JP2011114284A

JP2011114284A - Bonding apparatus

Info

Publication number: JP2011114284A
Application number: JP2009271486A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tsuno; 武志津野; Masahito Kinouchi; 雅人木ノ内; Takayuki Goto; 崇之後藤; Kiten Suzuki; 毅典鈴木; Kensuke Ide; 健介井手
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2009-11-30
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-11-30
Also published as: JP5448755B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bonding apparatus which handles an object to be bonded in a more stable manner. <P>SOLUTION: The bonding apparatus includes a cartridge, a carriage on which the cartridge is loaded, an electrostatic chuck, and a pressure-bonding mechanism which drives the electrostatic chuck. The cartridge is formed, in such a way that the surface roughness of a predetermined region is larger than a predetermined surface roughness. Here, when a wafer comes into contact with the predetermined area, the cartridge is not absorbed to the electrostatic chuck together with the wafer, while the wafer is absorbed to the electrostatic chuck by the electrostatic attractive force thereof, and does not move, even if the electrostatic chuck moves. As a result, there is no need for such a bonding apparatus to alter the attractive force of the electrostatic chuck and is able to handle the wafer more stably, without having to perform predetermined processings on the wafer. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、接合装置に関し、特に、複数の基板を１枚の基板に接合するときに利用される接合装置に関する。 The present invention relates to a bonding apparatus, and more particularly, to a bonding apparatus used when bonding a plurality of substrates to a single substrate.

微細な電気部品や機械部品を集積化したＭＥＭＳが知られている。そのＭＥＭＳとしては、マイクロリレー、圧力センサ、加速度センサなどが例示される。真空雰囲気で活性化されたウェハ表面同士を接触させることにより、そのウェハを接合する常温接合が知られている。このような常温接合は、そのＭＥＭＳを作製することに好適である。このような常温接合する常温接合装置は、量産性向上を指向する必要があり、そのウェハをより安定して取り扱うことが望まれている。 A MEMS in which fine electric parts and mechanical parts are integrated is known. Examples of the MEMS include a micro relay, a pressure sensor, and an acceleration sensor. Room temperature bonding is known in which wafer surfaces activated in a vacuum atmosphere are brought into contact with each other to bond the wafers. Such room temperature bonding is suitable for manufacturing the MEMS. Such a room-temperature bonding apparatus that performs room-temperature bonding needs to aim at improving mass productivity, and it is desired to handle the wafer more stably.

特開２００４−２０７６０６号公報には、薄くなった半導体ウェハでも安定的に支持できると共に、結晶方位マークが形成されているため、著しく剛性が低下した半導体ウェハであっても取り扱いが容易であり、研削によって半導体ウェハの外周に欠けが生じても常に結晶方位を認識することができるウェハサポートプレートが開示されている。そのウェハサポートプレートは、半導体ウェハを支持する支持面を有するウェハサポートプレートであって、支持された半導体ウェハの結晶方位を示す結晶方位マークが形成されていることを特徴としている。 In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-207606, a thin semiconductor wafer can be stably supported, and since a crystal orientation mark is formed, even a semiconductor wafer with significantly reduced rigidity is easy to handle. There has been disclosed a wafer support plate that can always recognize the crystal orientation even if chipping occurs on the outer periphery of a semiconductor wafer by grinding. The wafer support plate is a wafer support plate having a support surface for supporting a semiconductor wafer, and is characterized in that a crystal orientation mark indicating the crystal orientation of the supported semiconductor wafer is formed.

特開２００４−２０７６０６号公報JP 2004-207606 A

本発明の課題は、接合される基板をより安定して取り扱う接合装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、基板をより安定して接合する接合装置を提供することにある。
本発明のさらに他の課題は、接合される基板の位置ずれを防止する接合装置を提供することにある。 The subject of this invention is providing the joining apparatus which handles the board | substrate to be joined more stably.
Another object of the present invention is to provide a bonding apparatus for bonding substrates more stably.
Still another object of the present invention is to provide a bonding apparatus that prevents displacement of substrates to be bonded.

以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the modes and examples for carrying out the invention in parentheses. This symbol is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the modes and embodiments for carrying out the invention. Do not use to interpret the technical scope.

本発明による接合装置（１）は、基板が載せられるカートリッジ（７）と、カートリッジ（７）が載せられるキャリッジ（４５）と、静電引力によりその基板を吸着する静電チャック（１８）と、キャリッジ（４５）に対して静電チャック（１８）を駆動する圧接機構（１１）とを備えている。カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に載せられている上基板（５０−１）が静電チャック（１８）に吸着されている場合で、静電チャック（１８）がキャリッジ（４５）から遠ざけられるときに、カートリッジ（７）がキャリッジ（４５）から遠ざからないような形状に、形成されている。 A joining apparatus (1) according to the present invention includes a cartridge (7) on which a substrate is placed, a carriage (45) on which the cartridge (7) is placed, an electrostatic chuck (18) that attracts the substrate by electrostatic attraction, A pressure contact mechanism (11) for driving the electrostatic chuck (18) with respect to the carriage (45); The cartridge (7) is a case where the upper substrate (50-1) placed on the cartridge (7) is attracted to the electrostatic chuck (18), and the electrostatic chuck (18) is kept away from the carriage (45). When formed, the cartridge (7) is formed in such a shape as not to move away from the carriage (45).

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、上基板（５０−１）の表面のうちのカートリッジ（７）に対向する領域からカートリッジ（７）までの平均距離が所定の距離より大きくなるように、形成されていることが好ましい。 When the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7), the cartridge (7) is moved from the region facing the cartridge (7) on the surface of the upper substrate (50-1). ) Is preferably formed such that the average distance is larger than a predetermined distance.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されていることが好ましい。 The cartridge (7) has a surface roughness of a region facing the upper substrate (50-1) in the surface of the cartridge (7) when the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7). Is preferably formed so as to be larger than a predetermined surface roughness. The cartridge (8) has a surface in a region facing the lower substrate (50-2) in the surface of the cartridge (8) when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). It is preferably formed so that the roughness is larger than a predetermined surface roughness.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、形成されていることが好ましい。 In the cartridge (7), when the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7), the area of the region facing the upper substrate (50-1) in the surface of the cartridge (7) is predetermined. It is preferable that it is formed to be smaller than the area. The cartridge (8) is an area of a region facing the lower substrate (50-2) on the surface of the cartridge (8) when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). Is preferably formed to be smaller than a predetermined area.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されていることが好ましい。 When the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7), the cartridge (7) has a flatness in a region facing the upper substrate (50-1) of the surface of the cartridge (7). It is preferably formed so as to be larger than a predetermined flatness. The cartridge (8) is a plane of a region facing the lower substrate (50-2) on the surface of the cartridge (8) when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). It is preferably formed so that the degree is larger than a predetermined flatness.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域に穴（１１２）が形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域に穴（１１２）が形成されていることが好ましい。 When the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7), the cartridge (7) has a hole (112) in a region facing the upper substrate (50-1) on the surface of the cartridge (7). ) Is preferably formed. The cartridge (8) has a hole in a region facing the lower substrate (50-2) on the surface of the cartridge (8) when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). (112) is preferably formed.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）の表面のうちの上基板（５０−１）に対向する領域に突起（１１６）が形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）の表面のうちの下基板（５０−２）に対向する領域に突起（１１６）が形成されていることが好ましい。 When the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7), the cartridge (7) has a protrusion (116) in a region of the surface of the cartridge (7) facing the upper substrate (50-1). ) Is preferably formed. The cartridge (8) protrudes into a region facing the lower substrate (50-2) on the surface of the cartridge (8) when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). Preferably, (116) is formed.

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）の重量が所定の重量より大きくなるように、形成されていることが好ましい。また、カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）の重量が所定の重量より大きくなるように、形成されていることが好ましい。 The cartridge (7) is preferably formed so that the weight of the cartridge (7) is larger than a predetermined weight. The cartridge (8) is preferably formed so that the weight of the cartridge (8) is larger than a predetermined weight.

キャリッジ（４５）は、引っ掛け部（１５２）が形成されている。このとき、カートリッジ（７、８）は、カートリッジ（７、８）がキャリッジ（４５）に載せられるときに引っ掛け部（１５２）に引っかかる引っかかり部（１４３）が形成されていることが好ましい。 The carriage (45) is formed with a hooking portion (152). At this time, the cartridge (7, 8) is preferably formed with a hooking portion (143) that is hooked to the hooking portion (152) when the cartridge (7, 8) is placed on the carriage (45).

圧接機構（１１）は、さらに、静電チャック（１８）が上基板（５０−１）を吸着している場合で、下基板（５０−２）が載せられている他のカートリッジ（８）がキャリッジ（４５）に載せられているときに、上基板（５０−１）と下基板（５０−２）とが接合されるように、キャリッジ（４５）に対して静電チャック（１８）を駆動する。 The pressure contact mechanism (11) further includes a case where the electrostatic chuck (18) attracts the upper substrate (50-1), and the other cartridge (8) on which the lower substrate (50-2) is mounted. The electrostatic chuck (18) is driven with respect to the carriage (45) so that the upper substrate (50-1) and the lower substrate (50-2) are joined when placed on the carriage (45). To do.

本発明による接合装置（１）は、上基板（５０−１）と下基板（５０−２）とが接合される前に、上基板（５０−１）の下基板（５０−２）に対向する面と下基板（５０−２）の上基板（５０−１）に対向する面とを活性化させる活性化装置（１４）をさらに備えていることが好ましい。 The bonding apparatus (1) according to the present invention faces the lower substrate (50-2) of the upper substrate (50-1) before the upper substrate (50-1) and the lower substrate (50-2) are bonded. It is preferable to further include an activation device (14) that activates the surface that faces the upper substrate (50-1) of the lower substrate (50-2).

カートリッジ（７）は、カートリッジ（７）に上基板（５０−１）が載せられているときに、カートリッジ（７）と上基板（５０−１）とに挟まれる空間を外部に接続する流路が形成されていることが好ましい。その空間に充填された気体は、カートリッジ（７）と上基板（５０−１）とが配置される雰囲気が減圧されるときに、その流路を通って外部に排気される。このため、このようなカートリッジ（７）は、その雰囲気が減圧されるときに、その気体がカートリッジ（７）に対して上基板（５０−１）を移動させることを防止することができる。カートリッジ（８）は、カートリッジ（８）に下基板（５０−２）が載せられているときに、カートリッジ（８）と下基板（５０−２）とに挟まれる空間を外部に接続する流路が形成されていることが好ましい。その空間に充填された気体は、カートリッジ（８）と下基板（５０−２）とが配置される雰囲気が減圧されるときに、その流路を通って外部に排気される。このため、このようなカートリッジ（８）は、その雰囲気が減圧されるときに、その気体がカートリッジ（８）に対して下基板（５０−２）を移動させることを防止することができる。 The cartridge (7) has a flow path that connects a space between the cartridge (7) and the upper substrate (50-1) to the outside when the upper substrate (50-1) is placed on the cartridge (7). Is preferably formed. The gas filled in the space is exhausted to the outside through the flow path when the atmosphere in which the cartridge (7) and the upper substrate (50-1) are arranged is depressurized. For this reason, such a cartridge (7) can prevent the gas from moving the upper substrate (50-1) relative to the cartridge (7) when the atmosphere is depressurized. The cartridge (8) has a flow path for connecting a space between the cartridge (8) and the lower substrate (50-2) to the outside when the lower substrate (50-2) is placed on the cartridge (8). Is preferably formed. The gas filled in the space is exhausted to the outside through the flow path when the atmosphere in which the cartridge (8) and the lower substrate (50-2) are disposed is depressurized. Therefore, such a cartridge (8) can prevent the gas from moving the lower substrate (50-2) relative to the cartridge (8) when the atmosphere is depressurized.

