晶片接合装置和晶片接合方法

专利名称：晶片接合装置和晶片接合方法
技术领域：
本发明涉及一种晶片接合装置和晶片接合方法，特别是涉及对晶片之间进行接合的晶片接合装置和晶片接合方法。
背景技术：
周知的是对微小的电气元件或机械元件进行集成化的MEMS (微机电系统，Micro Electro Mechanical Systems)。作为该MEMS，能够例举出微型机器、压力传感器、超小型马达等。在该MEMS中密封形成有例举的悬臂的振动结构。通过接合形成有图案的基板彼此， 而制造该MEMS。在(日本)特许第3970304号公报中公开了利用常温接合来大量生产产品的常温接合装置。该常温接合装置包括生成用于常温接合上侧基板和下侧基板的真空环境的接合腔室；设置在所述接合腔室的内部，并将所述上侧基板支承在所述真空环境的上侧台架； 设置在所述接合腔室的内部，并将所述下侧基板支承在所述真空环境的支架；一体地接合在所述支架的弹性引导部；设置在所述接合腔室的内部，并且能够在水平方向移动地支承所述弹性引导部的对位台架；驱动所述弹性引导部并将所述支架向所述水平方向移动的第一机构；将所述上侧台架向垂直于所述水平方向的上下方向移动的第二机构；设置在所述接合腔室的内部，并且当压接所述下侧基板和所述上侧基板时，将所述支架支承在所述上侧台架移动的方向的支架支承台，其中，在所述下侧基板和所述上侧基板不接触时，所述弹性引导部支承所述支架以使所述支架不接触所述支架支承台，在所述下侧基板和所述上侧基板被压接时，所述弹性引导部弹性变形以使所述支架与所述支架支承台接触。在该常温接合装置中，接合的两个基板主要利用静电引力被静电卡盘保持并且进行接合。在通过这种接合而大量生产产品时，希望更为可靠地、在更短时间内接合基板。在(日本)特开平01-112745号公报中公开了能够从静电卡盘将处理结束后的晶片容易且不损坏地可靠地剥离的方法。该半导体制造装置中的晶片剥离方法的特征在于， 在半导体制造装置停止向静电卡盘的施加电压时，一边交变施加电压的极性，一边关闭。在(日本)特开平10-270539号公报中公开了能够使晶片容易地脱离静电卡盘， 并且晶片不附着异物的静电卡盘的使用方法。该静电卡盘的使用方法的特征在于，在通过具有两个电极并在该电极施加电压来吸附、剥离晶片的静电卡盘的使用方法中，在使所述晶片从静电卡盘脱离时，向所述两个电极施加电压，以使所述两个电极之间产生电位差且使所述晶片的电位成为所述晶片中带电的电荷的极性相反的极性。在(日本)特开平10484583号公报中公开了能够使半导体晶片可靠地脱离的静电卡盘除电方法。该静电卡盘除电方法的特征在于，包括电介质构成的静电卡盘，其由通过根据在腔室内向相对配置的一对电极之一施加电压对半导体晶片进行充放电，从而能够吸附以及剥离该半导体晶片，其中，在通过静电卡盘将所述半导体晶片脱离时，将所述施加电压作为由正或者负电压形成的单极的衰减矩形波。在(日本)特许第164M40号公报中公开了能够将由静电卡盘固定的被处理物可靠地剥离的被处理物的剥离装置。在该被处理物的剥离装置的特征在于，在上述被处理物的固对位置上，设置有贯通将被处理物静电固定的静电卡盘的电极和粘着在该电极的上述被处理物固定侧面的电介质膜的孔部，在上述孔部连接有供气管和排气管，在固定于上述静电卡盘的被处理物的固定面，通过从上述孔部吹入从上述供气管送来的气体，使积蓄在上述电介质膜的电荷放电，并使被处理物脱离。在(日本)特开昭62-18727号公报中公开了一种半导体处理装置，其具有能够将被处理物更为可靠地固定在静电卡盘，并且可靠地进行被处理物的剥离的静电卡盘机构。 该半导体处理装置的特征在于，包括上部开放的导电的腔室；经由绝缘材料配置在该腔室的上部的静电卡盘电极；设置在与所述绝缘材料抵接的一侧的所述静电卡盘表面的电介质膜；贯通地穿设所述电介质膜和所述静电卡盘电极，并进行供气和排气的孔部；使配置在所述腔室内的被处理物向上方移动的支承台，其中，至少在所述静电卡盘电极和电介质膜上的孔部部分埋设筒状的绝缘部件。在(日本)特开昭62-277234号公报中公开了在使晶片等的被吸附物脱离时，能够向被吸附物作用与残留吸附力相对的强制脱离力，以使被吸附物能够从吸附面立即脱离，并且，能够容易地进行吸附面损坏时等的电极交换的静电卡盘装置。该静电卡盘装置的特征在于，为了使被吸附物脱离，在被吸附部和吸附面之间具有喷出加压气体的气体喷出机构。在特许第2590571号公报中公开了能够将吹出的气压抑制在低压，并保持稳定姿态地将晶片从静电卡盘强制脱离的可靠性高的半导体晶片处理装置的晶片保持机构。