CN110197798A - 结合设备及衬底结合方法 - Google Patents

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groove
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余振华
廖鄂斌
邱文智
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Abstract

一种结合设备包括承载盘及结合头。所述承载盘被配置成承载待结合的多个衬底。所述结合头具有面对所述承载盘的凹槽，且包括分隔板、至少一个可充气组件及膜片。所述分隔板设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成多个隔间。所述至少一个可充气组件设置在所述隔间中的至少一者中。所述膜片覆盖所述凹槽且设置在所述至少一个可充气组件与所述承载盘之间。

Description

结合设备及衬底结合方法
技术领域
本发明实施例涉及一种结合设备及衬底结合方法。
背景技术
在当今的电子行业中，正在开发并继续开发先进的封装技术以提高集成度。半导体装置形成在也被称为芯片的半导体衬底上，所述半导体衬底包括大量单独的半导体装置，所述半导体装置在其彼此分离之后被称为芯片。在半导体装置形成在半导体衬底上并被分离成单独的芯片之后，所述芯片必须被结合到其他芯片及/或其他组件，且希望将尽可能多的半导体芯片接合于尺寸减小的封装中。
晶片级芯片规模封装(Wafer Level Chip Scale Packagin，WLCSP)及其他气密封装技术将芯片直接结合在一起，且可用于生产不需要导线或引脚而是利用接触垫的间距较细的半导体装置封装及产品。在此类先进的封装技术中利用直接芯片到芯片结合技术(也被称为芯片到芯片结合技术)，且此种技术需要具有优异的芯片结合强度才能使封装合格。然而，芯片翘曲不利于结合工艺，并往往会降低总体工艺良率，且可使所生产的封装的品质及可靠性降级。当将被接合在一起的结合表面发生翘曲时，结合强度将受到显着影响。翘曲可引起所得封装中芯片之间的不良的粘附性，引起不良的耐湿性，引起封装裂缝等。因此，可靠性问题更有可能发生。
发明内容
本发明实施例是针对一种结合设备及衬底结合方法，其能提升芯片结合的可靠性。
根据本发明的实施例，一种结合设备包括承载盘以及结合头。承载盘用以承载待结合的多个衬底。结合头具有面对所述承载盘的凹槽，所述结合头包括分隔板、至少一个可充气组件以及膜片。分隔板设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成多个隔间。可充气组件设置在所述多个隔间中的至少一者中。膜片覆盖所述凹槽且设置在所述至少一个可充气组件与所述承载盘之间，其中所述膜片被配置成在所述至少一个可充气组件被充气时压靠待结合的所述多个衬底。
根据本发明的实施例，一种结合设备包括承载盘以及结合头。承载盘用以承载待结合的多个衬底。结合头具有面对所述承载盘的凹槽，其中所述承载盘及所述结合头被配置成能够相对于彼此移动，且所述结合头包括分隔板、至少一个外围可充气组件以及膜片。分隔板设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成中心隔间及环绕所述中心隔间的外围隔间。外围可充气组件设置在所述外围隔间中。膜片覆盖所述凹槽且设置在所述至少一个外围可充气组件与所述承载盘之间，其中所述膜片被配置成在所述至少一个外围可充气组件被充气时压靠待结合的所述多个衬底。
根据本发明的实施例，一种衬底结合方法包括下列步骤。将多个衬底设置在承载盘上；利用第一压合力将所述多个衬底的中心区压合在一起；以及利用第二压合力将所述多个衬底的外围区压合在一起，其中所述第二压合力大于所述第一压合力。
附图说明
结合附图阅读以下详细说明，会最佳地理解本发明实施例的各方面。应注意，根据业内标准惯例，各种特征并非是按比例绘制。事实上，为使论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。
