TW201802867A - 基板接合方法 - Google Patents

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Abstract

基板接合方法包括:親水化處理步驟,進行親水化處理使得水或OH含有物質附著到該基板(301、302)各自的接合面;彎曲基板(301)的步驟;靠合步驟,以彼此的中央部,將基板(301)的接合面與基板(302)的接合面靠合;貼合步驟,在彼此的中央部保持一定的距離靠合的狀態下,縮小基板(301)的外周部與基板(302)的外周部的距離,使基板(301)的接合面與基板(302)的該接合面全面貼合。然後,在靠合步驟前或靠合步驟後,測量基板(301、302)之間的距離,縮短基板(301、302)的外周部間的距離。

Description

基板接合方法
本發明係有關於基板接合方法。
在電子領域,開發了許多組裝技術,用於電子構件等與基板的接合、電子電路或電子配線設置的基板之間的接合。利用這樣的組裝技術接合的被接合物,在其接合面具有電性連接到電子電路等的電極。藉由這些電極之間的連接,能夠確立被接合物之間的電性連接。
電子機器一般會被要求小型化及輕量化。伴隨而來地,電子電路等的電路圖樣的高密度化與微細化也持續進展。藉此,提昇彼此接合的被接合物之間的定位精準度的要求提高。
為了因應這樣的要求,有一種接合方法是使兩被接合物接觸後,測量兩接合物的位置偏差,修正位置偏差對齊該兩接合物的位置後,接合兩被接合物(例如參照專利文獻1)。
另外,將做為被接合物的平板狀的兩基板接合時,晶圓比起晶片等來說接合面的面積大。因此,將平板狀的兩基板的平坦接合面靠在一起接合時,接合面之間可能會跑進空氣,產生空洞而形成產品不良。
因此,會使用將兩基板的位置對齊後,將晶圓的中央部朝接合對象的對象側晶圓推壓使其彎曲來接合的手法。這個手法中,在保持著晶圓的外周部的狀態下推壓中央部,將晶圓的接合面以中央部會彎曲成朝向對象側晶圓凸出的形式往對象側晶圓抵住。這樣的話,彎曲的晶圓的凸起的中央部會抵接對象側晶圓的接合面。之後,鬆開彎曲的晶圓。這樣一來,彎曲的晶圓恢復成原本的平板狀,接合面的全面與對象側晶圓接合。
此時,彎曲的晶圓在恢復成原本的平板狀的過程中,從凸起的中央部朝向外周側依序與對象側晶圓接觸,因此兩晶圓之間的空氣會被推出外周側,藉此,防止兩晶圓的接合面之間跑進空氣。
專利技術文獻1:日本特開2011-66287號公報
然而,如上述進行兩晶圓的位置對齊後,將晶圓的中央部朝向接合對象的對象側晶圓推壓使其彎曲期間、或者是鬆開彎曲的晶圓使晶圓恢復到原本的平板狀的期間,有可能會發生晶圓的位置的偏移。
本發明有鑑於上述問題,而提供一種基板接合方法,能夠在接合兩基板時,一邊防止兩基板之間產生空洞,一邊以高位置精度進行接合。
為了達成上述目的,本發明得基板接合方法是一種接合第一基板與第二基板的方法,包括:親水化處理步驟,進行親水化處理使得水或OH含有物質附著到該第一基板及該 第二基板各自的接合面;彎曲基板步驟,將該第一基板彎曲成該接合面的中央部相對於外周部更往該第二基板側突出;靠合步驟,以彼此的該中央部,將該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面靠合;以及貼合步驟,在彼此的該中央部保持一定的距離靠合的狀態下,縮小該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離,使該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面全面貼合,其中在該靠合步驟前或該靠合步驟後,測量該第一基板與該第二基板之間的距離,縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部間的距離。
從另一個觀點觀看本發明的基板接合方法是一種接合第一基板與第二基板的方法,包括:親水化處理步驟,進行親水化處理使得水或OH含有物質附著到該第一基板及該第二基板各自的接合面;彎曲基板步驟,將該第一基板彎曲成該接合面的中央部相對於外周部更往該第二基板側突出;靠合步驟,以彼此的該中央部,將該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面靠合;以及貼合步驟,在彼此的該中央部保持一定的距離靠合的狀態下,縮小該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離,使該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面全面貼合;位置偏移量測量步驟,在該貼合步驟之間或之後,測量該第一基板與該第二基板的位置偏移量,該位置偏移量包括彼此暫時接合的該第一基板與該第二基板的中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏移量;位置補正步驟,補正該第一基板與該第二基板的相對位置,以及該第一基板的彎曲量與該第二基板的彎曲量,使得該位置偏移量縮小。
根據本發明,能夠在接合兩基板時,一邊防止兩基板之間產生空洞,一邊以高位置精度進行接合。
100‧‧‧基板接合裝置
200‧‧‧腔室
201‧‧‧真空泵
202‧‧‧排氣管
203‧‧‧排氣閥
301‧‧‧基板(第二基板)
302‧‧‧基板(第一基板)
301c、302c、431c‧‧‧中央部
301s、302s‧‧‧外周部
304‧‧‧平台移動機構
400‧‧‧基板支持手段
401‧‧‧平台(第二基板保持部)
402‧‧‧平台(第一基板保持部)
403、404‧‧‧平台驅動機構
405‧‧‧XY方向驅動機構
406‧‧‧Z方向驅動機構
407‧‧‧旋轉驅動機構
408‧‧‧壓力感測器
411‧‧‧平台壓力感測器
412、430‧‧‧突出機構
420‧‧‧基板加熱手段
421‧‧‧加熱器
430a‧‧‧頭頂部
431‧‧‧推壓板(推壓構件)
431s‧‧‧外周部
433‧‧‧音圈馬達
434‧‧‧推壓構件
435‧‧‧位移感測器
435a‧‧‧檢出部
440、3440‧‧‧保持機構
440a‧‧‧外側保持機構
440b‧‧‧內側保持機構
500‧‧‧位置測量手段(位置對齊部)
501、502‧‧‧相機
503‧‧‧窗
504‧‧‧鏡面
600‧‧‧親水化處理手段
610‧‧‧活性化處理部
620‧‧‧親水化處理部
621‧‧‧水氣產生裝置
622‧‧‧閥
623‧‧‧水氣供給管
700‧‧‧控制器
3440a、3440b、3440c、3440d‧‧‧吸附部
3811‧‧‧吹風機
4021‧‧‧平台本體
4331‧‧‧繞線管
4332‧‧‧線圈
4333‧‧‧磁鐵
4334‧‧‧軛鐵
4342‧‧‧基底部
第1圖係顯示本發明實施型態的基板接合裝置的內部的概略構造的概略正視圖。
第2圖係顯示實施型態的平台及頭部附近的概略立體圖。
第3圖係顯示實施型態的保持基板的平台的構造的概略正剖面圖。
第4圖係顯示實施型態的突出機構的概略剖面圖。
第5圖係顯示實施型態的藉由平台具備的突出機構來彎曲基板的狀態的概略正剖面圖。
第6圖係顯示實施型態的設置於平台的保持機構的構造的概略正視圖。
第7圖係顯示實施型態的藉由平台具備的突出機後來彎曲雙方的基板的狀態的概略正剖面圖。
第8圖係顯示實施型態的突出機構的其他例子的正剖面圖。
第9圖係顯示實施型態的平台與基板加熱手段的構造的概略正剖面圖。
第10圖係顯示實施型態的附在一片基板的2個對齊標記的概略圖。
第11圖係顯示實施型態的附在另一片基板的2個對齊標記的概略圖。
第12圖係顯示實施型態的拍攝關於兩基板的對齊標記所得到的影像的概略圖。
第13圖係顯示實施型態的1組標記彼此偏離狀態的概略圖。
第14圖係顯示實施型態的基板接合方法的流程圖。
第15圖係顯示實施型態的將彎曲的基板的中央部抵接到上方的基板的狀態的概略正剖面圖。
第16圖係說明實施型態的從上方將基板的中央部推出的中心推壓接合方法。
第17圖係說明實施型態的中心推壓接合方法。
第18A圖係說明實施型態的以微米單位校正平台的平行度、距離的方法的立體圖。
第18B圖係說明實施型態的以微米單位校正平台的平行度、距離的方法的側視圖。
第19圖係說明實施型態的補正晶圓厚度不一致來調整間隙的方法。
第20A圖係顯示實施型態的重疊兩基板的狀態的概略正剖面圖。
第20B圖係顯示實施型態的重疊兩基板的狀態的概略正剖面圖。
第21A圖係顯示實施型態的貼合步驟中使2個基板的中央部接觸的狀態的概略剖面圖。
第21B圖係顯示實施型態的貼合步驟中使2個基板暫時接合的狀態的概略剖面圖。
第22A圖係顯示變形例的位置對齊步驟中保持基板的狀態的概略剖面圖。
第22B圖係說明變形例的位置對齊步驟中量測2個基板的間隔的方法的概略剖面圖。
第23A圖係顯示變形例的量測2個基板各自的彎曲量的樣子的概略剖面圖。
第23B圖係顯示變形例的藉由平台具備的突出機構來彎曲雙方的基板的狀態的概略正剖面圖。
第24A圖係變形例的貼合步驟中的2個基板的概略剖面圖,顯示將2個基板靠合後縮短2個基板之間的距離的狀態。
第24B圖係變形例的貼合步驟中的2個基板的概略剖面圖,顯示更加縮短2個基板之間的距離的狀態。
第25圖係顯示變形例的基板接合方法的流程圖。
第26A圖係顯示說明變形例的量測對應到彼此暫時接合的2個基板的彎曲量的位置偏移量的方法,係顯示拍攝關於彼此暫時接合的2個基板的對齊標記而得到的影像的概略圖。
第26B圖係顯示說明變形例的量測對應到彼此暫時接合的2個基板的彎曲量的位置偏移量的方法,係顯示彼此暫時接合的2個基板的狀態的概略剖面圖。
第27A圖係顯示將2個基板暫時接合前的狀態的概略剖面圖。
第27B圖係顯示將2個基板暫時接合後的狀態的概略剖面圖。
第27C圖係根據對應到彼此暫時接合的2個基板的彎曲量 的位置偏移量,來說明各基板的彎曲量的設定方法的概略剖面圖。
第28A圖係顯示將2個基板暫時接合前的狀態的概略剖面圖。
第28B圖係顯示將2個基板暫時接合後的狀態的概略剖面圖。
第28C圖係根據對應到彼此暫時接合的2個基板的彎曲量的位置偏移量,來說明各基板的彎曲量的設定方法的概略剖面圖。
第29圖係顯示變形例的設置於平台的保持機構的構造的概略正視圖。
第30A圖係顯示變形例的暫時接合步驟中將2片基板的中央部接觸的狀態的概略剖面圖。
第30B圖係顯示變形例的基板鬆開步驟中使2基板彼此脫離的樣子的概略剖面圖。
第31圖係顯示變形例的基板鬆開步驟中使2基板彼此脫離的樣子的概略剖面圖。
第32A圖係顯示變形例的貼合步驟中要將2基板貼合的樣子的概略剖面圖。
第32B圖係顯示變形例的貼合步驟中將2基板貼合後的狀態的概略剖面圖。
第33A圖係顯示變形例的相對位置測量步驟中將2個基板彼此暫時接合後的狀態的概略剖面圖。
第33B圖係顯示其他的變形例的相對位置測量步驟中將2 個基板彼此暫時接合後的狀態的概略剖面圖。
以下,參照附加的圖式,並根據圖式來說明本發明的基板接合方法、實施基板接合裝置的型態。
本實施型態的基板接合方法是將第一基板與第二基板接合的方法,包括:使水或OH含有物質附著到該第一基板及該第二基板的接合面的表面的親水化處理步驟;將該第1基板彎曲成中央部相對於該接合面的外周部更往該第二基板側突出,使該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面以該中央部靠合的步驟;在靠合成該中央部保持一定距離的狀態下,縮小該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離,將距離縮短到該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面全面貼合的位置的貼合步驟,其中該貼合步驟中,測量或檢測該貼合位置,縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離。
藉由上述的構造,即使在貼合步驟的途中將基板從平台離開到極限的位置,也能夠不發生位置偏移或變形而全面地貼合。又,藉由規定如上述的全面貼合的位置,能夠不產生過剩的加壓力,抑制基板之間的相對位置產生偏差。又,藉由測量或檢測貼合位置求出極限的位置,能夠將過去不可能的從10μm間隙的兩側進行中心推壓而接合後的位置偏移與變形減少到0.1μm的以內(習知1μm左右就已經是極限)。這個資料顯示於實驗結果1。一般玻璃平台的平坦度是5μm左右,將平行度配合亞微米,控制間隙,藉此首次能夠在10μm左右的 間隙下不施加加壓力使上下靠近。又,藉由在真空中進行貼合,即使在10μm的間隙,也能夠容易地消除跑進空氣所造成的空洞。
Figure TW201802867AD00001
又,上述的接合方法中,更包括:在該親水化處理步驟與貼合步驟間,會將該第一基板與該第二基板配置成兩該接合面彼此相對,測量該第一基板與該第二基板之間的位置偏移量,調整該第一基板與該第二基板之間的相對位置,使該第一基板與該第二基板的位置偏移量減小的步驟。
又,上述的接合方法中,更包括:該貼合步驟之間或之後,測量該第一基板與該第二基板的位置偏移量的步驟。該貼合步驟之間,也就是在全面的接合完成之前測量位置偏移,使兩基板分離,藉此能夠反覆進行貼合步驟到相對位置的調整步驟。因此,能夠更加提高基板間的相對位置的位置對齊的精度。
更包括:當測量的該位置偏移量超出容許誤差範 圍的情況下,兩該中央部在保持一定的距離的靠合狀態下,該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離分開,接著,恢復該第一基板的中央部的彎曲的步驟;以及調整該第一基板與該第二基板的相對位置使該第一基板與該第二基板的位置偏移量縮小的步驟。反覆地進行彎曲該第一基板使中央部相對於該接合面的外周部往該第二基板側突出的步驟、到調整該第一基板與該第二基板的相對位置的步驟,直到該位置偏移量減少到容許誤差範圍內。
第1圖係顯示本發明一實施型態的基板接合裝置100的內部的概略構造的正視圖。第2圖係顯示平台與頭部附近的概略立體圖。第3圖係顯示保持基板的平台的構造的正剖面圖。第7圖係顯示突出機構的其他例子的正剖面圖。另外,以下的說明中,為了方便,會使用XYZ直角座標系統來表示方向等。
如第1圖所示,基板接合裝置100具備:腔室200、做為被接合物的基板(第二基板)301;與基板(第一基板)302相向並加以支持的基板支持手段400;測量基板301、302的相對位置關係的位置測量手段(位置對齊部)500;對於相向且被支持的基板301、302的表面施加表面活性化處理的親水化處理手段600;控制基板接合裝置100的各部的動作的控制器(控制部)700。做為基板301、302,例如由玻璃基板或氧化物基板(例如氧化矽(SiO2)基板或鋁基板(Al2O3))、氮化物基板(例如氮化矽(SiN))、氮化鋁(AlN)的任一者組成。
<腔室>
腔室200是中空箱狀,其內部設置有後述的基板支持手段400的平台401、402等。腔室200具備真空泵201,做為將內部抽成真空的真空抽取手段。真空泵201透過排氣管202連接到腔室200。排氣管202設置有開閉排氣管202的排氣閥203。
這樣的腔室200藉由打開排氣管202並且使真空泵201動作,通過排氣管202將腔室200內的氣體排出到外部。藉此腔室200內減壓並被抽真空,腔室200的環境形成真空或低壓狀態。又,排氣閥203藉由變動其開閉量,能夠調整排氣管202的排氣流量,調整到腔室200的目標的真空度。
<距離測量手段>
又,具備在彎曲基板301或302的中央部的步驟之前,測量保持基板301、302的平台(第二基板保持部)401與平台(第一基板保持部)402之間的距離的距離測量手段(未圖示)。距離測量手段例如以雷射距離計等的不接觸平台來測量平台間的距離的裝置為佳。
<晶圓厚度測量手段>
又,具備在彎曲基板301或302之中央部的步驟前,測量各基板301、302的厚度的晶圓厚度測量手段(未圖示)。晶圓厚度測量手段例如雷射變位計等的不接觸基板就能測量基板的厚度的裝置為佳。本實施型態中,在對齊位置從上下在3個部位以雷射測量基板的厚度。又,也可以測量圓周上或全面來計算求出必要的厚度。
從上述的距離測量手段與晶圓厚度測量手段的測量結果,能夠算出基板301與302的距離。在此,基板301與302 的距離是基板301與302的接合面間的距離,能夠從利用上述的測量手段所測量的平台(第二基板保持部)401與平台(第一基板保持部)402之間的距離,減去利用上述晶圓厚度測量手段所測量的各基板301、302的厚度的距離來算出。
<基板支持手段>
基板支持手段400具備支持基板301、302的平台(第二基板支持部)401、平台(第一基板保持部)402、分別移動各個平台的平台驅動機構403、404、加熱基板的基板加熱手段420。
平台401、402設置成上下方向(Z方向)彼此相對。下側的平台401的上面做為基板301的支持面。上側的平台402的下面做為基板302的支持面。這些平台401、402的支持面之間彼此平行配置。
平台401、402各自的支持面也可以具有機械式夾頭、靜電夾頭、真空夾頭等的保持機構。這個保持機構能夠切換於對基板301、302的支持面的固定狀態與從基板301、302的支持面的固定鬆開的狀態。