本発明による接合装置は、静電チャックの吸着力を変化させることなく、かつ、基板に所定の加工を施すことなく、接合される基板をより安定して取り扱うことができる。 The bonding apparatus according to the present invention can handle substrates to be bonded more stably without changing the adsorption force of the electrostatic chuck and without performing predetermined processing on the substrates.

図１は、接合装置を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a bonding apparatus. 図２は、ステージキャリッジを示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the stage carriage. 図３は、搬送装置のハンドを示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the hand of the transport apparatus. 図４は、上カートリッジを示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the upper cartridge. 図５は、上カートリッジを示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the upper cartridge. 図６は、ウェハ位置決めピンを示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the wafer positioning pins. 図７は、位置決め用ピンを示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a positioning pin. 図８は、下カートリッジを示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the lower cartridge. 図９は、下カートリッジを示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing the lower cartridge. 図１０は、上ウェハを搬送する動作を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of transporting the upper wafer. 図１１は、下ウェハを搬送する動作を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an operation of transporting the lower wafer. 図１２は、ウェハに接触する接触面積が小さいカートリッジに印加される吸着面全体吸着力とウェハに接触する接触面積が大きいカートリッジに印加される吸着面全体吸着力との関係を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the suction force of the entire suction surface applied to the cartridge having a small contact area in contact with the wafer and the suction force of the entire suction surface applied to the cartridge having a large contact area in contact with the wafer. 図１３は、比較例のカートリッジにウェハが載った状態を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a state where a wafer is placed on the cartridge of the comparative example. 図１４は、他の島部分を示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing another island portion. 図１５は、さらに他の島部分を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing still another island portion. 図１６は、さらに他の島部分を示す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view showing still another island portion. 図１７は、ウェハに接触する面の表面粗さが大きいカートリッジに印加される吸着力とウェハに接触する面の表面粗さが小さいカートリッジに印加される吸着力との関係を示すグラフである。FIG. 17 is a graph showing the relationship between the suction force applied to a cartridge having a large surface roughness on the surface in contact with the wafer and the suction force applied to a cartridge having a small surface roughness on the surface in contact with the wafer. 図１８は、さらに他の島部分を示す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view showing still another island portion. 図１９は、ウェハに接触する面の平面度が大きいカートリッジに印加される吸着力とウェハに接触する面の平面度が小さいカートリッジに印加される吸着力との関係を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the suction force applied to a cartridge having a large flatness of the surface in contact with the wafer and the suction force applied to a cartridge having a small flatness of the surface in contact with the wafer. 図２０は、他のカートリッジを示す平面図である。FIG. 20 is a plan view showing another cartridge. 図２１は、他のキャリッジを示す側面図である。FIG. 21 is a side view showing another carriage. 図２２は、他のカートリッジが他のキャリッジに載せられた状態を示す断面図である。FIG. 22 is a cross-sectional view showing a state in which another cartridge is placed on another carriage.

図面を参照して、本発明による接合装置の実施の形態を記載する。その接合装置１は、図１に示されているように、接合システムに適用されている。すなわち、その接合システムは、接合装置制御装置１０と接合装置１とを備えている。接合装置１は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とを備えている。接合チャンバー２とロードロックチャンバー３とは、内部を環境から密閉する容器である。接合装置１は、さらに、ゲートバルブ５を備えている。ゲートバルブ５は、接合チャンバー２とロードロックチャンバー３との間に介設されている。ゲートバルブ５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部とロードロックチャンバー３の内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。ロードロックチャンバー３は、図示されていない蓋を備えている。その蓋は、ロードロックチャンバー３の外部と内部とを接続するゲートを閉鎖し、または、そのゲートを開放する。 Embodiments of a joining apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. The joining device 1 is applied to a joining system as shown in FIG. That is, the joining system includes the joining device control device 10 and the joining device 1. The bonding apparatus 1 includes a bonding chamber 2 and a load lock chamber 3. The joining chamber 2 and the load lock chamber 3 are containers that seal the inside from the environment. The bonding apparatus 1 further includes a gate valve 5. The gate valve 5 is interposed between the bonding chamber 2 and the load lock chamber 3. The gate valve 5 is controlled by the bonding apparatus control device 10 to close or open the gate that connects the inside of the bonding chamber 2 and the inside of the load lock chamber 3. The load lock chamber 3 includes a lid (not shown). The lid closes the gate connecting the outside and the inside of the load lock chamber 3 or opens the gate.

ロードロックチャンバー３は、真空ポンプ４を備えている。真空ポンプ４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ロードロックチャンバー３の内部から気体を排気する。真空ポンプ４としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。ロードロックチャンバー３は、さらに、搬送機構６を内部に備えている。搬送機構６は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ゲートバルブ５を介してロードロックチャンバー３の内部に配置されたウェハを接合チャンバー２に搬送し、または、ゲートバルブ５を介して接合チャンバー２に配置されたウェハをロードロックチャンバー３の内部に搬送する。 The load lock chamber 3 includes a vacuum pump 4. The vacuum pump 4 exhausts gas from the inside of the load lock chamber 3 by being controlled by the bonding device control device 10. Examples of the vacuum pump 4 include a turbo molecular pump, a cryopump, and an oil diffusion pump. The load lock chamber 3 further includes a transport mechanism 6 therein. The transfer mechanism 6 is controlled by the bonding apparatus control device 10 to transfer the wafer disposed inside the load lock chamber 3 to the bonding chamber 2 via the gate valve 5 or via the gate valve 5. The wafer placed in the bonding chamber 2 is transferred into the load lock chamber 3.

接合チャンバー２は、真空ポンプ９を備えている。真空ポンプ９は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２の内部から気体を排気する。真空ポンプ９としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。 The bonding chamber 2 includes a vacuum pump 9. The vacuum pump 9 exhausts gas from the inside of the bonding chamber 2 by being controlled by the bonding apparatus control device 10. Examples of the vacuum pump 9 include a turbo molecular pump, a cryopump, and an oil diffusion pump.

接合チャンバー２は、さらに、ステージキャリッジ４５と位置合わせ機構１２とを備えている。ステージキャリッジ４５は、接合チャンバー２の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動可能に支持されている。位置合わせ機構１２は、さらに、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ４５が水平方向に平行移動し、または、ステージキャリッジ４５が鉛直方向に平行である回転軸を中心に回転移動するように、ステージキャリッジ４５を駆動する。位置合わせ機構１２は、図示されていない複数のアライメント機構をさらに備えている。その複数のアライメント機構は、それぞれ、接合装置制御装置１０により制御されることにより、ステージキャリッジ４５に保持されるウェハの画像を撮影し、静電チャック１８に吸着されるウェハの画像を撮影する。 The bonding chamber 2 further includes a stage carriage 45 and an alignment mechanism 12. The stage carriage 45 is disposed inside the bonding chamber 2 and is supported so as to be able to move in parallel in the horizontal direction and to be rotatable around a rotation axis that is parallel to the vertical direction. The alignment mechanism 12 is further controlled by the bonding apparatus control device 10 so that the stage carriage 45 is translated in the horizontal direction or the stage carriage 45 is rotated about the rotation axis parallel to the vertical direction. In this manner, the stage carriage 45 is driven. The alignment mechanism 12 further includes a plurality of alignment mechanisms not shown. Each of the plurality of alignment mechanisms is controlled by the bonding apparatus control device 10 to capture an image of the wafer held by the stage carriage 45 and to capture an image of the wafer attracted by the electrostatic chuck 18.

接合チャンバー２は、さらに、圧接機構１１と圧接軸１３と静電チャック１８と荷重計１９とを備えている。圧接軸１３は、接合チャンバー２に対して鉛直方向に平行移動可能に支持されている。静電チャック１８は、圧接軸１３の下端に配置されている。静電チャック１８は、誘電層の内部に内部電極が配置されている。その誘電層は、セラミックから形成され、平坦な面が形成されている。静電チャック１８は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧が印加される。静電チャック１８は、その内部電極に所定の印加電圧が印加されることにより、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハを静電力によって吸着する。圧接機構１１は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、接合チャンバー２に対して鉛直方向に圧接軸１３を平行移動させる。圧接機構１１は、さらに、静電チャック１８が配置される位置を測定し、その位置を接合装置制御装置１０に出力する。荷重計１９は、圧接軸１３に印加される荷重を測定することにより、静電チャック１８により保持されたウェハに印加される荷重を測定し、その荷重を接合装置制御装置１０に出力する。 The bonding chamber 2 further includes a pressure contact mechanism 11, a pressure contact shaft 13, an electrostatic chuck 18, and a load meter 19. The press contact shaft 13 is supported so as to be movable in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2. The electrostatic chuck 18 is disposed at the lower end of the press contact shaft 13. The electrostatic chuck 18 has an internal electrode disposed inside the dielectric layer. The dielectric layer is made of ceramic and has a flat surface. The electrostatic chuck 18 is controlled by the bonding apparatus controller 10 so that a predetermined applied voltage is applied to its internal electrode. The electrostatic chuck 18 attracts a wafer disposed near the flat surface of the dielectric layer by electrostatic force when a predetermined applied voltage is applied to the internal electrode. The pressure welding mechanism 11 is controlled by the bonding device control device 10 to translate the pressure welding shaft 13 in the vertical direction with respect to the bonding chamber 2. The pressure contact mechanism 11 further measures the position where the electrostatic chuck 18 is disposed, and outputs the position to the bonding apparatus control device 10. The load meter 19 measures the load applied to the pressure contact shaft 13, thereby measuring the load applied to the wafer held by the electrostatic chuck 18, and outputs the load to the bonding apparatus control device 10.

接合チャンバー２は、さらに、イオンガン１４と電子源１５とを備えている。イオンガン１４は、静電チャック１８が上方に配置されているときに、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。イオンガン１４は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する照射軸に沿って、アルゴンイオンを加速して放出する。イオンガン１４は、さらに、図示されていない金属ターゲットを備えている。その金属ターゲットは、そのアルゴンイオンが照射される位置に配置されている。電子源１５は、イオンガン１４と同様にして、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間に向くように配置されている。電子源１５は、接合装置制御装置１０により制御されることにより、位置合わせ機構１２と静電チャック１８との間の空間を通り、接合チャンバー２の内側表面に交差する他の照射軸に沿って、電子を加速して放出する。 The bonding chamber 2 further includes an ion gun 14 and an electron source 15. The ion gun 14 is disposed so as to face the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 when the electrostatic chuck 18 is disposed above. The ion gun 14 is controlled by the bonding apparatus control device 10, thereby passing argon ions along the irradiation axis passing through the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 and intersecting the inner surface of the bonding chamber 2. Is accelerated and released. The ion gun 14 further includes a metal target (not shown). The metal target is disposed at a position where the argon ions are irradiated. Similar to the ion gun 14, the electron source 15 is disposed so as to face the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18. The electron source 15 is controlled by the bonding apparatus control device 10, thereby passing through the space between the alignment mechanism 12 and the electrostatic chuck 18 and along another irradiation axis that intersects the inner surface of the bonding chamber 2. , Accelerating and releasing electrons.

