TWI487017B - Mating device and fitting method - Google Patents

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TWI487017B
TWI487017B TW100139257A TW100139257A TWI487017B TW I487017 B TWI487017 B TW I487017B TW 100139257 A TW100139257 A TW 100139257A TW 100139257 A TW100139257 A TW 100139257A TW I487017 B TWI487017 B TW I487017B
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Naoki Akiyama
Masahiko Sugiyama
yosuke Omori
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Tokyo Electron Ltd
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Description

貼合裝置及貼合方法
本發明係關於一種將薄板狀2個構件加以貼合之貼合裝置以及使用該貼合裝置之貼合方法。
近年來，於例如半導體元件、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)之製造領域中，半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)邁向大口徑化。此外，於封裝等特定製程中，需要晶圓之薄型化。但是，若將例如大口徑且薄的晶圓維持於該狀態進行搬送或是研磨處理，則晶圓恐會發生翹曲或破裂。是以，為了補強晶圓，係進行該晶圓與補強用基板(例如同形狀同大小之其他晶圓)的貼合。相關晶圓之貼合通常係使用接著劑來進行。
但是，若使用接著劑來將晶圓與其他晶圓進行貼合，恐空氣會進入晶圓間而發生空孔(void)。若晶圓間發生空孔，由於所製造之半導體元件之性能恐會惡化，是以必須抑制空孔之發生。
是以，以往有人提出一種貼合裝置，具有：腔室，係用以收容以上下狀態所配置之2個晶圓(以下，將上側晶圓稱為「上晶圓」，將下側晶圓稱為「下晶圓」)；抵動銷，係設置於此腔室內，而抵壓上晶圓之中心部分；以及間隔器(spacer)，係支撐上晶圓之外周，且可自該上晶圓之外周迴避(專利文獻1)。
當使用相關貼合裝置之情況，為了抑制晶圓間之空孔的發生，係將腔室內加以排氣，而於減壓狀態下進行晶圓之貼合。晶圓之貼合，首先係將上晶圓以間隔器支撐之狀態下，利用抵動銷來抵壓上晶圓之中心部分，以將該中心部分抵接於下晶圓，之後，使得支撐著上晶圓之間隔器迴避，而將上晶圓全面抵接於下晶圓之全面來進行。
但是，於使用前述貼合裝置之情況，於貼合之際必須先將腔室內全體調整為既定減壓狀態。是以，將晶圓收容於腔室內之後對該腔室內全體進行排氣而減壓至既定壓力需要相當多的時間。其結果，晶圓處理全體之生產量會降低。
是以，有人提議保持上晶圓之上部夾具係以中心部受既定壓力撓曲之方式來構成，使得上部夾具與下部夾具密合而於其間形成有狹窄密閉空間之狀態下將該空間內排氣來使得上部夾具之中心部撓曲，藉此首先使得上晶圓之中心部與補強用基板、下晶圓之中心部抵接，之後從中心部朝晶圓之徑向外側依序抵接來進行貼合(專利文獻2)。
此外，於上述晶圓之貼合，通常，係將接著劑加熱至熔點以上之溫度，使得該接著劑成為液態熔融狀態來進行貼合。是以，如專利文獻2所示般，例如於下部夾具係內設有做為加熱機構之加熱器，以將塗佈於下晶圓之接著劑利用該加熱器來加熱。
