JP2010199477A - ウェハ接合装置およびウェハ接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】接合により気密封止された空間の真空度の劣化をより容易に防止すること。
【解決手段】第１接合対象７が有する第１表面と第２接合対象８が有する第２表面と荷電粒子を照射するステップと、その荷電粒子の照射によるチャージアップを中和するための電子源１５を用いてその第１表面と第２表面とから物質が脱離するように電子を照射するステップと、第１接合対象７と第２接合対象８とを接合するステップとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハ接合装置およびウェハ接合方法に関し、特に、気密封止された空間を形成するときに利用されるウェハ接合装置およびウェハ接合方法に関する。

微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）が知られている。そのＭＥＭＳとしては、マイクロマシン、圧力センサ、超小型モーターなどが例示される。そのＭＥＭＳは、カンチレバーに例示される振動構造が気密封止されて形成されている。このようなＭＥＭＳの製造には、加熱、高荷重を用いないでウェハを接合する常温接合が好適である。このようなＭＥＭＳは、デバイスウェハ等に吸着している表面吸着水や大気成分が脱離することにより、または、構成材料からの出ガスにより、封止された空間の真空度が悪化し、デバイス特性に大きく影響を与えることが知られている。その封止された空間の真空度の劣化を防ぐことが望まれている。

図１は、その封止された空間の真空度の劣化を防ぐ公知のデバイスを示している。そのデバイス１００は、デバイス部分１０１とキャップ部分１０２とを備えている。デバイス部分１０１は、キャップ部分１０２に常温接合されることにより、気密封止された空間１０３を形成する。デバイス部分１０１は、カンチレバー部分１０４と隔壁部分１０５とが形成されている。隔壁部分１０５は、外部雰囲気から空間１０３を隔離する隔壁を形成している。カンチレバー部分１０４は、棒状に形成され、空間１０３に配置されるように、かつ、振動可能に、一端が隔壁部分１０５に固定されている。キャップ部分１０２は、空間１０３に露出する表面の一部にゲッタ材１０６が塗布されている。ゲッタ材１０６は、デバイス部分１０１とキャップ部分１０２とに比較して、物質を吸着しやすい材料から形成されている。

このようなデバイス１００は、デバイス部分１０１とキャップ部分１０２との空間１０３に露出する表面から脱離する物質をゲッタ材１０６が吸着することにより、空間１０３の真空度の劣化を防ぐことができる。このようなゲッタ材を用いないで、真空度の劣化をより容易に防ぐことが望まれている。

特許第３９７０３０４号公報には、よりコンパクトで低コストである常温接合装置が開示されている。その常温接合装置は、上側基板と下側基板とを常温接合するための真空雰囲気を生成する接合チャンバーと、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記上側基板を前記真空雰囲気に支持する上側ステージと、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記下側基板を前記真空雰囲気に支持するキャリッジと、前記キャリッジに同体に接合される弾性案内と、前記接合チャンバーの内部に設置され、水平方向に移動可能に前記弾性案内を支持する位置決めステージと、前記弾性案内を駆動して前記水平方向に前記キャリッジを移動する第１機構と、前記水平方向に垂直である上下方向に前記上側ステージを移動する第２機構と、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに、前記上側ステージが移動する方向に前記キャリッジを支持するキャリッジ支持台とを具備し、前記弾性案内は、前記下側基板と前記上側基板とが接触しないときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触しないように前記キャリッジを支持し、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触するように弾性変形する。

特許第４２０９４５７号公報には、基板をより確実に常温接合する常温接合装置が開示されている。その常温接合装置は、第１基板を保持する第１試料台を第１ステージに、前記第１試料台の向きを変更可能に支持する角度調整機構と、前記第１ステージを第１方向に駆動する第１駆動装置と、第２基板を保持する第２試料台を前記第１方向に平行でない第２方向に駆動する第２駆動装置と、前記第２基板と前記第１基板とが圧接されるときに、前記第１方向に前記第２試料台を支持するキャリッジ支持台とを具備し、前記角度調整機構は、前記第１試料台に固定される球フランジと、前記第１ステージに固定される球座と、前記球フランジをかしめることにより前記球フランジを前記球座に固定する固定フランジとを備える。

