CN115831804A - 接合装置及接合方法 - Google Patents

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Abstract

实施方式的接合装置包括第1吸盘(LC)及第2吸盘(UC)和按压销(30)。第2吸盘(UC)配置于第1吸盘(LC)的上方。按压销(30)设置于第2吸盘(UC)的中心部，具有在第1方向上延伸的前端部分，且以能够在第1方向上升降的方式设置。第1吸盘(LC)具有在俯视下将包括与按压销(30)的前端部分重叠的区域的第1区域(NSA)和包围第1区域(NSA)的外周的第2区域(SA)隔开的第1肋(42)。第1吸盘(LC)在与第2吸盘(UC)相对向的第1吸盘(LC)的面中，在第2区域(SA)具有以分别具有间隔的方式设置的多个销(43)，在第1区域(NSA)的在俯视下与前端部分重叠的区域不具有销(43)。

Description

接合装置及接合方法
本申请以2021年9月17日提出申请的在先的日本国专利申请第2021-152246号的优先权的利益为基础，且追求该利益，其内容整体通过引用而包含于此。
技术领域
实施方式涉及接合装置及接合方法。
背景技术
已知有将半导体电路基板三维地层叠的三维层叠技术。
发明内容
一个实施方式使半导体装置的成品率改善。
实施方式的接合装置执行将第1基板的第1面和第2基板的第2面接合的接合处理。接合装置包括第1吸盘(chuck)、第2吸盘及按压销。第1吸盘能够保持第1基板的与第1面相对向的第3面。第2吸盘能够保持第2基板的与第2面相对向的第4面，配置于第1吸盘的上方。按压销设置于第2吸盘的中心部，具有在第1方向上延伸的前端部分，且以能够在第1方向上升降的方式设置。第1吸盘具有第1肋，该第1肋在俯视下将包括与按压销的前端部分重叠的区域的第1区域和包围第1区域的外周的第2区域隔开。第1吸盘在与第2吸盘相对向的第1吸盘的第5面中，在第2区域具有以分别具有间隔的方式设置的多个销，在第1区域的在俯视下与前端部分重叠的区域不具有销。
根据上述的结构，能够改善半导体装置的成品率。
附图说明
图1是示出通过接合装置接合前后的2张晶片(wafer)的状态的一例的侧视图。
图2是示出第1实施方式的接合装置的结构的一例的框图。
图3是示出第1实施方式的接合装置所具备的上吸盘及撞击单元的结构的一例的概略图。
图4是示出第1实施方式的接合装置所具备的下吸盘的结构的一例的概略图。
图5是示出第1实施方式的接合装置的接合处理的一例的流程图。
图6是示出比较例的接合装置中的接合处理的具体例的概略图。
图7是示出第1实施方式的接合装置中的接合处理的具体例的概略图。
图8是示出第2实施方式的接合装置1所具备的下吸盘的结构的一例的概略图。
图9是示出第2实施方式的接合装置中的接合处理的具体例的概略图。
图10是示出第3实施方式的接合装置1所具备的下吸盘的结构的一例的概略图。
图11是示出第3实施方式的接合装置中的接合处理的具体例的概略图。
图12是示出第1实施方式的变形例的接合装置的接合工艺的具体例的概略图。
具体实施方式
以下，参照附图，对实施方式进行说明。各实施方式例示了用于将发明的技术思想具体化的装置、方法。附图是示意性或概念性的。各附图的尺寸、比率等未必与现实相同。结构的图示为了使图容易观察而适当省略。附加于附图的影线未必与构成要素的材料、特性相关联。在本说明书中，X方向、Y方向及Z方向表示互相交叉的方向。另外，对具有大致相同的功能及结构的构成要素标注有同一标号。附加于附图标记的字符等用于区分由相同的附图标记来标记且类似的要素彼此。
[1]第1实施方式
以下，对第1实施方式的接合装置1进行说明。第1实施方式的接合装置1是用于2张半导体电路基板的接合的装置，具有能够改善要接合的2张半导体电路基板的重叠的结构。在本说明书中，将半导体电路基板称作“晶片”。另外，将由接合装置1接合的2张晶片中的、配置于下侧的晶片称作“下晶片LW”，将配置于上侧的晶片称作“上晶片UW”。“上下”基于沿着Z方向的方向而被定义。
[1-1]接合装置1的概要
图1是示出利用接合装置1接合前后的2张晶片的状态的一例的侧视图。图1的(A)及(B)分别对应于接合前及接合后的状态。如图1的(A)所示，接合装置1使上晶片UW和下晶片LW相对向配置。上晶片UW的上表面是上晶片UW的背面，保持于接合装置1。上晶片UW的下表面是上晶片UW的表面，对应于接合面。上晶片UW的表面及背面相对向。下晶片LW的上表面是下晶片LW的表面，对应于接合面。下晶片LW的下表面是下晶片LW的背面，保持于接合装置1。下晶片LW的表面及背面相对向。并且，接合装置1调整上晶片UW及下晶片LW的重叠位置。然后，如图1的(B)所示，接合装置1将上晶片UW的下表面(接合面)和下晶片LW的上表面(接合面)接合。
在本说明书中，将接合后的2张晶片称作“接合晶片BW”。接合晶片BW包括NAND型闪速存储器等半导体装置。在半导体装置是NAND型闪速存储器的情况下，例如，在下晶片LW配置控制电路等，在上晶片UW配置存储单元等。关于接合处理的详情后述。
