TWI600055B - 接合方法、電腦記錄媒體、接合裝置及接合系統 - Google Patents

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TWI600055B
TWI600055B TW104138366A TW104138366A TWI600055B TW I600055 B TWI600055 B TW I600055B TW 104138366 A TW104138366 A TW 104138366A TW 104138366 A TW104138366 A TW 104138366A TW I600055 B TWI600055 B TW I600055B
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bonding
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菅川賢治
三村勇之
松本宗兵
增永隆宏
月嶋慎
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東京威力科創股份有限公司
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Description

接合方法、電腦記錄媒體、接合裝置及接合系統
本發明係有關於將基板彼此接合之接合方法、程式、電腦記錄媒體、接合裝置及接合系統。
近年，半導體裝置之高度積體化不斷推進。若在水平面內配置高度積體化之複數半導體裝置，而以配線連接這些半導體裝置並製成製品，會有配線長度增加，因而導致配線電阻變大、或佈線延遲變大之隱憂。
有鑑於此，已有使用將半導體裝置進行三維堆疊之三維積體技術的提案。於此三維積體技術中，係使用例如專利文獻1所記載之接合系統，而進行2片半導體晶圓(以下稱為「晶圓」。)之接合。例如接合系統具有：將晶圓所要接合之表面加以改質的表面改質裝置(表面活化裝置)、使該表面改質裝置所改質過之晶圓之表面親水化的表面親水化裝置、以及將在該表面親水化裝置進行過表面親水化之晶圓彼此接合之接合裝置。於此接合系統，係在表面改質裝置，對晶圓之表面進行電漿處理，以將該表面改質；再更進一步地在表面親水化裝置對晶圓表面供給純水，以使該表面親水化後，於接合裝置將晶圓彼此以凡得瓦力及氫鍵(分子間作用力)接合(鍵合)。
上述接合裝置具有：以底面固持一片晶圓(以下稱為「上晶圓」。)之上夾頭、設於上夾頭下方並以頂面固持另一晶圓(以下稱為「下晶圓」。)之下夾頭、以及設於上夾頭並推壓上晶圓之中心部的推動構件。於此接合裝置，係在使上夾頭所固持之上晶圓與下夾頭所固持之下晶圓相向配置之狀態下，藉由推動構件以推壓上晶圓之中心部與下晶圓之中心部並使之抵接後，而在上晶圓之中心部與下晶圓之中心部抵接之狀態下，從上晶圓之中心部朝向外周部，而依序接合上晶圓與下晶圓。 【習知技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2012-175043號公報
【發明所欲解決的問題】
然而，由於在專利文獻1所記載之方法，係在上夾頭固持上晶圓之外周部的狀態下，以推動構件使上晶圓之中心部下降至下晶圓之中心部側，因此該上晶圓會朝下方凸出狀地翹曲延伸。如此一來，在晶圓彼此接合時，有時會有上晶圓與下晶圓在水平方向錯位而接合的情形。係如在所接合而成的晶圓(以下稱為「重合晶圓」。)中，即使上晶圓與下晶圓之中心部吻合，在其外周部有可能產生水平方向上的位置誤差(鱗剝)。
為了抑制鱗剝之惡化，發明人團隊構思在用下夾頭固持下晶圓前，調節該下晶圓之溫度以使其膨脹。亦即，即使因為推動構件而使上晶圓朝向下方凸出狀地翹曲延伸，只要對應上晶圓延伸的份量而使下晶圓膨脹即可。在此情況下，由於接合上晶圓與下晶圓時，上晶圓之直徑與下晶圓之直徑會變得相同，因此可以抑制外周部在水平方向上的錯位。
為了驗證此鱗剝對策之效果，發明人團隊使用了在接合裝置外部另行設置的檢査裝置，實地檢査接合而成之重合晶圓。然而，檢査重合晶圓之結果發現，在依舊產生鱗剝之情況下，該重合晶圓就白費了，因而導致良率降低。此外，若係以接合裝置外部之檢査裝置進行檢査，會檢査耗費時間，而且也耗費成本。因此習知之晶圓與晶圓的接合處理，具有改善之餘地。
本發明係有鑑於此點而研發者，其目的在於對所要接合之基板彼此在水平方向之位置進行適當之檢査並調節，以妥善地進行該基板彼此之接合處理。 【解決問題之技術手段】
為達成該目的，本發明提供一種接合方法，使基板彼此接合，包括以下步驟：第1固持步驟，以第1固持部之底面固持第1基板；溫度調節步驟，藉由溫度調節部而將第2基板之溫度調節成高於第1基板之溫度；第2固持步驟，以第2固持部之頂面固持於該溫度調節步驟經過溫度調節之第2基板；檢査步驟，藉由攝影部拍攝該第2固持部所固持之第2基板的複數之基準點，並在測定該複數之基準點之位置後，比較測定結果與既定之容許範圍，而檢查第2基板之狀態；以及接合步驟，於該檢査步驟判定第2基板之狀態係正常之情況下，藉由推動構件以推壓第1基板之中心部，並在已使該第1基板之中心部與第2基板之中心部抵接之狀態下，由第1基板之中心部朝向外周部，依序接合第1基板與第2基板。
若藉由本發明，係在第2固持步驟以第2固持部固持第2基板前，先在溫度調節步驟將第2基板之溫度調節成高於第1基板之溫度，因此該第2基板會膨脹得比第1基板來得大。如此一來，藉由例如調節第2基板之膨脹量，而即使因推動機構導致第1基板朝向下方凸出狀地翹曲延伸，仍可在接合步驟使第1基板之直徑與第2基板之直徑相同。因此，可以適當地調整第1基板與第2基板之水平方向的位置，而可以抑制鱗剝的惡化。
此外，由於在檢査步驟測定第2基板之複數之基準點的位置，並將測定結果與既定之容許範圍加以比較，因此可以檢查第2基板是否已藉由溫度調節步驟而適當地膨脹。亦即，若測定結果落在既定之容許範圍內，則第2基板即係已適當地膨脹成在接合步驟中第1基板與第2基板會是相同大小。然後，由於只有在第2基板之狀態的檢査結果像這樣為正常的情況下，才進行後續之接合步驟，因此可以妥善地進行第1基板與第2基板之接合處理。
不僅如此，由於該檢査步驟，可以在進行接合處理之接合裝置內進行，因此不需要為了檢査而另設新的裝置。因此，可以有效率地進行基板之接合處理。
前述接合方法亦可更包括：位置調節步驟，在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後、且在該檢査步驟之前，以另一攝影部拍攝第1基板之複數之位置調節點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之位置調節點，再根據攝影結果，藉由移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置。
前述接合方法亦可更包括：位置調節步驟，在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後，以另一攝影部拍攝第1基板之複數之基準點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之基準點，再根據攝影結果，藉由移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置；該檢査步驟係使用在該位置調節步驟的第2基板之複數之基準點的攝影結果而進行；該位置調節步驟與該檢査步驟，係同步進行。
