CN109560019B - 工件结合设备、控制结合波传播的方法以及工件结合系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种在半导体工艺期间用来控制结合波的传播的装置和方法。装置具有一第一吸座，以选择性地保持一第一工件。一第二吸座选择性地保持一第二工件。第一和第二吸座选择性地固定第一工件和第二工件各自的至少一周边。一空气真空沿圆周方向位于第一吸座和第二吸座之间的区域中。空气真空是配置为在第一工件和第二工件之间引发真空，以选择性地从传播点将第一工件和第二工件结合。空气真空可以是局部空气真空枪、一真空盘或围绕第一吸座和第二吸座之间的区域的周边的一空气气帘。空气气帘在第一和第二吸座之间的区域内引发较低的压力。

Description

工件结合设备、控制结合波传播的方法以及工件结合系统
技术领域
本公开涉及一种半导体处理制造设备以及控制结合的方法，特别涉及一种半导体处理制造设备以及用于控制压力和操纵一结合波晶圆级结合的方法。
背景技术
摩尔定律是指英特尔联合创始人戈登·摩尔于1965年所做的观察。摩尔注意到，自从他们的发明开始，集成电路上每平方英寸的晶体管数量每年翻了一倍。小特征尺寸允许在一晶圆上制造数十万甚至数百万个装置。然而，相邻晶体管的靠近可能导致晶体管的装置遭受较差的金属层绝缘或导致装置之间的漏电流，因此降低了性能。在半导体晶圆(例如，硅晶圆)上通过多个工艺步骤(例如，蚀刻工艺，光刻工艺，沉积工艺等)制造多个集成芯片，然后将半导体晶圆切割成单独的集成芯片。为了实现更高的集成化，简化封装工艺，或耦合电路或其他元件等，在某些情况下，在切割步骤之前会将两个或更多个晶圆结合在一起，并且在薄片化之后的晶圆的两侧制造电路。晶圆级结合(Wafer level bonding)是一种很有前景来“超越摩尔”的技术，通过结合不一定根据摩尔定律扩展的功能，可以为装置提供增加的数值。
发明内容
本公开的实施例提供了一种工件结合设备，用以控制一第一工件和一第二工件之间的一结合波的传播。工件结合设备包括一第一吸座以及第二吸座。第一吸座配置以选择性地固定第一工件，而第二吸座配置以选择性地在靠近第一工件的一预定位置固定第二工件。一真空装置，设置在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域，其中周边区域是邻近于第一工件以及第二工件各自的周边。真空装置配置以选择性地在第一工件和第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和周边区域之间的一压力差选择性地使第一工件和第二工件从传播点朝向彼此吸引。
本公开的实施例进一步提供一种方法，用于在第一工件与第二工件的结合的同时控制结合波的传播。举例而言，方法包括选择性地将第一工件固定到第一吸座并且选择性地将第二工件固定到第二吸座，其中第一吸座和第二吸座进一步设置以使第一工件和第二工件的相对表面彼此相向。在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域引发一真空，其中真空通过一传播点和周边区域之间的一压力差使第一工件和第二工件从传播点朝向彼此吸引。
本公开的实施例进一步提供了用以控制第一工件和第二工件之间的一结合波的传播的工件结合系统。举例而言，工件结合系统包括第一吸座和第二吸座，第一吸座配置以选择性地固定第一工件，第二吸座配置以选择性地在靠近第一工件的一预定位置固定第二工件。真空装置可以设置在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域，其中周边区域是邻近于第一工件以及第二工件各自的周边。此外，可以提供一控制器，控制器是配置以选择性地经由控制真空装置在第一工件和第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和周边区域之间的一压力差选择性地使第一工件和第二工件的相对表面从传播点朝向彼此吸引。
附图说明
本公开可通过之后的详细说明并配合图示而得到清楚的了解。要强调的是，按照业界的标准做法，各种特征并没有按比例绘制，并且仅用于说明的目的。事实上，为了能够清楚的说明，因此各种特征的尺寸可能会任意地放大或者缩小。
图1表示了在结合之前两个工件的一些实施例的示意剖视图。
图2表示了在结合后两个工件的一些实施例的剖面示意图。
图3表示了在结合两个工件之前的示范性结合设备的一些实施例的剖面示意图。
图4表示了在结合两个工件之前的另一示范性结合设备的一些实施例的剖面示意图。
图5表示了在结合两个工件之前的又一示范性结合设备的一些实施例的剖面示意图。
图6表示了根据图4的实施例的另一示范性结合设备以及同时进行结合的两个工件的一些实施例的剖面示意图。
图7表示了具有多个真空枪的一结合设备的一些实施例的平面示意图。
图8表示了具有多个真空枪的一结合设备的一些实施例的局部剖视图。
图9表示了具有多个真空枪的另一结合设备的一些实施例的平面示意图。
图10表示了具有一真空盘的一结合设备的一些实施例的平面示意图。
图11表示了具有一真空盘的一结合设备的一些实施例的局部剖视图。
图12表示了具有一气帘的一结合设备的一些实施例的平面示意图。
图13表示了具有一气帘的一结合设备的一些实施例的局部剖视图。
图14表示了根据一些实施例的用于结合两个工件的系统。
图15表示了使用金属隔离测试电路的一些实施例的流程图。
附图标记说明：
102 第一工件
104 第二工件
106 第一半导体基板
108 第二半导体基板
110 第一互连层
112 第二互连层
114 介电层
116 表面
118 缺陷
120 界面
122 结合产品
200 工件结合设备
202 第一工件
204 第二工件
206 第一吸座
208 周边
210 第一吸座表面
212 第一静电吸座
214 第一吸座周边电极
216 第一吸座中心电极
218 中心区域
220 第二吸座
221 预定位置
222 周边
224 第二吸座表面
226 第二静电吸座
226 第二静电吸座
228 第二吸座周边电极
