TW201919095A - 晶圓的接合方法 - Google Patents

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TW201919095A
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wafer
lens
bonding
support
module
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陳建置
楊宗毅
洪忠義
鄭穆韓
陳慈信
葉書佑
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台灣積體電路製造股份有限公司
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Abstract

一種晶圓的接合方法，包含以下步驟。將第一晶圓耦接至接合裝置的第一支撐座，並將第二晶圓耦接至接合裝置的第二支撐座。在第一晶圓耦接至第一支撐座的情況下，將第二晶圓接合至第一晶圓。探測是否有氣泡存在於接合裝置中該第一晶圓與第二晶圓之間。

Description

晶圓的接合方法
本發明實施例係關於一種晶圓的接合方法。
藉由在半導體裝置中增加所形成的積體電路的密度，已可達成製造積體電路(IC)的目的，且所進行的積體電路製程可藉由更精密的設計規則達成，以允許形成佈線密度更大的積體電路裝置。儘管如此，在增加積體電路裝置(例如像是電晶體)的密度的同時，由於減少了特徵的尺寸，故亦會增加處理流程的複雜性。
本揭露內容中的實施例係關於一種晶圓的接合方法，包含以下步驟。將第一晶圓耦接至接合裝置的第一支撐座，並將第二晶圓耦接至接合裝置的第二支撐座。在第一晶圓耦接至第一支撐座的情況下，將第二晶圓接合至第一晶圓。探測是否有氣泡存在於接合裝置中該第一晶圓與第二晶圓之間。
100A、100B‧‧‧接合裝置
102‧‧‧腔體
104a、104b‧‧‧真空幫浦
110‧‧‧第一階臺
112‧‧‧第一晶圓座
114‧‧‧第一晶圓支撐座
117‧‧‧第一晶圓設置側
118、128‧‧‧棋盤式格線
119、129‧‧‧真空吸孔
120‧‧‧第二階臺
122‧‧‧第二晶圓座
124‧‧‧第二晶圓支撐座
125‧‧‧力量
126‧‧‧孔徑
127‧‧‧第二晶圓設置側
130‧‧‧第一鏡頭
132‧‧‧第二鏡頭
133‧‧‧紅外光能量
134‧‧‧顯示單元
136‧‧‧第三鏡頭
137‧‧‧光學發射器
138‧‧‧光學接受器
140‧‧‧調整裝置
142‧‧‧測量裝置
144‧‧‧插銷件
150‧‧‧第一晶圓
151‧‧‧第一接合對準標記
152‧‧‧第二晶圓
153‧‧‧第二接合對準標記
154‧‧‧弓形區域
156‧‧‧接合晶圓
160、180‧‧‧控制器
162、182‧‧‧訊號發射器
164、184‧‧‧驅動器
166、186‧‧‧探測器
172‧‧‧鏡頭控制單元
202‧‧‧晶圓傳送盒工作臺
204‧‧‧電漿模組
205‧‧‧清潔模組
206A、206B、206C、206D‧‧‧接合模組
207‧‧‧傳送空間
208‧‧‧傳遞模組
S10、S20、S30、S40、S50、S60‧‧‧步驟
W‧‧‧半導體晶圓
第1圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置的方塊圖。
第2圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合模組的側視圖。
第3A圖繪示第2圖的第一晶圓座的第一晶圓設置側的平面圖。
第3B圖繪示第2圖的第二晶圓座的第二晶圓設置側的平面圖。
第4圖至第6圖繪示將晶圓透過第2圖的接合模組接合至一起的方法於不同階段的側視圖。
第7圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置中的晶圓所進行的步驟S10-S60的流程圖。
第8圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合模組的側視圖。
第9圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合模組的側視圖。
第10圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置的方塊圖。
第11圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置的側視圖。
以下揭示內容提供眾多不同的實施例或實例以用於實施本揭露內容提供之標的物的不同特徵。下文中描述組 件及排列之特定實例以簡化本揭露內容。此等組件及排列當然僅為實例，及不意欲進行限制。例如，在下文之描述中，第一特徵在第二特徵上方或之上的形成可包含其中第一特徵與第二特徵以直接接觸方式形成的實施例，及亦可包含其中在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵以使得第一特徵與第二特徵無法直接接觸之實施例。此外，本揭露內容在多個實例中可重複元件符號及/或字母。此重複用於實現簡化與明晰之目的，及其自身並不規定所論述之多個實施例及/或配置之間的關係。
此外，本揭露內容中可使用諸如「在...之下」，「在...之下」，「下方」，「在...之上」，「上方」等等之空間相對術語在以便於描述，以描述一個元件或特徵與另一或更多個元件或特徵之關係，如圖式中所圖示。空間相對術語意亦包含在使用或操作中之裝置除圖式中繪示之定向以外的不同定向。設備可經定向(旋轉90度或其他定向)，及本揭露內容中使用之空間相對描述詞同樣可相應地進行解釋。
