JP2016201462A - Bonding device and bonding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板同士を接合する接合装置、及び当該接合装置を備えた接合システムに関する。 The present invention relates to a bonding apparatus for bonding substrates together and a bonding system including the bonding apparatus.
近年、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。高集積化した複数の半導体デバイスを水平面内で配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。 In recent years, semiconductor devices have been highly integrated. When a plurality of highly integrated semiconductor devices are arranged in a horizontal plane and these semiconductor devices are connected by wiring to produce a product, the wiring length increases, thereby increasing the wiring resistance and wiring delay. There is concern about becoming.
そこで、半導体デバイスを３次元に積層する３次元集積技術を用いることが提案されている。この３次元集積技術においては、例えば特許文献１に記載の接合システムを用いて、２枚の半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）の接合が行われる。例えば接合システムは、ウェハの接合される表面を改質する表面改質装置と、当該表面改質装置で改質されたウェハの表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化されたウェハ同士を接合する接合装置と、を有している。この接合システムでは、表面改質装置においてウェハの表面に対してプラズマ処理を行い当該表面を改質し、さらに表面親水化装置においてウェハの表面に純水を供給して当該表面を親水化した後、接合装置においてウェハ同士をファンデルワールス力及び水素結合（分子間力）によって接合する。 Thus, it has been proposed to use a three-dimensional integration technique in which semiconductor devices are stacked three-dimensionally. In this three-dimensional integration technology, for example, two semiconductor wafers (hereinafter referred to as “wafers”) are bonded using a bonding system described in Patent Document 1. For example, a bonding system includes a surface modifying device for modifying a surface to which a wafer is bonded, a surface hydrophilizing device for hydrophilizing a wafer surface modified by the surface modifying device, and the surface hydrophilizing device. And a bonding apparatus for bonding wafers having hydrophilic surfaces. In this bonding system, the surface of the wafer is subjected to plasma treatment in a surface modification device to modify the surface, and the surface is hydrophilized by supplying pure water to the surface of the wafer in the surface hydrophilization device. In the bonding apparatus, the wafers are bonded to each other by van der Waals force and hydrogen bond (intermolecular force).
上記接合装置は、下面に一のウェハ（以下、「上ウェハ」という。）を保持する上チャックと、上チャックの下方に設けられ、上面に他のウェハ（以下、「下ウェハ」という。）を保持する下チャックと、上チャックの上方に設けられ、上ウェハの中心部を押圧する押動部材と、を有している。上チャックには、いわゆるピンチャック方式が用いられている。すなわち、上チャックは、上ウェハを真空引きする本体部と、本体部の下面に設けられ、上ウェハに接触する複数のピンと、を有している。 The bonding apparatus is provided with an upper chuck for holding one wafer (hereinafter referred to as “upper wafer”) on the lower surface and another wafer (hereinafter referred to as “lower wafer”) on the upper surface. And a pusher member that is provided above the upper chuck and presses the center of the upper wafer. A so-called pin chuck system is used for the upper chuck. That is, the upper chuck has a main body part that evacuates the upper wafer and a plurality of pins that are provided on the lower surface of the main body part and come into contact with the upper wafer.
かかる接合装置では、上チャックに保持された上ウェハと下チャックに保持された下ウェハを対向配置した状態で、押動部材によって上ウェハの中央部を押圧しながら下降させ、当該上ウェハの中心部と下ウェハの中心部を当接させる。その後、上ウェハの中心部と下ウェハの中心部が当接した状態で、上チャックによる上ウェハの真空引きを停止し、上ウェハの中心部から外周部に向けて、上ウェハと下ウェハを順次接合する（以下、この接合の拡がりをボンディングウェーブという）。 In such a bonding apparatus, in a state where the upper wafer held by the upper chuck and the lower wafer held by the lower chuck are arranged to face each other, the center of the upper wafer is lowered while pressing the central portion of the upper wafer by the pushing member. And the central portion of the lower wafer are brought into contact with each other. After that, with the center part of the upper wafer and the center part of the lower wafer in contact with each other, evacuation of the upper wafer by the upper chuck is stopped, and the upper wafer and the lower wafer are moved from the center part of the upper wafer toward the outer peripheral part. Bonding is performed sequentially (hereinafter, this bonding spread is called a bonding wave).
ところで、上述の特許文献１の接合装置では、上ウェハを上チャックから剥離させて上ウェハと下ウェハを接合するが、この上ウェハの剥離性が悪いと、ボンディングウェーブが真円状にならない場合がある。そうすると、上ウェハと下ウェハが接合された重合ウェハには、鉛直方向の歪み（ディストーション）が生じるおそれがある。 By the way, in the above-described joining apparatus of Patent Document 1, the upper wafer is peeled off from the upper chuck and the upper wafer and the lower wafer are joined. If the peelability of the upper wafer is poor, the bonding wave does not become a perfect circle. There is. If it does so, there exists a possibility that the distortion (distortion) of a perpendicular direction may arise in the superposition | polymerization wafer with which the upper wafer and the lower wafer were joined.
そして、上チャックに対する上ウェハの剥離性を向上させるという観点からは、できる限り上ウェハを真空引きする領域が小さい方が好ましい。この点、特許文献１の上チャックは、上ウェハを全面で真空引きするので改善の余地がある。 From the viewpoint of improving the releasability of the upper wafer with respect to the upper chuck, it is preferable that the region where the upper wafer is evacuated is as small as possible. In this regard, the upper chuck of Patent Document 1 has room for improvement because the upper wafer is evacuated over the entire surface.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板を適切に保持しつつ、基板同士を適切に接合することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and it aims at joining a board | substrate appropriately, hold | maintaining a board | substrate appropriately.
前記の目的を達成するため、本発明は、基板同士を接合する接合装置であって、下面に第１の基板を真空引きして吸着保持する第１のチャックと、前記第１のチャックの下方に設けられ、上面に第２の基板を真空引きして吸着保持する第２のチャックと、を有し、前記第１のチャックは、本体部と、前記本体部の下面に設けられ、第１の基板に接触し、当該第１の基板を真空引きして吸着する複数の吸引部と、前記本体部の下面において前記複数の吸引部以外の部分に設けられ、第１の基板に接触する複数のピンと、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention is a bonding apparatus for bonding substrates, the first chuck holding and sucking the first substrate on the lower surface, and the lower side of the first chuck A second chuck that vacuum-sucks and holds the second substrate on the upper surface, and the first chuck is provided on the main body and the lower surface of the main body. A plurality of suction portions that are in contact with the first substrate and evacuate and suck the first substrate; and a plurality of suction portions that are provided in portions other than the plurality of suction portions on the lower surface of the main body portion and are in contact with the first substrate And a pin.
本発明によれば、第１のチャックにおいて複数の吸引部で第１の基板を真空引きするので、従来のように第１の基板を全面で真空引きする場合に比べて、真空引きする領域を小さくすることができる。したがって、第１のチャックに対する第１の基板の剥離性を向上させることができ、第１の基板と第２の基板が接合された重合基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、複数の吸引部で第１の基板を真空引きするので、第１のチャックに保持された第１の基板が水平方向にずれることがない。したがって、基板同士を適切に接合することができる。 According to the present invention, since the first substrate is evacuated by the plurality of suction portions in the first chuck, the region to be evacuated is compared with the case where the first substrate is evacuated over the entire surface as in the prior art. Can be small. Therefore, the peelability of the first substrate with respect to the first chuck can be improved, and vertical distortion of the superposed substrate in which the first substrate and the second substrate are bonded can be suppressed. Further, since the first substrate is evacuated by the plurality of suction portions, the first substrate held by the first chuck does not shift in the horizontal direction. Accordingly, the substrates can be appropriately bonded to each other.
ここで、発明者らは、第１のチャックに対する第１の基板の剥離性を向上させるという観点から、本体部に環状の吸引部を設けることも考えた。しかしながら、例えば第１の基板は、当該第１の基板に拘束力が作用していない通常状態で歪んでいる場合がある。かかる場合、環状の吸引部で第１の基板を吸引すると、当該吸引部において第１の基板が矯正されて、第１の基板全体では歪んでしまう。したがって、かかる観点からも、真空引きする領域を小さくするのが好ましく、本発明は有用である。 Here, the inventors also considered providing an annular suction portion in the main body portion from the viewpoint of improving the peelability of the first substrate with respect to the first chuck. However, for example, the first substrate may be distorted in a normal state in which no binding force acts on the first substrate. In such a case, when the first substrate is sucked by the annular suction portion, the first substrate is corrected by the suction portion, and the entire first substrate is distorted. Therefore, from this point of view, it is preferable to reduce the area to be evacuated, and the present invention is useful.
なお、例えば第１のチャックが真空チャック構造を有する場合、重合基板の鉛直方向の歪みが生じ易くなる。第１のチャックの吸引溝では第１の基板を剥離し易いが、一方、例えばその他の吸着面に窪んだ部分がある場合、真空引きを停止しても、当該窪んだ部分に空気が存在して第１の基板が剥離し難くなる。そうすると、この部分が抵抗になってボンディングウェーブが真円状にならないため、第１の基板が引き伸ばされる。このため、重合基板に鉛直方向の歪みが生じると推察される。 For example, when the first chuck has a vacuum chuck structure, vertical distortion of the superposed substrate is likely to occur. The first groove can easily peel off the first substrate in the suction groove of the first chuck. On the other hand, for example, when there is a depressed portion on the other suction surface, air is present in the depressed portion even when the evacuation is stopped. This makes it difficult for the first substrate to peel off. Then, since this portion becomes a resistance and the bonding wave does not become a perfect circle, the first substrate is stretched. For this reason, it is speculated that vertical distortion occurs in the superposed substrate.
また、基板同士を接合する際には、第１の基板と第２の基板の隙間が小さい方が、重合基板の鉛直方向の歪みを小さくできる。しかしながら、このように隙間を小さくすると、第１のチャックが真空チャック構造を有する場合には、上述した第１のチャックの吸着面の窪んだ部分において、第１の基板がより剥離し難くなる。そうすると、ボンディングウェーブはますます真円状になり難くなり、重合基板に鉛直方向の歪みが生じやすくなる。 Further, when the substrates are bonded to each other, the smaller the gap between the first substrate and the second substrate, the smaller the vertical distortion of the superposed substrate. However, when the gap is reduced in this way, when the first chuck has a vacuum chuck structure, the first substrate is more difficult to peel off at the depressed portion of the suction surface of the first chuck described above. As a result, the bonding wave becomes more difficult to form a perfect circle, and the polymerization substrate is likely to be distorted in the vertical direction.
この点、本発明の第１のチャックはピンチャック構造を有しているので、第１のチャックによる第１の基板の真空引きを停止した際の剥離性が良い。したがって、ボンディングウェーブが真円状になるので、重合基板の鉛直方向の歪みを抑制することができ、基板同士を適切に接合することができる。 In this respect, since the first chuck of the present invention has a pin chuck structure, the peelability when the evacuation of the first substrate by the first chuck is stopped is good. Therefore, since the bonding wave becomes a perfect circle, the vertical distortion of the superposed substrates can be suppressed, and the substrates can be appropriately bonded to each other.
前記複数の吸引部は、前記本体部の下面において同一円周上に設けられていてもよい。 The plurality of suction portions may be provided on the same circumference on the lower surface of the main body portion.
前記複数の吸引部は、前記本体部の下面において複数の円周上に設けられていてもよい。 The plurality of suction portions may be provided on a plurality of circumferences on the lower surface of the main body portion.
前記第２のチャックは、第２の基板を真空引きする他の本体部と、前記他の本体部の上面に設けられ、第２の基板に接触する複数の他のピンと、を有し、前記第１のチャックにおいて隣り合う前記ピンの間隔は、前記第２のチャックにおいて隣り合う前記他のピンの間隔よりも大きくてもよい。 The second chuck has another main body for evacuating the second substrate, and a plurality of other pins provided on the upper surface of the other main body and contacting the second substrate, An interval between the adjacent pins in the first chuck may be larger than an interval between the other pins adjacent in the second chuck.
前記第１のチャックの上方に設けられ、当該第１のチャックを保持するチャック保持部をさらに有し、前記チャック保持部は、前記本体部の上面に設けられた支持部材と、前記支持部材に設けられ、中空且つ内部天井面が傾斜したブロックと、前記ブロックの内部に設けられ、前記天井面と同じ勾配で傾斜した上面を備えたガイドと、前記ガイドを水平方向に押し引きする押し引きネジと、前記ガイドと前記本体部に固定して設けられ、且つ前記支持部材を挿通して設けられたシャフトと、を有していてもよい。 The chuck further includes a chuck holding portion that is provided above the first chuck and holds the first chuck. The chuck holding portion includes a support member provided on an upper surface of the main body, and a support member. A hollow block having an inclined inner ceiling surface, a guide provided inside the block and having an upper surface inclined at the same gradient as the ceiling surface, and a push-pull screw for pushing and pulling the guide in a horizontal direction And a shaft that is fixedly provided to the guide and the main body and that is provided through the support member.
別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置を備えた処理ステーションと、第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、前記処理ステーションは、第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送装置と、を有し、前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a bonding system including the bonding apparatus, wherein a processing station including the bonding apparatus, a first substrate, a second substrate, or a first substrate and a second substrate are provided. A plurality of bonded superposed substrates, and a loading / unloading station for loading / unloading the first substrate, the second substrate, or the superposed substrate to / from the processing station. Surface modifying device for modifying the surface to which the substrate or the second substrate is bonded, and surface hydrophilization for hydrophilizing the surface of the first substrate or the second substrate modified by the surface modifying device An apparatus, and a transfer device for transferring the first substrate, the second substrate, or the superposed substrate to the surface modification device, the surface hydrophilization device, and the bonding device, and the bonding device In the surface hydrophilizing device, the surface is hydrophilic. It is characterized by bonding a first substrate and a second substrate that is.
本発明によれば、基板を適切に保持しつつ、基板同士を適切に接合することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, board | substrates can be joined appropriately, hold | maintaining a board | substrate appropriately.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる接合システム１の構成の概略を示す平面図である。図２は、接合システム１の内部構成の概略を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing the outline of the configuration of the joining system 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view illustrating the outline of the internal configuration of the joining system 1.
接合システム１では、図３に示すように例えば２枚の基板としてのウェハＷＵ、ＷＬを接合する。以下、上側に配置されるウェハを、第１の基板としての「上ウェハＷＵ」といい、下側に配置されるウェハを、第２の基板としての「下ウェハＷＬ」という。また、上ウェハＷＵが接合される接合面を「表面ＷＵ１」といい、当該表面ＷＵ１と反対側の面を「裏面ＷＵ２」という。同様に、下ウェハＷＬが接合される接合面を「表面ＷＬ１」といい、当該表面ＷＬ１と反対側の面を「裏面ＷＬ２」という。そして、接合システム１では、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬを接合して、重合基板としての重合ウェハＷＴを形成する。 In the interface system 1, bonding the wafer W U, W L as substrate, for example two as shown in FIG. Hereinafter, the wafer disposed on the upper side is referred to as “upper wafer W U ” as the first substrate, and the wafer disposed on the lower side is referred to as “lower wafer W L ” as the second substrate. Further, a bonding surface to which the upper wafer W U is bonded is referred to as “front surface W U1 ”, and a surface opposite to the front surface W U1 is referred to as “back surface W U2 ”. Similarly, the bonding surface to which the lower wafer W L is bonded is referred to as “front surface W L1 ”, and the surface opposite to the front surface W L1 is referred to as “back surface W L2 ”. Then, in the bonding system 1, by joining the upper wafer W U and the lower wafer W L, to form the overlapped wafer W T as a polymerization substrate.
接合システム１は、図１に示すように例えば外部との間で複数のウェハＷＵ、ＷＬ、複数の重合ウェハＷＴをそれぞれ収容可能なカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴが搬入出される搬入出ステーション２と、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション３とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the bonding system 1 carries in and out cassettes C U , C L , and C T that can accommodate a plurality of wafers W U and W L and a plurality of superposed wafers W T , respectively, with the outside. The loading /
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０が設けられている。カセット載置台１０には、複数、例えば４つのカセット載置板１１が設けられている。カセット載置板１１は、水平方向のＸ方向（図１中の上下方向）に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板１１には、接合システム１の外部に対してカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴを搬入出する際に、カセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴを載置することができる。このように、搬入出ステーション２は、複数の上ウェハＷＵ、複数の下ウェハＷＬ、複数の重合ウェハＷＴを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板１１の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。また、カセットの１つを異常ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で上ウェハＷＵと下ウェハＷＬとの接合に異常が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハＷＴと分離することができるカセットである。本実施の形態においては、複数のカセットＣＴのうち、１つのカセットＣＴを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットＣＴを正常な重合ウェハＷＴの収容用として用いている。
The loading /
搬入出ステーション２には、カセット載置台１０に隣接してウェハ搬送部２０が設けられている。ウェハ搬送部２０には、Ｘ方向に延伸する搬送路２１上を移動自在なウェハ搬送装置２２が設けられている。ウェハ搬送装置２２は、鉛直方向及び鉛直軸周り（θ方向）にも移動自在であり、各カセット載置板１１上のカセットＣＵ、ＣＬ、ＣＴと、後述する処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０、５１との間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
In the loading /
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数例えば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられている。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＸ方向負方向側）には、第１の処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＸ方向正方向側）には、第２の処理ブロックＧ２が設けられている。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＹ方向負方向側）には、第３の処理ブロックＧ３が設けられている。
The
例えば第１の処理ブロックＧ１には、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する表面改質装置３０が配置されている。表面改質装置３０では、例えば減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガス又は窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオン又は窒素イオンが表面ＷＵ１、ＷＬ１に照射されて、表面ＷＵ１、ＷＬ１がプラズマ処理され、改質される。
For example, in the first processing block G1, a
例えば第２の処理ブロックＧ２には、例えば純水によってウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄する表面親水化装置４０、ウェハＷＵ、ＷＬを接合する接合装置４１が、搬入出ステーション２側からこの順で水平方向のＹ方向に並べて配置されている。
For example, the second processing block G2 includes, for example, a
表面親水化装置４０では、例えばスピンチャックに保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら、当該ウェハＷＵ、ＷＬ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水はウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１上を拡散し、表面ＷＵ１、ＷＬ１が親水化される。なお、接合装置４１の構成については後述する。
In
例えば第３の処理ブロックＧ３には、図２に示すようにウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴのトランジション装置５０、５１が下から順に２段に設けられている。
For example, the third processing block G3, the wafer W U as shown in FIG. 2, W L, a
図１に示すように第１の処理ブロックＧ１〜第３の処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域６０が形成されている。ウェハ搬送領域６０には、例えばウェハ搬送装置６１が配置されている。
As shown in FIG. 1, a
ウェハ搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置６１は、ウェハ搬送領域６０内を移動し、周囲の第１の処理ブロックＧ１、第２の処理ブロックＧ２及び第３の処理ブロックＧ３内の所定の装置にウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