230 第二吸座中心电极
232 中心区域
300 工件结合设备
306 第一吸座
310 第一吸座表面
312 第一真空吸座
314 第一吸座周边凹槽
316 第一吸座中央凹槽
320 第二吸座
324 第二吸座表面
326 第二真空吸座
328 第二吸座周边凹槽
330 第二吸座中央凹槽
332 中心区域
400 工件结合设备
406 第一吸座
410 第一吸座表面
412 第一机械吸座
414 第一吸座机械夹具
420 第二吸座
424 第二吸座表面
426 第二机械吸座
428 第二吸座机械夹具
500 真空装置
502 周边区域
504、506 相对表面
508 传播点
510 真空
512 局部真空枪
514 位置
550 中心
600 真空盘
700 气帘装置
702 路径
710 传播引发装置
712 销
800 位移感测装置
802 广角红外线电荷耦合元件
900 工件结合系统
902 控制器
904 真空泵
1000 控制结合波传播的方法
1002、1004、1006、1008、1010 操作
P1 压力
P2 压力
Pflow 第一压力
具体实施方式
本公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下的公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本公开书叙述了一第一特征形成于一第二特征的上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下公开书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其与空间相关用词。例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。甚至，用词“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是通用识别符码，因此，在各种实施例中可以互相交换。例如，虽然在一些实施例中一个元件可以被称为“第一”元件，但是在其他实施例中该元件可以被称为“第二”元件。
用于电子装置的半导体芯片通常包括装设在一载体或一基板上的半导体晶粒。为了增加半导体芯片的密度和功能，已经尝试创建3D-IC或三维集成电路。一般来说，3D-IC包括彼此堆叠的多个半导体晶粒，例如一个半导体晶粒结合在另一个半导体晶粒的顶部。电性连接将每个堆叠的半导体晶粒上的接触垫(contact pad)电性耦接至外部接点。晶粒可以包括不同的功能或简单地增加单一功能的密度，例如一存储器。
一般来说，建立3D-IC的步骤包括了将已形成多个晶粒于其上的一第一晶圆结合到一第二晶圆上，第二晶圆上也形成有多个晶粒。将这些晶圆对准，使得一个晶圆的多个晶粒与另一个晶圆的多个晶粒对准。如上所述，晶圆的多个晶粒可以具有不同的功能或对单一类型的功能(例如存储器)提供密度上的增加。一旦结合，通常地通过暴露与底部晶圆电性耦接的硅通孔(through silicon via)来执行薄化工艺，以形成电性连接。
本公开是一般地关于半导体处理制造设备(semiconductor processingmanufacturing apparatus)以及用于控制压力和操纵一结合波晶圆级(bonding wavewafer-level)结合的方法，因此本公开减轻了先前在这种结合期间所看到的缺陷。本公开的一般目的包括一个装置依方法，用以提供一真空装置(例如，空气真空)，且此真空装置周向地(circumferentially)位于第一吸座和第二吸座之间的一区域内，其中第一吸座和第二吸座中的每一者是分别配置以选择性地固定相应的第一工件和第二工件(例如，一个实质上圆形的半导体晶圆)的至少一周边。真空装置例如可包括多个局部真空枪(localizedvacuum guns)，这些真空枪定位在围绕第一吸座和第二吸座之间的前述区域的周边的相应的多个位置处。在另一个例子中，真空装置可以替代地包括定位以围绕第一吸座和第二吸座之间的前述区域的周边的真空盘(vacuum disk)，其中空气真空盘提供实质均匀的真空以围绕前述周边。在另一个例子中，真空装置还可以进一步可替代地包括空气或气帘，围绕地定位于第一吸座和第二吸座之间的前述区域的周边，其中空气或气帘配置以沿着不平行于第一与第二吸座的路径以第一压力发射空气，并且其中空气帘是配置以在第一以及第二吸座之间的前述区域内引发真空或较低的压力。
例如，本公开的真空装置被配置以在第一工件和第二工件之间引发真空，在其中选择性地从一传播点连结第一工件和第二工件。举例而言，传播点优选地相对于第一工件和第二工件的表面位于中间，其中传播点可以通过一装置提供，此装置是配置以选择性地在传播点将第一工件和第二工件中的一个或多个挤压向朝向另一个。在另一个实施例中，进一步提供一广角红外线电荷耦合元件(IR CCD)或其他位移感测装置在第一工件和第二工件在结合的同时监控两者之间的结合波。本公开如此包括一新颖装置以及在芯片级结合期间用来控制结合波的传播的方法。本公开进一步有利地减少了结合后的第一和第二工件中的边缘缺陷(例如，气泡或其他缺陷)，并且进一步在它们之间提供了更均匀的结合。
为了更好地理解本公开，现在请参考图1，其中示出了一第一工件102和一第二工件104。举例来说，根据本明的一个示范性实施例，第一工件102和第二工件104是准备以进行接合。第一工件102和第二工件104例如分别包括一第一半导体基板106和一第二半导体基板108，由此在其上形成电子电路(未表示)。第一半导体基板106和第二半导体基板108例如可以各自包括掺杂或保持未掺杂的主体硅(Si)。在一个替代的例子中，一个或多个第一半导体基板106和第二半导体基板108包括绝缘层上覆半导体结构(semiconductor-on-insulator，SOI)基板的一主动层。通常来说，绝缘层上覆半导体结构基板包括形成在一绝缘层上的一半导体材料层，例如硅。举例来说，绝缘层例如可以包括埋藏氧化物(buriedoxide，BOX)层或氧化硅层。绝缘层例如是设置在一基板上，并且此基板可以是一硅或玻璃基板。本公开考虑使用其他基板，例如多层或梯度基板(gradient substrate)。在根据本公开的其他例子中，包含了微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)的基板可以彼此结合。根据其他例子，本公开考虑了用于利用两个遮罩的混合结合的基板，或来自具有非MEMS装置和MEMS装置的混合系统的其他基板。