特許第３９７０３０４号公報 特許第４２０９４５７号公報

本発明の課題は、気密封止された空間の真空度の劣化をより容易に防止するウェハ接合装置およびウェハ接合方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、より簡素であるウェハ接合装置を用いて、気密封止された空間の真空度の劣化をより容易に防止するウェハ接合方法を提供することにある。

以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明によるウェハ接合装置（１）（３１）（４１）は、第１接合対象（７）が有する第１表面と第２接合対象（８）が有する第２表面とを活性化する活性化装置（１４）と、その第１表面とその第２表面とを接触させることにより第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とを接合する接合機構（１１，１２）と、活性化装置（１４）と別個である脱離装置（１５）（３２）（４２）とを備えている。脱離装置（１５）（３２）（４２）は、その第１表面に吸着されている物質を第１接合対象（７）から脱離させ、その第２表面に吸着されている物質を第２接合対象（８）から脱離させる。このようなウェハ接合装置（１）（３１）（４１）は、第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とから物質を脱離させた後に第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とを接合して気密封止された空間を形成することにより、第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とからその空間に脱離する物質の量を低減し、その空間の真空度の劣化をより容易に防止することができる。

脱離装置（１５）（３２）は、その第１表面とその第２表面とに電子を照射する電子源（１５）であることが好ましい。

本発明によるウェハ接合装置（１）（３１）（４１）は、第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とが接合される接合雰囲気を生成する接合チャンバー（２）をさらに備えている。電子源（１５）は、その第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とがその接合雰囲気に配置されているときに、その第１表面とその第２表面とに電子を照射することが好ましい。

活性化装置（１４）は、正に帯電する荷電粒子を照射することにより、その第１表面とその第２表面とを活性化する。すなわち、電子源（１５）は、その第１表面とその第２表面とを活性化することにより発生するチャージアップを低減することに兼用されること好ましい。

本発明によるウェハ接合装置（１）（３１）（４１）は、第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とが接合される接合雰囲気を生成する接合チャンバー（２）と、その接合雰囲気と別個の予備雰囲気を生成するロードロックチャンバー（３）と、その接合雰囲気とその予備雰囲気との間を開閉するゲートバルブ（５）と、ゲートバルブ（５）を介して第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とをロードロックチャンバー（３）と接合チャンバー（２）との間を搬送する搬送機構（６）とをさらに備えている。脱離装置（１５）（３２）（４２）は、その第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とがその予備雰囲気に配置されているときに、その第１表面とその第２表面とから物質を脱離する。

脱離装置（４２）は、その第１接合対象（７）とその第２接合対象（８）とを加熱する熱線を射出する光源であることが好ましい。

本発明によるウェハ接合方法は、ウェハ接合装置（１）を用いて実行される。本発明によるウェハ接合方法は、活性化装置（１４）と脱離装置（１５）とを用いてその第１表面とその第２表面とを活性化させるステップと、活性化装置（１４）と脱離装置（１５）とを用いてその第１表面とその第２表面とから物質を脱離させるステップと、接合機構（１１，１２）を用いてその第１表面とその第２表面とを接触させることにより第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とを接合するステップとを備えていることが好ましい。その第１表面とその第２表面とを活性化させるときにその第１表面とその第２表面とに単位時間当たりに照射されるその荷電粒子の量は、その第１表面とその第２表面とから物質を脱離させるときにその第１表面とその第２表面とに単位時間当たりに照射されるその荷電粒子の量より小さくなるように制御される。

活性化装置（１４）は、その第１表面とその第２表面とからその気体を脱離させるときに、その荷電粒子を照射しないように制御されることが好ましい。

本発明によるウェハ接合方法は、その第１表面と第２表面とを活性化させている最中に電子源（１５）を用いて第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とに電子を照射するステップをさらに備えていることが好ましい。

