TWI809459B - 半導體製造裝置以及半導體製造方法 - Google Patents

半導體製造裝置以及半導體製造方法 Download PDF

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Abstract

實施形態提供一種可實現製程的穩定化的半導體製造裝置以及半導體製造方法。實施形態的半導體製造裝置包括第一腔室、第二腔室及流體壓力調整部。第一腔室包括能夠變形的第一膜、及收容使第一膜變形的非壓縮性流體的收容部。第二腔室包括與第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使第二膜變形的非壓縮性流體的收容部。流體壓力調整部對第一腔室及第二腔室各自的非壓縮性流體施加壓力而使第一膜及第二膜發生變形,以在第一腔室與第二腔室之間配置有多個基板的狀態下使多個基板貼合。

Description

半導體製造裝置以及半導體製造方法
[相關申請案]
本申請案享有以日本專利申請案2021-034700號(申請日:2021年3月4日)為基礎申請案的優先權。本申請案藉由參照該基礎申請案而包含基礎申請案的全部內容。
本發明的實施形態是有關於一種半導體製造裝置以及半導體製造方法。
於半導體製造步驟中,已知有將兩個基板予以接合的接合裝置。
本發明所欲解決的課題在於,提供一種可實現製程的穩定化的半導體製造裝置以及半導體製造方法。
實施形態的半導體製造裝置包括第一腔室、第二腔室及流體壓力調整部。所述第一腔室包括能夠變形的第一膜、及收容使所述第一膜變形的非壓縮性流體的收容部。第二腔室包括與所述第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使所述第二膜變形的非壓縮性流體的收容部。流體壓力調整部對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加壓力而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以在所述第一腔室與所述第二腔室之間配置有多個基板的狀態下使所述多個基板貼合。
以下,參照圖式來說明實施形態的包括基板貼合裝置的半導體製造裝置及基板貼合方法(半導體製造方法)。以下的說明中,對於具有相同或類似的功能的結構標註相同的符號。並且,有時省略該些結構的重複說明。圖式為示意性或概念性者,各部分的厚度與寬度的關係、部分間的大小的比率等未必與現實相同。
首先對X方向、Y方向、Z方向及徑方向進行定義。X方向及Y方向是沿著後述的基板積層體100的表面的方向。Z方向是與X方向及Y方向交叉(例如正交)的方向。換言之,Z方向是基板積層體100的厚度方向,是相對於基板積層體100而垂直的方向。於Z方向中,有時將自後述的第一膜11朝向第二膜21的方向稱作俯視。徑方向是指在自Z方向觀察基板積層體100的情況下,自基板積層體100的中心朝向基板積層體100的周緣的方向、或者自基板積層體100的周緣朝向基板積層體100的中心的方向。進而,關於徑方向,有時將自基板積層體100的中心朝向基板積層體100的周緣的方向稱作「朝向徑方向外側」,將自基板積層體100的周緣朝向基板積層體100的中心的方向稱作「朝向徑方向內側」。
(實施形態) <半導體製造裝置的整體結構>首先,對實施形態的半導體製造裝置1的整體結構進行說明。圖1是表示半導體製造裝置1的結構的示意平面圖。半導體製造裝置1例如包含處理單元U1~處理單元U4、第一搬送裝置3A、第二搬送裝置3B、四個基板匣盒4A~4D以及控制部5。本實施形態中,處理單元U1~處理單元U4例如為基板貼合裝置2A~基板貼合裝置2D(2)。
圖1表示了半導體製造裝置1包括四個基板貼合裝置2的結構,但基板貼合裝置2的個數不受限定。半導體製造裝置1中,亦可包含成膜裝置、蝕刻裝置、退火裝置等公知的處理單元與基板貼合裝置2的組合。而且,半導體製造裝置1中,處理單元的個數不受限定,亦可包括五個以上的處理單元。而且,構成半導體製造裝置1的多個處理單元U1~U4中的一個亦可為由多個基板形成基板積層體100的前處理裝置。
第一搬送裝置3A將實施基板貼合處理之前的處理前基板201交給第二搬送裝置3B,或者自第二搬送裝置3B接受實施了基板貼合處理後的處理後基板202。
第二搬送裝置3B將處理前基板201搬送至四個基板貼合裝置2A~2D中的任一個,或者自四個基板貼合裝置2A~2D搬出處理後基板202。
四個基板匣盒4A~4D中的例如基板匣盒4A、基板匣盒4B保管處理前基板201。基板匣盒4C、基板匣盒4D保管處理後基板202。