该半导体晶片处理装置的晶片保持机构中，在设置于加工处理室内的卡盘保持件的前端安装静电卡盘，将搬入室内的半导体晶片吸附而被所述静电卡盘保持，并进行规定的加工处理，其特征在于，包括，静电卡盘，其具有形成在卡盘本体的卡盘面上的环状图案的气体排出槽以及与该气体排出槽连通且在该卡盘本体上穿孔的气体导入孔；吹气供给手段，其通过卡盘保持件的内部并配管连接在所述静电卡盘的引导导入孔，其中，在晶片的吸附保持状态下， 停止向静电卡盘施加电压后，将从吹气供给手段供给的吹气导入所述气体排出槽的整个区域，利用该吹气气压使晶片从静电卡盘的卡盘面强制脱离。在特许第四74303号公报中公开了生产率高且具备可靠性的低成本的被处理体的脱离方法。该被处理体的脱离方法的特征在于，在静电卡盘保持被处理体并对被处理体实施加工后，在所述静电卡盘和被处理体之间形成的缝隙导入水或酒精、或者包含水或酒精的混合气体中的任一种，从而使被处理体从静电卡盘脱离。在(日本)特开2002-231800号公报中公开了能够防止被等离子体处理过的基板向上部电极附着，并谋求提高成品率和利用率的基板处理方法。在该基板处理方法中，使相对配置的上部电极和下部电极之间产生等离子体，并在载置于所述下部基板的基板上实施等离子体处理，在取出处理后的基板时，将从上部电极侧向下部电极侧的气体吹到所述处理后的基板，防止所述基板由于残留电荷而附着在上部电极。在特许第3758979号公报中公开了维持基板的均热性和高吸附力，并且脱离应答性和漏气少的静电卡盘。该静电卡盘包括陶瓷电介质层；设置在该陶瓷电介质层的表面， 用于保持被保持物的载置面；与该载置面的相反侧的表面相对地设置的保持电极，其特征在于，所述载置面被喷气槽分离为载置面外周区域和载置面中心区域，表面粗糙度Ra在所
5述载置面中心区域为0. 6 1. 5 μ m，在所述载置面外周区域为0. 7 μ m，并且，所述载置面外周区域的表面粗糙度比所述载置面中心区域的表面粗糙度小，且所述载置面外周区域的高度比所述载置面中心区域的高度高0. 6 10 μ m。在特许第3810300号公报中公开了即使翘曲、变形的晶片也能够牢固地吸附，使晶片表面的温度均勻，并且冷却气体的漏气少，且晶片的脱离敏感性优良的静电卡盘。该静电卡盘的特征在于，在板状的陶瓷体的一个主面，残留具有成为晶片的第二保持面的顶面的外周部，深度为3 μ m 10 μ m且除去周缘部的中央区域的底面具有成为上述晶片的吸附区域、即，第一保持面的凹部，并且在该凹部底面的上述周缘部具有气体槽，在上述第一保持面的下方，比上述第二保持面更靠内侧的板状陶瓷体中或板状陶瓷体的另一主面具有静电吸附用电极，其中，上述第二保持面中的波状为1. 3 μ m 3 μ m。在(日本)特表2003-504871号公报中公开了防止陶瓷层的翘曲以及冷却气体的泄漏，并增大静电吸附力，且脱离不需时间的静电卡盘。该静电卡盘的特征在于，包括金属基板；经由粘接剂层粘接在所述金属基板上的具有规定的厚度的圆板状的陶瓷层；在所述陶瓷层的厚度方向的中央，埋设在所述陶瓷层内的平面状的电极；在所述电极的上部，且在比外侧端部更靠内侧，形成在所述陶瓷层的表面的冷却气体槽。在(日本)特开2005-191338号公报中公开了能够高精度地进行晶片等的基板的固定，且在基板脱离时，能够减小对基板的损伤的基板保持装置。该基板保持装置包括对中空部进行减压并使基板的至少外周区域能够被吸附保持在第一保持面的第一固定夹具； 配置在所述中空部内使吸附口减压而将基板吸附保持在第二保持面的第二固定夹具；使所述第一固定夹具和第二固定夹具中的至少一个升降并使第一保持面和第二保持面的上下位置位移的夹具升降装置；连接在所述第一固定夹具的中空部和所述第二固定夹具的吸附口，并能够在第一保持面和第二保持面中的至少一个上吸附、释放基板的吸附装置，其特征在于，通过所述吸附装置分别独立地控制对第一固定夹具和第二固定夹具的吸附和释放， 并且，通过所述夹具升降装置使基板与第一保持面和第二保持面抵接、分离。在(日本)特开2006-49356号公报中公开了在等离子体曝光后，也能够维持平滑的面，因此能够抑制对硅晶片等被吸附物的粒子污染，并且被吸附物的吸附、脱离特性优良的静电卡盘。该静电卡盘包括，特征为在氧化铝以上，氧化钛在0.2wt%以上 0. 6wt%以下，平均粒子直径在2μπι以下且体电阻率在室温下为IO8 IO11 Ω cm的静电卡盘用电介质，其特征在于，在100°c以下的低温使用。在(日本)特开2007-21似87号公报中公开了由于在等离子体曝光后，也能够维持平滑的面，能够抑制对硅晶片等被吸附物的粒子污染，并且被吸附物的吸附、脱离特性优良，通过低温烧制而制造的静电卡盘。该静电卡盘的特征在于，包括，氧化铝99. 以上， 氧化钛在0. 2wt%以上0. 6wt%以下，体电阻率在室温下为IO8 IO11 Ω cm,且在氧化铝粒子的晶粒边界偏析氧化钛的结构的静电卡盘用电介质。在(日本)特开2007-311462号公报中公开了具有除去在粘着在被加工物的保护胶带上所带的静电的功能的静电卡盘台机构。该静电卡盘台机构包括具有保持被加工物的保持面的卡盘台；配置在该卡盘台的内部并通过施加电压来产生电荷的电极；在该电极施加电压的电压施加机构，其特征在于，具备形成在该卡盘台并在该保持面开口的空气供给通路；向该空气供给通路供给离子化的空气的离子化空气供给机构。