虽然未表示，但已形成在基板上的电子电路可包括适用于特定应用的任何类型的电路。在一个实施例的例子中，电路包括形成在基板上的电子装置以及一个或多个覆盖在电子装置上的介电层。金属层可以形成于介电层之间，以在电子装置之间按路径传送电信号。电子装置也可以形成在一个或多个介电层中。
在一个例子中，电子电路可以包括各种N型金属氧化半导体(NMOS)及/或P型金属氧化半导体(PMOS)装置，例如晶体管、电容器、电阻器、二极管、光二极管，保险丝等，由此这些元件是互连以形成配置以执行一个或多个功能的结构。一个或多个功能可以由各种结构执行，例如存储器结构、处理结构、感测器、放大器、电力分配结构，输入/输出电路或各种其他结构。应理解的是，提供上述例子是为了说明的目的，以便对于本公开获得更好的理解，并且所述例子并不意图以任何方式限制本发明。应当理解的是，其他各种电子电路可实现以执行各种应用，并且所有这些应用都被认为落入本公开的范围内。
在一个例子中，第一工件104和第二工件106可以具有分别形成在其上的一第一互连层110和一第二互连层112。第一互连层110和第二互连层112中的每一者可以包括一个或多个介电层114，由此一个或多个介电层可以由低K介电材料、氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、氟化硅酸盐玻璃(FSG)等，通过本领域已知的任何合适的方法来形成。一个或多个介电层114包括一氧化物，是可以通过化学气相沉积(CVD)技术并使用四乙氧基硅烷(tetra-ethyl-ortho-silicate，TEOS)和作为前驱物的氧气所形成的。其他材料和工艺可以被使用。要注意的是，介电层114可各自包括多个介电层，在介电层之间形成或不形成蚀刻停止层。
在结合第一工件102和第二工件104之前，可以进行各种清洁和结合预备步骤。例如，可以在第一工件102和第二工件104上执行标准湿式清洁步骤(RCA清洁法)，其包括去除有机污染物(例如有机清洁和微粒清洁步骤)、去除薄氧化物层(例如氧化物剥离步骤)及/或去除离子污染物。第一工件102和第二工件104的表面116可以通过暴露于各种处理气体而在大气压力下被活化，这取决于工件的选区，并且接着在对准之前可以用去离子水进一步冲洗、安装到相应的吸座上，并且放置在用于结合的结合腔室中。然而，应当理解的是，第一工件102和第二工件104的表面116的清洁和预备仅仅是为获得在工件之间足够且可接受的结合的一预备步骤。
根据本公开而可以理解的是，现有工件的结合在工件的结合期间受到所谓的“结合波(bond wave)”传播的控制能力的影响。例如，图2中是在大气压力下使用传统的商业结合设备来结合第一工件102和第二工件104，第一和第二工件102与104是彼此面对面定位并且彼此邻近地放置以进行结合。由于上述结合通常是在大气压力条件下进行，因此在第一工件102和第二工件104之间的结合期间可能会挤出空气或气体。然而，空气或气体可能被有害地夹带在第一工件102和第二工件104之间，因此在所产生的一结合产品122中的一界面120处造成一缺陷118。此外，由于第一工件102和第二工件104通常是实心的并且在结合期间通常是受到一吸座工具的约束，因此难以控制结合波的传播或扩散，并且同时实现充分的对准而不引入会造成缺陷118的夹带空气或气体。
根据本公开可以有利地理解到，第一工件102和第二工件104的表面处理以及结合期间的总真空或压力水平将影响结合波的速度。因此，本公开内容导入了一种结合系统，其配置以通过提供局部压力差来控制结合波，并且实时(in-situ)监控结合波的传播，从而可以有利地改善产线良率(例如，在所产生的结合工件中测量空隙和缺陷)。
因此，根据本公开的一个实施例，并且如图3中所示的示范性实施例中所示，提供一个示范性的工件结合设备200，用于在第一工件202和第二工件204结合同时来控制第一工件202和第二工件204之间的结合波的传播。
根据本公开的多个示范性实施例，工件结合设备200包括一第一吸座206，配置以选择性地将第一工件202固定于其上。例如，第一吸座206配置以选择性地将第一工件202的至少一周边(periphery)208固定到与第一吸座206相关联的一第一吸座表面210。根据一个实施例，第一吸座206包括一第一静电吸座212(或者称为一电伸缩吸座(electrostrictionchuck))。因此，第一静电吸座212可包括一个或多个第一吸座周边电极214，其中一个或多个第一吸座周边电极214是配置以选择性地静电吸引第一工件202的周边208朝向第一吸座表面210。此外，根据另一实施例，第一静电吸座212可包括一个或多个第一吸座中心电极216，其中一个或多个第一吸座中心电极216是配置以选择性地静电吸引第一工件202的一中心区域218朝向第一吸座表面210。在第一静电吸座212中可以设置任意数量的第一吸座中心电极216和第一吸座周边电极214，由此可以选择性地启动这些第一中央吸座电极和第一吸座周边电极，以将第一工件202静电地固定到第一吸座表面210，并且通过控制提供给各个第一吸座中心电极216和第一吸座周边电极214的功率或电流来变动整个第一吸座表面210的吸引程度。