第1圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置100A的方塊圖。接合裝置100A包含至少一晶圓傳送盒(front opening unified pod；FOUP)工作臺202、電漿模組204、清潔模組205、接合模組206A、傳送空間207以及傳遞模組208。於部分實施方式中，傳遞模組208包含移動裝置，其可用以將晶圓自一模組移動至另一模組。
於部分實施方式中，電漿模組204可透過傳遞模組208接收自晶圓傳送盒工作臺202上的晶圓傳送盒傳遞過來 的半導體晶圓W，以進行電漿程序。於部分實施方式中，於進行電漿程序之後，半導體晶圓W可透過傳遞模組208傳遞至清潔模組205，以進行清潔程序。於部分實施方式中，於進行清潔程序之後，半導體晶圓W可傳遞至接合模組206A。接合模組206A可用以進行對準程序以及接合程序，以將一個半導體晶圓接合至另一個晶圓上。於部分實施方式中，接合裝置100A包含腔體102，其中腔體102位在接合模組206A內，且半導體晶圓W可傳遞至腔體102，以進行對準程序與接合程序。於部分實施方式中，傳遞模組208可用以將完成接合的晶圓自接合模組206A透過傳送空間207移動至晶圓傳送盒工作臺202。於部分實施方式中，傳遞模組208為用以將完成接合的晶圓自接合模組206A透過傳送空間207移動至晶圓承載台。
第2圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合模組206A的側視圖。如第2圖所示，接合模組206A包含腔體102、第一階臺110、第一晶圓座112、第二階臺120、第二晶圓座122、第一鏡頭130、第二鏡頭132、顯示單元134、調整裝置140、測量裝置142以及控制器160。第一階臺110、第一晶圓座112、第二階臺120、第二晶圓座122、第一鏡頭130、第二鏡頭132、調整裝置140、測量裝置142位在腔體102內。於部分實施方式中，腔體102可做為反應腔體使用，其可允許接合程序於其內進行。
第一晶圓座112可固定在或附著至第一階臺110上，而第二晶圓座122可固定在或附著至第二階臺120上。第一階臺110與第一晶圓座112可共同做為第一晶圓支撐座114 使用，其可用以固定晶圓。第二階臺120與第二晶圓座122可共同做為第二晶圓支撐座124使用，其可用以固定晶圓。第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124彼此相對。第一晶圓支撐座114在此也可稱作為下晶圓支撐座，而第二晶圓支撐座124在此也可稱作為上晶圓支撐座。第一晶圓座112可適於支撐第一晶圓(例如第4圖的第一晶圓150)，而第二晶圓座122可適於支撐第二晶圓(例如第4圖的第二晶圓152)。第二晶圓座122包含形成於其中的孔徑126，其中孔徑126自第二晶圓座122的一側延伸至另一側。孔徑126的設置位置大致為第二晶圓座122中央區域。孔徑126可適於容納插銷件(例如第4圖的插銷件144)。在對第一晶圓與第二晶圓進行接合程序的期間，可使用插銷件144透過孔徑126施加壓力在第二晶圓152上。於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122可包含真空吸孔119與129(例如第3A圖與第3B圖的真空吸孔119與129)。
於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122實質上具可透光性。舉例來說，第一晶圓座112與第二晶圓座122可包含玻璃、石英或其他類型的具可透光性材料。於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122可包含半透光或不透光材料。於部分實施方式中，第一晶圓座112實質上具可透光性，而第二晶圓座122為半透光或不透光，反之亦然。於部分實施方式中，在第二晶圓座122至少實質上具可透光性的情況下，由於增加了第一晶圓與第二晶圓上的接合對準標記的可視性，故可提升第一晶圓與第二晶圓所進行的對準 程序的良率。
於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122包含棋盤式圖案於其上。棋盤式圖案可位在第一晶圓座112的第一晶圓設置側117上以及位在第二晶圓座122的第二晶圓設置側127上，如第3A圖與第3B圖所示，第3A圖繪示第2圖的第一晶圓座112的第一晶圓設置側117的平面圖，而第3B圖繪示第2圖的第二晶圓座122的第二晶圓設置側127的平面圖。
如第3A圖與第3B圖所示，棋盤式圖案包含棋盤式格線118與128，其設置為陣列形式，像是XY格線圖案。於部分實施方式中，棋盤式格線118與128可設置為其他形式或圖案。於部分實施方式中，包含棋盤式格線118與128的棋盤式圖案可便於施加均勻的真空予第一晶圓與第二晶圓。於部分實施方式中，所施加的真空可用於將第一晶圓與第二晶圓固定在第一晶圓座112與第二晶圓座122上，其中所施加的真空可透過接合裝置100A的真空幫浦104a與104b提供。於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122為分別連接不同的真空幫浦。於部分實施方式中，第一晶圓座112與第二晶圓座122也可連接相同的真空幫浦。於部分實施方式中，真空幫浦104a與104b為與真空吸孔119與129連通。所施加的真空可分別透過真空吸孔119與129施加在第一晶圓與第二晶圓上。真空吸孔119可延伸並穿過第一晶圓座112的互相相對的主表面，真空吸孔129可延伸並穿過第二晶圓座122的互相相對的主表面，其如第3A圖與第3B圖所示。
