JP2006258958A - Method and device for bonding substrate - Google Patents

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建和 氏家
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for bonding substrates that bonds the substrates in a short bonding time with high bonding strength. <P>SOLUTION: The substrate bonding method includes a 1st process of washing a 1st main surface of a 1st substrate and a 1st main surface of a 2nd substrate; a 2nd process of coating at least one of the main surfaces of the 1st and 2nd substrates with resin containing silicon; a 3rd process of irradiating the resin with plasma; and a 4th process of putting the 1st main surface of opposing the 1st substrate and the 1st main surface of the 2nd substrate to each other and bonding the 1st and 2nd substrates together by compression. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基板接着方法及び基板接着装置に関し、より具体的には、2枚の基板を貼り合わせる基板接着方法及び基板接着装置に関する。   The present invention relates to a substrate bonding method and a substrate bonding apparatus, and more specifically to a substrate bonding method and a substrate bonding apparatus for bonding two substrates.

ガラスやシリコンウェーハなどの2枚の基板を低温で貼り合わせることができると、バイオチップやマイクロ流路をはじめとする各種の新規なデバイスを実現できる。従来、基板の接着法としては、融着法や、希釈フッ酸を介して接着する圧着接合などが知られている。   If two substrates such as glass and silicon wafer can be bonded together at low temperature, various new devices including biochips and microchannels can be realized. Conventionally, as a method for bonding substrates, there are known a fusion bonding method, a pressure bonding bonding using a diluted hydrofluoric acid, and the like.

しかしながら、前述した融着法では、高温に加熱する必要があり、また基板の接着に長い時間を要したり、炉の温度調整が難しいなどの問題があった。また、2枚の基板の接着界面に気泡が発生しやすく、接着強度を低下させるという接合不良の問題もあった。圧着接合においても、基板の接着に長い時間を要するという問題があった。   However, the above-described fusing method has a problem that it is necessary to heat to a high temperature, and it takes a long time to bond the substrates, and it is difficult to adjust the temperature of the furnace. In addition, bubbles are likely to be generated at the bonding interface between the two substrates, and there is a problem of poor bonding in which the bonding strength is reduced. Even in the crimping bonding, there is a problem that it takes a long time to bond the substrates.

一方、液晶表示装置などにおける2枚の基板に所定のギャップを設けつつ貼り合わせる際に、基板表面に接着の前処理としてプラズマ処理を行い、表面を改質した後に接着する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示されている方法では、基板の表面を改質した後、シール材を塗布し、接着を行っている。   On the other hand, a method is disclosed in which when two substrates in a liquid crystal display device or the like are bonded to each other with a predetermined gap, plasma treatment is performed on the substrate surface as a pretreatment for adhesion, and the surface is modified and then adhered. (For example, refer to Patent Document 1). In the method disclosed in Patent Document 1, after the surface of the substrate is modified, a sealing material is applied and adhesion is performed.

ただし、この方法では、シール材にプラズマ処理を施すのではなく、基板自体の表面を改質するから、基板の裏面に形成されている素子がプラズマの影響を受けやすいなどの問題がある。
特開2002−229044号公報
However, this method does not perform plasma treatment on the sealing material, but modifies the surface of the substrate itself, so that the element formed on the back surface of the substrate is susceptible to plasma.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-229044

本発明は、低温で、高い接着強度と短い接着時間で2枚あるいはそれ以上の基板を接着する基板接着方法及び基板接着装置を提供するものである。   The present invention provides a substrate bonding method and a substrate bonding apparatus for bonding two or more substrates at low temperature with high bonding strength and short bonding time.

本発明の一態様によれば、
第1の基板の第1の主面と、第2の基板の第1の主面をそれぞれ洗浄する第1の工程と、
前記第1の主面及び第2の主面の少なくともいずれかにシリコンを含有する樹脂を塗布する第2の工程と、
前記樹脂にプラズマを照射する第3の工程と、
前記第1の基板の第1の主面と前記第2の基板の第1の主面とを対向させ前記第1及び第2の基板を圧着する第4の工程と、
を備えたことを特徴とする基板接着方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A first step of cleaning each of the first main surface of the first substrate and the first main surface of the second substrate;
A second step of applying a resin containing silicon to at least one of the first main surface and the second main surface;
A third step of irradiating the resin with plasma;
A fourth step of pressure-bonding the first and second substrates with the first main surface of the first substrate facing the first main surface of the second substrate;
A substrate bonding method is provided.

本発明の他の一態様によれば、
基板を洗浄する洗浄ユニットと、
前記基板の主面に樹脂を塗布する塗布ユニットと、
前記樹脂が塗布された前記基板の主面にプラズマを照射するプラズマ処理ユニットと、
前記基板を圧着する接合ユニットと、
を備えたことを特徴とする基板接着装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A cleaning unit for cleaning the substrate;
An application unit for applying a resin to the main surface of the substrate;
A plasma processing unit for irradiating the main surface of the substrate coated with the resin with plasma;
A bonding unit for crimping the substrate;
A substrate bonding apparatus is provided.