接合装置制御装置１０は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とリムーバルメモリドライブと入力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータを読み出すことに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、特に、コンピュータプログラムが記録されている記録媒体が挿入されたときに、そのコンピュータプログラムを接合装置制御装置１０にインストールするときに利用される。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボードが例示される。そのインターフェースは、接合装置制御装置１０に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを含んでいる。 The joining device control device 10 is a computer, and includes a CPU, a storage device, a removable memory drive, an input device, and an interface (not shown). The CPU executes a computer program installed in the bonding apparatus control device 10 to control the storage device, the input device, and the interface. The storage device records the computer program and temporarily records information generated by the CPU. The removable memory drive is used to read data recorded on the recording medium when the recording medium is inserted. The removable memory drive is used particularly when the computer program is installed in the bonding apparatus control device 10 when a recording medium in which the computer program is recorded is inserted. The input device generates information when operated by the user, and outputs the information to the CPU. The input device is exemplified by a keyboard. The interface outputs information generated by an external device connected to the bonding apparatus control apparatus 10 to the CPU, and outputs information generated by the CPU to the external device. The external devices include a vacuum pump 4, a transport mechanism 6, a vacuum pump 9, a pressure contact mechanism 11, an alignment mechanism 12, an ion gun 14, an electron source 15, an electrostatic chuck 18, and a load meter 19.

接合装置制御装置１０にインストールされるコンピュータプログラムは、接合装置制御装置１０に複数の機能を実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、入力装置を介して入力される情報に基づいて、真空ポンプ４と搬送機構６と真空ポンプ９と圧接機構１１と位置合わせ機構１２とイオンガン１４と電子源１５と静電チャック１８と荷重計１９とを制御する。 The computer program installed in the joining apparatus control apparatus 10 is formed from a plurality of computer programs for causing the joining apparatus control apparatus 10 to realize a plurality of functions. The plurality of functions are based on information input via an input device, and include a vacuum pump 4, a transport mechanism 6, a vacuum pump 9, a pressure contact mechanism 11, a positioning mechanism 12, an ion gun 14, an electron source 15, and an electrostatic chuck. 18 and load meter 19 are controlled.

図２は、ステージキャリッジ４５を示している。ステージキャリッジ４５は、概ね円盤状に形成されている。ステージキャリッジ４５は、その円盤の軸が鉛直方向に平行になるように配置され、その円盤の上側の面に平坦な支持面４６が形成されている。ステージキャリッジ４５は、支持面４６に複数のアライメント用孔４７が形成されている。複数のアライメント用孔４７は、位置合わせ機構１２の複数のアライメント機構の近傍にそれぞれ配置されるように、形成されている。ステージキャリッジ４５は、さらに、支持面４６の外周部に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が形成されている。複数の位置決めピン４８−１〜４８−２は、それぞれ、円形で先細の突起に形成されている。 FIG. 2 shows the stage carriage 45. The stage carriage 45 is generally formed in a disc shape. The stage carriage 45 is arranged so that the axis of the disk is parallel to the vertical direction, and a flat support surface 46 is formed on the upper surface of the disk. The stage carriage 45 has a plurality of alignment holes 47 formed in the support surface 46. The plurality of alignment holes 47 are formed so as to be arranged in the vicinity of the plurality of alignment mechanisms of the alignment mechanism 12. The stage carriage 45 further has a plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 formed on the outer peripheral portion of the support surface 46. The plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 are each formed in a circular and tapered protrusion.

図３は、搬送機構６が備えるハンド１７を示している。ハンド１７は、爪２１−１、２１−２が形成されている。爪２１−１、２１−２は、それぞれ、板状に形成されている。爪２１−１、２１−２は、１つの水平面に沿うように配置されている。爪２１−１は、直線状の辺縁２５−１を有している。爪２１−２は、直線状の辺縁２５−２を有している。爪２１−１、２１−２は、辺縁２５−１が辺縁２５−２に対向するように、かつ、辺縁２５−１と辺縁２５−２とが平行になるように配置されている。爪２１−１は、辺縁２５−１の一部に切り欠き４９−１が形成されている。爪２１−２は、辺縁２５−２の一部に切り欠き４９−２が形成されている。切り欠き４９−２は、切り欠き４９−１に対向するように、形成されている。 FIG. 3 shows a hand 17 provided in the transport mechanism 6. The hand 17 is formed with claws 21-1 and 21-2. The claws 21-1 and 21-2 are each formed in a plate shape. The claws 21-1 and 21-2 are arranged along one horizontal plane. The claw 21-1 has a linear edge 25-1. The claw 21-2 has a straight edge 25-2. The claws 21-1 and 21-2 are arranged so that the edge 25-1 faces the edge 25-2 and the edge 25-1 and the edge 25-2 are parallel to each other. Yes. The claw 21-1 has a notch 49-1 formed in a part of the edge 25-1. The claw 21-2 has a notch 49-2 formed in a part of the edge 25-2. The notch 49-2 is formed so as to face the notch 49-1.

図４は、上カートリッジ７を示している。上カートリッジ７は、アルミニウムまたはステンレス鋼から形成され、概ね円盤状に形成され、上ウェハを載せるために利用される。上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２と複数のアライメント用穴５４とが形成されている。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、円形に形成され、その円盤の外周の近傍に形成されている。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２の径は、それぞれ、ステージキャリッジ４５の位置決めピン４８−１〜４８−２の径に概ね等しい。複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、さらに、位置決め穴５３−１と位置決め穴５３−２との距離が位置決めピン４８−１と位置決めピン４８−２との距離に一致するように、形成されている。すなわち、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２は、上カートリッジ７がステージキャリッジ４５に置かれたときに、複数の位置決めピン４８−１〜４８−２に嵌まるように、配置されている。すなわち、上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が嵌まるようにステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の定位置に載せられる。 FIG. 4 shows the upper cartridge 7. The upper cartridge 7 is made of aluminum or stainless steel, is formed in a generally disc shape, and is used for mounting the upper wafer. The upper cartridge 7 has a plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 and a plurality of alignment holes 54 formed therein. The plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 are formed in a circular shape and are formed in the vicinity of the outer periphery of the disk. The diameters of the plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 are approximately equal to the diameters of the positioning pins 48-1 to 48-2 of the stage carriage 45, respectively. The plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 are further arranged such that the distance between the positioning hole 53-1 and the positioning hole 53-2 matches the distance between the positioning pin 48-1 and the positioning pin 48-2. Is formed. That is, the plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 are arranged so as to be fitted to the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 when the upper cartridge 7 is placed on the stage carriage 45. . That is, when the upper cartridge 7 is placed on the stage carriage 45 so that the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 are fitted in the plurality of positioning holes 53-1 to 53-2, the stage carriage 45 is fixed. Placed in position.

複数のアライメント用穴５４は、貫通するように形成されている。複数のアライメント用穴５４は、上カートリッジ７がステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の複数のアライメント用孔４７にそれぞれ接続されるように形成されている。複数のアライメント用穴５４は、さらに、上カートリッジ７に上ウェハが載せられたときに、その上ウェハに形成されるアライメントマークに一致するように、形成されている。 The plurality of alignment holes 54 are formed so as to penetrate therethrough. The plurality of alignment holes 54 are formed so as to be respectively connected to the plurality of alignment holes 47 of the stage carriage 45 when the upper cartridge 7 is placed on the stage carriage 45. The plurality of alignment holes 54 are further formed so as to coincide with the alignment mark formed on the upper wafer when the upper wafer is placed on the upper cartridge 7.

上カートリッジ７は、さらに、その円盤の上側の面に、複数の島部分５１−１〜５１−４と複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３とが形成されている。複数の島部分５１−１〜５１−４は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、上カートリッジ７に載せられる上ウェハの外周に沿うように形成され、上端が１つの平面に沿うように形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、上カートリッジ７に載せられる上ウェハの外周に沿うように形成されている。ウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３は、特に、上カートリッジ７に載せられる上ウェハのオリエンテーションフラットに沿うように形成されている。このとき、上ウェハは、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン５２−１に接するように、上カートリッジ７に載せられるときに、上カートリッジ７の定位置に載せられる。上カートリッジ７は、さらに、上ウェハがその定位置に載せられたときに、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれる空間が外部に通じる流路が形成されるように、複数の島部分５１−１〜５１−４が形成されている。すなわち、複数の島部分５１−１〜５１−４は、互いに、連ならないように形成されている。 The upper cartridge 7 further has a plurality of island portions 51-1 to 51-4 and a plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 formed on the upper surface of the disk. The plurality of island portions 51-1 to 51-4 are formed on the protrusions protruding from the upper surface of the disk, are formed along the outer periphery of the upper wafer placed on the upper cartridge 7, and the upper end is on one plane. It is formed along. The plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 are formed on the protrusions protruding from the upper surface of the disk, and are formed along the outer periphery of the upper wafer placed on the upper cartridge 7. Wafer positioning pins 52-2 to 52-3 are particularly formed along the orientation flat of the upper wafer placed on upper cartridge 7. At this time, when the upper wafer is placed on the upper cartridge 7 so that the orientation flat is in contact with the wafer positioning pins 52-2 to 52-3 and the outer periphery is in contact with the wafer positioning pins 52-1, The cartridge 7 is placed at a fixed position. The upper cartridge 7 further includes a plurality of islands so that when the upper wafer is placed in its fixed position, a flow path is formed so that a space between the upper cartridge 7 and the upper wafer 50-1 communicates with the outside. Portions 51-1 to 51-4 are formed. That is, the plurality of island portions 51-1 to 51-4 are formed so as not to be connected to each other.

さらに、複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、複数の島部分５１−１〜５１−４より高く形成され、複数の島部分５１−１〜５１−４の高さとその上ウェハの厚さとの和より低く形成されている。すなわち、複数の島部分５１−１〜５１−４は、図５に示されているように、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の上カートリッジ７に対向する面の外周に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の側面に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の上カートリッジ７に対向する面の裏面から突出しないように、形成されている。 Further, the plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 are formed higher than the plurality of island portions 51-1 to 51-4, and the height of the plurality of island portions 51-1 to 51-4 and the wafer above the island portions 51-1 to 51-4 are formed. It is formed lower than the sum of the thickness. That is, as shown in FIG. 5, when the upper wafer 50-1 is placed on the upper cartridge 7, the plurality of island portions 51-1 to 51-4 are arranged in the upper cartridge 7 of the upper wafer 50-1. It is formed so that it may contact the outer periphery of the surface which opposes. The plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 are formed so as to come into contact with the side surface of the upper wafer 50-1 when the upper wafer 50-1 is placed on the upper cartridge 7. The plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 do not protrude from the rear surface of the surface facing the upper cartridge 7 of the upper wafer 50-1 when the upper wafer 50-1 is placed on the upper cartridge 7. Is formed.

上カートリッジ７は、図６に示されているように、フランジ部分５６と本体部分５７とから形成されている。本体部分５７は、円柱状に形成されている。その円柱の径は、ハンド１７の辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より小さい。フランジ部分５６は、本体部分５７の円柱の側面から張り出すように形成され、円盤状に形成されている。その円盤の径は、ハンド１７辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より大きい。すなわち、上カートリッジ７は、フランジ部分５６が爪２１−１〜２１−２に載ることにより、搬送機構６に把持される。 As shown in FIG. 6, the upper cartridge 7 is formed by a flange portion 56 and a main body portion 57. The main body portion 57 is formed in a columnar shape. The diameter of the cylinder is smaller than the distance between the edge 25-1 and the edge 25-2 of the hand 17. The flange portion 56 is formed so as to protrude from the side surface of the cylinder of the main body portion 57 and is formed in a disk shape. The diameter of the disk is larger than the distance between the hand 17 edge 25-1 and edge 25-2. That is, the upper cartridge 7 is gripped by the transport mechanism 6 when the flange portion 56 is placed on the claws 21-1 to 21-2.

