JP2015149339A - Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015149339A JP2015149339A JP2014020280A JP2014020280A JP2015149339A JP 2015149339 A JP2015149339 A JP 2015149339A JP 2014020280 A JP2014020280 A JP 2014020280A JP 2014020280 A JP2014020280 A JP 2014020280A JP 2015149339 A JP2015149339 A JP 2015149339A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- temperature
- unit
- bonding
- semiconductor device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus.
従来、一対の基板を接合して製造される半導体装置がある。例えば、裏面照射型のイメージセンサは、第1の基板におけるフォトダイオード等の半導体素子が形成された側の表面と、支持基板となる第2の基板の表面とが接合された後、第1の基板の裏面側が研磨されることによりフォトダイオードの受光面が形成されて製造される。 Conventionally, there is a semiconductor device manufactured by bonding a pair of substrates. For example, the back-illuminated image sensor includes a first substrate on which a surface of a first substrate on which a semiconductor element such as a photodiode is formed is bonded to a surface of a second substrate serving as a support substrate. The light receiving surface of the photodiode is formed by polishing the back side of the substrate.
互いに接合される一対の基板は、接合面となる表面が親水化処理されることによって活性化され、その後、洗浄および乾燥が行われた後に接合されることによって、接着剤などを用いずに直接接合される。 The pair of substrates to be bonded to each other is activated by hydrophilizing the surfaces to be bonded surfaces, and then bonded after being washed and dried, so that it is directly used without using an adhesive or the like. Be joined.
しかしながら、接合される一対の基板は、洗浄および乾燥が行われる工程において、温度が低下して接合面の温度分布が不均一になり、接合面に歪みが生じることがある。そして、かかる接合面の歪みは、一対の基板が接合されて製造される半導体装置の歩留まりを低下させる原因の一つとなる。 However, in a process in which a pair of substrates to be bonded is cleaned and dried, the temperature is lowered, the temperature distribution on the bonding surface becomes non-uniform, and the bonding surface may be distorted. Such distortion of the bonding surface is one of the causes of reducing the yield of a semiconductor device manufactured by bonding a pair of substrates.
本発明の一つの実施形態は、一対の基板が接合されて製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができる半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装置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 semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus capable of improving the yield of a semiconductor device manufactured by bonding a pair of substrates.
本発明の一つの実施形態によれば、半導体装置の製造方法が提供される。実施形態に係る半導体装置の製造方法では、接合される一対の基板の接合面となる各表面に対して親水化処理を行う。前記親水化処理が行われた前記各表面同士が接合される前までの期間に、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板を所定温度に温調する。そして、少なくとも一方の基板が前記所定温度に温調された前記一対の基板を接合する。 According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a semiconductor device is provided. In the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment, a hydrophilic treatment is performed on each surface to be a bonding surface of a pair of substrates to be bonded. In a period until the surfaces subjected to the hydrophilic treatment are bonded to each other, at least one of the pair of substrates is temperature-controlled to a predetermined temperature. Then, at least one of the substrates is bonded to the pair of substrates whose temperature is adjusted to the predetermined temperature.
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る半導体装置の製造装置(以下、単に「製造装置」と記載する)および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、かかる実施形態により本発明が限定されるものではない。なお、以下の説明中における「温調」とは、温度の調整を意味する。 Exemplary embodiments of a semiconductor device manufacturing apparatus (hereinafter, simply referred to as “manufacturing apparatus”) and a semiconductor device manufacturing method will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In the following description, “temperature control” means temperature adjustment.
図1は、実施形態に係る製造装置1の構成を示す平面視による模式図である。製造装置1は、第1の基板と第2の基板とを接合して半導体装置を製造する装置であり、例えば、裏面照射型のイメージセンサの製造に用いられる。なお、製造装置1によって製造される半導体装置は、裏面照射型のイメージセンサに限定されるものではない。
図1に示すように、製造装置1は、搬送室2と、搬送室2に連設される第1の載置台3と、第2の載置台4と、第3の載置台5と、親水化処理部6と、温調洗浄乾燥部7と、温調位置合せ部8と、搬送室2の外部に設けられる制御部10とを備える。
As shown in FIG. 1, the
第1の載置台3には、接合前の第1の基板W1が複数枚収納された搬入用FOUP(Front Opening Unified Pod)11が載置される。第2の載置台4には、接合前の第2の基板W2が複数枚収納された搬入用FOUP12が載置される。
On the first mounting table 3, a loading FOUP (Front Opening Unified Pod) 11 on which a plurality of first substrates W1 before bonding are stored is mounted. On the second mounting table 4, a
ここで、第1の基板W1は、例えば、表面側に多層配線層や複数のフォトダイオードなどの半導体素子が順次積層されたSOI(Silicon On Insulator)基板である。なお、第1の基板W1は、SOI基板に限定されるものではなく、シリコン基板などの任意の半導体基板であってもよい。また、第2の基板W2は、例えば、シリコン基板である。以下、第1の基板W1と第2の基板W2とを区別しない場合には、単に基板Wと記載する。 Here, the first substrate W1 is, for example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which semiconductor elements such as a multilayer wiring layer and a plurality of photodiodes are sequentially stacked on the surface side. Note that the first substrate W1 is not limited to the SOI substrate, and may be any semiconductor substrate such as a silicon substrate. Further, the second substrate W2 is, for example, a silicon substrate. Hereinafter, when the first substrate W1 and the second substrate W2 are not distinguished, they are simply referred to as the substrate W.