先前技術文獻
專利文獻1　日本特開2004-207436號公報
專利文獻2 PCT國際專利WO2010/055730號公報
但是，本發明者利用專利文獻2所揭示之方法進行晶圓貼合的結果，發現雖為於減壓空間內之貼合，但仍有於晶圓間發生空孔之情況。
關於此點經本發明者仔細調查，確認了下部夾具伴隨於加熱器之加熱而發生的熱膨脹乃為空孔發生之原因。此事若參見附圖來詳細說明，則如圖15所示般，內設有加熱器100之下部夾具101的周邊部係由不鏽鋼製圓環狀支撐台102所支撐著。
支撐台102之材質為例如不鏽鋼。下部夾具101與支撐台102係藉由配置為同心圓狀之複數螺釘103所固定著。此外，支撐台102係藉由複數之其他螺釘來和基座(未圖示)固定著。
再者，確認了一旦升溫加熱器100，則下部夾具101上面之外周緣部會變形成為波浪狀態。關於此點，本發明者針對加熱器100升溫至210℃之情況下，將下部夾具101上面之外周緣部的位移量使用數值解析來模擬計算的結果，得到了圖16之表所示之結果。又，此模擬可使用例如通用之熱結構解析用軟體。圖16中左側圖中以X1~X12所表示之部位為位移量之測定點，圖16中右側表所記載之數值為各測定點在鉛直方向上之位移量(單位μm)。此外，圖16所示下部夾具101係藉由6根螺釘103而被固定在支撐台102。
從此結果可知，對應於螺釘103之位置的熱膨脹位移量相對來得小，螺釘103與其他螺釘103之間的位置相較於對應於螺釘103之位置，位移量會變大成為最大30μm程度。對應於螺釘103之位置的熱膨脹位移量之所以變小乃是因為熱膨脹造成下部夾具101之延伸受到螺釘103所拘束之故。是以，被認為前述下部夾具101上面之外周緣部變形成為波浪狀態。其結果，對應於螺釘103之位置的上部夾具與下部夾具之密合氣密性受損，晶圓於該位置附近容易發生空孔。
本發明係鑒於上述情事，其目的在於防止使用接著劑來貼合2個薄板狀構件之際，於該等構件間發生空孔。
為了達成前述目的，本發明之貼合裝置，係用以將2個薄板構件加以貼合者，其特徵在於具有：第1保持部，係將第1薄板構件載置並保持於上面；加熱機構，係設置於該第1保持部之內部；第2保持部，係於該第1保持部之上方和該第1保持部呈對向設置，而下面保持第2薄板構件；排氣機構，係在該第1保持部與該第2保持部進行抵接之際將由該第1保持部與該第2保持部所圍繞之空間內加以排氣；抵壓機構，係設置於該第2保持部之上面側，而將該第2保持部往下方抵壓；第1支撐台，係支撐該第1保持部之外周部下面，由複數第1支撐構件組合成環狀所形成；以及第2支撐台，係支撐該第1支撐台之下面，由複數第2支撐構件組合成環狀所形成；此外，該第2保持部係以既定壓力使得該第2保持部之一部位成為撓曲而構成者；該第2支撐台與該第1保持部係藉由相對於該各第2支撐構件而以1對1所設置之固定構件來固定著；該各固定構件係插通在該各第2支撐構件所形成之較該固定構件之直徑來得大的貫通孔。
依據本發明，由於第1保持部與第2支撐台係藉由相對於構成該第2支撐台之複數第2支撐構件以1對1設置之固定構件來固定著，各固定構件係插通於在各第2支撐構件所形成之較固定構件直徑來得大之貫通孔，故即使第1保持部之體積因例如熱膨脹而變化之情況，各固定構件仍可追隨於第1保持部之體積變化來移動。藉此，於進行第1薄板構件與第2薄板構件之貼合之際，可防止第1保持部上面之外周緣部變形為波浪狀，伴隨於此，可防止於第1薄板構件與第2薄板構件之間發生空孔。
此外，前述貼合裝置亦可具有氣密性保持機構來保持前述第1保持部與前述第2保持部間之空間的氣密性。
該氣密性保持機構亦可具有：突出部，係沿著該第2構件之外周下面設置，而從該外周下面朝下方突出；密封材，係環狀設置於該突出部之下面，而保持由該第1保持部、第2保持部以及該突出部所圍繞之空間的氣密性；以及高度調整機構，係設置於該密封材之外側，可抵接於該突出部之下面來調整該第1構件與該第2構件間在鉛直方向之距離。