根据本公开的另一示范性实施例，工件结合设备200包括一第二吸座220，配置以选择性地将第二工件204固定于其上，其中第二吸座220是配置以选择性地将第二工件204固定在靠近第一工件202的一预定位置221(例如，机构上的间隔维持小于100微米内)。例如，第二吸座220是配置以选择性地将第二工件204的至少一周边222固定到与第二吸座220相关联的一第二吸座表面224。根据一个实施例，第二吸座220包括一第二静电吸座226(或者称为一电伸缩吸座)。因此，第二静电吸座226可包括一个或多个第二吸座周边电极228，其中一个或多个第二吸座周边电极228配置以选择性地静电吸引第二工件204的周边222朝向第二吸座表面224。再者，根据另一实施例，第二静电吸座226可包括一个或多个第二吸座中心电极230，其中一个或多个第二吸座中心电极230配置以选择性地静电吸引第二工件204的一中心区域232朝向第二吸座表面224。在第二静电吸座226中可以设置任意数量的第二吸座中心电极230和第二吸座周边电极228，由此可以选择性地启动第二吸座中心电极230和第二吸座周边电极228，以将第二工件204静电地固定到第二吸座表面224，并且通过控制提供给各个第二吸座中心电极230和第二吸座周边电极228的功率或电流，来变动整个第二吸座表面224的吸引程度。
图4示出了另一实施例，其中提供了另一个工件结合设备300，具有一第一吸座306，配置以选择性地将第一工件202固定于其上。例如，第一吸座306配置以选择性地将第一工件202的至少所述周边208固定到与第一吸座306相关联的一第一吸座表面310。在图4的本实施例中，第一吸座306包括以一第一真空吸座312。于是，第一真空吸座312可包括一个或多个第一吸座周边凹槽314，其中一个或多个第一吸座周边凹槽314是配置以通过施加于其上的真空而选择性地将第一工件202的周边208吸向第一吸座表面310。此外，根据另一实施例，第一真空吸座312可包括一个或多个第一吸座中央凹槽316，其中一个或多个第一吸座中央凹槽316配置以通过施加于其上的真空而选择性地将第一工件202的中心区域218吸向第一吸座表面310。在第一真空吸座312中可以设置任意数量的第一吸座中央凹槽316和第一吸座周边凹槽314，由此可以选择性地将真空施加到第一吸座中央凹槽316和第一吸座周边凹槽314，以将第一工件202固定到第一吸座表面310，由此通过控制通过相应的第一吸座中央凹槽316和第一吸座周边凹槽314的流量以改变在第一吸座表面310上的真空。
根据本公开的另一示范性实施例，图4的工件结合设备300包括一第二吸座320，配置以选择性地将第二工件204固定于其上。例如，第二吸座320是配置以选择性地将第二工件204的至少所述周边222固定到与第二吸座320相关联的一第二吸座表面324。根据一个实施例，第二吸座320包括一第二真空吸座326。于是，第二真空吸座326可包括一个或多个第二吸座周边凹槽328，其中一个或多个第二吸座周边凹槽328配置以通过施加在其上的真空来选择性地吸引第二工件204的周边222朝向第二吸座表面324。此外，根据另一实施例，第二真空吸座326可包括一个或多个第二吸座中央凹槽330，其中一个或多个第二吸座中央凹槽330是配置以通过施加在其上的真空来选择性地将第二工件204的一中心区域332吸引至第二吸座表面324。在第二吸座320中可以设置任意数量的第二吸座中央凹槽330和第二吸座周边凹槽328，由此可以选择性地将真空施加到第二吸座中央凹槽330和第二吸座周边凹槽328，通过控制通过相应的第二吸座中央凹槽330和第二吸座周边凹槽328的流量以改变在第二吸座表面324上的真空，以选择性地变动第二工件204固定至第二吸座表面324的程度。
图5示出了另一替代的实施例，其中提供了另一个工件结合设备400，具有一第一吸座406，配置以选择性地将第一工件202固定于其上。例如，第一吸座406配置以选择性地将第一工件202的至少所述周边208固定到与第一吸座406相关联的一第一吸座表面410。在图5的本实施例中，第一吸座406包括一第一机械吸座412。于是，第一机械吸座412可包括一个或多个第一吸座机械夹具414，其中一个或多个第一吸座机械夹具414是配置以通过其机械致动(例如，一个或多个第一吸座机械夹具414的转动或其他操纵)来选择性地将第一工件202的周边208固定到第一吸座表面410。在第一机械吸座412中可以提供任何数量的第一吸座机械夹具414，由此可以选择性地将机械式夹持施加到第一工件202的周边208。
根据本公开的另一示范性实施例，图5的工件结合设备400包括一第二吸座420，配置以选择性地将第二工件204固定于其上。例如，第二吸座420配置以选择性地将第二工件204的至少所述周边222固定到与第二吸座420相关联的一第二吸座表面424。根据一个实施例，第二吸座420包括一第二机械吸座426。于是，第二机械吸座426可包括一个或多个第二吸座机械夹具428，其中一个或多个第二吸座机械夹具428配置以通过其机械致动(例如，一个或多个第二吸座机械夹具428的转动或其他操纵)来选择性地将第二工件204的周边222吸引至第二吸座表面424。在第二机械吸座420中可以设置任意数量的第二吸座机械夹具428，由此可以选择性地将机械式夹持施加到第二工件204的周边222。
请整体地参照图3，根据本公开的另一示范性实施例，进一步提供了一真空装置500并将其定位在一周边区域502，周边区域502通常是定义在第一吸座206和第二吸座220之间(例如，在图3的第一吸座306和第二吸座320之间以及图4的第一吸座406和第二吸座420之间)。如图2所示，周边区域502例如是靠近第一工件202和第二工件204的各自的周边208和周边222。根据一个示范性实施例，真空装置500是配置以选择性地在各自的第一工件202和第二工件204的相对表面504,506之间引发真空。这样一来，在第一工件202和第二工件204各自的相对表面504,506之间引起的真空选择性地通过传播点和周边区域502之间的压力差使第一工件202和第二工件204从一传播点508(例如，第一工件202和第二工件204的中心)朝向彼此吸引。