下側的平台401具備平台驅動機構403。平台驅動機構403在垂直於平台401與平台402彼此相向的上下方向(Z方向)的水平面上,將下側的平台401移動於XY θ方向。
上側的平台402具備Z方向昇降驅動機構406以及繞Z軸旋轉驅動機構407,來做為平台驅動機構404。平台驅動機構404能夠更具備XY方向驅動機構405。
Z方向昇降驅動機構406藉由將平台402移動於Z方 向,能夠沿著Z方向使平台401、402彼此接近或遠離。又,Z方向昇降驅動機構406能夠藉由使兩平台401、402彼此接近,使保持的基板301、302的相向的接合面之間接觸,更對彼此接觸的基板301、302加壓。
Z方向昇降驅動機構406設置有測量該Z軸的力的壓力感測器408。壓力感測器408檢測被Z方向昇降驅動機構406互相加壓的基板301、302的接合面上作用的壓力。壓力感測器408例如能夠使用荷重元(Load Cell)。
藉由Z方向昇降驅動機構406,能夠在基板301與302的中央部之間以維持在非接合狀態的壓力靠合的狀態,或者是在保持基板301的中央部與基板302的中央部的距離的狀態,縮小基板301的外周部與基板302的外周部之間的距離,移動到使基板301的接合面與基板302的接合面全面地靠合。
XY方向驅動機構405能夠在垂直於平台401與平台402彼此相向的Z方向的XY方向上,使平台402滑動移動。
如第1圖及第2圖所示,XY方向驅動機構405與平台402之間,在平台402的外周部附近,周方向間隔地設置了複數個,例如3個突出機構412。突出機構412分別獨立地伸縮驅動於Z方向。藉由這些突出機構412,微細或正確地調節作用到基板301、302的接合面的力或壓力的分布。
又,各突出機構412與XY方向驅動機構405之間,分別具備平台壓力感測器411。突出機構412係藉由未圖示的控制部,而因應複數的平台壓力感測器411所測量的施加於基板301、302的接合面的力或壓力的分布,被控制動作。這些平台 壓力感測器411及突出機構412能夠藉由Z方向昇降驅動機構406,更微細地調整作用到彼此加壓接觸的基板301、302上的壓力分布,形成在整個接合面上均一或既定的分布。
本發明的一實施型態中,根據產生基板301的接合面與基板302的接合面上的壓力,來調整縮短基板301的外周部與基板302的外周部之間的距離的速度,也就是Z方向昇降驅動機構406的動作速度為佳。藉由這種構造,能夠將產生於基板301的接合面與基板302的接合面上的壓力維持在一定的力。
又,也可以根據產生於基板301的接合面與基板302的接合面上的壓力,停止Z方向昇降驅動機構406的動作。當產生於基板301的接合面與基板302的接合面的壓力超過一定值的情況下,例如假設將基板朝向對象側基板推壓的方向為正,產生於基板的接合面的壓力成為大的負值時,可想到是要縮短兩基板之間的距離的力在作用。藉由在這樣的狀態下縮短基板間的距離,產生於X或Y方向的力可能會導致基板變形。當這樣的變形產生的話,就會引起接合的基板之間的位置偏移。
一邊維持產生於基板301的接合面與基板302的接合面的壓力於一定的力,一邊當個壓力超過一定值的情況下,停止Z方向昇降驅動機構406的動作,藉此當時間經過,兩基板彼此要將距離縮短的力變緩和,回到一定值以下。在產生於基板的接合面的壓力回到一定值以下的時間點,能夠再度驅動Z方向昇降驅動機構406。
又,本發明的一實施型態中,假設將基板朝對象 側基板推壓的方向為正,一邊維持著不讓產生在基板的接合面的壓力成為負值,一邊保持著產生於基板的接合面的壓力為佳。做為一例,將產生於基板的接合面的壓力的下限值設定為-100N的情況下,當檢測的壓力到達-150N以下時,控制動作速度或者是一時地停止動作。這能夠適用在縮短基板間的距離時或將兩者剝開時。
本發明的一實施型態中,能夠以複數的平台壓力感測器411來檢測產生於基板的接合面的壓力。藉此,即使基板301或302有厚度的不均一或變形,也能夠抑制產生於基板間的壓力造成的變形。
又,也可以在上升Z方向昇降驅動機構406使基板301的外周部與基板302的外周部的距離拉開時,維持使產生於基板的接合面的壓力不超過一定的值。
繞Z軸旋轉驅動機構407能夠使平台402繞著Z軸旋轉。藉由旋轉驅動機構407,能夠控制平台402相對於平台401繞Z軸旋轉的位置θ,控制兩基板301、302的旋轉方向的相對的位置。
控制部能夠在鬆開彎曲的第一基板之前,將腔室內的第一基板及第二基板的周圍抽成真空,藉此在沒有因為吸入空氣而產生的空洞的狀態下貼合。
被稱為混合接合(hybrid bonding),將微小電極與周邊的絕緣層同時接合的領域下,有一種手法是將Cu組成的微小電極部進行CMP研磨到凹成中凹狀的狀態,先以150℃左右的低溫接合絕緣層後再加熱至350℃,藉此使Cu電極膨脹埋入 間隙,使Cu之間擴散接合。在這個手法中,在大氣中接合的話Cu電極間的間隙會被大氣埋入,加熱膨脹過程中Cu電極表面會氧化而在接合上較不理想。又,因為間隙的空氣沒有去處,所以會成為空洞留下來。除了形成基板的構成材料的SiO2以外,在接合面包含有Cu電極的情況下,在接合步驟中加入加熱及加壓的操作更為合適。
本實施型態的接合裝置中,藉由在真空中接合,間隙形成真空,能夠抑制氧化,又能夠抑制空洞的產生。做為抽真空的時間點,在接觸中央部的狀態下確保大氣環境,藉此能夠因為接觸部存在較多水分子而補正位置偏移,但如果是數分以內的短時間而且是數100Pa左右的真空度的話,即使一開始就抽真空也能夠在界面留下一定程度的水分子。
又,藉由在接觸中央部前抽真空,能夠一邊使水分子介於其間一邊確保全面在真空環境下。又,也可以在不需要做接觸後的位置補正的情況下一開始就抽真空。
又,第一基板與第二基板的位置對齊步驟也可以在將彎曲的基板鬆開之前進行,也可以在抽真空之後進行。位置對齊所需要的時間是數秒~數十秒,不會對基板的接合造成影響。
本發明的一個實施型態中,也可以具備距離測量手段(未圖示),在彎曲基板的中央部的步驟之前,以保持著基板301(或是基板302)任一者之一的狀態,測量沒有保持基板的平台402(或者是平台401)與被保持的基板之間的距離。
距離測量手段例如是設置於平台402(或平台401) 內部的雷射距離計,在不接觸對向的平台或基板的狀態下量測從對向平台或基板上面到平台的距離為佳。利用上述的距離測量手段及晶圓厚度測量手段的測量結果,能夠算出基板301與302之間的距離。例如,能夠從頭部側的上玻璃平台的上部照射雷射光,從下玻璃平台上面的反射光與上玻璃平台下側表面的反射光的差,求出平台間的距離。又,晶圓搭載於下平台的情況下,能夠求出上玻璃平台下側表面與下晶圓上面之間的距離。
又,本發明的一實施型態中,在保持基板301與基板302於平台401、402的狀態下,也可以具備距離測量手段(未圖示)來測量基板301與基板302的接合面的距離。具體來說,能夠舉出一種態樣,是將能夠測量基板301與基板302的接合面的距離之距離測量手段插入基板間,測量基板間的距離。
<突出機構>
如第3圖所示,在上側的平台402,支持基板302的支持面的中央部內藏有能夠朝向下側的平台401側伸出的突出機構430。這個突出機構430能夠採用圓筒構造、電磁式的機構。突出機構430至少具有彎曲基板302的力,具備有當受到一定以上的突出方向及逆向方向的力時,就能夠朝突出方向及逆向方向移動的功能。
突出機構430如第4圖所示,具有推壓基板302的推壓構件434、音圈馬達433、移位感測器435。音圈馬達433具有有底筒狀的繞線管4331、纏繞於繞線管4331的線圈4332、與線圈4332相向配置的磁鐵4333、由覆蓋線圈4332的外側的有底筒 狀部以及從有底筒狀部的底部嵌入線圈4332的內側的突出部所構成的軛鐵4334。推壓構件434固定於音圈馬達433的繞線管4331的底部。音圈馬達433的軛鐵4334固定於平台本體4021。音圈馬達433中,當電流流過線圈4332時,繞線管4331會沿著其筒軸方向移動。藉此,固定於繞線管4331的推壓構件434會朝向從平台402突出的方向或者是進入平台402的方向移動。然後,藉由控制流過線圈4332的電流的大小,能夠以固定於繞線管4331的推壓構件434來控制施加於基板302的壓力。又,推壓構件434具有從平台本體4021往外部突出的突出部4341、與圖出部4341一體形成的平板狀的基底部4342。然後,移位感測器435例如由渦電流式移位感測器構成,量測其檢測部435a與推壓構件434的基底部4342之間的距離LH。基板接合裝置100能夠根據這個移位感測器435測量的距離LH,來實行對固定於繞線管4331的推壓構件434的位置控制。像這樣,藉由突出機構430利用音圈馬達433,能夠控制以推壓部434推壓基板302時的壓力控制以及推壓構件434的位置控制。例如,基板接合裝置100在藉由推壓構件434一邊推壓基板302一邊實行壓力控制時,當推壓構件434的位置超出了預先設定的範圍的情況下,能夠將推壓構件434的控制切換成位置控制,使推壓構件434回到預先設定的範圍內。像這樣,基板接合裝置100能夠結合推壓構件434的壓力控制與位置控制。
另外,做為突出機構,也可以具有圓筒構造,能夠藉由變化供給到圓筒內的氣壓來改變加壓力。又,做為突出機構,也可以是電磁線圈式,藉由變化流動於線圈的電流之電 流值來改變加壓力。
從彎曲的狀態,藉由頭部或平台的使各基板間的距離靠近的垂直於基板間的移動軸(本實施型態中是Z軸)使兩基板靠近,藉此,突出機構能夠往下推,使外周部靠近,圓形地讓接觸面積從中央部朝向外周部,一邊仿效另一個平坦的基板一邊增加。
又,藉由數值控制基板間的距離,能夠控制液體展開的速度。根據表面活性化狀況的不同,液體速度會有所差異,將習知的爪插入晶圓間後拉出使其自然落下的方法中,太快的話會形成空洞,因此進行速度控制是有效的方法。
又,彎曲兩基板的情況下,將單側作成可以數值控制的制動器,例如壓電制動器的話,藉由配合頭部的Z軸移動來伸縮,能夠一邊使各基板的底面到中央部的距離上下相同,一邊使外周部靠近讓接觸面積朝向外周部增加。
在這個情況下,只彎曲單側時,單側的基板的對齊標記位置也會變成往內側偏移,對齊精度不佳且接合時會發生變形。藉由從兩方向進行彎曲,能夠使對齊標記來到相同的位置,且能夠在接合時不產生變形的狀況下貼合,比起習知只有單側的突出機構來說是更有效的方法。
例如,單側需要20μm的突出量能夠轉換成兩側各10μm,更減少變形。又,特別是需要次微米的精度的被稱為混合接合之將微小電極與周邊的絕緣層同時接合的領域下,例如在CMOS影像感測器或記憶體、運算元件、MEMS中是特別有效的方法。
又,使中央部接觸後,以影像處理裝置讀取基板的兩端標記並測量位置偏移量後,進行補正移動的情況下,兩基板間的界面存在水分子,加壓力小的情況下能夠維持著接觸狀態來補正移動,但接觸面積大的情況下等有時候會有要先暫時拉回突出機構,設置間隙於兩基板間再補正移動的情形。又,突出機構也能夠就這樣藉由Z軸移動來設置間隙。又,也能夠使用雙方來設置間隙。
第5圖係顯示利用平台402具備的突出機構430彎曲基板302的狀態的正剖面圖。如第5圖所示,如果使突出機構430從平台402突出,基板302的外周部302s會因為本身的重量而受到向下方向的力,而彎曲成基板302的中央部302c往上方凸起。另外,所謂「將突出機構430從平台402突出」詳細來說,是指將突出機構430的推壓構件434從平台402突出的意思。以後,在本說明書中都是如此。當解除了突出機構430的推壓,或者是基板302靠合到對向的基板301並受到一定以上的力,基板302會恢復成原來的平板狀的形狀。
接觸突出機構430的基板的頭頂部430a也可以是例如第9圖所示的曲面形狀。藉此,能夠不施加局部的力到基板上來彎曲基板。又,藉此,也能夠抑制基板的位置偏移。
本發明的一實施型態中,縮短基板301的外周部301s與基板302的外周部302s之間的距離時,除了前述的貼合位置的限制方法以外,將基板301的外周部301s與基板302的外周部302s之間的距離縮短成,基板301的中央部301c的接合面相對於基板301的外周部301s的接合面的突出距離為佳。在這 實施型態中,較佳的是將基板301的外周部301s與基板302的外周部302s之間的距離縮短成,與突出機構430的突出距離相等的距離。例如,能夠根據該位移感測器435所測量的突出機構430的伸出量來決定貼合位置。例如,能夠先儲存在靠合位置時的位移感測器435的檢出值,再根據與突出時的位移感測器435的檢出值的差來計算突出量。又,上下中央推壓的情況下,加上上下的突出量即可。關於Z的下降量,有下降突出量的方法,或者是下降到位移感測器435的檢出值達到預先儲存的在靠合位置時的位移感測器435的檢出值為止的方法等。考慮到上下的不均一,以加上上下的值來算出靠合位置的方式為佳。又,也可以加入適當的補正量。
<保持機構>
平台401、402在各自的支持面也可以具有機械式夾頭、靜電夾頭、真空夾頭等的保持機構440。這個保持機構能夠切換對基板301、302的支持面的固定狀態、從基板301、302的支持面的固定中鬆開的狀態。
保持機構如第6圖的一個例子所示,也可以在平台401、402的面上分割成複數的領域來設置。例如,第6圖的例子中,設置了外側保持機構440a與內側保持機構440b兩個保持機構。外側保持機構440a與內側保持機構440b能夠獨立控制,能夠一邊以外側保持機構440a保持基板的外周部,一邊鬆開內側保持機構440b,使得基板的中央部不受到Z軸方向的力。
設置複數的保持構件440的情況下,也可以並用靜電夾頭與真空夾頭等的原理或機能不同的保持機構。例如,可 以在平台的徑方向上交互設置靜電夾頭的電極與真空夾頭的吸附溝。
除了上述構造外,下側的平台401側也可以具有與突出機構430相同的機構。如第7圖所示,平台401及402雙方藉由彎曲基板301及302的構造,能夠減少基板的彎曲量,以更少的誤差來對齊基板的位置。
彎曲下側的基板301的情況下,只保持基板301的外周部301s為佳。在這個情況下,利用外側的保持機構440a只保持基板301的外周部301s,即使以突出機構430推壓基板的力較弱,也能夠將基板彎曲成希望的形狀,所以較為合適。
上述的接合裝置中,保持機構440如果是真空吸附形式的情況下,設置於平台上的吸附溝可以依基板的部位而分離。例如,保持基板的週邊部的吸附溝與保持基板的中央部的吸附溝分離,兩者可個別地動作。藉此,能夠只保持基板的外周部。
又,中央部能夠先進行真空吸附,在彎曲時間點破壞真空形成大氣壓,或在零點幾秒的時間放出加壓空氣使基板變得容易剝離。又,基板是鏡面而難以剝離的情況下,藉由特別使保持部接觸面粗糙化,能夠保持著高精度並使剝離變容易。
又,接合結束的基板接合體有時候會有翹起或厚度不均的情況,藉由再度真空吸附下側平台401的全面,能夠減少基板接合體的翹起或厚度的不均。
上述的接合裝置中,保持機構440是靜電夾頭形式 的情況下,保持機構如第6圖的一個例子所示,可以在平台401、402的面上分割成複數的領域設置。例如,第6圖的例子中,設置了外側保持機構440a與內側保持機構440b這兩個可以個別控制的獨立圖樣。
外側保持機構440a與內側保持機構440b可以獨立控制,能夠以外側保持機構440a一邊保持著基板的外周部,一邊鬆開內側保持機構440b,使基板的中央部不受到Z軸方向的力。又,彎曲中央部時,能夠與中央部的真空吸附溝併用,破壞真空形成大氣壓,或在零點幾秒的時間放出加壓空氣使基板變得容易剝離。
又,也可以將保持機構做3分割,在中央部及外周部之間再插入1層以上的溝,設置大氣解放層。藉此,即使外周部一邊維持真空,中央部一邊放出加壓氣體,位於期間的大氣解放層能夠吸收兩者的漏氣,因此,能夠防止中央部的氣體放出時外周部的吸附保持脫落,或者是即使氣體放出卻被吸引到外周部而無法彎曲中央部,相當有幫助。又,吸附部或大氣解放部並不限定於溝,也可以是在表面上以點支持複數個部位的構造。
又,如第8圖所示,在上側的平台402,也可以設置薄板狀且具有可撓性的推壓板431於支持基板302的支持面上。推壓板431也可以在支持基板302的支持面具有真空吸附形式、機械式夾頭、靜電夾頭等的保持機構(未圖示)。
如第8圖所示,使突出機構430突出時,推壓板431彈性變形並彎曲成其中央部431c朝下方形成凸狀。像這樣子藉 由推壓板431彎曲成朝向下方形成凸狀,被保持機構(未圖示)保持住外周部302s的基板302,其中央部302c被朝向下側平台401推壓。這樣一來,基板302會沿著推壓板431彈性變形,彎曲成中央部302c相對於外周部302s朝向下方形成凸狀。此時,利用推壓板431的彎曲,基板302的全體被推壓而彎曲,因此能夠抑制基板302上產生扭曲。當解除突出機構430的推壓時,基板302恢復到原本的平板狀的形狀。
<基板加熱手段>
如第1圖所示,基板加熱手段420具備內藏於平台401、402的加熱器421、422。加熱器421、422例如以電加熱器來發出焦耳熱的構造。加熱器421、422透過平台401、402來傳導熱,加熱支持於平台401、402上的基板301、302。藉由控制加熱器421、422發出的熱量,能夠調節基板301、302或其接合面的溫度。平台401、402與加熱器421、422可以由個別的構件組成。例如,具備上述保持機構440的平台401、402與包含加熱器配線等的加熱器421、422疊合在一起。這樣的例子顯示於第9圖。
