CN110349883A - 接合系统和接合方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少在接合后的基板中产生的边缘空隙的接合系统和接合方法。基于本公开的一个方式的接合系统具备表面改性装置、表面亲水化装置、以及接合装置。表面改性装置利用等离子体对第一基板的接合面和第二基板的接合面进行改性。表面亲水化装置使由表面改性装置改性后的第一基板的接合面和第二基板的接合面亲水化。接合装置具有结露抑制气体喷出部，接合装置将由表面亲水化装置亲水化后的第一基板的接合面和第二基板的接合面通过分子间力接合。结露抑制气体喷出部向相向的第一基板的接合面的周缘部与第二基板的接合面的周缘部之间喷出抑制结露的结露抑制气体。

Description

接合系统和接合方法
技术领域
本公开涉及一种接合系统和接合方法。
背景技术
以往，作为将半导体晶圆等基板彼此接合的方法，已知如下一种方法：对基板的进行接合的表面进行改性，使改性后的基板的表面亲水化，通过范德华力和氢键(分子间力)将亲水化后的基板彼此接合(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2017-005058号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够减少在接合后的基板中产生的边缘空隙的技术。
用于解决问题的方案
基于本公开的一个方式的接合系统具备表面改性装置、表面亲水化装置、以及接合装置。表面改性装置利用等离子体对第一基板的接合面和第二基板的接合面进行改性。表面亲水化装置使由所述表面改性装置改性后的所述第一基板的接合面和所述第二基板的接合面亲水化。接合装置具有向相向的所述第一基板的接合面的周缘部与所述第二基板的接合面的周缘部之间喷出抑制结露的结露抑制气体的结露抑制气体喷出部，所述接合装置将由所述表面亲水化装置亲水化后的所述第一基板的接合面与所述第二基板的接合面通过分子间力接合。
发明的效果
根据本公开，能够减少在接合后的基板中产生的边缘空隙。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的接合系统的结构的示意俯视图。
图2是表示实施方式所涉及的接合系统的结构的示意侧视图。
图3是实施方式所涉及的上晶圆和下晶圆的示意侧视图。
图4是表示实施方式所涉及的表面改性装置的结构的示意截面图。
图5是表示实施方式所涉及的接合装置的结构的示意俯视图。
图6是表示实施方式所涉及的接合装置的结构的示意侧视图。
图7是表示实施方式所涉及的接合装置的上卡盘和下卡盘的结构的示意侧视图。
图8是表示实施方式所涉及的接合系统所执行的处理的处理过程的一部分的流程图。
图9是表示实施例1、实施例2和参考例的重叠晶圆的边缘空隙的面积的测量结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本申请公开的接合系统和接合方法的实施方式。此外，本公开并不被以下所示的实施方式所限定。另外，需要留意的是，附图是示意性的，有时各要素的尺寸关系、各要素的比率等与现实情况不同。并且，有时在附图彼此间也包括彼此的尺寸关系、比率不同的部分。
以往，作为将半导体晶圆等基板彼此接合的方法，已知如下一种方法：对基板的进行接合的表面进行改性，使改性后的基板的表面亲水化，通过范德华力和氢键(分子间力)将亲水化后的基板彼此接合。
另一方面，在将亲水化后的基板彼此接合时，有时在接合后的基板的周缘部产生空隙(以下称作边缘空隙。)。当产生所述边缘空隙时，产生了边缘空隙的部分无法作为产品来使用，因此具有成品率下降的风险。
因此，期待减少在接合后的基板产生的边缘空隙。
<接合系统的结构>
首先，参照图1～图3来说明实施方式所涉及的接合系统1的结构。图1是表示实施方式所涉及的接合系统1的结构的示意俯视图，图2是其示意侧视图。另外，图3是实施方式所涉及的上晶圆和下晶圆的示意侧视图。此外，在以下参照的各附图中，为了使说明容易理解，有时示出将铅垂向上设为Z轴的正方向的正交坐标系。
图1所示的接合系统1通过将第一基板W1与第二基板W2接合来形成重叠晶圆T。
第一基板W1例如为在硅晶圆、化合物半导体晶圆等半导体基板上形成有多个电子电路的基板。另外，第二基板W2例如为没有形成有电子电路的裸晶圆。第一基板W1与第二基板W2具有大致相同的直径。此外，在第二基板W2上也可以形成有电子电路。
在以下，将第一基板W1记载为“上晶圆W1”，将第二基板W2记载为“下晶圆W2”。即，上晶圆W1为第一基板的一例，下晶圆W2为第二基板的一例。另外，在将上晶圆W1和下晶圆W2进行统称的情况下，有时记载为“晶圆W”。
另外，在以下，如图3所示，将上晶圆W1的板面中的与下晶圆W2接合的一侧的板面记载为“接合面W1j”，将与接合面W1j相反一侧的板面记载为“非接合面W1n”。另外，将下晶圆W2的板面中的与上晶圆W1接合的一侧的板面记载为“接合面W2j”，将与接合面W2j相反一侧的板面记载为“非接合面W2n”。
如图1所示，接合系统1具备搬入搬出站2和处理站3。搬入搬出站2和处理站3配置为沿X轴正方向按照搬入搬出站2和处理站3的顺序进行排列。另外，搬入搬出站2和处理站3连接为一体。
搬入搬出站2具备载置台10、搬送区域20。载置台10具备多个载置板11。在各载置板11上分别载置以水平状态收容多张(例如25张)基板的盒C1、C2、C3。例如，盒C1为收容上晶圆W1的盒，盒C2为收容下晶圆W2的盒，盒C3为收容重叠晶圆T的盒。
搬送区域20与载置台10的X轴正方向侧相邻地配置。在所述搬送区域20设置有沿Y轴方向延伸的搬送路径21、能够沿该搬送路径21移动的搬送装置22。
搬送装置22不仅能够沿Y轴方向移动，还能够沿X轴方向移动并且能够绕Z轴转动。而且，搬送装置22在载置于载置板11的盒C1～C3与后述的处理站3的第三处理块G3之间进行上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T的搬送。
此外，载置于载置板11的盒C1～C3的个数不限定为图示的个数。另外，在载置板11上除了载置盒C1、C2、C3以外，还可以载置用于回收产生了不良的基板的盒等。
在处理站3中设置具备各种装置的多个处理块、例如三个处理块G1、G2、G3。例如，在处理站3的正面侧(图1的Y轴负方向侧)设置第一处理块G1，在处理站3的背面侧(图1的Y轴正方向侧)设置第二处理块G2。另外，在处理站3的搬入搬出站2侧(图1的X轴负方向侧)设置第三处理块G3。
在第一处理块G1配置利用处理气体的等离子体对上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j进行改性的表面改性装置30。表面改性装置30通过将上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j处的SiO2的键切断使其成为单键的SiO，来将该接合面W1j、W2j改性为之后容易亲水化。
此外，在表面改性装置30中，例如在减压气氛下激励规定的处理气体使该处理气体等离子体化，从而将处理气体离子化。然后，通过将所述处理气体中包含的元素的离子照射于上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j，来对接合面W1j、W2j进行等离子体处理而使其改性。在后文对所述表面改性装置30的详情进行叙述。
在第二处理块G2配置表面亲水化装置40和接合装置41。表面亲水化装置40例如利用纯水使上晶圆W1和下晶圆W2的接合面W1j、W2j亲水化，并且对接合面W1j、W2j进行清洗。
在表面亲水化装置40中，例如一边使保持于旋转卡盘的上晶圆W1或下晶圆W2旋转一边向该上晶圆W1或下晶圆W2上供给纯水。由此，供给到上晶圆W1或下晶圆W2上的纯水在上晶圆W1或下晶圆W2的接合面W1j、W2j上扩散，使得接合面W1j、W2j亲水化。
接合装置41将上晶圆W1与下晶圆W2接合。在后文对所述接合装置41的详情进行叙述。
在第三处理块G3中，如图2所示，按从下到上的顺序分两层设置上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T的传送(TRS)装置50、51。
另外，如图1所示，在由第一处理块G1、第二处理块G2和第三处理块G3包围的区域形成搬送区域60。在搬送区域60中配置搬送装置61。搬送装置61例如具有沿铅垂方向、水平方向及绕铅垂轴移动自如的搬送臂。
所述搬送装置61在搬送区域60内移动，向与搬送区域60相邻的第一处理块G1、第二处理块G2和第三处理块G3内的规定的装置搬送上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T。
另外，接合系统1具备控制装置300。控制装置300控制接合系统1的动作。所述控制装置300例如为计算机，具备未图示的控制部和存储部。在存储部中保存控制接合处理等各种处理的程序。控制部通过读出并且执行存储部中存储的程序来控制接合系统1的动作。
此外，也可以是，所述程序记录在计算机可读取的记录介质中，被从该记录介质安装至控制装置300的存储部中。作为计算机可读取的记录介质，例如具有硬盘(HD)、软盘(FD)、光盘(CD)、磁光盘(MO)、存储卡等。
<表面改性装置的结构>
接着，参照图4来说明表面改性装置30的结构。图4为表示表面改性装置30的结构的示意截面图。