その活性化させるステップは、その脱離させるステップが実行された後に実行されることが好ましい。

本発明によるウェハ接合装置制御装置（１０）は、接合雰囲気を生成する接合チャンバー（２）と、その接合雰囲気で第１接合対象（７）が有する第１表面と第２接合対象（８）が有する第２表面と正に帯電する荷電粒子を照射する活性化装置（１４）と、その接合雰囲気でその第１表面とその第２表面とを接触させることにより第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とを接合する接合機構（１１，１２）と、その接合雰囲気でその第１表面とその第２表面とに電子を照射する電子源（１５）とを備えているウェハ接合装置（１）を制御する。本発明によるウェハ接合装置制御装置（１０）は、活性化装置（１４）と脱離装置（１５）とを用いてその第１表面とその第２表面とを活性化させる活性化部（２２）と、活性化装置（１４）と脱離装置（１５）とを用いてその第１表面とその第２表面とから物質を脱離させる脱離部（２３）と、接合機構（１１，１２）を用いてその第１表面とその第２表面とを接触させることにより第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とを接合する接合部（２５）とを備えている。その第１表面とその第２表面とを活性化させるときにその第１表面とその第２表面とに単位時間当たりに照射されるその荷電粒子の量は、その第１表面とその第２表面とから物質を脱離させるときにその第１表面とその第２表面とに単位時間当たりに照射されるその荷電粒子の量より小さくなるように制御される。

脱離部（２３）は、その第１表面とその第２表面とからその気体を脱離させるときに、その荷電粒子を照射しないように、活性化装置（１４）を制御する。

活性化部（２２）は、さらに、その第１表面と第２表面とにその荷電粒子を照射している最中に電子源（１５）を用いてその第１接合対象（７）と第２接合対象（８）とに電子を照射することが好ましい。

活性化部（２２）は、その第１表面と第２表面とから物質が脱離した後に、その第１表面と第２表面とを活性化させることが好ましい。

本発明によるウェハ接合装置およびウェハ接合方法は、常温接合するより気密封止された空間の真空度の劣化をより容易に防止することができる。

図１は、公知のデバイスを示す断面図である。 図２は、本発明によるウェハ接合装置の実施の形態を示す断面図である。 図３は、本発明によるウェハ接合装置制御装置を示すブロック図である。 図４は、本発明によるウェハ接合方法の実施の形態を示すフローチャートである。 図５は、本発明によるウェハ接合装置の実施の他の形態を示す断面図である。 図６は、本発明によるウェハ接合装置の実施のさらに他の形態を示す断面図である。

図面を参照して、本発明によるウェハ接合装置の実施の形態を記載する。そのウェハ接合装置１は、図２に示されているように、ウェハ接合システムに適用されている。すなわち、そのウェハ接合システムは、ウェハ接合装置制御装置１０とウェハ接合装置１とを備えている。ウェハ接合装置１は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを備えている。接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とは、内部を環境から密閉する容器である。ウェハ接合装置１は、さらに、ゲートバルブ５を備えている。ゲートバルブ５は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３との間に介設されている。ゲートバルブ５は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。ロードロックチャンバー３は、図示されていない蓋を備えている。その蓋は、ロードロックチャンバー３の外部と内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。

ロードロックチャンバー３は、真空ポンプ４を備えている。真空ポンプ４は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、ロードロックチャンバー３の内部から気体を排気する。真空ポンプ４としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。ロードロックチャンバー３は、さらに、搬送機構６を内部に備えている。搬送機構６は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、ゲートバルブ５を介してロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハを接合チャンバー２に搬送し、または、ゲートバルブ５を介して接合チャンバー２に配置されたウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。

接合チャンバー２は、真空ポンプ９を備えている。真空ポンプ９は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部から気体を排気する。真空ポンプ９としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。接合チャンバー２は、さらに、接合機構を備えている。その接合機構は、圧接機構１１と位置合わせ機構１２とを含んでいる。圧接機構１１は、接合チャンバー２の内部でキャップウェハ７を保持し、鉛直方向に平行移動可能にキャップウェハ７を支持する。圧接機構１１は、さらに、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、キャップウェハ７が鉛直方向に平行移動するように、キャップウェハ７を駆動する。位置合わせ機構１２は、接合チャンバー２の内部でデバイスウェハ８を保持し、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能にデバイスウェハ８を支持する。位置合わせ機構１２は、さらに、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、デバイスウェハ８が水平方向に平行移動し、または、デバイスウェハ８が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、デバイスウェハ８を駆動する。