在(日本)特开2008-47564号公报中公开了在对基板的真空处理的运用等中，在开始使用静电卡盘前，能够诊断电介质层的绝缘状态的真空处理装置。该真空处理装置在设置于真空容器内的载置台的静电卡盘上载置基板，在卡盘电极施加卡盘电压并使基板静电吸附在静电卡盘，从而进行对基板的处理，其特征在于，包括用于向所述卡盘电极施加比真空处理时的卡盘电压更低的诊断电压的电源；在向所述卡盘电极施加诊断电压时，测定静电卡盘的电气特性并取得其测定数据的测定部；基于通过该测定部取得的所述测定数据和预先设定的设定数据，诊断能否使用所述静电卡盘的诊断部。上述现有技术文献记载的、使基板从静电卡盘更为可靠地脱离的技术不适用于接合基板的技术。

发明内容
本发明的课题在于提供一种在更短时间内接合基板的晶片接合装置和晶片接合方法。本发明的其他课题在于提供一种使基板从保持机构更为可靠地脱离的晶片接合装置和晶片接合方法。本发明的另外的课题在于提供一种防止接合基板的环境恶化的晶片接合装置和晶片接合方法。本发明的晶片接合方法包括通过向保持机构施加电压而将第一基板被保持机构保持的步骤；通过接合该第一基板和第二基板来生成接合基板的步骤；在向保持机构施加交变衰减电压后，从保持机构解除装卡该接合基板的步骤。通过在保持机构施加交变衰减电压，能够降低该接合基板与保持机构之间的残留吸附力，更为可靠地从保持机构解除装卡。本发明的晶片接合方法还包括向该接合基板和保持机构之间供给气体的步骤。根据该晶片接合方法，仅仅通过在保持机构施加交变衰减电压，即使在该接合基板不被解除装卡时，也能够解除装卡该接合基板。优选在保持该第二基板的其他保持机构从该接合基板脱离时，向该接合基板和保持机构之间供给该气体。该接合基板从保持机构解除装卡时，利用该接合基板的重力，该接合基板以被其他保持机构保持的方式移动。即，本发明的晶片接合方法适用于该接合基板被保持机构保持的铅直下侧的情况。本发明的晶片接合方法还包括检测该接合基板是否从保持机构解除装卡的步骤；在该接合基板没有从保持机构解除装卡时，以比该气体的压力大的压力将气体供给至该接合基板和保持机构之间的步骤。此时，能够防止该气体被过度使用。本发明的晶片接合方法还包括该接合基板被其他保持机构保持时，即，该接合基板从保持机构解除装卡后，分离保持机构和其他保持机构的步骤；在分离保持机构和其他保持机构后，搬送该接合基板的步骤。本发明的晶片接合方法还包括在保持机构保持与该第一基板不同的第三基板的步骤；通过接合该第三基板和第四基板来生成其他接合基板的步骤；在保持机构施加交变衰减电压后，该接合基板从保持机构解除装卡时，将供给至保持机构和该接合基板之间的气体的压力的气体供给至其他接合基板和保持机构之间的步骤。此时，与结合该第一基板和第二基板的动作相比，接合该第三基板和第四基板的动作能够在更短时间内实施。优选本发明的晶片接合方法还包括该接合基板从保持机构解除装卡时，根据供给至保持机构和该接合基板之间的气体的压力，计算保持机构保持该接合基板的吸附力的
步骤ο本发明的晶片接合方法还包括在保持机构施加交变衰减电压后，使该接合基板接地的步骤。本发明的晶片接合方法还包括在接合该第一基板和该第二基板之前，清洁该第一基板和该第二基板的步骤。即，本发明的晶片接合方法优选用于将该第一基板和该第二基板通过所谓常温接合进行接合。本发明的晶片接合装置包括具有电极的保持机构；为了使被保持机构保持的第一基板与第二基板接合，相对于该第二基板，驱动保持机构的驱动机构；电源装置。电源装置具有向电极施加电压以使保持机构保持该第一基板的基板保持模式；在电极施加交变衰减电压的交变衰减模式。在该接合基板，通过在保持机构施加交变衰减电压，能够降低与保持机构之间的残留吸附力，并更为可靠地从保持机构解除装卡。本发明的晶片接合装置还包括输出气体的气体解除装卡装置。在保持机构形成与该第一基板接触的吸附面和使该气体从气体解除装卡装置向吸附面流通的流路。在该晶片接合装置，仅仅通过在保持机构施加交变衰减电压，即使该接合基板没有被解除装卡，也能够解除装卡该接合基板。优选本发明的晶片接合装置包括检测基板是否被保持机构保持的传感器。气体解除装卡装置以任意压力输出该气体。此时，在晶片接合装置，通过供给气体，该接合基板没有从保持机构解除装卡时，能够以比该气体的压力大的压力将气体供给至该接合基板和保持机构之间，防止过度利用该气体。优选本发明的晶片接合装置还包括使保持机构保持的基板接地的机构。本发明的晶片接合装置还包括清洁该第一基板和该第二基板的清洁装置。S卩，优选本发明的晶片接合装置应用于通过所谓常温接合对该第一基板和该第二基板进行接合。


