TW202101134A - 接合裝置及接合方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之目的在適切地進行接合之中的基板彼此之位置對準。本發明係將第1基板與第2基板加以接合的接合裝置，其包含：第1固持部，固持前述第1基板；第2固持部，固持前述第2基板；第1拍攝部，設於前述第1固持部，拍攝固持在前述第2固持部的前述第2基板；第1光照射部，設於前述第1固持部，於前述第1拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至前述第2基板；第2拍攝部，設於前述第2固持部，拍攝固持在前述第1固持部的前述第1基板；及第2光照射部，設於前述第2固持部，於前述第2拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至前述第1基板；且前述第1光照射部及前述第2光照射部各自連接有：第1光源，照射白光。

Description

接合裝置及接合方法
本說明書係關於接合裝置及接合方法。
專利文獻1揭示了一種在曝光裝置之中的、形成有電路圖案的倍縮光罩和形成於晶圓上的圖案之位置對準方法。依據專利文獻1，係藉由接物鏡等來拍攝並偵測附設於晶圓上的對齊記號之像，及配置在與晶圓共軛之平面內的指標板上的指標記號之像。在該拍攝中，例如，將具有既定波長範圍的照明光，經由光纖而照射至晶圓上。或者，有時也不使用光纖，而以利用鏡子反射的反射光亦或直接以燈具來照射晶圓。
[專利文獻]
[專利文獻1]國際專利公開2006／025386號公報
（發明所欲解決之問題）
本說明書之技術係適切地進行接合之中的基板彼此之位置對準。 （解決問題之方式）
本說明書的一態樣，係將第1基板與第2基板加以接合的接合裝置，其包含：第1固持部，固持前述第1基板；第2固持部，固持前述第2基板；第1拍攝部，設於前述第1固持部，拍攝固持在前述第2固持部的前述第2基板；第1光照射部，設於前述第1固持部，於前述第1拍攝部所進行的拍攝之際將光照射至前述第2基板；第2拍攝部，設於前述第2固持部，拍攝固持在前述第1固持部的前述第1基板；及第2光照射部，設於前述第2固持部，於前述第2拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至前述第1基板；且前述第1光照射部及前述第2光照射部各自連接有照射白光的第1光源。 （發明之效果）
依據本說明書，能適切地進行接合之中的基板彼此之位置對準。
（實施發明之較佳形態）
近年來，半導體元件的高度積體化持續進展。在將高度積體化的複數之半導體元件配置在水平面內，並將此等半導體元件以配線連接而產品化之情形，有以下顧慮：配線長度增加，因此配線的電阻變大、又配線延遲變長。
所以，有人提案使用將半導體元件三維地疊層的三維積體技術。在此三維積體技術中，例如進行將2片半導體晶圓（以下稱為「晶圓」。）加以接合，形成疊合晶圓。在此疊合晶圓之形成中，對於接合的晶圓之表面進行電漿處理，藉以將該表面加以改質，而且將純水供給至受到改質的表面使該表面親水化。並且，受到親水化的晶圓之表面彼此藉由凡德瓦爾力及氫鍵（分子間作用力）而接合。
圖1係顯示將上晶圓W與下晶圓S加以貼合而形成的疊合晶圓T之構成之概略的側視圖。以下，將上晶圓W中，與下晶圓S接合的面稱為正面Wa，與正面Wa相反側的面稱為背面Wb。同樣，將下晶圓S中，與上晶圓W接合的面稱為正面Sa，與正面Sa相反側的面稱為背面Sb。
作為第1基板的上晶圓W，係例如矽晶圓等半導體晶圓，且於正面Wa形成有：元件層（未圖示），包含複數之電子迴路等元件。又，元件層更形成有氧化膜Fw，例如SiO2 膜（TEOS膜）等透明膜。
又，氧化膜Fw形成有：複數之對齊記號A，在與下晶圓S接合之際用以調節與該下晶圓S之水平方向的位置。另，對齊記號A的數量還有配置不限定於圖示之例，可任意決定。
作為第2基板的下晶圓S，係例如矽晶圓等半導體晶圓，正面Sa形成有氧化膜Fs，例如SiO2 膜（TEOS膜）。又，下晶圓S作為保護上晶圓W之正面Wa的元件層之保護件而發揮功能。另，下晶圓S之正面Sa形成有複數之元件之情形，則與上晶圓W同樣，於正面Sa形成元件層（未圖示）。
又，氧化膜Fs形成有：複數之對齊記號B，在與上晶圓W接合之際用以調節與該上晶圓W之水平方向的位置。另，對齊記號B的數量還有配置不限定於圖示之例，可任意決定。
