TWI541926B - 接合裝置及接合系統 - Google Patents

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TWI541926B
TWI541926B TW103102147A TW103102147A TWI541926B TW I541926 B TWI541926 B TW I541926B TW 103102147 A TW103102147 A TW 103102147A TW 103102147 A TW103102147 A TW 103102147A TW I541926 B TWI541926 B TW I541926B
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wall portion
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杉原紳太郎
吉高直人
北原重德
廣瀨圭藏
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東京威力科創股份有限公司
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Description

接合裝置及接合系統
本發明係關於一種將基板彼此接合的接合裝置以及具備該接合裝置的接合系統。
近年來，半導體裝置的高積體化有所進展。當將高積體化的複數個半導體裝置配置在水平面內，並將該等半導體裝置用配線連接以產品化時，配線長度會變長，因此會有配線的電阻變大，或配線延遲變大之虞。
於是，遂有文獻提議使用將半導體裝置3維堆疊的3維積體技術。在該3維積體技術中，使用例如接合系統，進行2枚半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)的接合。例如，接合系統具有：使晶圓的接合表面親水化的表面親水化裝置，以及將表面經過該表面親水化裝置親水化的各晶圓之間接合的接合裝置。該接合系統，在表面親水化裝置對晶圓的表面供給純水使該晶圓的表面親水化之後，在接合裝置中將2枚晶圓上下對向配置(以下，將上側的晶圓稱為「上晶圓」，並將下側的晶圓稱為「下晶圓」)，使上夾頭所吸附保持的上晶圓與下夾頭所吸附保持的下晶圓，因為凡得瓦力以及氫鍵結(分子間力)而接合(專利文獻1)。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2012-175043號公報
【發明內容】
上述的專利文獻1所記載的下夾頭具有例如平板形狀，並以其頂面全面吸附保持下晶圓。然而，有時會有例如在下夾頭的頂面存在凹凸，或者在下夾頭的頂面存在塵粒等，而該下夾頭的頂面不平坦(平面度較大)的情況。此時，下夾頭的平面度會轉印到下晶圓，當將該下晶圓與上晶圓接合時，會導致所接合的疊合晶圓產生垂直方向的偏差。
另一方面，為了使下夾頭的頂面平坦，有時會對頂面實施例如拋光加工、鏡面加工等。然而，若下夾頭的頂面的平面度變小而表面特性太小，則在將下晶圓的真空吸引解除之後，該下晶圓會變得難以從下夾頭剝離。
有鑑於上述問題，本發明之目的為：在將基板彼此接合時，適當地保持基板，並防止所接合之基板發生垂直方向的偏差。
為了達成該目的，本發明係一種將基板彼此接合的接合裝置，其特徵為包含：第1保持構件，其在底面真空吸引並吸附保持第1基板；以及第2保持構件，其設置在該第1保持構件的下方，並在頂面真空吸引並吸附保持第2基板；該第2保持構件包含：本體部，其設置成在俯視下至少比第2基板更大，並對第2基板進行真空吸引；複數支銷，其設置在該本體部上，並與第2基板的背面接觸；以及外壁部，其在該本體部上且在該複數支銷的外側設置成環狀，並支持第2基板的背面的外周部。
根據本發明，當利用第2保持構件保持第2基板時，第2基板的背面的外周部被外壁部所支持，第2基板的背面內側在與複數支銷接觸的狀態下受到 支持。然後，對被第2基板、本體部以及外壁部包圍所形成的區域進行真空吸引，將第2基板保持於第2保持構件。此時，藉由使複數支銷的高度對齊一致，便可使第2保持構件的頂面的平面度縮小。另外例如在接合裝置內存在塵粒的情況下，藉由調整相鄰的銷之間的間隔，便可防止塵粒存在於第2保持構件的頂面。像這樣使第2保持構件的頂面平坦(使頂面的平面度縮小)，便可防止第2保持構件所保持之第2基板產生垂直方向的偏差。因此，在將第1基板與第2基板接合時，可防止所接合之基板產生垂直方向的偏差。
而且，由於第2基板的背面被複數支銷所支持，故當第2保持構件對第2基板的真空吸引解除時，該第2基板比較容易從第2保持構件剝離。亦即根據本發明，可防止第2保持構件所保持之第2基板產生垂直方向的偏差，且第2基板相對於第2保持構件的剝離性提高，第2基板可適當地被保持於第2保持構件。
該第2保持構件亦可具有設置於該本體部的該外壁部的內側，支持第2基板的背面，並將該外壁部的內側區隔為複數個區域的隔壁部，使該本體部構成可在該每個區域對第2基板進行真空吸引的構造。
該外壁部與該隔壁部亦可設置成同心圓狀，且該隔壁部將該外壁部的內側區隔為2個區域。
該第2保持構件亦可具有設置於該本體部的該外壁部的內側，且高度比該外壁部更低的突出部。
該第1保持構件亦可包含：另一本體部，其設置成在俯視下至少比第1基板更大，且對第1基板進行真空吸引；另外的複數支銷，其設置在該另一本體部上，且與第1基板的背面接觸；以及另一外壁部，其在該另一本體部上且在該另外的複數支銷的外側設置成環狀，並支持第1基板的背面的外周部。
該第1保持構件亦可具有設置在該另一本體部的該另一外壁部的內側，支持第1基板的背面，並將該另一外壁部的內側區隔為複數個區域的另一隔壁部，且該另一本體部構成可在該每個區域對第1基板進行真空吸引的構造。
該另一外壁部與該另一隔壁部亦可設置成同心圓狀，且該另一隔壁部將該另一外壁部的內側區隔為2個區域。
該第1保持構件亦可具有設置在該另一本體部的該另一外壁部的內側，且高度比該另一外壁部更低的另一突出部。
該第2保持構件的相鄰的該銷之間的間隔，亦可比該第1保持構件的相鄰的該其他的銷之間的間隔更小。
亦可在該第2保持構件的外周部設置對第1基板、第2基板或是第1基板與第2基板接合而成的疊合基板的水平方向的移動進行引導的引導構件。
該引導構件亦可構成從其前端自該第2保持構件的頂面向上方突出的高度到至少與該頂面相同的高度而在垂直方向上任意移動的構造。
本發明的另一態樣，係一種具備該接合裝置的接合系統，其特徵為包含：處理站，其具備該接合裝置；以及搬入搬出站，其可分別保存複數枚第1基板、第2基板或是第1基板與第2基板接合所形成的疊合基板，且相對於該處理站將第1基板、第2基板或是疊合基板搬入搬出；該處理站包含：表面重組裝置，其將第1基板或第2基板的接合表面重組；表面親水化裝置，其使在該表面重組裝置經過重組的第1基板或第2基板的表面親水化；以及搬運區域，其用於對該表面重組裝置、該表面親水化裝置以及該接合裝置搬運第1基板，第2基板或是疊合基板；該接合裝置將在該表面親水化裝置使表面經過親水化的第1基板與第2基板接合。
根據本發明，可在將基板彼此接合時，適當地保持基板，並防止所接合之基板產生垂直方向的偏差。
1‧‧‧接合系統
2‧‧‧搬入搬出站
3‧‧‧處理站
10‧‧‧匣盒載置台
11‧‧‧匣盒載置板
20‧‧‧晶圓搬運部
21‧‧‧搬運路徑
22‧‧‧晶圓搬運裝置
30‧‧‧表面重組裝置
40‧‧‧表面親水化裝置
41‧‧‧接合裝置
50‧‧‧遞移裝置
