230是第一保持部的一例,下吸盘231是第二保持部的一例。

如图6所示,上吸盘230支承在设置于处理容器190的顶面的支承构件300。在支承构件300设置有用于对保持于下吸盘231的下晶圆W2的接合面W2j进行拍摄的未图示的上部摄像部。该上部摄像部与上吸盘230相邻地设置。

另外,如图5和图6所示,下吸盘231支承在设置于该下吸盘231的下方的第一下吸盘移动部310。如后所述,第一下吸盘移动部310用于使下吸盘231沿水平方向(Y轴方向)移动。另外,第一下吸盘移动部310构成为使下吸盘231沿铅垂方向移动自如且能够绕铅垂轴旋转。

如图5所示,在第一下吸盘移动部310设置有用于对保持于上吸盘230的上晶圆W1的接合面W1j进行摄像的未图示的下部摄像部。该下部摄像部与下吸盘231相邻地设置。

另外,如图5和图6所示,第一下吸盘移动部310安装于被设置于该第一下吸盘移动部310的下表面侧且在水平方向(Y轴方向)上延伸的一对导轨315。第一下吸盘移动部310构成为沿着导轨315移动自如。

一对导轨315设置于第二下吸盘移动部316。第二下吸盘移动部316安装于被设置于该第二下吸盘移动部316的下表面侧且在水平方向(X轴方向)上延伸的一对导轨317。

而且,第二下吸盘移动部316构成为沿着导轨317移动自如,即、使下吸盘231在水平方向(X轴方向)上移动。此外,一对导轨317设置于被设置在处理容器190的底面的载置台318上。

接着,参照图7来对接合装置41中的上吸盘230和下吸盘231的结构进行说明。图7是表示实施方式所涉及的接合装置41的上吸盘230和下吸盘231的结构的示意侧视图。

上吸盘230为大致圆板状,如图7所示,上吸盘230被划分为多个、例如三个区域230a、230b、230c。这些区域230a、230b、230c从上吸盘230的中心部向周缘部(外周部)依次设置。区域230a具有在俯视时呈圆形的形状,区域230b、230c具有在俯视时呈环状的形状。

如图7所示,在各区域230a、230b、230c分别独立地设置有用于吸附保持上晶圆W1的吸引口240a、240b、240c。各吸引口240a、240b、240c分别与不同的吸附压力产生部241a、241b、241c连接。像这样,上吸盘230构成为能够按各区域230a、230b、230c产生针对上晶圆W1的吸附压力。

在上吸盘230的中心部形成有沿该上吸盘230的厚度方向贯通该上吸盘230的贯通孔243。该上吸盘230的中心部与吸附保持于该上吸盘230的上晶圆W1的中心部W1a对应。而且,基板按压机构250的按压销253插通于贯通孔243。

基板按压机构250设置于上吸盘230的上表面,通过按压销253来按压上晶圆W1的中心部W1a。按压销253设置为能够通过缸体部251和致动器部252沿着铅垂轴直线运动,以通过顶端部按压在该顶端部相向的基板(在实施方式中为上晶圆W1)。

具体地说,按压销253在后述的上晶圆W1与下晶圆W2的接合时成为首先使上晶圆W1的中心部W1a与下晶圆W2的中心部W2a抵接的起动器。

下吸盘231为大致圆板状,并被划分为多个、例如两个区域231a、231b。这些区域231a、231b从下吸盘231的中心部向周缘部依次设置。而且,区域231a具有在俯视时呈圆形的形状,区域231b具有在俯视时呈环状的形状。

如图7所示,在各区域231a、231b分别独立地设置有用于吸附保持下晶圆W2的吸引口260a、260b。各吸引口260a、260b分别与不同的吸附压力产生部280a、280b连接。

像这样,下吸盘231构成为能够按各区域231a、231b产生针对下晶圆W2的吸附压力。此外,在以下的说明中,将产生针对下晶圆W2的吸附压力的吸附压力产生部280a、280b统称为“吸附压力产生部280”。