图2示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。
图3示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。
图4示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。
图5示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。
图6示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。
图7示出根据本发明一些示例性实施例的衬底结合方法的流程图。
[符号的说明]
100、100a、100b：结合设备
110：承载盘
112：定位凹槽
114：定位机构
120、120’、20a、120b：结合头
122：凹槽
124：分隔板
125：压合销
126：可充气组件
126a：中心可充气组件/可充气组件
126b、126b1、126b2：外围可充气组件/可充气组件
128：膜片
129：进气口
200：衬底
200a：上衬底/衬底
200b：下衬底/衬底
210、220：结合表面
C1：中心隔间/隔间
C2：外围隔间/隔间
C21、C22、C23、C24：子隔间/外围隔间
C25、C26：隔间
D1：方向
S110、S120、S130：步骤
具体实施方式
以下公开内容提供用于实作所提供主题的不同特征的许多不同的实施例或实例。以下阐述组件及安排的具体实例以简化本发明实施例。当然，这些仅为实例且不旨在进行限制。例如，以下说明中将第一特征形成在第二特征之上或第二特征上可包括其中第一特征与第二特征被形成为直接接触的实施例，且也可包括其中第一特征与第二特征之间可形成有额外特征、从而使得所述第一特征与所述第二特征可能不直接接触的实施例。另外，本发明实施例可能在各种实例中重复使用参考编号及/或字母。这种重复使用是出于简洁及清晰的目的，而不是自身表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。
此外，为易于说明，本文中可能使用例如“在...下方(beneath)”、“在...下面(below)”、“下部的(lower)”、“上方(above)”、“上部的(upper)”等空间相对性用语来阐述图中所示的一个组件或特征与另一(些)组件或特征的关系。所述空间相对性用语旨在除图中所绘示的取向外还囊括装置在使用或操作中的不同取向。设备可具有其他取向(旋转90度或其他取向)，且本文中所用的空间相对性描述语可同样相应地进行解释。
另外，为易于说明，本文中可使用例如“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等用语来阐述图中所示的类似的或不同的组件或特征，且所述用语可依据出现的次序或说明的上下文而互换地使用。
图1示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。图2示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。应注意，为使图式简明起见，在图2所示结合头的俯视图中省略了一些组件。本发明实施例的各方面提供一种适用于以改善的芯片到芯片结合强度及气密品质来进行芯片到芯片结合的结合设备及结合方法。然而，本发明实施例并非仅限于此。本发明实施例中的结合设备及结合方法也可应用于将任何种类的衬底结合在一起。
参照图1及图2，根据本发明的一些实施例，结合设备100可包括承载盘110及结合头120。承载盘110被配置成承载待结合的多个衬底200。应注意，在本实施例中示出了两个衬底200；然而，本发明实施例并非仅限于此。在其他实施例中，多于两个衬底可被设置在结合设备100的承载盘110上，以被结合在一起。在一些实施例中，设置在承载盘110上的衬底200(例如，上衬底200a及下衬底200b)可以是被大致对准且准备好通过芯片到芯片结合工艺而结合在一起的两个半导体芯片。芯片中的每一者可为含有个别的半导体装置的芯片或者具有多个个别的半导体装置的集成式衬底。