請回到第2圖，根據部分實施方式，用於監看第一晶圓與第二晶圓的第一鏡頭130與第二鏡頭132可設置為鄰近於第二晶圓支撐座124之處，因此，第一鏡頭130與第二鏡頭132中的任一者的設置位置會高過第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124。
於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132為朝著第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124之間的空間對準。於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132為用以監看第一晶圓與第二晶圓的狀態，像是監看第一晶圓與第二晶圓的對位以及監看是否有缺陷存在於完成接合後的第一晶圓與第二晶圓之間。
於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者包含遠紅外光式感光耦合元件(charge coupled device；CCD)顯微鏡。於部分實施方式中，在第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者包含遠紅外光式感光耦合元件顯微鏡的情況下，遠紅外光式感光耦合元件顯微鏡可用於探測波長介於約800奈米至約2500奈米的紅外光。因此，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者在此也可稱做遠紅外光式鏡頭。於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者所包含的遠紅外光式感光耦合元件顯微鏡包含適於發射反射式紅外光或穿透式紅外光能量的紅外光即時感光耦合元件。於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者可以包括其他類型的監看設備和探測設備。
於部分實施方式中，顯示單元134可耦合於第一鏡頭130與第二鏡頭132。於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132為電性連接至顯示單元134，以使顯示單元134顯示出由第一鏡頭130與第二鏡頭132所擷取的影像。於部分實施方式中，由顯示單元134所顯示的影像為第一晶圓與第二晶圓在腔體102中的即時影像。於部分實施方式中，顯示單元134在此也可稱做為顯示螢幕。於部分實施方式中，顯示單元134透過灰階模式顯示影像。
於部分實施方式中，用於調整第一晶圓支撐座114的調整裝置140為耦合至第一晶圓支撐座114。於部分實施方式中，調整裝置140可耦合至第二晶圓支撐座124而未耦合至第一晶圓支撐座114，以調整第二晶圓支撐座124的高度。於部分實施方式中，調整裝置140可耦合至第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124。於部分實施方式中，調整裝置140包含壓電式馬達或線性馬達。於部分實施方式中，調整裝置140可以包含其他類型的馬達。於部分實施方式中，調整裝置140可適於控制第一晶圓支撐座114的旋轉和/或平移，以便調整第一晶圓支撐座114的x位置、y位置、z位置和/或角度方向上的位置。
於部分實施方式中，測量裝置142為耦合在第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124之間，以便於將第一晶圓與第二晶圓接合之前測量第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124之間的距離。於部分實施方式中，測量裝置142可用以測量第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124之間的空 間的高度。於部分實施方式中，第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124可透過測量裝置142進行校正。於部分實施方式中，測量裝置142為貼附至第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124。於部分實施方式中，在進行將第一晶圓與第二晶圓貼合的程序初始，可將測量裝置142自第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124之間的空間移除。
於部分實施方式中，控制器160包含訊號發射器162、驅動器164與探測器166。訊號發射器162為電性連接至第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者。於部分實施方式中，訊號發射器162為用以傳遞驅動訊號至第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者，以驅動第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者，從而使第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者擷取其視野內的影像。舉例來說，於進行接合程序後，訊號發射器162可傳遞驅動訊號至第一鏡頭130，以驅動第一鏡頭130並使其擷取完成接合的第一晶圓與第二晶圓的影像。
