接合装置、接合系统以及接合方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将基板彼此接合的接合装置、具有该接合装置的接合系统、以及使用了该接合装置的接合方法。
【背景技术】
[0002]近年来，半导体器件的高集成化不断发展。在水平面内配置高集成化的多个半导体器件并用布线连接这些半导体器件而进行产品化时，会担心由于布线长度增加而导致布线的电阻变大以及布线延迟变大的情况。
[0003]因此，提出有使用对半导体器件进行三维层叠的三维集成技术的方案。在该三维集成技术中，例如，使用例如专利文献1所记载的接合系统来进行两张半导体晶圆(以下，称为“晶圆”)的接合。例如，接合系统包括:表面改性装置，其用于对晶圆的要被接合的表面进行改性；表面亲水化装置，其用于使晶圆的利用该表面改性装置改性后的表面亲水化；以及接合装置，其用于将利用该表面亲水化装置进行了表面亲水化的晶圆彼此接合。在该接合系统中，在表面改性装置中对晶圆的表面进行等离子体处理并对该表面进行改性，接着在表面亲水化装置中对晶圆的表面供给纯水并使该表面亲水化，之后，在接合装置中利用范德华力和氢键结合(分子间力)使晶圆彼此接合。
[0004]所述接合装置具有:上吸盘，其用于在下表面保持一晶圆(以下，称作“上晶圆”。);下吸盘，其设于上吸盘的下方，用于在上表面保持另一晶圆(以下，称作“下晶圆”。);以及推动构件，其设于上吸盘，用于对上晶圆的中心部进行按压。在该接合装置中，在将由上吸盘保持的上晶圆和由下吸盘保持的下晶圆相对配置的状态下，利用推动构件对上晶圆的中心部和下晶圆的中心部进行按压而使两者相抵接，之后，在使上晶圆的中心部和下晶圆的中心部相抵接的状态下，自上晶圆的中心部起朝向外周部去将上晶圆和下晶圆依次接合。
[0005]专利文献1:日本特许第5538613号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]另外，在专利文献1所记载的方法中，由于在利用上吸盘保持上晶圆的外周部的状态下利用推动构件使上晶圆的中心部向下晶圆的中心部侧下降，因此，该上晶圆以向下方凸起地翘曲的方式伸出。于是，在使晶圆彼此接合时，存在上晶圆和下晶圆以在水平方向上错开的方式相接合的情况。例如，在接合了的晶圆(以下，称作“重合晶圆”。)中，即使上晶圆的中心部和下晶圆的中心部相一致，在上晶圆的外周部和下晶圆的外周部也会沿水平方向产生错位(缩放)。
[0008]然而，在专利文献1所记载的接合系统中，没有考虑到抑制所述重合晶圆的水平方向上的错位。因而，在以往的晶圆之间的接合处理中，存在改善的余地。
[0009]本发明是鉴于该点而做出的，其目的在于，对要被接合的基板彼此的水平方向位置适当地进行调节而适当地进行该基板彼此的接合处理。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了实现所述目的，本发明提供一种接合装置，其用于将基板彼此接合，其特征在于，该接合装置包括:第1保持部，其用于对第1基板进行真空吸引而将该第1基板吸附保持于下表面；以及第2保持部，其设于所述第1保持部的下方，用于对第2基板进行真空吸引而将该第2基板吸附保持于上表面，所述第2保持部具有用于对第2基板进行真空吸引的主体部和设于所述主体部且与第2基板的背面相接触的多个销，设于所述主体部的中心部的所述销的顶端位置高于设于所述主体部的外周部的所述销的顶端位置。
[0012]采用本发明，第2保持部的上表面的中心部比第2保持部的上表面的外周部突出，第2基板沿着第2保持部的上表面被保持。S卩，由第2保持部保持的第2基板的中心部也比第2基板的外周部突出。在该情况下，即使利用例如推动构件来按压第1基板的中心部而使第1基板以向下方凸起地翘曲的方式伸出，第2基板也以与该第1基板大致上下对称的形状以向上方凸起地翘曲的方式伸出。因此，能够抑制第1基板和第2基板的水平方向上的错位。
[0013]另外，如上所述，由于第2基板以向上方凸起的方式保持于第2保持部，因此能够利用推动构件来使第1基板的中心部和第2基板的中心部可靠地抵接。并且，之后，能够在使第1基板的中心部和第2基板的中心部相抵接的状态下自第1基板的中心部朝向外周部去将第1基板和第2基板依次接合。在该情况下，随着基板彼此自中心部朝向外周部去而依次抵接，能够使该基板之间的空气自中心部向外周部可靠地流出，从而能够抑制接合后的重合晶圆产生空隙。
[0014]如上所述，采用本发明，能够对第1基板和第2基板的水平方向的位置适当地进行调节并抑制重合基板产生空隙，从而能够适当地进行该第1基板和第2基板的接合处理。
[0015]也可以是，所述主体部被划分为同心圆状的内侧区域和外侧区域，设于所述内侧区域的所述多个销的顶端位置朝向径向外侧去而变低，设于所述外侧区域的所述多个销的顶端位置朝向径向外侧去而变低，在所述内侧区域中所述多个销的顶端位置的相对于径向距离的变化小于在所述外侧区域中所述多个销的顶端位置的相对于径向距离的变化。
[0016]也可以是，该接合装置还包括推动构件，该推动构件设于所述第1保持部，用于对第1基板的中心部进行按压。
[0017]也可以是，所述主体部被划分为呈同心圆状的多个销区域，在所述多个销区域中，内侧的销区域中的所述多个销的间隔小于外侧的销区域中的所述多个销的间隔。
