TWI752990B - 接合裝置及接合系統 - Google Patents

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TWI752990B
TWI752990B TW106125802A TW106125802A TWI752990B TW I752990 B TWI752990 B TW I752990B TW 106125802 A TW106125802 A TW 106125802A TW 106125802 A TW106125802 A TW 106125802A TW I752990 B TWI752990 B TW I752990B
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大森陽介
菅川賢治
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本實施形態之接合裝置具備第一固持部、第二固持部、撞錘。第一固持部從上方吸附固持第一基板。第二固持部配置在第一固持部的下方，且從下方吸附固持第二基板。撞錘從上方按壓第一基板的中心部而使其與第二基板接觸。又，第一固持部吸附固持一區域，該區域係第一基板的外周部的一部分、且和「從第一基板的中心部朝外周部之方向中第一基板及第二基板之接合區域最快速擴大方向」相交。

Description

接合裝置及接合系統
本發明揭示之實施形態關於接合裝置及接合系統。
以往，就將半導體晶圓等基板彼此加以接合之接合裝置而言，習知者有藉由分子間作用力而將基板彼此加以接合之接合裝置。
於此種接合裝置，係將上側基板之外緣的整圈予以固持，且藉由撞錘向下按壓此已固持之上側基板的中心部而使其與下側基板的中心部接觸。藉此，首先將上側基板及下側基板的中心部彼此藉由分子間作用力接合而形成接合區域。其後，產生接合區域朝基板的外周部擴大之所謂接合波(Bonding Wave)。藉此，將上側基板與下側基板整面接合(參照專利文獻1)。
為了抑制接合後之基板的應變，接合波宜從基板的中心部朝外周部而均等擴大，亦即同心圓狀地擴大。
〔先前技術文獻〕
〔專利文獻〕
日本特開2015-095579號公報
然而，接合波實際上並非同心圓狀地而係不均勻地擴大。吾人認為其原因如下：基板的物性例如楊氏模量(Young’s modulus)或蒲松比(Poisson's ratio)等具異向性，由此異向性之影響，使特定結晶方向中接合波的速度較其他結晶方向快速或緩慢。又，吾人亦認為原因如下：雖然接合波同心圓狀地擴大，但基板的楊氏模量或蒲松比等具異向性，應力作用於基板之際之基板的應變量因方向而異。
本發明實施形態之一態樣之目的係提供一種接合裝置及接合系統，能抑制接合後之基板的應變。
實施形態之一態樣之接合裝置具備第一固持部、第二固持部、撞錘。第一固持部從上方吸附固持第一基板。第二固持部係配置在第一固持部的下方，且從下方吸附固持第二基板。撞錘從上方按壓第一基板的中心部而使其與第二基板接觸。又，第一固持部吸附固持一區域，該區域係第一基板的外周部的一部 分、且和「從第一基板的中心部朝外周部之方向中之第一基板及第二基板之接合區域最快速擴大方向」相交。
依據本發明實施形態之一態樣，能抑制接合後之基板的應變。
A:接合區域
C1~C3:匣
G1~G3:第一~第三處理區塊
T:疊合晶圓
T1:搬運區域
T2:處理區域
W1:上晶圓
W2:下晶圓
W1j、W2j:接合面
W1n、W2n:非接合面
1:接合系統
2:搬入搬出站
3:處理站
10:載置站
11:載置板
20:搬運區域
21:搬運道
22:搬運裝置
30:表面改質裝置
40:表面親水化裝置
41:接合裝置
50、51:轉移機構裝置
60:搬運區域
61:搬運裝置
70:控制裝置
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:轉移機構
111:晶圓搬運機構
120:位置調節機構
121:基台
122:偵測部
130:倒轉機構
131:固持臂
132:固持構件
133:驅動部
134:支持柱
140、140A:上夾盤
141、141A:下夾盤
150:上夾盤固持部
151:上部攝像部
160:第一下夾盤移動部
161:下部攝像部
162:軌道
163:第二下夾盤移動部
164:軌道
165:載置站
170:本體部
170a:銷
171:第一吸引部
171a:第一吸引管
171b:第一真空泵
172:第二吸引部
172a:第二吸引管
172b:第二真空泵
173:第三吸引部
173a:第三吸引管
173b:第三真空泵
174:第四吸引部
174a:第四吸引管
174b:第四真空泵
175:第五吸引部
175a:第五吸引管
175b:第五真空泵
176:貫穿孔
180:支持構件
181:支持柱
190:撞錘
191:按壓銷
192:致動部
193:線性移動機構
200:襯墊部
200a:銷
200b:貫穿孔
200c:凹部
210、210A:內側吸附區域
210a:第一吸引口
211:變形台
211a:第一吸引管
211b:第一真空泵
220、220A:外側吸附區域
230:第一分割區域
230a:第二吸引口
230b:第三吸引口
231:第一外側分割區域
231a:第二吸引管231a
231b:第二真空泵
232:第一內側分割區域
232a:第三吸引管
232b:第三真空泵
240:第二分割區域
240a:第四吸引口
240b:第五吸引口
241:第二外側分割區域
241a:第四吸引管
241b:第四真空泵
242:第二內側分割區域
242a:第五吸引管
242b:第五真空泵
250、250A:基底部
250a:吸引空間
260:凸部
261:本體部
262:凸緣部
263:固定構件
265:墊片構件
圖1係將實施形態之接合系統的構成加以顯示之示意俯視圖。
圖2係將實施形態之接合系統的構成加以顯示之示意側視圖。
圖3係第一基板及第二基板的示意側視圖。
圖4係將接合裝置的構成加以顯示之示意俯視圖。
圖5係將接合裝置的構成加以顯示之示意側視圖。
圖6係將上夾盤及下夾盤的構成加以顯示之示意側剖面圖。
圖7係以往接合區域擴大的樣子。
圖8係以往接合區域擴大的樣子。
圖9係上夾盤之示意仰視圖。
圖10係下夾盤之示意立體圖。
圖11係下夾盤之示意俯視圖。
圖12係將凸部的構成加以顯示之示意立體剖面圖。
圖13係將接合系統所執行之處理的一部分加以顯示之流程圖。
圖14係本實施形態之接合處理所使用之上夾盤的吸引部。
圖15係本實施形態之接合處理中使用之下夾盤的吸附區域。
圖16係接合處理之動作說明圖。
圖17係接合處理之動作說明圖。
圖18係接合處理之動作說明圖。
圖19係接合處理之動作說明圖。
圖20係接合處理之動作說明圖。
圖21係變形例之上夾盤的示意仰視圖。
圖22係變形例之下夾盤的示意剖面圖。
〔實施發明之較佳形態〕
以下參照附加圖式，詳細說明本申請所揭示之接合裝置及接合系統之實施形態。此外，以下所示之實施形態不限定本發明。
<1.接合系統的構成>
首先，參照圖1~圖3說明實施形態之接合系統的構成。圖1係將實施形態之接合系統的構成加以顯示之示意俯視圖。圖2係將實施形態之接合系統的構成加以顯示之示意側視圖。圖3係第一基板及第二基板的示意側視圖。
此外，以下參照之各圖式，為了容易理解說明，有時顯示：正交座標系，規定彼此正交之X軸方向、Y軸方向、及Z軸方向，且將Z軸正方向定為垂直朝上 方向。又，包含圖1、2等之各圖式有時僅顯示說明所須之構成要件，而省略一般構成要件之記載。
圖1所示之本實施形態之接合系統1，藉由接合第一基板W1與第二基板W2而形成疊合基板T(參照圖3)。
