TW201220418A - Substrate joining system and substrate joining method and computer storage medium - Google Patents

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TW201220418A TW100129260A TW100129260A TW201220418A TW 201220418 A TW201220418 A TW 201220418A TW 100129260 A TW100129260 A TW 100129260A TW 100129260 A TW100129260 A TW 100129260A TW 201220418 A TW201220418 A TW 201220418A
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Takahiro Nishibayashi
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Tokyo Electron Ltd
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Description

201220418 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 係！種將於表面形成金屬接合部與絕緣部的各基 板互相接&之接合系統、接合方法及電腦記憶媒體。 【先前技術】 機ί體ϊϊΐ高積體化持續進行。在將高積體化的 复數個半導體褒置配置於水平面内，以配線連接此等 以使其產品化的情形，則配線長度增加，因此配線的電阻變^， 又配線延遲變大，此皆令人擔憂。 術:= ^曰曰圓(以下間稱晶圓)之貼合。貼合裝置，具有例如在上 圓的I定平台，與配置成面對此蚊平台而在下面_吸=晶^曰 而可升降之可動平台。在固定平台與可動平㈣，各自嵌圓 熱器。而此貼合裝置’在將2片晶難疊之後，—面由加執2 由固定平台與可動平台施加負載推壓晶圓，而將^ 片晶圓貼合(專利文獻1)。 [習知技術文獻]
[專利文獻J 專利文獻1 :日本特開2004 —207436號公報 【發明内容】 [發明所欲解決的問題] 然而，在接合2片晶圓時，有將形成於晶圓表面的 接δ部互她合的情形。在雜情形，有必要在金二 ί;的狀Ϊ下將各晶圓重疊(以下有時稱為「疊合晶圓」)二= 兩溫的既故度加熱該疊合晶圓―面進行減。亦即 序進打下列步驟：錢，熱處理步驟，將疊合晶圓加熱至既定的 201220418 轉職的溫度之 片晶S要用專利文獻1的貼合裝置，則接合2 士if熱處理步驟中因為上述既定的溫度為高溫，所以欲 ===無法均句受熱之虞，所以有:二二:: ϊίί下加熱日日圓。又，接合步驟所花費的時間，因為係依金 屬接5部賴之材料等而定，所以無法縮短。 ’、、’ 的為ϋ策將具有金屬接合部之各晶圓互相接合係需要許多 的夺間，所以招致晶圓接合處理之處理量的低下。 其如if明於此問題點，以適當地進行具有金屬接合部之各 基板互相之接合，且提升基板接合處理的處理量為目的。 [解決問題之技術手段] 述目的，本發明為—種接合系統，其將於表面形 直供主if'、絕緣部的各基板互相接合，該接合系統之特徵為 二備，洗裝置’清洗基板表面；暫時接合裝置，在該金屬接合 相抵接之狀態下，將以該清絲置清洗各基板重疊而暫 =合；以及本接合裝置，將以該暫時接合織崎雜合的疊 二基板接合；而該暫時接合裝置，具有：表面活性部，產生處理 ，體的電t，使基板表面之賴緣部潍化；以及表面親水部， •'子基板表面之該絕緣部供給處理液，使該絕緣部親水化；而該本 ，合裝置，具有：第1熱處麵，以第i溫度對疊合基板進行熱 處，；第2熱處理板，以高於該第丨溫度的第2溫度對疊合基板 進行熱處理；以及加壓機構，將該第2熱處理板上的疊合基板往 該第2熱處理板侧推壓。 根據本發明，在本接合裝置中，能以第丨溫度對第,丨熱處理 板上的疊合基板進行熱處理，之後一面以第2溫度對第2 ^處理 板上的疊合基板進行熱處理，一面將該疊合基板往第2熱g理板 侧推壓而接合之。在此情形，即使接合疊合基板的溫度為高溫， 201220418 ，I在第1熱處理板與第2熱處理板對2個疊合基板並行熱處理， 可提升基板接合處理的處理量。而且，因為能對疊合基板階段性 地進行熱處理，所以不會急速加熱疊合基板，可適當地將 互相接合。 又，在暫時接合裝置中，使用處理氣體的電毁使基板表面之 該絕緣部雜化’且制處魏使紐表面之絕緣龍水化，可 於該絕緣部形趣基。在此情形，可藉由凡得瓦力使活性化的各 部互相y時接合，且可使親水化的絕緣部之錄氫結合，使 各基板互相牢固地接合。因此，可適當地使各基板互相暫時接合， f運送暫時接合的4合基減進行本接合時，疊合基板亦不:發 者，若在本接合裝置以第1溫度及第2溫度^ 板進㈣處理’則可讓絕緣部巾的凡得瓦力與氫結合 加牛固。因此，可更適當地將各基板互相接合。 該處理液亦可為霧狀的純水或霧狀的丙烯酸。 給部該暫時接合裝置亦可具概基板表祕給轉狀黏接劑供 該黏接劑亦可於該第1溫度昇華。 ϊΐί”使用其他處理氣體的電漿來清洗基板表面。 