TW202331888A - 接合裝置及接合方法 - Google Patents

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福島秀行
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

[課題]提供一種提升基板彼此之接合精度的技術。 [解決手段]接合裝置，係接合第1基板與第2基板。前述接合裝置，係具備有：第1保持部；第2保持部；移動部；第1變形部；第2變形部；及控制部。前述第1保持部，係從上方吸附保持前述第1基板。前述第2保持部，係在比前述第1保持部更下方，從下方吸附保持前述第2基板。前述移動部，係使前述第1保持部與前述第2保持部相對地移動。前述第1變形部，係使被保持於前述第1保持部之前述第1基板的中央部朝下方突出。前述第2變形部，係使被保持於前述第2保持部之前述第2基板的中央部朝上方突出。前述控制部，係藉由控制前述移動部、前述第1變形部及前述第2變形部的方式，進行使前述第1基板與前述第2基板之中央部彼此接觸的控制。前述控制部，係進行「因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量」之控制。

Description

接合裝置及接合方法
本揭示，係關於接合裝置及接合方法。
記載於專利文獻1之接合裝置，係在接合上晶圓與下晶圓之際，使上晶圓的中央部朝下方變形且使上晶圓與下晶圓之中央部彼此接觸，並將上晶圓與下晶圓之接觸的區域從中央部擴展至周緣部。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-229787號公報
[本發明所欲解決之課題]
本揭示之一態樣，係提供一種提升基板彼此之接合精度的技術。 [用以解決課題之手段]
本揭示之一態樣的接合裝置，係接合第1基板與第2基板。前述接合裝置，係具備有：第1保持部；第2保持部；移動部；第1變形部；第2變形部；及控制部。前述第1保持部，係從上方吸附保持前述第1基板。前述第2保持部，係在比前述第1保持部更下方，從下方吸附保持前述第2基板。前述移動部，係使前述第1保持部與前述第2保持部相對地移動。前述第1變形部，係使被保持於前述第1保持部之前述第1基板的中央部朝下方突出。前述第2變形部，係使被保持於前述第2保持部之前述第2基板的中央部朝上方突出。前述控制部，係藉由控制前述移動部、前述第1變形部及前述第2變形部的方式，進行使前述第1基板與前述第2基板之中央部彼此接觸的控制。前述控制部，係進行「因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量」之控制。 [發明之效果]
根據本揭示之一態樣，可提升基板彼此的接合精度。
以下，參照圖面，說明關於本揭示之實施形態。另外，在各圖面中，對於相同或相對應之構成，係有時賦予相同符號並省略說明。又，X軸方向、Y軸方向及Z軸方向，係相互垂直的方向，X軸方向及Y軸方向，係水平方向，Z軸方向，係垂直方向。
首先，參閱圖1及圖2，說明關於本實施形態之接合系統1。接合系統1，係接合圖3所示的第1基板W1與第2基板W2，製作重合基板T。第1基板W1及第2基板W2中之至少一者，係例如為在矽晶圓或化合物半導體晶圓等之半導體基板形成有複數個元件的基板。元件，係包含有電子電路。第1基板W1及第2基板W2中之一者，係亦可為未形成元件的裸晶圓。第1基板W1及第2基板W2，係具有大略相同直徑。化合物半導體晶圓，係並不特別限定，例如為GaAs晶圓、SiC晶圓、GaN晶圓或InP晶圓。另外，亦可使用玻璃基板來代替半導體基板。
以下，有時將第1基板W1記載為「上晶圓W1」，將第2基板W2記載為「下晶圓W2」，將重合基板T記載為「重合晶圓T」。如圖3所示般，在上晶圓W1的板面中，將與下晶圓W2接合之側的板面記載為「接合面W1j」，將與接合面W1j相反側的板面記載為「非接合面W1n」。又，在下晶圓W2的板面中，將與上晶圓W1接合之側的板面記載為「接合面W2j」，將與接合面W2j相反側的板面記載為「非接合面W2n」。
如圖1所示般，接合系統1，係具備有：搬入搬出站2；及處理站3。搬入搬出站2及處理站3，係沿著Y軸負方向，以搬入搬出站2及處理站3的順序排列配置。又，搬入搬出站2及處理站3，係被一體連接。
搬入搬出站2，係具備有：載置台10；及搬送區域20。載置台10，係具備有：複數個載置板11。在各載置板11，係分別載置有以水平狀態收容複數片(例如25片)基板的匣盒C1、C2、C3。匣盒C1，係收容上晶圓W1的匣盒，匣盒C2，係收容下晶圓W2的匣盒，匣盒C3，係收容重合晶圓T的匣盒。另外，在匣盒C1、C2中，上晶圓W1及下晶圓W2，係分別以接合面W1j、W2j作為上面的狀態且使朝向一致地被收容。
搬送區域20，係與載置台10的Y軸負方向側相鄰地配置。在該搬送區域20，係設置有：搬送路徑21，沿X軸方向延伸；及搬送裝置22，可沿著該搬送路徑21移動。搬送裝置22，係亦可在Y軸方向移動且可繞Z軸旋轉，在被載置於載置台10上的匣盒C1~C3與後述之處理站3的第3處理區塊G3之間進行上晶圓W1、下晶圓W2及重合晶圓T的搬送。
