TWI429019B

TWI429019B - Mating device and fitting method

Info

Publication number: TWI429019B
Application number: TW098130860A
Authority: TW
Inventors: Masahiko Sugiyama
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2014-03-01
Also published as: WO2010055730A1; WO2010055730A9; JP5282100B2; JPWO2010055730A1; TW201030890A; US20110214809A1; KR20100108418A

Description

貼合裝置及貼合方法

本發明係關於一種能將薄板狀之2個組件加以貼合的貼合裝置及使用該貼合裝置之貼合方法。

近年來，例如半導體元件或MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)之製程中，正朝著半導體晶圓(以下稱為「晶圓」)之大口徑化演進。又，在封裝等特定的步驟中，則尋求晶圓的薄型化。例如，以大口徑之薄晶圓直接進行搬送、研磨處理時，晶圓處會有產生反翹或龜裂之虞。因此，例如為了補強晶圓，會將晶圓貼附於例如補強用基板(晶圓)或玻璃基板。

上述晶圓的貼合作業，係例如以在晶圓之間介設有接著劑來進行。但是，在介設有該接著劑的狀態下進行晶圓的貼合作業時，晶圓間會有產生空洞之虞。當晶圓間產生空洞時，會使得製造出的半導體元件性能變差，故便有抑制相關空洞發生的需求。

在專利文獻1中，提出一種貼合裝置，其具有將2個晶圓以上下配置的狀態(以下將上側晶圓稱為「上晶圓」，下側晶圓稱為「下晶圓」)加以收容之處理室、設置於處理室內而按壓上晶圓之中心部份的壓動銷、支撐上晶圓外周圍並可由該上晶圓的外周圍退離的襯墊。使用相關貼合裝置時，因要抑制晶圓間的空洞發生，故係將處理室內成為真空氣氛來進行晶圓的貼合。具體而言，首先，在上晶圓以襯墊支撐的狀態下，藉由壓動銷按壓上晶圓的中心部份，讓該中心部份接觸至下晶圓。之後，將支撐上晶圓之襯墊退離，使得上晶圓整面接觸至下晶圓整面以貼合。

又，專利文獻2中，提出一種貼合裝置，其具有保持設置在上側之第1組件的保持板、載置設置於下側之第2組件的台座、設置於保持板外周圍的真空處理室環。相關貼合裝置首先係將保持板及真空處理室環下降至台座側，讓該真空處理室環及台座透過密封環而相接觸。然後，以該等保持板、真空處理室環及台座來形成真空處理室。其次，由形成於真空處理室環側面之開口部將真空處理室內的氣氛加以抽吸，使得該真空處理室內成為真空氣氛。之後，將保持板進一步下降至台座側，讓第1組件及第2組件貼合。

專利文獻1：日本特開2004-207436號公報

專利文獻2：PCT國際公開WO2004/026531號

然而，使用專利文獻1之貼合裝置時，因為需要將處理室內整體成為真空氣氛，故從晶圓收容至處理室內到形成真空氣氛需要龐大的時間。結果使得晶圓處理整體的產率下降。

又，使用專利文獻1之貼合裝置時，在藉由壓動銷按壓上晶圓之中心部份時，因為該上晶圓僅以襯墊加以支撐，故相對於下晶圓，上晶圓的位置會有錯位之虞。

再者，專利文獻2之貼合裝置雖係將2個組件的貼合作業在真空氣氛下進行，但實際上要讓真空處理室內完全成為真空狀態是有困難的。亦即，第1組件及第2組件之間仍存在有空氣。然後，在這樣的氣氛下將第1組件整面與第2組件整面同時地進行貼合，故存在於第1組件及第2組件之間的空氣便無法由該等組件之間完全地逃離。結果，貼合後的組件之間便會產生空洞。

本發明有鑑於相關問題點，其目的在於將2個組件進行貼合作業時，能抑制組件之間的空洞產生，並能將組件的貼合作業適切地有效率地進行。

為了達到上述目的，本發明貼合裝置係用以將2個組件加以貼合，其具有：第1保持部，係於其上面載置保持有第1組件；第2保持部，係設置在該第1保持部上方並對向於該第1保持部，其下面保持有第2組件；吸氣機構，係用以抽吸第1保持部及第2保持部間之氣氛；其中該第2保持部係在既定的壓力下會使得該第2保持部之一部份撓曲的彈性體。另外，第1組件及第2組件係使用例如薄板狀的組件。