麗接ϋΐΐΐ點來看本發明為—種接合方法，其將於表面形成金 f接絕緣部的各基板互相接合，該接合方法 月洗步驟，清洗基板表面；其後為表面處理步驟，使用^理 =的ΐ漿使基板表面之該絕緣部活性化，且使用處理液使Ϊ板 其後為暫時接合步驟，在該金 ^付”與氫結合而暫時接合；其後為本接合步驟，， 暫時接合步驟所暫時接合的疊合_進行熱處理第之^ -面以尚於料1溫度的第2溫麟疊 推堡該疊合顧而接合之。 土誠城處理，-面 該處理液亦可為霧狀的純水或霧狀的丙婦酸。 在該暫時接合步驟中，亦可使用黏接劑來黏接基板表面。 201220418 ，黏接劑亦可於mi溫度昇華。 表面。。I驟亦可使料他處戦體的電絲清洗基板 統實行:接合發程Ί基於彻接合系 上操作。 、在控制該接合系統的控制部之電腦 其儲存腦記憶媒體， [對知先前技術之功效] 接/ίϊί ί板金屬接合部之各基板互相之 【實施方式】 内部概略構成之側視圖。 係颂不接δ糸統1的 在接合系統1，如圖3所示將例 WL接合。町的情形係將配置於上 之晶圓Wu、 配置於下側的晶圓稱為「下晶圓…上晶圓Wu」， 為If WUU;該表面WU1 “反側的面^^=的接 同樣地，接合下晶圓％的接合面_「表❺ 的相反侧的面稱為「背面Wl2j。於各 之 ^，形成有複數個金屬接合部Wl。^ 、 ^有數個金屬接合部^ 自 1的-部分。而在接合系統丨，使各金屬接合 ? 晶圓Wu、WL重疊，而形成作為疊合基板 a曰^相抵接， 晶圓Wu、WLS相接合。另外，在;日日回Wt，以將各 Ju使用鋁，而金屬接合部jL使用鍺。员，例如金屬接合部 接合系統卜如圖i所示，具有呈一_接的構成，其包含： 201220418 例如晶圓匣盒裝卸站2，在與外部之間， Wtt、ΛΧΛ·、蟲人 Θ 面 TT7
各種處理裝置。 各種處理裝置。 ’將可分別收納複數個晶圓 :u、CL、CT送入送出；以及
於晶圓匣盒裝卸站2， 吾又有晶圓序罢4 10。"fciv曰rsi rs人
之中’將1個晶圓匿盒Ct用於回收缺陷晶圓，將其他晶 圓匣盈CT用於收納正常的疊合晶圓Wt。 、、，於晶圓ϋ盒裝卸站2，如圖i所示，設有在朝X方向延伸之 ，迗通路20上自由移動之晶圓運送裝置21。晶圓運送裝置21， Ιίΐ下方向及繞著鉛直軸周圍(θ方向）自由移動，可在各晶圓匣 =載，板11上的晶圓匣盒(：^、（^、（^，與後述之處理站3的第3 處理區塊G3的移轉褒置50之間，運送晶圓Wu、Wl、疊合晶圓 Wt ° 於處理站3’設有具有各種處理裝置之複數個例如3個處理區 塊G1二G2、G3。例如於處理站3的正面侧(圖1的X方向負方向 侧）’设有第1處理區塊G1 ;於處理站3的背面侧(圖1的X方向 正方向側）’設有第2處理區塊G2。又於處理站3的晶圓匣盒裝卸 站2侧(圖1的Y方向負方向側），設有第3處理區塊G3。 例如於第1處理區塊G1，從晶圓匣盒裝卸站2側開始依此順 序配置有：清洗裝置30，清洗晶圓Wu、WL的表面、Wu ; 接合褒置31 ’調整晶圓Wu、Wl的位置使其重疊，以將此 等晶圓Wu、WL暫時接合，形成疊合晶圓Wt。 201220418 例如於第2處理區塊G2，設有接合疊合晶圓Wt的複數個例 如4個接合裝置40〜43。本接合裝置4〇〜43，於水平方向的γ方向 (圖1中的左右方向)成一列並排配置。另外，本接合裝置40〜43的 個數’並不限於本實施形態，可任意決定之。 例如於第3處理區塊G3’如圖2所示從下到上依序設有4層： ，圓Wu、WL、疊合晶圓Wt的移魏置5G ;進行晶圓％、<、 豐合晶圓WT的熱處理之熱處理農置51〜53。 、如圖i所不’在弟Α王政现⑴〜笫3 7是埋區塊〇3所包 ,Ϊ、:'ΐΐΐη圓運送區域D。*晶圓運送區域D，配置有例如晶 圓運运裝置60。 晶圓運送裝置6G ’例如具有可在γ方向、χ方向、θ方向及 自it的運送臂。晶圓運送裝置6g，在晶圓運送區域 内移動’此將印圓％、wL、疊合晶圓Wt運送至周圍的第i g區塊G卜第2處理區塊G2及第3處理區塊⑺内之既定的 30 ^ 邱朗σ，机古尨、開之處理谷态7〇。於處理容器7〇的上 成有晶圓Wu、WW送入^去運35區域D側之側面形 閉閘門(未圖示）。 （未圖不）’於該送入送出口設有開 於處理室71内，今署古鲁班n
載置台72的上面’能以略^ff曰曰圓Wu、Wl的载置台72。於 於載置台72,嵌入態固持晶圓H 13.56涵的賴用高頻電源74 4使Iff 77: ’連接至例如 度調節機―連接==以„構％。溫 由液溫δ周蜻部76調節冷卻介暫危、'皿又之液，皿5周節部76。而 此結果，可將載置於载置台72、上制載置台72的溫度。 、曰日圓Wu、WL維持在既定的溫 201220418 度。 内部儲存處理氣體之氣體供給源。又，於81，机 心的爾流量調節部等之;給設備; 例如使用氫氣、氣氣、氬氣等。 内的處理氣體，在載置^^/^ 複數個:吐口 91而喷吐出，擴散至處;之上方，通過 頻微ίΪf有以2轉自地供給賴產生用的高 震财置(1円1 =線於輕射狀槽孔天線92，連接有微波 羞ί ΐ未^Γ) ’對輕射狀槽孔天線92振盪微波。 有排氣泵(未H)7〇S:排f J 93。於排氣管93，連接 另外，減^ ^ 將處理室71 _氣體排出。 WL而使1升降之升〇降】=方、，設有用以從下方支持晶圓I、 72 31 對上述暫時接合袭置31的構成做綱。暫雜合麥置 理以=的内處 器100之側面内出辟口 = f成於運送區域T1 *的處理容 圓Wt的送Γ送出口 = 亦形成有晶圓Wu、Wl、叠合晶 圓區ΪΓ曰的圓設有用以暫時性地载置晶 L且口日日0WT的移轉器110。移轉器11〇，例如形成 201220418 為2層，可同時載置晶圓Wu、WL、疊合晶圓wT的任2者。 