又,雖然能夠以接合裝置的加熱器加熱然後直接接合,代也可以在貼合狀態下取出,在分次式熔爐或加熱盤上以無加壓的自由狀態150℃退火數小時來接合。
<位置測量手段>
位置測量手段500測量基板301、302的相對位置關係。位置測量手段500具備形成於腔室200的窗503、光源(未圖示)、複數的相機501、502、鏡面504、505。從光源(未圖 示)發出的光會經過鏡面504、505、窗503而到達設置基板301、302的標記的部分(未圖示)。相機501、502會經過窗503、鏡面504、505來拍攝來自設置基板301、302的標記的部分(未圖示)的反射光。
第1圖中,相機501、502分別具有同軸照明系統。光源可以設置在平台401的上側,又,也可以設置成發出的光從相機501、502側沿著光軸前進。另外,做為相機501、502的各同軸照明系統的光,會使用會透過附有基板301、302的標記及兩平台等的光可通過部位的波長領域(在基板以矽製作的情況下例如紅外光)的光。
做為測量基板301、302的位置偏移量的位置測量手段,能夠在基板301的接合面與基板302的接合面兩者全面維持在非接合狀態的距離下,以紅外光透過來辨識基板301的接合面與基板302的接合面。從平台401、402任一者的方向以一台紅外光透過辨識相機來進行位置測量,比起使用複數台的相機的情況下,具有不產生相機間的誤差的優點。
如上述,也可以藉由分別設置在平台401、402側的相機來測量相向配置的基板的相對位置。
<基板的對齊>
基板接合裝置100能夠使用位置測量手段500、各驅動機構403~407、連接到這些構件的控制器700,來測量基板301、302的相對位置,做位置的對齊。
基板301、302上規定有測量用光可通過的部位,在這個位置附上標記,反射、遮斷或折射一部分的通過光。相 機501、502接受到通過光的情況下,拍攝的明視野影像中對齊標記會比較暗地呈現。或者是,如果是接收到來自對齊標記的反射光的情況下,標記會在暗影像中比較亮地呈現。對齊標記較佳的是在基板上設置複數個,例如設置在基板的對向的2個角。藉此,從複數個對齊標記的位置,能夠特定出基板301或302的絕對位置。
較佳的是,在基板301、302的對應的部位,例如接合時在Z方向重疊的位置上,會附上對應的對齊標記。在同一個視野內觀測基板301、302雙方的對齊標記,測量X方向及Y方向上的相對偏移量。藉由在複數個部位測量X方向及Y方向上的相對偏移量,能夠計算基板301、302的X方向、Y方向、θ方向上的相對位置偏移(△X,△Y,△θ)。
另外,位置測量手段500的位置偏移量測量動作能夠在基板301、302非接觸狀態或接觸狀態的任一者下進行。
<使用標記的基板的相對位置測量>
基板301上,如第10圖所示,設置有位置對齊用的2個對齊標記(第一對齊標記)MK1a、MK1b。又,基板302上,也如第11圖所示,設置有位置對齊用的2個對齊標記(第二對齊標記)MK2a、MK2b。拍攝關於兩基板301、302的對齊標記MK1a、MK1b、MK2a、MK2b所獲得的影像會顯示於例如第12圖。
位置測量手段500能夠在兩基板301、302相向的狀態下,使用有關從相機501、502的各同軸照明系統射出的照明光的透過光及反射光的影像(影像資料)GA,辨識出兩基板 301、302的位置。換言之,用於兩基板301、302的位置對齊動作的位置偏移測量,是利用相機501、502同時辨識附在兩基板301、302的2組對齊標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置的方式來進行。
位置測量手段500取得如第12圖所示的含有對齊標記MK1a、MK2a的影像GAa以及含有對齊標記MK1b、MK2b的影像GAb,並根據影像GAa、GAb來辨識附在兩基板301、302上的各組標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置。控制器700能夠根據辨識到的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的相對位置,求出如第13圖所示的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的相互間的位置偏移量(△xa,△ya)。
第12圖顯示出標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的各組彼此的中心重疊而幾乎位於希望的位置的狀態,第13圖顯示1組的標記標記(MK1a、MK2a)彼此從希望的位置偏離的狀態。
如第13圖所示,關於各圖像GAa、GAb(第13圖中顯示圖像GAa),根據基板301、302的標記的幾何學的關係,對各標記組求出位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb)。
<補正移動量的算出及移動動作>
控制器700會根據2組標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb),算出兩基板301、302距離希望的位置的X方向、Y方向及θ方向上的相對的偏移量△D(詳細為△X,△Y,△θ)。相對的偏移量△D對應到之後的補正移動中的補正移動量。
控制器700對應到基板301、302之間的相對的偏移量△D(△X,△Y,△θ),計算最終要使基板301、302移動補正量-△D(-△X,-△Y,-△θ)的補正移動的路徑。然後,控制器700算出指示給各平台401、402的驅動機構403~407,使兩基板301、302依照算出的補正路徑移動。
補正移動的進行是為了使相對的偏移量△D變成0或減低。在第1圖所示的基板接合裝置100的情況下,會控制平台驅動機構403、404,使支持基板302的平台402相對於支持基板301的平台401移動補正量(-△D)。平台驅動機構403、404會對應來自控制器700的只是,在2個並進方向(X方向及Y方向)及旋轉方向(θ方向)上驅動平台402,藉此兩基板301、302相對地移動,上述的位置偏移量△D被補正。
補正移動分為在基板的接合面分離的狀態下進行的情況、以及在接觸的狀態下進行的情況。關於這兩者的補正移動將在以下說明。
這樣一來,測量垂直於鉛直方向(Z方向)的平面(水平面)上的位置偏移量△D(詳細為△X,△Y,△θ),再執行補正該位置偏移量△D的對齊動作(精細對齊動作)。
另外,在此說明了使用2台相機501、502並行地(幾乎同時)拍攝並取得2個影像GAa、GAb的情況,但並不限定於此。例如,能夠將1台相機移動於X方向及/或Y方向上,逐次地拍攝取得各影像GAa、GAb。又,雖然在相同的光軸上同時地拍攝了各標記組,但並不限定於此。例如,可以在基板位於並進方向(X方向及Y方向)上的別的位置時,使用分別針對基 板的位置配置的2組(合計4台)相機來進行。了解相機的光軸的位置關係的話,以各個相機拍攝各個對應的標記(MK1a、MK2a)後,將它們合成,藉此能夠使基板在並進方向上移動並幾乎定位至接合位置。
<親水化處理手段>
基板接合處理裝置100具備親水化處理手段6000。第1圖所示的基板接合裝置100的親水化處理手段600具備使基板301、302的接合面活性化的活性化處理部610、使活性化的基板301、302的接合面親水化的親水化處理部620。
做為活性化處理部610,例如能夠採用粒子光束源或電漿源。活性化處理部610中,能夠使真空中具有動能的粒子碰撞,產生將形成接合面的物質物理彈開的現象(飛濺現象),藉此能夠除去表面層。表面活性化處理中,不只除去表面層使要接合的物質的新生表面露出,藉由使具有既定動能的粒子碰撞,也會有擾亂露出的新生表面附近的結晶結構,非晶化的作用。非晶化的新生表面增加了原子等級的表面積,具有更高的表面能量,因此在之後的親水化處理中結合的每單位表面積的氫氧基(OH基)的數量增加。對此,在以習知的濕處理除去表面的不純物的步驟後進行化學地親水化處理的情況下,因為沒有起因於具有既定動能的粒子的碰撞之新生表面的物理變化,所以本發明的接合方法中接在表面活性化處理之後的親水化處理方法在這點上與習知的親水化處理有著根本上的不同。又,在結晶構造凌亂、非晶化的新生表面附近的領域的原子,在正式接合時的加熱處理時,能夠實現以比較低的熱 能容易擴散,比較低溫的正式接合步驟。
表面活性化處理中使用的粒子,例如能夠採用鎳(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體或非活性氣體。這些惰性氣體具有比較大的質量,因此能夠有效率地產生飛濺現象,也能夠攪亂新生表面的結晶結構。
使用於表面活性化處理的粒子也能夠採用氧的離子、原子、分子等。藉由使用氧離子等進行表面活性化,能夠在除去表面層後以氧化物的薄膜覆蓋新生表面。新生表面上的氧化物的薄膜會提高之後的親水化處理中氫氧基(OH)基的結合或水的附著的效果。又,形成於新生表面上的氧化物的薄膜在正式接合的加熱處理時,比較容易分解。
碰撞表面活性化的接合面的粒子的動能從1eV(電子伏特)到2eV為佳。藉由上述的動能,能有效率地產生表面層的飛濺現象。也能夠因應要除去的表面層的厚度、材質等的性質、新生表面的材質等,從上述動能範圍中設定希望的動能。
對於碰撞表面活性處的接合面的粒子,能夠將粒子朝向接合面加速來給予既定的動能。
又,使用電漿產生裝置能夠給予粒子既定的動能。對基板的接合面施加交替電壓,藉此在接合面的周圍產生含有粒子的電漿,利用上述電壓使電漿中電離的粒子之陽離子朝向接合面加速,藉此給予既定的動能。電漿能夠在數帕司卡(Pa)左右的低真空度環境下產生,因此能夠使真空系統簡單化,且能夠縮短抽取真空等的步驟。
粒子束源例如在1×10-2(帕司卡)或1×10-5Pa以下 等的比較高的真空中動作,因此能夠防止在表面活性化處理後新生表面的不必要的氧化或不純物朝新生表面附著等。又,粒子束源能夠施加比較高的加速電壓,因此能夠給予粒子高動能。因此,能夠有效率地進行表面層的除去以及新生表面的非晶化。
電漿產生裝置例如以100W動作,做為親水化處理,如果產生氮(N2)或氧(O2)、氬(Ar)的電漿,再將這個電漿照射接合面30秒左右的話就能夠進行親水化用的處理。又,電漿產生裝置與接合裝置可以個別設置,可連結真空,也可一時性地運用大氣。
使用於表面活性化的粒子能夠採用中性原子或離子。在這個情況下,也能夠使用配置於離開接合面的位置的中性原子束源、離子束源(離子槍)等的粒子束源,給予粒子既定的動能。被給予既定的動能的粒子會從粒子束源朝向基板的接合面放射。又,也能夠使用氮(N2)、氧(O2)或氬(Ar)等來做為反應氣體。
做為中性原子束源,能夠使用高速原子束源(FAB、Fast Atom Beam)。高速原子束源(FAB)典型上是產生氣體的電漿,對這個電漿施加電場,取出從電漿中電離的粒子之陽離子,使其通過電子雲而中性化的構造。在這個情況下,例如以氬(Ar)做為惰性氣體的情況下,可以將供給至高速原子束源(FAB)的電力設定為1.5kV(千伏)、15mA(毫安培),或者是0.1W(瓦)到500W(瓦)之間的值。例如,以100W(瓦)到200W(瓦)使高速原子束源(FAB)動作,照射出氬 (Ar)的高速原子束2分鐘左右的話,接合面的上述氧化物、污染物等(表面層)能夠被除去,露出新生表面。
離子束源(IG)例如以110V、3A動作,可以用來加速氬(Ar)並照射接合面600秒左右。
本發明中,使用於表面活性化的粒子可以是中性原子或離子,也可以是自由基,也可以是它們混合的粒子群。
因應於各電漿或束源的動作條件,或者是粒子的動能,能夠變化表面層的除去速度。因此,調節表面活性化處理所需要的的處理時間是必要的。例如,可以使用歐傑電子分光法(AES,Auger Electron Spectroscopy)或X光電子分光法(XPS,X-ray Photo Electron Spectroscopy)等的表面分析法,將表面層含有的氧或碳的存在無法被確認的時間或者是比之更長的時間採用做為表面活性化處理的處理時間。
為了在表面活性化處理中使接合面非晶化,可以將粒子的照射時間設定成比除去表面層露出新生表面所需的時間長。拉長的時間可以是10秒至15分鐘,或者是除去表面層露出新生表面所需要的時間的5%以上。為了在表面活性化處理中使接合面非晶化的時間,可以依據形成接合面的材料的種類、性質及具有既定動能的粒子的照射條件來適當設定。
為了在表面活性化處理中使接合面非晶化,被照射的粒子的動能會設定成比除去表面層露出新生表面所需要的動能高10%以上。為了在表面活性化處理中使接合面非晶化的粒子的動能,可以依據形成接合面的材料的種類、性質及具有粒子的照射條件來適當設定。
在此,所謂「非晶化的表面」或「結晶構造凌亂的表面」是指包括使用具體的表面分析手法來測量而確認到存在的非晶層或結晶構造凌亂層,而且在粒子的照射時間設定得比較長的情況下,或者是粒子的動能設定得比較高的情況下,表達出所推想的結晶表面的狀態的概念性用語,也包括使用具體的表面分析手法來測量而沒有確認到存在的非晶層或結晶構造凌亂層的表面。又,「非晶化」或「擾亂結晶構造」是指概念性地表達出為了形成上述非晶化的表面或結晶構造凌亂的表面而做的動作。
又,使用FAB或IG的方法中,使含有Si的材料介於框體內,能夠同時地放出Ar粒子束及Si粒子束。根據這個方法,在界面摻雜了Si,使形成更有活性的Si更多的界面,在親水化處理時形成更多的氫氧基,能夠提昇強度。對於增加真空中的結合強度特別有效。
例如,以在FAB框體底面配置Si板的構造進行1kV、100mA、Ar100ccm的照射中,附有氧化膜的Si晶圓在真空中的接合強度,在沒有Si的構造下是1.5J/m2的強度,但在插入Si板的構造下會提升到2.5J/m2以上的引起塊破壞的強度。又,利用FAB或IG的粒子束處理除了配置在接合裝置內,也可以做為別的裝置在大氣中搬運或連結。
<親水化處理部>
親水化處理部620是將氫氧基(OH基)結合到以上束活性化處理部610清淨或活性化的基板301、302的接合表面。
使用親化處理部620進行的親水化處理會在腔室 200內,藉由供給水(H2O)到表面活性化的基板301、302的接合面的周圍來進行。因此,親水化處理部620具備水氣產生裝置621、閥622、水氣供給管623。
水的供給是藉由將氣體的水(H2O)導入上述表面活性化的接合表面的周遭空氣中來進行。氣體狀的水是利用水氣產生裝置621將載子氣體的氬(Ar)形成泡狀並使其通過(氣泡化)而產生。氣體狀的水混合到載子氣體中,被閥622控制在希望的流量,通過水氣供給管623導入到腔室200內。另外,此時的載子氣體不限於氬(Ar),例如可以是氮(N2)、氦(He)、氧(O2)等。
又,水除了上述以外也可以是水蒸氣,可以藉由將液態的水以霧狀噴出,導入到腔室200內。又,水附著到基板301、302的接合面的其他的態樣,也可以是使自由基或離子化的氫氧基等附著。
又,為了使水附著到基板的接合面,可以冷卻基板,本實施型態的接合裝置也可以具備用於這個目的的冷卻裝置。即使環境濕度是50%左右,藉由冷卻基板能夠將基板表面的濕度提昇到85~100%左右。
親水化處理中,使水或氫氧化物、氫氧離子(OH-)、或氫氧根(.OH)等,或者是以OH表記的物質的離子或自由基(以後也將它們稱為「水等」)等的OH還有物質附著到進行過表面活性化處理的接合表面,在接合表面上形成以氫氧基(OH基)終端化(M-OH)的層。
本發明中,在親水化處理步驟中,將進行過表面 活性化處理的接合表面所附著的物質,稱為「水或OH還有物質」,也將它們統稱為「水等」或簡稱為「水」,但這些表記只是統稱上述物質,並不是只有限定於「水(H2O)」。
又,藉由控制表面活性化的基板301、302的接合面的周圍的氣體的濕度,也能夠控制親水化處理的步驟,該濕度可以用相對濕度來計算,也可以用絕對濕度來計算,或者是也可以採用其他的定義。
水的導入會以將兩基板的接合面的至少一者或雙方的周圍的空氣的相對濕度控制到10%至90%為佳。
例如,將氮(N2)或氧(O2)做為載子氣體並導入氣體狀的水的情況下,能夠控制到使上述腔室內的全壓為9.0×104Pa(帕司卡),也就是0.89atm,使腔室內的氣體狀的水量在容積絕對濕度8.6g/m3(公克/立方公尺)或18.5g/m3(公克/立方公尺)、23℃(攝氏)下的相對濕度分別為43%或91%。又,例如將銅(Cu)暴露於含有容積絕對濕度度5g/m3(公克/立方公尺)至20g/m3(公克/立方公尺)的氣體狀的水的空氣中,可推想到會形成2nm(奈米)至14nm(奈米)左右的氧化銅的層。
又,腔室內的氧(O2)的所佔氣體中的濃度可以是10%。
又,為了進行親水化處理,也可以導入具有既定濕度的腔室以外的大氣。將大氣導入腔室內時,為了防止不希望的不純物附著到接合面上,該大氣通過既定的濾過器為佳。導入具有既定的濕度的腔室外的大氣來進行親水化處理,能夠 簡化進行接合面的親水化處理的裝置構造。
又,也可以加速水(H2O)分子或分子團等,朝向接合面放射。水(H2O)的加速也可以使用在上述表面活性化處理中使用的粒子束源等。在這個情況下,將上述氣泡化等而產生的載子氣體與水(H2O)的混合氣體導入到上述粒子束源,藉此能夠產生水的粒子束,朝向要親水化處理的接合面照射。又,親水化處理也可以藉由在接合面附近的空氣中使水分子電漿化並接觸到接合面的方式來進行。