另，將該上晶圓W與下晶圓S加以接合之際，實際上係前述氧化膜Fw的表面與氧化膜Fs的表面受到接合，但為了說明的簡略化，在以下的說明中，有時說明為將「上晶圓W之正面Wa與下晶圓S之正面Sa」加以接合。
於形成上述疊合晶圓T之際，上晶圓W與下晶圓S在水平方向的位置對準（對齊）為重要。該對齊如下進行：藉由拍攝手段（例如CCD相機）來依序逐次拍攝對齊記號A、B，並根據拍攝到的影像，使對齊記號A與對齊記號B的水平方向位置符合。
此外，在此種對齊中拍攝對齊記號A、B之際，對於上晶圓W及下晶圓S之正面Wa、Sa照射照明光。就此種照明光而言，一般使用例如紅光。
然而，如此將紅光照射至正面Wa、Sa來進行拍攝之情形，有時在形成於上晶圓W及下晶圓S之正面Wa、Sa的氧化膜Fw、Fs（透明膜）中發生光的干涉。並且，如此發生光的干涉時，拍攝到的影像之明亮度還有對比度會大幅變化，有時無法適切地辨識對齊記號A、B。
照射至上晶圓W上的照明光，如圖2所示在各層重複反射、折射，但在例如形成於上晶圓W上的氧化膜Fw之膜厚在平面內不均勻之情形，在上晶圓W的平面內，照明光的反射率不固定。此種情形，在氧化膜Fw中發生照明光的干涉而改變拍攝的影像之明亮度還有對比度，在上晶圓W的平面內，對齊記號A、B之辨識色產生變化。並且，如此對齊記號A、B之辨識色改變之情形，對齊記號A、B的位置辨識精度降低。亦即，習知的接合裝置之中的對齊還有改善的餘地。
所以，本案發明人特意進行檢討而察知，使用具有廣波段之波長的白光來作為拍攝對齊記號之際的照明光，能藉以提昇位置辨識精度。在此，依據專利文獻1之記載，已揭示有在曝光裝置之中的上晶圓W在水平方向的位置對準中，照射白光作為照明光。然而，在專利文獻1並無關於使用白光的優越性之記載。又，以往並未有人如本案發明人察知在接合裝置中採用白光。
本說明書之技術係適切地進行接合之中的基板彼此之位置對準。以下參照圖式來說明本實施形態之接合裝置。另，在本說明書及圖式中，於實質上具有同一功能構成的元件，藉由標註同一符號而省略重複說明。
首先說明具備本實施形態之接合裝置的接合系統1之構成。圖3、圖4分別係示意性顯示接合系統1之構成的概略之俯視圖及側視圖。另，以下，為了明確位置關係，規定出彼此正交的X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，並將Z軸正向定為垂直朝上的方向。
如圖3所示，接合系統1具有將搬入搬出站2與處理站3連接成一體的構成。搬入搬出站2與外部之間有例如匣盒Cw、Cs、CT 搬入搬出，匣盒Cw、Cs、CT 分別可收容複數之上晶圓W、複數之下晶圓S、複數之疊合晶圓T。處理站3具備對於上晶圓W、下晶圓S施加處理的各種處理裝置。
搬入搬出站2設有匣盒載置台10。在圖示之例中，匣盒載置台10在X軸方向上成一列地自由載至複數個例如4個匣盒Cw、Cs、CT 。另，載置在匣盒載置台10的匣盒Cw、Cs、CT 之個數不限定於本實施形態，可任意決定。
搬入搬出站2設有：晶圓搬運區域20，與匣盒載置台10相鄰。晶圓搬運區域20設有：晶圓搬運裝置22，在往X軸方向延伸的搬運道21上自由移動。晶圓搬運裝置22具有：搬運臂23，固持並搬運上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T。搬運臂23構成為在水平方向、垂直方向、繞水平軸及繞垂直軸自由移動。另，搬運臂23的數量還有構成不限定於本實施形態，可採取任意構成。並且，晶圓搬運裝置22構成為可將上晶圓W、下晶圓S及疊合晶圓T搬運至匣盒載置台10的匣盒C及後述的過渡裝置60、61。
處理站3設有具備各種裝置的複數個例如3個處理區塊G1～G3。例如處理站3之正面側（圖3的X方向負向側）設有第1處理區塊G1，處理站3的背面側（圖3的X方向正向側）設有第2處理區塊G2。又，處理站3的搬入搬出站2側（圖3的Y方向負向側）設有第3處理區塊G3。
第1處理區塊G1配置有表面改質裝置30。在表面改質裝置30中，藉由電漿處理將上晶圓W及下晶圓S加以改質。另，表面改質裝置30之數量還有配置不限定於圖示之例。例如，表面改質裝置30亦可在Y軸方向並排配置複數個。又例如，表面改質裝置30亦可疊層複數個。
第2處理區塊G2配置有表面親水化裝置40及接合裝置50。在表面親水化裝置40中，將純水供給至上晶圓W及下晶圓S進行親水化處理。又，在接合裝置50中，將已施加表面改質處理及親水化處理的上晶圓W與下晶圓S加以接合。