控制部5電性連接於基板貼合裝置2A~基板貼合裝置2D、第一搬送裝置3A、第二搬送裝置3B及基板匣盒4A~基板匣盒4D,統括地控制半導體製造裝置1。控制部5例如為電腦,為了進行後述的基板貼合方法的多個步驟而具有保存程式的記錄媒體。控制部5執行基板貼合方法的各步驟。
<基板貼合裝置> 以下的說明中,對作為四個基板貼合裝置2A~2D中的一個的基板貼合裝置2A(2)進行說明。其他的基板貼合裝置2B~基板貼合裝置2D的結構與基板貼合裝置2A相同,因此省略說明。
基板貼合裝置2是對由第一搬送裝置3A所搬送的處理前基板201實施貼合處理的裝置。換言之,基板貼合裝置2是在將多個基板預先積層的狀態下,沿厚度方向對多個基板加壓,藉此來使多個基板貼合的裝置。因此,對於作為藉由基板貼合裝置2來實施貼合處理的處理對象的「多個基板」,於以下的說明中有時稱作「基板積層體」。
<基板積層體> 圖2是表示藉由基板貼合裝置2來貼合的基板積層體100的剖面圖。基板積層體100包含第一基板110與第二基板120。第一基板110及第二基板120各自例如為圓盤狀的公知的半導體晶圓。
在與第二基板120相向的第一基板110的第一基板面111上,例如形成有具有邏輯電路的多個胞元113與第一連接端子112。在與第一基板110相向的第二基板120的第二基板面121上,例如形成有具有記憶胞元電路的多個胞元123與第二連接端子122。第一連接端子112及第二連接端子122為銅等的金屬端子。於Z方向上,第一連接端子112的位置對應於第二連接端子122的位置。藉由後述的基板貼合裝置2來沿Z方向對基板積層體100進行加壓,藉此,第一連接端子112及第二連接端子122彼此結合。
再者,以下的說明中的「多個基板」各自為第一基板110及第二基板120,但構成基板積層體100的基板的片數並不限定於兩片,亦可為三片以上。
圖3是表示基板貼合裝置2的結構的示意剖面圖。基板貼合裝置2例如包含第一腔室10、第二腔室20、流路結構體30以及流體壓力調整部40。
<第一腔室> 第一腔室10具有:能夠變形的第一膜11、及收容使第一膜11變形的非壓縮性流體L的第一收容部12。構成第一收容部12的壁部(側壁及上壁)包含公知的金屬材料,對第一收容部12的內部進行密閉。
於第一收容部12的上壁的一部分,形成有與後述的第一流路部31連通的第一連接開口12U。於第一收容部12及第一流路部31的內部,充滿有可在第一收容部12與第一流路部31之間流動的非壓縮性流體L。藉由流體壓力調整部40而產生的非壓縮性流體L的壓力可經由第一流路部31傳遞至第一收容部12內的非壓縮性流體L。
第一收容部12具有第一外周端部13,所述第一外周端部13面向第二腔室20的第二收容部22的第二外周端部23。第一膜11的外周部被固定於第一外周端部13。只要不妨礙第一膜11的變形,則將第一膜11固定於第一外周端部13的固定結構不受限定。再者,於第一外周端部13,設有構成後述的密封部70的第一密封部71。
<第二腔室> 第二腔室20具有:與第一膜11相對的能夠變形的第二膜21、及收容使第二膜21變形的非壓縮性流體L的第二收容部22。構成第二收容部22的壁部(側壁及下壁)與第一收容部12同樣地,包含公知的金屬材料,對第二收容部22的內部進行密閉。
於第二收容部22的下壁的一部分,形成有與後述的第二流路部32連通的第二連接開口22L。於第二收容部22及第二流路部32的內部,充滿有可在第二收容部22與第二流路部32之間流動的非壓縮性流體L。藉由流體壓力調整部40而產生的非壓縮性流體L的壓力可經由第二流路部32傳遞至第二收容部22內的非壓縮性流體L。
第二收容部22具有第二外周端部23,所述第二外周端部23面向第一腔室10的第一收容部12的第一外周端部13。第二膜21的外周部被固定於第二外周端部23。只要不妨礙第二膜21的變形,則將第二膜21固定於第二外周端部23的固定結構不受限定。再者,於第二外周端部23,設有構成後述的密封部70的第二密封部72。
於第二外周端部23,在第二密封部72的內側的區域中的第二密封部72與第二膜21之間的位置,形成有內側排氣口24。於第二收容部22的側壁的內部,形成有沿Z方向及X方向延伸的內部排氣路25。於第二收容部22的側壁的外表面,形成有外側排氣口26。內側排氣口24連通於內部排氣路25及外側排氣口26。外側排氣口26連接於後述的第一減壓部75。
再者,本實施形態中,對內側排氣口24、內部排氣路25及外側排氣口26形成於第二腔室的情況進行說明,但內側排氣口24、內部排氣路25及外側排氣口26亦可形成於第一腔室10。