前述抵壓機構亦可具有以至少覆蓋該第2構件之方式所設置而於鉛直方向上伸縮自如的容器，藉由對該容器內導入流體來抵壓該第2保持部。
依據本發明，於貼合2個構件之際，可防止在構件間發生空孔。
以下針對本發明之實施形態來說明。圖1係顯示本實施形態之貼合裝置1之構成概略之縱截面圖。
貼合裝置1係具有：下部夾具10，係做為第1保持部來將做為第1薄板構件之下晶圓WL 載置於上面來加以保持；以及上部夾具11，係做為第2保持部來將做為第2薄板構件之上晶圓WU 以下面進行吸附保持。上部夾具11係對向於下部夾具10而配置於該下部夾具10之上方。從而，保持於下部夾具10之下晶圓WL 與保持於上部夾具11之上晶圓WU 成為對向。此外，於本實施形態，下晶圓WL 與上晶圓WU 係具有相同直徑。
於上部夾具11之上面設有將該上部夾具11朝鉛直下方抵壓之抵壓機構12。抵壓機構12之構成詳細如後述。於下部夾具10之下面設有做為第1支撐台之絕熱環13，係藉由例如陶瓷等絕熱性優異之材料形成為圓環狀。下部夾具10係藉由此絕熱環13來支撐外周緣部之下面。於絕熱環13之下面設有做為第2支撐台之支撐環14。支撐環14之下面係藉由基座15所支撐著。支撐環14以及基座15之材質為例如不鏽鋼。
於上部夾具11之下面外周緣部係設有圓環狀朝下方突出之突出部16。此突出部16亦可和上部夾具11來一體形成。於突出部16之下面形成有圓環狀之溝槽16a。此溝槽16a係配置有同樣為圓環狀之密封材17。從而，若使得上部夾具11朝下方移動，讓突出部16或是突出部16之密封材17來和下部夾具10上面之周緣部做密合，則由上部夾具11、突出部16以及下部夾具10所圍成之區域係如圖2所示般形成為用以貼合下晶圓WL 與上晶圓WU 之貼合空間S。此外，圓環狀之溝槽16a係以其體積大於密封材17之體積的方式所形成。因此，藉由後述之加壓容器71將上部夾具11朝下部夾具10之方向進行抵壓之際，彈性變形後之密封材17會被收容於溝槽16a內部。
上部夾具11之材質的選定與厚度之設定，係以一旦該上部夾具11之上面被施加既定壓力則上面之一部分朝下方撓曲成為凸狀的方式來進行。本實施形態之上部夾具11係由例如鋁所構成，上部夾具11之厚度為16mm。藉此，一旦於上部夾具11之上面被施加例如0.07MPa之壓力，則中心部會朝下方凸狀撓曲0.2mm。此外，本實施形態之壓力若未特別註記係以計式壓來表記。亦即，大氣壓=0(零)MPa，例如前述之0.07MPa係表示大氣壓+0.07MPa。
於上部夾具11之內部設有：用以吸附保持上晶圓WU 之抽引管18、以及用以對前述貼合空間S之內部進行排氣之排氣管19。抽引管18以及排氣管19係分別連接於例如真空泵等排氣裝置20、21。此外，排氣管19之一端係和上部夾具11下面未保持上晶圓WU 之部位(例如突出部16之附近)連通著。本實施形態之排氣機構係以排氣管19與排氣裝置21所構成。
於下部夾具10之內部如圖1所示般設有加熱下晶圓WL 之加熱機構22、用以吸附保持下晶圓WL 之抽引管23。加熱機構22係使用例如加熱器。抽引管23係和抽引管18同樣地連接於真空泵等排氣裝置24。此外，下部夾具10係藉由例如鋁所構成，其厚度係設定為於上晶圓WU 與下晶圓WL 之貼合之際即使因為抵壓機構12而被施加荷重也不致變形。
支撐下部夾具10下面之絕熱環13係例如圖3所示般，將形成為大致圓弧狀之做為第1支撐構件的絕熱構件30予以複數組合而形成為大致圓環狀。此外，支撐絕熱環13下面之支撐環14係將形成為大致圓弧狀之做為第2支撐構件的支撐構件31予以複數組合來形成為大致圓環狀。此外，於圖3中係描繪了由6個絕熱構件30所組合而成之絕熱環13、以及由3個支撐構件31所組合而成之支撐環14，惟絕熱環13與支撐環14分別由幾個絕熱構件30與支撐構件31所組合形成並不限定於本實施形態而可任意設定。