表面親水化裝置40及接合裝置50係沿著Y軸方向自搬入搬出站2起依此順序配置。另，表面親水化裝置40、接合裝置50之數量還有配置不限定於圖示之例。例如，此等表面親水化裝置40與接合裝置50亦可分別疊層。另，接合裝置50的構成將後述。
第3處理區塊G3如圖4所示配置有過渡裝置60、61。過渡裝置60、61自下起依序疊層配置。
如圖3所示，第1處理區塊G1～第3處理區塊G3所圍繞的區域形成有晶圓搬運區域70。晶圓搬運區域70配置有例如晶圓搬運裝置71。
晶圓搬運裝置71具有：搬運臂72，固持並搬運上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T。搬運臂72構成為在水平方向、垂直方向、繞水平軸及繞垂直軸自由移動。另，搬運臂72之數量還有構成不限定於本實施形態，可採取任意構成。並且，晶圓搬運裝置71構成為可將上晶圓W、下晶圓S及疊合晶圓T搬運至周圍的第1處理區塊G1、第2處理區塊G2及第3處理區塊G3內的各種處理裝置。
以上的接合系統1設有控制裝置80。控制裝置80係例如電腦，具有程式存放部（未圖示）。程式存放部存放有控制接合系統1之中的各種處理的程式。又，程式存放部存放有控制上述各種處理裝置還有搬運裝置等驅動系統之動作的程式，用以實現接合系統1之中的後述接合處理。另，上述程式亦可係記錄在電腦可讀取的記憶媒體H，並自該記憶媒體H安裝至控制裝置80。
其次說明上述的接合裝置50之構成。圖5、圖6分別係示意性顯示接合裝置50之構成的概略之俯視圖及側視圖。
接合裝置50如圖5所示，具有可將內部加以密閉的處理容器100。處理容器100的晶圓搬運區域70側之側面形成有晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T的搬入搬出口101，該搬入搬出口101設有開合擋門102。
處理容器100的內部藉由內壁103而劃分有搬運區域R1與處理區域R2。上述的搬入搬出口101形成於搬運區域R1之中的處理容器100之側面。又，內壁103亦形成有上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T的搬入搬出口104。
搬運區域R1的X方向正向側設有：過渡區110，用於暫時性載置上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T。過渡區110形成為例如兩層，可同時載置上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T任兩個。
搬運區域R1設有晶圓搬運機構111。晶圓搬運機構111具有：搬運臂112，固持並搬運上晶圓W、下晶圓S、疊合晶圓T。搬運臂112構成為在水平方向、垂直方向及繞垂直軸自由移動。並且，晶圓搬運機構111構成為可在搬運區域R1內、或搬運區域R1與處理區域R2之間搬運上晶圓W、下晶圓S及疊合晶圓T。
搬運區域R1的X方向負向側設有：位置調節機構120，調節上晶圓W、下晶圓S之水平方向的朝向。在位置調節機構120中，偵測形成於上晶圓W、下晶圓S的缺口部之位置，旋轉上晶圓W、下晶圓S藉以調節該缺口部之位置，調節水平方向的朝向。
又，搬運區域R1設有：翻轉機構130，用以翻轉上晶圓W的正反面。翻轉機構130設有：固持臂131，固持並翻轉上晶圓W。固持臂131構成為在水平方向、垂直方向、繞水平軸及繞垂直軸自由移動。並且，翻轉機構130構成為可在位置調節機構120與後述上夾盤140之間搬運上晶圓W。
處理區域R2如圖5及圖6所示，設有：作為第1固持部的上夾盤140，以底面吸接固持上晶圓W；作為第2固持部的下夾盤141，以頂面載置並吸接固持下晶圓S。下夾盤141設於上夾盤140的下方，構成為可與上夾盤140相向配置。亦即，構成為可與固持在上夾盤140的上晶圓W及固持在下夾盤141的下晶圓S相向配置。
圖7係示意性顯示處理區域R2之內部構成的概略之側視圖。
如圖6、圖7所示，上夾盤140受到上夾盤支持部150所支持。上夾盤支持部150設於處理容器100的內頂面。亦即上夾盤140藉由上夾盤支持部150而固定設置在處理容器100的內頂面。