於部分實施方式中，訊號發射器162為電性連接驅動器164，而探測器166為電性連接驅動器164，且探測器166也電性連接真空幫浦104b。於部分實施方式中，控制器160為用以控制真空幫浦104b。舉例來說，控制器160可用以控制真空幫浦104b，以產生吸力至真空吸孔(例如119及/或129)。或者，真空幫浦104b也可以被關闢，以中止所施予的吸力。於部分實施方式中，探測器166可用以探測自真空幫浦104b產生的吸力是否有下降。根據探測器166的探測結果，驅動器 164可用以控制訊號發射器162發射驅動訊號至第一鏡頭130及/或第二鏡頭132。舉例來說，當自真空幫浦104b的吸力被探測為下降，驅動器164可用以控制訊號發射器162傳遞驅動訊號至第一鏡頭130或第二鏡頭132，以致動或是驅動第一鏡頭130或第二鏡頭132擷取影像。亦即，控制器160可用以降低真空幫浦104b產生的吸力，使得第二晶圓支撐座124上的第二晶圓係由被吸力固定的狀態轉為被釋放。於降低吸力並將第二晶圓釋放後，控制器160接著再控制鏡頭去擷取第一晶圓與第二晶圓的影像。
第4圖至第6圖繪示將晶圓透過第2圖的接合模組206A接合至一起的方法於不同階段的側視圖。第4圖至第6圖中，將第一晶圓150與第二晶圓152接合於一起的方法，可透過第2圖所繪的接合模組206A來進行。於部分實施方式中，在將第一晶圓150放置到第一晶圓支撐座114與將第二晶圓152放置到第二晶圓支撐座124之前，第一晶圓150與第二晶圓152可先經由電漿模組204進行電漿程序。電漿程序可活化晶圓的表面使其有利於進行接合程序。於部分實施方式中，第一晶圓150與第二晶圓152可在電漿程序後，於清潔模組205進行清潔程序。舉例來說，清潔程序可包含使用清潔臂、排水系統以及旋塗模組維持晶圓表面的清潔與其被活化的效果。例如，清潔溶劑包含去離子水、酸性物及/或鹼性物，其可用於保護或是清潔欲接合的表面。於部分實施方式中，也可使用其他類的清潔溶劑或是清潔程序。
如第4圖所示，第一晶圓150可放置或耦接在第一 晶圓支撐座114上，而第二晶圓152可放置或耦接在第二晶圓支撐座124上。於部分實施方式中，第一晶圓150在此也可稱為下晶圓，而第二晶圓在此也可稱為上晶圓。於部分實施方式中，第一晶圓150與第二晶圓152可分別被固定或固持在第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124上，且此固定或固持可透過施加在第3A圖的真空吸孔119與第3B圖的真空吸孔129的吸力達成。於部分實施方式中，其他方法或裝置也可用於將第一晶圓150與第二晶圓152固定在第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124上。如第4圖所示，第二晶圓支撐座124為倒置並設置在第一晶圓支撐座114之上。插銷件144可透過孔徑126於第二晶圓座122內延伸。於部分實施方式中，第一晶圓150包含形成於其上的第一接合對準標記151，而第二晶圓152包含形成於其上的第二接合對準標記153。
於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132可被驅動以發射紅外光能量133，此紅外光能量133依序會穿過第二晶圓座122、第二晶圓152、第二晶圓152上的第二接合對準標記153以及第一晶圓150上的第一接合對準標記151。於部分實施方式中，調整裝置140可接收關於第一接合對準標記151相對第一鏡頭130與第二鏡頭132的位置，並調整第一晶圓150相對第二晶圓152的位置，藉以進行對第一晶圓150與第二晶圓152的初始粗略對準程序。接著，第二晶圓支撐座124會朝著第一晶圓支撐座114下降，直至第二晶圓152接觸到第一晶圓150為止，如第5圖所示。
於部分實施方式中，透過第一鏡頭130與第二鏡 頭132持續發射紅外光能量133，精確對準程序可接著施行於第二晶圓152與第一晶圓150上。於部分實施方式中，調整裝置140可適於調整第一晶圓支撐座114的位置，像是調整第一晶圓支撐座114上的x位置、y位置、z位置和/或角度方向上的位置。
如第5圖所示，可使用調降插銷件144，並透過第二晶圓座122內的孔徑126，施加一力量於第二晶圓152的實質上中央區域。於部分實施方式中，力量125可施加在插銷件144上，以產生抵住第二晶圓152的壓力並致使第二晶圓152開始朝著第一晶圓150彎曲或呈弓形，如第5圖的第二晶圓152的弓形區域154所示。為了助於瞭解，第5圖所繪的第二晶圓152的弓形區域154的呈弓形程度可能較實際狀況強烈。於部分實施方式中，第二晶圓152的弓形區域154的呈弓形程度在視覺上可能不顯得明顯。於部分實施方式中，施加在插銷件144上的力量125可使插銷件144推抵在第二晶圓152與第一晶圓150上。
當壓力於對第一晶圓150與第二晶圓152進行接合程序期間被施加時，第二晶圓152對著第一晶圓150的精確對準程序可持續使用第一鏡頭130、第二鏡頭132與調整裝置140。於部分實施方式中，持續使用第一鏡頭130、第二鏡頭132與調整裝置140使第二晶圓152對準第一晶圓150的程序包含於接合程序期間所進行的即時且位在接合處的對準補償程序。插銷件144的壓力可致使第二晶圓152壓抵第一晶圓150，並有利於第一晶圓150與第二晶圓152的接合程序。於部 分實施方式中，第二晶圓152可被壓抵在第一晶圓150持續一段時間。於部分實施方式中，第一晶圓150與第二晶圓152於施加力量125的其間可透過熱源(未繪示)而被加熱。