如图4所示，表面改性装置30具有内部能够密闭的处理容器70。在处理容器70的靠搬送区域60(参照图1)侧的侧面形成有上晶圆W1或下晶圆W2的搬入搬出口71，在该搬入搬出口71设置闸阀72。
在处理容器70的内部配置载物台80。载物台80例如为下部电极，例如由铝等导电性材料构成。在载物台80的下方设置多个例如具备马达等的驱动部81。多个驱动部81用于使载物台80升降。
在载物台80与处理容器70的内壁之间配置设置了多个隔板孔的排气环103。通过排气环103，处理容器70内的气氛从处理容器70内被均匀地排出。
载物台80的下表面与由导体形成的供电棒104连接。供电棒104经由例如由隔直电容器等构成的匹配器105来与第一高频电源106连接。在进行等离子体处理时，从第一高频电源106向载物台80施加规定的高频电压。
在处理容器70的内部配置上部电极110。载物台80的上表面与上部电极110的下表面彼此平行，且隔着规定的间隔相向地配置。利用驱动部81来调整载物台80的上表面与上部电极110的下表面之间的间隔。
上部电极110接地，与地电位连接。像这样上部电极110接地，因此能够抑制在进行等离子体处理的过程中对上部电极110的下表面造成损伤。
通过像这样从第一高频电源106向作为下部电极的载物台80施加高频电压，在处理容器70的内部产生等离子体。
在实施方式中，载物台80、供电棒104、匹配器105、第一高频电源106、上部电极110、以及匹配器为使处理容器70内产生处理气体的等离子体的等离子体发生机构的一例。此外，第一高频电源106由上述的控制装置300来控制。
在上部电极110的内部形成有中空部120。中空部120与气体供给管121连接。气体供给管121与内部贮存处理气体、除电用气体的气体供给源122连通。另外，在气体供给管121设置有包括对处理气体、除电用气体的流动进行控制的阀、流量调节部等的供给设备组123。
而且，利用供给设备组123对从气体供给源122供给来的处理气体、除电用气体进行流量控制，该气体经由气体供给管121被导入到上部电极110的中空部120。处理气体例如使用氧气、氮气、氩气等。另外，除电用气体例如使用氮气、氩气等非活性气体。
在中空部120的内部设置有用于促进处理气体、除电用气体的均匀扩散的隔板124。在隔板124上设置有很多小孔。在上部电极110的下表面形成有使处理气体、除电用气体从中空部120向处理容器70的内部喷出的多个气体喷出口125。
在处理容器70形成吸气口130。吸气口130连接于吸气管132，该吸气管132与将处理容器70的内部的气氛减压至规定的真空度的真空泵131连通。
载物台80的上表面、即与上部电极110相向的面为具有比上晶圆W1和下晶圆W2的直径大的直径的俯视圆形的水平面。在所述载物台80的上表面载置载物台罩90，上晶圆W1或下晶圆W2载置于所述载物台罩90的载置部91上。
<接合装置的结构>
接着，参照图5和图6来说明接合装置41的结构。图5为表示实施方式所涉及的接合装置41的结构的示意俯视图，图6为表示实施方式所涉及的接合装置41的结构的示意侧视图。
如图5所示，接合装置41具有内部能够密闭的处理容器190。在处理容器190中的靠搬送区域60侧的侧面形成有上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T的搬入搬出口191，在该搬入搬出口191设置有开闭闸192。
处理容器190的内部由内壁193划分为搬送区域T1和处理区域T2。上述的搬入搬出口191形成于处理容器190的搬送区域T1的侧面。另外，在内壁193也形成上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T的搬入搬出口194。
在搬送区域T1的Y轴负方向侧设置有用于暂时载置上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T的传送器200。传送器200例如形成为两层，能够同时载置上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T中的任意两个。
在搬送区域T1设置搬送机构201。搬送机构201例如具有沿铅垂方向、水平方向及绕铅垂轴移动自如的搬送臂。而且，搬送机构201在搬送区域T1内、或者搬送区域T1与处理区域T2之间搬送上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T。
在搬送区域T1的Y轴正方向侧设置调节上晶圆W1和下晶圆W2在水平方向上的朝向的位置调节机构210。在所述位置调节机构210中，一边使吸附保持于未图示的保持部的上晶圆W1和下晶圆W2旋转一边利用未图示的检测部检测上晶圆W1和下晶圆W2的切口部的位置。