於運送區域τι，設有於X方向延伸的運送通路U1上 動之晶圓運送體112。晶圓運送體112，如圖5及圖6所示’可於 叙I直方向及繞著鉛直軸周圍自由移動，可在運送區域T1内，^ 運送區域T1與處理區域T2之間，運送晶圓Wu、Wl、聂人1 = 於運送區域τι的X方向負方向侧，設有用以調節晶圓w、 WL的水平方向之方向之位置調節機構ι2〇。位置調節機構 如圖7所示具有：基台121 ;吸附固持晶圓Wu、Wl並使其 之固持部122 ;以及偵測晶圓Wu、WL的缺口部之位置之债測邱 。而在位置調節機構120，一面使吸附固持在固持部122 '的°曰 圓Wu 旋轉一面以偵測部丨23偵測晶圓Wu、％^的。缺口 = 位置，藉此調節該缺口部的位置，以調節晶圓Wu、|[的 向之方向。 卞万 如圖5所示’於運送區域T1，在位置調節機構12〇的又 負方向側，形成沿著Y方向延伸之軌道130。執道13〇，例如= 於從位置調節機構120的Y方向負方向側之外方至γ方向正 側之外方。於軌道130 ’例如安裝有2根喷嘴臂131、132❶° 於第1喷嘴臂131，如圖5及圖6所示，支持著複合噴 。第1喷嘴臂131 ’藉由圖5所示之噴嘴驅動部134，可於轨 道130上自由移動。因此，複合喷嘴體133，可從位置調節機 120的Y方向正方向侧移動至固持在位置調節機構12〇之晶 Wu、WL的上方。又，第i喷嘴臂131，藉由喷嘴驅動部134 = 由升降，可調節複合喷嘴體133的高度。
複合喷嘴體133，如圖8所示具有：喷射大氣壓電漿之電漿 嘴140 ;以及將處理液以霧狀喷出之處理液喷嘴141。 K —於電漿喷嘴140,連接有對該電漿喷嘴14〇供給處理氣體之供 給管142。供給管142，連通至於内部儲存處理氣體之氣體供給& 143曰。又，於供給管142 ’設有包含控制處理氣體的流動之閘 流量調節部等之供給設備群144。另外’處理氣體，例如使用氮氣 12 201220418 或氬氣等。 、又’於電衆喷嘴M0，連接有高頻電源145。藉由此處之 電源145,使從氣體供給源143供給至電漿喷嘴14〇内之處理氣體 電聚4匕。 、一 於處理液倾141 ’連接有對鱗理液噴嘴H1供給處理液之 供給管146。供給管146,連通至於内部儲存處理液之液供給 147曰。，於供給管146 ’設有包含控制處理氣體的流動之問 流量調節料讀給設備群148。糾，處職，例如制霧狀的 純水或霧狀的丙烯酸等。又，純核丙烯酸，能以驗儲存在液 供給源147的内部’亦可例如在處理液喷嘴141使用喷射 從該處理液喷嘴141以霧狀噴出之。 、、角寻 在此種複合喷嘴體1；33,處理氣體的電漿從電漿倾14 ，’且處理液從處理液喷嘴141以霧狀喷出。而晶圓％、 ^ wm、wL1的絕緣部Bu、Bl ’藉處理氣體的電聚而活性化， 猎處理液而親水化。另外，在本實施形態，電㈣嘴14〇、供 =彡體供給源143、供給設備群144以及高頻電源145構^表 面活性部。又’在本實施形態，處理液喷嘴141、供給管146 供給源147以及供給設備群148構絲面親水部。 如圖5及圖6所示，於第2喷嘴臂132， 狀黏接劑嫩舰料讀接嫩嘴⑼^ 由圖5所示之喷嘴驅動部⑸，於軌 移 ^ 120 " " ^ ί ίΐ II 之晶圓Wu、Wl的上方。又，第2噴嘴 t ^ ί於黏接劑喷嘴15G，連接至對_接齡°? 150 ，給黏接劑之供給管(未圖示）。又，黏 150 度例如20(TC〜300。〇進行昇華。心』^如後所述之第1溫 移動’來控制複合喷嘴體133與黏接劑嘴嘴15(^移&== 13 201220418 序。 丁日理區域12 ’如圖5及圖6所示設有：於上面載置並固持 ^之下部吸盤160 ;以及於下面吸附固持上晶圓wu之上 ^ 上部吸盤161 ’設於下部吸盤160的上方，可與下部 =士 160對向配置。亦即，固持在下部吸盤16〇的下晶圓與固 持在上部吸盤161的上晶圓％可對向配置。 ^下部吸盤160的内部，設有連通至真空泵(未圖示)之吸引管 自及引力，可將下晶圓^吸附固持 動邻部=160的下方，如圖6所示隔著軸162設有吸盤驅 。—。糟由該吸盤驅動部163，下部吸盤160可自由升降。另 =’藉由吸盤驅動部163 ’下部吸盤16〇亦可於水平方向自由移 動，更亦可繞著鉛直軸周圍自由旋轉。
r去闻於十部二及盤⑹的内部，設有連通至真空泵(未圖示〕之吸引管 =圖不）。猎由來自該吸引f之吸引力，可將上 在上部吸盤161的下面。 U ⑽於ΐ部吸盤161的上方’設有沿著Y方向延伸之軌道164。 士巧盤161 ’藉由吸盤驅動部165可於執道164上自由移動。另 由吸盤驅動部165，上部吸盤161亦可於錯直方向自由 動，更亦可繞著鉛直軸周圍自由旋轉。 於運送區域τι，設有在該運送區域Ή與處理區域Τ2之 ’ ^且使上晶圓Wu的表面背面翻轉之翻轉機構17〇。翻轉機構 =0’如圖9所示具有固持上晶圓Wu^固持臂171。於固持^⑺ 士:設有吸附並水平地嗎上晶圓^之吸附塾172。_ f 1驅動部173所支持。藉由該第i驅動部173，固持⑺ ^著水平軸自由轉動，且可於水平方向伸縮。於第丨驅動$⑺ 立下方’没有第2驅動部174。藉由該第2驅動部174，第u =173可繞著錯直軸自由旋轉，且可独直方向料。再者，第 裝在於圖5及圖6所示之Y方向延伸之執道175。 執道m，從處理區域Τ2延伸至運送區域T1。藉由該第2驅動部 14 201220418 =4，翻轉機構170可沿著軌道175於位置調節機構12〇與上部吸 r、i、6i之間A自由移動°另外，翻轉機構m的構成，並不限定於 述貫施形態之構成，只要能使上晶圓Wu的表面背面翻轉即可 二2轉機構170，亦可設於處理區域T2。