搬送室2は、一定以上の空気清浄度が確保されるようにコンタミネーションコントロールが行われるクリーンルームである。搬送室2内には、ロボット14が設けられる。ロボット14は、基部15と、第1アーム16と、第2アーム17と、第3アーム18と、エンドエフェクタ19とを備える。
The
第1アーム16は、基端部が基部15に対して昇降および回転自在に連結される。第2アーム17は、基端部が第1アーム16の先端部に対して回転自在に連結される。第3アーム18は、基端部が第2アーム17の先端部に対して回転自在に連結される。なお、第1アーム16、第2アーム17、第3アーム18は、それぞれ、ロボット14の設置面と平行な平面内で回転する。
The
エンドエフェクタ19は、基板Wを把持するロボットハンドであり、基端部が第3アーム18の先端部に対して回転自在に連結される。なお、エンドエフェクタ19は、第3アーム18の延伸方向に延びる仮想線を回転軸として回転する。これにより、エンドエフェクタ19は、把持した基板Wの表裏を反転させることができる。
The
かかるロボット14は、搬送室2の内部で基板Wの搬送を行う。具体的には、ロボット14は、搬入用FOUP11,12から親水化処理部6へ基板Wを搬送し、親水化処理部6から温調洗浄乾燥部7へ基板Wを搬送する。
The
さらに、ロボット14は、温調洗浄乾燥部7から温調位置合せ部8へ基板Wを搬送し、温調位置合せ部8から接合部9へ基板Wを搬送し、接合部9から搬出用FOUP13へ基板Wを搬送する。
Further, the
親水化処理部6は、搬入される基板Wの接合面となる表面を親水化処理することによって活性化させる処理部である。親水化処理部6の構成の一例については、図2を参照して後述する。
The
温調洗浄乾燥部7は、親水化処理が施された基板Wの洗浄および乾燥を行う処理部である。かかる温調洗浄乾燥部7は、基板Wの洗浄処理を行った後、基板Wの乾燥処理中に基板Wを所定温度に温調する。このとき、温調洗浄乾燥部7は、基板Wの表面における温度分布が均一に所定温度となるように、基板Wの温調を行う。
The temperature control cleaning /
これにより、温調洗浄乾燥部7は、例えば、洗浄処理によって基板Wの温度が低下したとしても、基板Wの乾燥処理中に基板Wの表面全体の温度を均一に所定温度まで上昇させることができる。したがって、製造装置1によれば、洗浄処理による温度低下に起因して基板Wに歪みが生じることを抑制することができる。
As a result, even if the temperature of the substrate W is lowered by the cleaning process, for example, the temperature-controlled cleaning /
ここでの所定温度は、例えば、製造装置1によって第1の基板W1と第2の基板W2とを接合した後に、第1の基板W1および第2の基板W2のうち、少なくとも一方の基板Wに対してフォトリソグラフィ処理が行われる処理室内の温度と略同一の温度である。より具体的には、所定温度は、例えば、23℃〜27℃であり、好ましくは、25℃である。なお、温調洗浄乾燥部7の構成の一例については、図3を参照して後述する。
The predetermined temperature is, for example, applied to at least one of the first substrate W1 and the second substrate W2 after the first substrate W1 and the second substrate W2 are bonded by the
温調位置合せ部8は、温調洗浄乾燥部7によって乾燥された基板Wを回転させ、基板Wの外周部に予め設けられるノッチのロボット14に対する位置を所定の位置に合わせる処理部である。かかる調温位置合せ部8は、ノッチの位置を合わせる処理中に、基板Wを所定温度に温調する。
The temperature adjustment
このとき、温調位置合せ部8は、基板Wの表面における温度分布が均一に所定温度となるように、基板Wの温調を行う。なお、ここでの所定温度は、前述した所定温度と同様に、23℃〜27℃であり、好ましくは、25℃である。
At this time, the temperature
これにより、温調位置合せ部8は、基板Wが温調洗浄乾燥部7から温調位置合せ部8へ搬送されるまでの期間に、基板Wの温度が所定温度未満まで低下した場合、基板Wの表面全体の温度を均一に所定温度まで上昇させることができる。これによっても、温度低下に起因して基板Wに歪みが生じることを抑制することができる。
As a result, the temperature adjustment
なお、温調位置合せ部8によって温調された基板Wは、次に、ロボット14によって接合部9へ搬送されるが、搬送中の温度低下は無視できる程度である。具体的には、温調洗浄乾燥部7と温調位置合せ部8とは、搬送室2を挟んで対向した位置に設けられる。これに対して、温調位置合せ部8と接合部9とは隣設される。
Note that the substrate W whose temperature has been adjusted by the temperature adjustment
つまり、温調位置合せ部8から接合部9までの基板Wの搬送距離は、温調洗浄乾燥部7から温調位置合せ部8までの基板Wの搬送距離よりも短い。このため、温調位置合せ部8から接合部9までの搬送中における基板Wの温度低下は無視できる程度となる。
That is, the transport distance of the substrate W from the temperature adjustment
したがって、製造装置1によれば、温度低下に起因した歪みを抑制した基板Wを接合部9へ搬入することができる。なお、温調位置合せ部8は、温調洗浄乾燥部7から搬入された基板Wの温度が所定温度である場合には、基板Wの温調を行うことはない。かかる温調位置合せ部8の構成の一例については、図4を参照して後述する。
Therefore, according to the
接合部9は、ロボット14によって搬入される第1の基板W1と第2の基板W2とを接合させる処理部である。かかる接合部9には、前述したように、表面全体の温度分布が均一に所定温度となるよう調温されて歪みが抑制された基板Wが搬入される。したがって、接合部9は、基板Wの歪みによる接合不良を生じさせることなく、第1の基板W1と第2の基板W2とを接合させることによって、歩留まりを向上させることができる。
The
しかも、接合部9へ搬入される基板Wは、後にリソグラフィ処理が行われる処理室内の温度と略同一の温度に温調される。このため、基板Wは、接合後に様々な処理が施されて熱膨張や収縮したとしても、リソグラフィ処理が行われる工程では、接合時点の形状となる。つまり、接合後の基板Wは、リソグラフィ処理が行われる場合に、接合時の歪みのない形状に戻る。