本発明によれば、2枚あるいはそれ以上の基板を強い接着力で効率よく接合できる基板接着方法及び基板接着装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a substrate bonding method and a substrate bonding apparatus that can efficiently bond two or more substrates with a strong bonding force.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態にかかる基板接着方法の要部を表すフローチャートである。 また、図2は、本実施形態にかかる基板接着方法の要部を表す工程断面図である。図1におけるステップS1〜S4が、図2の(a)〜(d)の工程断面図にそれぞれ対応している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a flowchart showing a main part of a substrate bonding method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a process cross-sectional view illustrating the main part of the substrate bonding method according to the present embodiment. Steps S1 to S4 in FIG. 1 correspond to the process cross-sectional views of FIGS. 2A to 2D, respectively.

まず、ステップS1として、基板10の洗浄を行う。基板10としては、石英やソーダガラスなどからなるガラス基板の他、シリコン(Si)ウェーハやその他各種の半導体、誘電体、絶縁体などの基板などを用いることもできる。また、本発明によれば、同質の基板同士には限定されず、異質の基板を接着することも可能である。例えば、ガラス基板とシリコンウェーハとを接着することや、InPなどの化合物半導体からなるウェーハとシリコンウェーハとを接着することも可能である。   First, as step S1, the substrate 10 is cleaned. As the substrate 10, in addition to a glass substrate made of quartz, soda glass, or the like, a silicon (Si) wafer, various other semiconductors, dielectrics, insulators, or the like can also be used. Further, according to the present invention, the substrates are not limited to the same substrates, and different substrates can be bonded. For example, it is possible to bond a glass substrate and a silicon wafer, or bond a wafer made of a compound semiconductor such as InP and a silicon wafer.

基板の洗浄方法としては、SPM洗浄(硫酸過酸化水素洗浄)を挙げることができる。SPM洗浄は、煮沸したHSO:H=3:1溶液において煮沸洗浄する方法である。この後、温水リンス、DHF(Diluted Hydrofluoric acid)5%溶液に浸漬、純粋リンスの順番で洗浄する。 Examples of the substrate cleaning method include SPM cleaning (sulfuric acid hydrogen peroxide cleaning). SPM cleaning is a method of boiling cleaning in a boiled H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 3: 1 solution. Thereafter, the substrate is washed in the order of warm water rinsing, DHF (Diluted Hydrofluoric acid) 5%, and pure rinsing.

次に、ステップS2として、基板10上にシリコンを含有する樹脂を塗布する。このような樹脂としては、例えば、ポーラスなMSQ(MSQ:Methyl Silsesquioxane:メチルシルセスキオキサン)を用いることができる。具体的には、例えば、スピンコート塗布により約100ナノメータの厚みのMSQを塗布した後に、摂氏250度で1分間ベークをした後、摂氏400度で30分間程度、キュアを行う。このようにして、基板10上にポーラスなMSQ膜11を形成することができる。なお、MSQの代わりに、HSQ(水素化シルセスキオキサン:Hydrogen Silsesquioxane)などを用いることもできる。   Next, as step S <b> 2, a resin containing silicon is applied on the substrate 10. As such a resin, for example, porous MSQ (MSQ: Methyl Silsesquioxane) can be used. Specifically, for example, after applying MSQ having a thickness of about 100 nanometers by spin coating, baking is performed at 250 degrees Celsius for 1 minute, and then curing is performed at 400 degrees Celsius for about 30 minutes. In this way, a porous MSQ film 11 can be formed on the substrate 10. In addition, HSQ (Hydrogen Silsesquioxane) etc. can also be used instead of MSQ.

次に、ステップS3として、プラズマ処理を行う。具体的には、例えば、酸素の流量を数100sccm、圧力100Pa、数100ワットの投入電力でラジカルリッチな酸素プラズマを生成し、ポーラスなMSQ膜11の表面に照射する。このとき基板温度を、摂氏約250度に保つ。   Next, plasma processing is performed as step S3. Specifically, for example, radical-rich oxygen plasma is generated with an oxygen flow rate of several hundred sccm, a pressure of 100 Pa, and input power of several hundred watts, and the surface of the porous MSQ film 11 is irradiated. At this time, the substrate temperature is maintained at about 250 degrees Celsius.