依本發明，藉由吸氣機構來抽吸第1保持部及第2保持部間之空間(以下稱作「貼合空間」)的氣氛，將施加於第2保持部上面的壓力與貼合空間內的壓力之壓力差成為既定值，便能將保持第2組件之第2保持部的一部份加以撓曲，然後，該第2組件所撓曲的部份便會接觸至第1組件。之後，藉由吸氣機構進一步地抽吸貼合空間之氣氛，使得貼合空間內的壓力低於第2保持部與第2組件之間的壓力，則第2組件便會由第2保持部落下而使得第2組件整面接觸至第1組件整面。此時，第2組件便會從上述與第1組件接觸之第2組件的撓曲部分起，朝該第2組件之徑向外側依序地接觸第1組件。亦即，即使在例如於貼合空間內存在有可能成為空洞之空氣，該空氣亦經常地係位於較第2組件與第1組件接觸的地方更外側處，故該空氣能從組件之間加以逃離。因此，藉由本發明能夠抑制組件間產生空洞，並將組件貼合。而且，藉由本發明無需如習用般將貼合組件時的氣氛成為真空氣氛，而只要將微小的貼合空間之氣氛如上述般進行抽吸即可，故能在短時間有效率地進行組件的貼合作業。再者，藉由本發明能在第2組件保持於第2保持部的狀態下，將第2組件所撓曲的部份接觸至第1組件，故相對於第1組件之第2組件的位置不會位移而可適切地進行組件的貼合作業。

該貼合裝置亦可具有保持該第1保持部及該第2保持部間之空間的氣密性之氣密性保持機構。又，該氣密性保持機構亦可具有：沿著第2保持部的外周圍下面且由該外周圍下面朝下方突出之突出部；環狀地設置於該突出部下面以保持該第1保持部、第2保持部及該突出部所圍繞之空間的氣密性之密封材；設置於該密封材外側，可與該突出部下面相接以調整該第1組件與該第2組件間之鉛直方向距離的高度調整機構。另外，密封材亦可具有彈性。

該貼合裝置亦可具有能將該第1保持部朝鉛直方向及水平方向移動，並將該第1保持部於水平方向旋轉之移動機構。

該移動機構設置於該第1保持部下方，該第1保持部及該移動機構之間亦可於鉛直方向形成有既定間隔的間隙。

該貼合裝置亦可具有：設置於該第2保持部上面，並將該第2保持部朝下方按壓之加壓機構；把持該第1保持部，並將該第1保持部之鉛直方向位置固定於既定位置的固定機構。

該加壓機構及該固定機構亦可藉由設置於該第2保持部上方之支撐板來加以支撐。

該加壓機構具有至少能覆蓋該第2組件並朝鉛直方向自由伸縮的容器，亦可於該容器內導入流體來加壓該第2保持部。

該貼合裝置亦可具有位置調整機構以控制該移動機構來將該第1組件於水平方向對齊至該第2組件。

至少該第1保持部或該第2保持部亦可具有能加熱至少該第1保持部或該第2保持部的加熱機構。又，至少該第1保持部或該第2保持部更進一步亦可具有能冷卻至少該第1保持部或該第2保持部的冷卻機構。

該第2保持部亦可為吸附保持該第2組件。藉由本發明，因係吸附保持該第2組件，故不需如習用之貼合裝置般設置支撐上晶圓之襯墊而可以將貼合裝置加以小型化。

其他觀點之本發明係使用貼合裝置來將2個組件加以貼合之方法，該貼合裝置係具有：第1保持部，係於其上面載置保持有第1組件；第2保持部，係設置在該第1保持部上方並對向於該第1保持部，其下面保持有第2組件；吸氣機構，係用以抽吸第1保持部及第2保持部間之氣氛；其中該第2保持部係在既定的壓力下會使得該第2保持部之一部份撓曲的彈性體；而該將2個組件加以貼合之方法係具有下述步驟：設置步驟，係設置該第1保持部及該第2保持部，以使該第1組件及該第2組件間之鉛直方向距離成為既定之距離；接觸步驟，係抽吸該第1保持部及該第2保持部間的氣氛，使得保持該第2組件之該第2保持部之一部份撓曲，讓該第2組件之撓曲部分接觸至該第1組件；貼合步驟，係進一步的抽吸該第1保持部及該第2保持部間之氣氛，以使得該第2組件整面貼合於該第1組件整面。

其他觀點之參考例係將2個組件進行對齊後，以既定壓力將該2個組件加壓貼合之貼合裝置，其具有：第1保持部，係保持第1組件；第2保持部，係對向該第1保持部而設置來保持第2組件；移動機構，係能將該第1保持部朝鉛直方向及水平方向移動，並將該第1保持部於水平方向旋轉；加壓機構，係設置接觸至該第2保持部，以將該第2保持部朝該第1保持部側按壓；固定機構，係把持該第1保持部，並將該第1保持部固定於既定位置。

本參考例中，該加壓機構及該固定機構亦可夾置該第2保持部，並藉由設置於該第1保持部相反側之支撐板來加以支撐。

本參考例中，該加壓機構具有至少能覆蓋該第2組件而設置的容器，亦可於該容器內導入流體來加壓該第2保持部。

本參考例中，該移動機構係夾置該第1保持部而設置於該第2保持部之相反側，亦可於該第1保持部及該移動機構之間形成有既定間隔之間隙。

本參考例中，亦可具有位置調整機構以控制該移動機構來將該第1組件對齊至該第2組件。

本參考例中，至少該第1保持部或該第2保持部亦可具有能加熱至少該第1保持部或該第2保持部的加熱機構。又，至少該第1保持部或該第2保持部亦可具有能冷卻至少該第1保持部或該第2保持部的冷卻機構。