另外，載置於載置台10之匣盒C1~C3的個數，係不限定於圖示者。又，在載置台10上，係除了匣盒C1、C2、C3以外，亦可載置用以回收產生不良狀況之基板的匣盒等。
在處理站3，係例如設置有三個處理區塊G1、G2、G3。例如在處理站3之背面側(圖1之X軸正方向側)，係設置有第1處理區塊G1，在處理站3之正面側(圖1之X軸負方向側)，係設置有第2處理區塊G2。又，在處理站3之搬入搬出站2側(圖1之Y軸正方向側)，係設置有第3處理區塊G3。
又，在被第1處理區塊G1~第3處理區塊G3所包圍的區域，係形成有搬送區域60。在搬送區域60，係配置有搬送裝置61。搬送裝置61，係例如具有沿垂直方向、水平方向及繞垂直軸移動自如的搬送臂。
搬送裝置61，係在搬送區域60內移動，將上晶圓W1、下晶圓W2及重合晶圓T搬送至與搬送區域60相鄰之第1處理區塊G1、第2處理區塊G2及第3處理區塊G3內的預定裝置上。
在第1處理區塊G1，係例如配置有表面改質裝置33與表面親水化裝置34。表面改質裝置33，係將上晶圓W1的接合面W1j及下晶圓W2的接合面W2j加以改質。表面親水化裝置34，係使經改質之上晶圓W1的接合面W1j及下晶圓W2的接合面W2j親水化。
例如，表面改質裝置33，係切斷接合面W1j、W2j中之SiO 2的鍵結，形成Si之懸空鍵，並可進行其後的親水化。在表面改質裝置33中，係例如在減壓氛圍下，處理氣體即氧氣體被予以激發且電漿化、離子化。而且，藉由氧離子被照射至上晶圓W1之接合面W1j及下晶圓W2之接合面W2j的方式，接合面W1j、W2j被電漿處理而改質。處理氣體，係不限定於氧氣體，例如亦可為氮氣等。
表面親水化裝置34，係例如藉由純水等的親水化處理液，使上晶圓W1的接合面W1j及下晶圓W2的接合面W2j親水化。表面親水化裝置34，係例如一邊使被保持於旋轉夾盤的上晶圓W1或下晶圓W2旋轉，一邊將純水供給至該上晶圓W1或下晶圓W2上。純水，係藉由離心力，在接合面W1j、W2j上擴散，對Si之懸空鍵賦予OH基，使接合面W1j、W2j親水化。表面親水化裝置34，係亦具有洗淨接合面W1j、W2j的作用。
在第2處理區塊G2，係例如配置有接合裝置41、第1溫度調節裝置42及第2溫度調節裝置43。接合裝置41，係接合經親水化的上晶圓W1與下晶圓W2，製作重合晶圓T。第1溫度調節裝置42，係在接合之前亦即在與下晶圓W2接觸之前，調節上晶圓W1的溫度分布。第2溫度調節裝置43，係在接合之前亦即與上晶圓W1接觸之前，調節下晶圓W2的溫度分布。另外，在本實施形態中，第1溫度調節裝置42及第2溫度調節裝置43，係雖與接合裝置41分開設置，但亦可被設置為接合裝置41的一部分。
在第3處理區塊G3，係例如從上方朝向下方，依第1位置調節裝置51、第2位置調節裝置52及移轉裝置53、54該順序層積而配置(參閱圖2)。另外，第3處理區塊G3中之各裝置的配置位置，係不限於圖2所示的配置位置。第1位置調節裝置51，係藉由使上晶圓W1繞垂直軸旋轉的方式，調節上晶圓W1之水平方向的朝向，並藉由使上晶圓W1上下反轉的方式，使上晶圓W1的接合面W1j朝下。第2位置調節裝置52，係藉由使下晶圓W2繞垂直軸旋轉的方式，調節下晶圓W2之水平方向的朝向。在移轉裝置53，係暫時地載置上晶圓W1。又，在移轉裝置54，係暫時地載置下晶圓W2或重合晶圓T。另外，在本實施形態中，係第1位置調節裝置51及第2位置調節裝置52雖與接合裝置41分開設置，但亦可被設置為接合裝置41的一部分。
接合系統1，係具備有控制裝置90。控制裝置90，係例如電腦，具備有CPU(Central Processing Unit) 91與記憶體等的記憶媒體92。在記憶媒體92，係儲存有程式，該程式，係控制接合系統1中所執行的各種處理。控制裝置90，係藉由使CPU91執行被記憶於記憶媒體92之程式的方式，控制接合系統1的動作。
其次，參閱圖4，說明關於本實施形態之接合方法。接合方法，係例如具有步驟S101~S109。步驟S101~S109，係在由控制裝置90所進行的控制下予以實施。另外，接合方法，係亦可不具有所有的步驟S101~ S109，例如亦可不具有步驟S104及S108。又，接合方法，係亦可具有步驟S101~S109以外的處理。
首先，收容有複數片上晶圓W1的匣盒C1、收容有複數片下晶圓W2的匣盒C2及空的匣盒C3，係被載置於搬入搬出站2的載置台10上。
其次，搬送裝置22取出匣盒C1內的上晶圓W1，並搬送至處理站3之第3處理區塊G3的移轉裝置53。其後，搬送裝置61從移轉裝置53取出上晶圓W1，並搬送至第1處理區塊G1的表面改質裝置33。
其次，表面改質裝置33將上晶圓W1的接合面W1j加以改質(步驟S101)。接合面W1j之改質，係在使接合面W1j朝向上的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從表面改質裝置33取出上晶圓W1，並搬送至表面親水化裝置34。