続いて、ステップS4として、このようにMSQ膜11を形成した2枚の基板10(W1、W2)を、それぞれのMSQ膜11が対向する向きに積層し、圧着する。具体的には、例えば、10−4〜10−5Paの真空中で、圧着力1.5MPa、圧着時間1時間で圧着することによって接合する。雰囲気は、真空中には限定されず、減圧雰囲気でもよい。ただし、大気中にさらすと、大気中の炭素などの不純物が付着するため、大気中にさらすことは望ましくない。また、接着時の基板温度は、摂氏約400度程度まで加熱してもよいし、室温で行うことも可能である。 Subsequently, in step S4, the two substrates 10 (W1, W2) on which the MSQ film 11 is thus formed are stacked in a direction in which the respective MSQ films 11 face each other, and are subjected to pressure bonding. Specifically, for example, the bonding is performed in a vacuum of 10 −4 to 10 −5 Pa by pressing with a pressing force of 1.5 MPa and a pressing time of 1 hour. The atmosphere is not limited to a vacuum but may be a reduced pressure atmosphere. However, when exposed to the atmosphere, impurities such as carbon in the atmosphere will adhere, so it is not desirable to expose to the atmosphere. Further, the substrate temperature at the time of bonding may be heated to about 400 degrees Celsius, or may be performed at room temperature.

図3は、このようにして接着された接着基板を表す模式断面図である。2枚の基板10、10の間にはMSQ膜11が介在し、強固に接着されている。また、本実施形態によれば、このようにMSQ膜11を介して2枚の基板を接着するので、従来の接着(貼り合わせ)方法のように、基板10の表面を鏡面処理する必要は必ずしもない。つまり、基板10の表面に多少の凹凸がある状態であっても、MSQ膜11により平坦化されて安定的に接着することが可能である。例えば、基板10の表面に数ナノメータあるいはそれ以上の凹凸があっても、MSQ膜11により平坦化することができる。その結果として、CMP(chemical mechanical polishing)などの研磨工程や鏡面加工工程が不要となり、広範な応用範囲において、簡単に2枚の基板を接着することができる。
また、本実施形態によれば、3枚以上の基板を積層させ相互に接着することも可能である。その結果として、複雑な構造のデバイスも容易に実現でき、各種の新機能が期待できる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the bonded substrate bonded in this way. An MSQ film 11 is interposed between the two substrates 10 and 10 and is firmly bonded. Further, according to the present embodiment, since the two substrates are bonded through the MSQ film 11 as described above, it is not always necessary to mirror-treat the surface of the substrate 10 as in the conventional bonding (bonding) method. Absent. That is, even if the surface of the substrate 10 has some unevenness, it can be flattened by the MSQ film 11 and stably adhered. For example, even if the surface of the substrate 10 has unevenness of several nanometers or more, it can be planarized by the MSQ film 11. As a result, a polishing process such as CMP (chemical mechanical polishing) and a mirror finishing process are not required, and two substrates can be easily bonded in a wide range of applications.
Further, according to the present embodiment, it is possible to stack three or more substrates and bond them to each other. As a result, a device having a complicated structure can be easily realized, and various new functions can be expected.

図4は、本実施形態にかかる基板接着方法の要部における反応メカニズムを例示する断面模式図である。すなわち、ポーラスなMSQ膜11の表面に酸素プラズマ12を照射したときの、MSQ膜11内の反応メカニズムを表す。図4(a)に表すように、プラズマ処理を行うと、基板10上に形成された、メチル基(CH)14を含有するMSQ膜11a(11)の表面に、酸素プラズマ12から放出された酸素ラジカル13が飛来してくる。すると、図4(b)に表すように、酸素ラジカル13によって活性化されたメチル基(CH)14が分解され、酸素に置換される。すなわち、メチル基は、酸素ラジカル13の作用によって、COやH(図中、符号15)となって脱離し、Si−OH結合を主成分とするMSQ膜11b(11)に改質される。その結果として、MSQ膜11中のメチル基(CH)が置換されてシラノール基(Si−OH)が形成される。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the reaction mechanism in the main part of the substrate bonding method according to this embodiment. That is, the reaction mechanism in the MSQ film 11 when the surface of the porous MSQ film 11 is irradiated with oxygen plasma 12 is shown. As shown in FIG. 4A, when the plasma treatment is performed, the oxygen plasma 12 is released on the surface of the MSQ film 11a (11) containing the methyl group (CH 3 ) 14 formed on the substrate 10. Oxygen radicals 13 come in. Then, as shown in FIG. 4B, the methyl group (CH 3 ) 14 activated by the oxygen radical 13 is decomposed and replaced with oxygen. That is, the methyl group is desorbed as CO X or H 2 (reference numeral 15 in the figure) by the action of the oxygen radicals 13, and is modified into the MSQ film 11b (11) mainly composed of Si—OH bonds. The As a result, the methyl group (CH 3 ) in the MSQ film 11 is substituted to form a silanol group (Si—OH).