如圖4所示般，於各絕熱構件30以及各支撐構件31分別形成有貫通孔30a、31a。此貫通孔30a、31a係分別朝鉛直方向貫通各絕熱構件30以及各支撐構件31。此外，藉由讓分別插通貫通孔30a與貫通孔31a之固定構件(例如螺釘40)來和形成於下部夾具10下面之螺孔10a相螺固，來固定下部夾具10與各支撐構件31。
各支撐構件31係如圖3所示般分別藉由1個螺釘40來固定於下部夾具10。前述貫通孔30a、31a之直徑分別大於螺釘40之直徑。因此，各絕熱構件30非藉由螺釘40所直接固定，而是藉由螺釘40之栓固成為被夾在各支撐構件31與下部夾具10之間的狀態。
此外，如圖3所示般，於各支撐構件31之外側面設有朝該支撐構件31之直徑方向外側突出之托座部41。此托座部41形成有將該托座部41朝鉛直方向貫通之貫通孔41a。此外，如圖5所示般，藉由讓插通此貫通孔41a之螺釘42和形成於基座15上面之螺孔15a進行螺固，各支撐構件31乃被裝設於基座15。此外，此貫通孔41a之直徑係大於螺釘42之直徑。
如此般，由於1個支撐構件31係藉由1個螺釘40來被固定於下部夾具10，且螺釘40係插通較該螺釘40之直徑來得大之貫通孔30a、31a，故即使下部夾具10之體積例如因熱膨脹而變化之情況，各支撐構件31與各絕熱構件30可追隨於下部夾具10之體積變化來移動。因此，即使下部夾具10因熱膨脹而產生伸長，仍可防止此伸長受到螺釘40所拘束。此外，由於支撐構件31與基座15同樣地使得螺釘42插通於較該螺釘42之直徑來得大之貫通孔41a，從此點來看，即使於下部夾具10產生伸長，該伸長也不會因為螺釘42而受到拘束。
此外，於本實施形態，支撐環14係由3個支撐構件31所形成，故支撐環14與下部夾具10係藉由3個螺釘40所固定。另一方面，絕熱環13係由6個絕熱構件30所形成。於此情況下，由於6個絕熱構件30當中插通螺釘40者僅有3個絕熱構件30，故貫通孔30a只要形成於3個絕熱構件30即足夠。但是，亦可例如圖3所示般，於6個絕熱構件30皆形成貫通孔30a。
於基座15上面俯視上沿著下部夾具10外周之位置係如圖6所示般，高度調整機構50係以同心圓狀方式設置於複數部位例如3部位。高度調整機構50係藉由支撐突出部16之周邊部來調整上部夾具11之高度，以高精度地調整下晶圓WL 與上晶圓WU 間在鉛直方向之距離。
高度調整機構50係例如圖7以及圖8所示般具有由旋轉軸51所固定之圓盤狀偏心輥52。旋轉軸51係被支撐在於基座15之上面所設之輥支撐框53。於旋轉軸51之一端部係連接著使得該旋轉軸51進行旋轉之旋轉驅動部54。旋轉軸51之中心C1係例如圖9所示般從偏心輥52之中心C2產生偏心。從而，若使得旋轉軸51旋轉，則可調整偏心輥52之鉛直方向頂點的高度、亦即其與突出部16之接觸點的高度。藉此，可高精度調整上部夾具11在高度方向之位置。高度調整機構50係例如圖2所示般以偏心輥52和突出部16之密封材17外側位置相抵接之方式來配置著。此外，於本實施形態係以突出部16、密封材17以及高度調整機構50來構成氣密性保持機構。此外，高度調整機構50之數量不限定於本實施形態，惟以設置於3部位以上為佳。
抵壓機構12係如圖1所示般，具有：大致圓柱形狀之加壓容器71，係以覆蓋上晶圓WU 與下晶圓WL 之方式設置，內部為中空；以及流體供給管72，係對於加壓容器71內部供給做為流體之例如壓縮空氣。加壓容器71係由不會因為對內部所供給之壓縮空氣的壓力而破損、且可於鉛直方向上伸縮自如之例如不鏽鋼製的波紋管所構成。加壓容器71之下面係抵接於上部夾具11之上面。此外，加壓容器71之上面係被安裝至在上部夾具11上方所設之支撐板73的下面。
