CN115312438A - 接合装置的推动销构造 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够提高摄像部的摄像精度、提高基板彼此的接合精度的基板的接合方法，其为接合装置使用的推动销构造，其包含下述工序：在摄像部的第1位置处，摄像部拍摄第1基板的对准标记以进行第1基板的预对准的工序；在摄像部的第2位置处，拍摄第2基板的对准标记以进行第2基板的预对准的工序；在摄像部的第1位置处拍摄第1基板的对准标记并与在第1基板的预对准工序中拍摄对准标记的结果比较，以确认位置偏移的工序；在第1基板与第2基板均位于摄像部的焦点深度的范围内而接近的状态下，摄像部同时拍摄第1基板的对准标记和第2基板的对准标记的工序；以及使第1基板与第2基板接近，第1基板与第2基板接合的接合工序。
Description
技术领域
本申请是申请号为202210274777.1的名称为“基板的接合方法”的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日是2022年03月21日。
本申请发明涉及接合装置的推动销构造。
背景技术
以往已知将半导体晶圆、玻璃基板等基板彼此接合的技术。例如，接合装置具备第1保持部、第2保持部、腔室、摄像部、光源、水平位置调整部及控制部。第1保持部吸引保持第1基板。第2保持部吸引保持与第1基板接合的第2基板。摄像部配置于腔室的外部，从腔室的外部经由腔室及在第1保持部形成的贯通孔对设置于第1基板及第2基板的对准标记进行拍摄。光源配置于腔室的外部，从腔室的外部经由腔室及在第2保持部形成的贯通孔照射光。控制部在使腔室的内部减压了的状态下使摄像部执行对第1基板及第2基板的对准标记进行摄像的摄像处理，之后使水平位置调整部基于摄像部的摄像结果执行对第1保持部的水平位置进行调节的调节处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-134459号公报。
发明内容
发明要解决的课题
但是，摄像部为至少沿Z轴向移动的结构，存在与该移动相伴而摄像精度变差的倾向。其结果，存在基板彼此的接合精度降低的技术课题。
因而，本发明鉴于上述问题，目的在于提供能够提高摄像部的摄像精度、提高基板彼此的接合精度的基板的接合方法。
用于解决课题的手段
本发明为第1基板与第2基板的接合方法，所述接合方法的特征在于，包含下述工序：第1基板的预对准工序，在该工序中，在摄像部的第1位置处所述第1基板位于所述摄像部的焦点深度的范围内且所述第2基板位于所述摄像部的焦点深度的范围外的状态下，且在使光源点亮的状态下，所述摄像部拍摄所述第1基板的对准标记而进行所述第1基板的预对准；第2基板的预对准工序，在该工序中，在所述摄像部的第2位置处所述第1基板位于所述摄像部的焦点深度的范围外且所述第2基板位于所述摄像部的焦点深度的范围内的状态下，且在使光源点亮的状态下，拍摄所述第2基板的对准标记而进行所述第2基板的预对准；位置偏移确认工序，在该工序中，在所述摄像部的所述第1位置处且在使光源点亮的状态下，拍摄所述第1基板的对准标记，与在所述第1基板的预对准工序中拍摄对准标记的结果比较，确认位置偏移；同时摄像工序，在该工序中，在所述第1基板与所述第2基板均位于所述摄像部的焦点深度的范围内而接近的状态下，且在使光源点亮的状态下，所述摄像部同时拍摄所述第1基板的对准标记和所述第2基板的对准标记；以及接合工序，在该工序中，在使所述第1基板与所述第2基板接近且使光源点亮的状态下，所述第1基板与所述第2基板接合。
发明效果
根据本发明，能够提高摄像部的摄像精度、提高基板彼此的接合精度。
附图说明
图1是使用本发明的接合装置的推动销构造的接合装置的构成图。