51‧‧‧遞移裝置
60‧‧‧晶圓搬運區域
61‧‧‧晶圓搬運裝置
100‧‧‧處理容器
101‧‧‧搬入搬出口
102‧‧‧閘閥
103‧‧‧吸氣口
104‧‧‧吸氣裝置
105‧‧‧吸氣管
110‧‧‧載置台
111‧‧‧離子電流計
112‧‧‧溫度調節機構
113‧‧‧液溫調節部
120‧‧‧輻射線槽孔天線
121‧‧‧天線本體
122‧‧‧槽孔板
123‧‧‧相位延遲板
124‧‧‧微波穿透板
125‧‧‧微波振盪裝置
126‧‧‧同軸導波管
130‧‧‧氣體供給管
131‧‧‧氣體供給源
132‧‧‧供給裝置群
140‧‧‧離子通過構造體
141‧‧‧電極
142‧‧‧電極
143‧‧‧絶緣材料
144‧‧‧開口部
145‧‧‧電源
146‧‧‧電流計
150‧‧‧處理容器
151‧‧‧搬入搬出口
152‧‧‧開閉擋門
160‧‧‧旋轉夾頭
161‧‧‧夾頭驅動部
162‧‧‧杯狀部
163‧‧‧排出管
164‧‧‧排氣管
170‧‧‧軌道
171‧‧‧噴嘴臂
172‧‧‧刷洗臂
173‧‧‧純水噴嘴
174‧‧‧噴嘴驅動部
175‧‧‧待機部
176‧‧‧供給管
177‧‧‧純水供給源
178‧‧‧供給裝置群
180‧‧‧刷洗洗淨工具
180a‧‧‧刷具
181‧‧‧洗淨工具驅動部
190‧‧‧處理容器
191‧‧‧搬入搬出口
192‧‧‧開閉擋門
193‧‧‧內壁
194‧‧‧搬入搬出口
200‧‧‧遞移部
201‧‧‧晶圓搬運機
210‧‧‧位置調節機構
211‧‧‧基台
212‧‧‧保持部
213‧‧‧檢出部
220‧‧‧翻轉機構
221‧‧‧保持臂
222‧‧‧保持構件
223‧‧‧切口
224‧‧‧第1驅動部
225‧‧‧第2驅動部
226‧‧‧支持柱
230‧‧‧上夾頭
231‧‧‧下夾頭
232‧‧‧上夾頭保持部
233‧‧‧支持柱
234‧‧‧上夾頭驅動部
235‧‧‧下夾頭保持部
236‧‧‧軸桿
237‧‧‧下夾頭驅動部
240、270‧‧‧本體部
241、271‧‧‧銷
242、272‧‧‧外壁部
243、273‧‧‧吸引區域
243a、273a‧‧‧第1吸引區域
243b、273b‧‧‧第2吸引區域
244‧‧‧吸引口
244a‧‧‧第1吸引口
244b‧‧‧第2吸引口
245‧‧‧吸引管
245a‧‧‧第1吸引管
245b‧‧‧第2吸引管
246‧‧‧真空泵
247‧‧‧貫通孔
250‧‧‧支持構件
251‧‧‧位置調節機構
260‧‧‧推動構件
261‧‧‧推動銷
262‧‧‧外筒
263‧‧‧上部拍攝構件
274‧‧‧吸引口
274a‧‧‧第1吸引口
274b‧‧‧第2吸引口
275‧‧‧吸引管
275a‧‧‧第1吸引管
275b‧‧‧第2吸引管
276‧‧‧真空泵
277‧‧‧貫通孔
280‧‧‧引導構件
281‧‧‧外殼
282‧‧‧引導銷
283‧‧‧彈簧
284‧‧‧下部拍攝構件
300‧‧‧控制部
400、410‧‧‧隔壁部
420、430‧‧‧突出部
A‧‧‧基準點
B‧‧‧基準點
CU‧‧‧匣盒
CL‧‧‧匣盒
CT‧‧‧匣盒
G1‧‧‧處理區塊
G2‧‧‧處理區塊
G3‧‧‧處理區塊
WU‧‧‧上晶圓
WL‧‧‧下晶圓
WT‧‧‧疊合晶圓
WU1‧‧‧表面
WU2‧‧‧背面
WL1‧‧‧表面
WL2‧‧‧背面
R1‧‧‧電漿生成區域
R2‧‧‧處理區域
T1‧‧‧搬運區域
T2‧‧‧處理區域
X、Y、Z‧‧‧軸
θ‧‧‧方向
S1~S13‧‧‧步驟
圖1係表示本實施態樣的接合系統的概略構造的俯視圖。
圖2係表示本實施態樣的接合系統的內部概略構造的側視圖。
圖3係表示上晶圓與下晶圓的概略構造的側視圖。
圖4係表示表面重組裝置的概略構造的縱剖面圖。
圖5係離子通過構造體的俯視圖。
圖6係表示表面親水化裝置的概略構造的縱剖面圖。
圖7係表示表面親水化裝置的概略構造的横剖面圖。
圖8係表示接合裝置的概略構造的横剖面圖。
圖9係表示接合裝置的概略構造的縱剖面圖。
圖10係表示位置調節機構的概略構造的側視圖。
圖11係表示翻轉機構的概略構造的俯視圖。
圖12係表示翻轉機構的概略構造的側視圖。
圖13係表示翻轉機構的概略構造的側視圖。
圖14係表示保持臂與保持構件的概略構造的側視圖。
圖15係表示上夾頭與下夾頭的概略構造的縱剖面圖。
圖16係從下方觀察上夾頭的俯視圖。
圖17係從上方觀察下夾頭的俯視圖。
圖18係下夾頭的立體圖。
圖19係表示引導構件的概略構造的縱剖面圖。
圖20係表示晶圓接合處理的主要步驟的流程圖。
圖21係表示調整上晶圓與下晶圓的水平方向的位置的態樣的說明圖。
圖22係表示調整上晶圓與下晶圓的垂直方向的位置的態樣的說明圖。
圖23係表示推壓使上晶圓的中心部位與下晶圓的中心部位互相抵接的態樣的說明圖。
圖24係表示使上晶圓依序抵接於下晶圓的態樣的說明圖。
圖25係表示使上晶圓的表面與下晶圓的表面互相抵接的態樣的說明圖。
圖26係表示上晶圓與下晶圓接合的態樣的說明圖。
圖27係表示另一實施態樣的上夾頭的概略構造的縱剖面圖。
圖28係在另一實施態樣中從下方觀察上夾頭的俯視圖。
圖29係表示另一實施態樣的下夾頭的概略構造的縱剖面圖。
圖30係在另一實施態樣中從上方觀察下夾頭的俯視圖。
圖31係表示另一實施態樣的上夾頭的概略構造的縱剖面圖。
圖32係表示另一實施態樣的下夾頭的概略構造的縱剖面圖。
以下，說明本發明的實施態樣。圖1係表示本實施態樣的接合系統1的概略構造的俯視圖。圖2係表示接合系統1的內部概略構造的側視圖。
接合系統1，如圖3所示的，例如將作為2枚基板的晶圓WU、WL接合。以下，將上側所配置的晶圓稱為作為第1基板的「上晶圓WU」，將下側所配置的晶圓稱為作為第2基板的「下晶圓WL」。另外，將上晶圓WU進行接合的接合面稱為「表面WU1」，並將該表面WU1的相反側的面稱為「背面WU2」。同樣地，將下晶圓WL進行接合的接合面稱為「表面WL1」，並將該表面WL1的相反側的面稱為「背面WL2」。然後，接合系統1，將上晶圓WU與下晶圓WL接合，形成作為疊合基板的疊合晶圓WT。
接合系統1，如圖1所示的，例如具有將搬入搬出站2與處理站3連接成一體的構造，可分別收納複數枚晶圓WU、WL、複數枚疊合晶圓WT的匣盒CU、CL、CT在該搬入搬出站2與外部之間搬入搬出，該處理站3具備對晶圓WU、WL、疊合晶圓WT實施既定處理的各種處理裝置。
在搬入搬出站2設置了匣盒載置台10。在匣盒載置台10設置了複數個 (例如4個)匣盒載置板11。匣盒載置板11在水平方向的X方向(圖1中的上下方向)上並排配置成一列。在相對於接合系統1的外部將匣盒CU、CL、CT搬入搬出時，可將匣盒CU、CL、CT載置於該等匣盒載置板11上。像這樣，搬入搬出站2便構成可存放複數枚上晶圓WU、複數枚下晶圓WL、複數枚疊合晶圓WT的構造。另外，匣盒載置板11的個數，不限於本實施態樣，可任意設定。另外，亦可將1個匣盒用於異常晶圓的回收。換言之，其係可將因為各種原因而上晶圓WU與下晶圓WL的接合產生異常的晶圓與其他正常的疊合晶圓WT分開的匣盒。在本實施態樣中，係將複數個匣盒CT之中的1個匣盒CT用於異常晶圓的回收，並將其他的匣盒CT用於正常的疊合晶圓WT的收納。
在搬入搬出站2設置了與匣盒載置台10鄰接的晶圓搬運部20。於晶圓搬運部20設置了可在朝X方向延伸的搬運路徑21上任意移動的晶圓搬運裝置22。晶圓搬運裝置22，亦可朝垂直方向以及繞垂直軸(θ方向)任意移動，並在各匣盒載置板11上的匣盒CU、CL、CT與後述的處理站3的第3處理區塊G3的遞移裝置50、51之間搬運晶圓WU、WL、疊合晶圓WT。