如第6圖所示，於施加壓力的預定時間後，熱源可停止對第一晶圓150與第二晶圓152的加熱，且第二晶圓152可自第二晶圓支撐座124釋放。於部分實施方式中，可降低自真空幫浦104b的吸力，並因此第二晶圓152可自第二晶圓支撐座124釋放。接著，自第二晶圓支撐座124釋放的第二晶圓152會落下至第一晶圓150，且第一晶圓150與第二晶圓152會接著接合於一體成為接合晶圓156。於部分實施方式中，於接合期間，在第二晶圓152與第一晶圓150接合於一體時，第一晶圓150為耦接在第一晶圓支撐座114上。於部分實施方式中，插銷件144可自接合晶圓156的第二晶圓152上縮回，以終止將第二晶圓152壓抵在第一晶圓150上。
於部分實施方式中，於將第一晶圓150與第二晶圓152接合於一體成為接合晶圓156之後，第一鏡頭130與第二鏡頭132可用以探測是否有氣泡存在在接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間。於部分實施方式中，第一鏡頭130與第二鏡頭132為用以探測直徑大於約0.1毫米的氣泡。當有氣泡被第一鏡頭130與第二鏡頭132探測到具有超過約15毫米的直徑時，第一晶圓150與第二晶圓152將會當作廢棄物處理，從而避免後續製程產生成本耗損。當第一鏡頭130與第二鏡頭132有探測到氣泡，且此氣泡的直徑小於約15毫米的時候，第一晶圓150與第二晶圓152可接著進行後續程序。舉例 來說，於部分實施方式中，第一晶圓150與第二晶圓152存在有氣泡的部分可以被切除掉。於部分實施方式中，所進行的探測可於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152在耦接在第一晶圓支撐座114的期間進行。舉例來說，所進行的探測可自第二晶圓152自第二晶圓支撐座124移除後開始進行，並持續至將第一晶圓150自第一晶圓支撐座114移除為止。於部分實施方式中，接合程序與探測程序可以是在同地方進行。舉例來說，將第一晶圓150與第二晶圓152接合於一起以及探測是否有氣泡存在在第一晶圓150與第二晶圓152之間是在同一個腔體102內進行。
於部分實施方式中，偵測是否有氣泡存在在接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間的程序是接續進行在降低供予第二晶圓152的吸力之後。於部分實施方中，降低供予第二晶圓152的吸力包含將真空幫浦104b關閉。舉例來說，當自真空幫浦104b的吸力調降後，可由探測器166探測真空幫浦104b的狀態，而驅動器164則可以控制訊號發射器162發射驅動訊號至第一鏡頭130與第二鏡頭132，藉以驅動第一鏡頭130與第二鏡頭132去探測是否有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間。
於部分實施方式中，所進行的探測可藉由擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像來達成。於部分實施方式中，擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像為接續在將第一晶圓150自第一晶圓支撐座114移除後進行。亦即，於部分實施方式中，訊號發射器162可傳遞 驅動訊號至第一鏡頭130與第二鏡頭132，藉以驅動第一鏡頭130與第二鏡頭132去擷取影像。舉例來說，當自真空幫浦104b的吸力調降後，可由探測器166探測真空幫浦104b的狀態，而驅動器164則可以控制訊號發射器162發射驅動訊號至對應的第一鏡頭130與第二鏡頭132，藉以驅動第一鏡頭130與第二鏡頭132去擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像。因此，探測是否有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間可藉由擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像來達成，且擷取影像之程序可於真空幫浦104b的吸力調降後進行。
於部分實施方式中，所進行的探測是光學式探測。舉例來說，所進行的探測可藉由傅里葉轉換紅外光譜(Fourier transform infrared microscopy；FTIR)、X光反射(xray reflection；XRR)、核反應分析(nuclear reaction analysis；NRA)或其組合來達成。於部分實施方式中，影像的視野深度可包含接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間的交界面處。
於部分實施方式中，接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像可由第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者擷取。由於所進行的探測是由第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像來達成，此所進行的探測可稱做為一種非接觸式探測。舉例來說，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者在此可被稱做是光學探測器，且於探測期間，此光學 探測器未接觸接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152。於部分實施方式中，於擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像的時間，第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者為聚焦在接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間的交界面處。