由此，位置调节机构210调节该切口部的位置从而调节上晶圆W1和下晶圆W2在水平方向上的朝向。另外，在搬送区域T1设置使上晶圆W1的表背面反转的反转机构220。
另外，如图6所示，在处理区域T2中设置上卡盘230和下卡盘231。上卡盘230从上方吸附保持上晶圆W1。另外，下卡盘231设置在上卡盘230的下方，从下方吸附保持下晶圆W2。
如图6所示，上卡盘230被支承在设置于处理容器190的顶面的支承构件280。在支承构件280设置对保持于下卡盘231的下晶圆W2的接合面W2j进行拍摄的未图示的上部摄像部。所述上部摄像部与上卡盘230相邻地设置。
另外，如图5和图6所示，下卡盘231被支承在设置于该下卡盘231的下方的第一下卡盘移动部290。第一下卡盘移动部290如后所述使下卡盘231沿水平方向(Y轴方向)移动。另外，第一下卡盘移动部290构成为能够使下卡盘231沿铅垂方向移动自如且绕铅垂轴旋转。
如图5所示，在第一下卡盘移动部290设置有对保持于上卡盘230的上晶圆W1的接合面W1j进行拍摄的未图示的下部摄像部。所述下部摄像部与下卡盘231相邻地设置。
另外，如图5和图6所示，第一下卡盘移动部290安装于一对轨道295，该一对轨道295设置在该第一下卡盘移动部290的下表面侧，沿水平方向(Y轴方向)延伸。第一下卡盘移动部290构成为沿轨道295移动自如。
一对轨道295设置于第二下卡盘移动部296。第二下卡盘移动部296安装于一对轨道297，该一对轨道297设置在该第二下卡盘移动部296的下表面侧，沿水平方向(X轴方向)延伸。
而且，第二下卡盘移动部296构成为沿轨道297移动自如，即，使下卡盘231沿水平方向(X轴方向)移动。此外，一对轨道297设置在设置于处理容器190的底面的载置台298上。
接着，参照图7来说明接合装置41中的上卡盘230和下卡盘231的结构。图7为表示实施方式所涉及的接合装置41的上卡盘230和下卡盘231的结构的示意侧视图。
上卡盘230为大致圆板状，如图7所示，被划分为多个例如三个区域230a、230b、230c。这些区域230a、230b、230c从上卡盘230的中心部朝向周缘部(外周部)按照该顺序设置。区域230a在俯视时具有圆形状，区域230b、230c在俯视时具有环状形状。
如图7所示，在各区域230a、230b、230c分别独立地设置用于吸附保持上晶圆W1的吸引管240a、240b、240c。各吸引管240a、240b、240c分别与不同的真空泵241a、241b、241c连接。像这样，上卡盘230构成为能够按各区域230a、230b、230c的每一个区域设定对上晶圆W1的抽真空。
在上卡盘230的中心部形成沿厚度方向贯通该上卡盘230的贯通孔243。该上卡盘230的中心部与被该上卡盘230吸附保持的上晶圆W1的中心部W1a对应。而且，在贯通孔243中插通基板按压机构250的按压销253。
基板按压机构250设置在上卡盘230的上表面，通过按压销253来按压上晶圆W1的中心部W1a。按压销253设置为能够通过气缸部251和执行部252沿铅垂轴进行直线运动，通过前端部来按压在所述前端部相向的基板(在实施方式中为上晶圆W1)。
具体地说，按压销253在后述的上晶圆W1和下晶圆W2接合时首先成为使上晶圆W1的中心部W1a和下晶圆W2的中心部W2a抵接的起动器。
下卡盘231为大致圆板状，被划分为多个例如两个区域231a、231b。这些区域231a、231b从下卡盘231的中心部朝向周缘部按照这个顺序设置。而且，区域231a在俯视时具有圆形状，区域231b在俯视时具有环状形状。
如图7所示，在各区域231a、231b分别独立地设置有用于吸附保持下晶圆W2的吸引管260a、260b。各吸引管260a、260b分别与不同的真空泵261a、261b连接。像这样，下卡盘231构成为能够按各区域231a、231b的每一个区域设定对下晶圆W2的抽真空。
在下卡盘231的周缘部的多个位置、例如五个位置设置防止上晶圆W1、下晶圆W2和重叠晶圆T从该下卡盘231飞出或者滑落的阻挡构件263。
另外，接合装置41具有向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je和下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je喷出抑制结露的结露抑制气体G的结露抑制气体喷出部270。
在实施方式中，结露抑制气体G例如包括焦耳-汤姆逊效应高并具有抑制结露的效果的He气体、Ar气体、Ne气体、氮气等非活性气体。另外，结露抑制气体G例如也可以包括水分含有量少并具有抑制结露的效果的干燥空气。
结露抑制气体喷出部270具有主体部271、结露抑制气体供给源272、流量调节器273、阀274。主体部271例如具有圆环形状，配置为包围上卡盘230的周缘部。
