專利名稱：接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)具有金屬的接合部的基板彼此進(jìn)行按壓而將該基板彼此接合起來的接合裝置。
背景技術(shù)：
近年來，在半導(dǎo)體器件(以下，稱為“器件”)的制造中，器件的高集成化不斷提高。 另一方面，存在如下問題利用配線連接高集成化后的多個(gè)器件而產(chǎn)品化的情況下，配線長(zhǎng)度增大，由此配線的阻抗變大，并且配線延遲變大。因此，人們提出了使用將半導(dǎo)體器件呈三維層疊的三維集成技術(shù)。在該三維集成技術(shù)中，例如使用粘合裝置進(jìn)行兩片半導(dǎo)體晶圓(以下，稱為“晶圓”)的粘合。粘合裝置例如具有固定工作臺(tái)，該固定工作臺(tái)用于在其上表面載置晶圓；可動(dòng)工作臺(tái)，其與該固定工作臺(tái)相對(duì)配置，該可動(dòng)工作臺(tái)能夠在其下表面吸附保持晶圓地進(jìn)行升降。在固定工作臺(tái)和可動(dòng)工作臺(tái)內(nèi)分別內(nèi)置有加熱器。而且在該粘合裝置中，在使兩片晶圓疊合后，一邊利用加熱器對(duì)晶圓進(jìn)行加熱，一邊利用固定工作臺(tái)和可動(dòng)工作臺(tái)施加載荷來按壓晶圓，從而兩片晶圓被粘合在一起(專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-207436號(hào)公報(bào)但是，在接合兩片晶圓時(shí)，有時(shí)使形成于晶圓表面的金屬的接合部彼此接合。該情況下，需要一邊以高溫的規(guī)定溫度加熱接合部一邊進(jìn)行按壓。即，需要依次進(jìn)行如下工序 首先將晶圓加熱至規(guī)定的溫度的前熱處理工序、隨后在將晶圓的溫度維持在規(guī)定溫度的狀態(tài)下按壓該晶圓的接合工序、隨后冷卻晶圓的后熱處理工序。然而，在前熱處理工序中，由于上述規(guī)定的溫度為高溫，若使用專利文獻(xiàn)1的粘合裝置，則將晶圓加熱至規(guī)定的溫度需要花費(fèi)時(shí)間。而且，若急速加熱晶圓，則接合部彼此有可能不被均勻地加熱，因此需要以規(guī)定的加熱速度以下加熱晶圓。并且由于上述規(guī)定溫度為高溫，在后熱處理工序中冷卻高溫的晶圓也需要花費(fèi)時(shí)間。而且，使接合部彼此合金化而進(jìn)行接合的情況下，若急速冷卻晶圓，接合部的強(qiáng)度、物性有可能會(huì)發(fā)生改變，因此需要以規(guī)定的冷卻速度以下冷卻晶圓。另外，由于接合工序所花費(fèi)的時(shí)間是由接合部所使用的材料等決定的，因此該接合工序所花費(fèi)的時(shí)間不能縮短。這樣在進(jìn)行具有金屬的接合部的晶圓彼此的接合時(shí)，由于需要進(jìn)行晶圓的溫度調(diào)整，其結(jié)果，晶圓彼此的接合需要大量的時(shí)間。因此導(dǎo)致晶圓接合處理的生產(chǎn)率下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于該點(diǎn)做成的，其目的在于高效地進(jìn)行具有金屬的接合部的基板彼此的溫度調(diào)整，使基板接合處理的生產(chǎn)率提高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于將具有金屬的接合部的基板彼此接合的接合裝置，該接合裝置包括處理容器，其在下表面形成有開口 ；熱處理板，其配置在上述處理容器內(nèi)，用于載置上述基板并對(duì)該基板進(jìn)行熱處理；加壓機(jī)構(gòu)，其在上述處理容器內(nèi)與上述熱處理板相對(duì)設(shè)置，用于向上述熱處理板側(cè)按壓上述基板；環(huán)狀的支承臺(tái)，其在上述處理容器的內(nèi)表面沿該處理容器的開口設(shè)置，該環(huán)狀的支承臺(tái)用于將上述處理容器和上述熱處理板之間氣密地密封且用于支承上述熱處理板；冷卻機(jī)構(gòu)，其設(shè)于上述熱處理板的下方且設(shè)于上述支承臺(tái)的內(nèi)側(cè)，用于冷卻上述熱處理板，上述冷卻機(jī)構(gòu)包括冷卻板，其內(nèi)部為中空且上表面設(shè)為與上述熱處理板平行；連通管，其與上述冷卻板的內(nèi)部相連通，用于向該冷卻板的內(nèi)部供給空氣；升降機(jī)構(gòu)，其用于使上述冷卻板上下移動(dòng)，在上述冷卻板的下表面形成有與該冷卻板的內(nèi)部連通的多個(gè)貫通孔，自上述連通管供給至上述冷卻板的內(nèi)部的空氣被自上述冷卻板的貫通孔排出。采用本發(fā)明，由于在熱處理板的下方設(shè)有用于冷卻該熱處理板的冷卻機(jī)構(gòu)，因此能夠高效地調(diào)節(jié)基板的溫度。即，在利用熱處理板將基板加熱至規(guī)定的溫度時(shí)，在將要超過規(guī)定的加熱速度、或者將要超過規(guī)定的溫度的情況下，例如通過使冷卻機(jī)構(gòu)上升而與熱處理板的下表面接觸，能夠冷卻熱處理板。并且，通過調(diào)整供給至冷卻機(jī)構(gòu)的空氣的量，還能夠調(diào)整冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻速度，因此能夠高效地進(jìn)行基板的溫度調(diào)整。上述冷卻機(jī)構(gòu)還具有冷卻水流通板，該冷卻水流通板在上述冷卻板的下方以封閉該處理容器的整個(gè)開口的方式設(shè)置，在該冷卻水流通板的內(nèi)部形成有供冷卻水流通的冷卻水路，在上述冷卻水流通板中形成有在鉛垂方向上貫通該冷卻水流通板的多個(gè)貫通孔，自上述冷卻板的貫通孔排出的空氣也可以通過上述冷卻水流通板的貫通孔而被自該冷卻水流通板的上表面向下表面排出。上述加壓機(jī)構(gòu)具有彈性構(gòu)件，其氣密地連接于上述處理容器的頂板；按壓構(gòu)件， 其氣密地連接于上述彈性構(gòu)件的下端；空氣供給管，其用于向由上述處理容器的頂板、上述彈性構(gòu)件及上述按壓構(gòu)件圍成的空間內(nèi)供給壓縮空氣；空氣排出管，其用于將供給的壓縮空氣排出，也可以在上述空氣排出管上設(shè)置有用于冷卻在該空氣排出管的內(nèi)部流通的壓縮空氣的冷卻套。根據(jù)本發(fā)明，高效地進(jìn)行具有金屬的接合部的基板彼此的溫度調(diào)整，能夠提高基板接合處理的生產(chǎn)率。