[0018]也可以是，所述第2保持部还具有肋，该肋呈同心圆状且环状设于所述主体部并自该主体部突起，所述第2保持部能够被设定为在所述肋的内侧的吸引区域和所述肋的外侧的吸引区域中的每一个区域中对第2基板进行真空吸引。
[0019]也可以是，所述第2保持部还具有用于对由该第2保持部保持的第2基板的温度进行调节的温度调节机构。
[0020]本发明的另一技术方案提供一种接合系统，其具有所述接合装置，其特征在于，该接合系统包括:处理站，其具有所述接合装置；以及输入输出站，其能够分别保有多张第1基板、多张第2基板和多张由第1基板和第2基板接合而成的重合基板并相对于所述处理站输入输出第1基板、第2基板和重合基板，所述处理站包括:表面改性装置，其用于对第1基板和第2基板的要被接合的表面进行改性；表面亲水化装置，其用于使第1基板和第2基板的利用所述表面改性装置进行改性后的表面亲水化；以及输送装置，其用于相对于所述表面改性装置、所述表面亲水化装置以及所述接合装置输送第1基板、第2基板和重合基板，在所述接合装置中，将利用所述表面亲水化装置进行了表面亲水化的第1基板和第2基板彼此接合。
[0021]本发明的又一技术方案提供一种接合方法，在该接合方法中，使用接合装置将基板彼此接合，其特征在于，该接合装置包括:第1保持部，其用于对第1基板进行真空吸引而将该第1基板吸附保持于下表面；第2保持部，其设于所述第1保持部的下方，用于对第2基板进行真空吸引而将该第2基板吸附保持于上表面；以及推动构件，其设于所述第1保持部，用于对第1基板的中心部进行按压，所述第2保持部具有用于对第2基板进行真空吸引的主体部和设于所述主体部且与第2基板的背面相接触的多个销，设于所述主体部的中心部的所述销的顶端位置高于设于所述主体部的外周部的所述销的顶端位置，所述接合方法包括以下工序:第1保持工序，在该第1保持工序中，利用所述第1保持部来保持第1基板；第2保持工序，在该第2保持工序中，利用所述第2保持部以使第2基板的中心部向上方突出的方式保持该第2基板；之后的配置工序，在该配置工序中，将由所述第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基板相对配置；之后的按压工序，在该按压工序中，使所述推动构件下降并利用该推动构件来对第1基板的中心部和第2基板的中心部进行按压而使第1基板的中心部和第2基板的中心部相抵接；以及之后的接合工序，在该接合工序中，在使第1基板的中心部和第2基板的中心部相抵接的状态下，停止利用所述第1保持部对第1基板进行真空吸引，自第1基板的中心部朝向外周部去将第1基板和第2基板依次接合。
[0022]也可以是，所述主体部被划分为同心圆状的内侧区域和外侧区域，设于所述内侧区域的所述多个销的顶端位置朝向径向外侧去而变低，设于所述外侧区域的所述多个销的顶端位置朝向径向外侧去而变低，在所述内侧区域中所述多个销的顶端位置的相对于径向距离的变化小于在所述外侧区域中所述多个销的顶端位置的相对于径向距离的变化，在所述第2保持工序中，沿着所述第2保持部的表面保持第2基板。
[0023]也可以是，所述主体部被划分为同心圆状的多个销区域，在所述多个销区域中，内侧的销区域中的所述多个销的间隔小于外侧的销区域中的所述多个销的间隔，在所述按压工序中，利用所述推动构件来对第1基板的中心部和位于第2基板的支承于所述内侧的销区域的部分进行按压而使第1基板的中心部和第2基板的支承于所述内侧的销区域的部分相抵接。
[0024]也可以是，所述第2保持部还具有肋，该肋呈同心圆状且环状设于所述主体部并自该主体部突起，所述第2保持部能够被设定为在所述肋的内侧的吸引区域和所述肋的外侧的吸引区域中的每一个区域中对第2基板进行真空吸引，在所述第2保持工序中，在所述内侧的吸引区域处吸附保持第2基板之后，在所述外侧的吸引区域处吸附保持第2基板。
[0025]也可以是，在所述接合工序中，一边利用设于所述第2保持部的温度调节机构来对第2基板的温度进行调节，一边将第1基板和第2基板接合。
[0026]发明的效果
[0027]采用本发明，能够对要被接合的基板彼此的水平方向位置适当地进行调节并抑制重合基板产生空隙，从而能够适当地进行该基板彼此的接合处理。
【附图说明】
[0028]图1是表示本实施方式的接合系统的概略结构的平面图。
[0029]图2是表示本实施方式的接合系统的内部概略结构的侧视图。
[0030]图3是表示上晶圆和下晶圆的概略结构的侧视图。
[0031]图4是表示接合装置的概略结构的横剖视图。
[0032]图5是表示接合装置的概略结构的纵剖视图。
[0033]图6是表示上吸盘和下吸盘的概略结构的纵剖视图。
[0034]图7是从下方看上吸盘的平面图。
[0035]图8是从上方看下吸盘的平面图。
[0036]图9是表不晶圆接合处理的主要工序的流程图。
[0037]图10是表示在第1吸引区域处吸附保持下晶圆的情形的说明图。
[0038]图11是表示在第2吸引区域处吸附保持下晶圆的情形的说明图。
[0039]图12是表不对上晶圆的中心部和下晶圆的中心部进彳丁按压而使两者相抵接的情形的说明图。
[0040]图13是表不使上晶圆依次抵接于下晶圆的情形的说明图。
[0041]图14是表不使上晶圆的表面和下晶圆的表面相抵接了的情形的说明图。
[0042]图15是表不将上晶圆和下晶圆接合了的情形的说明图。
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