亦可在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，根據在該檢査步驟的第2基板之複數之基準點的位置之測定結果，以修正在該溫度調節步驟以該溫度調節部所調節之第2基板的溫度。
亦可在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，對該第2基板，以修正後之溫度再度進行該溫度調節步驟。
藉由另一觀點之本發明，係提供一種程式，在控制接合裝置之控制裝置的電腦上動作，以使該接合裝置執行前述接合方法。
藉由又一觀點之本發明，係提供一種電腦記錄媒體，儲存有前述程式，且可供讀取。
藉由再一觀點之本發明，係提供一種接合裝置，使基板彼此接合，包括：第1固持部，以底面固持第1基板；第2固持部，設於該第1固持部之下方，以頂面固持第2基板；推動構件，設於該第1固持部，推壓第1基板之中心部；溫度調節部，進行第2基板之溫度調節；攝影部，對該第2固持部所固持之第2基板進行拍攝；控制部，控制該第1固持部、該第2固持部、該推動構件、該溫度調節部及該攝影部，以執行以該第1固持部之底面固持第1基板的第1固持步驟、藉由該溫度調節部而將第2基板之溫度調節成高於第1基板之溫度的溫度調節步驟、以該第2固持部之頂面固持於該溫度調節步驟經過溫度調節之第2基板的第2固持步驟、藉由該攝影部拍攝該第2固持部所固持第之2基板的複數之基準點並在測定該複數之基準點之位置後，比較測定結果與既定之容許範圍而檢查第2基板之狀態的檢査步驟、以及於該檢査步驟判定第2基板之狀態係正常之情況下，藉由推動構件以推壓第1基板之中心部，並在已使該第1基板之中心部與第2基板之中心部抵接之狀態下，由第1基板之中心部朝向外周部，依序接合第1基板與第2基板的接合步驟。
前述接合裝置亦可更包括：另一攝影部，拍攝該第1固持部所固持之第1基板；以及移動部，使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動；該控制部，控制該攝影部、該另一攝影部以及該移動部，使得在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後、且在該檢査步驟之前，以該另一攝影部拍攝第1基板之複數之位置調節點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之位置調節點，再根據攝影結果，藉由該移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置。
前述接合裝置亦可更包括：另一攝影部，拍攝該第1固持部所固持之第1基板；以及移動部，使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動；該控制部，控制該攝影部、該另一攝影部以及該移動部，使得在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後，進一步地進行位置調節步驟，即以該另一攝影部拍攝第1基板之複數之基準點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之基準點，再根據攝影結果，藉由該移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置；該檢査步驟係使用在該位置調節步驟的第2基板之複數之基準點的攝影結果而進行；該位置調節步驟與該檢査步驟係同步進行。
亦可該控制部在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，根據在該檢査步驟的第2基板之複數之基準點的位置之測定結果，以修正在該溫度調節步驟以該溫度調節部所調節之第2基板的溫度。
亦可該控制部控制該溫度調節部，使得在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，對該第2基板，以修正後之溫度再度進行該溫度調節步驟。
藉由再另一觀點之本發明，係提供一種接合系統，具備前述接合裝置，包括：處理站，具備該接合裝置；以及搬入搬出站，可分別保有複數之第1基板、第2基板、或第1基板與第2基板所接合而成之重合基板，且對該處理站進行第1基板、第2基板、或重合基板之搬入搬出；該處理站包括表面改質裝置、表面親水化裝置、以及搬送裝置；該表面改質裝置，將第1基板或第2基板所要接合之表面加以改質；該表面親水化裝置，使該表面改質裝置所改質過之第1基板或第2基板之表面親水化；該搬送裝置，用以對該表面改質裝置、該表面親水化裝置、以及該接合裝置，搬送第1基板、第2基板、或重合基板；於該接合裝置，將在該表面親水化裝置而使表面經過親水化之第1基板與第2基板，加以接合。 【發明之效果】
若藉由本發明，可以適當地檢查接合之基板彼此在水平方向上位置，以適當且有效地進行該基板彼此之接合處理。
以下，針對本發明之實施形態，進行說明。圖1係概略顯示本實施形態之接合系統1的結構之俯視圖。圖2係概略顯示接合系統1的內部結構之側視圖。
於接合系統1，係如圖3所示，要將例如作為2片基板的晶圓WU 、WL 接合。於下文中，將配置於上側的晶圓視作為第1基板，稱為「上晶圓WU 」；將配置於下側的晶圓視作為第2基板，稱為「下晶圓WL 」。再者，上晶圓WU 所接合之接合面稱為「表面WU1 」，而與該表面WU1 為相反側之面則稱為「背面WU2 」。同樣地，下晶圓WL 所接合之接合面稱為「表面WL1 」，而與該表面WL1 為相反側之面則稱為「背面WL2 」。而在接合系統1，係將上晶圓WU 與下晶圓WL 接合，以形成作為重合基板的重合晶圓WT 。
接合系統1如圖1所示，具有將搬入搬出站2與處理站3一體連接之結構；該搬入搬出站2係在與例如外部之間搬入搬出可分別容納複數之晶圓WU 、WL 、複數之重合晶圓WT 之卡匣CU 、CL 、CT ；該處理站3則具備對晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 施作既定處理之各種處理裝置。
於搬入搬出站2，設有卡匣載置台10。於卡匣載置台10，設有複數的卡匣載置板11，例如4個。卡匣載置板11係在水平方向，即X方向(圖1中之上下方向)並排配置成一列。此等卡匣載置板11，係於對接合系統1外部搬入搬出卡匣CU 、CL 、CT 時，可以置放卡匣CU 、CL 、CT 。如此這般，搬入搬出站2構成為可以保有複數之上晶圓WU 、複數之下晶圓WL 、複數之重合晶圓WT 。此外，卡匣載置板11之個數，並不限定於本實施形態，可以任意設定。又，亦可將卡匣中之1個用於回收異常晶圓之用。亦即，該卡匣係使基於各種原因而在上晶圓WU 與下晶圓WL 之接合發生了異常的晶圓，可以和其他正常之重合晶圓WT 分開。於本實施形態，在複數卡匣CT 中，係將1個卡匣CT 用於回收異常晶圓之用，而其他卡匣CT 則用於容納正常之重合晶圓WT 之用。
於搬入搬出站2，係鄰接卡匣載置台10而設置有晶圓搬送部20。於晶圓搬送部20，設有晶圓搬送裝置22，其可於X方向上延伸之搬送路21上移動自如。晶圓搬送裝置22亦可於鉛直方向及繞鉛直軸(θ方向)移動自如，可以在各卡匣載置板11上的卡匣CU 、CL 、CT ，與後述之處理站3的第3處理區塊G3之移送裝置50、51之間，搬送晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 。
於處理站3，設有具備各種裝置之例如3個的複數處理區塊G1、G2、G3。例如於處理站3之正面側(圖1之X方向負方向側)，設有第1處理區塊G1，於處理站3之背面側(圖1之X方向正方向側)，設有第2處理區塊G2。又，於處理站3之搬入搬出站2側(圖1之Y方向負方向側)，設有第3處理區塊G3。