圖1是表示具有按壓用附件的接合裝置的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖2是表示具有按壓用附件的接合裝置的概略構(gòu)成的橫剖視圖。圖3是疊合晶圓的剖視圖。圖4是表示第一熱處理板的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖5是表示輸送機(jī)構(gòu)及輸送環(huán)(ring)的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖6是表示輸送機(jī)構(gòu)及輸送環(huán)的概略構(gòu)成的立體圖。圖7是表示利用輸送機(jī)構(gòu)保持輸送環(huán)的狀態(tài)的說明圖。圖8是表示接合方法的概略的縱剖視圖。圖9是表示接合方法的概略的縱剖視圖。圖10是表示按壓用附件的材質(zhì)以及縮頸量與最大應(yīng)力差的關(guān)系。圖11是表示晶圓的直徑、按壓用附件的縮頸量以及最大應(yīng)力差之間的關(guān)系的圖表。
圖12是表示另一按壓用附件的側(cè)視圖。圖13是表示另一按壓用附件的側(cè)視圖。圖14是表示另一按壓用附件的側(cè)視圖。圖15是表示另一按壓用附件的側(cè)視圖。圖16是表示另一按壓用附件的側(cè)視圖。圖17是表示冷卻機(jī)構(gòu)附近的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖18是表示卡定構(gòu)件附近的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖19是表示卡定構(gòu)件彎曲的狀態(tài)的說明圖。圖20是表示晶圓接合處理的主要工序的流程圖。圖21是表示接合裝置的各機(jī)器的工作狀態(tài)的時(shí)序圖。圖22是表示概略的以往的接合方法的縱剖視圖。附圖標(biāo)記說明1、按壓用附件10、接合裝置20、熱處理單元21、接合單元22、閘閥30、處理容器35、真空泵40、第一熱處理板41、上部加熱部件42、輸送機(jī)構(gòu)43、加熱器44、制冷劑流路45、制冷劑供給管46、制冷劑排出管47、空氣源48、冷卻水源49、混合器50、換熱器51、循環(huán)配管52、冷凍機(jī)53、升降銷54、貫通孔55、保持部60、輸送環(huán)61、保持構(gòu)件 62、突出部70、處理容器71、容器主體72、頂板73、密封波紋管74、輸入輸出口 75、吸氣口 76、真空泵77、吸氣管78、底部開口 80、加壓機(jī)構(gòu)81、按壓構(gòu)件8la、加熱器82、支承構(gòu)件83、加壓波紋管83a、空氣供給管83b、空氣排出管83c、冷卻套84、上部附件85、下部附件86、縮頸部87、中間部88、圓盤部90、第二熱處理板95、支承臺(tái)100、冷卻機(jī)構(gòu) 101、槽部102、密封件103、卡定構(gòu)件104、上部卡定構(gòu)件105、下部卡定構(gòu)件106、連結(jié)部 110、冷卻板111、連通管112、冷卻水流通板120、接觸部121、散熱部122、外周部123、 貫通孔124、突出部130、冷卻水路131、冷卻水管200、控制部Ju叉、接合部Wu、上晶圓 Wp下晶圓Wt、疊合晶圓
具體實(shí)施例方式以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示具有按壓用附件(adapter) 1的接合裝置10的概略構(gòu)成的縱剖視圖。圖2是表示具有按壓用附件1的接合裝置10的概略構(gòu)成的橫剖視圖。在接合裝置10中，如圖3所示那樣將例如兩片作為基板的晶圓WpW^相接合。以下，有時(shí)將配置于上側(cè)的晶圓稱為“上晶圓W/，將配置于下側(cè)的晶圓稱為“下晶圓WJ。各晶圓WuA分別具有多個(gè)金屬的接合部Ju、Jp并且，使各接合部Ju、Jl抵接而使晶圓Wu^ 疊合以形成作為疊合基板的疊合晶圓Wt，然后將晶圓WpWJ皮此接合。另外，在進(jìn)行晶圓W 、 Wl彼此的接合之前的狀態(tài)下，如圖3所示，在晶圓WpW^之間涂布粘接劑2，在該粘接劑2的作用下，晶圓W 、W^成為被臨時(shí)接合的狀態(tài)。這樣，通過借助粘接劑進(jìn)行臨時(shí)接合，即使在進(jìn)行晶圓WpW^的對(duì)準(zhǔn)(alignment)后輸送該晶圓WpWy也能夠防止晶圓W1^Wl產(chǎn)生錯(cuò)位。 并且，如圖3所示，在臨時(shí)接合的狀態(tài)下，接合部J 、叉之間成為形成有間隙的狀態(tài)。由此， 還能夠獲得如下效果在進(jìn)行接合時(shí)的抽真空時(shí)接合部Ju、l之間的氣氛被抽吸，能夠防止在接合部Ju、叉之間產(chǎn)生空隙(void)。另外，粘接劑2使用因接合時(shí)的熱處理而蒸發(fā)升華的粘接劑。而且，在本實(shí)施方式中，例如接合部Ju使用鋁，接合部1使用鍺。如圖1和圖2所示，接合裝置10具有將熱處理單元20和接合單元21按照該順序沿水平方向的Y方向排列且一體連接的結(jié)構(gòu)。熱處理單元20和接合單元21借助閘閥(gate valve) 22氣密地被連接在一起。熱處理單元20具有能夠?qū)?nèi)部進(jìn)行密封的處理容器30。處理容器30的側(cè)面上形成有疊合晶圓Wt的輸入輸出口 31，在該輸入輸出口 31上設(shè)有閘閥32。并且，在處理容器 30的靠接合單元21 —側(cè)的側(cè)面上形成有疊合晶圓Wt的輸入輸出口 33，該輸入輸出口 33上設(shè)有上述閘閥22。在處理容器30的底面上形成有吸氣口 34。在吸氣口 34上連接有與用于將處理容器30的內(nèi)部的氣氛減壓至規(guī)定的真空度的真空泵35相連通的吸氣管36。在處理容器30的內(nèi)部設(shè)有第一熱處理板40，其用于載置疊合晶圓Wt而進(jìn)行加熱和冷卻；上部加熱部件41，其用于自上方加熱被載置于第一熱處理板40上的疊合晶圓 Wt ；輸送機(jī)構(gòu)42，其用于在熱處理單元20和接合單元21之間與后述輸送環(huán)60 —起輸送疊合晶圓WT。作為上部加熱部件41，使用例如利用輻射熱進(jìn)行加熱的鹵素加熱器(halogen heater)、或者使用電加熱器等。在第一熱處理板40中內(nèi)置有作為加熱機(jī)構(gòu)的加熱器43及作為冷卻機(jī)構(gòu)的制冷劑流路44，該加熱器43通過供電而發(fā)熱，使冷卻劑在該制冷劑流路44 的內(nèi)部流通而對(duì)熱處理板40進(jìn)行冷卻。制冷劑流路44配置在加熱器43的上方。如圖4所示，在制冷劑流路44上分別連接有用于向該制冷劑流路44供給制冷劑的制冷劑供給管45和用于自該制冷劑流路44排出制冷劑的制冷劑排出管46。作為制冷齊U，使用霧狀的水與干燥空氣的混合物。在制冷劑供給管45上分別連接有用于向該制冷劑供給管45供給作為制冷劑的干燥空氣和水的空氣源47和冷卻水源48。在干燥空氣與水合流的部位設(shè)置有混合器49，利用該混合器49將干燥空氣和水混合而使水霧化，從而將霧狀的水與干燥空氣的混合物作為制冷劑經(jīng)由制冷劑供給管45被供給至制冷劑流路44。