JP2004266070A - 貼り合わせシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】他の装置や作業者からのパーテイクル有機溶剤からの有機物雰囲気による張り合わせ強度の劣化や歩留まり低下などの問題を解決し、貼り合わせ基板の品質の向上を図る。
【解決手段】第１、第２基板の表面を処理する処理装置と、第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記処理装置及び操作装置を、チャンバ２０１内部に収容して、チャンバ内部を外部空間から隔離する。前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化および／又は活性化する処理を含む。
【選択図】 図２
【解決手段】第１、第２基板の表面を処理する処理装置と、第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記処理装置及び操作装置を、チャンバ２０１内部に収容して、チャンバ内部を外部空間から隔離する。前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化および／又は活性化する処理を含む。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を貼り合わせる貼り合わせシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスでは、貼り合わせ手法を用いてＳＯＩ基板を作製する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、多孔質シリコン上に成長させたシリコンエピタキシャル層を、酸化膜を介して非晶質基板又は単結晶シリコン基板にはり合せる、ウエハ直接貼り合わせ技術を応用したものである。基板を貼り合わせる際には、一般的に、基板表面の清浄化、活性化等の前処理が行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１３３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの前処理がバッチ処理及び枚葉処理のいずれで行われた場合でも、貼り合わせ装置に搬送等される間に、貼り合わせ面となる表面に不必要な水分や有機物パーティクルが付着し、基板の貼り合わせ強度を落とす原因となっていた。
【０００４】
また、他の装置からの予測困難なパーティクルの発生、有機溶剤からの有機物雰囲気の流出、或いは、作業する人間等からの予測困難なパーティクルの発生、作業する人間等に付着した有機溶剤からの有機物雰囲気の流出等によって、基板の貼り合わせ面が汚染され、基板毎に貼り合わせ面の表面状態が異なるという問題があった。
【０００５】
そのため、貼り合わせ基板の貼り合わせ強度が劣化し、歩留まりが低下する原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板の品質を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、貼り合わせシステムに係り、第１、第２基板の表面を処理する処理装置と、前記処理装置で処理された第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記処理装置及び前記操作装置を収容して外部空間から隔離するチャンバと、を備え、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化及び／又は活性化する処理を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の好適な実施の形態によれば、フィルタを更に有し、前記チャンバは、該フィルタによってその内部が清浄化されていることが望ましい。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバに連結されたローダを有し、該ローダは、その内部の雰囲気を置換する機構を含むことが望ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバの内部の圧力を前記チャンバの外部の圧力よりも高くする機構を更に備えることが望ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去する処理を含むことが望ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去した後に、該第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面の水分量を所定のレベルにする処理を含むことが望ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面のパーティクルを除去する機構を備えることが望ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の有機物を除去する機構を備えることが望ましい。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の活性化状態を所定の状態にする機構を備えることが望ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面を活性化させる機構を備えることが望ましい。
【００１６】
本発明の第２の側面は、貼り合わせシステムに係り、第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記操作装置を収容して外部空間から隔離するチャンバと、前記チャンバ内の湿度を略一定に維持する湿度維持ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、第１、第２基板の表面を処理する処理装置を更に備え、該処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化及び／又は活性化する処理を含むことが望ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、フィルタを更に有し、前記チャンバは、該フィルタによってその内部が清浄化されていることが望ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバに連結されたローダを有し、該ローダは、その内部の雰囲気を置換する機構を含むことが望ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバの内部の圧力を前記チャンバの外部の圧力よりも高くする機構を更に備えることが望ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去する処理を含むことが望ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去した後に、該第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面の水分量を所定のレベルにする処理を含むことが望ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面のパーティクルを除去する機構を備えることが望ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の有機物を除去する機構を備えることが望ましい。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の活性化状態を所定の状態にする機構を備えることが望ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面を活性化させる機構を備えることが望ましい。
【００２６】
