CN102246266A - 常温接合装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种常温接合装置，该常温接合装置包括：负载固定室，内部气压被减压；卡盘，设置于该负载固定室内部。这时，该卡盘在该基板承载于该卡盘上时，形成与该基板接触的岛部分。该岛部分形成有流路，该流路在该基板承载于该卡盘上时，使该卡盘与该基板夹着的空间与外部连接。在该负载固定室内部的气压减压时，该卡盘和该基板夹着的空间内填充的气体通过该流路向外部排气。因此，这样的常温接合装置，在该气压减压时，该气体可以防止该基板相对于该卡盘移动。

Description

常温接合装置
技术领域
本发明涉及一种常温接合装置，特别是使用常温接合而大量生产制品的常温接合装置。
背景技术
公知的MEMS是把微细的电气部品或机械部品集成化。以微型继电器、压力传感器、加速度传感器作为该MEMS的示例。公知的常温接合是，在真空环境下，活性化的晶片表面相互接触，两片晶片接合。这样的常温接合适合该MEMS的制作。这样的常温接合中，防止污染晶片的接合面是非常重要的。另外，必须提高该常温接合的常温接合装置的量产性，提高信赖性，降低成本，小型化，减少维修。
专利第3970304号公报公开了拥有长寿命的常温接合装置。该常温接合装置包括：接合室、上侧台阶、承载器、弹性导轨、定位台阶、第1机构、第2机构和承载器支承台。该接合室内生成真空环境，为了使上侧基板与下侧基板常温接合。该上侧台阶设置于所述接合室内部，在所述真空环境下支承所述上侧基板。该承载器设置于所述接合室内部，在所述真空环境下支承所述下侧基板。该弹性导轨与所述承载器接合为一体。该定位台阶设置于所述接合室内部，支承所述弹性导轨使其在水平方向上可以移动。该第1机构驱动所述弹性导轨，使所述承载器在所述水平方向上移动。该第2机构使所述上侧台阶在垂直于所述水平方向的上下方向上移动。该承载器的支承台设置于所述接合室的内部，当所述下侧基板和所述上侧基板压接时，在所述上侧台阶的移动方向上支承所述承载器。所述弹性导轨在所述下侧基板和所述上侧基板不接触时，支承所述承载器，以使所述承载器与所述承载器支承台不接触，在所述下侧基板和所述上侧基板压接时，所述弹性导轨发生弹性变形，以使所述承载器与所述承载器支承台接触。
特开2004-207606号公报公开了一种晶片支承板，该晶片支承板使操作薄的半导体晶片容易，并且总是可以认识结晶方位。该晶片支承板具备支承半导体晶片的支承面，其中，具有以下特征，形成结晶方位标识，该结晶方位标识表示被支承的半导体晶片的结晶方位。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第3970304号公报
专利文献2：日本特开2004-207606号公报
发明内容
本发明的课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以防止接合基板的位置偏移。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以防止污染接合基板。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以防止污染基板结合的环境。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以使制造成本更小。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以减少维修。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置可以防止接合基板的破损。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置适合搬送、接合更薄的基板。
本发明的其它课题提供一种常温接合装置，该常温接合装置适合搬送、接合各种形状的基板。
利用本发明的常温接合装置包括：内部气体被减压的负载固定室和设置于该负载固定室内部的卡盘。这时，在该基板承载于该卡盘上时，该卡盘形成有与该基板接触的岛部分。在承载该基板时，该岛部分形成有使该卡盘与该基板间夹着的空间与外部连接的流路。在该负载固定室的内部气压减压时，该卡盘与该基板间夹着的空间内填充的气体通过该流路向外部排气。因此，这样的常温接合装置能够防止在该气压减压时该气体使该基板相对于该卡盘移动。