在處理站3設置了具備各種裝置的複數個(例如3個)處理區塊G1、G2、G3。例如在處理站3的正面側(圖1的X方向的負方向側)設置了第1處理區塊G1，在處理站3的背面側(圖1的X方向的正方向側)設置了第2處理區塊G2。另外，在處理站3的搬入搬出站2側(圖1的Y方向的負方向側)設置了第3處理區塊G3。
例如在第1處理區塊G1配置了將晶圓WU、WL的表面WU1、WL1重組的表面重組裝置30。本實施態樣，在表面重組裝置30中，係以將晶圓WU、WL的表面WU1、WL1的SiO2的鍵結切斷，形成單鍵結的SiO，使其之後更容易被親水化的方式，將該表面WU1、WL1重組。
例如在第2處理區塊G2，利用例如純水使晶圓WU、WL的表面WU1、WL1親水化並將該表面WU1、WL1洗淨的表面親水化裝置40，以及將晶圓WU、 WL接合的接合裝置41，從搬入搬出站2側以該順序在水平方向的Y方向上並排配置。
例如在第3處理區塊G3，如圖2所示的，晶圓WU、WL、疊合晶圓WT的遞移裝置50、51由下而上依序設置成2段。
如圖1所示的，第1處理區塊G1~第3處理區塊G3所包圍的區域形成晶圓搬運區域60。在晶圓搬運區域60，例如配置了晶圓搬運裝置61。
晶圓搬運裝置61，例如具有朝垂直方向、水平方向(Y方向、X方向)以及繞垂直軸任意移動的搬運臂。晶圓搬運裝置61，可在晶圓搬運區域60內移動，而將晶圓WU、WL、疊合晶圓WT搬運到周圍的第1處理區塊G1、第2處理區塊G2以及第3處理區塊G3內的既定裝置。
接著，說明上述的表面重組裝置30的構造。表面重組裝置30，如圖4所示的具有處理容器100。處理容器100的頂面設有開口，在該頂面開口部配置後述的輻射線槽孔天線120，處理容器100形成可將內部密閉的構造。
在處理容器100的晶圓搬運區域60側的側面形成了晶圓WU、WL的搬入搬出口101，並在該搬入搬出口101設置了閘閥102。
在處理容器100的底面形成了吸氣口103。於吸氣口103連接了吸氣管105，該吸氣管105與將處理容器100的內部氣體環境減壓到既定真空度的吸氣裝置104連通。
另外，在處理容器100的底面設置了載置晶圓WU、WL的載置台110。載置台110，可利用例如靜電吸附或真空吸附的方式載置晶圓WU、WL。於載置台110設置了測量如後所述的對載置台110上的晶圓WU、WL所照射之處理氣體的離子(氧離子)所產生的離子電流的離子電流計111。
於載置台110例如內建了使冷卻媒體流通的溫度調節機構112。溫度調節機構112與調節冷卻媒體溫度的液溫調節部113連接。然後，利用液溫調節部113調節冷卻媒體的溫度，便可控制載置台110的溫度。結果，便可將載置台110上所載置之晶圓WU、WL維持在既定的溫度。
另外，在載置台110的下方設置了從下方支持晶圓WU、WL並使其升降用的升降銷(圖中未顯示)。升降銷可插通形成於載置台110的貫通孔(圖中未顯示)並從載置台110的頂面突出。
在處理容器100的頂面開口部設置了供給電漿生成用微波的輻射線槽孔天線120(RLSA：Radial Line Slot Antenna)。輻射線槽孔天線120具備底面設有開口的天線本體121。在天線本體121的內部例如設置了使冷卻媒體流通的流通路徑(圖中未顯示)。
在天線本體121的底面的開口部設置了形成有複數個槽孔並具備天線之功能的槽孔板122。槽孔板122的材料可使用具有導電性的材料，例如銅、鋁、鎳等。在天線本體121內的槽孔板122的上部設置了相位延遲板123。相位延遲板123的材料可使用低耗損介電體材料，例如石英、氧化鋁、氮化鋁等。
在天線本體121以及槽孔板122的下方設置了微波穿透板124。微波穿透板124，以隔著例如O型環等的密封材料(圖中未顯示)將處理容器100的內部封閉塞住的方式配置。微波穿透板124的材料可使用介電體，例如石英或Al2O3等。
在天線本體121的上部連接了與微波振盪裝置125連通的同軸導波管126。微波振盪裝置125設置在處理容器100的外部，可對輻射線槽孔天線120振盪發出既定頻率(例如2.45GHz)的微波。
藉由上述構造，從微波振盪裝置125所振盪發出的微波，傳輸到輻射線 槽孔天線120內，被相位延遲板123壓縮而短波長化，並以槽孔板122產生圓偏振波，之後，穿透微波穿透板124，向處理容器100內放射。
在處理容器100的側面連接了對該處理容器100內供給作為處理氣體的氧氣的氣體供給管130。氣體供給管130，配置在後述的離子通過構造體140的上方，對處理容器100內的電漿生成區域R1供給氧氣。另外，氣體供給管130與內部儲存氧氣的氣體供給源131連通。於氣體供給管130設置了包含控制氧氣流量的閥或流量調節部等構件在內的供給裝置群132。
在處理容器100內的載置台110與輻射線槽孔天線120之間設置了離子通過構造體140。亦即，離子通過構造體140，將處理容器100的內部區分為：使從氣體供給管130所供給的氧氣被從輻射線槽孔天線120所放射的微波電漿化的電漿生成區域R1；以及利用在電漿生成區域R1所生成的氧離子將載置台110上的晶圓WU、WL的表面WU1、WL1重組的處理區域R2。
離子通過構造體140具有一對電極141、142。以下，有時會將上部所配置的電極稱為「上部電極141」，並將下部所配置的電極稱為「下部電極142」。在一對電極141、142之間設置了使該一對電極141、142電性絶緣的絶緣材料143。
各電極141、142，如圖4以及圖5所示的具有在俯視下比晶圓WU、WL的直徑更大的圓形形狀。另外，在各電極141、142形成了複數個可使氧離子從電漿生成區域R1通過到處理區域R2的開口部144。該等複數個開口部144，例如配置成格子狀。另外，複數個開口部144的形狀或配置，不限於本實施態樣，可任意設定。
在此，各開口部144的尺寸，宜設定為例如比從輻射線槽孔天線120所放射之微波的波長更短。藉此，從輻射線槽孔天線120所供給的微波會被離子通過構造體140反射，可防止微波進入處理區域R2。結果，載置台110上的晶圓WU、WL便不會直接曝晒到微波，可防止微波對晶圓WU、WL造成損 傷。
離子通過構造體140與在一對電極141、142之間施加既定電壓的電源145連接。該電源145所施加的既定電壓，被後述的控制部300所控制，最大電壓例如為1KeV。另外，離子通過構造體140與測量流過一對電極141、142之間的電流的電流計146連接。
接著，說明上述的表面親水化裝置40的構造。表面親水化裝置40如圖6所示的具有可密閉內部的處理容器150。在處理容器150的晶圓搬運區域60側的側面，如圖7所示的形成了晶圓WU、WL的搬入搬出口151，在該搬入搬出口151設置了開閉擋門152。
在處理容器150內的中央部位，如圖6所示的設置了保持並旋轉晶圓WU、WL的旋轉夾頭160。旋轉夾頭160，具有水平的頂面，在該頂面例如設置了吸引晶圓WU、WL的吸引口(圖中未顯示)。利用從該吸引口的吸引，便可將晶圓WU、WL吸附保持在旋轉夾頭160上。
旋轉夾頭160，設有具備例如馬達等構件的夾頭驅動部161，可利用該夾頭驅動部161以既定的速度旋轉。另外，在夾頭驅動部161設置了例如汽缸等的升降驅動源，旋轉夾頭160便可任意升降。
在旋轉夾頭160的周圍設置了擋住並回收從晶圓WU、WL飛濺或滴落的液體的杯狀部162。在杯狀部162的底面連接了將所回收之液體排出的排出管163以及將杯狀部162內的氣體環境以真空吸引的方式排出的排氣管164。