第一基板W1係例如在矽晶圓或化合物半導體晶圓等半導體基板形成有複數個電子電路之基板。又，第二基板W2係例如未形成電子電路之裸晶圓。第一基板W1與第二基板W2具有約略相同直徑。此外，第二基板W2亦可形成有電子電路。
以下有時將第一基板W1記載為「上晶圓W1」，並將第二基板W2記載為「下晶圓W2」，且將疊合基板T記載為「疊合晶圓T」。又，以下如圖3所示，將上晶圓W1的板面之與下晶圓W2接合側的板面記載為「接合面W1j」，且將與接合面W1j相反側的板面記載為「非接合面W1n」。又，將下晶圓W2的板面之與上晶圓W1接合側的板面記載為「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，接合系統1具備搬入搬出站2與處理站3。搬入搬出站2及處理站3係沿著X軸正方向，而以搬入搬出站2、處理站3之順序排列配置。又，將搬入搬出站2及處理站3連接成一體。
搬入搬出站2具備載置站10與搬運區域20。載置站10具備複數個載置板11。各載置板11分別載置匣C1、C2、C3，且前述匣C1、C2、C3以水平狀態收納複數枚(例如25枚)基板。舉例而言，匣C1收納上晶圓W1，匣C2收納下晶圓W2，匣C3收納疊合晶圓T。
將搬運區域20鄰接於載置站10的X軸正方向側而配置。在此搬運區域20設置沿Y軸方向延伸之搬運道21、及可沿搬運道21移動之搬運裝置22。搬運裝置22不僅沿Y軸方向亦可沿X軸方向移動，並可繞Z軸迴旋，且在載置板11所載置之匣C1~C3與後述處理站3的第三處理區塊G3之間，進行上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T之搬運。
此外，載置板11所載置之匣C1~C3的個數不受圖示限定。又，載置板11可於匣C1、C2、C3以外，亦載置用以將出現不良之基板加以回收之匣。
在處理站3設置具備各種裝置之複數個處理區塊，例如三個處理區塊G1、G2、G3。例如在處理站3的正面側(圖1的Y軸負方向側)設置第一處理區塊G1，並在處理站3的背面側(圖1的Y軸正方向側)設置第二處理區塊G。又，在處理站3的搬入搬出站2側(圖1的X軸負方向側)設置第三處理區塊G3。
在第一處理區塊G1配置將上晶圓W1及下晶圓W2的接合面W1j、W2j加以改質之表面改質裝置30。表面改質裝置30將上晶圓W1及下晶圓W2的接合面W1j、W2j中之SiO2的鍵結切斷而使其成為單鍵之SiO，藉以將接合面W1j、W2j改質， 俾於其後容易親水化。
此外，表面改質裝置30例如於減壓環境氣體下將處理氣體即氧氣或氮氣加以激發而電漿化並離子化。然後，將此氧離子或氮離子照射上晶圓W1及下晶圓W2的接合面W1j、W2j，藉以將接合面W1j、W2j進行電漿處理而改質。
在第二處理區塊G2配置表面親水化裝置40與接合裝置41。表面親水化裝置40例如藉由純水而使上晶圓W1及下晶圓W2的接合面W1j、W2j親水化，且一併清洗接合面W1j、W2j。表面親水化裝置40例如一邊使旋轉夾盤所固持之上晶圓W1或下晶圓W2旋轉，且一邊將純水供給至該上晶圓W1或下晶圓W2上。藉此，供給至上晶圓W1或下晶圓W2上之純水擴散在上晶圓W1或下晶圓W2的接合面W1j、W2j上，使接合面W1j、W2j親水化。
接合裝置41將已親水化之上晶圓W1與下晶圓W2藉由分子間作用力接合。於後敘明此接合裝置41的構成。
在第三處理區塊G3如圖2所示，將上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T之轉移機構(TRS)裝置50、51從下起依序設置為二層。
又，如圖1所示，在第一處理區塊G1、第二處理區塊G2、及第三處理區塊G3所圍繞之區域形成搬運區域60。在搬運區域60配置搬運裝置61。搬運裝置61例如具備沿垂直方向、水平方向、及繞垂直軸自由移動之搬運臂。此搬運裝置 61在搬運區域60內移動，且在與搬運區域60鄰接之第一處理區塊G1、第二處理區塊G2、及第三處理區塊G3內之預定裝置，搬運上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T。
又，如圖1所示，接合系統1具備控制裝置70。控制裝置70將接合系統1之動作加以控制。此控制裝置70例如係電腦，且具備未圖示之控制部及記憶部。控制部包含具有CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory；隨機存取記憶體)、輸入輸出埠等之微電腦或各種電路。此微電腦的CPU將ROM所記憶之程式加以讀出而執行，藉以實現後述控制。又，記憶部例如係藉由RAM、快閃記憶體(FlashMemory)等半導體記憶元件、或硬碟、光碟等記憶裝置而實現。
此外，此程式亦可係記錄於可由電腦讀取之記錄媒體，且從該記錄媒體安裝至控制裝置70的記憶部。就可由電腦讀取之記錄媒體而言，例如有硬碟(HD；Hard Disc)、軟碟(FD；Flexible Disc)、光碟(Compact Disc)、磁光碟(MO；Magneto-Optical Disc)、記憶卡等。
<2.接合裝置的構成>
其次，參照圖4及圖5說明接合裝置41的構成。圖4係將接合裝置41的構成加以顯示之示意俯視圖。圖5係將接合裝置41的構成加以顯示之示意側視圖。
如圖4所示，接合裝置41具有可使內部密閉之處理容器100。處理容器100的 搬運區域60側的側面形成有上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T之搬入搬出口101，且該搬入搬出口101設有開閉門102。
處理容器100的內部由內壁103而區分為搬運區域T1與處理區域T2。上述搬入搬出口101係形成在搬運區域T1中的處理容器100的側面。又，亦在內壁103形成上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T之搬入搬出口104。
將轉移機構110、晶圓搬運機構111、倒轉機構130、及位置調節機構120例如從搬入搬出口101側起依此順序排列配置在搬運區域T1。
轉移機構110暫時載置上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T。將轉移機構110形成為例如二層，能同時載置上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T中任兩者。
晶圓搬運機構111如圖4及圖5所示，例如具有沿垂直方向(Z軸方向)、水平方向(Y軸方向、X軸方向)、及繞垂直軸自由移動之搬運臂。晶圓搬運機構111可在搬運區域T1內、或搬運區域T1與處理區域T2之間，搬運上晶圓W1、下晶圓W2、及疊合晶圓T。
位置調節機構120調節上晶圓W1及下晶圓W2之水平方向的朝向。具體而言，位置調節機構120具有：基台121，具備將上晶圓W1及下晶圓W2固持而旋轉之未圖示的固持部；以及偵測部122，偵測上晶圓W1及下晶圓W2之切口部的位 置。位置調節機構120一邊使基台121所固持之上晶圓W1及下晶圓W2旋轉，一邊利用偵測部122而偵測上晶圓W1及下晶圓W2之切口部的位置，藉以調節切口部的位置。藉此，調節上晶圓W1及下晶圓W2之水平方向的朝向。
倒轉機構130使上晶圓W1的正面背面倒轉。具體而言，倒轉機構130具有將上晶圓W1加以固持之固持臂131。固持臂131沿水平方向(X軸方向)延伸。又，固持臂131在例如四處設有將上晶圓W1加以固持之固持構件132。
固持臂131支持例如具備電動機等之驅動部133。固持臂131藉由此驅動部133而繞水平軸自由旋動。又，固持臂131以驅動部133為中心自由旋動，且一併沿水平方向(X軸方向)自由移動。在驅動部133的下方設置例如具備電動機等之其他驅動部(未圖示)。藉由此其他驅動部，而驅動部133能沿著在垂直方向延伸之支持柱134而在垂直方向移動。