又，亦可於晶圓運送 體112附加翻轉機構’於翻轉機構17〇的位置設置別的運送機構。 人壯Ϊ下來，針對上述的本接合裝置40〜43的構成做說明。本接 =^ 40，如圖1〇及圖丨丨所示，具有下述構成：將前熱處理單 ^、接合單元181、後祕理單元182於水平方向的γ方向(圖 及^ 11中的左右方向）依此順序並排成一體連接。亦即，前熱 巧單元⑽與後熱處理單s m，分別隔著閘閥183、184氣g 地連接於接合單元181。 —前熱處理單元180，具有可密封内部之處理容器19〇。於處理 ^ 190的晶圓運送區域⑴則的侧面形成疊合晶_ Wt的送入送 ΛΑ二於該送入送出口 191設有閘閥192。又，於處理容器190 的，δ皁兀181侧的侧面形成疊合晶圓Wt的送入送出口 193，於 該送入送出口 193設有上述之閘閥183。 —理容器190的底面形成吸氣口 194。於吸氣口 194，連接 氣官196,該吸氣管196連通至將處理容器19〇的内部的氣壓 減壓至既定的真空度之真空泵195。 於處理容器190的内部，設有載置疊合晶圓％而進行熱處理 If 1熱處理板200。於第1熱處理板綱，鼓入有例如由供電而 ϊ熱熱器(未圖示）。第1熱處理板的加熱溫度，由例如後 述之控制部300所控制。 ，第1…處理板200的下方，設有例如3個用以從下方支持 豐5 b日圓WT而使其升降之升降銷逝。升降銷期，可藉由升降 驅動部202上下移動。於第}熱處理板2〇〇財央部附近，例如 於3個地方形成職第丨熱處理板於厚度方向穿通之穿通孔 203。而升降銷201貫通穿通孔2〇3，可突出於第】熱處理板2〇〇 的上面又’於第1熱處理板2〇〇的外周部，例如於4個地方形 成用以讓後述之固持臂240的固持部242通過之缺口部2〇4。 15 201220418 第1熱處理板200，由支持構件210所支持。於支持構件21〇 =端部’設有可在沿著γ方向延伸的軌道211上自峰動的驅 動4 212。藉由該驅動部212，第1熱處理板2〇〇，可於前献處 單元180與接合單元181之間自由移動。 』、則…處理 接合單元181，具有可密封内部的處理容器22〇。處理容器 220 ’具有谷器本體221與頂板222由遮蔽伸縮囊223所連接之構 ί,ΙΪ蔽伸縮囊223構成為可於錯直方向自由伸縮，藉由該遮蔽 伸縮囊223，頂板222可於鉛直方向自由移動。 於容器本體221的前熱處理單元18〇側的側面，形人曰 圓的送入送出口 224,於該送入送出口 224設有閘閥183。又， 於〒器，體221的後熱處理單元182侧的側面，形成疊合晶圓WT 的送入送出口 225，於該送入送出口 225設有上述閘閥184。 於容器本體221的側面形成吸氣口 226。於吸氣口 226， 著吸氣f 228 ’該吸氣管228連通至將處理容器22〇的内部 減壓至既糾真空度之真空泵227。 π…碰 於處理容器220的内部之頂板222’設有將後述之第2熱處理 板250上的疊合晶圓Wt往第2熱處理板25 機 230 '加壓機構230，包含：推壓構件231，抵接於疊合^機^ 並推壓之，支持構件232 ’成環狀安裝於頂板222 ;以及加壓伸縮 囊233 ’連接推壓構件231與支持構件232，可於錯直方向自由伸 縮。於推壓構件231的内部，嵌入有例如由供電而發熱的加熱 圖不）。而對加壓機構230的内部，亦即在推壓構件231、加壓 縮囊23?、、支持構件232及頂板222所包圍的内部空間供給或是吸 入例如壓縮空軋，藉此加壓伸縮囊233伸縮而推壓構件231可於 錯直方向自由移動。另外’因為於加壓機構23()的内部封入壓縮 空氣’所以加壓機構230的加壓伸縮囊233的剛性，大玄 蔽伸縮囊223的剛性，以使其能承受由該壓縮空氣所 又，於處理容器220的内部之頂板222，設有用以於第i埶 理板2〇〇或是後述之第3熱處理板28〇與第2熱處理板mo ^間 16 201220418 傳遞疊合 wT的_臂·。因此，固持臂·，隨著 的移動可絲直方向自由移動。固持臂 晶 的同-關上相判隔地設有4個，能以4舰 24G，_12 柄具有：支^： Ξ 貝?反.2 (伸纽直方向下方’其下端部-曲且延伸至水平方 内側’以及固持部24*2，其由支持部241所支持，以固持最人 μ部下面.；，導引構件244，從該突出構 又，導引禮体L Λ上方，以導引登合晶圓Wt的外周部侧面。 ^。導引構件244上端的_面，從下側到上側成推拔狀逐漸擴 於示ί處理容器220的内部之加壓機構2如的下方， 機構230的位置，設有載置疊合晶圓％而處 而。於第2熱處理板250，欲入有例如由^電 所制部3r斤控制。又，在第2熱處理板挪的外: 板250 離下开疊^晶® ^從固持臂240傳遞至第2熱處理 Ϊ 25^ 成用以收納該固持臂240的固持部242之溝 I二=。如圖1〇所示於第2熱處理板25。的外周部形 圓w如所示於苐2熱處理板250的下面側，設有冷卻遇人曰 控制ϊ )。冷卻板260的冷卻溫度，例如由後述之 180 部之處理容器27〇 理曰，182 ’具有可密封内 形成疊合晶圓…的送人送.271，於域1^的， 間97?。π W送入迗出口 271設有蘭 圓侧面形成疊合晶 於这达入迗出口 273設有上述之閘閥 17 201220418 184 〇 ft底面形成吸氣口 274。於吸氣口说，連接 減壓至i定的真空度^真27空 =5至將處理容器27_部的氣壓 發熱之加熱_示)。第3熱^ = = 述之控制部300所控制。 π ,、、、/皿没例如由後 7幻人3、1處理板的下方’設有冷卻疊合晶圓Wt的冷卻板 冷Γ反281 ’嵌入有例如料帖元件或水冷套等冷卻構件 it圖不 '。冷卻板281白勺冷卻溫度，例如由後述之控制部所^ 制。又’冷卻板281之構成為：藉由升降驅動部(未圖示)可 動0 又 、在第3熱處理板280及冷卻板281的下方，設有例如3個用 以^下方支持疊合晶圓WT而使其升降之彳降銷π2。升降鎖烈2， 可藉由升降驅動部283上下移動。於第3熱處理板的中央部 附近，例如於3個地方形成將該第3熱處理板28〇於厚度方向穿 通之牙通孔284。又，亦於冷卻板281的中央部附近，例如於3 個地方形成將該冷卻板281於厚度方向穿通之穿通孔285。而升降 銷282貫穿穿通孔284、285,可突出於第3熱處理板28〇的上面。 又，於第3熱處理板280的外周部，例如於4個地方形成用以讓 後述之固持臂240的固持部242通過之缺口部286。 第3熱處理板280 ’由支持構件290所支持。於支持構件29〇 的基端部’設有可在沿著Y方向延伸的軌道291上自由移動的驅 動部292。藉由該驅動部292，第3熱處理板280，可於後熱處理 單元182與接合單元181之間自由移動。又，支持構件290，如圖 13所示從驅動部292朝錯直方向延伸，而其上端部彎曲並朝水平 方向延伸，以使其不會與冷卻板281互相干擾。 另外，本接合裝置41〜43的構成，因為與上述本接合裝置4〇 的構成相同所以省略說明。 201220418 300 300 〇 儲存程式，其用以㈣f (未圖不）。於程式儲存部，亦 之處理。另外，上述程式儲存 、疊合晶圓Wt 其包含例如：可於雷腦電恥進仃項取之記憶媒體Η， ㈣、磁辆丄軟性磁碟㈣、光碟 部300。 心 亦可從該5己憶媒體Ή安裝於控制 w =，針對使用如以上構接合系統1進行曰《1 W WL的接合處理方法做說 圓Wu、 步驟的例子之流程圖。α 不此曰曰圓接合處理的主要 片的Ϊΐπ Ϊ收納複數片的上晶圓Wu之晶圓匣盒Cu、收納禎數 片的下晶圓wL之晶酸盒4、及空的晶圓E u =複數 卩站2的蚊的晶隨盒載置板11。其*i由日圓i1® f置21取出晶圓匣盒Cu内的上晶圓 ^ 處理區塊G3之例如移轉裝置5〇。 蚁至處理站3的第3 來上晶圓Wu’由晶圓運送裝置6〇運送至 的=缝置3G。運送至清洗裝置3〇的上晶圓％^ 面向上方的狀態載置於載置台72。 = 調節至既定的溫度。而處理室71 = ^從聽供給源82供給在喷淋頭80内。該“ ίί 槽孔天線92放射的微波而電漿化。而該處理氣體的^漿 下供給至處理室71内。像這樣處理氣體的電毁在ίί ΐΓίί Ϊ 至上晶圓Wu，藉此除去上晶圓Wu的表面I 上的乳化膜或有機物，使該表面Wul清洗乾淨(圖14的步驟 挣rfi’上晶圓Wu ’藉由晶圓運送裝£ 60運送至第1處理區 itH暫時接合裝置31 °送入暫時接合裝置31的上晶圓Wu， 通過^轉器110由晶圓運送體112運送至位置調節機構12〇。 若上晶圓Wu固持於位置調節機構12〇的固持部122，則藉由 19 201220418
Wui I的表面Wui之外周I = 二面對於上晶圓 壓電漿，使上晶圓1的液°如此，藉由大氣 又，藉由處理液，附著於上;:二 ===性化。 絕緣邑緣部BU親水化(圖14 _ ‘ 部的 的上“僻1喷嘴臂131使複合噴嘴體133從上晶圓w 巧上方退避。接者’—面使上晶圓Wu ， IS u 偵測上晶圓1的缺口部之位置，從 ς貞，部123 之方向（圖14的步驟S3)。 曰曰® Wu的水平方向 其後，上晶圓Wu從位置調節機構12〇 的固持臂m。接著在運送區域T1構no 翻轉上晶圓Wu的表面#_ 14 _^持，從而 :上曰曰® Wu從翻轉機構17〇傳遞至 丨曰及二：1 其皮面wm吸附固持在上部吸盤161。1 1上BaiWu， 吸盤驅動部165移動至下部吸盤16〇的上161，藉由 之位置。社晶圓Wu，在上部吸盤16=卩盤⑽ wL運送至本接合裝置41。另外，上曰待$直到後述下晶圓 亦可在翻轉機構170的移動。曰曰回Wu的表面背面之翻轉， 在對上晶圓Wu進行上述步驟S1〜S4卢 上晶圓％之後進行下晶® WL的處理。首先处參由：二靈，，該 21取出晶圓®盒CL内的下晶圓W運送^曰曰，運达裝置 50。 L硬廷至處理站3的移轉裝置 =下晶® WL，藉由晶圓運送農置 >月洗下晶圓WL的表面Wl· 14的步先裝置3〇， wL^驟S5，由於與上述步驟幻相同所m、下晶圓 其WL，藉由晶圓運送裝置6〇 ‘至田J J接
^ 31 〇 31 Wl , J 20 201220418 f運送至位置調節機構12G °而藉由從複合嘴嘴體133 ηΓ轉狀^出氣體的大*^壓電漿與從處理液喷嘴 緣部喊面％之外周部的絕