在制冷劑排出管46上設(shè)有用于對(duì)通過制冷劑流路44后的制冷劑進(jìn)行冷卻的換熱器50，通過冷卻在制冷劑排出管46內(nèi)流動(dòng)的制冷劑而使該制冷劑中的水凝結(jié)，作為冷凝水進(jìn)行回收?；厥盏睦淠?jīng)由循環(huán)配管51被供給至制冷劑供給管45上的混合器49的上游，從而又在混合器49處與干燥空氣混合而再次作為制冷劑被利用。另外，如圖4所示，作為換熱器50使用例如與冷凍機(jī)52相連接的換熱器。并且，利用例如后述的控制部20來控制第一熱處理板40的加熱溫度和冷卻溫度、上部加熱部件41的加熱溫度。在第一熱處理板的下方設(shè)有例如三根用于自下方支承疊合晶圓Wt而使該晶圓Wt 進(jìn)行升降的升降銷53。升降銷53借助未圖示的升降驅(qū)動(dòng)部而能夠上下移動(dòng)。在第一熱處理板40的中央部附近的例如三個(gè)部位形成有在厚度方向上貫通該第一熱處理板40的貫通孔M。并且，升降銷53穿過貫通孔M，成為能夠自第一熱處理板40的上表面突出。如圖1所示，輸送機(jī)構(gòu)42具有在上下方向上水平地分別設(shè)置的上部輸送機(jī)構(gòu)42a 和下部輸送機(jī)構(gòu)42b。上部輸送機(jī)構(gòu)4 和下部輸送機(jī)構(gòu)42b為相同形狀。上部輸送機(jī)構(gòu) 42a和下部輸送機(jī)構(gòu)42b構(gòu)成為能夠在未圖示的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下分別獨(dú)立地沿水平方向和上下方向移動(dòng)。如圖5和圖6所示，上部輸送機(jī)構(gòu)4 和下部輸送機(jī)構(gòu)42b是一對(duì)具有大致U字狀的截面形狀的保持部55以U字的開口部分相面對(duì)的方式連接起來而形成的。上部輸送機(jī)構(gòu)4 和下部輸送機(jī)構(gòu)42b構(gòu)成為借助保持部55來保持輸送環(huán)60，從而能夠與該輸送環(huán)60 —起輸送疊合晶圓WT。如圖5和圖6所示，輸送環(huán)60形成為設(shè)有比疊合晶圓 Wt的直徑略大的直徑的開口的大致圓盤狀，在輸送環(huán)60的底面且在開口的內(nèi)周緣部設(shè)有用于保持疊合晶圓Wt的保持構(gòu)件61。如圖6所示，在輸送環(huán)60的外周部設(shè)有一對(duì)突出部62， 該突出部62被輸送機(jī)構(gòu)42的保持部55保持。利用輸送機(jī)構(gòu)42來保持輸送環(huán)60時(shí)，如圖 7的(a)所示，使輸送機(jī)構(gòu)42移動(dòng)至輸送環(huán)60位于保持部55的開口部分之間的高度，接下來如圖7的(b)所示，使輸送機(jī)構(gòu)42在維持上述高度的情況下進(jìn)一步沿水平方向移動(dòng)。 隨后，使輸送機(jī)構(gòu)42上升，利用保持部55來保持輸送環(huán)60的突出部62，從而如圖7的(c) 所示，輸送環(huán)60被輸送機(jī)構(gòu)42保持。接合單元21具有能夠?qū)?nèi)部進(jìn)行密封的處理容器70。處理容器70具有容器主體 71和頂板72被密封波紋管(sealed bellows) 73連接起來的結(jié)構(gòu)。密封波紋管73構(gòu)成為在鉛垂方向上伸縮自如，頂板72借助該密封波紋管73而在鉛垂方向上移動(dòng)自如。在容器主體71的靠熱處理單元20 —側(cè)的側(cè)面上形成有疊合晶圓Wt的輸入輸出口 74，在該輸入輸出口 74處設(shè)置有上述閘閥22。在容器主體71的側(cè)面形成有吸氣口 75。 在吸氣口 75上連接有與用于將處理容器70的內(nèi)部的氣氛減壓至規(guī)定的真空度的真空泵76 相連通的吸氣管77。另外，在本實(shí)施方式中，由吸氣口 75、真空泵76、吸氣管77構(gòu)成第二減壓機(jī)構(gòu)。并且，為了設(shè)置后述冷卻機(jī)構(gòu)100而在容器主體71的底面上形成有例如圓形的底部開口 78。在處理容器70的內(nèi)部且在頂板72上設(shè)有加壓機(jī)構(gòu)80，該加壓機(jī)構(gòu)80用于向第二熱處理板90側(cè)按壓后述第二熱處理板90之上的疊合晶圓WT。加壓機(jī)構(gòu)80具有按壓構(gòu)件81，其用于隔著按壓用附件1按壓疊合晶圓Wt ；支承構(gòu)件82，其呈環(huán)狀地安裝于頂板72 ； 加壓波紋管83，其將按壓構(gòu)件81和支承構(gòu)件82連接起來，且在鉛垂方向上伸縮自如。按壓構(gòu)件81的直徑構(gòu)成得比疊合晶圓Wt的直徑大。在加壓波紋管83上設(shè)有空氣供給管83a 和空氣排出管83b，該空氣供給管83a用于向加壓機(jī)構(gòu)80的內(nèi)部、即向被按壓構(gòu)件81、加壓波紋管83、支承構(gòu)件82以及頂板72圍成的內(nèi)部空間供給例如壓縮空氣，該空氣排出管83b 用于排出被供給至內(nèi)部空間的空氣。因此，通過經(jīng)由空氣供給管83a向加壓機(jī)構(gòu)80的內(nèi)部空間供給壓縮空氣，加壓波紋管83伸縮，從而按壓構(gòu)件81在鉛垂方向上移動(dòng)自如。在空氣排出管8 上設(shè)有冷卻套83c，該冷卻套83c用于冷卻在該空氣排出管8 的內(nèi)部流通而被排氣的空氣。冷卻套83c能夠使用例如水冷式的管殼(shell and tube)式的換熱器那樣的冷卻套。在空氣排出管8 上設(shè)有用于調(diào)整自該空氣排出管8 排出的空氣的量的調(diào)整機(jī)構(gòu)(未圖示)。因此，通過調(diào)整經(jīng)由空氣供給管83a供給的壓縮空氣的供給量、供給壓力以及自空氣排出管8 排出的空氣的量，能夠一邊自空氣排出管8 排出壓縮空氣一邊將加壓波紋管83內(nèi)的壓力調(diào)整至規(guī)定壓力。換言之，能夠分別獨(dú)立地控制加壓波紋管83內(nèi)的壓力和在加壓波紋管83內(nèi)流通的壓縮空氣的量。并且，在按壓構(gòu)件81的內(nèi)部?jī)?nèi)置有例如通過供電而發(fā)熱的加熱器81a，通過調(diào)整供給至加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣的量，從而能夠調(diào)整自加熱器81a向加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣散發(fā)的熱量。因此，通過分別進(jìn)行供給至加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣的流量的調(diào)整和加熱器81a的溫度調(diào)整，從而能夠借助按壓構(gòu)件81的熱傳遞而使按壓用附件1的溫度成為期望的溫度。另外，由于要在加壓機(jī)構(gòu)80 的內(nèi)部封入壓縮空氣，為了承受該壓縮空氣的內(nèi)壓，加壓機(jī)構(gòu)80的加壓波紋管83的剛性比處理容器70的密封波紋管73的剛性大。