利用本发明的常温接合装置具备有：接合室；闸阀，开关该负载固定室与该接合室的阀门；搬送装置，当该阀门开放时从该负载固定室向该接合室搬送该卡盘。这时，当该基板设置于该接合室内部时，该接合室使该基板与其它基板接合。优选的是该卡盘适用于该常温接合装置。
该卡盘形成法兰盘。这时，该搬送装置通过与该法兰盘中向下的支承面接触，保持该卡盘。这样的常温接合装置是，该搬送装置不直接与基板接触，能够更加可靠地保持该基板。因此，该常温接合装置能够防止污染该基板。
该卡盘在该法兰盘上形成有手柄定位手段。这时，该搬送装置形成有其它手柄定位部，在搬送该卡盘时，该其它手柄定位部嵌合于该手柄定位部中。这样的常温接合装置能够使该搬送装置保持该卡盘，以使其相对于该搬送装置的该卡盘的位置恒定相等。因此，这样的常温接合装置能够更高精度的搬送该基板。优选的是该手柄定位部是销，其它手柄定位部是切口。
该接合室具备有下侧台阶，该下侧台阶保持该卡盘。这时，该卡盘设置有台阶定位手段。该下侧台阶形成有其它台阶定位部，在该下侧台阶保持该卡盘时，该其它台阶定位部嵌合于该台阶定位部。这样的常温接合装置能够使该下侧台阶保持该卡盘，以使其相对于该下侧台阶的该卡盘的位置恒定相等。因此，这样的常温接合装置能够使该基板更高精度接合。
优选的是，该台阶定位部是孔。其它台阶定位部是嵌入该孔的突起。
利用本发明的常温接合装置还具备有，摄影装置和校准装置。这时，该卡盘上形成有校准用孔。在该基板承载于该卡盘的情况下，在该下侧台阶保持该卡盘时，该摄影装置经由该校准用孔对该基板的图像摄影。该校准装置以该图像为基准驱动该下侧台阶。在该基板承载于该卡盘的状态下，这样的常温接合装置能够使该基板高精度定位。因此，在该基板承载于该卡盘的状态下，这样的常温接合装置能够使该基板更高精度的接合。
该岛部分形成有与所述基板的一侧的面大致全部接触的接触面。这时，该接触面上形成有作为该流路的槽。在该基板承载于该卡盘的状态下与该基板接合时，这样的常温接合装置能够防止该基板的破损，能够通过基板施加大的负荷。
该卡盘设置有多个基板定位销。这时，该多个基板定位销被形成：当该基板承载于该卡盘上时，该基板的边缘与该多个基板定位销全部接触。这样的常温接合装置能够使该基板承载于该卡盘上，以使相对于该卡盘的该基板的位置恒定相等。因此，这样的常温接合装置能够更高精度的搬送基板。
该多个基板定位销被形成为：在该基板承载于该卡盘上时，该多个基板定位销的前端不从该基板表面中的与该卡盘接触的面的背面突出，而该多个基板定位销的前端被形成在该基板表面中的与该卡盘接触的面与该面的背面之间。当与该下侧台阶相对的上侧台阶接近于基板接近时，这样的常温接合装置能够防止该上侧台阶与该多个基板定位销接触，能够使该上侧台阶与该基板更可靠的接触。当该基板与其它基板接合时，这样的常温接合装置能够防止该多个基板定位销对其接合的妨害，能够使该基板更可靠的接合。
该岛部分不与该基板的一侧的面的中央部分接触，而与该基板的一侧的面的外周部分接触。这样的卡盘用于承载一个上侧基板，当二个基板接合时，该一个上侧基板是该二个基板中被在该上侧台阶保持的一个。这时，这样的常温接合装置能够防止污染该上侧基板的接合面。
利用本发明的常温接合方法具备有：减压步骤，对设置有承载了基板的卡盘的负载固定室的内部进行减压；搬送步骤，该负载固定室的内部减压后，从该负载固定室的内部向接合室搬送该卡盘。当该基板承载于该卡盘上时，该卡盘形成有与该基板接触的岛部分。当该基板承载于该卡盘上时，该岛部分设置有流路，该流路使该卡盘与该基板夹着的空间与外部连接。在该负载固定室的内部气压减压时，该卡盘与该基板夹着的空间内填充的气体通过该流路向外部排气。因此，在该气压减压时，利用这样的常温接合方法能够防止该气体使该基板相对于该卡盘移动。
该接合室包括上侧台阶和下侧台阶。该基板包括上侧基板和下侧基板。该卡盘包括上侧卡盘和下侧卡盘。这时，利用本发明的常温接合方法还包括保持步骤和接合步骤，该保持步骤是，在该上侧基板承载于该上侧卡盘上的情况下，并且当该下侧台阶保持该上侧卡盘时，通过该上侧台阶与该下侧台阶的接近，该上侧基板保持在该上侧台阶上；该接合步骤是，该上侧基板保持在该上侧台阶上后，在该下侧基板承载于下侧卡盘的情况下，并且，当该下侧台阶保持该下侧卡盘时，通过该上侧台阶与该下侧台阶的接近，该上侧基板与该下侧基板接合。即，优选的是，该卡盘适用于该常温接合方法。