在主体部271例如设置有环状的配管271a。而且，沿周向均等地配置的多个喷出口271b形成为从所述配管271a朝向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间。
另外，主体部271的配管271a经由流量调节器273和阀274来与结露抑制气体供给源272连通。
而且，利用流量调节器273和阀274对从结露抑制气体供给源272供给来的结露抑制气体G进行流量控制，该气体被导入到配管271a。并且，结露抑制气体G从喷出口271b朝向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出。
另外，在主体部271沿周向均等地在多个位置(例如以30°间隔在十二个位置)形成有多个喷出口271b。由此，结露抑制气体喷出部270能够沿周向大致均等地向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G。
此外，在实施方式中，示出了在主体部271沿周向均等地形成多个喷出口271b的例子，但形成于主体部271的喷出口也可以不是多个。例如，也可以是，在主体部271沿周向形成具有狭缝形状的一个喷出口。
即使为这样的结构，结露抑制气体喷出部270也能够沿周向大致均等地向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G。
另外，在实施方式中示出了结露抑制气体喷出部270配置于上卡盘230的周缘部的例子，但结露抑制气体喷出部270的配置不限于所述的例子。例如，结露抑制气体喷出部270也可以配置于下卡盘231的周缘部。
像这样，实施方式的接合装置41构成为能够通过结露抑制气体喷出部270向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G。
<接合系统所执行的处理>
接着，参照图8来说明实施方式所涉及的接合系统1所执行的处理的详情。图8为表示实施方式所涉及的接合系统1所执行的处理的处理过程的一部分的流程图。此外，基于控制装置300的控制来执行图8所示的各种处理。
首先，将收容有多张上晶圆W1的盒C1、收容有多张下晶圆W2的盒C2、以及空的盒C3载置于搬入搬出站2的规定的载置板11。之后，利用搬送装置22取出盒C1内的上晶圆W1，搬送至处理站3的第三处理块G3的传送装置50。
接着，利用搬送装置61将上晶圆W1搬送至第一处理块G1的表面改性装置30。此时，闸阀72被打开，处理容器70内被开放为大气压。在表面改性装置30中，在规定的减压气氛下激励处理气体使其等离子体化，从而将处理气体离子化。
将像这样产生的离子照射于上晶圆W1的接合面W1j，对该接合面W1j进行等离子体处理。由此，在接合面W1j的最表面形成硅原子的悬挂键，上晶圆W1的接合面W1j被改性(步骤S101)。
接着，利用搬送装置61将上晶圆W1搬送至第二处理块G2的表面亲水化装置40。在表面亲水化装置40中，一边使被保持于旋转卡盘的上晶圆W1旋转一边向该上晶圆W1上供给纯水。
于是，供给来的纯水在上晶圆W1的接合面W1j上扩散。由此，在表面亲水化装置40中，OH基(硅烷醇基)附着于改性后的上晶圆W1的接合面W1j中的硅原子的悬挂键，使得该接合面W1j亲水化(步骤S102)。另外，通过该纯水对上晶圆W1的接合面W1j进行清洗。
接着，利用搬送装置61将上晶圆W1搬送至第二处理块G2的接合装置41。被搬入到接合装置41的上晶圆W1经由传送器200被搬送至位置调节机构210。然后，利用位置调节机构210来调节上晶圆W1在水平方向上的朝向(步骤S103)。
之后，将上晶圆W1从位置调节机构210交接至反转机构220。接着，在搬送区域T1中，通过使反转机构220动作来使上晶圆W1的表背面反转(步骤S104)。即，上晶圆W1的接合面W1j朝向下方。
之后，反转机构220转动，移动到上卡盘230的下方。然后，将上晶圆W1从反转机构220交接给上卡盘230。上晶圆W1的非接合面W1n被吸附保持于上卡盘230(步骤S105)。
在对上晶圆W1进行上述的步骤S101～S105的处理的期间，进行对下晶圆W2的处理。首先，利用搬送装置22取出盒C2内的下晶圆W2，搬送至处理站3的传送装置50。
接着，利用搬送装置61将下晶圆W2搬送至表面改性装置30，对下晶圆W2的接合面W2j进行改性(步骤S106)。此外，所述步骤S106为与上述的步骤S101相同的处理。
之后，利用搬送装置61将下晶圆W2搬送至表面亲水化装置40，使下晶圆W2的接合面W2j亲水化(步骤S107)。此外，所述步骤S107为与上述的步骤S102相同的处理。