如圖7所示的在杯狀部162的X方向的負方向(圖7的下方向)側，形成了沿著Y方向(圖7的左右方向)延伸的軌道170。軌道170，例如從杯狀部162的Y方向的負方向(圖7的左方向)側的外側設置到Y方向的正方向(圖7的右方向)側的外側。在軌道170安裝了例如噴嘴臂171以及刷洗臂172。
噴嘴臂171，如圖6以及圖7所示的，支持著對晶圓WU、WL供給純水的純水噴嘴173。噴嘴臂171，利用圖7所示的噴嘴驅動部174，在軌道170上任意移動。藉此，純水噴嘴173，便可從設置在杯狀部162的Y方向的正方向側的外側的待機部175移動到杯狀部162內的晶圓WU、WL的中心部位上方，而且可在該晶圓WU、WL上沿著晶圓WU、WL的直徑方向移動。另外，噴嘴臂171，藉由噴嘴驅動部174，可任意升降以調節純水噴嘴173的高度。
純水噴嘴173如圖6所示的與對該純水噴嘴173供給純水的供給管176連接。供給管176與內部儲存純水的純水供給源177連通。另外，於供給管176設置了包含控制純水流量的閥或流量調節部等構件在內的供給裝置群178。
刷洗臂172支持著刷洗洗淨工具180。在刷洗洗淨工具180的前端部設置了例如複數個線狀或海綿狀的刷具180a。刷洗臂172，藉由圖7所示的洗淨工具驅動部181，可在軌道170上任意移動，使刷洗洗淨工具180從杯狀部162的Y方向的負方向側的外側移動到杯狀部162內的晶圓WU、WL的中心部位上方。另外，藉由洗淨工具驅動部181，刷洗臂172可任意升降，以調節刷洗洗淨工具180的高度。
另外，在以上的構造中，純水噴嘴173與刷洗洗淨工具180係被各別的臂部所支持，惟亦可被同一臂部所支持。另外，亦可省略純水噴嘴173，從刷洗洗淨工具180供給純水。再者，亦可省略杯狀部162，在處理容器150的底面連接將液體排出的排出管以及將處理容器150內的氣體環境排出的排氣管。另外，在以上之構造的表面親水化裝置40中，亦可設置防止帶靜電用的電離器(圖中未顯示)。
接著，說明上述的接合裝置41的構造。接合裝置41，如圖8所示的，具有可密閉內部的處理容器190。在處理容器190的晶圓搬運區域60側的側面，形成了晶圓WU、WL、疊合晶圓WT的搬入搬出口191，在該搬入搬出口191設置了開閉擋門192。
處理容器190的內部，被內壁193區分為搬運區域T1與處理區域T2。上述的搬入搬出口191，形成於搬運區域T1中的處理容器190的側面。另外，在內壁193也形成了晶圓WU、WL、疊合晶圓WT的搬入搬出口194。
在搬運區域T1的X方向的正方向側設置了暫時載置晶圓WU、WL、疊合晶圓WT用的遞移部200。遞移部200，形成例如2段，可同時載置晶圓WU、WL、疊合晶圓WT的其中任2枚。
在搬運區域T1設置了晶圓搬運機構201。晶圓搬運機構201，如圖8以及圖9所示的，設有例如朝垂直方向、水平方向(Y方向、X方向)以及繞垂直軸任意移動的搬運臂。然後，晶圓搬運機構201，可在搬運區域T1內，或是在搬運區域T1與處理區域T2之間搬運晶圓WU、WL、疊合晶圓WT。
在搬運區域T1的X方向的負方向側設置了調節晶圓WU、WL的水平方向的朝向的位置調節機構210。位置調節機構210，如圖10所示的，具有：基台211；吸附、保持晶圓WU、WL並使其旋轉的保持部212；以及檢測出晶圓WU、WL的缺口部的位置的檢出部213。然後，位置調節機構210，一邊使保持部212所吸附保持的晶圓WU、WL旋轉一邊用檢出部213檢測出晶圓WU、WL的缺口部的位置，藉此調節該缺口部的位置並調節晶圓WU、WL的水平方向的朝向。
另外，在搬運區域T1設置了將上晶圓WU的表背面翻轉的翻轉機構220。翻轉機構220，如圖11~圖13所示的，具有保持上晶圓WU的保持臂221。保持臂221在水平方向(圖11以及圖12中的Y方向)上延伸。另外在保持臂221設置了例如4個保持上晶圓WU的保持構件222。保持構件222，如圖14所示的，構成可相對於保持臂221在水平方向上移動的構造。另外在保持構件222的側面形成了保持上晶圓WU的外周部用的切口223。然後，該等保持構件222便可夾住並保持上晶圓WU。
保持臂221，如圖11~圖13所示的，被具備例如馬達等構件的第1驅動 部224所支持。藉由該第1驅動部224，保持臂221可繞水平軸任意轉動。另外，保持臂221，除了以第1驅動部224為中心任意轉動之外，更可朝水平方向(圖11以及圖12中的Y方向)任意移動。在第1驅動部224的下方設置了具備例如馬達等構件的第2驅動部225。藉由該第2驅動部225，第1驅動部224便可沿著朝垂直方向延伸的支持柱226在垂直方向上移動。像這樣，藉由第1驅動部224與第2驅動部225，保持構件222所保持的上晶圓WU，便可繞水平軸轉動，同時在垂直方向以及水平方向上移動。另外，保持構件222所保持的上晶圓WU，以第1驅動部224為中心轉動，而在位置調節機構210與後述的上夾頭230之間移動。
在處理區域T2，如圖8以及圖9所示的，設置了以底面吸附保持上晶圓WU的作為第1保持構件的上夾頭230，以及以頂面載置並吸附保持下晶圓WL的作為第2保持構件的下夾頭231。下夾頭231，可設置在上夾頭230的下方，構成與上夾頭230對向配置的構造。亦即，上夾頭230所保持的上晶圓WU與下夾頭231所保持的下晶圓WL可對向配置。
上夾頭230，如圖9所示的，被保持於上夾頭保持部232。在上夾頭保持部232的上方，隔著支持柱233設置了上夾頭驅動部234。藉由該上夾頭驅動部234，上夾頭230便可在水平方向上任意移動。
下夾頭231被下夾頭保持部235所保持。該下夾頭保持部235以真空吸引的方式吸附保持下夾頭231，藉此防止下夾頭231發生垂直方向的偏差，並使下夾頭231的頂面的平面度變小。在下夾頭保持部235的下方隔著軸桿236設置了下夾頭驅動部237。藉由該下夾頭驅動部237，下夾頭231便可在垂直方向上任意升降，並在水平方向上任意移動。另外，藉由下夾頭驅動部237，下夾頭231可繞垂直軸任意旋轉。另外，在下夾頭保持部235的下方設置了從下方支持下晶圓WL升降用的升降銷(圖中未顯示)。升降銷，可插通形成於下夾頭231(下夾頭保持部235)的後述的貫通孔277，並從下夾頭231的頂面突出。
上夾頭230，如圖15以及圖16所示的採用銷夾頭方式。上夾頭230具有在俯視下至少直徑比上晶圓WU更小的本體部240。在本體部240的底面設置了與上晶圓WU的背面WU2接觸的複數支銷241。銷241的直徑尺寸為例如0.1mm~1mm，高度為例如數十μm~數百μm。複數支銷241以例如2mm的間隔平均配置。另外在本體部240的底面設置了支持上晶圓WU的背面WU2的外周部的外壁部242。外壁部242在複數支銷241的外側設置成環狀。外壁部242的壁厚為例如0.2mm~2mm。
在本體部240的底面，於外壁部242的內側的區域243(以下有時稱為吸引區域243)，形成了真空吸引上晶圓WU用的吸引口244。吸引口244，例如在吸引區域243的外周部形成2處。吸引口244與設於本體部240內部的吸引管245連接。然後吸引管245經由連接管與真空泵246連接。
然後，從吸引口244真空吸引被上晶圓WU、本體部240以及外壁部242包圍所形成的吸引區域243，使吸引區域243減壓。此時，由於吸引區域243的外部的氣體環境為大氣壓，上晶圓WU被大氣壓以所減壓力向吸引區域243側推壓，上晶圓WU便被吸附保持於上夾頭230。
此時，由於複數支銷241的高度平均一致，故可使上夾頭230的底面的平面度縮小。像這樣使上夾頭230的底面平坦(使底面的平面度縮小)，便可防止上夾頭230所保持之上晶圓WU發生垂直方向的偏差。另外由於上晶圓WU的背面WU2被複數支銷241所支持，故當上夾頭230對上晶圓WU的真空吸引解除時，該上晶圓WU更容易從上夾頭230剝離。
