接合裝置、接合系統(tǒng)以及接合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將基板彼此接合的接合裝置、具有該接合裝置的接合系統(tǒng)、以及使用了該接合裝置的接合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，半導(dǎo)體器件的高集成化不斷發(fā)展。在水平面內(nèi)配置高集成化的多個(gè)半導(dǎo)體器件并用布線連接這些半導(dǎo)體器件而進(jìn)行產(chǎn)品化時(shí)，會(huì)擔(dān)心由于布線長(zhǎng)度增加而導(dǎo)致布線的電阻變大以及布線延遲變大的情況。
[0003]因此，提出有使用對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行三維層疊的三維集成技術(shù)的方案。在該三維集成技術(shù)中，例如，使用例如專利文獻(xiàn)1所記載的接合系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行兩張半導(dǎo)體晶圓(以下，稱為“晶圓”)的接合。例如，接合系統(tǒng)包括:表面改性裝置，其用于對(duì)晶圓的要被接合的表面進(jìn)行改性；表面親水化裝置，其用于使晶圓的利用該表面改性裝置改性后的表面親水化；以及接合裝置，其用于將利用該表面親水化裝置進(jìn)行了表面親水化的晶圓彼此接合。在該接合系統(tǒng)中，在表面改性裝置中對(duì)晶圓的表面進(jìn)行等離子體處理并對(duì)該表面進(jìn)行改性，之后，在表面親水化裝置中對(duì)晶圓的表面供給純水并使該表面親水化。之后，在接合裝置中，將兩張晶圓在上下方向上相對(duì)配置(以下，將上側(cè)的晶圓稱作“上晶圓”，將下側(cè)的晶圓稱作“下晶圓”。)，利用范德華力和氫鍵結(jié)合(分子間力)使被吸附保持于上吸盤(pán)的上晶圓和被吸附保持于下吸盤(pán)的下晶圓接合。
[0004]所述下吸盤(pán)使用所謂銷吸盤(pán)(Pin Chuck)方式。在該情況下，通過(guò)使多個(gè)銷的高度相一致，能夠使下吸盤(pán)的上表面平坦(能夠減小上表面的平面度)。另外，即使例如在接合裝置內(nèi)存在微粒的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)相鄰的銷之間的間隔，也能夠抑制在下吸盤(pán)的上表面上存在微粒。通過(guò)如此使下吸盤(pán)的上表面平坦，從而謀求抑制由該下吸盤(pán)保持的下晶圓的鉛垂方向上的變形。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特許第5538613號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

_6] 發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0007]此處，由于例如在下晶圓上形成有多個(gè)半導(dǎo)體器件，因此，在沒(méi)有對(duì)該下晶圓作用有約束力的通常狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生某一程度的翹曲。這樣一來(lái)，如果僅利用所述專利文獻(xiàn)1所記載的下吸盤(pán)對(duì)下晶圓進(jìn)行真空吸引，尤其有可能不能保持下晶圓的外周部而使該外周部成為翹曲了的狀態(tài)。在該情況下，在將該下晶圓和上晶圓接合時(shí)，會(huì)使接合而成的重合晶圓產(chǎn)生鉛垂方向上的變形。
[0008]另外，在如此下晶圓的外周部不平坦的情況下，存在要接合的上晶圓與下晶圓之間的距離較小的部位。在存在該部位的情況下，在上晶圓和下晶圓相抵接時(shí)，有可能不能將這些上晶圓與下晶圓之間的空氣向外部完全排出而使接合而成的重合晶圓產(chǎn)生空隙。因而，在晶圓的接合處理中，存在改善的余地。
[0009]本發(fā)明是考慮到該點(diǎn)而做出的，其目的在于，在將基板彼此接合時(shí)適當(dāng)?shù)乇３只宀⑦m當(dāng)?shù)剡M(jìn)行該基板彼此的接合處理。
_0] 用于解決問(wèn)題的方案
[0011]為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種接合裝置，其用于將基板彼此接合，其特征在于，該接合裝置包括:第1保持部，其用于對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引而將該第1基板吸附保持于下表面；以及第2保持部，其設(shè)于所述第1保持部的下方，用于對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引而將該第2基板吸附保持于上表面，所述第2保持部具有:主體部，其用于對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引；多個(gè)銷，其設(shè)于所述主體部且與第2基板的背面相接觸；以及多個(gè)非接觸肋，其呈同心圓狀且環(huán)狀設(shè)于所述主體部的外周部，并且高度比所述銷的高度低，在相鄰的所述非接觸肋之間設(shè)有所述多個(gè)銷。