例如於第1處理區塊G1，配置有將晶圓WU 、WL 之表面WU1 、WL1 改質之表面改質裝置30。表面改質裝置30係在例如減壓環境下，使作為處理氣體之氧氣或氮氣受到激發而電漿化、離子化。此氧離子或氮離子照射到表面WU1 、WL1 上，使表面WU1 、WL1 受到電漿處理而改質。
例如於第2處理區塊G2，係自搬入搬出站2側起，依序在水平方向之Y方向上並排配置有表面親水化裝置40以及接合裝置41；該表面親水化裝置40係藉由例如純水而使晶圓 WU 、WL 之表面WU1 、WL1 親水化，同時將該表面WU1 、WL1 洗淨；該接合裝置41則是將晶圓WU 、WL 加以接合。
於表面親水化裝置40，係一邊以例如旋轉夾頭使其固持之晶圓WU 、WL 旋轉，一邊朝該晶圓WU 、WL 上供給純水。如此一來，所供給之純水就擴散至晶圓WU 、WL 之表面WU1 、WL1 上，而使表面WU1 、WL1 親水化。又，關於接合裝置41之結構，容待後述。
例如於第3處理區塊G3，係如圖2所示，由下依序將晶圓WU 、WL ，與重合晶圓WT 之移送裝置50、51，設置成2層。
如圖1所示，第1處理區塊G1~第3處理區塊G3所圍出的區域，形成有晶圓搬送區域60。於晶圓搬送區域60，配置有例如晶圓搬送裝置61。
晶圓搬送裝置61，具有可在例如鉛直方向、水平方向(Y方向、X方向)及繞鉛直軸方向上移動自如之搬送臂。晶圓搬送裝置61在晶圓搬送區域60內移動，可以對周圍之第1處理區塊G1、第2處理區塊G2及第3處理區塊G3內之既定裝置，搬送晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 。
於以上之接合系統1，設有圖1所示之控制部70。控制部70係例如電腦，具有程式儲存部(未圖示)。於程式儲存部，儲存有控制在接合系統1之晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 之處理的程式。再者，於程式儲存部亦儲存有用以控制上述各種處理裝置及搬送裝置等驅動系統之動作，以實現接合系統1之後述晶圓接合處理的程式。此外，前述程式，係儲存在例如電腦可讀取之硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、磁光碟(MO)、記憶卡等電腦可讀取之記錄媒體H者，亦可以係由該記錄媒體H而安裝至控制部70者。
接著，針對上述接合裝置41之結構進行說明。接合裝置41具有如圖4~圖6所示之可使內部密閉之處理容器100。於處理容器100之晶圓搬送區域60側的側面，形成有晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 之搬入搬出口101，而於該搬入搬出口101設有開閉門102。
處理容器100之內部，以內壁103而劃分成搬送區域T1與處理區域T2。上述搬入搬出口101係形成在處理容器100之位於搬送區域T1的側面。又，於內壁103也形成有晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 之搬入搬出口104。
於搬送區域T1之X方向正方向側，堆疊設有用以暫時置放晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 之過渡區110，以及調節下晶圓WL 之溫度的溫度調節部120。過渡區110形成為例如2層，可以同時置放晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 中之任2者。
溫度調節部120具有調節下晶圓WL 之溫度的溫度調節板121。溫度調節板121內建有例如帕爾帖元件(Peltier element；未圖示)等。溫度調節板121之溫度係由例如控制部70所控制，使溫度調節板121上所載置之下晶圓WL 調節成既定之溫度。又，溫度調節部120之數量或配置，並不限定於本實施形態，可以任意設定。
於搬送區域T1，設有晶圓搬送機構130。晶圓搬送機構130具有可在例如鉛直方向、水平方向(Y方向、X方向)及繞鉛直軸方向上移動自如之搬送臂。然後，晶圓搬送機構130可以在搬送區域T1內、或搬送區域T1與處理區域T2之間，進行晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 之搬送。
於搬送區域T1之X方向負方向側，設有調節晶圓WU 、WL 之水平方向上之方位的位置調節機構140。位置調節機構140具有基台141與偵測部142；該基台141具有固持晶圓WU 、WL 並使之旋轉的固持部(未圖示)；該偵測部142則偵測晶圓WU 、WL 之槽口(notch)部的位置。而在位置調節機構140，係藉由一邊使基台141所固持之晶圓WU 、WL 旋轉，一邊以偵測部142偵測晶圓WU 、WL 之槽口部的位置，而調節該槽口部的位置，以調節晶圓WU 、WL 之水平方向上的方位。又，於基台141，固持晶圓WU 、WL 之方式並無特別限定，例如可使用頂針夾頭(pin chuck)方式或旋轉夾頭(spin chuck)方式等各種方式。
此外，於搬送區域T1設有使上晶圓WU 之表面、背面反轉的反轉機構150。反轉機構150具有固持上晶圓WU 之固持臂151。固持臂151係在水平方向(Y方向)上延伸。又，於固持臂151，在例如4處設有固持上晶圓WU 之固持構件152。
固持臂151，例如係由具備馬達等之驅動部153所支撐。藉由此驅動部153，固持臂151可在繞水平軸方向上旋動自如。又，固持臂151在以驅動部153為中心而旋動自如之同時，在水平方向(Y方向)上亦移動自如。於驅動部153之下方，設有具備例如馬達等之另一驅動部(未圖示)。藉由此另一驅動部，驅動部153可以延著在鉛直方向上延伸之支撐柱154而在鉛直方向上移動。藉由如此這般之驅動部153，固持構件152所固持之上晶圓WU 可以在繞水平軸方向上旋動動，同時朝向鉛直方向及水平方向移動。又，固持構件152所固持之上晶圓WU ，能以驅動部153為中心旋動，而從位置調節機構140到後述上夾頭160之間移動。
於處理區域T2設有上夾頭160與下夾頭161；該上夾頭160係作為以底面吸附固持上晶圓WU 之第1固持部，該下夾頭161係作為以頂面載置並吸附固持下晶圓WL 之第2固持部。下夾頭161設於上夾頭160之下方，構成為可與上夾頭160相向配置。亦即，上夾頭160所固持之上晶圓WU 與下夾頭161所固持之下晶圓WL 可配置成相向。
上夾頭160係由設於該上夾頭160上方之上夾頭支撐部170所支撐。上夾頭支撐部170設於處理容器100之天花板面。亦即，上夾頭160係隔著上夾頭支撐部170而固定設置於處理容器100。
於上夾頭支撐部170，設有對下夾頭161所固持之下晶圓WL 表面WL1 進行拍攝的上部攝影部171。亦即，上部攝影部171係鄰接上夾頭160而設置。上部攝影部171係採用例如CCD相機。
下夾頭161係由設於該下夾頭161之下方、且作為移動機構的第1下夾頭移動部180所支撐。第1下夾頭移動部180如後述般，係構成為使下夾頭161在水平方向(Y方向)上移動。又，第1下夾頭移動部180係構成為使下夾頭161可在鉛直方向上移動自如，且可繞鉛直軸旋轉。
於第1下夾頭移動部180，設有對上夾頭160所固持之上晶圓WU 表面WU1 進行拍攝的下部攝影部181。亦即，下部攝影部181係鄰接下夾頭161而設置。下部攝影部181係採用例如CCD相機。
