JP2015018919A - Joining device, joining system, joining method, program and computer storage medium - 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、接合システム、接合方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus, a bonding system, a bonding method, a program, and a computer storage medium for bonding substrates together.
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(表面活性化装置)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
上記接合装置では、上チャックを用いて一のウェハ(以下、「上ウェハ」という。)を保持すると共に、上チャックの下方に設けられた下チャックを用いて他のウェハ(以下、「下ウェハ」という。)を保持した状態で、当該上ウェハと下ウェハを接合する。そして、このようにウェハ同士を接合する前に、上チャックと下チャックの水平方向位置の調節を行っている。具体的には、下部撮像部材(チャックカメラ)を水平方向に移動させて、当該下部撮像部材によって上チャックに保持された上ウェハの表面を撮像すると共に、上部撮像部材(ブリッジカメラ)を水平方向に移動させて、当該上部撮像部材によって下チャックに保持された下ウェハの表面を撮像し、これら上ウェハの基準点と下ウェハの基準点が合致するように、上チャックと下チャックの水平方向位置を調節している。 In the above bonding apparatus, an upper chuck is used to hold one wafer (hereinafter referred to as “upper wafer”), and another wafer (hereinafter referred to as “lower wafer” using a lower chuck provided below the upper chuck). In this state, the upper wafer and the lower wafer are bonded together. And before joining wafers in this way, the horizontal position of the upper chuck and the lower chuck is adjusted. Specifically, the lower imaging member (chuck camera) is moved in the horizontal direction to image the surface of the upper wafer held on the upper chuck by the lower imaging member and the upper imaging member (bridge camera) in the horizontal direction. The upper chuck member and the lower chuck are horizontally aligned so that the upper wafer reference point coincides with the lower wafer reference point. The position is adjusted.
しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、上チャックと下チャックが水平方向に移動自在に構成されていると、これら上チャックと下チャックがそれぞれ経時的に微小に移動することが分かった。また、上部撮像部材と下部撮像部材もそれぞれ移動可能に構成されており、これら上部撮像部材と下部撮像部材もそれぞれ経時的に微小に移動することが分かった。 However, as a result of intensive studies by the inventors, it has been found that when the upper chuck and the lower chuck are configured to be movable in the horizontal direction, the upper chuck and the lower chuck move slightly over time. Further, it has been found that the upper imaging member and the lower imaging member are also configured to be movable, and the upper imaging member and the lower imaging member also move minutely with time.
かかる場合、当該上部撮像部材と下部撮像部材を用いて位置調節を行っても、上チャックと下チャックを水平方向に相対的に適切な位置に配置することができない。このため、ウェハ同士を接合する際に、上ウェハと下ウェハがずれて接合されるおそれがあり、ウェハ同士の接合処理に改善の余地があった。 In such a case, even if the position adjustment is performed using the upper imaging member and the lower imaging member, the upper chuck and the lower chuck cannot be disposed at relatively appropriate positions in the horizontal direction. For this reason, when joining wafers, there exists a possibility that an upper wafer and a lower wafer may shift and join, and there was room for improvement in joining processing of wafers.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、第1の基板を保持する第1の保持部と第2の基板を保持する第2の保持部の水平方向位置を適切に調節し、基板同士の接合処理を適切に行うことを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and appropriately adjusts the horizontal position of the first holding unit that holds the first substrate and the second holding unit that holds the second substrate, An object is to appropriately perform a bonding process between substrates.
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、第1の基板と第2の基板を収容して接合するための処理容器と、前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第1の基板を保持する第1の保持部と、前記処理容器の内部において前記第1の保持部の下方に設けられ、上面に第2の基板を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第1の保持部に設けられ、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を撮像する第1の撮像部と、前記第2の保持部に設けられ、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を撮像する第2の撮像部と、を有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a bonding apparatus for bonding substrates, a processing container for accommodating and bonding a first substrate and a second substrate, and an inside of the processing container A first holding part that is fixed to the processing container and holds the first substrate on the lower surface, and is provided below the first holding part inside the processing container, and a second substrate on the upper surface. A second holding unit that holds the second holding unit, a moving mechanism that moves the second holding unit in the horizontal direction and the vertical direction, and a first holding unit that is provided in the first holding unit and held by the second holding unit. A first imaging unit that images the surface of the second substrate; a second imaging unit that is provided in the second holding unit and that images the surface of the first substrate held by the first holding unit; It is characterized by having.