为了更好地理解本公开，现在提供多个实施例涉及使用图3的工件结合设备200的真空设备500作为例子。然而，应该注意的是，真空装置500的类似应用可以应用于任何其他的工件结合设备，例如图4与图5中的那些工件结合设备。如图3所示并且如上所述，真空装置500配置以选择性地在第一工件202和第二工件204各自的相对表面504,506之间产生真空(如箭头所示)。真空驱使第一工件202的中心区域218和第二工件204的中心区域232朝向彼此，这是由于压力P1和压力P2之间的真空510所引起的压力差，其中压力P1小于压力P2，如图6所示。压力P2例如可以是大气压力或大于压力P1的另一压力。
根据一个实施例，如图7的平面图中所示的例子所示出，真空装置500包括多个局部真空枪512。多个局部真空枪512例如是定位在周边区域502周围的相应的多个位置514处。如图8的剖面图所示，多个局部真空枪512中的每一个例如是配置以引发真空510，由此较低的压力P1通常是局部的并且提供图6中所示出的压力P1和压力P2之间的压力差(例如，压力P1<压力P2)。此外，一个或多个第一吸座周边凹槽314和一个或多个第二吸座周边凹槽328选择性地维持住相应的第一工件202和第二工件204的周边208和周边222，并且同时一个或多个第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330选择性地释放第一工件202的相应中心区域218和第二工件204的中心区域232。
应当理解的是，图3的第一吸座周边电极214、第一吸座中心电极216、第二吸座周边电极228和第二吸座中心电极230可以用来加上或替代图8的相应的第一吸座周边凹槽314、第一吸座中央凹槽316、第二吸座周边凹槽328和第二吸座中央凹槽330。同样地，图5的第一吸座机械夹具414和第二吸座机械夹具428可以用来加上或替代图8中的相应的第一吸座周边凹槽314和第二吸座周边凹槽328。
在一个例子中，由图8的真空装置500所提供的较低的压力P1首先克服了由一个或多个第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330所提供的保持真空，并且同时一个或多个第一吸座周边凹槽314以及一或多个第二吸座周边凹槽328可提供更大的保持真空，此保持真空是不会被较低的压力P1所克服。换句话说，由第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330，以及一个或多个第一吸座周边凹槽314和一个或多个第二吸座周边凹槽328所提供的真空可以选择性地改变或以其他方式控制，以提供第一工件202和第二工件204从图7的传播点508的结合的传播。
虽然图7示出了真空装置500，其包括三个局部真空枪512，其是大致上等间隔在围绕周边区域502的三个位置514处，但是本公开可考虑任意数量的局部真空枪，是等距地或不等距地间隔围绕在周边区域，并且这些多个局部真空枪的所有配置都被认为落入本公开的范围内。例如，如图9所示，八个局部真空枪512是设置在八个相应的位置514处，由此局部真空枪512不是等间隔地围绕周边区域502。根据一个实施例，如果图8的较低的压力P1对于图9中的所有八个局部真空枪512是保持不变的，便可以提供图9所示的这种配置，以将传播点508从第一工件202的一中心550移动或改变。基于相应的第一工件202和第二工件204的选区、物理结构或形状，这样移动传播点508例如是对于控制图3至图6中的第一工件202和第二工件204的接合是有利的。
根据另一个例子，图7或图9中的多个局部真空枪512中的每一个都可以被配置以独立地提供图8中的一相应的局部真空压力(压力P1)，其可以从一个局部真空枪变换到另一个局部真空枪，其中传播点508可进一步基于由多个局部真空枪所提供的相应的局部真空压力而改变。
在另一个示范性实施例中，真空装置500包括图10中所示的一真空盘600，其中真空盘600是配置以在较低的压力P1下提供一实质地均匀的真空围绕周边区域502。因此，传播点508通常是相对于图11的第一工件202和第二工件204的相对表面位于中央处(例如，图10的中心550与传播点508重合)。以类似于上述的方式，如图11所示，一个或多个第一吸座周边凹槽314和一个或多个第二吸座周边凹槽328选择性地保持相应的第一工件202和第二工件的周边208和周边222，并且同时一个或多个第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330可以选择性地释放第一工件202的相应中心区域218和第二工件204的中心区域232，或者提供较小的真空给第一工件202的相应中心区域218和第二工件204的中心区域232。
在一个实施例中，由真空盘600所提供的较低的压力P1首先克服由一个或多个第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330所提供的保持真空，并且同时一个或多个第一吸座周边凹槽314与一个或多个第二吸座周边凹槽328可以提供一保持真空，此保持真空在结合波从传播点开始时不会被较低的压力P1所克服。换句话说，由第一吸座中央凹槽316和第二吸座中央凹槽330所提供的真空，以及一个或多个第一吸座周边凹槽314和一个或多个第二吸座周边凹槽328所提供的真空可以选择性地改变或以其他方式控制，以提供第一工件202和第二工件204从图10的传播点508的结合的传播。
在又一个示范性实施例中，真空装置500包括图12中所示的一气帘装置700。气帘装置700例如是位于周边区域502中，其中气帘装置700是配置以沿着不平行于第一工件202和第二工件204的相对表面504与506的一路径702以一第一压力Pflow发出一气体(例如，空气，诸如氮气的惰性气体或其他气体)。例如，路径702可以大致垂直于或相对于第一工件202和第二工件204的相对表面504与506以其他方式形成角度。因此，通过伯努利效应，沿着路径702以第一压力Pflow发射气体会在第一工件202和第二工件204之间产生真空510或较低的压力P1。气帘装置700例如可包括多个喷嘴(未表示)，或包围周边区域502的整体孔(unitary orifice，未示出)。