又,在粒子束照射或曝露於電漿等的表面活性化處理之後,做為親水化處理,也可以執行兼具除去粒子(污染粒子)等功能的水洗淨。藉由這個水洗淨,能夠獲得與上述親水化處理相同的效果。
又,做為親水化處理,可以進行複數次同類或不同類的親水化處理。又,做為親水化處理的一環,或是在親水化處理後,也可以強制地使水分子附著到接合面上。藉此,能夠增加或控制接合面上的水分子的量。又,藉此能夠調整臨界壓力。
實施表面活性化處理與親水化處理的接合面雖然如上述地使水分子介於其間地接合,但是將水分子除去,藉此利用OH基之間的氫結合作用彼此緊拉,形成比較強的暫時接合。又,因為形成有包含氫與氧的接合界面,所以透過正式接合的加熱處理,氫與氧會放出到接合界面的外部,而能夠形成清淨的接合界面。
本實施型態中,顯示了加壓方法與加熱方法來做 為接合方法,但藉由超過臨界壓力的加壓,例如以10MPa加壓,水分子被擠壓而轉換成OH基之間的接合。又,即使再加上加熱,水分子也會從界面除去而轉換成OH基間的結合。在這之後繼續加熱,從氫結合轉變到共有結合,往強固的正式接合狀態遷移。
又,在真空中長時間放置將水分子彈飛後進行接合,也同樣會維持暫時接合狀態。在水分子介於其間的接合狀態再加壓接合,能夠在真空中接合。之後為了遷移到強固的接合也可以與加熱併用。又,從最初開始就以加熱的方式來遷移到強固的接合也是可能的。然而,考慮到對齊精度的話,加熱會伴隨著基板的熱膨脹,所以先加壓或真空中接合形成暫時接合狀態下再加熱比較有效。
因為親水化處理,有時會在接合面上形成氧化物。然而,表面活性化處理後,連續地使水等附著,能夠立刻形成氫氧(OH)基到沒有附著不純物的新生表面上,又藉由使水附著等,水分子會逐漸附著到該氫氧(OH)基上。這個氧化物比較容易被控制(例如,厚度是數nm或數原子層以下),因此不會特別對電性造成惡化。也能夠透過貼合後的熱處理,使其在金屬材料內被吸收,或者是做為水從接合界面跑到外側等,將其消滅或減少。因此,在這個況下,對於基板之間透過接合界面的導電性,幾乎不會產生實際運用上的問題。
在補正移動時,會有能夠維持的接觸狀態移動的情況以及隔著間隙移動的情況。如果水分子介於其間,接觸面積小的話,即使接觸狀態也能夠移動。隔著間隙的情況下分開 數μm左右即可。
<接合方法>
接著,參照第14圖來說明本實施型態的基板接合裝置100所實行的基板301、302的接合方法。
首先,進行測量平台間距離與晶圓厚度的測量步驟(步驟S100)。測量步驟會在彎曲基板的中央部之前進行。在這個測量步驟中,會進行距離測量步驟,利用前述的距離測量手段來測量平台401與402之間的距離;以及厚度測量步驟,利用前述的晶圓厚度測量手段來分別測量基板301、302的厚度。
另外,也可以取代測量這個平台間距離與晶圓厚度的測量步驟,在彎曲基板的中央部的步驟之前,在只保持著基板301(或基板302)其中之一的狀態,測量沒有保持基板的平台402(或401)與保持的基板之間的距離,從這個測量結果與晶圓厚度測量手段的測量結果算出基板301與302的距離。或者是,也可以在保持基板301與基板302於平台401、402上的狀態下,測量基板301與基板302的接合面的距離。
接著,執行親水化處理步驟(步驟S101)。在這個親水化處理步驟中,在基板301及基板302的各自的接合面的表面進行親水化處理。親水化處理步驟中,首先,如第3圖所示,以基板接合裝置100的平台401的保持機構(無圖示)保持基板301,以平台402的保持機構(無圖示)保持基板302的外周部302。在這個狀態,基板301與基板302之間會以兩者的接合面彼此分離的狀態相向。另外,此時,腔室200會在大氣開放, 腔室200內的基板301、302的周圍先導入大氣。
接著,在親水化處理手段600的活性化處理部610中,藉由如上述的活性化處理法的任一者,使基板301、302的接合面活性化。例如,使電漿化的氬(Ar)碰撞基板301、302的接合面,實施飛濺處理。這樣一來,基板301、302的接合面的表面層被除去,要接合的物質的新生表面露出,且露出的新生表面附近的結晶構造被擾亂,而非晶化。接著,在親水化處理部620中,藉由上述的親水化處理法中的任一者,使活性化的基板301、302的接合面親水化。例如,以水氣產生裝置621產生氣體狀的水,將產生的氣體狀的水與載子氣體一起通過水氣供給管623導入到腔室200內。將水等的OH含有物質附著到進行了表面活性化處理的基板301、302的接合表面上以實施親水化處理時,接合表面上會形成以氫氧基(OH基)終端化(M-OH)化的層。
另外,前述的平台間距離與晶圓厚度的測量步驟(步驟S100)與親水化處理步驟(步驟S101)的順序也可以前後對調。這個順序會依腔室的構造而定。
接著,進行將基板301、302的位置對齊的步驟(步驟S102)。這個位置對齊的步驟中,會進行基板301與基板302的位置對齊。在這之中,位置測量手段500在彎曲狀態的基板301與基板302相向的狀態下,使用有關於從相機501、502的各同軸照明系統射出的照明光的透過光及反射光的影像(影像資料)GA,辨認兩基板301、302的位置。位置測量手段500取得包含對齊標記MK1a、MK2a的影像GAa與包含對齊標記MK1b、 MK2b的影像GAb(第12圖),根據影像GAa、GAb來辨識附在兩基板301、302的各組的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置。控制器700會根據辨識的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的相對位置,求出標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)相互間的位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb)(第13圖)。
控制器700會根據2組的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb),算出相對於兩基板301、302的希望位置的X方向、Y方向及θ方向的相對偏移量△D(詳細來說是△x,△y,△θ)。接著,控制器700對應於基板301、302間的相對偏移量△D(△x,△y,△θ),計算使基板301、302最終移動補正量-△D(-△x,-△y,-△θ)的補正移動路徑。然後,控制器700送出指示給各平台401、402的驅動機構403~407,使兩基板301、302根據算出的補正路徑移動。
平台驅動機構403、404會因應來自控制器700的指示,驅動平台402於2個並進方向(X方向及Y方向)與旋轉方向(θ方向),藉此兩基板301、302相對移動,上述的位置偏移量△D被補正。
之後,實行彎曲基板的步驟(步驟S103)。彎曲基板的步驟中,如第5圖所示,使基板301、302的接合面彼此相向的狀態下,將基板302彎曲成中央部302c相對於外周部302s更突出向基板301側。在這之中,上側的平台402中,使內藏於支持基板302的支持面的中央部之突出機構430,朝向下側的平 台401側突出。在此,如第7圖所示,也可以一邊將基板301彎曲成中央部301c相對於外周部301s更突出向基板302側,一邊將基板302彎曲成中央部302c相對於外周部302s更突出向基板301側。
接著,實行將基板301、302的中央部彼此靠合的靠合步驟(步驟S104)。第15圖係顯示將彎曲的基板的中央部抵住上方的基板的狀態的正剖面圖。靠合步驟中,如第15圖所示,將基板301的接合面與基板302的接合面在以彼此的中央部靠合。在這之中,平台驅動機構404的Z方向昇降驅動裝置406會將平台402沿著Z方向移動到下方的平台401側。然後,在被彎曲成中央部301c往上方凸出的狀態下,將保持於平台401上的基板301抵住保持於上方平台402的基板302。藉此,基板301的接合面與基板302的接合面以彼此的中央部靠合。在這個狀態下,因為腔室200內已經導入了大氣,所以基板301的接合面與基板302的接合面之間,經過親水化處理的接合表面上會形成以氫氧基(OH基)終端化(M-OH)的層。
關於推出基板的中央部的中央推出方式,習知技術是從上下任一側推出基板的中央部的中央推出(單側中央推出)接合方法,將間隙打開數100μm彎曲晶圓並接合,因此會有彎曲造成的變形產生、或者是中央部與周部的伸展差異造成接合後的晶圓有彎曲而不平整的問題。又,對齊間隙、中央推出間隙大,所以也會有在實際接觸的位置產生誤差的問題。第16圖係說明從上方推出基板的中央部的中央推出接合方法。
另一方面,如第7圖所說明,平台401及402雙方形 成彎曲基板301及302的構造,藉此進行從上下中央推出的方式。這個高精度低歪斜接合方法(兩側中央推出接合方法)中,將對齊間隙靠近到晶圓幾乎接觸(例如10μm以下)加以對齊,在這個位置進行中央推出接合。藉此,而不產生頭部下降造成的誤差。又,因為從上下進行中央推出,能夠消除上下晶圓間的變形。結果能夠完成沒有彎曲也沒有變形的接合。之後,隨著晶圓接合的進行,將頭部下降到0間隙位置後鬆開。第17圖係說明本實施型態的中央推出接合方法。
為了要決定這種幾乎要接觸的對齊、中央推出間隙或鬆開點,必須要以微米單位校正平台的平行度、間隙,也必須要補正各晶圓的厚度不一致(2~10μm)。以下說明這個方法。
<以微米單位校正平台的平行度、間隙的方法>
第18A圖及第18B圖係說明以微米單位校正平台的平行度、間隙的方法。具體來說,對於第2圖說明的平台及頭部設置雷射感測器(未圖示)。然後,以雷射測量平台401與平台402之間的3個位置的間隙(A、B、C)的大小,求出距離G1來讀取平行偏移或間隙誤差。根據讀取的結果,使用突出機構412。回授補正平台402來到達預先設定的平行度及間隙。實際上透過按壓與這些裝置連動的校正按鈕(未圖示),能夠每天在需要的狀況下進行校正。
<補正晶圓厚度不均以進行間隙調整的方法>
第19圖係說明補正晶圓厚度不均以進行間隙調整的方法。最初,使用晶圓厚度測量手段,在對齊位置從上下以 雷射測量基板301、302的3個部位的晶圓厚度。在基板接合裝置100插入新的基板301、302之前,平台401與平台402保持著指定的間隙移動後,以雷射測量平台401與平台402之間的3個部位的間隙(A、B、C)的大小,求出距離G1。實際上在插入、保持基板301、302的狀態下,事先測量的基板301、302的晶圓厚度t1、t2以及平台402與平台401之間的距離G1,從中自動地求出基板301與302之間的距離G2並回授到Z軸。這樣一來,能夠達成幾乎要接觸的對齊間隙與0點鬆開。又,平台401、402的雷射測量位置也可以不是3點。也可以是1點。又,晶圓交換時可以不用每次都做,可以適時進行或指定次數進行。
接著,實行將基板301、302暫時接合的暫時接合步驟(步驟S104-2)。這個暫時接合步驟中,將基板301的接合面與基板302的接合面以彼此的中央部靠合的狀態,驅動Z方向昇降驅動機構406使平台402下降,對至少一者的基板301、302的接合面施加一定值以下的壓力,或者是臨界壓力以下的壓力。壓力的施加可以與接觸同時開始,也可以在接觸後或某段時間過後開始。又,壓力的施加可以在接觸狀態下的一段期間進行,也可以在全體期間進行。又,壓力的施加可以斷斷續續地進行,施加中即使保持一定的壓力也可以隨時間變化。另外,即使在途中分開也能夠全面貼合。推壓到完全貼合為止的話,會因為加壓而偏移,而不限定全面加壓的位置。
「接合面的臨界壓力」能夠定義為當以超過這個值的壓力推接合面時,接合面的希望的特性會改變或消失的壓力。例如,在最終形成接合界面的步驟(正式接合)之前的接 觸步驟(暫時接合)施加壓力到接合面的話,會有兩基板301、302接合而無法分離的情況,或者是能夠分離,但即使再度接觸加壓也無法達成希望的接合的情況。因此,在接合步驟中降低施加於接合面的壓力的話,不會損及要進行希望的接合的表面特性,能夠在基板301、302非接合狀態下,使接觸的基板301、302分離。像這樣,也可以將之後基板301、302能夠分離的最低壓力定義成臨界壓力。
或者是,反覆進行複數次的接觸與分離的情況下,雖然能夠分離,但因為接觸或接觸的反覆,之後即使進行接合步驟,也無法獲得希望的接合強度等的特性。例如,在接觸界面的一部分新生表面彼此接觸,即使局部或微觀地形成了強固的接合界面,但也有用比較小的力使基板301、302分離的情況。然而,即使基板301、302本身能夠分離,因為分離而破壞了上述強固地形成的接合界面等而使得表面特性惡化,最終無法獲得希望的接合特性。在這個情況下,藉由縮小接觸步驟中施加於接合面的壓力,也能夠充分地迴避新生表面的露出或接觸。像這樣,當接觸步驟中施加於接合面的壓力實質上太高是原因的情況下,藉由降低該壓力,即使重複複數次接觸與分離,最終也有可能獲得希望的接合強度。也可以將這種能夠分離且最終也獲得希望的接合強度之接觸步驟的壓力定義為臨界壓力。
臨界壓力也可以定義為當施加這個值以上的壓力時就變得無法進行希望的接合的壓力,或者是定義為當施加超過這個值的壓力時就變得無法進行希望的接合的壓力。
臨界壓力能夠因應形成接合面的材料、接合面上的表面層有無存在、表面層的特性、表面能量等各種因素來決定。因此,本案的接合方法也可以在暫時接合步驟(步驟S104-2)之前,具有決定至少一者的基板301、302的接合面的臨界壓力的步驟(未圖示)。
暫時接合步驟(步驟S104-2)中施加的壓力為基板301、302的兩接合面定義的臨界壓力中較小者的鄰臨界壓力以下或者是不滿為佳。藉此,即使對於基板301、302任一者的接合面也能夠確實地施加適當的壓力。當其中一者的接合面不定義臨界壓力的情況下。也可以施加施加有定義臨界壓力的另一者的接合面的臨界壓力以下或未滿的壓力。
之後,實行相對位置測量步驟(位置偏移量測量步驟)(步驟S104-3)。這個相對位置測量步驟中,在上述暫時接合步驟(步驟S104-2)之後,量測中央部之間處於接觸狀態的基板301、302的接合面的相對位置關係或兩接合面的相對位置。在這之中,位置測量手段500使用有關於相機501、502的各同軸照明系統射出的照明光的透過光及反射光的影像(影像資料)GA,辨認附在兩基板301、302的各組的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置。控制器700根據辨識到的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的相對位置,求出標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)相互間的位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb)。
像這樣,基板301、302的接合面的相對位置的測量在接觸壓力下的狀態進行的話,在接觸且壓力施加的狀態 下,接合面的相對位置會接近最終的接合狀態。因此,藉由加壓,能夠形成或維持更正確的均一的接觸狀態。
接著,進行判斷步驟(步驟S104-4)來判斷相對位置偏移量是否在容許誤差範圍內。另外,關於位置偏移量是否在既定的容許誤差範圍內,也可以根據是否滿足以3個位置偏移量(△x,△y,△θ)全部都在各自的容許誤差範圍內為內容的條件來判定。
前述的判定步驟中,當判定相對位置偏移量不在容許誤差範圍內時(步驟S104-4:No),實行補正移動量算出步驟(步驟S104-5)。在這個補正移動量算出步驟中,決定基板301、302的補正移動量。補正移動量算出步驟中,求出要從相對位置測量步驟(步驟S104-3)測量的相對位置,移動到希望的相對位置之基板301、302的補正移動量。在這之中,控制器700根據2組的標記(MK1a、MK2a)、(MK1b、MK2b)的位置偏移量(△xa,△ya)、(△xb,△yb),計算出相對於兩基板301、302的希望的位置的X方向、Y方向及θ方向的相對偏移量△D(詳細來說是△x,△y,△θ)。接著。控制器700對應基板基板301、302之間的相對偏移量△D(△x,△y,△θ),計算出補正移動的路徑,使基板301、302最終移動補正量-△D(-△x,-△y,-△θ)。例如,可以形成這樣的移動路徑,從相對位置測量步驟(步驟S104-3)中進行測量的相對位置,暫時解除接合面的接觸狀態,也就是使接合面分開,使基板301、302相對地平行於接合面方向移動,之後再使兩接合面接觸。也就是,在以下的相對位置測量步驟(步驟S104-3)中,接觸 的接合面或接觸的基板301、302暫時分離,進行補正移動量的移動後,再次接觸。又,也可以形成這樣的移動路徑,從相對位置測量步驟中進行測量的相對位置,暫時除去或減低接合面的接觸狀態下的加壓,保持著基板301、302彼此以中央部接觸的狀態,使基板301、302相對地平行於接合面方向移動,然後再加壓。上述的移動路徑的形成僅是例示,並不限定於此。
另外,補正移動量,也可以做為既定的參數的函數來決定。測量到的基板301、302的相對位置是該函數考慮的參數為佳。上述函數的參數也可以包括測量到的基板301、302的相對位置以外的參數。如上述,用於相對位置的補正的基板301、302的移動路徑能夠採取各種形狀,因此也可以將此時的基板301、302的移動機構或測量機構的特性或誤差等做為參數考量。