[1-2]接合装置1的结构
图2是示出第1实施方式的接合装置1的结构的一例的框图。如图2所示，接合装置1例如具备控制装置10、上载置台11、下载置台12、真空泵13及运送装置14。
控制装置10是控制接合装置1的整体的动作的计算机等。控制装置10分别控制上载置台11、下载置台12、真空泵13及运送装置14。虽然图示省略，但控制装置10例如具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等。CPU是执行与接合装置1的控制相关的各种各样的程序的处理器。ROM是存储接合装置1的控制程序的非易失性的存储装置。RAM是作为CPU的工作区来使用的易失性的存储装置。控制装置10也可以执行从外部连接的存储介质安装的程序。
上载置台11是具有吸附上晶片UW的功能和调整上载置台11的位置的功能的晶片载置台。上载置台11具备上吸盘(upper chuck)UC及撞击单元(striker unit)SU。上吸盘UC是具有利用真空吸附来固定晶片的功能的晶片吸盘，例如是销吸盘(pin chuck)。上吸盘UC通过在上吸盘UC的下侧吸附上晶片UW而加以保持。撞击单元SU是具有按压保持于上吸盘UC的上晶片UW的中心部的上表面的功能的装置。
下载置台12是具有吸附下晶片LW的功能和调整下载置台12的位置的功能的晶片载置台。下载置台12具备下吸盘(lower chuck)LC。下吸盘LC是具有利用真空吸附来固定晶片的功能的晶片吸盘，例如是销吸盘。下吸盘LC通过在上吸盘UC的上侧吸附下晶片LW而加以保持。上载置台11及下载置台12构成为能够将保持于上吸盘UC的上晶片UW和保持于下吸盘LC的下晶片LW相对向配置。即，能够在下吸盘LC的上方配置上吸盘UC。
真空泵13是具有排出气体的功能的泵。真空泵13连接于在上吸盘UC及下吸盘LC各自设置的至少一个抽吸口。真空泵13能够基于控制装置10的控制，经由多个抽吸口的各抽吸口而独立地进行抽真空。
运送装置14是具备能够运送晶片的运送臂、用于暂时载置多张晶片的转移器(transition)等的装置。运送装置14处理上晶片UW、下晶片LW及接合晶片BW。例如，运送装置14将从外部的前处理装置接收到的上晶片UW及下晶片LW分别向上吸盘UC及下吸盘LC运送。另外，运送装置14在接合处理后，将保持于下吸盘LC的接合晶片BW向接合装置1的外部运送。运送装置14也可以具备使晶片的上下翻转的机构。
此外，上述的“前处理装置”是具有在接合装置1的接合处理前使上晶片UW及下晶片LW各自的接合面能够接合地使之改性及亲水化的功能的装置。简洁地说，前处理装置首先对上晶片UW及下晶片LW各自的表面进行等离子体处理，将上晶片UW及下晶片LW各自的表面改性。在等离子体处理中，在预定的减压气氛下，基于作为处理气体的氧气或氮气而生成氧离子或氮离子，所生成的氧离子或氮离子被向各晶片的接合面照射。之后，前处理装置向上晶片UW及下晶片LW各自的表面供给纯水。于是，在上晶片UW及下晶片LW各自的表面附着羟基，该表面被亲水化。在接合装置1的接合处理中，使用接合面被如此改性及亲水化后的上晶片UW及下晶片LW。接合装置1也可以与前处理装置等组合而构成接合系统。
(上吸盘UC的结构)
图3是示出第1实施方式的接合装置1所具备的上吸盘UC及撞击单元SU的结构的一例的概略图。图3的(A)示出了上吸盘UC及撞击单元SU的平面布局。图3的(B)示出了上吸盘UC及撞击单元SU的截面构造。如图3所示，上吸盘UC具有主体部20。主体部20的直径在俯视下至少比上晶片UW大。在主体部20设置有肋21、22、23及24、多个销25、多个抽吸口26、27及28以及贯通孔29。撞击单元SU具有按压销30、致动器部31及驱动部32。
肋21、22、23及24以及多个销25各自设置于主体部20的下表面。主体部20的下表面对应于上吸盘UC的吸附面。肋21、22、23及24以及多个销25各自的高度大致均匀。肋21、22、23及24例如呈同心圆状地配置。具体而言，肋21、22、23及24各自呈环状地设置。肋21配置于主体部20的外周部分。肋22的直径比肋21小。肋23的直径比肋22小。肋24的直径比肋23小。
以下，将肋21与22之间的区域称作“边缘区域EA”。将肋22与23之间的区域称作“中间(middle)区域MA”。将肋23与24之间的区域称作“中心区域CA”。此外，边缘区域EA、中间区域MA及中心区域CA各自也可以被称作“吸引区域”。如图3的(A)所示，上吸盘UC优选从内周朝向外周具有多个吸引区域。各吸引区域也可以进一步被分割，也可以是其它的形状。
多个销25遍及中心区域CA、中间区域MA及边缘区域EA各自的全域而以互相离开的方式配置。多个销25的配置能够适当变更。抽吸口26、27及28各自独立地连接于真空泵13。抽吸口26、27及28各自与上吸盘UC的下侧的面相连。多个抽吸口26配置于边缘区域EA。多个抽吸口27配置于中间区域MA。多个抽吸口28配置于中心区域CA。抽吸口按每个吸引区域各设置有至少1个即可。