流體供給管72其一端係連接於加壓容器71，另一端係連接於流體供給源74。此外，因從流體供給源74經由流體供給管72而將例如壓縮空氣供給於加壓容器71而讓加壓容器71伸長。此時，由於加壓容器71之上面與支撐板73之下面相抵接著，故加壓容器71僅往下方伸長，而可將設置於加壓容器71下面之上部夾具11往下方抵壓。此外，由於加壓容器71之內部係藉由流體而被加壓，故加壓容器71可對上部夾具11之面內進行均勻抵壓。抵壓上部夾具11之際的荷重調節係利用調整對加壓容器71所供給之壓縮空氣的壓力來進行。此外，支撐板73係以即使受到藉由加壓容器71來抵壓上部夾具11之際的反作用力也不會變形的方式來進行材質之選定與厚度的設定。
於支撐板73之上面設有使得該支撐板73升降之升降機構75。從而，可藉由升降機構75來升降支撐板73而讓支撐板73連同加壓容器71以及上部夾具11進行升降。藉此，可調整下部夾具10下面之突出部16與上部夾具11上面間的距離。此外，所謂加壓容器71被覆上晶圓WU 與下晶圓WL 係指例如加壓容器71之直徑和上晶圓WU 以及下晶圓WL 之直徑相同。此處所說的加壓容器71之直徑係指加壓容器71和上部夾具11相接觸部分之直徑。如此般，藉由使得加壓容器71之直徑相同於上晶圓WU 以及下晶圓WL 之直徑，則利用加壓容器71來抵壓上晶圓WU 與下晶圓WL 之際，可對上晶圓WU 以及下晶圓WL 之面內均勻地施加壓力。
本實施形態之貼合裝置1係以上述方式所構成，其次針對以此貼合裝置1所進行之下晶圓WL 與上晶圓WU 之貼合方法使用圖10來說明。圖10係將貼合裝置1之各機器的動作狀態表示於縱軸、時間經過(t0~t13)表示於橫軸的時間圖。
此外，於實施該貼合方法之際，事先於下晶圓WL 上面塗佈有接著劑。
此外，在進行下晶圓WL 與上晶圓WU 之貼合前，先將加熱機構22升溫至既定溫度。既定溫度可舉出接著劑熔點以上之溫度例如250℃。一旦升溫加熱機構22，下部夾具10之體積會因為熱膨脹而增加。但是，於本實施形態，如前述般構成絕熱環13之各絕熱構件30與構成支撐環14之各支撐構件31係分別藉由1個螺釘40來固定於下部夾具10，並且此螺釘40係插通於比該螺釘40之直徑來得大之貫通孔30a、31a。從而，螺釘40以及絕熱環13可追隨於下部夾具10因熱膨脹而產生之體積變化來移動。此外，固定支撐構件31與基座15之螺釘42也插通於比螺釘42之直徑來得大之貫通孔41a。從而，下部夾具10不會因為此等螺釘40以及螺釘42而被拘束於定點，可於全方位來均等地延伸。從而，可防止以往技術所遭遇之下部夾具10的上面周緣部變形成為波浪狀。
此外，首先於圖10所示之時間t1，係在圖1所示之下部夾具10與上部夾具11於上下方向分離之狀態下將下晶圓WL 載置於下部夾具10來加以吸附保持。同樣地，上晶圓WU 係被上部夾具11所吸附保持。此時，上晶圓WU 係藉由上部夾具11而被-0.09MPa之負壓所吸附保持。
其次，於時間t2，使得高度調整機構50之偏心輥52進行旋轉，將該偏心輥52之上端調整成為既定高度。此外，此處所說的既定高度，當將上部夾具11之突出部16下面抵接於偏心輥52上端之情況，乃密封材17接觸於下部夾具10、且對上部夾具11上面施加既定壓力而使得被吸附保持在該上部夾具11之上晶圓WU 的中心部出現撓曲之際，上晶圓WU 之中心部接觸於下晶圓WL 之高度。此外，於圖10中將此高度表示記載為「上升位置」。此外，圖10中表示記載為「下降位置」意指即使突出部16下面與下部夾具10上面相抵接，偏心輥52也不會和突出部16下面抵接之高度。