其他觀點之參考例係使用前述參考例以將2個組件貼合之方法，其具有下述步驟：對齊步驟，係藉由該移動機構將該第1組件及該第2組件對齊；接觸步驟，係藉由該移動機構將該第1保持部朝該第2保持部側移動，來將第1組件與第2組件接觸；把持步驟，係藉由該固定機構來把持該第1保持部；按壓步驟，係藉由該加壓機構來按壓該第2保持部。

藉由本發明在貼合2個組件時，可抑制組件間之空洞發生，能適切有效率地進行組件之貼合作業。

以下便就本發明之實施形態進行說明。圖1及圖2為本發明實施形態貼合裝置1之概略結構的縱向剖視圖。

貼合裝置1具有將作為第1組件之晶圓W載置保持於其上面以作為第1保持部之一部分的下部夾具10、將作為第2組件之玻璃基板G吸附保持於其下面以作為第2保持部之上部夾具11。上部夾具11係設置於下部夾具10上方，並配置對向於下部夾具10。亦即，保持於下部夾具10之晶圓W與保持於上部夾具11之玻璃基板G係對向配置。又，下部夾具10下面設置有支撐該下部夾具10並能於水平方向自由旋轉之迴轉台12。然後，以下部夾具10及迴轉台12來構成第1保持部。另外，本實施形態中，晶圓W與玻璃基板G係例如為具有相同直徑的薄板狀，並例如以接著劑來加以貼合。又，第1保持部只要能保持晶圓者即可，並不限定於本實施形態。

下部夾具10內部設有用以吸著保持晶圓W之吸引管13。該吸引管13係連接至例如圖中未示之真空泵等負壓產生裝置。另外，下部夾具10係使用具有即使負重有後述加壓機構70亦不會變形之強度的材料，例如使用碳化矽陶瓷或氮化鋁陶瓷等陶瓷。

下部夾具10及迴轉台12下面側設置有能將迴轉台12、下部夾具10及晶圓W朝鉛直方向及水平方向移動，並於水平方向旋轉之移動機構20。該移動機構20能將迴轉台12以例如±1μm的精密度而3維移動。該移動機構20具有能將迴轉台12於水平方向旋轉之迴轉部21、將迴轉台12於鉛直方向移動之鉛直移動部22、將迴轉台12於水平方向移動之水平移動部23。該迴轉部21、鉛直移動部22及水平移動部23係由上而下依序設置。

迴轉部21具有用以旋轉該迴轉台12之台座24。迴轉台12與台座24之間設置有連接至迴轉機構(圖中未示)之迴轉軸25。迴轉部21藉由將該迴轉機構之驅動力傳達至迴轉台12，能夠將迴轉台12於水平方向旋轉。迴轉軸25係於迴轉台12下面與台座24上面之間形成既定之間隙D而設置。在此，於例如晶圓W直徑為300mm、下部夾具10以上述材料構成時，支撐該下部夾具10的迴轉台12之下面與台座24上面之平面度合計在10μm以下。該平面度包含迴轉台12與台座24之間的加工公差或變形等。此處之間隙D的既定間隔為迴轉台12下面不接觸台座24上面之間隔，設定為例如10μm。然後，該迴轉台12便能不接觸台座24而以迴轉軸25為中心旋轉。另外，間隙D亦可由圖中未示之空氣供給源供給空氣來積極地形成。

以上之移動機構20能進行下部夾具10上之晶圓W的位置對齊，並如圖2所示將下部夾具10上升而能形成將晶圓W與玻璃基板G貼合之貼合空間S。該貼合空間S係下部夾具10、上部夾具11及由上部夾具11外周圍下面朝下方突出設置之突出部30所圍繞的空間。

下部夾具10側面藉由調整支撐突出部30之上部夾具11的高度而設置有能調整貼合空間S中的晶圓W與玻璃基板G間之鉛直方向距離的高度調整機構40。該高度調整機構40係以設置在下部夾具10側面之支撐台41加以支撐。該高度調整機構40係配置在與突出部30接觸時之後述密封材50的外側位置。又，如圖3所示，該高度調整機構40係於複數個位置處(例如3個位置處)沿著下部夾具10的側面等間隔地設置。另外，高度調整機構40的數量並不限定於本實施形態，亦可設置在3個位置處以上。

如圖4及圖5所示，該高度調整機構40具有偏心滾輪42。該偏心滾輪42係支撐於設置在支撐台41之支撐框43。該偏心滾輪42插設有用以旋轉該偏心滾輪42之迴轉軸44。該迴轉軸44係連接有具有馬達45等之迴轉驅動部46，藉由迴轉驅動部46來旋轉迴轉軸44。另外，偏心滾輪42的中心C₁ 如圖6所示，係由迴轉軸44的中心C₂ 加以偏心。因此，高度調整機構40藉由迴轉軸44的旋轉而能調整偏心滾輪42之鉛直方向的頂點高度，亦即與突出部30的接觸點高度，故能調整上部夾具11的高度。