图2是设有本发明的接合装置的推动销构造的第2保持部的构成图。
图3设有本发明的接合装置的推动销构造的第2保持部的各板的分解图。
图4是由本发明的接合装置执行的基板的接合处理的流程图。
附图标记说明
10 接合装置
12 框架
14 第1基板
16 第2基板
18 第1保持部
18A 第1保持面
20 第2保持部
20A 第2保持面
22 摄像部
23 第1光源(光源)
24 按压部
26 第1驱动机构
28 光路部
30 工作台
32 第2驱动机构
34 第2光源(光源)
36 第1板
38 第2板
40 接合面
42 开孔部
44 空间部
46 光源固定部
具体实施方式
说明本发明一实施方式的接合装置的推动销构造。
如图1所示，接合装置10为用于将半导体晶圆、玻璃基板等基板彼此接合的装置。接合装置10主要具有：作为框体的框架12；第 1保持部18，其设置于框架12，保持第1基板14；摄像部22，其设置于框架12；第2保持部20，其保持第2基板16；按压部24(参照图2、图3)，其设置于第2保持部20，将第2基板16向第1基板 14侧按压；以及控制部(图示省略)，其控制以上部件。需要说明的是，在图1中示出第1基板14与第2基板16接合的状态。
第1基板14及第2基板16例如为半导体晶圆、玻璃基板等基板，但并非特别限定于此。
框架12为作为接合装置10的框体的构造体。
第1保持部18固定设置于框架12。第1保持部18具有保持第1 基板14的第1保持面18A。第1保持部18保持第1基板14的原理与现有的接合装置中的基板的吸引原理相同。
需要说明的是，第1保持面18A为本发明的“保持面”的一个实施方式。
具体来说，第1保持部18例如具备静电卡盘、加热部、冷却部 (均省略图示)等。静电卡盘具有内部电极和电介质，使用通过对内部电极施加电压而产生的静电力将第1基板14吸引于第1保持面18A。因此，该第1保持面18A作为第1基板14的吸引面发挥功能。
加热部为例如陶瓷加热器等加热器，内置于静电卡盘中。通过由加热部对静电卡盘进行加热，从而对保持于静电卡盘的第1基板14 进行加热。
冷却部为现有构造，在第1基板14与第2基板16接合后，对第 1基板14与第2基板16接合而得到的重叠基板进行冷却。
在第1保持部18设有由孔或间隙形成的光路部28。因此，光路部28沿着铅直方向贯通第1保持部18，从后述的第2光源34射出的红外光能够经由光路部28射入摄像部22。
摄像部22借助第1驱动机构26设置于框架12。摄像部22对第 1基板14及第2基板16上设置的对准标记进行摄像。摄像部22在铅直方向(Z方向)上位于第1保持部18的吸引面侧的相反侧。因此，摄像部22能够经由设置于第1保持部18的光路部28对第1基板14 及第2基板16上设置的对准标记进行摄像。
摄像部22例如使用红外线摄像头(IR摄像头)。摄像部22的焦点深度为例如6μm。另外，摄像部22也可以是内置有能够基于摄像数据等进行对准处理或接合处理的控制部的构成。另外，摄像部22 也可以构成为向外部的控制系统发送摄像数据并由外部的控制系统来执行基板的对准处理或接合处理。
摄像部22具备射出例如红外光的第1光源23。第1光源23内置于例如摄像部22，至少能够在第1基板14的预对准时点亮及摄像。像这样，摄像部22能够实现同轴照明。
需要说明的是，第1光源23使用以往已知的红外线LED元件或卤素灯等。另外，第1光源23射出例如1000～1200纳米(nm)波长的光。第1光源23使用能够射出能够透射包含硅晶圆在内的半导体晶圆等基板的波长的光的构造。
第1驱动机构26能够使摄像部22沿着X方向、Y方向及Z方向移动。例如，X方向是指图1中示出的水平方向，Y方向是指图1中示出的垂直方向，Z方向是指图1中示出的铅直方向。
