专利名称：接合装置控制装置及多层接合方法
技术领域：
本发明涉及接合装置控制装置及多层接合方法，尤其涉及将多个基板接合成一张基板时利用的接合装置控制装置及多层接合方法。
背景技术：
已知有一种将微小的电气部件、机械部件集成而得到的MEMS。作为该MEMS，例示有微型继电器、压力传感器、加速度传感器等。已知有使真空氛围中被活性化后的晶片表面彼此接触，来接合该晶片的常温接合。这样的常温接合适合制作该MEMS。该MEMS期望一个器件具备机构部分和电路部分的多功能化，在这样的常温接合时，期望将三张以上的晶片接合成一张基板。并且，这样的常温接合需要面向提高批量生产性，从而期望将三张以上的晶片更快速地接合。在日本特开2008-288384号公报中公开有可靠性高的三维层叠器件。该三维层叠器件是将多个半导体晶片层叠一体化后形成各器件的三维层叠器件，其特征在于，在相邻层叠的半导体晶片中，将一方的半导体晶片的接合部形成为凸状，将另一方的半导体晶片的接合部形成为凹状，并将所述一方的半导体晶片的凸状的接合部和所述另一方的半导体晶片的凹状的接合部直接接合而进行层叠。在日本特开平05-160340号公报中公开有能够将层间的元件的位置精密地对位并贴合的三维LSI用层叠装置。该三维LSI层叠装置具备具有X、Y、Z这三个轴和绕该各轴的旋转ΘΧ、θ Y、θ Z中的至少一个轴合计四个轴以上的控制轴的大行程低分解能的粗调台；具有Χ、Υ、Ζ这三个轴和绕该各轴的旋转ΘΧ、θ Y、θ Z这三个轴合计六个轴的控制轴的小行程高分解能的微调台；通过所述粗调台及微调台能够进行XY方向对位及Z方向的定位压抵的两片晶片；对两片晶片的垂直方向即Z方向的间隔进行检测的传感器；对晶片贴合时的载荷进行检测的测力传感器；对两片晶片的面内方向即XY方向的位置偏差进行检测的位置检测机构；通过粘接剂对两片晶片进行硬化粘接的硬化粘接机构；对两机构进行移动定位的移动机构，所述三维LSI层叠装置的特征在于，设有控制装置，该控制装置基于由所述位置检测机构检测出的两片晶片的XY方向的位置偏差，对所述粗调台及微调台进行闭环控制，从而进行两片晶片的XY方向位置对合，并且该控制装置基于由所述传感器检测出的间隔及由所述测力传感器检测出的载荷，对所述粗调台及微调台进行闭环控制，从而进行两片晶片的平行度调整及两片晶片的压抵。在日本特开2004-358602号公报中公开有能够在短时间内高成品率地制造高度为几100 μ m以上的层叠结构体的层叠结构体的制造方法。该层叠结构体的制造方法中，通过反复进行准备形成有与结构体的截面图案对应的多个截面图案构件的施主基板，在所述施主基板上对置配置靶基板，且将该靶基板与所述截面图案构件对位并压接后进行分离的处理，从而将所述截面图案构件转印、层叠并进行接合，所述层叠结构体的制造方法的特征在于，所述施主基板的准备包括在所述施主基板上形成对所述结构体的截面图案进行转印的转印图案层的第一工序；通过镀敷在所述转印图案层的与所述结构体的截面图案对应的空间部分形成所述多个截面图案构件的第二工序；除去所述转印图案层的第三工序。专利文献1日本特开2008-288384号公报专利文献2日本特开平05-160340号公报专利文献3日本特开2004-358602号公报
发明内容
本发明的课题在于提供一种将三张以上的基板快速地接合成一张接合基板的接合装置控制装置及多层接合方法。本发明的另一课题在于提供一种将三张以上的基板更低成本地接合的接合装置控制装置及多层接合方法。本发明的再一课题在于提供一种防止三张以上的基板的位置错动的接合装置控制装置及多层接合方法。以下，将实施方式·实施例中使用的符号带上括号使用，来记载用于解决课题的机构。该符号是为了使权利要求书的记载与实施方式 实施例的记载的对应清楚而附加的符号，绝不可用于权利要求书所记载的发明的技术的范围的解释。本发明的多层接合方法包括通过在接合腔室的内部将第一基板和中间基板接合来制作第一接合基板的步骤；在该接合腔室的内部配置该第一接合基板时将第二基板搬入该接合腔室的内部的步骤；通过在该接合腔室的内部将该第一接合基板和该第二基板接合来制作第二接合基板的步骤。根据这样的多层接合方法，该第一基板在与该中间基板接合后不用从该接合腔室取出就能够与该第二基板接合。因此，能够快速地制作该第二接合基板，且能够低成本地制作。优选的是，该中间基板以该中间基板载置在中间卡盘上的状态被搬入该接合腔室的内部。该第一基板和该中间基板以该中间基板载置在该中间卡盘上的状态接合。在该第一基板和该中间基板接合后，该中间卡盘以在该中间卡盘上未载有该第一接合基板的状态被从该接合腔室的内部搬出。在该中间卡盘被从该接合腔室的内部搬出后，该第二基板以该第二基板载置在卡盘上的状态被搬入该接合腔室的内部。该第一接合基板和该第二基板以该第二基板载置在该卡盘上的状态接合。优选在该第二基板与该第一接合基板接合时施加在该第二基板和该第一接合基板上的载荷比在该第一基板和该中间基板接合时施加在该第一基板和该中间基板上的载荷大。优选本发明的多层接合方法还包括在该第一基板和该中间基板接合前，使该第一基板的与该中间基板对置的面和该中间基板的与该第一基板对置的面活性化的步骤；在该第一接合基板和该第二基板接合前，使该第一接合基板的与该第二基板对置的面和该第二基板的与该第一接合基板对置的面活性化的步骤。优选本发明的多层接合方法还包括在该第一基板和该中间基板接合前，使该第一基板与该中间基板进行位置对合的步骤；在该第一接合基板和该第二基板接合前，使该第一接合基板与该第二基板进行位置对合的步骤。优选本发明的多层接合方法还包括通过对接合两张基板而制作的第三接合基板进行加工，来制作该中间基板的步骤。