如上所述，固持構件132所固持之上晶圓W1能藉由驅動部133而繞水平軸旋動，且一併能在垂直方向及水平方向移動。又，固持構件132所固持之上晶圓W1能以驅動部133為中心旋動而在位置調節機構120與後述上夾盤140之間移動。
在處理區域T2設置：上夾盤140，從上方吸附固持上晶圓W1的上表面(非接合面W1n)；以及下夾盤141，載置下晶圓W2並從下方吸附固持下晶圓W2的下表面(非接合面W2n)。下夾盤141係設置在上夾盤140的下方，且構成為可 與上夾盤140相向配置。
如圖5所示，將上夾盤140固持在上夾盤140的上方所設之上夾盤固持部150。將上夾盤固持部150設在處理容器100的頂壁面。將上夾盤140經由上夾盤固持部150而固定在處理容器100。
上夾盤固持部150設有將下夾盤141所固持之下晶圓W2的上表面(接合面W2j)加以攝像之上部攝像部151。針對上部攝像部151，例如使用CCD(Charge-coupled Device；感光耦合元件)照相機。
下夾盤141係由下夾盤141的下方所設之第一下夾盤移動部160支持。第一下夾盤移動部160如同後述，使下夾盤141沿水平方向(X軸方向)移動。又，第一下夾盤移動部160構成為可使下夾盤141沿垂直方向自由移動，且繞垂直軸旋轉。
第一下夾盤移動部160設有將上夾盤140所固持之上晶圓W1的下表面(接合面W1j)加以攝像之下部攝像部161(參照圖5)。例如使用CCD照相機於下部攝像部161。
將第一下夾盤移動部160安裝在：一對軌道162、162，設在第一下夾盤移動部160的下表面側，且沿水平方向(X軸方向)延伸。第一下夾盤移動部160係構成為沿著軌道162自由移動。
一對軌道162、162係配設在第二下夾盤移動部163。將第二下夾盤移動部163安裝在：一對軌道164、164，設在該第二下夾盤移動部163的下表面側，且沿水平方向(Y軸方向)延伸。而且，將第二下夾盤移動部163構成為沿著軌道164而在水平方向(Y軸方向)自由移動。此外，將一對軌道164、164配設在處理容器100的底面所設之載置站165上。
其次，參照圖6說明上夾盤140及下夾盤141的構成。圖6係將上夾盤140及下夾盤141的構成加以顯示之示意側剖面圖。
如圖6所示，上夾盤140具有與上晶圓W1相同直徑或比上晶圓W1更大直徑之本體部170。
本體部170係由上夾盤固持部150的支持構件180所支持。將支持構件180以俯視下至少覆蓋本體部170之方式設置，且例如藉由螺絲止擋而固定至本體部170。支持構件180係由處理容器100的頂壁面所設之複數個支持柱181(參照圖5)支持。
在支持構件180及本體部170的中心部，形成將支持構件180及本體部170沿垂直方向貫穿之貫穿孔176。貫穿孔176的位置係對應於上夾盤140所吸附固持之上晶圓W1的中心部。此貫穿孔176係由撞錘190的按壓銷191所插穿。
撞錘190係配置在支持構件180的上表面，且具備按壓銷191、致動部192、 線性移動機構193。按壓銷191係沿著垂直方向延伸之圓柱狀構件，且由致動部192支持。
致動部192藉由例如自電動氣動調節器(未圖示)供給之空氣而在固定方向(此為垂直下方)產生固定壓力。致動部192能藉由從電動氣動調節器供給之空氣而抵接於上晶圓W1的中心部並將施加在該上晶圓W1的中心部之按壓載重加以控制。又，致動部192的前端部藉由來自電動氣動調節器之空氣而將貫穿孔176插穿並沿垂直方向自由昇降。
致動部192係由線性移動機構193支持。線性移動機構193藉由例如內建有電動機之驅動部而使致動部192沿垂直方向移動。
將撞錘190構成為如同上述，且藉由線性移動機構193而控制致動部192之移動，並藉由致動部192而控制按壓銷191所行之上晶圓W1的按壓載重。
本體部170的下表面設有：複數個銷170a，接觸於上晶圓W1的背面(圖3所示之非接合面W1n)。
上夾盤140在設有此等複數個銷170a之區域中之一部分區域具備將上晶圓W1加以吸附之吸附區域。本實施形態之中，將此吸附區域因應於上晶圓W1的物性之異向性而配置。
在此，參照圖7~圖9說明上夾盤140的吸附區域。圖7及圖8係以往接合區域擴大的樣子。圖9係上夾盤140的示意仰視圖。
如圖7所示，上晶圓W1及下晶圓W2係與表面(接合面)垂直之方向中結晶方向為〔100〕之單結晶矽晶圓。上晶圓W1及下晶圓W2的切口部N係形成在上晶圓W1及下晶圓W2之〔011〕結晶方向的外緣。此外，上晶圓W1及下晶圓W2的直徑係例如300mm。
當將上晶圓W1的中心部向下按壓而接觸於下晶圓W2的中心部時，則上晶圓W1的中心部與下晶圓W2的中心部由分子間作用力接合，藉以在兩基板的中心部形成接合區域A。其後，接合區域A從兩基板的中心部起朝外周部擴大之接合波產生，而上晶圓W1及下晶圓W2的接合面W1j、W2j彼此整面接合。
在此，本案發明者發現：於使用將上晶圓的外緣整圈加以固持之固持部而固持上晶圓並進行上述接合處理之情形下，接合區域A並非同心圓狀地而係不均勻地擴大。
具體而言，如圖8所示，接合區域A之中，與以從上晶圓W1的中心部朝與上晶圓W1的表面平行之〔0-11〕結晶方向之方向為基準之90°周期之方向(圖8所示之0°、90°、180°、270°方向於下係記載成「90°方向」)相較，則以從上晶圓W1的中心部朝與上晶圓W1的表面平行之〔010〕結晶方向之方向為基準之90°周期之方向(圖8所示之45°、135°、225°、315°方向於下係記載成「45°方向」) 迅速擴大。此結果，當初係圓形之接合區域A的形狀，隨著擴大而逐漸近似以45°方向為頂點的四邊形。
本案發明者致力研究之結果，發現其原因係上晶圓W1及下晶圓W2的楊氏模量等物性之異向性導致。
舉例而言，單結晶矽晶圓的楊氏模量、蒲松比、剪切模量的值係以90°周期變化。具體而言，單結晶矽晶圓的楊氏模量於90°方向最高、於45°方向最低。又，蒲松比及剪切模量於45°方向最高、於90°方向最低。
如上所述，單結晶矽晶圓於楊氏模量等物性具有異向性，因此施加於上晶圓W1之應力/應變的分佈非同心圓狀而係不均勻分佈。而且，吾人認為此不均勻分佈使接合區域A不均勻擴大，使得疊合晶圓T之應變(畸變)惡化。
於是，本實施形態非固持上晶圓W1的外周部的整圈，而係利用上夾盤140固持上晶圓W1的外周部中之接合區域A最快速擴大之45°方向之區域。
具體而言，如圖9所示，上夾盤140中之本體部170的下表面設有將上晶圓W1加以真空抽吸而吸附之複數個吸引部171~175。吸引部171~175具有與銷170a相同高度，且接觸於上晶圓W1的背面(非接合面W1n)。
第一吸引部171及第二吸引部172，具有俯視下圓弧形之吸附區域，且沿周 向交替排列並空出預定間隔而配置在本體部170的外周部。
第一吸引部171係在上晶圓W1之45°方向總計配置四個，第二吸引部172係在上晶圓W1之90°方向總計配置四個。具體而言，將第一吸引部171配置在圓弧形之吸附區域的中心部係與上晶圓W1之45°方向一致的位置，將第二吸引部172配置在圓弧形之吸附區域的中心部係與上晶圓W1之90°方向一致的位置。
四個第一吸引部171經由第一吸引管171a而連接至單一個第一真空泵171b。又，四個第二吸引部172經由第二吸引管172a而連接至單一個第二真空泵172b。藉由第一真空泵171b及第二真空泵172b所行之真空抽吸，而使第一吸引部171及第二吸引部172吸附上晶圓W1。此外，於此為了容易理解，僅顯示複數個第一吸引部171及第二吸引部172中任一個第一吸引部171及第二吸引部172之配管構成。
第三吸引部173及第四吸引部174具有俯視下圓弧形之吸附區域，且在比第一吸引部171及第二吸引部172更靠本體部170的內周側沿周向交替排列並空出預定間隔而配置。