另外,下吸盘231具备沿铅垂方向升降自如的多个升降销265和用于驱动该多个升降销265的驱动部266。在下吸盘231中,例如在升降销265从吸附面271突出的状态下载置并接受下晶圆W2,之后升降销265下降来使下晶圆W2与吸附面271接触。

接着,在下吸盘231中,吸附压力产生部280a、280b进行工作,如图7所示,在各区域231a、231b吸附保持下晶圆W2。

在下吸盘231的周缘部的多个位置、例如五个位置设置有止挡构件263,所述止挡构件263防止上晶圆W1、下晶圆W2及重合基板T从该下吸盘231飞出或滑落。

<接合系统执行的处理>

接下来,参照图8来说明实施方式所涉及的接合系统1所执行的处理的详情。此外,以下所示的各种处理基于控制装置4的控制部5的控制来执行。

图8是表示实施方式所涉及的接合系统1所执行的处理的处理过程的一部分的流程图。首先,将收容有多张上晶圆W1的盒C1、收容有多张下晶圆W2的盒C2以及空的盒C3载置于搬入搬出站2的给定的载置板11。

之后,由搬送装置22取出盒C1内的上晶圆W1,并将该上晶圆W1搬送到处理站3的第三处理块G3的传送装置50。

接着,由搬送装置61将上晶圆W1搬送到第一处理块G1的表面改性装置30。此时,闸阀72打开,处理容器70内开放于大气压中。在表面改性装置30中,在给定的减压气氛下激励处理气体来将其等离子体化、离子化。

将像这样产生的离子照射到上晶圆W1的接合面W1j,来对该接合面W1j进行等离子体处理。由此,在接合面W1j的最表面形成硅原子的悬挂键,将上晶圆W1的接合面W1j改性(步骤S101)。

接着,由搬送装置61将上晶圆W1搬送到第二处理块G2的表面亲水化装置40。在表面亲水化装置40中,一边使保持于旋转吸盘的上晶圆W1旋转,一边向该上晶圆W1上供给纯水。

这样使得被供给的纯水在上晶圆W1的接合面W1j上扩散。由此,在表面亲水化装置40中,OH基(硅烷醇基)附着于被改性后的上晶圆W1的接合面W1j中的硅原子的悬挂键,将该接合面W1j亲水化(步骤S102)。另外,通过该纯水来清洗上晶圆W1的接合面W1j。

接着,由搬送装置61将上晶圆W1搬送到第二处理块G2的接合装置41。被搬入到接合装置41的上晶圆W1经由传送部200被搬送到位置调整机构210。然后,由位置调整机构210来调整上晶圆W1的水平方向上的朝向(步骤S103)。

之后,将上晶圆W1从位置调整机构210交接到翻转机构220。接着,在搬送区域T1中,通过使翻转机构220进行动作,来将上晶圆W1的表背面翻转(步骤S104)。即,将上晶圆W1的接合面W1j朝向下方。

之后,翻转机构220转动来移动到上吸盘230的下方。然后,将上晶圆W1从翻转机构220交接到上吸盘230。将上晶圆W1的非接合面W1n吸附保持于上吸盘230(步骤S105)。

在对上晶圆W1进行上述的步骤S101~S105的处理的期间,进行下晶圆W2的处理。首先,由搬送装置22取出盒C2内的下晶圆W2,并将该下晶圆W2搬送到处理站3的传送装置50。

接着,由搬送装置61将下晶圆W2搬送到表面改性装置30,来将下晶圆W2的接合面W2j改性(步骤S106)。此外,该步骤S106是与上述的步骤S101同样的处理。

之后,由搬送装置61将下晶圆W2搬送到表面亲水化装置40,来将下晶圆W2的接合面W2j亲水化(步骤S107)。此外,该步骤S107是与上述的步骤S102同样的处理。

之后,由搬送装置61将下晶圆W2搬送到接合装置41。被搬入到接合装置41的下晶圆W2经由传送部200被搬送到位置调整机构210。然后,由位置调整机构210来调整下晶圆W2的水平方向上的朝向(步骤S108)。

之后,将下晶圆W2搬送到下吸盘231,并将其吸附保持于下吸盘231(步骤S109)。在使下晶圆W2的切口部朝向预先决定的方向的状态下将该下晶圆W2的非接合面W2n吸附保持于下吸盘231。