In addition, the temperature of the substrate W carried into the
したがって、製造装置1によれば、例えば、後のリソグラフィ処理によって、半導体装置に様々なパターンを形成する場合に、パターンの合わせズレが発生することを抑制することによって、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。なお、接合部9の構成の一例については、図5を参照して後述する。
Therefore, according to the
制御部10は、予め記憶されたプログラムを実行することによって、製造装置1全体の動作を制御する処理部であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)である。制御部10は、通信用のバス10aを介して、ロボット14、親水化処理部6、温調洗浄乾燥部7、温調位置合せ部8、および接合部9と接続される。
The
そして、制御部10は、バス10aを介して、ロボット14、親水化処理部6、温調洗浄乾燥部7、温調位置合せ部8、および接合部9のそれぞれに制御信号を出力することによって、製造装置1全体の動作を制御する。制御部10が実行する処理の一例については、図8を参照して後述する。
And the
次に、図2を参照して、親水化処理部6の構成および動作の一例について説明する。図2は、実施形態に係る親水化処理部6の構成および動作の一例を示す説明図である。図2に示すように、親水化処理部6は、チャンバ61と、高周波電源64とを備える。なお、図2には、チャンバ61内部の構成を説明するために、チャンバ61を鉛直方向に切断した親水化処理部6の側面を模式的に示している。
Next, an example of the configuration and operation of the
チャンバ61は、反応性ガスG1をチャンバ61内部に導入するための吸気孔61aと、反応性ガスG1をチャンバ61外部へ排気するための排気孔61bとを備える。また、チャンバ61の内部には、基板Wが搬入されて載置される下部電極62と、下部電極62に対して対向配置される上部電極63とが設けられる。下部電極62および上部電極63は、チャンバ61の外部で高周波電源64を介して接続される。また、上部電極63は、グランド65に接続される。
The
かかる親水化処理部6には、ロボット14によって、搬入用FOUP11,12から取り出された接合前の基板Wがチャンバ61の内部へ搬入されて、下部電極62上に載置される。このとき、ロボット14は、後に接合面となる側の表面が上側となるように基板Wを下部電極62上に載置する。
In the
その後、親水化処理部6は、吸気孔61aからチャンバ61内への反応性ガスG1の導入と、排気孔61からチャンバ61外への反応性ガスG1の排気とを並行して行いながら、高周波電源64によって下部電極62および上部電極63へ高周波電圧を印加する。ここで、反応性ガスG1は、例えば、酸素ガス、窒素ガス、または、これらのガスを主成分とする混合ガスである。
Thereafter, the
反応性ガスG1は、高周波電源64によって下部電極62および上部電極63へ高周波電圧が印加されると、チャンバ61内でプラズマ化する。そして、プラズマ中の正イオン60は、下部電極62側へ引き寄せられて、基板Wの表面に衝突する。
The reactive gas G1 is turned into plasma in the
これにより、基板Wは、表面に水酸基(OH基)が付着して親水化処理され、表面が活性化した状態となる。親水化処理が施された基板Wは、ロボット14によって温調洗浄乾燥部7へ搬送される。なお、ここでは、基板Wの表面へプラズマを衝突させることによって親水化処理を行う場合について説明したが、親水化処理部6は、基板Wの表面をウェットエッチングすることによって親水化処理する構成であってもよい。
Thereby, the substrate W is in a state where the surface is activated by the hydroxyl group (OH group) adhering to the surface and being hydrophilized. The substrate W that has been subjected to the hydrophilic treatment is transported to the temperature-controlled washing and drying
次に、図3を参照して、温調洗浄乾燥部7の構成および動作の一例について説明する。図3は、実施形態に係る温調洗浄乾燥部7の構成および動作の一例を示す説明図である。
Next, with reference to FIG. 3, an example of a structure and operation | movement of the temperature control washing |
図3に(a)で示すように、温調洗浄乾燥部7は、ウェハステージ71と、駆動部72と、洗浄液供給部73と、ガス供給部74と、温調部75と、吐出部76と、配管77と、温度センサ78とを備える。洗浄液供給部73と吐出部76との間、ガス供給部74と温調部75との間、および温調部75と吐出部76との間は、それぞれ配管77によって接続される。
As shown in FIG. 3A, the temperature control cleaning /
また、洗浄液供給部73と吐出部76とを接続する配管77の中途部には、配管77を開閉するバルブB1が設けられる。また、温調部75と吐出部76とを接続する配管77の中途部には、配管77を開閉するバルブB2が設けられる。なお、バルブB1,B2は、基板Wの洗浄乾燥を行わない期間では閉塞される。
A valve B1 that opens and closes the
かかる温調洗浄乾燥部7には、親水化処理済みの基板Wがロボット14によって搬入されてウェハステージ71に載置される。このとき、ロボット14は、後に接合面となる基板Wの表面を上にしてウェハステージ71に載置する。
The temperature-controlled cleaning /
温調洗浄乾燥部7は、基板Wの洗浄乾燥を行う場合、図3に(a)で示すように、まず、ウェハステージ71によって基板Wを吸着保持する。その後、温調洗浄乾燥部7は、ウェハステージ71に連結されるシャフトを駆動部72によって回転駆動させ、ウェハステージ71とともに基板Wを回転させる。
When cleaning / drying the substrate W, the temperature control cleaning /