本発明の第３の側面は、半導体基板の製造方法に係り、基板に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層の上に移設層を形成する工程と、上記のいずれかの貼り合わせシステムを利用して前記基板を他の基板とを貼り合わせて、貼り合わせ基板を作製する工程と、前記貼り合わせ基板を前記多孔質層の部分で分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［システムの構成］
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、各図面に示された同じ参照番号は同様の構成要素を示す。
【００２８】
本実施形態では、その一例として基板を貼り合わせる貼り合わせシステムを示す。図２は、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステム２００の構成を示す概念図である。
【００２９】
図２に示すように、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１を有し、チャンバ外部の雰囲気が実質的にチャンバ内に入り込まないよう構成されている。チャンバ２０１は、その内部に、基板表面を所定の状態にする（リセットする）ための洗浄ユニット２０１Ａと、基板の貼り合わせ強度を高めて貼り合わせを行う貼り合わせユニット２０１Ｂと、を有する。洗浄ユニット２０１Ａと貼り合わせユニット２０１Ｂとの境界部分には、開閉可能な中央シャッター２０２が設けられている。
【００３０】
また、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１の上部に不図示のフィルタ（例えば、パーティクルフィルター、ケミカルフィルター等）が設けられており、チャンバ２０１内で密閉された雰囲気をこのフィルタを通してダウンフローしている。
【００３１】
さらに、貼り合わせシステム２００は、水分管理ユニット２１７を更に有し、貼り合わせシステム２００内部の水分量をモニターすることができる。水分管理ユニット２１７は、貼り合わせシステム２００内部の水分量をモニターし、自動的に、規定値より少なければ加湿し、規定値より多ければ除湿して、貼り合わせシステム２００内部の水分量を管理することができる。
【００３２】
これらによって、貼り合わせシステム２００内部の各装置間で基板を搬送する場合でも、不必要なパーティクル、有機物、水分等が付着することを防止することができる。
【００３３】
洗浄ユニット２０１Ａは、基板の位置合わせを行うアライナー２０３Ａ、２０３Ｂと、基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂと、基板の水分・有機物・活性化状態をリセットする水分・有機物・活性化リセットユニット２０５と、洗浄ユニット２０１Ａ内で基板を搬送するロボット２０６と、を有する。
【００３４】
アライナー２０３Ａ、２０３Ｂは、基板に形成されたノッチ等に基づいて基板の面方位を揃えたり、基板の位置を位置決めしたりすることができる。これによって、基板の位置やＯＦ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｌａｔ）等が基板毎に異なる場合でも、基板毎にこれらを修正することが可能となる。
【００３５】
洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂは、基板を洗浄するための薬液（例えば、Ｈ２０（超純水等）、Ｈ２０２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、ＮＨ４ＯＨ、ＨＣｌ、Ｏ３、界面活性剤等、又はこれらの混合液）を用いて、基板の表面のパーティクルを除去する。また、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂでは、超音波による振動を加える機構や、基板を回転させながら洗浄する機構等を用いてもよい。さらに、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂは、Ｎ２ブロー、スピン乾燥等を用いて洗浄後の基板を乾燥させる。
【００３６】
水分・有機物・活性化リセットユニット２０５は、例えば、加熱手段を有し、基板を例えば、１００℃〜５００℃程度に加熱して、基板表面及び内部に含まれる水分・有機物を取り除くとともに、基板表面の活性化状態を所定の状態（例えば、基板表面の分子の結合状態を変化させて、基板表面の分子の結合を切断した状態等）にする（リセットする）。加熱手段としては、例えば、ホットプレート、ランプ照射等を用いることができる。また、別の手段としては、真空装置を用いて、基板を真空（例えば、真空度は１０− ２Ｔｏｒｒ程度であればよいが、１０− ２Ｔｏｒｒよりも高真空であってもよい。）中に晒してもよいし、真空装置と上記の加熱手段とを組合わせてもよい。
【００３７】
ロボット２０６は、基板の裏面を吸着保持するように構成されたロボットハンドを備え、支持台上を移動することができる。このようなロボットハンドによって、基板表面（例えば、多孔質層等が形成される面）が汚染されたり、ダメージを受けたりすることを防止することができる。
【００３８】
貼り合わせユニット２０１Ｂは、中央シャッター２０２を介してウエハの受け渡しを行うための受け渡しステージ２０７と、基板表面を活性化させる活性化ユニット２０８と、基板表面の水分量を規定値内に調整する水分再調整ユニット２０９と、基板を貼り合わせる貼り合わせユニット２１０と、洗浄ユニット２０１Ｂ内で基板を搬送するロボット２１１と、を有する。なお、ロボット２１１は、概略的にはロボット２０６と同様の構成を有する。
【００３９】
受け渡しステージ２０７は、中央シャッター２０２を介して、ロボット２０６からロボット２１１へ、又はその逆に、基板が受け渡されるときに、基板を一旦保持するために用いられる。
【００４０】
活性化ユニット２０８は、図４にその構造の概略図が示されている。図４に示すように、活性化ユニット２０８は、基板の上下に配置された上部電源４０１と下部電源４０２とを有し、各々の先端部分に接続された上部電極４０３と下部電極４０４との間に気体を供給し、直流電圧又は高周波電圧を印加してプラズマを励起し、プラズマ中のイオンを基板表面に照射して、基板表面を活性化させる。下部電極４０４上には、ピン４０５が設けられており、ピン４０５を介して基板を支持するため、基板が下部電極４０４と直接接触することによって汚染されることを防止することができる。また、活性化ユニット２０８には、ロボット２１１との間で基板を搬送するためのシャッター４０６が設けられており、活性化ユニット２０８内の雰囲気が外部に流出することを防止することができる。
【００４１】
水分再調整ユニット２０９は、温度・水分量（湿度）等を管理する管理手段を有し、その内部の温度・水分量（湿度）等を一定に保つ。これによって、水分再調整ユニット２０９内部に搬送された基板の表面の水分量を、規定値内で飽和させることができる。
【００４２】
貼り合わせユニット２１０は、図５にその構造の概略図が示されている。図５（ａ）は、貼り合わせユニット２１０を上から見た平面図であり、図５（ｂ）は、貼り合わせユニット２１０を横から見た図である。図５（ａ）に示すように、貼り合わせユニット２１０は、第１の基板を保持する第１の保持部５０１と、第２の基板を保持する第２の保持部５０２と、を有する。第１の保持部５０１は、回動自在に支持体に接続されている。図５（ｂ）に示すように、第１の保持部５０１上に保持された第１の基板は、第１の保持部５０１が回転することによって、第２の保持部５０２上の第２の基板と重ね合わせられる。更に、重ね合わせ後の基板の裏面をピン等で押すことによって全面が貼り合わされる。
【００４３】
また、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１の外部に、制御盤２０２と、ローダー２１３、２１４と、を有する。
【００４４】