在一些实施例中，芯片中的每一者可为包括使用各种技术而形成的半导体装置的半导体衬底。芯片的半导体衬底可各自包含经掺杂或未掺杂的块状硅(bulk silicon)或者绝缘体上半导体(semiconductor-on-insulator，SOI)衬底的有源层。一般来说，绝缘体上半导体包含在绝缘体层上形成的一层半导体材料，例如硅。绝缘体层可例如为掩埋氧化物(buried oxide，BOX)层或氧化硅层。绝缘体层设置在衬底上(通常为硅衬底或玻璃衬底)。也可使用其他衬底，例如多层式衬底或缓变式衬底。可使用传统的半导体制作方法来将芯片制作成在上面包括各种半导体装置，例如互补金属氧化物半导体(complementary metaloxide semiconductor，CMOS)装置及/或微机电结构(micro-electromechanicalstructure，MEMS)装置。
在衬底上形成的电路系统(circuitry)可为适用于特定应用的任何类型的电路系统。在实施例中，电路系统包括在衬底上形成的电装置，其中一个或多个介电层覆盖在所述电装置上。在各介电层之间可形成有金属层，以在各电装置之间路由(route)电信号。电装置也可形成在所述一个或多个介电层中。
举例来说，电路系统可包括被内连以执行一个或多个功能的各种N型金属氧化物半导体(N-type metal-oxide semiconductor，NMOS)装置及/或P型金属氧化物半导体(P-type metal-oxide semiconductor，PMOS)装置，例如晶体管、电容器、电阻器、二极管、光电二极管、熔丝等。所述功能可包括存储器结构、处理结构、传感器、放大器、配电电路系统、输入/输出电路系统等。所属领域中的普通技术人员应了解，以上实例是仅出于说明性目的而提供以进一步解释本发明实施例的应用，且绝非意在限制本发明实施例。对于给定应用，可视情况而使用其他电路系统。
在所示实施例中，待结合的衬底200a、200b包括不同的特征，但应理解，在其他示例性实施例中，待结合的衬底200a、200b可为相同的。在一些实施例中，上衬底200a包括结合表面210，且下衬底200b包括结合表面220。在所示实施例中，结合表面210、220彼此面对。在一些实施例中，结合表面210、220各自在上面形成有内连层，且内连层中的每一者可包括在一个或多个介电层中形成的触点。在一些实施例中，可在结合表面210及/或结合表面220上施加结合材料。在一些实施例中，结合材料可为各种适合的金属或金属合金中的任一者，且也可包含适合的掺杂剂物质。可通过例如物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)、溅镀、镀覆、蒸镀、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或其他沉积操作等的各种沉积操作在相应的衬底200a、200b上形成结合材料。视需要，在一些实施例中，在结合材料形成在相应的衬底200a、200b上之后，可对结合材料进一步施加例如化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)工艺或等离子处理工艺等的其他工艺。适合的结合材料包括铝(Al)、锡(Sn)、锗(Ge)、金(Au)、铜(Cu)、硅(Si)及铅(Pb)，但也可使用其他适合的结合材料。在一些实施例中，结合材料以经图案化膜段(patterned film segments)的形式出现，即，结合材料并不完全性地在其相应的结合表面210、220上延伸。可使用各种适合的及已知的技术来对结合材料进行图案化，以产生结合材料的经图案化段。如上所述，所示出的特性中的一些特性是为了清晰起见而被任意地扩展，从而使特性的相对尺寸失真。