上カートリッジ７は、さらに、図７に示されているように、位置決め用ピン５９が形成されている。位置決め用ピン５９は、フランジ部分５６の下側に向いている面から突出する突起に形成されている。位置決め用ピン５９の径は、切り欠き４９−１〜４９−２の径と概ね等しい。位置決め用ピン５９は、フランジ部分５６の円盤の中心に関して互いに対称である２つの部分に、２つが形成されている。すなわち、位置決め用ピン５９は、上カートリッジ７が搬送機構６に把持されたときに、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように、形成されている。このとき、上カートリッジ７は、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように搬送機構６に把持されるときに、ハンド１７の定位置に把持される。 The upper cartridge 7 is further formed with positioning pins 59 as shown in FIG. The positioning pin 59 is formed as a protrusion protruding from the surface facing the lower side of the flange portion 56. The diameter of the positioning pin 59 is substantially equal to the diameter of the notches 49-1 to 49-2. Two positioning pins 59 are formed in two portions that are symmetrical with respect to the center of the disk of the flange portion 56. That is, the positioning pins 59 are formed so as to be fitted into the notches 49-1 to 49-2 of the claws 21-1 to 21-2 when the upper cartridge 7 is gripped by the transport mechanism 6, respectively. Yes. At this time, the upper cartridge 7 is gripped at a fixed position of the hand 17 when being gripped by the transport mechanism 6 so as to fit into the notches 49-1 to 49-2 of the claws 21-1 to 21-2, respectively. The

図８は、下カートリッジ８を示している。下カートリッジ８は、アルミニウムから形成され、概ね円盤状に形成され、下ウェハを載せるために利用される。下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２と複数のアライメント用穴６４とが形成されている。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、円形に形成され、その円盤の外周の近傍に形成されている。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２の径は、それぞれ、ステージキャリッジ４５の位置決めピン４８−１〜４８−２の径に概ね等しい。複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、さらに、位置決め穴６３−１と位置決め穴６３−２との距離が位置決めピン４８−１と位置決めピン４８−２との距離に一致するように、形成されている。すなわち、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２は、下カートリッジ８がステージキャリッジ４５に置かれたときに、複数の位置決めピン４８−１〜４８−２に嵌まるように、配置されている。すなわち、下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２に複数の位置決めピン４８−１〜４８−２が嵌まるようにステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の定位置に載せられる。 FIG. 8 shows the lower cartridge 8. The lower cartridge 8 is made of aluminum, is formed in a generally disc shape, and is used for placing a lower wafer. The lower cartridge 8 has a plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 and a plurality of alignment holes 64 formed therein. The plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 are formed in a circular shape and are formed in the vicinity of the outer periphery of the disk. The diameters of the plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 are approximately equal to the diameters of the positioning pins 48-1 to 48-2 of the stage carriage 45, respectively. The plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 are further arranged such that the distance between the positioning hole 63-1 and the positioning hole 63-2 matches the distance between the positioning pin 48-1 and the positioning pin 48-2. Is formed. That is, the plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 are arranged so as to fit into the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 when the lower cartridge 8 is placed on the stage carriage 45. . That is, when the lower cartridge 8 is placed on the stage carriage 45 so that the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 are fitted in the plurality of positioning holes 63-1 to 63-2, the stage carriage 45 is fixed. Placed in position.

複数のアライメント用穴６４は、貫通するように形成されている。複数のアライメント用穴６４は、下カートリッジ８がステージキャリッジ４５に置かれたときに、ステージキャリッジ４５の複数のアライメント用孔４７にそれぞれ接続されるように形成されている。複数のアライメント用穴６４は、さらに、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハに形成されるアライメントマークに一致するように、形成されている。 The plurality of alignment holes 64 are formed so as to penetrate therethrough. The plurality of alignment holes 64 are formed so as to be respectively connected to the plurality of alignment holes 47 of the stage carriage 45 when the lower cartridge 8 is placed on the stage carriage 45. The plurality of alignment holes 64 are further formed so as to coincide with the alignment mark formed on the lower wafer when the lower wafer is placed on the lower cartridge 8.

下カートリッジ８は、さらに、その円盤の上側の面に、島部分６１と複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３とが形成されている。島部分６１は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、下カートリッジ８に載せられる下ウェハの形状と概ね等しい形状に形成され、上端が１つの平面に沿うように形成されている。島部分６１は、上端に溝６５が形成されている。溝６５は、上端に格子状に形成されている。溝６５は、さらに、島部分６１の側面に繋がるように、形成されている。 The lower cartridge 8 further has an island portion 61 and a plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 formed on the upper surface of the disk. The island portion 61 is formed as a protrusion protruding from the upper surface of the disk, is formed in a shape substantially equal to the shape of the lower wafer placed on the lower cartridge 8, and is formed so that the upper end is along one plane. . The island portion 61 has a groove 65 formed at the upper end. The grooves 65 are formed in a lattice shape at the upper end. The groove 65 is further formed so as to be connected to the side surface of the island portion 61.

複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、その円盤の上側の面から突出する突起に形成され、下カートリッジ８に載せられる下ウェハの外周に沿うように形成されている。ウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３は、特に、下カートリッジ８に載せられる下ウェハのオリエンテーションフラットに沿うように形成されている。このとき、下ウェハは、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン６２−１に接するように、下カートリッジ８に載せられるときに、下カートリッジ８の定位置に載せられる。 The plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 are formed on the protrusions protruding from the upper surface of the disk, and are formed along the outer periphery of the lower wafer placed on the lower cartridge 8. Wafer positioning pins 62-2 to 62-3 are formed along the orientation flat of the lower wafer placed on lower cartridge 8 in particular. At this time, when the lower wafer is placed on the lower cartridge 8 so that the orientation flat is in contact with the wafer positioning pins 62-2 to 62-3 and the outer periphery is in contact with the wafer positioning pins 62-1, The cartridge 8 is placed at a fixed position.

さらに、複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、島部分６１より高く形成され、島部分６１の高さとその下ウェハの厚さとの和より低く形成されている。すなわち、島部分６１は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの下カートリッジ８に対向する面の大部分に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの側面に接触するように、形成されている。複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下カートリッジ８に下ウェハが載せられたときに、その下ウェハの下カートリッジ８に対向する面の裏面から突出しないように、形成されている。 Further, the plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 are formed higher than the island portion 61, and are formed lower than the sum of the height of the island portion 61 and the thickness of the underlying wafer. That is, the island portion 61 is formed so as to contact most of the surface facing the lower cartridge 8 of the lower wafer when the lower wafer is placed on the lower cartridge 8. The plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 are formed so as to come into contact with the side surface of the lower wafer when the lower wafer is placed on the lower cartridge 8. The plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 are formed so as not to protrude from the back surface of the surface facing the lower cartridge 8 of the lower wafer when the lower wafer is placed on the lower cartridge 8. .

下カートリッジ８は、図９に示されているように、フランジ部分６６と本体部分６７とから形成されている。本体部分６７は、円柱状に形成されている。その円柱の径は、辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より小さい。フランジ部分６６は、本体部分６７の円柱の側面から張り出すように形成され、円盤状に形成されている。その円盤の径は、辺縁２５−１と辺縁２５−２との間隔より大きい。すなわち、下カートリッジ８は、フランジ部分６６が爪２１−１〜２１−２に載ることにより、搬送機構６に把持される。 The lower cartridge 8 is formed of a flange portion 66 and a main body portion 67 as shown in FIG. The main body portion 67 is formed in a cylindrical shape. The diameter of the cylinder is smaller than the distance between the edge 25-1 and the edge 25-2. The flange portion 66 is formed so as to protrude from the cylindrical side surface of the main body portion 67 and is formed in a disc shape. The diameter of the disk is larger than the distance between the edge 25-1 and the edge 25-2. That is, the lower cartridge 8 is gripped by the transport mechanism 6 when the flange portion 66 is placed on the claws 21-1 to 21-2.

下カートリッジ８は、さらに、上カートリッジ７と同様にして、その位置決め用ピンが形成されている。その位置決め用ピンは、フランジ部分６６の下側に向いている面から突出する突起に形成されている。その位置決め用ピンの径は、切り欠き４９−１〜４９−２の径と概ね等しい。その位置決め用ピンは、フランジ部分６６の円盤の中心に関して互いに対称である２つの部分に、２つが形成されている。すなわち、その位置決め用ピンは、下カートリッジ８が搬送機構６に把持されたときに、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように、形成されている。このとき、下カートリッジ８は、爪２１−１〜２１−２の切り欠き４９−１〜４９−２にそれぞれ嵌まるように搬送機構６に把持されるときに、ハンド１７の定位置に把持される。 The lower cartridge 8 is further formed with positioning pins in the same manner as the upper cartridge 7. The positioning pin is formed as a protrusion protruding from the surface facing the lower side of the flange portion 66. The diameter of the positioning pin is substantially equal to the diameter of the notches 49-1 to 49-2. Two of the positioning pins are formed in two portions which are symmetrical with respect to the center of the disk of the flange portion 66. That is, the positioning pins are formed so as to fit into the notches 49-1 to 49-2 of the claws 21-1 to 21-2 when the lower cartridge 8 is gripped by the transport mechanism 6, respectively. Yes. At this time, the lower cartridge 8 is gripped at a fixed position of the hand 17 when being gripped by the transport mechanism 6 so as to be fitted into the notches 49-1 to 49-2 of the claws 21-1 to 21-2, respectively. The

接合装置１を用いて実行される接合方法では、作業者は、まず、ゲートバルブ５を閉鎖して、真空ポンプ９を用いて接合チャンバー２の内部に真空雰囲気を生成し、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気を生成する。作業者は、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン５２−２〜５２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン５２−１に接するように、上カートリッジ７に上ウェハ５０−１を載せる。作業者は、オリエンテーションフラットがウェハ位置決めピン６２−２〜６２−３に接するように、かつ、外周がウェハ位置決めピン６２−１に接するように、下カートリッジ８に下ウェハ５０−２を載せる。作業者は、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、ロードロックチャンバー３の内部に上カートリッジ７を配置し、ロードロックチャンバー３の内部に下カートリッジ８を配置する。作業者は、次いで、ロードロックチャンバー３の蓋を閉めて、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成されるように真空ポンプ４を制御する。 In the bonding method performed using the bonding apparatus 1, the operator first closes the gate valve 5, generates a vacuum atmosphere inside the bonding chamber 2 using the vacuum pump 9, and sets the load lock chamber 3. An atmospheric atmosphere is generated inside. The operator places the upper wafer 50-1 on the upper cartridge 7 so that the orientation flat is in contact with the wafer positioning pins 52-2 to 52-3 and the outer periphery is in contact with the wafer positioning pins 52-1. The operator places the lower wafer 50-2 on the lower cartridge 8 so that the orientation flat is in contact with the wafer positioning pins 62-2 to 62-3 and the outer periphery is in contact with the wafer positioning pins 62-1. The operator opens the lid of the load lock chamber 3, arranges the upper cartridge 7 inside the load lock chamber 3, and arranges the lower cartridge 8 inside the load lock chamber 3. Next, the operator closes the lid of the load lock chamber 3 and controls the vacuum pump 4 so that a vacuum atmosphere is generated inside the load lock chamber 3.