利用本发明的常温接合装置，能够防止接合基板的位置偏移。
利用本发明的常温接合装置更能够使搬送装置不直接接触基板并且搬送基板，能够防止污染将被接合的基板。
利用本发明的常温接合装置更能够防止污染基板接合的环境。
利用本发明的常温接合装置更能够减小制造的成本。
利用本发明的常温接合装置更能够减少维修。
利用本发明的常温接合装置更能够防止接合基板的破损。
利用本发明的常温接合装置更适合搬送、接合更薄的基板。
利用本发明的常温接合装置更适合搬送、接合各种形状的基板。
附图说明
图1是表示常温接合装置的剖视图；
图2是表示常温接合装置的剖视图；
图3是表示台阶承载器的侧视图；
图4是表示搬送装置的手柄的俯视图；
图5是表示上侧卡盘的俯视图；
图6是表示上侧卡盘的剖视图；
图7是表示晶片定位销的剖视图；
图8是表示定位销的剖视图；
图9是表示下侧卡盘的俯视图；
图10是表示下侧卡盘的剖视图；
图11是表示晶片承载于卡盘的状态的剖视图；
图12是表示搬送上侧晶片的动作；
图13是表示搬送下侧晶片的动作。
具体实施方式
参考图纸，记载了利用本发明的常温接合装置的实施形态。如图1所表示，该常温接合装置1具备有接合室2和负载固定室3。接合室2与负载固定室3是自环境将内部密闭的容器，一般由不锈钢、铝合金等构成。常温接合装置1还具备有闸阀5。闸阀5设置于接合室2与负载固定室3之间，关闭或开放连接接合室2内部与负载固定室3内部的阀门。
负载固定室3内部具备有：上侧卡盘台6、下侧卡盘台7和搬送装置8。上侧卡盘台6设置有上侧卡盘11。下侧卡盘台7设置有下侧卡盘12。负载固定室3还包括未图示的真空泵和盖子。该真空泵把负载固定室3内部的气体排出。以涡轮分子泵做为该真空泵的示例，该涡轮分子泵利用内部多个金属制的叶片把气体分子弹飞进行排气。该盖子可以关闭连接负载固定室3外部和内部的阀门，也可以开放阀门使之变为大气气压。该阀门的大小大于上侧卡盘11和下侧卡盘12。
搬送装置8具备有：第1臂部15、第2臂部16、手柄17、第1关节18、第2关节19和第3关节20。第1臂部15、第2臂部16和手柄17分别形成棒状。第1关节18支承于负载固定室3的台板，可以以旋转轴22为中心旋转，并支承第1臂部15。旋转轴23平行于垂直方向。第2关节19支承于第1关节18，可以以旋转轴23为中心旋转，并支承第2臂部16。旋转轴23平行于垂直方向，即平行于旋转轴22。第3关节20支承于第2关节19，可以以旋转轴24为中心旋转，并支承手柄17。旋转轴24平行于垂直方向，即平行于旋转轴23。
搬送装置8还包括未图示的升降机构和伸缩机构。该升降机构通过使用者的操作，升降第1臂部15和手柄17。该伸缩机构通过使用者的操作，控制第1关节18使手柄17旋转，控制第1关节18、第2关节19和第3关节20使手柄17沿手柄17长度方向的平行方向平行移动。
搬送装置8被用于经由闸阀5从负载固定室3向接合室2搬送上侧卡盘11或下侧卡盘12，或者，经由闸阀5从接合室2向负载固定室3搬送上侧卡盘11或下侧卡盘12。
接合室2具备有：真空泵31、离子枪32和电子枪33。接合室2在形成容器的壁34局部形成有排气口35。真空泵31设置于接合室2外部，经由排气孔35把接合室2内部的空气排出。以涡轮分子泵做为该真空泵的示例，该涡轮分子泵利用内部多个金属制的叶片把气体分子弹飞进行排气。离子枪32朝向一个照射方向36设置，朝向照射方向36释放加速带电粒子。该带电粒子以氩离子为示例。离子枪32可以置换成其它的表面活性化装置，该其它的活性装置使作为接合对象的晶片的表面活性化。该表面活性化装置以等离子枪、高速原子束源等为示例。电子枪33被设置为朝向由离子枪32进行的带电粒子照射的对象，朝向该对象释放加速电子。
壁34的一部分被设置成门37。门37具有枢轴38。枢轴38支承门37，并使门37可以相对于壁34旋转。壁34的另一部分还形成有窗39。窗39由气体不通过而可视光透过的材料构成。窗39设置于壁34上的任意地方都是可以的，只要能让使用者从接合室2的外部可以观察到由离子枪32进行的带电粒子照射的对象或者接合状态就可以了。
如图2所表示，接合室2的内部还具备有上侧台阶41和下侧台阶42。下侧台阶42设置于接合室2的下部。上侧台阶41设置于接合室2的上部，并且具备有试料台43-1和压接机构43-2。上侧台阶41支承试料台43-1，使其可以在相对于接合室2的垂直方向上平行移动。试料台43-1的下端具备有电介层，在该电介层与晶片之间施加电压，利用静电力将晶片吸附在电介层上。通过使用者的操作，压接机构43-2使试料台43-1在相对于接合室2的垂直方向上平行移动。