根据另一实施例，可以进一步提供如图6中所示出的一传播引发装置710，其中，传播引发装置710被配置以选择性地在传播点508处将第一工件202和第二工件204中的一个或多个朝向另一个按压。传播引发装置710例如可以包括一销712或其他机构，配置以在传播点508处选择性地将第一工件202和第二工件204中的一个或多个朝向另一个按压。
根据又一示范性实施例，图3至图6中的工件结合设备200、300与400中任一者可以进一步包括一位移感测装置800，例如一广角红外线电荷耦合元件(IR CCD)802，其中位移感测装置800有利地配置以在第一工件202和第二工件204之间吸引的同时监控它们之间结合波，以及同时监控在它们之间的吸引力，如上述所讨论的。例如，可以有利地利用这种对结合波的监控(例如，第一工件202和第二工件204从传播点508向外朝向周边区域502的结合的传播)来控制上述任何真空装置500所提供的真空510。
图14示出了本公开的另一示范性实施例，其中提供了一工件结合系统900，用于利用图3至图6中的任何工件结合设备200、300与400来控制第一工件202和第二工件204之间的结合波的传播。为了说明的目的，本实施例使用图4和图6的工件结合设备300来做说明。图14的工件结合系统900例如包括一控制器902，控制器902是配置以选择性地将第一工件202固定到第一吸座306，并且通过控制第一吸座306和第二吸座320而在靠近第一工件202的一预定位置选择性地将第二工件204固定到第二吸座320。
根据各种实施例，工件结合系统900进一步包括所述真空装置500，其中控制器902是配置以控制与真空装置500相关联的一真空泵904，以选择性地在第一工件202和第二工件202之间引发真空510。这样一来，控制器902配置以使第一工件202和第二工件204各自的相对表面504与506因传播点508和周边区域502之间的压力差而从传播点508朝向彼此吸引。
应当理解的是，工件结合系统900的控制器902还可以配置以控制本文中所述的真空装置500的任何方面。例如，控制器902可以被配置以进一步监控结合波(例如，第一工件202和第二工件204从传播点508向外朝向周边区域502的结合的传播)，由此真空510可进一步控制真空泵904中的一个或多个，以及控制与真空装置500相关的位置和压力(例如，与多个局部真空枪512及/或图7至图9中各自的多个位置514相关联的真空。
本公开进一步提供了一种控制结合波传播的方法1000，如图15中所示，用于控制第一工件202与第二工件204结合时结合波的传播，例如可以在任何前述讨论中的实施例使用。应当注意的是，虽然示范性的方法在本文中被示出和描述为一系列动作或事件，但是应当理解的是，本公开不限于这些动作或事件的所表示的顺序，因为一些操作可以不同的顺序发生及/或根据本公开与除了本文所示与所述之外的其他步骤同时进行。此外，应当理解的是，这些方法可以用与本文表示与描述的相关联的系统以及未表示出的其他相关联的系统来实现。
如图15中所示，方法1000开始于操作1002，其中第一工件是选择性地固定到第一吸座。例如，图3至图6中任何一者的第一工件202可以选择性地固定到各自的图3至图5中的第一吸座206、306与406中任何一者。
在图15的操作1004中，第二工件是选择性地固定到第二吸座。例如，图3至图6中任何一者的第二工件204可以选择性地固定于各自的图3至图5中的第二吸座220、320与420中任何一者。
在一个实施例中，在图15的操作1002中选择性地将第一工件固定到第一吸座并且在步骤1004中选择性地将第二工件固定到第二吸座包括了固定第一工件和第二工件的至少一各自的周边，例如各自的图3至图5中各自的第一和第二工件202和204的周边208和周边222。
在图15的操作1006中，定位第一吸座和第二吸座，使得各自的第一工件和第二工件的相对表面彼此面对。例如，各自的图3至图5的第一吸座206、306与406以及第二吸座220、320与420是定位而使得各自的第一工件202和第二工件204的相对表面504与506彼此面对并且彼此以一预定距离分离(例如，大约100微米或更小)。
在图15的操作1008中，在一般定义在第一吸座和第二吸座之间的周边区域中引发真空，其中通过传播点和周边区域之间的一压力差，真空使第一工件和第二工件从传播点朝向彼此吸引。例如，图14的真空泵904是利用来在第一吸座306和第二吸座320之间的周边区域502中引发真空510。这种真空510的引发会使第一工件202和第二工件204因上述压力差而从传播点508彼此吸引。
在图15的操作1008中，在第一吸座和第二吸座之间的周边区域中引发真空例如可以包括在围绕周边区域的多个位置处引发多个局部真空压力，其中传播点是基于多个局部真空压力来定义，例如参考上面图7至图9所示与所描述的内容。
或者，在图15的操作1008中，在第一吸座和第二吸座之间的周边区域中引发真空例如可以包括通过围绕设置于周边区域的真空盘，例如参考图10和图11所示和所述，在第一吸座和第二吸座之间的区域的周边提供实质均匀的真空。
在又一个实施例中，在图15的操作1008中，在第一吸座和第二吸座之间的周边区域中引发真空例如可以包括沿着不平行于各自的第一工件和第二工件的相对表面的一路径以第一压力在周边区域中发射气体，其中是通过伯努利效应在第一工件和第二工件之间引发真空，例如参照上面的图12至图13所示和所述的内容。
操作1008例如可以包括提供实质均匀的真空围绕周边区域，其中传播点通常是相对于各自的第一工件和第二工件的相对表面位于中间。
在另一个实施例中，第一工件和第二工件中的一个或多个可以在传播点处进一步被按压而朝向彼此，从而引发第一工件和第二工件朝向彼此吸引。
在又一个实施例中，方法1000可以进一步包括在操作1010中通过一或多个广角红外线电荷耦合元件和一位移感测装置来监控结合波，由此可以进一步利用对结合波的监控来控制在操作1008中所引起的真空。