按壓用附件1與按壓構(gòu)件81的下表面連接。設(shè)置按壓用附件1的目的在于，使用具有比疊合晶圓Wt的直徑大的直徑的按壓構(gòu)件81以面內(nèi)均勻的載荷按壓疊合晶圓Wt，如圖1所示，按壓用附件1是大致圓盤狀的上部附件84和大致圓臺(tái)形狀的下部附件85 —體形成的結(jié)構(gòu)。上部附件84和下部附件85配置為俯視呈同心圓狀。而且，具有大致圓臺(tái)形狀的下部附件85的下底具有與疊合晶圓Wt相同的直徑，下部附件85的上底具有比上部附件的直徑小的直徑，由此，按壓用附件1成為具有作為中間部的縮頸部86的形狀。接下來詳細(xì)說明按壓用附件1的形狀。如前所述，本發(fā)明的發(fā)明人們確認(rèn)了在如下情況下載荷依然集中于疊合晶圓Wt的周緣部，即，將如圖22所示的大致圓臺(tái)形狀的附件 301以臺(tái)形的上底朝下的方式配置，利用具有比晶圓W的直徑大的直徑的按壓構(gòu)件302，隔著具有與晶圓W不同直徑的附件301進(jìn)行按壓。關(guān)于該點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明人們進(jìn)行了驗(yàn)證， 發(fā)現(xiàn)使用附件301按壓疊合晶圓Wt時(shí)，由于在附件301的外周緣部施加有例如圖8所示的應(yīng)力F1，因此附件301產(chǎn)生彎曲，從而在附件301的中心附近集中有向上的應(yīng)力F2，在附件301的外周緣部集中有向下的應(yīng)力F3,因此在按壓疊合晶圓Wt時(shí)不能夠獲得面內(nèi)均勻的載荷。關(guān)于該點(diǎn)，本發(fā)明的發(fā)明人們確認(rèn)了如下情況即使在使用與附件301相同地大致圓臺(tái)形狀的附件的情況下，例如，如圖9所示，以上底朝向上方的方式配置大致圓臺(tái)形狀的附件310的話，作用于該附件310的應(yīng)力F4分散于附件310的下底，能夠避免應(yīng)力集中于該附件310的外周緣部。但是，在比較附件310和附件301的情況下，由于附件310的上底的面積比附件301的上底的面積小，為了借助附件310獲得規(guī)定的按壓載荷，與使用附件 301的情況下相比需要提高供給至波紋管300的加壓用空氣的壓力，在空氣源設(shè)備方面存在問題。因此，作為在使按壓用波紋管與附件的接觸面積增大的同時(shí)能夠在按壓時(shí)獲得面內(nèi)均勻的載荷的形狀，本發(fā)明的發(fā)明人們考慮了按壓用附件1那樣的形狀，即，一體形成大致圓盤狀的上部附件84和大致圓臺(tái)形狀的下部附件85，在上部附件84和下部附件85之間設(shè)置作為中間部的縮頸部86。而且，利用試驗(yàn)確認(rèn)了如下情況分別改變上部附件84和下部附件85的尺寸而進(jìn)行疊合晶圓Wt的按壓的結(jié)果，只要疊合晶圓Wt的直徑與縮頸部86 的直徑的比值為0.7 1 1 1就能夠良好地進(jìn)行疊合晶圓Wt的按壓。以下，說明本發(fā)明的發(fā)明人們實(shí)施的試驗(yàn)。在使用按壓附件1進(jìn)行疊合晶圓Wt的接合時(shí)，進(jìn)行如下試驗(yàn)改變用于構(gòu)成按壓用附件1的材料的彈性模量、上部附件84的直徑和下部附件85的直徑、疊合晶圓Wt的直徑，對(duì)作用于疊合晶圓Wt的面內(nèi)的載荷進(jìn)行確認(rèn)。 此時(shí)，第一熱處理板40和上部加熱部件41的加熱溫度為350°C，后述的第二熱處理板90的加熱溫度為430°C。另外，作為上部加熱部件41，使用鹵素加熱器。關(guān)于按壓用附件1的形狀，上部附件84的直徑為350mm，疊合晶圓Wt的直徑和下部附件85的下底的直徑為200mm，按壓用附件1的高度、換言之自上部附件84的上表面至下部附件85的下底的距離為35mm，自下部附件85的下底至縮頸部86的高度、換言之自下部附件85的下底至上底的距離為19mm。并且，按壓用附件1的材質(zhì)分別為彈性模量為200GP a的不銹鋼、彈性模量為410GPa的碳化硅(SiC)、彈性模量為620GP a的硬質(zhì)合金，確認(rèn)了在利用各材質(zhì)形成的按壓用附件1中使縮頸部86的直徑X在IOOmm 200mm間變化時(shí)，作用于疊合晶圓Wt的面內(nèi)的應(yīng)力的最大值和最小值之差、即最大應(yīng)力差。其結(jié)果在圖10中
8示出。圖10是將縮頸部86的直徑X作為縮頸量表示為橫軸、將最大應(yīng)力差作為縱軸，用來表示使用彈性模量不同的各按壓用附件1按壓疊合晶圓Wt時(shí)的最大應(yīng)力差和縮頸量之間的關(guān)系的圖。如圖10所示，確認(rèn)了將縮頸量設(shè)為160mm 180mm的情況下，不論按壓用附件1的彈性模量如何，各按壓用附件1的最大應(yīng)力差變得極小。由該結(jié)果可知，按壓用附件1的縮頸量存在最優(yōu)值，該最優(yōu)的縮頸量不依賴于用于形成按壓用附件1的材料的彈性模量。接下來，在使用彈性模量為410GPa的碳化硅的按壓用附件1中，在使上部附件84 的直徑為350mm、下部附件85的下底的直徑以及疊合晶圓Wt的直徑為300mm的情況下，使上部附件84的直徑為525mm、下部附件85的下底的直徑以及疊合晶圓Wt的直徑為300mm 的情況下，以及使上部附件84的直徑為350mm、下部附件85的下底的直徑以及疊合晶圓Wt 的直徑為200mm的情況下，使各按壓用附件1的縮頸量改變，確認(rèn)此時(shí)的疊合晶圓Wt的面內(nèi)的最大應(yīng)力差。確認(rèn)了該應(yīng)力的最大值和最小值之差、即最大應(yīng)力差。其結(jié)果在圖11中表不。圖11是將縮頸量和疊合晶圓Wt的直徑(下部附件85的下底的直徑)的比值表示為橫軸、將最大應(yīng)力差作為縱軸，用來表示利用各按壓用附件1按壓疊合晶圓Wt時(shí)的最大應(yīng)力差與縮頸量和疊合晶圓Wt的直徑的比值的關(guān)系的圖。如圖11所示，確認(rèn)了通過使縮頸量和疊合晶圓Wt的直徑的比值大約為0.7 1 1 1，不論上部附件84的直徑、下部附件85的下底的直徑的尺寸如何，各按壓用附件1的最大應(yīng)力差極小。因此，由圖10和圖11所示結(jié)果可確認(rèn)，對(duì)于按壓用附件1，不論形成該按壓用附件1的材料的彈性模量、上部附件84的直徑和下部附件85的下底的直徑的尺寸如何，通過使縮頸量和下部附件85的下底的直徑的比值成為規(guī)定值，能夠使疊合晶圓Wt的面內(nèi)的最大應(yīng)力差極小。