其次，表面親水化裝置34使上晶圓W1的接合面W1j親水化(步驟S102)。接合面W1j之親水化，係在使接合面W1j朝向上的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從表面親水化裝置34取出上晶圓W1，並搬送至第3處理區塊G3的第1位置調節裝置51。
其次，第1位置調節裝置51藉由使上晶圓W1繞垂直軸旋轉的方式，調節上晶圓W1之水平方向的朝向，並使上晶圓W1的上下反轉(步驟S103)。其結果，上晶圓W1之切口朝向預定方位，上晶圓W1的接合面W1j朝向下方。其後，搬送裝置61從第1位置調節裝置51取出上晶圓W1，並搬送至第2處理區塊G2的第1溫度調節裝置42。
其次，第1溫度調節裝置42調節上晶圓W1的溫度(步驟S104)。上晶圓W1之調溫，係在使上晶圓W1之接合面W1j朝向下的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從第1溫度調節裝置42取出上晶圓W1，並搬送至接合裝置41。
與對上晶圓W1之上述處理並行地實施對下晶圓W2的下述處理。首先，搬送裝置22取出匣盒C2內的下晶圓W2，並搬送至處理站3之第3處理區塊G3的移轉裝置54。其後，搬送裝置61從移轉裝置54取出下晶圓W2，並搬送至第1處理區塊G1的表面改質裝置33。
其次，表面改質裝置33將下晶圓W2的接合面W2j加以改質(步驟S105)。接合面W2j之改質，係在使接合面W2j朝向上的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從表面改質裝置33取出下晶圓W2，並搬送至表面親水化裝置34。
其次，表面親水化裝置34使下晶圓W2的接合面W2j親水化(步驟S106)。接合面W2j之親水化，係在使接合面W2j朝向上的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從表面親水化裝置34取出下晶圓W2，並搬送至第3處理區塊G3的第2位置調節裝置52。
其次，第2位置調節裝置52藉由使下晶圓W2繞垂直軸旋轉的方式，調節下晶圓W2之水平方向的朝向(步驟S107)。其結果，下晶圓W2之切口朝向預定方位。其後，搬送裝置61從第2位置調節裝置52取出下晶圓W2，並搬送至第2處理區塊G2的第2溫度調節裝置43。
其次，第2溫度調節裝置43調節下晶圓W2的溫度(步驟S108)。下晶圓W2之調溫，係在使下晶圓W2之接合面W2j朝向上的狀態下予以實施。其後，搬送裝置61從第2溫度調節裝置43取出下晶圓W2，並搬送至接合裝置41。
其次，接合裝置41接合上晶圓W1與下晶圓W2，製造重合晶圓T(步驟S109)。其後，搬送裝置61從接合裝置41取出重合晶圓T，並搬送至第3處理區塊G3的移轉裝置54。
最後，搬送裝置22從移轉裝置54取出重合晶圓T，並搬送至載置台10上的匣盒C3。藉此，一連串的處理便結束。
其次，參閱圖5，說明關於接合裝置41的一例。如圖5所示般，接合裝置41，係例如具備有：支撐框架101；上夾盤110；下夾盤120；及移動部130。上夾盤110相當於申請專利範圍中記載的第1保持部，下夾盤120相當於申請專利範圍中記載的第2保持部。
支撐框架101，係例如支撐上夾盤110、下夾盤120及移動部130。支撐框架101，係包含有：載置台102；複數個支柱103，被豎立設置於載置台102的上面；及上部框架104，被固定於複數個支柱103的上端。
上部框架104，係從上方支撐上夾盤110。上夾盤110，係從上方吸附保持上晶圓W1。另一方面，下夾盤120，係被設置於比上夾盤110更下方，從下方吸附保持下晶圓W2。
移動部130，係使上夾盤110與下夾盤120相對地移動。例如，移動部130，係具備有：第1移動部131，使下夾盤120沿X軸方向移動。又，移動部130，係具備有：第2移動部132，使下夾盤120沿Y軸方向移動。
第1移動部131，係被構成為沿著延伸於X軸方向的一對第1軌道131a移動。一對第1軌道131a，係被設置於第2移動部132的上面。移動部130，係藉由使第1移動部131沿X軸方向移動的方式，使下夾盤120沿X軸方向移動。
第2移動部132，係被構成為沿著延伸於Y軸方向的一對第2軌道132a移動。一對第2軌道132a，係被設置於載置台102的上面。移動部130，係藉由使第2移動部132沿Y軸方向移動的方式，使第1移動部131及下夾盤120沿Y軸方向移動。
下夾盤120，係被安裝於第1移動部131，與第1移動部131一起沿X軸方向及Y軸方向移動。另外，第1移動部131，係亦可被構成為使下夾盤120沿垂直方向移動。而且，第1移動部131，係亦可被構成為使下夾盤120繞垂直軸旋轉。有時將以垂直軸為旋轉中心的旋轉方向稱為θ方向。
移動部130，係藉由使下夾盤120沿X軸方向、Y軸方向及θ方向移動的方式，進行上晶圓W1與下晶圓W2在水平方向上的對位，該上晶圓W1，係被保持於上夾盤110，該下晶圓W2，係被保持於下夾盤120。又，移動部130，係藉由使下夾盤120沿Z軸方向移動的方式，進行上晶圓W1與下晶圓W2在垂直方向上的對位，該上晶圓W1，係被保持於上夾盤110，該下晶圓W2，係被保持於下夾盤120。