上部夾具11係使用彈性體(例如鋁)。然後，上部夾具11如後述般在上部夾具11整面施加既定壓力(例如0.7氣壓(=0.07MPa))時，其中一位置處，例如中心部會撓曲。如此一來，由於能撓曲上部夾具11的中心部，故藉由例如使用有限元素法的解析來決定該上部夾具11的厚度。例如玻璃基板G的直徑為300mm，而設置於上部夾具11下面側之後述密封材50之直徑解析為306mm時，若上部夾具11的厚度為16mm，可知其中心部能撓曲。又，在上部夾具11之中心部撓曲時，後述保持於上部夾具11之玻璃基板G的中心部必須要能接觸至晶圓W。因此，上部夾具11之中心部必須是能撓曲貼合空間S中的玻璃基板G與晶圓W間之鉛直方向距離以上之尺寸的結構。在此，例如玻璃基板G與晶圓W貼合時之合計厚度為1.2mm，突出部30的高度為0.9mm，而貼合空間S之突出部30與下部夾具10間之鉛直方向距離設定為0.5mm時，玻璃基板G與晶圓W間的鉛直方向距離則為0.2mm。這點依上述解析結果，則上部夾具11的厚度只要為16mm，其中心部的撓曲量便可達0.2mm，可知上部夾具11的中心部撓曲便能讓玻璃基板G的中心部接觸至晶圓W。

如圖2所示，上部夾具11之外周圍下面形成有由該外周圍下面朝下方突出的該突出部30。該突出部30係沿著夾具11的外周圍所形成。另外，該突出部30亦可與上部夾具11一體成型。

突出部30下面設置有用以保持貼合空間S之氣密性的密封材50。該密封材50係環狀地設置於突出部30下面所形成之溝部中，且係使用例如O型環。又，密封材50具有彈性。另外，密封材50只要是具有密封機能的物件即可，並不限定於本實施形態之物。又，本實施形態中，係以突出部30、密封材50及高度調整機構40來構成氣密性保持機構。

如圖7所示，形成在突出部30下面的溝部31具有上端部31a較下端部31b之寬度為大的略錐狀剖面。如圖2所示，溝部31的深度在形成貼合空間S時，為了保持該貼合空間S的氣密性，係具有密封材50上端能接觸至溝部31之上端部31a的深度。又，溝部31的剖面積係在密封材50的剖面積以上，以能讓彈性變形後的密封材50可收容於該溝部31內。另外，由於該溝部31係形成為略錐狀，故溝部31能以下端部31b來卡固密封材50，使密封材50不會從突出部30落下。

如圖2所示，上部夾具11內部設置有用以吸附保持玻璃基板G之吸引管51。該吸引管51係連接至圖中未示之例如真空泵等負壓產生裝置。

又，上部夾具11內部設置有用以抽吸貼合空間S之氣氛的吸氣管52。該吸氣管52一端於上部夾具11下面之未保持玻璃基板G的位置係呈開口。又，吸氣管52的另端係連接至圖中未示之例如真空泵等負壓產生裝置。另外，本實施形態的吸氣機構係由吸氣管52、連接至吸氣管52之負壓產生裝置所構成。

上部夾具11上面設置有支撐該上部夾具11之支撐組件60及將上部夾具11朝鉛直下方按壓之加壓機構70。該加壓機構70具有覆蓋玻璃基板G及晶圓W而設置之壓力容器71、供給流體(例如壓縮空氣)至壓力容器71內部之流體供給管72。又，支撐組件60係能朝鉛直方向自由伸縮的結構，並設置在壓力容器71外側例如3個位置處。

壓力容器71係例如能朝鉛直方向自由伸縮的結構(例如以不鏽鋼製的風箱)。該壓力容器71之下面接觸至上部夾具11的上面，而其上面則接觸至設置在上部夾具11上方的支撐板73下面。流體供給管72之一端連接至壓力容器71，另端則連接至圖中未示的流體供給源。然後，由流體供給管72將流體供給至壓力容器71，以使得壓力容器71伸長。此時，因為壓力容器71上面與支撐板73下面接觸，因此壓力容器71僅能朝下方伸長，而能將設置於壓力容器71下面之上部夾具11朝下方按壓。又，此時壓力容器71內部因為藉由流體而加壓，故壓力容器71能面均勻地按壓上部夾具11。按壓上部夾具11時的荷重調整係藉由調整供給至壓力容器71之壓縮空氣的壓力來進行。另外，支撐板73較佳地係由具有即使承受因加壓機構70附加於上部夾具11之荷重的反作用力也不會變形之強度的組件所構成。