接着,进行保持于上吸盘230的上晶圆W1与保持于下吸盘231的下晶圆W2之间的水平方向上的位置调整(步骤S110)。

接着,由第一下吸盘移动部310使下吸盘231向铅垂上方移动,来进行上吸盘230与下吸盘231之间的铅垂方向上的位置调整。由此,进行保持于该上吸盘230的上晶圆W1与保持于下吸盘231的下晶圆W2之间的铅垂方向上的位置调整(步骤S111)。

此时,下晶圆W2的接合面W2j与上晶圆W1的接合面W1j之间的间隔为预先设定的距离、例如80μm~100μm。

接着,使基板按压机构250的按压销253下降,由此向下按上晶圆W1的中心部W1a,来以规定的力按压上晶圆W1的中心部W1a与下晶圆W2的中心部W2a(步骤S112)。

由此,在被按压的上晶圆W1的中心部W1a与下晶圆W2的中心部W2a之间开始接合。具体地说,由于上晶圆W1的接合面W1j和下晶圆W2的接合面W2j分别在步骤S101、S106中被改性,因此首先在接合面W1j、W2j之间产生范德华力(分子间力),使该接合面W1j、W2j彼此接合。

并且,由于上晶圆W1的接合面W1j和下晶圆W2的接合面W2j分别在步骤S102、S107中被亲水化,因此接合面W1j、W2j之间的OH基进行氢键结合,使接合面W1j、W2j彼此牢固地接合。

之后,上晶圆W1与下晶圆W2接合的区域从上晶圆W1和下晶圆W2的中心部向外周部扩大。之后,在由按压销253按压上晶圆W1的中心部W1a和下晶圆W2的中心部W2a的状态下使吸附压力产生部241b停止工作,来停止从区域230b的吸引口240b对上晶圆W1进行抽真空。

这样使得保持于区域230b的上晶圆W1下落到下晶圆W2上。并且之后,使吸附压力产生部241c停止工作,来停止从区域230c的吸引口240c对上晶圆W1进行抽真空。

像这样,从上晶圆W1的中心部W1a向外周部阶段性地停止对上晶圆W1的抽真空,使上晶圆W1阶段性地下落到下晶圆W2上来与下晶圆W2抵接。而且,上述的接合面W1j、W2j间的利用范德华力和氢键结合的接合从中心部W1a、W2a向外周部依次扩展。

这样,上晶圆W1的接合面W1j与下晶圆W2的接合面W2j整面地抵接,将上晶圆W1与下晶圆W2接合(步骤S113)。

之后,使按压销253上升至上吸盘230。另外,在下吸盘231中停止从吸引口260a、260b对下晶圆W2进行抽真空,解除下吸盘231对下晶圆W2的吸附保持。由此,接合装置41中的接合处理结束。

<下吸盘的结构>

接着,参照图9~图12来对实施方式所涉及的下吸盘231的详细的结构进行说明。图9是表示实施方式所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图,图10是表示实施方式所涉及的下吸盘231的吸附面271的结构的放大俯视图。

如图9所示,下吸盘231具有升降销265和驱动部266,所述下吸盘231构成为能够通过由驱动部266使该升降销265升降来进行下晶圆W2的交接。另外,在升降销265的给定位置设置有唇形密封件267。该唇形密封件267是密封构件的一例。

另外,下吸盘231具有壳体270,所述壳体270在上侧设置有用于保持下晶圆W2的吸附面271。在该壳体270的内部形成有空间272,所述空间272收容升降销265的上侧的部位和唇形密封件267,并且构成为升降销265能够在其中上下地移动。

空间272具有开口273和扩径部274。开口273是在升降销265上升时供该升降销265通过、并且在吸附面271露出的部位。

扩径部274的内径比开口273的内径大,是收容处于下降的升降销265的上侧的部位和唇形密封件267的部位。此外,如图9所示,在升降销265位于下侧的位置时,壳体270与升降销265之间的间隙由唇形密封件267封闭。