如图3的(A)所示，贯通孔29配置于主体部20的中心部即由中心区域CA包围的区域。如图3的(B)所示，贯通孔29以将主体部20沿着Z方向贯通的方式设置。主体部20的中心部以与保持于上吸盘UC的上晶片UW的中心部相对向的方式设置。并且，贯通孔29形成为能够供按压销30的前端部分插入且沿着Z方向升降。
按压销30是具有在Z方向上延伸的部分的销。致动器部31支承按压销30。致动器部31能够利用从图示省略的电-气调压阀供给的空气而在Z方向上产生一定的压力。驱动部32支承致动器部31。驱动部32例如内置马达，能够使致动器部31在Z方向上移动。
在以上说明过的上吸盘UC中，真空泵13能够经由抽吸口26、27及28而分别将边缘区域EA、中间区域MA及中心区域CA减压。上晶片UW根据各吸引区域被减压和外部的气氛例如是大气压而被向主体部20侧吸附、保持。控制装置10通过控制真空泵13，能够使中心区域CA、中间区域MA及边缘区域EA各自中的晶片的吸附独立地开启/关闭(ON/OFF)。
此外，在上吸盘UC吸附了上晶片UW时，肋21支承上晶片UW的上表面的外周部分，肋22、23及24以及多个销25各自支承上晶片UW的上表面的一部分。通过上晶片UW的上表面由多个销25支承，上晶片UW以平坦的形状被保持，可抑制上晶片UW的Z方向的形变(翘曲)。另外，可抑制残留于上晶片UW的上表面的微粒(particle)对被吸附的上晶片UW的平坦性造成的影响。而且，由于上吸盘UC与上晶片UW的接触面积变小，所以在上吸盘UC对上晶片UW的吸附被解除时，上晶片UW容易从上吸盘UC剥离。
在以上说明过的撞击单元SU中，控制装置10通过控制致动器部31及驱动部32，能够使按压销30在Z方向上升降，使按压销30的前端部分和吸附于上吸盘UC的上晶片UW的上表面的中心部接触。并且，控制装置10能够控制按压销30按压上晶片UW的中心部的负荷。按压销30也可以被称作“撞击器”。按压销30的前端部分(即，按压销30与上晶片UW的上表面接触的部分)的外径D1例如被设计为1.0～10.0mm的范围内。
(下吸盘LC的结构)
图4是示出第1实施方式的接合装置1所具备的下吸盘LC的结构的一例的概略图。图4的(A)示出了第1实施方式中的下吸盘LC的平面布局，也一并示出了在接合处理中配置按压销30的部分。图4的(B)示出了第1实施方式中的下吸盘LC的截面构造。如图4所示，下吸盘LC具有主体部40。主体部40的直径在俯视下至少比下晶片LW大。在主体部40设置有肋41及42、多个销43、多个抽吸口44。
肋41及42以及多个销43各自设置于主体部40的上表面。主体部40的上表面对应于下吸盘LC的吸附面。肋41及42以及多个销43各自的高度大致均匀。肋41及42呈同心圆状地配置。具体而言，肋41及42各自呈环状地设置。肋41配置于主体部40的外周部分。肋42的内径D2比肋41小，且比按压销30的前端部分的外径D1大。肋42的内径D2例如被设计为1.0～15.0mm的范围内。
以下，将肋41与42之间的区域称作“吸引区域SA”。吸引区域SA也可以被分割，也可以是其它的形状。将由肋42包围的部分称作“非吸引区域NSA”。肋42也可以被称作“隔壁部”。此外，肋42的形状不限定于环状。肋42以在俯视下包围在接合处理时按压销30重叠的部分的方式设置即可。
多个销43遍及吸引区域SA的全域而以互相离开的方式配置。多个销43的配置能够适当变更。多个抽吸口44各自与下吸盘LC的上侧的面相连。多个抽吸口44连接于真空泵13。在吸引区域SA由肋分割为多个区域的情况下，抽吸口按每个吸引区域各设置有至少1个即可。在吸引区域SA由肋分割为多个区域的情况下，下吸盘LC及真空泵13也可以构成为能够按分割后的每个区域独立地抽真空。
关于下吸盘LC的结构，换言之，下吸盘LC在与上吸盘UC相对向的下吸盘LC的上侧的面中，在吸引区域SA具有以分别具有间隔的方式设置的多个销25。另一方面，下吸盘LC在非吸引区域NSA的在俯视下与按压销30的前端部分重叠的区域(非吸引区域NSA)不具有销25。
在以上说明过的下吸盘LC中，真空泵13能够经由多个抽吸口44而将吸引区域SA减压。下晶片LW根据吸引区域SA被减压和外部的气氛例如是大气压而被向主体部40侧吸附、保持。另一方面，非吸引区域NSA例如是向大气开放的，因此维持大气压。因而，与非吸引区域NSA相接的下晶片LW的部分不被向主体部40侧吸附。换言之，下吸盘LC具有不吸附位于撞击器(按压销30)的正下方的下晶片LW的部分而成为中空(例如大气压)的构造。
此外，在下吸盘LC吸附了下晶片LW时，肋41支承下晶片LW的下表面的外周部分，肋42及多个销43各自支承下晶片LW的下表面的一部分。通过下晶片LW的下表面由多个销43支承，下晶片LW以平坦的形状被保持，可抑制下晶片LW的Z方向的形变(翘曲)。另外，可抑制残留于下晶片LW的下表面的微粒对被吸附的下晶片LW的平坦性造成的影响。而且，由于下吸盘LC与下晶片LW的接触面积变小，所以在下吸盘LC对下晶片LW的吸附被解除时，下晶片LW容易从下吸盘LC剥离。