另外，上述所謂壓力容器71覆蓋玻璃基板G及晶圓W係指例如壓力容器71的直徑等同於玻璃基板G及晶圓W的直徑。在此所謂之壓力容器71的直徑係指壓力容器71接觸上部夾具11之部分的直徑。經發明人的調查，如圖8(a)所示，在壓力容器71與晶圓W直徑相同為300mm時，藉由壓力容器71以0.5MPa的壓力按壓上部夾具11，可知該壓力會均勻地分布在晶圓面。本實施形態如圖2所示，因壓力容器71的直徑等同於玻璃基板G及晶圓W的直徑，故能讓玻璃基板G及晶圓W的面內壓力分布均勻。

另一方面，如圖8(b)所示，壓力容器71直徑在300mm、晶圓W直徑在200mm時，亦即壓力容器71直徑大於晶圓W直徑時，藉由壓力容器71以0.5MPa按壓上部夾具11，可知該壓力會不均勻地分布在晶圓面，而晶圓W外周圍的壓力會較中心部的壓力要大。這是因為晶圓W外側存在有空間，而在壓力容器71按壓上部夾具11時，該上部夾具11會朝上方凸起撓曲所致。在這樣的情況時，只要在晶圓W外側的空間設置環狀的襯墊即可。亦即，可在晶圓W與玻璃基板G的外側設置襯墊，該襯墊的外周圍直徑係與壓力容器71的直徑相同，且具有玻璃基板G及晶圓W貼合後之合計厚度相同的厚度。相關的情況能將來自於壓力容器71之壓力均勻地施加於襯墊與玻璃基板G及晶圓W，使得該玻璃基板G與晶圓W的面內壓力分布均勻。

如圖9所示，支撐板73設置有把持迴轉台12，並將迴轉台12上之下部夾具10的鉛直方向位置固定於既定位置的固定機構80。如圖3所示，固定機構80係設置在複數個位置處(例如3個位置處)，並沿著迴轉台12的外周圍等間隔地配置。另外，固定機構80的數量並不限定於本實施形態，亦可設置於3個位置處以上。

如圖9所示，該固定機構80具有把持迴轉台12之鉗具81、將鉗具81及支撐板73可自由滑動地連接之支撐銷82。該鉗具81具有由支撐銷82延伸之本體部81a、設置於該本體部81a前端而可把持該迴轉台12之把持部81b。本體部81a係設定為在下部夾具10上升而於下部夾具10及上部夾具11之間形成貼合空間S時，該把持部81b能夠把持迴轉台12的長度。然後，鉗具81係藉由圖中未示的驅動機構來以支撐銷82為中心自由地旋轉。

然後，使用加壓機構70按壓上部夾具11時，藉由固定機構80把持迴轉台12來固定迴轉台12的位置。藉此，在以加壓機構70將上部夾具11朝下方按壓時，可防止荷重傳達至設在迴轉台12下方之移動機構20。另外，固定機構80只要能夠防止加壓機構70之荷重傳達至移動機構20，除了迴轉台12以外，亦可為例如把持下部夾具10之結構。

本實施形態相關之貼合裝置1如上所述，其次便就以該貼合裝置1所進行之晶圓W與玻璃基板G之貼合方法進行說明。另外，本實施形態中，係至少在晶圓W上面或玻璃基板G下面預先塗佈有接著劑。

首先，如圖10所示，在下部夾具10與上部夾具11為分離的狀態下，將晶圓W載置保持於下部夾具10，並將玻璃基板G吸附保持於上部夾具11。然後，藉由移動機構20調整下部夾具10之位置以使晶圓W對向於玻璃基板G。另外，上部夾具11與玻璃基板G之間的壓力例如為0.1氣壓(=0.01MPa)。又，施加於上部夾具11上面的壓力為1.0大氣壓(=0.1MPa)。因為維持施加於該上部夾具11之大氣壓，故加壓機構70之壓力容器71內的壓力亦可設定為大氣壓，亦可於上部夾具11上面與壓力容器71之間形成有間隙。

其次，如圖11所示，藉由移動機構20將下部夾具10上升至高度調整機構40之偏心滾輪42接觸至突出部30。此時，偏心滾輪42與突出部30之接觸點高度係設定為晶圓W與玻璃基板G之鉛直方向距離為既定之距離。另外，該既定之距離係密封材50接觸至下部夾具10，且如後述般在上部夾具11及玻璃基板G之中心部撓曲時，玻璃基板G中心部能接觸至晶圓W的高度。如此一來，下部夾具10與上部夾具11之間便會形成密閉之貼合空間S。然後，藉由固定機構80之鉗具81來固定下部夾具10之鉛直方向位置。

之後，由吸氣管52來抽吸貼合空間S的氣氛。然後，當貼合空間S內的壓力減壓至例如0.3氣壓(=0.03MPa)時，上部夾具11處便會施加上部夾具11上面所施加的壓力與貼合空間S內壓力之壓力差，亦即0.7氣壓(=0.07MPa)。這樣一來，如圖12所示，上部夾具11之中心部便會撓曲，而使得保持於上部夾具11之玻璃基板G之中心部亦撓曲。另外，即使將貼合空間S內的壓力減壓至0.3氣壓(=0.03MPa)，由於上部夾具11與玻璃基板G之間的壓力為0.1氣壓(=0.01MPa)，故玻璃基板G會維持保持在上部夾具11之狀態。