当支承于上侧台阶41的基板和支承于下侧台阶42的基板分开时，离子枪32朝向支承于上侧台阶41的基板与支承于下侧台阶42的基板之间的空间。即离子枪32的照射方向36穿过支承于上侧台阶41的基板与支承于下侧台阶42的基板之间，交差于接合室2的内侧表面。
如图3所表示，下侧台阶42具有台阶承载器45。台阶承载器45大致为圆盘状。台阶承载器45被设置为平行于该圆盘的轴的垂直方向，该圆盘的上侧面形成有平坦的支承面46。台阶承载器45的支承面46上形成有多个校准用孔47。台阶承载器45的支承面46的外周部还形成有多个定位销48-1～48-2。多个定位销48-1～48-2分别形成为圆形的头细的突起。
下侧台阶42还包括未图示的2个摄影装置和定位机构。该摄影装置设置于台阶承载器45的正下方。通过使用者的操作，该摄影装置经由台阶承载器45的多个校准用孔47，对支承于下侧台阶42的基板的图像摄影。通过使用者的操作，该定位机构使台阶承载器45沿水平方向的平行方向进行平行移动，使台阶承载器45以与垂直方向平行的旋转轴为中心旋转移动。
图4表示搬送装置8的手柄17。手柄17在与第3关节20接合端相对的一端，形成有爪21-1和21-2。爪21-1、21-2分别形成为板状。爪21-1、21-2被设置于一个水平面上。爪21-1具有直线状的边缘25-1。爪21-2具有直线状的边缘25-2。爪21-1、21-2的边缘25-1和边缘25-2相对，并且边缘25-1、边缘25-2平行设置。爪21-1的边缘25-1的一部分形成有切口49-1，爪21-2的边缘25-2的一部分形成有切口49-2。切口49-2被形成为与切口49-1相对。
图5表示上侧卡盘11。上侧卡盘11由铝或不锈钢构成，大致为圆盘状，用于承载上侧晶片。上侧卡盘11包括多个定位孔53-1～53-2和多个校准用孔54。多个定位孔53-1～53-2设置为圆形，位于该圆盘的外周的附近。多个定位孔53-1～53-2的径分别与台阶承载器45的定位销48-1～48-2的径大致相等。多个定位孔53-1～53-2被形成为，定位孔53-1与定位孔53-2之间的距离与定位销48-1与定位销48-2之间的距离一致。即，在上侧卡盘11位于台阶承载器45上时，多个定位孔53-1～53-2被设置为嵌入多个定位销48-1～48-2中。即，在以使多个定位销48-1～48-2嵌入多个定位孔53-1～53-2中的方式上侧卡盘11设置于台阶承载器45上时，上侧卡盘11承载于台阶承载器45上的固定位置。
多个校准用孔54被形成为贯通孔。多个校准用孔54被形成为，当上侧卡盘11位于台阶承载器45上时，与台阶承载器45的多个校准用孔47分别连接。另外，多个校准用孔54被形成为，当上侧晶片承载于上侧卡盘11上时，与形成于该上侧晶片上的校准标记一致。下侧台阶42的两个摄影装置被设置为，当上侧卡盘11位于台阶承载器45上时，可以经由多个校准用孔54，对该校准标记摄影。
另外，上侧卡盘11的其圆盘的上侧面上设置有多个岛部分51-1～51-4和多个晶片定位销52-1～52-3。多个岛部分51-1～51-4被形成为从该圆盘的上侧面突出的突起，沿承载于上侧卡盘11的上侧晶片的外周而形成，上端形成为沿着一个平面。多个晶片定位销52-1～52-3被形成为从该圆盘的上侧面突出的突起，沿承载于上侧卡盘11的上侧晶片的外周而形成。特别是晶片定位销52-2～52-3被形成为沿承载于上侧卡盘11的上侧晶片的定向平面。这时，当上侧晶片承载于上侧卡盘11上时，上侧晶片以定向平面与晶片定位销52-2～52-3相接的方式，并且以上侧晶片的外周与晶片定位销52-1相接的方式承载于上侧卡盘11的固定位置。另外，当上侧晶片承载于上侧卡盘11的固定位置时，上侧卡盘11与上侧晶片50-1之间夹着的空间形成有与外部相通的流路，从而形成有多个岛部分51-1～51-4。即，多个岛部分被形成为51-1～51-4相互之间不连接。