The
以上の接合システム１には、図１に示すように制御部７０が設けられている。制御部７０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、接合システム１におけるウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム１における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、その記憶媒体Ｈから制御部７０にインストールされたものであってもよい。
The above joining system 1 is provided with a
次に、上述した接合装置４１の構成について説明する。接合装置４１は、図４に示すように内部を密閉可能な処理容器１００を有している。処理容器１００のウェハ搬送領域６０側の側面には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。
Next, the structure of the joining
処理容器１００の内部は、内壁１０３によって、搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画されている。上述した搬入出口１０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の側面に形成されている。また、内壁１０３にも、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴの搬入出口１０４が形成されている。
The inside of the
搬送領域Ｔ１のＸ方向正方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを一時的に載置するためのトランジション１１０が設けられている。トランジション１１０は、例えば２段に形成され、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
A
搬送領域Ｔ１には、ウェハ搬送機構１１１が設けられている。ウェハ搬送機構１１１は、図４及び図５に示すように例えば鉛直方向、水平方向（Ｙ方向、Ｘ方向）及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。そして、ウェハ搬送機構１１１は、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間でウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴを搬送できる。
A
搬送領域Ｔ１のＸ方向負方向側には、ウェハＷＵ、ＷＬの水平方向の向きを調節する位置調節機構１２０が設けられている。位置調節機構１２０は、ウェハＷＵ、ＷＬを保持して回転させる保持部（図示せず）を備えた基台１２１と、ウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出する検出部１２２と、を有している。そして、位置調節機構１２０では、基台１２１に保持されたウェハＷＵ、ＷＬを回転させながら検出部１２２でウェハＷＵ、ＷＬのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節してウェハＷＵ、ＷＬの水平方向の向きを調節している。なお、基台１２１においてウェハＷＵ、ＷＬを保持する構造は特に限定されるものではなく、例えばピンチャック構造やスピンチャック構造など、種々の構造が用いられる。
A
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷＵの表裏面を反転させる反転機構１３０が設けられている。反転機構１３０は、上ウェハＷＵを保持する保持アーム１３１を有している。保持アーム１３１は、水平方向（Ｙ方向）に延伸している。また保持アーム１３１には、上ウェハＷＵを保持する保持部材１３２が例えば４箇所に設けられている。
Further, in the transfer region T1 is reversing
保持アーム１３１は、例えばモータなどを備えた駆動部１３３に支持されている。この駆動部１３３によって、保持アーム１３１は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム１３１は、駆動部１３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（Ｙ方向）に移動自在である。駆動部１３３の下方には、例えばモータなどを備えた他の駆動部（図示せず）が設けられている。この他の駆動部によって、駆動部１３３は鉛直方向に延伸する支持柱１３４に沿って鉛直方向に移動できる。このように駆動部１３３によって、保持部材１３２に保持された上ウェハＷＵは、水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動できる。また、保持部材１３２に保持された上ウェハＷＵは、駆動部１３３を中心に回動して、位置調節機構１２０から後述する上チャック１４０との間を移動できる。
The holding
処理領域Ｔ２には、上ウェハＷＵを下面で吸着保持する第１のチャックとしての上チャック１４０と、下ウェハＷＬを上面で載置して吸着保持する第２のチャックとしての下チャック１４１とが設けられている。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬは対向して配置可能となっている。
The processing region T2, the first and on the
上チャック１４０は、当該上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持されている。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられている。すなわち、上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定されて設けられている。
The
上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの表面ＷＬ１を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。すなわち、上部撮像部１５１は上チャック１４０に隣接して設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
The upper
下チャック１４１は、当該下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持されている。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｙ方向）に移動させるように構成されている。また、第１の下チャック移動部１６０は、下チャック１４１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成されている。
The
第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１を撮像する下部撮像部１６１が設けられている。すなわち、下部撮像部１６１は下チャック１４１に隣接して設けられている。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。
The first lower
第１の下チャック移動部１６０は、当該第１の下チャック移動部１６０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ方向）に延伸する一対のレール１６２、１６２に取り付けられている。そして、第１の下チャック移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。
The first lower
一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ方向）に延伸する一対のレール１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４に沿って移動自在に構成され、すなわち下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向）に移動させるように構成されている。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。
The pair of
次に、接合装置４１の上チャック１４０と上チャック保持部１５０の詳細な構成について説明する。
Next, detailed configurations of the
上チャック１４０には、図６〜図８に示すようにピンチャック方式が採用されている。上チャック１４０は、平面視において少なくとも上ウェハＷＵより大きい径を有する本体部１７０を有している。本体部１７０の下面には、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する複数のピン１７１が設けられている。
The
また、本体部１７０の下面には、上ウェハＷＵを真空引きして吸着する複数の吸引部１７２、１７３が設けられている。吸引部１７２、１７３は、それぞれピン１７１と同じ高さを有し、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２に接触する。また、吸引部１７２、１７３は、それぞれ平面視において円弧形状を有している。内側吸引部１７２は、本体部１７０の内周部において（外側吸引部１７３の内側）、本体部１７０と同一円周上に複数、例えば３つ設けられている。外側吸引部１７３は、本体部１７０の外周部において（内側吸引部１７２の外側）、本体部１７０と同一円周上に複数、例えば３つ設けられている。
Further, on the lower surface of the
なお、吸引部１７２、１７３が上ウェハＷＵを真空引きする力は、各吸引部１７２、１７３の大きさ（開口面積）で決まる。そこで、上ウェハＷＵを適切に吸着保持するように、吸引部１７２、１７３の大きさが決定される。
Incidentally, the
また、吸引部１７２、１７３数や配置は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。例えば吸引部１７２、１７３は、それぞれ同一円周上に２つ設けられていてもよいし、あるいは４つ以上設けられていてもよい。また、本体部１７０において、吸引部１７２、１７３は２重の円周上に設けられていたが、いずれか一方を省略して１重としてもよいし、あるいは３重以上設けられていてもよい。