接著,實行鬆開步驟(步驟S104-6),將彼此暫時接合的基板301、302鬆開到彼此分離的狀態。在這個鬆開步驟中,在基板靠合成中央部之間保持一定距離的狀態下,使基板301的外周部301s與基板302的外周部302s的距離拉開,接著使基板302的中央部的彎曲恢復。
接著,進行位置補正步驟(步驟S104-7),補正基板301、302的相對位置。這個位置補正步驟中,會使基板301、302移動補正移動量算出步驟(步驟S104-5)中決定的補正移動量。或者是,使基板301、302按照上述求出的移動路徑移動。藉此,到的位置偏移被補正,或者是被最小化。在這之中,控制器700會送出指示給各平台401、402的驅動機構403~407, 用以將兩基板301、302按照補正移動量算出步驟(步驟S104-5)所算出的補正路徑移動。平台驅動機構403、404會因應控制器700的指示,驅動平台402於2個並進方向(X方向及Y方向)及旋轉方向(θ方向)上,藉此,兩基板301、302相對地移動,上述的位置偏移量△D被補正。
在這基板301、302的移動中包含著基板301、302彼此分離狀態下的移動路徑的情況下,會將接合面以兩中央部靠合,再次形成接觸狀態。又,基板301、302或接合面一邊保持著不分離的接觸狀態,基板301、302一邊移動的情況下,在移動結束的時間點,就會實現基板301、302以兩中央部靠合的接觸狀態。
然後,在位置補正步驟(步驟S104-7)之後,回到彎曲基板301的步驟(步驟S103)。然後,在測量的基板301、302的位置偏移量收到容許誤差範圍內為止,會反覆進行基板301、302的靠合步驟(步驟S104)至位置補正步驟(步驟S104-7)。藉此,能夠高精度地定位基板301、302的位置,最終形成具有接合面或基板301、302之間具有高定位精度的接合界面。
另一方面,當判定相對位置偏移量在容許誤差範圍內(步驟S104-4:Yes),實行將基板301、302貼合的貼合步驟(步驟S105)。貼合步驟中,如第20A圖的箭頭AR21所示,首先,使突出機構430陷入平台402中。另外,「使突出機構430陷入平台402中」詳細來說是指將突出機構430的推壓構件434陷入平台402中。以後,本說明書中也以相同方式記載。此時, 基板301、302以維持著它們的中央部非接合的狀態的壓力來維持靠合狀態。接著,如第20B圖的箭頭AR22所示,藉由Z方向昇降驅動機構406,將上側平台402朝向下側平台401靠近的方向移動。藉此,基板302被推往基板301,基板301的外周部與基板302的外周部間的距離縮短,基板301、302形成全面貼合的狀態。另外,在這個貼合步驟中,例如藉由使突出機構430陷入平台402中,可形成保持著基板301的中央部與基板302的中央部的距離的狀態。即使在這個情況下,藉由將上側平台402朝向靠近下側平台401的方向移動,基板301的外周部與基板302的外周部間的距離縮短,基板301、302形成疊合的狀態。
另外,假設採用第7、17圖所說明的以平台401、402雙方彎曲基板301、302的所謂的中央推出的方式。在這個情況下,貼合步驟中,如第21A圖的箭頭AR23、AR24所示,使平台401、402雙方的突出機構430陷入平台402中。此時,基板301、302會維持在以它們的中央部維持於非接合狀態的壓力靠合的狀態。接著,如第21B圖的箭頭AR25所示,藉由Z方向昇降驅動機構406,使上側平台402朝向靠近下側平台401的方向移動。藉此,基板302被推往基板301,基板301的外周部與基板302的外周部間的距離縮短,基板301、302形成全面貼合的狀態。
又,貼合步驟中,從上側平台402鬆開基板302時,首先鬆開保持著基板302的真空夾頭等的保持構件,接著,使下側平台401的真空吸附運作,且在彎曲著下側的基板301的中央部的情況下,將該彎曲恢復原形。之後,利用Z方向昇降驅 動機構406使上升平台402上升為佳。
另外,藉由用Z方向昇降驅動機構406,比較基板的全面靠合狀態與從上側平台402鬆開基板302的狀態,有時候會有10μm到最大40μm左右的在Z方向上靠合的基板的位置偏移。這是因為靠合前的基板301或302有彎曲或變形。在靠合之前,因為這個彎曲或變形,實際的基板厚度會變得比看到的厚度大,當靠合基板時,因為作用於基板間彼此拉扯的力,基板的彎曲或變形受到強力限制。因此,在Z方向,基板的全面靠合的點與從平台鬆開基板的點之間會產生10μm到最大40μm左右的差。
之後,進行基板301、302的接合步驟(步驟S106)。在這個接合步驟中,如第20B圖所示,將基板301的接合面與基板302的接合面全面靠合後接合。在此,可以在這個接合步驟中,對於基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態下的接合面施加壓力。基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態下施加的壓力以該臨界壓力以上的壓力或是超過臨界壓力為佳。藉此,能夠在最終的接觸步驟中,使基板301、302的接合面更加地緊密。
基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態下的加壓,能夠使用例如基板接合裝置100的Z方向昇降驅動機構406這樣的機構,機械性地對基板301、302施加。又,基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態下的加壓,也可以藉由給予基板301、302相反的電荷,使用這些電荷的靜電拉力,電性地對基板301、302施加。基板301、302的接合面之間全面靠合的 狀態下加壓的態樣、方法、壓力等不限定於上述的例子,也可以因應各種的具體的基板接合方法適當地調節。
又,接合步驟中,也可以具有對於基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態下的接合面加熱的步驟。藉由加熱,能夠形成具有希望的特性的接合界面。藉由加熱,也可以最終形成具有希望的特性的接合界面。藉由加熱,促進接合面附近的原子的擴散,能夠將存在於接合面的表面但最終不需要的表面層擴散除去,形成新生表面直接接觸的接合界面,減少微觀的表面凹凸,增大實質的接合界面的面積。藉此,能夠提昇接合界面的機械特性、電特性、化學特性等的各種的特性。加熱能夠與上述的加壓同時地進行。又,也可以進行加熱與加壓,使得加熱時間與加壓時間一部分或全部重疊。藉由同時進行加熱與加壓,能夠進一步促進接合面附近的原子的擴散,提昇獲得的接合界面的特性,又使接合加工更進一步效率化。
例如上述,可以在基板301、302的接合面之間全面靠合的狀態,給予基板301、302相反的電荷,使用這些電荷的靜電拉力,一邊對基板301、302電性地加壓一邊加熱。藉此,能夠進行所謂的陽極接合。
加熱也可以藉由從支持基板301、302的平台401、402傳導熱來進行。也可以藉由加熱基板301、302的環境中的氣體以氣體傳導熱來進行,也可以藉由以光等照射接合面來進行。
像這樣,也可以藉由對兩基板301、302的接合面加壓且加熱,形成兩基板301、302之間的最終的接合界面。這 樣一來,兩基板301、302良好地被對齊並且達成最終的接合。
根據上述基板301、302的接合方法、基板接合裝置100,進行了親水化處理,使水或OH還有物質附著到基板301及基板302各自的接合面的表面;使基板301與基板302的接合面相向配置,且將基板301彎曲成中央部301c相對於接合面的外周部301s更朝向基板302側突出;將基板301的接合面與基板302的接合面以中央部靠合;以中央部之間維持在非接觸狀態的壓力下靠合,在這個狀態下縮短基板301的外周部301s與基板302的外周部302s之間的距離,使基板301的接合面與基板302的接合面全面靠合。藉此,能夠防止基板301、302之間產生空洞,且能夠以高位置精度接合。
又,可以在進行將基板301與基板302位置對齊的步驟後,將基板301、302彼此接合前,將基板302及基板301的周圍的環境抽真空。藉此,將基板301與基板302位置對齊的步驟會在大氣中進行。這樣一來,將基板301的接合面與基板302的接合面以中央部靠合時,維持住基板301的接合面與基板302的接合面之間存在水分子的狀態。在這個狀態下,因為將水分子夾在接合面,所以OH基之間不接合,能夠在不給予接合面影響下剝開基板301、302。
假設在真空中進行將基板301的接合面與基板302的接合面以中央部靠合的步驟,接合面不會充分留下水分子,因此剝開靠合的基板301、302時影響會出現該接合面。
因此,能夠不接合基板301的接合面與基板302的接合面,反覆地進行基板301與基板302的位置對齊。
另一方面,將基板302的接合面與基板301的接合面全面靠合時,周圍的空氣被抽真空,因此能夠防止空氣混入介於基板302的接合面與基板301的接合面之間的水。因此,能夠防止空洞產生於基板302與基板301之間的接合部。結果,能夠一邊高精度地對齊基板301、302,一邊高品質地接合。
又,在基板302與基板301的位置對齊的步驟中,將基板302的接合面與基板301的接合面以中央部靠合的狀態下,測量基板302與基板301的位置偏移量,當測量到的位置偏移量超出容許誤差範圍時,調整基板301與基板302的相對位置使基板302與基板301的位置偏移量縮小,反覆地測量基板301與基板302的位置偏移量以及調整基板301與基板302的相對位置,直到位置偏移量進入容許誤差範圍內。像這樣,反覆地進行到基板301與基板302的位置偏移量收到容許誤差範圍內,藉此能夠高精度地將基板301與基板302位置對齊。
測量基板301與基板302的位置偏移量的步驟,會將基板301的接合面與基板302的接合面以中央部維持非接合狀態的壓力或時間靠合的狀態下進行。當以過大的壓力靠合基板301與基板302或者是長時間放置時,會導致存在基板301的接合面與基板302的接合面之間的水被趕出,基板301與基板302會被接合。因此,維持基板301與基板302在非接合狀態的壓力,換言之,一邊維持著水存在基板301的接合面與基板302的接合面之間的狀態,藉此能夠圓滑地對齊基板301與基板302的位置。
又,將基板301的接合面與基板302的接合面全面 地貼合的步驟中,使基板301以平板狀靠合到基板302的接合面。像這樣,使彎曲的基板301形成平板狀,藉此能夠容易地將基板301的接合面與基板302的接合面全面地靠合、接合。
又,將基板301的接合面與基板302的接合面全面地貼合的步驟中,藉由加壓並接合基板301與基板302,能夠確實地接合基板301、302。
根據本發明的一個態樣,上述的接合方法中,靠合第一基板與第二基板的步驟,會在以維持非接合狀態的壓力靠合的狀態下,縮短第一基板的外周部與第二基板的外周部的距離,將第一基板的接合面與第二基板的接合面全面地貼合、接合。
在這個情況下,如果過度加壓接合面的話,會產生變形,而無法維持基板全面的位置精度。又,如果只彎曲單側的話,在接合途中有發生變形的可能性,但同時彎曲雙方的基板的話,會有在接合時變形受到抑制的情況。
又,藉由不加壓到基板301、302之間彼此接合的壓力,能夠再次調整位置的對齊。
(其他的實施型態)
另外,本發明的基板接合方法、基板接合裝置並不限定於參照圖式所說明的上述的各實施型態,還可以考慮這個技術的範圍中各式各樣的變形例。
上述實施型態中,位置對齊步驟(參照第14圖的步驟S102)之前,也可以進行基板彎曲量測量步驟,測量保持於平台401、402的基板301、302的彎曲量。例如,第22A圖所 示,也會有保持於平台401、402的基板301、302以中央部突出的形狀彎曲的狀況。在這個情況下,基板301、302的中央部之間的距離會變得比平台401、402的距離G1減去基板301、302的厚度後得到的距離G2短。例如,假設基板301、302以中央部突出的形狀彎曲。在這個情況下,為了像實施型態一樣讓距離G2形成希望的距離而將平台402靠近平台401的情況下,平台401、402的中央部之間的距離會變得比希望的距離短。因此,例如基板301、302的中央部的彎曲量合計在10μm以上的情況下,將平台401、402之間靠近到距離G2成為10μm時,基板301、302會互相接觸而無法進行位置對齊的步驟。
本變形例的基板接合裝置與實施型態的基板接合裝置100同樣地,具有檢測出突出機構430的位置(突出機構430的推壓構件434的位置)的位移感測器435。本變形例的基板接合方法中,在位置對齊步驟前的彎曲量測量步驟,如第22B圖所示,藉由位移感測器435,檢測出將突出機構430以極小的壓力接觸沒有彎曲的平坦的基準基板(未圖示)的狀態下之突出機構430的位置(突出機構位置),以及將突出機構430以極小的壓力接觸基板301、302的狀態下之突出機構430的位置(突出機構位置)(位置檢出步驟)。也就是,檢測出將突出機構430以不彎曲基準基板的大小的壓力接觸的狀態下之突出機構430的位置,以及將突出機構430以不彎曲基板301、302的大小的壓力接觸基板301、302的狀態下之突出機構430的位置。然後,基板接合裝置會從位移感測器435檢測出的前述的2個突出機構位置的差,算出基板301、302距離平台401、402的彎曲量p1、 p2(彎曲量算出步驟)。也就是說,從第1突出機構位置與第2突出機構位置的差算出基板301、302距離平台401、402的彎曲量p1、p2。然後,為了使距離G2減去彎曲量p1、p2而得的距離G3成為希望的距離,會將平台402靠近平台401。在此,為了使距離G3成為希望的距離,可以在將平台402靠近平台401的狀態下進行基板301、302的對齊動作。
另外,基板301、302的接合面側會形成氧化膜與氮化膜等的絕緣膜。只在基板301、302的接合面側(只在單面側)形成絕緣層的情況下,基板301、302彎曲成形成有絕緣層的接合面側凸出。又,基板301、302的兩面形成有絕緣膜的情況下,基板301、302的兩面之中形成於它們的接合面側的絕緣模以CVD(Chemical Vapor Deposition)法成膜後實施CMP(Chemical Mechanical Polishing)的情況下,基板301、302彎曲成朝向它們的接合面側,單面側凸出。相對於此,根據本構造,即使保持於平台401、402的基板301、302彎曲成朝向它們的接合面側突出的情況下,能夠抑制在位置靠合步驟前使平台401、402彼此靠近時基板301、302彼此接觸。
另外,本變形例中,說明了使用突出機構430算出基板301、302的彎曲量的例子,但算出彎曲的方法並不限定於本方法,也可以採用其他的算出基板301、302的彎曲量的方法。例如,可以在測量基板301、302的厚度的步驟中,使用雷射距離計測量基板301、302的彎曲量。
實施型態中,在彎曲基板(參照第14圖的步驟S103),如第7圖所示,說明了也可以彎曲基板301、302。在這 個情況下,彎曲基板的步驟中,例如能夠特定基板301的彎曲量(第一彎曲量)與基板302的彎曲量(第二彎曲量)之間比較大的彎曲量,將基板301、302彎曲成基板301、302彼此的彎曲量成為在特定的彎曲量以上的規定彎曲量。在此,基板301的彎曲量是基板301的中央部301c朝向基板302側的彎曲量,基板302的彎曲量是基板302的中央部302c朝向基板301側的彎曲量。
例如第23A圖所示,基板301的彎曲量p11比基板302的彎曲量p12大的情況下,本變形例的基板接合裝置在彎曲基板的步驟中,首先特定彎曲量大的基板301的彎曲量p11。在此,基板接合裝置例如前述,使用不彎曲基板301、302的程度的壓力使突出機構430接觸基板301、302的狀態下的突出機構430的位置,算出基板301、302距離平台401、402的彎曲量p11、p12。然後,基板接合裝置例如彎曲基板302的中央部302c,使得基板302的彎曲量等於特定的基板301的彎曲量(參照第23B圖的箭頭AR61)。之後,基板接合裝置實行將基板301、302靠合的步驟(第14圖的步驟S104)。
根據本構造,在使基板301、302的彎曲量相等的狀態下使基板301、302靠合,之後進行暫時接合步驟、貼合步驟,因此能夠減低彼此接合的2個基板301、302的彎曲量。
又,實施型態的基板接合方法的貼合步驟中,為了使基板301的中央部的彎曲量與基板302的中央部的彎曲量相等,也可以控制接觸到基板301的突出機構(第一突出機構)430或者是接觸到基板302的突出機構(第二突出機構)430的 突出機構的位置。
例如第23A圖所示,假設基板301的彎曲量比基板302的彎曲量大。在這個情況下,基板接合裝置如第24A圖及第24B圖所示,將基板301與基板302彼此靠近時(參照第24(A)圖、第24(B)圖中的箭頭AR71、AR72),為了使基板301的彎曲量p13(p15)與基板302的彎曲量p14(p16)相等,會控制接觸到基板302的中央部302c的突出機構430的突出機構位置。又,基板接合裝置對於接觸到基板301的突出機構430,會控制到突出機構430推壓基板301的壓力維持在預先設定的壓力的一定值。也就是說,基板接合裝置將平台402往靠近平台401的方向下降時,位置控制2個突出機構430中的一者,壓力控制另一者的突出機構430。在此,突出機構430假設是如前面第4圖所示的具有音圈馬達433、推壓構件434、位移感測器435的構造。在這個情況下,突出機構430對於位移感測器435所檢出的檢出值,控制推壓構件434的位置。另外,即使是暫時接合步驟,如前述,為了使基板301的彎曲量與基板302的彎曲量相等,也可以控制接觸到基板301的中央部301c的突出機構430或者是接觸到基板302的中央部302c的突出機構430的突出機構的位置。