此外，也可以判斷為只要疊合晶圓Wt的面內(nèi)的最大應(yīng)力差為15MPa以內(nèi)，就能夠以面內(nèi)均勻的載荷進(jìn)行按壓。因此，為了使用具有比疊合晶圓Wt大的直徑的按壓構(gòu)件81而以面內(nèi)均勻的載荷按壓疊合晶圓Wt，按壓附件1的縮頸量、即縮頸部86的直徑與下部附件 85的下底的直徑的比值為0.7 1 1 1即可，更加優(yōu)選為0.8 1 0.9 1即可。另外，在上述試驗(yàn)中，使用上部附件84和下部附件85—體地形成的、具有縮頸部 86的按壓用附件1，但是按壓用附件1的形狀不限定于以上的實(shí)施方式。本發(fā)明的發(fā)明人們確認(rèn)，代替按壓用附件1，例如，如圖12所示，也可以使用按壓用附件210，該按壓用附件 210的形狀為在上部附件84和下部附件85之間形成作為中間部的縮頸部86時(shí)具有圓筒形狀的連接部87，如圖13所示，也可以使用按壓用附件220，對(duì)于該按壓用附件220，與下部附件85的底面一體地形成具有與下部附件85的下底的直徑相同直徑的大致圓盤狀的圓盤部88。并且，如圖14所示，也可以使用具有中間部87和圓盤部88這兩者的附件230。使用任一種的附件都能夠使作用于較大的面積的均勻載荷均勻地作用于較小的面積。并且，雖然縮頸部86的形狀形成為銳角、直角，但縮頸部86也可以形成為具有規(guī)定的曲率的球狀。將附件230作為例子，如圖15所示，也可以通過使連接部87的外周部在側(cè)視時(shí)成為向該連接部87的中心方向凹陷的形狀而使縮頸部86形成為半圓形狀。該情況下，由按壓載荷引起的應(yīng)力集中于縮頸部86，從而能夠防止按壓用附件1、210、220、230的縮頸部86破損。
此外，以上的按壓用附件與加壓機(jī)構(gòu)80的按壓構(gòu)件81分別形成，但也可以將按壓構(gòu)件81和按壓用附件一體形成。具體而言，例如，如圖16所示，也可以在按壓構(gòu)件81的下表面僅接合按壓用附件1中的下部附件85的部分。該情況下，也可以代替內(nèi)置于按壓構(gòu)件 81的加熱器81a而在下部附件85中內(nèi)置加熱器85a。在下部附件85中內(nèi)置有加熱器85a 的情況下，不用再考慮介于加熱器81a和疊合晶圓Wt之間的按壓用附件1的熱容量，能夠精度更好地進(jìn)行疊合晶圓Wt的溫度控制，而且，能夠縮短疊合晶圓Wt的升溫所需的時(shí)間。并且，通過一體形成按壓構(gòu)件81和按壓用附件1，也不會(huì)產(chǎn)生在按壓構(gòu)件81和按壓用附件1 的接觸面處的熱傳遞的損耗，加熱器85a向疊合晶圓Wt的熱傳遞的效率也提高。另外，在圖16中，示出了一體地形成按壓用附件1和按壓構(gòu)件81的情況，當(dāng)然，也可以一體地形成按壓用附件210、220、230和按壓構(gòu)件81。接下來對(duì)第二熱處理板90進(jìn)行說明。如圖1所示，在處理容器70的內(nèi)部且加壓機(jī)構(gòu)80的下方，在與該加熱機(jī)構(gòu)80相對(duì)的位置設(shè)有用于載置疊合晶圓Wt而進(jìn)行熱處理的作為載置部的第二熱處理板90。在第二熱處理板90內(nèi)例如內(nèi)置有借助供電而發(fā)熱的加熱器91。例如使用氮化鋁這樣的陶瓷作為第二熱處理板90的材料。加熱器91例如由內(nèi)周加熱器92和外周加熱器93構(gòu)成，該內(nèi)周加熱器92內(nèi)置在與疊合晶圓Wt相對(duì)應(yīng)的位置，該外周加熱器93呈同心圓狀地設(shè)于內(nèi)周加熱器92的外側(cè)，能夠與內(nèi)周加熱器92獨(dú)立地進(jìn)行溫度控制。例如由后述控制部200控制內(nèi)周加熱器92和外周加熱器93的加熱溫度。此外， 如圖1所示，在第二熱處理板90的外周部形成有缺口槽94，該缺口槽94用于收容被輸送機(jī)構(gòu)42輸送來的輸送環(huán)60的保持構(gòu)件61。如圖2所示，缺口槽94在第二熱處理板90的外周部且在與輸送環(huán)60的保持構(gòu)件61相對(duì)應(yīng)的位置形成有三處。如圖1和圖17所示，第二熱處理板90的外周部被例如圓環(huán)狀的支承臺(tái)95的上表面支承，該支承臺(tái)95設(shè)于容器主體71的內(nèi)表面且沿容器主體71的底部開口 78設(shè)置。因此，第二熱處理板90的下表面成為經(jīng)由底部開口 78向處理容器71的外部暴露出的狀態(tài)。 在第二處理板90的下表面?zhèn)?、換言之在處理容器70的外部設(shè)有用于冷卻疊合晶圓Wt的冷卻機(jī)構(gòu)100。支承臺(tái)95是用于防止來自熱處理板90的熱量傳遞至容器主體71的構(gòu)件，其具有大致圓筒形狀，由例如具有絕熱性的氮化硅這樣的陶瓷構(gòu)成。在支承臺(tái)95的與第二熱處理板90相對(duì)的面上，與第二熱處理板90呈同心圓狀地形成有凹陷為凹狀的槽部101。在槽部101中配置有密封件102，支承臺(tái)95和熱處理板90之間被保持為氣密狀態(tài)。作為密封件102，例如使用耐熱性的金屬0形環(huán)等。如圖17和圖18所示，在第二熱處理板90和支承臺(tái)95的外周緣部分別形成有凸緣部90a、95a。凸緣部90a和凸緣部9 被卡定構(gòu)件103把持，從而向按壓密封件102的方向作用有力。例如，如圖17和圖18所示，卡定構(gòu)件103具有與凸緣部90a接觸的上部卡定部104、與凸緣部9 接觸的下部卡定部105、將上部卡定部104和下部卡定部105連結(jié)起來的連結(jié)部106。連結(jié)部106例如是具有螺紋牙的外螺紋，通過與設(shè)于上部卡定部104和下部卡定部105的未圖示的內(nèi)螺紋螺紋接合，利用上部卡定部104和下部卡定部105使力作用于按壓密封件102的方向，從而能夠維持處理容器70內(nèi)的氣密狀態(tài)。此外，上部卡定構(gòu)件104和下部卡定構(gòu)件105以及連結(jié)部106例如由不銹鋼等具有作為卡定構(gòu)件所必需的強(qiáng)度且具有彈性的金屬材料構(gòu)成。通過使用具有彈性的材料作為連結(jié)部106，在利用加熱器91加熱第二熱處理板90而在第二熱處理板90和支承臺(tái)95之間產(chǎn)生熱膨脹差時(shí)，例如，如圖19所示，通過使連結(jié)部106彎曲而防止卡定構(gòu)件103損壞，同時(shí)能夠保持第二熱處理板90與支承臺(tái)95之間的氣密狀態(tài)。