第三吸引部173與第一吸引部171同樣，在上晶圓W1之45°方向總計配置四個。具體而言，將第三吸引部173配置在圓弧形之吸附區域的中心部係與上晶圓W1之45°方向一致的位置。又，第三吸引部173係配置在由下者形成之扇形區域內：將本體部170的中心與第一吸引部171的兩端連結之二條虛擬線；以及第一 吸引部171的外緣。
第四吸引部174與第二吸引部172同樣，在上晶圓W1之90°方向總計配置四個。具體而言，將第四吸引部174配置在圓弧形之吸附區域的中心部係與上晶圓W1之90°方向一致的位置。又，第四吸引部174係配置在由下者形成之扇形區域內：將本體部170的中心與第二吸引部172的兩端連結之二條虛擬線；以及第二吸引部172的外緣。
第一吸引部171及第二吸引部172的角度範圍θ1亦即將本體部170的中心與第一吸引部171(第二吸引部172)的兩端加以連結之二條虛擬線所成之角度θ1，宜為38°以上。當θ1未滿38°時，則不易適當固持上晶圓W1。更宜使θ1係40°以上43°以下。換言之，第一吸引部171與第二吸引部172之間形成之縫隙(非吸附區域)的範圍係2°以上5°以下則能有效緩和接合波的不均勻，因此為宜。
第三吸引部173及第四吸引部174的角度範圍θ2亦即將本體部170的中心與第三吸引部173(第四吸引部174)的兩端加以連結之二條虛擬線所成之角度θ2，係設定為小於第一吸引部171及第二吸引部172的角度範圍θ1。舉例而言，於θ1係43°之情形下，將θ2設定為41°。
四個第三吸引部173經由第三吸引管173a而連接至單一個第三真空泵173b。又，四個第四吸引部174經由第四吸引管174a而連接至單一個第四真空泵174b。第三吸引部173及第四吸引部174藉由第三真空泵173b及第四真空泵174b 所行之真空抽吸，而吸附上晶圓W1。此外，在此為了容易理解，僅顯示複數個第三吸引部173及第四吸引部174中任一個第三吸引部173及第四吸引部174之配管構成。
將第五吸引部175配置在較第三吸引部173及第四吸引部174更靠本體部170的內周側。第五吸引部175具有俯視下圓環狀之吸附區域。第五吸引部175經由第五吸引管175a而連接至單一個第五真空泵175b。第五吸引部175藉由第五真空泵175b所行之真空抽吸而吸附上晶圓W1。
如上所述，將從上晶圓W1的中心部朝與上晶圓W1的表面平行之〔0-11〕結晶方向之方向定為0°時，將複數個第一吸引部171及複數個第三吸引部173採45°方向為基準而以90°間隔配置，並將複數個第二吸引部172及複數個第四吸引部174採0°方向為基準而以90°間隔配置。又，上夾盤140能依第一~第五吸引部171~175而分別控制吸附力(包含有無吸附)或吸附時機。
其次，參照圖6、圖10~圖12，說明下夾盤141的構成。圖10係下夾盤141的示意立體圖。圖11係下夾盤141的示意俯視圖。圖12係將凸部260的構成加以顯示之示意立體剖面圖。
如圖6所示，下夾盤141具有：襯墊部200，具有與下晶圓W2相同直徑或大於下晶圓W2的直徑；以及基底部250，設在襯墊部200的下部。襯墊部200的上表面設有與下晶圓W2的背面(非接合面W2n)接觸之複數個銷200a。
又，在襯墊部200的中心部形成將襯墊部200沿垂直方向貫穿之貫穿孔200b。貫穿孔200b的位置對應於下夾盤141所吸附固持之下晶圓W2的中心部。又，貫穿孔200b的位置亦對應於形成在上夾盤140之貫穿孔176的位置。
後述凸部260的本體部261插穿貫穿孔200b。本體部261從貫穿孔200b突出至高於銷200a的位置為止，且將下晶圓W2的中心部支持在高於其他部分的位置。本體部261係設在與撞錘190的按壓銷191相向之位置。
如同上述，上晶圓於由撞錘彎曲之狀態而與下晶圓貼合。因此，應力施加至上晶圓，且由此應力而使疊合晶圓出現應變。
近年，吾人提案一種方法，將下夾盤的固持面整體定為凸形狀，且將下晶圓以彎曲狀態固持，藉以降低出現在疊合晶圓之應變。然而，此習知技術不易對應於起因為撞錘之疊合晶圓的中心部之局部應變。
於是，本實施形態之接合裝置41，在下夾盤141之與撞錘190相向之位置設置凸起。藉此，能於將與撞錘190所施加至上晶圓W1的中心部之局部應力同樣的應力施加至下晶圓W2之狀態下，使兩晶圓W1、W2貼合，因此能降低起因於撞錘190之局部應變。
凸部260的本體部261的上表面的直徑與撞錘190的按壓銷191的下表面的直 徑係相同。因此，能將與上晶圓W1因按壓銷191而承受之局部應力更加接近的應力，施加至下晶圓W2。
如圖10所示，襯墊部200具備第一肋部201與第二肋部202。第一肋部201及第二肋部202係對著襯墊部200的中心從內側起依第一肋部201及第二肋部202之順序而配置成同心圓狀，且具有與銷200a相同高度。其中，第二肋部202係配置在襯墊部200的外周部，並支持下晶圓W2的外周部。
藉由此等第一肋部201及第二肋部202而將襯墊部200的上表面區分為：內側吸附區域210，將包含下晶圓W2的中心部之區域加以吸附；以及外側吸附區域220，將包含下晶圓W2的外周部之區域加以吸附。
外側吸附區域220係平面狀。換言之，外側吸附區域220係由複數個銷200a平坦吸附下晶圓W2。另一方面，內側吸附區域210如同上述，其與撞錘190相向之部分藉由凸部260而突出。內側吸附區域210之凸部260以外的部分係平面狀。
又，襯墊部200具備：複數個第三肋部203，從第一肋部201朝第二肋部202呈放射狀延伸。藉由此等複數個第三肋部203，將外側吸附區域220區分成沿周向交替排列之複數個分割區域230、240。
複數個分割區域230、240之中，將第一分割區域230配置在從下晶圓W2的中心部朝外周部的方向中之上晶圓W1與下晶圓W2之接合區域A(參照圖7)最 快速擴大之第一方向。又，複數個分割區域230、240之中，將第二分割區域240沿周向與複數個第一分割區域230排列配置，且配置在從下晶圓W2的中心部朝外周部的方向中之接合區域A相較第一方向緩慢擴大之第二方向。
具體而言，將從下晶圓W2的中心部朝與下晶圓W2的表面平行之〔0-11〕結晶方向之方向規定為0°時，則將複數個第一分割區域230採45°方向為基準而以90°間隔配置，將且複數個第二分割區域240採0°方向為基準而以90°間隔配置。亦即，複數個第一分割區域230係與上夾盤140的第一吸引部171同樣配置在45°方向，且複數個第二分割區域240係與上夾盤140的第二吸引部172同樣配置在90°方向。
再者，襯墊部200具備第四肋部204。將第四肋部204在第一肋部201與第二肋部202之間配置成與第一肋部201及第二肋部202呈同心圓狀。藉由此第四肋部204，將第一分割區域230區分成第一外側分割區域231與第一內側分割區域232，且將第二分割區域240區分成第二外側分割區域241與第二內側分割區域242。第一外側分割區域231與第一內側分割區域232，其吸附面積係相同。同樣，第二外側分割區域241與第二內側分割區域242，其吸附面積係相同。
如圖11所示，在襯墊部200之與內側吸附區域210對應的區域，形成複數個第一吸引口210a。將複數個第一吸引口210a以圍繞凸部260之方式排列配置成圓周狀。又，基底部250形成有與複數個第一吸引口210a連通之吸引空間250a，且吸引空間250a經由第一吸引管211a而連接至第一真空泵211b。如上所述，能藉由 在凸部260的周圍配置複數個第一吸引口210a，而將下晶圓W2的中心部在周向上而言均等地吸附。
又，在襯墊部200之與第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242對應的各區域，分別形成第二吸引口230a、第三吸引口230b、第四吸引口240a、及第五吸引口240b。在第二吸引口230a、第三吸引口230b、第四吸引口240a、及第五吸引口240b例如設置在第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242的中心部。