优选本发明的多层接合方法还包括通过切割该第二接合基板来制作多个产品的步骤。本发明的多层接合方法还包括在该卡盘配置在加载锁定腔室的内部的情况下，当该第二基板载置在该卡盘上时，对该加载锁定腔室的内部进行减压的步骤。在该加载锁定腔室的内部被减压后，该第二基板被从该加载锁定腔室的内部向该接合腔室的内部搬入。 该卡盘形成有突出部分，在该第二基板载置在该卡盘上时，该突出部分与该第二基板接触。 该突出部分在该第二基板载置在该卡盘上时，形成将由该卡盘和该第二基板夹着的空间与外部连接的流路。在该加载锁定腔室的内部的氛围被减压时，填充到该空间的气体通过该流路而被向外部排出。因此，这样的卡盘能够防止在该氛围被减压时，该气体使该第二基板相对于该卡盘移动。本发明的接合装置控制装置具备驱动部，其对压接机构进行控制，以在接合腔室的内部将第一基板和中间基板接合；搬送部，在将该第一基板和该中间基板接合而形成的第一接合基板配置在该接合腔室的内部时，该搬送部对搬送装置进行控制，以将第二基板搬入该接合腔室的内部。该驱动部再对该压接机构进行控制，以在该接合腔室的内部将该第一接合基板和该第二基板与第二接合基板接合。根据这样的接合装置控制装置，该第一基板在与该中间基板接合后不用从该接合腔室取出就能够与该第二基板接合。因此，能够快速地制作该第二接合基板，且能够低成本地制作。优选的是，该中间基板以该中间基板载置在中间卡盘上的状态被搬入该接合腔室的内部。该第一基板和该中间基板以该中间基板载置在该中间卡盘上的状态接合。在该第一基板和该中间基板接合后，该中间卡盘以在该中间卡盘上未载有该第一接合基板的状态被从该接合腔室的内部搬出。在该中间卡盘被从该接合腔室的内部搬出后，该第二基板以该第二基板载置在卡盘上的状态被搬入该接合腔室的内部，该第一接合基板和该第二基板以该第二基板载置在该卡盘上的状态接合。优选该驱动部对该压接机构进行驱动，以使在该第二基板与该第一接合基板接合时施加在该第二基板和该第一接合基板上的载荷比在该第一基板和该中间基板接合时施加在该第一基板和该中间基板上的载荷大。本发明的接合装置控制装置还具备活性化部，该活性化部对活性化装置进行控制，以在该第一基板和该中间基板接合前，使该第一基板的与该中间基板对置的面和该中间基板的与该第一基板对置的面活性化。该活性化部再对该活性化装置进行控制，以在该第一接合基板和该第二基板接合前，使该第一接合基板的与该第二基板对置的面和该第二基板的与该第一接合基板对置的面活性化。本发明的接合装置控制装置还具备位置对合部，该位置对合部对位置对合机构进行控制，以在该第一基板和该中间基板接合前，使该第一基板与该中间基板进行位置对合。 该位置对合部再对该位置对合机构进行控制，以在该第一接合基板和该第二基板接合前， 使该第一接合基板与该第二基板进行位置对合。在该卡盘配置在加载锁定腔室的内部的情况下，当该第二基板载置在该卡盘上时，该搬送部对该加载锁定腔室的内部进行减压。在该加载锁定腔室的内部被减压后，该第二基板被从该加载锁定腔室的内部向该接合腔室的内部搬入。该卡盘形成有突出部分，在该第二基板载置在该卡盘上时，该突出部分与该第二基板接触。该突出部分在该第二基板载置在该卡盘上时，形成将由该卡盘和该第二基板夹着的空间与外部连接的流路。在该加载锁定腔室的内部的氛围被减压时，填充到该空间中的气体通过该流路而被向外部排出。 因此，这样的卡盘能够防止在该氛围被减压时，该气体使该第二基板相对于该卡盘移动。本发明的接合装置控制装置及多层接合方法能够将三张以上的基板快速地接合成一张接合基板。
图1是表示接合装置的剖视图。图2是表示台滑架的立体图。图3是表示搬送装置的手部的俯视图。图4是表示上卡盘的俯视图。图5是表示晶片定位销的剖视图。图6是表示上卡盘的剖视图。图7是表示定位用销的剖视图。图8是表示下卡盘的俯视图。图9是表示下卡盘的剖视图。图10是表示对准机构的俯视图。图11是表示本发明的接合装置控制装置的框图。图12是表示使用接合装置执行的动作的流程图。图13是表示步骤Sl中的接合对象的状态的例子的侧视图。图14是表示步骤S3中的接合对象的状态的例子的侧视图。图15是表示步骤S3中的接合对象的另一状态的例子的侧视图。图16是表示步骤S4中的接合对象的状态的例子的侧视图。图17是表示步骤S12中的接合对象的状态的例子的侧视图。图18是表示步骤S13中的接合对象的状态的例子的侧视图。图19是表示步骤S13中的接合对象的另一状态的例子的侧视图。图20是表示步骤S14中的接合对象的状态的例子的侧视图。图21是表示步骤Sl中的接合对象的另一状态的例子的侧视图。图22是表示比较例的在卡盘上载有晶片的状态的剖视图。
具体实施例方式参照附图，对本发明的接合装置控制装置的实施方式进行记载。如图1所示，该接合装置控制装置10适用于接合系统。即，该接合系统具备接合装置控制装置10和接合装置1。接合装置1具备接合腔室2和加载锁定腔室3。接合腔室2和加载锁定腔室3是对内部进行密封以与环境隔离的容器。接合装置1还具备闸阀5。闸阀5夹设在接合腔室2 与加载锁定腔室3之间。间阀5通过接合装置控制装置10进行控制，从而关闭将接合腔室 2的内部与加载锁定腔室3的内部连接的闸门，或者打开该闸门。加载锁定腔室3具备未图示的盖。该盖关闭将加载锁定腔室3的外部与内部连接的闸门，或者打开该闸门。加载锁定腔室3具备真空泵4。真空泵4通过接合装置控制装置10进行控制，从而将气体从加载锁定腔室3的内部排出。作为真空泵4，例示有涡轮分子泵、低温泵、油扩散泵。加载锁定腔室3在内部还具备搬送机构6。搬送机构6通过接合装置控制装置10进行控制，从而经由闸阀5将配置在加载锁定腔室3的内部的晶片向接合腔室2搬送，或者经由闸阀5将配置在接合腔室2中的晶片向加载锁定腔室3的内部搬送。接合腔室2具备真空泵9。真空泵9通过接合装置控制装置10进行控制，从而将气体从接合腔室2的内部排出。作为真空泵9，例示有涡轮分子泵、低温泵、油扩散泵。接合腔室2还具备台滑架45和位置对合机构12。台滑架45配置在接合腔室2的内部，被支承为能够沿水平方向平行移动，且能够以平行于铅垂方向的旋转轴为中心而进行旋转移动。