又，上夾盤支持部150設有：作為第1拍攝部的上部拍攝部151，拍攝固持在下夾盤141的下晶圓S之正面Sa；及作為第1光照射部的上部照射部152，於上部拍攝部151所進行的拍攝之際，朝向下晶圓S照射照明光。上部拍攝部151及上部照射部152設為與上夾盤140相鄰。另，上部拍攝部151、上部照射部152之數量還有配置不限定於此例，可任意決定。
上部拍攝部151使用例如CCD相機。
上部照射部152如圖7所示，連接有作為第1光源的上部光源153。就照射至下晶圓S之正面Sa的光而言，選擇白光（例如白色LED）。
如圖6、圖7所示，下夾盤141受到下夾盤支持部160所支持。下夾盤支持部160連接於移動機構170，構成為使下夾盤141在水平方向、垂直方向及繞垂直軸自由移動。
又，下夾盤支持部160設有：作為第2拍攝部的下部拍攝部161，拍攝固持在上夾盤140的上晶圓W之正面Wa；及，作為第2光照射部的下部照射部162，於下部拍攝部161所進行的拍攝之際，朝向上晶圓W照射照明光。下部拍攝部161及下部照射部162設為與下夾盤141相鄰。另，下部拍攝部161、下部照射部162之數量還有配置不限定於此例，可任意決定。
下部拍攝部161使用例如CCD相機。
下部照射部162如圖7所示，連接有作為第1光源的下部光源163。就照射至上晶圓W之正面Wa的光而言，選擇白光（例如白色LED）。
另，上部照射部152及下部照射部162可分別如圖7所示，獨立設有上部光源153及下部光源163，亦可將共通的光源連接至上部照射部152及下部照射部162。
移動機構170安裝在：成對之軌道171、171，設於下夾盤支持部160的底面側且往Y軸方向延伸。並且下夾盤支持部160構成為沿著軌道171而在Y軸方向自由移動。
又，移動機構170具有往X軸方向延伸的成對之軌道172。並且下夾盤支持部160構成為沿著軌道172而在X軸方向自由移動。
又，處理區域R2設有：目標180，用於進行上部拍攝部151與下部拍攝部161在水平方向的位置對準。目標180於進行上部拍攝部151與下部拍攝部161的對準之際，配置在該上部拍攝部151與下部拍攝部161之間。
本實施形態之接合裝置50構成為如上。其次說明使用具備此種接合裝置50的接合系統1來進行的晶圓之接合處理。圖8係顯示接合處理的主要程序之流程圖。
首先將收容有複數片上晶圓W的匣盒Cw、收容有複數片下晶圓S的匣盒Cs、及空的匣盒CT ，載置於搬入搬出站2的預先決定的匣盒載置板11。其後，藉由晶圓搬運裝置22取出匣盒Cw內的上晶圓W，搬運至第3處理區塊G3的過渡裝置60。
其次，上晶圓W藉由晶圓搬運裝置71而搬運至第1處理區塊G1的表面改質裝置30。在表面改質裝置30中，在減壓爐雰下，處理氣體即氧氣與氮氣受到激發而電漿化、離子化。將此氧離子與氮離子照射至上晶圓W之正面Wa，將該正面Wa加以電漿處理。並且藉此使上晶圓W之正面Wa受到改質（圖8之步驟P1）。
正面Wa受到改質的上晶圓W，藉由晶圓搬運裝置71而搬運至第2處理區塊G2的表面親水化裝置40。在表面親水化裝置40中，使固持在旋轉夾盤的上晶圓W旋轉並且將純水供給至該上晶圓W上。藉此，所供給的純水在上晶圓W之正面Wa上擴散，氫氧基（矽烷基）附著至在表面改質裝置30中受到改質之正面Wa，將該正面Wa加以親水化。又，藉由該純水清洗上晶圓W（圖8的步驟P2）。
其次，上晶圓W藉由晶圓搬運裝置71而搬運至第2處理區塊G2的接合裝置50。搬運至接合裝置50的上晶圓W，經由過渡區110而藉由晶圓搬運機構111而搬運至位置調節機構120。並且藉由位置調節機構120來調節上晶圓W之水平方向的朝向（圖8的步驟P3）。
水平方向的朝向經過調節的上晶圓W，其次傳遞至翻轉機構130的固持臂131。接著，在搬運區域R1中藉由使固持臂131繞水平軸翻轉，而將上晶圓W之正反面翻轉（圖8的步驟P4）。亦即，將上晶圓W之正面Wa朝向下方。
接著，固持臂131繞垂直軸轉動而移動至處理區域R2的上夾盤140下方。並且，藉由上夾盤140吸接固持上晶圓W之背面Wb（圖8的步驟P5）。
對於上晶圓W進行上述步驟P1～P5期間，緊接著該上晶圓W而進行下晶圓S的處理。
首先，藉由晶圓搬運裝置22取出匣盒Cs內的下晶圓S，搬運至處理站3的過渡裝置60。
其次，下晶圓S藉由晶圓搬運裝置71而搬運至表面改質裝置30，使正面Sa受到改質（圖8的步驟P6）。另，步驟P6之中的下晶圓S之正面Sa的改質，係以與上述步驟P1同樣的方法進行。
