TWI584363B - The method of manufacturing the bonding device and the bonded substrate - Google Patents

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TWI584363B
TWI584363B TW103111297A TW103111297A TWI584363B TW I584363 B TWI584363 B TW I584363B TW 103111297 A TW103111297 A TW 103111297A TW 103111297 A TW103111297 A TW 103111297A TW I584363 B TWI584363 B TW I584363B
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Konosuke Hayashi
Daisuke Matsushima
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Shibaura Mechatronics Corp
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Description

貼合裝置及貼合基板之製造方法
本發明之實施形態係有關貼合裝置及貼合基板之製造方法。
已知有一種技術，其使作為用於TSV步驟(Through Silicon Via：穿矽導通體)等之高性能裝置用之晶圓，經鏡面研磨之2片晶圓之研磨面彼此(貼合面彼此)貼合而形成貼合基板。於2片晶圓之至少一者之晶圓進行以電漿處理等形成氧化層等之處理後，使兩晶圓貼合。貼合後根據需要進行熱處理而提高結合強度後，研削及研磨經貼合之晶圓而薄化至所欲之厚度。根據此種技術，無需於晶圓所代表之基板間介存接著劑等而可進行基板彼此之貼合。因此，可謀求貼合後之處理(高溫處理或化學處理)等之製程條件之多樣化。
於此種貼合裝置中，通常，一邊將被貼合之一者之基板朝另一者之基板方向按壓使其變形，一邊進行貼合。
在專利文獻1中有如下記載：將被貼合之一者之基板即第1基板保持於平臺上，將另一者之基板即第2基板以保持其周邊部之狀態，相對第1基板空出間隔而對向配置，且對第2基板一邊自上方按壓與其貼合面為相反側之面之特定一點，一邊進行貼合。
又，於專利文獻2中有如下記載：使被貼合之一者之半導體晶圓，以使其貼合面中央部成為凸型之方式彎曲且真空吸引於橡膠夾盤進行保持之狀態，與另一者之半導體晶圓接觸，此後，於橡膠夾盤內部導入空氣等而恢復一者之半導體晶圓之彎曲，藉此進行兩晶圓之貼 合。
然而，如專利文獻1，保持第2基板之周緣部之情形時，有時該基板因自重而彎曲。且，進而一邊自上方推壓第2基板一邊進行貼合時，第2基板之彎曲變大，第2基板發生變形。
又，如專利文獻2，仿照橡膠夾盤之載置面使晶圓變形為凸狀而貼合之情形時，亦有晶圓產生變形之虞。
如此般貼合之基板產生變形時，無法恰當地進行2片晶圓之位置對準，從而難以實現無偏移之確實之貼合。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-156163
[專利文獻2]日本專利特開昭61-145839
本發明之實施形態提供一種可防止基板發生變形而確實地進行貼合之貼合裝置及貼合基板之製造方法。
根據本發明之實施形態，提供一種貼合裝置，其特徵為：其係貼合第1基板與第2基板者，且包含：基板保持部，其保持第2基板；壓頭，其藉由進行上升動作而加壓上述第2基板之背面；基板支持部，其具有支持爪，該支持爪支持可以與上述第2基板空開特定間隔而對向之方式保持之第1基板之周緣部；且上述壓頭加壓上述第2基板之特定一點，該特定一點對應於如下位置：上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之距離小於自上述第1基板之貼合面之周端部至上述第2基板之貼合面之距離之位置。
又，根據本發明之其他實施形態，提供一種貼合基板之製造方 法，其特徵為：其係貼合第1基板與第2基板者；該貼合基板之製造方法包含如下步驟：保持上述第2基板；以與上述第2基板空開特定間隔而對向之方式支持上述第1基板之周邊；及加壓上述第2基板之背面；且上述加壓之步驟係藉由壓頭而加壓上述第2基板之特定一點，該特定一點對應於如下位置：上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之距離小於自上述第1基板之貼合面之周端部至上述第2基板之貼合面之距離之位置。