并且，位置对合机构12通过接合装置控制装置10进行控制，从而驱动台滑架 45，以使台滑架45沿水平方向平行移动，或者使台滑架45以平行于铅垂方向的旋转轴为中心而进行旋转移动。接合腔室2还具备压接机构11、压接轴13、静电吸盘18、载荷计19。压接轴13被支承为相对于接合腔室2能够沿铅垂方向平行移动。静电吸盘18配置在压接轴13的下端，在与位置对合机构12对置的面上具备电介质层。静电吸盘18通过接合装置控制装置 10进行控制，从而在静电力的作用下保持晶片。压接机构11通过接合装置控制装置10进行控制，从而使压接轴13相对于接合腔室2而沿铅垂方向平行移动。压接机构11还对配置静电吸盘18的位置进行测定，并将该位置向接合装置控制装置10输出。载荷计19通过测定施加在压接轴13上的载荷，来测定施加在由静电吸盘18保持的晶片上的载荷，并将该载荷向接合装置控制装置10输出。接合腔室2还具备离子枪14和电子源15。在静电吸盘18配置在上方时，离子枪 14配置成朝向位置对合机构12与静电吸盘18之间的空间。离子枪14通过接合装置控制装置10进行控制，从而将氩离子通过位置对合机构12与静电吸盘18之间的空间并沿着与接合腔室2的内侧表面交叉的照射轴加速放出。离子枪14还具备未图示的金属靶。该金属靶配置在该氩离子照射的位置。需要说明的是，该金属靶在不需要使金属附着于晶片的接合面时也可以省略。电子源15与离子枪14同样，配置成朝向位置对合机构12与静电吸盘18之间的空间。电子源15通过接合装置控制装置10进行控制，从而将电子通过位置对合机构12与静电吸盘18之间的空间并沿着与接合腔室2的内侧表面交叉的另一照射轴加速放出。图2表示台滑架45。台滑架45大致形成为圆盘状。台滑架45配置成其圆盘的轴与铅垂方向平行，且在该圆盘的上侧的面上形成有平坦的支承面46。台滑架45在支承面46 上形成有多个对准用孔47。台滑架45在支承面46的外周部还形成有多个定位销48-1 48-2。多个定位销48-1 48-2分别为圆形且形成为前端变细的突起。图3表示搬送机构6所具备的手部17。手部17形成有爪21_1、21_2。爪21_1、 21-2分别形成为板状。爪21-1、21-2以沿着一个水平面的方式配置。爪21-1具有直线状的边缘25-1。爪21-2具有直线状的边缘25-2。爪21_1、21_2以边缘25_1与边缘25_2对置且边缘25-1与边缘25-2平行的方式配置。爪21-1在边缘25-1的局部形成有切口 49_1。 爪21-2在边缘25-2的局部形成有切口 49-2。切口 49_2形成为与切口 49_1对置。图4表示上卡盘7。上卡盘7由铝或不锈钢形成，大致形成为圆盘状，被利用于载置上晶片。上卡盘7形成有多个定位孔53-1 53-2和多个对准用孔M。多个定位孔53-1 53-2形成为圆形，且形成在该圆盘的外周附近。多个定位孔53-1 53_2的直径分别与台滑架45的定位销48-1 48-2的直径大致相等。多个定位孔53_1 53_2还形成为定位孔53-1与定位孔53-2的距离和定位销48-1与定位销48_2的距离一致。S卩，多个定位孔53-1 53-2配置成在上卡盘7放置在台滑架45上时，与多个定位销48_1 48_2 嵌合。即，上卡盘7在以使多个定位销48-1 48-2与多个定位孔53-1 53_2嵌合的方式放置在台滑架45上时，被载置到台滑架45的固定位置。多个对准用孔M以贯通的方式形成。多个对准用孔M形成为在上卡盘7放置在台滑架45上时，分别与台滑架45的多个对准用孔47连接。多个对准用孔M还形成为在上卡盘7载有上晶片时，与该上晶片上形成的对准标记一致。上卡盘7在其圆盘的上侧的面上还形成有多个突出部分51-1 51-4和多个晶片定位销52-1 52-3。多个突出部分51-1 51_4形成为从该圆盘的上侧的面突出的突起， 并沿着载置在上卡盘7上的上晶片的外周形成，且上端沿着一个平面形成。多个晶片定位销52-1 52-3形成为从该圆盘的上侧的面突出的突起，并沿着载置在上卡盘7上的上晶片的外周形成。尤其是晶片定位销52-2 52-3形成为沿着载置在上卡盘7上的上晶片的定向平面。此时，上晶片在以定向平面与晶片定位销52-2 52-3相接且外周与晶片定位销52-1相接的方式载置在上卡盘7上时，被载置到上卡盘7的固定位置。上卡盘7形成有多个突出部分51-1 51-4，从而在上晶片载置到该上卡盘7的固定位置上时，形成使由上卡盘7与上晶片夹着的空间与外部相通的流路。即，多个突出部分51-1 51-4形成为彼此不相连。并且，多个晶片定位销52-1 52-3形成为比多个突出部分51_1 51_4高，且比多个突出部分51-1 51-4的高度与该上晶片的厚度之和低。即，如图5所示，多个突出部分51-1 51-4形成为在上卡盘7上载有上晶片时，和上晶片的与上卡盘7对置的面的外周接触。多个晶片定位销52-1 52-3形成为在上卡盘7上载有上晶片时，与上晶片的侧面接触。多个晶片定位销52-1 52-3形成为在上卡盘7上载有上晶片时，不会从上晶片的与上卡盘7对置的面的背面突出。如图6所示，上卡盘7由凸缘部分56和主体部分57形成。主体部分57形成为圆柱状。该圆柱的直径比手部17的边缘25-1与边缘25-2的的间隔小。凸缘部分56以从主体部分57的圆柱的侧面伸出的方式形成，并形成为圆盘状。其圆盘的直径比手部17边缘 25-1与边缘25-2的间隔大。即，上卡盘7通过将凸缘部分56载置在爪21-1 21-2上而被搬送机构6把持。如图7所示，上卡盘7还形成有定位用销59。定位用销59形成为从朝向凸缘部分56的下侧的面突出的突起。定位用销59的直径与切口 49-1 49-2的直径大致相等。 定位用销59在关于凸缘部分56的圆盘的中心彼此对称的两个部分上形成有两个。即，定位用销59形成为在上卡盘7被搬送机构6把持时，分别与爪21-1 21-2的切口 49_1 49-2嵌合。