图1是表示本发明的晶片接合装置的实施方式的剖面图。 图2是表示上侧保持机构的立体图。 图3是表示静电卡盘的剖面图。 图4是表示施加在电极的电压的变化的图表。 图5是表示本发明的晶片接合方法的实施方式的流程图。 图6是表示搬入基板时的晶片接合装置的状态的图。 图7是表示常温接合时的晶片接合装置的图。 图8是表示交变衰减模式时的晶片接合装置的状态的图。 图9是表示接地模式时的晶片接合装置的状态的图。 图10是表示搬出基板时的晶片接合装置的状态的图。 图11是表示第一解除装卡程序的流程图。
图12是表示第二解除装卡程序的流程图。图13是表示其他静电卡盘的立体图。
具体实施例方式参考附图，记述本发明的晶片接合装置的实施方式。如图1所示，该晶片接合装置 1包括接合腔室2和负载锁定腔室3。接合腔室2和负载锁定腔室3均是将内部与外部环境封闭的容器。晶片接合装置1还包括闸阀5。闸阀5设置在接合腔室2和负载锁定腔室 3之间，并关闭连接接合腔室2的内部和负载锁定腔室3的内部的闸门，或者打开该闸门。负载锁定腔室3包括未图示的盖和真空泵。该盖关闭连接负载锁定腔室3的外部和内部的闸门，或者打开该闸门。该真空泵将气体从负载锁定腔室3的内部排出。作为该真空泵可以例举出涡轮分子泵、低温泵、油扩散泵。负载锁定腔室3在内部还包括搬送装置6。搬送装置6经由闸阀5将配置在负载锁定腔室3的内部的基板搬送到接合腔室2，或者，经由闸阀5将配置在接合腔室2的基板向负载锁定腔室3的内部搬送。接合腔室2包括上侧保持机构7、下侧保持机构8、压接机构11以及对位机构12。 下侧保持机构8配置在接合腔室2的内部，并能够在水平方向进行平行移动地，且能够以与铅直方向平行的旋转轴为中心旋转移动地被接合腔室2支承。下侧保持机构8用于保持基板。对位机构12驱动下侧保持机构8以使被下侧保持机构8保持的基板在水平方向平行移动，或以与铅直方向平行的旋转轴为中心旋转移动。上侧保持机构7配置在接合腔室2的内部，能够在铅直方向平行移动地被接合腔室2支承。上侧保持机构7用于保持基板。压接机构11驱动上侧保持机构7以使被上侧保持机构7支承的基板在铅直方向平行移动。接合腔室2还包括离子枪14。离子枪14加速并放出氩离子。当支承在上侧保持机构7的基板和支承在下侧保持机构8的基板分离时，离子枪14面向支承在上侧保持机构 7的基板和支承在下侧保持机构8的基板之间的空间，面向接合腔室2的内侧表面。S卩，离子枪14的照射方向通过支承在上侧保持机构7的基板和支承在下侧保持机构8的基板之间，并在接合腔室2的内侧表面交叉。另外，离子枪14能够置换为清洁基板表面的其他清洁装置。作为该清洁装置，能够例举出等离子枪、高速原子束源等。图2表示上侧保持机构7。上侧保持机构7包括基材21和静电卡盘22。基材21 是被压接机构11驱动的部分。静电卡盘22由陶瓷形成，并被形成为圆柱状。静电卡盘22 的圆柱的一个底面与基材21接合，并固定在基材21。在静电卡盘22还形成有吸附面23和气穴对。吸附面23是该圆柱的另一个底面，被形成为平坦且平滑的面。在吸附面23形成有多个气穴M。图3表示静电卡盘22。静电卡盘22包括电极 沈_2和气体流路27。电极 26-1 沈-2由导体形成，并埋设在静电卡盘22中。气体流路27埋设在静电卡盘22中，一端与气穴对连接。晶片接合装置1还包括电源装置31、气体解除装卡装置32以及传感器33。电源装置31用于使基板四被静电卡盘22保持以使与静电卡盘22的吸附面23接触的基板四不因为重力而落下，或者用于使被静电卡盘22保持的基板四从静电卡盘22脱离。电源装置31还通过使下侧保持机构8稳定接地，使保持(接触)在下侧保持机构8的基板常接地。气体解除装卡装置32向气体流路27供给规定压力的氩气，或者停止向气体流路27供给该氩气。气体解除装卡装置32用于使把持在静电卡盘22的基板四从静电卡盘22脱离。另外，替代氩气，气体解除装卡装置32也可以供给影响小的其他气体。作为该气体可以例举出氮。传感器33由光探测器形成，通过向吸附面23的附近照射光，检测基板四是否被静电卡盘22把持。另外，传感器33能够置换为检测基板四是否被其他的静电卡盘22把持的传感器。作为该传感器，可以例举出通过在基板四被静电卡盘22把持时进行变形，检测基板四是否被静电卡盘22把持的机械传感器。图4表示电源装置31施加在电极沈-1的电压的变化。