本発明によれば、第1の保持部は処理容器に固定され、第1の撮像部は第1の保持部と共に処理容器に固定されているので、これら第1の保持部と第1の撮像部が経時的に移動することがない。すなわち、接合装置の信頼性が向上する。そして、かかる接合装置では、先ず、移動機構によって第2の保持部を水平方向に移動させて、第2の撮像部の水平方向位置を調節する。このとき、第1の撮像部は処理容器に固定されているので、第2の撮像部のみを移動させればよく、第1の撮像部と第2の撮像部の水平方向位置を適切に調節できる。その後、移動機構によって第2の保持部を水平方向に移動させながら、第2の保持部に保持された第2の基板の表面を第1の撮像部によって撮像すると共に、第1の保持部に保持された第1の基板の表面を第2の撮像部によって撮像した後、移動機構によって第2の保持部の水平方向位置を調節する。このとき、第1の保持部は処理容器に固定されているので、第2の保持部のみを移動させればよく、第1の保持部と第2の保持部の水平方向位置を適切に調節できる。すなわち、第1の保持部と第2の保持部の水平方向位置の調節精度を向上させることができる。したがって、その後、第1の保持部に保持された第1の基板と第2の保持部に保持された第2の基板との接合処理を適切に行うことができる。 According to the present invention, since the first holding unit is fixed to the processing container and the first imaging unit is fixed to the processing container together with the first holding unit, the first holding unit and the first imaging unit are fixed. The part does not move with time. That is, the reliability of the bonding apparatus is improved. In such a joining apparatus, first, the second holding unit is moved in the horizontal direction by the moving mechanism to adjust the horizontal position of the second imaging unit. At this time, since the first imaging unit is fixed to the processing container, it is only necessary to move the second imaging unit, and the horizontal positions of the first imaging unit and the second imaging unit are adjusted appropriately. it can. Thereafter, while moving the second holding unit in the horizontal direction by the moving mechanism, the first imaging unit images the surface of the second substrate held by the second holding unit, and the first holding unit After the surface of the held first substrate is imaged by the second imaging unit, the horizontal position of the second holding unit is adjusted by the moving mechanism. At this time, since the first holding unit is fixed to the processing container, only the second holding unit needs to be moved, and the horizontal positions of the first holding unit and the second holding unit are appropriately adjusted. it can. That is, the adjustment accuracy of the horizontal position of the first holding unit and the second holding unit can be improved. Therefore, thereafter, it is possible to appropriately perform the bonding process between the first substrate held by the first holding unit and the second substrate held by the second holding unit.
前記第1の撮像部と前記第2の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備えていてもよい。 Each of the first imaging unit and the second imaging unit may include a macro lens and a micro lens.
前記第2の保持部は、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の水平方向位置の調節が行われる第1の高さと、前記第1の保持部と前記第2の保持部の水平方向位置の調節が行われる第2の高さと、第1の基板と第2の基板の接合が行われる第3の高さと、に段階的に鉛直方向上方に移動し、前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の焦点距離に基づいて設定されてもよい。 The second holding unit includes a first height at which a horizontal position adjustment of the first imaging unit and the second imaging unit is performed, and the first holding unit and the second holding unit. The first height is gradually moved upward in a vertical direction to a second height at which the horizontal position is adjusted and a third height at which the first substrate and the second substrate are joined. The vertical distance from the first height to the third height may be set based on the focal length of the first imaging unit and the second imaging unit.
かかる場合、前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は50mm以内であるのが好ましい。 In such a case, the vertical distance from the first height to the third height is preferably within 50 mm.
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.
また別な観点による本発明は、接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、前記接合装置は、第1の基板と第2の基板を収容して接合するための処理容器と、前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第1の基板を保持する第1の保持部と、前記処理容器の内部において前記第1の保持部の下方に設けられ、上面に第2の基板を保持する第2の保持部と、前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、前記第1の保持部に設けられ、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を撮像する第1の撮像部と、前記第2の保持部に設けられ、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を撮像する第2の撮像部と、を有し、前記接合方法は、前記移動機構によって前記第2の保持部を水平方向に移動させて、前記第2の撮像部の水平方向位置を調節する第1の工程と、その後、前記移動機構によって前記第2の保持部を水平方向に移動させながら、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を前記第1の撮像部によって撮像すると共に、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を前記第2の撮像部によって撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を調節する第2の工程と、その後、前記第1の保持部に保持された第1の基板と前記第2の保持部に保持された第2の基板とを対向配置して接合する第3の工程と、を有することを特徴としている。 Another aspect of the present invention is a bonding method for bonding substrates using a bonding apparatus, the bonding apparatus including a processing container for housing and bonding a first substrate and a second substrate. A first holding part that is fixed to the processing container inside the processing container and holds the first substrate on a lower surface thereof, and is provided below the first holding part inside the processing container. A second holding unit for holding the second substrate on the upper surface, a moving mechanism for moving the second holding unit in the horizontal direction and the vertical direction, and the first holding unit. A first imaging unit that images the surface of the second substrate held by the holding unit, and an image of the surface of the first substrate that is provided in the second holding unit and held by the first holding unit A second imaging unit that performs the joining by using the moving mechanism. A first step of moving the holding unit in the horizontal direction to adjust the horizontal position of the second imaging unit; and then moving the second holding unit in the horizontal direction by the moving mechanism, The surface of the second substrate held by the second holding unit is imaged by the first imaging unit, and the surface of the first substrate held by the first holding unit is taken by the second imaging unit. After the imaging, the second step of adjusting the horizontal position of the second holding unit by the moving mechanism, and then the first substrate held by the first holding unit and the second holding And a third step of joining the second substrate held by the portion so as to face each other.