结合头120具有面对承载盘110的凹槽122，且结合头120包括分隔板124、至少一个可充气组件126及膜片128。举例来说，待接合的衬底200可包括以面对面的方式配置的上衬底200a及下衬底200b。衬底200中的每一者可为芯片，所述芯片具有形成在其中的半导体装置且具有设置在芯片上并电连接到所述半导体装置的内连结构。举例来说，上衬底200a可为包括多个互补金属氧化物半导体图像传感器芯片的第一芯片(即，互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS image sensor，CIS)芯片)，且下衬底200b可为包括多个逻辑集成电路芯片的第二芯片(即，逻辑芯片)。然而，本发明实施例并非仅限于此。在一些实施例中，承载盘110可包括定位凹槽112及定位机构114。定位凹槽112面对结合头120且对应于结合头120的凹槽122。衬底200a、200b设置在定位凹槽112中。
在一些实施例中，定位机构114可移动地设置在定位凹槽112中，以将衬底200a、200b保持在适当位置。详细来说，在结合头120朝向承载盘移动以将衬底200a、200b压合在一起之前，定位机构114的上部分可延伸至衬底200a、200b之间。利用此种安排，上衬底200a实际上倚靠在定位机构114的上部分上，而非直接接触下衬底200b的结合表面220，以避免在放置衬底200a、200b实对结合表面210、220造成损坏。接着，可使定位机构114远离衬底200a、200b(例如，沿着方向D1)移动，因此衬底200a、200b可由结合头120压合在一起。作为另一选择，定位机构114可向下(例如，沿着与方向D1垂直的方向)移动，以嵌入承载盘110中，因此衬底200a、200b可由结合头120压合在一起。在此种实施例中，承载盘110可包括用于将定位机构114接纳在其中的接纳凹槽。本发明实施例并不限制定位机构114的形式、配置及移动，只要其在放置衬底200a、200b的期间将衬底200a、200b保持在适当位置且在结合衬底200a、200b的期间让位即可。
在一些实施例中，承载盘110及结合头120被配置成可相对于彼此移动。分隔板124设置在凹槽122中，以将凹槽122划分成多个隔间C1、C2。所述至少一个可充气组件126设置在隔间C1、C2中的至少一者中。可充气组件126可为可充气囊袋(pneumatic bladder)，其可由例如气泵充气或放气。可充气组件126的体积可根据注入其中的气体量来加以调整。在一些实施例中，结合头120还包括与可充气组件126气体连通的至少一个进气口129，以将可充气组件126充气或放气。具有柔性的膜片128覆盖凹槽122且设置在可充气组件126与承载盘110之间。利用此种安排，当可充气组件126经由进气口129被充以气体时，膜片128由已充气的可充气组件126朝向上衬底200a推动，以压靠上衬底200a使其与下衬底200b结合在一起。换句话说，当可充气组件126通过进气口129被充气时，可充气组件126通过膜片128将结合力施加到衬底200a、200b上。在一些实施例中，膜片128可由例如硅酮橡胶等的柔顺(compliant)材料制成。
在所示实施例中，分隔板124将凹槽122划分成中心隔间C1及外围隔间C2。换句话说，隔间包括中心隔间C1及环绕中心隔间C1的外围隔间C2。在本发明实施例中，可充气组件126的数目可为多个。可充气组件126包括中心可充气组件126a及外围可充气组件126b。中心可充气组件126a及外围可充气组件126b分别设置在中心隔间C1及外围隔间C2中。在一些实施例中，外围隔间C2可呈单个甜甜圈的形状，且外围可充气组件126b也呈单个甜甜圈的形状，外围可充气组件126b相对于中心可充气组件126a以同心方式配置。在一些实施例中，中心可充气组件126a及外围可充气组件126b可通过被独立地充气而对衬底200施加压合力。
举例来说，首先经由进气口129将中心可充气组件126a充气，以施加第一压合力，从而将各衬底200的中心区压合在一起。因此，各衬底200的中心区之间的空气被排出以避免出现爆米花效应(popcorn effect)。接着，经由进气口129将外围可充气组件126b充气，以施加第二压合力，从而将各衬底200的外围区压合在一起，因此衬底200a的结合表面210与衬底200b的结合表面220彼此紧密且全面地结合在一起。衬底200的中心区可对应于结合头120的中心可充气组件126a，且衬底200的外围区可对应于结合头120的外围可充气组件126b。在一些实施例中，凹槽122的直径大体上大于待结合的衬底200中的每一者的直径。因此，由凹槽122中(例如，凹槽122的隔间C1及C2中)的中心可充气组件126a及外围可充气组件126b施加的压合力可全面地分布在衬底200上。举例来说，凹槽122的直径大体上等于或大于300.5mm。在各实施方案中的一者中，凹槽122的直径是约320mm，但本发明实施例并非仅限于此。