第二吸引口230a、第三吸引口230b、第四吸引口240a、及第五吸引口240b分別經由第二吸引管231a、第三吸引管232a、第四吸引管241a、及第五吸引管242a而連接至第二真空泵231b、第三真空泵232b、第四真空泵241b、及第五真空泵242b。
如上所述，下夾盤141能於內側吸附區域210、第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242每一者而分別控制吸附力(包含有無吸附)或吸附時機。
此外，圖11為了容易理解，而僅顯示複數個第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242中之任一個第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內 側分割區域242的配管構成。
如圖12所示，將凸部260設置成可在內側吸附區域210裝卸。具體而言，凸部260具有：圓柱狀的本體部261，沿垂直方向延伸；以及凸緣部262，設在本體部261的基端，且具有比本體部261更大的直徑。又，在襯墊部200的內側吸附區域210形成：貫穿孔200b；以及凹部200c，設在內側吸附區域210的下表面，且與貫穿孔200b連通。凸部260的本體部261從內側吸附區域210的下表面側將貫穿孔200b加以插穿而突出至內側吸附區域210的上表面側，且凸部260的凸緣部262嵌入至內側吸附區域210的凹部200c而抵接於凹部200c。將凸部260藉由螺絲等固定構件263而固定在內側吸附區域210。
又，在內側吸附區域210的凹部200c與凸部260的凸緣部262之間配置：墊片構件265，調整本體部261之自內側吸附區域210起算之突出量。
如上所述，能藉由將凸部260定為可在內側吸附區域210裝卸、並且可由墊片構件265調整本體部261的突出量，而能例如因應於撞錘190所行之上晶圓W1的向下按壓量之變更等，而容易地變更凸部260所行之下晶圓W2的推上量。
<3.接合系統之具體動作>
其次，參照圖13~圖20說明接合系統1的具體動作。圖13係將接合系統1所執行之處理的一部分加以顯示之流程圖。圖14顯示本實施形態之接合處理所使用之上夾盤140的吸引部。圖15顯示本實施形態之接合處理所使用之下夾盤141 的吸附區域。圖16~圖20係接合處理之動作說明圖。此外，圖13所示之各種處理係基於控制裝置70所行之控制而執行。
首先，將收納有複數枚上晶圓W1之匣C1、收納有複數枚下晶圓W2之匣C2、及空的匣C3載置在搬入搬出站2的預定載置板11。其後，藉由搬運裝置22取出匣C1內的上晶圓W1，並搬運至處理站3的第三處理區塊G3的轉移機構裝置50。
其次，藉由搬運裝置61而將上晶圓W1搬運至第一處理區塊G1的表面改質裝置30。表面改質裝置30於預定減壓大氣環境下，將處理氣體即氧氣激發而電漿化，並離子化。此氧離子照射上晶圓W1的接合面W1j，而將該接合面W1j電漿處理。藉此，將上晶圓W1的接合面W1j改質(步驟S101)。
其次，藉由搬運裝置61而將上晶圓W1搬運至第二處理區塊G2的表面親水化裝置40。表面親水化裝置40一邊使旋轉夾盤所固持之上晶圓W1旋轉，一邊將純水供給至該上晶圓W1上。如此一來，供給之純水在上晶圓W1的接合面W1j上擴散，且羥基(矽烷醇基)附著在表面改質裝置30所改質之上晶圓W1的接合面W1j而使該接合面W1j親水化。又，藉由該純水而洗淨上晶圓W1的接合面W1j(步驟S102)。
其次，藉由搬運裝置61而將上晶圓W1搬運至第二處理區塊G2的接合裝置41。搬入至接合裝置41之上晶圓W1經由轉移機構110而由晶圓搬運機構111搬運至位置調節機構120。而且藉由位置調節機構120調節上晶圓W1之水平方向的朝 向(步驟S103)。
其後，從位置調節機構120將上晶圓W1遞交至倒轉機構130的固持臂131。然後於搬運區域T1之中，使固持臂131倒轉，藉以將上晶圓W1的正面背面倒轉(步驟S104)。亦即，上晶圓W1的接合面W1j朝著下方。
其後，倒轉機構130的固持臂131旋動而移動至上夾盤140的下方。然後，從倒轉機構130將上晶圓W1遞交至上夾盤140。將上晶圓W1於切口部N朝著預先決定方向亦即第二吸引部172及第四吸引部174所設置之方向之狀態下，將其非接合面W1n吸附固持在上夾盤140(步驟S105)。
步驟S105之中，上夾盤140使用第一~第五吸引部171~175中之45°方向所配置之第一吸引部171、第三吸引部173、第五吸引部175而吸附固持上晶圓W1(參照圖14)。
於針對上晶圓W1進行上述步驟S101~S105之處理之期間，進行下晶圓W2之處理。首先，藉由搬運裝置22將匣C2內的下晶圓W2取出，並搬運至處理站3的轉移機構裝置50。
其次，將下晶圓W2藉由搬運裝置61而搬運至表面改質裝置30，並改質下晶圓W2的接合面W2j(步驟S106)。此外，步驟S106中之下晶圓W2的接合面W2j之改質係與上述步驟S101同樣。
其後，將下晶圓W2藉由搬運裝置61而搬運至表面親水化裝置40，使下晶圓W2的接合面W2j親水化並且一併洗淨該接合面W2j(步驟S107)。此外，步驟S107中之下晶圓W2的接合面W2j之親水化及洗淨係與上述步驟S102同樣。
其後，將下晶圓W2藉由搬運裝置61而搬運至接合裝置41。搬入至接合裝置41之下晶圓W2經由轉移機構110而由晶圓搬運機構111搬運至位置調節機構120。而且藉由位置調節機構120而調整下晶圓W2之水平方向的朝向(步驟S108)。
其後，將下晶圓W2藉由晶圓搬運機構111搬運至下夾盤141，並將其吸附固持在下夾盤141(步驟S109)。將下晶圓W2於切口部N朝著預先決定方向亦即係與上晶圓W1的切口部N相同方向、且係第一外側分割區域231及第一內側分割區域232所設之方向之狀態下，將其非接合面W2n吸附固持在下夾盤141。
步驟S109之中，下夾盤141使用內側吸附區域210、第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242中之45°方向所配置之第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、及內側吸附區域210而吸附固持下晶圓W2(參照圖15)。
其次，進行上夾盤140所固持之上晶圓W1與下夾盤141所固持之下晶圓W2之水平方向的位置調節(步驟S110)。
其次，進行上夾盤140所固持之上晶圓W1與下夾盤141所固持之下晶圓W2之垂直方向的位置調節(步驟S111)。具體而言，第一下夾盤移動部160使下夾盤141往垂直上方移動，藉以使下晶圓W2接近上晶圓W1。藉此，將下晶圓W2的接合面W2j與上晶圓W1的接合面W1j之間隔調整為預定距離，例如50μm~200μm(參照圖16)。
其次，如圖17所示，將第五吸引部175所行之上晶圓W1之吸附固持加以解除後(步驟S112)，則如圖18所示，使撞錘190的按壓銷191下降，藉以向下按壓上晶圓W1的中心部(步驟S113)。如上所述，直至藉由撞錘190將上晶圓W1向下按壓前，使用第五吸引部175先吸附固持上晶圓W1的中心部，能夠藉以抑制上晶圓W1的中心部的自重撓度(例如1μm程度)。藉此，於步驟S112中將上晶圓W1與下晶圓W2之間隔設定為例如未滿30μm之窄間隙之情形下，能防止上夾盤140與下夾盤141之平行度調整的困難性昇高。