因此，根据本公开的各个实施例，提供了一种工件结合设备，用以控制一第一工件和一第二工件之间的一结合波的传播。工件结合设备包括一第一吸座以及第二吸座。第一吸座配置以选择性地固定第一工件，而第二吸座配置以选择性地在靠近第一工件的一预定位置固定第二工件。一真空装置，设置在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域，其中周边区域是邻近于第一工件以及第二工件各自的周边。真空装置配置以选择性地在第一工件和第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和周边区域之间的一压力差选择性地使第一工件和第二工件从传播点朝向彼此吸引。
在一些实施例中，第一吸座以及第二吸座配置以选择性地至少固定第一工件以及第二工件的各自的周边。第一吸座以及第二吸座其中一或多者可分别包含一静电吸座、一真空吸座以及一机械吸座的其中一者。
在各种实施例中，真空装置包含多个局部真空枪，分别设置于多个环绕周边区域的位置。在一些实施例中，这些局部真空枪的每一者配置以独立地提供一局部真空压力，其中传播点是基于由这些局部真空枪所提供的各个局部真空压力而变化。
在一些实施例中，真空装置包括一真空盘，配置以提供一实质地均匀的真空围绕周边区域，其中传播点是相对于第一工件以及第二工件的相对表面位于中央处。
在其他实施例中，真空装置包括一气帘装置，设置于周边区域，其中气帘装置配置以沿着不平行于第一工件和第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，气帘装置例如是配置以通过伯努利效应在第一工件以及第二工件之间引发真空。
在一些实施例中可以提供一传播引发装置，配置以选择性地在传播点处按压第一工件以及第二工件其中一或多者以朝向另一者。
一些实施例还包括一或多个广角红外线电荷耦合元件(wide-angle IR CCD)以及一位移感测装置，配置以在第一工件以及第二工件相互吸引同时监控第一工件与第二工件之间的结合波。
在另一个实施例中，提供了一种方法，用于在第一工件与第二工件的结合的同时控制结合波的传播。方法例如包括选择性地将第一工件固定到第一吸座并且选择性地将第二工件固定到第二吸座，其中第一吸座和第二吸座进一步设置以使第一工件和第二工件的相对表面彼此相向。在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域引发一真空，其中真空通过一传播点和周边区域之间的一压力差使第一工件和第二工件从传播点朝向彼此吸引。
在一些实施例中，选择性地固定第一工件至一第一吸座以及选择性地固定第二工件至一第二吸座的步骤包括固定第一工件以及第二工件各自的至少一周边。
在一些实施例中，在第一吸座与第二吸座之间的周边区域引发真空的步骤包括在环绕周边区域的多个位置引发多个局部真空压力，其中传播点是基于由这些局部真空压力而定义。
在其他实施例中，在第一吸座与第二吸座之间的周边区域引发真空的步骤包括通过环绕周边区域的一真空盘提供一实质地均匀的真空围绕周边区域。
在其他实施例中，在第一吸座与第二吸座之间的周边区域引发真空的步骤包括在周边区域内沿着不平行于第一工件和第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，借此通过伯努利效应在第一工件以及第二工件之间引发真空。
在一些实施例中，在第一吸座与第二吸座之间的周边区域引发真空的步骤可包括提供一实质地均匀的真空围绕周边区域，其中传播点通常是相对于第一工件以及第二工件的相对表面位于中央处。
在其他示范性实施例中，第一工件和第二工件中的一个或多者在传播点处被按压朝向另一者，从而引发第一工件和第二工件朝向彼此吸引。
在其他实施例中，方法还包括通过一或多个广角红外线电荷耦合元件(wide-angle IR CCD)以及一位移感测装置来监控结合波。
在另一个实施例中，进一步提供了用以控制第一工件和第二工件之间的一结合波的传播的工件结合系统。工件结合系统例如包括第一吸座和第二吸座，第一吸座配置以选择性地固定第一工件，第二吸座配置以选择性地在靠近第一工件的一预定位置固定第二工件。真空装置可以设置在第一吸座与第二吸座之间所定义的一周边区域，其中周边区域是邻近于第一工件以及第二工件各自的周边。此外，可以提供一控制器，控制器是配置以选择性地经由控制真空装置在第一工件和第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和周边区域之间的一压力差选择性地使第一工件和第二工件的相对表面从传播点朝向彼此吸引。
在一些实施例中，真空装置包含多个局部真空枪，分别设置于环绕周边区域的多个位置，其中控制器配置以进一步分别控制关连于这些局部真空枪中每一者的一局部真空压力，从而控制传播点的位置。
在其他实施例中，真空装置包括一真空盘以及一气帘装置其中的一者，其中真空盘配置以提供一实质地均匀的真空围绕周边区域，并且其中气帘装置配置以沿着不平行于第一工件和第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，借此气帘装置配置以通过伯努利效应在第一工件以及第二工件之间引发真空。
尽管关于某个实施例或某些实施例已经表示与描述了本发明，但是应该注意的是，上述实施例仅用作本发明的一些实施例的实现的例子，以及本发明的应用不限于这些实施例。特别涉及由上述元件(组件，装置，电路等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述这些元件的术语(包括对“装置”的引用)是旨在对应于对于执行所描述的元件的特定功能的任何元件(意即，功能上等效的)，即使在结构上不等同于在本发明此处描述的示范性实施例中执行此功能的所公开的结构。另外，尽管仅关于若干实施例中的一个实施例而公开了本发明的一特定特征，但是这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合，如对于任何给定或特定应用来说是想要的以及有利的。因此，本发明不限于上述实施例，而是仅由所附权利要求范围及其等同范围所限制。

Claims (20)

1.一种工件结合设备，用以控制一第一工件和一第二工件之间的一结合波的传播，该工件结合设备包括：
一第一吸座，配置以选择性地固定该第一工件；