在本體部240的中心部位形成了從厚度方向貫通該本體部240的貫通孔247。該本體部240的中心部位與上夾頭230所吸附保持的上晶圓WU的中心部位對應。然後，後述的推動構件260的推動銷261插通貫通孔247。
上述保持上夾頭230的上夾頭保持部232具有：設置了後述的推動構件260的支持構件250；以及設置於支持構件250，以上夾頭230與支持構件250 之間形成既定間隙(例如1mm的間隙)的方式調節上夾頭230的位置的位置調節機構251。藉由該位置調節機構251，便可防止上夾頭230的傾斜，並保持該上夾頭230的平行度。
在支持構件250的頂面設置了推壓上晶圓WU的中心部位的推動構件260。推動構件260，具有汽缸構造，包含：推動銷261，以及成為該推動銷261升降時之引導構件的外筒262。推動銷261，藉由內建了例如馬達的驅動部(圖中未顯示)，插通貫通孔247並在垂直方向上任意升降。然後，推動構件260，在後述的晶圓WU、WL的接合時，可推壓上晶圓WU的中心部位與下晶圓WL的中心部位，使其互相抵接。
在上夾頭230設置了拍攝下晶圓WL的表面WL1的上部拍攝構件263。上部拍攝構件263可使用例如廣角型的CCD相機。另外，上部拍攝構件263亦可設置於上夾頭230上。
下夾頭231，如圖15以及圖17所示的，與上夾頭230同樣採用銷夾頭方式。下夾頭231具有在俯視下至少直徑比下晶圓WL更大的本體部270。於本體部270的頂面設置了與下晶圓WL的背面WL2接觸的複數支銷271。銷271，直徑尺寸為例如0.1mm~1mm高度為例如數十μm~數百μm。複數支銷271以例如1mm的間隔平均配置。另外在本體部270的頂面設置了支持下晶圓WL的背面WL2的外周部的外壁部272。外壁部272在複數支銷271的外側設置成環狀。外壁部272的壁厚為例如0.2mm~2mm。
在本體部270的頂面，於外壁部272的內側的區域273(以下有時稱為吸引區域273)，形成了複數個真空吸引下晶圓WL用的吸引口274。吸引口274與設置於本體部240的內部的吸引管275連接。吸引管275設置例如2根。然後吸引管275與真空泵276連接。
然後，從吸引口274真空吸引被下晶圓WL、本體部270以及外壁部272包圍所形成的吸引區域273，使吸引區域273減壓。此時，由於吸引區域273 的外部的氣體環境為大氣壓，故下晶圓WL以所減壓力被大氣壓向吸引區域273側推壓，下晶圓WL被吸附保持於下夾頭231。
此時，由於複數支銷271的高度平均一致，故可使下夾頭231的頂面的平面度縮小。而且即使在例如處理容器190內存在塵粒的情況下，由於相鄰的銷271之間的間隔適當，故可防止於下夾頭231的頂面存在塵粒。像這樣使下夾頭231的頂面平坦(使頂面的平面度縮小)，便可防止下夾頭231所保持的下晶圓WL發生垂直方向的偏差。另外由於下晶圓WL的背面WL2被複數支銷271所支持，故當下夾頭231對下晶圓WL的真空吸引解除時，該下晶圓WL更容易從下夾頭231剝離。
在本體部270的中心部位附近形成了例如3個從厚度方向貫通該本體部270的貫通孔277。然後設置於下夾頭保持部235的下方的升降銷插通貫通孔277。
在本體部270的外周部，如圖17以及圖18所示的，設置了防止晶圓WU、WL、疊合晶圓WT從下夾頭231飛出、滑落的引導構件280。引導構件280，在本體部270的外周部以等間隔的方式設置複數個，例如4個。
引導構件280，如圖19所示的，在外殼281內具有引導銷282與彈簧283從垂直上方依該順序設置的構造。引導銷282，在通常的狀態下，其前端位於從下夾頭231的頂面向上方突出的高度。另一方面，引導銷282，藉由彈簧283，其前端可在垂直方向上任意移動到與下夾頭231的頂面相同的高度，亦即縮入外殼281內。然後當上晶圓WU與下晶圓WL接合時，即使在例如上晶圓WU偏移而與引導銷282接觸的情況下，由於引導銷282會縮入外殼281內，故可避免上晶圓WU受到損傷。
於下夾頭231，如圖15所示的，設置了拍攝上晶圓WU的表面WU1的下部拍攝構件284。下部拍攝構件284可使用例如廣角型的CCD相機。另外，下部拍攝構件284亦可設置於下夾頭231上。
於以上的接合系統1，如圖1所示的設置了控制部300。控制部300，例如為電腦，具有程式儲存部(圖中未顯示)。在程式儲存部儲存了控制接合系統1中的晶圓WU、WL、疊合晶圓WT的處理的程式。另外，在程式儲存部也儲存了控制上述的各種處理裝置或搬運裝置等的驅動系統的動作，使接合系統1中的後述的晶圓接合處理實現的程式。另外，該程式，亦可記錄於例如電腦可讀取的硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等的電腦可讀取記憶媒體H，並從該記憶媒體H安裝到控制部300。
接著，說明使用以上述方式構成之接合系統1所進行的晶圓WU、WL的接合處理方法。圖20係表示上述晶圓接合處理的主要步驟例的流程圖。
首先，收納了複數枚上晶圓WU的匣盒CU、收納了複數枚下晶圓WL的匣盒CL以及空的匣盒CT，載置於搬入搬出站2的既定的匣盒載置板11。之後，利用晶圓搬運裝置22取出匣盒CU內的上晶圓WU，並搬運到處理站3的第3處理區塊G3的遞移裝置50。
接著上晶圓WU被晶圓搬運裝置61搬運到第1處理區塊G1的表面重組裝置30。搬入表面重組裝置30的上晶圓WU，從晶圓搬運裝置61傳遞到載置台110的頂面上載置。之後，晶圓搬運裝置61從表面重組裝置30退出，閘閥102關閉。另外，載置台110所載置的上晶圓WU，被溫度調節機構112維持在既定的溫度，例如25℃~30℃。
之後，使吸氣裝置104運作，透過吸氣口103將處理容器100的內部的氣體環境減壓到既定的真空度，例如67Pa~333Pa(0.5Torr~2.5Torr)。然後，在後述的上晶圓WU的處理中，將處理容器100內的氣體環境維持在上述既定的真空度。
之後，從氣體供給管130向處理容器100內的電漿生成區域R1供給氧氣。另外，從輻射線槽孔天線120向電漿生成區域R1放射例如2.45GHz的微 波。藉由該微波的放射，在電漿生成區域R1內的氧氣受到激發而電漿化，例如氧氣離子化。此時，往下方前進的微波被離子通過構造體140反射，而留在電漿生成區域R1內。結果，在電漿生成區域R1內產生高密度的電漿。
接著，在離子通過構造體140中，利用電源145對一對電極141、142施加既定的電壓。如是，藉由該一對電極141、142，在電漿生成區域R1所生成的氧離子通過離子通過構造體140的開口部144流入處理區域R2。
此時，控制部300控制對一對電極141、142之間所施加的電壓，進而控制對通過該一對電極141、142的氧離子所賦予的能量。對該氧離子所賦予的能量，設定為足以將上晶圓WU的表面WU1的SiO2的雙重鍵結切斷成單鍵結的SiO且該表面WU1不會受到損傷的能量。
另外此時，利用電流計146測量流過一對電極141、142之間的電流的電流值。根據該測定之電流值，掌握通過離子通過構造體140的氧離子的通過量。然後，控制部300，根據所掌握之氧離子的通過量，控制氣體供給管130的氧氣供給量或一對電極141、142之間的電壓等各種參數，使該通過量為既定值。
之後，被導入處理區域R2的氧離子，照射並注入載置台110上的上晶圓WU的表面WU1。然後，藉由所照射的氧離子，表面WU1的SiO2的雙重鍵結被切斷成單鍵結的SiO。另外，由於在該表面WU1的重組使用了氧離子，故對上晶圓WU的表面WU1所照射的氧離子本身會促成SiO的鍵結。如是，上晶圓WU的表面WU1便重組(圖20的步驟S1)。