根據本發明之實施形態，提供一種可防止基板發生變形而確實地進行貼合之貼合裝置及貼合基板之製造方法。
1‧‧‧貼合裝置
2‧‧‧處理容器
3‧‧‧基板保持部
3a‧‧‧載置面
4‧‧‧開口部
4a‧‧‧開關門板
5‧‧‧推壓部
5a‧‧‧移動部
5b‧‧‧壓頭
8‧‧‧基板支持部
9a‧‧‧第1位置對準部
9b‧‧‧第2位置對準部
10‧‧‧移動部
11‧‧‧支持爪
12‧‧‧基部
13‧‧‧排氣部
14‧‧‧排氣口
15‧‧‧配管
16‧‧‧檢測部
16a‧‧‧運算部
16b‧‧‧檢測頭
20‧‧‧測定部
20a‧‧‧測定頭
20b‧‧‧移動部
20c‧‧‧運算部
50‧‧‧控制部
100‧‧‧貼合裝置
200‧‧‧貼合裝置
210‧‧‧移動部
A‧‧‧間隔
B‧‧‧間隔
H‧‧‧間隔
S‧‧‧貼合開始點
W1‧‧‧第1基板
W1a‧‧‧第1基板之表面(貼合面)
W1b‧‧‧第1基板之背面(貼合面之相反側之面)
W1c‧‧‧第1基板之凹槽
W2‧‧‧第2基板
W2a‧‧‧第2基板之表面(貼合面)
W2b‧‧‧第2基板之背面(貼合面之相反側之面)
W2c‧‧‧第2基板之凹槽
X‧‧‧方向
Z‧‧‧方向
圖1係用於例示第1實施形態之貼合裝置1之模式圖。
圖2係用於例示第1基板W1與第2基板W2之貼合狀態之模式圖。
圖3(a)~(f)係用於例示貼合裝置1之作用之模式圖。
圖4(a)~(d)係用於例示貼合裝置1之作用之模式圖。
圖5(a)~(d)係用於例示貼合裝置1之作用之模式圖。
圖6係用於例示第2實施形態之貼合裝置100之模式圖。
圖7係用於例示第3實施形態之貼合裝置200之模式圖。
圖8(a)~(d)係用於例示貼合裝置200之作用之模式圖。
圖9(a)~(d)係用於例示貼合裝置200之作用之模式圖。
[第1實施形態](貼合裝置1)
以下，參照圖式就第1實施形態進行例示。另，各圖式中，於相同之構成要件標註同樣之符號而適當省略詳細說明。
圖1係用於例示本實施形態之貼合裝置之模式圖。
圖1係例示將構成相互貼合之基板之例如2片矽晶圓不介隔黏接 劑而直接貼合之貼合裝置1者。本實施形態之直接貼合係若對經活性化處理之貼合面彼此之特定一點加壓，則形成貼合開始點S，自此自發進行氫鍵結之貼合。
如圖1所示，於貼合裝置1設置有處理容器2、基板保持部3、推壓部5、基板支持部8、排氣部13、檢測部16、開口部4。
(處理容器2)
處理容器2採用氣密構造，可維持較大氣壓減壓後之氛圍。
於處理容器2之側壁，設置有具有開關門板4a之開口部4，可搬入第1基板W1、第2基板W2，搬出經貼合後之基板(貼合基板)W。
又，於處理容器2之底部，設置有排氣口14，可進行處理容器2之排氣。如後所述，因貼合不論係真空中還係大氣壓下均可進行，故若排氣口14並非必需，亦可不設置。
(基板保持部3)
基板保持部3於其保持面搭載基板W2，以水平狀態予以支持。
於基板保持部3，俯視下為環狀，該環狀之上表面成為先前所述之保持面，於該保持面設置有真空夾盤等之吸引機構。基板保持部3藉由利用該吸引機構吸引基板W2之背面W2b之周緣部而保持基板W2。即，基板W2之背面W2b之中心部之領域不藉由基板保持部3予以保持。
基板保持部3藉由未圖示之移動機構可於水平方向移動。
(推壓部5)
推壓部5係以位於形成於基板保持部3之中央之空間部之方式配置。
推壓部5包含壓頭5b、及控制壓頭5b之移動動作之移動部5a，將基板W2之背面W2b(與貼合面為相反側之面)之特定一點朝向基板W1之方向加壓。移動部5a使壓頭5b於上下方向移動，且亦於水平方向移 動，而可對向於基板W2之背面W2b之任意部位。即，推壓部5與基板保持部3不相互衝突，而可個別移動。
壓頭5b係例如如銷般之構件，其前端形狀較佳為可藉由壓頭5b之上升動作對基板W2之背面W2b進行加壓者。例如，可設為針狀、錐形狀或球狀。壓頭5b藉由移動部5a之驅動，壓頭5b之前端部可定位於較基板保持部3之保持面(上表面)位於更下方之待機位置、與較基板保持部3之保持面突出特定量之上升端位置之間之任意位置。
另，在本說明書中，將壓頭5b進行上升動作稱為對基板W2[加壓]。壓頭5b之進一步說明係後述。
(基板支持部8)
基板支持部8係以與基板W2之表面W2a(貼合面)對向之方式支持基板W1。基板支持部8包含：複數個(例如4個)支持爪11；使各支持爪11移動之移動部10；支持移動部10之基部12。基板W1係藉由搭載於支持爪11之上，於其與第2基板W2之間具有間隔A而被支持。
(支持爪11)