另外，多个晶片定位销52-1～52-3被形成为高于多个岛部分51-1～51-4，并且被形成为低于多个岛部分51-1～51-4的高度和该上侧晶片的厚度的和。即，如图6所表示，多个岛部分51-1～51-4被形成为，当上侧晶片50-1承载于上侧卡盘11上时，与上侧晶片50-1的相对于上侧卡盘11的面的外周接触。多个晶片定位销52-1～52-3被形成为，当上侧晶片50-1承载于上侧卡盘11上时，与上侧晶片50-1的侧面接触。多个晶片定位销52-1～52-3被形成为，当上侧晶片50-1承载于上侧卡盘11上时，不从上侧晶片50-1的相对于上侧卡盘11的面的背面突出。
如图7所表示，上侧卡盘11由法兰盘部分56和本体部分57构成。本体部分57被形成为圆柱体状。该圆柱的直径小于手柄17的边缘25-1和边缘25-2的间隔。法兰盘部分56被形成为从本体部分57的圆柱的侧面伸出，并且形成为圆盘状。该圆盘的直径大于手柄17的边缘25-1和边缘25-2的间隔。即，通过法兰盘部分56放置于爪21-1～21-2上，上侧卡盘11被搬送装置8把持。
如图8所表示，上侧卡盘11还形成有定位销59。定位销59被形成为从法兰盘部分56的朝向下侧的面突出的突起。定位销59的径大致等于切口49-1～49-2的直径。定位销59被形成为二个，位于沿法兰盘部分56的圆盘中心相互对称的二部分。即，定位销59被形成为，当上侧卡盘11被搬送装置8把持时，分别嵌入爪21-1～21-2的切口49-1～49-2中。这时，当爪21-1～21-2的切口49-1～49-2中分别嵌入定位销59而上侧卡盘11被搬送装置8把持时，上侧卡盘被把持在手柄17的固定位置。
图9表示下侧卡盘12。下侧卡盘12由铝形成，大致形成为圆盘状，用于承载下侧晶片。下侧卡盘12形成有多个定位孔63-1～63-2和多个校准用孔64。多个定位孔63-1～63-2形成为圆形，并且形成于该圆盘的外周的附近。多个定位孔63-1～63-2的直径分别与台阶承载器45的定位销48-1～48-2的直径大致相等。另外，多个定位孔63-1～63-2被形成为，定位孔63-1与定位孔63-2之间的距离等于定位销48-1与定位销48-2之间的距离。即，多个定位孔63-1～63-2被设置为，当下侧卡盘12放置于台阶承载器45上时，嵌入多个定位销48-1～48-2。即，当以多个定位孔63-1～63-2中嵌入多个定位销48-1～48-2的方式将下侧卡盘12放置于台阶承载器45上时，下侧卡盘12放置于台阶承载器45的固定位置。
多个校准用孔64被形成为贯通孔。多个校准用孔64被形成为，当下侧卡盘12放置于台阶承载器45上时，与台阶承载器45的多个校准用孔47分别接触。另外，多个校准用孔64被形成为，当下侧晶片承载于下侧卡盘12时，与形成于下侧晶片的校准标记一致。下侧台阶42的两个摄影装置被设置为，当下侧卡盘12放置于台阶承载器45上时，经由多个校准用孔64，能够对该校准标记进行摄影。
另外，下侧卡盘12还在其圆盘的上侧面形成有岛部分61和多个晶片定位销62-1～62-3。岛部分61被形成为从该圆盘的上侧面突出的突起，并且形成为与承载于下侧卡盘12上的下侧晶片的形状大致相同，上端形成为沿着一个平面。岛部分61的上端形成有槽65。槽65的上端被形成为格子状。另外，槽65被设置为与岛部分61的侧面相连接。
多个晶片定位销62-1～62-3被形成为从该圆盘上侧面突出的突起，并且形成为位于承载于下侧卡盘12的下侧晶片的外周。特别是，晶片定位销62-2～62-3沿承载于下侧卡盘12的下侧晶片的定向平面而形成。这时，定向平面与晶片定位销62-2～62-3相接，并且下侧晶片的外周与晶片定位销62-1相接，当下侧晶片承载于下侧卡盘12上时，下侧晶片载于下侧卡盘12的固定位置。
另外，多个晶片定位销62-1～62-3被形成为高于岛部分61，并且被形成为低于岛部分61的高度和该下侧晶片的厚度的和。即，岛部分61被形成为，当下侧晶片承载于下侧卡盘12上时，与该下侧晶片的相对于下侧卡盘12的面的大部分接触。多个晶片定位销62-1～62-3被形成为，当下侧晶片承载于下侧卡盘12上时，与该下侧晶片的侧面接触。当下侧晶片承载于下侧卡盘12上时，多个晶片定位销62-1～62-3不从该下侧晶片的相对于下侧卡盘12的面的背面突出。
如图10所表示，下侧卡盘12被形成为由法兰盘部分66和本体部分67构成。本体部分67被形成为圆柱体状。该圆柱的直径小于边缘25-1和边缘25-2的间隔。法兰盘部分66被形成为从本体部分67的圆柱侧面伸出，并且被形成为圆盘状。该圆盘的直径大于边缘25-1和边缘25-2的间隔。即通过法兰盘部分66放置于爪21-1～21-2，下侧卡盘12被搬送装置8把持。