図5(a)は、FTIR(Fourier Transform Infrared Spectroscopy)によって得られたピーク強度の経時変化を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸はポーラスなMSQ膜11に酸素プラズマを照射した時間であり、縦軸はFTIRによって測定されたSi−OH、Si−CH、C−H結合のそれぞれのピーク強度である。
図5(a)からわかるように、酸素プラズマを照射すると、Si−CH及びC−H結合のピーク強度が減衰していくのに対して、Si−OH結合が新たに生成され、そのピーク強度が増加する。すなわち、MSQ膜11に含有されていたメチル基がほとんどなくなり、シラノール基(Si−OH)が生成されることがわかる。
FIG. 5A is a graph showing a change in peak intensity with time obtained by FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy). That is, the horizontal axis in the figure is the time when the porous MSQ film 11 is irradiated with oxygen plasma, and the vertical axis is the peak intensity of each of Si—OH, Si—CH 3 , and C—H bonds measured by FTIR. is there.
As can be seen from FIG. 5 (a), when the oxygen plasma is irradiated, the peak intensities of Si—CH 3 and C—H bonds are attenuated, whereas new Si—OH bonds are generated, and the peaks are reduced. Strength increases. That is, it can be seen that the methyl group contained in the MSQ film 11 is almost lost and a silanol group (Si—OH) is generated.

図5(b)は、ポーラスなMSQ膜の膜厚の経時変化を表すグラフ図である。同図の横軸はMSQ膜11に酸素プラズマを照射した時間であり、縦軸はMSQ膜11の膜厚の減少量である。同図からわかるように、酸素プラズマを照射すると、MSQ膜11の膜厚が減少する。膜厚減少量は、ポーラスなMSQ膜ほど大きい傾向が認められる。   FIG. 5B is a graph showing the change over time of the thickness of the porous MSQ film. In the figure, the horizontal axis represents the time for which the MSQ film 11 was irradiated with oxygen plasma, and the vertical axis represents the amount of decrease in the thickness of the MSQ film 11. As can be seen from the figure, when the oxygen plasma is irradiated, the thickness of the MSQ film 11 decreases. It is recognized that the amount of decrease in film thickness tends to be larger for a porous MSQ film.

また、シラノール基(Si−OH)の生成や、メチル基(CH)の分解及びCOやHの発生などの化学反応によって、膜の濡れ性が高くなり、密着力が強くなる傾向が認められる。 In addition, the wettability of the film tends to increase due to the chemical reaction such as the generation of silanol groups (Si—OH), the decomposition of methyl groups (CH 3 ), and the generation of CO X and H 2. Is recognized.

このように、本実施形態にかかる基板接着方法では、基板接合の前処理として、基板の表面に形成したポーラスなMSQ膜に酸素プラズマを照射し、MSQ膜を改質する。すなわち、MSQ膜に酸素プラズマを照射し、MSQ膜を改質することによって、MSQ膜中のメチル基(CH)を置換してシラノール基(Si−OH)を生成する。その結果、濡れ性が高くなり密着力が強くなる。つまり、2枚の基板を強い接合強度で接合することができる。従って、信頼性のある接着基板を製造することができる。 As described above, in the substrate bonding method according to this embodiment, as a pretreatment for substrate bonding, the porous MSQ film formed on the surface of the substrate is irradiated with oxygen plasma to modify the MSQ film. That is, by irradiating the MSQ film with oxygen plasma and modifying the MSQ film, the methyl group (CH 3 ) in the MSQ film is substituted to generate a silanol group (Si—OH). As a result, the wettability increases and the adhesion strength increases. That is, two substrates can be bonded with a strong bonding strength. Therefore, a reliable adhesive substrate can be manufactured.

また、メチル基(CH)を脱離させることにより、有機性のMSQ膜を無機性の膜に改質しているので、基板接着後の硬化時間を大幅に短縮することができる。その結果、基板接着工程のスループットを上げることができる。 Further, since the organic MSQ film is modified to an inorganic film by eliminating the methyl group (CH 3 ), the curing time after bonding the substrate can be significantly shortened. As a result, the throughput of the substrate bonding process can be increased.

次に、本実施形態の変型例について説明する。すなわち、接合する2枚の基板のうちの一方の基板の表面にのみシリコンを含有する樹脂を塗布する場合について説明する。
図6は、本実施例にかかる基板接着方法の要部を表す工程断面図である。同図については、図2に関して前述したものと同一の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
Next, a modified example of this embodiment will be described. That is, a case where a resin containing silicon is applied only to the surface of one of the two substrates to be bonded will be described.
FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the main part of the substrate bonding method according to the present embodiment. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIG.

すなわち、図6(a)乃至(c)に表したように、洗浄、MSQの塗布、プラズマ照射処理を実施する。ただし、本実施例においては、図6(d)に表すように、接合する2枚の基板W1とW2のうち、一方の基板W1の表面にのみMSQを塗布しプラズマ処理する。このようにすると、基板W2の表面にMSQを塗布する工程を省くことができるので、製造時間をさらに短縮できる。また、MSQ膜の膜厚が薄くなるので、基板W1、W2の間隔を小さくできる。その結果として、より微細なデバイスや、ギャップの小さいセルなどを形成できる。   That is, as shown in FIGS. 6A to 6C, cleaning, application of MSQ, and plasma irradiation treatment are performed. However, in this embodiment, as shown in FIG. 6D, the MSQ is applied only to the surface of one of the two substrates W1 and W2 to be bonded and plasma-treated. In this way, the process of applying MSQ to the surface of the substrate W2 can be omitted, so that the manufacturing time can be further shortened. Further, since the thickness of the MSQ film is reduced, the distance between the substrates W1 and W2 can be reduced. As a result, a finer device, a cell with a small gap, or the like can be formed.