此时，上卡盘7在以分别与爪21-1 21-2的切口 49_1 49_2嵌合的方式被搬送机构6把持时，被把持在手部17的固定位置。图8表示下卡盘8。下卡盘8由铝或不锈钢形成，大致形成为圆盘状，利用于载置下晶片。下卡盘8形成有多个定位孔63-1 63-2和多个对准用孔64。多个定位孔63_1 63-2形成为圆形，且形成在该圆盘的外周附近。多个定位孔63-1 63-2的直径分别与台滑架45的定位销48-1 48-2的直径大致相等。多个定位孔63_1 63_2还形成为定位孔63-1与定位孔63-2的距离和定位销48-1与定位销48_2的距离一致。即，多个定位孔 63-1 63-2配置成在下卡盘8放置在台滑架45上时，与多个定位销48_1 48_2嵌合。 即，下卡盘8在以多个定位销48-1 48-2与多个定位孔63-1 63_2嵌合的方式放置在台滑架45上时，被载置到台滑架45的固定位置。多个对准用孔64以贯通的方式形成。多个对准用孔64形成为在下卡盘8放置在台滑架45上时，分别与台滑架45的多个对准用孔47连接。多个对准用孔64还形成为在下卡盘8上载有下晶片时，与该下晶片上形成的对准标记一致。下卡盘8在其圆盘的上侧的面上还形成有突出部分61和多个晶片定位销62-1 62-3。突出部分61形成为从该圆盘的上侧的面突出的突起，并形成为与下卡盘8上载置的下晶片的形状大致相同的形状，且上端沿着一个平面。突出部分61在上端形成有槽65。槽 65在上端形成为格子状。槽65还形成为与突出部分61的侧面相连。多个晶片定位销62-1 62-3形成为从该圆盘的上侧的面突出的突起，并形成为沿着载置在下卡盘8上的下晶片的外周。尤其是晶片定位销62-2 62-3形成为沿着载置在下卡盘8上的下晶片的定向平面。此时，下晶片在以定向平面与晶片定位销62-2 62-3 相接且外周与晶片定位销62-1相接的方式载置在下卡盘8上时，被载置到下卡盘8的固定位置。并且，多个晶片定位销62-1 62-3形成为比突出部分61高，且比突出部分61的高度与该下晶片的厚度之和低。即，突出部分61形成为在下卡盘8上载有下晶片时，和该下晶片的与下卡盘8对置的面的大部分接触。多个晶片定位销62-1 62-3形成为在下卡盘8上载有下晶片时，与该下晶片的侧面接触。多个晶片定位销62-1 62-3形成为在下卡盘8上载有下晶片时，不会从该下晶片的与下卡盘8对置的面的背面突出。如图9所示，下卡盘8由凸缘部分66和主体部分67形成。主体部分67形成为圆柱状。该圆柱的直径比边缘25-1与边缘25-2的间隔小。凸缘部分66形成为从主体部分 67的圆柱的侧面伸出，并形成为圆盘状。该圆盘的直径比边缘25-1与边缘25-2的间隔大。 即，下卡盘8通过使凸缘部分66载置在爪21-1 21-2上而被搬送机构6把持。下卡盘8与上卡盘7同样，还形成有定位用销。该定位用销形成为从朝向凸缘部分 66的下侧的面突出的突起。该定位用销的直径与切口 49-1 49-2的直径大致相等。该定位用销在关于凸缘部分66的圆盘的中心相互对称的两个部分上形成有两个。即，该定位用销形成为在下卡盘8被搬送机构6把持时，分别与爪21-1 21-2的切口 49-1 49_2嵌合。此时，下卡盘8在以分别与爪21-1 21-2的切口 49-1 49_2嵌合的方式被搬送机构6把持时，被把持在手部17的固定位置。如图10所示，接合装置1还具备两个对准机构91-1 91-2。对准机构91_1 91-2配置在接合腔室2的外侧，且配置在台滑架45的与静电吸盘18对置侧的相反侧。对准机构91-1 91-2分别具有光源92、镜筒93和照相机94。光源92、镜筒93、照相机94 固定于接合腔室2。光源92通过接合装置控制装置10进行控制，从而生成通过硅基板的红外线。作为该红外线的波长，例示有Iym以上的波长。镜筒93将由光源92生成的红外线的方向改变成铅垂方向，并朝向台滑架45的多个对准用孔47照射该红外线。镜筒93还使从台滑架45的多个对准用孔47朝向镜筒93行进的红外线透过照相机94。照相机94通过接合装置控制装置10进行控制，从而基于透过镜筒93的红外线而生成图像，并将表示该图像的电信号向接合装置控制装置10输出。图11表示接合装置控制装置10。接合装置控制装置10具备未图示的CPU、存储装置、移动存储驱动器、输入装置、接口。该CPU执行安装在接合装置控制装置10中的计算机程序，从而对该存储装置、输入装置、接口进行控制。该存储装置记录该计算机程序，并暂时地记录由该CPU生成的信息。该移动存储驱动器在插入有记录介质时，被利用于读出记录在该记录介质中的数据。尤其是该移动存储驱动器在插入有记录了计算机程序的记录介质的情况下，在将该计算机程序向接合装置控制装置10安装时被利用。该输入装置通过使用者操作而生成信息，并将该信息向该CPU输出。作为该输入装置，例示有键盘。该接口将由与接合装置控制装置10连接的外部设备生成的信息向该CPU输出，并将由该CPU生成的信息向该外部设备输出。该外部设备包括真空泵4、搬送机构6、真空泵9、压接机构11、位置对合机构12、离子枪14、电子源15、静电吸盘18、载荷计19、光源92、照相机94。安装在接合装置控制装置10中的计算机程序由用于使接合装置控制装置10实现多个功能的多个计算机程序形成。该多个功能包括搬送部31、驱动部32、吸盘控制部33、活性化部34、位置对合部35。搬送部31关闭闸阀5。搬送部31在关闭闸阀5时，还利用真空泵4在加载锁定腔室3的内部生成规定的真空度的预备氛围，或者在加载锁定腔室3的内部生成大气压氛围。 在加载锁定腔室3的内部生成该规定的真空度的氛围时，搬送部31打开闸阀5，或者关闭闸阀5。搬送部31在打开闸阀5时，利用搬送机构6将配置在加载锁定腔室3的内部的台滑架45向位置对合机构12搬送，或者利用搬送机构6将由位置对合机构12保持的台滑架 45向加载锁定腔室3的内部搬送。