另外，下侧卡盘12与上侧卡盘11相同，形成有该定位销。该定位销被形成为从法兰盘部分66的朝向下侧的面突出的突起。该定位销的直径大致等于切口49-1～49-2的直径。该定位销被形成为二个，位于相对于法兰盘部分66的圆盘中心相互对称的二部分。即，该定位销被形成为，当下侧卡盘12被搬送装置8把持时，分别嵌入爪21-1～21-2的切口49-1～49-2中。这时，当以爪21-1～21-2的切口49-1～49-2中分别嵌入该定位销的方式下侧卡盘12被搬送装置8把持时，下侧卡盘12被把持在手柄17的固定位置。
与台阶承载器45一样，上侧卡盘台6与下侧卡盘台7形成有多个定位销，该多个定位销与多个定位销48-1～48-2相同。即，当以多个定位孔53-1～53-2内嵌入上侧卡盘台6的多个定位销的方式将上侧卡盘11放置于上侧卡盘台6上时，上侧卡盘11承载于上侧卡盘台6的固定位置。当以多个定位孔63-1～63-2内嵌入下侧卡盘台7的多个定位销的方式将下侧卡盘12放置于下侧卡盘台7上时，下侧卡盘12承载于下侧卡盘台7的固定位置。
本发明的常温接合方法的实施形态利用常温接合装置1进行实施。作业者首先关闭闸阀5，利用真空泵31使接合室2的内部形成真空环境，负载固定室3的内部变成大气压环境。作业者打开负载固定室3的盖子，把上侧卡盘11设置于上侧卡盘台6上，把下侧卡盘12设置于下侧卡盘台7上。作业者以把定向平面与晶片定位销52-2～52-3相接的方式，并且以上侧晶片的外周与晶片定位销52-1相接的方式把上侧晶片放置于上侧卡盘11上。作业者以把定向平面与晶片定位销62-2～62-3相接的方式，并且以下侧晶片50-2的外周与晶片定位销62-1相接的方式把下侧晶片50-2放置于下侧卡盘12上。接着，作业者关闭负载固定室3的盖子，使负载固定室3内部变成真空状态。
如图11所表示，上侧晶片50-1与下侧晶片50-2的示例的晶片70有时发生变形。当晶片70放置于卡盘71上时，该卡盘71是上侧卡盘11与下侧卡盘12的示例，晶片70与卡盘71之间形成空间72。空间72中所填充的空气托起晶片70，晶片70在卡盘71的上方移动。
即，由上侧卡盘11与上侧切片50-1所夹着的空间中填充的气体是通过多个岛部分51-1～51-4的间隙向外部排气。这样的排气可以防止上侧卡盘11与上侧切片50-1所夹着的气体托起上侧晶片50-1，并且防止上侧晶片50-1在卡盘17的上方移动。另外，由下侧卡盘12与下侧晶片50-2所夹着的空间中填充的气体通过槽65向外部排气。这样的排气防止下侧卡盘12与下侧晶片50-2所夹着的气体托起下侧晶片50-2，并且防止下侧晶片50-2在下侧卡盘12的上方移动。
负载固定室3内部形成真空环境后，作业者开放闸阀5。作业者首先把上侧晶片50-1保持在试料台43-1上。图12表示上侧晶片50-1保持在试料台43-1的动作。如图12(a)所表示，作业者首先使用搬送装置8把承载有上侧晶片50-1的上侧卡盘11从上侧卡盘台6搬送到台阶承载器45上。如图12(b)所表示，作业者使搬送装置8的手柄17下降。这时，上侧卡盘11的多个定位孔53-1～53-32与台阶承载器45的多个定位销48-1～48-2分别嵌入，把上侧卡盘11保持在台阶承载器45上。
如图12(c)所表示，作业者使搬送装置8的手柄17避让到负载固定室3的内部。接着，作业者使试料台43-1沿垂直向下方向下降，试料台43-1的电介层与上侧晶片50-1接触，把上侧晶片50-1保持在试料台43-1上。这时，因为上侧卡盘11的多个晶片定位销52-1～52-3形成为不从上侧晶片50-1突出，上侧卡盘11的多个晶片定位销52-1～52-3不与试料台43-1接触。因此，常温接合装置1能够使上侧晶片50-1与试料台43-1更可靠地接触，也能够使上侧晶片50-1更可靠地保持在试料台43-1上。如图12(d)所表示，作业者使试料台43-1沿垂直向上方向上升，上侧晶片50-1从上侧卡盘11离开。上侧晶片50-1从上侧卡盘11离开后，作业者利用搬送装置8把没有承载上侧晶片50-1的上侧卡盘11从台阶承载器45向上侧卡盘台6搬送。