该变化41表示在多个区间43 45，电压变化的方式互不相同，表示电源装置31具有多个动作模式。该多个动作模式包括基板保持模式、交变衰减模式以及接地模式。区间43对应于电源装置31以基板保持模式动作的时间。区间44对应于电源装置31以交变衰减模式动作的期间。区间45对应于电源装置31以接地模式动作的期间。变化41还表示交变衰减模式的动作在基板保持模式的动作刚刚结束之后进行。变化41还表示接地模式的动作在交变衰减模式的动作刚刚结束之后进行。变化41表示在区间43，施加在电极沈-1的电压为电压+E并且是一定的，表示电源装置31向电极沈-1施加在基板保持模式一定的电压+E。变化41表示在区间45，施加在电极沈-1的电压为电压0并且是一定的，表示电源装置31在接地模式将电极沈-1接地。变化41表示在区间44中施加在电极的电压交变并衰减。例如，区间44由互相相等的多个周期性区间46-1 46-3形成。作为周期性区间46-1 46_3的各自的长度，可以例举出两秒。在各个周期性区间46-1 46-3中，向电极沈-1施加比接地电压0大的正电压后，施加比接地电压0小的负电压。接地电压0与施加在被下侧保持机构8保持的基板的电压一致。并且，在周期性区间46-1，施加在电极沈-1的电压的最大值比电压+E 小，在周期性区间46-1，施加在电极沈-1的电压的最小值比电压-E大。周期性区间46-2 的电压的最大值比周期性区间46-1的电压的最大值小，周期性区间46-2的电压的最小值比周期性区间46-1的电压的最小值大。周期性区间46-3的电压的最大值比周期性区间 46-2的电压的最大值小，周期性区间46-3的电压的最小值比周期性区间46-2的电压的最小值大。另外，区间44能够分割为与三个周期性区间46-1 46_3不同的η个(n = 4、5、 6...)周期性区间46-1 46-η。此时，周期性区间46-i(i = 2、3...n)的电压的最大值比周期性区间46-(i-l)的电压的最大值小，周期性区间46-i的电压的最小值比周期性区间 46-(i-l)的电压的最小值大。图4还表示电源装置31施加在电极沈_2的电压的变化。该变化42表示表示相对于接地电压0，施加在电极沈-2的电压与施加在电极沈-1的电压对称。S卩，变化42表示在区间43中，施加在电极沈-2的电压是电压-E并且是一定的，表示电源装置31将在基板保持模式一定的电压-E施加在电极沈-2。变化42表示在区间45中，施加在电极沈-2的电压为电压0并且是一定的，表示电源装置31在接地模式使电极沈-2接地。变化42表示在区间44中，施加在电极沈_2的电压交变并衰减。例如，区间44由互相相等的多个周期性区间46-1 46-3形成。在各个周期性区间46-1 46_3，在电极 26-2施加比接地电压小的负电压后，施加比该接地电压大的正电压。该接地电压与施加在
10被下侧保持机构8保持的基板的电压一致。并且，在周期性区间46-1，施加在电极沈-2的电压的最大值比电压+E小，在周期性区间46-1，施加在电极沈-2的电压的最小值比电压-E 大。周期性区间46-2的电压的最大值比周期性区间46-1的电压的最大值小，周期性区间 46-2的电压的最小值比周期性区间46-1的电压的最小值大。周期性区间46-3的电压的最大值比周期性区间46-2的电压的最大值小，周期性区间46-3的电压的最小值比周期性区间46-2的电压的最小值大。图5表示本发明的晶片接合方法的实施方式。本发明的晶片接合方法利用晶片接合装置1实施。首先，用户在关闭闸阀5后，在接合腔室2的内部生成真空环境，在负载锁定腔室3的内部生成大气压环境。用户打开负载锁定腔室3的盖，并将多个基板配置在负载锁定腔室3的内部。用户关闭负载锁定腔室3的盖，在负载锁定腔室3的内部生成真空环境。如图6所示，在用户打开闸阀5后，利用搬送装置6将配置在负载锁定腔室3的内部的基板中的一个下侧基板配置在下侧保持机构8，将配置在负载锁定腔室3的内部的基板中的另一个上侧基板配置在上侧保持机构7。此时，电源装置31在该上侧基板与上侧保持机构7的静电卡盘22接触时，从接地模式切换为基板保持模式，向电极沈-1施加电压 +E，向电极沈-2施加电压-E。通过施加该电压，产生电极沈-1 沈-2和上侧基板互相吸引的静电力，静电卡盘22通过该静电力保持该上侧基板以使该上侧基板不利用重力从静电卡盘22的吸附面23落下(步骤Si)。在晶片接合装置1，在下侧基板被下侧保持机构8保持、上侧基板被上侧保持机构 7保持之后，关闭闸阀5，常温接合该上侧基板和下侧基板。即，用户首先在接合腔室2的内部生成规定的真空度的真空环境。用户在该上侧基板和下侧基板分离的状态下，使用离子枪14向该上侧基板和下侧基板之间放出氩离子。