前記第1の撮像部と前記第2の撮像部は、それぞれマクロレンズとマイクロレンズを備え、前記第2の工程では、前記第1の撮像部のマクロレンズを用いて第2の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を粗調節し、その後、前記第1の撮像部のマイクロレンズを用いて第2の基板の表面を撮像すると共に、前記第2の撮像部のマイクロレンズを用いて第1の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を微調節してもよい。 The first imaging unit and the second imaging unit each include a macro lens and a micro lens. In the second step, the surface of the second substrate is formed using the macro lens of the first imaging unit. After imaging, the horizontal position of the second holding unit is roughly adjusted by the moving mechanism, and then the surface of the second substrate is imaged using the microlens of the first imaging unit, and the first After imaging the surface of the first substrate using the microlens of the second imaging unit, the horizontal position of the second holding unit may be finely adjusted by the moving mechanism.
前記第1の工程、前記第2の工程及び前記第3の工程は、それぞれ第1の高さ、第2の高さ及び第3の高さにおいて前記第2の保持部を段階的に鉛直上方に移動させて行われ、前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の焦点距離に基づいて設定されてもよい。 In the first step, the second step, and the third step, the second holding unit is vertically moved upward in stages at the first height, the second height, and the third height, respectively. The vertical distance from the first height to the third height may be set based on the focal length of the first imaging unit and the second imaging unit. .
かかる場合、前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は50mm以内であるのが好ましい。 In such a case, the vertical distance from the first height to the third height is preferably within 50 mm.
また別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合装置によって実行させるために、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the joining apparatus in order to cause the joining apparatus to execute the joining method.
さらに別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
本発明によれば、第1の基板を保持する第1の保持部と第2の基板を保持する第2の保持部の水平方向位置を適切に調節し、基板同士の接合処理を適切に行うことができる。 According to the present invention, the horizontal positions of the first holding unit that holds the first substrate and the second holding unit that holds the second substrate are appropriately adjusted to appropriately perform the bonding process between the substrates. be able to.
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
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
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
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、任意に決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 / unloading station 2 is provided with a cassette mounting table 10. The cassette mounting table 10 is provided with a plurality of, for example, four
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 / unloading station 2, a
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 the
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
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、図6に示すように基台121と、ウェハWU、WLをピンチャック方式で保持し、且つ回転させる保持部122と、ウェハWU、WLのノッチ部の位置を検出する検出部123と、を有している。なお、保持部122のピンチャック方式は、後述する上チャック140と下チャック141におけるピンチャック方式と同様であるので説明を省略する。そして、位置調節機構120では、保持部122に保持されたウェハWU、WLを回転させながら検出部123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。
A
また、搬送領域T1には、図4及び図5に示すように上ウェハ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、図7〜図9に示すように上ウェハ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(図7及び図8中の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。保持部材132は、図10に示すように保持アーム131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132の側面には、上ウェハWUの外周部を保持するための切り欠き133が形成されている。そして、これら保持部材132は、上ウェハWUを挟み込んで保持することができる。
Further, in the transfer region T1 is reversing
保持アーム131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の駆動部134に支持されている。この第1の駆動部134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、第1の駆動部134を中心に回動自在であると共に、水平方向(図7及び図8中のY方向)に移動自在である。第1の駆動部134の下方には、例えばモータなどを備えた第2の駆動部135が設けられている。この第2の駆動部135によって、第1の駆動部134は鉛直方向に延伸する支持柱136に沿って鉛直方向に移動できる。このように第1の駆動部134と第2の駆動部135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、第1の駆動部134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。