[1-3]接合处理
图5是示出第1实施方式的接合装置1的接合处理的一例的流程图。以下，参照图5，对作为第1实施方式的接合装置1的接合方法的接合处理的一例进行说明。
接合装置1若接收了接合面被亲水化后的上晶片UW及下晶片LW，则开始接合处理(开始)。
首先，控制装置10使上晶片UW保持于上吸盘UC(S1)。具体而言，运送装置14接收到的上晶片UW的接合面朝向上方。因而，首先，运送装置14使上晶片UW翻转，将上晶片UW的接合面朝向下方。然后，运送装置14将翻转后的上晶片UW向上吸盘UC的下方运送。之后，控制装置10使真空泵13工作而使上吸盘UC的中心区域CA、中间区域MA及边缘区域EA各自减压，使上吸盘UC(上载置台11)吸附及保持上晶片UW的上表面。
接着，控制装置10使下晶片LW保持于下吸盘LC(S2)。具体而言，运送装置14接收到的下晶片LW的接合面朝向上方。因而，运送装置14不使下晶片LW翻转，将下晶片LW向下吸盘LC的上方运送。之后，控制装置10使真空泵13工作而使下吸盘LC的吸引区域SA减压，使下吸盘LC(下载置台12)吸附及保持下晶片LW的下表面。此外，S1及S2的处理的顺序也可以调换，S1及S2的处理还可以并行执行。
接着，控制装置10使上晶片UW和下晶片LW相对向配置(S3)。具体而言，控制装置10将保持上晶片UW的上载置台11和保持下晶片LW的下载置台12各自的位置调整为使上晶片UW和下晶片LW相面对的状态。控制装置10例如能够从上晶片UW的接合面和下晶片LW的接合面各自拍摄至少1个对准标记，基于拍摄结果来调整上晶片UW与下晶片LW的重叠位置。拍摄对准标记的结构可以分别设置于上载置台11及下载置台12，也可以设置于接合装置1的其它部分。相对向配置的上晶片UW与下晶片LW的间隔，通过后述的S5的处理调整为上晶片UW和下晶片LW能够接触及接合的长度。
接着，控制装置10将上吸盘UC的中心区域CA的吸附关闭(S4)。具体而言，控制装置10控制真空泵13，停止上吸盘UC的中心区域CA中的减压。此时，上吸盘UC的中间区域MA及边缘区域EA各自中的减压被维持，因此中间区域MA及边缘区域EA各自中的上晶片UW的吸附被维持。即，上晶片UW由上吸盘UC的中间区域MA及边缘区域EA保持。
接着，控制装置10降低按压销30，将上晶片UW的中心部抵靠于下晶片LW的中心部(S5)。具体而言，控制装置10控制致动器部31及驱动部32，使按压销30下降，使按压销30的前端部分将上晶片UW的上表面的中心部压下。此时，致动器部31利用从电-气调压阀供给的空气，经由按压销30向上晶片UW施加预定的按压负荷。由此，上晶片UW的中心部变形，上晶片UW的中心部和下晶片LW的中心部接触且被按压。于是，在被按压的上晶片UW的中心部和下晶片LW的中心部之间，接合开始。简洁地说，在改性后的上晶片UW的接合面与改性后的下晶片LW的接合面之间产生范德瓦尔斯力(分子间力，van der Waals force)，上晶片UW及下晶片LW的接触部分被接合。而且，由于上晶片UW及下晶片LW各自的接合面被亲水化，所以上晶片UW及下晶片LW的接触部分的亲水基形成氢键(分子间力)，上晶片UW及下晶片LW的接触部分更牢固地被接合。
接着，控制装置10将上吸盘UC的中间区域MA的吸附关闭(S6)。具体而言，控制装置10控制真空泵13，停止上吸盘UC的中间区域MA中的减压。此时，上吸盘UC的边缘区域EA中的减压被维持，因此边缘区域EA中的上晶片UW的吸附被维持。即，上晶片UW由上吸盘UC的边缘区域EA保持。于是，保持于上吸盘UC的中间区域MA的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起逐渐剥离而落下，与下晶片LW的上表面接触。由此，在上晶片UW及下晶片LW各自中，与中间区域MA相对向的部分与S5的处理同样地通过分子间力而结合。
接着，控制装置10将上吸盘UC的边缘区域EA的吸附关闭(S7)。具体而言，控制装置10控制真空泵13，停止上吸盘UC的边缘区域EA中的减压。于是，保持于上吸盘UC的边缘区域EA的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起逐渐剥离而落下，与下晶片LW的上表面接触。由此，在上晶片UW及下晶片LW各自中与边缘区域EA相对向的部分与S5的处理同样地通过分子间力而结合。若S7的处理完成，则上晶片UW及下晶片LW各自的接合面整面被结合，形成接合晶片BW。
接着，控制装置10提升按压销30，且将下吸盘LC的吸附关闭(S8)。具体而言，控制装置10控制致动器部31和驱动部32而使按压销30上升，使按压销30的前端部分从上晶片UW的上表面离开。另外，控制装置10控制真空泵13，停止下吸盘LC的吸引区域SA中的减压。于是，下晶片LW的下表面即接合晶片BW的下表面容易从下吸盘LC剥离。
若S8的处理完成，则控制装置10使运送装置14将下吸盘LC上的接合晶片BW向外部运送，结束图5的一系列的处理(结束)。