複數個支持爪11係沿基板W1之周緣部配設，支持基板W1之表面W1a之周緣部，於基板W2之上方配置基板W1。
(移動部10)
移動部10使支持爪11移動於支持基板W1之位置、與沿基板W1之徑外方向撤離之位置之間。移動部10可設為例如將伺服馬達或脈衝馬達等控制馬達作為構成要素而包含者。
(第1位置對準部9a)
第1位置對準部9a基於與由後述之檢測部16檢測出之位置對準相關之資訊，對準基板W1與基板W2之水平方向上之位置。第1位置對準部9a係呈例如銷之形狀，且沿受支持於支持爪11之基板W1之周緣部配設有複數個。
第1位置對準部9a可藉由例如伺服馬達或脈衝馬達等之控制馬達所構成之未圖示之移動部，於基板W1之徑向進行進退動作，而與基板W1之側面接觸或隔開。該情形時，第1位置對準部9a於接觸基板W1之側面之方向，移動所指定之量，藉由於水平方向按壓受支持於支持爪11之基板W1之外周緣，而可進行基板W1之位置對準。
(第2位置對準部9b)
第2位置對準部9b基於與由後述之檢測部16檢測出之位置對準相關之資訊，對準基板W1與基板W2之旋轉方向上之位置。該情形時，第2位置對準部9b係例如可藉由將銷插入至設置於基板W2之周緣之凹槽，而於該旋轉方向將基板W2進行位置對準。
(排氣部13)
排氣部13經由配管15自排氣口14排出處理容器2內之空氣。
另，亦可不設置處理容器2，而於大氣壓下進行貼合。
(檢測部16)
檢測部16包含檢測頭16b及運算部16a。檢測部16藉由檢測基板W1與基板W2之各周緣部之水平位置，而檢測基板W1與基板W2之水平方向上之位置。又，檢測部16藉由檢測分別設置於基板W1與基板W2之凹槽位置，而檢測基板W1與基板W2之旋轉方向上之位置。
檢測頭16b係例如可設置於處理容器2之頂板部分。檢測頭16b可設為例如CCD影像感測器(Charge Coupled Device Image Sensor：電荷耦合器件影像感測器)。對檢測頭16b之數量雖無特別限定，但若設置複數個檢測頭16b，則可提高檢測精度。
運算部16a與檢測頭16b電性連接。運算部16a基於來自檢測頭16b之資訊，運算基板W1與基板W2之相對位置，而建立與兩者間之位置偏移量或位置偏移方向等之位置對準相關之資訊。與位置對準相關之資訊被傳送至基板支持部8之移動部10與第1位置對準部9a、及第2位 置對準部9b，於進行基板W1與基板W2之位置對準時使用。
以下，就上述之壓頭5b進行詳述。
基板W1為極薄之晶圓或直徑450mm之大型晶圓等之基板時，如圖2般周緣部藉由支持爪11予以支持之基板會有因自重而彎曲之情形。
又，會有於將基板W1搬入處理容器2之時點翹曲之情形。
基板W1之變形量較大之情形時，若對基板W2之加壓不充分且時間短，則存在表面W1a與表面W2a無法接觸而不進行貼合之情形。又，因基板W1之彎曲量或翹曲量亦受處理室內之溫度等之環境影響，而並非一定，故難以進行有再現性之貼合。
此處，圖2之間隔A表示基板W1之表面W1a(貼合面)與基板W2之表面W2a(貼合面)之距離。間隔B表示間隔A最小之位置上之表面W1a、與表面W2a之距離。間隔H表示貼合開始時之表面W1a之周端部與表面W2a之距離。換言之，間隔H表示支持爪11之與基板W1之接觸面之距表面W2a之高度。
貼合開始時將基板W1保持為平坦之狀態之情形時，於表面W1a之面內，與表面W2a之距離係特定間隔H。然而，若基板W1因彎曲或翹曲而變形，則於表面W1a之面內，產生與表面W2a之距離小於間隔H之位置。
壓頭5b將於表面W1a之面內，與表面W2a之距離小於間隔H之位置作為貼合開始點S，自背面W2b(與貼合面為相反側)側對與貼合開始點S對應之基板W2之特定一點加壓。
於表面W1a之面內，與表面W2a之距離小於間隔H之位置可設為例如間隔A為最小(間隔B之)位置。
間隔A為最小之位置係例如可設為將基板W1之重心作為中心之區域，可設為基板W1之中心部。又，例如，間隔A為最小之位置可藉 由根據基板W1之面積或支持基板W1之位置之算出而預先求得。
其次，就貼合裝置1之作用、及貼合基板之製造方法進行例示。
圖3係例示貼合處理之步驟之模式圖，圖3(a)、(c)、(e)係自貼合裝置1之側面觀察之模式圖，圖3(b)、(d)、(f)係自貼合裝置1之正上方觀察之模式圖。
圖4係例示接續圖3之貼合處理之步驟之模式圖，圖4(a)、(c)係自貼合裝置1之側面觀察之模式圖，圖4(b)、(d)係自貼合裝置1之正上方觀察之模式圖。
圖5係例示接續圖4之貼合處理之步驟之模式圖，圖5(a)、(c)係自貼合裝置1之側面觀察之模式圖，圖5(b)、(d)係自貼合裝置1之正上方觀察之模式圖。