As shown in FIGS. 7 to 9, the holding
処理領域T2には、図4及び図5に示すように上ウェハWUを下面で吸着保持する第1の保持部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の保持部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
図4、図5及び図11に示すように上チャック140は、当該上チャック140の上方に設けられた上チャック支持部150に支持されている。上チャック支持部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、上チャック支持部150を介して処理容器100に固定されて設けられている。
As shown in FIGS. 4, 5, and 11, the
上チャック支持部150には、下チャック141に保持された下ウェハWLの表面WL1を撮像する第1の撮像部としての上部撮像部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。具体的には、上部撮像部151は、図12に示すようにセンサ152と、当該センサ152に接続されるマクロレンズ153及びマイクロレンズ154とを有している。マクロレンズ153は撮像範囲が6.4mm×4.8mmであり、広範囲を撮像できるが解像度は低い。一方、マイクロレンズ154は撮像範囲が0.55mm×0.4mmであり、撮像できる範囲は狭いが解像度は高い。
The
図4、図5及び図11に示すように下チャック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。
As shown in FIGS. 4, 5, and 11, 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を撮像する第2の撮像部としての下部撮像部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。具体的には、下部撮像部161は、図12に示すようにセンサ162と、当該センサ162に接続されるマクロレンズ163及びマイクロレンズ164とを有している。これらセンサ162、マクロレンズ163及びマイクロレンズ164は、それぞれ上部撮像部151におけるセンサ152、マクロレンズ153及びマイクロレンズ154と同様であるので説明を省略する。
The first lower
図4、図5及び図11に示すように第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165、165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165に沿って移動自在に構成されている。
As shown in FIGS. 4, 5, and 11, the first lower
一対のレール165、165は、第2の下チャック移動部166に配設されている。第2の下チャック移動部166は、当該第2の下チャック移動部166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167、167に取り付けられている。そして、第2の下チャック移動部166は、レール167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167、167は、処理容器100の底面に設けられた載置台168上に配設されている。
The pair of
なお、本実施の形態においては、第1の下チャック移動部160と第2の下チャック移動部166が、本発明の移動機構を構成している。
In the present embodiment, the first lower
次に、接合装置41の上チャック140と下チャック141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13及び図14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。また本体部170の下面には、上ウェハWUの裏面WU2の外周部を支持する外壁部172が設けられている。外壁部172は、複数のピン171の外側に環状に設けられている。
The
本体部170の下面には、外壁部172の内側の領域173(以下、吸引領域173という場合がある。)において、上ウェハWUを真空引きするための吸引口174が形成されている。吸引口174は、例えば吸引領域173の外周部に2箇所に形成されている。吸引口174には、本体部170の内部に設けられた吸引管175が接続されている。さらに吸引管175には、継手を介して真空ポンプ176が接続されている。
The lower surface of the
そして、上ウェハWU、本体部170及び外壁部172に囲まれて形成された吸引領域173を吸引口174から真空引きし、吸引領域173を減圧する。このとき、吸引領域173の外部の雰囲気が大気圧であるため、上ウェハWUは減圧された分だけ大気圧によって吸引領域173側に押され、上チャック140に上ウェハWUが吸着保持される。
Then, the
かかる場合、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の下面を平坦にして(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の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また上ウェハ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の真空引きを解除する際、当該上ウェハWUが上チャック140から剥がれ易くなる。
In this case, since the height of the plurality of
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177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177には、後述する押動部材180の押動ピン181が挿通するようになっている。
A through-
上チャック140の上面には、上ウェハWUの中心部を押圧する押動部材180が設けられている。押動部材180は、シリンダ構造を有し、押動ピン181と、当該押動ピン181が昇降する際のガイドとなる外筒182とを有している。押動ピン181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177を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。そして、押動部材180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。
On the upper surface of the
下チャック141には、図13及び図15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190を有している。本体部190の上面には、下ウェハWLの裏面WL2に接触する複数のピン191が設けられている。また本体部190の上面には、下ウェハWLの裏面WL2の外周部を支持する外壁部192が設けられている。外壁部192は、複数のピン191の外側に環状に設けられている。
As shown in FIGS. 13 and 15, the
本体部190の上面には、外壁部192の内側の領域193(以下、吸引領域193という場合がある。)において、下ウェハWLを真空引きするための吸引口194が複数形成されている。吸引口194には、本体部190の内部に設けられた吸引管195が接続されている。吸引管195は、例えば2本設けられている。さらに吸引管195には、真空ポンプ196が接続されている。
The upper surface of the
そして、下ウェハWL、本体部190及び外壁部192に囲まれて形成された吸引領域193を吸引口194から真空引きし、吸引領域193を減圧する。このとき、吸引領域193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193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。
Then, the
かかる場合、複数のピン191の高さが均一なので、下チャック141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100内にパーティクルが存在する場合でも、隣り合うピン191の間隔が適切であるため、下チャック141の上面にパーティクルが存在するのを抑制することができる。このように下チャック141の上面を平坦にして(上面の平面度を小さくして)、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。また下ウェハWLの裏面WL2は複数のピン191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。