的步，由於與上述步驟82相同所以)省二WL 的上=避#=第_下晶圓wL 晶圓移動至下 接劑喷嘴150對下晶圓^下曰曰® Wl旋轉，一面從黏 接麵由離心力料$ =表U供給黏接劑。所供給的黏 向心的水平方向之方 述步驟S3相同所以省略詳細曰曰固％的步獅，由於與上 附固送至下部吸盤副，並吸 吸_ ’俾使下晶圓⑽於^ 避免在傳遞下晶圓Wl咖持臂f71以 盤⑹之上晶圓^的水平方 =7曰:圓= 與固持於上部吸 用例如CCD攝影機，拍攝 即。具體而言，首先，使 表面I。而根據所拍攝攝的;;;圓^ I的水平方向之位置，俾使預^ ^由上部吸盤⑹調節上晶圓 點(未圖示)與上晶圓的=圓WL的表面WL1之基準 吸盤160可藉由吸盤驅動i 163 另外，在下部 以下部吸請及上部置，规 之相對水平方向之位置。 又万調即下晶圓WL與上晶圓Wu 其後，藉由吸盤驅動部163使下部吸盤副上升，使固持於 201220418 下晶圓Wl之表面Wli與固持於上部吸盤⑹ ^曰曰固w的表面Wui抵接。此時，因為晶圓為、％的表面 別在f驟&、％中進行了活性化，所以在表面wm、 “產ΐ凡得瓦力，使該表面Wm、Wli互相接合。又，因為 Z J、L的表面Wui、分別進行了親水化，所以該表面 劑繼接菩ΐ二曰f曰L的表面Wul、Wu，係藉由黏接 曰π Ί m k樣上aal® Wu與下晶圓Wl暫時接合’形成疊合 日曰圓WT(圖14的步驟S9)。 亦，夕^在步驟S9中將上晶圓Wu與下晶圓wL暫時接合時， yiii00B1 WU與下晶圓Wl抵接的狀態下，推屋晶圓wu、WL 2周和如上所述因為在晶圓％、Wl的表面Wm、Wu的外 壓進行了活性化且進行了親水化，所以藉由推 區塊f之置^’。藉由晶圓運送裝置⑼運送至第2處理 在本接合裝置40，首先，開啟前熱處理單元18〇的問閥脱， Ϊ由if，送裝置⑼將疊合晶® Wt送人第1熱處理板200的上 來使升降銷2G1上升，以將疊合晶圓Wt從晶圓運送裂置 w 之後’使升降銷201下降，以將疊合晶圓 ^載置於苐1熱處理板2〇〇。此時，關閉閘閥192，藉由真空泵 將，S容器190畴的氣壓例如氮氣氣麗減壓。其後，藉由第 20:處板2〇0將疊合晶圓^加熱至第1溫度例如 w ϊίϋ(圖14的步驟S1〇)。此時，為了均勻地加熱疊合晶圓 τ的各金屬接合部L、Tl，以既定的加熱速度例如賊/分鐘 C/分鐘的加熱速度加熱。又，將前熱處理單元18〇内的壓力， =壓至接合單兀181内的壓力。而像這樣以第1溫度加熱疊合晶 f wT ’從而使該疊合晶H Wt㈣黏接劑昇華，且疊合晶圓％ 、外周部之絕緣部Bu'Bl之結合變得更加牢固。亦即，藉由以第 溫度加熱疊合晶圓Wt ’可讓絕緣部％、&之凡得瓦力與氮結 22 201220418 合變得更加牢固。 右將®合晶圓Wt加熱至第1 ；#，目，丨日3 ^ 藉由驅動部212將載置疊合晶圓<_^第i=18 3。接下來’ 合單元181，以將叠合晶圓％運送 反移動至接 此時/持物，於第丨熱_板的的上方。 理單元⑽運送至接合單元^ =2p〇^夺豐合晶圓％從前熱處 1熱處理板·的缺口部綱持ii40^w =持臂·通過第 件244上端的内侧面，從下侧往H固持部242的導引構 使例如第1熱處理板細上的疊合晶，擴大’所以即. 侧面偏移而配置著，聂人曰n w曰^ τ’從導引構件244的内 撕。其後，使tmr持於導引構件 閉閘閥183。 動别熱處理單元180 ’並關 其後’如圖16所示，使固拉替
載置於第2熱處理板250。此時^ U二將疊合晶圓WT 於第2熱板250的溝槽251。"固射240的固持料2，收納 其後，藉由第2熱處理板25〇加埶疊合 如50(TC。疊合晶圓WT，以例如1(rr/八於j τ至第2，皿度例 加熱。另外，處理容器220的内呷的^ 2分知的加熱速度 例如O.lPa的真空度。_相氡堡，維持於既定的真空度 其後’-面將疊合晶圓WT的溫度維持於第2 17所示對加壓機構230供給_ 4 /皿度，一面如圖 推壓構件231抵接於疊合晶圓壓構件231下降。而 載例如5_往第❻處理板25〇T^^:= = ^，豐合Ba0 WT的金屬接合部^
Bu . 〇 ^ ll 溫度加熱®合晶圓WT，從而可魏緣部&、匕之凡得瓦力與 23 201220418 ίίΐ= 更加牢固。因此，適當地接合了疊合晶圓wT。另外， 合曰^1 WT的溫度，亦可使用例如推壓構件2了|外 卻板260而維持於第2溫度。 π熟益或冷 藉由第2熱處理板250將疊合晶圓Wt冷卻至例如 =為了防止金屬接合部Ju、4的強度或物性起變化，則以既 度例如和分鐘〜坑纷鐘冷卻疊合晶圓卜既 =3。T的冷部’亦可使用例如推屋構件231内的加熱器或冷 若y疊合晶圓Wt冷卻至35(rc，則 ί 2 ^250 -- Γτ 292 地上升’並開啟閘閥184。而藉由驅動部 板25°的上方。另外，將後熱處“ 182 内的壓力，預先減壓至接合單元181内的壓力。 第3 ίί揮ί If所示，使固持臂下降，使固持臂240通過 的缺〇部施，崎疊合晶圓％載置於第3熱 f後i ί第3熱處理板280移動至後熱處理單元182，關閉閘 圖14的步驟S12)。此時，亦可使冷卻板281上升， 聶人^反。281抵接於第3熱處理板280，藉由冷卻板281冷卻 i ί 在藉由第3熱處理板280將疊合晶圓WT從接合單 迗产熱處理單元182的期間，冷卻該疊合晶圓。 Μ :、丄，熱處理單元182的壓力開放至A氣壓，使升降銷 ^升，璺δ晶圓WT從第3熱處理板280傳遞至升降銷282。 、、'Ιΐ :rf啟閘閥272 ’疊合晶圓1從升降銷282傳遞至晶圓運 迗裝=60 接合裝置40運送出來。 m 疊合晶圓1由晶®運送裝置6()運送至第3處理區塊 的”、、处理裝置51，並調節溫度至既定的溫度(圖14的步驟 24 201220418 • 其後，叠合日日日圓1由日日日圓運送裝置6G運送至遞m