驱动部32对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18平行移动。驱动部32还算出静电吸盘18到达规定的位置的时刻，并对压接机构11进行控制，以在该时刻使静电吸盘 18停止。驱动部32基于由载荷计19测定的载荷，来算出该测定的载荷到达规定的载荷的时刻，并对压接机构11进行控制，以在该时刻使静电吸盘18停止。吸盘控制部33对静电吸盘18进行控制，以使静电吸盘18保持晶片或者使静电吸盘18不保持晶片。在关闭闸阀5时，活性化部34利用真空泵9在接合腔室2的内部生成规定的真空度的接合氛围。在接合腔室2的内部生成该接合氛围时，活性化部34还利用离子枪14朝向上晶片与下晶片之间放出氩离子。在正放出该氩离子时，活性化部34还利用电子源15 朝向上晶片与下晶片之间放出电子。在载有上晶片的上卡盘7载置在台滑架45上时，位置对合部35对位置对合机构 12进行控制，以将上晶片的水平方向的位置配置到规定的位置。在静电吸盘18保持上晶片的情况下，当载有下晶片的下卡盘8载置在台滑架45上时，位置对合部35还对压接机构 11进行控制，以使上晶片与下晶片接近到规定的距离。在上晶片与下晶片分离成该规定的距离时，位置对合部35再对位置对合机构12进行控制，以使下晶片相对于上晶片的水平方向的位置配置到规定的位置。本发明的接合方法的实施方式具备利用接合装置1执行的动作和不利用接合装置1执行的动作。
图12表示利用接合装置1执行的动作。作业者首先关闭闸阀5，并利用真空泵9 在接合腔室2的内部生成真空氛围，在加载锁定腔室3的内部生成大气压氛围。作业者以使定向平面与晶片定位销52-2 52-3相接且使外周与晶片定位销52-1相接的方式将上晶片载置在上卡盘7上。作业者以使定向平面与晶片定位销62-2 62-3相接且使外周与晶片定位销62-1相接的方式将下晶片载置在下卡盘8上。这样的下卡盘8准备多个。作业者打开加载锁定腔室3的盖，将上卡盘7配置到加载锁定腔室3的内部，并将多个下卡盘 8配置到加载锁定腔室3的内部。接着，作业者关闭加载锁定腔室3的盖，从而在加载锁定腔室3的内部生成真空氛围。接合装置控制装置10在加载锁定腔室3的内部生成真空氛围后，打开闸阀5。接合装置控制装置10首先将上晶片保持于静电吸盘18。接合装置控制装置10对搬送机构 6进行控制，以将载有上晶片的上卡盘7从加载锁定腔室3搬送到台滑架45上。接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以使搬送机构6的手部17下降。此时，多个定位孔 53-1 53-2分别与台滑架45的多个定位销48_1 48_2嵌合，而上卡盘7被保持到台滑架45上(步骤Si)。接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以使搬送机构6的手部 17向加载锁定腔室3的内部退避。接着，接合装置控制装置10对对准机构91-1 91-2进行控制，以拍摄在上晶片上形成的对准标记的图像。接合装置控制装置10基于该图像来对位置对合机构12进行控制，以将上晶片的水平方向的位置配置到规定的位置(步骤S2)。接着，接合装置控制装置 10对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18向铅垂下方下降。接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以在静电吸盘18接触上晶片时使静电吸盘18停止，并对静电吸盘 18进行控制，以使静电吸盘18保持上晶片。此时，由于上卡盘7的多个晶片定位销52-1 52-3形成为不从上晶片突出，因此不与静电吸盘18接触。因此，接合装置1能够使上晶片更可靠地与静电吸盘18接触，并能够将上晶片更可靠地保持于静电吸盘18。接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使上晶片离开上卡盘7，即，使静电吸盘18向铅垂上方上升。在上晶片离开上卡盘7后，接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以将未载有上晶片的上卡盘7从台滑架45向加载锁定腔室3的内部搬送(步骤S3)。在使上晶片保持于静电吸盘18后，接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制， 以将载有下晶片的下卡盘8从加载锁定腔室3搬送到台滑架45上。接合装置控制装置10 对搬送机构6进行控制，以使搬送机构6的手部17下降。此时，多个定位孔63-1 63-2分别与台滑架45的多个定位销48-1 48-2嵌合，而下卡盘8被保持到台滑架45上。接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以使搬送机构6的手部17向加载锁定腔室3的内部退避。接着，接合装置控制装置10关闭闸阀5，并对真空泵9进行控制，以在接合腔室 2的内部生成规定的真空度的接合氛围(步骤S4)。接着，接合装置控制装置10对对准机构91-1 91-2进行控制，以拍摄在下晶片上形成的对准标记的图像。接合装置控制装置10基于该图像而对位置对合机构12进行控制，以将下晶片的水平方向的位置配置到规定的位置(步骤S5)。当接合腔室2的内部生成该接合氛围时，在由静电吸盘18保持的上晶片和由台滑架45保持的下晶片分离的状态下， 接合装置控制装置10对离子枪14进行控制，以朝向上晶片与下晶片之间放出粒子(步骤 S6)。该粒子向上晶片和下晶片照射，除去在它们表面上形成的氧化物等，并除去附着在它们表面上的杂质。接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18向铅垂下方下降到规定的位置。