図7は、本発明の実施の形態にかかる基板接着装置の構成を表す模式図である。
本実施形態の基板接着装置20は、制御ユニット21と、制御ユニット21により制御される洗浄ユニット22、樹脂塗布ユニット23、プラズマ処理ユニット24、接合ユニット25及び検査ユニット26を備える。また、この基板接着装置20は、供給される基板W1、W2を、次のユニットに搬送する搬送ロボット(図示しない)などを備えたものとしてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the substrate bonding apparatus according to the embodiment of the present invention.
The substrate bonding apparatus 20 of the present embodiment includes a control unit 21, a cleaning unit 22 controlled by the control unit 21, a resin coating unit 23, a plasma processing unit 24, a bonding unit 25, and an inspection unit 26. Further, the substrate bonding apparatus 20 may include a transport robot (not shown) that transports the supplied substrates W1 and W2 to the next unit.

また、これら各ユニット間は、例えば数十パスカル程度の所定の減圧雰囲気あるいはHe、Ar、Nなどの希ガスによりパージされた雰囲気とされ、インライン式に基板が搬送されるようにしてもよい。例えば、プラズマ処理ユニット24から接合ユニット25に基板を搬送する際には、大気に晒さないようにすれば、樹脂の表面に水分が付着したり酸化が進行することを防止できる。 Further, between these units, for example, a predetermined reduced pressure atmosphere of about several tens of pascals or an atmosphere purged with a rare gas such as He, Ar, N 2 may be used, and the substrate may be transferred in-line. . For example, when the substrate is transported from the plasma processing unit 24 to the bonding unit 25, it is possible to prevent moisture from adhering to the surface of the resin and oxidation from proceeding if it is not exposed to the atmosphere.

基板接着装置20に基板W1、W2が供給されると、洗浄ユニット22、樹脂塗布ユニット23、プラズマ処理ユニット24、接合ユニット25の順に基板を搬送し、洗浄、MSQ塗布、プラズマ処理、接合をそれぞれのユニットで行う。最後に、接合した基板を検査ユニット26に搬送し、接着強度などを検査する。   When the substrates W1 and W2 are supplied to the substrate bonding apparatus 20, the substrate is transported in the order of the cleaning unit 22, the resin coating unit 23, the plasma processing unit 24, and the bonding unit 25, and cleaning, MSQ coating, plasma processing, and bonding are performed respectively. Perform with the unit. Finally, the bonded substrates are conveyed to the inspection unit 26 and inspected for adhesive strength and the like.

図8は、プラズマ処理ユニット24の構成を例示する模式図である。
同図に表すように、プラズマ処理ユニット24は、チャンバ27の内部に、下部電極28と上部電極30がそれぞれ設けられた構造を有する。基板10は下部電極28の上に載置される。そして、チャンバ27の内部にガスを供給し、真空ポンプ29により所定のチャンバ内圧力になるように真空引きする。そして、チャンバ27の内部の上部電極30と下部電極28との間に高周波電源を用いてプラズマ12を生成させる。下部電極28にはヒータ31が内蔵されていて、基板10を所定の温度に加熱できる。このようなユニットを用いて酸素ガス等を含む気体のプラズマ12を基板10に照射する。
ただし、本実施形態におけるプラズマ処理ユニット24の構造は、図8に例示したものには限定されず、プラズマを発生できるものであればよい。例えば、プラズマを生成する手段として、高周波電源の代わりに、マイクロ波などを用いるものであってもよい。
FIG. 8 is a schematic view illustrating the configuration of the plasma processing unit 24.
As shown in the figure, the plasma processing unit 24 has a structure in which a lower electrode 28 and an upper electrode 30 are respectively provided in a chamber 27. The substrate 10 is placed on the lower electrode 28. Then, gas is supplied to the inside of the chamber 27, and the vacuum pump 29 is evacuated to a predetermined pressure in the chamber. Then, plasma 12 is generated between the upper electrode 30 and the lower electrode 28 inside the chamber 27 using a high frequency power source. The lower electrode 28 has a built-in heater 31 and can heat the substrate 10 to a predetermined temperature. Using such a unit, the substrate 10 is irradiated with gaseous plasma 12 containing oxygen gas or the like.
However, the structure of the plasma processing unit 24 in the present embodiment is not limited to that illustrated in FIG. 8, and any structure that can generate plasma may be used. For example, as means for generating plasma, a microwave or the like may be used instead of the high-frequency power source.