In such a case, since the height of the plurality of
本体部190の中心部付近には、当該本体部190を厚み方向に貫通する貫通孔197が例えば3箇所に形成されている。そして貫通孔197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。
Near the center of the
本体部190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198が設けられている。ガイド部材198は、本体部190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 periphery 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16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
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16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16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16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16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、第1の駆動部134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16の工程S5)。具体的には、真空ポンプ176を作動させ、吸引領域173を吸引口174から真空引きし、上ウェハWUが上チャック140に吸着保持される。
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16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 is then transported 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16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16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16の工程S9)。具体的には、真空ポンプ196を作動させ、吸引領域193を吸引口194から真空引きし、下ウェハWLが下チャック141に吸着保持される。
Thereafter, the lower wafer W L is transferred to the
次に、図17及び図18に示すように上部撮像部151と下部撮像部161の水平方向位置の調節を行う(図16の工程S10)。このとき、下チャック141は、その表面が第1の高さH1に位置するように配置されている。
Next, as shown in FIGS. 17 and 18, the horizontal positions of the
工程S10では、下部撮像部161が上部撮像部151の略下方に位置するように、第1の下チャック移動部160と第2の下チャック移動部166によって下チャック141を水平方向(X方向及びY方向)に移動させる。そして、上部撮像部151と下部撮像部161で共通のターゲットTを確認し、上部撮像部151と下部撮像部161の水平方向位置が一致するように、下部撮像部161の水平方向位置が微調節される。このとき、上部撮像部151は処理容器100に固定されているので、下部撮像部161のみを移動させればよく、上部撮像部151と下部撮像部161の水平方向位置を適切に調節できる。
In step S10, the
次に、図19〜図22に示すように上チャック140と下チャック141の水平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との水平方向位置の調節を行う(図16の工程S11及びS12)。このとき、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、下チャック141は、その表面が第2の高さH2に位置するように配置されている。
Next, as shown in FIGS. 19 to 22, the horizontal positions of the
なお、上ウェハWUの表面WU1には予め定められた複数、例えば3点の基準点A1〜A3が形成され、同様に下ウェハWLの表面WL1には予め定められた複数、例えば3点の基準点B1〜B3が形成されている。基準点A1、A3とB1、B3はそれぞれウェハWU、WLの外周部の基準点であり、基準点A2とB2はそれぞれウェハWU、WLの中心部の基準点である。なお、これら基準点A1〜A3、B1〜B3としては、例えばウェハWL、WU上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。 A plurality of predetermined points, for example, three reference points A1 to A3 are formed on the surface W U1 of the upper wafer W U , and similarly, a plurality of predetermined points, for example, the surface W L1 of the lower wafer W L , for example, Three reference points B1 to B3 are formed. Reference point A1, A3 and B1, B3 is the reference point of the outer peripheral portion of the wafer W U, W L, respectively, reference points A2 and B2 is the reference point of the center portion of the wafer W U, W L, respectively. As these reference points A1 to A3 and B1 to B3, for example, predetermined patterns formed on the wafers W L and W U are used, respectively.
工程S11では、第1の下チャック移動部160と第2の下チャック移動部166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のマクロレンズ153を用いて下ウェハWLの表面WL1の外周部3点を撮像する。そして制御部70では、撮像された画像に基づいて3点の水平方向位置を計測し、さらにこの計測結果に基づいて下ウェハWLの表面WL1の中心部の水平方向位置を算出する。その後、下チャック141を水平方向に移動させ、下ウェハWLの表面WL1の中心部(中心部のチップ)を撮像する。続いて下チャック141を水平方向にさらに移動させ、中心部のチップに隣接するチップを撮像する。そして制御部70では、これら中心部のチップの画像と隣接するチップの画像に基づいて、下ウェハWLの傾きを算出する。このように下ウェハWLの中心部の水平方向位置と下ウェハWLの傾きを取得することで、下ウェハWLの粗座標が取得できる。そして、この下ウェハWLの粗座標に基づいて、下チャック141の水平方向位置が粗調節される。こうして上ウェハWUと下ウェハWLの水平方向位置が粗調節される。
In step S11, the
なお、工程S11における水平方向位置の粗調節は、少なくとも後述の工程S12において、上部撮像部151が下ウェハWLの基準点B1〜B3を撮像でき、また下部撮像部161が上ウェハWUの基準点A1〜A3を撮像できる位置に行われる。
Incidentally, the coarse adjustment of the horizontal position in step S11, at least in later step S12, the