第1下夾頭移動部180係安裝在設於該第1下夾頭移動部180之底面側、且在水平方向(Y方向)上延伸之一對軌道182、182。而第1下夾頭移動部180係構成為可沿著軌道182而移動自如。
一對軌道182、182係配設於第2下夾頭移動部183。第2下夾頭移動部183係安裝在設於該第2下夾頭移動部183之底面側、且在水平方向(X方向)上延伸之一對軌道184、184。而第2下夾頭移動部183係構成為可沿著軌道184而移動自如，亦即構成為可使下夾頭161在水平方向(X方向)上移動。又，一對軌道184、184係配設於設置在處理容器100之底面的載置台185上。
接著，針對接合裝置41之上夾頭160與下夾頭161之詳細結構進行說明。
上夾頭160如圖7及圖8所示，係採用頂針夾頭式。上夾頭160具有在俯視觀察下直徑至少比上晶圓WU 更大之本體部190。於本體部190之底面，設有與上晶圓WU 之背面WU2 接觸的複數頂針191。此外，於本體部190之底面，設有支撐上晶圓WU 之背面WU2 之外周部的肋條192。肋條192係在複數頂針191之外側環狀地設置。
再者，於本體部190之底面，在肋條192之內側，設有另一肋條193。肋條193係與肋條192呈同心圓狀地環狀設置。而肋條192之內側區域194(以下，有時會稱作吸引區域194。)，劃分成肋條193內側之第1吸引區域194a、以及肋條193外側之第2吸引區域194b。
於本體部190之底面，在第1吸引區域194a，形成有用以對上晶圓WU 抽真空的第1吸引口195a。第1吸引口195a係例如在第1吸引區域194a形成4處。於第1吸引口195a，連接有設於本體部190內部之第1吸引管196a。更進一步地，第1吸引管196a透過接頭而連接第1真空泵197a。
再者，於本體部190之底面，在第2吸引區域194b，形成有用以對上晶圓WU 抽真空的第2吸引口195b。第2吸引口195b係例如在第2吸引區域194b形成2處。於第2吸引口195b，連接有設於本體部190內部之第2吸引管196b。更進一步地，第2吸引管196b透過接頭而連接第2真空泵197b。
然後，對上晶圓WU 、本體部190及肋條192所包圍而形成之吸引區域194a、194b，分別由吸引口195a、195b進行抽真空，使吸引區域194a、194b減壓。此時，由於吸引區域194a、194b之外部環境係大氣壓，因此上晶圓WU 被減壓多少，就會被大氣壓推向吸引區域194a、194b側多少，而使上夾頭160吸附固持住上晶圓WU 。又，上夾頭160係構成為可分別在第1吸引區域194a與第2吸引區域194b對上晶圓WU 進行抽真空。
於此情況下，由於肋條192支撐住上晶圓WU 之背面WU2 的外周部，因此上晶圓WU 直到其外周部都會妥當地被抽真空。因此，上晶圓WU 之整面都被上夾頭160吸附固持，而可以使該上晶圓WU 之平面度縮小，使上晶圓WU 平坦。
不僅如此，由於複數頂針191之高度係一致，因此可以使上夾頭160之底面平面度更進一步縮小。如此這般，使上夾頭160底面平坦(使底面之平面度縮小)，而可以抑制上夾頭160所固持住之上晶圓WU 在鉛直方向的變形。
再者，由於上晶圓WU 之背面WU2 係由複數頂針191所支撐，因此在解除上夾頭160對上晶圓WU 所進行之抽真空時，該上晶圓WU 可易於從上夾頭160剝離。
於上夾頭160，係於本體部190之中心部，形成有貫通該本體部190厚度方向的貫通孔198。此本體部190之中心部，對應著上夾頭160所吸附固持之上晶圓WU 之中心部。而於貫通孔198，插穿有後述推動部200之致動器部201的前端部。
於上夾頭160之頂面，設有推壓上晶圓WU 之中心部的推動部200。推動部200具有作為推動構件的致動器部201、以及壓缸部202。
致動器部201係藉由電空比例閥(未圖示)所供給之空氣，而在固定方向產生固定壓力者；可以不受制於壓力之作用點位置，而固定產生該壓力。此外，藉由來自電空比例閥的空氣，致動器部201可以抵接上晶圓WU 之中心部，而控制對該上晶圓WU 之中心部所施加之推壓荷重。再者，致動器部201之前端部，可藉由來自電空比例閥的空氣，而插穿貫通孔198，並在鉛直方向上昇降自如。
致動器部201係由壓缸部202所支撐。壓缸部202可藉由例如具備馬達之驅動部，而使致動器部201在鉛直方向上移動。
如以上所述，推動部200藉由致動器部201而控制推壓荷重，藉由壓缸部202而控制致動器部201之移動。再者，推動部200可以在後述之晶圓WU 、WL 接合時，使上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部抵接並推壓。
下夾頭161，如圖7及圖9所示，與上夾頭160同樣地，係採用頂針夾頭方式。下夾頭161具有在俯視觀察下直徑至少比下晶圓WL 更大之本體部210。於本體部210之頂面，設有與下晶圓WL 之背面WL2 接觸的複數頂針211。此外，於本體部210之頂面，設有支撐下晶圓WL 之背面WL2 之外周部的肋條212。肋條212係在複數頂針211之外側環狀地設置。
再者，於本體部210之頂面，在肋條212之內側，設有另一肋條213。肋條213係與肋條212呈同心圓狀地環狀設置。而肋條212之內側區域214(以下，有時會稱作吸引區域214。)，劃分成肋條213內側之第1吸引區域214a、以及肋條213外側之第2吸引區域214b。
於本體部210之頂面，在第1吸引區域214a，形成有用以對下晶圓WL 抽真空的第1吸引口215a。第1吸引口215a係例如在第1吸引區域214a形成1處。於第1吸引口215a，連接有設於本體部210內部之第1吸引管216a。更進一步地，第1吸引管216a透過接頭而連接第1真空泵217a。
再者，於本體部210之頂面，在第2吸引區域214b，形成有用以對下晶圓WL 抽真空的第2吸引口215b。第2吸引口215b係例如在第2吸引區域214b形成2處。於第2吸引口215b，連接有設於本體部210內部之第2吸引管216b。更進一步地，第2吸引管216b透過接頭而連接第2真空泵217b。
然後，對下晶圓WL 、本體部210及肋條212所包圍而形成之吸引區域214a、214b，分別由吸引口215a、215b進行抽真空，使吸引區域214a、214b減壓。此時，由於吸引區域214a、214b之外部環境係大氣壓，因此下晶圓WL 被減壓多少，就會被大氣壓推向吸引區域214a、214b側多少，而使下夾頭161吸附固持住下晶圓WL 。又，下夾頭161係構成為可分別在第1吸引區域214a與第2吸引區域214b而對下晶圓WL 進行抽真空。
於此情況下，由於肋條212係支撐下晶圓WL 之背面WL2 的外周部，因此下晶圓WL 直到其外周部都會妥當地被抽真空。因此，下晶圓WL 之整面都被下夾頭161吸附固持，而可以使該下晶圓WL 之平面度縮小，使下晶圓WL 平坦。
不僅如此，由於複數頂針211之高度係一致，因此可以使下夾頭161之頂面平面度更進一步縮小。再者，例如即使係處理容器100內存在微粒(particles)之情況下，也由於相鄰之頂針211有恰當間隔，因此可以抑制下夾頭161之頂面存在微粒的情形。如此這般，使下夾頭161之頂面平坦(使頂面之平面度縮小)，而可以抑制下夾頭161所固持住之下晶圓WL 在鉛直方向的變形。
再者，由於下晶圓WL 之背面WL2 係由複數頂針211所支撐，因此在解除下夾頭161對下晶圓WL 所進行之抽真空時，該下晶圓WL 可易於從下夾頭161剝離。
於下夾頭161，係於本體部210之中心部附近，形成有例如3處之貫通該本體部210厚度方向的貫通孔218。而於貫通孔218，插穿有設於第1下夾頭移動部180下方之昇降頂針。