一第二吸座，配置以选择性地在靠近该第一工件的一预定位置固定该第二工件；以及
一真空装置，设置在该第一吸座与该第二吸座之间所定义的一周边区域，
其中，该周边区域是邻近于该第一工件以及该第二工件各自的周边，
其中该真空装置配置以选择性地在该第一工件和该第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和该周边区域之间的一压力差选择性地使该第一工件和该第二工件从该传播点朝向彼此吸引。
2.如权利要求1所述的工件结合设备，其中该第一吸座以及该第二吸座配置以选择性地至少固定该第一工件以及该第二工件的各自的该周边。
3.如权利要求2所述的工件结合设备，其中该第一吸座以及该第二吸座其中一或多者分别包含一静电吸座、一真空吸座以及一机械吸座的其中一者。
4.如权利要求1所述的工件结合设备，其中该真空装置包含多个局部真空枪，分别设置于多个环绕该周边区域的位置。
5.如权利要求4所述的工件结合设备，其中所述多个局部真空枪的每一者配置以独立地提供一局部真空压力，其中该传播点是基于由所述多个局部真空枪所提供的各个局部真空压力而变化。
6.如权利要求1所述的工件结合设备，其中该真空装置包括一真空盘，配置以提供一实质地均匀的真空围绕该周边区域，其中该传播点是相对于该第一工件以及该第二工件的相对表面位于中央处。
7.如权利要求1所述的工件结合设备，其中该真空装置包括一气帘装置，设置于该周边区域，其中该气帘装置配置以沿着不平行于该第一工件和该第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，并且其中该气帘装置配置以通过伯努利效应在该第一工件以及该第二工件之间引发真空。
8.如权利要求1所述的工件结合设备，还包括一传播引发装置，配置以选择性地在该传播点处按压该第一工件以及该第二工件其中一或多者以朝向另一者。
9.如权利要求1所述的工件结合设备，还包括一或多个广角红外线电荷耦合元件以及一位移感测装置，配置以在该第一工件以及该第二工件相互吸引同时监控该第一工件与该第二工件之间的该结合波。
10.一种控制结合波的传播的方法，用于一第一工件与一第二工件结合的同时来控制结合波的传播，该方法包括：
选择性地固定该第一工件至一第一吸座；
选择性地固定该第二工件至一第二吸座；
设置该第一吸座以及该第二吸座，以使该第一工件和该第二工件的相对表面彼此相向；以及
在该第一吸座与该第二吸座之间所定义的一周边区域引发一真空，其中该真空通过一传播点和该周边区域之间的一压力差使该第一工件和该第二工件从该传播点朝向彼此吸引。
11.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，其中选择性地固定该第一工件至该第一吸座以及选择性地固定该第二工件至该第二吸座的步骤包括固定该第一工件以及该第二工件各自的至少一周边。
12.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，其中在该第一吸座与该第二吸座之间的该周边区域引发该真空的步骤包括在环绕该周边区域的多个位置引发多个局部真空压力，其中该传播点是基于由所述局部真空压力而定义。
13.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，其中在该第一吸座与该第二吸座之间的该周边区域引发该真空的步骤包括通过环绕该周边区域的一真空盘提供一实质地均匀的真空围绕该周边区域。
14.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，其中在该第一吸座与该第二吸座之间的该周边区域引发该真空的步骤包括在该周边区域内沿着不平行于该第一工件和该第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，借此通过伯努利效应在该第一工件以及该第二工件之间引发该真空。
15.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，其中在该第一吸座与该第二吸座之间的该周边区域引发该真空的步骤包括提供一实质地均匀的真空围绕该周边区域，其中该传播点通常是相对于该第一工件以及该第二工件的相对表面位于中央处。
16.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，还包括在该传播点处按压该第一工件以及该第二工件其中一或多者以朝向另一者，从而引发该第一工件和该第二工件朝向彼此吸引。
17.如权利要求10所述的控制结合波的传播的方法，还包括通过一或多个广角红外线电荷耦合元件以及一位移感测装置来监控该结合波。
18.一种工件结合系统，用以控制一第一工件和一第二工件之间的一结合波的传播，该工件结合系统包括：
一第一吸座，配置以选择性地固定该第一工件；
一第二吸座，配置以选择性地在靠近该第一工件的一预定位置固定该第二工件；
一真空装置，设置在该第一吸座与该第二吸座之间所定义的一周边区域，其中该周边区域是邻近于该第一工件以及该第二工件各自的周边；以及
一控制器，配置以选择性地经由控制该真空装置在该第一工件和该第二工件的相对表面之间引发真空，在真空中通过一传播点和该周边区域之间的一压力差选择性地使该第一工件和该第二工件的相对表面从该传播点朝向彼此吸引。
19.如权利要求18所述的工件结合系统，其中该真空装置包含多个局部真空枪，分别设置于环绕该周边区域的多个位置，并且其中该控制器配置以进一步分别控制关连于所述多个局部真空枪中每一者的一局部真空压力，从而控制该传播点的位置。
20.如权利要求18所述的工件结合系统，其中该真空装置包括一真空盘以及一气帘装置其中的一者，其中该真空盘配置以提供一实质地均匀的真空围绕该周边区域，并且其中该气帘装置配置以沿着不平行于该第一工件和该第二工件的相对表面的一路径以一第一压力发出一气体，借此该气帘装置配置以通过伯努利效应在该第一工件以及该第二工件之间引发真空。
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