盒载置板U的晶盒=匕达既定的晶， 的接合處理。 τ如此、、，D束連串的晶圓Wu、WL in W另ϋ在本接合裳置40，在接合單元181 *，對一個爲人曰 對sn的接合處理時’亦可在前熱處理單元二口中阳 德2Ϊ*的Ϊ!晶圓Wt進行步驟S1G的前熱處理。又，此時亦可在 處二太H他的叠合晶圓行步驟si2的後熱 WT並ϋ在一個本接合褒置40令，可對2個或3個疊合晶圓 人單it m職的接合裝置卜可在前熱處理單元180、接 f理單元182中，依序處理疊合晶圓I。亦即， ί3ίΓ 单元18G的步驟S1G中，將疊合晶圓wT載置 ;第，、、、處理板200以加熱至第1溫度。1後，在接人置〜 驟S11 *，將疊合晶圓WT載置於第以處二250, 維持於蚊的溫度#第2 _之狀態下，由加壓 = 合晶圓Wt推壓至第2熱處理板⑽側而接合該疊合 j°其後’在後熱處理單元182所進行的步驟S12中，將疊 載置於第3熱處_ ’❿進行冷卻。而在接合單元 徭献t在處理一個疊合晶圓^時，至少在前熱處理單元180或是 ίίί理举元182中，可並行處理其他的疊合晶圓Wt。像這樣根 ίίΓ施形態，即使第2溫度為高溫，因為可同時對2個或是3 理晶圓WT有效率地進行處理’所以可提升晶圓接合處理的處 因為能以第1溫度與第2溫度對疊合晶圓wt階段性地進 不會急速加熱疊合晶ϋ WT，可適當地將晶圓Wu、 又，在暫時接合裝置31中，使用處理氣體的電漿使晶圓Wu、 ^的表面Wui、Wu之絕緣部Bu、Bl活性化，且使用處理液使 、、、緣部Bu、BL親水化，可於該絕緣部Bu、Bl形成羥基。在此情 25 201220418 可藉由凡得瓦力使活性化的絕緣部Bu、BL互相暫時接合，且 ^使親水化的絕緣部Bu、BL之羥基氫結合，使晶圓Wu、WL互相 =固^接合。因此，可適當地使晶圓Wu、Wl互相暫時接合，在 暫時接合的疊合晶® WT或將其接合時，4合晶® Wt亦不會 置偏移。再者，若在本接合裝置4〇以第1溫度與第2溫度 二，圓Wt進行熱處理，則可讓絕緣部Bu、Bl中的凡得瓦力 j、、，Qa變得更加牢固。因此’可更適#地將晶圓I、％互相 接合。 又，在暫時接合裝置31中，係藉由黏接劑黏接晶圓^υ、％ =面Wm、Wu。因此’可更牢固地進行晶圓％、％之暫時 入^鬥^^右在本接合裝置4〇的前處理單元180以第1溫度對疊 進行熱處理，則使該疊合晶圓％ _接劑昇華。因 ί H在ί合單元181 —砂第2溫度·合晶® WT進行熱處 塑。田^订推壓時’黏接劑不會對疊合晶圓Wt的接合處理造成影 s。因此，可更適當地將晶圓Wu、WL互相接合。 曰)w在清洗裝置3〇 ’因為使用高能量的處理氣體的電槳來清 ^ _ I、％，所以可適當地清洗該表面 jiff然在金屬接合部JU、4上形成氧化膜，但僅以例如 ΐί 此氧化膜。有關這點，根據本實施形態，可藉由 同此篁的處理氣體的電漿適當地除去上述氧化膜。 j精由 施，，，時接合裝置31中，雖然使晶圓％、 藉由凡得瓦力域結合之細n接 在以上實施形態，在暫時接合裝置31中， 的表面WL1塗佈了黏接劑，但亦可的:下日日® WL 黏接劑。又，亦可使黏接劑不她^:^a®wwu的表面I塗佈 黏接劑供給至下晶圓WL的表面 '的外^部〗、面Wu，僅將 又，在以上實施形態的本接合裝置辦，軸第i熱處理板 26 201220418 200、第2熱處理板250、第3熱處理板280分別設於各單元18〇、 181、182，但例如第i熱處理板200與第3熱處理板28〇亦可設 於一個熱處理單元。在此情形，可減少本接合裝置4〇的佔有面積= 又，在以上實施形態的清洗裝置30中，雖然使用從輻射狀槽 孔天線92放射的微波使處理氣體電漿化，但清洗裝置3〇的構^ 不限於此。例如作為清洗裝置，亦可使用具有上下平行地面對的 電極，在此等電極之間使處理氣體電漿化來進行處理 备 平板型的電漿處理裝置。 吓明十订 另外，在以上實施形態的接合系統1中，亦可於例如第1處 ί 檢查裝置(未圖示）°檢查&置，可檢查在本接合 裝置40〜43所接合的疊合晶圓WT是否適當地接合。在此情形 合晶® wt沒㈣#地接合的情形，可於例如本 接ό哀置40〜43中修正處理條件。 又，在以上實施形態中，雖然金屬接合部知、总各自使 ί錯丄ΐ本發明亦可適用於使用其他金屬的情形。在此情ί ί，] ”所用金屬之種類，決定在接^ 處理條件，例如豐合晶圓Wt的加熱溫度祕壓負載等。 太恭參照附圖說明了有關本發明_佳實施形態，但 你^社ίΓ丨限疋於此例。我們了解到只要是熟習本技術領域者， ’有關其等當然亦屬於本發明之技術性範圍。3 r外的fpd(平面顯示器)、光罩用的倍二 【圖式簡單說明】 示依本實施形態、之接合系統的概略構成之平面圖。 圖。_喊本實施形態之接合纽的内部概略構成之側視 圖3係上晶圓與下晶圓的剖面圖。 27 201220418 面圖。 圖6係顯示接合^ f 剖面圖。 =係_位置刻面圖。 圖^f構成之說明圖。 S 11 接合裝置的概略構叙横剖面圖。 圖12公Γ T接合裝置的概略構成之縱剖面圖。 載置於第持臂的固持部收納於第2熱處贿，疊合晶圓 =弟2熱處理板之情況之說明圖。 Ξί43 If示後熱處理單元的概略構成之縱剖面圖。 圖Η在、ΓΜ，ίθ圓接合處理的主要步驟之流程圖。 Μ係顯示疊合晶圓姻料概於第2祕理板之情況之 說明圖。〜細豐合晶圓從第1熱處理板傳遞至固射之情況之 圖 說明圖 之說=係顯7^ 2熱處理板上的疊合晶圓受推壓而接合之情況 說明觸7""疊合晶圓鄕2熱處理板傳遞至_臂之情況之 說明^ I。9係顯示疊合晶圓姻持臂傳遞置第3熱處理板之情況之 【主要元件符號說明】 1 ·接合糸統 2.晶圓匣盒裝卸站 3 :處理站 10 :晶圓匣盒載置台 U:晶圓匣盒載置板 2〇、111 :運送通路 28 201220418 21、60:晶圓運送裝置 30:清洗裝置 31 :暫時接合裝置 40〜43 :接合裝置 50 :移轉裝置 51〜53 :熱處理裝置 70、100、190、220、270 :處理容器 71 :處理室 72 :載置台 73 :電極板 74 .