向该上侧基板和下侧基板照射该氩离子， 从而除去形成在该上侧基板和下侧基板的表面的氧化物等，除去附着在该上侧基板和下侧基板的表面的杂质。用户操作压接机构11，使上侧保持机构7向铅直下方下降，使该上侧基板和下侧基板接近。用户操作对位机构12，移动下侧保持装置8的位置以使该上侧基板和下侧基板的水平面内的相对位置按照设计接合。用户还在基板正在对位时，将接合腔室2的内部的压力控制为目标压力。如图7所示，在该上侧基板和下侧基板对位且接合腔室2的内部的压力稳定在目标压力时，用户操作压接机构11，使上侧保持机构7向铅直下方下降，使该上侧基板和下侧基板接触。该上侧基板和下侧基板通过该接触接合，形成一个接合基板(步骤S2)。如图9所示，在形成该接合基板后，用户通过实施解除装卡程序，将该接合基板配置在下侧保持机构8 (步骤S3)。接着，如图10所示，用户使用压接机构11使上侧保持机构 7向铅直上方上升以使搬送装置6能够搬出该接合基板，从而使上侧保持机构7和下侧保持机构8分离(步骤S4)。在使上侧保持机构7和下侧保持机构8分离后，用户打开闸阀5， 使用搬送装置6将配置在下侧保持机构8的接合基板搬送至负载锁定腔室3的内部(步骤 S5)。在最初装填在负载锁定腔室3的内部的基板被全部常温接合之前重复进行步骤 Sl 步骤S5的动作。如果最初装填在负载锁定腔室3的内部的基板被全部常温接合，则关闭闸阀5，在负载锁定腔室3的内部生成大气压环境。用户打开负载锁定腔室3的盖，将常温接合后的多个接合基板从负载锁定腔室3取出。在步骤S3中，进行第一解除装卡程序或第二解除装卡程序之一。例如，在对负载锁定腔室3的内部配置的多个基板实施的多次常温接合中的第一次的常温接合刚刚结束后进行该第一解除装卡程序。在该多次常温接合中的第二次以后的常温接合刚刚结束后进行该第二解除装卡程序。图11表示该第一解除装卡程序。在刚刚结束常温接合后，首先，电源装置31从基本保持模式切换为交变衰减模式。此时，如图8所示，在上侧保持机构7配置在与常温接合时相同的位置的状态下，在电极沈-1施加交变衰减电压，在电极沈-2施加交变衰减电压。 在使该交变重复规定的次数后，电源装置31从交变衰减模式切换为接地模式。此时，如图 9所示，电极沈-1接地，电极沈-2接地。在电极沈-1 沈-2接地后，压接机构11使上侧保持机构7仅仅上升0. 5mm(步骤Sll)。在静电卡盘22，通过在电极 沈_2施加交变衰减电压，消除残留在静电卡盘22的附着面23的电荷的不平衡。即，残留在静电卡盘22的吸附面23的残留电荷被消除，防止吸附面23重新积蓄电荷。因此，在电极沈-1和沈-2接地时，静电卡盘22保持该接合基板的残留吸附力减小。并且，该接合基板通过下侧保持机构8接地，防止电荷残留。 因此，该残留附着力更为减小。该残留附着力的绝对值比施加在该接合基板的重力的绝对值大时，该接合基板维持被上侧保持机构7保持。在该残留附着力比该重力小时，该接合基板利用重力而向下侧保持机构8移动，并利用该重力被下侧保持机构8保持。在上侧保持机构7仅仅上升0. 5mm后，传感器33检测该接合基板是否被静电卡盘 22把持(步骤SU)。在该接合基板被静电卡盘22把持时(步骤S12、YEQ时，气体解除装卡装置32经由气体27和气穴M向静电卡盘22和该接合基板之间供给较低的气体供给压的氩气(步骤Sl3)。在向静电卡盘22和该接合基板之间供给氩气后，传感器33再次检测该接合基板是否被静电卡盘22把持(步骤S14)。在该接合基板被静电卡盘22把持时(步骤S14、YES)， 气体解除装卡装置32以比之前供给的氩气的气体供给压稍大的气体供给压向静电卡盘22 和该接合基板之间供给氩气(步骤S15、步骤Si； )。在该接合基板从静电卡盘22脱离之前重复进行步骤S15和步骤S13的动作。并且，该接合基板从静电卡盘22脱离时(步骤S14、NO)，计算残留吸附力。利用气体压力P和气体压力施加面积s，用下式表示该残留吸附力f f = ρ X s在这里，气体压力ρ表示在该接合基板从静电卡盘22脱离时，通过气体解除装卡装置32向静电卡盘22和该接合基板之间供给的氩气的气体供给压。气压施加面积s表示气穴M的总面积，即，表示在静电卡盘22保持接合基板时，该接合基板与从气体解除装卡装置32供给的氩气接触的面积。在进行步骤Sll后，在该接合基板脱离静电卡盘22时(步骤S12、NO)，不进行步骤S13 S15的动作。根据该第一解除装卡程序，上侧保持机构7能够更为可靠地解除装卡该接合基板。即，通过在电极沈-1 沈-2施加交变衰减电压，静电卡盘22保持该接合基板的残留吸附力减小。因此，有时不进行步骤S13 S15的动作而解除装卡该接合基板。即使在该残留附着力没有充分地减小时，通过进行步骤S13 S15的动作，也能够更为可靠且更为短时间地解除装卡该接合基板。