接合装置控制装置10再对压接机构11进行控制，以使上晶片与下晶片离开规定的距离，即，使静电吸盘18在规定的位置停止(步骤S7)。接着，接合装置控制装置 10对对准机构91-1 91-2进行控制，以拍摄显现出在上晶片上形成的对准标记和在下晶片上形成的对准标记的图像。接合装置控制装置10基于该拍摄的图像来对位置对合机构 12进行控制，以使上晶片和下晶片按照设计进行接合(步骤S9)。在上晶片和下晶片接合后再接合下晶片和另外的下晶片时(步骤SlO为YES)，接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使上晶片与下晶片接触，即，使静电吸盘18 向铅垂下方下降(步骤SU)。上晶片和下晶片通过该接触而接合，生成一张接合晶片。此时，由于下卡盘8的多个晶片定位销62-1 62-3形成为不从下晶片突出，因此不与静电吸盘18或上晶片接触。因此，接合装置1能够使下晶片更可靠地与上晶片接触，并能够使上晶片和下晶片更可靠地接合。并且，此时，下卡盘8的突出部分61与下晶片的大致全部接触。因此，下晶片能够防止因接合时施加的载荷而破损的情况，接合装置1能够对上晶片和下晶片施加更大的载荷。接合装置控制装置10对静电吸盘18进行控制，以使该接合晶片离开下卡盘8，即， 使该接合晶片成为保持于静电吸盘18的状态，并对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18 向铅垂上方上升。接着，接合装置控制装置10打开闸阀5，并对搬送机构6进行控制，以将下卡盘8从台滑架45向加载锁定腔室3搬送。在未载有该接合晶片的下卡盘8被搬送到加载锁定腔室3后，接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以将载有下晶片的下卡盘8从加载锁定腔室3搬送到台滑架45上。接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制， 以使搬送机构6的手部17下降。此时，多个定位孔63-1 63-2分别与台滑架45的多个定位销48-1 48-2嵌合，而下卡盘8被保持到台滑架45上。接合装置控制装置10对搬送机构6进行控制，以使搬送机构6的手部17向加载锁定腔室3的内部退避。接着，接合装置控制装置10关闭闸阀5，并对真空泵9进行控制，以在接合腔室2的内部生成规定的真空度的接合氛围(步骤S13)。接着，接合装置控制装置10对对准机构91-1 91-2进行控制，以拍摄在下晶片上形成的对准标记的图像。接合装置控制装置10基于该图像对位置对合机构12进行控制， 以将下晶片的水平方向的位置配置到规定的位置(步骤S5)。当接合腔室2的内部生成该接合氛围时，在由静电吸盘18保持的该接合晶片和由台滑架45保持的下晶片分离的状态下，接合装置控制装置10对离子枪14进行控制，以朝向该接合晶片与下晶片之间放出粒子 (步骤S6)。该粒子向该接合晶片和下晶片照射，除去在它们表面上形成的氧化物等，并除去附着在它们表面上的杂质。接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18向铅垂下方下降到规定的位置。接合装置控制装置10再对压接机构11进行控制，以使该接合晶片与下晶片离开规定的距离，即，使静电吸盘18在规定的位置停止(步骤S7)。接着，接合装置控制装置10对对准机构91-1 91-2进行控制，以拍摄显现出在该合晶片上形成的对准标记和在下晶片上形成的对准标记的图像。接合装置控制装置10基于该拍摄的图像来对位置对合机构12进行控制，以使该接合晶片和下晶片按照设计进行接合(步骤S9)。
在该接合晶片与下晶片接合后不再接合下晶片和另外的下晶片时(步骤SlO为 NO)，接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使该接合晶片与下晶片接触，即，使静电吸盘18向铅垂下方下降。该接合晶片与下晶片通过该接触而接合，生成一片其它的接合晶片。接合装置控制装置10还对静电吸盘18进行控制，以将接合晶片从静电吸盘18解吸(步骤S14)。根据这样的动作，步骤S12中制作的接合晶片在不从接合腔室2取出的情况下就能够再接合其它晶片。因此，根据这样的动作，与接合一对晶片的接合方法相比，能够更快速地接合三张以上的晶片，且能够以更低成本接合三张以上的晶片。接合装置控制装置10对压接机构11进行控制，以使静电吸盘18向铅垂上方上升。接着，接合装置控制装置10打开闸阀5，并对搬送机构6进行控制，以将载有该接合晶片的下卡盘8从台滑架45向加载锁定腔室3搬送。接合装置控制装置10关闭闸阀5，并对真空泵4进行控制，以在加载锁定腔室3的内部生成大气压氛围。在加载锁定腔室3的内部生成大气压氛围后，作业者打开加载锁定腔室3的盖，将该接合晶片取出(步骤S15)。例如，使用者再将三张的晶片(晶片82、晶片84、晶片86)接合成一张接合晶片时，准备三个卡盘(卡盘81、卡盘83、卡盘8 。使用者将晶片82载置在卡盘81上，将晶片 84载置在卡盘83上，将晶片86载置在卡盘85上。作为卡盘81，例示有上卡盘7。作为卡盘83，例示有下卡盘8。作为卡盘85，例示有下卡盘8。在执行步骤Sl后，如图13所示，载有晶片82的卡盘81载置在台滑架45上，什么都未吸附的静电吸盘18配置在离开台滑架45的位置。在步骤S3中，如图14所示，在载置于台滑架45上的卡盘81上载置的晶片82与静电吸盘18接触，晶片82被静电吸盘18吸附。在执行步骤S3后，如图15所示，什么都未载置的卡盘81载置在台滑架45上，吸附有晶片82的静电吸盘18配置在离开台滑架45的位置。在执行步骤S4后，如图16所示，载有晶片84的卡盘83载置在台滑架45上，吸附有晶片82的静电吸盘18配置在离开台滑架45的位置。在步骤S12中，如图17所示，载置在卡盘83上的晶片84与静电吸盘18所吸附的晶片82接触。