首先，藉由未圖示之搬送機器人，於處理容器2搬入基板W2。又，將壓頭5b定位於待機位置。
其次，如圖3(a)、(b)所示，將第2基板W2載置於基板保持部3之後，以真空夾盤等進行保持。
其後，藉由以檢測部16檢測基板W2之凹槽W2c之位置，檢測基板W2之旋轉方向之位置。又，藉由檢測部16檢測基板W2之周緣部之水平位置，藉此檢測基板W2之水平方向之位置。
其後，如圖3(c)、(d)所示，使支持爪11於支持基板W1之場所移動。
其後，如圖3(e)、(f)所示，藉由未圖示之搬送機器人將基板W1搬入處理容器2之內部，搭載於支持爪11之上。
其後，使用由檢測部16檢測出之基板W2與基板W1之相對水平方向之位置相關之資訊，藉由第1位置對準部9a將基板W1之水平方向之位置對準於基板W2之水平方向之位置。例如，使第1位置對準部9a與基板W1之周緣接觸，且以基板W2之水平方向之位置與基板W1之水 平方向之位置之偏移量之大小使第1位置對準部9a移動，藉此將基板W1之水平方向之位置對準於基板W2之水平方向之位置。
其後，以檢測部16檢測設置於基板W1之周緣之凹槽W1c之位置。此時，使保持有基板W2之基板保持部3於水平方向移動，使基板W2沿水平方向移動至對進行基板W1之凹槽W1c之位置之檢測無妨礙之位置。檢測出凹槽W1c之位置後，使保持有基板W2之基板保持部3於水平方向移動，使基板W2對準於與基板W1之水平位置(將基板W2返回於圖4(a)之位置)。
其後，使用檢測部16檢測出之基板W2之旋轉方向之位置(凹槽W2c之位置)及與基板W1之旋轉方向之位置(凹槽W1c之位置)相關之資訊，藉由第2位置對準部9b對準基板W2之旋轉方向之位置。例如，將第2位置對準部之銷插入於設置於基板W2之周緣之凹槽W2c，使銷於基板W2之旋轉方向移動基板W2之旋轉方向之位置相對基板W1之旋轉方向之位置之偏移量之大小，藉此將基板W2之旋轉方向之位置對準於基板W1之旋轉方向之位置。
且，貼合基板W1與基板W2。首先，關閉開關門板4a密閉處理容器2。且，將處理容器2內排氣。另，於大氣中進行貼合之情形時，無需將處理容器2內排氣。
其後，如圖4(a)、(b)所示，使第1位置對準部9a與第2位置對準部9b移動至自基板W1之周緣部撤離之位置。即，解除第1位置對準部9a與第2位置對準部9b之位置對準。且，將間隔A為最小之位置作為貼合開始點S，將壓頭5b水平移動至與該貼合開始點S對向之位置定位。該水平移動動作可藉由控制部50控制。控制部50可根據設定之貼合開始點S之基板W2之水平方向上之位置資訊，控制移動部5a之水平移動動作。
其後，藉由控制部50控制移動部5a，進行壓頭5b之上升動作。
且，如圖4(c)、(d)所示，壓頭5b上升，基板W2之背面係藉由壓頭5b以貼合面成為凸狀之方式予以推壓。壓頭5b之上升動作持續至壓頭5b之前端部到達上升端位置。
該上升端位置設為即使壓頭5b上推基板，於基板仍不殘留變形之程度，壓頭5b之前端部可設為較基板保持部3之保持面突出0.5mm以上之位置。例如，可將壓頭5b之上升端位置設為較支持爪11之與基板W1之接觸面更接近基板保持部3之位置。又，例如，可設為在壓頭5b之上升過程中，自表面W1a與表面W2a之一部分接觸(該接觸部分成為貼合開始點S)之時點，進而自基板保持部3隔開之位置。
壓頭5b之前端部到達上升端位置後，壓頭5b保持於該位置。且，如圖4(c)、(d)所示，使支持爪11沿自基板W1之周緣隔開之方向緩緩移動。因若使支持爪11沿自周緣隔開之方向移動，則於基板W1，由支持爪11支持之部分移動至基板W1之周緣部側，故基板W1因自重而彎曲變大，導致基板W1a之面內之高度方向之位置下降。
此處，表面W1a與表面W2a可藉由上述壓頭5b之上升動作對表面W2a加壓而開始接觸，亦可藉由圖4(c)、(d)之支持爪11之移動使表面W1a之面內之高度方向之位置下降而開始接觸。後者之情形時，於支持爪11之移動開始前之階段，壓頭5b定位於上升端位置之時點，表面W1a與表面W2a為不接觸之狀態。
表面W1a、W2a接觸後，自接觸點放射狀地進行貼合。因表面W1a與表面W2a接觸後支持爪11沿自基板W1之周緣隔開之方向繼續移動，故基板W1之面內之高度位置亦持續下降，從而如圖5(a)、(b)所示，基板W1之表面W1a與基板W2之表面W2a接觸之部分(貼合之部分)自中央部向周緣部持續擴大。且，當基板W1之周緣部自支持爪11脫落時，基板W1之表面W1a與基板W2之表面W2a全面接觸。即，基板W1與基板W2貼合而形成貼合基板。
另，上述之圖4(a)、(b)之第1位置貼合部9a與第2位置貼合部9b之位置對準之解除，亦可不於使壓頭5b上升之前，而於使壓頭5b上升之後，與貼合之進行同時進行。