并且，通过该残留附着力的减小，在步骤S13供给的氩气的气体供给压减小。因此，防止向接合腔室2的内部过度地供给氩气。根据该第一解除装卡程序，即使在难以推断该残留附着力的大小时，也能够以更小压力的氩气解除装卡该接合基板，防止向接合腔室2的内部过度地供给氩气。根据该第一解除装卡程序，也能够测量静电卡盘22保持该接合基板的吸附力。该吸附力也能够应用在计算上侧保持机构7用于保持基板的施加电压。并且，优选晶片接合装置1不必另外设置测量该残留吸附力的传感器(例如，测压元件)。图12表示该第二解除装卡程序。在刚刚结束常温接合后，首先，电源装置31从基本保持模式切换为交变衰减模式。此时，如图8所示，在上侧保持机构7配置在与常温接合时相同的位置的状态下，在电极沈-1施加交变衰减电压，在电极沈-2施加交变衰减电压。 在使该交变重复规定的次数后，电源装置31从交变衰减模式切换为接地模式。此时，如图 9所示，电极沈-1接地，电极沈-2接地。在电极沈-1 沈-2接地后，压接机构11使上侧保持机构7仅仅上升0. 5mm (步骤S21)。通过这种动作，与图11的步骤Sll相同地，在电极沈-1和沈_2接地时，静电卡盘 22保持该接合基板的残留吸附力减小。在该残留附着力的绝对值比施加在该接合基板的重力的绝对值大时，该接合基板维持被上侧保持机构7保持。在该残留附着力比该重力小时， 该接合基板利用重力而向下侧保持机构8移动，并利用该重力被下侧保持机构8保持。在上侧保持机构7仅仅上升0. 5mm后，传感器33检测该接合基板是否被静电卡盘 22把持(步骤S2》。在该接合基板把持在静电卡盘22时(步骤S22、YEQ时，气体解除装卡装置32向静电卡盘22和该接合基板之间供给在该第一解除装卡程序中该接合基板从静电卡盘22脱离时的气体供给压的氩气(步骤S2!3)。在进行步骤S21后，该接合基板从静电卡盘22脱离时(步骤S22、NO)，不进行氩气的供给。与第一解除装卡程序相同地，根据该该第二解除装卡程序，能够将该接合基板更为可靠地解除装卡，并且，防止氩气过度供给。其结果，防止接合腔室2的内部的真空度的恶化。与第一解除装卡程序相比，该第二解除装卡程序能够在更短时间实施。因此，与在步骤S3每次进行第一解除装卡程序相比，本发明的晶片接合方法能够在更短时间实施。并且，在已知用于解除装卡该接合基板的气体供给压时，本发明的晶片接合方法能够一开始就在步骤S3实施第二解除装卡程序，而不必进行第一解除装卡程序。另外，电源装置31在任意时间都能够置换为能够向下侧保持机构8施加规定电压的其他电源装置。例如，在下侧基板配置在下侧保持机构8时，该电源装置向下侧保持机构 8施加一定的电压以将下侧保持机构8保持该下侧基板。并且，在上侧保持机构7施加交变衰减电压时，该电源装置使下侧保持机构8接地。与上述实施方式的晶片接合装置1相同， 通过被上侧保持机构7保持的接合基板更加可靠接地，该晶片接合装置也能够更为可靠地解除装卡设后基板，能够在更短时间接合基板。本发明的晶片接合装置也能够还包括经由与被上侧保持机构7保持的基板直接接触的电极，使该基板接地的机构。在步骤Sll和步骤S12，该机构使被上侧保持机构7保持的接合基板接地。并且，该机构也能够在步骤S13、S15和步骤S23使被上侧保持机构7保持的接合基板接地。与上述实施方式的晶片接合装置1相同地，该晶片接合装置也能够更为可靠地解除装卡接合基板，能够在更短时间接合基板。静电卡盘22可以置换为其他的静电卡盘22。如图13所示，该静电卡盘52由陶瓷形成，并被形成为圆柱状。静电卡盘52的圆柱的一个底面与基材21接合，固定在基材21。 并且，在该静电卡盘52还形成吸附面53、气穴M以及槽55。吸附面53是该圆柱的另一个底面，被形成为平坦且平滑的面。气穴M形成在吸附面53。槽55与气穴M连接且宽阔地配置在吸附面53中的与基板接触的区域。与上述实施方式中的静电卡盘22相同地，该静电卡盘52能够有效地使保持的基板更为有效地脱离。如静电卡盘22那样，该静电卡盘52还适用于不能分散配置多个气穴 24的情况。另外，静电卡盘22也可以包括将被静电卡盘22保持的基板从静电卡盘22机械脱离的其他装置。作为该装置，可以例举出使该基板从静电卡盘22机械脱离的可动销。与上述实施方式相同地，该晶片接合装置能够使该基板更为可靠地从静电卡盘22脱离。并且，优选该晶片接合装置不需要形成在静电卡盘22的气穴M和流路27，不需要气体解除装卡装置33。本发明的晶片接合装置和晶片接合方法通过在保持机构施加交变衰减电压，能够降低该保持机构保持基板的残留吸附力，将该基板从该保持机构更为可靠且更短时间地解除装卡。其结果，本发明的晶片接合装置和晶片接合方法能够在更短时间接合基板彼此。
权利要求