另外，移動部130，係只要可使上夾盤110與下夾盤120相對地沿X軸方向、Y軸方向及θ方向移動即可。例如，移動部130，係亦可使上夾盤110沿X軸方向、Y軸方向及θ方向移動。又，移動部130，係亦可使下夾盤120沿X軸方向及Y軸方向移動，並且使上夾盤110沿θ方向移動。
移動部130，係使上夾盤110與下夾盤120的相對位置在基板收授位置與接合位置之間移動。基板收授位置，係「上夾盤110從搬送裝置61接收上晶圓W1，又，下夾盤120從搬送裝置61接收下晶圓W2，下夾盤120將重合晶圓T傳遞至搬送裝置61」的位置。基板收授位置，係連續地進行「由第n(n，係1以上的自然數)次之接合所製作而成的重合晶圓T之搬出與由第n+1次之接合所接合的上晶圓W1及下晶圓W2之搬入」的位置。
搬送裝置61，係在將上晶圓W1傳遞至上夾盤110之際，進入上夾盤110的正下方。又，搬送裝置61，係在「從下夾盤120接收重合晶圓T，將下晶圓W2傳遞至下夾盤120」之際，進入下夾盤120的正上方。上夾盤110與下夾盤120，係橫向錯開，上夾盤110與下夾盤120之垂直方向的間隔亦較大，以使搬送裝置61容易進入。
另一方面，接合位置，係「使上晶圓W1與下晶圓W2隔開預定間隔相對並進行接合」的位置。接合位置，係例如圖9所示的位置。與基板收授位置相比，在接合位置處，係垂直方向之上晶圓W1與下晶圓W2的間隔G較窄。又，在接合位置處，係與基板收授位置不同，由垂直方向觀看，上晶圓W1與下晶圓W2重疊。
其次，參閱圖6，說明關於上夾盤110與下夾盤120。上夾盤110，係在徑方向上被劃分成複數個(例如兩個)區域110a、110b。從上夾盤110的中心部朝向周緣部依序設置該些區域110a、110b。區域110a，係於俯視下具有圓形狀，區域110b，係於俯視下具有環狀形狀。在各區域110a、110b，係分別連接有不同的真空泵112a、112b。上夾盤110，係可針對各區域110a、110b的每一個，真空吸附上晶圓W1。上夾盤110，係藉由真空泵112a、112b的作動，水平地真空吸附上晶圓W1。
接合裝置41，係具備有：第1變形部180，藉由使被保持於上夾盤110之上晶圓W1變形的方式，使上晶圓W1的中央部朝下方突出。第1變形部180，係例如具有：推動銷181；及驅動部182，使該推動銷181升降。推動銷181，係被插通於貫通孔113，該貫通孔113，係沿垂直方向貫通上夾盤110的中心部。驅動部182，係藉由使推動銷181下降的方式，使上晶圓W1的中央部朝下方突出。上晶圓W1之中央部，係比上晶圓W1的周緣部更朝下方突出。上晶圓W1之中央部的突出量ΔZ1(參閱圖11)，係可在推動銷181的位置進行調整。
下夾盤120，係在徑方向上被劃分成複數個(例如三個)區域120a、120b、120c。該些區域120a、120b、120c，係從下夾盤120的中心部朝向周緣部依次設置。而且，區域120a，係於俯視下具有圓形狀，區域120b、120c，係於俯視下具有環狀形狀。在各區域120a、120b、120c，係分別連接有不同的真空泵122a、122b、122c。下夾盤120，係可針對各區域120a、120b、120c的每一個，真空吸附下晶圓W2。下夾盤120，係藉由真空泵122a、122b、122c的作動，水平地真空吸附下晶圓W2。
下夾盤120，係例如具備有：基台部123；及吸附部124。吸附部124，係被設置於基台部123的上方，從下方吸附保持下晶圓W2。從上方觀看，吸附部124，係例如圓形。在吸附部124之周圍，係設置有固定環126。吸附部124之周緣部，係藉由固定環126被固定於基台部123。在基台部123的上面與吸附部124的下面之間，係形成有壓力可變空間125。壓力可變空間125密閉。
吸附部124，係具有比下晶圓W2的直徑大之圓形的上面。在吸附部124之上面，係設置有肋板127。肋板127，係劃分複數個區域120a、120b、120c。肋板127，係亦可將環狀形狀之區域120b、120c沿著圓周方向劃分成複數個(例如八個)扇形狀的次區域(參閱圖16)。可針對每個次區域變更下晶圓W2的吸附壓力。另外，肋板127之數量及配置，係不限定於圖16所示的數量及配置。
接合裝置41，係具備有：第2變形部190，藉由使被保持於下夾盤120之下晶圓W2變形的方式，使下晶圓W2的中央部朝上方突出。第2變形部190，係藉由變更壓力可變空間125之壓力的方式，使吸附部124彈性變形。吸附部124之材質，係例如氧化鋁或碳化矽等的陶瓷。第2變形部190，係具備有：真空泵191；及電空調整器192。第2變形部190，係亦可具備有切換閥193。
真空泵191，係藉由排出壓力可變空間125之氣體的方式，對壓力可變空間125進行減壓。藉由壓力可變空間125之減壓，吸附部124的上面成為水平面，被吸附於吸附部124的下晶圓W2成為水平。電空調整器192，係藉由將氣體供給至壓力可變空間125的方式，對壓力可變空間125進行加壓。藉由壓力可變空間125之加壓，吸附部124的上面成為朝上凸的曲面，被吸附於吸附部124的下晶圓W2成為朝上凸。切換閥193，係將壓力可變空間125切換成連接於真空泵191的狀態與連接於電空調整器192的狀態。