正面Sa受到改質的下晶圓S，藉由晶圓搬運裝置71而搬運至表面親水化裝置40，將正面Sa加以親水化且一併清洗（圖8的步驟P7）。另，步驟P7之中的下晶圓S之正面Sa的親水化及清洗，係以與上述步驟P2同樣的方法進行。
其次下晶圓S藉由晶圓搬運裝置71而搬運至接合裝置50。搬運至接合裝置50的下晶圓S，經由過渡區110並藉由晶圓搬運機構111而搬運至位置調節機構120。並且，藉由位置調節機構120，調節下晶圓S之水平方向的朝向（圖8的步驟P8）。
水平方向的朝向經過調節的下晶圓S，其次藉由晶圓搬運機構111而移動至處理區域R2的下夾盤141上方。並且，藉由下夾盤141吸接固持下晶圓S之背面Sb（圖8的步驟P9）。
上夾盤140及下夾盤141分別吸接固持有上晶圓W及下晶圓S時，其次進行上晶圓W與下晶圓S之水平方向的對齊（圖8的步驟P10）。
圖9係示意性顯示接合裝置50之中的對齊處理的樣子之說明圖。
在接合裝置50之中的對齊處理中，首先如圖9（a）所示，進行上部拍攝部151與下部拍攝部161之水平方向的位置之調節。具體而言，使下夾盤支持部160在水平方向移動成下部拍攝部161係配置在上部拍攝部151下方。並且，以上部拍攝部151與下部拍攝部161確認共通的目標180，使下夾盤支持部160移動成上部拍攝部151與下部拍攝部161的水平方向位置均一。此時，因為上部拍攝部151係固定在處理容器100，所以僅使下部拍攝部161移動即可，能適切地調節上部拍攝部151與下部拍攝部161的水平方向位置。
接著，如圖9（b）、圖9（c）所示，使下夾盤支持部160在水平方向移動，以下部拍攝部161依序逐次拍攝形成於上晶圓W的複數之對齊記號A。又，與此同時，以上部拍攝部151依序逐次拍攝形成於下晶圓S的複數之對齊記號B。
另，使用此種上部拍攝部151及下部拍攝部161來拍攝對齊記號A、B之際，自上部照射部152及下部照射部162朝向該對齊記號A、B照射照明光。就該照明光而言，例如使用白光Lw。
藉由上部拍攝部151及下部拍攝部161所拍攝的影像，輸出至控制裝置80。控制裝置80根據以上部拍攝部151拍攝的影像與以下部拍攝部161拍攝的影像，如圖9（d）所示，使下夾盤141移動至上晶圓W的對齊記號A與下晶圓S的對齊記號B分別符合一致的位置。
上晶圓W與下晶圓S之對齊完畢時，使下夾盤支持部160在垂直方向移動，進行上夾盤140與下夾盤141之垂直方向位置的調節。藉此進行固持在上夾盤140的上晶圓W與固持在下夾盤141的下晶圓S之垂直方向位置的調節（圖8的步驟P11）。此時的下晶圓S之正面Sa與上晶圓W之正面Wa之間的間隔定為例如50μm～200μm。
其次，進行上晶圓W與下晶圓S之接合處理（圖8的步驟P12）。在接合處理中，係於上晶圓W及下晶圓S分別固持在上夾盤140及下夾盤141的狀態下，藉由使上晶圓W的中心部抵接於下晶圓S的中心部進行推壓而開始。具體而言，因為上晶圓W之正面Wa及下晶圓S之正面Sa在步驟P1及步驟P6中受到改質，所以產生凡德瓦爾力，藉此將上晶圓W之正面Wa與下晶圓S之正面Sa加以接合。再者，因為上晶圓W之正面Wa及下晶圓S之正面Sa在步驟P2、步驟P7中受到親水化，所以該正面Wa、Sa間的親水基氫鍵化，藉此更加強固地接合。
上晶圓W與下晶圓S的中心部抵接而開始接合時，自中心部朝向外周部依序逐次擴大凡德瓦爾力與氫鍵所形成的接合範圍。並且，上晶圓W之正面Wa與下晶圓S之正面Sa在整個面進行抵接時，上晶圓W與下晶圓S之接合完畢，形成疊合晶圓T。
形成的疊合晶圓T藉由晶圓搬運裝置71而搬運至過渡裝置61，其後藉由搬入搬出站2的晶圓搬運裝置22而搬運至匣盒載置板11的匣盒CT 。如此，接合系統1之中的一連串接合處理結束。
依據上述實施形態之接合裝置50，在上晶圓W與下晶圓S之對齊中進行對齊記號A、B的拍攝之際，朝向該上晶圓W及下晶圓S照射白光Lw作為照明光。
在此，如圖1所示，於上晶圓W之正面Wa及下晶圓S之正面Sa形成有透明膜，例如作為氧化膜Fw的SiO2 膜（TEOS膜）之情形，如圖2所示，發生光的干涉，而有如下疑慮：無法適切地辨識對齊記號A、B的位置。
圖10係使用具有不同波長範圍的照明光來拍攝對齊記號A之情形所獲得的拍攝影像的一例。另，就「具有不同波長範圍的照明光」而言，分別使用具有如圖12所示的波長範圍之（a）紅光Lr、（b）藍光Lb、（c）白光Lw來進行對齊記號A之拍攝。具體而言，紅光Lr包含約660nm的波長、藍光Lb包含約465nm的波長，白光Lw包含約430nm～700nm的波長範圍。