続いて行われる工程S12では、第1の下チャック移動部160と第2の下チャック移動部166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のマイクロレンズ154を用いて下ウェハWLの表面WL1の基準点B1〜B3を順次撮像する。同時に、下部撮像部161のマイクロレンズ164を用いて上ウェハWUの表面WU1の基準点A1〜A3を順次撮像する。なお、図19及び図20は上部撮像部151によって下ウェハWLの基準点B1を撮像する共に、下部撮像部161によって上ウェハWUの表面WU1の基準点A1を撮像する様子を示し、図21及び図22は上部撮像部151によって下ウェハWLの基準点B2を撮像する共に、下部撮像部161によって上ウェハWUの表面WU1の基準点A2を撮像する様子を示している。撮像された可視光画像は、制御部70に出力される。制御部70では、上部撮像部151で撮像された可視光画像と下部撮像部161で撮像された可視光画像に基づいて、上ウェハWUの基準点A1〜A3と下ウェハWLの基準点B1〜B3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166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の水平方向位置が微調節される。このとき、上チャック140は処理容器100に固定されているので、下チャック141のみを移動させればよく、上チャック140と下チャック141の水平方向位置を適切に調節でき、上ウェハWUと下ウェハWLとの水平方向位置を適切に調節できる。
In subsequent step S12, the first lower
なお、工程S12における水平方向位置の微調節は、上述のように下チャック141を水平方向(X方向及びY方向)に移動させると共に、第1の下チャック移動部160によって下チャック141を回転させて、当該下チャック141の向きも微調節される。
The fine adjustment of the horizontal position in step S12 is performed by moving the
その後、図23に示すように上チャック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16の工程S13)。このとき、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、下チャック141は、その表面が第3の高さH3に位置するように配置されている。またこのとき、下ウェハWLの表面WL1と上ウェハWUの表面WU1との間の間隔は所定の距離、例えば50μm〜200μmになっている。そして、この鉛直方向位置(第3の高さH3)において、上ウェハWUと下ウェハWLの接合処理が行われる。
Thereafter, adjustment of the vertical position of the
なお、上述した第1の高さH1から第3の高さH3までの鉛直方向距離ΔH(=H3−H1)は、上部撮像部151(下部撮像部161)におけるマクロレンズ153(163)の焦点距離に基づいて設定される。具体的には、鉛直方向距離ΔHは50mm以内である。 The vertical distance ΔH (= H3−H1) from the first height H1 to the third height H3 is the focal point of the macro lens 153 (163) in the upper imaging unit 151 (lower imaging unit 161). Set based on distance. Specifically, the vertical distance ΔH is within 50 mm.
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24に示すように押動部材180の押動ピン181を下降させることによって、上ウェハWUの中心部を押圧しながら当該上ウェハWUを下降させる。このとき、押動ピン181には、上ウェハWUがない状態で当該押動ピン181が70μm移動するような荷重、例えば200gがかけられる。そして、押動部材180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16の工程S14)。このとき、上チャック140の吸引口174は吸引領域173の外周部に形成されているので、押動部材180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, by lowering the pushing
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24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. 24). 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25に示すように押動部材180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真空ポンプ176の作動を停止して、吸引領域173における上ウェハ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。このとき、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。そして上ウェハWUの中心部から外周部に向けて、上ウェハWUの真空引きを停止し、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26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16の工程S15)。
Then, to stop the operation of the
その後、図27に示すように押動部材180の押動ピン181を上チャック140まで上昇させる。また、真空ポンプ196の作動を停止し、吸引領域193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191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. 27, 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は処理容器100に固定され、上部撮像部151も処理容器100に固定されているので、これら上チャック140と上部撮像部151が経時的に移動することがない。すなわち、接合装置41の信頼性が向上する。そして工程S10では、上部撮像部151は処理容器100に固定されているので、下部撮像部161のみを移動させればよく、上部撮像部151と下部撮像部161の水平方向位置を適切に調節できる。また、工程S11及びS12では、上チャック140は処理容器100に固定されているので、下チャック141のみを移動させればよく、上チャック140と下チャック141の水平方向位置を適切に調節でき、上ウェハWUと下ウェハWLの水平方向位置を適切に調節できる。すなわち、上ウェハWUと下ウェハWLの水平方向位置の調節精度を向上させることができる。したがって、その後工程S14と工程S15において、上ウェハWUと下ウェハWLの接合処理を適切に行うことができる。
According to the above embodiment, since the
また、上部撮像部151と下部撮像部161はそれぞれマクロレンズ153、163とマイクロレンズ154、164を備えているので、上チャック140と下チャック141の水平方向位置調節を工程S11とS12において段階的に行うことができる。したがって、当該上チャック140と下チャック141の水平方向位置調節、すなわち上ウェハWUと下ウェハWLの水平方向位置調節を効率よく行うことができる。
Further, since the
また、工程S10における上部撮像部151と下部撮像部161の水平方向位置調節は第1の高さH1で行われ、工程S11及びS12における上チャック140と下チャック141の水平方向位置調節は第2の高さH2で行われ、工程S14及びS15における上ウェハWUと下ウェハWLの接合は第3の高さH3で行われる。そして本実施の形態では、第1の高さH1から第3の高さH3までの鉛直方向距離ΔH(=H3−H1)は、上部撮像部151(下部撮像部161)におけるマクロレンズ153(163)の焦点距離に基づいて設定され、具体的には、鉛直方向距離ΔHは50mm以内である。すなわち、下チャック141の鉛直方向移動距離が50mm以内となる。
In addition, the horizontal position adjustment of the
ここで、従来のように上部撮像部材(ブリッジカメラ)を移動させる場合、当該上部撮像部材が移動するための鉛直方向のスペースが必要となるため、第1の高さH1から第3の高さH3までの鉛直方向距離ΔHは少なくとも70mm以上必要であった。 Here, when the upper imaging member (bridge camera) is moved as in the prior art, a vertical space is required for the upper imaging member to move, so the first height H1 to the third height. The vertical distance ΔH up to H3 is required to be at least 70 mm.