一般来说，上衬底200a的翘曲可为负翘曲，这意味着上衬底200a的中心部分大体上低于上衬底200a的边缘部分。相反地，翘曲可为正翘曲，这意味着上衬底200a的中心部分大体上高于边缘部分。在上衬底200a如图1所示具有负翘曲(笑脸形状)的实施例中，衬底200a及200b的中心部分之间的间隔大体上小于衬底200a及200b的边缘部分之间的间隔。因此，由外围可充气组件126b施加的第二压合力大体上大于由中心可充气组件126a施加的第一压合力，以校正衬底200的翘曲且增强各衬底200的结合强度。即，外围可充气组件126b的充气量值大体上大于中心可充气组件126a的充气量值。利用此种配置，可独立地控制由结合头120施加到衬底200上的压合力，以提供优异的结合强度及气密品质。另外，可避免因受困于(trapped)各衬底200之间的空气而出现脱层(delamination)问题或爆米花效应，以改善衬底结合工艺的良率。
应注意，施加到衬底200上的压合力可根据衬底的轮廓自由地加以调整。在衬底200a具有正翘曲(哭脸形状)的实施例中，衬底200a及200b的中心部分之间的间隔大体上大于衬底200a及200b的边缘部分之间的间隔。因此，由中心可充气组件126a施加的第一压合力可大体上大于由外围可充气组件126b施加的第二压合力，以校正衬底200的正翘曲且增强各衬底200的结合强度。
图3示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。应注意，图3所示的结合头120’含有与早先参照图1及图2所公开的结合头120相同或类似的许多特征。为清晰及简明起见，可不再对相同的或类似的特征予以详述，且相同的或类似的参考编号表示相同的或相似的组件。图3所示的结合头120’与早先参照图1及图2所公开的结合头120之间的主要差异阐述如下。
参照图1及图3，在所示实施例中，外围隔间还包括由分隔板124划分的多个子隔间C21、C22、C23及C24。子隔间C21、C22、C23及C24共同地环绕中心隔间C1。换句话说，子隔间C21、C22、C23及C24联合地形成环绕中心隔间C1的圆圈。因此，可充气组件126包括设置在中心隔间C1中的中心可充气组件126a、以及分别设置在子隔间C21、C22、C23及C24中的多个外围可充气组件126b。利用此种配置，可更精确地控制由可充气组件126a及126b施加到衬底200上的压合力，以进一步改善各衬底200之间的结合强度及气密品质。
举例来说，在衬底如图1所示具有负翘曲(笑脸形状)的实施例中，外围可充气组件126b中的每一者的充气量值大体上大于中心可充气组件126a的充气量值。由此，可向衬底200的不同区上提供不同的压合力，以校正衬底200的翘曲。此外，外围可充气组件126b中的每一者的充气量值可根据衬底200的翘曲轮廓而不同，从而以更精确的方式调整衬底200的翘曲。利用此种配置，可独立地控制由可充气组件126a及126b中的每一者施加到衬底200上的压合力，以提供优异的结合强度及气密品质。另外，通过首先将中心可充气组件126a充气，可避免因受困于各衬底200之间的空气而出现脱层问题或爆米花效应。在一些实施例中，外围隔间C21、C22、C23及C24可根据施加到衬底200的压合力的实际要求而具有不同的内半径及宽度。
图4示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。图5示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的结合头的俯视图。应注意，图4所示的结合设备100a含有与早先参照图1及图2所公开的结合设备100相同或类似的许多特征。为清晰及简明起见，可不再对相同的或类似的特征予以详述，且相同的或类似的参考编号表示相同的或相似的组件。图4所示的结合设备100a与早先参照图1及图2所公开的结合设备100之间的主要差异阐述如下。