接合装置制御装置１０は、ロードロックチャンバー３の内部に真空雰囲気が生成された後に、ゲートバルブ５を開放する。接合装置制御装置１０は、まず、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させる。図１０は、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させる動作を示している。接合装置制御装置１０は、図１０（ａ）に示されているように、上ウェハ５０−１が載せられた上カートリッジ７がロードロックチャンバー３からステージキャリッジ４５の上まで搬送されるように、搬送機構６を制御する。 The bonding apparatus control apparatus 10 opens the gate valve 5 after a vacuum atmosphere is generated inside the load lock chamber 3. The bonding apparatus control apparatus 10 first holds the upper wafer 50-1 on the electrostatic chuck 18. FIG. 10 shows an operation for holding the upper wafer 50-1 on the electrostatic chuck 18. As shown in FIG. 10A, the bonding apparatus control apparatus 10 is configured so that the upper cartridge 7 on which the upper wafer 50-1 is placed is conveyed from the load lock chamber 3 to the stage carriage 45. The transport mechanism 6 is controlled.

接合装置制御装置１０は、図１０（ｂ）に示されているように、搬送機構６のハンド１７が降下するように、搬送機構６を制御する。このとき、上カートリッジ７は、複数の位置決め穴５３−１〜５３−２がステージキャリッジ４５の複数の位置決めピン４８−１〜４８−２にそれぞれ嵌まり、ステージキャリッジ４５に保持される。接合装置制御装置１０は、搬送機構６のハンド１７がロードロックチャンバー３の内部に退避するように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、上ウェハ５０−１に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。 As illustrated in FIG. 10B, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the transport mechanism 6 so that the hand 17 of the transport mechanism 6 is lowered. At this time, in the upper cartridge 7, the plurality of positioning holes 53-1 to 53-2 are fitted into the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 of the stage carriage 45, respectively, and are held by the stage carriage 45. The bonding apparatus control device 10 controls the transport mechanism 6 so that the hand 17 of the transport mechanism 6 is retracted into the load lock chamber 3. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism of the alignment mechanism 12 so that an image of the alignment mark formed on the upper wafer 50-1 is taken. The bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism 12 based on the image so that the horizontal position of the upper wafer 50-1 is arranged at a predetermined position.

接合装置制御装置１０は、次いで、図１０（ｃ）に示されているように、静電チャック１８の誘電層が上ウェハ５０−１に接触するように、すなわち、静電チャック１８が鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御し、静電チャック１８が上ウェハ５０−１を吸着するように、静電チャック１８を制御する。このとき、上カートリッジ７の複数のウェハ位置決めピン５２−１〜５２−３は、上ウェハ５０−１から突出しないように形成されているために、静電チャック１８に接触しない。このため、接合装置１は、静電チャック１８に上ウェハ５０−１をより確実に接触させることができ、静電チャック１８に上ウェハ５０−１をより確実に保持させることができる。 Next, as shown in FIG. 10C, the bonding apparatus control apparatus 10 makes the dielectric layer of the electrostatic chuck 18 contact the upper wafer 50-1, that is, the electrostatic chuck 18 is vertically downward. The pressure contact mechanism 11 is controlled so as to descend in the direction, and the electrostatic chuck 18 is controlled so that the electrostatic chuck 18 attracts the upper wafer 50-1. At this time, since the plurality of wafer positioning pins 52-1 to 52-3 of the upper cartridge 7 are formed so as not to protrude from the upper wafer 50-1, they do not contact the electrostatic chuck 18. For this reason, the bonding apparatus 1 can make the upper wafer 50-1 come into contact with the electrostatic chuck 18 more reliably and can hold the upper wafer 50-1 more reliably on the electrostatic chuck 18.

接合装置制御装置１０は、図１０（ｄ）に示されているように、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７から離れるように、すなわち、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７から離れた後で、上ウェハ５０−１が載せられていない上カートリッジ７がステージキャリッジ４５からロードロックチャンバー３の内部に搬送されるように、搬送機構６を制御する。 As shown in FIG. 10D, the bonding apparatus control apparatus 10 moves the upper wafer 50-1 away from the upper cartridge 7, that is, so that the electrostatic chuck 18 rises vertically upward. The pressure contact mechanism 11 is controlled. After the upper wafer 50-1 has moved away from the upper cartridge 7, the bonding apparatus controller 10 transports the upper cartridge 7 on which the upper wafer 50-1 is not placed from the stage carriage 45 into the load lock chamber 3. Thus, the transport mechanism 6 is controlled.

接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が静電チャック１８に保持された後に、下ウェハ５０−２をステージキャリッジ４５に保持させる。図１１は、下ウェハ５０−２をステージキャリッジ４５に保持させる動作を示している。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１を静電チャック１８に保持させた後に、図１１（ａ）に示されているように、下ウェハ５０−２が載せられた下カートリッジ８がロードロックチャンバー３からステージキャリッジ４５の上まで搬送されるように、搬送機構６を制御する。 The bonding apparatus control apparatus 10 holds the lower wafer 50-2 on the stage carriage 45 after the upper wafer 50-1 is held by the electrostatic chuck 18. FIG. 11 shows an operation for holding the lower wafer 50-2 on the stage carriage 45. After the upper wafer 50-1 is held by the electrostatic chuck 18, the bonding apparatus control apparatus 10 loads the lower cartridge 8 on which the lower wafer 50-2 is loaded as shown in FIG. The transport mechanism 6 is controlled so as to be transported from the lock chamber 3 to the stage carriage 45.

接合装置制御装置１０は、図１１（ｂ）に示されているように、搬送機構６のハンド１７が降下するように、搬送機構６を制御する。このとき、下カートリッジ８は、複数の位置決め穴６３−１〜６３−２がステージキャリッジ４５の複数の位置決めピン４８−１〜４８−２にそれぞれ嵌まり、ステージキャリッジ４５に保持される。接合装置制御装置１０は、搬送機構６のハンド１７がロードロックチャンバー３の内部に退避するように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、下ウェハ５０−２に形成されたアライメントマークの画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、下ウェハ５０−２の水平方向の位置が所定の位置に配置されるように、その画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。 As illustrated in FIG. 11B, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the transport mechanism 6 so that the hand 17 of the transport mechanism 6 is lowered. At this time, in the lower cartridge 8, the plurality of positioning holes 63-1 to 63-2 are fitted into the plurality of positioning pins 48-1 to 48-2 of the stage carriage 45, respectively, and held by the stage carriage 45. The bonding apparatus control device 10 controls the transport mechanism 6 so that the hand 17 of the transport mechanism 6 is retracted into the load lock chamber 3. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism of the alignment mechanism 12 so that an image of the alignment mark formed on the lower wafer 50-2 is taken. The bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism 12 based on the image so that the horizontal position of the lower wafer 50-2 is arranged at a predetermined position.

接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を閉鎖し、接合チャンバー２の内部に所定の真空度の接合雰囲気が生成されるように、真空ポンプ９を制御する。接合装置制御装置１０は、接合チャンバー２の内部にその接合雰囲気が生成されているときに、図１１（ｃ）に示されているように、静電チャック１８に保持された上ウェハ５０−１とステージキャリッジ４５に保持された下ウェハ５０−２とが離れた状態で、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２との間に向けて粒子が放出されるように、イオンガン１４を制御する。その粒子は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とに照射され、その表面に形成される酸化物等を除去し、その表面に付着している不純物を除去する。 Next, the bonding apparatus control device 10 closes the gate valve 5 and controls the vacuum pump 9 so that a bonding atmosphere having a predetermined degree of vacuum is generated inside the bonding chamber 2. When the bonding atmosphere is generated inside the bonding chamber 2, the bonding apparatus control apparatus 10, as shown in FIG. 11 (c), the upper wafer 50-1 held by the electrostatic chuck 18. The ion gun 14 is controlled so that particles are emitted toward the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 while the lower wafer 50-2 held by the stage carriage 45 is separated from the upper wafer 50-1. . The particles are irradiated on the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2, and oxides and the like formed on the surface are removed, and impurities adhering to the surface are removed.

接合装置制御装置１０は、静電チャック１８が所定の位置まで鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、さらに、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが所定の距離だけ離れるように、すなわち、静電チャック１８が所定の位置で停止するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、上ウェハ５０−１に形成されたアライメントマークと下ウェハ５０−２に形成されたアライメントマークとが映し出される画像が撮影されるように、位置合わせ機構１２のアライメント機構を制御する。接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが設計通りに接合されるように、その撮影された画像に基づいて位置合わせ機構１２を制御する。 The joining device control device 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the electrostatic chuck 18 descends vertically downward to a predetermined position. The bonding apparatus control apparatus 10 further controls the pressure contact mechanism 11 so that the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 are separated by a predetermined distance, that is, the electrostatic chuck 18 stops at a predetermined position. Control. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 aligns the alignment mechanism 12 so that an image in which the alignment mark formed on the upper wafer 50-1 and the alignment mark formed on the lower wafer 50-2 are projected is captured. Control the mechanism. The bonding apparatus control apparatus 10 controls the alignment mechanism 12 based on the photographed image so that the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 are bonded as designed.

接合装置制御装置１０は、上ウェハ５０−１が下ウェハ５０−２に接触するように、すなわち、静電チャック１８が鉛直下方向に下降するように、圧接機構１１を制御する。上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とは、その接触により接合され、１枚の接合ウェハが生成される。このとき、下カートリッジ８の複数のウェハ位置決めピン６２−１〜６２−３は、下ウェハ５０−２から突出しないように形成されているために、静電チャック１８または上ウェハ５０−１に接触しない。このため、接合装置１は、上ウェハ５０−１に下ウェハ５０−２をより確実に接触させることができ、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とをより確実に接合させることができる。さらに、このとき、下カートリッジ８の島部分６１は、下ウェハ５０−２の概ね全部に接触する。このため、下ウェハ５０−２は、接合時に印加される荷重により破損されることが防止され、接合装置１は、より大きい荷重を上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とに印加することができる。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the upper wafer 50-1 contacts the lower wafer 50-2, that is, the electrostatic chuck 18 descends vertically downward. The upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 are bonded by the contact, and one bonded wafer is generated. At this time, since the plurality of wafer positioning pins 62-1 to 62-3 of the lower cartridge 8 are formed so as not to protrude from the lower wafer 50-2, they contact the electrostatic chuck 18 or the upper wafer 50-1. do not do. For this reason, the joining apparatus 1 can make the lower wafer 50-2 contact the upper wafer 50-1 more reliably, and can join the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 more reliably. . Further, at this time, the island portion 61 of the lower cartridge 8 is in contact with substantially the entire lower wafer 50-2. Therefore, the lower wafer 50-2 is prevented from being damaged by a load applied during bonding, and the bonding apparatus 1 applies a larger load to the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2. Can do.

接合装置制御装置１０は、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するように、圧接機構１１を制御する。接合装置制御装置１０は、次いで、ゲートバルブ５を開放し、その接合ウェハが載せられている下カートリッジ８をステージキャリッジ４５からロードロックチャンバー３に搬送されるように、搬送機構６を制御する。接合装置制御装置１０は、ゲートバルブ５を閉鎖して、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成されるように、真空ポンプ４を制御する。作業者は、ロードロックチャンバー３の内部に大気圧雰囲気が生成された後に、ロードロックチャンバー３の蓋を開けて、その接合ウェハを取り出す。 The bonding apparatus control apparatus 10 controls the pressure contact mechanism 11 so that the electrostatic chuck 18 moves upward in the vertical direction. Next, the bonding apparatus control apparatus 10 opens the gate valve 5 and controls the transfer mechanism 6 so that the lower cartridge 8 on which the bonded wafer is placed is transferred from the stage carriage 45 to the load lock chamber 3. The bonding apparatus controller 10 controls the vacuum pump 4 so that the atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3 by closing the gate valve 5. After an atmospheric pressure atmosphere is generated inside the load lock chamber 3, the operator opens the lid of the load lock chamber 3 and takes out the bonded wafer.