於本體部210之外周部，設有防止晶圓WU 、WL 、重合晶圓WT 由下夾頭161彈出或滑落的導引構件219。導引構件219係在本體部210之外周部，等間隔地設置於複數處所，例如4處。
又，接合裝置41之各部分的動作，係由上述控制部70所控制。
接著，針對使用如上構成之接合系統1所進行的晶圓WU 、WL 之接合處理方法，進行說明。圖10係顯示該晶圓接合處理的主要步驟之流程圖。
首先，將收納有複數枚上晶圓WU 之卡匣CU 、收納有複數枚下晶圓WL 之卡匣CL 、以及空的卡匣CT ，放置在搬入搬出站2之既定之卡匣載置板11上。之後，藉由晶圓搬送裝置22以取出卡匣CU 內之上晶圓WU ，並搬送到處理站3之第3處理區塊G3的移送裝置50。
接著以晶圓搬送裝置61將上晶圓WU 搬送至第1處理區塊G1的表面改質裝置30。在表面改質裝置30，於既定之減壓環境下，使作為處理氣體之氧氣或氮氣受到激發而電漿化、離子化。此氧離子或氮離子係照射至上晶圓WU 之表面WU1 ，而對該表面WU1 進行電漿處理。然後上晶圓WU 之表面WU1 受到改質(圖10之步驟S1)。
接著以晶圓搬送裝置61將上晶圓WU 搬送至第2處理區塊G2之表面親水化裝置40。於表面親水化裝置40，係一邊使旋轉夾頭所固持之上晶圓WU 旋轉，一邊對該上晶圓WU 上供給純水。如此一來，所供給之純水會在上晶圓WU 之表面WU1 上擴散，而使得以表面改質裝置30改質過的上晶圓WU 之表面WU1 上附著氫氧基(矽醇基)，而使該表面WU1 親水化。又，藉由該純水而洗淨上晶圓WU 之表面WU1 (圖10之步驟S2)。
接著以晶圓搬送裝置61將上晶圓WU 搬送至第2處理區塊G2之接合裝置41。搬入了接合裝置41的上晶圓WU ，經由過渡區110而藉由晶圓搬送機構130搬入位置調節機構140。然後藉由位置調節機構140，調節上晶圓WU 之水平方向上的方位(圖10之步驟S3)。
之後，上晶圓WU 由位置調節機構140移交至反轉機構150的固持臂151。接著在搬送區域T1，藉由使固持臂151反轉，而反轉上晶圓WU 的表面、背面(圖10之步驟S4)。亦即，使上晶圓WU 之表面WU1 朝向下方。
之後，反轉機構150之固持臂151，以驅動部153為中心轉動，朝向上夾頭160之下方移動。然後，上晶圓WU 由反轉機構150移交至上夾頭160。上晶圓WU 之背面WU2 受到上夾頭160吸附固持(圖10之步驟S5)。具體而言，係使真空泵197a、197b作動，於吸引區域194a、194b透過吸引口195a、195b而對上晶圓WU 進行抽真空，使上晶圓WU 受到上夾頭160吸附固持。
又，如此這般，上夾頭160所固持之上晶圓WU ，溫度就變為與處理區域T2之環境氣體溫度大致相同。因此，上晶圓WU 不會因為溫度變化而有所伸縮，其形狀與尺寸不會變化。
在對上晶圓WU 進行上述步驟S1~S5之處理的期間，接在該上晶圓WU 之後，進行下晶圓WL 之處理。首先，以晶圓搬送裝置22取出卡匣CL 內的下晶圓WL ，並搬送至處理站3的移送裝置50。
接著以晶圓搬送裝置61將下晶圓WL 搬送至表面改質裝置30，使下晶圓WL 之表面WL1 改質(圖10之步驟S6)。又，步驟S6中，下晶圓WL 之表面WL1 的改質，係與上述步驟S1相同。
之後，以晶圓搬送裝置61將下晶圓WL 搬送至表面親水化裝置40，使下晶圓WL 之表面WL1 親水化，同時洗淨該表面WL1 (圖10之步驟S7)。又，步驟S7中，下晶圓WL 之表面WL1 的親水化及洗淨，係與上述步驟S2相同。
之後，以晶圓搬送裝置61將下晶圓WL 搬送至接合裝置41。搬入了接合裝置41之下晶圓WL ，經由過渡區110而藉由晶圓搬送機構130搬入位置調節機構140。然後藉由位置調節機構140，調節下晶圓WL 之水平方向上的方位(圖10之步驟S8)。
之後，以晶圓搬送機構130將下晶圓WL 搬送至溫度調節部120。於溫度調節部120，係將下晶圓WL 載置於溫度調節板121上，調節成高於上晶圓WU 之溫度的既定溫度(圖10之步驟S9)。
之後，以晶圓搬送機構130將下晶圓WL 搬送至下夾頭161，使下夾頭161之背面WL2 受到吸附固持(圖10之步驟S10)。具體而言，係使真空泵217a、217b作動，於吸引區域214a、214b透過吸引口215a、215b而對下晶圓WL 進行抽真空，使下晶圓WL 受到下夾頭161吸附固持。
又，如此這般以下夾頭161所固持之下晶圓WL ，如上述般，係於步驟S9，調節成高於上晶圓WU 之溫度的既定溫度。因此，下晶圓WL 會膨脹得比上晶圓WU 大上數μm。藉由調節此下晶圓WL 之膨脹量，則即使在後述步驟S16以致動器部201推壓上晶圓WU 之中心部導致該上晶圓WU 朝下方凸出狀地翹曲延伸，仍可使上晶圓WU 之直徑與下晶圓WL 之直徑相同。
接著，對上夾頭160所固持之上晶圓WU 與下夾頭161所固持之下晶圓WL 間的水平方向之位置，進行調節。
又，如圖11所示，上晶圓WU 之表面WU1 已預先設定有例如3點之複數之位置調節點A1~A3，同樣地於下晶圓WL 之表面WL1 已預先設定有例如3點之複數之位置調節點B1~B3。位置調節點A1、A3與B1、B3分別係晶圓WU 、WL 之外周部上的點，位置調節點A2與B2則分別係晶圓WU 、WL 之中心部上的點。又，雖然於本實施形態中，晶圓WL 、WU 上之位置調節點係3點，但位置調節點之數量並不限定於此，可以任意設定。
首先，如圖11所示，藉由第1下夾頭移動部180與第2下夾頭移動部183而使下夾頭161在水平方向(X方向及Y方向)上移動，並使用下部攝影部181，對上晶圓WU 之位置調節點A1~A3，依序進行攝影。然後以控制部70，測定位置調節點A1~A3之位置。
接著，如圖12所示，藉由第1下夾頭移動部180與第2下夾頭移動部183，而使下夾頭161在水平方向上移動，以上部攝影部171與下部攝影部181確認共通的目標T。然後，由控制部70調節下部攝影部181之水平方向位置，以使上部攝影部171與下部攝影部181的水平方向位置一致。
之後，如圖13所示，藉由第1下夾頭移動部180與第2下夾頭移動部183而使下夾頭161在水平方向上移動，並使用上部攝影部171，對下晶圓WL 之位置調節點B1~B3，依序進行攝影。然後以控制部70，測定位置調節點B1~B3之位置。控制部70更進一步地以第1下夾頭移動部180與第2下夾頭移動部183調節下夾頭161之水平方向位置，以使上晶圓WU 之位置調節點A1~A3與下晶圓WL 之位置調節點B1~B3分別吻合。如此這般地調節上夾頭160與下夾頭161之水平方向位置，調節上晶圓WU 之與下晶圓WL 之水平方向位置(圖10之步驟S11)。
又，上述水平方向位置之調節，如上所述，係使下夾頭161在水平方向(X方向及Y方向)上移動，同時以第1下夾頭移動部180旋轉下夾頭161，使該下夾頭161之方位也一併受到調節。
接著，對下夾頭161所固持之下晶圓WL 的狀態，進行檢査。具體而言，係針對在步驟S9經過溫度調節之下晶圓WL 的膨脹量是否妥當，進行檢査。再者，此下晶圓WL 之狀態檢査(膨脹量之檢査)，係為了驗證上述抑制鱗剝之效果而進行。
在此，針對下晶圓WL 之膨脹量與鱗剝値之關係，使用圖14進行說明。圖14中，左側之曲線圖，顯示未如本實施形態般進行步驟S9之下晶圓WL 的溫度調節之情況(亦即不執行鱗剝對策之情況)下，於上晶圓WU 與下晶圓WL 接合而成之重合晶圓WT ，上晶圓WU 與下晶圓WL 之水平方向的錯位(亦即鱗剝値)。圖14中，正中央之曲線圖，顯示在步驟S9經過溫度調節之下晶圓WL 的膨脹量。圖14中，右側之曲線圖，顯示如本實施形態執行鱗剝對策的情況下，重合晶圓WT 之計算上的鱗剝値。圖14中，各曲線圖之橫軸，顯示自下晶圓WL 中心起算之距離。又，圖14中之鱗剝値與下晶圓WL 之膨脹量，係参考値，而非實際値。