其後，如圖5(c)、(d)所示，藉由移動部5a使壓頭5b下降。
此處，完成基板W1與基板W2之貼合之前，因壓頭5b定位於自基板保持部3之保持面突出之上升端位置，基板W2維持貼合面為凸狀之狀態。即，基板W1與基板W2之貼合係藉由基板W1與基板W2之間隔A相對接近而自貼合開始點S開始。且，以維持基板W2之表面W2a為凸狀之狀態進行貼合，形成變形為凸狀之貼合基板W。壓頭5b於完成基板W1與基板W2之貼合後，進行下降動作，返回於原來之位置(圖3(a)之位置)。壓頭5b下降時，因壓頭5b而變形之貼合基板W仿效基板保持部3之保持面而變平坦。
另，基板W1與基板W2之貼合完成，可由設置於貼合裝置1內之感測器檢測，亦可根據自實驗求得之時間檢測。
貼合之基板W係於將處理容器2返回於大氣後，藉由未圖示之搬送裝置搬出至處理容器2之外部。
此後，可根據需要反復上述之程序，連續進行基板W1、基板W2之貼合。
根據本實施形態，完成基板W1與基板W2之貼合之前，壓頭5b定位於自基板保持部3之保持面突出之位置。藉此，保持基板W2之未由基板保持部3保持之領域，且於自貼合開始至完成之期間，可維持基板W1與基板W2之接觸點。其結果，可使表面W1a與表面W2a確實接觸，而可確實開始貼合。
又，根據本實施形態，壓頭5b之上升動作於表面W1a與表面W2a接觸後亦繼續，且於較表面W1a與表面W2a接觸之位置更自基板保持部3隔開之上升端位置停止，藉此可使表面W1a與表面W2a確實接 觸，而可確實進行貼合。即，若表面W1a、W2a接觸後壓頭5b亦上升，則亦對與基板W2接觸之基板W1加壓，基板W1於接觸點以仿效基板W2之方式變形。因此，與於表面W1a、W2a接觸之高度位置接觸之時相比，可更增大表面W1a與表面W2a之接觸點之面。即，因可增大貼合開始點S之面積，故可確實開始貼合，而確實進行貼合。再者，藉由將該上升端位置設為較支持爪11之與基板W1之接觸面更靠近於基板保持部3之位置，於與基板W2之接觸面較少之貼合開始時，可以維持支持爪11保持基板W1之周緣之狀態進行貼合，基板W1便不會位置偏移而可進行貼合。
又，根據本實施形態，藉由將間隔A為最小之位置設為貼合開始點S，可減少基板W2之推壓量。其結果，可減少基板W2之面內形狀之變化，從而可抑制基板W2發生變形。其結果，可進行已抑制與基板W1之位置偏移之貼合。
又，若基板W1與基板W2之間隔A為最小之位置、與貼合開始點S即自背面加壓基板W2之點之位置偏移，則有空氣進入貼合面而產生多個空隙(空穴)之虞。
根據本實施形態，藉由將間隔A為最小之位置之特定一點作為貼合開始點S而自背面加壓基板W2，可抑制空穴之產生。
另，於本實施形態中，壓頭5b之上升端位置亦可設為預先設定之位置，亦可為即時決定之位置。即時決定之情形時，例如，可藉由設置於壓頭5b之壓力感測器檢測表面W1a、W2a接觸之高度位置，將較該位置更自基板保持部3隔開之位置設為上升端位置。
另，在本實施形態中，於貼合開始前，壓頭5b水平移動而定位於貼合開始點S，但若壓頭5b預先定位於貼合開始點S，則壓頭5b可不移動而水平位置固定。
另，在本實施形態中，完成基板W1與基板W2之貼合之前，壓頭 5b定位於自基板保持部3之保持面突出之位置，但在壓頭5b之上升端位置為較表面W1a、W2a接觸之高度位置更自基板保持部3隔開之位置之情形時，亦可使壓頭5b上升至上升端位置且使表面W1a與表面W2a接觸後，使壓頭5b下降，而返回至原本之待機位置(圖3(a)之位置)。如上所述，因若壓頭5b之上升端位置為較表面W1a、W2a接觸之高度位置更自基板保持部3隔開之位置，則可確實開始貼合，故其後無須藉由壓頭5b之上升來維持接觸點。
另，在本實施形態中，雖於基板W1、W2之位置對準後進行排氣，但亦可於將基板W1搬入處理容器2後，且位置對準前進行排氣。
另，基板保持部3保持基板W2之保持面可為平坦面亦可為曲面。即，基板W2可以水平狀態予以保持，亦可以具有曲面之方式予以保持。
另，在本實施形態中，控制部50雖設為控制移動部5a之移動動作者，但可作為控制其他構成要素之動作之貼合裝置1整體之控制部來使用。例如，可控制基板保持部3之保持動作、或基板支持部8之支持動作(第1、第2位置對準部9a、9b或支持爪11之動作)、或排氣部13之排氣壓力控制等。
[第2實施形態]
圖6係用於例示第2實施形態之貼合裝置之模式圖。
關於與第1實施形態相同之構成要素標註同一符號，而省略說明。在圖6中，貼合裝置100具有測定部20。測定部20可測定基板W1之變形狀態。
(測定部20)