このような常温接合方法によれば、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とは、搬送機構６に接触しないで、接合面の汚染が防止され、より確実に常温接合されることができる。この結果、接合装置１は、信頼性がより向上する。 According to such a room temperature bonding method, the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 can be bonded to each other more reliably at room temperature without contacting the transfer mechanism 6 and preventing the contamination of the bonding surface. . As a result, the reliability of the bonding apparatus 1 is further improved.

常温接合するためのステージと搬送装置との間のウェハの受け渡しは、一般的に、接合チャンバー内に配置されるリフトピンを用いて実行される。このような常温接合方法によれば、接合装置１は、このようなリフトピンを備える必要がなく、製造コストをより小さくすることができ、メンテナンスを軽減することができる。その物体を駆動する駆動系は、一般的に、ガスを放出し、チャンバー内に配置されたときに、そのチャンバー内の雰囲気を汚染する。このため、接合装置１は、そのリフトピンを駆動する駆動系を備えないことにより、このような放出ガスを低減することができ、ウェハが接合される雰囲気の汚染を防止することができる。この結果、接合装置１は、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２との接合面の汚染を防止し、より確実に常温接合することができ、信頼性がより向上する。 Transfer of a wafer between a stage for bonding at room temperature and a transfer device is generally performed using lift pins arranged in a bonding chamber. According to such a room temperature bonding method, the bonding apparatus 1 does not need to include such a lift pin, can reduce the manufacturing cost, and can reduce maintenance. The drive system that drives the object generally releases gas and contaminates the atmosphere within the chamber when placed in the chamber. For this reason, since the bonding apparatus 1 does not include a drive system that drives the lift pins, it is possible to reduce such emitted gas and prevent contamination of the atmosphere to which the wafer is bonded. As a result, the bonding apparatus 1 can prevent contamination of the bonding surface between the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2, can be more reliably bonded at room temperature, and reliability is further improved.

ウェハは、大口径化、極薄化している。このとき、ウェハは、搬送機構６に直接に保持されるときに、変形し、落下、破損するおそれがある。このような常温接合方法によれば、下ウェハ５０−２は、一方の面のほとんど全体が下カートリッジ８に接触して下カートリッジ８に保持されて搬送され、変形、落下、破損のおそれを低減することができる。この結果、接合装置１は、より確実に常温接合することができ、信頼性がより向上する。 Wafers are becoming larger and thinner. At this time, when the wafer is directly held by the transport mechanism 6, the wafer may be deformed, dropped, or damaged. According to such a room temperature bonding method, the lower wafer 50-2 is conveyed while being held by the lower cartridge 8 with almost the entire one surface contacting the lower cartridge 8, thereby reducing the risk of deformation, dropping, and damage. can do. As a result, the bonding apparatus 1 can perform the normal temperature bonding more reliably, and the reliability is further improved.

図１０（ｄ）に示されているように、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８から上カートリッジ７に吸着力が印加されることにより、上カートリッジ７は、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することがある。 As shown in FIG. 10D, when the upper wafer 50-1 placed on the upper cartridge 7 is attracted to the electrostatic chuck 18, the electrostatic chuck 18 rises vertically upward. In some cases, the upper cartridge 7 may be lifted vertically upward together with the electrostatic chuck 18 by applying an attracting force from the electrostatic chuck 18 to the upper cartridge 7.

図１２は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着面全体吸着力との関係を示している。その吸着面全体吸着力は、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７に印加される吸着力を示し、あるいは、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０-２とを接合してなる接合ウェハが下カートリッジ８に載せられている状態で、静電チャック１８に吸着されているときに下カートリッジ８に印加される吸着力を示している。前者の吸着力は、通常の１組のウェハの接合シーケンス中において上ウェハを静電チャックで把持する際に発生し、後者の吸着力は、多層接合を行う場合などに、接合後のウェハを静電チャックで把持する際に発生する。その関係１０１は、その印加電圧が大きいほどその吸着面全体吸着力が大きいことを示している。図１２は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着面全体吸着力との関係を示している。ここでは上カートリッジを例に挙げる。その比較例の上カートリッジは、上カートリッジ７の島部分５１−１〜５１−４が、上ウェハ５０−１と概ね形状が等しい平坦な面を有する他の島部分に置換されたものである。このとき、その比較例の上カートリッジは、その比較例の上カートリッジに上ウェハ５０−１が載せられたときに、上ウェハ５０−１の表面のうちのその比較例の上カートリッジに対向する面の大部分がその島部分に接触する。その関係１０２は、関係１０１と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着面全体吸着力が大きいことを示している。 FIG. 12 shows the relationship between the applied voltage applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18 and the entire attracting surface attracting force. The entire attracting surface attracting force indicates the attracting force applied to the upper cartridge 7 when the upper wafer 50-1 mounted on the upper cartridge 7 is attracted to the electrostatic chuck 18, or the upper wafer An adsorbing force applied to the lower cartridge 8 when the bonded wafer formed by bonding the 50-1 and the lower wafer 50-2 is adsorbed to the electrostatic chuck 18 in a state where the bonded wafer is placed on the lower cartridge 8. Show. The former attracting force is generated when the upper wafer is held by an electrostatic chuck during the normal sequence of joining a set of wafers, and the latter attracting force is applied to the bonded wafer when performing multi-layer joining. Occurs when gripping with an electrostatic chuck. The relationship 101 indicates that the suction force on the entire suction surface increases as the applied voltage increases. FIG. 12 further shows the relationship between the applied voltage and the entire attracting surface attracting force applied to the cartridge when the wafer mounted on the cartridge of the comparative example is attracted to the electrostatic chuck 18. ing. Here, the upper cartridge is taken as an example. In the upper cartridge of the comparative example, the island portions 51-1 to 51-4 of the upper cartridge 7 are replaced with other island portions having a flat surface substantially the same shape as the upper wafer 50-1. At this time, when the upper wafer 50-1 is placed on the upper cartridge of the comparative example, the upper cartridge of the comparative example faces the surface of the upper wafer 50-1 that faces the upper cartridge of the comparative example. The most part of is in contact with the island. The relationship 102 indicates that the suction force on the entire suction surface increases as the applied voltage increases in the same manner as the relationship 101.

関係１０２と関係１０１とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとが接触する接触面積が大きいほどその上カートリッジに印加される吸着面全体吸着力が大きいことを示している。関係１０１は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力１０４に比較して、その吸着面全体吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、上ウェハ５０−１と上カートリッジとが接触する接触面積が小さく設計されている。 The relation 102 and the relation 101 indicate that when the applied voltages are equal, the larger the contact area where the upper wafer 50-1 and the upper cartridge are in contact with each other, the greater the suction force on the entire suction surface applied to the upper cartridge. ing. The relationship 101 further indicates that when the applied voltage is the predetermined voltage 103, the entire attracting surface attracting force is smaller than the gravity 104 applied to the upper cartridge 7. That is, the upper cartridge 7 is connected to the upper wafer 50-1 so that the upper cartridge 7 does not rise vertically upward together with the electrostatic chuck 18 when a predetermined voltage 103 is applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18. The contact area with which the upper cartridge contacts is designed to be small.

このため、接合装置１は、上カートリッジ７に載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
また、同様に接合後のウェハと下カートリッジ８との接触面積を調整することで吸着面全体吸着力の低減効果を得ることができる。この施策により、接合装置１は、下カートリッジ８に載せられている接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、下カートリッジ８が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。 Therefore, when the upper wafer 50-1 placed on the upper cartridge 7 is attracted to the electrostatic chuck 18 and the electrostatic chuck 18 moves upward in the vertical direction, the bonding apparatus 1 has the upper cartridge 50-1. 7 is prevented from rising vertically upward together with the electrostatic chuck 18.
Similarly, by adjusting the contact area between the bonded wafer and the lower cartridge 8, it is possible to obtain the effect of reducing the suction force of the entire suction surface. By this measure, the bonding apparatus 1 allows the lower cartridge 8 to move when the bonded wafer placed on the lower cartridge 8 is attracted to the electrostatic chuck 18 and the electrostatic chuck 18 moves upward in the vertical direction. Along with the electrostatic chuck 18 is prevented from rising vertically.
As a result, the bonding apparatus 1 can handle the wafer more stably without changing the suction force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer.

上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２に例示されるウェハ７０は、図１３に示されているように、変形していることがある。ウェハ７０は、上カートリッジ７と下カートリッジ８とに例示されるカートリッジ７１に載せられているときに、ウェハ７０とカートリッジ７１との間に空間７２を形成する。空間７２に充填されている空気は、ウェハ７０を持ち上げ、ウェハ７０をカートリッジ７１の上を移動させることがある。 The wafers 70 exemplified by the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 may be deformed as shown in FIG. When the wafer 70 is placed on a cartridge 71 exemplified by the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8, a space 72 is formed between the wafer 70 and the cartridge 71. The air filled in the space 72 may lift the wafer 70 and move the wafer 70 over the cartridge 71.

すなわち、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれる空間に充填された気体は、複数の島部分５１−１〜５１−４の隙間を通って外部に排気される。このような排気は、上カートリッジ７と上ウェハ５０−１とに挟まれた気体が上ウェハ５０−１を持ち上げることを防止し、上ウェハ５０−１が上カートリッジ７の上を移動することを防止する。さらに、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれる空間に充填された気体は、溝６５を通って外部に排気される。このような排気は、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれた気体が下ウェハ５０−２を持ち上げることを防止し、下ウェハ５０−２が下カートリッジ８の上を移動することを防止する。 That is, the gas filled in the space sandwiched between the upper cartridge 7 and the upper wafer 50-1 is exhausted to the outside through the gaps between the plurality of island portions 51-1 to 51-4. Such exhaust prevents the gas sandwiched between the upper cartridge 7 and the upper wafer 50-1 from lifting the upper wafer 50-1 and prevents the upper wafer 50-1 from moving on the upper cartridge 7. To prevent. Further, the gas filled in the space sandwiched between the lower cartridge 8 and the lower wafer 50-2 is exhausted to the outside through the groove 65. Such exhaust prevents the gas sandwiched between the lower cartridge 8 and the lower wafer 50-2 from lifting the lower wafer 50-2, and prevents the lower wafer 50-2 from moving on the lower cartridge 8. To prevent.

なお、上ウェハ５０−１は、円盤状と異なる形状に形成されている異形ウェハに置換されることもできる。このとき、上カートリッジ７は、上ウェハ５０−１と同様にして、減圧時にその異形ウェハが移動しないように、その異形ウェハを載せることができる。この結果、接合装置１は、その異形ウェハの接合面の汚染を防止し、その異形ウェハをより確実に常温接合することができる。上カートリッジ７は、その異形ウェハごとに、作製されることもできる。 The upper wafer 50-1 can be replaced with a deformed wafer formed in a shape different from the disk shape. At this time, in the same manner as the upper wafer 50-1, the upper cartridge 7 can place the deformed wafer so that the deformed wafer does not move during decompression. As a result, the bonding apparatus 1 can prevent the contamination of the bonded surface of the irregularly shaped wafer, and more reliably bond the irregularly shaped wafer at room temperature. The upper cartridge 7 can also be manufactured for each of the irregular wafers.