接合チャンバー２は、さらに、イオンガン１４と電子源１５とを備えている。イオンガン１４は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８との間の空間に向けられ、接合チャンバー２の内側表面に向けられている。イオンガン１４は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、キャップウェハ７とデバイスウェハ８との間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する照射軸に沿って、アルゴンイオンを加速して放出する。電子源１５は、イオンガン１４と同様にして、キャップウェハ７とデバイスウェハ８との間の空間に向けられ、接合チャンバー２の内側表面に向けられている。電子源１５は、ウェハ接合装置制御装置１０により制御されることにより、キャップウェハ７とデバイスウェハ８との間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する他の照射軸に沿って、電子を加速して放出する。

キャップウェハ７は、互いに形状が等しい複数の矩形領域が形成されている。デバイスウェハ８は、キャップウェハ７に形成される複数の矩形領域に対応する複数の矩形領域が形成されている。デバイスウェハ８の複数の矩形領域は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とが設計通りに接合されたときに、キャップウェハ７の複数の矩形領域にそれぞれ接合されるように、形成されている。デバイスウェハ８は、キャップウェハ７と設計通りに接合された後に、その複数の矩形領域ごとに切断されることにより、複数のデバイスにそれぞれ形成されるように形成されている。

その複数のデバイスは、それぞれ、気密封止された空間が形成され、その空間の圧力に所定の真空度が要求されている。このようなデバイスとしては、マイクロマシン、圧力センサ、超小型モーターなどが例示される。たとえば、デバイスウェハ８は、その複数の矩形領域の各々に隔壁部分とカンチレバー部分とが形成されている。その隔壁部分は、デバイスウェハ８がそのデバイスに形成されたときに、キャップウェハ７の一部に接合され、その一部とともにその気密封止された空間を環境から隔離する隔壁の一部を形成している。そのカンチレバー部分は、デバイスウェハ８がそのデバイスに形成されたときに、その気密封止された空間に配置されるように、かつ、その空間で振動することができるように、形成されている。

図３は、ウェハ接合装置制御装置１０を示している。ウェハ接合装置制御装置１０は、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、ウェハ接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、ウェハ接合装置制御装置１０に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５とを含んでいる。

そのコンピュータプログラムは、搬送部２１と活性化部２２と脱離部２３と位置合わせ部２４と接合部２５とを含んでいる。

搬送部２１は、ゲートバルブ５を閉鎖する。搬送部２１は、ゲートバルブ５が閉鎖されているときに、真空ポンプ４を用いてロードロックチャンバー３の内部に所定の真空度の予備雰囲気を生成し、または、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気を生成する。搬送部２１は、ロードロックチャンバー３の内部にその予備雰囲気が生成されているときに、ゲートバルブ５を開放する。搬送部２１は、ゲートバルブ５が開放されているときに、搬送機構６を用いてロードロックチャンバー３の内部に配置されているウェハを位置合わせ機構１２に配置し、または、搬送機構６を用いてそのウェハを圧接機構１１に配置する。搬送部２１は、ゲートバルブ５が開放されているときに、搬送機構６を用いて位置合わせ機構１２に保持されているウェハをロードロックチャンバー３の内部に配置する。

活性化部２２は、ゲートバルブ５が閉鎖されているときに、真空ポンプ９を用いて接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気を生成する。活性化部２２は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、イオンガン１４を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けてアルゴンイオンを放出する。活性化部２２は、さらに、そのアルゴンイオンが放出されている最中に、電子源１５を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けて電子を放出する。

脱離部２３は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、電子源１５を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けて電子を放出する。

位置合わせ部２４は、圧接機構１１がキャップウェハ７を保持し、位置合わせ機構１２がデバイスウェハ８を保持しているときに、圧接機構１１を用いて、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とを所定の距離まで近づける。位置合わせ部２４は、さらに、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とがその所定の距離に離れているときに、キャップウェハ７に対するデバイスウェハ８の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、位置合わせ機構１２を用いてデバイスウェハ８を駆動する。

接合部２５は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とがその所定の距離に離れ、かつ、キャップウェハ７に対してデバイスウェハ８がその所定の位置に配置されたときに、圧接機構１１を用いてキャップウェハ７を鉛直下方向に下降させて、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とを接触させる。

