JP6037734B2 - 常温接合装置および常温接合方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の課題は、基板を常温接合する場合において、基板間に中間層を設ける場合に、中間層の形成と被接合面のエッチングとを独立に制御することが可能な常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、基板を常温接合する場合において、その常温接合で接合された基板を用いたデバイスの製造歩留まりや信頼性を向上することが可能な常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、基板を常温接合する場合において、その常温接合で接合された基板を用いるデバイスの製造ラインを不純物で汚染する可能性を低減することが可能な常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。
まず、本発明の第1の実施の形態に係る常温接合装置の構成について説明する。
図1は、本実施の形態に係る常温接合装置の構成を示す断面図である。常温接合装置は、真空容器1と排気装置2と原子ビーム源6とを具備している。真空容器1は、内部を真空に排気可能な容器である。真空容器1は、例えばステンレス製であり、直方体状又は円筒形状を有する。排気装置2は、この真空容器1の側面の一つに設けられている。排気装置2は、その真空容器1の内部の気体を排気する。図1ではその排気装置2の排気口が円形(破線)で描かれている。排気装置は、ターボ分子ポンプとロータリーポンプとの組合せに例示される。原子ビーム源6は、この真空容器1の側面の他の一つに設けられている。原子ビーム源6は、高速原子ビーム(例示:FAB(Fast Atom Beam);ガス種:アルゴンAr、ネオンNe、クリプトンKr、キセノンガスXeなど)を生成し、当該側面の他の一つに設けられた開口部(出射口)16からその高速原子ビームを真空容器1内に出射する。なお、原子ビーム源6は複数個あっても良い。
以上のように構成された常温接合装置を準備する。ただし、ターゲットはターゲット11〜15(図3)を用いる。なお、この例では、ターゲット保持基板8cは用いないこととする。また、ターゲット保持基板8a、8bとターゲット11〜15とは予め設置されているとする。
本発明の第2の実施の形態に係る常温接合装置および常温接合方法について説明する。第2の実施の形態では、真空容器1の内面に、所定の特性を有する被覆部材50を設けている点で、第1の実施の形態と相違する。以下では、第1の実施の形態と相違する点について主に説明する。
本発明の第3の実施の形態に係る常温接合装置および常温接合方法について説明する。第3の実施の形態では、真空容器1内の各構成が所定の特性を有する材料で形成されている、または、その材料を用いた被覆部材で活性化ビームの照射し得る面を覆われている点で、第1の実施の形態と相違する。以下では、第1の実施の形態と相違する点について主に説明する。
本発明の第4の実施の形態に係る常温接合装置および常温接合方法について説明する。第4の実施の形態では、真空容器1の原子ビーム源6が所定の特性を有する材料で形成されている、または、その材料を用いた被覆部材で活性化ビームの照射し得る面を覆われている点で、第1の実施の形態と相違する。以下では、第1の実施の形態と相違する点について主に説明する。
上記各実施の形態の技術を適用した常温接合装置の実施例について説明する。図9は、上記各実施の形態の技術を適用した実施例の効果を示すグラフである。横軸は、常温接合装置の条件を示し、縦軸は、中間層を介して二枚の基板を接合したときの接合面(中間層)での金属の不純物の存在量の実測値を示している。ただし、条件(1)は上記各実施の形態の技術を用いない場合、条件(2)は上記第2の実施の形態の技術を用いた場合、条件(3)は上記第1〜第4の実施の形態の技術を用いた場合をそれぞれ示している。また、接合面(中間層)での金属の不純物の存在量の実測値は、TRXF(Total Reflection X−ray Fluorescence)による金属汚染量実測値(平均値)であり、条件(1)の実測値を「1」として、他条件(2)、(3)の実測値を正規化して示している。
2 :排気装置
3a:位置決めステージキャリッジ
3b:静電チャック
4 :基板
5 :圧接機構
6 :原子ビーム源
7 :ターゲット
8、8a、8b、8c :ターゲット保持基板
9 :高速原子ビーム
9a:中心軸線
10:スパッタ粒子
11、12、13、14、15:ターゲット
16:開口部
16a:開口部の中心
17:位置合わせ機構
18:矢印
20:中間層
40a、40b:ターゲット移動機構
50:被覆部材
81:被覆層
82:本体部分の部材
91:被覆層
92:本体部分の部材
Claims (14)
- 真空容器と、
前記真空容器内に設けられ、第1基板を保持する第1保持機構と、
前記真空容器内に設けられ、第2基板を保持する第2保持機構と、
前記真空容器に設けられ、前記第1基板および前記第2基板の被接合面に照射される活性化ビームを出射するビーム源と、
前記真空容器に設けられ、前記活性化ビームを照射された前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面を重ね合わせて接合する圧接機構と