図9は、接合ユニット25の構成を例示する模式図である。
同図に表すように、上部基板ホルダー38と下部基板ホルダー32に、基板W1、W2がそれぞれ静電吸着される。下部基板ホルダー32がモータ33によって上下動することにより、基板W1とW2とが圧着される。上部基板ホルダー31と下部基板ホルダー32には、ヒータ34、35がそれぞれ内蔵され、基板W1、W2を所定の温度に加熱する。また、チャンバ36内は、真空ポンプ37によって排気可能とされている。なお、チャンバ36内を真空ポンプ37で排気する代わりに、希ガスや窒素ガスなどでパージしてもよい。
FIG. 9 is a schematic view illustrating the configuration of the joining unit 25.
As shown in the figure, the substrates W1 and W2 are electrostatically attracted to the upper substrate holder 38 and the lower substrate holder 32, respectively. When the lower substrate holder 32 is moved up and down by the motor 33, the substrates W1 and W2 are pressure-bonded. The upper substrate holder 31 and the lower substrate holder 32 include heaters 34 and 35, respectively, to heat the substrates W1 and W2 to a predetermined temperature. The chamber 36 can be evacuated by a vacuum pump 37. Instead of evacuating the chamber 36 with the vacuum pump 37, the chamber 36 may be purged with a rare gas or nitrogen gas.

このように本実施形態の基板接着装置20は、接合ユニット25の前工程にプラズマ処理ユニット24を有する。接合する基板の前処理として、表面のMSQ膜11を改質することにより、前述したように接合強度の向上と接合時間の短縮とを実現することができる。   As described above, the substrate bonding apparatus 20 according to the present embodiment includes the plasma processing unit 24 in the previous process of the bonding unit 25. By modifying the MSQ film 11 on the surface as a pretreatment of the substrates to be bonded, it is possible to improve the bonding strength and shorten the bonding time as described above.

なお、本実施形態において、各ユニットは必ずしも独立している必要はない。
図10は、プラズマ処理ユニット24と接合ユニット25が共通のチャンバを用いて構成された基板接着装置を例示する模式図である。
すなわち、同一のチャンバでプラズマ処理と基板の圧着が可能とされている。このようにすれば、装置を小型化できるとともに、プラズマ処理後に基板を大気に晒すことなく圧着することができる。
In the present embodiment, each unit does not necessarily have to be independent.
FIG. 10 is a schematic view illustrating a substrate bonding apparatus in which the plasma processing unit 24 and the bonding unit 25 are configured using a common chamber.
That is, plasma processing and substrate pressure bonding can be performed in the same chamber. In this way, the apparatus can be miniaturized and can be pressure-bonded without exposing the substrate to the atmosphere after plasma processing.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、本発明の基板接着方法を構成する各ステップの条件や、材料などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択採用したものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に包含される。   For example, the conditions and materials of each step constituting the substrate bonding method of the present invention are not limited to the above specific examples, and those appropriately selected and adopted by those skilled in the art include the present invention as long as they include the gist of the present invention. It is included in the range.

本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。It is process sectional drawing showing the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device concerning embodiment of this invention. 本実施形態の方法により接着された接着基板を表す模式断面図である。It is a schematic cross section showing the adhesive substrate adhere | attached by the method of this embodiment. 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法の要部における反応メカニズムを例示する断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which illustrates the reaction mechanism in the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device concerning embodiment of this invention. (a)は、FTIRによって得られたピーク強度の経時変化を表すグラフ図であり、(b)は、MSQ膜の膜厚の経時変化を表すグラフ図である。(A) is a graph showing the change over time of the peak intensity obtained by FTIR, and (b) is a graph showing the change over time of the film thickness of the MSQ film. 本実施例にかかる半導体装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。It is process sectional drawing showing the principal part of the manufacturing method of the semiconductor device concerning a present Example. 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the semiconductor device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a part of semiconductor device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる半導体装置の一部を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates a part of semiconductor device concerning embodiment of this invention. プラズマ処理ユニット24と接合ユニット25が共通のチャンバを用いて構成された基板接着装置を例示する模式図である。4 is a schematic view illustrating a substrate bonding apparatus in which a plasma processing unit 24 and a bonding unit 25 are configured using a common chamber. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
11 シリコンを含有する樹脂膜
12 プラズマ
12 酸素プラズマ
13 酸素ラジカル
15 H、CO
20 基板接着装置
21 制御ユニット
22 洗浄ユニット
23 塗布ユニット
24 プラズマ処理ユニット
25 接合ユニット
26 検査ユニット
27 チャンバ
28 下部電極
29 真空ポンプ
30 上部電極
31 ヒータ
31 基板ホルダー
32 下部基板ホルダー
33 モータ
34、35 ヒータ
36 チャンバ
37 真空ポンプ
38 上部基板ホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 11 Silicon-containing resin film 12 Plasma 12 Oxygen plasma 13 Oxygen radical 15 H 2 , CO X
20 substrate bonding apparatus 21 control unit 22 cleaning unit 23 coating unit 24 plasma processing unit 25 bonding unit 26 inspection unit 27 chamber 28 lower electrode 29 vacuum pump 30 upper electrode 31 heater 31 substrate holder 32 lower substrate holder 33 motor 34, 35 heater 36 Chamber 37 Vacuum pump 38 Upper substrate holder