根據本構造,以基板301、302的彎曲量總是相等的狀態下進行貼合步驟,因此能夠減低彼此接合的2個基板301、302的彎曲量。
實施型態的基板接合裝置中,說明了在相對位置測量步驟(步驟S104-3)測量彼此暫時接合的2個基板301、302 之間的相對的位置關係,在位置補正步驟(步驟S104-7)移動基板301、302在補正移動量算出步驟(步驟S104-5)所決定的補正移動量的例子。在此,相對位置測量步驟中,測量2個基板301、302中一者相對於另一者在XY方向或繞Z軸旋轉的旋轉方向的位置偏移量。XY方向如前述,是平台401、402相向的Z方向的垂直方向。然而,相對位置測量步驟中測量的位置偏移量的種類並不限定於此。例如,相對位置測量步驟中,也可以更測量彼此暫時接合的基板301、302的中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏移量。然後,當測量的位置偏移量超過容許誤差範圍的情況下,可以在實行鬆開步驟後,在彎曲基板的步驟中,分別彎曲基板301、302使彎曲量所對應的位置偏移量縮小。
在此,參照第25圖來說明本變形例的基板接合裝置所執行的基板301、302的接合方法。首先,基板接合裝置執行距離與厚度測量步驟及親水化步驟(步驟S200、S201)。步驟S200、S201的處理與實施型態中說明的步驟S100、S101的處理相同。
接著,基板接合裝置執行彎曲基板的步驟(步驟S202)。在此,如前述,基板接合裝置特定出基板301的彎曲量與基板302的彎曲量中大的彎曲量,然後彎曲基板301、302的中央部使基板301、302各自的彎曲量在特定的彎曲量以上。接著,基板接合裝置執行位置靠合步驟、基板的靠合步驟及暫時接合步驟(步驟S203、S204、S205)。步驟S203至S205的處理與實施型態中說明的步驟S102、S104、S104-2的處理相同。
之後,基板接合裝置進行相對位置測量步驟(步驟S206)。在此,基板接合裝置測量2個基板301、302中的一者相對於另一者在XY方向或繞Z軸旋轉的旋轉方向的偏移量,以及彼此暫時接合的基板301、302的中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏差量。具體來說,基板接合裝置如第26A圖所示,算出設置於基板301的2個對齊標記MK1a、MK1b的中心間的距離LM1、以及設置於基板302的2個對齊標記MK2a、MK2b的中心間的距離LM2。然後,基板接合裝置藉由算出距離LM1、LM2的差,測量暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的位置偏移量。在此,如第26A圖所示,基板301的對齊標記MK1a、MK1b的距離LM1比基板302的對齊標記MK2a、MK2b的距離LM2長的情況下,如第26B圖所示,彼此暫時接合的基板301、302會彎曲成朝向基板302側的凸部。然後,彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量越大,距離LM1及距離LM2的差就越長。
回到第25圖,接著,基板接合裝置判定2個基板301、302中在XY方向或繞Z軸旋轉的旋轉方向的相對位置偏移量以及彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的相對位置偏移量是否在容許誤差範圍內(步驟S207)。基板接合裝置當判定到相對位置偏移量在容許誤差範圍內的話(步驟S207:Yes),會執行貼合步驟及接合步驟(步驟S212、S213)。步驟S212、S213的處理會與實施型態所說明的步驟S105、S106的處理相同。
另一方面,基板接合裝置判定相對位置偏移量超 出容許誤差範圍時(步驟S207:No),會執行補正移動量.彎曲量算出步驟(步驟S208)。這個補正移動量.彎曲量算出步驟中,與實施型態中說明的補正移動量算出步驟(步驟S104-5)同樣地,算出從相對位置測量步驟(步驟S104-3)所測量的相對位置移動到所希望的相對位置用的基板301、302的補正移動量。然後,基板接合裝置決定出將基板301、302靠合的基板的靠合步驟(步驟S204)中的各基板301、302的彎曲量。具體來說,基板接合裝置會設定基板的靠合步驟中推壓基板301的突出機構(第一突出機構)430的突出量以及推壓基板302的突出機構(第二突出機構)430的突出量。
如第27A圖所示,假設在使基板301的彎曲量p21與基板302的彎曲量p22相等的狀態下使基板301、302靠合後暫時接合。此時,如第27B圖所示,假設將彼此暫時接合的2個基板301、302彎曲成朝向基板302側凸出的形狀。在這個情況下,基板301的對齊標記MK1a、MK1b的中心間的距離LM2會變得比基板302的對齊標記MK2a、MK2b的中心間的距離LM1短。在這個情況下,基板接合裝置如第27C圖所示,會設定分別推壓基板301、302的中央部301c、302c的突出機構430的突出量,使基板302的彎曲量p22變得比基板301的彎曲量p21長。例如,將基板301的彎曲量p21與基板302的彎曲量p22都設定成15μm的狀態下使基板301、302靠合並暫時接合的情況下,假設彼此暫時接合的基板301、302彎曲成如第27B圖所示。在這個情況下,基板接合裝置會設定各突出機構430的突出量,使得例如基板301的彎曲量p21是13μm,基板302的彎曲量p22是17μm。
一方面,如第28A圖所示,在基板301、302的彎曲量p21、p22相等的狀態下將基板301、302靠合並暫時接合的情況下,如第28B圖所示,假設基板301、302彎曲成朝向基板301側形成凸起。在這個情況下,基板301的對齊標記MK1a、MK1b的中心間的距離LM2或變得比基板302的對齊標記MK2a、MK2b的中心間的距離LM1長。在這個情況下,基板接合裝置如第28C圖所示,設定分別推壓基板301、302的中央部301c、302c的突出機構430的突出量,使基板301的彎曲量p21變得比基板302的彎曲量p22長。例如,在基板301的彎曲量p21與基板302的彎曲量p22都設定成15μm的狀態下使基板301、302靠合並暫時接合的情況下,假設彼此暫時接合的基板301、302彎曲成如第28B圖所示。在這個情況下,基板接合裝置會設定各突出機構430的突出量,使得例如基板301的彎曲量p21是17μm,基板302的彎曲量p22是13μm。
在此,基板接合裝置根據彼此暫時接合的基板301、302的中央部301c、302c相對於外周部301s、302s的彎曲量所對應的偏移量、以及分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量的相關關係,來設定分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量。具體來說,基板接合裝置預先保持住顯示有暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的位置偏移量、與分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量之間的相關關係的的相關資料即可。然後,基板接合裝置參照預先保持的相關資料,從相對位置測量步驟中算出的彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的位置偏移量,設定分別推壓基板 301、302的突出機構430的突出量。在這個情況下,基板接合裝置預先一邊變更分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量,一邊藉由測量彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量來取得相關資料即可。
另外,基板接合裝置也可以預先保持顯示出彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的位置偏移量、與分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量的相關關係的關係式的資訊。或者是,基板接合裝置也可以在判斷彼此暫時接合的基板301、302的中央部301c、302c相對於外周部301s、302s的彎曲量所對應的偏移量超過容許誤差範圍時,將分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量變化預先設定的單位量。
回到第25圖,接著執行基板的鬆開步驟及位置補正步驟(步驟S209、S210)。步驟S209、S210的處理與實施型態所說明的步驟S104-6、S104-7的處理相同。
之後,基板接合裝置根據前述的補正移動量.彎曲量算出步驟中設定的分別推壓基板301、302的突出機構430的突出量,執行彎曲基板301、302的步驟(步驟S211)。然後,基板接合裝置再次執行步驟S204。然後,反覆地進行彎曲基板的步驟、靠合基板的步驟、相對位置測量步驟、補正移動量.彎曲量算出步驟、基板的鬆開步驟及位置補正步驟,直到基板301、302的位置偏移量收到容許誤差範圍內。
根據本構造,在彼此暫時接合的基板301、302的彎曲量所對應的位置偏移量收到容許誤差範圍後再進行靠合步驟,因此能夠大幅地減低彼此接合的2個基板301、302的彎 曲量。
另外,如同製造複數片彼此接合的基板的情況下一樣,也會有重複實施複數次的基板接合的情況。在這個情況下,重複複數次實施的基板間的接合之中的1次的基板接合時所設定之基板的靠合步驟中各基板的彎曲量,也可以做為之後的基板接合時的基板靠合步驟中的各基板的彎曲量。
上述實施型態的鬆開步驟中,可以從基板301、302的周圍朝向基板301、302的中央部的方向吹入氣體至基板301的周部與基板302的周部之間的間隙。這個變形例的平台401、402如第29圖所示,具有保持基板301、302的保持機構3440、以及藉由推壓基板301、302的中央部來彎曲基板301、302的突出機構430。保持機構3440是由具有複數(第29圖中是4個)圓環狀的吸附部3440a、3440b、3440c、3440d的真空夾頭所構成。吸附部3440a、3440b、3440c、3440d彼此的徑長不同,且同心圓狀配置。基板301、302藉由被吸附部3440a、3440b、3440c、3440d吸附的狀態而保持於基板401、402。在此,吸附部3440a、3440b與基板301、302的中央部相向,吸附部3440c、3440d與基板301、302的外周部相向。
吸附部3440a、3440b、3440c、3440d能夠分別採取吸附基板301、302的狀態與不吸附的狀態。例如,能夠使配置於平台401、402的比較內側的吸附部3440a、3440b處於沒有真空吸附的狀態,使配置於平台401、402的比較外側的吸附部3440c、3440d處於真空吸附的狀態。又,以位於最靠近平台401、402的中心C1的吸附部3440a的半徑L1、吸附部3440a與在 外側與吸附部3440a鄰接的吸附部3440b之間的距離L2、吸附部3440b與在外側與吸附部3440b鄰接的吸附部3440c之間的距離L3、吸附部3440c與位於最外側的吸附部3440d之間的距離L4,決定出基板301、302的固定位置。
本變形例的鬆開步驟之前,如第30A圖所示,基板301彎曲成接合面的中央部301c相對於外周部301s朝向基板302側突出的形狀。此時,平台401的周緣側的2個吸附部3440c、3440d一邊吸附基板301,平台401的中央部側的2個吸附部3440a、3440b停止基板301的吸附(參照第30A圖的箭頭AR41、AR42)。此時,平台401、402以基板301、302的周部上與基板301、302的中央部不同距離的2個吸附位置(保持位置)來保持基板301、302。又,基板302彎曲成接合面的中央部302c相對於外周部302s朝向基板301側突出的形狀。此時,平台402的周緣側的2個吸附部3440c、3440d一邊吸附基板302,平台402的中央部側的2個吸附部3440a、3440b停止基板302的吸附(參照第30A圖的箭頭AR41、AR42)。
然後,本變形例的鬆開步驟中,如第30B圖所示,平台402上昇使基板301、302之間的間隙擴大,同時平台401的突出機構430往陷入平台401的方向(參照第30B圖的箭頭AR51)移動,平台402的突出機構430往陷入平台402的方向(參照第30B圖的箭頭AR52)移動。在此,平台402的上昇速度被控制,使得將基板302從基板301剝離時的基板302的拉伸壓力維持一定。然後,平台401的中央部側的吸附部3440a、3440b、平台402的中央部側的吸附部3440a、3440b再次開始基板301、 302的吸附(參照第30B圖的箭頭AR61、AR62)。在此,吸附部3440a、3440b再次開始吸附基板301、302的時間點,可以在基板301、302之間的間隙擴大,且同時平台401的突出機構430陷入平台401,平台402的突出機構430陷入平台402的時間點的前後,也可以同時。此時,吹風機3811會將氣體從基板301、302的周緣朝向基板301、302的中央部的方向吹進基板301的周部與基板302的周部之間的間隙(參照第30B圖的箭頭AR6)。此時,從吹風機3811吹出氣體的壓力與吸附部3440a、3440b吸附的吸引壓力的壓差,產生基板302從基板301剝落方向的力。藉此,如第31圖所示,基板302脫離基板301,基板301與基板302分開。
根據本構造,鬆開步驟中,基板302變得容易從基板301脫離,所以降低了施加到基板301或者基板302上的扭曲變形。
另外,在第30B圖中,也可以不用吹風機3811吹出氣體到基板301的周部與基板302的周部之間的間隙,只進行突出機構430對平台401、402陷入以及吸附部3440a、3440b對基板301、302的吸附。
上述實施型態的貼合步驟中,也可以使平台401、402對基板301、302的保持位置朝向基板301、302的外側階段地變化,藉此縮短基板301、302的外周部的距離來將基板301、302貼合。這個變形例的平台401、402如第29圖所示,具有保持基板301、302的保持機構3440、藉由推壓基板301、302的中央部來彎曲基板301、302的突出機構430。
本變形例的相對位置測量步驟,也就是在貼合步驟之前,如第30A圖所示,基板301彎曲成其接合面的中央部301c相對於外周部301s朝向基板302側突出。此時,平台401的周緣側的2個吸附部3440c、3440d一邊吸附基板301,平台401的中央部側的2個吸附部3440a、3440b停止基板301的吸附。又,基板302彎曲成接合部的中央部302c相對於外周部302s朝向基板301側突出的形狀。此時,平台402的周緣側的2個吸附部3440c、3440d一邊吸附基板302,平台402的中央部側的2個吸附部3440a、3440b停止基板302的吸附(參照第30A圖的箭頭AR41、AR42)。
然後,本變形例的貼合步驟中,如第32A圖所示,吸附著基板301、302的吸附部3440c、3440d之中,平台401、402的中央部側的吸附部3440c停止。也就是,從基板301、302的周部上距離基板301、302的中央部短的吸附部開始,依序停止基板301、302的吸附,藉此使基板301的周部與基板302的周部接觸。藉此,基板301、302之間的接觸部分會從基板301、302的中央部往周緣側擴張。之後,如第32B圖所示,吸附著基板301、302的吸附部3440d停止,藉此,基板301、302的接合面全體形成接觸狀態。這個貼合步驟後,基板301、302的接合面全體彼此接觸的狀態下,進行接合步驟(S106)。
根據本架構,在基板301的周部的距離基板301距離不同的4個吸附位置(保持位置)基板301被保持於平台401,在基板302的周部的距離基板302距離不同的4個吸附位置基板302被保持於平台402。然後,在基板301、302的周部之距離基 板301、302的中央部短的吸附位置開始按順序停止基板301、302的吸附保持,使基板301(302)的周部接觸到基板302(301)的周部。在此,彎曲的一側的基板301(302)會在恢復成原本的平板狀的過程中,從中央部朝向基板301、302的周緣側依序與另一側的基板302(301)接觸。藉此,存在於2個基板301、302之間的空氣會在一側的基板301(302)恢復成平板狀的過程中被朝向基板301、302的周緣部推出。因此,基板301、302彼此接合時,會防止氣體進入基板301、302之間。然後,藉由防止氣體進入2個基板301、302之間,抑制了接合的2個基板301、302之間產生所謂的空洞。