之后，利用搬送装置61将下晶圆W2搬送至接合装置41。被搬入到接合装置41的下晶圆W2经由传送器200被搬送至位置调节机构210。然后，利用位置调节机构210来调节下晶圆W2在水平方向上的朝向(步骤S108)。
之后，将下晶圆W2搬送至下卡盘231，将其吸附保持于下卡盘231(步骤S109)。在下晶圆W2的切口部朝向预先决定的方向的状态下将下晶圆W2的非接合面W2n吸附保持于下卡盘231。
接着，对被保持于上卡盘230的上晶圆W1与被保持于下卡盘231的下晶圆W2进行水平方向上的位置调节(步骤S110)。
接着，结露抑制气体喷出部270朝向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G(步骤S111)。
由此，向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间供给结露抑制气体G。此外，在之后的处理中也继续进行所述结露抑制气体G的供给。
接着，利用第一下卡盘移动部290使下卡盘231向铅垂上方移动，调节上卡盘230与下卡盘231的铅垂方向位置。由此，调节被保持于该上卡盘230的上晶圆W1与被保持于下卡盘231的下晶圆W2的铅垂方向位置(步骤S112)。
此时，下晶圆W2的接合面W2j与上晶圆W1的接合面W1j之间的间隔为规定的距离、例如80μm～200μm。
接着，通过使基板按压机构250的按压销253下降，来按下上晶圆W1的中心部W1a，从而以规定的力按压上晶圆W1的中心部W1a和下晶圆W2的中心部W2a(步骤S113)。
由此，在被按压的上晶圆W1的中心部W1a与下晶圆W2的中心部W2a之间开始接合。具体地说，由于上晶圆W1的接合面W1j和下晶圆W2的接合面W2j分别在步骤S101、S106中被改性，因此首先在接合面W1j、W2j之间产生范德华力(分子间力)，使得该接合面W1j、W2j彼此接合。
并且，由于上晶圆W1的接合面W1j和下晶圆W2的接合面W2j分别在步骤S102、S107中被亲水化，因此接合面W1j、W2j间的OH基氢键结合，使得接合面W1j、W2j彼此牢固地接合。
之后，上晶圆W1与下晶圆W2之间的接合区域从上晶圆W1的中心部W1a和下晶圆W2的中心部W2a向外周部扩展。之后，在通过按压销253按压上晶圆W1的中心部W1a和下晶圆W2的中心部W2a的状态下，停止真空泵241b的工作，使区域230b的吸引管240b对上晶圆W1的抽真空停止。
于是，区域230b所保持的上晶圆W1下落至下晶圆W2上。并且，之后，停止真空泵241c的工作，使区域230c的吸引管240c对上晶圆W1的抽真空停止。
像这样，从上晶圆W1的中心部W1a朝向外周部分阶段地使对上晶圆W1的抽真空停止，上晶圆W1分阶段地下落至下晶圆W2上并且与该下晶圆W2抵接。而且，基于上述的接合面W1j、W2j间的范德华力和氢键的接合从中心部W1a、W2a朝向外周部依次扩展。
这样，上晶圆W1的接合面W1j与下晶圆W2的接合面W2j整面抵接，使得上晶圆W1与下晶圆W2接合(步骤S114)。
之后，使按压销253上升至上卡盘230。另外，在下卡盘231中使吸引管260a、260b对下晶圆W2的抽真空停止，解除下卡盘231对下晶圆W2的吸附保持。
最后，结露抑制气体喷出部270停止喷出结露抑制气体G(步骤S115)，结束利用接合装置41进行的接合处理。
如至此所说明的那样，在实施方式中，在将上晶圆W1与下晶圆W2接合之前，向彼此相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G。由此，能够减少在重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
接下来，对在将上晶圆W1与下晶圆W2接合之前进行结露抑制气体G的喷出的情况与不进行结露抑制气体G的喷出的情况的不同进行说明。具体地说，对喷出He气体作为结露抑制气体G的情况(以后称作“实施例1”。)、同样喷出氮气作为结露抑制气体G的情况(以后称作“实施例2”。)和不喷出结露抑制气体G的情况(以后称作“参考例”。)进行比较。
对在上述实施例1、2和参考例的条件下接合而成的重叠晶圆T的在周缘部形成的边缘空隙的面积进行了评价。此外，通过对利用C-SAM(Constant-depth mode ScaningAcoustic Microscorpe：超声波显微镜)拍摄得到的图像进行分析来进行所述的对边缘空隙的面积的评价。
图9为表示实施例1、实施例2和参考例的重叠晶圆T的边缘空隙的面积的测量结果的图。通过参考例的边缘空隙的面积与实施例1及实施例2的边缘空隙的面积之间的比较可知：在实施例1和实施例2中，边缘空隙的发生减少。
另外，在实施方式中，通过喷出He气体的实施例1与喷出氮气的实施例2之间的比较可知：通过喷出焦耳-汤姆逊效应非常高的He气体，边缘空隙的发生进一步减少。