なお、下ウェハ５０−２は、円盤状と異なる形状に形成されている異形ウェハに置換されることもできる。このとき、下カートリッジ８は、下ウェハ５０−２と同様にして、減圧時にその異形ウェハが移動しないように、その異形ウェハを載せることができる。この結果、接合装置１は、その異形ウェハの接合面の汚染を防止し、その異形ウェハをより確実に常温接合することができる。下カートリッジ８は、その異形ウェハごとに、作製されることもできる。このとき、接合装置１は、その異形ウェハごとにステージキャリッジ４５を作製する必要がなく、より安価に作製されることができる。 Note that the lower wafer 50-2 can be replaced with a deformed wafer formed in a shape different from the disk shape. At this time, similarly to the lower wafer 50-2, the lower cartridge 8 can place the deformed wafer so that the deformed wafer does not move during decompression. As a result, the bonding apparatus 1 can prevent the contamination of the bonded surface of the irregularly shaped wafer, and more reliably bond the irregularly shaped wafer at room temperature. The lower cartridge 8 can be manufactured for each of the irregular wafers. At this time, the bonding apparatus 1 does not need to produce the stage carriage 45 for each irregular wafer, and can be produced at a lower cost.

なお、下カートリッジ８に形成される溝６５は、格子状と異なる他の形状に形成されることもできる。その形状としては、放射状が例示される。溝６５は、下カートリッジ８と下ウェハ５０−２とに挟まれた気体の排気の効率を向上させるために、多数であることが好ましく、太いことが好ましい。溝６５は、さらに、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２と接合時に、下ウェハ５０−２の変形を生じさせるため、細いことが好ましく、少数であることが好ましい。このため、溝６５の形状は、下ウェハ５０−２の属性により、適宜に設計されることが好ましい。 The groove 65 formed in the lower cartridge 8 can be formed in another shape different from the lattice shape. The shape is exemplified by a radial shape. The grooves 65 are preferably a large number and preferably thick in order to improve the efficiency of exhausting the gas sandwiched between the lower cartridge 8 and the lower wafer 50-2. Further, the groove 65 is preferably thin and preferably a small number in order to cause deformation of the lower wafer 50-2 when the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 are bonded. For this reason, it is preferable that the shape of the groove 65 is appropriately designed according to the attribute of the lower wafer 50-2.

図１４は、下カートリッジ８に形成される他の島部分を示している。その島部分１１１は、複数の孔１１２が形成されている。複数の孔１１２は、下ウェハ５０−２と島部分１１１とが接触する接触面積が所定の面積より小さくなるように、設計されている。島部分１１１が形成される下カートリッジは、既述の実施の形態における下カートリッジ８と同様にして、その下カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。 FIG. 14 shows another island portion formed in the lower cartridge 8. The island portion 111 has a plurality of holes 112 formed therein. The plurality of holes 112 are designed such that a contact area where the lower wafer 50-2 and the island portion 111 are in contact with each other is smaller than a predetermined area. The lower cartridge in which the island portion 111 is formed is formed by joining the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 mounted on the lower cartridge in the same manner as the lower cartridge 8 in the above-described embodiment. In the case where the bonded wafer is attracted to the electrostatic chuck 18, it is possible to prevent the electrostatic chuck 18 and the electrostatic chuck 18 from rising in the vertical upward direction when the electrostatic chuck 18 rises in the vertical upward direction. As a result, the bonding apparatus 1 can handle the wafer more stably without changing the suction force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer.

図１５は、下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１１５は、複数の突起１１６が形成されている。複数の突起１１６は、下ウェハ５０−２と島部分１１５とが接触する接触面積が所定の面積より小さくなるように、設計されている。島部分１１５が形成される下カートリッジは、既述の実施の形態における下カートリッジ８と同様にして、その下カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とが接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。 FIG. 15 shows still another island portion formed in the lower cartridge 8. The island portion 115 has a plurality of protrusions 116 formed thereon. The plurality of protrusions 116 are designed such that a contact area where the lower wafer 50-2 and the island portion 115 are in contact with each other is smaller than a predetermined area. The lower cartridge in which the island portion 115 is formed is formed by joining the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 mounted on the lower cartridge in the same manner as the lower cartridge 8 in the above-described embodiment. In the case where the bonded wafer is attracted to the electrostatic chuck 18, it is possible to prevent the electrostatic chuck 18 and the electrostatic chuck 18 from rising in the vertical upward direction when the electrostatic chuck 18 rises in the vertical upward direction. As a result, the bonding apparatus 1 can handle the wafer more stably without changing the suction force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer.

図１６は、上カートリッジ７および下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１２１は、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２に接触する面１２２の表面粗さが所定の表面粗さより大きくなるように、形成されている。 FIG. 16 shows still another island portion formed in the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8. The island portion 121 is formed so that the surface roughness of the surface 122 contacting the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 is larger than a predetermined surface roughness.

図１７は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着力との関係を示している。その吸着力は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７、下カートリッジ８とウェハとが接触する接触面の単位面積あたりに静電チャック１８から上カートリッジ７、下カートリッジ８に印加される力を示している。その関係１２５は、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。図１７は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着力との関係を示している。その比較例のカートリッジは、上カートリッジ７、下カートリッジ８の島部分１２１の面１２２が、表面粗さが所定の表面粗さより小さい鏡面に置換されたものである。その関係１２６は、関係１２５と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。 FIG. 17 shows the relationship between the applied voltage applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18 and the attractive force. The attracting force is based on the unit area of the contact surface where the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 come into contact with the wafer when the wafer placed on the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 is attracted to the electrostatic chuck 18. The force applied to the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 from the electrostatic chuck 18 is shown. The relationship 125 indicates that the greater the applied voltage, the greater the attractive force. FIG. 17 further shows the relationship between the applied voltage and the attracting force applied to the cartridge when the wafer mounted on the cartridge of the comparative example is attracted to the electrostatic chuck 18. In the cartridge of the comparative example, the surface 122 of the island portion 121 of the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 is replaced with a mirror surface whose surface roughness is smaller than a predetermined surface roughness. The relationship 126 indicates that the attracting force increases as the applied voltage increases in the same manner as the relationship 125.

上ウェハの場合、面１２２と上ウェハ５０−１との平均距離ｄ１は、鏡面と上ウェハ５０−１との平均距離より大きい。一方、静電引力の大きさは、２枚の極板間の距離の自乗に反比例することが知られている。すなわち、関係１２６と関係１２５とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとの表面粗さが大きいほどその上カートリッジに印加される吸着力が小さいことを示している。関係１２５は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力を接触面の面積で除算した商１２７に比較して、その吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、面１２２の表面粗さが所定の表面粗さより大きく設計されている。 In the case of the upper wafer, the average distance d1 between the surface 122 and the upper wafer 50-1 is larger than the average distance between the mirror surface and the upper wafer 50-1. On the other hand, it is known that the magnitude of electrostatic attraction is inversely proportional to the square of the distance between two electrode plates. That is, the relationship 126 and the relationship 125 indicate that when the applied voltages are equal, the suction force applied to the upper cartridge is smaller as the surface roughness between the upper wafer 50-1 and the upper cartridge is larger. . The relation 125 further indicates that when the applied voltage is the predetermined voltage 103, the adsorption force is smaller than the quotient 127 obtained by dividing the gravity applied to the upper cartridge 7 by the area of the contact surface. Show. That is, the upper cartridge 7 has a surface roughness of the surface 122 so that the upper cartridge 7 does not rise vertically upward together with the electrostatic chuck 18 when a predetermined voltage 103 is applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18. Is designed to be larger than a predetermined surface roughness.

島部分１２１が形成される上カートリッジは、既述の実施の形態における上カートリッジ７と同様にして、その上カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
同様に、島部分１２１が形成された下カートリッジ８が、関係１２５相当の面１２２を備える場合、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。 The upper cartridge in which the island portion 121 is formed is the same as the upper cartridge 7 in the above-described embodiment, and the upper wafer 50-1 mounted on the upper cartridge is attracted to the electrostatic chuck 18. Thus, when the electrostatic chuck 18 rises vertically upward, it is prevented that the electrostatic chuck 18 rises vertically together with the electrostatic chuck 18.
Similarly, when the lower cartridge 8 in which the island portion 121 is formed includes the surface 122 corresponding to the relationship 125, a bonded wafer formed by bonding the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 is attached to the electrostatic chuck 18. When the electrostatic chuck 18 is lifted vertically upward in the case of being attracted, it is prevented that the electrostatic chuck 18 is lifted vertically upward together with the electrostatic chuck 18.
As a result, the bonding apparatus 1 can handle the wafer more stably without changing the suction force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer.

図１８は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に形成される、さらに他の島部分を示している。その島部分１３１は、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２に接触する面１３２の平面度が所定の平面度より大きくなるように、形成されている。すなわち、面１３２の凹凸の間隔は、既述の実施の形態における面１２２の凹凸の間隔に対して十分に大きく、かつ、上ウェハ５０−１、下ウェハ５０−２の径に対して十分に小さい。 FIG. 18 shows still another island portion formed in the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8. The island portion 131 is formed so that the flatness of the surface 132 in contact with the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 is larger than a predetermined flatness. That is, the unevenness interval of the surface 132 is sufficiently larger than the unevenness interval of the surface 122 in the above-described embodiment, and is sufficiently larger than the diameters of the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2. small.

図１９は、静電チャック１８の内部電極に印加される印加電圧と吸着力との関係を示している。その吸着力は、上カートリッジ７、下カートリッジ８に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、上カートリッジ７、下カートリッジ８とウェハとが接触する接触面の単位面積あたりに静電チャック１８から上カートリッジ７、下カートリッジ８に印加される力を示している。その関係１３５は、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。図１９は、さらに、その印加電圧と、比較例のカートリッジに載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されているときに、そのカートリッジに印加される吸着力との関係を示している。その比較例のカートリッジは、上カートリッジ７、下カートリッジ８の島部分１３１の面１３２が、平面度が所定の平面度より小さい平坦面に置換されたものである。その関係１３６は、関係１３５と同様にして、その印加電圧が大きいほどその吸着力が大きいことを示している。 FIG. 19 shows the relationship between the applied voltage applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18 and the attractive force. The attracting force is based on the unit area of the contact surface where the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 come into contact with the wafer when the wafer placed on the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 is attracted to the electrostatic chuck 18. The force applied to the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 from the electrostatic chuck 18 is shown. The relationship 135 indicates that the adsorption force increases as the applied voltage increases. FIG. 19 further shows the relationship between the applied voltage and the attracting force applied to the cartridge when the wafer mounted on the cartridge of the comparative example is attracted to the electrostatic chuck 18. In the cartridge of the comparative example, the surface 132 of the island portion 131 of the upper cartridge 7 and the lower cartridge 8 is replaced with a flat surface whose flatness is smaller than a predetermined flatness. The relationship 136 indicates that the attracting force increases as the applied voltage increases in the same manner as the relationship 135.

上ウェハの場合、面１３２と上ウェハ５０−１との平均距離ｄ２は、平坦面と上ウェハ５０−１との平均距離より大きい。一方、静電引力の大きさは、２枚の極板間の距離の自乗に反比例することが知られている。すなわち、関係１３６と関係１３５とは、その印加電圧が等しいときに、上ウェハ５０−１と上カートリッジとの平面度が小さいほどその上カートリッジに印加される吸着力が大きいことを示している。関係１３５は、さらに、その印加電圧が所定の電圧１０３であるときに、上カートリッジ７に印加される重力を接触面の面積で除算した商１３７に比較して、その吸着力がより小さいことを示している。すなわち、上カートリッジ７は、静電チャック１８の内部電極に所定の電圧１０３が印加されるときに、上カートリッジ７が静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇しないように、面１３２の平面度が所定の平面度より大きく設計されている。 In the case of the upper wafer, the average distance d2 between the surface 132 and the upper wafer 50-1 is larger than the average distance between the flat surface and the upper wafer 50-1. On the other hand, it is known that the magnitude of electrostatic attraction is inversely proportional to the square of the distance between two electrode plates. That is, the relationship 136 and the relationship 135 indicate that when the applied voltages are equal, the smaller the flatness between the upper wafer 50-1 and the upper cartridge, the greater the suction force applied to the upper cartridge. The relation 135 further indicates that when the applied voltage is the predetermined voltage 103, the attractive force is smaller than the quotient 137 obtained by dividing the gravity applied to the upper cartridge 7 by the area of the contact surface. Show. That is, the flatness of the surface 132 of the upper cartridge 7 is such that the upper cartridge 7 does not rise vertically upward together with the electrostatic chuck 18 when a predetermined voltage 103 is applied to the internal electrode of the electrostatic chuck 18. It is designed to be larger than a predetermined flatness.