此時，利用離子電流計111，測量照射到上晶圓WU的表面WU1的氧離子所產生的離子電流的電流值。根據該測定之電流值，掌握對上晶圓WU的表面WU1所照射之氧離子的照射量。然後，控制部300，根據所掌握之氧離子的照射量，以使該照射量為既定值的方式，控制氣體供給管130的氧氣供給量或一對電極141、142之間的電壓等各種參數。
接著上晶圓WU被晶圓搬運裝置61搬運到第2處理區塊G2的表面親水化裝置40。搬入表面親水化裝置40的上晶圓WU，從晶圓搬運裝置61傳遞到旋轉夾頭160，被其吸附保持。
接著，利用噴嘴臂171使待機部175的純水噴嘴173移動到上晶圓WU的中心部位的上方，同時利用刷洗臂172使刷洗洗淨工具180移動到上晶圓WU上。之後，一邊利用旋轉夾頭160使上晶圓WU旋轉，一邊從純水噴嘴173將純水供給到上晶圓WU上。像這樣，在表面重組裝置30中經過重組的上晶圓WU的表面WU1會附著氫氧基(矽醇基)，使該表面WU1親水化。另外，利用純水噴嘴173的純水與刷洗洗淨工具180，上晶圓WU的表面WU1受到洗淨(圖20的步驟S2)。
接著上晶圓WU被晶圓搬運裝置61搬運到第2處理區塊G2的接合裝置41。搬入接合裝置41的上晶圓WU，經由遞移部200被晶圓搬運機構201搬運到位置調節機構210。然後利用位置調節機構210調節上晶圓WU的水平方向的朝向(圖20的步驟S3)。
之後，上晶圓WU從位置調節機構210傳遞到翻轉機構220的保持臂221。接著在搬運區域T1中，使保持臂221翻轉，藉此上晶圓WU的表背面翻轉(圖20的步驟S4)。亦即，上晶圓WU的表面WU1面向下方。
之後，翻轉機構220的保持臂221，以第1驅動部224為中心轉動，移動到上夾頭230的下方。然後，上晶圓WU從翻轉機構220傳遞到上夾頭230。上晶圓WU的背面WU2被上夾頭230吸附保持(圖20的步驟S5)。具體而言，令真空泵246運作，從吸引口244對吸引區域243進行真空吸引，使上晶圓WU被吸附保持於上夾頭230。此時，由於上夾頭230的底面很平坦，故可防止上夾頭230所保持之上晶圓WU發生垂直方向的偏差。上晶圓WU在上夾頭230待機到後述的下晶圓WL被搬運到接合裝置41為止。
在對上晶圓WU進行上述的步驟S1~S5的處理的期間，在該上晶圓WU之後緊接著進行下晶圓WL的處理。首先，利用晶圓搬運裝置22取出匣盒CL內的下晶圓WL，並搬運到處理站3的遞移裝置50。
接著下晶圓WL被晶圓搬運裝置61搬運到表面重組裝置30，下晶圓WL的表面WL1受到重組(圖20的步驟S6)。另外，在步驟S6中的下晶圓WL的表面WL1的重組，與上述的步驟S1相同。
之後，下晶圓WL被晶圓搬運裝置61搬運到表面親水化裝置40，使下晶圓WL的表面WL1親水化，同時將該表面WL1洗淨(圖20的步驟S7)。另外，在步驟S7中的下晶圓WL的表面WL1的親水化以及洗淨，與上述的步驟S2相同，故詳細說明省略。
之後，下晶圓WL被晶圓搬運裝置61搬運到接合裝置41。搬入接合裝置41的下晶圓WL經由遞移部200被晶圓搬運機構201搬運到位置調節機構210。然後利用位置調節機構210，調節下晶圓WL的水平方向的朝向(圖20的步驟S8)。
之後，下晶圓WL被晶圓搬運機構201搬運到下夾頭231，被下夾頭231吸附保持(圖20的步驟S9)。具體而言，令真空泵276運作，從吸引口274對吸引區域273進行真空吸引，下晶圓WL被吸附保持於下夾頭231。此時，由於下夾頭231的頂面很平坦，故可防止下夾頭231所保持之下晶圓WL發生垂直方向的偏差。
接著，進行上夾頭230所保持之上晶圓WU與下夾頭231所保持之下晶圓WL的水平方向的位置調節。如圖21所示的，於下晶圓WL的表面WL1形成預先設定好的複數個(例如4個以上)基準點A，同樣地於上晶圓WU的表面WU1形成預先設定好的複數個(例如4個以上)基準點B。例如，可分別使用晶圓WL、WU上所形成的既定圖案作為該等基準點A、B。然後，令上部拍攝構件263在水平方向上移動，拍攝下晶圓WL的表面WL1。另外，令下部 拍攝構件284在水平方向上移動，拍攝上晶圓WU的表面WU1。之後，以上部拍攝構件263拍攝之影像所顯示的下晶圓WL的基準點A的位置，與下部拍攝構件284拍攝之影像所顯示的上晶圓WU的基準點B的位置吻合一致的方式，利用下夾頭231調節下晶圓WL的水平方向的位置(包含水平方向的朝向)。亦即，藉由下夾頭驅動部237，使下夾頭231在水平方向上移動，調節下晶圓WL的水平方向的位置。像這樣上晶圓WU與下晶圓WL的水平方向的位置受到調整(圖20的步驟S10)。另外，亦可不使上部拍攝構件263與下部拍攝構件284移動，取而代之，係使下夾頭231移動。
另外，晶圓WU、WL的水平方向，係在步驟S3、S8中利用位置調節機構210進行調節，並在步驟S10中進行微調節。另外，本實施態樣的步驟S10，係使用晶圓WL、WU上所形成的既定圖案作為基準點A、B，惟亦可使用其他的基準點。例如可使用晶圓WL、WU的外周部與缺口部作為基準點。
之後，藉由下夾頭驅動部237，如圖22所示的令下夾頭231上升，使下晶圓WL配置在既定的位置。此時，以下晶圓WL的表面WL1與上晶圓WU的表面WU1之間的間隔為既定的距離(例如80μm~200μm)的方式配置下晶圓WL。像這樣上晶圓WU與下晶圓WL的垂直方向的位置受到調整(圖20的步驟S11)。
之後，如圖23所示的令推動構件260的推動銷261下降，一邊推壓上晶圓WU的中心部位一邊使該上晶圓WU下降。此時，對推動銷261施加在無上晶圓WU的狀態下該推動銷261將移動70μm的負重，例如200g。然後，利用推動構件260，推壓上晶圓WU的中心部位與下晶圓WL的中心部位，使其互相抵接(圖20的步驟S12)。此時，由於上夾頭230與支持構件250之間形成了既定的間隙，故可利用該間隙吸收推動構件260推壓上晶圓WU時的反作用力的影響。另外由於上夾頭230的吸引口244形成於吸引區域243的外周部，故即使在推動構件260推壓上晶圓WU的中心部位時，仍可利用上夾頭230保持上晶圓WU的外周部。
如是，在所推壓之上晶圓WU的中心部位與下晶圓WL的中心部位之間接合開始(圖23中的粗線部位)。亦即，由於上晶圓WU的表面WU1與下晶圓WL的表面WL1分別在步驟S1、S6中重組，故首先，在表面WU1、WL1之間產生凡得瓦力(分子間力)，該表面WU1、WL1之間便互相接合。然後，由於上晶圓WU的表面WU1與下晶圓WL的表面WL1分別在步驟S2、S7中親水化，故表面WU1、WL1之間的親水基互相氫鍵結(分子間力)，表面WU1、WL1之間強而穩固地互相接合。
之後，如圖24所示的在利用推動構件260推壓上晶圓WU的中心部位與下晶圓WL的中心部位的狀態下使真空泵246的運作停止，進而使在吸引區域243中對上晶圓WU的真空吸引停止。如是，上晶圓WU便落到下晶圓WL上。此時，由於上晶圓WU的背面WU2係被複數支銷241所支持，故當上夾頭230對上晶圓WU的真空吸引解除時，該上晶圓WU比較容易從上夾頭230剝離。然後，從上晶圓WU的中心部位向外周部，使上晶圓WU的真空吸引停止，上晶圓WU依序落在下晶圓WL上與其抵接，上述的表面WU1、WL1之間的凡得瓦力與氫鍵結所形成的接合依序擴大。像這樣，如圖25所示的，上晶圓WU的表面WU1與下晶圓WL的表面WL1全面抵接，上晶圓WU與下晶圓WL互相接合(圖20的步驟S13)。