(比较例中的接合处理)
图6是示出比较例的接合装置中的接合处理的具体例的概略图。图6的(A)、(B)、(C)及(D)各自示出了比较例中的接合处理的某工序的处理后的、相对向配置的上载置台11及下载置台12的状态和上晶片UW及下晶片LW的状态。此外，比较例的接合装置相对于第1实施方式，仅下吸盘LC的结构不同。具体而言，比较例的下吸盘LC具有第1实施方式的下吸盘LC所具备的隔壁部的构造被省略且在中心部分配置有多个销43的结构。以下，参照图6，对比较例中的接合处理的具体例进行说明。
若由比较例的接合装置执行图5的S1～S3的处理，则如图6的(A)所示，在上吸盘UC吸附及保持上晶片UW，在下吸盘LC吸附及保持下晶片LW，上晶片UW及下晶片LW相对向配置。在比较例中，下晶片LW的下表面的全域被吸附，由多个销43支承。
若由比较例的接合装置执行图5的S4及S5的处理，则中心区域CA的吸附被关闭且按压销30下降，由此，如图6的(B)所示，上晶片UW的中心部通过由按压销30的前端部分施加的压力而变形成凹状，变形成凹状的部分被抵靠于下晶片LW的中心部。此时，在上晶片UW的中心部，沿着按压销30的前端部分的形状而变形，产生形变。另一方面，在下晶片LW中经由上晶片UW而被施加了压力的部分是伴随于下吸盘LC的吸附而由多个销43支承的状态。因而，在比较例中的S5的处理中，下晶片LW的中心部的变形被抑制。
若由比较例的接合装置执行图5的S6的处理，则中间区域MA的吸附被关闭，由此，在中间区域MA中被吸附的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起剥离。并且，如图6的(C)所示，上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成(进展)从中心区域CA侧起进行。
若由比较例的接合装置执行S7的处理，则边缘区域EA的吸附被关闭，从而在边缘区域EA中被吸附的上晶片UW的部分从中间区域MA侧起剥离。并且，从中心区域CA侧起，进行上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成。由此，如图6的(D)所示，上晶片UW的接合面和下晶片LW的接合面各自的整面被接合，形成接合晶片BW。
(第1实施方式中的接合处理)
图7是示出第1实施方式的接合装置1中的接合处理的具体例的概略图。图7的(A)、(B)、(C)及(D)各自示出了第1实施方式中的接合处理的某工序的处理后的、相对向配置的上载置台11及下载置台12的状态和上晶片UW及下晶片LW的状态。以下，参照图7来对作为第1实施方式的接合装置1的接合方法的接合处理的具体例进行说明。
若由第1实施方式的接合装置1执行图5的S1～S3的处理，则如图7的(A)所示，在上吸盘UC吸附及保持上晶片UW，在下吸盘LC吸附及保持下晶片LW，上晶片UW及下晶片LW相对向配置。在第1实施方式中，下晶片LW的下表面在吸引区域SA中被吸附，由肋42(隔壁部)包围的非吸引区域NSA不被吸附。非吸引区域不被抽真空，因此例如被维持为大气压。由此，在第1实施方式中，成为以下状态：在下晶片LW的下表面中，与吸引区域SA相对向的部分由多个销43等支承，与非吸引区域NSA相对向的部分不由销43等支承。
若由第1实施方式比较例的接合装置1执行图5的S4及S5的处理，则中心区域CA的吸附被关闭且按压销30下降，从而如图7的(B)所示，上晶片UW的中心部通过由按压销30施加的压力而变形成凹状，变形成凹状的部分被抵靠于下晶片LW的中心部。此时，上晶片UW的中心部沿着按压销30的前端部分的形状而变形，产生形变。另外，在下晶片LW中经由上晶片UW而被施加了压力的部分是没有由销43等支承的状态，因此沿着上晶片UW的变形的部分的形状而变形，产生形变。换言之，在第1实施方式中的S5的处理中，伴随于上晶片UW的中心部变形成凹状，下晶片LW的中心部也同样地变形成凹状。
若由第1实施方式的接合装置1执行图5的S6的处理，则通过中间区域MA的吸附被关闭，从而在中间区域MA中被吸附的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起剥离。并且，如图7的(C)所示，上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成(进展)从中心区域CA侧起进行。
若由第1实施方式的接合装置1执行图5的S7的处理，则边缘区域EA的吸附被关闭，从而在边缘区域EA中被吸附的上晶片UW的部分从中间区域MA侧起剥离。并且，从中心区域CA侧起，进行上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成。由此，如图7的(D)所示，上晶片UW的接合面和下晶片LW的接合面各自的整面被接合，形成接合晶片BW。
[1-4]第1实施方式的效果