<第一膜、第二膜> 構成第一膜11及第二膜21的材料彼此既可相同,亦可不同。作為構成第一膜11及第二膜21的材料,採用具有可撓性的材料例如矽橡膠等。此種材料的種類並不限定於矽橡膠。在對基板積層體100進行加熱的情況下,較佳為由具有耐熱性的材料(例如耐熱橡膠等)構成第一膜11及第二膜21。
關於第一膜11及第二膜21各自的膜厚或直徑,只要可伴隨因經加壓的非壓縮性流體L引起的第一膜11及第二膜21的變形而對基板積層體100賦予均勻的壓力,則不受限定。而且,如後述的圖4及圖5所示,第一膜11及第二膜21各自具有吸附保持基板積層體100的基板吸附結構80。
<非壓縮性流體> 作為非壓縮性流體L,可列舉水(純水等)、油(礦物油等)、溶劑(有機溶劑,例如聚乙二醇單醚系溶劑)等流體。本實施形態中,使用油來作為非壓縮性流體L。關於非壓縮性流體L的材料,只要可將流體壓力調整部40中產生的壓力傳遞至第一膜11及第二膜21,則不受限定。
<流路結構體> 流路結構體30被設於第一腔室10及第二腔室20的各個與流體壓力調整部40之間。具體而言,流路結構體30具有主流路部30M、流路分支部30B、第一流路部31及第二流路部32。流路分支部30B將主流路部30M分支為第一流路部31及第二流路部32。
第一流路部31連接於第一腔室10的第一連接開口12U,且連通於第一收容部12的內部。第二流路部32連接於第二腔室20的第二連接開口22L,且連通於第二收容部22的內部。於第一流路部31的內部及第二流路部32的內部填充有非壓縮性流體L。在藉由流體壓力調整部對非壓縮性流體L賦予有壓力時,該壓力被傳遞至填充在第一流路部31及第二流路部32各自的內部的非壓縮性流體L。
<流體壓力調整部> 流體壓力調整部40電性連接於控制部5。流體壓力調整部40的動作是由控制部5予以控制。流體壓力調整部40連通於流路結構體30的主流路部30M。流體壓力調整部40作為貯存非壓縮性流體L的主儲液箱(master reservoir)發揮功能。流體壓力調整部40具有公知的液壓缸結構,包括:填充有非壓縮性流體L的缸、以及可於缸的內部往復運動的活塞。於流體壓力調整部40中,當活塞按壓非壓縮性流體L時,對填充於缸內部的非壓縮性流體L賦予壓力,該壓力被傳遞至填充於流路結構體30內部的非壓縮性流體L。
<溫度感測器> 溫度感測器14測定第一膜11及第二膜21中的至少一者的溫度。本實施形態中,於第一膜11設有溫度感測器14。藉此,溫度感測器14可經由第一膜11來測定非壓縮性流體L的溫度。本實施形態中,溫度感測器14僅設於第一膜11,但溫度感測器14亦可僅設於第二膜21,還可配置於第一膜11及第二膜21這兩者。作為溫度感測器14,使用熱電偶等公知的感測器,溫度感測器14的種類不受限定。
<溫度調整部> 溫度調整部50電性連接於溫度感測器14及控制部5。溫度調整部50的動作是由控制部5予以控制。溫度調整部50被設於流體壓力調整部40,對構成流體壓力調整部40的缸的內部的非壓縮性流體L的溫度進行控制。溫度調整部50在藉由流體壓力調整部40來使第一膜11及第二膜21變形而使基板積層體100貼合的情況下,基於由溫度感測器14所獲得的測定結果,來調整第一腔室10及第二腔室20各自的非壓縮性流體L的溫度。
<移動部> 移動部60是使第一腔室10沿Z方向移動的驅動裝置。移動部60可調整第一膜11與第二膜21之間的距離,使第一膜11靠近第二膜21,或者使第一膜11遠離第二膜21。移動部60電性連接於控制部5。移動部60的動作是由控制部5予以控制。
本實施形態中,Z方向上的第二腔室20的位置被固定,移動部60使第一腔室10相對於第二腔室20而相對地沿Z方向移動,但本實施形態並不限定於此種結構。只要可調整第一膜11與第二膜21之間的距離,例如亦可固定Z方向上的第一腔室10的位置,使第二腔室20相對於第一腔室10而相對地沿Z方向移動。而且,亦可在Z方向上使第一腔室10及第二腔室20這兩者相對地移動。
<密封部> 密封部70包含:第一密封部71,設於第一收容部12的第一外周端部13;以及第二密封部72,設於第二收容部22的第二外周端部23。即,密封部70被設於第一腔室10與第二腔室20之間。藉由第一腔室10與第二腔室20以彼此接近的方式移動,從而包含第一密封部71及第二密封部72的密封部70包圍第一膜11及第二膜21的周圍。當第一密封部71及第二密封部72彼此接觸時,密封部70可對由第一膜11、第二膜21及密封部70所包圍的空間76進行密閉。