之後，進一步地抽吸貼合空間S的氣氛來將貼合空間S內進行減壓。然後，當貼合空間S內的壓力到達0.1氣壓(=0.01MPa)以下時，上部夾具11便無法再繼續保持玻璃基板G，玻璃基板G便會如圖13所示，朝下方落下而使玻璃基板G整面接觸至晶圓W整面。此時，玻璃基板G係以與晶圓W接觸之中心部朝徑向外側依序接觸。然後，玻璃基板G與晶圓W便會藉由接著劑加以接著。

在此，發明人為了調查玻璃基板G與晶圓W接觸時的樣子，便使用本實施形態之貼合裝置進行模擬。其結果如圖14所示。圖14中之玻璃基板G中的線為玻璃基板於鉛直方向位置改變之等高線。圖14為玻璃基板G之中心部接觸至晶圓W的狀態，可知玻璃基板G鉛直方向的位置由圖14中之箭頭方向，亦即由中心部朝徑向依序改變。因此，玻璃基板G會由中心部朝徑向外側依序地接觸至晶圓W。亦即，即使例如貼合空間S內存在有可能產生空洞的空氣，該空氣亦會經常地位於玻璃基板G與晶圓W接觸之位置更外側之處。

之後，如圖15所示，藉由高度調整機構40調整偏心滾輪42與突出部30之接觸點高度，使得上部夾具11之下面接觸至玻璃基板G上面。此時，密封材50會彈性變形並收容於突出部30之溝部31而與下部夾具10密接。然後，藉由加壓機構70將上部夾具11以既定壓力(例如0.75MPa)朝下方按壓，使得玻璃基板G與晶圓W能更穩固地接著而貼合。

藉由上述實施形態，由吸氣管52抽吸貼合空間S的氣氛，將施加於上部夾具11上面之壓力與貼合空間S內之壓力的差值調整至既定的壓力值，能使得上部夾具11的中心部撓曲。如此一來，便能在上部夾具11保持玻璃基板G之狀態下將玻璃基板G之中心部接觸至晶圓W。之後，由吸氣管52將貼合空間S的氣氛進一步地抽吸，讓貼合空間S內的壓力較上部夾具11與玻璃基板G之間的壓力更低，使得玻璃基板G由上部夾具11落下，讓玻璃基板G整面接觸至晶圓整面W。此時，玻璃基板G會由中心部朝徑向外側依序接觸。亦即，亦即，即使例如貼合空間S內存在有可能產生空洞的空氣，該空氣亦會經常地位於玻璃基板G與晶圓W接觸之位置更外側之處，故該空氣能從晶圓W與玻璃基板G間逃離。因此，藉由本實施形態能抑制玻璃基板G與晶圓W之空洞發生並貼合。

又，在進行晶圓W與玻璃基板G之貼合作業時，不需要如習用般將組件貼合時的氣氛成為真空氣氛，只要將微小的貼合空間S如上述般進行抽氣即可。而且，藉由設置在突出部30下面的密封材50而能確保貼合空間S內的氣密性。因此，能在短時間對貼合空間S內進行抽氣，讓晶圓W與玻璃基板G能在短時間有效率地進行貼合。

又，由於玻璃基板G能在吸附保持於上部夾具11之狀態下，使得玻璃基板G中心部接觸至晶圓W，故玻璃基板G相對於晶圓W的位置不會錯位，而可適切地進行玻璃基板G與晶圓W之貼合。再者，由於玻璃基板G係吸附保持於上部夾具11，故不需如上述專利文獻1所記載之習用貼合裝置般設置支撐上晶圓之襯墊，因此也能讓貼合裝置1小型化。

在此，例如設置移動機構在習用貼合裝置時，因為加壓裝置施加於上部夾具及下部夾具之壓力會傳達至移動機構，故會有損傷移動機構之問題。藉由本實施形態，由於係藉由固定機構80來固定下部夾具10的位置，因此即使以加壓機構70將上部夾具11朝下方按壓，該壓力亦不會傳達至設置於下部夾具10下方之移動機構20。因此，能保護移動機構20並進行玻璃基板G與晶圓W的對位。

又，加壓機構70係以其上面接觸至支撐板73，且固定機構80亦係藉由支撐板73加以支撐，故即使以加壓機構70按壓上部夾具11，加壓機構70的反作用力也不會傳達至支撐板73以外的組件。因此，貼合裝置1內的組件撓曲，也不會因反作用力而對貼合裝置1內給予機械性的壓力。