如圖14所示，有執行鱗剝對策之情況下的鱗剝値Q1(以下稱為「有對策之鱗剝値Q1」。)，係用不執行鱗剝對策之情況下的鱗剝値Q2(以下稱為「無對策之鱗剝値Q2」。)以及下晶圓WL 之膨脹量ΔP(以下稱為「膨脹量ΔP」。)，而以下式(1)計算出。其中，無對策鱗剝値Q2，係事先實地接合上晶圓WU 與下晶圓WL ，而測定重合晶圓WT 的鱗剝値。 Q1=Q2-ΔP　・・・(1)
再者，膨脹量ΔP，係藉由測定下晶圓WL 之表面WL1 上預先設定之複數之基準點的位置而計算出。亦即，下晶圓WL 之膨脹量ΔP，係用執行鱗剝對策之情況下的基準點之位置P1(以下稱為「有對策之基準點位置P1」。)以及不執行鱗剝對策之情況下的基準點之位置P2(以下稱為「無對策之基準點位置P2」。)，而以下式(2)計算出。 ΔP=P1-P2　・・・(2)
又，由於無對策基準點位置P2，係不進行溫度調節之情況下的下晶圓WL之基準點位置，因此可知理論上之基準點位置。然而，此理論上之基準點位置，會因為攝影本身的錯位、或是下夾頭161之精度誤差等，而與實測產生數μm之誤差。因此，於本實施形態，會預先測定無對策基準點位置P2。
藉由上述式(1)與式(2)，有對策基準點位置P1能以下式(3)表示。如上所述，由於無對策鱗剝値Q2與無對策基準點位置P2係分別預先測定，因此可以從有對策鱗剝値Q1之既定容許範圍，設定有對策基準點位置P1之容許範圍。 P1=Q2+P2-Q1　・・・(3)
有鑑於此，於本實施形態，為了驗證抑制鱗剝之效果(有對策之鱗剝値Q1)，故測定下晶圓WL 之基準點的位置(有對策之基準點位置P1)。又，如圖15所示，下晶圓WL 之表面WL1 已預先設定有例如80點之複數之基準點C1~C80。此等基準點C1~C80中之部份基準點，亦可與上述位置調節點B1~B3重複。又，雖然於本實施形態中，下晶圓WL 之基準點係80點，但基準點之數量並不限定於此，可以任意設定。
然後，如圖15所示，藉由第1下夾頭移動部180與第2下夾頭移動部183而使下夾頭161在水平方向(X方向及Y方向)上移動，並使用上部攝影部171，對下晶圓WL 之基準點C1~C80，依序進行攝影。然後以控制部70，測定基準點C1~C80之位置。
於控制部70，針對基準點C1~C80之位置測定結果、以及如上所述而設定之有對策之基準點位置P1的容許範圍，進行比較，以檢査下晶圓WL 之狀態(圖10之步驟S12)。
若於步驟S12，下晶圓WL 之基準點C1~C80的測定結果係在既定之容許範圍外，而判定該下晶圓WL 之狀態檢査結果為異常之情況，則上晶圓WU 與下晶圓WL 不會進行後續之接合處理，而會由接合系統1搬出至外部並回收(圖10之步驟S 13)。
又，若下晶圓WL 之狀態檢査結果係異常的情況下，會由控制部70修正溫度調節部120所調節之下晶圓WL 的溫度(圖10之步驟S14)。具體而言，會根據下晶圓WL 之基準點C1~C80的位置測定結果，而修正下晶圓WL 的溫度，以使該基準點C1~C80之位置落在既定之容許範圍內。藉此，接下來所要處理之下晶圓WL ，會調節成在步驟S9所修正之溫度，而可以適當地控制該下晶圓WL 的膨脹量。
另一方面，若於步驟S12，下晶圓WL 之基準點C1~C80的測定結果係在既定之容許範圍內，而判定該下晶圓WL 之狀態檢査結果為正常之情況，就會進行後續之接合處理。
亦即，會藉由第1下夾頭移動部180而使下夾頭161移動至鉛直上方，進行上夾頭160與下夾頭161之鉛直方向位置的調節，以進行該上夾頭160所固持之上晶圓WU 與下夾頭161所固持之下晶圓WL 間之鉛直方向位置的調節(圖10之步驟S 15)。然後，如圖16所示，使上晶圓WU 與下晶圓WL 在既定位置相向配置。此時，下晶圓WL 之直徑，係大於上晶圓WU 之直徑。
接著，進行上夾頭160所固持之上晶圓WU 與下夾頭161所固持之下晶圓WL 的接合處理。
首先，如圖17所示，以推動部200的壓缸部202使致動器部201下降。如此一來，隨著此致動器部201的下降，上晶圓WU 之中心部就會受到推壓而下降。此時，藉由電空比例閥所供給之空氣，就會對致動器部201施加既定之推壓荷重。然後，藉由推動部200，使上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部抵接並推壓(圖10之步驟S16)。此時，停止第1真空泵197a之作動，停止在第1吸引區域194a由第1吸引口195a對上晶圓WU 所進行之抽真空，同時使第2真空泵197b維持在作動的狀態下，而由第2吸引口195b對第2吸引區域194b進行抽真空。然後，在以推動部200推壓上晶圓WU 之中心部時，也能藉由上夾頭160而固持上晶圓WU 之外周部。
又，即使如此這般藉由致動器部201而使上晶圓WU 朝下方凸出狀地翹曲延伸，但由於在步驟S9下晶圓WL 因調節溫度而膨脹，而且在步驟S12其膨脹量也係判定為適當，因此可以使上晶圓WU 之直徑與下晶圓WL 之直徑相同。
受到推壓之上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部之間就會開始進行接合(圖17中之粗線部位)。亦即，由於上晶圓WU 之表面WU1 與下晶圓WL 之表面WL1 分別在步驟S1、S6受到改質，因此首先會在表面WU1 、WL1 間產生凡得瓦力(分子間力)，而該表面WU1 、WL1 就會彼此接合。更進一步地，由於上晶圓WU 之表面WU1 與下晶圓WL 之表面WL1 分別在步驟S2、S7進行過親水化，因此表面WU1 、WL1 間之親水基就會產生氫鍵(分子間力)，而使表面WU1 、WL1 彼此牢固地接合。
然後，如圖18所示，表面WU1 、表面WL1 間因凡得瓦力與氫鍵所致之接合會由中心部往外周部擴散，於經過既定之時間後，除了該外周部，幾乎會完成表面WU1 、WL1 之整面的接合。亦即，於上晶圓WU ，除了由第2吸引口195b所抽真空之第2吸引區域194b以外之區域，都會完成表面WU1 、WL1 之接合。
之後，如圖19所示，藉由推動部200而推壓上晶圓WU 之中心部與下晶圓WL 之中心部之狀態下，停止第2真空泵197b之作動，而停止在第2吸引區域194b由第2吸引管196b對上晶圓WU 所進行之抽真空。如此一來，上晶圓WU 之外周部會落下至下晶圓WL 上。然後，如圖19所示，上晶圓WU 之表面WU1 與下晶圓WL 之表面WL1 會整面抵接，上晶圓WU 與下晶圓WL 會接合(圖10之步驟S17)。此時，由於上晶圓WU 之直徑與下晶圓WL 之直徑係相同，因此會抑制鱗剝之發生。
之後，如圖20所示，使推動部200之致動器部201上昇至上夾頭160。再者，停止真空泵217a、217b之作動，而停止在吸引區域214對下晶圓WL 所進行之抽真空，停止以下夾頭161對下晶圓WL 所進行之吸附固持。
上晶圓WU 與下晶圓WL 接合而成的重合晶圓WT ，藉由晶圓搬送裝置61而搬送至移送裝置51，之後藉由搬入搬出站2之晶圓搬送裝置22而搬送至既定之卡匣載置板11的卡匣CT 。如此這般，完成一連串之晶圓WU 、WL 的接合處理。