其次，於時間t3，係使得升降機構75動作而讓上部夾具11下降，如圖2所示般，讓突出部16之下面和高度調整機構50之偏心輥52上端相抵接。於此階段，突出部16之密封材17係和下部夾具10上面之周邊部產生密合，於下部夾具10與上部夾具11之間形成密閉之貼合空間S。
之後，於時間t4，開始對加壓容器71之內部供給壓力0.07MPa之壓縮空氣，將上部夾具11之上面利用抵壓機構12以0.07MPa之壓力來抵壓。如此一來，如圖11所示般，上部夾具11之中心部朝下方以凸狀撓曲，伴隨於此，被吸附保持在上部夾具11的上晶圓WU 中心部也朝下方以凸狀撓曲。藉此，下晶圓WL 與上晶圓WU 之中央部產生抵接。其間，由於貼合空間S內之壓力尚為大氣壓，故上晶圓WU 保持在被上部夾具11所吸附保持之狀態。
其次，於時間t5，透過排氣管19開始進行貼合空間S內之排氣。然後，一旦貼合空間S內之壓力成為-0.09MPa以下(時間t6)，上部夾具11將無法再吸附保持上晶圓WU 。因此，原先吸附於上部夾具11而沿著上部夾具11撓曲之上晶圓WU 開始回到平坦狀態。接著，伴隨於此，上晶圓WU 乃從抵接於下晶圓WL 之中心部朝徑向外側依序抵接，終於會如圖12所示般，上晶圓WU 之全面抵接於下晶圓WL 之全面。藉此，上晶圓WU 與下晶圓WL 藉由接著劑而被接著。
之後，於時間t7，如圖13所示般藉由高度調整機構50將偏心輥52之高度調整至下降位置，使得上部夾具11之下面接觸於上晶圓WU 之全面。此時，密封材17會因彈性變形而被收容於突出部16之溝槽16a，突出部16之下面全部密合於下部夾具10之上面。
接著，於時間t8，開始上升對加壓容器71所供給之壓縮空氣之壓力，將上部夾具11以既定壓力例如0.75MPa並以既定時間朝下方抵壓。藉此，上晶圓WU 與下晶圓WL 可更為強固地接著，上晶圓WU 與下晶圓WL 受到貼合。
以此方式，一旦上晶圓WU 與下晶圓WL 之貼合結束，則壓縮空氣之供給於時間t9停止，加壓容器71內之壓力回到大氣壓。其次於時間t10，停止排氣管19所進行之排氣，貼合空間S回到大氣壓。此外，利用抽引管18對上晶圓WU 之抽引也被停止。
之後，於時間t11，藉由升降機構75使得支撐板73上升，下部夾具10與上部夾具11受到分離。其次於時間t12，停止下晶圓WL 之吸附保持。之後，處於貼合狀態之上晶圓WU 與下晶圓WL 從貼合裝置1被搬出。
如以上所述，依據本實施形態，剛開始貼合時，貼合空間S內為大氣壓狀態，上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部係利用加壓容器71產生之抵壓而抵接。接著，在上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部相抵接後，貼合空間S內被排氣而成為減壓狀態，伴隨於此，抵接部分逐漸從中心部擴展到徑向外側，最後上晶圓WU 之全面抵接於下晶圓WL 之全面。從而，可防止於上晶圓WU 與下晶圓WL 之間發生空孔。
此外，下部夾具10與支撐環14係藉由相對於構成該支撐環14之各支撐構件30而1對1設置之螺釘40所固定，且螺釘40係插通於比該螺釘40之直徑來得大之貫通孔30a、31a，故即使該下部夾具10之體積因熱膨脹而變化之情況，各螺釘40仍可追隨於下部夾具10之體積變化來移動。因此，即使下部夾具10因熱膨脹而產生延伸，可防止此延伸被螺釘40所拘束。從而，於進行上晶圓WU 與下晶圓WL 之貼合之際可防止下部夾具10上面之外周緣部因熱膨脹而成為波浪狀，而可防止前述般下部夾具10之外周緣部變形成為波浪形狀所致空孔的發生。
此外，由於在下部夾具10與支撐環14之間配置有由絕熱性優異之陶瓷等所構成之絕熱環13，故可將從下部夾具10傳遞到外部之熱抑制在最小限度。