制御盤２１２は、その内部に、貼り合わせシステム２００の各装置を制御するための制御部２１５を有する。制御部２１５は、例えば、ＣＰＵを有し、その制御プログラム及びデータ等を格納する記憶媒体等を備える。また、制御盤２１２は、その一面に、操作パネル２１６を有する。ユーザは、操作パネル２１６から、各種設定等を入力し、貼り合わせシステム２００内部の各装置を操作することができる。また、制御部２１５は、その記憶媒体に格納された制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行することによって、貼り合わせシステム２００を自動的に操作することもできる。なお、制御部２１５は、これと通信可能に接続された記憶媒体に格納された制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行するように構成されてもよい。
【００４５】
ローダー２１３、２１４は、貼り合わせシステム２００と連結されており、その前面が貼り合わせシステム２００の外壁の一部を構成する。図３は、ローダー２１３、２１４の内部の構造を拡大して示した図である。なお、図３において、点線はローダー２１３、２１４の一部を示す。ローダー２１３、２１４の内部には、シール材３０３を介して外壁と密着した密閉容器３０１、３０２がそれぞれ配置されている。密閉容器３０１、３０２は、開閉可能な開口部を有し、この開口部を開口して、密閉容器３０１、３０２と装置貼り合わせシステム２００との間で空間を共有する。また、密閉容器３０１、３０２は、吸気孔３０４と排気孔３０５とを有し、吸気孔３０４から清浄度が管理された気体が、パーティクルや有機物等を除去するフィルタ３０６を介して密閉容器３０１、３０２内部に導入され、排気孔３０５から同様にフィルタ３０７を介して排出される。
【００４６】
また、本実施形態では、チャンバ２０１内部に不用意に外部雰囲気が入り込まないようにするために、フィルタ３０６、３０７を介して密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気を置換する機構を示したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、チャンバ２０１内部に不用意に外部雰囲気が入らないようにするために、貼り合わせシステム２００内部の内圧をあげる機構を上記の置換機構の代わりに、或いは、上記の置換機構に加えて、備えるよう貼り合わせシステム２００を構成してもよい。
【００４７】
また、特に、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂ、水分・有機物・活性化リセットユニット２０５、活性化ユニット２０８、及び水分再調整ユニット２０９は、システム２００内部にその雰囲気を流出させる恐れがあるため、それぞれにシャッターを設けて独自に排気することによって、その雰囲気を遮断することが望ましい。
【００４８】
［システムの動作］
次に、図２を参照して本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステム２００の動作を説明する。
【００４９】
まず、貼り合わせシステム２００外部から、処理対象としての第１の基板及び第２の基板が、密閉容器３０１、３０２に密閉された状態で、それぞれに対応するローダー（オープナー）２１４、２１５にセットされる。ローダー２１４、２１５に第１の基板及び第２の基板がそれぞれセットされると、ローダー２１４、２１５は、図３に示すように、その下部に設けられた吸気孔３０４から清浄度が管理された気体（例えば、乾燥窒素等）を、フィルタ３０６を介して密閉容器３０１、３０２内部に導入する。密閉容器３０１、３０２内部に導入された気体は、密閉容器３０１、３０２内の雰囲気を希釈する。希釈された雰囲気は、フィルタ３０７を介して排気孔３０５から排出される。このようにして、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気は、上記の清浄度が管理された気体に置換される。
【００５０】
なお、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気は、清浄度が管理された気体に置換されることが好ましいが、密閉容器３０１、３０２の容積は、貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）の容積に比べて遥かに小さいため、密閉容器３０１、３０２の開口部を開口しても、密閉容器３０１、３０２内部と貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）とが同じ空間となった時点から僅かな時間で、貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）で管理された雰囲気ととともに、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気が貼り合わせシステム２００の外部に押し出される。従って、このような置換動作を行わない場合であっても、貼り合わせシステム２００の動作に悪影響を及ぼす可能性は少ないといえる。
【００５１】
その後、密閉容器３０１、３０２は、その前面が貼り合わせシステム２００外壁の一部となっているローダー２１４、２１５に、シール材を介して密着する。そして、密閉容器３０１、３０２の開口部が開口し、密閉容器３０１、３０２内部と貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）とが同じ空間となる。密閉容器３０１、３０２をローダー２１４、２１５に密着させた後に密閉容器３０１、３０２の一部（開口部）を開口する動作は、オープナーと呼ばれる市販ユニットを用いて、実現することができる。
【００５２】
そして、洗浄ユニット２０１Ａ内部に配置されたロボット２０６が、ローダー（オープナー）２１３内部の密閉容器３０１から処理対象としての第１の基板を、ローダー（オープナー）２１４内部の密閉容器３０２から処理対象としての第２の基板を、それぞれ取り出す。
【００５３】
次に、第１、第２の基板を取り出したロボット２０６は、第１、第２の基板を、それぞれアライナー２０３Ａ、２０３Ｂにセットする。アライナー２０３Ａ、２０３Ｂでは、基板に形成されたノッチ等に基づいて基板の面方位を揃えたり、基板の位置を位置決めしたりする。そして、ロボット２０６が、位置合わせがなされた基板をアライナー２０３Ａ、２０３Ｂから取り出し、それぞれ洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂにセットする。洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂでは、例えば、第１、第２の基板を洗浄するための薬液（例えば、Ｈ２０（超純水等）、Ｈ２０２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、ＮＨ４ＯＨ、ＨＣｌ、Ｏ３、界面活性剤等、又はこれらの混合液）を用いて、第１、第２の基板を洗浄し、第１、第２の基板表面のパーティクルを除去（リセット）する（１分程度）。洗浄後の第１、第２の基板は、Ｎ２ブロー、スピン乾燥等を用いて乾燥させる。図６は、基板表面のパーティクルの個数を、貼り合わせシステム２００内部の各装置への搬送の時系列的な流れに従って図示したものである。図６に示すように、基板表面のパーティクルは、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂに搬入され、次の工程（本実施形態では、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９）に進む間に完全に除去（リセット）されているのが分かる。
【００５４】
次に、ロボット２０６は、パーティクルが除去された第１又は第２の基板を取り出し、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９にセットする。水分・有機物・活性化リセットユニット２０９では、加熱手段による加熱、真空中への配置、又はこれらの組合わせによって、基板表面の水分・有機物を取り除くとともに、その活性化状態を所定の状態にする（リセットする）。
【００５５】