第2變形部190，係藉由對壓力可變空間125進行加壓的方式，使被保持於下夾盤120之下晶圓W2的中央部朝向上方突出。下晶圓W2之中央部，係比下晶圓W2的周緣部更朝上方突出。下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2 (參閱圖10)，係可藉由壓力可變空間125的壓力進行調整。
測定部140，係測定下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2。測定部140之測定目標141，係與下晶圓W2的中央部一起升降。測定部140，係例如靜電電容感應器。靜電電容感應器，係藉由檢測因應與測定目標141的距離而變化之靜電電容的方式，測定突出量ΔZ2。在基台部123，係形成有收容測定部140的收容室123a與插入測定目標141的插入孔123b。收容室123a與插入孔123b，係被形成於基台部123的中央。測定目標141，係被固定於吸附部124之下面中央，在插入孔123b的內部升降。
其次，參照圖7~圖14，說明圖4之步驟S109的細節。首先，搬送裝置61進行對於接合裝置41之上晶圓W1與下晶圓W2的搬入(步驟S111)。在步驟S111時，上夾盤110與下夾盤120之相對位置，係圖5所示的基板收授位置。上夾盤110從上方水平地吸附保持上晶圓W1，並且下夾盤120從下方水平地吸附保持下晶圓W2。
其次，移動部130將上夾盤110與下夾盤120之相對位置從圖5所示的基板收授位置移動至圖9的接合位置(步驟S112)。在步驟S112中，係進行上晶圓W1與下晶圓W2的對位。對位，係如圖8所示般，使用第1攝像機S1與第2攝像機S2。
第1攝像機S1，係被固定於上夾盤110，對被保持於下夾盤120的下晶圓W2進行拍攝。在下晶圓W2之接合面W2j，係預先形成有複數個基準點P21~P23。作為基準點P21~P23，係使用電子電路等的圖案。基準點之數量，係可任意地設定。
另一方面，第2攝像機S2，係被固定於下夾盤120，對被保持於上夾盤110的上晶圓W1進行拍攝。在上晶圓W1之接合面W1j，係預先形成有複數個基準點P11~ P13。作為基準點P11~P13，係使用電子電路等的圖案。基準點之數量，係可任意地設定。
首先，如圖8(A)所示般，移動部130進行第1攝像機S1與第2攝像機S2之相對的水平方向位置之調節。具體而言，係移動部130使下夾盤120沿水平方向移動，以使第2攝像機S2位於第1攝像機S1的大略正下方。而且，第1攝像機S1與第2攝像機S2拍攝共同的目標X，移動部130以使第1攝像機S1與第2攝像機S2之水平方向位置一致的方式，對第2攝像機S2的水平方向位置進行微調節。藉此，第1攝像機S1與第2攝像機S2的對位便完成。
其次，如圖8(B)所示般，移動部130使下夾盤120往垂直上方移動，接著，調節上夾盤110與下夾盤120的水平方向位置。具體而言，係移動部130使下夾盤120沿水平方向移動的同時，第1攝像機S1依序拍攝下晶圓W2的基準點P21~P23，並且第2攝像機S2依序拍攝上晶圓W1的基準點P11~P13。另外，圖8(B)，係表示「第1攝像機S1拍攝下晶圓W2之基準點P21，並且第2攝像機S2拍攝上晶圓W1之基準點P11」的態樣。
第1攝像機S1及第2攝像機S2，係將拍攝到的圖像資料發送至控制裝置90。控制裝置90，係基於由第1攝像機S1拍攝到的圖像資料與由第2攝像機S2拍攝到的圖像資料，控制移動部130，並由垂直方向觀看，以使上晶圓W1之基準點P11~P13與下晶圓W2之基準點P21~P23一致的方式，調節下夾盤120的水平方向位置。
其次，如圖8(C)所示般，移動部130使下夾盤120往垂直上方移動。其結果，下晶圓W2之接合面W2j與上晶圓W1之接合面W1j的間隔G(參閱圖9)，係成為預先設定的距離例如80μm~200μm。在間隔G之調節，係使用第1變位計S3與第2變位計S4。
第1變位計S3，係與第1攝像機S1相同地被固定於上夾盤110，對被保持於下夾盤120之下晶圓W2的厚度進行測定。第1變位計S3，係例如對下晶圓W2照射光，接收由下晶圓W2之上下兩面所反射的反射光，測定下晶圓W2的厚度。其厚度之測定，係例如在移動部130使下夾盤120沿水平方向移動之際予以實施。第1變位計S3之測定方式，係例如共焦方式、光譜干擾方式或三角測距方式等。第1變位計S3之光源，係LED或雷射。
另一方面，第2變位計S4，係與第2攝像機S2相同地被固定於下夾盤120，測定被保持於上夾盤110之上晶圓W1的厚度。第2變位計S4，係例如對上晶圓W1照射光，接收由上晶圓W1之上下兩面所反射的反射光，測定上晶圓W1的厚度。其厚度之測定，係例如在移動部130使下夾盤120沿水平方向移動之際予以實施。第2變位計S4之測定方式，係例如共焦方式、光譜干擾方式或三角測距方式等。第2變位計S4之光源，係LED或雷射。
第1變位計S3及第2變位計S4，係將測定到的資料發送至控制裝置90。控制裝置90，係基於由第1變位計S3測定到的資料與由第2變位計S4測定到的資料來控制移動部130，以使間隔G成為設定值ΔZ3(ΔZ3=ΔZ1+ΔZ2)的方式，調節下夾盤120的垂直方向位置。在此，ΔZ1，係步驟S114中的上晶圓W1之中央部的突出量，ΔZ2，係步驟S113中的下晶圓W2之中央部的突出量。