作為密封部70,例如可列舉第一密封部71及第二密封部72各自由密封橡膠所形成的結構。該密封橡膠的材料只要是可獲得空間76的氣密性的材料,則不受限定。
再者,第一密封部71及第二密封部72各自的材料亦可並非密封橡膠。例如,作為密封部70,亦可採用將設於第一收容部12的第一外周端部13的O型環(第一密封部71)、與位於第二收容部22的第二外周端部23並且可按壓O型環的按壓面(第二密封部72)組合而成的結構。而且,密封部70的結構並不限定於此種結構。只要可對第一膜11與第二膜21之間的空間76進行密閉,則可將公知的密封結構適用於密封部70。
<第一減壓部> 第一減壓部75對由第一膜11、第二膜21及密封部70所包圍的氣密的空間76的內部進行減壓。第一減壓部75連接於形成在第二收容部22的側壁的外側排氣口26。第一減壓部75通過內側排氣口24、內部排氣路25及外側排氣口26來對空間76的內部進行減壓。
第一減壓部75電性連接於控制部5。第一減壓部75的動作是由控制部5予以控制。第一減壓部75包括公知的真空泵與公知的真空閥。對應於真空閥的開閉動作,來控制是否對空間76的內部進行減壓。
<基板吸附結構> 圖4是表示基板吸附結構80的局部剖面圖。圖5是表示基板吸附結構80的平面圖。再者,圖5表示俯視時的第二膜21。圖5所示的第二膜21的結構與第一膜11的結構相同,因此在參照圖5的說明中省略第一膜11的說明。
如圖4所示,第一膜11及第二膜21各自具有基板吸附結構80。基板吸附結構80吸附保持被配置於第一膜11與第二膜21之間的空間77內的基板積層體100的一部分。基板吸附結構80包括內部孔81、吸附路82及外部孔83。
內部孔81連通於第一膜11與第二膜21之間的空間77。吸附路82具有:縱吸附路82A,連通於內部孔81,並且沿Z方向延伸;以及橫吸附路82B,連通於縱吸附路82A,並且朝向徑方向延伸。外部孔83連通於吸附路82的橫吸附路82B,且於基板吸附結構80的外側開口。
換言之,第一膜11具有面向第二膜21的第一面11S,於第一面11S,形成有與內部孔81對應的第一內部孔11A。於第一膜11的內部,形成有與吸附路82對應的第一吸附路11B。
第一吸附路11B具有:第一縱吸附路11C(縱吸附路82A),連通於第一內部孔11A,並且沿Z方向延伸;以及第一橫吸附路11D(橫吸附路82B),連通於第一縱吸附路11C,並且朝向徑方向延伸。於第一膜11的側面11E,形成有與外部孔83對應的第一外部孔11F。第一外部孔11F連通於第一橫吸附路11D。
同樣地,第二膜21具有面向第一膜11的第二面21S,於第二面21S,形成有與內部孔81對應的第二內部孔21A。於第二膜21的內部,形成有與吸附路82對應的第二吸附路21B。
第二吸附路21B具有:第二縱吸附路21C(縱吸附路82A),連通於第二內部孔21A,並且沿Z方向延伸;以及第二橫吸附路21D(橫吸附路82B),連通於第二縱吸附路21C,並且朝向徑方向延伸。於第二膜21的側面21E,形成有與外部孔83對應的第二外部孔21F。第二外部孔21F連通於第二橫吸附路21D。
如圖5所示,在俯視第二膜21的情況下,於第二面21S上形成有三個第二內部孔21A。於各第二內部孔21A,連接有自第二面21S的中心朝向徑方向外側延伸的第二吸附路21B。三個第二內部孔21A被配置於自第二面21S的中心P以相等的距離隔開的位置。
於第二膜21的側面21E(周緣),在第二膜21的周方向上等間隔地隔開的位置形成有三個第二外部孔21F。本實施形態中,三個第二外部孔21F的配置間距為120°。
包含第二內部孔21A的位置、第二吸附路21B的路徑及第二外部孔21F的配置間距等的吸附路徑圖案(基板吸附結構80的三次元形狀)並不限定於圖4及圖5所示的結構。例如,亦可於第二膜21的內部形成將一個吸附路分支為多個吸附路的分支部。
只要可伴隨因經加壓的非壓縮性流體L引起的第一膜11及第二膜21的變形而對基板積層體100賦予均勻的壓力,則形成於第一膜11及第二膜21的基板吸附結構80的吸附路徑圖案不受限定。
本實施形態中,對第一膜11及第二膜21這兩者具有基板吸附結構80的情況進行了說明,但亦可僅第一膜11及第二膜21的其中一者包括基板吸附結構80。再者,於後述的基板貼合方法中,說明了不進行借助第一膜11的吸附,而進行借助第二膜21的吸附的情況。
<第二減壓部> 第二減壓部85連接於基板吸附結構80,即,連接於第一外部孔11F及第二外部孔21F。藉由第二減壓部85的動作,可對基板吸附結構80的吸附路82的內部進行減壓,即,可吸附保持與第一膜11的第一面11S或第二膜21的第二面21S接觸的基板積層體100的一部分。