如圖10（a）所示，將紅光Lr照射至對齊記號A來進行拍攝之情形，例如在No.1中對齊記號A辨識為白，其外周部辨識為黑，相對於此，在No.7中對比度顛倒，對齊記號A辨識為黑，外周部辨識為白。又，例如在No.7中對齊記號A與外周部之對比度比大，對齊記號A的邊界明確，相對於此，在No.5中對比度比小，邊界不明顯。又，在分別辨識出的對齊記號A中，有時如No.6所示，在周向（四邊形的四邊）上對比度比並不均一。
如圖10（b）所示，將藍光Lb照射至對齊記號A來進行拍攝之情形，與紅光Lr所形成的拍攝結果同樣，在例如No.1中對齊記號A辨識為白、其外周部辨識為黑，相對於此，在No.2中對比度顛倒，對齊記號A辨識為黑、外周部辨識為白。又例如，在No.6中對比度比大，對齊記號A的邊界明確，相對於此，在No.7中對比度比小，對齊記號A的邊界不明顯。又，在分別辨識出的對齊記號A中，有時在周向上對比度比並不均一。
如此，例如使用紅光Lr還有藍光Lb來作為對齊之中的照明光之情形，上部拍攝部151及下部拍攝部161所形成的拍攝結果並不均一。並且，如此在拍攝結果產生偏差之情形，對齊記號A的位置辨識精度降低，會成為產生對齊誤差的原因。
圖11係顯示根據拍攝到的影像資料來辨識對齊記號A的位置之際的處理方法的一例之說明圖。對齊記號A的位置辨識，藉由拍攝到的對齊記號A之邊界來進行。此際，對齊記號A的邊界之辨識，如圖11所示，藉由將拍攝到的影像資料之對比度加以圖表化來進行。
具體而言，如圖11的圖表所示，將拍攝到的影像中的黑色度與白色度分別數值化作為縱軸來圖表化，並將其加以微分藉以計算出極大值，並將顯示該極大值的位置判定為對齊記號A的邊界。
在此，如圖10（a）、圖10（b）所示，因為拍攝到的對齊記號A之對比度顛倒之情形，計算出的前述極大值之正負也會顛倒，所以有如下疑慮：無法適切地辨識邊界。又，拍攝到的對齊記號A的邊界上的對比度比小之情形，數值化的黑色度與白色度之差變小，而有如下疑慮：無法適切地辨識邊界。
如此，對齊記號A的拍攝結果產生偏差之情形，該對齊記號A的位置辨識精度產生偏差，其結果，無法適切地進行上晶圓W與下晶圓S之對齊。
另一方面，得知如圖10（c）所示，將白光Lw照射至對齊記號A來進行拍攝之情形，分別辨識出的對齊記號A之明亮度還有對比度均一，亦即穩定。如此位置辨識精度為均一之情形，上晶圓W與下晶圓S的位置辨識精度在整個面穩定，能適切地進行上晶圓W與下晶圓S之對齊。
此可認為係下述事項所引起：如圖12所示，因為白光Lw係具有寬闊波長波段（複數之波長波段）的光，所以能將透明膜之中的光的干涉之影響平均化。具體而言可認為，例如即使在白光Lw所具有的紅光Lr成分之波長波段中發生光的干涉之情形下，亦能藉由其它波段（例如藍光Lb成分之波長波段）的光來適切地辨識對齊記號A的邊界，不受一部分波長波段之中的光的干涉之影響，而能獲得均一的拍攝結果。
如此藉由將白光Lw照射至上晶圓W及下晶圓S，能獲得穩定的拍攝結果，亦即，能不受透明膜之中的光之干涉的影響而適切地進行對齊。並且藉此能適切地進行上晶圓W與下晶圓S之接合。
另，依據上述實施形態，白光Lw係使用白色LED作為第1光源來照射，但白光Lw之照射方法並不限於此。例如，亦可藉由使複數色（例如紅、綠、藍）的光同時發光，而造出如圖12所示的廣波段波長照明，合成出白光Lw。
另，如上所述，白光Lw能將光之干涉的影響平均化而獲得均一的拍攝結果，但另一方面，與使用紅光Lr還有藍光Lb來進行拍攝之情形相較而言，拍攝影像的解析度（對齊記號A的邊界上的對比度比）降低。亦即，如圖10所示，拍攝到對齊記號A的邊界暈開成均一。
然而，照射白光Lw來進行拍攝之情形，因為解析度在對齊記號A的整周（四邊形的四邊）上均勻地降低，所以在對齊記號A的周向上，位置辨識精度不產生偏差。亦即，對齊精度不會惡化。
另，在上述實施形態中，上部照射部152及下部照射部162分別連接有用於照射白光Lw的上部光源153、下部光源163，但連接至上部照射部152及下部照射部162的光源之數量並不限定於此。
例如，如圖13所示，上部光源153及下部光源163亦可更分別連接有：上部光源154，作為用以照射白色以外的光（例如紅光Lr）之第2光源；及下部光源164，作為第2光源。此種情形，此等上部光源153、154、及下部光源163、164，宜構成為可藉由光路切換部155、165而分別切換照射的光。