又，由於移動機構20之迴轉台12與台座24之間形成有間隙D，所以萬一因加壓機構70的按壓使得下部夾具10或迴轉台12撓曲，也能避開移動機構20的損傷。

上述實施形態的上部夾具11雖係以既定壓力使其中心部撓曲之結構，但亦可以是在其他位置處撓曲。亦即，以既定的壓力讓上部夾具11的一位置處撓曲的話，保持於上部夾具11之玻璃基板G便會從該撓曲部分起朝徑向外側依序地接觸至晶圓W。如此一來，存在於貼合空間S內有可能成為空洞的空氣便能從晶圓W及玻璃基板G間逃離。

上述實施形態的下部夾具10內部亦可如圖16所示，設置加熱晶圓W用之加熱機構90。例如能使用加熱器作為加熱機構90。在此，例如將晶圓W與玻璃基板G接著之接著劑為熱熔型接著劑的情況，在貼合晶圓W與玻璃基板G時，需要將接著劑以熔點以上的溫度加熱，以將接著劑熔融而成為液體狀。如圖12及圖13所示，藉由本實施形態而在晶圓W與玻璃基板G於接觸前，預先以加熱機構90將晶圓W上之接著劑加熱至熔點以上。這樣一來，晶圓W與玻璃基板G便可藉由接著劑適當地接著。另外，加熱機構90亦可設置於上部夾具11內部以加熱玻璃基板G，亦可設置於下部夾具10與上部夾具11兩者處。

又，下部夾具10內部亦可進一步地設置冷卻晶圓W用之冷卻機構91。冷卻機構91係例如使用銅製的冷卻套。相關的情況，係藉由上述加熱機構90來將接著劑加熱至熔點以上以接著晶圓W與玻璃基板G後，利用冷卻機構91來將晶圓W上之接著劑冷卻至固化溫度以下。如此一來，晶圓W與玻璃基板G在接著後，便能在短時間將接著劑固化而可在短時間有效率地進行晶圓W與玻璃基板G之貼合。另外，冷卻機構91亦可設置在上部夾具11內部以冷卻玻璃基板G，亦可設置於下部夾具10與上部夾具11兩者處。

上述實施形態之貼合裝置1中，亦可如圖17所示，具有位置調整機構100來控制移動機構20以進行晶圓W對玻璃基板G之水平方向的對位。位置調整機構100係具有目標101、由下方拍攝目標101下面之下部攝影部102、由上方拍攝目標101上面之上部攝影部103。另外，下部攝影部102及上部攝影部103係例如使用CCD攝影機。

目標101係藉由設置在迴轉台12上之目標台104加以支撐。目標101係使用上部攝影部103及下部攝影部102能辨別影像之例如蒸鍍於玻璃板上之圓形金屬膜。目標101係藉由目標台104所設置之驅動機構(圖中未示)以朝鉛直斜向方向移動而可退避至圖17中虛線所表示之位置。

下部攝影部102設置於迴轉台12上。該下部攝影部102在目標101移動至最上方的狀態(圖17中的實線狀態)時，係事先調整配置以使得下部攝影部102之拍攝影像中心位置與目標101之金屬膜中心位置加以一致。

上部攝影部103係設置於目標101的上方。上部攝影部103設置有能將該上部攝影部102朝水平方向移動之水平搬送機構105。藉由該水平搬送機構105，上部攝影部103能移動至晶圓W的上方(圖17中的虛線處)。

使用上述位置調整機構100進行玻璃基板G與晶圓W之水平方向對位時，係將玻璃基板G上預先設定之複數個基準點A與晶圓上預先設定的複數個基準點B之水平方向位置加以一致。具體而言，首先，如圖18所示，將目標101移動至下部攝影部102上方，接著調整目標101位置以使得拍攝後目標101之金屬膜的中心一致於下部攝影部102之拍攝影像中心。然後，如圖19所示，將目標101由下部攝影部102的上方退避，藉由移動機構20來將下部攝影部102移動至玻璃基板G下方。之後，藉由移動機構20調整下部攝影部102的位置，使得預先設定於玻璃基板G之複數個基準點A顯示於下部攝影部102之拍攝影像。接著，在該狀態下將目標101移動至下部攝影部102上方，使得目標101之金屬膜中心與下部攝影部102之拍攝影像中心加以一致。再來，如圖20所示，將上部攝影部103移動至目標101上方，藉由水平搬送機構105調整上部攝影部103的位置以使得目標101之金屬膜中心與上部攝影部103之拍攝影像中心加以一致。之後，如圖21所示，藉由移動機構20將晶圓W移動至上部攝影部103下方。然後，藉由移動機構20調整晶圓W的位置，以使得上部攝影部103之拍攝影像所顯示之複數個基準點B的位置與事先以下部攝影部102拍攝之影像所顯示之複數個基準點A的位置加以一致。藉此，便結束玻璃基板G與晶圓的對位作業。相關情況因為能夠嚴密地進行玻璃基板G與晶圓W於水平方向之對位，故可更適切地進行晶圓W與玻璃基板G之貼合作業。