於部分實施方式中，在第一鏡頭130與第二鏡頭132是設置在靠近第二晶圓支撐座124位置處的情況下，由第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者所進行的探測包含自高於第二晶圓152的位置處擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像。於部分實施方式中，由於第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者包含紅外光式感光耦合元件，故擷取影像可使用紅外光達成。
於部分實施方式中，在第二晶圓座122包含具有可透光性的情況下，可透光性的第二晶圓座122可提升紅外光能量133的可辨性。於部分實施方式中，在第一晶圓座112與第二晶圓座122包含玻璃、石英的情況下，可將良好的透光性提供予紅外光能量133，以使紅外光能量133可視得接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間的交界面處。於部分實施方式中，接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像可由被傳遞至顯示單元134，以將接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像顯示出來，從而確認是否有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間。於部分實施方式中，接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像可以灰階模式顯示在顯示單元134中。
於部分實施方式中，於探測結束且確認是否有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間之後，若探測結果為沒有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間，則接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152可自第一晶圓支撐座114卸下並自接合模組206A移除。接著，可將接合晶圓156移動至接續程序的裝置或腔體。此外，另一對待接合的晶圓也會被允許放入至接合模組206A之中，且前述所提的接合程序也會施行在此另一對待接合的晶圓上。藉由探測並確認是否有氣泡，可提升晶圓製造的良率。
於部分實施方式中，於探測結束且確認是否有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間之後，若探測結果為有氣泡存在於接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間，則另一對待接合的晶圓就不會被允許放入至接合模組206A之中。再者，當在接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152之間有探測到氣泡的時候，可進行清潔程序，且接合晶圓156可被傳遞至清潔模組205，以進行清潔。於部分實施方式中，於清潔程序進行的期間，第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124的其中至少一者可被清潔，以移除汙染物，像是將汙染物自第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124的表面上移除。於部分實施方式中，當在第一晶圓150與第二晶圓152之間偵測到氣泡時，由接合模組206A所進行的程序將中止。舉例來說，真空幫浦104a會被中止或暫停，且因此也不會有吸力施加在第一晶圓150上。此外，當接合模 組206A所進行的程序中止時，不會有其他晶圓被送入至接合模組206A。於部分實施方式中，在進行清潔程序後，另一對待進行接合程序的晶圓可被置入於容置第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124於其中的腔體102內。舉例來說，可待清潔程序完成後再將第三晶圓置入。
第7圖為根據本揭露內容的部分實施方式繪示接合裝置中的晶圓所進行的步驟S10-S60的流程圖。步驟S10涉及將晶圓耦合至晶圓支撐座。步驟S20涉及將晶圓接合於一起。步驟S30涉及擷取接合晶圓的影像。步驟S40涉及確認是否有氣泡存在於接合晶圓之間。步驟S50涉及將接合晶圓自接合模組移出。步驟S60涉及檢查接合模組。
於步驟S10之中，超過一個的晶圓會被置入於接合裝置的腔體內，並接著分別耦合至晶圓支撐座。於步驟S10之後，晶圓將會分別具有朝向彼此的表面。於步驟S20之中，將晶圓接合。於步驟S20之後，接合於一起的晶圓成為接合晶圓，且此接合晶圓會與其中一個晶圓支撐座接觸。
於步驟S30之中，接合晶圓的影像可由紅外光鏡頭擷取，其中紅外光鏡頭於接合晶圓尚耦合在晶圓支撐座上之時擷取影像。於步驟S30之後，由紅外光鏡頭所擷取之接合晶圓的影像可被傳送至顯示單元。於步驟S40之中，可依據接合晶圓的影像判斷有無氣泡存在於接合晶圓之中。舉例來說，氣泡可透過其在影像中的不同對比度而被分辨出來。於步驟S40之後，若影像顯示出接合晶圓為可接受的，則接續進入步驟S50。舉例來說，若影像顯示為沒有氣泡，則接合晶圓為可接 受的。於步驟S50之中，接合晶圓會自接合模組的腔體移出，使得接合晶圓可被傳遞至進行接續製程的裝置、腔體或空間。於步驟S40之後，若影像顯示為存在氣泡，則接續進入步驟S60。於步驟S60之中，會對接合裝置進行檢查。舉例來說，接合模組可被檢查，以確認是有存在任何顆粒吸附在晶圓支撐座的其中一者的表面上，並接著進行清潔程序來移除顆粒。