在执行步骤S12后，如图18所示，由晶片84和晶片82形成接合晶片87，什么都未载置的卡盘83载置在台滑架45上，吸附有接合晶片87的静电吸盘18配置在离开台滑架 45的位置。在执行步骤S13后，如图19所示，载有晶片86的卡盘85载置在台滑架45上，吸附有接合晶片87的静电吸盘18配置在离开台滑架45的位置。由于在晶片86后没有接合的另外的晶片，因此不执行步骤S12，而执行步骤S14。 在步骤S14中，如图20所示，载置在卡盘85上的晶片86与静电吸盘18所吸附的接合晶片 87接触。在执行步骤S14后，如图21所示，由接合晶片87和晶片86形成接合晶片88，载有接合晶片88的卡盘85载置在台滑架45上，什么都未吸附的静电吸盘18配置在离开台滑架45的位置。根据这样的动作，由晶片82和晶片84形成的接合晶片87在不从接合腔室2取出的情况下就能够与晶片86接合。因此，根据这样的动作，与接合一对晶片的接合方法相比， 能够更快速地接合三张以上的晶片，且能够以更低成本接合三张以上的晶片。不使用接合装置1执行的动作包括制作接合对象即晶片的动作、对接合晶片进行切割的动作。在制作该接合对象即晶片的动作中，制作上晶片和下晶片，例如，制作图13 图 21的晶片82、晶片84、晶片86。需要说明的是，作为晶片84或晶片86，也能够适用通过利用接合装置1将两片晶片接合而制作的晶片。另外，作为晶片84或晶片86，也可以适用通过加工该接合晶片而制作的晶片。若将这样的晶片适用作为晶片84或晶片86，则能够以配置多个接合面的顺序和形成该多个接合面的顺序不同的方式接合多个晶片，从而能够使接合的方式多样化。在对接合晶片进行切割的动作中，将利用接合装置1制作的接合晶片分割成多个器件。即，利用接合装置1执行的动作适合制作形成为多个器件的接合晶片。如图22所示，例示为上晶片和下晶片的晶片70存在变形的情况。在晶片70载置到例示为上卡盘7和下卡盘8的卡盘71上时，在晶片70与卡盘71之间形成空间72。在没有将空间72和外部连接的流路的情况下，当配置有晶片70和卡盘71的氛围被减压时，存在填充到空间72中的空气将晶片70抬起，使晶片70沿卡盘71的表面移动的情况。填充到由上卡盘7和上晶片夹着的空间中气体通过多个突出部分51-1 51-4的间隙而被向外部排气。这样的排气防止由上卡盘7和上晶片夹着的气体将上晶片抬起，进而防止上晶片在上卡盘7上移动。并且，填充到由下卡盘8和下晶片夹着的空间的气体通过槽65而被向外部排气。这样的排气防止由下卡盘8和下晶片夹着的气体将下晶片抬起， 进而防止下晶片在下卡盘8上移动。需要说明的是，本发明的多层接合方法也可以使用已述的实施方式中的对准机构 91-1 91-2配置在其它位置的其它的接合装置执行。作为该位置，例示有与位置对合机构 12相比更靠近静电吸盘18的位置、例如静电吸盘18的上方。本发明的多层接合方法在适用于这样的接合装置时，也与已述的实施方式同样，能够更快速地接合三张以上的晶片。需要说明的是，本发明的多层接合方法的另一实施方式中省略了已述的实施方式中的步骤S2、步骤S5、步骤S7、步骤S9。这样的多层接合方法能够在晶片的接合不需要高精度的对准时适用，与已述的实施方式同样，能够更快速地接合三张以上的晶片，并能够以更低的成本接合三张以上的晶片。需要说明的是，本发明的多层接合方法的再一实施方式中，使已述的实施方式中的搬送机构6与晶片直接接触来搬送该晶片，使台滑架45与晶片直接接触来保持该晶片。 这样的多层接合方法与已述的实施方式同样，能够更快速地接合三张以上的晶片。并且，这样的多层接合方法不需要回收卡盘，与已述的实施方式相比，能够更快速地接合三张以上的晶片。并且，这样的多层接合方法不需要卡盘，从而能够以更低的成本接合三张以上的晶片。需要说明的是，本发明的多层接合方法的再一实施方式中，将多个晶片层叠在铅垂下侧。根据这样的多层接合方法，由搬送机构6搬入到接合腔室2中的晶片不由台滑架 45支承，而在空中向静电吸盘2转交，从而由静电吸盘2保持。接着，由静电吸盘2保持的晶片与由台滑架45支承的另一晶片接合。在将该接合后的晶片支承于台滑架45时，再将再一晶片由静电吸盘2同样地保持，并将该接合后的晶片与由静电吸盘2保持的晶片接合。 这样的多层接合方法与已述的实施方式中的多层接合方法同样，能够以更低的成本接合三张以上的晶片。然而，在空中将晶片从该搬送机构6向静电吸盘2转交非常难以控制，成为不稳定的动作。因此，将多个晶片层叠在铅垂上侧的已述的实施方式中的多层接合方法与将多个晶片层叠在铅垂下侧的这样的多层接合方法相比，能够更稳定地接合三张以上的晶片。需要说明的是，本发明的多层接合方法还能够适用于通过沿与铅垂方向不同的其它方向移动来使两片晶片接触 接合的其它的接合装置。作为该方向，例示有水平方向。本发明的多层接合方法在适用于这样的接合装置时，也与已述的实施方式同样，能够更快速地接合三张以上的晶片。本申请以2009年10月观日申请日本申请特愿2009-247855号为基础而主张优先权，并将其公开的全部内容载入本申请中。
权利要求
1.一种多层接合方法，其包括通过在接合腔室的内部将第一基板和中间基板接合来制作第一接合基板的步骤； 在所述接合腔室的内部配置所述第一接合基板时将第二基板搬入所述接合腔室的内部的步骤；通过在所述接合腔室的内部将所述第一接合基板和所述第二基板接合来制作第二接合基板的步骤。
2.根据权利要求1所述的多层接合方法，其中，所述中间基板以所述中间基板载置在中间卡盘上的状态被搬入所述接合腔室的内部， 所述第一基板与所述中间基板以所述中间基板载置在所述中间卡盘上的状态接合， 在所述第一基板与所述中间基板接合后，所述中间卡盘以在所述中间卡盘上未载置所述第一接合基板的状态被从所述接合腔室的内部搬出，在所述中间卡盘被从所述接合腔室的内部搬出后，所述第二基板以所述第二基板载置在卡盘上的状态被搬入所述接合腔室的内部，所述第一接合基板与所述第二基板以所述第二基板载置在所述卡盘上的状态接合。