當藉由撞錘190所行之向下按壓，使上晶圓W1的中心部接觸於下晶圓W2的中心部，並利用預定的力按壓上晶圓W1的中心部與下晶圓W2的中心部時，則被按壓之上晶圓W1的中心部與下晶圓W2的中心部之間開始接合。亦即，因為上晶圓W1的接合面W1j與下晶圓W2的接合面W2j分別於步驟S101、S106改質，所以首先接合面W1j、W2j間出現凡德瓦力(分子間作用力)，該接合面W1j、W2j彼此接合。又，因為上晶圓W1的接合面W1j與下晶圓W2的接合面W2j分別於步驟S102、S107親水化，所以接合面W1j、W2j間之親水基以氫鍵鍵結，接合面 W1j、W2j彼此穩固接合。如上所述，形成接合區域A(參照圖7)。
本實施形態之接合裝置41之中，下夾盤141之與撞錘190相向之位置設有凸部260。因此，於將與撞錘190所施加至上晶圓W1的中心部之局部應力同樣的應力施加至下晶圓W2之狀態下，兩晶圓W1、W2貼合。藉此，能降低起因於撞錘190之疊合晶圓T之局部應變。
其後，上晶圓W1與下晶圓W2之間，產生接合區域A從上晶圓W1及下晶圓W2的中心部起朝外周部擴大之接合波。
本實施形態之接合裝置41將第一~第四吸引部171~174係配合上晶圓W1的異向性而配置，其中，使用接合區域A最快速擴大之45°方向所配置之第一吸引部171及第三吸引部173而吸附固持上晶圓W1。換言之，於接合區域A最緩慢擴大之90°方向不吸附固持上晶圓W1。
藉此，與吸附固持上晶圓W1的外緣的整圈之情況相較，能緩和施加至上晶圓W1之應力/應變的分佈不均勻。此結果，緩和接合波的不均勻，而接合區域A以與同心圓狀相近之狀態擴大。藉此，本實施形態之接合裝置41能降低疊合晶圓T之應變(畸變)。
此外，本案發明者於固持上晶圓的外緣整圈之情形、僅固持90°方向之情形、僅固持45°方向之情形各情形下，進行疊合晶圓的應力分佈及變位量之分析，且 確認僅固持45°方向之情形之疊合晶圓的應力分佈及變位量最均勻。
又，本實施形態之中，對下夾盤141而言，亦定為非吸附固持下晶圓W2的整面，而係配合上夾盤140僅吸附固持45°方向。亦即，使用第一外側分割區域231、第一內側分割區域232、第二外側分割區域241、及第二內側分割區域242中之配置在45°方向之第一外側分割區域231、及第一內側分割區域232，而吸附固持晶圓W2。
藉此，能使上晶圓W1與下晶圓W2的應力狀態一致，因此能進一步降低疊合晶圓T的應變(畸變)。此外，就下夾盤141而言，不一定須僅固持45°方向，亦可吸附固持可下晶圓W2的整面。
其後，如圖19所示，於藉由按壓銷191按壓上晶圓W1的中心部與下晶圓W2的中心部之狀態下，解除第三吸引部173所行之上晶圓W1的吸附固持(步驟S114)。而且，其後解除第一吸引部171所行之上晶圓W1的吸附固持(步驟S115)。藉此，如圖20所示，上晶圓W1的接合面W1j與下晶圓W2的接合面W2j整面抵接，上晶圓W1與下晶圓W2接合。
其後，使按壓銷191上昇至上夾盤140，解除下夾盤141所行之下晶圓W2的吸附固持。其後，將疊合晶圓T藉由搬運裝置61而搬運至轉移機構裝置51，其後藉由搬入搬出站2的搬運裝置22而搬運至匣C3。如上所述，結束一連串接合處理。
如同上述，本實施形態之接合裝置41具備上夾盤140(第一固持部的一例)、下夾盤141(第二固持部的一例)、撞錘190。上夾盤140從上方吸附固持上晶圓W1(第一基板的一例)。下夾盤141配置在上夾盤140的下方，且從下方吸附固持下晶圓W2(第二基板的一例)。撞錘190從上方按壓上晶圓W1的中心部而使其接觸於下晶圓W2。又，上夾盤140吸附固持一區域，該區域係上晶圓W1的外周部的一部分、且和「從上晶圓W1的中心部朝外周部之方向中之與上晶圓W1與下晶圓W2之接合區域A最快速擴大的方向」相交。
藉此，緩和接合波的不均勻而以近似同心圓狀之形狀擴大接合區域A，因此能降低疊合晶圓T的應變。
又，本實施形態之接合裝置41具備上夾盤140(第一固持部的一例)、下夾盤141(第二固持部的一例)、撞錘190。上夾盤140從上方吸附固持上晶圓W1(第一基板的一例)。下夾盤141(第二固持部的一例)配置在上夾盤140的下方，且從下方吸附固持下晶圓W2。撞錘190從上方按壓上晶圓W1的中心部而使其接觸於下晶圓W2。又，下夾盤141具備：內側吸附區域210，將包含下晶圓W2的中心部之區域加以吸附；以及外側吸附區域220，在內側吸附區域210的外側配置成與內側吸附區域210呈同心圓狀，且將包含下晶圓W2的外周部之區域加以吸附。又，內側吸附區域210具有至少與撞錘190相向之部分係突出的形狀，且外側吸附區域220係平面狀。
因此，依據本實施形態之接合裝置41，則能降低起因於撞錘190之局部應變。
<4.變形例>
其次，說明上述實施形態的變形例。圖21係變形例之上夾盤的示意仰視圖。又，圖22係變形例之下夾盤的示意剖面圖。此外，以下說明之中，針對與已說明部分同樣之部分，標註與已說明部分相同的符號並省略重複說明。
上述實施形態，於接合處理之中僅使用上夾盤140的第一吸引部171及第三吸引部173而吸附固持上晶圓W1的45°方向。換言之，不使用吸附固持上晶圓W1的90°方向之第二吸引部172及第四吸引部174。然而，若固持方式係施加至上晶圓W1的90°方向區域之應力比起施加至45°方向區域之應力而言相對較小，則亦可吸附固持上晶圓W1的45°方向與90°方向兩者。
於此情況，舉例而言，亦可利用弱於45°方向區域之力吸附固持上晶圓W1的90°方向區域。亦即，上夾盤140亦可使用第一吸引部171及第三吸引部173而以第一吸附力固持上晶圓W1的45°方向區域，且使用第二吸引部172及第四吸引部174而利用弱於第一吸附力之第二吸附力固持上晶圓W1的90°方向區域。吸附力之調整例如可藉由在各真空泵的前一段設置壓力調整器並由控制裝置70控制此壓力調整器而實現。
又，上夾盤140亦可於使用第一~第四吸引部171~174吸附固持上晶圓W1之狀態下使用撞錘190向下按壓上晶圓W1的中心部後，於比解除第三吸引部173所行之吸附之時機更早的時機，解除第四吸引部174所行之吸附。又，上夾盤140 亦可於比解除第一吸引部171所行之吸附之時機更早的時機，解除第二吸引部172所行之吸附。
如上所述，能藉由將與上晶圓W1的45°方向對應之第一吸引部171及第三吸引部173、與90°方向對應之第二吸引部172及第四吸引部174雙方設置在上夾盤140，並構成為可各自獨立控制，而更精密調節45°方向及90°方向中接合波的速度。因此，相較於僅使用45°方向所對應之第一吸引部171及第三吸引部173之情形，能進一步降低疊合晶圓T的應變。
此外，上述實施形態之中，將第三吸引部173及第四吸引部174構成為可分別獨立控制，但第三吸引部173及第四吸引部174非須構成為可獨立控制。亦即，第三吸引部173及第四吸引部174亦可連接至單一個真空泵。
又，上述實施形態之中，上夾盤140具備第一~第五吸引部171~175，但上夾盤140只要至少具備第一吸引部171即可，非須具備其他吸引部172~175。
舉例而言，如圖21所示，上夾盤140A亦可係僅具備第一吸引部171及第三吸引部173之構成。亦即，亦可係不具備第二吸引部172、第四吸引部174、及第五吸引部175之構成。又，上夾盤可係僅具備第一吸引部171、第二吸引部172、及第五吸引部175之構成，亦可係僅具備第一吸引部171、及第二吸引部172之構成，又亦可係僅具備第一吸引部171、及第五吸引部175之構成。
又，上述實施形態說明上晶圓W1及下晶圓W2係單結晶矽晶圓之情形，但基板種類不限定於單結晶矽晶圓。亦即，上夾盤及下夾盤的吸附區域的配置不限定於45°方向及90°方向，只要將配置定為配合所固持之基板的物性的異向性即可。
又，上述實施形態之中，說明下夾盤141具備可裝卸之凸部260之情形之例，但凸部260非須可裝卸。舉例而言，凸部260亦可係與襯墊部200一體形成之突起。
又，內側吸附區域210亦可構成為於下述狀態之間可變形：不突出至上方之平坦狀態；以及以內側吸附區域210的中心部為頂點而突出至上方之凸狀態。