此外，本發明者針對使用本實施形態之絕熱環13與支撐環14來將下部夾具10以螺釘40固定情況下之下部夾具10上面之熱膨脹位移量，以使用數值解析之模擬來計算。此模擬可使用例如通用之熱結構解析用軟體。此時之下部夾具10的加熱溫度係定為250℃。其結果示於圖14。圖14之左側圖所示之Y1~Y7為位移量之測定點，圖14之右側所示表中所記載之各數值為Y1~Y7之下部夾具10上面的位移量(單位μm)。如圖14所示般，確認了下部夾具10之熱膨脹位移量在被螺釘40所固定著的部位(Y3、Y5、Y7)與其他部位(Y1、Y2、Y4、Y6)之間的差距被抑制在2μm程度。
另一方面，當絕熱環13係例如以一體形之圓環狀陶瓷所形成之情況，該一體形之絕熱環13並無法追隨於下部夾具10因熱膨脹所產生之體積變化而自由移動。其結果，該絕熱環13恐有發生破裂之虞。此乃由於陶瓷質脆而容易破裂。此點，本實施形態之絕熱環13僅係分割為複數絕熱構件30來構成，且藉由下部夾具10與支撐環14來被夾在其中。從而，即使下部夾具10因熱膨脹而造成其體積變化之情況，構成絕熱環13之各絕熱構件30仍可追隨於下部夾具10之體積變化來移動。從而，本實施形態之絕熱環13不會因為於下部夾具10產生熱膨脹而破裂或是破損。
另一方面，於以往之貼合方法，首先將貼合空間S內予以排氣，利用該貼合空間S內外之壓力差來使得上部夾具11朝下方以凸狀撓曲，但於本實施形態，在對貼合空間S內進行排氣之前，當該貼合空間S內為大氣壓狀態之時首先藉由抵壓機構12來抵壓上部夾具11來使得上部夾具11撓曲。
於本實施形態之貼合裝置1，一旦貼合空間S內被排氣，則受到貼合空間S內之壓力與貼合空間S之外部壓力的差的影響，會有將下部夾具10往上方頂舉之力作用。然後，一旦將下部夾具10朝上方頂舉之力作用，下部夾具10恐會因這向上之力而往上方浮起。此浮起之原因乃因將下部夾具10朝上方頂舉之力經由螺釘40使得支撐構件31被往上方拉張，從而以固定該支撐構件31與基座15之螺釘42為支點使得支撐構件31朝上方撓曲之故。如此一來，上晶圓WU 與下晶圓WL 之全面將會同時抵接，而有上晶圓WU 與下晶圓WL 之間發生空孔之虞。此點，於本實施形態，如前述般在貼合空間S內為大氣壓之狀態下、換言之較開始排氣之時間t5來得前面，藉由抵壓機構12之加壓容器71來抵壓上部夾具11，而維持於該狀態。從而，即使於時間t6開始貼合空間S內之排氣，下部夾具10也不致浮起。從而，即使從此點也可防止於上晶圓WU 與下晶圓WL 之間發生空孔。
以上之實施形態之上部夾具11在構成上係以既定壓力來使得上面中心部撓曲，惟上部夾具11上面之中心部未必要撓曲，亦可於其他部位、例如相對於上部夾具11之中心部離開既定距離之部位產生撓曲。只要上部夾具11上面之一部位有撓曲，則被保持於上部夾具11之上晶圓WU 會因為貼合空間S之排氣而從該撓曲部分往徑向外側依序抵接於下晶圓WL 。從而，即使於此情況也能防止於上晶圓WU 與下晶圓WL 之間發生空孔。
此外，於以上之實施形態，僅於下部夾具10設置加熱機構22，惟亦可於上部夾具11內部也設置加熱機構來加熱上晶圓WU 。
以上之實施形態，雖使用貼合裝置來貼合下晶圓與上晶圓，惟本實施形態之貼合裝置也可用於將晶圓與玻璃基板加以貼合之情況。此外，於積層複數半導體元件之際將晶圓與晶圓加以貼合之情況或是將晶片與晶片加以貼合之情況也可使用貼合裝置。再者，貼合構件為晶圓以外之FPD(平板顯示器)、光罩用光標等其他構件之情況也可使用本發明之貼合裝置。
以上，參酌所附圖式針對本發明之較佳實施形態做了說明，惟本發明不限定於相關例。業界人士當然可於專利申請專利範圍所記載之思想範疇內思及各種變更例或是修正例，這些當然也屬於本發明之技術範圍。
本發明在貼合薄板狀的2個構件之際可發揮效用。
1．．．貼合裝置
10．．．下部夾具
11．．．上部夾具
12．．．抵壓機構
13．．．絕熱環
14．．．支撐環