需要说明的是，第1驱动机构26作为驱动机构使用以往已知的技术。
第2保持部20设置于工作台30。第2保持部20具有保持第2基板16的第2保持面20A。第2保持部20保持第2基板16的原理与现有的接合装置中的基板的吸引原理相同。
具体来说，第2保持部20例如具备静电卡盘、加热部、冷却部 (均省略图示)等。静电卡盘具有内部电极和电介质，使用通过对内部电极施加电压而产生的静电力使第2基板16吸引于第2保持面20A。因此，该第2保持面20A作为第2基板16的吸引面发挥功能。
加热部为例如陶瓷加热器等加热器，内置于静电卡盘中。通过由加热部对静电卡盘进行加热，从而对保持于静电卡盘的第2基板16 进行加热。
冷却部为现有构造，在第1基板14与第2基板16接合后，对第 1基板14与第2基板16接合而得到的重叠基板进行冷却。
工作台30与框架12侧机械连结。工作台30构成为能够在第2 驱动机构32的作用下沿着X方向、Y方向及Z方向移动。例如，X 方向是指图1中示出的水平方向，Y方向是指图1中示出的垂直方向， Z方向是指图1中示出的铅直方向。而且，第2驱动机构32具有电动机及旋转轴，旋转轴接受电动机的旋转驱动力而旋转。由此，工作台30能够绕Z轴旋转驱动，实现第2保持部20的绕Z轴旋转。
需要说明的是，第2驱动机构32作为驱动机构使用以往已知的技术。
第2保持部20由配置于铅直下方的工作台30支承。因此，第2 保持部20能够与工作台30一起沿着X方向、Y方向及Z方向移动。而且，第2保持部20与工作台30一起绕Z轴旋转。
如图2及图3所示，第2保持部20具有能够相互分离的第1板 36和第2板38。第1板36位于第1保持部18侧，第2板38位于工作台30(第2驱动机构32)侧。因此，第1板36与第2板38能够以沿着水平方向形成的接合面40为边界在铅直方向(Z方向)上分离。
第1板36与第2板38能够通过螺栓及螺母等固定件相互固定或分离。
在第1板36的内部配置有按压部24。具体来说，在第1板36上形成有沿着铅直方向(Z方向)贯通的开孔部42。按压部24配置在该开孔部42中。
按压部24为所谓的推杆(也称为推动销)，构成为沿着铅直方向(Z方向)升降。按压部24的顶端部由能够使红外光等透射的透明的石英形成。由透明的石英构成的部位不限于按压部24的顶端部，也可以使得按压部24的框体的全部部位由透明的石英形成。另外，只要是使红外光透过的透明部件即可，并非限定为石英材质。
在按压部24机械连接有未图示的驱动部。驱动部使按压部24沿着铅直方向(Z方向)驱动。由此，按压部24能够沿着铅直方向(Z 方向)升降。驱动部设置于例如第1板36。
需要说明的是，驱动部例如使用气压缸或液压缸或者电动机及压电致动器等。
在第2板38的内部配置有第2光源34。具体来说，在第2板38 上形成有沿着铅直方向(Z方向)贯通的空间部44。在该空间部44 中配置有第2光源34。在第1板36与第2板38接合后，第1板36 侧的开孔部42与第2板38侧的空间部44在铅直方向上连通而形成一个小室。
第2光源34位于第2板38的内部且位于摄像部22的铅直下方侧。由此，由于摄像部22、第1板36侧的开孔部42及第2板38侧的空间部44成为沿着铅直方向连通并与第1保持部18的光路部28 连通的状态，因而从第2光源34照射的红外光能够射入摄像部22。
在第2板38的内部设有用于固定第2光源34的光源固定部46。第2光源34以能够相对于光源固定部46拆装的方式配置。另外，从向光源固定部46供电并与光源固定部46电连接的第2光源34射出红外光。