[0012]采用本發(fā)明，在主體部的外周部設(shè)有多個(gè)非接觸肋，在相鄰的非接觸肋之間設(shè)有多個(gè)銷，即，交替地配置有多個(gè)設(shè)有非接觸肋的區(qū)域(以下，稱作“肋區(qū)域”。)和多個(gè)設(shè)有銷的區(qū)域(以下，稱作“銷區(qū)域”。)。在該情況下，通過(guò)自主體部的中心部朝向外周部去對(duì)第2基板的位于各銷區(qū)域(各肋區(qū)域)的部分依次進(jìn)行真空吸引，能夠利用第2保持部來(lái)依次吸附保持第2基板。因而，即使第2基板翹曲，第2保持部也能夠在直到該第2基板的外周部為止的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)乇３衷摰?基板，從而能夠抑制接合而成的重合基板的鉛垂方向上的變形。
[0013]并且，在本發(fā)明中，在主體部的外周部設(shè)有高度比銷的高度低的非接觸肋，并采用所謂的靜壓密封方式。即，在第2保持部對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引時(shí)，非接觸肋不與第2基板相接觸，銷與第2基板相接觸，在肋區(qū)域處被真空吸引的空氣的流速大于在銷區(qū)域處被真空吸引的空氣的流速。于是，能夠利用較強(qiáng)的力來(lái)對(duì)第2基板的外周部進(jìn)行真空吸引，由此，能夠適當(dāng)?shù)乇３衷撏庵懿?。另外，由于非接觸肋不與第2基板相接觸，因此能夠減小第2保持部的外周部的與第2基板接觸的接觸面積，從而能夠抑制在該第2保持部的外周部上表面上存在微粒。于是，第2保持部能夠在直到第2基板的外周部為止的范圍內(nèi)將第2基板保持為平坦。因而，在接合處理中使基板彼此相抵接時(shí)，能夠使該基板之間的空氣向外部流出，從而能夠抑制重合基板產(chǎn)生空隙。
[0014]如上所述，采用本發(fā)明，能夠抑制重合基板的鉛垂方向上的變形并抑制重合基板產(chǎn)生空隙，從而能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行基板彼此的接合處理。
[0015]也可以是，所述第2保持部還具有接觸肋，該接觸肋呈同心圓狀且環(huán)狀設(shè)于所述主體部的比所述非接觸肋靠?jī)?nèi)側(cè)的位置，并且高度與所述銷的高度相同，所述第2保持部能夠被設(shè)定為在所述接觸肋的內(nèi)側(cè)的吸引區(qū)域和所述接觸肋的外側(cè)的吸引區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域中對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引。
[0016]也可以是，在所述主體部的設(shè)有所述多個(gè)非接觸肋的區(qū)域中，形成有用于對(duì)第2基板的外周部進(jìn)行真空吸引的吸引口。
[0017]也可以是，所述主體部被劃分為同心圓狀的多個(gè)銷區(qū)域，在所述多個(gè)銷區(qū)域中，內(nèi)側(cè)的銷區(qū)域中的所述多個(gè)銷的間隔小于外側(cè)的銷區(qū)域中的所述多個(gè)銷的間隔。
[0018]也可以是，所述第2保持部還具有用于對(duì)由該第2保持部保持的第2基板的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。另外，也可以是，所述溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有用于對(duì)第2基板的外周部進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第1溫度調(diào)節(jié)部和用于對(duì)第2基板的外周部?jī)?nèi)側(cè)的中央部進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第2溫度調(diào)節(jié)部。
[0019]也可以是，所述第1保持部具有:其他主體部，其用于對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引；多個(gè)其他銷，其設(shè)于所述其他主體部且與第1基板的背面相接觸；以及多個(gè)其他非接觸肋，其呈同心圓狀且環(huán)狀設(shè)于所述其他主體部的外周部，并且高度比所述其他銷的高度低，在相鄰的所述其他非接觸肋之間設(shè)有所述多個(gè)其他銷。
[0020]本發(fā)明的另一技術(shù)方案提供一種接合系統(tǒng)，其具有所述接合裝置，其特征在于，該接合系統(tǒng)包括:處理站，其具有所述接合裝置；以及輸入輸出站，其能夠分別保有多張第1基板、多張第2基板以及多張由第1基板和第2基板接合而成的重合基板并相對(duì)于所述處理站輸入輸出第1基板、第2基板以及重合基板，所述處理站包括:表面改性裝置，其用于對(duì)第1基板和第2基板的要被接合的表面進(jìn)行改性；表面親水化裝置，其用于使第1基板和第2基板的利用所述表面改性裝置進(jìn)行改性后的表面親水化；以及輸送裝置，其用于相對(duì)于所述表面改性裝置、所述表面親水化裝置以及所述接合裝置輸送第1基板、第2基板以及重合基板，在所述接合裝置中，將利用所述表面親水化裝置進(jìn)行了表面親水化的第1基板和第2基板彼此接合。