另外，如圖18所示，在上部卡定部104上設(shè)有向凸緣部90a的上表面突出的爪部104a，在下部卡定部105上設(shè)有向凸緣部90a的下表面突出的爪部10 ，如圖19所示，構(gòu)成為即使在連結(jié)部106彎曲的情況下，也可以防止卡定構(gòu)件103 自各凸緣部90a、9fe脫落。如圖17所示，冷卻機(jī)構(gòu)100具有冷卻板110，其為大致圓盤狀，設(shè)置為與熱處理板90平行且內(nèi)部中空；連通管111，其在鉛垂方向上延伸設(shè)置且與冷卻板110的中空部分相連通；冷卻水流通板112，其在冷卻板110的下方與該冷卻板110平行設(shè)置。冷卻板110、 連通管111及冷卻水流通板112由導(dǎo)熱性優(yōu)異的例如銅合金等形成。冷卻板110與熱處理板90的背面平行設(shè)置，其包括接觸部120，其通過與熱處理板90的背面接觸來冷卻熱處理板；散熱部121，其與接觸部120平行設(shè)置且以規(guī)定的配置形成有貫通孔；外周部122，其圍在接觸部120和散熱部121的外周。在散熱部121上以規(guī)定的圖案形成有多個(gè)與冷卻板110的內(nèi)部相連通的貫通孔123。在散熱部121的中心，連通設(shè)置有連通管111。并且，連通管111設(shè)置為穿過冷卻水流通板112且相對(duì)于冷卻水流通板 112滑動(dòng)自如。由此，構(gòu)成為能夠借助未圖示的升降機(jī)構(gòu)使連通管111上下移動(dòng)，從而使冷卻板110上下移動(dòng)。用于向冷卻板110供給作為冷卻劑的空氣的空氣源(未圖示)與連通管111相連接。經(jīng)由連通管111被供給至冷卻板110的中空部分的空氣自散熱部121的貫通孔123排
出ο在散熱部121的下表面設(shè)有向下方呈凸?fàn)畹赝怀龅耐怀霾?24。并且，外周部122 也形成為延伸至與突出部IM的頂端相同的位置，構(gòu)成為使冷卻板110下降時(shí)，能夠形成由突出部124、外周部122和冷卻水流通板112圍成的空間S。如圖17所示，在冷卻水流通板112中形成有用于使冷卻水在其內(nèi)部流通的冷卻水路130。用于將自冷卻水源(未圖示)供給的冷卻水供給至冷卻水路130的冷卻水管131 與冷卻水路130相連接。而且，冷卻水流通板112中與散熱部121同樣地形成有規(guī)定圖案的貫通孔132，從而能夠?qū)⒆陨岵?21排出的作為制冷劑的空氣排出到冷卻機(jī)構(gòu)100的外部。因此，冷卻機(jī)構(gòu)100通過經(jīng)由連通管111向冷卻板110的內(nèi)部供給作為制冷劑的空氣，能夠冷卻冷卻板110，通過利用升降機(jī)構(gòu)(未圖示)使連通管111上升且使冷卻板110 接觸第二熱處理板90的下表面，能夠利用冷卻板110冷卻熱處理板90。此時(shí)，通過將冷卻水供給至冷卻水流通板112的冷卻水路130而冷卻冷卻水流通板112，從而對(duì)通過貫通孔 132的空氣進(jìn)行冷卻，能夠防止高溫的空氣排出至冷卻機(jī)構(gòu)100的外部。更進(jìn)一步使連通管 111下降，使散熱部121的下表面的突出部IM與冷卻水流通板112接觸，從而能夠?qū)⒗鋮s板110與供給至連通管111的空氣一起高效地冷卻。如圖1所示，在以上的接合裝置10中設(shè)有控制部200。控制部200例如為計(jì)算機(jī)， 其具有程序存儲(chǔ)部(未圖示)。程序存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)有用于控制接合裝置10中的疊合晶圓Wt 的處理的程序。而且，在程序存儲(chǔ)部中還存儲(chǔ)有用于控制上述各種處理裝置、輸送裝置等的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)作而實(shí)現(xiàn)接合裝置10的后述接合處理的程序。另外，上述程序是例如記錄在計(jì)算機(jī)可讀取的硬盤(HD)、軟盤(FD)、光盤(CD)、光磁盤(MO)、存儲(chǔ)卡等的計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)H中的程序，也可以是自該存儲(chǔ)介質(zhì)H安裝入控制部200的程序。
接下來，說明使用以上那樣構(gòu)成的接合裝置10進(jìn)行的疊合晶圓Wt的接合處理方法。圖20是表示該晶圓接合處理的主要工序的例子的流程圖，圖21是表示接合裝置10的各機(jī)器的工作狀態(tài)的時(shí)序圖。圖21示出了以下參數(shù)的時(shí)效變化接合裝置10中的疊合晶圓Wt的加熱溫度、供給至加壓機(jī)構(gòu)80的加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣的壓力換言之作用于疊合晶圓Wt的載荷、熱處理單元20內(nèi)的氣氛的壓力以及接合單元21內(nèi)的氣氛的壓力。首先，在外部的對(duì)準(zhǔn)裝置(未圖示)中調(diào)整上晶圓％和下晶圓I的位置而使兩者疊合。此時(shí)，在使兩者疊合之前在晶圓Wu、晶圓\中的一者或兩者上涂布粘接劑2，使兩者疊合時(shí)，借助粘接而進(jìn)行臨時(shí)接合，形成疊合晶圓Wn(圖20的工序Si)。隨后，疊合晶圓Wn被晶圓輸送裝置(未圖示)輸送至接合裝置10。在接合裝置10中，首先，打開熱處理單元20的閘閥32，利用晶圓輸送裝置(未圖示)將疊合晶圓Wn輸送至第一熱處理板40的上方。接下來使升降銷53上升，在將疊合晶圓Wn自未圖示的晶圓輸送裝置交接至升降銷53后，使升降銷53下降，將疊合晶圓Wn載置于被預(yù)先載置于第一熱處理板40的輸送環(huán)60的上表面。隨后，關(guān)閉閘閥32，利用真空泵35 使處理容器30的內(nèi)部的氣氛減壓。之后，利用第一熱處理板40將疊合晶圓Wn加熱至第一溫度、例如350°C (圖20和圖21的工序S2)。此時(shí)，由于對(duì)疊合晶圓Wn的接合部JuJl彼此進(jìn)行均勻地加熱，因此以規(guī)定的加熱速度、例如10°C /分 50°C /分的加熱速度進(jìn)行加熱。此時(shí)，與第一熱處理板40的加熱同時(shí)也由上部加熱部件41進(jìn)行加熱。在疊合晶圓Wn 的上晶圓Wu和下晶圓I之間不產(chǎn)生溫度差地進(jìn)行加熱。并且，熱處理單元20內(nèi)的壓力減壓至規(guī)定的真空度、例如lOI^a。疊合晶圓Wn被加熱至第一溫度時(shí)，打開閘閥22。接下來，利用輸送機(jī)構(gòu)42使與輸送環(huán)60 —同載置于第一熱處理板40的疊合晶圓Wn移動(dòng)至接合單元21，疊合晶圓Wn與輸送環(huán)60 —同載置于第二熱處理板90。疊合晶圓Wn與輸送環(huán)60 —同載置于第二熱處理板90時(shí)，輸送機(jī)構(gòu)42自接合單元21退避至熱處理單元20，閘閥22關(guān)閉。之后，利用第二熱處理板90將疊合晶圓Wn加熱至第二溫度、例如430°C。