像这样，由于从第2光源34射出的红外光从按压部24的顶端部的透明部位朝向摄像部22照射，因此成为按压部24兼具有照明功能的构成。换言之，由于利用按压部24的收纳空间的一部分配置第2 光源34，因此无需在装置的内部另行设置用于配置第2光源34的专用空间，能够使接合装置10小型化。
而且，由于成为按压部24兼具有照明功能的构成，因此摄像部 22与第2光源34的分离距离减小，从第2光源34射出的红外光射入摄像部22而不会被中途的障碍物等干涉。由此，能够充分确保射入摄像部22的红外光的光量，因此摄像部22的摄像精度提高。其结果，能够提高基板彼此的接合精度。
第1板36与第2板38能够以接合面40为边界分离，而在第1 板36与第2板38在接合面40处分离时，第2光源34在第2板38 的接合面40上露出。由此，第2光源34的更换作业变得容易。
需要说明的是，第2光源34使用以往已知的红外线LED元件或卤素灯等。另外，第2光源34射出例如1000～1200纳米(nm)波长的光。第2光源34使用能够射出能够透射包含硅晶圆在内的半导体晶圆等基板的波长的光的构造。
接下来，说明使用了接合装置10的基板的接合处理。
如图4所示，基板的接合处理主要具有第1基板14的预对准工序S100、第2基板16的预对准工序S200、位置偏移确认工序S300、位置偏移修正工序S400、各基板14、16的同时摄像工序S500及各基板14、16的接合工序S600。
需要说明的是，以第1基板14由第1保持部18保持、第2基板 16由第2保持部20保持的状态为前提进行说明。
在第1基板14的预对准工序S100中，在摄像部22的基本设定位置处摄像部22的轴线位于在第1基板14上设置的对准标记上，并在使第1基板14位于摄像部22的焦点深度的范围内且使第2基板16 位于摄像部22的焦点深度的范围外的状态下，第1光源23点亮而射出红外光，对第1基板14上的对准标记进行摄像，执行第1基板14 的预对准。
需要说明的是，在第1基板14的预对准工序S100中，摄像部22 通过第1驱动机构26的作用而沿着X方向、Y方向及Z方向移动并到达基本设定位置。
在第2基板16的预对准工序S200中，摄像部22在第1驱动机构26的作用下沿着Z方向移动，成为第1基板14位于摄像部22的焦点深度的范围外且第2基板16位于摄像部22的焦点深度的范围内的状态。然后，在第2光源34点亮而射出红外光的状态下，由第2 保持部20保持的第2基板16沿着X方向、Y方向及Z方向移动并绕 Z轴适当旋转，使第2基板16上的对准标记位于在第1基板14的预对准工序S100中识别的第1基板14的对准标记的中心位置。然后，由摄像部22对第2基板16上的对准标记进行摄像，执行第2基板16 的预对准。
在第2基板16的预对准工序S200中，从第2光源34射出的红外光透过按压部24的顶端部的透明部位并穿过由第1板36侧的开孔部42和第2板38侧的空间部44形成的小室。穿过该小室的红外光透过第1基板14及第2基板16并穿过在第1保持部18形成的光路部28，射入摄像部22。由此，能够清晰且明确地拍摄第2基板16的位置。
需要说明的是，在第2基板16的预对准工序S200中，工作台30 的驱动通过第2驱动机构32进行。
在位置偏移确认工序S300中，摄像部22沿着铅直方向(Z方向) 移动并返回基本设定位置，对第1基板14上的对准标记进行摄像，并与第1基板14的预对准工序S100中的摄像结果比较以确认位置偏移。位置偏移确认工序S300在仅第1光源23点亮而射出红外光的状态下进行。若确认到位置偏移，则在以下的位置偏移修正工序S400 中对该位置偏移进行修正。