之後，如圖26所示的使推動構件260的推動銷261上升到上夾頭230。另外，令真空泵276的運作停止，使在吸引區域273中對下晶圓WL的真空吸引停止，進而使下夾頭231對下晶圓WL的吸附保持停止。此時，由於下晶圓WL的背面WL2係被複數支銷271所支持，故當下夾頭231對下晶圓WL的真空吸引解除時，該下晶圓WL比較容易從下夾頭231剝離。
上晶圓WU與下晶圓WL接合的疊合晶圓WT，被晶圓搬運裝置61搬運到遞移裝置51，之後被搬入搬出站2的晶圓搬運裝置22搬運到既定的匣盒載置板11的匣盒CT。像這樣，一連串的晶圓WU、WL的接合處理便結束。
根據以上的實施態樣，在接合裝置41中，當利用上夾頭230保持上晶圓 WU時，上晶圓WU的背面WU2的外周部被外壁部242支持，上晶圓WU的背面WU2的內側在與複數支銷241接觸的狀態下受到支持。然後對吸引區域243進行真空吸引，上晶圓WU被保持於上夾頭230。此時，由於複數支銷241的高度對齊一致，故可使上夾頭230的底面的平面度縮小。像這樣使上夾頭230的底面平坦(使底面的平面度縮小)，便可防止上夾頭230所保持之上晶圓WU發生垂直方向的偏差。
同樣地在利用下夾頭231保持下晶圓WL時，由於複數支銷271的高度對齊一致，故可使下夾頭231的頂面的平面度縮小。另外即使在例如處理容器190內存在塵粒的情況下，由於相鄰的銷271之間調整成適當的間隔，故可防止下夾頭231的頂面存在塵粒。像這樣使下夾頭231的頂面平坦(使頂面的平面度縮小)，便可防止下夾頭231所保持之下晶圓WL發生垂直方向的偏差。
如以上所述的由於可防止上晶圓WU與下晶圓WL發生垂直方向的偏差，故可防止在將該上晶圓WU與下晶圓WL接合時，所接合之疊合晶圓WT發生垂直方向的偏差。
另外由於可使上夾頭230的底面與下夾頭231的頂面平坦，故在將上晶圓WU與下晶圓WL接合時，可使該等上夾頭230與下夾頭231接近。然後，由於上晶圓WU與下晶圓WL的接合以正圓狀擴散，故可使該接合適當地進行。
而且，由於上晶圓WU的背面WU2被複數支銷241所支持，故在上夾頭230對上晶圓WU的真空吸引解除時，上晶圓WU比較容易從上夾頭230剝離。同樣地由於下晶圓WL的背面WL2被複數支銷271所支持，故在下夾頭231對下晶圓WL的真空吸引解除時，下晶圓WL比較容易從下夾頭231剝離。
另外在本實施態樣中，上夾頭230的相鄰的銷241之間的間隔，比下夾頭231的相鄰的銷271之間的間隔更大。這是因為上夾頭230只要使上晶圓WU平坦即可，沒有必要縮小銷241之間的間隔。然而，該等銷241之間的間隔 以及銷271之間的間隔可任意設定。
另外由於在下夾頭231的外周部設置了引導構件280，故可防止晶圓WU、WL、疊合晶圓WT從下夾頭231飛出、滑落。而且，由於引導構件280具有引導銷282可在垂直方向上任意移動的彈簧構造，故在將上晶圓WU與下晶圓WL接合時，即使發生例如上晶圓WU偏移而與引導銷282接觸的情況，引導銷282會縮入外殼281，可避免上晶圓WU受到損傷。
另外接合系統1，由於除了接合裝置41之外，更具備將晶圓WU、WL的表面WU1、WL1重組的表面重組裝置30，以及使表面WU1、WL1親水化同時將該表面WU1、WL1洗淨的表面親水化裝置40，故可在一個系統內有效率地進行晶圓WU、WL的接合。因此，可更進一步提高晶圓接合處理的產量。
在以上的實施態樣的接合裝置41中，如圖27以及圖28所示的，上夾頭230亦可具有支持上晶圓WU的背面WU2的隔壁部400。隔壁部400設置於本體部240的外壁部242的內側(吸引區域243)。另外隔壁部400以與外壁部242為同心圓狀的方式設置成環狀。然後吸引區域243被區分為隔壁部400的內側的第1吸引區域243a以及隔壁部400的外側的第2吸引區域243b。
在第1吸引區域243a與第2吸引區域243b分別形成了第1吸引口244a與第2吸引口244b。於第1吸引口244a與第2吸引口244b連接了分別與不同真空泵246a、246b連通的第1吸引管245a與第2吸引管245b。像這樣上夾頭230便構成可分別在第1吸引區域243a與第2吸引區域243b對上晶圓WU進行真空吸引的構造。
此時，例如在上晶圓WU的外周部比起中心部位而言係向下方彎曲的狀態下，當欲將該上晶圓WU吸附保持於上夾頭230時，先在第1吸引區域243a吸引並吸附保持上晶圓WU。之後，在第2吸引區域243b吸引並吸附保持上晶圓WU。然後，上晶圓WU便適當地被保持於上夾頭230。
另外例如在上晶圓WU的中心部位比起外周部而言係向下方彎曲的狀態下，當欲將該上晶圓WU吸附保持於上夾頭230時，先在第1吸引區域243a與第2吸引區域243b這二個區域吸引並吸附保持上晶圓WU。之後，在第1吸引區域243a對上晶圓WU的吸引持續進行的狀態下，停止第2吸引區域243b對上晶圓WU的吸引。然後，上晶圓WU便適當地被保持於上夾頭230。
由於像這樣利用隔壁部400區隔吸引區域243，而可在吸引區域243a、243b分別對上晶圓WU進行真空吸引，故無論上夾頭230所保持之上晶圓WU的形狀為何，上夾頭230均可適當地吸附保持上晶圓WU。
與上述上夾頭230中的隔壁部400同樣，如圖29以及圖30所示的，下夾頭231亦可具有支持下晶圓WL的背面WL2的隔壁部410。隔壁部410設置於本體部270的外壁部272的內側(吸引區域273)。另外隔壁部410以與外壁部272同心圓狀的方式設置成環狀。然後吸引區域273被區分為隔壁部410的內側的第1吸引區域273a以及隔壁部410的外側的第2吸引區域273b。
在第1吸引區域273a與第2吸引區域273b分別形成了第1吸引口274a與第2吸引口274b。於第1吸引口274a與第2吸引口274b連接了分別與不同真空泵276a、276b連通的第1吸引管275a與第2吸引管275b。像這樣下夾頭231構成可在第1吸引區域273a與第2吸引區域273b分別對下晶圓WL進行真空吸引的構造。
此時，例如在下晶圓WL的外周部比起中心部位而言係向上方彎曲的狀態下，當欲將該下晶圓WL吸附保持於下夾頭231時，先在第1吸引區域273a吸引並吸附保持下晶圓WL。之後，在第2吸引區域273b吸引並吸附保持下晶圓WL。然後，下晶圓WL便適當地被保持於下夾頭231。
另外例如在下晶圓WL的中心部位比起外周部而言係向上方彎曲的狀態下，當欲將該下晶圓WL吸附保持於下夾頭231時，先在第1吸引區域273a與第2吸引區域273b這二個區域吸引並吸附保持下晶圓WL。之後，在第1吸引 區域273a對下晶圓WL的吸引持續進行的狀態下，停止第2吸引區域273b對下晶圓WL的吸引。然後，下晶圓WL便適當地被保持於下夾頭231。
由於像這樣利用隔壁部410區隔吸引區域273，而可在吸引區域273a、273b分別對下晶圓WL進行真空吸引，故無論下夾頭231所保持之下晶圓WL的形狀為何，下夾頭231均可適當地吸附保持下晶圓WL。
另外，隔壁部400、410的配置不限於上述實施態樣，可任意設定。另外利用隔壁部400、410所區隔的吸引區域243、273的數量也不限於本實施態樣，亦可為3個區域以上。然而，經過本發明人的深入研究，吸引區域243、273若區分為2個區域便可適當地保持晶圓WU、WL。而且隔壁部400、410支持晶圓WU、WL的區域縮小，該晶圓WU、WL的平面度就縮小，從此觀點來看，隔壁部400、410宜越精簡越好。
在以上的實施態樣的接合裝置41中，如圖31所示的上夾頭230亦可具有突出部420。突出部420，在本體部240的外壁部242的內側，於吸引區域243的外周部設置成環狀。另外突出部420以比外壁部242更低的高度設置。
