衬底接合设备和衬底接合方法技术

提供了衬底接合设备和衬底接合方法。衬底接合设备包括：衬底基座，支撑第一衬底；位于衬底基座上方的衬底保持器，保持第二衬底；衬底保持器包括多个可独立移动的保持指状物；以及腔室壳体，容纳衬底基座和衬底保持器。

Substrate bonding equipment and substrate bonding method

【技术实现步骤摘要】
衬底接合设备和衬底接合方法相关专利申请的交叉引用2018年8月30日在韩国知识产权局提交的题为“衬底接合设备和衬底接合方法”的韩国专利申请No.10-2018-0103029的全部公开通过引用合并于此。
实施例涉及衬底接合设备和衬底接合方法，更具体地，涉及以低成本和提高的精度来制造半导体器件的衬底接合设备和衬底接合方法。
技术介绍
为了开发具有三维(3D)连接结构的半导体器件，需要将两个半导体晶片彼此精确地接合。当两个半导体晶片非常精确地接合在一起时，能够以低成本和高可靠性来制造提供高性能同时具有小尺寸的半导体器件。尽管在开发将两个半导体晶片接合在一起的各种方法，但是需要进一步的接合精度。
技术实现思路
根据一个方面，提供了一种衬底接合设备，包括：衬底基座，被配置为支撑第一衬底；衬底保持器，位于所述衬底基座上方，并且被配置为保持第二衬底；和腔室壳体，被配置为容纳所述衬底基座和所述衬底保持器，其中，所述衬底保持器包括多个保持指状物，所述多个保持指状物能够独立地操作。根据另一方面，提供了一种衬底接合设备，包括：衬底基座，被配置为朝下支撑第一衬底；衬底保持器，位于所述衬底基座上方，并且被配置为保持第二衬底；和按压指状物，布置在与所述第二衬底的中心对应的位置处，并且被配置为将所述第二衬底朝向所述第一衬底按压，其中，所述衬底保持器被配置为在所述第一衬底与所述第二衬底之间的自发接合传播充分实施并且所述第二衬底的边缘接近所述第一衬底的边缘之后，释放对所述第二衬底的保持。根据又一方面，提供了一种衬底接合方法，包括：将保持第二衬底放置在其上的衬底保持器布置在将第一衬底放置在其上的衬底基座上，使得所述第一衬底和所述第二衬底彼此对齐；使所述第二衬底的中心与所述第一衬底接触；允许所述第一衬底与所述第二衬底之间的自发接合传播充分实施；在维持对所述第二衬底的保持的同时，使所述第二衬底靠近所述第一衬底；和释放对所述第二衬底的保持。附图说明通过参考附图详细描述示例性实施例，特征对于本领域技术人员将变得清楚，在附图中：图1示出了根据实施例的衬底接合设备的侧视图；图2示出了包括在图1的衬底接合设备中的衬底保持器的仰视图；图3A至图3E示出了根据实施例的将第一衬底和第二衬底接合在一起的方法中的各阶段的概念图；图4A和图4B示出了根据另一实施例的将第一衬底和第二衬底接合在一起的方法中的各阶段的概念图；图5A至图5E示出了根据另一实施例的将第一衬底和第二衬底接合在一起的方法中的各阶段的概念图；图6A至图6E示出了根据又一实施例的将第一衬底和第二衬底接合在一起的方法中的各阶段的概念图；图7示出了当释放对第二衬底的保持而未使用保持指状物使第二衬底的边缘靠近第一衬底时衬底上的变形的概念图；图8示出了根据实施例的将第一衬底与第二衬底对齐的方法的示意图；图9示出了根据实施例的保持指状物的侧视图；图10示出了根据另一实施例的保持指状物的侧视图；图11示出了根据另一实施例的保持指状物的侧视图；图12示出了根据另一实施例的衬底接合设备的侧视图；图13示出了根据实施例的彼此接合的第一衬底和第二衬底的示意图；以及图14示出了图13的XII部分的放大截面图。具体实施方式下面将参照附图更全面地描述实施例，在附图中示出了示例性实施例。图1是根据实施例的衬底接合设备100的侧视图。参照图1，衬底接合设备100可以包括衬底基座120、位于衬底基座120上方的衬底保持器110、以及容纳衬底基座120和衬底保持器110的腔室壳体130。腔室壳体130可以围绕衬底基座120和衬底保持器110。根据一些实施例，可以在腔室壳体130内形成真空压力或大气压力。分别由衬底基座120和衬底保持器110支撑或保持的第一衬底W1和第二衬底W2可以由腔室壳体130保护。腔室壳体130可以具有壁132和开口134，例如，开口134可以延伸穿过壁132。第一衬底W1和第二衬底W2可以经由开口134被带到腔室壳体130中或从腔室壳体130中带出。必要时，可以密封开口134，以保护腔室壳体130的内部免受外部环境的影响。衬底基座120可以支撑位于其上的第一衬底W1。根据一些实施例，第一衬底W1可以是单晶衬底。根据一些实施例，第一衬底W1可以是硅晶片。衬底基座120可以包括基座本体122和第一衬底固定单元124。例如，如图1所示，第一衬底固定单元124可以在基座本体122内，例如，第一衬底固定单元124的顶表面可以通过基座本体122的顶表面暴露并且基本上与基座本体122的顶表面齐平。衬底基座120可以被配置为通过使用例如真空或静电力来固定第一衬底W1。当衬底基座120通过使用真空固定第一衬底W1时，第一衬底固定单元124可以被配置为在第一衬底W1的底表面处形成比环境压力低的压力。当衬底基座120通过使用静电力固定第一衬底W1时，第一衬底固定单元124可以被配置为产生允许第一衬底W1被固定的静电力。衬底保持器110可以被设置为面对衬底基座120，例如，第一衬底W1可以在衬底基座120和衬底保持器110之间。衬底保持器110可以保持第二衬底W2。衬底保持器110可以从第二衬底W2的顶部保持第二衬底W2，例如，第二衬底W2可以在第一衬底W1和衬底保持器110之间。换句话说，衬底保持器110可以接触第二衬底W2的上表面并保持第二衬底W2。根据一些实施例，第二衬底W2可以是单晶衬底。根据一些实施例，第二衬底W2可以是硅晶片。图2是衬底保持器110的仰视图。参考图1和图2，衬底保持器本体112的外周通常可以是圆形。多个保持指状物114可以沿着衬底保持器本体112的外周基本上以规则间隔布置。从衬底保持器110的底部的中心在每两个相邻的保持指状物114之间形成的角度θ可以是基本均匀的。衬底保持器110可以具有多于四个的保持指状物114。根据一些实施例，衬底保持器110可以具有八个保持指状物114。根据一些实施例，衬底保持器110可以具有奇数个保持指状物114，例如，五个、七个、九个、十一个、十三个或十五个保持指状物114。根据一些实施例，保持指状物114的数量可以是三十或更少。保持指状物114可以延伸并被配置为在与第二衬底W2基本垂直的方向上(即，在z方向上)往复运动(例如，移动)。可以通过保持指状物致动器114a来实现保持指状物114的往复运动(例如，移动)。保持指状物致动器114a的操作可以由控制器140控制。如图2所示，保持指状物致动器114a可以独立地电连接到控制器140，并且可以由控制器140独立控制，例如，控制器140可以独立于其他指状物致动器114a来控制每个指状物致动器114a。换句话说，根据相应的保持指状物致动器114a的运动，例如，每个保持指状物114的相应运动可以彼此独立。稍后将对此进行更详细地描述。例如，多层压电致动器、音圈马达(V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种衬底接合设备，包括：/n衬底基座，支撑第一衬底；/n在所述衬底基座上方的衬底保持器，保持第二衬底，所述衬底保持器包括多个保持指状物，并且所述多个保持指状物能够独立地移动；和/n腔室壳体，容纳所述衬底基座和所述衬底保持器。/n