舉例而言，如圖22所示，下夾盤141A具備內側吸附區域210A與外側吸附區域220A。內側吸附區域210A具備變形台211與固定環212。變形台211係形成為於俯視下具有略圓狀，並且，於未變形之非變形狀態下，將下晶圓W2加以固持之表面側係平板狀。
變形台211的周緣部藉由形成為略環狀之固定環212而固定在基底部250A。基底部250A固定在第一下夾盤移動部160(參照圖4)。
變形台211係設成可凸變形。於此所稱之「凸變形」係指變形成變形台211的中央部位移至高於周緣部之位置，亦包含如圖22所示，從變形台211的周緣部直至中央部係膨起，且變形台211成為略球面狀的一部分之情形。
不限定使變形台211凸變形之構造，例如可利用氣壓、亦可利用壓電致動器等。
舉例而言，於利用壓電致動器之情形下，在基底部250A的內部設置複數個壓電致動器。複數個壓電致動器例如在與變形台211的中心部對應之位置配置一個、在變形台211的周緣部附近之相同圓上以等間隔位置分別配置複數個。
將各壓電致動器配置成可動部即頂件係垂直朝上。又，各壓電致動器在內部具有已層疊之壓電元件，且因應於來自分別連接之未圖示之電壓產生器之電壓變化而使各頂件昇降。變形台211因應此各頂件的動作而變形。
如上所述，能使用壓電致動器，而藉以構成變形台211之變形構造。此外，只要是可將輸入之能量轉換成往垂直方向之物理運動之致動器，則當然不限定於壓電致動器。
又，上述實施形態之中，將下夾盤141的第一分割區域230區分成第一外側分割區域231及第一內側分割區域232，且將第二分割區域240區分成第二外側分割區域241及第二內側分割區域242。然而，第一分割區域230及第二分割區域240非須區分。又，上述實施形態之中，將外側吸附區域220區分成第一分割區域230及第二分割區域240，但外側吸附區域220非須區分。
本發明所屬領域中具有通常知識者可容易導出進一步效果或變形例。因此，本發明更廣範圍的態樣不限定為上述表示記載之特定的詳細及代表實施形態。因此，可於不脫離申請專利範圍及其均等物所定義之概括發明概念的精神或範圍下，進行各樣變更。
W1‧‧‧上晶圓
W2‧‧‧下晶圓
140‧‧‧上夾盤
141‧‧‧下夾盤
150‧‧‧上夾盤固持部
170‧‧‧本體部
170a‧‧‧銷
176‧‧‧貫穿孔
180‧‧‧支持構件
190‧‧‧撞錘
191‧‧‧按壓銷
192‧‧‧致動部
193‧‧‧線性移動機構
200‧‧‧襯墊部
200a‧‧‧銷
200b‧‧‧貫穿孔
250‧‧‧基底部
260‧‧‧凸部
261‧‧‧本體部

Claims (5)

  1. 一種接合裝置，其特徵為，具備：第一固持部，從上方吸附固持第一基板；第二固持部，配置在該第一固持部的下方，且從下方吸附固持第二基板；以及撞錘，從上方按壓該第一基板的中心部而使其與該第二基板接觸；且該第一固持部吸附固持一區域，該區域係該第一基板的外周部的一部分、且和「從該第一基板的中心部朝外周部之方向中之至少該第一基板與該第二基板之接合區域最快速擴大方向」相交；且該第一固持部具備：複數個第一吸引部，配置在自該第一基板的中心部朝外周部之方向中之該第一基板與該第二基板之接合區域最快速擴大之第一方向；以及複數個第二吸引部，與該複數個第一吸附部沿周向排列配置，且配置在自該第一基板的中心部朝外周部之方向中之該第一基板與該第二基板之接合區域比該第一方向更緩慢擴大之第二方向；且在該第一吸引部與該第二吸引部，使該第一基板之吸附力及吸附解除時機之中至少一者不同。
  2. 如申請專利範圍第1項之接合裝置，其中，該第一基板及該第二基板係表面的結晶方向為〔100〕之單結晶矽晶圓，當將自該第一基板的中心部朝與該第一基板的表面平行之〔0-11〕結晶方向之方向規定為0°時，該複數個第一吸引部係採45°方向為基準而以90°間隔配置，該 複數個第二吸引部係採0°方向為基準而以90°間隔配置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之接合裝置，其中，該第一固持部具備：複數個第三吸引部，在比該複數個第一吸引部更內周側配置在該第一方向；以及複數個第四吸引部，在比該複數個第二吸引部更內周側配置在該第二方向。
  4. 如申請專利範圍第3項之接合裝置，其中，該第一固持部具備：圓環狀之第五吸引部，配置在比該複數個第三吸引部及該複數個第四吸引部更內周側。
  5. 一種接合系統，其特徵為，具備：表面改質裝置，將第一基板及第二基板的表面加以改質；表面親水化裝置，將已改質之該第一基板及該第二基板的表面加以親水化；以及接合裝置，將已親水化之該第一基板與該第二基板藉由分子間作用力而接合；且該接合裝置具備：第一固持部，從上方吸附固持該第一基板；第二固持部，配置在該第一固持部的下方，並從下方吸附固持該第二基板；以 及撞錘，從上方按壓該第一基板的中心部而使其與該第二基板接觸；且該第一固持部吸附固持一區域，該區域係該第一基板的外周部的一部分區域、且和「從該第一基板的中心部朝外周部之方向中之至少該第一基板與該第二基板之接合區域最快速擴大方向」相交；該第一固持部具備：複數個第一吸引部，配置在自該第一基板的中心部朝外周部之方向中之該第一基板與該第二基板之接合區域最快速擴大之第一方向；以及複數個第二吸引部，與該複數個第一吸附部沿周向排列配置，且配置在自該第一基板的中心部朝外周部之方向中之該第一基板與該第二基板之接合區域比該第一方向更緩慢擴大之第二方向；且在該第一吸引部與該第二吸引部，使該第一基板之吸附力及吸附解除時機之中至少一者不同。
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Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6727069B2 (ja) * 2016-08-09 2020-07-22 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合システム
TW201826333A (zh) * 2016-11-16 2018-07-16 日商尼康股份有限公司 保持構件、接合裝置、及接合方法
TWI818942B (zh) * 2018-01-17 2023-10-21 日商東京威力科創股份有限公司 接合裝置及接合方法
JP2019149461A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社ディスコ 加工装置
JP7001527B2 (ja) * 2018-04-04 2022-01-19 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合方法
KR102468794B1 (ko) * 2018-07-06 2022-11-18 삼성전자주식회사 웨이퍼 본딩 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 본딩 시스템
EP3826050A4 (en) * 2018-07-19 2022-09-21 Bondtech Co., Ltd. SUBSTRATE WELDING DEVICE
KR20210046715A (ko) * 2018-08-29 2021-04-28 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 접합 장치의 파라미터 조정 방법 및 접합 시스템
JP7178831B2 (ja) * 2018-08-30 2022-11-28 日本特殊陶業株式会社 基板保持部材
CN109192682B (zh) * 2018-09-06 2021-03-09 武汉新芯集成电路制造有限公司 晶圆键合方法及装置
TWI828760B (zh) * 2018-10-25 2024-01-11 日商尼康股份有限公司 基板貼合裝置、參數計算裝置、基板貼合方法及參數計算方法