其次，如圖10所示般，控制裝置90，係藉由控制第2變形部190的方式，使下晶圓W2的中央部朝上方突出(步驟S113)。控制裝置90，係藉由對壓力可變空間125進行加壓的方式，使被保持於吸附部124之下晶圓W2的中央部朝向上方突出。藉由測定部140測定突出量ΔZ2，以使其測定值成為設定值的方式，控制壓力可變空間125的壓力。
另外，在本實施形態中，係雖在將下晶圓W2吸附於下夾盤120後，使下夾盤120變形，但亦可在使下夾盤120變形後，將下晶圓W2吸附於下夾盤120。在後者的情況下，與前者的情況相比，可提升下晶圓W2的彎曲精度，並可抑制下晶圓W2的基準點P21~P23之非預期性的位置偏移而可提升接合精度。
其次，如圖11所示般，控制裝置90，係使真空泵112a的作動停止，從而使區域110a中之上晶圓W1的真空吸附解除。其後，控制裝置90，係藉由使第1變形部180之推動銷181下降的方式，使上晶圓W1的中央部朝下方突出(步驟S114)。其結果，上晶圓W1與下晶圓W2的中央部彼此接觸，上晶圓W1與下晶圓W2的中央部彼此被接合。另外，步驟S113與步驟S114的順序亦可相反。
由於上晶圓W1之接合面W1j與下晶圓W2之接合面W2j分別被改質，因此，首先，在接合面W1j、W2j間會產生凡得瓦爾力(分子間作用力)，該接合面W1j、W2j彼此被接合。而且，由於上晶圓W1之接合面W1j與下晶圓W2之接合面W2j分別親水化完畢，因此，親水基(例如OH基)形成氫鍵結，接合面W1j、W2j彼此堅固地被接合。
在間隙存在於上晶圓W1與下晶圓W2之間的狀態下，亦會產生凡得瓦爾力。間隙越窄，則凡得瓦爾力越大。凡得瓦爾力，係吸引上晶圓W1與下晶圓W2。因此，如圖11所示般，在上晶圓W1與下晶圓W2之中央部彼此接觸後，如圖12所示般，上晶圓W1與下晶圓W2之相互接觸的區域A擴大。但是，由於上晶圓W1的周緣部被吸附保持於上夾盤110，因此，區域A之擴大，係在從上晶圓W1之中央部至周緣部的中途暫時停止。
其次，如圖13所示般，控制裝置90，係使真空泵112b的作動停止，從而使區域110b中之上晶圓W1的真空吸附解除，藉此，使上晶圓W1的周緣部落下(步驟S115)。其結果，區域A擴大至周緣部，上晶圓W1之接合面W1j與下晶圓W2之接合面W2j以整面抵接而獲得重合晶圓T。
根據本實施形態，如圖11所示般，藉由使上晶圓W1的中央部比上晶圓W1之周緣部更朝下方突出的方式，使上晶圓W1翹曲成朝下凸的形狀，並且藉由使下晶圓W2的中央部比下晶圓W2之周緣部更朝上方突出的方式，使下晶圓W2翹曲成朝上凸的形狀。藉由使上晶圓W1與下晶圓W2翹曲成上下對稱之形狀的方式，可減小上晶圓W1與下晶圓W2之伸長率的差。其結果，在接合後，由垂直方向觀看，可減小上晶圓W1之基準點P11~P13與下晶圓W2之基準點P21~P23的偏移。
在獲得重合晶圓T後，控制裝置90，係使第1變形部180的推動銷181上升。又，控制裝置90，係對下夾盤120之壓力可變空間125進行減壓，解除下晶圓W2的變形。下夾盤120，係從下方水平地吸附保持重合晶圓T。
其次，移動部130將上夾盤110與下夾盤120的相對位置從接合位置移動至基板收授位置(步驟S116)。例如，移動部130，係首先，使下夾盤120下降，增大下夾盤120與上夾盤110之垂直方向的間隔。接著，移動部130，係使下夾盤120橫向移動，將下夾盤120與上夾盤110橫向錯開。
其次，搬送裝置61進行對於接合裝置41之重合晶圓T的搬出(步驟S117)。具體而言，係首先，下夾盤120解除重合晶圓T的吸附保持。接著，搬送裝置61從下夾盤120接收重合晶圓T，並搬出至接合裝置41的外部。
然而，有時以變更下晶圓W2之伸長率等為目的等，變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2。另外，變更突出量ΔZ2之目的，係不特別限定。在變更突出量ΔZ2之際，當不變更上晶圓W1之中央部的突出量ΔZ1而維持為固定時，則導致區域A之擴大的行為發生變化。
例如，當ΔZ1保持相同而ΔZ2變小時，則ΔZ1與ΔZ2的合計ΔZ3變小。因此，如圖11所示般，上晶圓W1與下晶圓W2的中央部彼此接觸時之上晶圓W1與下晶圓W2的周緣部彼此之間隙會變窄。其間隙越窄，則凡得瓦爾力越大且區域A越容易擴大。因此，如圖12所示般，區域A的擴大暫時停止時之區域A的大小變大。
如此一來，在變更ΔZ2之際，當不變更ΔZ1而維持為固定時，則導致區域A之擴大的行為發生變化。當區域A之擴大的行為發生變化時，則導致接合精度降低，在接合後，由垂直方向觀看，有時會導致上晶圓W1之基準點P11~P13與下晶圓W2之基準點P21~P23的偏移變大。
本實施形態之控制裝置90，係因應下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2，變更上晶圓W1之中央部的突出量ΔZ1。藉此，可將區域A之擴大的行為維持為固定，並可提升接合精度。控制裝置90，係亦可因應ΔZ2，變更ΔZ1與ΔZ2的合計ΔZ3(ΔZ3=ΔZ1+ΔZ2)。