第8圖繪示另一個接合模組，其標記為接合模組206B，接合模組206B可具有接合模組206A的部分特徵。具體來說，接合模組206B包含第一鏡頭130與第二鏡頭132，其實質上是與前述接合模組206A的鏡頭相同。與前述的差異為，接合模組206B的第一鏡頭130與第二鏡頭132為設置在鄰近於第一晶圓支撐座114之處。第一鏡頭130與第二鏡頭132之中的任一者的位置為低於第一晶圓支撐座114以及第二晶圓支撐座124。對此，由第一鏡頭130與第二鏡頭132的其中至少一者所進行的探測包含自第一晶圓150之下的位置擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像。
第9圖繪示另一個接合模組，其標記為接合模組206C，接合模組206C可具有接合模組206A的部分特徵。具體來說，接合模組206C包含第一鏡頭130與第二鏡頭132，其實質上是與前述接合模組206A的鏡頭相同。與前述的差異為，接合模組206C更包含第三鏡頭136，其可用以擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像。於部分實施方式中，第三鏡頭136為紅外光鏡頭。於部分實施方式中，由第三鏡頭136所擷取之接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓 152的影像會被傳送至顯示單元134，以將其顯示。於部分實施方式中，接合模組206C的第一鏡頭130與第二鏡頭132於接合程序期間被驅動，而接合模組206C的第三鏡頭136為於接合程序之後被驅動。舉例來說，鏡頭控制單元例如像是電子計算機，可用以控制第一鏡頭130與第二鏡頭132的啟動程序早於第三鏡頭136的啟動程序。於部分實施方式中，第三鏡頭136透過鏡頭控制單元電性連接至控制器160的訊號發射器162，而控制器160的訊號發射器162可傳送驅動訊號至第三鏡頭136，以啟動或驅動第三鏡頭136去擷取接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像。
第10圖繪示另一個接合裝置，其標記為接合裝置100B，接合裝置100B可具有接合裝置100A的部分特徵。具體來說，接合裝置100B包含接合模組206A，其實質上是與前述接合裝置100A的模組相同。與前述的差異為，第三鏡頭136與控制器180為位在傳送空間207內並位在接合模組206A的腔體102之外。
於部分實施方式中，控制器180包含訊號發射器182、驅動器184以及探測器186。訊號發射器182電性連接至第三鏡頭136與驅動器184，而驅動器184電性連接至探測器186。於部分實施方式中，探測器186為用以探測接合晶圓156是否位在傳送空間207內。當接合晶圓156被探測到是位在傳送空間207內之時，驅動器184可用以控制訊號發射器182去將驅動訊號發送至第三鏡頭136。於部分實施方式中，探測器186包含光學感測器，且探測器186可依據光學感測器的視野探測 接合晶圓156是否位在傳送空間207內。於部分實施方式中，探測器186包含壓力感測器，且探測器186可依據壓力感測器自傳遞模組208的移動裝置感測到的壓力去探測接合晶圓156是否位在傳送空間207內。
於部分實施方式中，在接合晶圓156形成於腔體102內之後，接合晶圓156可由傳遞模組208的移動裝置移動，並自腔體102透過傳送空間207移動至晶圓傳送盒工作臺202。於部分實施方式中，在接合晶圓156形成於腔體102內之後，接合晶圓156可由傳遞模組208的移動裝置移動，並自腔體102透過傳送空間207移動至晶圓承載台。當接合晶圓156移動至傳送空間時，接合晶圓156可由探測器186探測，且接合晶圓156接著會在傳送空間207內停留一段預定時間。在此預定時間內，接合晶圓156會在傳送空間207內受到探測。接著，訊號發射器182可發送驅動訊號至第三鏡頭136，以驅動第三鏡頭136去擷取接合晶圓156的影像。因此，探測是否有氣泡存在於接合晶圓156的晶圓間之步驟是在接合晶圓156位於傳送空間207內進行。於部分實施方式中，當第三鏡頭136擷取接合晶圓156的影像的時候，接合晶圓156為靜止於傳送空間207內。於部分實施方式中，當第三鏡頭136擷取接合晶圓156的影像的時候，接合晶圓156是由傳遞模組208的移動裝置固定住。於部分實施方式中，在擷取接合晶圓156的影像之後，接合晶圓156可由傳遞模組208的移動裝置移動至晶圓傳送盒工作臺202或晶圓承載台。
第11圖繪示另一個接合模組，其標記為接合模組 206D，接合模組206D可具有接合模組206A的部分特徵。具體來說，接合模組206D包含第一鏡頭130與第二鏡頭132，其實質上是與前述接合模組206A的鏡頭相同。與前述的差異為，接合模組206D更包含光學發射器137，其位置為高於第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124，且接合模組206D更包含光學接受器138，其位置為低於第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124。因此，第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124會位在光學發射器137與光學接受器138之間。光學發射器137可用以發射紅外光能量至光學接受器138。