1.一种晶片接合方法，其特征在于，包括通过向保持机构施加电压而将第一基板被所述保持机构保持的步骤； 通过接合所述第一基板和第二基板来生成接合基板的步骤；在向所述保持机构施加交变衰减电压后，从所述保持机构解除装卡所述接合基板的步马聚ο
2.如权利要求1记载的晶片接合方法，其特征在于， 还包括向所述接合基板和所述保持机构之间供给气体的步骤。
3.如权利要求2记载的晶片接合方法，其特征在于，在保持所述第二基板的其他保持机构从所述接合基板脱离时，向所述接合基板和所述保持机构之间供给所述气体。
4.如权利要求3记载的晶片接合方法，其特征在于，所述接合基板从所述保持机构解除装卡时，利用所述接合基板的重力，所述接合基板以被所述其他保持机构保持的方式移动。
5.如权利要求4记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括 检测所述接合基板是否从所述保持机构解除装卡的步骤；在所述接合基板没有从所述保持机构解除装卡时，以比所述气体的压力大的压力将气体供给至所述接合基板和所述保持机构之间的步骤。
6.如权利要求5记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括所述接合基板被所述其他保持机构保持时，分离所述保持机构和所述其他保持机构的步骤；在分离所述保持机构和所述其他保持机构后，搬送所述接合基板的步骤。
7.如权利要求6记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括 在所述保持机构保持与所述第一基板不同的第三基板的步骤； 通过接合所述第三基板和第四基板来生成其他接合基板的步骤；在所述保持机构施加交变衰减电压后，所述接合基板从所述保持机构解除装卡时，将供给至所述保持机构和所述接合基板之间的气压的气体供给至所述其他接合基板和所述保持机构之间的步骤。
8.如权利要求6记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括所述接合基板从所述保持机构解除装卡时，根据供给至所述保持机构和所述接合基板之间的气体的压力，计算所述保持机构保持所述接合基板的吸附力的步骤。
9.如权利要求1 8的任一项记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括 在所述保持机构施加交变衰减电压后，使所述接合基板接地的步骤。
10.如权利要求9记载的晶片接合方法，其特征在于，还包括在接合所述第一基板和所述第二基板之前，清洁所述第一基板和所述第二基板的步马聚ο
11.一种晶片接合装置，其特征在于，包括 具有电极的保持机构；为了使被所述保持机构保持的第一基板与第二基板接合，相对于所述第二基板，驱动所述保持机构的驱动机构；电源装置，所述电源装置具有向所述电极施加电压以使所述保持机构保持所述第一基板的基板保持模式； 在所述电极施加交变衰减电压的交变衰减模式。
12.如权利要求11记载的晶片接合装置，其特征在于， 还包括输出气体的气体解除装卡装置，在所述保持机构形成有与所述第一基板接触的吸附面和使所述气体从气体解除装卡装置向所述吸附面流通的流路。
13.如权利要求12记载的晶片接合装置，其特征在于，还包括 检测基板是否被所述保持机构保持的传感器。
14.如权利要求13记载的晶片接合装置，其特征在于， 所述气体解除装卡装置以任意压力输出所述气体。
15.如权利要求11 14的任一项记载的晶片接合装置，其特征在于，还包括 使所述保持机构保持的基板接地的机构。
16.如权利要求15记载的晶片接合装置，其特征在于， 还包括清洁所述第一基板和所述第二基板的清洁装置。
全文摘要
本发明的提供一种晶片接合方法和晶片接合装置。该晶片接合方法包括通过向上侧保持机构(7)施加电压而将第一基板保持在上侧保持机构(7)的步骤；通过接合该第一基板和保持在下侧保持机构(8)的第二基板来生成接合基板的步骤；在上侧保持机构(7)施加交变衰减电压后，从上侧保持机构(7)解除装卡该接合基板的步骤。通过在上侧保持机构(7)施加交变衰减电压，能够降低该接合基板与上侧保持机构(7)之间的残留吸附力，更为可靠且在更短时间从上侧保持机构(7)解除装卡。其结果，晶片接合装置(1)能够在更短时间接合第一基板和第二基板。
文档编号B23K20/00GK102159356SQ20098013528
公开日2011年8月17日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年9月30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