続いて、温調洗浄乾燥部7は、図3に(b)で示すように、バルブB1を開放し、洗浄液供給部73から配管77を介して吐出部76へ基板W洗浄用の洗浄液Cを供給させる。ここでの洗浄液Cは、例えば、酸、塩基および純水のうち、少なくとも1種類を含む薬液である。これにより、吐出部76から基板Wの表面へ洗浄液Cが吹き付けられ、基板Wの洗浄が行われる。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, the temperature controlled cleaning /
温調洗浄乾燥部7は、基板Wの洗浄が完了すると、図3に(c)で示すように、バルブB1を閉塞してバルブB2を開放する。そして、温調洗浄乾燥部7は、ガス供給部74から配管77を介して温調部75へ基板乾燥用のガスG2を供給させる。基板乾燥用のガスG2は、例えば、窒素ガスである。なお、基板乾燥用のガスG2は、酸素ガスや清浄な空気など、他の任意の気体であってもよい。
When the cleaning of the substrate W is completed, the temperature adjustment cleaning /
続いて、温調洗浄乾燥部7は、ガス供給部74から供給されるガスG2を温調部75によって温調し、配管77を介して吐出部76へ供給する。これにより、吐出部76から基板Wの表面全体へ均一にガスG2が吹き付けられ、基板Wの乾燥が行われる。
Subsequently, the temperature control cleaning /
このとき、温調部75は、基板W表面の温度に応じてガスG2の温調を行う。具体的には、温調洗浄乾燥部7では、基板Wの洗浄前および洗浄中に、温度センサ78によって基板Wの温度を検出する。
At this time, the
この温度センサ78は、例えば、基板Wから放射される赤外線を分析することによって、基板W表面の温度を検出するサーモグラフィ装置であり、検出した基板W表面の温度に関する情報を温調部75へ出力する。
The
そして、温調部75は、温度センサ78から入力される基板W表面の温度に関する情報に応じてガスG2の温調を行う。例えば、温調部75は、基板W表面の温度が所定温度の一例である25℃未満であった場合、ガスG2を30℃〜40℃に温調し、吐出部76へ供給する。このように、温調洗浄乾燥部7は、基板Wに温調した気体(ここでは、ガスG2)を接触させることによって、基板Wの温調および乾燥を行う。乾燥および温調が完了した基板Wは、ロボット14によって温調位置合せ部8へ搬送される。
The
なお、ここでは、吐出部76が洗浄液CおよびガスG2の吐出用として兼用される場合について説明したが、吐出部76は、洗浄液C吐出用と、ガスG2吐出用とにそれぞれ設けられてもよい。
Here, the case where the
かかる場合、ガスG2吐出専用の吐出部76は、基板Wの中央部へ吐出するガスG2の量よりも、基板Wの外周部へ吐出するガスG2の量が大きくなる構成とする。これにより、基板W全体をより均一に所定温度となるよう温調することができる。
In such a case, the
具体的には、ウェハステージ71に載置されて回転する基板Wは、駆動部72で発生する熱によって中央部の温度が外周部よりも高くなることがある。かかる場合に、基板Wの中央部よりも外周部へ吐出するG2の量が大きいガスG2吐出専用の吐出部76を設けることによって、基板W全体をより均一に所定温度となるよう温調することができる。
Specifically, the substrate W that is placed on the
次に、図4を参照して、温調位置合せ部8の構成および動作の一例について説明する。図4は、実施形態に係る温調位置合せ部8の構成および動作の一例を示す説明図である。図4に示すように、温調位置合せ部8は、基板Wを吸着保持するウェハステージ81と、ウェハステージ81を回転させる駆動部82と、ウェハステージ81の外周部上面に対して対向配置されるノッチ検出部83とを備える。
Next, an example of the configuration and operation of the temperature adjustment
なお、ウェハステージ81は、例えば、基板Wが載置される上面の光反射率が、基板W表面の光反射率よりも低い材料によって形成される。また、ノッチ検出部83は、レーザ光Lを投光し、反射してきたレーザ光Lの受光強度に応じてノッチWnを検出する光学センサである。
The
さらに、温調位置合せ部8は、ウェハステージ81を温調する温調部84と、ウェハステージ81の上面に対して対向配置される温度センサ85とを備える。なお、温度センサ85は、例えば、図3に示す温度センサ78と同様のサーモグラフィ装置である。
Further, the temperature adjustment
かかる温調位置合せ部8には、温調洗浄乾燥部7によって乾燥および温調が行われた基板Wがロボット14によって搬入されてウェハステージ81に載置される。そして、温調位置合せ部8は、ウェハステージ81上に基板Wが載置されると、まず、ウェハステージ81によって基板Wを吸着保持する。
A substrate W that has been dried and temperature-controlled by the temperature-control washing /
その後、温調位置合せ部8は、ノッチ検出部83によるレーザ光Lの投光および受光を開始させる。そして、温調位置合せ部8は、ウェハステージ81に連結されるシャフトを駆動部82によって回転駆動させ、ウェハステージ81とともに基板Wを回転させる。
Thereafter, the temperature
ここで、図4に示すように、ノッチWnは、基板Wの外周部の1箇所に予め設けられる切欠である。かかる切欠は、基板Wの結晶方位を基準とした位置に設けられる。そして、前述のように、ウェハステージ81は、基板Wが載置される上面の光反射率が、基板W表面の光反射率よりも低い材料によって形成される。
Here, as shown in FIG. 4, the notch Wn is a notch provided in advance at one place on the outer peripheral portion of the substrate W. Such a notch is provided at a position based on the crystal orientation of the substrate W. As described above, the
このため、ノッチ検出部83は、基板Wの回転中に受光するレーザ光Lの受光強度が低下した場合に、ノッチWnを検出し、その旨を示す信号を駆動部82へ出力する。駆動部82は、ノッチ検出部83からノッチWnを検出したことを示す信号が入力されると、ウェハステージ81の回転を停止させる。これにより、温調位置合せ部8は、ロボット14に対するノッチWnの位置を所定の位置に合わせることができる。
Therefore, the
さらに、温調位置合せ部8は、基板Wが搬入されてからノッチWnの位置合せが行われ、その後、基板Wが搬出されるまでの期間に、温調部84によって基板Wの温度を所定温度に温調する。具体的には、温調部84は、温度センサ85から入力される基板Wの温度に関する情報に応じて、ウェハステージ81を温調することによって、ウェハステージ81に載置される基板Wを所定温度に温調する。
Further, the temperature adjustment
なお、温調部84がウェハステージ81を温調する構成としては、任意の構成を用いることが可能である。例えば、ウェハステージ81の内部全体に電熱線をはり巡らせて埋設しておき、温調部84から電熱線へ電流を供給することによってウェハステージ81を温調する構成であってもよい。
It should be noted that any configuration can be used as a configuration in which the
また、例えば、ウェハステージ81の内部に管をはり巡らせて埋設しておき、温調部84からウェハステージ81内部の管へ温調した流体を供給して循環させることによって、ウェハステージ81を温調する構成であってもよい。
In addition, for example, a tube is embedded inside the
ノッチWnの位置合せおよび温調が完了した基板Wは、ロボット14によって接合部9へ搬送される。このように、温調位置合せ部8は、基板Wに温調された固体(ここでは、ウェハステージ81)を接触させることによって、基板Wが接合部9へ向けて搬出される直前まで、基板Wを所定温度に保つことができる。
The substrate W on which the alignment and temperature adjustment of the notch Wn has been completed is transferred to the joint 9 by the
次に、図5および図6を参照して、接合部9の構成および動作の一例について説明する。図5は、実施形態に係る接合部9の構成の一例を示す説明図であり、図6は、実施形態に係る接合部9の動作の一例を示す説明図である。
Next, with reference to FIG. 5 and FIG. 6, an example of a structure and operation | movement of the
図5に示すように、接合部9は、第1の基板W1が載置されるウェハステージ91と、第2の基板W2における外周部下面を支持する複数の支持部92と、ウェハステージ91の上面中央に対して対向配置される加圧子93とを備える。なお、図5には、2個の支持部92を図示しているが、支持部92は、少なくとも3個以上設けられる。
As shown in FIG. 5, the
支持部92は、ウェハステージ91の周囲に立設される複数本のガイド94に対して、昇降および進退自在に摺動する摺動体95の先端に設けられる。つまり、支持部92は、ウェハステージ91が設置される設置面の法線と平行な方向に昇降可能であり、支持する第2の基板W2の径方向へ進退可能である。また、加圧子93は、ウェハステージ91が設置される設置面の法線と平行な方向に昇降可能である。
The
かかる接合部9には、ロボット14によって温調位置合せ部8から第1の基板W1および第2の基板W2が搬入される。ロボット14は、図6に(a)で示すように、第1の基板W1をウェハステージ91上に載置する。このとき、ロボット14は、後に接合面となる側の表面、つまり親水化処理が施された方の表面を上にして第1の基板W1をウェハステージ91に載置する。
The first substrate W <b> 1 and the second substrate W <b> 2 are carried into the
さらに、ロボット14は、第2の基板W2を支持部92によって支持させる。このとき、ロボット14は、後に接合面となる側の表面、つまり親水化処理が施された方の表面を下にして、支持部92によって第2の基板W2を保持させる。これにより、第1の基板W1および第2の基板W2は、僅かな間隔をあけて互いに対向した状態となる。
Further, the
その後、接合部9は、支持部92によって第2の基板W2を支持させた状態で、加圧子93を降下させ、加圧子93によって第2基板W2の中央を押圧させる。これにより、図6に(b)で示すように、第2の基板W2の下面中央部が第1の基板W1の上面中央部へ接合される。
Thereafter, in the state where the second substrate W2 is supported by the
その後、図6に(c)で示すように、接合部9は、支持部92を第2の基板W2の外周よりも外側まで後退させる。これにより、第1の基板W1および第2の基板W2の接合は、第1の基板W1および第2の基板W2の中央部から周縁部へ向けて同心円状に進展していき、図6に(d)で示すように、第1の基板W1および第2の基板W2の外周部まで到達する。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the
最後に、接合部9は、第1の基板W1および第2の基板W2に対して所定の熱処理を施す。これによって、第1の基板W1および第2の基板W2の接合力が増大し、第1の基板W1および第2の基板W2の直接接合が完了する。なお、直接接合の仕組みについては、図7を参照して後述する。
Finally, the
かかる接合部9は、前述したように、直前まで所定温度に温調されていた第1の基板W1および第2の基板W2が搬入されるので、温度低下に起因した歪みが抑制された状態で、第1の基板W1と第2の基板W2とを接合することができる。したがって、製造装置1によれば、一対の基板Wを接合して製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
As described above, since the first substrate W1 and the second substrate W2 that have been temperature-controlled until just before are loaded into the
次に、図7を参照して、第1の基板W1と第2の基板W2との接合の仕組みについて説明する。図7は、実施形態に係る第1の基板W1と第2の基板W2との接合の仕組みを示す説明図である。 Next, with reference to FIG. 7, a mechanism for joining the first substrate W1 and the second substrate W2 will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a bonding mechanism between the first substrate W1 and the second substrate W2 according to the embodiment.
図7に(a)で示すように、第1の基板W1および第2の基板W2の接合面となる表面に対して親水化処理を行うと、各接合面には水酸基が付着する。かかる状態で、第1の基板W1と第2の基板W2とを当接させると、図7に(b)で示すように、各接合面の水酸基が結合手として機能し、第1の基板W1と第2の基板W2との間に水素結合層が形成される。 As shown in FIG. 7A, when a hydrophilic treatment is performed on the surfaces to be the bonding surfaces of the first substrate W1 and the second substrate W2, hydroxyl groups adhere to each bonding surface. In this state, when the first substrate W1 and the second substrate W2 are brought into contact with each other, as shown in FIG. 7B, the hydroxyl groups on the respective bonding surfaces function as bonds, and the first substrate W1. And a second substrate W2 form a hydrogen bonding layer.
その後、第1の基板W1および第2の基板W2に対して、例えば、100℃程度で熱処理を行うと、図7に(c)で示すように、水素結合層から水分子が蒸発する。これにより図7に(d)で示すように、第1の基板W1および第2の基板W2の各接合面におけるシリコン原子同士が酸素原子を介して化学結合して、第1の基板W1と第2の基板W2とが強固に接合される。 Thereafter, when heat treatment is performed on the first substrate W1 and the second substrate W2 at, for example, about 100 ° C., water molecules are evaporated from the hydrogen bonding layer as shown in FIG. 7C. As a result, as shown in FIG. 7D, silicon atoms at the bonding surfaces of the first substrate W1 and the second substrate W2 are chemically bonded via oxygen atoms, and the first substrate W1 and the first substrate W1 The second substrate W2 is firmly bonded.
次に、図8を参照して、制御部10が実行する処理について説明する。図8は、実施形態に係る製造装置1の制御部10が実行する処理を示すフローチャートである。図8に示すように、制御部10は、まず、ロボット14によって、搬入用FOUP11,12から親水化処理部6へ基板Wを移送させる(ステップS101)。
Next, processing executed by the
続いて、制御部10は、親水化処理部6によって基板Wの親水化処理を行わせる(ステップS102)。その後、制御部10は、ロボット14によって、親水化処理部6から温調洗浄乾燥部7へ基板Wを移送させる(ステップS103)。続いて、制御部10は、温調洗浄乾燥部7によって、基板Wの洗浄処理を行わせ(ステップS104)、その後、温調洗浄乾燥部7によって、基板Wの温調乾燥処理を行わせる(ステップS105)。
Subsequently, the
続いて、制御部10は、ロボット14によって、温調洗浄乾燥部7から温調位置合せ部8へ基板Wを移送させる(ステップS106)。そして、制御部10は、温調位置合せ部8によって、基板Wの温調位置合せ処理を行わせる(ステップS107)。
Subsequently, the
続いて、制御部10は、ロボット14によって、温調位置合せ部8から接合部9へ基板Wを移送させ(ステップS108)、接合部9によって、基板Wの接合処理を行わせる(ステップS109)。最後に、制御部10は、ロボット14によって、接合部9から搬出用FOUP13へ基板Wを移送させて(ステップS110)、処理を終了する。
Subsequently, the
上述してきたように、実施形態に係る半導体装置の製造方法では、接合される一対の基板表面の親水化処理が完了してから、一対の基板が接合されるまでの期間に、基板を所定温度に温調する。 As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment, the substrate is heated to a predetermined temperature during the period from the completion of the hydrophilic treatment of the surfaces of the pair of substrates to be bonded to the bonding of the pair of substrates. Adjust the temperature.
これにより、実施形態に係る半導体装置の製造方法では、温度変化による基板の歪みを抑制した状態で一対の基板同士を接合させることができる。したがって、実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、一対の基板が接合されて製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができる。 Thereby, in the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment, the pair of substrates can be bonded to each other in a state where the distortion of the substrate due to the temperature change is suppressed. Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment, the yield of the semiconductor device manufactured by bonding a pair of substrates can be improved.