測定部20包含測定頭20a、移動部20b、及運算部20c。測定頭20a係藉由將基板W1之變形量轉換為電性信號而測定基板W1之變形狀態。測定頭20a係例如可設為雷射位移計等，藉由掃描基板W1之背面 W1b，將基板W1之高度位置之位移等資訊作為電性信號傳送至運算部20c。移動部20b使測定頭20a沿例如基板W1之徑向(於圖3中為左右方向)移動，而使測定頭20a與基板之相對位置發生變化。移動部20b可設為包含例如伺服馬達或脈衝馬達等之控制馬達作為構成要素者。
運算部20c將來自測定頭20a之電性信號轉換為基板W1之變形量，求得基板W1之變形狀態。且，運算部20c自所求得之變形狀態，將基板W1之最大變形量、與基板W1之變形量為最大之位置之資訊傳送至控制部50。控制部50基於該等資訊，於基板W2之水平方向及厚度方向控制壓頭5b之移動量。例如，控制部50將基板W1之變形量為最大之位置設定為貼合開始點S，以於與貼合開始點對向之位置定位壓頭5b之方式，控制壓頭5b之水平方向之移動量。且，使壓頭5b進行上升動作時，壓頭5b之前端部與基板保持部3之保持面到達同一界面，進而上升與基板W1之變形量相同距離，如此般使壓頭5b上升。
在先前說明之第1實施形態中，將貼合開始點S設為間隔A為最小之位置，將該位置，例如設為將基板W1之重心作為中心之領域，或設為第1基板W1之中心部，或，藉由根據基板W1之面積或支持第1基板W1之位置之算出而預先求得。與此相對，在第2實施形態中，藉由測定頭20a測定基板W1之變形狀態，藉由運算部20c求得基板W1與基板W2之間隔A為最小之位置，將該位置設定為貼合開始點S。其他動作因與第1實施形態相同故而省略。
根據本實施形態之貼合裝置100，除了第1實施形態之相同效果以外，測定基板W1之變形狀態，基於該測定結果決定貼合開始點S，基於該開始點位置可控制使壓頭5b沿基板W2之水平方向或厚度方向移動。藉此，可即時且更正確地自基板W1與基板W2最接近之位置進行貼合。其結果，可於根據基板W1之翹曲量為最佳之水平位置，或以對基板W2為最佳之加壓量開始貼合，而可抑制基板W1之彎曲。
另，圖6中雖將測定部20設置於處理容器2之頂板部分，且自基板W1之上方測定變形狀態，但並非限於此。例如，亦可對基板W1之水平方向，配置測定部20而測定基板W1之變形狀態。例如，可使一對測定部20(投光感測器與受光感測器)對向配置，投光感測器藉由於上下方向掃描於基板W1之厚度方向包夾基板W1之範圍，測定受光感測器中來自投光感測器之投光被受光/遮光之區域而測定基板W1之變形狀態。
另，在本實施例中，控制部50雖設為控制移動部5a之移動動作者，但可作為控制其他構成要素之動作之貼合裝置100整體之控制部使用。例如，可控制基板保持部3之保持動作、或基板支持部8之支持動作(第1、第2位置對準部9a、9b或支持爪11之動作)、或排氣部13之排氣壓力控制等。
[第3實施形態]
圖7係第3實施形態之貼合裝置200之模式圖。關於與第1實施形態相同之構成要素標註同一符號，而省略說明。在圖7中，貼合裝置200之移動部210使支持爪11移動於支持基板W1之位置與沿基板W1之徑外方向撤離之位置之間(圖7中之X方向)。又，移動部210使支持爪11移動於支持基板W1之位置與基板保持部3之間(圖7中之Z方向)。即，在第3實施形態中，移動部210可使支持爪11於X軸方向與Z軸方向移動。移動部210係例如可設為包含伺服馬達或脈衝馬達等之控制馬達作為構成要素者。
接著，就貼合裝置200之作用以及貼合基板之製造方法進行例示。
在本實施形態中，因自基板W1與基板W2之搬入至位置對準係與第1實施形態中已說明之圖3(a)~(f)相同，故省略說明，且參照圖8說明其後之步驟。
即，圖8係例示接續圖3之貼合處理之步驟之模式圖，圖8(a)、(c)係自貼合裝置1之側面觀察之模式圖，圖8(b)、(d)係自貼合裝置1之正上方觀察之模式圖。
圖9係例示接續圖8之貼合處理之步驟之模式圖，圖9(a)、(c)係自貼合裝置1之側面觀察之模式圖，圖9(b)、(d)係自貼合裝置1之正上方觀察之模式圖。
如圖8(a)、(b)所示，使第1位置對準部9a與第2位置對準部9b移動至自基板W1之周緣部撤離之位置，而解除位置對準。接著，壓頭5b水平移動至與貼合開始點S對向之位置而定位。該定位因與第1實施形態相同故而省略說明。
且，如圖8(a)、(b)所示，壓頭5b上升，基板W2之背面係藉由壓頭5b以貼合面成為凸狀之方式推壓。壓頭5b之上升動作係於到達上升端位置時停止。上升端位置因與第1實施形態相同故而省略說明。表面W1a、W2a接觸後，自接觸點放射狀地進行貼合。