この点、本実施の形態によれば、上部撮像部151が処理容器100に固定されて移動しないため、鉛直方向距離ΔHは少なくとも上部撮像部151(下部撮像部161)の焦点距離を確保できる距離であればよい。このため、鉛直方向距離ΔHを50mm以内に抑えることができ、当該鉛直方向距離ΔHを従来よりも小さく抑えることができる。すなわち、下チャック141の鉛直方向移動距離を従来よりも小さく抑えることができる。そうすると、下チャック141の移動に伴う、当該下チャック141の位置調節誤差を抑制することができ、チャック140と下チャック141の水平方向位置をより適切に調節することができる。
In this regard, according to the present embodiment, since the
また、従来のように上部撮像部材(ブリッジカメラ)を移動させる必要がないので、上ウェハWUと下ウェハWLの接合処理のスループットを向上させることができる。 Further, since the conventional is not necessary to move the upper imaging member (bridge camera) so, it is possible to improve the throughput of the bonding process of the upper wafer W U and the lower wafer W L.
さらに、従来のように上部撮像部材(ブリッジカメラ)を移動させる必要がないので、当該移動機構を省略することができ、接合装置41のフットプリントを小さくできる。また、移動機構の省略に伴い、接合装置41の製造コストを低廉化することができ、接合装置41における消費電力も低減できる。
Furthermore, since there is no need to move the upper imaging member (bridge camera) as in the prior art, the moving mechanism can be omitted, and the footprint of the joining
また接合システム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
以上の実施の形態の接合装置41では、上チャック140を処理容器100に固定し、且つ下チャック141を水平方向及び鉛直方向に移動させていたが、反対に上チャック140を水平方向及び鉛直方向に移動させ、且つ下チャック141を処理容器100に固定してもよい。但し、上チャック140を移動させる方が、移動機構が大掛かりになるため、上記実施の形態のように上チャック140を処理容器100に固定する方が好ましい。
In the joining
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。
In the
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
100 処理容器
140 上チャック
141 下チャック
151 上部撮像部
153 マクロレンズ
154 マイクロレンズ
160 第1の下チャック移動部
161 下部撮像部
163 マクロレンズ
164 マイクロレンズ
166 第2の下チャック移動部
T ターゲット
WU 上ウェハ
WL 下ウェハ
WT 重合ウェハ
DESCRIPTION OF
Claims (11)
第1の基板と第2の基板を収容して接合するための処理容器と、
前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第1の基板を保持する第1の保持部と、
前記処理容器の内部において前記第1の保持部の下方に設けられ、上面に第2の基板を保持する第2の保持部と、
前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
前記第1の保持部に設けられ、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を撮像する第1の撮像部と、
前記第2の保持部に設けられ、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を撮像する第2の撮像部と、を有することを特徴とする、接合装置。 A joining device for joining substrates,
A processing container for containing and bonding the first substrate and the second substrate;
A first holding unit that is fixed to the processing vessel inside the processing vessel and holds a first substrate on a lower surface;
A second holding part that is provided below the first holding part inside the processing container and holds the second substrate on the upper surface;
A moving mechanism for moving the second holding portion in a horizontal direction and a vertical direction;
A first imaging unit that is provided in the first holding unit and images the surface of the second substrate held by the second holding unit;
And a second imaging unit that images the surface of the first substrate held by the first holding unit.