另外,壳体270的吸附面271具有肋275和多个支承销276。如图10所示,肋275沿着开口273的周围形成为大致圆环状。多个支承销276大致均等地配置于整个吸附面271。

另外,如图9所示,肋275的前端部与多个支承销276的前端部被配置为大致处于相同面。由此,能够将下晶圆W2支承为大致水平,并且能够使来自吸附压力产生部280的吸附压力大致均等地遍及到下晶圆W2的整个非接合面W2n。

此外,在实施方式中,通过在开口273的周围形成圆环状的肋275,使得在将下晶圆W2载置于吸附面271时,该肋275的内侧与外侧相互隔离。

另外,下吸盘231具有使得在吸附面271产生吸附压力的吸附压力产生部280。吸附压力产生部280具有流路281、阀282以及吸引机构283。流路281连接在壳体270的吸附面271与吸引机构283之间。

吸引机构283例如是泵,经由阀282来对载置于吸附面271的下晶圆W2进行吸引。控制部5能够通过使得阀282和吸引机构283进行动作,来针对下晶圆W2产生吸附压力。

在此,在实施方式中,吸附压力产生部280除了用于吸引吸附面271之外,还用于吸引形成于壳体270的空间272。例如,在实施方式中,流路281进行分支以还与空间272的扩径部274连接,由此还吸引形成于壳体270的空间272。

而且,在空间272内,由于升降销265与壳体270之间的间隙由唇形密封件267封闭,因此在实施方式中,空间272被控制为比大气压低的压力。例如,在实施方式中,空间272内的压力与吸附面271的吸附压力大致相等。

下面,对将空间272控制为比大气压低的压力的效果进行说明。图11是表示参考例中的吸附于下吸盘231的下晶圆W2的位移的模拟模型和模拟结果的图。

如图11的(a)所示,在该参考例中,在下晶圆W2吸附于下吸盘231时,开口273(即,空间272)为大气压。在该情况下,下晶圆W2的接合面W2j的整个面被大气压按压,另一方面,非接合面W2n的仅与开口273接触的部位被大气压按压。

即,在该参考例中,在非接合面W2n中,仅与开口273接触的部位局部地被按压,因此,如图11的(b)所示,与开口273接触的部位向接合面W2j侧(上侧)大幅变形。

因此,在参考例中,由于该下晶圆W2的大的变形,导致上晶圆W1与下晶圆W2贴合而成的重合基板T产生大的翘曲(distortion)。

图12是表示实施方式所涉及的吸附于下吸盘231的下晶圆W2的位移的模拟模型和模拟结果的图。

如图12的(a)所示,在实施方式中,在下晶圆W2吸附于下吸盘231时,开口273(即,空间272)为比大气压低的压力(负压)。在该情况下,下晶圆W2的接合面W2j的整个面被大气压按压,并且非接合面W2n的整个面与负压的空间接触。

即,在实施方式中,控制为在非接合面W2n的整体上压力平衡,因此如图12的(b)所示,与参考例相比,能够减小下晶圆W2的变形。因而,根据实施方式,能够减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式中,空间272最好由吸附压力产生部280来吸引。由此,无需另外设置用于吸引空间272的吸引部,因此能够降低接合装置41的制造成本。

另外,在实施方式中,最好设置在上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时封闭壳体270与升降销265之间的间隙的唇形密封件267。由此,能够将空间272稳定地控制为负压,因此能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

<变形例1>

接下来,参照图13~图19来对实施方式的各种变形例进行说明。此外,在以下的各种变形例中,对与实施方式相同的部位标注相同的附图标记,由此省略重复的说明。

图13是表示实施方式的变形例1所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图。如图13所示,在变形例1中,上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时的升降销265的前端部265a的位置与实施方式不同。

具体地说,在变形例1中,升降销265的前端部265a在上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时同多个支承销276的前端部大致处于相同面。即,在变形例1中,升降销265的前端部265a在上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时同肋275的前端部也大致处于相同面。

由此,在上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时,在肋275的内侧也能够支承下晶圆W2。下面,对该结构的效果进行说明。图14是表示实施方式的变形例1所涉及的吸附于下吸盘231的下晶圆W2的位移的模拟模型和模拟结果的图。