接着，对在实施方式中边缘空隙的发生减少了的原因进行说明。在将上晶圆W1与下晶圆W2接合时，当在中心部W1a与中心部W2a通过分子间力接合而形成了接合区域之后接合区域朝向晶圆W的外周部扩展时产生波(所谓的接合波(Bonding Wave))。
在此，作为产生边缘空隙的原因之一，认为是在所述的接合波到达晶圆W的周缘部的情况下，在晶圆W的周缘部引起剧烈的压力变动。原因在于，由于所述的剧烈的压力变动，导致在上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je产生结露，由于所述所产生的结露而形成边缘空隙。
因此，在实施方式中，在将上晶圆W1与下晶圆W2接合之前，在产生导致边缘空隙的结露的区域喷出结露抑制气体G。由此，能够在上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je和下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je抑制结露的产生。
因而，根据实施方式，通过在将上晶圆W1与下晶圆W2接合之前喷出结露抑制气体G，能够减少在重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
另外，在实施方式中，能够利用结露抑制气体喷出部270只向想要抑制导致边缘空隙的结露的区域喷出结露抑制气体G。因而，根据实施方式，相比于处理容器190的内部被结露抑制气体G充满的情况，能够减少结露抑制气体G的使用量。
另外，在实施方式中，如上述的步骤S115那样，最好在上晶圆W1与下晶圆W2的接合处理结束之后停止喷出结露抑制气体G。由此，能够只在想要抑制导致边缘空隙的结露的定时喷出结露抑制气体G。因而，根据实施方式，能够减少结露抑制气体G的使用量。
另外，在实施方式中，结露抑制气体G最好包括焦耳-汤姆逊效应高并具有抑制结露的效果的非活性气体、水分含有量少并具有抑制结露的效果的干燥空气。
并且，在实施方式中，结露抑制气体G最好包括焦耳-汤姆逊效应非常高并抑制结露的效果高的He气体。由此，能够有效地减少在重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
实施方式所涉及的接合系统1具备表面改性装置30、表面亲水化装置40、以及接合装置41。表面改性装置30通过等离子体对第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j和第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j进行改性。表面亲水化装置40使由表面改性装置30改性后的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j和第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j亲水化。接合装置41具有结露抑制气体喷出部270，接合装置41将由表面亲水化装置40亲水化后的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j与第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j通过分子间力接合。另外，结露抑制气体喷出部270向相向的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j的周缘部W1je与第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出抑制结露的结露抑制气体G。由此，能够减少在接合后的重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
另外，在实施方式所涉及的接合系统1中，结露抑制气体G包括非活性气体。由此，能够减少在接合后的重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
另外，在实施方式所涉及的接合系统1中，结露抑制气体G包括He气体。由此，能够有效地减少在接合后的重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
另外，在实施方式所涉及的接合系统1中，结露抑制气体G包括干燥空气。由此，能够减少在接合后的重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