如以上说明那样，接合装置以撞击器(按压销30)对上晶片UW的冲击为契机，使上晶片UW与下晶片LW之间的接合的进展开始。然而，在撞击器的冲击的影响下，可能形成上晶片UW的中心部局部地形变的状态。在如比较例的接合装置那样在包括中心部的下吸盘LC的整面吸附及保持下晶片LW的结构中，在由撞击器按压时，与上晶片UW的中心部相对向的下晶片LW的中心部的形变被抑制。因而，在比较例中，在上晶片UW的中心部与下晶片LW的中心部之间产生了重叠位置的偏移的状态下被接合，因此，在配置于接合晶片BW的中心部的半导体装置中，可能产生由重叠位置的偏移引起的不良。
相对于此，第1实施方式的接合装置1通过在下吸盘LC设置非吸引区域NSA，配合由撞击器引起的上晶片UW的凹状的形变而使下晶片LW形变成凹状。由此，第1实施方式的接合装置1能够减小接合晶片BW的中心部处的上晶片UW及下晶片LW的重叠位置的偏移。因此，第1实施方式的接合装置1能够抑制由接合晶片BW的中心部处的重叠位置的偏移引起的不良的产生，能够使半导体装置的成品率改善。
[2]第2实施方式
第2实施方式的接合装置1除了下吸盘LC将下晶片LW的中心部呈凹状地吸附及保持这一点之外，具有与第1实施方式同样的结构。另外，第2实施方式的接合装置1能够执行与第1实施方式同样的接合处理。以下，关于第2实施方式的接合装置1，对与第1实施方式不同的点进行说明。
[2-1]下吸盘LCa的结构
图8是示出第2实施方式的接合装置1所具备的下吸盘LCa的结构的一例的概略图。图8的(A)示出了下吸盘LCa的平面布局。图8的(B)示出了下吸盘LCa的截面构造。如图8所示，下吸盘LCa具有在第1实施方式的下吸盘LC中肋42被省略且追加了多个销43a的结构。以下，将俯视下的下吸盘LCa的中心部称作“中心部CPa”。
下吸盘LCa的吸引区域SA包括中心部CPa，设置于由肋41包围的区域的整体。中心部CPa设置于与在第1实施方式中说明过的中心区域CA相对向配置的区域。在中心部CPa与呈环状地包围的区域对应的情况下，中心部CPa的直径D3例如被设计为1.0～15.0mm的范围内。
在中心部CPa配置有多个销43a。多个销43a各自的高度被设计得比设置于中心部CPa的周边区域(即，中心部CPa与肋41之间的区域)的销43低。另外，多个销43a各自的高度例如被设计成从在俯视下与按压销30重叠的部分朝向下吸盘LCa的外周变高。更具体而言，多个销43a各自的高度被设计成在接合处理时通过按压销30在上晶片UW的中心部产生的形变量(即，上晶片UW的中心部处的凹状的变形量)与在吸附及保持于下吸盘LCa的下晶片LW的中心部产生的形变量(即，沿着中心部CPa被吸附的下晶片LW的中心部处的凹状的变形量)大致相同。
第2实施方式的接合装置1的其它的结构与第1实施方式是同样的。
[2-2]第2实施方式中的接合处理
图9是示出第2实施方式的接合装置1中的接合处理的具体例的概略图。图9的(A)、(B)及(C)各自示出了第2实施方式中的接合处理的某工序的处理后的相对向配置的上载置台11及下载置台12的状态和上晶片UW及下晶片LW的状态。以下，参照图9，对作为第2实施方式的接合装置1的接合方法的接合处理的具体例进行说明。
若由第2实施方式的接合装置1执行图5的S1～S3的处理，则如图9的(A)所示，在上吸盘UC吸附及保持上晶片UW，在下吸盘LC吸附及保持下晶片LW，上晶片UW及下晶片LW相对向配置。第2实施方式的下吸盘LC吸附下晶片LW的整面。另外，由于配置于下晶片LW的中心部CPa的多个销43a被设置得比配置于其它的区域的销43低，所以下晶片LW的中心部通过真空吸附而变形成凹状，由多个销43a支承。也就是说，在第2实施方式中，在下吸盘LC吸附了下晶片LW的时间点，在下晶片LW的中心部产生了凹状的形变。
若由第2实施方式的接合装置1执行图5的S4及S5的处理，则中心区域CA的吸附被关闭且按压销30下降，从而如图9的(B)所示，上晶片UW的中心部通过由按压销30的前端部分施加的压力而变形成凹状，变形成凹状的部分被抵靠于下晶片LW的中心部(变形成凹状的部分)。此时，在上晶片UW的中心部，沿着按压销30的前端部分的形状而变形，产生形变。另一方面，在下晶片LW中经由上晶片UW而被施加了压力的部分是伴随于下吸盘LC的吸附而由多个销43a支承的状态。因而，在第2实施方式中的S5的处理中，下晶片LW的中心部的变形被抑制。
若由第2实施方式的接合装置1执行图5的S6及S7的处理，则中间区域MA及边缘区域EA的吸附被关闭，从而在中间区域MA及边缘区域EA中被吸附的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起剥离。于是，与第1实施方式同样，从中心区域CA侧起，进行上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成(进展)。由此，如图9的(C)所示，上晶片UW的接合面和下晶片LW的接合面各自的整面被接合，形成接合晶片BW。
[2-3]第2实施方式的效果
如以上说明那样，第2实施方式的接合装置1在下吸盘LC吸附了下晶片LW的时间点，在下晶片LW的中心部产生了凹状的形变。并且，在该下晶片LW产生的凹状的形变量被调整为与因撞击器的冲击的影响而产生的上晶片UW的中心部的凹状的形变量大致相同。