参照图4及图5，在所示实施例中，外围隔间还包括由分隔板124划分的多个同心隔间C25及C26。同心隔间C25及C26相对于中心隔间C1以同心方式安排。因此，可充气组件包括中心可充气组件126a以及多个外围可充气组件126b1及126b2。中心可充气组件126a设置在中心隔间C1中，且外围可充气组件126b1及126b2分别设置在同心隔间C25及C26中。利用此种配置，可更精确地控制由中心可充气组件126a、外围可充气组件126b1及外围可充气组件126b2施加到衬底200上的压合力，以进一步改善各衬底200之间的结合强度及气密品质。应注意，本发明实施例并不限制同心隔间的数目及外围可充气组件的数目。
举例来说，在上衬底200a如图4所示具有负翘曲(笑脸形状)的实施例中，外围可充气组件126b1及126b2中的每一者的充气量值大体上大于中心可充气组件126a的充气量值。由此，可向衬底200的不同区上提供不同的压合力，以校正衬底200的翘曲。此外，外围可充气组件126b2的充气量值可大体上大于外围可充气组件126b1的充气量值。即，由可充气组件126a、126b1及126b2施加到衬底200上的压合力从衬底200的中心区向外围区逐渐增大，从而以更精确的方式调整衬底200的翘曲。利用此种配置，可独立地控制由可充气组件126a、126b1及126b2中的每一者施加到衬底200上的压合力，以在各衬底200之间提供优异的结合强度及气密品质。另外，通过首先将中心可充气组件126a充气，可避免因受困于各衬底200之间的空气而出现脱层问题或爆米花效应。
图6示出根据本发明一些示例性实施例的结合设备的剖视图。应注意，图6所示的结合设备100b含有与早先参照图1及图2所公开的结合设备100相同或类似的许多特征。为清晰及简明起见，可不再对相同的或类似的特征予以详述，且相同的或类似的参考编号表示相同的或相似的组件。图6所示的结合设备100b与早先参照图1及图2所公开的结合设备100之间的主要差异阐述如下。
在一些实施例中，结合设备100b还包括可移动地设置在中心隔间C1中的压合销125。可充气组件126设置在外围隔间C2中。膜片128暴露出中心隔间C1以使压合销125能够伸出，且膜片128覆盖外围隔间C2，因此膜片128能够在可充气组件126被充气时压靠衬底200。利用此种配置，用于结合各衬底200的方法可包括以下过程。首先，将各衬底200(例如，上衬底200a及下衬底200b)设置在承载盘110上。上衬底200a以叠置方式堆叠在下衬底200b上。接着，使压合销125朝向承载盘110移动，以使上衬底200a的中心区接触下衬底200b的中心区。因此，各衬底200的中心区之间的空气被排出，以避免出现脱层问题或爆米花效应。接着，将环绕压合销125的可充气组件126充气，以在上衬底200a的外围区上施加压合力，从而使上衬底200a的外围区接触下衬底200b的外围区。
在上衬底200a如图6所示具有负翘曲(笑脸形状)的实施例中，由可充气组件126施加的压合力大体上大于由压合销125施加的压合力，以校正衬底200的翘曲且增强各衬底200的结合强度。利用此种配置，可独立地控制在不同的区中施加到衬底200上的压合力，以提供优异的结合强度及气密品质。另外，通过首先利用压合销在中心施加压合力，可避免因受困于各衬底200之间的空气而出现脱层问题或爆米花效应，以改善衬底结合工艺的良率。在一些实施例中，外围隔间C2呈单个甜甜圈的形状，且可充气组件126也呈单个甜甜圈的形状，可充气组件126相对于中心隔间C1以同心方式配置。然而，本发明实施例并非仅限于此，在其他实施例中，设置在外围隔间C2中的可充气组件126也可如图3及图5所示实施例那样或以任何其他适合的方式来安排。
图7示出根据本发明一些示例性实施例的衬底结合方法的流程图。利用以上所述的结合设备，开发一种结合各衬底200的方法，且所述方法可包括以下步骤。以下说明以结合设备100为例来说明所述方法，然而所属领域中的技术人员应了解，也可将其他结合设备(例如结合设备100a、100b)用于所述方法。