另外,上述實施型態中說明貼合步驟中,假設藉由以平台401、402夾持基板301、302,縮短基板301的外周部與基板302的外周部的距離,使基板301、302之間形成全面靠合的狀態。在這個情況下,例如當平台401、402的載置基板301、302的面上存在凹凸的話,以平台401、402夾持基板301、302時,基板301、302會沿著該凹凸變形,基板301、302會有產生變形的可能。
相對於此,根據本架構,如第32B圖所示,分別藉由平台401、402的突出機構430夾持基板301、302的中央部的狀態下,基板301、302形成全面靠合的狀態。因此,至少在除去基板301、302的中央部以外的領域,會抑制住因為基板301、302夾持的部分存在凹凸而產生的基板301、302內的變形。
另外,使用第29圖至第32圖說明的變形例中,說明了保持機構3440是由真空夾頭構成的情況,但不限定於此, 例如保持機構也可以是由機械式夾頭或靜電夾頭構成。或者是,保持機構也可以是真空夾頭、機械式夾頭及靜電夾頭之中的至少2種類的夾頭組合的構造。又,前述的變形例中,說明了保持機構3440是由圓環狀的吸附部3440a、3440b、3440c、3440d所構成的例子,但吸附部的構造並不限定於此,例如可以是透過開口於下側平台401的上面、上側平台402的下面的複數部位的孔來吸附基板301、302的構造。
使用先前的第29圖至第31圖所說明的變形例中,如第30A圖所示,顯示了相對位置測量步驟中,平台401、402的周緣側的2個吸附部3440c、3440d一邊吸附基板301、302,平台401、402的中央部側的2個吸附部3440a、3440b停止吸附基板301、302的例子。然而,為了減少將基板301、302之間貼合時的位置偏移,將基板301、302的暫時接合更加進行到基板301、302的外側的狀態下,檢測出在拍攝對齊標記的位置之基板301、302的位置偏移為佳。在這個情況下,相對位置測量步驟後,貼合到基板301、302的外周部為止時的基板301、302之間的位置偏移量縮小。在此,如第33A圖所示,也可以在相對位置測量步驟中,只使用平台401、402的周緣側的1個吸附部3440d來吸附基板301、302。另外,第33A圖及第33B圖中,關於與實施型態相同的構造,會標上與第1圖相同的符號。與前述變形例相同的構造會標上與第29圖至第31圖相同的符號。在這個情況下,有時候基板301、302之間的暫時接合會停止在基板301、302上以相機501、502拍攝對齊標記的位置(參照第33A圖的虛線箭頭)更內側。在這個情況下,之後貼合步驟中的基 板301、302之間的位置偏移量有可能無法做為相對位置測量步驟中的對齊標記的偏移量而被充分反映出來。
在這個情況下,如第33B圖所示,相對位置測量步驟中,也可以例如從平台401、402的中央部側的吸附部3440a,朝向基板301、302與平台401、402之間形成的間隙間吐出空氣(參照第33B圖的箭頭AR71、AR72)。也就是說,將基板301的外周部保持在平台401,且將基板302的外周部保持在平台402,使基板301、302的中央部暫時接合的狀態下,將空氣分別吐出到平台401與基板301之間的領域(第1領域)S17以及平台402與基板302之間的領域(第2領域)S72。藉此,提高領域S71、S72的空氣壓。在這個情況下,與使用第33A圖說明的情況相比,形成基板301、302的暫時接合進行到基板301、302的更周緣側的狀態。結果,暫時接合到比起在基板301、302上的相機501、502拍攝對齊標記的位置(參照第33B圖的虛線箭頭)更往基板301、302的周緣側前進的狀態。
另外,相對位置測量步驟中,將基板301、302之間的暫時接合盡可能地進行到基板301、302的周緣側之後再以相機501、502拍攝對齊標記為佳。在這個情況下,將吸附部3440a、3440b、3440c、3440d的基板301、302的吸附全部停止,使基板301、302之間全面接觸時,因為暫時接合已經進行到外周部附近,所以變得不容易從該處產生基板301、302的相對位置偏移。第33A圖所示的基板接合方法的情況下,必須藉由盡可能縮短平台401、402之間的距離,使得暫時接合進行到基板301、302的外側的狀態,來實行相對位置測量步驟。然而,在 這個情況下,當平台401、402的基板301、302的載置面存在數μm左右的起伏的話,可能會發生基板301、302之中央部以外的部分接觸但中央部沒有接觸的狀態。這樣一來,在基板301、302之間接合的狀態下,可能導致彼此接合的基板301、302產生歪斜,基板301、302之間產生空洞。因此,平台401、402之間的距離的縮短化,會被平台401、402的載置面的平行度制約。又,如果基板301、302之間靠得過近,也會有無法將基板302從基板301剝下來的情況。
相對於此,在第33B圖所示的基板接合方法的情況下,在某個程度使基板301、302靠近的狀態下提高領域S71、S72的空氣壓力,使基板301、302往彼此靠近的方向膨脹,藉此能夠將基板301、302之間的暫時接合步驟往基板301、302的周緣側擴展。因此,能夠在不使基板301、302的外周部過度靠近的狀態下擴展基板301、302之間的暫時接合的領域,因此能夠不受到平台的起伏的影響,能夠防止基板302無法從基板301剝下來的情況。又,將基板301、302貼合時的基板301、302的位置偏移量會反映到相機501、502所辨識到的對齊標記的位置偏移量。因此,能夠再度撕下來修正位置偏移量,且之後的貼合步驟中將基板301、302全面貼合時,能夠在不造成基板301、302的位置偏移的狀態下將基板301、302貼合。因此,基板301、302之間的貼合精度上升。
另外,即使暫時接合進行到基板301、302的外周部附近,基板301、302的外周部之間的間隙被保持。在這個狀態下,將基板302從基板301剝下時,如果是以平台401、402的 全部的吸附部3440a、3440b、3440c、3440d來吸附基板301、302的話,基板301、302與平台401、402之間會產生很大的負壓。這樣一來,平台401、402的固定強度小的情況下,有可能會有平台401浮起、平台402被往下來等平台損傷的情況。因此,一邊將空氣吐出到基板301、302的外周部的間隙一邊使平台402上昇,最後利用位於平台401、402的中央部的吸附部3440a、3440b來吸附基板301、302的中央部,藉此將基板302從基板301剝下來的方法為佳。
又,並不是一定要接合到比標記辨識位置更外側。如第30A圖所示,即使在比標記位置內側的位置,只要接合力夠強的話也能夠檢測出位置偏移。又,也有就算不超過標記位置但只要將接合進行到附近即可的情況。
上述實施型態中,說明了接合步驟中在基板301、302的接合面全體彼此接觸的狀態下對基板301、302施壓,且利用基板加熱手段420加熱基板301、302的例子。然而,並不限定於此,例如也可以是在基板301、302的接合面全體彼此接觸的狀態下,只加壓基板301、302但不加熱的構造。在這個情況下,基板301、302從基板接合裝置100取出後,可以在與基板接合裝置獨立的退火爐(未圖示)中加熱。
或者是,基板接合裝置也可以是在基板301、302的接合面全體彼此接觸的狀態下,只加熱基板301、302但不加壓的構造。
上述實施型態中,下側的平台401的至少一部分可以是由透明材料組成,或者是構成下側的平台401的材料可以 是透明的。藉此,為了測量位置而從光源發出的光(包含上述透過光與反射光)能夠透過下側的平台401的透明材料。因此,不受到基板支持手段的設計的制約。
上述實施型態中,也可以是基板加熱手段420的至少一部分由透明材料組成,或者是構成基板加熱手段420的材料是透明,且基板加熱手段420的加熱器421在加熱器的配線之間設定既定的間隔。藉此,能夠避免干涉到為了測量加熱器的配線位置而從光源發出的光(包含上述透過光與反射光)。又,即使在初期設定的階段加熱器的配線干涉到光源發出的光,藉由繞著Z軸旋轉搭載加熱器421的基板加熱手段420,能夠使加熱器的配線避開光路。
做為透明的材料,使用玻璃材料或陶瓷材料為佳。即使在肉眼觀看下看不出透明,但下側平台401以光源發出的光可透過的材料構成即可。
又,下側的平台401的至少一部分由透明材料組成,或者是構成下側的平台401的材料是透明,基板加熱手段420的至少一部分由透明材料組成,或者是構成基板加熱手段420的材料是透明,且基板加熱手段420的加熱器421在加熱器的配線間設有既定的間隔,藉此不受到基板支持手段的設計制約。
例如,上述實施型態中,做為位置測量手段500,例示了2台相機501、502固定配置的情況,但不限定於此,也可以移動1台相機來分別拍攝2個位置的對齊標記附近的影像。
又,上述實施型態中,例示了平台401移動在X方 向上的情況,但不限定於此。例如,平台401也可以被固定。
又,上述實施型態中,例示了平台402移動於X方向、Y方向、θ方向,藉此平台401、402在這些方向上相對移動的情況,但並不限定於此。例如,也可以相反地,使平台402固定,平台401移動於X方向、Y方向、θ方向,藉此平台401、402在這些方向上相對移動。
上述實施型態中,使用既定的形狀或材料的基板301、302來說明,但並不限定於此。
實施型態中,說明了基板301、302由玻璃基板或氧化物基板、氮化物基板組成的例子,但並不限定於此,基板301、302可以是Si基板。又,也可以基板301、302的一者是Si基板,另一者是玻璃基板。又,基板301、302也可以是形成氧化膜的基板、形成氮化膜的基板、碳化物基板、陶瓷基板。
基板301、302是氧化膜或氮化膜形成的基板時,可以使用CVD(Chemical Vapor Deposition)法來成膜。在這個情況下,如果基板301、302的厚度一定的薄的話,基板301、302有時會彎曲成其形成氧化膜或氮化膜的面側有凸起。
又,第1圖所示的基板接合裝置100中,例示了其內部進行表面活性化處理的情況,但並不限定於此。例如,可以在基板接合裝置100的外部,實施表面活性化處理。又,只有打開腔室200使其內部暴露於大氣,也能夠進行表面活性化處理。除此之外,在不脫離本發明的主旨下,上述實施型型態中舉出的構造可以做取捨選擇,適當地變更成其他架構等。
本申請案係根據2016年3月11日申請的日本專利 申請案特願2016-048896號以及2017年1月24日申請的日本專利申請案特願2017-010762號,本說明書中會將日本專利申請案特願2016-048896號以及日本專利申請案特願2017-010762號的說明書、申請專利範圍及圖式做為參考併入。
本發明適合於例如CMOS影像感測器、記憶體、運算元件、MEMS的製造中。
301‧‧‧基板(第二基板)
302‧‧‧基板(第一基板)
301c、302c‧‧‧中央部
301s、302s‧‧‧外周部
401‧‧‧平台(第二基板保持部)
402‧‧‧平台(第一基板保持部)
430‧‧‧突出機構

Claims (29)

  1. 一種基板接合方法,接合第一基板與第二基板,包括:親水化處理步驟,進行親水化處理使得水或OH含有物質附著到該第一基板及該第二基板各自的接合面;彎曲基板步驟,將該第一基板彎曲成該接合面的中央部相對於外周部更往該第二基板側突出;靠合步驟,以彼此的該中央部,將該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面靠合;以及貼合步驟,在彼此的該中央部保持一定的距離靠合的狀態下,縮小該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離,使該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面全面貼合,其中在該靠合步驟前或該靠合步驟後,測量該第一基板與該第二基板之間的距離,縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部間的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:位置偏移量測量步驟,在該親水化處理步驟與貼合步驟之間,使該第一基板與該第二基板的該接合面相向配置,測量該第一基板與該第二基板的位置偏移;位置補正步驟,補正該第一基板與該第二基板的相對位置,使得該第一基板與該第二基板的位置偏移量縮小。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:位置偏移量測量步驟,在該貼合步驟之間或之後,測量該第一基板與該第二基板的位置偏移量; 鬆開步驟,在測量到的該位置偏移量超過容許誤差範圍的情況下,在彼此的該中央部保持著一定距離靠合的狀態下,拉開該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離,接著再恢復該第一基板的中央部的彎曲,藉此鬆開至將該第一基板與該第二基板彼此分離的狀態;位置補正步驟,補正該第一基板與該第二基板的相對位置,使得該第一基板與該第二基板的位置偏移量縮小,其中該彎曲基板步驟、該靠合步驟、該位置偏移量測量步驟、該鬆開步驟及該位置補正步驟會被反覆進行到該位置偏移量達到容許誤差範圍內為止。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之基板接合方法,其中:該位置偏移量包括彼此暫時貼合的該第一基板及該第二基板之中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏移量,測量到的該位置偏移量超過容許誤差範圍的情況下,實行該鬆開步驟後,在該彎曲基板步驟中,彎曲該第一基板與該第二基板使該彎曲量所對應的位置偏移量縮小。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之基板接合方法,其中:該第一基板的周部設置複數的第一對齊標記,該第二基板的周部設置複數的第二對齊標記,該位置偏移量測量步驟中,根據該複數的第一對齊標記間的距離、該複數的第二對齊標記間的距離,來測量該彎曲量對應的位置偏移量。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板接合方法,其中:在該彎曲基板的步驟中,以第一突出機構推壓該第一基板 的中央部使該第一基板彎曲,且以第二突出機構推壓該第二基板的中央部使該第二基板彎曲,該第一突出機構的突出量與該第二突出機構的突出量,是根據彼此暫時貼合的該第一基板及該第二基板之中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏移量、以及該第一突出機構的突出量及該第二突出機構的突出量的相關關係而設定。
  7. 如申請專利範圍第2至6項任一項所述之基板接合方法,其中:在該位置偏移量測量步驟中,將該第一基板的外周部保持於用以保持該第一基板的第一基板保持部上,且將該第二基板的外周部保持於用以保持該第二基板的第二基板保持部上,在該第一基板的中央部與該第二基板的中央部暫時接合的狀態下,將空氣分別吹出到該第一基板保持部與該第一基板之間的第1領域、該第二基板保持部與該第二基板之間的第2領域,藉此提高該第1領域及該第2領域的氣壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:該張貼步驟步驟中,將保持該第一基板的第一基板保持部與保持該第二基板的第二基板保持部中的至少一者,朝向該第一基板保持與該第二基板保持部彼此靠近的方向移動,藉此縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離,使該第一基板的外周部與該第二基板的外周部接觸。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在該靠合步驟中,在該第一基板的外周部上與該第一基板的中央部距離不同的複數的保持位置,將該第一基板保持於第一基板保持部,在該貼合步驟中,從該第一基板的外周部上與該第一基板的中央部距離短的保持位置開始按照順序解除該第一基板的保持,藉此縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離,使該第一基板的外周部接觸該第二基板的外周部。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:距離測量步驟,在彎曲該基板的中央部的步驟之前,以雷射距離計測量保持該第一基板的第一基板保持部與保持該第二基板的第二基板保持部之間的距離;厚度測量步驟,測量該第一基板與該第二基板的厚度;以及距離算出步驟,從該測量結果算出該第一基板與該第二基板間的距離,其中將該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離縮短算出的基板間的距離。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:距離測量步驟,在彎曲該基板的中央部的步驟之前,保持著該第一基板與該第二基板其中一者的狀態下,以雷射距離計測量第一基板保持部及第二基板保持部之中沒有保持基板的一者與被保持於另一者的基板之間的距離; 厚度測量步驟,測量沒有被保持的基板的厚度;以及距離算出步驟,從該距離測量步驟及該厚度測量步驟的測量結果算出該第一基板與該第二基板間的距離,其中將該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離縮短算出的基板間的距離。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括距離測量步驟,在該第一基板保持部保持該第一基板且該第二基板保持部保持該第二基板的狀態下,以雷射距離計測量該第一基板的接合面與該第二基板的接合面之間的距離,其中根據該測量結果,縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離時,將該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離縮短該第一基板的中央部的接合面相對於該第一基板的外周部的接合面的突出距離。