前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の水平方向位置の調節が行われる第1の高さと、
前記第1の保持部と前記第2の保持部の水平方向位置の調節が行われる第2の高さと、
第1の基板と第2の基板の接合が行われる第3の高さと、に段階的に鉛直方向上方に移動し、
前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の焦点距離に基づいて設定されることを特徴とする、請求項1又は2に記載の接合装置。 The second holding part is
A first height at which a horizontal position adjustment of the first imaging unit and the second imaging unit is performed;
A second height at which the horizontal position of the first holding part and the second holding part is adjusted;
The first substrate and the second substrate are moved upward in the vertical direction step by step to the third height at which the second substrate is bonded,
The vertical distance from the first height to the third height is set based on a focal distance between the first imaging unit and the second imaging unit. Or the joining apparatus of 2.
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 claim 1,
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 joining apparatus, the first substrate and the second substrate whose surfaces are hydrophilized by the surface hydrophilizing device are joined together.
前記接合装置は、
第1の基板と第2の基板を収容して接合するための処理容器と、
前記処理容器の内部において当該処理容器に固定して設けられ、下面に第1の基板を保持する第1の保持部と、
前記処理容器の内部において前記第1の保持部の下方に設けられ、上面に第2の基板を保持する第2の保持部と、
前記第2の保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させる移動機構と、
前記第1の保持部に設けられ、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を撮像する第1の撮像部と、
前記第2の保持部に設けられ、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を撮像する第2の撮像部と、を有し、
前記接合方法は、
前記移動機構によって前記第2の保持部を水平方向に移動させて、前記第2の撮像部の水平方向位置を調節する第1の工程と、
その後、前記移動機構によって前記第2の保持部を水平方向に移動させながら、前記第2の保持部に保持された第2の基板の表面を前記第1の撮像部によって撮像すると共に、前記第1の保持部に保持された第1の基板の表面を前記第2の撮像部によって撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を調節する第2の工程と、
その後、前記第1の保持部に保持された第1の基板と前記第2の保持部に保持された第2の基板とを対向配置して接合する第3の工程と、を有することを特徴とする、接合方法。 A bonding method for bonding substrates using a bonding apparatus,
The joining device includes:
A processing container for containing and bonding the first substrate and the second substrate;
A first holding unit that is fixed to the processing vessel inside the processing vessel and holds a first substrate on a lower surface;
A second holding part that is provided below the first holding part inside the processing container and holds the second substrate on the upper surface;
A moving mechanism for moving the second holding portion in a horizontal direction and a vertical direction;
A first imaging unit that is provided in the first holding unit and images the surface of the second substrate held by the second holding unit;
A second imaging unit that is provided in the second holding unit and images the surface of the first substrate held by the first holding unit;
The joining method is:
A first step of adjusting the horizontal position of the second imaging unit by moving the second holding unit in the horizontal direction by the moving mechanism;
Then, while moving the second holding unit in the horizontal direction by the moving mechanism, the surface of the second substrate held by the second holding unit is imaged by the first imaging unit, and the first imaging unit A second step of adjusting the horizontal position of the second holding unit by the moving mechanism after imaging the surface of the first substrate held by one holding unit by the second imaging unit;
And a third step of joining the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion so as to face each other. And joining method.
前記第2の工程では、
前記第1の撮像部のマクロレンズを用いて第2の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を粗調節し、
その後、前記第1の撮像部のマイクロレンズを用いて第2の基板の表面を撮像すると共に、前記第2の撮像部のマイクロレンズを用いて第1の基板の表面を撮像した後、前記移動機構によって前記第2の保持部の水平方向位置を微調節することを特徴とする、請求項6に記載の接合方法。 The first imaging unit and the second imaging unit each include a macro lens and a micro lens,
In the second step,
After imaging the surface of the second substrate using the macro lens of the first imaging unit, coarse adjustment of the horizontal position of the second holding unit by the moving mechanism,
Thereafter, the surface of the second substrate is imaged using the microlens of the first imaging unit, the surface of the first substrate is imaged using the microlens of the second imaging unit, and then the movement is performed. The joining method according to claim 6, wherein the horizontal position of the second holding portion is finely adjusted by a mechanism.
前記第1の高さから前記第3の高さまでの鉛直方向距離は、前記第1の撮像部と前記第2の撮像部の焦点距離に基づいて設定されることを特徴とする、請求項6又は7に記載の接合方法。 In the first step, the second step, and the third step, the second holding unit is vertically moved upward in stages at the first height, the second height, and the third height, respectively. Is done by moving to
The vertical distance from the first height to the third height is set based on a focal length between the first imaging unit and the second imaging unit. Or the joining method of 7.
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