根據以上之實施形態，由於係在步驟S9調節下晶圓WL 之溫度，因此該下晶圓WL 會膨脹。而由於在步驟S12，該膨脹量係判定為適當，因此可以使上晶圓WU 之直徑與下晶圓WL 之直徑相同。如此一來，即使於步驟S16，由於致動器部201而導致上晶圓WU 朝下方凸出狀地翹曲延伸，仍可在步驟S17使上晶圓WU 之直徑與下晶圓WL 之直徑相同。因此，可以抑制鱗剝，而妥善地進行晶圓WU 、WL 之接合處理。
不僅如此，由於步驟S12之檢査可以在接合裝置41內進行，而不需要在接合裝置41外部另設檢査裝置，因此可以使裝置的製造成本低廉化。此外，由於在接合晶圓WU 、WL 前可以進行步驟S12之檢査，所以可以在適當的時間點將檢査結果反饋給後續的接合處理，而藉此提升接合處理之精度。
再者，由於本實施形態之接合系統1，除了接合裝置41，還具備將晶圓WU 、WL 之表面WU1 、WL1 加以改質的表面改質裝置30、以及使表面WU1 、WL1 親水化並且洗淨該表面WU1 、WL1 的表面親水化裝置40，所以可以在一個系統內，有效率地進行晶圓WU 、WL 之接合。因此，可以更加提升晶圓接合處理之產率。
於以上之實施形態，在步驟S11之上晶圓WU 與下晶圓WL 之水平方向位置的調節、以及在步驟S12之下晶圓WL 之狀態的檢査，係以不同之步驟進行，但亦可同步進行。
於步驟S11，拍攝下晶圓WL 之位置調節點B1~B3，而測定該位置調節點B1~ B3之位置。再者，於本實施形態，位置調節點A1~A3、B1~B3，構成本發明之基準點。於以下之說明，將位置調節點B1~B3稱作基準點B1~B3。
於步驟S12，使用在步驟S11所測定之基準點B1~B3。亦即，係比較基準點B1~B3之測定結果與既定之容許範圍，以檢査下晶圓WL 之狀態。
於本實施形態，亦可同享與上述實施形態同樣的效果。此外，由於在步驟S12不需要再次拍攝下晶圓WL 之基準點，因此可以提升接合處理之產率。
然而，由於在此情況下，在步驟S12所使用之下晶圓WL 的基準點數量會變少，因此下晶圓WL 之狀態的檢査精度會降低。因此，例如在檢查1批次內最初之下晶圓WL 之情況等，需要要求檢査精度的情況下，較佳係如上述實施形態般，使用較多的基準點。
於以上之實施形態，若在步驟S12下之下晶圓WL 之狀態的檢査結果係異常，則在步驟S13回收上晶圓WU 與下晶圓WL 。關於此點，亦可如圖21所示，對判定為異常之下晶圓WL ，再次進行步驟S9之溫度調節。
亦即，於步驟S12之檢査後，將判定為異常之下晶圓WL 搬送至溫度調節部120。再者，於步驟S14，修正在溫度調節部120所調節之下晶圓WL 的溫度。然後，在溫度調節部120，將下晶圓WL 載置於溫度調節板121上，並調節成上述修正後的溫度。而其後之步驟S10以後，則皆與上述實施形態相同。
在此情況下，原本判定為異常之下晶圓WL 可以再利用，而可不產生浪費地使用上晶圓WU 與下晶圓WL 。因此，可以提升製品之良率。
於上述實施形態，在接合裝置41係僅進行下晶圓WL 之溫度調節，但亦可也調節上晶圓WU 之溫度。此時，亦可另行設置用以調節上晶圓WU 溫度的溫度調節部。在此情況下，係利用上晶圓WU 之溫度與下晶圓WL 之溫度的溫差，而使接合前之下晶圓WL 的直徑大於上晶圓WU 的直徑。藉由如此這般地調節上晶圓WU 與下晶圓WL 雙方之溫度，可以更進一步地抑制鱗剝，而提升接合處理之精度。
於上述實施形態之接合裝置41，係將上夾頭160固定在處理容器100，且使下夾頭161在水平方向及鉛直方向上移動，但亦可相反地使上夾頭160在水平方向及鉛直方向上移動，且將下夾頭161固定在處理容器100。再者，亦可使上夾頭160與下夾頭161雙方在水平方向及鉛直方向上皆移動。然而，使上夾頭160移動較會需要大型之移動機構，因此如上述實施形態般，使上夾頭160固定在處理容器100較佳。
於上述實施形態之接合系統1，亦可在接合裝置41接合晶圓WU 、WL 後，更進一步地將接合好的重合晶圓WT 以既定溫度加熱(退火處理)。藉由對重合晶圓WT 進行該加熱處理，可以更牢固地結合接合界面。
以上，參照隨附圖式說明了本發明之較佳實施形態，但本發明並不限於該例。所屬技術領域中具有通常知識者了解，可以在申請專利範圍所記載之思想的範疇內思及各種變更例或修正例，而該等亦當屬本發明之技術範圍內。本發明並不限於此例，可採各種態樣。即使基板係晶圓以外之FPD(平板顯示器)、光罩用的倍縮光罩等其他基板的情況下，亦可適用本發明。
1‧‧‧接合系統
2‧‧‧搬入搬出站
3‧‧‧處理站
10‧‧‧卡匣載置台
11‧‧‧卡匣載置板
20‧‧‧晶圓搬送部
21‧‧‧搬送路
22‧‧‧晶圓搬送裝置
30‧‧‧表面改質裝置
40‧‧‧表面親水化裝置
41‧‧‧接合裝置
50、51‧‧‧移送裝置
60‧‧‧晶圓搬送區域
61‧‧‧晶圓搬送裝置
70‧‧‧控制部
100‧‧‧處理容器
101‧‧‧搬入搬出口
102‧‧‧開閉門
103‧‧‧內壁
104‧‧‧搬入搬出口
110‧‧‧過渡區
120‧‧‧溫度調節部
121‧‧‧溫度調節板
130‧‧‧晶圓搬送機構
140‧‧‧位置調節機構
141‧‧‧基台
142‧‧‧偵測部
150‧‧‧反轉機構
151‧‧‧固持臂
152‧‧‧固持構件
153‧‧‧驅動部
154‧‧‧支撐柱
160‧‧‧上夾頭
161‧‧‧下夾頭
170‧‧‧上夾頭支撐部
171‧‧‧上部攝影部
180‧‧‧第1下夾頭移動部
181‧‧‧下部攝影部
182‧‧‧軌道
183‧‧‧第2下夾頭移動部
184‧‧‧軌道
185‧‧‧載置台
190‧‧‧本體部
191‧‧‧頂針
192‧‧‧肋條
193‧‧‧肋條
194a‧‧‧第1吸引區域
194b‧‧‧第2吸引區域
195a‧‧‧第1吸引口
195b‧‧‧第2吸引口
196a‧‧‧第1吸引管
196b‧‧‧第2吸引管
197a‧‧‧第1真空泵
197b‧‧‧第2真空泵
198‧‧‧貫通孔
200‧‧‧推動部
201‧‧‧致動器部
202‧‧‧壓缸部
210‧‧‧本體部
211‧‧‧頂針
212‧‧‧肋條
213‧‧‧肋條
214a‧‧‧第1吸引區域
214b‧‧‧第2吸引區域
215a‧‧‧第1吸引口
215b‧‧‧第2吸引口
216a‧‧‧第1吸引管
216b‧‧‧第2吸引管
217a‧‧‧第1真空泵
217b‧‧‧第2真空泵
218‧‧‧貫通孔
219‧‧‧導引構件
A1~A3‧‧‧位置調節點
B1~B3‧‧‧位置調節點
C1~C80‧‧‧基準點
CU、CL、CT‧‧‧卡匣
G1‧‧‧第1處理區塊
G2‧‧‧第2處理區塊
G3‧‧‧第3處理區塊
H‧‧‧記錄媒體
S1~S17‧‧‧步驟
T‧‧‧目標
T1‧‧‧搬送區域
T2‧‧‧處理區域
WU‧‧‧上晶圓
WL‧‧‧下晶圓
WU1‧‧‧表面
WL1‧‧‧表面
WU2‧‧‧背面
WL2‧‧‧背面
WT‧‧‧重合晶圓
【圖1】概略顯示本實施形態之接合系統的結構之俯視圖。 【圖2】概略顯示本實施形態之接合系統的內部結構之側視圖。 【圖3】概略顯示上晶圓與下晶圓的結構之側視圖。 【圖4】概略顯示接合裝置的結構之橫剖面圖。 【圖5】概略顯示接合裝置的結構之縱剖面圖。 【圖6】概略顯示接合裝置的結構之縱剖面圖。 【圖7】概略顯示上夾頭與下夾頭的結構之縱剖面圖。 【圖8】由下方觀察上夾頭之仰視圖。 【圖9】由上方觀察下夾頭之俯視圖。 【圖10】顯示晶圓接合處理的主要步驟之流程圖。 【圖11】顯示使用下部攝影部以拍攝上晶圓之位置調節點的狀態之說明圖。 【圖12】顯示調節上部攝影部與下部攝影部之水平方向位置的狀態之說明圖。 【圖13】顯示使用上部攝影部以拍攝下晶圓之位置調節點的狀態之說明圖。 【圖14】用以說明下晶圓之膨脹量與鱗剝値之關係的曲線圖。 【圖15】顯示使用上部攝影部以拍攝下晶圓之基準點的狀態之說明圖。 【圖16】顯示使上晶圓與下晶圓相向配置的狀態之說明圖。 【圖17】顯示推壓上晶圓的中心部與下晶圓的中心部而使之抵接的狀態之說明圖。 【圖18】顯示使上晶圓與下晶圓間之接合由中心部向外周部擴散的狀態之說明圖。 【圖19】顯示使上晶圓的表面與下晶圓的表面抵接的狀態之說明圖。 【圖20】顯示上晶圓與下晶圓相接合的狀態之說明圖。 【圖21】顯示於另一實施形態，晶圓接合處理的主要步驟之流程圖。