在此情況下，當在吸引區域243對上晶圓WU進行真空吸引時，可使在未設置突出部420的第1吸引區域243a中的流速比在設置了突出部420的第2吸引區域243b中的流速更小。如是，例如在上晶圓WU的外周部比起中心部位而言係向下方彎曲的狀態下，當欲將該上晶圓WU吸附保持於上夾頭230時，便可用比中心部位更強的力量對上晶圓WU的外周部進行真空吸引，進而將上晶圓WU適當地吸附保持於上夾頭230。
同樣地，如圖32所示的，下夾頭231亦可具有突出部430。突出部430，在本體部270上的外壁部272的內側，於吸引區域273的外周部設置成環狀。另外突出部430以比外壁部272更低的高度設置。
此時，亦可使在未設置突出部430的第1吸引區域273a中的流速比在設 置了突出部430的第2吸引區域273b中的流速更小。如是，例如在下晶圓WL的外周部比起中心部位而言係向上方彎曲的狀態下，當欲將該下晶圓WL吸附保持於下夾頭231時，便可用比中心部位更強的力量對下晶圓WL的外周部進行真空吸引，進而將下晶圓WL適當地吸附保持於下夾頭231。
像這樣在上下夾頭230、231設置突出部420、430，便可控制在吸引區域243、273中的流速，進而適當地吸附保持晶圓WU、WL。
另外在本實施態樣中，為了防止在晶圓WU、WL接合時上夾頭230振動，該上夾頭230宜盡可能地輕量化。例如可在上夾頭230的頂面的一部分形成缺口溝槽以使其輕量化。
如以上的實施態樣所述的，其可防止所接合之疊合晶圓WT產生垂直方向的偏差。像這樣防止垂直方向的偏差，對於例如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補式金氧半導體)感測器的晶圓或BSI(Back Side Illumination，背面照明)模組的晶圓，有其效用。
在以上的實施態樣中，係利用下夾頭驅動部237使下夾頭231在垂直方向上任意升降且在水平方向上任意移動，惟亦可構成使上夾頭230在垂直方向上任意升降的構造。另外，亦可構成上夾頭230與下夾頭231雙方均可在垂直方向上任意升降且在水平方向上任意移動的構造。
在以上的實施態樣的接合系統1中，可在以接合裝置41將晶圓WU、WL接合之後，更進一步將所接合之疊合晶圓WT加熱到既定的溫度。藉由對疊合晶圓WT進行上述加熱處理，便可使接合界面更強而穩固地結合。
以上，係參照所附圖式說明本發明的較佳實施態樣，惟本發明並不限於上述例子。若為本領域從業人員，自可在專利請求範圍所記載的思想範疇內，思及各種變化實施例或修正實施例，並理解該等實施例當然屬於本發明的技術範圍。本發明不限於該等實施例，而可採用各種態樣。本發明， 在基板為晶圓以外的FPD(平板顯示器)、光罩用的初縮遮罩等其他基板的情況下，亦有其適用。
230‧‧‧上夾頭
231‧‧‧下夾頭
232‧‧‧上夾頭保持部
235‧‧‧下夾頭保持部
240、270‧‧‧本體部
241、271‧‧‧銷
242、272‧‧‧外壁部
243、273‧‧‧吸引區域
244‧‧‧吸引口
245‧‧‧吸引管
246‧‧‧真空泵
247‧‧‧貫通孔
250‧‧‧支持構件
251‧‧‧位置調節機構
260‧‧‧推動構件
261‧‧‧推動銷
262‧‧‧外筒
263‧‧‧上部拍攝構件
274‧‧‧吸引口
275‧‧‧吸引管
276‧‧‧真空泵
284‧‧‧下部拍攝構件
WU‧‧‧上晶圓
WL‧‧‧下晶圓

Claims (9)

  1. 一種接合裝置，用以將基板彼此接合，其特徵為包含：第1保持構件，其在底面真空吸引並吸附保持第1基板；以及第2保持構件，其設置在該第1保持構件的下方，並在頂面真空吸引並吸附保持第2基板；該第2保持構件包含：本體部，其設置成在俯視下至少比第2基板更大，並對第2基板進行真空吸引；複數支銷，其設置在該本體部上，並與第2基板的背面接觸；以及外壁部，其在該本體部上且在該複數支銷的外側設置成環狀，並支持第2基板的背面的外周部，其中，在該第2保持構件的外周部設置有引導構件，該引導構件對第1基板、第2基板或第1基板與第2基板接合而成的疊合基板的水平方向之移動進行引導，其中，該引導構件構成為：從其前端自該第2保持構件的頂面朝上方突出的高度到至少與該頂面相同的高度，在垂直方向上任意移動的構造。
  2. 一種接合裝置，用以將基板彼此接合，其特徵為包含：第1保持構件，其在底面真空吸引並吸附保持第1基板；以及第2保持構件，其設置在該第1保持構件的下方，並在頂面真空吸引並吸附保持第2基板；該第2保持構件包含：本體部，其設置成在俯視下至少比第2基板更大，並對第2基板進行真空吸引；複數支銷，其設置在該本體部上，並與第2基板的背面接觸；以及外壁部，其在該本體部上且在該複數支銷的外側設置成環狀，並支持第2基板的背面的外周部，其中，該第1保持構件包含：另一本體部，其設置成在俯視下至少比第1基板更大，並對第1基板進行真空吸引；另外的複數支銷，其設置在該另一本體部上，並與第1基板的背面接觸； 以及另一外壁部，其在該另一本體部上且在該另外的複數支銷的外側設置成環狀，並支持第1基板的背面的外周部，其中，在該第2保持構件中的相鄰的該複數支銷之間的間隔，比在該第1保持構件中的相鄰的該另外的複數支銷之間的間隔更小。
  3. 如申請專利範圍第2項之接合裝置，其中，該第1保持構件更具有另一隔壁部，該另一隔壁部設置在該另一本體部上的該另一外壁部的內側，支持第1基板的背面，並將該另一外壁部的內側區隔為複數個區域，使該另一本體部構成為可在該每個區域對第1基板進行真空吸引的構造。
  4. 如申請專利範圍第3項之接合裝置，其中，該另一外壁部與該另一隔壁部設置成同心圓狀，且該另一隔壁部將該另一外壁部的內側區隔為2個區域。
  5. 如申請專利範圍第2項之接合裝置，其中，該第1保持構件更具有另一突出部，該另一突出部設置在該另一本體部上的該另一外壁部的內側，且高度比該另一外壁部更低。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之接合裝置，其中，該第2保持構件更具有隔壁部，該隔壁部設置在該本體部上的該外壁部的內側，支持第2基板的背面，並將該外壁部的內側區隔為複數個區域，使該本體部構成為可在該每個區域對第2基板進行真空吸引的構造。
  7. 如申請專利範圍第6項之接合裝置，其中，該外壁部與該隔壁部設置成同心圓狀，該隔壁部將該外壁部的內側區隔為2個區域。
  8. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之接合裝置，其中，該第2保持構件更具有設置在該本體部上的該外壁部的內側，且高度比該外壁部更低的突出部。
  9. 一種接合系統，具備如申請專利範圍第1至8項中任一項之接合裝置，其特徵為包含：處理站，其具備該接合裝置；以及搬入搬出站，其可分別保存複數枚第1基板、第2基板或第1基板與第2基 板接合而成的疊合基板，且相對於該處理站將第1基板、第2基板或疊合基板搬入搬出；該處理站包含：表面重組裝置，其將第1基板或第2基板的接合表面重組；表面親水化裝置，其使在該表面重組裝置經過重組的第1基板或第2基板的表面親水化；以及搬運區域，其用於對該表面重組裝置、該表面親水化裝置以及該接合裝置搬運第1基板、第2基板或疊合基板；該接合裝置，將在該表面親水化裝置使表面經過親水化的第1基板與第2基板接合。
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