由此，第2实施方式的接合装置1与第1实施方式同样，能够减小接合晶片BW的中心部处的上晶片UW及下晶片LW的重叠位置的偏移。因此，第2实施方式的接合装置1与第1实施方式同样，能够抑制由接合晶片BW的中心部处的重叠位置的偏移引起的不良的产生，能够使半导体装置的成品率改善。
[3]第3实施方式
第3实施方式的接合装置1除了下吸盘LC将下晶片LW的中心部呈凸状地吸附及保持这一点之外，具有与第1实施方式同样的结构。另外，第3实施方式的接合装置1能够执行与第1实施方式同样的接合处理。以下，关于第3实施方式的接合装置1，对与第1实施方式不同的点进行说明。
[3-1]下吸盘LCb的结构
图10是示出第3实施方式的接合装置1所具备的下吸盘LCb的结构的一例的概略图。图10的(A)示出了下吸盘LCb的平面布局。图10的(B)示出了下吸盘LCb的截面构造。如图10所示，下吸盘LCb具有在第1实施方式的下吸盘LC中肋42被省略且追加了多个销43b的结构。以下，将俯视下的下吸盘LCb的中心部称作“中心部CPb”。
下吸盘LCb的吸引区域SA包括中心部CPb，设置于由肋41包围的区域的整体。中心部CPb设置于与在第1实施方式中说明过的中心区域CA相对向配置的区域。在中心部CPb与呈环状地被包围的区域对应的情况下，中心部CPb的直径D4例如被设计为1.0～15.0mm的范围内。
在中心部CPb配置有多个销43b。多个销43b各自的高度被设计得比设置于中心部CPb的周边区域(即，中心部CPb与肋41之间的区域)的销43高。另外，多个销43b各自的高度例如被设计成从在俯视下与按压销30重叠的部分朝向下吸盘LCb的外周变低。更具体而言，多个销43b各自的高度被设计成在接合处理时通过按压销30在上晶片UW的中心部产生的形变量(即，上晶片UW的中心部处的凹状的变形量)与在吸附及保持于下吸盘LCb的下晶片LW的中心部产生的形变量(即，沿着中心部CPb被吸附的下晶片LW的中心部处的凸状的变形量)大致相同。
第3实施方式的接合装置1的其它的结构与第1实施方式是同样的。
[3-2]第3实施方式中的接合处理
图11是示出第3实施方式的接合装置1中的接合处理的具体例的概略图。图11的(A)、(B)及(C)各自示出了第3实施方式中的接合处理的某工序的处理后的相对向配置的上载置台11及下载置台12的状态和上晶片UW及下晶片LW的状态。以下，参照图11，对作为第3实施方式的接合装置1的接合方法的接合处理的具体例进行说明。
若由第3实施方式的接合装置1执行图5的S1～S3的处理，则如图11的(A)所示，在上吸盘UC吸附及保持上晶片UW，在下吸盘LC吸附及保持下晶片LW，上晶片UW及下晶片LW相对向配置。第3实施方式的下吸盘LC吸附下晶片LW的整面。另外，由于配置于下晶片LW的中心部CPb的多个销43b被设置得比配置于其它的区域的销43高，所以下晶片LW的中心部通过真空吸附而变形成凸状，由多个销43b支承。也就是说，在第3实施方式中，在下吸盘LC吸附了下晶片LW的时间点，在下晶片LW的中心部产生了形变。
若由第3实施方式的接合装置1执行图5的S4及S5的处理，则中心区域CA的吸附被关闭且按压销30下降，从而如图11的(B)所示，上晶片UW的中心部通过由按压销30的前端部分施加的压力而变形成凹状，变形成凹状的部分被抵靠于下晶片LW的中心部(变形成凸状的部分)。此时，在上晶片UW的中心部，沿着按压销30的前端部分的形状而变形，产生形变。另一方面，在下晶片LW中经由上晶片UW而被施加了压力的部分是伴随于下吸盘LC的吸附而由多个销43b支承的状态。因而，在第3实施方式中的S5的处理中，下晶片LW的中心部的变形被抑制。
若由第3实施方式的接合装置1执行图5的S6及S7的处理，则中间区域MA及边缘区域EA的吸附被关闭，从而在中间区域MA及边缘区域EA中被吸附的上晶片UW的部分从中心区域CA侧起剥离。于是，与第1实施方式同样，从中心区域CA侧起，进行上晶片UW的接合面与下晶片LW的接合面之间的共价键的形成(进展)。由此，如图11的(C)所示，上晶片UW的接合面和下晶片LW的接合面各自的整面被接合，形成接合晶片BW。
[3-3]第3实施方式的效果
如以上说明那样，第3实施方式的接合装置1在下吸盘LC吸附了下晶片LW的时间点，在下晶片LW的中心部产生了凸状的形变。并且，在该下晶片LW产生的凸状的形变量被调整为与因撞击器的冲击的影响而产生的上晶片UW的中心部的凹状的形变量大致相同。
由此，第3实施方式的接合装置1与第1实施方式同样，能够减小接合晶片BW的中心部处的上晶片UW及下晶片LW的重叠位置的偏移。因此，第3实施方式的接合装置1与第1实施方式同样，能够抑制由接合晶片BW的中心部处的重叠位置的偏移引起的不良的产生，能够使半导体装置的成品率改善。
[4]其它
上述实施方式能够进行各种各样的变形。