図４は、本発明によるウェハ接合方法の実施の形態を示している。本発明によるウェハ接合方法は、ウェハ接合装置制御装置１０により実行される。ウェハ接合装置制御装置１０は、まず、ゲートバルブ５を閉鎖した後に、真空ポンプ９を用いて接合チャンバー２の内部に真空雰囲気を生成し、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気を生成する。ユーザは、ロードロックチャンバー３の蓋を開放し、２枚のウェハをロードロックチャンバー３の内部に配置し、ロードロックチャンバー３の蓋を閉鎖する。ウェハ接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の蓋が閉鎖された後に、真空ポンプ９を用いてロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気を生成する（ステップＳ１）。

ウェハ接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ５を開放し、搬送機構６を用いてその２枚のウェハのうちの１枚のデバイスウェハ８を位置合わせ機構１２に配置し、その２枚のウェハのうちの他の１枚のキャップウェハ７を圧接機構１１に配置する。ウェハ接合装置制御装置１０は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とが向かい合うように、位置合わせ機構１２にデバイスウェハ８が保持され、圧接機構１１にキャップウェハ７が保持された後に、ゲートバルブ５を閉鎖して、真空ポンプ９を用いて接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気を生成する（ステップＳ２）。

ウェハ接合装置制御装置１０は、その接合雰囲気が生成された後に、電子源１５を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けて電子を所定の脱離時間だけ放出する。その電子は、キャップウェハ７のうちのデバイスウェハ８に対向する表面に照射され、デバイスウェハ８のうちのキャップウェハ７に対向する表面に照射される。このとき、キャップウェハ７のうちのデバイスウェハ８に対向する表面に吸着されている吸着質は、その電子照射により脱離し、このとき、デバイスウェハ８のうちのキャップウェハ７に対向する表面に吸着されている吸着質は、その電子照射により脱離する（ステップＳ３）。

ウェハ接合装置制御装置１０は、その接合雰囲気が生成された後に、イオンガン１４を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けてアルゴンイオンを所定の活性化時間だけ放出する。そのアルゴンイオンは、キャップウェハ７のうちのデバイスウェハ８に対向する表面に照射され、デバイスウェハ８のうちのキャップウェハ７に対向する表面に照射される。このとき、そのアルゴンイオンは、キャップウェハ７の表面に形成される酸化物等を除去し、キャップウェハ７の表面に付着している不純物を除去し、キャップウェハ７のうちのデバイスウェハ８に対向する表面を活性化する。そのアルゴンイオンは、さらに、デバイスウェハ８の表面に形成される酸化物等を除去し、デバイスウェハ８の表面に付着している不純物を除去し、デバイスウェハ８のうちのキャップウェハ７に対向する表面を活性化する（ステップＳ４）。

このとき、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とは、そのアルゴンイオンの照射により、チャージアップされ、すなわち、正電荷に帯電する。ウェハ接合装置制御装置１０は、そのアルゴンイオンが放出されている最中に、電子源１５を用いてキャップウェハ７とデバイスウェハ８との間に向けて電子を放出する。その電子は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とに照射される。このとき、その電子は、そのアルゴンイオンの照射によりチャージアップされたキャップウェハ７の電荷を中和し、デバイスウェハ８の電荷を中和する。

ウェハ接合装置制御装置１０は、圧接機構１１を用いて、キャップウェハ７を鉛直下方向に下降させて、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とを近づける。ウェハ接合装置制御装置１０は、次いで、キャップウェハ７とデバイスウェハ８との水平面内の相対位置が設計通りに接合されるように、位置合わせ機構１２を用いてデバイスウェハ８を駆動する。ウェハ接合装置制御装置１０は、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とが位置合わせされた後に、圧接機構１１を用いてキャップウェハ７を鉛直下方向に下降させて、キャップウェハ７とデバイスウェハ８とを接触させる。キャップウェハ７とデバイスウェハ８とは、その接触により接合され、１枚の接合ウェハに形成される（ステップＳ５）。