此處，如圖8(c)所示，基板W1與基板W2接觸後，使支持爪11沿第1方向移動(圖7中之Z方向)。第1方向可設為基板W1之周緣部與基板W2之周緣部相互接近之方向。其次，使支持爪11朝第2方向移動。第2方向可設為支持爪11自基板W1之周緣部撤離之方向(圖7中之X方向)。支持爪11係在第1基板W1之周緣部與第2基板W2之周緣部之貼合完成之前且開始朝第1方向移動後，開始朝第2方向移動。即，支持爪11係於朝第1方向移動中或停止朝第1方向移動後，亦可朝第2方向移動。
若使支持爪11沿第1方向移動，則基板W1之周緣部與基板W2之周緣部一邊互相接近一邊進行貼合。因此，如圖9(a)、(b)所示，基板W1之表面W1a與基板W2之表面W2a接觸之部分(貼合之部分)自中央部朝向周緣部持續擴大。且，藉由使支持爪11沿第2方向移動，基板W1之周緣部自支持爪11脫落時，基板W1之表面W1a與基板W2之表面 W2a於整面接觸。即，基板W1與基板W2貼合而形成基板W。
其次，如圖9(c)、(d)所示，藉由移動部5a使壓頭5b下降。
貼合之基板W係藉由未圖示之搬送裝置搬出至處理容器2之外部。
根據本實施形態，因基板W1與基板W2之接觸後，使支持爪11朝基板W1之周緣部與基板W2之周緣部相互接近之第1方向移動，且使支持爪11朝支持爪11自基板W1之周緣部撤離之第2方向移動，故可一邊拉近基板W1與基板W2之間隔一邊進行貼合。其結果，可防止空氣進入貼合面，而可抑制空穴之產生。
以上，就實施形態進行例示。然而，本發明並非限定於該等記述。
關於上述實施形態，本領域技術人員適當追加、削除構成要件或進行設計變更者，或追加、省略步驟或進行條件變更者，只要具備本發明之特徵，亦包含於本發明之範圍。
例如，貼合裝置等具備之各要素之形狀、尺寸、材質、配置、數量等，並非限定於例示者，可適當進行變更。
又，在上述之實施形態中，雖已例舉進行2片矽晶圓之直接貼合之貼合裝置進行說明，但亦可應用於介隔黏接層貼合矽晶圓與支持基板之貼合裝置、或貼合矽晶圓以外之基板(例如玻璃基板)之貼合裝置等。
又，上述之各實施形態具備之各要素可儘可能地進行組合，組合該等者亦只要包含本發明之特徵即包含於本發明之範圍。
[產業上之可利用性]
如以上詳述，根據本發明，可提供一種可防止基板發生彎曲並確實進行貼合之貼合裝置及貼合基板之製造方法，產業上之優點極大。
1‧‧‧貼合裝置
2‧‧‧處理容器
3‧‧‧基板保持部
4‧‧‧開口部
4a‧‧‧開關門板
5‧‧‧推壓部
5a‧‧‧移動部
5b‧‧‧壓頭
8‧‧‧基板支持部
9a‧‧‧第1位置對準部
9b‧‧‧第2位置對準部
10‧‧‧移動部
11‧‧‧支持爪
12‧‧‧基部
13‧‧‧排氣部
14‧‧‧排氣口
15‧‧‧配管
16‧‧‧檢測部
16a‧‧‧運算部
16b‧‧‧檢測頭
50‧‧‧控制部
A‧‧‧間隔
W1‧‧‧第1基板
W1a‧‧‧第1基板之表面(貼合面)
W1b‧‧‧第1基板之背面(貼合面之相反側之面)
W2‧‧‧第2基板
W2a‧‧‧第2基板之表面(貼合面)
W2b‧‧‧第2基板之背面(貼合面之相反側之面)

Claims (14)

  1. 一種貼合裝置，其特徵為：其係藉由直接貼合而貼合第1基板與第2基板者，且包含：基板保持部，其具有保持第2基板之保持面；壓頭，其配置於上述第2基板之背面側且藉由進行上升動作而加壓上述第2基板之背面；第1移動部，其進行上述壓頭之上升動作；基板支持部，其具有支持上述第1基板之周緣部之支持爪及使上述支持爪移動之第2移動部，且於上述第2基板之上方以與上述第2基板空開特定間隔而對向之方式支持上述第1基板；及控制部，其控制上述第1移動部及上述第2移動部，且上述控制部控制上述第1移動部而使上述壓頭向較上述支持爪之表面更接近上述基板保持部之位置之上升端位置上升；上述壓頭加壓上述第2基板之背面之特定一點，該特定一點對應於如下位置：上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之距離小於自上述第1基板之貼合面之周端部至上述第2基板之貼合面之距離之位置；控制上述第2移動部而使上述支持爪沿自上述第1基板之周緣隔開之方向移動，自對應於上述特定一點之上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之一點之接觸點進行貼合。
  2. 如請求項1之貼合裝置，其中上述控制裝置係於加壓上述第2基板之背面時，進行上述壓頭之上升動作，於上述第1基板與第2基板之貼合完成後，以進行上述壓頭之下降動作之方式，控制上述第1移動部。