如上所述，照射紅光Lr還有藍光Lb來進行對齊記號A的拍攝之情形，拍攝結果（例如明亮度還有對比度比）並不均一，另一方面，比起使用白光Lw來進行拍攝之情形，有時會提昇拍攝影像的解析度。並且，如此能以高解析度獲得拍攝資料之情形，能更加適切地辨識對齊記號A的邊界，亦即，能提昇對齊精度。
所以，如圖13所示，藉由將複數之光源連接至上部光源153及下部光源163，能根據上晶圓W及下晶圓S的表面狀態（例如透明膜的形成厚度還有其面內均勻性）來變更照射的光。
具體而言，亦可構成為例如於平常時照射紅光Lr來進行對齊，於無法獲得期望的位置辨識精度之情形照射白光Lw。又亦可使其例如於平常時照射白光Lw來進行對齊，於必須要更高對齊精度之情形照射紅光Lr。
又例如，亦可預先量測形成於搬入至接合裝置50的上晶圓W、下晶圓S之透明膜的面內均勻性，根據量測到的面內均勻性來切換紅光Lr與白光Lw之照射。
又，亦可例如於上晶圓W或下晶圓S已形成有產生光之干涉的透明膜之情形照射白光Lw，未形成有透明膜之情形照射紅光Lr。
另，上部照射部152及下部照射部162可分別如圖7所示，獨立設有上部光源153及下部光源163，亦可將共通的光源連接至上部照射部152及下部照射部162。
另，連接至上部照射部152及下部照射部162之光源的數量不限定於上述說明之例，而可分別連接更多數的光源。
另，如上所述藉由複數色之光的同時發光來合成出白光Lw之情形，亦可將作為照射白光的第1光源之上部光源153與作為照射白色以外之光的第2光源之上部光源154加以併用。同樣地，亦可將作為第1光源的下部光源163與作為第2光源的下部光源164加以併用。
本次揭示的實施形態在全部各點均係例示，應認為其並非限制性。上述實施形態亦可在不脫離附加申請專利範圍及其主旨精神下，以各種形態進行省略、取代、變更。
例如，本說明書之技術內容，在上述實施形態中係應用於接合裝置，但只要係必須要對齊的裝置，亦可應用在其它裝置，例如成形裝置。
另，如下構成亦屬於本說明書的技術範圍。 （1）一種接合裝置，係將第1基板與第2基板加以接合，其包含： 第1固持部，固持前述第1基板； 第2固持部，固持前述第2基板； 第1拍攝部，設於前述第1固持部，拍攝固持在前述第2固持部的前述第2基板； 第1光照射部，設於前述第1固持部，於前述第1拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至前述第2基板； 第2拍攝部，設於前述第2固持部，拍攝固持在前述第1固持部的前述第1基板；及 第2光照射部，設於前述第2固持部，於前述第2拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至前述第1基板； 且前述第1光照射部及前述第2光照射部各自連接有：第1光源，照射白光。 依據前述（1），藉由將白光照射至基板上並進行拍攝，能提昇形成於基板上的對齊記號之位置辨識精度。
（2）如前述（1）記載之接合裝置，其中， 前述第1光照射部及前述第2光照射部連接有：第2光源，照射白色以外的光； 且前述第1光照射部及前述第2光照射部可切換來自前述第1光源的光之照射與來自前述第2光源的光之照射。 依據前述（2），因為可因應於形成於基板上的透明膜之狀況來切換照射的光，所以能進一步提昇對齊記號之位置辨識精度。
（3）一種接合方法，係將基板彼此加以接合，其包含以下步驟： 對準步驟，進行第1基板與第2基板之位置對準；及 接合步驟，將前述第1基板與前述第2基板加以接合； 且在前述對準步驟中，包含以下步驟： 第2基板拍攝步驟，拍攝由第1光照射部照射光的前述第2基板；及 第1基板拍攝步驟，拍攝由第2光照射部照射光的前述第1基板； 且自前述第1光照射部及前述第2光照射部各自照射的光，係自第1光源照射的白光。
（4）如前述（3）記載之接合方法，其中， 前述第1光照射部及前述第2光照射部各自連接有：第2光源，照射白色以外的光； 且前述第1光照射部及前述第2光照射部可切換來自前述第1光源的光之照射與來自前述第2光源的光之照射。
（5）如前述（4）之接合方法，其中， 前述第1光照射部， 於前述第2基板形成有透明膜之情形，自前述第1光源照射光， 於前述第2基板未形成有透明膜之情形，自前述第2光源照射光。