15．．．基座
16．．．突出部
16a．．．溝槽
17．．．密封材
18．．．抽引管
19．．．排氣管
20．．．排氣裝置
21．．．排氣裝置
22．．．加熱機構
23．．．抽引管
24．．．排氣裝置
30．．．絕熱構件
31．．．支撐構件
40．．．螺釘
41．．．托座部
42．．．螺釘
50．．．高度調整機構
51．．．旋轉軸
52．．．偏心輥
53．．．輥支撐框
54．．．旋轉驅動部
55．．．馬達
56．．．旋轉驅動部
71．．．加壓容器
72．．．流體供給管
73．．．支撐板
74．．．流體供給源
75．．．升降機構
G．．．玻璃基板
S．．．貼合空間
W．．．晶圓
圖1係顯示本實施形態之貼合裝置構成概略之縱截面圖。
圖2係顯示上部夾具下降後模樣之說明圖。
圖3係顯示絕熱環以及支撐環之構成概略之立體圖。
圖4係顯示絕熱環以及支撐環附近之構成概略之縱截面圖。
圖5係顯示支撐環以及基座附近之構成概略之縱截面圖。
圖6係顯示下部夾具附近之構成概略之俯視圖。
圖7係顯示高度調整機構之構成概略之俯視圖。
圖8係顯示高度調整機構之構成概略之側視圖。
圖9係顯示偏心輥與旋轉軸之關係的說明圖。
圖10係顯示貼合裝置之各機器動作狀態之時間圖。
圖11係顯示上部夾具之中心部呈現撓曲模樣之說明圖。
圖12係顯示上晶圓之全面抵接於下晶圓全面之模樣的說明圖。
圖13係顯示上晶圓與下晶圓之貼合模樣之說明圖。
圖14係顯示下部夾具上面周邊部因熱膨脹而位移之說明圖。
圖15係顯示以往之支撐台之構成概略之說明圖。
圖16係顯示下部夾具上面周邊部因熱膨脹而位移之說明圖。
13．．．絕熱環
14．．．支撐環
30．．．絕熱構件
30a．．．貫通孔
31．．．支撐構件
31a．．．貫通孔
40．．．螺釘
41．．．托座部
41a．．．貫通孔
42．．．螺釘

Claims (4)

  1. 一種貼合裝置，係用以將2個薄板構件加以貼合者，其特徵在於具有：第1保持部，係將第1薄板構件載置並保持於上面；加熱機構，係設置於該第1保持部之內部；第2保持部，係於該第1保持部之上方和該第1保持部呈對向設置，而下面保持第2薄板構件；排氣機構，係在該第1保持部與該第2保持部進行抵接之際將由該第1保持部與該第2保持部所圍繞之空間內加以排氣；抵壓機構，係設置於該第2保持部之上面側，而將該第2保持部往下方抵壓；第1支撐台，係支撐該第1保持部之外周部下面，由複數第1支撐構件組合成環狀所形成；以及第2支撐台，係支撐該第1支撐台之下面，由複數第2支撐構件組合成環狀所形成；其中該第2保持部係以既定壓力使得該第2保持部之一部位成為撓曲而構成者；該第2支撐台與該第1保持部係藉由相對於該各第2支撐構件而以1對1所設置之固定構件來固定著；該各固定構件係插通於在該各第2支撐構件所形成之較該固定構件之直徑來得大的貫通孔。
  2. 如申請專利範圍第1項之貼合裝置，其係具有用以保持該第1保持部與該第2保持部間之空間氣密性的氣密性保持機構。
  3. 如申請專利範圍第2項之貼合裝置，其中該氣密性保持機構係具有：突出部，係沿著該第2構件之外周下面設置，而從該外周下面朝下方突出；密封材，係環狀設置於該突出部之下面，而保持由該第1保持部、第2保持部以及該突出部所圍繞之空間的氣密性；以及高度調整機構，係設置於該密封材之外側，可抵接於該突出部之下面來調整該第1構件與該第2構件間在鉛直方向之距離。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之貼合裝置，其中該抵壓機構係具有以至少覆蓋該第2構件之方式所設置而於鉛直方向上伸縮自如的容器，藉由對該容器內導入流體來抵壓該第2保持部。
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