  14. 如申請專利範圍第2至7項任一項所述之基板接合方法,其中:該位置偏移量測量步驟是在彼此的該全面維持在非接合狀態的距離下,以紅外線透過辨識該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面來實行。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:將該第二基板彎曲成該接合面的中央部相對於外周部更朝 向該第一基板側突出,使中央部靠合的步驟。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部間的距離時,一邊維持產生在基板的接合面的壓力不低於一定值,一邊縮短該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在拉開該第一基板的外周部與該第二基板的外周部間的距離時,一邊維持產生在基板的接合面的壓力不低於一定值,一邊拉開該第一基板的外周部及該第二基板的外周部的距離。
  18. 如申請專利範圍第16或17項所述之基板接合方法,其中:在該貼合步驟中,藉由檢測的壓力到達到一定值以上來檢測出靠合位置,停止將該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離拉開或縮短的動作。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,更包括:彎曲量測量步驟,測量該第一基板的中央部朝向該第二基板側的第一彎曲量、以及該第二基板的中央部朝向該第一基板側的第二彎曲量;以及距離算出步驟,從該第一彎曲量及該第二彎曲量算出該第一基板與該第二基板間的距離,其中將該第一基板的外周部與該第二基板的外周部之間的距離縮短算出的基板間的距離。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之基板接合方法,其中: 該彎曲量測量步驟包括:位置檢出步驟,檢測出突出機構接觸到該第一基板或該第二基板的狀態下的該突出機構的突出機構位置;以及彎曲量算出步驟,根據該位置檢出步驟中檢出的該突出機構位置,算出該第一基板相對於第一基板保持部的彎曲量,做為該第一彎曲量,或者是算出該第二基板相對於第二基板保持部的彎曲量,做為該第二彎曲量。
  21. 如申請專利範圍第19或20項所述之基板接合方法,其中:在該彎曲基板的步驟中,特定出該第一彎曲量及該第二彎曲量中比較大的彎曲量,彎曲該第一基板的中央部及該第二基板的中央部,使得該第一基板的中央部朝向該第二基板側的彎曲量以及該第二基板的中央部朝向該第一基板側的彎曲量成為該特定出來的彎曲量以上的規定彎曲量。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之基板接合方法,其中:該貼合步驟中,接觸到該第一基板的突出機構或接觸到該第二基板的突出機構的突出機構位置被控制,使得該第一基板的中央部的彎曲量與該第二基板的中央部的彎曲量相等。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之基板接合方法,其中:該第一基板及該第二基板的接合面側形成絕緣膜。
  24. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在真空中進行該貼合步驟。
  25. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在該貼合步驟後更包括接合步驟, 在該接合步驟中,加熱該第一基板與該第二基板來接合。
  26. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在該貼合步驟後更包括接合步驟,在該接合步驟中,加壓該第一基板與該第二基板來接合。
  27. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:在該親水化處理中使水或OH含有物質附著到該接合面之前,進行表面活性化處理,使具有動能的粒子碰撞該第一基板及該第二基板各自的接合面的表面。
  28. 如申請專利範圍第1項所述之基板接合方法,其中:該親水化處理在真空中進行,在不暴露於大氣的狀態下使水或OH含有物質附著到該接合面,
  29. 一種基板接合方法,接合第一基板與第二基板,包括:親水化處理步驟,進行親水化處理使得水或OH含有物質附著到該第一基板及該第二基板各自的接合面;彎曲基板步驟,將該第一基板彎曲成該接合面的中央部相對於外周部更往該第二基板側突出;靠合步驟,以彼此的該中央部,將該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面靠合;以及貼合步驟,在彼此的該中央部保持一定的距離靠合的狀態下,縮小該第一基板的外周部與該第二基板的外周部的距離,使該第一基板的該接合面與該第二基板的該接合面全面貼合;位置偏移量測量步驟,在該貼合步驟之間或之後,測量該第一基板與該第二基板的位置偏移量,該位置偏移量包括 彼此暫時接合的該第一基板與該第二基板的中央部相對於外周部的彎曲量所對應的位置偏移量;位置補正步驟,補正該第一基板與該第二基板的相對位置,以及該第一基板的彎曲量與該第二基板的彎曲量,使得該位置偏移量縮小。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110391155A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 三星显示有限公司 附着基板的方法和用于附着基板的设备
TWI782169B (zh) * 2018-01-23 2022-11-01 日商東京威力科創股份有限公司 接合系統及接合方法
TWI799989B (zh) * 2021-09-13 2023-04-21 日商雅馬哈智能機器控股股份有限公司 表面處理裝置及半導體裝置的製造裝置
TWI802956B (zh) * 2021-08-11 2023-05-21 日商雅馬哈智能機器控股股份有限公司 部材間接合裝置以及接合部材製造方法
TWI814872B (zh) * 2018-07-26 2023-09-11 日商日本碍子股份有限公司 暫時固定基板、暫時固定方法及電子構件的製造方法
TWI828022B (zh) * 2020-12-29 2024-01-01 韓商细美事有限公司 接合基板和基板的基板接合設備中的基板收容及對準裝置
TWI828760B (zh) * 2018-10-25 2024-01-11 日商尼康股份有限公司 基板貼合裝置、參數計算裝置、基板貼合方法及參數計算方法

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230167447A (ko) * 2016-03-22 2023-12-08 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 기판을 결합하기 위한 방법 및 장치
EP3501037B1 (de) 2017-09-21 2020-01-29 EV Group E. Thallner GmbH Vorrichtung und verfahren zum verbinden von substraten
CN111095725B (zh) 2017-09-22 2023-10-20 尼科公司 可再充电电池跨接启动装置及电池框架
US10840205B2 (en) 2017-09-24 2020-11-17 Invensas Bonding Technologies, Inc. Chemical mechanical polishing for hybrid bonding
TW202401630A (zh) * 2018-01-17 2024-01-01 日商東京威力科創股份有限公司 接合裝置及接合方法
US11056348B2 (en) 2018-04-05 2021-07-06 Invensas Bonding Technologies, Inc. Bonding surfaces for microelectronics
KR102326982B1 (ko) * 2018-05-17 2021-11-16 엔지케이 인슐레이터 엘티디 압전성 단결정 기판과 지지 기판의 접합체
WO2019241417A1 (en) 2018-06-13 2019-12-19 Invensas Bonding Technologies, Inc. Tsv as pad
US11393779B2 (en) 2018-06-13 2022-07-19 Invensas Bonding Technologies, Inc. Large metal pads over TSV
US20210320024A1 (en) * 2018-07-19 2021-10-14 Bondtech Co., Ltd. Substrate bonding device
KR20210046715A (ko) * 2018-08-29 2021-04-28 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치의 파라미터 조정 방법 및 접합 시스템
US11011494B2 (en) 2018-08-31 2021-05-18 Invensas Bonding Technologies, Inc. Layer structures for making direct metal-to-metal bonds at low temperatures in microelectronics
US11158573B2 (en) 2018-10-22 2021-10-26 Invensas Bonding Technologies, Inc. Interconnect structures
KR102482697B1 (ko) * 2018-11-30 2022-12-28 양쯔 메모리 테크놀로지스 씨오., 엘티디. 본딩된 메모리 장치 및 그 제조 방법
WO2020208985A1 (ja) * 2019-04-08 2020-10-15 株式会社村田製作所 接合基板の製造方法
AT525844A1 (de) * 2019-05-13 2023-07-15 Suss Microtec Lithography Gmbh Bondvorrichtung sowie Verfahren zum Bonden von Substraten
US20220230895A1 (en) * 2019-05-13 2022-07-21 Suss Microtec Lithography Gmbh Bonding device as well as method for bonding substrates
KR20210023298A (ko) * 2019-08-22 2021-03-04 삼성전자주식회사 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법
KR20210039661A (ko) 2019-10-02 2021-04-12 삼성전자주식회사 기판 본딩 장치
CN110880453A (zh) * 2019-11-28 2020-03-13 长春长光圆辰微电子技术有限公司 一种提高键合晶圆质量的方法
CN111446191A (zh) * 2020-05-15 2020-07-24 长江存储科技有限责任公司 晶圆键合设备及检测方法
KR20230054731A (ko) * 2020-10-05 2023-04-25 야마하 로보틱스 홀딩스 가부시키가이샤 표면 처리 장치 및 반도체 장치의 제조장치
US11264357B1 (en) 2020-10-20 2022-03-01 Invensas Corporation Mixed exposure for large die
EP4282572A1 (en) * 2021-01-21 2023-11-29 Bondtech Co., Ltd. Joining method, joining device, and joining system
WO2022158520A1 (ja) * 2021-01-21 2022-07-28 ボンドテック株式会社 接合方法、接合装置および接合システム
CN114472098A (zh) * 2022-01-27 2022-05-13 苏州希盟智能装备有限公司 一种光波导片点胶贴合设备

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5273553A (en) * 1989-08-28 1993-12-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for bonding semiconductor substrates
JPH04142018A (ja) * 1990-10-02 1992-05-15 Nippon Steel Corp ウエハ貼り合せ装置
US7682933B1 (en) * 2007-09-26 2010-03-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wafer alignment and bonding
JP2012156163A (ja) * 2011-01-21 2012-08-16 Toshiba Corp 半導体製造装置
JP2012175043A (ja) * 2011-02-24 2012-09-10 Tokyo Electron Ltd 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP5781988B2 (ja) * 2012-07-27 2015-09-24 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
JP6232667B2 (ja) * 2013-06-25 2017-11-22 ボンドテック株式会社 基板接合方法
JP5538613B1 (ja) * 2013-11-13 2014-07-02 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合システム

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI782169B (zh) * 2018-01-23 2022-11-01 日商東京威力科創股份有限公司 接合系統及接合方法
CN110391155A (zh) * 2018-04-19 2019-10-29 三星显示有限公司 附着基板的方法和用于附着基板的设备
TWI814872B (zh) * 2018-07-26 2023-09-11 日商日本碍子股份有限公司 暫時固定基板、暫時固定方法及電子構件的製造方法
TWI828760B (zh) * 2018-10-25 2024-01-11 日商尼康股份有限公司 基板貼合裝置、參數計算裝置、基板貼合方法及參數計算方法
TWI828022B (zh) * 2020-12-29 2024-01-01 韓商细美事有限公司 接合基板和基板的基板接合設備中的基板收容及對準裝置
TWI802956B (zh) * 2021-08-11 2023-05-21 日商雅馬哈智能機器控股股份有限公司 部材間接合裝置以及接合部材製造方法
TWI799989B (zh) * 2021-09-13 2023-04-21 日商雅馬哈智能機器控股股份有限公司 表面處理裝置及半導體裝置的製造裝置

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