Claims (10)

第1の基板の第1の主面と、第2の基板の第1の主面をそれぞれ洗浄する第1の工程と、
前記第1の主面及び第2の主面の少なくともいずれかにシリコンを含有する樹脂を塗布する第2の工程と、
前記樹脂にプラズマを照射する第3の工程と、
前記第1の基板の第1の主面と前記第2の基板の第1の主面とを対向させ前記第1及び第2の基板を圧着する第4の工程と、
を備えたことを特徴とする基板接着方法。
A first step of cleaning each of the first main surface of the first substrate and the first main surface of the second substrate;
A second step of applying a resin containing silicon to at least one of the first main surface and the second main surface;
A third step of irradiating the resin with plasma;
A fourth step of pressure-bonding the first and second substrates with the first main surface of the first substrate facing the first main surface of the second substrate;
A substrate bonding method comprising:
前記シリコンを含有する樹脂は、MSQ(Methyl Silsesquioxane)であることを特徴とする請求項1記載の基板接着方法。   2. The substrate bonding method according to claim 1, wherein the resin containing silicon is MSQ (Methyl Silsesquioxane). 前記シリコンを含有する樹脂は、HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)であることを特徴とする請求項1記載の基板接着方法。   2. The substrate bonding method according to claim 1, wherein the resin containing silicon is HSQ (Hydrogen Silsesquioxane). 前記プラズマは、酸素を含有するプラズマであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の基板接着方法。   The substrate adhesion method according to claim 1, wherein the plasma is oxygen-containing plasma. 前記第3の工程は、減圧雰囲気で行われることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の基板接着方法。   The substrate bonding method according to claim 1, wherein the third step is performed in a reduced pressure atmosphere. 前記第4の工程は、減圧雰囲気で行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の基板接着方法。   The substrate bonding method according to claim 1, wherein the fourth step is performed in a reduced pressure atmosphere. 前記第4の工程は、大気とは異なるガス雰囲気で行われることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の基板接着方法。   6. The substrate bonding method according to claim 1, wherein the fourth step is performed in a gas atmosphere different from the atmosphere. 前記第2の工程において、前記第1の基板の第1の主面と前記第2の基板の第1の主面にれそぞれシリコンを含有する樹脂を塗布することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の基板接着方法。   The resin containing silicon is applied to the first main surface of the first substrate and the first main surface of the second substrate in the second step, respectively. The substrate bonding method according to any one of 1 to 7. 基板を洗浄する洗浄ユニットと、
前記基板の主面に樹脂を塗布する塗布ユニットと、
前記樹脂が塗布された前記基板の主面にプラズマを照射するプラズマ処理ユニットと、
前記基板を圧着する接合ユニットと、
を備えたことを特徴とする基板接着装置。
A cleaning unit for cleaning the substrate;
An application unit for applying a resin to the main surface of the substrate;
A plasma processing unit for irradiating the main surface of the substrate coated with the resin with plasma;
A bonding unit for crimping the substrate;
A substrate bonding apparatus comprising:
前記プラズマ処理ユニットと前記接合ユニットとは、共通のチャンバに設けられたことを特徴とする請求項9記載の基板接着装置。

The substrate bonding apparatus according to claim 9, wherein the plasma processing unit and the bonding unit are provided in a common chamber.

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008300487A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Pasting device, method of preventing adhesive from dissolving, and pasting method
KR100893182B1 (en) * 2007-06-01 2009-04-15 주식회사 엘트린 Wafer Cleaning Method
KR100958279B1 (en) * 2008-02-25 2010-05-19 참앤씨(주) method for bonding wafer and apparatus for bonding wafer
WO2011111565A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 東京エレクトロン株式会社 Joining system, joining method, program and computer memory media
JP2018152619A (en) * 2018-07-05 2018-09-27 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー Permanent junction method for wafer
US10825793B2 (en) 2011-04-08 2020-11-03 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for permanently bonding wafers
JP2021518663A (en) * 2018-03-29 2021-08-02 ソイテックSoitec Methods for transferring layers