次に、ロボット２０６は、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９から第１又は第２の基板を取り出し、中央シャッター２０２が開かれた後に、受け渡しステージ２０７にセットする。中央シャッター２０２は、第１又は第２の基板が受け渡しステージ２０７にセットされると、直ちに閉じられるのが望ましい。
【００５６】
次に、ロボット２１１は、受け渡しステージ２０７にセットされた第１又は第２の基板を取り出し、活性化ユニット２０８にセットする。活性化ユニット２０８では、プラズマ中のイオンを照射して基板の表面を活性化し（３０秒程度）、貼り合わせを行いやすい表面状態にする。次に、ロボット２１１は、活性化ユニット２０８から第１又は第２の基板を取り出し、水分再調整ユニット２０９にセットする。水分再調整ユニット２０９では、基板を所定の温度・水分量（湿度）下に晒し、第１又は第２の基板の表面の水分量を規定値内で飽和させる（約３０秒）。次に、ロボット２１１は、水分再調整ユニット２０９から第１又は第２の基板を取り出し、貼り合わせユニット２１０にセットする。
【００５７】
次に、貼り合わせユニット２１０では、第１、第２の基板をそれぞれ第１の保持部５０１と第２の保持部５０２とにセットすると、第１の保持部５０１を回転させて、第１の基板と第２の基板とを重ね合わせる。さらに、重ね合わせ後の基板の裏面をピン等で押すことによって、全面が貼り合わされて、貼り合わせ基板が形成される。
【００５８】
ロボット２１１は、貼り合わせユニット２１０から貼り合わせ基板を取り出し、中央シャッター２０２が開かれた後に、貼り合わせ基板をロボット２０６に渡す。中央シャッター２０２は、貼り合わせ基板がロボット２０６に渡されると、直ちに閉じられるのが望ましい。次に、ロボット２０６は、密閉容器３０１、３０２の開口部が開口した後に、貼り合わせ基板を密閉容器３０１、３０２にセットする。密閉容器３０１、３０２の開口部は、貼り合わせ基板が密閉容器３０１、３０２に渡されると、直ちに閉じられるのが望ましい。密閉容器３０１、３０２は、完全に密閉された状態で、貼り合わせシステム２００から取り出される。
【００５９】
図６に示すように、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂで完全にパーティクルが除去（リセット）された後は、基板表面にはパーティクルが付着しない。また、貼り合わせシステム２００は、その内部がほぼ密封された空間で構成され、その上部に設けられたパーティクル・有機物を除去するためのフィルタを介して内部の雰囲気をダウンフローするとともに、水分管理ユニット２１７によってその内部の水分量が管理されている、という構成を有するため、その内部で基板を搬送する際に、パーティクルだけではなく、不必要な有機物、水分等が付着することもない。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、貼り合わせシステム全体がチャンバによって、ほぼ完全に覆われているため、外部の雰囲気（例えば、クリーンルーム雰囲気等）が入り込むことがない。さらに、基板を貼り合わせシステム内部に搬送する際に、搬送容器（密封容器）内の雰囲気をフィルター（パーティクル、有機物等を除去する）を通して、清浄な雰囲気（乾燥窒素等）と置換するか、或いは、貼り合わせシステム内部の内圧を上げるよう構成するとともに、貼り合わせシステム内部では一定の水分雰囲気が維持されているため、貼り合わせシステム内部の装置間で基板を搬送する際に、不必要なパーティクル、有機物、水分等が基板に付着することもない。また、洗浄ユニットと貼り合わせユニットとは、中央シャッターで雰囲気が遮断されているため、各々のユニット内部の雰囲気が他方のユニットに流出することがない。
【００６１】
そして、貼り合わせシステムは、その内部で、基板の表面状態（パーティクル・水分・有機物等、及び活性化状態）を一旦リセットし、その後、基板表面の活性化状態・水分量を、貼り合わせ強度に最適な状態で再調整した後に、貼り合わせることによって、固体差なく、貼り合わせ強度の高い貼り合わせ基板を作製することができる。
【００６２】
［基板搬送装置の適用例］
以下、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを基板の製造方法に適用した例として、ＳＯＩ基板の製造方法を例示的に説明する。図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【００６３】
まず、図１（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１を準備して、その表面に陽極化成処理等により多孔質Ｓｉ層１２を形成する。
【００６４】
次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２の上に非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することにより絶縁層（ＳｉＯ２層）１４を形成する。これにより、第１の基板１０が形成される。ここで、多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１に水素、ヘリウム又は不活性ガス等のイオンを注入する方法（イオン注入法）により形成してもよい。この方法により形成される多孔質Ｓｉ層は、多数の微小空洞を有し、微小空洞（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）層とも呼ばれる。
【００６５】
次に、図１（ｃ）に示す工程では、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを用いて、単結晶Ｓｉからなる第２の基板２０を準備し、第１の基板１０と第２の基板２０とを、第２の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板５０を作成する。本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを用いることによって、貼り合わせ基板５０の貼り合わせ強度を向上させることができる。
【００６６】
なお、絶縁層１４は、上記のように第１の基板の単結晶Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板２０上に形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１（ｃ）に示す状態になれば良い。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる単結晶Ｓｉ層１３側に形成することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との貼り合わせ界面を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板を得ることができる。
【００６７】
次いで、図１（ｄ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２を分離処理して、貼り合わせ基板５０を新たな第１の基板１０‘と新たな第２の基板３０に分離する。このときの分離方法としては多孔質Ｓｉ層１２付近にクサビを挿入する方法、高圧流体を多孔質Ｓｉ層１２付近に吹き付ける方法などがある。
【００６８】
その後、図１（ｅ）に示す工程では、多孔質層１２’’と単結晶Ｓｉ層１３で選択比の高いエッチングを行うことによりによりほぼ単結晶Ｓｉ層１３の膜減りを起こさずに多孔質層１２’を除去しＳＯＩ基板４０が作成される。以上の方法により移設層としての単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４を、第２の基板３０に移設することができる。更に水素雰囲気中でアニールすることで極めて表面が平坦なＳＯＩ基板とすることが可能である。更に、ＳＯＩ基板４０は、水素雰囲気中でアニールすることによって、極めて表面が平坦なＳＯＩ基板とすることが可能である。
【００６９】