参照图1、图2及图7，在一些实施例中，用于结合各衬底200的方法可包括以下过程。首先，在步骤S110处，将衬底200(例如，上衬底200a及下衬底200b)设置在结合设备100的承载盘110上，以使得结合表面210、220彼此面对。在一些实施例中，可在结合表面210及/或结合表面220上施加结合材料，且可将定位机构114可移动地设置在定位凹槽112中以将上衬底200a及下衬底200b保持在适当位置。详细来说，在初始状态下(在施加压合力以将衬底200a、200b压合在一起之前)，定位机构114处于其中定位机构114的上部分在衬底200a、200b之间延伸的位置。利用此种配置，上衬底200a可依靠在定位机构114的上部分上，而非直接接触下衬底200b的结合表面220，以避免在放置衬底200a、200b的期间对结合表面210、220造成损坏。接着，可使定位机构114远离衬底200a及200b(例如，沿着方向D1)移动，因此衬底200a及200b可由结合头120结合在一起。
接着，在步骤S120处，利用第一压合力将各衬底200的中心区压合在一起。在所示实施例中，第一压合力是由设置在结合头120的中心隔间C1中的中心可充气组件126a施加。然而，本发明实施例并非仅限于此。在其他实施例中，第一压合力也可由压合销(例如，图6中所示的压合销125)或由设置在中心隔间C1中的任何其他适合的构件施加。衬底200的中心区对应于结合头120的其中施加第一压合力的中心隔间C1。
接着，在步骤S130处，利用第二压合力将各衬底200的外围区压合在一起。在所示实施例中，第二压合力是由设置在结合头120的外围隔间C2中的外围可充气组件126b施加。衬底200的外围区对应于结合头120的其中施加第二压合力的外围隔间C2。在一些实施例中，外围可充气组件126b(及/或中心可充气组件126a)可为可充气囊袋，其可由例如气泵充气或放气。具有柔性的膜片128覆盖凹槽122且设置在外围可充气组件126b(及/或中心可充气组件126a)与承载盘110之间。利用此种安排，当外围可充气组件126b(及/或中心可充气组件126a)被充气时，覆盖对应隔间的膜片128被朝向上衬底200a推动以施加第二压合力，使得上衬底200a与下衬底200b结合在一起。
在衬底200a如图1所示具有负翘曲(笑脸形状)的实施例中，由外围可充气组件126b施加的第二压合力大体上大于由中心可充气组件126a或压合销125施加的第一压合力。由此，衬底200的翘曲可得以校正，且各衬底200之间的结合强度可得以改善。利用此种配置，可独立地控制由结合头120施加到衬底200上的压合力，以提供优异的结合强度及气密品质。另外，通过首先施加第一压合力，可避免因受困于各衬底200之间的空气而出现脱层问题或爆米花效应，以改善各衬底200的结合良率。
基于以上说明，可看出，本发明实施例提供各种优点。然而，应理解，本文中未必论述了所有优点，且其他实施例可提供不同的优点，并且所有实施例均不需要具有特定的优点。
根据本发明的一些实施例，一种结合设备包括承载盘及结合头。所述承载盘被配置成承载待结合的多个衬底。所述结合头具有面对所述承载盘的凹槽，且包括分隔板、至少一个可充气组件及膜片。所述分隔板设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成多个隔间。所述至少一个可充气组件设置在所述隔间中的至少一者中。所述膜片覆盖所述凹槽且设置在所述至少一个可充气组件与所述承载盘之间。
根据本发明的一些实施例，所述结合头还包括与所述至少一个可充气组件气体连通的至少一个进气口，以对所述至少一个可充气组件充气或放气。
根据本发明的一些实施例，所述多个隔间包括中心隔间及环绕所述中心隔间的外围隔间。
根据本发明的一些实施例，所述至少一个可充气组件包括设置在所述中心隔间中的中心可充气组件及设置在所述外围隔间中的外围可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述的结合设备还包括可移动地设置在所述中心隔间中的压合销，其中所述至少一个可充气组件设置在所述外围隔间中，且所述膜片暴露出所述中心隔间并覆盖所述外围隔间。