上述實施形態雖係使用鉗具結構之固定機構80來固定下部夾具10之鉛直方向位置，但固定機構80的形狀並不限定於上述實施形態的內容。例如亦可取代固定機構80而設置如圖22所示之固定機構110。該固定機構110係例如設置在水平移動部23上之例如3個位置處。該固定機構110係能在水平移動部23上於水平方向自由移動且於鉛直方向自由伸縮之結構。

然後，首先如圖10~圖13所示在以加壓機構70按壓至上部夾具11為止前，如圖22所示固定機構110均未接觸至迴轉台12而在水平移動部23上待機。之後，首先如圖15所示使用加壓機構70按壓上部夾具11時，如圖23所示固定機構110會於水平方向朝外側移動並於鉛直方向延伸以支撐迴轉台12的外周圍。由於能藉由固定機構110來固定迴轉台12之鉛直位置，故以加壓機構70將上部夾具11朝下方按壓時，能夠防止荷重傳達至設在迴轉台12下方之移動機構20。

上述實施形態雖係使用貼合裝置1來貼合晶圓W與玻璃基板G，但本實施形態之貼合裝置1亦可使用於晶圓與晶圓貼合的情況。又，在3維地層積半導體元件時，於晶圓與晶圓貼合的情況或晶片與晶片貼合的情況亦能夠使用該貼合裝置1。再者，貼合組件為晶圓以外之FPD(平面顯示器)、光罩用光罩網板等其他組件的情況亦可使用該貼合裝置1。

以上，係參照所添附圖式就本發明較佳實施形態進行說明，但本發明並不限定於此。具本發明通常知識人士均可在申請專利範圍所記載之思想範疇內想到各種變形例或修正例，想當然爾其均屬於本發明所屬之技術範圍。

本發明能有用於貼合薄板狀之2個組件。

1．．．貼合裝置

10．．．下部夾具

100．．．位置調整機構

101．．．目標

102．．．下部攝影部

103．．．上部攝影部

104．．．目標台

105．．．水平搬送機構

11．．．上部夾具

110．．．固定機構

12．．．迴轉台

13．．．吸引管

20．．．移動機構

21．．．迴轉部

22．．．鉛直移動部

23．．．水平移動部

24．．．台座

25．．．迴轉軸

30．．．突出部

31．．．溝部

31a．．．上端部

31b．．．下端部

40．．．高度調整機構

41．．．支撐台

42．．．偏心滾輪

43．．．支撐框

44．．．迴轉軸

45．．．馬達

46．．．迴轉驅動部

50．．．密封材

51．．．吸引管

52．．．吸氣管

60．．．支撐組件

70．．．加壓機構

71．．．壓力容器

72．．．流體供給管

73．．．支撐板

80．．．固定機構

81．．．鉗具

81a．．．本體部

81b．．．把持部

82．．．支撐銷

90．．．加熱機構

91．．．冷卻機構

W．．．晶圓

G．．．玻璃基板

C₁ 、C₂ ．．．中心

D．．．間隙

S．．．貼合空間

圖1為本發明實施形態貼合裝置之概略結構的縱向剖視圖。

圖2為本發明實施形態貼合裝置之概略結構的縱向剖視圖。

圖3為下部夾具附近結構之概略俯視圖。

圖4為高度調整機構之概略結構俯視圖。

圖5為高度調整機構之概略結構側視圖。

圖6為偏心滾輪與迴轉軸之關係說明圖。

圖7為突出部之溝部概略結構說明圖。

圖8為壓力容器於按壓晶圓時之面內壓力分布說明圖，其中(a)為壓力容器直徑與晶圓直徑相同時的面內壓力分布，(b)為壓力容器直徑較晶圓直徑要大時的面內壓力分布。

圖9為貼合裝置之概略結構側視圖。

圖10為下部夾具與上部夾具分離狀態之示意圖。

圖11為下部夾具於上升狀態之示意圖。

圖12為上部夾具之中心部撓曲的狀態之示意圖。

圖13為玻璃基板整面接觸至晶圓整面狀態之示意圖。

圖14為玻璃基板之中心部在接觸晶圓的狀態中，玻璃基板之鉛直方向位置改變的等高線分布示意圖。

圖15為玻璃基板與晶圓貼合後狀態示意圖。

圖16為搭載有加熱機構與冷卻機構之貼合裝置的概略結構縱向剖視圖。

圖17為搭載有位置調整機構之貼合裝置的概略結構縱向剖視圖。

圖18為將目標金屬膜中心與下部攝影部之拍攝影像中心加以一致狀態的示意圖。

圖19為將玻璃基板之基準點顯示於下部攝影部之拍攝影像狀態的示意圖。

圖20為將目標金屬膜中心與上部攝影部之拍攝影像中心加以一致狀態的示意圖。

圖21係將上部攝影部之拍攝影像所顯示之基準點位置與下部攝影部之拍攝影像所顯示之基準點位置加以一致狀態的示意圖。

圖22為其他實施形態之貼合裝置的概略結構縱向剖視圖。

圖23為其他實施形態之貼合裝置的概略結構縱向剖視圖。