このように、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを基板の製造方法に適用することによって、固体差なく、貼り合わせ強度の高い貼り合わせ基板を作製することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、貼り合わせ基板の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムの動作を説明するための図である。
【図３】ローダーの内部の構造を拡大して示した図である。
【図４】活性化ユニットの構造の概略図である。
【図５】貼り合わせユニットの構造の概略図である。
【図６】基板表面のパーティクルの個数を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を貼り合わせる貼り合わせシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスでは、貼り合わせ手法を用いてＳＯＩ基板を作製する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、多孔質シリコン上に成長させたシリコンエピタキシャル層を、酸化膜を介して非晶質基板又は単結晶シリコン基板にはり合せる、ウエハ直接貼り合わせ技術を応用したものである。基板を貼り合わせる際には、一般的に、基板表面の清浄化、活性化等の前処理が行われている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２１３３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの前処理がバッチ処理及び枚葉処理のいずれで行われた場合でも、貼り合わせ装置に搬送等される間に、貼り合わせ面となる表面に不必要な水分や有機物パーティクルが付着し、基板の貼り合わせ強度を落とす原因となっていた。
【０００４】
また、他の装置からの予測困難なパーティクルの発生、有機溶剤からの有機物雰囲気の流出、或いは、作業する人間等からの予測困難なパーティクルの発生、作業する人間等に付着した有機溶剤からの有機物雰囲気の流出等によって、基板の貼り合わせ面が汚染され、基板毎に貼り合わせ面の表面状態が異なるという問題があった。
【０００５】
そのため、貼り合わせ基板の貼り合わせ強度が劣化し、歩留まりが低下する原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、貼り合わせ基板の品質を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、貼り合わせシステムに係り、第１、第２基板の表面を処理する処理装置と、前記処理装置で処理された第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記処理装置及び前記操作装置を収容して外部空間から隔離するチャンバと、を備え、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化及び／又は活性化する処理を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の好適な実施の形態によれば、フィルタを更に有し、前記チャンバは、該フィルタによってその内部が清浄化されていることが望ましい。
【０００９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバに連結されたローダを有し、該ローダは、その内部の雰囲気を置換する機構を含むことが望ましい。
【００１０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバの内部の圧力を前記チャンバの外部の圧力よりも高くする機構を更に備えることが望ましい。
【００１１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去する処理を含むことが望ましい。
【００１２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去した後に、該第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面の水分量を所定のレベルにする処理を含むことが望ましい。
【００１３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面のパーティクルを除去する機構を備えることが望ましい。
【００１４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の有機物を除去する機構を備えることが望ましい。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の活性化状態を所定の状態にする機構を備えることが望ましい。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面を活性化させる機構を備えることが望ましい。
【００１６】
本発明の第２の側面は、貼り合わせシステムに係り、第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、前記操作装置を収容して外部空間から隔離するチャンバと、前記チャンバ内の湿度を略一定に維持する湿度維持ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、第１、第２基板の表面を処理する処理装置を更に備え、該処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化及び／又は活性化する処理を含むことが望ましい。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、フィルタを更に有し、前記チャンバは、該フィルタによってその内部が清浄化されていることが望ましい。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバに連結されたローダを有し、該ローダは、その内部の雰囲気を置換する機構を含むことが望ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記チャンバの内部の圧力を前記チャンバの外部の圧力よりも高くする機構を更に備えることが望ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去する処理を含むことが望ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面の水分を所定レベルまで除去した後に、該第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面の水分量を所定のレベルにする処理を含むことが望ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面のパーティクルを除去する機構を備えることが望ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の有機物を除去する機構を備えることが望ましい。
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の表面の活性化状態を所定の状態にする機構を備えることが望ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理装置は、第１、第２基板の貼り合わせ強度が高まるように表面を活性化させる機構を備えることが望ましい。
【００２６】
本発明の第３の側面は、半導体基板の製造方法に係り、基板に多孔質層を形成する工程と、前記多孔質層の上に移設層を形成する工程と、上記のいずれかの貼り合わせシステムを利用して前記基板を他の基板とを貼り合わせて、貼り合わせ基板を作製する工程と、前記貼り合わせ基板を前記多孔質層の部分で分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［システムの構成］