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS613120A (en) * 1984-06-15 1986-01-09 Dainippon Ink & Chem Inc Device for color liquid crystal display
JPS621538A (en) * 1985-06-28 1987-01-07 平岡織染株式会社 Stainproof sheet material
JPS62297818A (en) * 1986-06-18 1987-12-25 Hitachi Ltd Liquid crystal display element
JPH0391227A (en) * 1989-09-01 1991-04-16 Nippon Soken Inc Adhering method for semiconductor substrate
JPH0582404A (en) * 1991-09-19 1993-04-02 Nippondenso Co Ltd Method for joining silicon substrate
JPH06186570A (en) * 1992-07-17 1994-07-08 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Liquid-crystal display device
JPH07118609A (en) * 1993-10-20 1995-05-09 Showa Denko Kk Coating liquid composition for semiconductor or liquid crystal device
JPH09179085A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Canon Inc Manufacture of liquid crystal element and discharge processor used for same
JP2000026692A (en) * 1998-07-08 2000-01-25 Ube Nitto Kasei Co Ltd Thermosetting resin coated particle, preparation thereof and spacer composed of same particle
JP2002229044A (en) * 2000-11-30 2002-08-14 Fujitsu Ltd Apparatus for manufacturing bonded substrate
WO2003041130A2 (en) * 2001-10-09 2003-05-15 Dow Corning Corporation Method for creating adhesion during fabrication of electronic devices
JP2003523627A (en) * 2000-02-16 2003-08-05 ジプトロニクス・インコーポレイテッド Low temperature bonding method and bonding composition
JP2004004612A (en) * 2002-03-28 2004-01-08 Chisso Corp Seal material for liquid crystal display panel

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS613120A (en) * 1984-06-15 1986-01-09 Dainippon Ink & Chem Inc Device for color liquid crystal display
JPS621538A (en) * 1985-06-28 1987-01-07 平岡織染株式会社 Stainproof sheet material
JPS62297818A (en) * 1986-06-18 1987-12-25 Hitachi Ltd Liquid crystal display element
JPH0391227A (en) * 1989-09-01 1991-04-16 Nippon Soken Inc Adhering method for semiconductor substrate
JPH0582404A (en) * 1991-09-19 1993-04-02 Nippondenso Co Ltd Method for joining silicon substrate
JPH06186570A (en) * 1992-07-17 1994-07-08 Minnesota Mining & Mfg Co <3M> Liquid-crystal display device
JPH07118609A (en) * 1993-10-20 1995-05-09 Showa Denko Kk Coating liquid composition for semiconductor or liquid crystal device
JPH09179085A (en) * 1995-12-27 1997-07-11 Canon Inc Manufacture of liquid crystal element and discharge processor used for same
JP2000026692A (en) * 1998-07-08 2000-01-25 Ube Nitto Kasei Co Ltd Thermosetting resin coated particle, preparation thereof and spacer composed of same particle
JP2003523627A (en) * 2000-02-16 2003-08-05 ジプトロニクス・インコーポレイテッド Low temperature bonding method and bonding composition
JP2002229044A (en) * 2000-11-30 2002-08-14 Fujitsu Ltd Apparatus for manufacturing bonded substrate
WO2003041130A2 (en) * 2001-10-09 2003-05-15 Dow Corning Corporation Method for creating adhesion during fabrication of electronic devices
JP2004004612A (en) * 2002-03-28 2004-01-08 Chisso Corp Seal material for liquid crystal display panel

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8425713B2 (en) 2007-05-30 2013-04-23 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Bonding apparatus, method for preventing dissolving of adhesive agent, and bonding method
JP2008300487A (en) * 2007-05-30 2008-12-11 Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd Pasting device, method of preventing adhesive from dissolving, and pasting method
KR100893182B1 (en) * 2007-06-01 2009-04-15 주식회사 엘트린 Wafer Cleaning Method
KR100958279B1 (en) * 2008-02-25 2010-05-19 참앤씨(주) method for bonding wafer and apparatus for bonding wafer
WO2011111565A1 (en) * 2010-03-09 2011-09-15 東京エレクトロン株式会社 Joining system, joining method, program and computer memory media
CN102714139A (en) * 2010-03-09 2012-10-03 东京毅力科创株式会社 Joining system, joining method, program and computer memory media
JP2011187716A (en) * 2010-03-09 2011-09-22 Tokyo Electron Ltd Joining system, joining method, program, and computer memory media
US8795463B2 (en) 2010-03-09 2014-08-05 Tokyo Electron Limited Joint system, joint method, program and computer storage medium
CN102714139B (en) * 2010-03-09 2014-11-05 东京毅力科创株式会社 Joining system and joining method
TWI482254B (en) * 2010-03-09 2015-04-21 Tokyo Electron Ltd Bonding system, bonding method and computer memory media
US10825793B2 (en) 2011-04-08 2020-11-03 Ev Group E. Thallner Gmbh Method for permanently bonding wafers
JP2021518663A (en) * 2018-03-29 2021-08-02 ソイテックSoitec Methods for transferring layers
JP7279284B2 (en) 2018-03-29 2023-05-23 ソイテック Method for transferring layers
JP2018152619A (en) * 2018-07-05 2018-09-27 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー Permanent junction method for wafer

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