第二減壓部85電性連接於控制部5。第二減壓部85的動作是由控制部5予以控制。第二減壓部85包括公知的真空泵與公知的真空閥。對應於真空閥的開閉動作,來控制是否對基板吸附結構80的內部進行減壓。
圖4所示的結構中,於第一膜11及第二膜21分別連接有第二減壓部85,但本實施形態並不限定於該結構。例如,亦可由與第一膜11及第二膜21分別對應的第一真空閥與第二真空閥、以及連接於各真空閥的一個真空泵來構成第二減壓部85。此時,對應於第一真空閥與第二真空閥各自的開閉動作,來控制第一膜11及第二膜21各自的基板吸附動作。
進而,本實施形態中,第二減壓部85獨立於第一減壓部75,但本實施形態並不限定於此種結構。例如,亦可使用集中減壓部,所述集中減壓部包括實現第一減壓部75的動作的真空閥、實現第二減壓部85的動作的真空閥以及一個真空泵。此時,例如在使一個真空泵運轉的狀態下,控制多個真空閥各自的開閉動作,藉此,可實現第一減壓部75及第二減壓部85各自的動作。
<基板貼合方法> 接下來,對使用實施形態的基板貼合裝置2的基板貼合方法進行說明。圖6及圖7是說明基板貼合方法的圖。再者,圖6中,省略了流路結構體30。
基板貼合方法具有以下的步驟1~步驟11。 (步驟1)搬入基板積層體100 (步驟2)藉由第二腔室20的第二膜21來吸附基板積層體100(步驟3)使第一腔室10朝向下方移動(步驟4)對空間76進行減壓(步驟5)進行非壓縮性流體L的溫度調整(步驟6)附加對基板積層體100的壓力(步驟7)解除基板積層體100的壓力附加(步驟8)解除空間76的減壓(步驟9)使第一腔室10朝向上方移動(步驟10)解除第二腔室20的第二膜21對基板積層體100的吸附(步驟11)搬出基板積層體100
接下來,依序說明所述步驟1~步驟11。再者,於步驟1~步驟11的各步驟中,有時說明變形例。以下的說明中,有時將「基板貼合裝置2A」稱作「基板貼合裝置2」。而且,「基板貼合裝置2B~基板貼合裝置2D」各自具有與「基板貼合裝置2」相同的結構。
(步驟1:搬入基板積層體100) 圖1所示的半導體製造裝置1中,未實施貼合處理的多個基板積層體100被保管於基板匣盒4A、基板匣盒4B中。第一搬送裝置3A自基板匣盒4A、基板匣盒4B取出基板積層體100。第二搬送裝置3B將由第一搬送裝置3A所取出的基板積層體100搬送至基板貼合裝置2A。
(步驟1的變形例) 再者,於基板匣盒4A、基板匣盒4B中,亦可取代基板積層體100而保管未經重合的第一基板110及第二基板120的各個。此時,例如構成半導體製造裝置1的處理單元U1~處理單元U4中的一者是形成基板積層體100的前處理裝置。藉由第一搬送裝置3A及第二搬送裝置3B的搬送動作,將第一基板110及第二基板120搬送至前處理裝置。
於前處理裝置中,進行第一基板110及第二基板120在X方向及Y方向上的定位,使多個基板沿Z方向重合而形成基板積層體100。於該前處理裝置中,第一基板110及第二基板120尚未進行借助加壓的接合,必須藉由基板貼合裝置2A來進行基板貼合。第二搬送裝置3B自前處理裝置搬出基板積層體100,並搬送至基板貼合裝置2A。
(步驟2:藉由第二腔室20的第二膜21來吸附基板積層體100) 將被搬送至基板貼合裝置2A的基板積層體100載置於第二腔室20的第二膜21上。藉由第二減壓部85的驅動,對基板積層體100的下表面(第二基板120的下表面)與第二面21S之間的空間(間隙)進行抽吸,從而基板積層體100與第二膜21密接(參照圖3)。
(步驟3:使第一腔室10朝向下方移動) 接下來,藉由移動部60的驅動,第一腔室10朝向Z方向的下方向移動。伴隨第一腔室10的移動,第一膜11逐漸接近第二膜21,隨後,第一膜11的第一面11S接觸至基板積層體100的上表面(第一基板110的上表面)。
當第一腔室10朝向第二腔室20移動時,第一密封部71接觸至第二密封部72,第一外周端部13與第二外周端部23之間的距離縮小,於第一外周端部13與第二外周端部23之間,第一密封部71及第二密封部72受到壓縮。藉此,由第一膜11、第二膜21、第一密封部71及第二密封部72所包圍的空間76被密閉。
(步驟4:進行空間76的減壓) 接下來,藉由第一減壓部75的驅動,對空間76進行減壓。此種減壓步驟亦可在藉由經加壓的非壓縮性流體L對基板積層體100附加有壓力的狀態下持續進行。或者,亦可在空間76的內部達到所期望的壓力後,停止第一減壓部75的減壓動作。