例如以 IO0C /分 50°C /分的加熱速度加熱疊合晶圓WT1。另外，處理容器70的內(nèi)部的氣氛在閘閥22關(guān)閉后被減壓至規(guī)定的真空度、例如0. OOlPa,并維持在該真空度。此時(shí)，由于處理容器70的內(nèi)部成為負(fù)壓，由于例如作用于頂板70的壓力和處理容器70的內(nèi)部的壓力之差， 向下的力作用于頂板70。由此波紋管73收縮，按壓用附件1和疊合晶圓Wn接近至規(guī)定的距離。并且，如圖21所示，在壓縮空氣供給到加壓機(jī)構(gòu)80、S卩加壓波紋管83內(nèi)之前且處理容器70內(nèi)的壓力正被減壓的狀態(tài)下，維持加壓機(jī)構(gòu)80的內(nèi)部的壓力也被減壓為規(guī)定的壓力的狀態(tài)。借助加壓機(jī)構(gòu)80內(nèi)部的壓力和處理容器70的壓力之差來避免在意料之外的時(shí)刻載荷作用于疊合晶圓Wn。隨后，一邊將疊合晶圓Wn的溫度維持為第二溫度，一邊向加壓機(jī)構(gòu)80內(nèi)供給壓縮空氣，使按壓構(gòu)件81下降。由此，使連接于按壓構(gòu)件81的下表面的按壓用附件1的下部附件85抵接于疊合晶圓Wn，以規(guī)定的載荷、例如50kN向第二熱處理板90側(cè)按壓該疊合晶圓 Wno然后，疊合晶圓Wti被按壓規(guī)定的時(shí)間、例如10分鐘，從而疊合晶圓Wn被接合(圖20 和圖21的工序S3)。此時(shí)，由于處理容器內(nèi)的氣氛成為負(fù)壓，因此接合部Ju、叉間的氣氛被抽吸，在接合部J 、JJ旬不產(chǎn)生空隙地進(jìn)行接合。另外，可以進(jìn)一步使用例如按壓構(gòu)件81內(nèi)的加熱器、冷卻機(jī)構(gòu)100而將疊合晶圓Wn的溫度維持于第二溫度。并且，也可以通過調(diào)整被供給至加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣的量來調(diào)整按壓構(gòu)件81的溫度，從而使疊合晶圓Wn 的上晶圓Wu和下晶圓I的溫度同步。在進(jìn)行接合單元21中的疊合晶圓Wn的接合的同時(shí)，新的疊合晶圓Wt2被晶圓輸送裝置(未圖示)輸入熱處理單元20且被載置于第一熱處理板40之上。另外，在將疊合晶圓Wt2輸入熱處理單元20時(shí)，為了減小熱處理板40和疊合晶圓Wt2之間的溫度差，熱處理板 40的溫度被冷卻至例如150°C。疊合晶圓Wt2被載置于第一熱處理板40之上時(shí)，利用第一熱處理板40和上部加熱部件41將疊合晶圓Wt2加熱至第一溫度、例如350°C (圖20和圖 21的工序Tl)。之后，疊合晶圓Wn在載置于第二熱處理板90的狀態(tài)下被冷卻至例如作為第一溫度的350°C。為了防止接合部J 、Jl的強(qiáng)度、物性改變，疊合晶圓Wn以規(guī)定的冷卻速度、例如10°C /分 50°C /分的冷卻速度被冷卻。通過使冷卻機(jī)構(gòu)100的冷卻板110上升，使該冷卻板110與第二熱處理板90的下表面接觸來進(jìn)行疊合晶圓Wn的冷卻。疊合晶圓Wn被冷卻至350°C時(shí)，首先，載置于第二熱處理板90的被加熱至350°C 的疊合晶圓Wt2被上部輸送機(jī)構(gòu)4 保持。接下來，打開閘閥22，利用下部輸送機(jī)構(gòu)42b將接合結(jié)束的疊合晶圓Wn與輸送環(huán)60 —同自第二熱處理板90輸送至熱處理單元20。然后， 維持閘閥22的打開狀態(tài)，將被上部輸送機(jī)構(gòu)4 保持的疊合晶圓Wt2輸送至接合單元21， 將該疊合晶圓Wt2與保持環(huán)60 —起載置于第二熱處理板90。接下來，上部輸送機(jī)構(gòu)4 退避至熱處理單元20，關(guān)閉閘閥22。隨后，利用第二熱處理板90將疊合晶圓Wt2加熱至作為第二溫度的430°C，利用按壓構(gòu)件80和按壓用附件1按壓疊合晶圓Wt2而使該疊合晶圓Wt2 接合(圖20和圖21的工序T2)。在進(jìn)行疊合晶圓Wt2的按壓的同時(shí)，在熱處理單元20中， 被上部輸送機(jī)構(gòu)4 保持的疊合晶圓Wn與保持環(huán)60 —同載置于第一熱處理板40。在接合單元21中進(jìn)行疊合晶圓Wt2的接合的期間內(nèi)，在接合單元21中完成接合而載置于第一熱處理板40的狀態(tài)的疊合晶圓Wn被第一熱處理板40冷卻至第三溫度、例如 150°C (圖20和圖21的工序S4)。此時(shí)，干燥空氣與霧化后的水的混合物被供給至第一熱處理板40的制冷劑流路44。隨后，將熱處理單元20內(nèi)的壓力釋放至大氣壓，使升降銷53上升，將疊合晶圓Wn 自第一熱處理板40交接至升降銷53。接下來，打開閘閥32，疊合晶圓Wn自升降銷53交接至晶圓輸送裝置(未圖示)，疊合晶圓Wn自接合裝置10被輸出。疊合晶圓Wn自熱處理單元20被輸出時(shí)，接著在閘閥32打開的狀態(tài)下新的疊合晶圓Wt3被交接至升降銷53，然后被載置于第一熱處理板40。隨后，利用第一熱處理板40和上部加熱部件41將疊合晶圓Wt3加熱至作為第一溫度的350°C (圖20和圖21的工序Ul)。然后，接合單元21中的疊合晶圓Wt2的接合結(jié)束時(shí)，疊合晶圓Wt2與疊合晶圓Wti同樣地在載置于第二熱處理板90的狀態(tài)下被冷卻至350°C。接下來，載置于第二熱處理板90 且被加熱至350°C的疊合晶圓Wt3被上部輸送機(jī)構(gòu)4 保持。隨后，打開閘閥22，疊合晶圓 Wt2被下部輸送機(jī)構(gòu)42b自接合單元21輸出。接下來，維持打開閘閥22的狀態(tài)，保持于上部輸送機(jī)構(gòu)42a的疊合晶圓Wt3被輸入接合單元21且被載置于第二熱處理板90之上。疊合晶圓Wt3載置于接合單元21的第二熱處理板90時(shí)，上部輸送機(jī)構(gòu)4 退避至熱處理單元 20，閘閥22關(guān)閉。之后，該疊合晶圓Wt3被按壓用附件1按壓而接合(圖20和圖21的工序 U2)。