如图14的(a)所示,在变形例1中,在下晶圆W2吸附于下吸盘231时,开口273(即,空间272)为负压,并且在开口273的中央部处由升降销265的前端部265a支承下晶圆W2。

在该情况下,在直径比相邻的支承销276彼此的间隔大的开口273的内侧,能够由升降销265的前端部265a对下晶圆W2进行支承。由此,如图14的(b)所示,能够进一步减小下晶圆W2的变形。因而,根据变形例1,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

<变形例2>

图15是表示实施方式的变形例2所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图。如图15所示,在变形例2中,另外设置用于吸引空间272的吸引部290这一点与实施方式不同。

吸引部290具有流路291、阀292以及吸引机构293。流路291连接在壳体270的空间272与吸引机构293之间。吸引机构293例如是泵,经由阀292来吸引空间272。

控制部5能够通过使得阀292和吸引机构293进行动作,来将空间272控制为比大气压低的压力。由此,能够将空间272稳定地控制为负压,因此能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

另外,在变形例2中,吸引部290最好以使空间272成为比吸附面271的吸附压力高的压力的方式对空间272进行吸引。由此,能够抑制在直径比相邻的支承销276彼此的间隔大的开口273的内侧处、下晶圆W2向非接合面W2n侧变形。

因而,根据变形例2,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

<变形例3>

图16是表示实施方式的变形例3所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图,图17是表示实施方式的变形例3所涉及的下吸盘231的吸附面271的结构的放大俯视图。如图16和图17所示,在变形例3中,吸附面271的结构与实施方式不同。

具体地说,在变形例3中,在吸附面271,不是在开口273的整个周围设置肋275,而是沿着开口273的周围设置有多个支承销276。

像这样,不是通过线状的肋275来支承下晶圆W2中的开口273的附近,而是通过点状的多个支承销276来支承下晶圆W2中的开口273的附近,由此能够抑制由于与吸附面271中的其它部位的支承状态的不同所引起的下晶圆W2的变形。

因而,根据变形例3,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

另外,在变形例3中,升降销265的前端部265a最好在上晶圆W1与下晶圆W2被进行接合时同多个支承销276的前端部大致处于相同面。由此,在直径比相邻的支承销276彼此的间隔大的开口273的内侧,能够由升降销265的前端部265a支承下晶圆W2。

因而,根据变形例3,能够进一步减少下晶圆W2的变形,因此能够进一步减少重合基板T的翘曲。

另外,在图16的例子中,表示出流路281还与空间272连接的例子,但流路281也可以不与空间272连接。由此,吸附压力产生部280经由吸附面271也能够将空间272控制为负压。

<变形例4>

图18是表示实施方式的变形例4所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图。在上述的实施方式中,表示出使用唇形密封件267作为封闭壳体270与升降销265之间的间隙的密封构件的例子,但本公开的密封构件不限于唇形密封件。

例如,如图18所示,作为封闭壳体270与升降销265之间的间隙的密封构件,也可以使用O型环密封件268。由此,也能够将空间272稳定地控制为负压,因此能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

<变形例5>

图19是表示实施方式的变形例5所涉及的下吸盘231的结构的放大截面图。在上述的实施方式中,表示出将壳体270与升降销265之间的间隙用密封构件封闭、由此将空间272稳定地控制为负压的例子,但本公开不限于该例。

例如,如图19所示,也可以在下吸盘231设置波纹管269。该波纹管269配置在壳体270与驱动部266之间,并且所述波纹管269的内部与空间272连接。另外,波纹管269收容升降销265的下侧的部位。

由此,在升降销265通过驱动部266升降时,也能够将空间272稳定地控制为负压。因而,根据变形例5,能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