ウェハ接合装置制御装置１０は、その接合ウェハが形成された後に、位置合わせ機構１２を用いてその接合ウェハを保持し、圧接機構１１を鉛直上方向に上昇させて、圧接機構１１と位置合わせ機構１２とを離間させる。ウェハ接合装置制御装置１０は、圧接機構１１と位置合わせ機構１２とを離間させた後に、ゲートバルブ５を開放し、搬送機構６を用いてその接合ウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。ウェハ接合装置制御装置１０は、その接合ウェハがロードロックチャンバー３に搬送された後に、ゲートバルブ５を閉鎖する（ステップＳ６）。ウェハ接合装置制御装置１０は、ゲートバルブ５が閉鎖された後に、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気を生成する。

ユーザは、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開放し、その接合ウェハをロードロックチャンバー３から取り出す（ステップＳ７）。ユーザは、その接合ウェハをキャップウェハ７（デバイスウェハ８）に形成される複数の矩形領域ごと切断することにより、その接合ウェハから複数のデバイスを作製する。

このようなウェハ接合方法により作製されたデバイスは、気密封止された空間に露出する表面から脱離する物質の量が低減され、その空間の真空度の劣化を防止することができる。キャップウェハ７とデバイスウェハ８とに吸着されている物質は、ステップＳ４の処理の実行により脱離する。キャップウェハ７とデバイスウェハ８とは、その物質をステップＳ４の処理の実行により十分に脱離しようとすると、接合する表面がスパッタリングされすぎてしまい、その表面の表面性状が劣化して、接合部の接合強度が低下することがある。このようなウェハ接合方法によれば、デバイスの接合部の接合強度を低下させることなく、その空間の真空度の劣化を防止することができる。

このようなウェハ接合方法によれば、さらに、ウェハ接合装置１は、吸着されている物質をキャップウェハ７とデバイスウェハ８とから脱離するための装置を別途設ける必要がなく、より安価に作製されることができる。

キャップウェハ７（デバイスウェハ８）のうちの気密封止された空間に露出する表面にゲッタ材を塗布するコストは、一般的に高額（約１０万円／枚）であり、デバイスの製造コストを大きく引き上げる要因となっている。さらに、そのゲッタ材は、気密封止する直前に活性化するための加熱処理が必要である。このため、ゲッタ材が塗布されたデバイスは、プロセス時間の長大化する。このようなウェハ接合方法により作製されたデバイスは、ゲッタ材が塗布されたデバイスに比較して、製造コストがより小さく、プロセス時間が短く、好ましい。

なお、ステップＳ３は、ステップＳ４が実行された後に実行されることもできる。このようなウェハ接合方法は、既述の実施の形態におけるウェハ接合方法と同様にして、その作製されたデバイスに形成された空間の真空度の劣化を防止することができる。

図５は、本発明によるウェハ接合装置の実施の他の形態を示している。そのウェハ接合装置３１は、既述の実施の形態におけるウェハ接合装置１に電子源３２がさらに設けられている。電子源３２は、ロードロックチャンバー３の内部に配置され、ウェハ接合装置制御装置１０に制御されて、ロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハキャップウェハ３３とデバイスウェハ３４とに電子を放出する。

このとき、ウェハ接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部にキャップウェハ３３とデバイスウェハ３４とが配置され、かつ、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されているときに、電子源３２を用いてキャップウェハ３３とデバイスウェハ３４とに向けて電子を放出する。次いで、キャップウェハ３３とデバイスウェハ３４とは、既述の実施の形態におけるステップＳ２〜Ｓ７が実行されることにより、デバイスに作製される。

このようなウェハ接合方法によれば、既述の実施の形態におけるウェハ接合方法と同様にして、その作製されたデバイスは、気密封止された空間に露出する表面から脱離する物質の量が低減され、その空間の真空度の劣化を防止することができる。

ウェハ接合装置３１によれば、さらに、電子源３２による電子照射によりキャップウェハ３３とデバイスウェハ３４とに吸着されている物質が脱離されるために、既述の実施の形態におけるステップＳ３を省略することができる。このような省略によれば、電子源１５による電子の放射により接合チャンバー２の内壁表面から脱離する物質を低減することができる。このとき、このようなウェハ接合方法は、既述の実施の形態におけるウェハ接合方法に比較して、接合直前のウェハに再吸着される物質の量を低減することができ、その作製されたデバイスに形成される空間の真空度の劣化を防止することができる。