藉由進行該步驟4,可將進入構成基板積層體100的第一基板110與第二基板120之間的空氣予以去除,從而提高第一基板110與第二基板120之間的密接性。除了該效果以外,還可提高基板積層體100相對於第一膜11及第二膜21各自的密接性。第一基板110與第二基板120之間的密接性的提高以及基板積層體100相對於第一膜11及第二膜21各自的密接性的提高,有助於藉由經加壓的非壓縮性流體L對基板積層體100賦予的壓力分布的均勻化。
(步驟5:進行非壓縮性流體L的溫度調整) 基於由溫度感測器14所獲得的測定結果,溫度調整部50對非壓縮性流體L進行加熱。溫度調整部50被設於流體壓力調整部40,因此對貯存於流體壓力調整部40中的非壓縮性流體L的溫度進行調整。流體壓力調整部40的非壓縮性流體L的熱傳遞至填充於流路結構體30內部的非壓縮性流體L,進而傳遞至收容於第一收容部12及第二收容部22中的非壓縮性流體L。非壓縮性流體L的熱亦傳遞至第一膜11及第二膜21,從而對接觸至第一膜11及第二膜21的基板積層體100施加熱。藉此來控制基板積層體100的溫度。
(步驟5的變形例1) 再者,該步驟5未必需要在步驟4之後進行。步驟5亦可在藉由基板貼合裝置2A來進行基板貼合處理之前,即,在基板貼合裝置2A的空載(idling)狀態下進行。
藉由在將基板積層體100搬送至基板貼合裝置2A之前,將非壓縮性流體L的溫度預先設定為規定的溫度,從而可快速地進行後述的步驟6~步驟12。
(步驟5的變形例2) 步驟5亦可在四個基板貼合裝置2A~2D的各個中同時進行。此時,例如亦可使四個基板貼合裝置2A~2D中的非壓縮性流體L的溫度不同。具體而言,亦可將四個基板貼合裝置2A~2D中所用的非壓縮性流體L各自的溫度設定為200℃、250℃、300℃及350℃。亦可以藉由加熱而基板積層體100的溫度逐漸變高的方式,一開始在設定為200℃的狀態下進行基板貼合處理,隨後,依照溫度變高的次序,在250℃、300℃及350℃的溫度條件下對基板積層體100進行基板貼合處理。要如此般對基板積層體100分階段地給予熱並進行基板貼合處理,須藉由第二搬送裝置3B朝向四個基板貼合裝置2A~2D搬送來實現。
(步驟6:對基板積層體100附加壓力) 藉由流體壓力調整部40的驅動,流體壓力調整部40對非壓縮性流體L施加壓力。當非壓縮性流體L受到加壓時,該壓力施加至填充於第一流路部31及第一收容部12中的非壓縮性流體L,並施加至填充於第二流路部32及第二收容部22中的非壓縮性流體L。藉由此種壓力傳遞的作用,第一膜11以朝向基板積層體100鼓出的方式而變形,第二膜21以朝向基板積層體100鼓出的方式而變形。
藉此,如圖6所示,基板積層體100的兩面藉由第一膜11及第二膜21而受到加壓。進而,藉由所述步驟5,非壓縮性流體L的熱傳遞至基板積層體100,基板積層體100受到加熱。
圖7表示了藉由非壓縮性流體L而基板積層體100受到加壓的狀態。當非壓縮性流體L經由第一膜11及第二膜21來對基板積層體100進行加壓時,不僅有Z方向的力作用於基板積層體100,於基板積層體100的周緣部,相對於Z方向還有傾斜方向D的力作用於基板積層體100。
此處,所謂傾斜方向D的力,是指相對於Z方向及X方向而傾斜的方向、或者相對於Z方向及Y方向而傾斜的方向。換言之,相對於基板積層體100而等向性的力作用於第一膜11與基板積層體100之間,且作用於第二膜21與基板積層體100之間。其結果,一邊對基板積層體100進行加熱一邊對基板積層體100進行加壓,因此第一基板110的第一連接端子112與第二基板120的第二連接端子122相接合。此處,所謂「接合」,可列舉金屬鍵或氫鍵。
(步驟7:解除基板積層體100的壓力附加) 步驟6結束後,藉由流體壓力調整部40的驅動,解除非壓縮性流體L對基板積層體100的壓力附加。
(步驟8:解除空間76的減壓) 停止第一減壓部75的驅動,藉由公知的換氣(purging),空間76的壓力成為大氣壓。
(步驟9:使第一腔室10朝向上方移動) 藉由移動部60的驅動,第一腔室10朝Z方向的上方向移動。伴隨第一腔室10的移動,第一膜11離開第二膜21。
(步驟10:解除第二腔室20的第二膜21對基板積層體100的吸附) 藉由公知的換氣,第一膜11與基板積層體100之間的空間的壓力成為大氣壓。
(步驟11:搬出基板積層體100) 第二搬送裝置3B自基板貼合裝置2A搬出基板積層體100。
根據所述半導體製造裝置1,可抑制對基板積層體100局部(pinpoint)地施加壓力的現象,從而可使自第一膜11及第二膜21各自對基板積層體100賦予的壓力的分布變得均勻。其結果,可利用均勻的壓力來接合第一連接端子112及第二連接端子122。