3.根据权利要求2所述的多层接合方法，其中，所述第二基板与所述第一接合基板接合时施加在所述第二基板和所述第一接合基板上的载荷比所述第一基板与所述中间基板接合时施加在所述第一基板和所述中间基板上的载荷大。
4.根据权利要求3所述的多层接合方法，其中， 所述多层接合方法还包括在所述第一基板与所述中间基板接合前，对所述第一基板的与所述中间基板对置的面和所述中间基板的与所述第一基板对置的面进行活性化的步骤；在所述第一接合基板与所述第二基板接合前，对所述第一接合基板的与所述第二基板对置的面和所述第二基板的与所述第一接合基板对置的面进行活性化的步骤。
5.根据权利要求4所述的多层接合方法，其中， 所述多层接合方法还包括在所述第一基板与所述中间基板接合前，使所述第一基板与所述中间基板进行位置对合的步骤；在所述第一接合基板与所述第二基板接合前，使所述第一接合基板与所述第二基板进行位置对合的步骤。
6.根据权利要求5所述的多层接合方法，其中，所述多层接合方法还包括通过对接合两张基板而制作的第三接合基板进行加工，来制作所述中间基板的步骤。
7.根据权利要求6所述的多层接合方法，其中，所述多层接合方法还包括通过切割所述第二接合基板来制作多个产品的步骤。
8.根据权利要求2所述的多层接合方法，其中，所述多层接合方法还包括在所述卡盘配置在加载锁定腔室的内部的情况下，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，对所述加载锁定腔室的内部进行减压的步骤，在所述加载锁定腔室的内部被减压后，所述第二基板被从所述加载锁定腔室的内部向所述接合腔室的内部搬入，所述卡盘形成有突出部分，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，该突出部分与所述第二基板接触，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，所述突出部分形成将由所述卡盘和所述第二基板夹着的空间与外部连接的流路。
9.一种接合装置控制装置，其具备驱动部，其以在接合腔室的内部将第一基板和中间基板接合的方式控制压接机构； 搬送部，其在所述第一基板与所述中间基板接合而形成的第一接合基板配置在所述接合腔室的内部时，以将第二基板搬入所述接合腔室的内部的方式控制搬送装置，所述驱动部还以在所述接合腔室的内部将所述第一接合基板和所述第二基板接合的方式控制所述压接机构。
10.根据权利要求9所述的接合装置控制装置，其中，所述中间基板以所述中间基板载置在中间卡盘上的状态被搬入所述接合腔室的内部， 所述第一基板与所述中间基板以所述中间基板载置在所述中间卡盘上的状态接合， 在所述第一基板与所述中间基板接合后，所述中间卡盘以在所述中间卡盘上未载置所述第一接合基板的状态被从所述接合腔室的内部搬出，在所述中间卡盘被从所述接合腔室的内部搬出后，所述第二基板以所述第二基板载置在卡盘上的状态被搬入所述接合腔室的内部，所述第一接合基板与所述第二基板以所述第二基板载置在所述卡盘上的状态接合。
11.根据权利要求10所述的接合装置控制装置，其中，所述驱动部对所述压接机构进行驱动，以使所述第二基板与所述第一接合基板接合时施加在所述第二基板和所述第一接合基板上的载荷比所述第一基板与所述中间基板接合时施加在所述第一基板和所述中间基板上的载荷大。
12.根据权利要求11所述的接合装置控制装置，其中，所述接合装置控制装置还具备活性化部，所述活性化部对活性化装置进行控制，以在所述第一基板与所述中间基板接合前，对所述第一基板的与所述中间基板对置的面和所述中间基板的与所述第一基板对置的面进行活性化，所述活性化部还对所述活性化装置进行控制，以在所述第一接合基板与所述第二基板接合前，对所述第一接合基板的与所述第二基板对置的面和所述第二基板的与所述第一接合基板对置的面进行活性化。
13.根据权利要求12所述的接合装置控制装置，其中，所述接合装置控制装置还具备位置对合部，所述位置对合部对位置对合机构进行控制，以在所述第一基板与所述中间基板接合前，使所述第一基板与所述中间基板进行位置对合，所述位置对合部还对所述位置对合机构进行控制，以在所述第一接合基板与所述第二基板接合前，使所述第一接合基板与所述第二基板进行位置对合。
14.根据权利要求10所述的接合装置控制装置，其中，在所述卡盘配置在加载锁定腔室的内台湾部的情况下，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，所述搬送部还对所述加载锁定腔室的内部进行减压，在所述加载锁定腔室的内部被减压后，所述第二基板被从所述加载锁定腔室的内部向所述接合腔室的内部搬入，所述卡盘形成有突出部分，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，该突出部分与所述第二基板接触，当所述第二基板载置在所述卡盘上时，所述突出部分形成将由所述卡盘和所述第二基板夹着的空间与外部连接的流路。
全文摘要
本发明的多层接合方法包括通过在接合腔室的内部将上基板和中间基板接合来制作第一接合基板的步骤；在该接合腔室的内部配置该第一接合基板时将下基板搬入该接合腔室的内部的步骤；通过在该接合腔室的内部将该第一接合基板和该下基板接合来制作第二接合基板的步骤。根据这样的多层接合方法，该上基板在与该中间基板接合后不用从该接合腔室取出就能够与该下基板接合。因此，能够快速地制作该第二接合基板，且能够低成本地制作。
文档编号B23K20/24GK102414784SQ201080018540
公开日2012年4月11日 申请日期2010年10月27日 优先权日2009年10月28日
发明者井手健介, 后藤崇之, 木内雅人, 津野武志, 铃木毅典 申请人:三菱重工业株式会社