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、各図面に示された同じ参照番号は同様の構成要素を示す。
【００２８】
本実施形態では、その一例として基板を貼り合わせる貼り合わせシステムを示す。図２は、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステム２００の構成を示す概念図である。
【００２９】
図２に示すように、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１を有し、チャンバ外部の雰囲気が実質的にチャンバ内に入り込まないよう構成されている。チャンバ２０１は、その内部に、基板表面を所定の状態にする（リセットする）ための洗浄ユニット２０１Ａと、基板の貼り合わせ強度を高めて貼り合わせを行う貼り合わせユニット２０１Ｂと、を有する。洗浄ユニット２０１Ａと貼り合わせユニット２０１Ｂとの境界部分には、開閉可能な中央シャッター２０２が設けられている。
【００３０】
また、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１の上部に不図示のフィルタ（例えば、パーティクルフィルター、ケミカルフィルター等）が設けられており、チャンバ２０１内で密閉された雰囲気をこのフィルタを通してダウンフローしている。
【００３１】
さらに、貼り合わせシステム２００は、水分管理ユニット２１７を更に有し、貼り合わせシステム２００内部の水分量をモニターすることができる。水分管理ユニット２１７は、貼り合わせシステム２００内部の水分量をモニターし、自動的に、規定値より少なければ加湿し、規定値より多ければ除湿して、貼り合わせシステム２００内部の水分量を管理することができる。
【００３２】
これらによって、貼り合わせシステム２００内部の各装置間で基板を搬送する場合でも、不必要なパーティクル、有機物、水分等が付着することを防止することができる。
【００３３】
洗浄ユニット２０１Ａは、基板の位置合わせを行うアライナー２０３Ａ、２０３Ｂと、基板を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂと、基板の水分・有機物・活性化状態をリセットする水分・有機物・活性化リセットユニット２０５と、洗浄ユニット２０１Ａ内で基板を搬送するロボット２０６と、を有する。
【００３４】
アライナー２０３Ａ、２０３Ｂは、基板に形成されたノッチ等に基づいて基板の面方位を揃えたり、基板の位置を位置決めしたりすることができる。これによって、基板の位置やＯＦ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｌａｔ）等が基板毎に異なる場合でも、基板毎にこれらを修正することが可能となる。
【００３５】
洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂは、基板を洗浄するための薬液（例えば、Ｈ２０（超純水等）、Ｈ２０２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、ＮＨ４ＯＨ、ＨＣｌ、Ｏ３、界面活性剤等、又はこれらの混合液）を用いて、基板の表面のパーティクルを除去する。また、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂでは、超音波による振動を加える機構や、基板を回転させながら洗浄する機構等を用いてもよい。さらに、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂは、Ｎ２ブロー、スピン乾燥等を用いて洗浄後の基板を乾燥させる。
【００３６】
水分・有機物・活性化リセットユニット２０５は、例えば、加熱手段を有し、基板を例えば、１００℃〜５００℃程度に加熱して、基板表面及び内部に含まれる水分・有機物を取り除くとともに、基板表面の活性化状態を所定の状態（例えば、基板表面の分子の結合状態を変化させて、基板表面の分子の結合を切断した状態等）にする（リセットする）。加熱手段としては、例えば、ホットプレート、ランプ照射等を用いることができる。また、別の手段としては、真空装置を用いて、基板を真空（例えば、真空度は１０− ２Ｔｏｒｒ程度であればよいが、１０− ２Ｔｏｒｒよりも高真空であってもよい。）中に晒してもよいし、真空装置と上記の加熱手段とを組合わせてもよい。
【００３７】
ロボット２０６は、基板の裏面を吸着保持するように構成されたロボットハンドを備え、支持台上を移動することができる。このようなロボットハンドによって、基板表面（例えば、多孔質層等が形成される面）が汚染されたり、ダメージを受けたりすることを防止することができる。
【００３８】
貼り合わせユニット２０１Ｂは、中央シャッター２０２を介してウエハの受け渡しを行うための受け渡しステージ２０７と、基板表面を活性化させる活性化ユニット２０８と、基板表面の水分量を規定値内に調整する水分再調整ユニット２０９と、基板を貼り合わせる貼り合わせユニット２１０と、洗浄ユニット２０１Ｂ内で基板を搬送するロボット２１１と、を有する。なお、ロボット２１１は、概略的にはロボット２０６と同様の構成を有する。
【００３９】
受け渡しステージ２０７は、中央シャッター２０２を介して、ロボット２０６からロボット２１１へ、又はその逆に、基板が受け渡されるときに、基板を一旦保持するために用いられる。
【００４０】
活性化ユニット２０８は、図４にその構造の概略図が示されている。図４に示すように、活性化ユニット２０８は、基板の上下に配置された上部電源４０１と下部電源４０２とを有し、各々の先端部分に接続された上部電極４０３と下部電極４０４との間に気体を供給し、直流電圧又は高周波電圧を印加してプラズマを励起し、プラズマ中のイオンを基板表面に照射して、基板表面を活性化させる。下部電極４０４上には、ピン４０５が設けられており、ピン４０５を介して基板を支持するため、基板が下部電極４０４と直接接触することによって汚染されることを防止することができる。また、活性化ユニット２０８には、ロボット２１１との間で基板を搬送するためのシャッター４０６が設けられており、活性化ユニット２０８内の雰囲気が外部に流出することを防止することができる。
【００４１】
水分再調整ユニット２０９は、温度・水分量（湿度）等を管理する管理手段を有し、その内部の温度・水分量（湿度）等を一定に保つ。これによって、水分再調整ユニット２０９内部に搬送された基板の表面の水分量を、規定値内で飽和させることができる。
【００４２】
貼り合わせユニット２１０は、図５にその構造の概略図が示されている。図５（ａ）は、貼り合わせユニット２１０を上から見た平面図であり、図５（ｂ）は、貼り合わせユニット２１０を横から見た図である。図５（ａ）に示すように、貼り合わせユニット２１０は、第１の基板を保持する第１の保持部５０１と、第２の基板を保持する第２の保持部５０２と、を有する。第１の保持部５０１は、回動自在に支持体に接続されている。図５（ｂ）に示すように、第１の保持部５０１上に保持された第１の基板は、第１の保持部５０１が回転することによって、第２の保持部５０２上の第２の基板と重ね合わせられる。更に、重ね合わせ後の基板の裏面をピン等で押すことによって全面が貼り合わされる。
【００４３】
また、貼り合わせシステム２００は、チャンバ２０１の外部に、制御盤２０２と、ローダー２１３、２１４と、を有する。
【００４４】
制御盤２１２は、その内部に、貼り合わせシステム２００の各装置を制御するための制御部２１５を有する。制御部２１５は、例えば、ＣＰＵを有し、その制御プログラム及びデータ等を格納する記憶媒体等を備える。また、制御盤２１２は、その一面に、操作パネル２１６を有する。ユーザは、操作パネル２１６から、各種設定等を入力し、貼り合わせシステム２００内部の各装置を操作することができる。また、制御部２１５は、その記憶媒体に格納された制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行することによって、貼り合わせシステム２００を自動的に操作することもできる。なお、制御部２１５は、これと通信可能に接続された記憶媒体に格納された制御プログラムのプログラムコードを読み出し、実行するように構成されてもよい。