US11114406B2 (en) 2019-01-31 2021-09-07 Sandisk Technologies Llc Warpage-compensated bonded structure including a support chip and a three-dimensional memory chip
US10847408B2 (en) * 2019-01-31 2020-11-24 Sandisk Technologies Llc Warpage-compensated bonded structure including a support chip and a three-dimensional memory chip
TWI822993B (zh) * 2019-05-08 2023-11-21 日商尼康股份有限公司 基板貼合裝置及基板貼合方法
US12009230B2 (en) 2019-05-13 2024-06-11 Suss Microtec Lithography Gmbh Bonding device as well as method for bonding substrates
KR20200134708A (ko) 2019-05-23 2020-12-02 삼성전자주식회사 웨이퍼 본딩 장치
KR102566141B1 (ko) * 2019-07-02 2023-08-11 삼성전자주식회사 웨이퍼 본딩 방법 및 웨이퍼 본딩 장치
KR20210023298A (ko) 2019-08-22 2021-03-04 삼성전자주식회사 기판 본딩 장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법
JP7278180B2 (ja) 2019-09-12 2023-05-19 キオクシア株式会社 基板貼合装置
JP7286493B2 (ja) * 2019-09-13 2023-06-05 キオクシア株式会社 基板貼合装置
KR20210055451A (ko) 2019-11-07 2021-05-17 삼성전자주식회사 기판 본딩 장치
JP7471862B2 (ja) 2020-02-27 2024-04-22 キオクシア株式会社 貼合装置および貼合方法
JP7488062B2 (ja) 2020-03-02 2024-05-21 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法および記憶媒体
CN113808477A (zh) * 2020-06-15 2021-12-17 群创光电股份有限公司 显示装置
JP7467285B2 (ja) 2020-08-27 2024-04-15 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、及び基板処理方法
CN112038220B (zh) * 2020-08-31 2023-02-03 上海华力集成电路制造有限公司 晶圆键合工艺中改善晶圆边缘形变的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201303960A (zh) * 2011-03-04 2013-01-16 Tokyo Electron Ltd 接合方法、電腦記憶媒體、接合裝置及接合系統

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0794675A (ja) * 1993-09-24 1995-04-07 Hitachi Ltd 半導体製造装置
JP2002190435A (ja) * 2000-10-11 2002-07-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 基板の接合処理方法及び接合処理装置
JP4821091B2 (ja) * 2004-04-08 2011-11-24 株式会社ニコン ウェハの接合装置
JP2008182016A (ja) * 2007-01-24 2008-08-07 Tokyo Electron Ltd 貼り合わせ装置、貼り合わせ方法
JP5126091B2 (ja) * 2009-02-02 2013-01-23 ウシオ電機株式会社 ワークステージ及び該ワークステージを使用した露光装置
JP5131240B2 (ja) * 2009-04-09 2013-01-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2011205074A (ja) * 2010-03-03 2011-10-13 Toshiba Corp 半導体製造装置
JP5626736B2 (ja) * 2012-03-15 2014-11-19 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
CN103454799B (zh) * 2013-08-30 2015-07-29 合肥京东方光电科技有限公司 真空对盒装置及对盒方法和生产设备
JP5538613B1 (ja) 2013-11-13 2014-07-02 東京エレクトロン株式会社 接合装置及び接合システム
JP6177739B2 (ja) 2014-08-07 2017-08-09 東京エレクトロン株式会社 接合装置、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体
KR20230009995A (ko) * 2014-12-10 2023-01-17 가부시키가이샤 니콘 기판 겹침 장치 및 기판 겹침 방법
CN118098939A (zh) * 2016-03-22 2024-05-28 Ev 集团 E·索尔纳有限责任公司 用于衬底的接合的装置和方法
JP6727069B2 (ja) * 2016-08-09 2020-07-22 東京エレクトロン株式会社 接合装置および接合システム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201303960A (zh) * 2011-03-04 2013-01-16 Tokyo Electron Ltd 接合方法、電腦記憶媒體、接合裝置及接合系統

Also Published As

Publication number Publication date
US10438918B2 (en) 2019-10-08
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JP6727069B2 (ja) 2020-07-22
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US20180047699A1 (en) 2018-02-15
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US11164842B2 (en) 2021-11-02
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KR20220044463A (ko) 2022-04-08
KR102381196B1 (ko) 2022-03-31
CN107706129B (zh) 2023-05-26

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