根据本发明的一些实施例，所述外围隔间还包括由所述分隔板划分且共同地环绕所述中心隔间的多个子隔间。
根据本发明的一些实施例，所述至少一个可充气组件包括设置在所述中心隔间中的中心可充气组件及分别设置在所述多个子隔间中的多个外围可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述外围隔间还包括由所述分隔板划分且相对于所述中心隔间以同心方式配置的多个同心隔间。
根据本发明的一些实施例，所述至少一个可充气组件包括设置在所述中心隔间中的中心可充气组件及分别设置在所述多个同心隔间中的多个外围可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述凹槽的直径大于待结合的所述多个衬底中的每一者的直径。
根据本发明的一些实施例，一种结合设备包括承载盘及结合头。所述承载盘被配置成承载待结合的多个衬底。所述结合头具有面对所述承载盘的凹槽。所述承载盘及所述结合头被配置成能够相对于彼此移动。所述结合头包括分隔板、外围可充气组件及膜片。所述分隔板设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成中心隔间及环绕所述中心隔间的外围隔间。所述外围可充气组件设置在所述外围隔间中。所述膜片覆盖所述凹槽且设置在所述可充气组件与所述承载盘之间。所述膜片被配置成在所述可充气组件被充气时压靠待结合的所述衬底。
根据本发明的一些实施例，所述的结合设备还包括设置在所述中心隔间中的中心可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述的结合设备还包括可移动地设置在所述中心隔间中的压合销，其中所述膜片暴露出所述中心隔间且覆盖所述外围隔间。
根据本发明的一些实施例，所述外围隔间还包括由所述分隔板划分且共同地环绕所述中心隔间的多个子隔间，所述至少一个外围可充气组件包括分别设置在所述多个子隔间中的多个外围可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述外围隔间还包括由所述分隔板划分且相对于所述中心隔间以同心方式配置的多个同心隔间，所述至少一个外围可充气组件包括分别设置在所述多个同心隔间中的多个外围可充气组件。
根据本发明的一些实施例，所述凹槽的直径大于待结合的所述多个衬底中的每一者的直径。
根据本发明的一些实施例，一种衬底结合方法包括以下步骤。将多个衬底设置在承载盘上。利用第一压合力将所述衬底的中心区压合在一起。利用第二压合力将所述衬底的外围区压合在一起，其中所述第二压合力大体上大于所述第一压合力。
根据本发明的一些实施例，压合所述衬底的所述外围区是在压合所述衬底的所述中心区之后执行。
根据本发明的一些实施例，所述第二压合力是由可充气组件施加。
根据本发明的一些实施例，所述第一压合力是由压合销或可充气组件施加。
以上内容概述了若干实施例的特征以使所属领域中的技术人员可更好地理解本发明实施例的各方面。所属领域中的技术人员应了解，他们可易于使用本发明实施例作为基础来设计或修改其他工艺及结构以施行本文所介绍实施例的相同目的及/或实现本文所介绍实施例的相同优点。所属领域中的技术人员还应认识到，此种等效构造并不背离本发明实施例的精神及范围，且在不背离本发明实施例的精神及范围的条件下，他们可对本文作出各种改变、替代、及变更。

Claims (1)

1.一种结合设备，其特征在于，包括：
承载盘，用以承载待结合的多个衬底；以及
结合头，具有面对所述承载盘的凹槽，所述结合头包括：
分隔板，设置在所述凹槽中且将所述凹槽划分成多个隔间；
至少一个可充气组件，设置在所述多个隔间中的至少一者中；以及
膜片，覆盖所述凹槽且设置在所述至少一个可充气组件与所述承载盘之间，其中所述膜片被配置成在所述至少一个可充气组件被充气时压靠待结合的所述多个衬底。
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