【００４５】
ローダー２１３、２１４は、貼り合わせシステム２００と連結されており、その前面が貼り合わせシステム２００の外壁の一部を構成する。図３は、ローダー２１３、２１４の内部の構造を拡大して示した図である。なお、図３において、点線はローダー２１３、２１４の一部を示す。ローダー２１３、２１４の内部には、シール材３０３を介して外壁と密着した密閉容器３０１、３０２がそれぞれ配置されている。密閉容器３０１、３０２は、開閉可能な開口部を有し、この開口部を開口して、密閉容器３０１、３０２と装置貼り合わせシステム２００との間で空間を共有する。また、密閉容器３０１、３０２は、吸気孔３０４と排気孔３０５とを有し、吸気孔３０４から清浄度が管理された気体が、パーティクルや有機物等を除去するフィルタ３０６を介して密閉容器３０１、３０２内部に導入され、排気孔３０５から同様にフィルタ３０７を介して排出される。
【００４６】
また、本実施形態では、チャンバ２０１内部に不用意に外部雰囲気が入り込まないようにするために、フィルタ３０６、３０７を介して密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気を置換する機構を示したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、チャンバ２０１内部に不用意に外部雰囲気が入らないようにするために、貼り合わせシステム２００内部の内圧をあげる機構を上記の置換機構の代わりに、或いは、上記の置換機構に加えて、備えるよう貼り合わせシステム２００を構成してもよい。
【００４７】
また、特に、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂ、水分・有機物・活性化リセットユニット２０５、活性化ユニット２０８、及び水分再調整ユニット２０９は、システム２００内部にその雰囲気を流出させる恐れがあるため、それぞれにシャッターを設けて独自に排気することによって、その雰囲気を遮断することが望ましい。
【００４８】
［システムの動作］
次に、図２を参照して本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステム２００の動作を説明する。
【００４９】
まず、貼り合わせシステム２００外部から、処理対象としての第１の基板及び第２の基板が、密閉容器３０１、３０２に密閉された状態で、それぞれに対応するローダー（オープナー）２１４、２１５にセットされる。ローダー２１４、２１５に第１の基板及び第２の基板がそれぞれセットされると、ローダー２１４、２１５は、図３に示すように、その下部に設けられた吸気孔３０４から清浄度が管理された気体（例えば、乾燥窒素等）を、フィルタ３０６を介して密閉容器３０１、３０２内部に導入する。密閉容器３０１、３０２内部に導入された気体は、密閉容器３０１、３０２内の雰囲気を希釈する。希釈された雰囲気は、フィルタ３０７を介して排気孔３０５から排出される。このようにして、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気は、上記の清浄度が管理された気体に置換される。
【００５０】
なお、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気は、清浄度が管理された気体に置換されることが好ましいが、密閉容器３０１、３０２の容積は、貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）の容積に比べて遥かに小さいため、密閉容器３０１、３０２の開口部を開口しても、密閉容器３０１、３０２内部と貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）とが同じ空間となった時点から僅かな時間で、貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）で管理された雰囲気ととともに、密閉容器３０１、３０２内部の雰囲気が貼り合わせシステム２００の外部に押し出される。従って、このような置換動作を行わない場合であっても、貼り合わせシステム２００の動作に悪影響を及ぼす可能性は少ないといえる。
【００５１】
その後、密閉容器３０１、３０２は、その前面が貼り合わせシステム２００外壁の一部となっているローダー２１４、２１５に、シール材を介して密着する。そして、密閉容器３０１、３０２の開口部が開口し、密閉容器３０１、３０２内部と貼り合わせシステム２００内部（洗浄ユニット２０１Ａ）とが同じ空間となる。密閉容器３０１、３０２をローダー２１４、２１５に密着させた後に密閉容器３０１、３０２の一部（開口部）を開口する動作は、オープナーと呼ばれる市販ユニットを用いて、実現することができる。
【００５２】
そして、洗浄ユニット２０１Ａ内部に配置されたロボット２０６が、ローダー（オープナー）２１３内部の密閉容器３０１から処理対象としての第１の基板を、ローダー（オープナー）２１４内部の密閉容器３０２から処理対象としての第２の基板を、それぞれ取り出す。
【００５３】
次に、第１、第２の基板を取り出したロボット２０６は、第１、第２の基板を、それぞれアライナー２０３Ａ、２０３Ｂにセットする。アライナー２０３Ａ、２０３Ｂでは、基板に形成されたノッチ等に基づいて基板の面方位を揃えたり、基板の位置を位置決めしたりする。そして、ロボット２０６が、位置合わせがなされた基板をアライナー２０３Ａ、２０３Ｂから取り出し、それぞれ洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂにセットする。洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂでは、例えば、第１、第２の基板を洗浄するための薬液（例えば、Ｈ２０（超純水等）、Ｈ２０２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、ＮＨ４ＯＨ、ＨＣｌ、Ｏ３、界面活性剤等、又はこれらの混合液）を用いて、第１、第２の基板を洗浄し、第１、第２の基板表面のパーティクルを除去（リセット）する（１分程度）。洗浄後の第１、第２の基板は、Ｎ２ブロー、スピン乾燥等を用いて乾燥させる。図６は、基板表面のパーティクルの個数を、貼り合わせシステム２００内部の各装置への搬送の時系列的な流れに従って図示したものである。図６に示すように、基板表面のパーティクルは、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂに搬入され、次の工程（本実施形態では、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９）に進む間に完全に除去（リセット）されているのが分かる。
【００５４】
次に、ロボット２０６は、パーティクルが除去された第１又は第２の基板を取り出し、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９にセットする。水分・有機物・活性化リセットユニット２０９では、加熱手段による加熱、真空中への配置、又はこれらの組合わせによって、基板表面の水分・有機物を取り除くとともに、その活性化状態を所定の状態にする（リセットする）。
【００５５】
次に、ロボット２０６は、水分・有機物・活性化リセットユニット２０９から第１又は第２の基板を取り出し、中央シャッター２０２が開かれた後に、受け渡しステージ２０７にセットする。中央シャッター２０２は、第１又は第２の基板が受け渡しステージ２０７にセットされると、直ちに閉じられるのが望ましい。
【００５６】
次に、ロボット２１１は、受け渡しステージ２０７にセットされた第１又は第２の基板を取り出し、活性化ユニット２０８にセットする。活性化ユニット２０８では、プラズマ中のイオンを照射して基板の表面を活性化し（３０秒程度）、貼り合わせを行いやすい表面状態にする。次に、ロボット２１１は、活性化ユニット２０８から第１又は第２の基板を取り出し、水分再調整ユニット２０９にセットする。水分再調整ユニット２０９では、基板を所定の温度・水分量（湿度）下に晒し、第１又は第２の基板の表面の水分量を規定値内で飽和させる（約３０秒）。次に、ロボット２１１は、水分再調整ユニット２０９から第１又は第２の基板を取り出し、貼り合わせユニット２１０にセットする。