其次，參閱圖14，說明關於ΔZ1、ΔZ2及ΔZ3之關係的一例。控制裝置90，係如圖14所示般，例如進行「ΔZ2越大，則越減小ΔZ1」的控制。藉此，可抑制ΔZ1與ΔZ2之合計ΔZ3的變化，如圖12所示般，可將區域A的擴大暫時停止時之區域A的大小維持為固定。可將區域A之擴大的行為維持為固定，並可提升接合精度。
控制裝置90，係亦可進行「下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2越大，則越增大ΔZ1與ΔZ2之合計ΔZ3」的控制。與ΔZ2之增加率相比，只要ΔZ1的減少率比小，則ΔZ3變大。藉此，可抑制因上下晶圓之間隙而引起的凡得瓦爾力之變化，如圖12所示般，可將區域A的擴大暫時停止時之區域A的大小維持為固定。可將區域A之擴大的行為維持為固定，並可提升接合精度。
控制裝置90，係亦可具有變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2之設定的功能。例如，控制裝置90，係亦可取得如圖15所示般之無負載下的上晶圓W1之翹曲的資料，並因應無負載下的上晶圓W1之翹曲，變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2。無負載，係意味著基板表面之應力實質上為零的狀態，例如意味著未產生吸附壓力的狀態。另外，在圖15中，灰階，係表示高低差。無負載下的上晶圓W1之翹曲，係不限定於圖15所示的翹曲。
如圖11所示般，上晶圓W1與下晶圓W2的中央部彼此接觸時之從上晶圓W1的中央部至周緣部為止的剖面形狀，係因應無負載下的上晶圓W1之翹曲而發生變化。因此，只要無負載下的上晶圓W1之翹曲發生變化，則區域A之擴大的行為可能會發生變化。
只要控制裝置90因應無負載下的上晶圓W1之翹曲來變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2，則可將區域A之擴大的行為維持為固定，並可提升接合精度。另外，無負載下的上晶圓W1之翹曲與下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2之關係，係預先藉由實驗等來決定，讀出並使用預先被記憶於記憶媒體92者。
無負載下的上晶圓W1之翹曲，係只要以未圖示的測定裝置進行測定即可。作為測定裝置，係使用巿售的三維形狀測定器等。測定裝置，係亦可被設置於接合系統1的內部，或亦可被設置於接合系統1的外部。測定裝置將翹曲的測定資料發送至控制裝置90，控制裝置90接收測定裝置發送之翹曲的測定資料。
控制裝置90，係亦可取得被形成於上晶圓W1之接合面W1j的基準點P11~P13之位置偏移的資料，並因應基準點P11~P13的位置偏移，變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2。基準點P11~P13之位置偏移，係亦可為將基準點P11~P13形成於接合面W1j時之從目標位置的位置偏移，或相對於被形成在下晶圓W2的接合面W2j之基準點P21~P23的位置偏移。在前者的情況下，位置偏移之資料，係從形成基準點P11~P13的裝置，例如形成電子電路的裝置來取得。在後者的情況下，位置偏移之資料，係可使用第1攝像機S1與第2攝像機S2來取得。
相同地，控制裝置90，係亦可取得被形成於下晶圓W2之接合面W2j的基準點P21~P23之位置偏移的資料，並因應基準點P21~P23的位置偏移，變更下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2。基準點P21~P23之位置偏移，係亦可為將基準點P21~P23形成於接合面W2j時之從目標位置的位置偏移，或相對於被形成在上晶圓W1的接合面W1j之基準點P11~P13的位置偏移。在前者的情況下，位置偏移之資料，係從形成基準點P21~P23的裝置，例如形成電子電路的裝置來取得。在後者的情況下，位置偏移之資料，係可使用第1攝像機S1與第2攝像機S2來取得。
另外，控制裝置90，係為了進行將區域A之擴大的行為維持為固定的控制，除了(A)上晶圓W1之中央部的突出量ΔZ1或(B)下晶圓W2之中央部的突出量ΔZ2以外，亦可控制(C)上夾盤110的吸附力、(D)下夾盤120的吸附力或(E)使推動銷181下降的驅動力等。(D)下夾盤120之吸附力，係亦包含下夾盤120之吸附壓力的分布。
以上，雖說明了關於本揭示之接合裝置及接合方法的實施形態等，但本揭示並不限定於上述實施形態等。在申請專利範圍所記載之範疇內，可進行各種變更、修正、置換、追加、刪除及組合。關於該些，當然亦屬於本揭示的技術範圍。
41:接合裝置 90:控制裝置(控制部) 110:上夾盤(第1保持部) 120:下夾盤(第2保持部) 130:移動部 180:第1變形部 190:第2變形部 W1:上晶圓(第1基板) W2:下晶圓(第2基板)