另外,根据变形例5,能够减少在升降销265升降时产生的微粒的量,因此能够提高重合基板T的接合品质。

实施方式所涉及的接合装置41具备第一保持部(上吸盘230)、第二保持部(下吸盘231)、吸附压力产生部280以及升降销265。第一保持部(上吸盘230)用于保持第一基板(上晶圆W1)。第二保持部(下吸盘231)设置于与第一保持部(上吸盘230)相向的位置,第二保持部具有用于吸附与第一基板(上晶圆W1)进行接合的第二基板(下晶圆W2)的吸附面271。吸附压力产生部280使得在吸附面271产生吸附压力。升降销265用于使吸附面271上的第二基板(下晶圆W2)相对于第二保持部(下吸盘231)分离。另外,在第二保持部(下吸盘231)设置有包括供升降销265通过的开口273的空间272,空间272被控制为比大气压低的压力。由此,能够减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,空间272被吸附压力产生部280进行吸引。由此,能够降低接合装置41的制造成本。

另外,实施方式所涉及的接合装置41还具备吸引部290,所述吸引部290用于将空间272吸引为比大气压低的压力。由此,能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,吸引部290以使空间272成为比吸附压力高的压力的方式对空间272进行吸引。由此,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,第二保持部(下吸盘231)具有壳体270和密封构件(唇形密封件267、O形环密封件268)。壳体270形成空间272。密封构件(唇形密封件267、O形环密封件268)在第一基板(上晶圆W1)与第二基板(下晶圆W2)被进行接合时封闭壳体270与升降销265之间的间隙。由此,能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,第二保持部(下吸盘231)具有壳体270、驱动部266以及波纹管269。壳体270形成空间272。驱动部266用于驱动升降销265。波纹管269配置在壳体270与驱动部266之间,并且波纹管269的内部与空间272连接。由此,能够稳定地减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,吸附面271具有用于支承第二基板(下晶圆W2)的多个支承销276。另外,在第一基板(上晶圆W1)与第二基板(下晶圆W2)被进行接合时,升降销265的前端部265a与多个支承销276的前端部大致处于相同面。由此,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

另外,在实施方式所涉及的接合装置41中,吸附面271具有用于支承第二基板(下晶圆W2)的多个支承销276。另外,支承销276沿着开口273的周围配置。由此,能够进一步减少重合基板T的翘曲。

另外,实施方式所涉及的接合方法包括保持第一基板(上晶圆W1)的工序、保持第二基板(下晶圆W2)的工序、以及进行接合的工序。在保持第一基板(上晶圆W1)的工序中,由第一保持部(上吸盘230)保持第一基板(上晶圆W1)。在保持第二基板(下晶圆W2)的工序中,使得在设置于与第一保持部(上吸盘230)相向的位置的第二保持部(下吸盘231)的吸附面271产生吸附压力,来保持第二基板(下晶圆W2)。在进行接合的工序中,将第一基板(上晶圆W1)与第二基板(下晶圆W2)接合。另外,在进行接合的工序中,将设置于第二保持部(下吸盘231)且包括供升降销265通过的开口273的空间272控制为比大气压低的压力,所述升降销265用于使吸附面271上的第二基板(下晶圆W2)相对于第二保持部分离。由此,能够减少重合基板T的翘曲。

以上,对本公开的实施方式进行了说明,但本公开并不限定于上述实施方式,只要不脱离其主旨就能够进行各种变更。例如,在上述的实施方式中,表示出将设置于下吸盘231的供升降销265插通的空间272控制为负压的例子,但本公开不限于该例。

例如,在本公开中,也可以将设置于上吸盘230的包括供升降销插通的开口的空间控制为负压。由此,能够减少上晶圆W1的变形,因此能够减少重合基板T的翘曲。

应该认为的是,本次公开的实施方式的所有点均是例示性而非限制性的。上述的实施方式能够实际地通过多种方式来具体实现。另外,也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地将上述的实施方式以各种方式进行省略、置换、变更。

附图标记说明

1:接合系统;5:控制部;41:接合装置;230:上吸盘(第一保持部的一例);231:下吸盘(第二保持部的一例);265:升降销;266:驱动部;267:唇形密封件(密封构件的一例);268:O形环密封件(密封构件的一例);269:波纹管;270:框体;271:吸附面;272:空间;273:开口;275:肋;276:支承销;280:吸附压力产生部;290:吸引部;W1:上晶圆(第一基板的一例);W2:下晶圆(第二基板的一例)。

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