なお、上述した実施形態は、一例であり種々の変形が可能である。例えば、製造装置1は、温調洗浄乾燥部7および温調位置合せ部8を備え、親水化処理部6および接合部9を備えない構成であってもよい。かかる場合、製造装置1には、親水化処理後の基板Wが搬入される。
The above-described embodiment is an example, and various modifications can be made. For example, the
そして、製造装置1は、搬入される基板Wに対して洗浄処理および温調乾燥処理を行い、その後、基板Wに対して温調位置合せ処理を行う。温調位置合せ処理が完了した基板Wは、ロボット14によって搬出用FOUP13へ搬出され、その後、別装置にて接合処理が行われる。
Then, the
かかる構成によっても、製造装置1は、接合前の基板Wを所定温度に保つことで、温度変化による基板Wの歪みを抑制した状態で一対の基板W同士を接合させることができ、一対の基板Wが接合されて製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
Even with such a configuration, the
また、温調洗浄乾燥部7の構成は、図3に示すものに限定されるものではなく、基板Wに対して温調された流体を接触させて基板Wの温調を行うものであれば、他の構成であってもよい。例えば、温調乾燥洗浄部7は、洗浄液供給部73から供給される洗浄液Cの温度を温調する温調部をさらに備える構成であってもよい。
Moreover, the structure of the temperature control washing |
かかる構成によれば、温調洗浄乾燥部7は、温調された洗浄液によって基板Wを洗浄することによって、洗浄中の基板Wの温度変化(温度低下)を低減することができる。なお、温調洗浄乾燥部7は、洗浄液Cの温度を温調する温調部を備える場合、ガスG2を温調する温調部75を備えない構成であってもよい。
According to this configuration, the temperature-controlled cleaning /
また、温調位置合せ部8の構成は、図4に示す構成に限定されるものではなく、基板Wに対して温調された固体を接触させて基板Wの温調を行う構成であれば、他の構成であってもよい。例えば、温調位置合せ部8は、ウェハステージ81に載置されて回転中の基板Wの上面に載置されるシートと、シートを温調する温調部をさらに備えてもよい。
Further, the configuration of the temperature adjustment
なお、かかる構成とする場合、温調位置合せ部8は、図4に示す温調部84を備えない構成であってもよい。かかる構成によっても、温調位置合せ部8は、基板Wが接合部9へ向けて搬出される直前まで、基板Wを所定温度に保つことによって、一対の基板Wが接合されて製造される半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
In addition, when setting it as this structure, the structure which does not include the
また、図3に示す温度センサ78および図4に示す温度センサ85は、省略することも可能である。かかる場合、温調洗浄乾燥部7は、基板Wの洗浄中に基板Wの温度に関わらず、例えば、前述した所定温度よりも温度が2℃〜3℃高いガスG2を基板Wへ吹き付ける。かかる構成によっても、温調洗浄乾燥部7は、基板Wを適切に温調することができる。
Further, the
また、温調位置合せ部8は、基板Wの温度に関わらず、ウェハステージ81の温度を、例えば、前述した所定温度よりも温度が2℃〜3℃高い温度に保つ。かかる構成によっても、温調位置合せ部8は、基板Wを適切に温調することができる。
In addition, the temperature
また、上述した実施形態では、基板Wに対して、温調された流体や固体を接触させることによって基板Wを温調する場合について説明したが、製造装置1は、例えば、基板Wを電磁波中に晒すことによって温調する構成であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the temperature of the substrate W is controlled by bringing the temperature-controlled fluid or solid into contact with the substrate W has been described. The structure which controls temperature by exposing to may be sufficient.
また、製造装置1は、搬送室2、親水化処理部6、温調洗浄乾燥部7、温調位置合せ部8、および接合部9の全て、もしくは、これらの一部の内部雰囲気温度を空調装置によって温調する構成であってもよい。これらの構成によっても、製造装置1は、基板Wを適切に温調することができる。
In addition, the
また、上述した実施形態では、第1の基板W1および第2の基板W2の双方を温調する場合について説明したが、温調する基板Wは、いずれか一方であってもよい。かかる場合、少なくとも半導体素子が形成された方の第1の基板W1を温調する。これにより、製造装置1によれば、基板Wの温調を行わない他の製造装置よりも、製造する半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
In the above-described embodiment, the case where the temperature of both the first substrate W1 and the second substrate W2 is controlled has been described, but either one of the substrates W to be temperature controlled may be used. In such a case, the temperature of at least the first substrate W1 on which the semiconductor element is formed is controlled. Thereby, according to the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 製造装置、2 搬送室、6 親水化処理部、7 温調洗浄乾燥部、8 温調位置合せ部、9 接合部、11,12 搬入用FOUP、13 搬出用FOUP、14 ロボット、75,84 温調部、W 基板、W1 第1の基板、W2 第2の基板
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記親水化処理が行われた前記各表面同士が接合される前までの期間に、前記一対の基板のうち少なくとも一方の基板を所定温度に温調する工程と、
少なくとも一方の基板が前記所定温度に温調された前記一対の基板を接合する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Performing a hydrophilic treatment on each surface to be a bonding surface of a pair of substrates to be bonded;
Adjusting the temperature of at least one of the pair of substrates to a predetermined temperature in a period before the surfaces subjected to the hydrophilization treatment are bonded to each other;
Bonding the pair of substrates whose at least one substrate is temperature-controlled at the predetermined temperature. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
ことを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: controlling the temperature of the at least one substrate by bringing a temperature-controlled fluid into contact with the substrate.
ことを含む請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: controlling the temperature of the at least one substrate by bringing a temperature-controlled solid into contact with the substrate.