图12是示出第1实施方式的变形例的接合装置1的接合工艺的具体例的概略图，示出了第1实施方式的变形例的接合装置1所具备的下吸盘LC的截面构造的一例。如图12所示，第1实施方式的变形例中的下吸盘LC具有对第1实施方式中的下吸盘LC追加了至少1个销42c的结构。销42c的高度被设计成在按压销30经由上晶片UW而按压了下晶片LW的中心部时不发生接触。这样，下吸盘LC也可以具备不对下晶片LW的支承起作用的销42c。
在本说明书中，关于接合装置1将2张晶片进行接合的情况进行了例示，但不限定于此。例如，下晶片LW及上晶片UW各自也可以是多张晶片被接合而得到的晶片。即，由接合装置1形成的接合晶片也可以具有3张以上的晶片被接合而成的结构。
在本说明书中，例示了上吸盘UC及下吸盘LC各自是销吸盘的情况，但上吸盘UC及下吸盘LC各自也可以是其它方式的吸盘。上吸盘UC优选具有能够从上晶片UW的内侧朝向外侧依次将吸附关闭的功能。下吸盘LC具有与隔壁部SP或中心部CP类似的结构即可。例如，在第1实施方式中，下吸盘LC具有在俯视下不吸附及支承隔壁部SP的内侧的部分且吸附及支承外侧的部分的结构即可。在第2实施方式中，下吸盘LC具备在吸附了晶片时位于中心部CP的下晶片LW的部分变形成凹状的支承构件即可。在第3实施方式中，下吸盘LC具备在吸附了下晶片LW时位于中心部CP的下晶片LW的部分变形成凸状的支承构件即可。
在本说明书中，上吸盘UC及下吸盘LC所具备的“销”及“肋”例如通过主体部被加工而形成。“区域”也可以视为由上吸盘UC或下吸盘LC包含的结构。例如，在规定为下吸盘LC包括吸引区域SA及非吸引区域NSA的情况下，吸引区域SA及非吸引区域NSA与主体部40的上方且互相不同的区域分别建立关联。“高度”以主体部20或40为基准来计测。作为“高度”的基准，也可以使用主体部20或40以外的结构。“俯视”例如对应于从Z方向观察由X方向和Y方向形成的XY平面(与主体部20或40的表面平行的面)的状态。
虽然说明了本发明的一些实施方式，但这些实施方式作为例子而提示，未意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能够以其它的各种各样的方式来实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、置换、变更。这些实施方式和/或其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其均等的范围。

Claims (7)

1.一种接合装置，执行将第1基板的第1面和第2基板的第2面接合的接合处理，具备：
第1吸盘，能够保持所述第1基板的与所述第1面相对向的第3面；
第2吸盘，能够保持所述第2基板的与所述第2面相对向的第4面，配置于所述第1吸盘的上方；及
按压销，设置于所述第2吸盘的中心部，具有在第1方向上延伸的前端部分，且以能够在所述第1方向上升降的方式设置，
所述第1吸盘具有第1肋，所述第1肋在俯视下将包括与所述按压销的所述前端部分重叠的区域的第1区域和包围所述第1区域的外周的第2区域隔开，
所述第1吸盘在与所述第2吸盘相对向的所述第1吸盘的第5面中，在所述第2区域具有以分别具有间隔的方式设置的多个销，在所述第1区域的在俯视下与所述前端部分重叠的区域不具有所述销。
2.根据权利要求1所述的接合装置，
所述第1吸盘具有在所述第2区域内与所述第5面相连的抽吸口，
在所述第1吸盘保持了所述第1基板的所述第3面时，在所述第1吸盘的所述第5面中，与所述第1区域对应的部分向大气开放，与所述第2区域对应的部分经由所述抽吸口而被抽真空。
3.根据权利要求1所述的接合装置，
所述第1吸盘的所述第5面具有第2肋，所述第2肋以包围所述第1区域和所述第2区域各自的方式设置，
在俯视下，所述按压销的所述前端部分的外径比所述第1肋的内径小。
4.根据权利要求3所述的接合装置，
所述按压销的所述前端部分的外径处于1.0～10.0mm的范围内，
所述第1肋的所述内径处于1.0～15.0mm的范围内。
5.一种接合装置，执行将第1基板的第1面和第2基板的第2面接合的接合处理，具备：
第1吸盘，能够保持所述第1基板的与所述第1面相对向的第3面；
第2吸盘，能够保持所述第2基板的与所述第2面相对向的第4面，配置于所述第1吸盘的上方；及
按压销，设置于所述第2吸盘的中心部，具有在第1方向上延伸的前端部分，且以能够在所述第1方向上升降的方式设置，
所述第1吸盘具有在俯视下包括与所述按压销的所述前端部分重叠的区域的第1区域和包围所述第1区域的外周的第2区域，
所述第1吸盘在与所述第2吸盘相对向的所述第1吸盘的第5面中，具有以分别具有间隔的方式设置的多个销，位于所述第1区域的销的高度比位于所述第2区域的销的高度低。
6.根据权利要求5所述的接合装置，
位于所述第2区域的所述销的高度大致均匀。
7.一种接合方法，
使用权利要求1或5所述的接合装置，利用所述第1吸盘保持所述第1基板，利用所述第2吸盘保持所述第2基板，将所述第1基板和所述第2基板接合。
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