を具備し、
前記真空容器、前記第1保持機構、前記第2保持機構、前記ビーム源および前記圧接機構のうちの少なくとも一つは、前記活性化ビームによりスパッタされ難い、または、前記被接合面に在っても前記第1基板および前記第2基板を接合して成るデバイスの機能を阻害しない第1材料で形成されている、または、前記第1材料を用いた被覆部材で前記活性化ビームの照射し得る面を覆われており、
前記真空容器内に設けられ、ターゲットを保持するターゲット保持機構を更に具備し、
前記ターゲット保持機構は、複数のターゲットを配置可能な複数の領域を備え、
前記複数の領域のうち、ターゲットを配置しない領域に、前記第1材料の疑似ターゲットを配置する
常温接合装置。 - 請求項1に記載の常温接合装置において、
前記第1材料は、前記第1基板の主成分の元素を主成分として含む
常温接合装置。 - 請求項2に記載の常温接合装置において、
前記第1基板は、シリコン基板であり、
前記第1材料は、酸化シリコンを主成分として含む
常温接合装置。 - 請求項1に記載の常温接合装置において、
前記第1材料は、絶縁体を含む
常温接合装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記被覆部材は、前記活性化ビームが照射し得る面を被覆する層を含む
常温接合装置。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記ターゲット保持機構は、前記第1材料で形成されている、または、前記第1材料を用いた被覆部材で前記活性化ビームの照射し得る面を覆われ、
前記ビーム源は、前記第1基板および前記第2基板の被接合面並びに前記ターゲットに照射される前記活性化ビームを出射し、
前記圧接機構は、前記ターゲットの材料が付着した前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面を重ね合わせて接合する
常温接合装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の常温接合装置において、
前記第1基板と前記第2基板との接合面に存在する不純物の存在密度は、1×1014atoms/cm2未満である
常温接合装置。 - 真空容器と、前記真空容器内に設けられた第1保持機構と、前記真空容器内に設けられた第2保持機構と、前記真空容器に設けられ、活性化ビームを出射するビーム源と、前記真空容器に設けられた圧接機構とを具備し、前記真空容器、前記第1保持機構、前記第2保持機構、前記ビーム源および前記圧接機構のうちの少なくとも一つは、前記活性化ビームによりスパッタされ難い、または、被接合面に在っても第1基板および第2基板を接合して成るデバイスの機能を阻害しない第1材料で形成されている、または、前記第1材料を用いた被覆部材で前記活性化ビームの照射し得る面を覆われている常温接合装置を準備する工程と、
前記第1基板を前記第1保持機構で保持し、前記第2基板を前記第2保持機構で保持する工程と、
前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面に前記ビーム源で前記活性化ビームを照射する工程と、
前記活性化ビームを照射された前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面を前記圧接機構で重ね合わせて接合する工程と
を具備し、
前記常温接合装置は、前記真空容器内に設けられ、ターゲットを保持するターゲット保持機構を更に具備し、
前記ターゲット保持機構は、複数のターゲットを配置可能な複数の領域を備え、
前記複数の領域のうち、ターゲットを配置しない領域に、前記第1材料の疑似ターゲットを配置する
常温接合方法。 - 請求項8に記載の常温接合方法において、
前記第1材料は、前記第1基板の主成分の元素を主成分として含む
常温接合方法。 - 請求項9に記載の常温接合方法において、
前記第1基板は、シリコン基板であり、
前記第1材料は、酸化シリコンを主成分として含む
常温接合方法。 - 請求項8に記載の常温接合方法において、
前記第1材料は、絶縁体を含む
常温接合方法。 - 請求項8乃至11のいずれか一項に記載の常温接合方法において、
前記被覆部材は、前記活性化ビームが照射し得る面を被覆する層を含む
常温接合方法。 - 請求項8乃至12のいずれか一項に記載の常温接合方法において、
前記ターゲット保持機構は、前記第1材料で形成されている、または、前記第1材料を用いた被覆部材で前記活性化ビームの照射し得る面を覆われ、
前記常温接合方法は、
前記ビーム源で前記活性化ビームを照射する工程が、
前記ターゲットに前記ビーム源で前記活性化ビームを照射する工程を備え、
前記被接合面を前記圧接機構で重ね合わせて接合する工程が、
前記ターゲットの材料が付着した、前記第1基板および前記第2基板の前記被接合面を前記圧接機構で重ね合わせて接合する工程を備える
常温接合方法。 - 請求項8乃至13のいずれか一項に記載の常温接合方法において、
前記第1基板と前記第2基板との接合面に存在する不純物の存在密度は、1×1014atoms/cm2未満である
常温接合方法。
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