[發明專利]接合裝置及接合方法

有效

• 申請號: 201110317856.8
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102456590A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 秋山直樹;杉山雅彥;中村充一
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/603
• 分類號: H01L21/603
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及一種用于對具有金屬的接合部的基板彼此進行按壓而將該基板彼此接合起來的接合裝置及接合方法。

背景技術

近年來，在半導體器件(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器件而產品化的情況下，配線長度增大，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體器件呈三維層疊的三維集成技術。在該三維集成技術中，例如使用粘合裝置進行兩片半導體晶圓(以下，稱為“晶圓”)的粘合。粘合裝置例如具有：固定工作臺，該固定工作臺用于在其上表面載置晶圓；可動工作臺，其與該固定工作臺相對配置，該可動工作臺能夠在其下表面吸附保持晶圓地進行升降。在固定工作臺和可動工作臺內分別內置有加熱器。而且在該粘合裝置中，在使兩片晶圓疊合后，一邊利用加熱器對晶圓進行加熱，一邊利用固定工作臺和可動工作臺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1)。

專利文獻1：日本特開2004-207436號公報

但是，在接合兩片晶圓時，有時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定溫度加熱接合部一邊進行按壓。即，需要依次進行如下工序：首先將晶圓加熱至規定的溫度的前熱處理工序、隨后在將晶圓的溫度維持在規定溫度的狀態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，此時，使用專利文獻1的粘合裝置的話，為了接合兩片晶圓需要大量的時間。

首先在前熱處理工序中，由于上述規定的溫度為高溫，因此將晶圓加熱至規定的溫度需要花費時間。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，因此需要以規定的加熱速度以下加熱晶圓。并且由于上述規定溫度為高溫，在后熱處理工序中冷卻高溫的晶圓也需要花費時間。而且，使接合部彼此合金化而進行接合的情況下，若急速冷卻晶圓，接合部的強度、物性有可能會發生改變，因此需要以規定的冷卻速度以下冷卻晶圓。另外，由于接合工序所花費的時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的時間不能縮短。

這樣，由于具有金屬的接合部的晶圓彼此的接合需要大量的時間，從而導致晶圓接合處理的生產率(through-put)下降。

發明內容

本發明是鑒于該點做成的，其目的在于高效地進行具有金屬的接合部的基板彼此的接合，使基板接合處理的生產率提高。

為了實現上述目的，本發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，該接合裝置具有熱處理單元和接合單元，該熱處理單元包括：第一熱處理板，其用于載置疊合基板并對該疊合基板進行熱處理，該疊合基板是使上述接合部抵接而使基板疊合而成的；第一減壓機構，其用于將該熱處理單元的內部氣氛減壓至規定的真空度，該接合單元包括：第二熱處理板，其用于載置在上述熱處理單元中處理后的疊合基板并對該疊合基板進行熱處理；加壓結構，其用于將上述第二熱處理板之上的疊合基板向該第二熱處理板側按壓；第二減壓機構，其用于將該接合單元的內部的氣氛減壓至規定的真空度。上述熱處理單元氣密地與上述接合單元連接，上述第一熱處理板包括用于冷卻上述第一熱處理板之上的疊合基板的冷卻機構。

根據本發明，在熱處理單元、接合單元中，能夠依次處理疊合基板。即，首先，在熱處理單元中，將疊合基板載置于第一熱處理板而進行加熱。隨后，在使內部的氣氛成為規定的真空度的接合單元中，將疊合基板載置于第二熱處理板，一邊將該疊合基板維持為規定溫度，一邊向第二熱處理板側按壓疊合基板，從而使該疊合基板接合。隨后，再次在熱處理單元中，將疊合基板載置于第一熱處理板而進行冷卻。并且，在接合單元中處理一個疊合基板的期間內，能夠同時在熱處理單元中處理另一個疊合基板。這樣，根據本發明，即使上述規定溫度為高溫，由于分別單獨設置熱處理單元和接合單元，因而能夠高效地同時對兩個疊合基板進行處理。因此，能夠提高基板接合處理的生產率。

上述熱處理單元也可以具有多個用于在其與上述接合單元之間輸送疊合基板的輸送機構。

上述接合單元也可以具有用于冷卻上述第二熱處理板之上的疊合基板的冷卻機構。