S1~S17‧‧‧步驟

Claims (12)

  1. 一種接合方法，使基板彼此接合，包括以下步驟： 第1固持步驟，以第1固持部之底面固持第1基板； 溫度調節步驟，藉由溫度調節部而將第2基板之溫度調節成高於第1基板之溫度； 第2固持步驟，以第2固持部之頂面固持在該溫度調節步驟經過溫度調節之第2基板； 檢査步驟，藉由攝影部拍攝該第2固持部所固持之第2基板的複數之基準點，並在測定該複數之基準點之位置後，比較測定結果與既定之容許範圍，而檢查第2基板之狀態；以及 接合步驟，於該檢査步驟判定第2基板之狀態係正常之情況下，藉由推動構件以推壓第1基板之中心部，並在已使該第1基板之中心部與第2基板之中心部抵接之狀態下，由第1基板之中心部朝向外周部，依序接合第1基板與第2基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合方法，其中，更包括： 位置調節步驟，在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後、且在該檢査步驟之前，以另一攝影部拍攝第1基板之複數之位置調節點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之位置調節點，再根據攝影結果，藉由移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之接合方法，其中，更包括： 位置調節步驟，在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後，以另一攝影部拍攝第1基板之複數之基準點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之基準點，再根據攝影結果，藉由移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置； 該檢査步驟係使用在該位置調節步驟的第2基板之複數之基準點的攝影結果而進行； 該位置調節步驟與該檢査步驟，係同步進行。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之接合方法，其中，在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，根據在該檢査步驟的第2基板之複數之基準點的位置之測定結果，以修正在該溫度調節步驟以該溫度調節部所調節之第2基板的溫度。
  5. 如申請專利範圍第4項之接合方法，其中，在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，對該第2基板，以修正後之溫度再度進行該溫度調節步驟。
  6. 一種可讀取之電腦記錄媒體，儲存有程式，該程式係在控制接合裝置之控制裝置的電腦上動作，以使該接合裝置執行申請專利範圍第1至3項中任一項之接合方法。
  7. 一種接合裝置，使基板彼此接合，包括： 第1固持部，以底面固持第1基板； 第2固持部，設於該第1固持部之下方，以頂面固持第2基板； 推動構件，設於該第1固持部，推壓第1基板之中心部； 溫度調節部，進行第2基板之溫度調節； 攝影部，對該第2固持部所固持之第2基板進行拍攝； 控制部，控制該第1固持部、該第2固持部、該推動構件、該溫度調節部及該攝影部，以執行： 第1固持步驟，以該第1固持部之底面固持第1基板； 溫度調節步驟，藉由該溫度調節部而將第2基板之溫度調節成高於第1基板之溫度； 第2固持步驟，以該第2固持部之頂面固持在該溫度調節步驟經過溫度調節之第2基板； 檢査步驟，藉由該攝影部拍攝該第2固持部所固持第之2基板的複數之基準點並在測定該複數之基準點之位置後，比較測定結果與既定之容許範圍而檢查第2基板之狀態；以及 接合步驟，於該檢査步驟判定第2基板之狀態係正常之情況下，藉由推動構件以推壓第1基板之中心部，並在已使該第1基板之中心部與第2基板之中心部抵接之狀態下，由第1基板之中心部朝向外周部，依序接合第1基板與第2基板。
  8. 如申請專利範圍第7項之接合裝置，其中，更包括： 另一攝影部，拍攝該第1固持部所固持之第1基板；以及 移動部，使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動； 該控制部，控制該攝影部、該另一攝影部以及該移動部，使得在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後、且在該檢査步驟之前，以該另一攝影部拍攝第1基板之複數之位置調節點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之位置調節點，再根據攝影結果，藉由該移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置。
  9. 如申請專利範圍第7項之接合裝置，其中，更包括： 另一攝影部，拍攝該第1固持部所固持之第1基板；以及 移動部，使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動； 該控制部，控制該攝影部、該另一攝影部以及該移動部，使得在該第1固持步驟與該第2固持步驟之後，進一步地進行位置調節步驟，即以該另一攝影部拍攝第1基板之複數之基準點，並以該攝影部拍攝第2基板之複數之基準點，再根據攝影結果，藉由該移動部而使該第1固持部與該第2固持部相對性地在水平方向上移動，以調節第1基板與第2基板之水平方向的位置；該檢査步驟係使用在該位置調節步驟的第2基板之複數之基準點的攝影結果而進行；該位置調節步驟與該檢査步驟係同步進行。
  10. 如申請專利範圍第7至9項中任一項之接合裝置，其中，該控制部在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，根據在該檢査步驟的第2基板之複數之基準點的位置之測定結果，以修正在該溫度調節步驟以該溫度調節部所調節之第2基板的溫度。
  11. 如申請專利範圍第10項之接合裝置，其中，該控制部控制該溫度調節部，使得在該檢査步驟判定第2基板之狀態係異常之情況下，對該第2基板，以修正後之溫度再度進行該溫度調節步驟。
  12. 一種接合系統，具備申請專利範圍第7至9項中任一項之接合裝置，包括： 處理站，具備該接合裝置；以及 搬入搬出站，可分別保有複數之第1基板、第2基板、或第1基板與第2基板所接合而成之重合基板，且對該處理站進行第1基板、第2基板、或重合基板之搬入搬出； 該處理站包括表面改質裝置、表面親水化裝置、以及搬送裝置； 該表面改質裝置，將第1基板或第2基板所要接合之表面加以改質； 該表面親水化裝置，使該表面改質裝置所改質過之第1基板或第2基板之表面親水化； 該搬送裝置，用以對該表面改質裝置、該表面親水化裝置、以及該接合裝置，搬送第1基板、第2基板、或重合基板； 於該接合裝置，將在該表面親水化裝置使表面經過親水化之第1基板與第2基板，加以接合。
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