Further, the number and arrangement of the
内側吸引部１７２には、第１の吸引管１７４ａが接続されている。さらに第１の吸引管１７４ａには、第１の真空ポンプ１７５ａが接続されている。外側吸引部１７３には、第２の吸引管１７４ｂが接続されている。さらに第２の吸引管１７４ｂには、第２の真空ポンプ１７５ｂが接続されている。
A
そして、吸引部１７２、１７３からの真空引きによって、上チャック１４０に上ウェハＷＵが吸着保持される。このとき、従来のように本体部１７０の全面で上ウェハＷＵを真空引きする場合に比べて、真空引きする領域を小さくした分、上チャック１４０に対する上ウェハＷＵの剥離性を向上させることができる。
Then, the vacuum from the
しかも、本体部１７０の下面において吸引部１７２、１７３以外の部分では、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン１７１に支持されているので、上チャック１４０に対する上ウェハＷＵの剥離性をさらに向上させることができる。
In addition, since the back surface W U2 of the upper wafer W U is supported by a plurality of
また、本体部１７０の下面において複数のピン１７１の高さが均一なので、上チャック１４０の下面の平面度をさらに小さくすることができる。このように上チャック１４０の下面を平坦にすることで（下面の平面度を小さくして）、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵを平坦にして、鉛直方向の歪みを抑制することができる。
In addition, since the height of the plurality of
上チャック１４０において、本体部１７０の中心部には、当該本体部１７０を厚み方向に貫通する貫通孔１７６が形成されている。この本体部１７０の中心部は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷＵの中心部に対応している。そして貫通孔１７６には、後述する押動部材１９０におけるアクチュエータ部１９１の先端部が挿通するようになっている。
In the
上チャック保持部１５０は、図５に示すように上チャック１４０の本体部１７０の上面に設けられた支持部材１８０を有している。支持部材１８０は、平面視において少なくとも本体部１７０の上面を覆うように設けられ、且つ本体部１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１に支持されている。
The upper
支持部材１８０の上面には、図６に示すように上ウェハＷＵの中心部を押圧する押動部材１９０がさらに設けられている。押動部材１９０は、アクチュエータ部１９１とシリンダ部１９２とを有している。
The upper surface of the
アクチュエータ部１９１は、電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向に一定の圧力を発生させるもので、圧力の作用点の位置によらず当該圧力を一定に発生させることができる。そして、電空レギュレータからの空気によって、アクチュエータ部１９１は、上ウェハＷＵの中心部と当接して当該上ウェハＷＵの中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１９１の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
The
アクチュエータ部１９１は、シリンダ部１９２に支持されている。シリンダ部１９２は、例えばモータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ部１９１を鉛直方向に移動させることができる。
The
以上のように押動部材１９０は、アクチュエータ部１９１によって押圧荷重の制御をし、シリンダ部１９２によってアクチュエータ部１９１の移動の制御をしている。そして、押動部材１９０は、後述するウェハＷＵ、ＷＬの接合時に、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部とを当接させて押圧することができる。
As described above, the pressing
次に、接合装置４１の下チャック１４１の詳細な構成について説明する。
Next, a detailed configuration of the
下チャック１４１には、図６及び図９に示すように上チャック１４０と同様にピンチャック方式が採用されている。下チャック１４１は、平面視において少なくとも下ウェハＷＬより大きい径を有する本体部２００を有している。本体部２００の上面には、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２に接触する複数のピン２０１が設けられている。また、本体部２００の上面の外周部には、ピン２０１と同じ高さを有し、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持する外側リブ２０２が設けられている。外側リブ２０２は、複数のピン２０１の外側に環状に設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 9, the
また、本体部２００の上面には、外側リブ２０２の内側において、ピン２０１と同じ高さを有し、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２を支持する内側リブ２０３が設けられている。内側リブ２０３は、外側リブ２０２と同心円状に環状に設けられている。そして、外側リブ２０２の内側の領域２０４（以下、吸引領域２０４という場合がある。）は、内側リブ２０３の内側の第１の吸引領域２０４ａと、内側リブ２０３の外側の第２の吸引領域２０４ｂとに区画されている。
On the upper surface of the
本体部２００の上面には、第１の吸引領域２０４ａにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第１の吸引口２０５ａが形成されている。第１の吸引口２０５ａは、例えば第１の吸引領域２０４ａにおいて１箇所に形成されている。第１の吸引口２０５ａには、本体部２００の内部に設けられた第１の吸引管２０６ａが接続されている。さらに第１の吸引管２０６ａには、第１の真空ポンプ２０７ａが接続されている。
The upper surface of the
また、本体部２００の上面には、第２の吸引領域２０４ｂにおいて、下ウェハＷＬを真空引きするための第２の吸引口２０５ｂが形成されている。第２の吸引口２０５ｂは、例えば第２の吸引領域２０４ｂにおいて２箇所に形成されている。第２の吸引口２０５ｂには、本体部２００の内部に設けられた第２の吸引管２０６ｂが接続されている。さらに第２の吸引管２０６ｂには、第２の真空ポンプ２０７ｂが接続されている。
Further, on the upper surface of the
このように下チャック１４１は、第１の吸引領域２０４ａと第２の吸引領域２０４ｂ毎に下ウェハＷＬを真空引き可能に構成されている。なお、吸引口２０５ａ、２０５ｂの配置は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。
The
そして、下ウェハＷＬ、本体部２００及び外側リブ２０２に囲まれて形成された吸引領域２０４ａ、２０４ｂをそれぞれ吸引口２０５ａ、２０５ｂから真空引きし、吸引領域２０４ａ、２０４ｂを減圧する。このとき、吸引領域２０４ａ、２０４ｂの外部の雰囲気が大気圧であるため、下ウェハＷＬは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域２０４ａ、２０４ｂ側に押され、下チャック１４１に下ウェハＷＬが吸着保持される。
The lower wafer W L, evacuated
かかる場合、外側リブ２０２が下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２の外周部を支持するので、下ウェハＷＬはその外周部まで適切に真空引きされる。このため、下チャック１４１に下ウェハＷＬの全面が吸着保持され、当該下ウェハＷＬの平面度を小さくして、下ウェハＷＬを平坦にすることができる。
In this case, since the
しかも、複数のピン２０１の高さが均一なので、下チャック１４１の上面の平面度をさらに小さくすることができる。このように下チャック１４１の上面を平坦にして（上面の平坦度を小さくして）、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
In addition, since the height of the plurality of
また、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２０１に支持されているので下チャック１４１による下ウェハＷＬの真空引きを解除する際、当該下ウェハＷＬが下チャック１４１から剥がれ易くなる。
Further, when releasing the vacuum of the lower wafer W L by the
下チャック１４１において、本体部２００の中心部付近には、当該本体部２００を厚み方向に貫通する貫通孔２０８が例えば３箇所に形成されている。そして貫通孔２０８には、第１の下チャック移動部１６０の下方に設けられた昇降ピンが挿通するようになっている。
In the
本体部２００の外周部には、ウェハＷＵ、ＷＬ、重合ウェハＷＴが下チャック１４１から飛び出したり、滑落するのを防止するガイド部材２０９が設けられている。ガイド部材２０９は、本体部２００の外周部に複数個所、例えば４箇所に等間隔に設けられている。
The outer peripheral portion of the
なお、接合装置４１における各部の動作は、上述した制御部７０によって制御される。
Note that the operation of each unit in the
次に、以上のように構成された接合システム１を用いて行われるウェハＷＵ、ＷＬの接合処理方法について説明する。図１０は、かかるウェハ接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。 Next, a method for bonding the wafers W U and W L performed using the bonding system 1 configured as described above will be described. FIG. 10 is a flowchart showing an example of main steps of the wafer bonding process.
先ず、複数枚の上ウェハＷＵを収容したカセットＣＵ、複数枚の下ウェハＷＬを収容したカセットＣＬ、及び空のカセットＣＴが、搬入出ステーション２の所定のカセット載置板１１に載置される。その後、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣＵ内の上ウェハＷＵが取り出され、処理ステーション３の第３の処理ブロックＧ３のトランジション装置５０に搬送される。
First, the cassette C U, the cassette C L accommodating the lower wafer W L of the plurality, and the empty cassette C T is a predetermined
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第１の処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。表面改質装置３０では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガス又は窒素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオン又は窒素イオンが上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に照射されて、当該表面ＷＵ１がプラズマ処理される。そして、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が改質される（図１０の工程Ｓ１）。
Then the upper wafer W U is transferred to the
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の表面親水化装置４０に搬送される。表面親水化装置４０では、スピンチャックに保持された上ウェハＷＵを回転させながら、当該上ウェハＷＵ上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上を拡散し、表面改質装置３０において改質された上ウェハＷＵの表面ＷＵ１に水酸基（シラノール基）が付着して当該表面ＷＵ１が親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が洗浄される（図１０の工程Ｓ２）。
Then the upper wafer W U is transferred to a
次に上ウェハＷＵは、ウェハ搬送装置６１によって第２の処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷＵは、トランジション１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、上ウェハＷＵの水平方向の向きが調節される（図１０の工程Ｓ３）。
Then the upper wafer W U is transferred to the
その後、位置調節機構１２０から反転機構１３０の保持アーム１３１に上ウェハＷＵが受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム１３１を反転させることにより、上ウェハＷＵの表裏面が反転される（図１０の工程Ｓ４）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１が下方に向けられる。
Thereafter, the upper wafer W U is transferred from the
その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が、駆動部１３３を中心に回動して上チャック１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から上チャック１４０に上ウェハＷＵが受け渡される。上ウェハＷＵは、上チャック１４０にその裏面ＷＵ２が吸着保持される（図１０の工程Ｓ５）。具体的には、真空ポンプ１７５ａ、１７５ｂを作動させ、吸引部１７２、１７３で上ウェハＷＵを真空引きし、上ウェハＷＵが上チャック１４０に吸着保持される。このとき、上チャック１４０の上面が平坦になっているので、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵも平坦になっている。
Thereafter, the holding
上ウェハＷＵに上述した工程Ｓ１〜Ｓ５の処理が行われている間、当該上ウェハＷＵに続いて下ウェハＷＬの処理が行われる。先ず、ウェハ搬送装置２２によりカセットＣＬ内の下ウェハＷＬが取り出され、処理ステーション３のトランジション装置５０に搬送される。
During the processing of steps S1~S5 described above on the wafer W U is being performed, the processing of the lower wafer W L Following the on wafer W U is performed. First, the lower wafer W L in the cassette C L is taken out by the
次に下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が改質される（図１０の工程Ｓ６）。なお、工程Ｓ６における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の改質は、上述した工程Ｓ１と同様である。
Lower wafer W L then is conveyed to the
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が親水化される共に当該表面ＷＬ１が洗浄される（図１０の工程Ｓ７）。なお、工程Ｓ７における下ウェハＷＬの表面ＷＬ１の親水化及び洗浄は、上述した工程Ｓ２と同様である。
Thereafter, the lower wafer W L is transferred to the
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷＬは、トランジション１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０によって、下ウェハＷＬの水平方向の向きが調節される（図１０の工程Ｓ８）。
Thereafter, the lower wafer W L is transported to the
その後、下ウェハＷＬは、ウェハ搬送機構１１１によって下チャック１４１に搬送され、下チャック１４１にその裏面ＷＬ２が吸着保持される（図１０の工程Ｓ９）。具体的には、真空ポンプ２０７ａ、２０７ｂを作動させ、吸引領域２０４ａ、２０４ｂにおいて吸引口２０５ａ、２０５ｂを介して下ウェハＷＬを真空引きし、下ウェハＷＬが下チャック１４１に吸着保持される。このとき、下チャック１４１の上面が平坦になっているので、下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬも平坦になっている。
Thereafter, the lower wafer W L is transferred to the
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬとの水平方向の位置調節を行う。具体的には、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６３によって下チャック１４１を水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に移動させ、上部撮像部１５１を用いて、下ウェハＷＬの表面ＷＬ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。同時に、下部撮像部１６１を用いて、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１上の予め定められた基準点を順次撮像する。撮像された画像は、制御部７０に出力される。制御部７０では、上部撮像部１５１で撮像された画像と下部撮像部１６１で撮像された画像に基づいて、上ウェハＷＵの基準点と下ウェハＷＬの基準点がそれぞれ合致するような位置に、第１の下チャック移動部１６０と第２の下チャック移動部１６３によって下チャック１４１を移動させる。こうして上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの水平方向位置が調節される（図１０の工程Ｓ１０）。
Next, the adjusted horizontal position of the wafer W U and the lower wafer W held by the
その後、第１の下チャック移動部１６０によって下チャック１４１を鉛直上方に移動させて、上チャック１４０と下チャック１４１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬとの鉛直方向位置の調節を行う（図１０の工程Ｓ１１）。そして、図１１に示すように上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが所定の位置に対向配置される。
Thereafter, the first lower
次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵと下チャック１４１に保持された下ウェハＷＬの接合処理が行われる。
Next, the bonding process of the lower wafer W L held on the wafer W U and the
先ず、図１２に示すように押動部材１９０のシリンダ部１９２によってアクチュエータ部１９１を下降させる。そうすると、このアクチュエータ部１９１の下降に伴い、上ウェハＷＵの中心部が押圧されて下降する。このとき、電空レギュレータから供給される空気によって、アクチュエータ部１９１には、所定の押圧荷重がかけられる。そして、押動部材１９０によって、上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を当接させて押圧する（図１０の工程Ｓ１２）。このとき、第１の真空ポンプ１７５ａの作動を停止して、内側吸引部１７２からの上ウェハＷＵの真空引きを停止すると共に、第２の真空ポンプ１７５ｂは作動させたままにし、外側吸引部１７３で上ウェハＷＵを真空引きする。そして、押動部材１９０で上ウェハＷＵの中心部を押圧する際にも、上チャック１４０によって上ウェハＷＵの外周部を保持することができる。
First, as shown in FIG. 12, the
そうすると、押圧された上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部との間で接合が開始する（図１２中の太線部）。すなわち、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ１、Ｓ６において改質されているため、先ず、表面ＷＵ１、ＷＬ１間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が接合される。さらに、上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１はそれぞれ工程Ｓ２、Ｓ７において親水化されているため、表面ＷＵ１、ＷＬ１間の親水基が水素結合し（分子間力）、表面ＷＵ１、ＷＬ１同士が強固に接合される。 Then, the bonding is started between the central portion of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U which pressed (thick line portion in FIG. 12). That is, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L are modified in steps S1 and S6, respectively, first, the van der Waals force (intermolecular) between the surfaces W U1 and W L1. Force) is generated, and the surfaces W U1 and W L1 are joined to each other. Furthermore, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L are hydrophilized in steps S2 and S7, respectively, hydrophilic groups between the surfaces W U1 and W L1 are hydrogen bonded (intermolecular). Force), the surfaces W U1 and W L1 are firmly bonded to each other.
その後、図１３に示すように押動部材１９０によって上ウェハＷＵの中心部と下ウェハＷＬの中心部を押圧した状態で第２の真空ポンプ１７５ｂの作動を停止して、外側吸引部１７３からの上ウェハＷＵの真空引きを停止する。そうすると、上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に落下する。そして上ウェハＷＵが下ウェハＷＬ上に順次落下して当接し、上述した表面ＷＵ１、ＷＬ１間のファンデルワールス力と水素結合による接合が順次拡がる。こうして、図１４に示すように上ウェハＷＵの表面ＷＵ１と下ウェハＷＬの表面ＷＬ１が全面で当接し、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合される（図１０の工程Ｓ１３）。
Then, stop the operation of the
この工程Ｓ１３において、上ウェハＷＵの裏面ＷＵ２は複数のピン１７１に支持されているので、上チャック１４０による上ウェハＷＵの真空引きを解除した際、当該上ウェハＷＵが上チャック１４０から剥がれ易くなっている。このため、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの接合の拡がり（ボンディングウェーブ）が真円状になり、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが適切に接合される。
In this step S13, since the back surface W U2 of the upper wafer W U is supported by a plurality of
その後、図１５に示すように押動部材１９０のアクチュエータ部１９１を上チャック１４０まで上昇させる。また、真空ポンプ２０７ａ、２０７ｂの作動を停止し、吸引領域２０４における下ウェハＷＬの真空引きを停止して、下チャック１４１による下ウェハＷＬの吸着保持を停止する。このとき、下ウェハＷＬの裏面ＷＬ２は複数のピン２０１に支持されているので、下チャック１４１による下ウェハＷＬの真空引きを解除した際、当該下ウェハＷＬが下チャック１４１から剥がれ易くなっている。
Thereafter, as shown in FIG. 15, the
上ウェハＷＵと下ウェハＷＬが接合された重合ウェハＷＴは、ウェハ搬送装置６１によってトランジション装置５１に搬送され、その後搬入出ステーション２のウェハ搬送装置２２によって所定のカセット載置板１１のカセットＣＴに搬送される。こうして、一連のウェハＷＵ、ＷＬの接合処理が終了する。
The upper wafer W U and the lower wafer W L overlapped wafer bonded W T is transferred to the
以上の実施の形態によれば、上チャック１４０において複数の吸引部１７２、１７３で上ウェハＷＵを真空引きするので、従来のように上ウェハＷＵを全面で真空引きする場合に比べて、真空引きする領域を小さくすることができる。したがって、上チャック１４０に対する上ウェハＷＵの剥離性を向上させることができ、重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、複数の吸引部１７２、１７３で上ウェハＷＵを真空引きするので、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵが水平方向にずれることがない。したがって、ウェハＷＵ、ＷＬ同士を適切に接合することができる。
According to the above embodiment, since the upper wafer W U is evacuated by the plurality of
また、本実施の形態の接合システム１は、接合装置４１に加えて、ウェハＷＵ、ＷＬの表面ＷＵ１、ＷＬ１を改質する表面改質装置３０と、表面ＷＵ１、ＷＬ１を親水化すると共に当該表面ＷＵ１、ＷＬ１を洗浄する表面親水化装置４０も備えているので、一のシステム内でウェハＷＵ、ＷＬの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。
In addition to the
以上の実施の形態において、上チャック１４０において隣り合うピン１７１の間隔は、下チャック１４１において隣り合うピン２０１の間隔よりも大きくてもよい。上チャック１４０において複数のピン１７１が設けられている領域では、上ウェハＷＵを真空引きしないため、ピン１７１の数が多すぎるとその分、上ウェハＷＵが歪む。このため、上チャック１４０のピン１７１の数は少ない方が好ましい。これに対して、下チャック１４１では、複数のピン２０１が設けられた吸引領域２０４で下ウェハＷＬを真空引きするため、下ウェハＷＬを平坦にするためにはピン２０１の数が多い方が好ましい。したがって、上述したように上チャック１４０のピン１７１の間隔を下チャック１４１のピン２０１の間隔より大きくすることにより、重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。
In the above embodiment, the interval between the
以上の実施の形態では、上チャック１４０の本体部１７０と上チャック保持部１５０の支持部材１８０は固定して設けられていたが、本体部１７０は支持部材１８０に対して移動可能に設けられていてもよい。
In the above embodiment, the
支持部材１８０の上面には、図１６及び図１７に示すように本体部１７０の鉛直方向の移動及び固定を制御する複数、例えば３つの移動制御機構２１０が設けられている。３つの移動制御機構２１０は、本体部１７０において同心円状に配置されている。なお、移動制御機構２１０の数や配置は、本実施の形態に限定されず、任意に設定することができる。
On the upper surface of the
移動制御機構２１０は、図１８に示すようにブロック２１１、ガイド２１２、押し引きネジ２１３、及びシャフト２１４を有している。ブロック２１１は、支持部材１８０の上面において、その底部２１１ａが埋め込まれて固定されている。ブロック２１１の内部は中空部２１１ｂを形成し、中空部２１１ｂの天井面２１１ｃは水平方向から傾斜している。
As shown in FIG. 18, the
ガイド２１２は、ブロック２１１の中空部２１１ｂに設けられ、天井面２１１ｃと同じ勾配で傾斜した上面を備えたくさび形状（三角形状）を有している。ガイド２１２の両側面には、当該ガイド２１２を水平方向に押し引きする一対の押し引きネジ２１３、２１３が設けられている。押し引きネジ２１３は、ブロック２１１の側面を挿通している。
The
また、ガイド２１２の底面には、鉛直方向に延伸するシャフト２１４が設けられている。シャフト２１４は、支持部材１８０を挿通し、その先端部２１４ａが上チャック１４０の本体部１７０の上面に固定されている。
A
以上の構成を有する移動制御機構２１０では、押し引きネジ２１３でガイド２１２を天井面２１１ｃに沿って移動させることにより、シャフト２１４を介して本体部１７０が鉛直方向に移動する。そして、複数の移動制御機構２１０によって本体部１７０を面内で鉛直方向に移動させることで、当該本体部１７０の位置を調節することができる。すなわち、本体部１７０の傾斜を抑制して、その平行度を保つことができる。
In the
また、移動制御機構２１０では、ガイド２１２が天井面２１１ｃに面接触し、ブロック２１１も支持部材１８０の上面に面接触して固定されている。さらに、移動制御機構２１０による本体部１７０の位置調節によって、本体部１７０の上面と支持部材１８０の下面に僅かな隙間が形成される場合があるものの、その大部分において本体部１７０と支持部材１８０は面接触している。したがって、本体部１７０の位置調節を行った後は、支持部材１８０に対して本体部１７０を固定することができ、本体部１７０の平行度を保つことができる。
In the
かかる場合、上述した工程Ｓ５において、上チャック１４０で上ウェハＷＵを吸着保持する際、移動制御機構２１０によって、本体部１７０の傾斜が抑制され、当該本体部１７０の平行度が保たれている。このため、上チャック１４０に保持された上ウェハＷＵの鉛直方向の歪みを抑制することができ、上ウェハＷＵの平行度を保つことができる。
In such a case, in the step S5, it described above, when sucking and holding the upper wafer W U above the
また、工程Ｓ１２において、押動部材１９０で上ウェハＷＵの中心部を押圧すると、上チャック１４０の外側吸引部１７３において上ウェハＷＵが吸着保持されているので、上ウェハＷＵと上チャック１４０の間に応力が発生し、上チャック１４０が下方に引っ張られる。この点、移動制御機構２１０によって上チャック１４０の本体部１７０が鉛直方向に固定されているので、上チャック１４０が下方に引っ張られず、平行度を保つことができる。
In the step S12, when pressing the central portion of the upper wafer W U by pressing
また、このように上チャック１４０の平行度を保つことができるので、上チャック１４０を下チャック１４１に近づけることができ、上ウェハＷＵと下ウェハＷＬの隙間を小さくすることができる。したがって、重合ウェハＷＴの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。
Further, it is possible to maintain the parallelism of the
さらに、上チャック１４０の平行度を保つことができるので、ウェハＷＵ、ＷＬ同士の接合処理を安定して複数回行うことができ、量産での接合処理の安定化が可能となる。
Furthermore, it is possible to maintain the parallelism of the
なお、移動制御機構２１０の構造は、本実施の形態に限定されず、本体部１７０の鉛直方向の移動及び固定を制御する構造であれば、任意に設定することができる。例えばガイド２１２に代えて、アクチュエータ等を用いてもよい。
The structure of the
また、以上の実施の形態の接合装置４１において、下チャック１４１はピンチャック構造であれば、任意の構造を取り得る。例えば下チャック１４１の本体部２００の外周部には、外側リブ２０２に代えて、ピン２０１より低い高さのリブが設けられていてもよい。かかる場合、下チャック１４１の外周部では、いわゆる静圧シールによって下ウェハＷＬの外周部を適切に保持することができる。したがって、下チャック１４１は下ウェハＷＬを平坦に保持することができる。
Further, in the joining
また、以上の実施の形態の接合システム１において、接合装置４１でウェハＷＵ、ＷＬを接合した後、さらに接合された重合ウェハＷＴを所定の温度で加熱（アニール処理）してもよい。重合ウェハＷＴにかかる加熱処理を行うことで、接合界面をより強固に結合させることができる。 Further, in the bonding system 1 of the above embodiment, the wafer W U by bonding device 41, after joining the W L, may be further heated bonded overlapped wafer W T with a predetermined temperature (annealing) . By performing the heat treatment according to the overlapped wafer W T, it is possible to more firmly bond the bonding interface.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