上侧晶片50-1保持在试料台43-1上后，作业者使下侧晶片50-2保持在台阶承载器45之上。图13表示下侧晶片50-2保持在台阶承载器45上的动作。如图13(a)所表示，作业者首先使用搬送装置8把承载有下侧晶片50-2的下侧卡盘12从下侧卡盘台7搬送到台阶承载器45上。如图13(b)所表示，作业者使搬送装置8的手柄17下降。这时，下侧卡盘12的多个定位孔63-1～63-32与台阶承载器45的多个定位销48-1～48-2分别嵌入，把下侧卡盘12保持在台阶承载器45上。如图13(c)所表示，作业者使搬送装置8的手柄17退避到负载固定室3的内部。
作业者关闭闸阀5，使保持在试料台43-1上的上侧晶片50-1与保持在台阶承载器45上的下侧晶片50-2常温接合。即，保持在试料台43-1上的上侧晶片50-1与保持在台阶承载器45上的下侧晶片50-2保持为离开状态，作业者使离子枪32向上侧晶片50-1与下侧晶片50-2之间释放粒子。该粒子照射上侧晶片50-1与下侧晶片50-2，除去形成于该表面的氧化物，除去附着在该表面上的杂质。作业者操作压接机构43-2，使试料台43-1沿铅直向下方向下降，使上侧晶片50-1向下侧晶片50-2接近。作业者操作台阶承载器45的定位机构，使上侧晶片50-1与下侧晶片50-2按设计接合，移动到保持在台阶承载器45上的下侧晶片50-2的位置上。作业者操作试料台43-1的压接机构43-2，使试料台43-1沿铅直向下方向下降，使上侧晶片50-1与下侧晶片50-2接触。上侧晶片50-1与下侧晶片50-2通过该接触接合，生成一块接合基板。这时，因为下侧卡盘12的多个晶片定位销62-1～62-3形成为不从下侧晶片50-2突出，所以下侧卡盘12的多个晶片定位销62-1～62-3不与试料台43-1或上侧晶片50-1接触。因此，常温接合装置1能够使下侧晶片50-2与上侧晶片50-1更加可靠的接触，也能够使上侧晶片50-1与下侧晶片50-2更加可靠的接合。另外，这时，下侧卡盘12的岛部分61大致与下侧晶片50-2全部接触。因此，防止接合时由施加的压力使下侧晶片50-2破损，常温接合装置1能够向上侧晶片50-1和下侧晶片50-2施加更大的压力。
该接合基板从试料台43-1脱离后，作业者使试料台43-1沿铅直向上方向上升。接着，作业者开放闸阀5，使用搬送装置8把承载有该接合基板的下侧卡盘12从台阶承载器45向下侧卡盘台7搬送。作业者关闭闸阀5，使负载固定室3的内部变为大气压环境。作业者打开负载固定室3的盖子，从设置于下侧卡盘台7的下侧卡盘12取出接合基板。
利用这样的常温接合方法，上侧晶片50-1与下侧晶片50-2不接触搬送装置8，防止接合面的污染，可以进行更可靠的常温接合。因此，更加提高常温接合装置1的信赖性。
用于常温接合的台阶与搬送装置之间进行晶片的传递，一般使用设置于接合室内的上升销。使用这样的常温接合方法，常温接合装置1不用必须设置该上升销，可以降低制造成本，减少维修。驱动该物体的驱动系统一般是释放气体，设置于室内时，污染该室内的环境。因此，常温接合装置1不设置驱动该上升销的驱动系统，所以可以减少释放的气体，防止污染接合晶片的环境。结果是，常温接合装置1可以防止污染上侧晶片50-1与下侧晶片50-2的接合面，进行更可靠的常温接合，更加提高了信赖性。
晶片为大口径化和极薄化。这时，当晶片直接保持在搬送装置8上时，可能出现变形、脱落和破损。使用这样的常温接合方法，下侧晶片50-2的一侧的面几乎全部与下侧卡盘12接触，保持在下侧卡盘12上进行搬送，可以减少变形、脱落和破损可能性。结果是，常温接合装置1能够进行更可靠的常温接合，更加提高信赖性。
另外，上侧晶片50-1也可以置换成形成为与圆盘状不同的异形晶片。这时，上侧卡盘11与上侧晶片50-1一样，通过减压时不移动该异形晶片，上侧卡盘11可以承载该异形晶片。因此，常温接合装置1可以防止该异形晶片接合面的污染，使该异形晶片进行更可靠的常温接合。下侧卡盘12也可以根据每个该异形晶片进行制作。
另外，下侧晶片50-2也可以置换成形成为与圆盘状不同的异形晶片。这时，下侧卡盘12与下侧晶片50-2一样，通过减压时不移动该异形晶片，下侧卡盘12可以承载该异形晶片。结果是，常温接合装置1可以防止该异形晶片接合面的污染，使该异形晶片进行更可靠的常温接合。下侧卡盘12也可以根据每个该异形晶片进行制作。这时，常温接合装置1不必要根据每个该异形晶片制作台阶承载器45，能够更加便宜地制作。
另外，形成于下侧卡盘12的槽65也可以是不同于格子状的其它形状。以放射状作为该形状的示例。为了提高下侧卡盘12与下侧晶片50-2所夹着气体的排气的效率，优选的是多个槽65，并且优选的是宽的槽65。另外，当上侧晶片50-1与下侧晶片50-2接合时，因为下侧晶片50-2产生变形，优选的是窄的槽65，并且优选的是数量少的槽65。因此，根据下侧晶片50-2的属性，优选适宜的设计槽65的形状。