【技术特征摘要】
20180830 KR 10-2018-01030291.一种衬底接合设备，包括：
衬底基座，支撑第一衬底；
在所述衬底基座上方的衬底保持器，保持第二衬底，所述衬底保持器包括多个保持指状物，并且所述多个保持指状物能够独立地移动；和
腔室壳体，容纳所述衬底基座和所述衬底保持器。


2.根据权利要求1所述的衬底接合设备，其中，所述衬底保持器包括至少八个保持指状物，并且所述第一衬底和所述第二衬底是硅晶片。


3.根据权利要求2所述的衬底接合设备，其中，所述多个保持指状物被独立地控制，以在与所述第二衬底的主表面垂直的方向上操作。


4.根据权利要求3所述的衬底接合设备，还包括：
距离传感器，测量所述第一衬底的边缘与所述第二衬底的边缘之间的距离；
控制器，基于由所述距离传感器感测的距离来控制所述多个保持指状物；和
多个保持指状物致动器，基于所述控制器的控制，分别定位所述多个保持指状物。


5.根据权利要求4所述的衬底接合设备，其中，所述控制器接收由所述距离传感器感测的距离，基于所接收的距离来计算所述多个保持指状物中的每一个的目标位置，并且向所述多个保持指状物致动器发送用于将所述多个保持指状物中的每一个移动至所述目标位置的信号。


6.根据权利要求2所述的衬底接合设备，其中，通过形成在所述多个保持指状物的相应端部上的引力，所述多个保持指状物将所述第二衬底保持在所述多个保持指状物的所述相应端部上。


7.根据权利要求6所述的衬底接合设备，其中，所述多个保持指状物中的每一个具有与所述多个保持指状物的每个端部连通的流体通道，通过维持所述流体通道的内部压力低于环境压力来形成所述引力。


8.根据权利要求6所述的衬底接合设备，其中，
所述多个保持指状物通过静电引力将所述第二衬底保持在所述多个保持指状物的相应端部上，并且
所述多个保持指状物向所述第二衬底施加静电力，并从所述第二衬底释放所述静电力，以控制所述静电引力的施加。


9.根据权利要求2所述的衬底接合设备，其中，所述衬底保持器还包括位于与所述第二衬底的中心对应的位置处的按压指状物，所述按压指状物将所述第二衬底朝向所述第一衬底按压。


10.根据权利要求9所述的衬底接合设备，其中：
所述至少八个保持指状物沿着所述衬底保持器的边缘，所述至少八个保持指状物围绕所述按压指状物，并且
所述按压指状物和所述至少八个保持指状物能够被独立地控制和移动，所述按压指状物仅将所述第二衬底的中心朝向所述第一衬底按压，并且所述多个保持指状物在第一阶段期间保持所述第二衬底的边缘静止。


11.根据权利要求10所述的衬底接合设备，其中，所述衬底保持器允许在所述第一阶段之后的第二阶段期间，充分地实施所述第一衬底与所述第二衬底之间的自发接合传播。


12.根据权利要求11所述的衬底接合设备，其中，在所述第二阶段之后的第三阶段期间，所述多个保持指状物能够朝向所述第一衬底移动，以使所述第二衬底的边缘与所述第一衬底的边缘接合。


13.根据权利要求12所述的衬底接合设备，其中，在所述第三阶段之后的第四阶段期间，所述多个保持指状物释放对所述第二衬底的保持。


14.根据权利要求9所述的衬底接合设备，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：金俊亨，金圣协，金兑泳，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR