JP2017168473A - Bonding device and bonding system - Google Patents
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Abstract
Description
開示の実施形態は、接合装置および接合システムに関する。 The disclosed embodiments relate to a bonding apparatus and a bonding system.
従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する接合装置として、分子間力によって基板同士を接合する接合装置が知られている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, as a bonding apparatus that bonds substrates such as semiconductor wafers, a bonding apparatus that bonds substrates by intermolecular force is known (see, for example, Patent Document 1).
上記した接合装置では、表面を改質および親水化させた２枚の基板が上下に対向するようにして、それぞれ保持部によって保持される。そして、接合装置は、大気圧雰囲気下において、上方の基板（以下、上側基板と記載する）の中心部をピンで押し下げて、下方の基板（以下、下側基板と記載する）の中心部に接触させる。これにより、まず、上側基板の中心部と下側基板の中心部とが分子間力によって接合され、さらに、接合領域が中心部から周縁部へ拡大していくことで、上側基板と下側基板とが全面で接合される。 In the bonding apparatus described above, the two substrates whose surfaces are modified and hydrophilized are respectively held by the holding portions so as to face each other. Then, in the atmospheric pressure atmosphere, the bonding apparatus pushes down the center portion of the upper substrate (hereinafter referred to as the upper substrate) with a pin, and places the center portion of the lower substrate (hereinafter referred to as the lower substrate). Make contact. Thereby, first, the central part of the upper substrate and the central part of the lower substrate are joined by intermolecular force, and further, the joining region expands from the central part to the peripheral part, so that the upper substrate and the lower substrate are expanded. Are joined on the entire surface.
しかしながら、上記した従来技術においては、接合された上側基板と下側基板との間に気泡が発生することがあった。具体的には、上記のように接合領域が基板の中心部から周縁部へ拡大していく過程において、上側基板と下側基板との間の空気は圧縮され、かかる圧縮空気は周縁部側へ移動することとなる。 However, in the above-described prior art, bubbles may be generated between the bonded upper substrate and lower substrate. Specifically, in the process in which the bonding region expands from the central portion of the substrate to the peripheral portion as described above, the air between the upper substrate and the lower substrate is compressed, and the compressed air is moved to the peripheral portion side. Will move.
従来技術に係る保持部の周縁部分は大気圧雰囲気に開放されていることから、圧縮空気は、基板の周縁部付近へ到達すると圧力が急激に低下し、圧縮空気中の水分が結露することがある。かかる水分が例えば基板の周縁部に付着すると、付着した水分に起因して基板間の周縁部に気泡が発生することがあった。 Since the peripheral part of the holding part according to the prior art is open to the atmospheric pressure atmosphere, when the compressed air reaches the vicinity of the peripheral part of the substrate, the pressure rapidly decreases, and moisture in the compressed air may condense. is there. When such moisture adheres to the peripheral portion of the substrate, for example, bubbles may be generated at the peripheral portion between the substrates due to the attached moisture.
実施形態の一態様は、接合された基板間に気泡が発生することを抑制することのできる接合装置および接合システムを提供することを目的とする。 An object of one embodiment of the present invention is to provide a bonding apparatus and a bonding system that can suppress the generation of bubbles between bonded substrates.
実施形態の一態様に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、壁部と、隙間とを備える。第１保持部は、下面側に第１基板を保持する。第２保持部は、前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する。壁部は、前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を囲むように形成される。隙間は、前記壁部によって囲まれた前記処理空間と前記壁部の外側の外部空間とを連通する。 The joining device according to one aspect of the embodiment includes a first holding part, a second holding part, a wall part, and a gap. The first holding unit holds the first substrate on the lower surface side. The second holding unit is provided below the first holding unit, and holds the second substrate on the upper surface side so as to face the first substrate. The wall portion is formed so as to surround a processing space in which a bonding process between the first substrate and the second substrate is performed between the first holding portion and the second holding portion. The gap communicates the processing space surrounded by the wall portion and the external space outside the wall portion.
実施形態の一態様によれば、接合された基板間に気泡が発生することを抑制することができる。 According to one aspect of the embodiment, it is possible to suppress the generation of bubbles between the bonded substrates.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置および接合システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a joining apparatus and a joining system disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
＜１．接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システムの構成について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。
<1. Structure of joining system>
First, the structure of the joining system which concerns on embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-3. FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a joining system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic side view thereof. FIG. 3 is a schematic side view of the first substrate and the second substrate.
なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、図１，２等を含む各図面では、説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略する場合がある。 Each drawing referred to below shows an orthogonal coordinate system in which the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction that are orthogonal to each other are defined, and the positive direction of the Z-axis is the vertical upward direction for easy understanding. There is a case. Moreover, in each drawing including FIG. 1, 2 etc., only the component required for description is shown, and description about a general component may be abbreviate | omitted.
図１に示す本実施形態に係る接合システム１は、第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とを接合することによって重合基板Ｔを形成する（図３参照）。
A
第１基板Ｗ１は、例えばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、例えば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。 The first substrate W1 is a substrate in which a plurality of electronic circuits are formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. The second substrate W2 is, for example, a bare wafer on which no electronic circuit is formed. The first substrate W1 and the second substrate W2 have substantially the same diameter. An electronic circuit may be formed on the second substrate W2.
以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。 Hereinafter, the first substrate W1 may be referred to as “upper wafer W1”, the second substrate W2 may be referred to as “lower wafer W2”, and the superposed substrate T may be referred to as “superimposed wafer T”.
また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。 In the following, as shown in FIG. 3, the plate surface of the upper wafer W1 on the side bonded to the lower wafer W2 is referred to as “bonded surface W1j”, and is opposite to the bonded surface W1j. The plate surface is described as “non-bonding surface W1n”. Of the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface on the side bonded to the upper wafer W1 is described as “bonded surface W2j”, and the plate surface opposite to the bonded surface W2j is referred to as “non-bonded surface W2n”. Describe.
図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。
As shown in FIG. 1, the joining
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（例えば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３がそれぞれ載置される。例えば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。
The carry-in / out
搬送領域２０は、載置台１０のＸ軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域２０には、Ｙ軸方向に延在する搬送路２１と、この搬送路２１に沿って移動可能な搬送装置２２とが設けられる。搬送装置２２は、Ｙ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向にも移動可能かつＺ軸周りに旋回可能であり、載置板１１に載置されたカセットＣ１〜Ｃ３と、後述する処理ステーション３の第３処理ブロックＧ３との間で、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬送を行う。
The
なお、載置板１１に載置されるカセットＣ１〜Ｃ３の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板１１には、カセットＣ１，Ｃ２，Ｃ３以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。
Note that the number of cassettes C1 to C3 mounted on the mounting
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、例えば３つの処理ブロックＧ１，Ｇ２，Ｇ３が設けられる。例えば処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第１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Ｙ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。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Ｘ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
The
第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを改質する。
In the first processing block G1, a
なお、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が励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、かかる酸素イオンが、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊに照射されることにより、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊがプラズマ処理されて改質される。
In the
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、例えば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊを洗浄する。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上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊが親水化される。
In the second processing block G2, a
接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。
The
第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０，５１が下から順に２段に設けられる。
In the third processing block G3, as shown in FIG. 2, transition (TRS)
また、図１に示すように、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置６１は、搬送領域６０内を移動し、搬送領域６０に隣接する第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３内の所定の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
Further, as shown in FIG. 1, a
また、図１に示すように、接合システム１は、制御装置７０を備える。制御装置７０は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置７０は、例えばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理等の各種処理を制御するプログラムや各種処理で用いられるデータなどが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラム等を読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。
In addition, as illustrated in FIG. 1, the
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置７０の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、例えばハードディスク（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ィスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
Note that such a program may be recorded on a computer-readable recording medium and may be installed in the storage unit of the
＜２．接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について図４〜図１１を参照して説明する。図４は、接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図５は、同模式側面図である。また、図６は、位置調節機構２１０の構成を示す模式側面図である。また、図７は、反転機構２２０の構成を示す模式平面図であり、図８および図９は、同模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１０は、保持アーム２２１および保持部材２２２の構成を示す模式側面図であり、図１１は、接合装置４１の内部構成を示す模式側面図である。
<2. Structure of joining device>
Next, the structure of the joining
図４に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。なお、接合装置４１では、例えば大気圧雰囲気下において後述する接合処理が行われることから、上記した処理容器１９０の内部の圧力は、大気圧に設定されている。
As shown in FIG. 4, the joining
処理容器１９０の搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。
A loading / unloading
処理容器１９０の内部は、内壁１９３によって搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２とに区画される。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。
The inside of the
搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、例えば２段に形成され（図５参照）、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴ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、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、例えば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
A
搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する位置調節機構２１０が設けられる。位置調節機構２１０は、図６に示すように基台２１１と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を吸着保持して回転させる保持部２１２と、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する検出部２１３とを有する。
A
かかる位置調節機構２１０では、保持部２１２に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら検出部２１３で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２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上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調節する。
In the
また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。反転機構２２０は、図７〜図１０に示すように上ウェハＷ１を保持する保持アーム２２１を有する。
In addition, a reversing
保持アーム２２１は、水平方向に延在する。また保持アーム２２１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材２２２が例えば４箇所に設けられる。保持部材２２２は、図１０に示すように保持アーム２２１に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材２２２の側面には、上ウェハＷ１の外周部を保持するための切り欠き２２３が形成される。これら保持部材２２２は、上ウェハＷ１を挟み込んで保持することができる。
The holding
保持アーム２２１は、図７〜図９に示すように、例えばモータなどを備えた第１駆動部２２４に支持される。保持アーム２２１は、この第１駆動部２２４によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム２２１は、第１駆動部２２４を中心に回動自在であるとともに、水平方向に移動自在である。
As shown in FIGS. 7 to 9, the holding
第１駆動部２２４の下方には、例えばモータなどを備えた第２駆動部２２５が設けられる。第１駆動部２２４は、この第２駆動部２２５によって、鉛直方向に延在する支持柱２２６に沿って鉛直方向に移動可能である。
Below the
このように、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４と第２駆動部２２５によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材２２２に保持された上ウェハＷ１は、第１駆動部２２４を中心に回動して、位置調節機構２１０から後述する上チャック２３０との間を移動することができる。
Thus, the upper wafer W1 held by the holding
また、図５に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。
Further, as shown in FIG. 5, an
上チャック２３０は、図５に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材２８０に支持される。支持部材２８０には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する上部撮像部２８１（図１１参照）が設けられる。上部撮像部２８１は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
As shown in FIG. 5, the
また、図４、図５および図１１に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部２９０に支持される。第１下チャック移動部２９０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部２９０は、下チャック２３１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る。
Further, as shown in FIGS. 4, 5, and 11, the
第１下チャック移動部２９０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する下部撮像部２９１が設けられている。下部撮像部２９１は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
The first lower
また、図４、図５および図１１に示すように、第１下チャック移動部２９０は、当該第１下チャック移動部２９０の下面側に設けられ、水平方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール２９５に取り付けられる。第１下チャック移動部２９０は、レール２９５に沿って移動自在に構成される。
As shown in FIGS. 4, 5, and 11, the first lower
一対のレール２９５は、第２下チャック移動部２９６に設けられる。第２下チャック移動部２９６は、当該第２下チャック移動部２９６の下面側に設けられ、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する一対のレール２９７に取り付けられる。そして、第２下チャック移動部２９６は、レール２９７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール２９７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台２９８上に設けられる。
The pair of
次に、上チャック２３０および下チャック２３１の構成について図１２Ａ〜図１４を参照して説明する。図１２Ａ，１２Ｂは、上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図（その１）および（その２）である。また、図１３は、上チャック２３０を下方から見た場合の模式平面図であり、図１４は、下チャック２３１を上方から見た場合の模式平面図である。
Next, configurations of the
図１２Ａに示すように、上チャック２３０は、平面視において少なくとも上ウェハＷ１より大きい径を有する略円盤状の本体部２４０を備える。上チャック２３０の本体部２４０は、複数、例えば３つの領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃに区画される。
As shown in FIG. 12A, the
これら領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃは、図１３に示すように、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）２３０ｅに向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは平面視において円形状を有し、領域２３０ｂ，２３０ｃは平面視において環状形状を有する。なお、図１２Ａ，１３等においては、理解の便宜のため、各領域２３０ａ，２３０ｂ，２３０ｃの境界線を破線で示したが、かかる境界線の位置は例示であって限定されるものではない。
These
領域２３０ａ，２３０ｂには、図１２Ａに示すように上ウェハＷ１を吸着保持するための吸引管２４２ａ１，２４２ａ２，２４２ｂが設けられる。詳しくは、領域２３０ａには吸引管２４２ａ１，２４２ａ２が設けられ、かかる吸引管２４２ａ１，２４２ａ２には真空ポンプ２４３ａが接続される。また、領域２３０ｂには吸引管２４２ｂが設けられ、かかる吸引管２４２ｂには真空ポンプ２４３ｂが接続される。このように、上チャック２３０は、領域２３０ａ，２３０ｂ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。
As shown in FIG. 12A, suction tubes 242a1, 242a2, and 242b for sucking and holding the upper wafer W1 are provided in the
一方、領域２３０ｃは、上チャック２３０の周縁部２３０ｅを含む領域であり、また、吸引管等を備えず、上ウェハＷ１を吸着保持しない領域である。したがって、以下では、領域２３０ａ，２３０ｂを「吸着領域２３０ａ，２３０ｂ」、領域２３０ｃを「非吸着領域２３０ｃ」と記載する場合がある。
On the other hand, the
上チャック２３０の中心部には、当該上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４５が形成される。この上チャック２３０の中心部は、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａに対応している。そして、貫通孔２４５には、押動機構２５０の押動ピン２５１が挿通されている。
A through
押動機構２５０は、上チャック２３０に吸着保持された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを上方から押圧する。押動機構２５０は、例えばシリンダ構造を有しており、押動ピン２５１と押動ピン２５１が昇降する際のガイドとなる外筒２５２とを備える。押動ピン２５１は、例えばモータを内蔵した駆動部（図示せず）によって、貫通孔２４５を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。
The pushing
また、上チャック２３０には、壁部２６０が形成されている。具体的には、壁部２６０は、上チャック２３０に吸着保持された上ウェハＷ１を取り囲むように設けられた環状形状または略環状形状の部材である。また、壁部２６０は、上チャック２３０の非吸着領域２３０ｃで、かつ周縁部２３０ｅ付近において、上チャック２３０から下チャック２３１へ向けて突出するように形成されている。なお、壁部２６０の詳細な構成については、図１２Ｂを用いて後述する。
Further, the
下チャック２３１は、ピンチャック方式により下ウェハＷ２を吸着保持する。具体的には、図１２Ａに示すように、下チャック２３１は、平面視において少なくとも下ウェハＷ２より大きい径を有する略円盤状の本体部２７０を備える。
The
下チャック２３１の本体部２７０は、複数、例えば２つの領域２３１ａ，２３１ｂに区画される。これら領域２３１ａ，２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部２３１ｅに向けてこの順で設けられる。そして、領域２３１ａは平面視において円形状を有し、領域２３１ｂは平面視において環状形状を有する。なお、図１２Ａ，１４等においては、理解の便宜のため、各領域２３１ａ，２３１ｂの境界線を破線で示したが、かかる境界線の位置は例示であって限定されるものではない。
The
本体部２７０の上面において領域２３１ａには、下ウェハＷ２に接触する複数のピン２７１が設けられる。また、本体部２７０の上面において複数のピン２７１の外側には、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｂを支持する環状形状の外壁部２７２が設けられる。
A plurality of
また、領域２３１ａには、下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２７４が設けられ、かかる吸引管２７４には真空ポンプ２７５が接続される。したがって、下チャック２３１は、外壁部２７２の内側空間を真空ポンプ２７５により真空引きすることにより、かかる内側空間を減圧する。上記した外壁部２７２の内側空間の減圧により、下ウェハＷ２はピン２７１および外壁部２７２側に吸引され、よって下チャック２３１に下ウェハＷ２が吸着保持される。
Further, a
上記した下チャック２３１にあっては、例えば複数のピン２７１の高さが均一とされることで、下チャック２３１の上面の平面度を小さくすることができる。また、例えば処理容器１９０（図４参照）内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン２７１の間隔を適切に設定することで、下チャック２３１の上面にパーティクルが付着することを抑制することができる。このように、下チャック２３１の上面を平坦にして（上面の平面度を小さくして）、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、下ウェハＷ２は複数のピン２７１に支持されているので、下チャック２３１による下ウェハＷ２の真空引きを解除する際、下ウェハＷ２を下チャック２３１から剥がし易くすることができる。
In the
下チャック２３１の領域２３１ｂは、下チャック２３１の周縁部２３１ｅを含む領域であり、また、上記したピン２７１等を備えず、下ウェハＷ２を吸着保持しない領域である。したがって、以下では、領域２３１ａを「吸着領域２３１ａ」、領域２３１ｂを「非吸着領域２３１ｂ」と記載する場合がある。
The
上記のように構成された上チャック２３０および下チャック２３１は、後述する接合処理が実行される前に、まず、保持された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを近接させるように位置の調節が行われる。図１２Ｂは、かかる位置調節が行われた後の上チャック２３０および下チャック２３１の様子を示している。
The positions of the
図１２Ｂに示すように、上記した位置調節によって上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとは、接合処理可能な距離まで近接される。このとき、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとの離間距離ｄａは所定の距離、例えば８０μｍ〜２００μｍとされる。 As shown in FIG. 12B, the above-described position adjustment brings the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 close to a distance capable of bonding processing. At this time, the separation distance da between the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is set to a predetermined distance, for example, 80 μm to 200 μm.
また、上記した位置調節が行われると、上ウェハＷ１に設けられた壁部２６０は、下ウェハＷ２の非吸着領域２３１ｂに近接される。詳しくは、壁部２６０は、先端部２６０ａが下ウェハＷ２の非吸着領域２３１ｂのうちの周縁部２３１ｅ付近に近接するように位置される。
When the position adjustment described above is performed, the
そのため、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１は、壁部２６０によって取り囲まれたような状態となる。すなわち、壁部２６０は、上チャック２３０と下チャック２３１との間において上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１を囲むように形成される。
Therefore, the processing space E1 in which the bonding process between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is performed is in a state surrounded by the
また、壁部２６０の先端部２６０ａと下ウェハＷ２の非吸着領域２３１ｂとの間には、隙間２６５が形成される。隙間２６５は、壁部２６０によって囲まれた処理空間Ｅ１と壁部２６０の外側の外部空間Ｅ２とを連通する。
Further, a
また、隙間２６５は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との離間距離ｄａ以下の隙間である。詳しくは、隙間２６５の大きさは、壁部２６０の先端部２６０ａと下チャック２３１との離間距離ｄ１で表わされ、かかる離間距離ｄ１が上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との離間距離ｄａ以下となるように設定される（ｄ１≦ｄａ）。なお、上記では、隙間２６５において離間距離ｄ１が離間距離ｄａ以下となるようにしたが、これに限定されるものではない。
Further, the
また、隙間２６５は、処理空間Ｅ１と外部空間Ｅ２とを連通する方向（図１２Ｂの例では紙面横方向）において処理空間Ｅ１側から外部空間Ｅ２側までの距離ｄ２が３ｍｍ以上（例えば５ｍｍ）となるように形成されている。なお、上記した隙間２６５の距離ｄ２は、壁部２６０の壁厚に相当する。また、上記では、距離ｄ２について具体的な数値を例に挙げたが、これに限定されるものではない。
In addition, the
なお、上記では、隙間２６５を壁部２６０の先端部２６０ａと下ウェハＷ２との間に形成するようにしたが、これは例示であって限定されるものではなく、処理空間Ｅ１と外部空間Ｅ２とを連通できる形状であればよい。すなわち、例えば壁部２６０の先端部２６０ａを下ウェハＷ２に当接させるとともに、壁部２６０に１つまたは２つ以上のスリットを隙間２６５として形成するように構成してもよい。
In the above description, the
本実施形態に係る接合装置４１にあっては、上記のように構成された壁部２６０および隙間２６５を備えることで、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に気泡が発生することを抑制することができるが、これについては、図１６Ｅ〜図１６Ｇを用いて後述する。
In the
＜３．接合システムの表面改質装置、表面親水化装置、接合装置の具体的動作＞
次に、以上のように構成された表面改質装置３０、表面親水化装置４０、接合装置４１の具体的な動作について、図１５〜図１６Ｈを参照して説明する。
<3. Specific operation of surface modification device, surface hydrophilization device, and bonding device of bonding system>
Next, specific operations of the
図１５は、接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。また、図１６Ａ〜図１６Ｈは、接合装置４１の動作説明図（その１）〜（その８）である。なお、図１５に示す各種の処理は、制御装置７０による制御に基づいて実行される。
FIG. 15 is a flowchart showing a part of the processing procedure of the processing executed by the joining
まず、複数枚の上ウェハＷ１を収容したカセットＣ１、複数枚の下ウェハＷ２を収容したカセットＣ２、および空のカセットＣ３が、搬入出ステーション２の所定の載置板１１に載置される（図１参照）。その後、搬送装置２２によりカセットＣ１内の上ウェハＷ１が取り出され、処理ステーション３の第３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, a cassette C1 containing a plurality of upper wafers W1, a cassette C2 containing a plurality of lower wafers W2, and an empty cassette C3 are placed on a
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１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。この酸素イオンが上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊに照射されて、当該接合面Ｗ１ｊがプラズマ処理される。これにより、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２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Ｗ１を回転させながら、当該上ウェハＷ１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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊ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Ｗ１の接合面Ｗ１ｊに水酸基（シラノール基）が付着して当該接合面Ｗ１ｊが親水化される。また、当該純水によって、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが洗浄される（ステップＳ１０２）。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２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Ｗ１は、トランジション２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される（図４参照）。そして位置調節機構２１０によって、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０３）。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
その後、位置調節機構２１０から反転機構２２０の保持アーム２２１に上ウェハＷ１が受け渡される。続いて搬送領域Ｔ１において、保持アーム２２１を反転させることにより、上ウェハＷ１の表裏面が反転される（ステップＳ１０４）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが下方に向けられる。
Thereafter, the upper wafer W <b> 1 is delivered from the
その後、反転機構２２０の保持アーム２２１が、第１駆動部２２４を中心に回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
Thereafter, the holding
このとき、すべての真空ポンプ２４３ａ，２４３ｂを作動させ、上チャック２３０のすべての吸着領域２３０ａ，２３０ｂにおいて、上ウェハＷ１を真空引きしている（図１２Ａ参照）。上ウェハＷ１は、後述する下ウェハＷ２が接合装置４１に搬送されるまで上チャック２３０で待機する。
At this time, all the
上ウェハＷ１に上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理が行われている間、下ウェハＷ２の処理が行われる。まず、搬送装置２２によりカセットＣ２内の下ウェハＷ２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（図１参照）。
While the processes of steps S101 to S105 described above are performed on the upper wafer W1, the process of the lower wafer W2 is performed. First, the lower wafer W2 in the cassette C2 is taken out by the
次に、下ウェハＷ２は、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Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、ステップＳ１０６における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの改質は、上述したステップＳ１０１と同様である。
Next, the lower wafer W2 is transferred to the
その後、下ウェハＷ２は、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Ｗ２の接合面Ｗ２ｊが親水化されるとともに当該接合面Ｗ２ｊが洗浄される（ステップＳ１０７）。なお、ステップＳ１０７における下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの親水化および洗浄は、上述したステップＳ１０２と同様である。
Thereafter, the lower wafer W2 is transferred to the
その後、下ウェハＷ２は、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Ｗ２は、トランジション２００を介して搬送機構２０１により位置調節機構２１０に搬送される（図４参照）。そして位置調節機構２１０によって、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される（ステップＳ１０８）。
Thereafter, the lower wafer W <b> 2 is transferred to the
その後、下ウェハＷ２は、搬送機構２０１によって下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。このとき、真空ポンプ２７５を作動させ、下チャック２３１の吸着領域２３１ａにおいて、下ウェハＷ２を真空引きしている（図１２Ａ参照）。そして、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが上方を向くように、当該下ウェハＷ２の非接合面Ｗ２ｎが下チャック２３１に吸着保持される。
Thereafter, the lower wafer W2 is transferred to the
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調節が行われる（ステップＳ１１０）。
Next, horizontal position adjustment of the upper wafer W1 held by the
なお、位置調節に先立っては、図１６Ａに示すように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ａ１〜Ａ３が設定され、同様に下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊには予め定められた複数、例えば３点の基準点Ｂ１〜Ｂ３が設定される。これら基準点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３としては、例えば上ウェハＷ１および下ウェハＷ２上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。 Prior to position adjustment, as shown in FIG. 16A, a plurality of predetermined reference points A1 to A3, for example, three reference points A1 to A3 are set on the bonding surface W1j of the upper wafer W1. A plurality of predetermined points, for example, three reference points B1 to B3, are set on the joint surface W2j. As these reference points A1 to A3 and B1 to B3, for example, predetermined patterns formed on the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are used, respectively. The number of reference points can be arbitrarily set.
まず、図１６Ａに示すように、上部撮像部２８１および下部撮像部２９１の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部２９１が上部撮像部２８１の略下方に位置するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１とで共通のターゲットＸを確認し、上部撮像部２８１と下部撮像部２９１の水平方向位置が一致するように、下部撮像部２９１の水平方向位置が微調節される。
First, as shown in FIG. 16A, the horizontal positions of the
次に、図１６Ｂに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させた後、上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置の調節を行う。
Next, as shown in FIG. 16B, after the
具体的には、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１を水平方向に移動させながら、上部撮像部２８１を用いて下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊの基準点Ｂ１〜Ｂ３を順次撮像する。同時に、下チャック２３１を水平方向に移動させながら、下部撮像部２９１を用いて上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊの基準点Ａ１〜Ａ３を順次撮像する。なお、図１６Ｂは上部撮像部２８１によって下ウェハＷ２の基準点Ｂ１を撮像するとともに、下部撮像部２９１によって上ウェハＷ１の基準点Ａ１を撮像する様子を示している。
Specifically, the reference point B1 of the bonding surface W2j of the lower wafer W2 using the
撮像された画像データは、制御装置７０に出力される。制御装置７０では、上部撮像部２８１で撮像された画像データと下部撮像部２９１で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハＷ１の基準点Ａ１〜Ａ３と下ウェハＷ２の基準点Ｂ１〜Ｂ３とがそれぞれ合致するように、第１下チャック移動部２９０と第２下チャック移動部２９６によって下チャック２３１の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック２３０と下チャック２３１の水平方向位置が調節され、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２の水平方向位置が調節される。
The captured image data is output to the
次に、図１６Ｃに示すように、第１下チャック移動部２９０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調節を行う（ステップＳ１１１）。
Next, as shown in FIG. 16C, the
図１６Ｄは、上述したステップＳ１１１までの処理が終わった後の上チャック２３０、上ウェハＷ１、下チャック２３１および下ウェハＷ２の様子を示している。図１６Ｄに示すように、上ウェハＷ１は、上チャック２３０のすべての吸着領域２３０ａ，２３０ｂにおいて真空引きされて保持され、下ウェハＷ２も下チャック２３１の吸着領域２３１ａにおいて真空引きされて保持されている。
FIG. 16D shows the state of the
次に、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを大気圧雰囲気下において分子間力により接合する接合処理が行われる。上記で大気圧雰囲気下としたが、必ずしも大気圧と同一であることを要さず、大気圧に対し、例えば±１０ｋＰａの圧力範囲を含んでいてもよい。 Next, a bonding process for bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 by an intermolecular force in an atmospheric pressure atmosphere is performed. Although it was set as the atmospheric pressure atmosphere above, it does not necessarily need to be the same as atmospheric pressure, For example, you may include the pressure range of +/- 10 kPa with respect to atmospheric pressure.
接合処理では、具体的には、真空ポンプ２４３ａの作動を停止して、図１６Ｅに示すように、吸着領域２３０ａにおける吸引管２４２ａ１，２４２ａ２からの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。このとき、吸着領域２３０ｂでは、上ウェハＷ１が真空引きされて吸着保持されている。その後、押動機構２５０の押動ピン２５１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａを押圧しながら当該上ウェハＷ１を下降させる。このとき、押動ピン２５１には、上ウェハＷ１がない状態で当該押動ピン２５１が７０μｍ移動するような荷重、例えば２００ｇがかけられる。このように、押動機構２５０の押動ピン２５１によって、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａを当接させて押圧する（ステップＳ１１２）。
In the bonding process, specifically, the operation of the
そうすると、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとの間で接合が開始される（図１６Ｅ中の太線部）。すなわち、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとはそれぞれステップＳ１０１，Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が接合される。さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２，Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間の親水基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。 Then, bonding is started between the pressed center portion W1a of the upper wafer W1 and the center portion W2a of the lower wafer W2 (thick line portion in FIG. 16E). That is, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been modified in steps S101 and S106, first, the van der Waals force (intermolecular force) between the bonding surfaces W1j and W2j. And the joint surfaces W1j and W2j are joined together. Further, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are hydrophilized in steps S102 and S107, respectively, the hydrophilic groups between the bonding surfaces W1j and W2j are hydrogen-bonded, and the bonding surfaces W1j and W2j. They are firmly joined together.
その後、接合面Ｗ１ｊ，Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合領域は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂへ拡大していく。この接合領域が拡大していく過程において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の空気は圧縮され、かかる圧縮空気は、矢印Ｆ１で示すように、周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ側へ移動することとなる。 Thereafter, the bonding area due to the van der Waals force and the hydrogen bond between the bonding surfaces W1j and W2j expands from the central portions W1a and W2a of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to the peripheral portions W1b and W2b. In the process of expanding the bonding region, the air between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is compressed, and the compressed air moves to the peripheral edge portions W1b and W2b as indicated by an arrow F1. Become.
次いで、図１６Ｆに示すように、押動ピン２５１によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ａとを押圧した状態で、真空ポンプ２４３ｂの作動を停止して、吸着領域２３０ｂにおける吸引管２４２ｂからの上ウェハＷ１の真空引きを停止する。
Next, as shown in FIG. 16F, in a state where the central portion W1a of the upper wafer W1 and the central portion W2a of the lower wafer W2 are pressed by the push pins 251, the operation of the
そうすると、吸着領域２３０ｂに保持されていた上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｂが下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｂ上に落下する。このように、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ａから周縁部Ｗ１ｂに向けて、上ウェハＷ１の真空引きを段階的に停止し、上ウェハＷ１が下ウェハＷ２上に段階的に落下して当接する。
Then, the peripheral edge portion W1b of the upper wafer W1 held in the
上記のように、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｂが下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｂに向けて落下すると、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間の圧縮空気は、矢印Ｆ２で示すように、周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂから外側へ押し出される。 As described above, when the peripheral edge W1b of the upper wafer W1 falls toward the peripheral edge W2b of the lower wafer W2, the compressed air between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 becomes the peripheral edge as shown by the arrow F2. Pushed outward from W1b, W2b.
上ウェハＷ１には処理空間Ｅ１を囲む壁部２６０が形成されるとともに、壁部２６０と下ウェハＷ２との間に隙間２６５が形成されていることから、周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂから押し出された圧縮空気は、処理空間Ｅ１を通過した後、隙間２６５から外部空間Ｅ２へ逃げることとなる。
The upper wafer W1 is formed with a
ここで、例えば仮に、壁部２６０および隙間２６５が形成されない構成であった場合、上チャック２３０および下チャック２３１の周縁部２３０ｅ，２３１ｅは、大気圧雰囲気の外部空間Ｅ２に直接開放される。そのため、圧縮空気は、各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに到達したときに圧力が急激に低下し、圧縮空気中の水分が結露することがある。かかる水分が各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに付着すると、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に、付着した水分に起因した気泡が発生することがあった。
Here, for example, if the
本実施形態では、圧縮空気は、壁部２６０によって囲まれた処理空間Ｅ１を通過した後、隙間２６５を通って外部空間Ｅ２へ逃げるため、各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに到達した時点では圧力は急激に低下し難い、言い換えると、結露が発生し難い。
In this embodiment, the compressed air passes through the processing space E1 surrounded by the
また、隙間２６５は外部空間Ｅ２に連通されて開放されることから、圧縮空気は、隙間２６５を通って外部空間Ｅ２へ逃げるときに、圧力が比較的大きく低下する。そのため、隙間２６５付近で圧縮空気の水分が結露することがある。かかる場合であっても、結露した水分Ｈ（図１６Ｇ参照）は、例えば下チャック２３１において隙間２６５を形成する周縁部２３１ｅ付近に付着するため、気泡の原因となることはない。なお、結露した水分Ｈは、微量であり自然に蒸発することから、以後の接合処理に影響を与えることもない。
Further, since the
このように、本実施形態に係る接合装置４１にあっては、壁部２６０および隙間２６５を備えることで、隙間２６５付近で結露し易くし、その結果として各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ付近での結露の発生を抑制することができる。これにより、本実施形態では、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に、水分に起因した気泡が発生することを抑制することができる。
Thus, in the
また、本実施形態にあっては、圧縮空気の出口である隙間２６５を、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との離間距離ｄａ以下の隙間とした（ｄ１≦ｄａ。図１２Ｂ参照）。これにより、圧縮空気は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間より狭い隙間２６５、または上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間と同じ大きさの隙間２６５を通ることとなる。そのため、圧縮空気においては、圧力を維持あるいは僅かに上昇させた状態で、各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂから隙間２６５まで流れて外部空間Ｅ２へ逃がすことが可能となる。これにより、本実施形態にあっては、圧縮空気の圧力が周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ付近で急激に低下して結露が発生することを効果的に抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、隙間２６５は、上記したように、処理空間Ｅ１側から外部空間Ｅ２側までの距離ｄ２が３ｍｍ以上となるように形成される（図１２Ｂ参照）。これについて説明すると、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、接合装置４１において壁部２６０および隙間２６５を備えない構成の場合、接合された各ウェハＷ１，Ｗ２において、周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂから中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａ側へ３ｍｍまでの間に比較的多くの気泡が生じているという知見を得た。
Further, as described above, the
したがって、本実施形態に係る接合装置４１では、上記した知見に基づき、隙間２６５の距離ｄ２が３ｍｍ以上に設定されるようにした。これにより、隙間２６５においては、結露の生じ易い距離ｄ２を十分に確保することが可能となり、よって隙間２６５付近でより一層結露し易くすることができる。この結果として、各ウェハＷ１，Ｗ２の周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂ付近での結露がより発生し難くなり、接合後の上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に気泡が発生することを効果的に抑制することができる。
Therefore, in the joining
接合処理の説明を続けると、上記したように、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊとの接合領域は、中心部Ｗ１ａ，Ｗ２ａから周縁部Ｗ１ｂ，Ｗ２ｂに向けて順次拡がる。こうして、図１６Ｇに示すように上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが全面で当接し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが接合される（ステップＳ１１３）。 Continuing the description of the bonding process, as described above, the bonding region between the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 gradually expands from the central portions W1a and W2a toward the peripheral portions W1b and W2b. . In this way, as shown in FIG. 16G, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 come into contact with each other, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded (step S113).
その後、図１６Ｈに示すように、押動ピン２５１を上チャック２３０まで上昇させる。また、下チャック２３１において吸引管２７４からの下ウェハＷ２の真空引きを停止して、下チャック２３１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。これにより、接合装置４１での接合処理が終了する。
Thereafter, as shown in FIG. 16H, the
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合によって得られた重合ウェハＴは、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の搬送装置２２によって所定の載置板１１のカセットＣ３に搬送される（図１参照）。こうして、一連の基板処理が終了する。
The overlapped wafer T obtained by bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is transferred to the
上述してきたように、実施形態に係る接合装置４１は、上チャック２３０（第１保持部の一例）と、下チャック２３１（第２保持部の一例）と、壁部２６０と、隙間２６５とを備える。上チャック２３０は、下面側に上ウェハＷ１（第１基板の一例）を保持する。下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、上面側に下ウェハＷ２（第２基板の一例）を上ウェハＷ１に対向させて保持する。
As described above, the
壁部２６０は、上チャック２３０と下チャック２３１との間において上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合処理が行われる処理空間Ｅ１を囲むように形成される。隙間２６５は、壁部２６０によって囲まれた処理空間Ｅ１と壁部２６０の外側の外部空間Ｅ２とを連通する。これにより、接合された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間に気泡が発生することを抑制することができる。
The
また、本実施形態に係る接合装置４１において、壁部２６０は、上チャック２３０から下チャック２３１へ向けて突出するように形成され、隙間２６５は、壁部２６０の先端部２６０ａと下チャック２３１との間に形成された隙間であるようにした。これにより、本実施形態にあっては、圧縮空気の出口となる隙間２６５を、簡易な構成で形成することができる。
In the
＜４．第１変形例＞
次に、第１変形例に係る接合装置について説明する。第１変形例および後述する第２変形例では、壁部２６０および隙間２６５が形成される位置を、上記した実施形態に対して変更するようにした。
<4. First Modification>
Next, the joining apparatus according to the first modification will be described. In the first modified example and the second modified example described later, the positions where the
図１７は、第１変形例に係る上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。なお、以下においては、実施形態と共通の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 17 is a schematic side view showing configurations of the
図１７に示すように、第１変形例に係る接合装置において、壁部２６０は、下チャック２３１に形成される。具体的には、壁部２６０は、下チャック２３１の非吸着領域２３１ｂで、かつ周縁部２３１ｅ付近において、下チャック２３１から上チャック２３０へ向けて突出するように形成される。
As shown in FIG. 17, in the joining device according to the first modification, the
そして、隙間２６５は、下チャック２３１に設けられた壁部２６０の先端部２６０ａと上チャック２３０の非吸着領域２３０ｃとの間に形成される。
The
第１変形例にあっては、壁部２６０および隙間２６５を上記のように構成することで、圧縮空気の出口となる隙間２６５を、簡易に形成することができる。
In the first modification, the
また、壁部２６０は、下チャック２３１の周縁部２３１ｅに形成されることから、下ウェハＷ２や接合後の重合ウェハＴが下チャック２３１から大きくずれて飛び出したり、滑落したりすることを防止することができる。すなわち、第１変形例に係る壁部２６０は、ストッパ部材として機能することができる。なお、残余の効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
Further, since the
＜５．第２変形例＞
次に、第２変形例に係る接合装置について図１８を参照して説明する。図１８は、第２変形例に係る上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。
<5. Second Modification>
Next, a joining apparatus according to a second modification will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a schematic side view showing configurations of the
図１８に示すように、第２変形例に係る接合装置において、壁部２６０は、第１壁部２６１と、第２壁部２６２とを備える。第１壁部２６１は、上チャック２３０の非吸着領域２３０ｃで、かつ周縁部２３０ｅ付近において、上チャック２３０から下チャック２３１へ向けて突出するように形成される。
As shown in FIG. 18, in the joining device according to the second modification, the
第２壁部２６２は、下チャック２３１において、上チャック２３０に形成された第１壁部２６１と対応する位置に形成される。詳しくは、第２壁部２６２は、下チャック２３１の非吸着領域２３１ｂで、かつ周縁部２３１ｅ付近において、下チャック２３１から上チャック２３０へ向けて突出するように形成される。
The
そして、隙間２６５は、第１壁部２６１の先端部２６１ａと第２壁部２６２の先端部２６２ａとの間に形成される。なお、図１８に示す例では、第１壁部２６１および第２壁部２６２において、上下方向の高さが同じになるようにしたが、これに限られず、高さが異なるように構成してもよい。
The
第２変形例にあっては、第１、第２壁部２６１，２６２および隙間２６５を上記のように構成することで、圧縮空気の出口となる隙間２６５を、簡易に形成することができる。
In the second modified example, the first and
また、第２壁部２６２は、下チャック２３１の周縁部２３１ｅに形成されることから、下ウェハＷ２や接合後の重合ウェハＴが下チャック２３１から大きくずれて飛び出したり、滑落したりすることを防止することができる。すなわち、第２変形例に係る第２壁部２６２は、ストッパ部材として機能することができる。なお、残余の効果は従前の実施形態と同一であるので、説明を省略する。
In addition, since the
なお、上記した実施形態および各変形例にあっては、隙間２６５が例えば先端部２６０ａ，２６１ａ，２６２ａなど壁部２６０の一部を用いて形成されるようにしたが、これに限定されるものではない。
In the above-described embodiment and each modified example, the
すなわち、隙間２６５は、上記した処理空間Ｅ１と外部空間Ｅ２とを連通して圧縮空気の出口として機能すればよく、例えば図１８に想像線で示すように、上チャック２３０の非吸着領域２３０ｃや下チャック２３１の非吸着領域２３１ｂに形成されるようにしてもよい。なお、図１８では、上チャック２３０に形成された隙間を符号２６５ａ、下チャック２３１に形成された隙間を符号２６５ｂで示した。
In other words, the
また、上記した隙間２６５ａ，２６５ｂが形成される場合、壁部２６０側には隙間２６５が形成されないようにしてもよい。なお、上記した隙間２６５ａ，２６５ｂは、両方形成されても、いずれか一方のみ形成されてもよい。
Further, when the
また、上記では、壁部２６０が、上チャック２３０や下チャック２３１から連続して一体的に形成されるようにしたが、これに限定されるものではなく、例えば壁部２６０と上チャック２３０、または、壁部２６０と下チャック２３１とが別体に形成されていてもよい。
In the above description, the
また、上チャック２３０および下チャック２３１における吸着機構の構成は、上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を吸引して吸着するバキュームチャック方式やピンチャック方式に限られるものではない。すなわち、上チャック２３０および下チャック２３１として、例えば静電吸着により上ウェハＷ１や下ウェハＷ２を吸着保持する静電チャックを用いてもよい。
Further, the structure of the suction mechanism in the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.