偏壓用南頻電源 75 :溫度調節機構 76 :液溫調節部 80 :喷淋頭 81、 142、146 :供給管 82、 143 :氣體供給源 83、 144、148 :供給設備群 90 :内部空間 91 :喷吐口 92 :輻射狀槽孔天線 93 :排氣管 101、104、191、193、224、225、271、273 :送入送出口 102 :開閉閘門 103 :内壁 110 :移轉器 112 :晶圓運送體 120 :位置調節機構 121 :基台 122、242 :固持部 123 :偵測部 29 201220418 130、164、175、211、291 :執道 131 :第1喷嘴臂 132 :第2喷嘴臂 133 :複合喷嘴體 134、151 :喷嘴驅動部 140 :電漿喷嘴 141 :處理液喷嘴 145 :尚頻電源 147 :液供給源 150 :黏接劑喷嘴 160 :下部吸盤 161 :上部吸盤 162 :軸 163、165 :吸盤驅動部 170 :反轉機構 171、240 :固持臂 172 :吸附墊 173 :第1驅動部 174 :第2驅動部 180 :前熱處理單元 181 :接合單元 182 :後熱處理單元 183、184、192、272 :閘閥 194、 226、274 :吸氣口 195、 227、275 :真空泵 196、 228、276 :吸氣管 '200 :第1熱處理板 201、 282 :升降銷 202、 283 :升降驅動部 203、 284、285 :穿通孔
30 201220418 204、286 :缺口部 210、232、290 :支持構件 212、292 :驅動部 221 :容器本體 222 :頂板 223 :遮蔽伸縮囊 230 :加壓機構 231 :推壓構件 233 :加壓伸縮囊 241 :支持部 243 :突出構件 244 :導引構件 250 :第2熱處理板 251 :溝槽 260、281 :冷卻板 280 :第3熱處理板 300 :控制部 Βχ；、BL :絕緣部 Cl .下晶圓S盒 CT:疊合晶圓匣盒 Cu .上晶圓匿盒 D:晶圓運送區域 G1 :第1處理區塊 G2 :第2處理區塊 G3 :第3處理區塊 Η:記憶媒體 Ju、Jl :金屬接合部 S1〜S13 :步驟 T1 :運送區域 T2 :處理區域 31 201220418 :下晶圓 wT:疊合晶圓 Wu :上晶圓 wm、WL1 :表面 Wu2、Wl2 :背面

Claims (1)

  1. 201220418 七、申請專利範圍： 1 種接合糸統，將於表面形成金屬接合部與絕緣部的各基板互 相接合，其特徵為： 具備： 清洗裝置，用以清洗基板表面； 暫時接合裝置，用以在該金屬接合部互相抵接之狀態下，將 以該清洗裝置清洗過的各基板重疊而暫時接合；以及 本接合裝置，將以該暫時接合裝置所暫時接合的疊合基板接 合； 而該暫時接合裝置，具有： 表面活性部，產生處理氣體的電聚，使基板表面之該 活性化；以及 表面親水部，麟絲Φ之魏緣部供給處職，使該絕緣 σΙ親水化， 而該本接合裝置，具有： 第1熱處理板，以第1溫度對疊合基板進行熱處理； 1 ί 2熱處雜，响_第1溫度的第2溫度對疊合基板進 仃熱處理；以及 板側=機構，將該第2熱處理板上的疊合基板往該第2熱處理 2、 如申請專利範圍第1項之接合系統，其中， 該處理液為霧狀的純水或霧狀的丙烯酸。 3、 如申請專利範圍第1項之接合系統，其中， 部。該暫時接合裝置具有賴絲秘轉接敵轉劑供給 4、 如申請專利範圍第3項之接合系統，其中， 該黏接劑於該第1溫度昇華。 5'如申請專利範圍第1項之接合系統，其中， 該清洗裝置使用其他處理氣體的電漿來清洗基板表面。 、-種接合方法，將於表面形成金屬接合部與鱗部的各基板互 33 201220418 相接合，其特徵為包含： 清洗步驟，清洗基板表面；其後為 、表面處理步驟，使用處理氣體的電漿使基板表面之該絕緣 活性化，且使用處理液使基板表面之該絕緣部親水化；其後為。 暫時接合步驟，在該金屬接合部互相抵接之狀態下'，將進 =表面處理步驟的各基板重疊，藉由凡得瓦力與氫結合而暫^ 接5，其後為 、 最人:在第1溫麟㈣暫_合频㈣時接合的 熱處理，之後一面在高於該第1溫度的第2溫度對 且口基板進打熱處理，一面推壓該疊合基板而接合之。、 7、 如申睛專利範圍第6項之接合方法，其中， 該處理液為霧狀的純水或霧狀的丙烯酸。 8、 如申請專利範圍第6項之接合方法，其中， 在該料接合步驟中，使用黏接劑來黏絲板表面。 9、 如申請專利範圍第8項之接合方法，其中， 該黏接劑於該第1溫度昇華。 1〇、如申請專利範圍第6項之接合方法，盆中， 1卜ΙΐίίΓΓ使用其他處理氣體的、電漿來清洗基板表面。 接人系詩電腦滅媒體，儲存有程式，該程式基於利用 電ϋί作方法之目的’而在控制該接合系統的控制部之 相接係將於表面形成金屬接合部與絕緣部的各基板互 清洗步驟，清洗基板表面；其後為 活性電漿使基板表面之該絕緣部 暫時絕緣部親水化；其後為 過該表面處理步驟的各^軛曹晶σ =互相抵接之狀態下’將進行 接合；其後為、土豐，藉由凡得瓦力與氫結合而暫時 本接合步驟，在第1溫度對以該暫時接合步驟所暫時接合的 34 201220418 疊合基板進行熱處理，之後一面在高於該第1溫度的第2溫度對 1 疊合基板進行熱處理，一面推壓該疊合基板而接合之。 八、圖式： 35
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