図６は、本発明によるウェハ接合装置の実施のさらに他の形態を示している。そのウェハ接合装置４１は、既述の実施の形態におけるウェハ接合装置１に加熱用ランプ４２がさらに設けられている。加熱用ランプ４２は、ウェハ接合装置制御装置１０に制御されて、ロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハ４４に熱線を照射することによりウェハ４４を加熱する。その熱線としては、赤外線が例示される。なお、加熱用ランプ４２は、ウェハ４４を保持するウェハ台４３に熱線を照射することによりウェハ４４を間接的に加熱することもできる。

このとき、ウェハ接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部にウェハ４４とが配置され、かつ、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されているときに、加熱用ランプ４２を用いてウェハ４４を加熱する。ウェハ４４は、接合可能である温度までに冷却された後に、既述の実施の形態におけるステップＳ２〜Ｓ７が実行されることにより、デバイスに作製される。

このようなウェハ接合方法によれば、既述の実施の形態におけるウェハ接合方法と同様にして、その作製されたデバイスは、気密封止された空間に露出する表面から脱離する物質の量が低減され、その空間の真空度の劣化を防止することができる。ウェハ接合装置４１によれば、さらに、既述の実施の形態におけるウェハ接合装置３１と同様にして、接合直前のウェハに再吸着される物質の量を低減することができ、その作製されたデバイスに形成される空間の真空度の劣化を防止することができる。

なお、ウェハ台４３は、ヒータを備えることもできる。そのヒータは、ウェハ接合装置制御装置１０に制御されて、ウェハ台４３に保持されたウェハ４４を加熱する。このとき、ウェハ接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されているときに、そのヒータを用いてウェハ４４を加熱する。次いで、ウェハ４４は、既述の実施の形態におけるステップＳ２〜Ｓ７が実行されることにより、デバイスに作製される。このようなウェハ接合方法は、既述の実施の形態におけるウェハ接合方法と同様にして、その作製されたデバイスに形成された空間の真空度の劣化を防止することができる。

１ ：ウェハ接合装置
２ ：接合チャンバー
３ ：ロードロックチャンバー
４ ：真空ポンプ
５ ：ゲートバルブ
６ ：搬送機構
７ ：キャップウェハ
８ ：デバイスウェハ
９ ：真空ポンプ
１０：ウェハ接合装置制御装置
１１：圧接機構
１２：位置合わせ機構
１４：イオンガン
１５：電子源
２１：搬送部
２２：活性化部
２３：脱離部
２４：位置合わせ部
２５：接合部
３１：ウェハ接合装置
３２：電子源
３３：キャップウェハ
３４：デバイスウェハ
４１：ウェハ接合装置
４２：加熱用ランプ
４３：ウェハ台
４４：ウェハ

Claims (14)