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
７０ 制御装置
２３０ 上チャック（第１保持部）
２３１ 下チャック（第２保持部）
２６０ 壁部
２６１ 第１壁部
２６２ 第２壁部
２６５，２６５ａ，２６５ｂ 隙間
Ｅ１ 処理空間
Ｅ２ 外部空間
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ
DESCRIPTION OF
231 Lower chuck (second holding part)
260
Claims (7)
前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、
前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を囲むように形成される壁部と、
前記壁部によって囲まれた前記処理空間と前記壁部の外側の外部空間とを連通する隙間と
を備えることを特徴とする接合装置。 A first holding unit for holding the first substrate on the lower surface side;
A second holding unit that is provided below the first holding unit and holds the second substrate facing the first substrate on the upper surface side;
A wall formed so as to surround a processing space in which a bonding process between the first substrate and the second substrate is performed between the first holding unit and the second holding unit;
A joining apparatus comprising: a gap that communicates the processing space surrounded by the wall portion and an external space outside the wall portion.
前記第１基板と前記第２基板との離間距離以下の隙間であること
を特徴とする請求項１に記載の接合装置。 The gap is
The bonding apparatus according to claim 1, wherein the gap is not more than a separation distance between the first substrate and the second substrate.
前記処理空間と前記外部空間とを連通する方向において前記処理空間側から前記外部空間側までの距離が３ｍｍ以上となるように形成されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の接合装置。 The gap is
3. The joint according to claim 1, wherein a distance from the processing space side to the external space side is 3 mm or more in a direction in which the processing space communicates with the external space. apparatus.
前記第１保持部から前記第２保持部へ向けて突出するように形成され、
前記隙間は、
前記壁部の先端部と前記第２保持部との間に形成された隙間であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合装置。 The wall is
Formed so as to protrude from the first holding part toward the second holding part,
The gap is
It is a clearance gap formed between the front-end | tip part of the said wall part, and the said 2nd holding | maintenance part. The joining apparatus as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
前記第２保持部から前記第１保持部へ向けて突出するように形成され、
前記隙間は、
前記壁部の先端部と前記第１保持部との間に形成された隙間であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合装置。 The wall is
Formed so as to protrude from the second holding portion toward the first holding portion;
The gap is
It is a clearance gap formed between the front-end | tip part of the said wall part, and the said 1st holding | maintenance part. The joining apparatus as described in any one of Claims 1-3 characterized by these.
前記第１保持部から前記第２保持部へ向けて突出するように形成される第１壁部と、前記第２保持部から前記第１保持部へ向けて突出するように形成される第２壁部と
を備え、
前記隙間は、
前記第１壁部の先端部と前記第２壁部の先端部との間に形成された隙間であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の接合装置。 The wall is
A first wall portion formed so as to protrude from the first holding portion toward the second holding portion; and a second wall portion formed so as to protrude from the second holding portion toward the first holding portion. With wall and
The gap is
The joining device according to claim 1, wherein the joining device is a gap formed between a distal end portion of the first wall portion and a distal end portion of the second wall portion.
改質された前記第１基板および前記第２基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
親水化された前記第１基板と前記第２基板とを分子間力により接合する接合装置と
を備え、
前記接合装置は、
下面側に前記第１基板を保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に設けられ、上面側に前記第２基板を前記第１基板に対向させて保持する第２保持部と、
前記第１保持部と前記第２保持部との間において前記第１基板と前記第２基板との接合処理が行われる処理空間を囲むように形成される壁部と、
前記壁部によって囲まれた前記処理空間と前記壁部の外側の外部空間とを連通する隙間と
を備えることを特徴とする接合システム。 A surface modification device for modifying a surface to which the first substrate and the second substrate are bonded;
A surface hydrophilizing device that hydrophilizes the surfaces of the modified first and second substrates;
A bonding apparatus for bonding the hydrophilized first substrate and the second substrate by intermolecular force;
The joining device includes:
A first holding unit for holding the first substrate on a lower surface side;
A second holding unit provided below the first holding unit and holding the second substrate facing the first substrate on an upper surface side;
A wall formed so as to surround a processing space in which a bonding process between the first substrate and the second substrate is performed between the first holding unit and the second holding unit;
A joining system comprising: a gap communicating between the processing space surrounded by the wall and an external space outside the wall.
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