由於第一晶圓支撐座114與第二晶圓支撐座124會位在光學發射器137與光學接受器138之間，故紅外光能量會穿過接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152。接著，光學接受器138會接受穿過接合晶圓的紅外光能量，並因此光學接受器138可將接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的其中至少一者的影像接收於其中。於部分實施方式中，形成於光學接受器138之中的接合晶圓156的第一晶圓150與第二晶圓152的影像會被傳送至顯示單元134，以將其顯示。於部分實施方式中，接合模組206D的第一鏡頭130與第二鏡頭132會於接合期間被驅動，而接合模組206D的光學發射器137與光學接受器138是於接合程序後驅動。舉例來說，鏡頭控制單元172例如像是電子計算機，可用以控制第一鏡頭130與第二鏡頭132的啟動程序早於光學發射器137與光學接受器138的啟動程序。於部分實施方式中，光學發射器137透過鏡頭控制單元172電性連接至訊號發射器162，而訊號發射器162可傳送訊號至光學發射器 137，以啟動光學發射器137去朝著光學接受器138發射紅外光能量。
綜上所述，當接合晶圓尚耦合於晶圓支撐座的時候，接合晶圓的影像可由鏡頭擷取，以探測是否有氣泡存在於接合晶圓之間。若影像顯示為未有氣泡存在於接合晶圓之間，則可將接合晶圓移動至後續程序的裝置或腔體內，從而提升接合晶圓於後續程序的良率。另一方面，若影像顯示為有氣泡存在於接合晶圓之間，則可對接合裝置進行清潔程序，以防止氣泡形成於接續放入的進行接合的晶圓之間。
根據本揭露內容的多個實施例，其提供一種晶圓的接合方法，包含以下步驟。將第一晶圓耦接至接合裝置的第一支撐座，並將第二晶圓耦接至接合裝置的第二支撐座。在第一晶圓耦接至第一支撐座的情況下，將第二晶圓接合至第一晶圓。探測是否有氣泡存在於接合裝置中該第一晶圓與第二晶圓之間。
於部分實施方式中，所進行的探測包含進行光學式探測。
於部分實施方式中，所進行的探測藉由傅里葉轉換紅外光譜、X光反射、核反應分析或其組合來進行。
於部分實施方式中，方法更包含當探測到有氣泡存在在接合的第一晶圓與第二晶圓之間時，清潔接合裝置的腔體，其中腔體用以容置第一支撐座與第二支撐座。
於部分實施方式中，方法更包含待清潔程序完成後再將第三晶圓置入。
於部分實施方式中，所進行的探測包含透過紅外光鏡頭擷取接合的第一晶圓與第二晶圓的影像。
於部分實施方式中，所進行的接合包含將第二晶圓自第二支撐座釋放，使得第二晶圓接合至第一晶圓，其中所進行的探測的時序為在所進行的釋放之後。
於部分實施方式中，所進行的探測是在接合的第一晶圓與第二晶圓尚耦和於第一支撐座的情況下進行。
於部分實施方式中，接合的第一晶圓與第二晶圓自第一支撐座透過接合裝置內的傳送空間移動至晶圓承載台，且所進行的探測是在接合的第一晶圓與第二晶圓位在傳送空間內的情況下進行。
於部分實施方式中，所進行的探測是使用光學式探測器進行，且於探測期間，光學式探測器未接觸接合的第一晶圓與第二晶圓。
根據本揭露內容的多個實施例，其提供一種晶圓的接合方法，包含以下步驟。將第一晶圓耦接至第一支撐座，並將第二晶圓耦接至第二支撐座。在第一晶圓耦接至第一支撐座的情況下，將第二晶圓接合至第一晶圓。擷取接合的第一晶圓與第二晶圓的影像。於擷取後，將接合的第一晶圓與第二晶圓移動至晶圓承載台。
於部分實施方式中，所進行的接合包含將第二晶圓自第二支撐座釋放，使得第二晶圓接合至第一晶圓，其中所進行的擷取的時序為在所進行的釋放之後。
於部分實施方式中，影像的景深包含取接合的第 一晶圓與第二晶圓之間的交界面處。
於部分實施方式中，方法更包含當有氣泡被擷取於影像中的時候，清潔第一支撐座。
於部分實施方式中，方法更包含當有氣泡被擷取於影像中的時候，清潔第二支撐座。
於部分實施方式中，所擷取的影像為透過使用紅外光形成。
根據本揭露內容的多個實施例，其提供一種裝置，包含第一晶圓支撐座、第二晶圓支撐座、紅外光鏡頭以及控制器。第一晶圓支撐座用以固定第一晶圓。第二晶圓支撐座相對第一晶圓支撐座設置，且第二晶圓支撐座用以固定以及釋放第二晶圓。控制器用以控制紅外線相機，以使紅外線相機在第二晶圓支撐座釋放第二晶圓後，擷取第一晶圓與第二晶圓的影像。
於部分實施方式中，紅外光相機為朝著第一晶圓支撐座與第二晶圓支撐座之間的空間對準。
於部分實施方式中，第二晶圓支撐座具有至少一孔洞以及連通孔洞的真空幫浦。控制器用以降低自真空幫浦的吸力，以釋放第二晶圓，並用以控制紅外光鏡頭，以使紅外線相機在真空幫浦的吸力降低後，擷取第一晶圓與第二晶圓的影像。
於部分實施方式中，裝置更包含腔體，腔體容置第一晶圓支撐座與第二晶圓支撐座，且紅外光鏡頭為位於腔體之外。
雖然本發明實施例已以多種實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明實施例任何熟習此技藝者，在不脫離本發明實施例之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明實施例之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (1)

  1. 一種晶圓的接合方法，包含：將一第一晶圓耦接至一接合裝置的一第一支撐座，並將一第二晶圓耦接至該接合裝置的一第二支撐座；在該第一晶圓耦接至該第一支撐座的情況下，將該第二晶圓接合至該第一晶圓；以及探測是否有氣泡存在於該接合裝置中的該第一晶圓與該第二晶圓之間。
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