１ 接合システム
２ 搬入出ステーション
３ 処理ステーション
３０ 表面改質装置
４０ 表面親水化装置
４１ 接合装置
６１ ウェハ搬送装置
７０ 制御部
１４０ 上チャック
１４１ 下チャック
１５０ 上チャック保持部
１７０ 本体部
１７１ ピン
１７２ 内側吸引部
１７３ 外側吸引部
１８０ 支持部材
２００ 本体部
２０１ ピン
２１０ 移動制御機構
２１１ ブロック
２１２ ガイド
２１３ 押し引きネジ
２１４ シャフト
ＷＵ 上ウェハ
ＷＬ 下ウェハ
ＷＴ 重合ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joining
Claims (6)
下面に第１の基板を真空引きして吸着保持する第１のチャックと、
前記第１のチャックの下方に設けられ、上面に第２の基板を真空引きして吸着保持する第２のチャックと、を有し、
前記第１のチャックは、
本体部と、
前記本体部の下面に設けられ、第１の基板に接触し、当該第１の基板を真空引きして吸着する複数の吸引部と、
前記本体部の下面において前記複数の吸引部以外の部分に設けられ、第１の基板に接触する複数のピンと、を有することを特徴とする、接合装置。 A joining device for joining substrates,
A first chuck that evacuates and holds the first substrate on the lower surface;
A second chuck provided below the first chuck and holding the second substrate by vacuum suction on the upper surface;
The first chuck is
The main body,
A plurality of suction portions provided on the lower surface of the main body portion, contacting the first substrate and evacuating and sucking the first substrate;
A joining apparatus comprising: a plurality of pins provided on a lower surface of the main body portion other than the plurality of suction portions and contacting the first substrate.
第２の基板を真空引きする他の本体部と、
前記他の本体部の上面に設けられ、第２の基板に接触する複数の他のピンと、を有し、
前記第１のチャックにおいて隣り合う前記ピンの間隔は、前記第２のチャックにおいて隣り合う前記他のピンの間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接合装置。 The second chuck is
Another main body for evacuating the second substrate;
A plurality of other pins that are provided on the upper surface of the other main body and are in contact with the second substrate;
The interval between the adjacent pins in the first chuck is larger than the interval between the other pins adjacent in the second chuck. Joining device.
前記チャック保持部は、
前記本体部の上面に設けられた支持部材と、
前記支持部材に設けられ、中空且つ内部天井面が傾斜したブロックと、
前記ブロックの内部に設けられ、前記天井面と同じ勾配で傾斜した上面を備えたガイドと、
前記ガイドを水平方向に押し引きする押し引きネジと、
前記ガイドと前記本体部に固定して設けられ、且つ前記支持部材を挿通して設けられたシャフトと、を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接合装置。 A chuck holding part that is provided above the first chuck and holds the first chuck;
The chuck holder is
A support member provided on the upper surface of the main body,
A block provided in the support member and having a hollow and an inner ceiling surface inclined;
A guide provided inside the block and having an upper surface inclined at the same gradient as the ceiling surface;
A push-pull screw for pushing and pulling the guide in a horizontal direction;
5. The joining device according to claim 1, further comprising: a shaft that is fixed to the guide and the main body, and is provided through the support member. .
前記接合装置を備えた処理ステーションと、
第１の基板、第２の基板又は第１の基板と第２の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、
前記処理ステーションは、
第１の基板又は第２の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置で改質された第１の基板又は第２の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第１の基板、第２の基板又は重合基板を搬送するための搬送装置と、を有し、
前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第１の基板と第２の基板を接合することを特徴とする、接合システム。 A joining system comprising the joining device according to any one of claims 1 to 5,
A processing station comprising the joining device;
Each of the first substrate, the second substrate, or a plurality of superposed substrates bonded with the first substrate and the second substrate can be held, and the first substrate, the second substrate, or the superposed over the processing station. A loading / unloading station for loading and unloading substrates,
The processing station is
A surface modification device for modifying a surface to which the first substrate or the second substrate is bonded;
A surface hydrophilizing device for hydrophilizing the surface of the first substrate or the second substrate modified by the surface modifying device;
A transport device for transporting the first substrate, the second substrate, or the polymerized substrate to the surface modification device, the surface hydrophilization device, and the bonding device;
In the bonding apparatus, the first substrate and the second substrate whose surfaces have been hydrophilized by the surface hydrophilizing apparatus are bonded to each other.
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| JP2006054289A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Nikon Corp | Substrate holder, stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| JP2012119591A (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | Suction device and suction method |
| JP2013120902A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Tokyo Electron Ltd | Bonding method, program, computer storage medium, bonding device and bonding system |
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| JP2006054289A (en) * | 2004-08-11 | 2006-02-23 | Nikon Corp | Substrate holder, stage apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method |
| JP2012119591A (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | Suction device and suction method |
| JP2013120902A (en) * | 2011-12-08 | 2013-06-17 | Tokyo Electron Ltd | Bonding method, program, computer storage medium, bonding device and bonding system |
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