前記親水化処理が行われた前記一対の基板の前記各表面同士が接合された後に、前記少なくとも一方の基板に対してフォトリソグラフィ処理が行われる処理室内の温度と略同一の温度である
ことを含む請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 The predetermined temperature is
After the surfaces of the pair of substrates subjected to the hydrophilization treatment are bonded to each other, the temperature is substantially the same as a temperature in a processing chamber in which a photolithography process is performed on the at least one substrate. The manufacturing method of the semiconductor device of Claim 1 or Claim 2 containing.
前記親水化処理が行われた前記基板の洗浄および乾燥を行うとともに、該基板を所定温度に温調する温調洗浄乾燥部と、
前記洗浄および乾燥が行われた前記基板の位置合せを行うとともに、該基板を所定温度に温調する温調位置合せ部と、
前記位置合せが行われた一対の前記基板を接合する接合部と、
前記親水化処理部、前記温調洗浄乾燥部、前記温調位置合せ部、および前記接合部の動作を制御する制御部と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造装置。 A hydrophilic treatment portion that performs a hydrophilic treatment on each surface to be a joining surface of a pair of substrates to be joined;
Washing and drying the substrate that has been subjected to the hydrophilization treatment, and a temperature control cleaning and drying unit that controls the temperature of the substrate to a predetermined temperature;
While performing the alignment of the substrate that has been washed and dried, a temperature adjustment alignment unit that adjusts the temperature of the substrate to a predetermined temperature;
A bonding portion for bonding the pair of substrates subjected to the alignment;
An apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: the hydrophilization processing unit, the temperature control washing / drying unit, the temperature control positioning unit, and a control unit that controls operations of the bonding unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014020280A JP2015149339A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014020280A JP2015149339A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015149339A true JP2015149339A (en) | 2015-08-20 |
Family
ID=53892506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014020280A Pending JP2015149339A (en) | 2014-02-05 | 2014-02-05 | Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015149339A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017168534A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | Substrate bonding device and substrate bonding method |
WO2017168531A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | Substrate bonding device and substrate bonding method |
JP2017190987A (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 公立大学法人首都大学東京 | Method for manufacturing x-ray optical system base material and x-ray optical system base material |
JP2019204832A (en) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | ボンドテック株式会社 | Component mounting system, substrate bonding system, component mounting method, and substrate bonding method |
-
2014
- 2014-02-05 JP JP2014020280A patent/JP2015149339A/en active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017168534A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | Substrate bonding device and substrate bonding method |
WO2017168531A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | 株式会社ニコン | Substrate bonding device and substrate bonding method |
JPWO2017168534A1 (en) * | 2016-03-28 | 2018-12-13 | 株式会社ニコン | Substrate bonding apparatus and substrate bonding method |
JPWO2017168531A1 (en) * | 2016-03-28 | 2018-12-13 | 株式会社ニコン | Substrate bonding apparatus and substrate bonding method |
US10424557B2 (en) | 2016-03-28 | 2019-09-24 | Nikon Corporation | Substrate bonding apparatus and substrate bonding method |
TWI697938B (en) * | 2016-03-28 | 2020-07-01 | 日商尼康股份有限公司 | Substrate bonding device and substrate bonding method |
JP2017190987A (en) * | 2016-04-12 | 2017-10-19 | 公立大学法人首都大学東京 | Method for manufacturing x-ray optical system base material and x-ray optical system base material |
JP2019204832A (en) * | 2018-05-22 | 2019-11-28 | ボンドテック株式会社 | Component mounting system, substrate bonding system, component mounting method, and substrate bonding method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI823598B (en) | Joining system and joining method | |
KR101430852B1 (en) | Joining system, joining method, program and computer memory media | |
JP5379171B2 (en) | Bonding system, substrate processing system, bonding method, program, and computer storage medium | |
JP6579262B2 (en) | Substrate bonding apparatus and substrate bonding method | |
CN108630569B (en) | Substrate processing apparatus | |
US20110041874A1 (en) | Polymer removing apparatus and method | |
JP6569802B2 (en) | Substrate bonding apparatus and substrate bonding method | |
JP5538282B2 (en) | Joining apparatus, joining method, program, and computer storage medium | |
JP2015149339A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and apparatus of manufacturing semiconductor device | |
JP6317933B2 (en) | Bonded substrate manufacturing apparatus and bonded substrate manufacturing method | |
WO2013011806A1 (en) | Bonding system, substrate processing system, and bonding method | |
US20200357674A1 (en) | Robot hand, wafer transfer robot, and wafer transfer apparatus | |
JP5540533B2 (en) | Manufacturing apparatus for manufacturing semiconductor device, substrate bonding method, and manufacturing method for manufacturing semiconductor device | |
EP1630858B1 (en) | Substrate processing system | |
US20130146228A1 (en) | Separation apparatus, separation system, and separation method | |
WO2018159193A1 (en) | Substrate processing device and substrate processing method | |
KR20220113440A (en) | Substrate cleaning system and substrate cleaning method | |
WO2014045803A1 (en) | Bonding system, bonding method, and computer storage medium | |
TW201517115A (en) | Film forming system | |
JP2019204832A (en) | Component mounting system, substrate bonding system, component mounting method, and substrate bonding method | |
JP2015035583A (en) | Thermal treatment device and film formation system | |
US20100282733A1 (en) | Thermal processing apparatus | |
JP7221413B2 (en) | Bonding system and method for inspecting polymerized substrates | |
TWI686890B (en) | Substrate treatment method and substrate treatment apparatus | |
JP2010207908A (en) | Fabricating apparatus for fabricating semiconductor device and method for fabricating semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20151102 |