[圖1]圖1，係表示一實施形態之接合系統的平面圖。 [圖2]圖2，係如圖1之接合系統的側視圖。 [圖3]圖3，係表示第1基板及第2基板之一例的側視圖。 [圖4]圖4，係表示一實施形態之接合方法的流程圖。 [圖5]圖5，係表示接合裝置之一例的側視圖。 [圖6]圖6，係表示上夾盤及下夾盤之一例的剖面圖。 [圖7]圖7，係表示圖4的步驟S109之細節的流程圖。 [圖8]圖8(A)，係表示步驟S112中的動作之一例的側視圖，圖8(B)，係表示接續於圖8(A)之動作的側視圖，圖8(C)，係表示接續於圖8(B)之動作的側視圖。 [圖9]圖9，係表示步驟S112結束時的狀態之一例的剖面圖。 [圖10]圖10，係表示步驟S113結束時的狀態之一例的剖面圖。 [圖11]圖11，係表示步驟S114結束時的狀態之一例的剖面圖。 [圖12]圖12，係表示步驟S114與步驟S115之中途的狀態之一例的剖面圖。 [圖13]圖13，係表示步驟S115結束時的狀態之一例的剖面圖。 [圖14]圖14，係表示ΔZ1與ΔZ2與ΔZ3的關係之一例的圖。 [圖15]圖15，係表示上晶圓的翹曲之一例的立體圖。 [圖16]圖16，係表示下夾盤的吸附面之一例的平面圖。
110:上夾盤
110a:區域
110b:區域
120:下夾盤
123:基台部
124:吸附部
125:壓力可變空間
126:固定環
140:測定部
141:測定目標
180:第1變形部
181:推動銷
182:驅動部
190:第2變形部
191:真空泵
192:電空調整器
193:切換閥
W1:上晶圓
W1j:接合面
W2:下晶圓
W2j:接合面

Claims (12)

  1. 一種接合裝置，係接合第1基板與第2基板，該接合裝置，其特徵係，具備有： 第1保持部，從上方吸附保持前述第1基板； 第2保持部，在比前述第1保持部更下方，從下方吸附保持前述第2基板； 移動部，使前述第1保持部與前述第2保持部相對地移動； 第1變形部，使被保持於前述第1保持部之前述第1基板的中央部朝下方突出； 第2變形部，使被保持於前述第2保持部之前述第2基板的中央部朝上方突出；及 控制部，藉由控制前述移動部、前述第1變形部及前述第2變形部的方式，進行使前述第1基板與前述第2基板之中央部彼此接觸的控制， 前述控制部，係進行「因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量」的控制。
  2. 如請求項1之接合裝置，其中， 前述控制部，係進行「前述第2基板之中央部的突出量越大，則越減小前述第1基板之中央部的突出量」的控制。
  3. 如請求項1或2之接合裝置，其中， 前述控制部，係進行「因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量與前述第2基板之中央部的突出量之合計」的控制。
  4. 如請求項3之接合裝置，其中， 前述控制部，係進行「前述第2基板之中央部的突出量越大，則越增大前述第1基板之中央部的突出量與前述第2基板之中央部的突出量之合計」的控制。
  5. 如請求項1或2之接合裝置，其中， 前述控制部，係取得無負載下的前述第1基板之翹曲的資料，並因應無負載下的前述第1基板之翹曲，變更前述第2基板之中央部的突出量。
  6. 如請求項1或2之接合裝置，其中， 前述控制部，係取得被形成於前述第1基板或前述第2基板之接合面的基準點之位置偏移的資料，並因應前述基準點的位置偏移，變更前述第2基板之中央部的突出量。
  7. 一種接合方法，係接合第1基板與第2基板，該接合方法，其特徵係，具有以下步驟： 藉由第1保持部，從上方吸附保持前述第1基板； 在比前述第1保持部更下方，藉由第2保持部，從下方吸附保持前述第2基板； 使前述第1保持部與前述第2保持部相對地移動；及 使被保持於前述第2保持部之前述第2基板的中央部朝上方突出，並且使被保持於前述第1保持部之前述第1基板的中央部朝下方突出，藉此，使前述第1基板與前述第2基板的中央部彼此接觸， 因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量。
  8. 如請求項7之接合方法，其中，具有以下步驟： 前述第2基板之中央部的突出量越大，則越減小前述第1基板之中央部的突出量。
  9. 如請求項7或8之接合方法，其中，具有以下步驟： 因應前述第2基板之中央部的突出量，變更前述第1基板之中央部的突出量與前述第2基板之中央部的突出量之合計。
  10. 如請求項9之接合方法，其中，具有以下步驟： 前述第2基板之中央部的突出量越大，則越增大前述第1基板之中央部的突出量與前述第2基板之中央部的突出量之合計。
  11. 如請求項7或8之接合方法，其中，具有以下步驟： 取得無負載下的前述第1基板之翹曲的資料，並因應無負載下的前述第1基板之翹曲，變更前述第2基板之中央部的突出量。
  12. 如請求項7或8之接合方法，其中，具有以下步驟： 取得被形成於前述第1基板或前述第2基板之接合面的基準點之位置偏移的資料，並因應前述基準點的位置偏移，變更前述第2基板之中央部的突出量。
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