（6）如前述（4）或前述（5）記載之接合方法，其中， 前述第2光照射部， 於前述第1基板形成有透明膜之情形，自前述第1光源照射光， 於前述第1基板未形成有透明膜之情形，照射來自前述第2光源的光。
1:接合系統 2:搬入搬出站 3:處理站 10:匣盒載置台 20:晶圓搬運區域 21:搬運道 22:晶圓搬運裝置 23:搬運臂 30:表面改質裝置 40:親水化裝置 50:接合裝置 60,61:過渡裝置 70:晶圓搬運區域 71:晶圓搬運裝置 72:搬運臂 80:控制裝置 100:處理容器 101,104:搬入搬出口 102:開合擋門 103:內壁 110:過渡區 111:晶圓搬運機構 112:搬運臂 120:位置調節機構 130:翻轉機構 131:固持臂 140:上夾盤 141:下夾盤 150:上夾盤支持部 151:上部拍攝部 152:上部照射部 153,154:上部光源 155,165:光路切換部 160:下夾盤支持部 161:下部拍攝部 162:下部照射部 163,164:下部光源 170:移動機構 171,172:軌道 180:目標 A,B:對齊記號 C,Cw,Cs,CT:匣盒 Fw,Fs:氧化膜 G1~G3:處理區塊 H:記憶媒體 Lw:白光 R1:搬運區域 R2:處理區域 S:下晶圓 Sa,Wa:正面 Sb,Wb:背面 T:疊合晶圓 W:上晶圓
[圖1]係示意性顯示疊合晶圓之構成的概略之側視圖。 [圖2]關於光的干涉之說明圖。 [圖3]係示意性顯示接合系統之構成的概略之俯視圖。 [圖4]係示意性顯示接合系統之構成的概略之側視圖。 [圖5]係示意性顯示接合裝置之構成的概略之俯視圖。 [圖6]係示意性顯示接合裝置之構成的概略之前視圖。 [圖7]係示意性顯示接合裝置之構成的概略之側視圖。 [圖8]係顯示接合處理的主要程序之流程圖。 [圖9]（a）～（d）係顯示接合裝置之中的對齊處理的主要構成之說明圖。 [圖10] （a）～（c）係顯示對齊記號的拍攝結果之說明圖。 [圖11]係顯示拍攝結果的分析方法之說明圖。 [圖12]係顯示照射之光的波長段之說明圖。 [圖13]係示意性顯示接合裝置之其它構成的概略之側視圖。
A:對齊記號

Claims (6)

  1. 一種接合裝置，用來將第1基板與第2基板加以接合，包含： 第1固持部，用以固持該第1基板； 第2固持部，用以固持該第2基板； 第1拍攝部，設於該第1固持部，用以拍攝固持在該第2固持部的該第2基板； 第1光照射部，設於該第1固持部，於該第1拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至該第2基板； 第2拍攝部，設於該第2固持部，用以拍攝固持在該第1固持部的該第1基板；及 第2光照射部，設於該第2固持部，於該第2拍攝部所進行的拍攝之際，將光照射至該第1基板； 且該第1光照射部及該第2光照射部各自連接有照射白光的第1光源。
  2. 如請求項1之接合裝置，其中， 該第1光照射部及該第2光照射部連接於第2光源，該第2光源照射白色以外的光； 且該第1光照射部及該第2光照射部可切換來自該第1光源的光之照射與來自該第2光源的光之照射。
  3. 一種接合方法，用來將基板彼此接合，包含以下步驟： 對準步驟，進行第1基板與第2基板之位置對準；及 接合步驟，將該第1基板與該第2基板加以接合； 且在該對準步驟，包含以下步驟： 第2基板拍攝步驟，拍攝由第1光照射部照射光的該第2基板；及 第1基板拍攝步驟，拍攝由第2光照射部照射光的該第1基板； 且自該第1光照射部及該第2光照射部各自照射的光，係自第1光源照射的白光。
  4. 如請求項3之接合方法，其中， 該第1光照射部及該第2光照射部各自連接於第2光源，該第2光源照射白色以外的光； 且該第1光照射部及該第2光照射部可切換來自該第1光源的光之照射與來自該第2光源的光之照射。
  5. 如請求項4之接合方法，其中， 該第1光照射部， 於該第2基板形成有透明膜之情形，自該第1光源照射光， 於該第2基板未形成有透明膜之情形，自該第2光源照射光。
  6. 如請求項4或5之接合方法，其中， 該第2光照射部， 於該第1基板形成有透明膜之情形，自該第1光源照射光， 於該第1基板未形成有透明膜之情形，自該第2光源照射光。
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