【００５７】
次に、貼り合わせユニット２１０では、第１、第２の基板をそれぞれ第１の保持部５０１と第２の保持部５０２とにセットすると、第１の保持部５０１を回転させて、第１の基板と第２の基板とを重ね合わせる。さらに、重ね合わせ後の基板の裏面をピン等で押すことによって、全面が貼り合わされて、貼り合わせ基板が形成される。
【００５８】
ロボット２１１は、貼り合わせユニット２１０から貼り合わせ基板を取り出し、中央シャッター２０２が開かれた後に、貼り合わせ基板をロボット２０６に渡す。中央シャッター２０２は、貼り合わせ基板がロボット２０６に渡されると、直ちに閉じられるのが望ましい。次に、ロボット２０６は、密閉容器３０１、３０２の開口部が開口した後に、貼り合わせ基板を密閉容器３０１、３０２にセットする。密閉容器３０１、３０２の開口部は、貼り合わせ基板が密閉容器３０１、３０２に渡されると、直ちに閉じられるのが望ましい。密閉容器３０１、３０２は、完全に密閉された状態で、貼り合わせシステム２００から取り出される。
【００５９】
図６に示すように、洗浄・乾燥ユニット２０４Ａ、２０４Ｂで完全にパーティクルが除去（リセット）された後は、基板表面にはパーティクルが付着しない。また、貼り合わせシステム２００は、その内部がほぼ密封された空間で構成され、その上部に設けられたパーティクル・有機物を除去するためのフィルタを介して内部の雰囲気をダウンフローするとともに、水分管理ユニット２１７によってその内部の水分量が管理されている、という構成を有するため、その内部で基板を搬送する際に、パーティクルだけではなく、不必要な有機物、水分等が付着することもない。
【００６０】
このように、本実施形態によれば、貼り合わせシステム全体がチャンバによって、ほぼ完全に覆われているため、外部の雰囲気（例えば、クリーンルーム雰囲気等）が入り込むことがない。さらに、基板を貼り合わせシステム内部に搬送する際に、搬送容器（密封容器）内の雰囲気をフィルター（パーティクル、有機物等を除去する）を通して、清浄な雰囲気（乾燥窒素等）と置換するか、或いは、貼り合わせシステム内部の内圧を上げるよう構成するとともに、貼り合わせシステム内部では一定の水分雰囲気が維持されているため、貼り合わせシステム内部の装置間で基板を搬送する際に、不必要なパーティクル、有機物、水分等が基板に付着することもない。また、洗浄ユニットと貼り合わせユニットとは、中央シャッターで雰囲気が遮断されているため、各々のユニット内部の雰囲気が他方のユニットに流出することがない。
【００６１】
そして、貼り合わせシステムは、その内部で、基板の表面状態（パーティクル・水分・有機物等、及び活性化状態）を一旦リセットし、その後、基板表面の活性化状態・水分量を、貼り合わせ強度に最適な状態で再調整した後に、貼り合わせることによって、固体差なく、貼り合わせ強度の高い貼り合わせ基板を作製することができる。
【００６２】
［基板搬送装置の適用例］
以下、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを基板の製造方法に適用した例として、ＳＯＩ基板の製造方法を例示的に説明する。図１（ａ）〜図１（ｅ）は、本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【００６３】
まず、図１（ａ）に示す工程では、単結晶Ｓｉ基板１１を準備して、その表面に陽極化成処理等により多孔質Ｓｉ層１２を形成する。
【００６４】
次いで、図１（ｂ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２の上に非多孔質の単結晶Ｓｉ層１３をエピタキシャル成長法により形成する。その後、その表面を酸化することにより絶縁層（ＳｉＯ２層）１４を形成する。これにより、第１の基板１０が形成される。ここで、多孔質Ｓｉ層１２は、例えば、単結晶Ｓｉ基板１１に水素、ヘリウム又は不活性ガス等のイオンを注入する方法（イオン注入法）により形成してもよい。この方法により形成される多孔質Ｓｉ層は、多数の微小空洞を有し、微小空洞（ｍｉｃｒｏｃａｖｉｔｙ）層とも呼ばれる。
【００６５】
次に、図１（ｃ）に示す工程では、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを用いて、単結晶Ｓｉからなる第２の基板２０を準備し、第１の基板１０と第２の基板２０とを、第２の基板２０と絶縁層１４とが面するように室温で密着させて貼り合わせ基板５０を作成する。本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを用いることによって、貼り合わせ基板５０の貼り合わせ強度を向上させることができる。
【００６６】
なお、絶縁層１４は、上記のように第１の基板の単結晶Ｓｉ層１３側に形成しても良いし、第２の基板２０上に形成しても良く、両者に形成しても良く、結果として、第１の基板と第２の基板を密着させた際に、図１（ｃ）に示す状態になれば良い。しかしながら、上記のように、絶縁層１４を活性層となる単結晶Ｓｉ層１３側に形成することにより、第１の基板１０と第２の基板２０との貼り合わせ界面を活性層から遠ざけることができるため、より高品位のＳＯＩ基板を得ることができる。
【００６７】
次いで、図１（ｄ）に示す工程では、多孔質Ｓｉ層１２を分離処理して、貼り合わせ基板５０を新たな第１の基板１０‘と新たな第２の基板３０に分離する。このときの分離方法としては多孔質Ｓｉ層１２付近にクサビを挿入する方法、高圧流体を多孔質Ｓｉ層１２付近に吹き付ける方法などがある。
【００６８】
その後、図１（ｅ）に示す工程では、多孔質層１２’’と単結晶Ｓｉ層１３で選択比の高いエッチングを行うことによりによりほぼ単結晶Ｓｉ層１３の膜減りを起こさずに多孔質層１２’を除去しＳＯＩ基板４０が作成される。以上の方法により移設層としての単結晶Ｓｉ層１３及び絶縁層１４を、第２の基板３０に移設することができる。更に水素雰囲気中でアニールすることで極めて表面が平坦なＳＯＩ基板とすることが可能である。更に、ＳＯＩ基板４０は、水素雰囲気中でアニールすることによって、極めて表面が平坦なＳＯＩ基板とすることが可能である。
【００６９】
このように、本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムを基板の製造方法に適用することによって、固体差なく、貼り合わせ強度の高い貼り合わせ基板を作製することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、貼り合わせ基板の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係るＳＯＩ基板の製造方法を概略的に説明するための模式図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る貼り合わせシステムの動作を説明するための図である。
【図３】ローダーの内部の構造を拡大して示した図である。
【図４】活性化ユニットの構造の概略図である。
【図５】貼り合わせユニットの構造の概略図である。
【図６】基板表面のパーティクルの個数を示す図である。
Claims (1)
- 第１、第２基板の表面を処理する処理装置と、
前記処理装置で処理された第１基板と第２基板とを重ね合わせるための操作装置と、
前記処理装置及び前記操作装置を収容して外部空間から隔離するチャンバと、
を備え、前記処理装置による第１、第２基板の処理は、該第１、第２基板の表面を清浄化及び／又は活性化する処理を含むことを特徴とする貼り合わせシステム。
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2003
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