另外，在实施方式所涉及的接合系统1中，结露抑制气体喷出部270具有主体部271，该主体部271为圆环形状，形成有用于喷出结露抑制气体G的喷出口271b。由此，能够抑制在相对于接合装置41搬入搬出上晶圆W1、下晶圆W2时结露抑制气体喷出部270对上晶圆W1、下晶圆W2的搬送造成妨碍。
另外，在实施方式所涉及的接合系统1中，在结露抑制气体喷出部270的主体部271沿周向均等地形成多个喷出口271b。由此，能够沿周向大致均等地向相向的上晶圆W1的接合面W1j的周缘部W1je与下晶圆W2的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出结露抑制气体G。
另外，实施方式所涉及的接合方法包括表面改性工序(步骤S101、S106)、表面亲水化工序(步骤S102、S107)、气体喷出工序(步骤S111)、接合工序(步骤S114)。表面改性工序对第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j和第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j进行改性。表面亲水化工序使改性后的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j和第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j亲水化。气体喷出工序向相向的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j的周缘部W1je与第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j的周缘部W2je之间喷出抑制结露的结露抑制气体G。接合工序将亲水化后的第一基板(上晶圆W1)的接合面W1j与第二基板(下晶圆W2)的接合面W2j通过分子间力接合。由此，能够减少在接合后的重叠晶圆T中产生的边缘空隙。
以上说明了本公开的实施方式，但本公开并不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨就能够进行各种变更。例如，在上述的实施方式中示出了使用非活性气体作为使用于结露抑制气体G的焦耳-汤姆逊效应高的气体的例子，但只要为焦耳-汤姆逊效应高的气体，则也可以使用非活性气体以外的气体。
另外，在上述的实施方式中，示出了结露抑制气体喷出部270由圆环状的配管271a和喷出口271b构成的例子，但结露抑制气体喷出部270的结构不限于所述的例子。例如，结露抑制气体喷出部270也可以配置为沿周向排列多个能够喷出结露抑制气体G的喷嘴。
应该认为本次公开的实施方式的所有的点是例示，不是用于限制。实际上，上述的实施方式能够以多种方式来具体地实现。另外，上述的实施方式也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种方式来进行省略、置换、变更。

Claims (7)

1.一种接合系统，具备：
表面改性装置，其利用等离子体对第一基板的接合面和第二基板的接合面进行改性；
表面亲水化装置，其使由所述表面改性装置改性后的所述第一基板的接合面和所述第二基板的接合面亲水化；以及
接合装置，其具有结露抑制气体喷出部，该结露抑制气体喷出部用于向相向的所述第一基板的接合面的周缘部与所述第二基板的接合面的周缘部之间喷出抑制结露的结露抑制气体，所述接合装置将由所述表面亲水化装置亲水化后的所述第一基板的接合面和所述第二基板的接合面通过分子间力接合。
2.根据权利要求1所述的接合系统，其特征在于，
所述结露抑制气体包括非活性气体。
3.根据权利要求2所述的接合系统，其特征在于，
所述结露抑制气体包括He气体。
4.根据权利要求1所述的接合系统，其特征在于，
所述结露抑制气体包括干燥空气。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的接合系统，其特征在于，
所述结露抑制气体喷出部具有主体部，所述主体部为圆环形状，形成有用于喷出所述结露抑制气体的喷出口。
6.根据权利要求5所述的接合系统，其特征在于，
在所述结露抑制气体喷出部的所述主体部沿周向均等地形成有多个所述喷出口。
7.一种接合方法，包括以下工序：
表面改性工序，对第一基板的接合面和第二基板的接合面进行改性；
表面亲水化工序，使改性后的所述第一基板的接合面和所述第二基板的接合面亲水化；
气体喷出工序，向相向的所述第一基板的接合面的周缘部与所述第二基板的接合面的周缘部之间喷出抑制结露的结露抑制气体；以及
接合工序，将亲水化后的所述第一基板的接合面和所述第二基板的接合面通过分子间力接合。
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