  3. 如請求項1之貼合裝置，其中上述控制裝置係以使上述壓頭於上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面接觸後，亦持續上升動作直至到達上升端位置之方式控制上述第1移動部。
  4. 如請求項1之貼合裝置，其中上述控制部係於加壓上述第2基板之背面時，進行上述壓頭之上升動作；以於上述貼合之進行時進行上述壓頭之下降動作之方式，控制上述第1移動部。
  5. 如請求項1之貼合裝置，其中上述第1移動部係以位於與上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之距離最小之位置對應之上述第2基板之特定一點之方式，使上述壓頭於上述第2基板之水平方向移動。
  6. 如請求項1之貼合裝置，其中設置測定上述第1基板之變形狀態之測定部，且上述第1移動部係以根據由上述測定部測定之上述第1基板之變形狀態，而加壓上述第2基板之背面之特定一點之方式，於上述第2基板之水平方向或厚度方向使上述壓頭移動。
  7. 如請求項1之貼合裝置，其中上述控制裝置係以於上述第1基板與上述第2基板接觸後，使上述支持爪於上述第1基板之周緣部接近上述第2基板之周緣部之第1方向移動，其後，於自上述第1基板之周緣部撤離之第2方向進行上述支持爪之移動之方式控制上述第2移動部。
  8. 一種貼合基板之製造方法，其特徵為：其係藉由直接貼合而貼合第1基板與第2基板之貼合基板之製造方法，且包含如下步驟：藉由具有保持上述第2基板之保持面之基板保持部，保持上述第2基板之步驟；藉由具有支持上述第1基板之周緣部之支持爪之基板支持部， 以使上述第1基板於上述第2基板之上方與上述第2基板空開特定間隔而對向之方式支持上述第1基板之周緣之步驟；藉由配置於上述基板保持部之壓頭進行上升動作，加壓上述第2基板之背面之步驟；使第2基板之貼合面與上述第1基板貼合面接觸，進行上述第1基板與第2基板之貼合之步驟，且於加壓上述第2基板之背面之步驟中，使上述壓頭上升至較上述支持爪之表面更接近上述基板保持部之上升端位置，而加壓上述第2基板之特定一點，該特定一點對應於如下位置：上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之距離小於自上述第1基板之貼合面之周端部至上述第2基板之貼合面之距離之位置；於上述進行貼合之步驟中，使上述支持爪沿自上述第1基板之周緣隔開之方向移動，自對應於上述特定一點之上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面之一點之接觸點進行貼合。
  9. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於加壓上述第2基板之背面之步驟中，進行上述壓頭之上升動作，於上述第1基板與上述第2基板之貼合完成後，進行上述壓頭之下降動作。
  10. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於進行上述第1基板與上述第2基板之貼合之步驟中，上述壓頭於上述第1基板之貼合面與上述第2基板之貼合面接觸後，亦持續上升動作直至到達上升端位置。
  11. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於加壓上述第2基板之背面之步驟中，進行上述壓頭之上升動作；以於上述進行貼合之步驟時進行上述壓頭之下降動作。
  12. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於加壓上述第2基板之背面之步驟之前，以上述壓頭加壓與上述第1基板之貼合面與上 述第2基板之貼合面之距離最小之位置對應之上述第2基板之特定一點之方式，使上述壓頭於上述第2基板之水平方向移動。
  13. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於加壓上述第2基板之背面之步驟之前，以測定上述第1基板之變形狀態，根據所測定之上述第1基板之變形狀態，加壓上述第2基板之背面之特定一點之方式，使上述壓頭於上述第2基板之水平方向或厚度方向移動。
  14. 如請求項8之貼合基板之製造方法，其中於進行上述第1基板與上述第2基板之貼合之步驟中，上述第1基板與上述第2基板接觸後，使上述支持爪於上述第1基板之周緣部接近上述第2基板之周緣部之第1方向移動；其後，使上述支持爪於自上述第1基板之周緣部撤離之第2方向移動。
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