由於藉由非壓縮性流體L來對基板積層體100進行加熱,因此可一邊維持第一連接端子112及第二連接端子122的接合所要求的加熱溫度,一邊對第一基板110的第一連接端子112及第二基板120的第二連接端子122進行加壓接合。進而,藉由流體壓力調整部40的驅動,可容易地調整非壓縮性流體L的壓力,進而,藉由溫度調整部50,可容易地調整非壓縮性流體L的溫度,因此可提高基板貼合裝置2所進行的基板貼合處理的控制性。
進而,由於可一邊對基板積層體100進行加熱及加壓,一邊短時間地接合第一連接端子112及第二連接端子122,因此有助於半導體製造裝置1及基板貼合裝置2的生產率(throughput)的提高。
根據以上說明的至少一個實施形態,經加壓的非壓縮性流體使第一膜及第二膜發生變形而對基板積層體進行加壓,以在第一膜與所述第二膜之間配置有基板積層體的狀態下使構成基板積層體的多個基板貼合。藉此,可實現製程的穩定化。
對本發明的若干實施形態進行了說明,該些實施形態是作為例示而提示,並不意圖限定發明的範圍。該些實施形態能以其他的各種形態來實施,在不脫離發明主旨的範圍內可進行各種省略、置換、變更。該些實施形態或其變形包含於發明的範圍或主旨中,同樣包含於申請專利範圍所記載的發明及其均等的範圍中。
1:半導體製造裝置 2、2A、2B、2C、2D:基板貼合裝置 3A:第一搬送裝置 3B:第二搬送裝置 4A、4B、4C、4D:基板匣盒 5:控制部 10:第一腔室 11:第一膜 11A:第一內部孔 11B:第一吸附路 11C:第一縱吸附路 11D:第一橫吸附路 11E、21E:側面 11F:第一外部孔 11S:第一面 12:第一收容部 12U:第一連接開口 13:第一外周端部 14:溫度感測器 20:第二腔室 21:第二膜 21A:第二內部孔 21B:第二吸附路 21C:第二縱吸附路 21D:第二橫吸附路 21F:第二外部孔 21S:第二面 22:第二收容部 22L:第二連接開口 23:第二外周端部 24:內側排氣口 25:內部排氣路 26:外側排氣口 30:流路結構體 30B:流路分支部 30M:主流路部 31:第一流路部 32:第二流路部 40:流體壓力調整部 50:溫度調整部 60:移動部 70:密封部 71:第一密封部 72:第二密封部 75:第一減壓部 76、77:空間 80:基板吸附結構 81:內部孔 82:吸附路 82A:縱吸附路 82B:橫吸附路 83:外部孔 85:第二減壓部 100:基板積層體 110:第一基板 111:第一基板面 112:第一連接端子 113、123:胞元 120:第二基板 121:第二基板面 122:第二連接端子 201:處理前基板 202:處理後基板 D:方向 L:非壓縮性流體 P:中心 U1、U2、U3、U4:處理單元 X、Y、Z:方向
圖1是表示實施形態的半導體製造裝置的整體結構的示意平面圖。圖2是表示藉由實施形態的基板貼合裝置而貼合的基板積層體的剖面圖。圖3是表示實施形態的基板貼合裝置的結構的示意剖面圖。圖4是表示構成實施形態的基板貼合裝置的基板吸附結構的局部剖面圖。圖5是表示構成實施形態的基板貼合裝置的基板吸附結構的平面圖。圖6是表示實施形態的基板貼合裝置的結構的示意剖面圖。 圖7是表示構成實施形態的基板貼合裝置的第一膜及第二膜、以及由第一膜及第二膜所夾持的基板積層體的局部剖面圖。
2:基板貼合裝置
10:第一腔室
11:第一膜
12:第一收容部
13:第一外周端部
14:溫度感測器
20:第二腔室
21:第二膜
22:第二收容部
23:第二外周端部
24:內側排氣口
25:內部排氣路
26:外側排氣口
40:流體壓力調整部
50:溫度調整部
60:移動部
70:密封部
71:第一密封部
72:第二密封部
75:第一減壓部
76:空間
85:第二減壓部
100:基板積層體
L:非壓縮性流體
X、Y、Z:方向

Claims (8)

  1. 一種半導體製造裝置,包括:第一腔室,具有能夠變形的第一膜、及收容使所述第一膜變形的非壓縮性流體的第一收容部;第二腔室,具有與所述第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使所述第二膜變形的非壓縮性流體的第二收容部;流體壓力調整部,對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加壓力而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以在所述第一膜與所述第二膜之間配置有多個基板的狀態下使所述多個基板貼合;以及流路結構體,設於所述第一腔室及所述第二腔室的各個與所述流體壓力調整部之間,使所述流體壓力調整部對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加的壓力傳遞至所述第一膜及所述第二膜。