1. 第１接合対象が有する第１表面と第２接合対象が有する第２表面とを活性化する活性化装置と、
   前記第１表面と前記第２表面とを接触させることにより前記第１接合対象と前記第２接合対象とを接合する接合機構と、
   前記活性化装置と別個である脱離装置とを具備し、
   前記脱離装置は、前記第１表面に吸着されている物質を前記第１接合対象から脱離させ、前記第２表面に吸着されている物質を前記第２接合対象から脱離させる
   ウェハ接合装置。
2. 請求項１において、
   前記脱離装置は、前記第１表面と前記第２表面とに電子を照射する電子源である
   ウェハ接合装置。
3. 請求項２において、
   前記第１接合対象と前記第２接合対象とが接合される接合雰囲気を生成する接合チャンバーをさらに具備し、
   前記電子源は、前記第１接合対象と前記第２接合対象とが前記接合雰囲気に配置されているときに、前記第１表面と前記第２表面とに電子を照射する
   ウェハ接合装置。
4. 請求項３において、
   前記活性化装置は、正に帯電する荷電粒子を照射することにより、前記第１表面と前記第２表面とを活性化する
   ウェハ接合装置。
5. 請求項１または請求項２のいずれかにおいて、
   前記第１接合対象と前記第２接合対象とが接合される接合雰囲気を生成する接合チャンバーと、
   前記接合雰囲気と別個の予備雰囲気を生成するロードロックチャンバーと、
   前記接合雰囲気と前記予備雰囲気との間を開閉するゲートバルブと、
   前記ゲートバルブを介して前記第１接合対象と前記第２接合対象とを前記ロードロックチャンバーと前記接合チャンバーとの間を搬送する搬送機構とをさらに具備し、
   前記脱離装置は、前記第１接合対象と前記第２接合対象とが前記予備雰囲気に配置されているときに、前記第１表面と前記第２表面とから物質を脱離する
   ウェハ接合装置。
6. 請求項１において、
   前記脱離装置は、前記第１接合対象と前記第２接合対象とを加熱する熱線を射出する光源である
   ウェハ接合装置。
7. 請求項４に記載されるウェハ接合装置を用いて実行されるウェハ接合方法であり、
   前記活性化装置を用いて前記第１表面と前記第２表面とを活性化させるステップと、
   前記活性化装置と前記電子源とを用いて前記第１表面と前記第２表面とから物質を脱離させるステップと、
   活性化させるステップが実行された後に、かつ、脱離させるステップが実行された後に、前記接合機構を用いて前記第１表面と前記第２表面とを接触させることにより前記第１接合対象と前記第２接合対象とを接合するステップ
   とを具備するウェハ接合方法。
8. 請求項７において、
   前記活性化装置は、前記第１表面と前記第２表面とから前記気体を脱離させるときに、前記荷電粒子を照射しないように制御される
   ウェハ接合方法。
9. 請求項７または請求項８のいずれかにおいて、
   前記第１表面と前記第２表面とを活性化させている最中に前記電子源を用いて前記第１接合対象と前記第２接合対象とに電子を照射するステップ
   をさらに具備するウェハ接合方法。
10. 請求項７〜請求項９のいずれかにおいて、
    前記活性化させるステップは、前記脱離させるステップが実行された後に実行される
    ウェハ接合方法。
11. 接合雰囲気を生成する接合チャンバーと、
    前記接合雰囲気で第１接合対象が有する第１表面と第２接合対象が有する第２表面と正に帯電する荷電粒子を照射する活性化装置と、
    前記接合雰囲気で前記第１表面と前記第２表面とを接触させることにより前記第１接合対象と前記第２接合対象とを接合する接合機構と、
    前記接合雰囲気で前記第１表面と前記第２表面とに電子を照射する電子源
    とを備えるウェハ接合装置
    を制御するウェハ接合装置制御装置であり、
    前記活性化装置を用いて前記第１表面と前記第２表面とを活性化させる活性化部と、
    前記活性化装置と前記電子源とを用いて前記第１表面と前記第２表面とから物質を脱離させる脱離部と、
    前記第１表面と前記第２表面とが活性化された後に、かつ、前記第１表面と前記第２表面とから物質が脱離した後に、前記接合機構を用いて前記第１表面と前記第２表面とを接触させることにより前記第１接合対象と前記第２接合対象とを接合する接合部とを具備し、
    前記第１表面と前記第２表面とを活性化させるときに前記第１表面と前記第２表面とに単位時間当たりに照射される前記荷電粒子の量は、前記第１表面と前記第２表面とから物質を脱離させるときに前記第１表面と前記第２表面とに単位時間当たりに照射される前記荷電粒子の量より小さい
    ウェハ接合装置制御装置。
12. 請求項１１において、
    前記脱離部は、前記第１表面と前記第２表面とから前記気体を脱離させるときに、前記荷電粒子を照射しないように、前記活性化装置を制御する
    ウェハ接合装置制御装置。
13. 請求項１１または請求項１２のいずれかにおいて、
    前記活性化部は、さらに、前記第１表面と前記第２表面とに前記荷電粒子を照射している最中に前記電子源を用いて前記第１接合対象と前記第２接合対象とに電子を照射する
    ウェハ接合装置制御装置。
14. 請求項１１〜請求項１３のいずれかにおいて、
    前記活性化部は、前記第１表面と前記第２表面とから物質が脱離した後に、前記第１表面と前記第２表面とを活性化させる
    ウェハ接合装置制御装置。

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