在位置偏移修正工序S400中，识别摄像部22的基本设定位置处的第1基板14的对准标记位置的偏移量并作为数据保存，通过第2 驱动机构使第2保持部20的工作台30以该偏移量沿着X方向或Y 方向移动，使第1基板14的对准标记与第2基板16的对准标记对齐。由此，通过使得第1基板14的对准标记的中心与第2基板16的对准标记的中心对齐，从而消除位置偏移。位置偏移修正工序S400在第 1光源23及第2光源34分别点亮而射出红外光的状态下或仅第2光源34点亮而射出红外光的状态下进行。关于在哪种状态下进行位置偏移修正工序S400，考虑第1基板14或第2基板16的状态，由接合装置10的控制部或摄像部22的控制部基于规定的基准来判断。
需要说明的是，位置偏移修正工序400也可以在同时摄像工序 S500结束后且在接合工序S600之前执行。
在同时摄像工序S500中，第1基板14与第2基板16接近而均位于摄像部22的焦点深度的范围内，由摄像部22同时对第1基板14 上的对准标记和第2基板16上的对准标记进行拍摄。同时摄像工序 S500在第1光源23及第2光源34分别点亮而射出红外光的状态下或仅第2光源34点亮而射出红外光的状态下进行。关于在哪种状态下进行同时摄像工序S500，考虑第1基板14或第2基板16的状态，由接合装置10的控制部或摄像部22的控制部基于规定的基准来判断。
在此，第1基板14与第2基板16的分离距离为例如2～5微米(μm)。
第1基板14与第2基板16的接近通过使第2基板16侧向第1 基板14靠近来进行。作为使第2基板16向第1基板14靠近的方法，利用第2驱动机构32使工作台沿着铅直方向(Z方向)移动和/或将按压部24沿着铅直方向驱动来执行。
在接合工序S600中，由按压部24将第2基板16沿着铅直方向 (Z方向)顶起并将第1基板14与第2基板16接合。由此得到重叠基板。接合工序S600在第1光源23与第2光源34分别点亮而射出红外光的状态或仅第2光源34点亮而射出红外光的状态下进行。关于在哪种状态下进行接合工序S600，考虑第1基板14或第2基板16 的状态，由接合装置10的控制部或摄像部22的控制部基于规定的基准来判断。
如上所述，根据本实施方式的各基板的接合方法，由于基本不受摄像部22移动的影响，因此能够显著提高基板彼此的接合精度。
接下来，说明对设置于接合装置10的第2光源34进行更换时的维护方法。
在进行第2光源34的更换的情况下，将固定件解除而将第1板 36与第2板38分离。在将第1板36与第2板38分离时，第2光源 34在第2板38侧的接合面40上露出。通过将第2光源34从光源固定部46拆下并将新的光源安装于光源固定部46，从而能够进行第2 光源34的更换作业。由此，接合装置10的维护变得非常容易。
需要说明的是，本实施方式及实施例示出了本发明的一个方式，本发明并非限定于此。针对本实施方式及实施例的设计变更程度的差异当然包含在本发明的技术思想范围内。
Claims (3)
1.一种接合装置的推动销构造，其为接合装置使用的推动销构造，所述接合装置具有：第1保持部，其保持第1基板；第2保持部，其保持第2基板；摄像部，其位于所述第1保持部的保持所述第1基板的保持面的相反侧；以及按压部，其配置于所述第2保持部，将所述第2基板向所述第1基板侧按压，所述推动销构造的特征在于，
在所述按压部的内部侧配置有光源，
所述按压部的至少顶端部由使光透射的部件构成，从所述光源照射的光能够透射。
2.根据权利要求1所述的接合装置的推动销构造，其特征在于，
所述第2保持部具有能够相互分离的第1板和第2板，所述按压部配置于所述第1板侧，所述光源配置于所述第2板侧。
3.根据权利要求2所述的接合装置的推动销构造，其特征在于，
在所述第1板与所述第2板分离时，所述光源在所述第2板的与所述第1板接合的接合面侧露出。
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