  2. 一種半導體製造裝置,包括:第一腔室,具有能夠變形的第一膜、及收容使所述第一膜變形的非壓縮性流體的第一收容部;第二腔室,具有與所述第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使所述第二膜變形的非壓縮性流體的第二收容部;流體壓力調整部,對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加壓力而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以在所述第一膜與所述第二膜之間配置有多個基板的狀態下 使所述多個基板貼合;溫度感測器,測定所述第一膜及所述第二膜中的至少一者的溫度;以及溫度調整部,在藉由所述流體壓力調整部來使所述第一膜及所述第二膜發生變形而使所述多個基板貼合的情況下,基於由所述溫度感測器所獲得的測定結果來調整所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體的溫度。
  3. 一種半導體製造裝置,包括:第一腔室,具有能夠變形的第一膜、及收容使所述第一膜變形的非壓縮性流體的第一收容部;第二腔室,具有與所述第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使所述第二膜變形的非壓縮性流體的第二收容部;流體壓力調整部,對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加壓力而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以在所述第一膜與所述第二膜之間配置有多個基板的狀態下使所述多個基板貼合;密封部,設於所述第一腔室與所述第二腔室之間,包圍所述第一膜及所述第二膜的周圍;以及第一減壓部,對由所述第一膜、所述第二膜及所述密封部所包圍的空間的內部進行減壓。
  4. 一種半導體製造裝置,包括:第一腔室,具有能夠變形的第一膜、及收容使所述第一膜變 形的非壓縮性流體的第一收容部;第二腔室,具有與所述第一膜相對的能夠變形的第二膜、及收容使所述第二膜變形的非壓縮性流體的第二收容部;流體壓力調整部,對所述第一腔室及所述第二腔室各自的所述非壓縮性流體施加壓力而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以在所述第一膜與所述第二膜之間配置有多個基板的狀態下使所述多個基板貼合;所述第一膜及所述第二膜的至少一者具有基板吸附結構,所述基板吸附結構對配置於所述第一膜與所述第二膜之間的空間內的所述多個基板的一部分進行吸附保持,所述基板吸附結構包括:內部孔,連通於所述第一膜與所述第二膜之間的所述空間;吸附路,連通於所述內部孔,並且朝向徑方向延伸;以及外部孔,連通於所述吸附路,所述半導體製造裝置包括連接於所述外部孔的第二減壓部。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的半導體製造裝置,其具有:移動部,調整所述第一膜與所述第二膜之間的距離。
  6. 一種半導體製造方法,包括:於具有能夠變形的第一膜的第一腔室與具有能夠變形的第二膜的第二腔室之間配置多個基板,對所述第一腔室及所述第二腔室分別供給非壓縮性流體而使 所述第一膜及所述第二膜發生變形,以使所述多個基板貼合,其中基於對所述第一膜及所述第二膜中的至少一者的溫度進行測定而獲得的測定結果,來調整所述第一腔室及所述第二腔室的所述非壓縮性流體的溫度。
  7. 一種半導體製造方法,包括:於具有能夠變形的第一膜的第一腔室與具有能夠變形的第二膜的第二腔室之間配置多個基板,對所述第一腔室及所述第二腔室分別供給非壓縮性流體而使所述第一膜及所述第二膜發生變形,以使所述多個基板貼合,其中在將所述多個基板配置於由設於所述第一腔室與所述第二腔室之間的密封部、所述第一膜及所述第二膜所包圍的空間的內部的狀態下,對所述空間進行減壓。
  8. 如請求項6至請求項7中任一項所述的半導體製造方法,其中通過設於所述第一膜及所述第二膜的至少一者的基板吸附結構來吸附所述多個基板的一部分。
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