Claims (14)

1.一种常温接合装置，其特征在于，包括：
负载固定室，内部环境被减压；
卡盘，设置于所述负载固定室内部；
所述卡盘在所述基板承载于所述卡盘上时，形成与所述基板接触的岛部分；
所述岛部分设置有流路，在所述基板承载于所述卡盘上时，该流路使所述卡盘与所述基板夹着的空间与外部连接。
2.如权利要求1所述的常温接合装置，其特征在于，还包括：
接合室；
闸阀，开关所述负载固定室与所述接合室的阀门；
搬送装置，当所述阀门开放时从所述负载固定室向所述接合室搬送所述卡盘；
所述接合室在所述基板设置于所述接合室内部时，所述基板与其它基板接合。
3.如权利要求2所述的常温接合装置，其特征在于，
所述卡盘形成法兰盘；
所述搬送装置通过与所述法兰盘中向下的支承面接触，保持所述卡盘。
4.如权利要求3所述的常温接合装置，其特征在于，
所述卡盘在所述法兰盘上形成有手柄定位部；
所述搬送装置形成有其它手柄定位部，该其它手柄定位部在搬送所述卡盘时与所述手柄定位部嵌合。
5.如权利要求4所述的常温接合装置，其特征在于，
所述手柄定位部是销；
所述其它的手柄定位部是切口。
6.如权利要求2～5的任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述接合室具备保持所述卡盘的下侧台阶，
所述卡盘形成有台阶定位部，
所述下侧台阶形成有其它台阶定位部，该其它台阶定位部在所述下侧台阶保持所述卡盘时，与所述台阶定位部嵌合。
7.如权利要求6所述的常温接合装置，其特征在于，
所述台阶定位部是孔，
所述其它台阶定位部是嵌入所述孔中的突起。
8.如权利要求6或权利要求7的任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，还包括：
摄影装置和校准装置，
在所述卡盘上形成有校准用孔，
所述摄影装置，在所述基板承载于所述卡盘的情况下，在所述下侧台阶保持所述卡盘时，经由所述校准用孔对所述基板的图像摄影；
所述校准装置以所述图像为基准驱动所述下侧台阶。
9.如权利要求8所述的常温接合装置，其特征在于，
所述岛部分形成有与所述基板的一侧的面大致全部接触的接触面，
所述接触面上形成有作为所述流路的槽。
10.如权利要求1～9的任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述卡盘设置有多个基板定位销；
所述多个基板定位销被设置为，在所述基板承载于所述卡盘上时，所述基板的边缘与所述多个基板定位销的全部接触。
11.如权利要求10所述的常温接合装置，其特征在于，
所述多个基板定位销被设置为以下形态：在所述基板承载于所述卡盘上时，所述多个基板定位销的前端设置于，所述基板表面中的与所述卡盘接触的面与所述面的背面之间。
12.如权利要求1～7的任意一项所述的常温接合装置，其特征在于，
所述岛部分不与所述基板的一侧的面的中央部分接触，而与所述基板的一侧的面的外周部分接触。
13.一种常温接合方法，其特征在于，包括以下步骤：
减压步骤，对设置有承载了基板的卡盘的负载固定室的内部进行减压；
搬送步骤，所述负载固定室的内部减压后，从所述负载固定室的内部向接合室搬送所述卡盘；
在所述基板承载于所述卡盘上时，所述卡盘形成有与所述基板接触的岛部分；
所述岛部分形成有流路，在所述基板承载于所述卡盘上时，该流路使所述卡盘与所述基板夹着的空间与外部连接。
14.如权利要求13所述的常温接合方法，其特征在于，
所述接合室具备上侧台阶和下侧台阶；
所述基板具备上侧基板和下侧基板；
所述卡盘具备上侧卡盘和下侧卡盘，
常温接合方法还具备以下步骤：
保持步骤，在所述上侧基板承载于所述上侧卡盘上的情况下，并且在所述下侧台阶保持所述上侧卡盘时，通过所述上侧台阶与所述下侧台阶的接近，将所述上侧基板保持在所述上侧台阶上；
接合步骤，所述上侧基板保持在所述上侧台阶上后，在所述下侧基板承载于所述下侧卡盘的情况下，并且，在所述下侧台阶保持所述下侧卡盘时，通过所述上侧台阶与所述下侧台阶的接近，将所述上侧基板与所述下侧基板接合。
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