[0021 ]另外，本發(fā)明的又一技術(shù)方案提供一種接合方法，在該接合方法中，使用接合裝置將基板彼此接合，其特征在于，該接合裝置包括:第1保持部，其用于對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引而將該第1基板吸附保持于下表面；以及第2保持部，其設(shè)于所述第1保持部的下方，用于對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引而將該第2基板吸附保持于上表面，所述第2保持部具有:主體部，其用于對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引；多個(gè)銷，其設(shè)于所述主體部且與第2基板的背面相接觸，多個(gè)非接觸肋，其呈同心圓狀且呈環(huán)狀設(shè)于所述主體部的外周部，并且高度比所述銷的高度低，在相鄰的所述非接觸肋之間設(shè)有所述多個(gè)銷，所述接合方法包括以下工序:第1保持工序，在該第1保持工序中，利用所述第1保持部來(lái)對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引而保持第1基板；第2保持工序，在該第2保持工序中，利用所述第2保持部自第2基板的中心部朝向外周部去對(duì)第2基板依次進(jìn)行真空吸引而保持該第2基板；以及之后的接合工序，在該接合工序中，將由所述第1保持部保持的第1基板和由所述第2保持部保持的第2基板相對(duì)配置并將第1基板和第2基板接合。
[0022]也可以是，所述第2保持部還具有接觸肋，該接觸肋呈同心圓狀且環(huán)狀設(shè)于所述主體部的比所述非接觸肋靠?jī)?nèi)側(cè)的位置，并且高度與所述銷的高度相同，所述第2保持部能夠被設(shè)定為在所述接觸肋的內(nèi)側(cè)的吸引區(qū)域和所述接觸肋的外側(cè)的吸引區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域中對(duì)第2基板進(jìn)行真空吸引，在所述第2保持工序中，在所述內(nèi)側(cè)的吸引區(qū)域處吸附保持第2基板，之后，在所述外側(cè)的吸引區(qū)域處吸附保持第2基板。
[0023]也可以是，在所述第2保持工序中，自形成于所述主體部的設(shè)有所述多個(gè)非接觸肋的區(qū)域的吸引口對(duì)第2基板的外周部進(jìn)行真空吸引。
[0024]也可以是，所述主體部被劃分為呈同心圓狀的多個(gè)銷區(qū)域，在所述多個(gè)銷區(qū)域中，內(nèi)側(cè)的銷區(qū)域中的所述多個(gè)銷的間隔小于外側(cè)的銷區(qū)域中的所述多個(gè)銷的間隔，在所述接合工序中，對(duì)第1基板的中心部和第2基板的所述內(nèi)側(cè)的銷區(qū)域進(jìn)行按壓而使第1基板的中心部和第2基板的所述內(nèi)側(cè)的銷區(qū)域相抵接，之后，停止利用所述第1保持部對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引，自第1基板的中心部朝向外周部去將第1基板和第2基板依次接合。
[0025]也可以是，在所述接合工序中，一邊利用設(shè)于所述第2保持部的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)第2基板的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，一邊將第1基板和第2基板接合。另外，也可以是，所述溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)具有用于對(duì)第2基板的外周部進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第1溫度調(diào)節(jié)部和用于對(duì)第2基板的外周部?jī)?nèi)側(cè)的中央部進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的第2溫度調(diào)節(jié)部，在所述接合工序中，使所述第1溫度調(diào)節(jié)部的設(shè)定溫度高于所述第2溫度調(diào)節(jié)部的設(shè)定溫度。
[0026]也可以是，所述第1保持部具有:其他主體部，其用于對(duì)第1基板進(jìn)行真空吸引；多個(gè)其他銷，其設(shè)于所述其他主體部且與第1基板的背面相接觸；以及多個(gè)其他非接觸肋，其呈同心圓狀且環(huán)狀設(shè)于所述其他主體部的外周部，并且高度比所述其他銷的高度低，在相鄰的所述其他非接觸肋之間設(shè)有所述多個(gè)其他銷，在所述第1保持工序中，利用所述第1保持部自第1基板的中心部朝向外周部去對(duì)第1基