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在接合單元21內(nèi)進(jìn)行疊合晶圓Wt3的接合的期間內(nèi)，載置于第一熱處理板40的狀態(tài)的疊合晶圓Wt2被第一熱處理板40冷卻至第三溫度、例如150°C (圖20和圖21的工序 T3)。接下來，將熱處理單元20內(nèi)的壓力釋放至大氣壓，使升降銷53上升，將疊合晶圓Wt2 自第一熱處理板40交接至升降銷53，然后，打開閘閥32，將疊合晶圓Wt2自升降銷53交接至晶圓輸送裝置(未圖示)，疊合晶圓Wt2自接合裝置1被輸出。隨后，接著在閘閥32打開的狀態(tài)下將新的疊合晶圓Wt4交接至升降銷53，然后將該疊合晶圓Wt4載置于第一熱處理板 40。這樣，連續(xù)地進(jìn)行一系列的疊合晶圓Wt的接合，在一臺(tái)接合裝置10中，同時(shí)進(jìn)行針對(duì)多個(gè)疊合晶圓Wt的處理。采用以上的實(shí)施方式，由于在接合單元21的第二熱處理板90的下方設(shè)有用于冷卻第二熱處理板90的冷卻機(jī)構(gòu)100，因此能夠高效地調(diào)節(jié)疊合晶圓Wt的溫度。S卩，在利用第二熱處理板90將疊合晶圓Wt加熱至規(guī)定的溫度時(shí)，在將要超過規(guī)定的加熱速度、或者將要超過規(guī)定的溫度的情況下，通過使冷卻機(jī)構(gòu)100上升而與第二熱處理板90的下表面接觸，能夠冷卻第二熱處理板90。并且，通過調(diào)整供給至冷卻機(jī)構(gòu)100的空氣的量，還能夠調(diào)整冷卻機(jī)構(gòu)100的冷卻速度，從而能夠高效地進(jìn)行疊合晶圓Wt的溫度調(diào)整。而且，在加壓機(jī)構(gòu)80的按壓構(gòu)件81的內(nèi)部?jī)?nèi)置加熱器81a，另一方面通過調(diào)整供給至加壓波紋管83的壓縮空氣的量及自加壓波紋管83排出的壓縮空氣的量，一邊維持加壓波紋管83內(nèi)的壓力為期望值，一邊調(diào)整自加熱器81a向加壓波紋管83內(nèi)的壓縮空氣發(fā)散的熱量，能夠調(diào)整按壓構(gòu)件81的溫度，因此，能夠使疊合晶圓Wt的上晶圓Wu與下晶圓\ 的溫度同步。從而，采用本發(fā)明，能夠防止因上晶圓Wu和下晶圓I成為不同溫度分布而導(dǎo)致接合部的強(qiáng)度、物性改變。在以上的實(shí)施方式中，接合部J 、Jl分別使用鋁和鍺，但是使用其他金屬的情況下也適用于本發(fā)明。該情況下，與接合部丄、叉所使用的金屬的種類相應(yīng)地來決定接合單元 21中的處理?xiàng)l件、例如疊合晶圓Wt的加熱溫度、按壓載荷等。而且，在以上的實(shí)施方式中， 在晶圓W 、Wl上設(shè)有金屬的接合部J 、Jl,但是，基板自身為金屬的情況下也能夠適用本發(fā)明。并且，基板為晶圓之外的FPD(平板顯示器)、光掩模用的中間掩模(7 7夕> f夕> ) 等其他的基板的情況下也能夠適用本發(fā)明。以上，參照

了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限定于該例子。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，在權(quán)利要求書記載的構(gòu)思范圍內(nèi)能夠想到各種變形例或修改例是顯而易見的，對(duì)于這些變形例或修改例也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 本發(fā)明在將具有金屬的接合部的基板彼此接合時(shí)是有用的。
權(quán)利要求
1.一種接合裝置，該接合裝置用于將具有金屬的接合部的基板彼此接合，其特征在于， 該接合裝置具有處理容器，其在下表面形成有開口 ；熱處理板，其配置在上述處理容器內(nèi)，用于載置上述基板并對(duì)該基板進(jìn)行熱處理； 加壓機(jī)構(gòu)，其在上述處理容器內(nèi)與上述熱處理板相對(duì)設(shè)置，用于向上述熱處理板側(cè)按壓上述基板；環(huán)狀的支承臺(tái)，其在上述處理容器的內(nèi)表面沿該處理容器的開口設(shè)置，該環(huán)狀的支承臺(tái)用于將上述處理容器和上述熱處理板之間氣密地封閉且用于支承上述熱處理板；冷卻機(jī)構(gòu)，其設(shè)于上述熱處理板的下方且設(shè)于上述支承臺(tái)的內(nèi)側(cè)，用于冷卻上述熱處理板，上述冷卻機(jī)構(gòu)包括冷卻板，其內(nèi)部為中空且其上表面設(shè)為與上述熱處理板平行；連通管，其與上述冷卻板的內(nèi)部相連通，用于向該冷卻板的內(nèi)部供給空氣；升降機(jī)構(gòu)，其用于使上述冷卻板上下移動(dòng)，在上述冷卻板的下表面形成有與該冷卻板的內(nèi)部連通的多個(gè)貫通孔， 自上述連通管供給至上述冷卻板的內(nèi)部的空氣被自上述冷卻板的貫通孔排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所記載的接合裝置，其中，上述冷卻機(jī)構(gòu)還具有冷卻水流通板，該冷卻水流通板在上述冷卻板的下方以封閉該處理容器的整個(gè)開口的方式設(shè)置，在該冷卻水流通板的內(nèi)部形成有供冷卻水流通的冷卻水路，在上述冷卻水流通板上形成有在鉛垂方向上貫通該冷卻水流通板的多個(gè)貫通孔， 自上述冷卻板的貫通孔排出的空氣通過上述冷卻水流通板的貫通孔而被自該冷卻水流通板的上表面向下表面排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所記載的接合裝置，其中，上述加壓機(jī)構(gòu)具有 彈性構(gòu)件，其氣密地連接于上述處理容器的頂板；按壓構(gòu)件，其氣密地連接于上述彈性構(gòu)件的下端；空氣供給管，其用于向由上述處理容器的頂板、上述彈性構(gòu)件及上述按壓構(gòu)件圍成的空間內(nèi)供給壓縮空氣；空氣排出管，其用于將供給的壓縮空氣排出，在上述空氣排出管上設(shè)置有用于冷卻在該空氣排出管的內(nèi)部流通的壓縮空氣的冷卻套。
全文摘要
本發(fā)明提供一種接合裝置，高效地進(jìn)行具有金屬的接合部的基板彼此的溫度調(diào)整，使基板接合處理生產(chǎn)率提高。接合裝置具有在下表面形成開口的處理容器；配置在處理容器內(nèi)且用于載置疊合晶圓并對(duì)疊合晶圓進(jìn)行熱處理的第二熱處理板；在處理容器內(nèi)與第二熱處理板相對(duì)設(shè)置且用于向第二熱處理板側(cè)按壓疊合晶圓的加壓機(jī)構(gòu)；在處理容器的內(nèi)表面沿該處理容器的開口設(shè)置的將處理容器和第2熱處理板之間氣密地封閉的環(huán)狀的支承臺(tái)；設(shè)于第二熱處理板的下方且支承臺(tái)的內(nèi)側(cè)的冷卻機(jī)構(gòu)，冷卻機(jī)構(gòu)包括上表面與第二熱處理板平行地設(shè)置的冷卻板；與冷卻板的內(nèi)部相連通且用于向該冷卻板的內(nèi)部供給空氣的連通管；使冷卻板上下移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/603GK102456589SQ20111031778
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者古家元, 杉山雅彥, 秋山直樹 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社