島部分１３１が形成される上カートリッジは、既述の実施の形態における上カートリッジ７と同様にして、その上カートリッジに載せられている上ウェハ５０−１が静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
同様に、島部分１３１が形成された下カートリッジ８が、関係１３５相当の面１３２を備える場合、上ウェハ５０−１と下ウェハ５０−２とを接合してなる接合ウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。
その結果、接合装置１は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。島部分１３１は、さらに、既述の実施の形態における島部分１２１に比較して、表面積をより小さく形成することができる。このため、島部分１３１が形成される上カートリッジは、島部分１２１が形成される上カートリッジに比較して、接合チャンバー２内の真空度の劣化をより防止することができる。 The upper cartridge in which the island portion 131 is formed is the same as the upper cartridge 7 in the above-described embodiment, and the upper wafer 50-1 mounted on the upper cartridge is attracted to the electrostatic chuck 18. Thus, when the electrostatic chuck 18 rises vertically upward, it is prevented that the electrostatic chuck 18 rises vertically together with the electrostatic chuck 18.
Similarly, when the lower cartridge 8 in which the island portion 131 is formed includes the surface 132 corresponding to the relationship 135, a bonded wafer formed by bonding the upper wafer 50-1 and the lower wafer 50-2 is attached to the electrostatic chuck 18. When the electrostatic chuck 18 is lifted vertically upward in the case of being attracted, it is prevented that the electrostatic chuck 18 is lifted vertically upward together with the electrostatic chuck 18.
As a result, the bonding apparatus 1 can handle the wafer more stably without changing the suction force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer. Furthermore, the island portion 131 can be formed with a smaller surface area compared to the island portion 121 in the above-described embodiment. For this reason, the upper cartridge in which the island portion 131 is formed can further prevent the deterioration of the degree of vacuum in the bonding chamber 2 as compared with the upper cartridge in which the island portion 121 is formed.

図２０は、他のカートリッジを示している。そのカートリッジ１４１は、既述の実施の形態におけるカートリッジと同様にして、島部分１４２が形成されている。カートリッジ１４１は、さらに、複数の引っ掛かり部１４３が形成されている。引っ掛かり部１４３は、孔であり、大径部分１４４と小径部分１４５とから形成されている。大径部分１４４は、概ね円筒状に形成されている。小径部分１４５は、大径部分１４４に接続され、概ね溝状に形成され、その溝の幅が大径部分１４４の円筒の直径より小さい。さらに、島部分１４２のうちの小径部分１４５の周りは、厚さがカートリッジ１４１の厚さより小さくなるように、その周りのウェハに対向する側に空間が形成されるように、形成されている。 FIG. 20 shows another cartridge. The cartridge 141 has an island portion 142 formed in the same manner as the cartridge in the above-described embodiment. The cartridge 141 is further formed with a plurality of hook portions 143. The hook portion 143 is a hole and is formed of a large diameter portion 144 and a small diameter portion 145. The large diameter portion 144 is formed in a substantially cylindrical shape. The small-diameter portion 145 is connected to the large-diameter portion 144 and is formed in a substantially groove shape, and the width of the groove is smaller than the diameter of the cylinder of the large-diameter portion 144. Further, the small-diameter portion 145 of the island portion 142 is formed so that a space is formed on the side facing the surrounding wafer so that the thickness is smaller than the thickness of the cartridge 141.

図２１は、他のステージキャリッジを示している。そのステージキャリッジ１５１は、上側の平坦な支持面１５５に複数のピン１５２が形成されている。複数のピン１５２は、ステージキャリッジ１５１に上カートリッジ１４１が載せられたときに、複数の引っ掛かり部１４３に引っ掛かるように、形成されている。すなわち、複数のピン１５２の各々は、高さが上カートリッジ１４１の厚さより小さく、支柱部分１５３と頭部分１５４とから形成されている。支柱部分１５３は、概ね円柱状に形成されている。支柱部分１５３は、さらに、その円柱の直径が小径部分１４５の溝の幅より小さくなるように、かつ、高さが小径部分１４５の周辺の厚さより大きくなるように、形成されている。頭部分１５４は、概ね円盤状に形成されている。頭部分１５４は、さらに、その円盤の直径が支柱部分１５３の円柱の直径より大きくなるように、その円盤の直径が大径部分１４４の円筒の直径より小さくなるように、その円盤の直径が小径部分１４５の溝の幅より大きくなるように、形成されている。 FIG. 21 shows another stage carriage. The stage carriage 151 has a plurality of pins 152 formed on an upper flat support surface 155. The plurality of pins 152 are formed so as to be hooked by the plurality of hook portions 143 when the upper cartridge 141 is placed on the stage carriage 151. In other words, each of the plurality of pins 152 has a height smaller than the thickness of the upper cartridge 141, and is formed of a column portion 153 and a head portion 154. The column portion 153 is formed in a substantially cylindrical shape. The column portion 153 is further formed so that the diameter of the column is smaller than the width of the groove of the small diameter portion 145 and the height is larger than the thickness around the small diameter portion 145. The head portion 154 is generally disc-shaped. The head portion 154 further has a small diameter so that the diameter of the disk is smaller than the diameter of the cylinder of the large diameter portion 144 so that the diameter of the disk is larger than the diameter of the column of the column portion 153. It is formed so as to be larger than the width of the groove of the portion 145.

カートリッジ１４１は、まず、支柱部分１５３が大径部分１４４に挿入されるようにステージキャリッジ１５１に載せられた後に、図２２に示されているように、支柱部分１５３が引っ掛かり部１４３に配置されるように水平方向に平行移動されることにより、ステージキャリッジ１５１に保持される。 The cartridge 141 is first placed on the stage carriage 151 so that the column portion 153 is inserted into the large-diameter portion 144, and then the column portion 153 is disposed on the catch portion 143 as shown in FIG. In this way, the stage carriage 151 is held by being translated in the horizontal direction.

このようなカートリッジ１４１は、カートリッジ１４１に載せられているウェハが静電チャック１８に吸着されている場合で、静電チャック１８が鉛直上方向に上昇するときに、静電チャック１８とともに鉛直上方向に上昇することが防止される。その結果、このようなカートリッジ１４１とステージキャリッジ１５１とが適用された接合装置は、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。なお、カートリッジ１４１の引っ掛かり部１４３は、貫通していない穴に置換されることもできる。このようなカートリッジとステージキャリッジ１５１とが適用された接合装置は、カートリッジ１４１と同様にして、静電チャック１８の吸着力を変化させることなく、かつ、ウェハに所定の加工を施すことなく、ウェハをより安定して取り扱うことができる。 Such a cartridge 141 is a case where the wafer placed on the cartridge 141 is attracted to the electrostatic chuck 18, and when the electrostatic chuck 18 rises vertically upward, the electrostatic chuck 18 and the electrostatic chuck 18 move vertically upward. Is prevented from rising. As a result, the bonding apparatus to which the cartridge 141 and the stage carriage 151 are applied can stabilize the wafer without changing the attracting force of the electrostatic chuck 18 and without performing predetermined processing on the wafer. Can be handled. Note that the catching portion 143 of the cartridge 141 can be replaced with a hole that does not penetrate. The joining apparatus to which such a cartridge and the stage carriage 151 are applied is the same as the cartridge 141, without changing the attracting force of the electrostatic chuck 18, and without performing predetermined processing on the wafer. Can be handled more stably.

なお、カートリッジ１４１の島部分１４２のウェハに面する領域は、ウェハに悪影響を与えないような表面性状を有していればよい。たとえば、上ウェハ５０−１を載せる上カートリッジの場合に、その領域は、上ウェハ５０−１に面する領域の面積が所定の面積より小さくなるように、かつ、上ウェハ５０−１に面する領域が所定の表面粗さより小さくなるように、かつ、上ウェハ５０−１に面する領域が所定の平面度より小さくなるように、形成されることもできる。 Note that the region of the island 141 of the cartridge 141 facing the wafer may have a surface property that does not adversely affect the wafer. For example, in the case of the upper cartridge on which the upper wafer 50-1 is placed, the area faces the upper wafer 50-1 so that the area of the area facing the upper wafer 50-1 is smaller than a predetermined area. It can also be formed such that the region is smaller than a predetermined surface roughness and the region facing the upper wafer 50-1 is smaller than a predetermined flatness.

１：接合装置
２：接合チャンバー
３：ロードロックチャンバー
４：真空ポンプ
５：ゲートバルブ
６：搬送機構
７：上カートリッジ
８：下カートリッジ
９：真空ポンプ
１０：接合装置制御装置
１１：圧接機構
１２：位置合わせ機構
１３：圧接軸
１４：イオンガン
１５：電子源
１７：ハンド
１８：静電チャック
１９：荷重計
２１−１〜２１−２：爪
２５−１：辺縁
２５−２：辺縁
４５：ステージキャリッジ
４６：支持面
４７：複数のアライメント用孔
４８−１〜４８−２：位置決めピン
４９−１〜４９−２：切り欠き
５０−１：上ウェハ
５０−２：下ウェハ
５１−１〜５１−４：島部分
５２−１〜５２−３：複数のウェハ位置決めピン
５３−１〜５３−２：複数の位置決め穴
５４：複数のアライメント用穴
５６：フランジ部分
５７：本体部分
５９：位置決め用ピン
６１：島部分
６２−１〜６２−３：複数のウェハ位置決めピン
６３−１〜６３−２：複数の位置決め穴
６４：複数のアライメント用穴
６５：溝
６６：フランジ部分
６７：本体部分
７０：ウェハ
７１：カートリッジ
７２：空間
１１１：島部分
１１２：複数の孔
１１５：島部分
１１６：複数の突起
１２１：島部分
１２２：面
１３１：島部分
１３２：面
１４１：カートリッジ
１４２：島部分
１４３：引っ掛かり部
１４４：大径部分
１４５：小径部分
１５１：ステージキャリッジ
１５２：複数のピン
１５３：支柱部分
１５４：頭部分 1: Bonding device 2: Bonding chamber 3: Load lock chamber 4: Vacuum pump 5: Gate valve 6: Transfer mechanism 7: Upper cartridge 8: Lower cartridge 9: Vacuum pump 10: Bonding device controller 11: Pressure contact mechanism 12: Position Alignment mechanism 13: Pressure contact shaft 14: Ion gun 15: Electron source 17: Hand 18: Electrostatic chuck 19: Load cell 21-1 to 21-2: Claw 25-1: Edge 25-2: Edge 45: Stage carriage 46: support surface 47: a plurality of alignment holes 48-1 to 48-2: positioning pins 49-1 to 49-2: notches 50-1: upper wafer 50-2: lower wafers 51-1 to 51-4 : Island portions 52-1 to 52-3: A plurality of wafer positioning pins 53-1 to 53-2: A plurality of positioning holes 54: A plurality of alignment holes 6: Flange portion 57: Body portion 59: Positioning pin 61: Island portion 62-1 to 62-3: Plurality of wafer positioning pins 63-1 to 63-2: Plurality of positioning holes 64: Plurality of alignment holes 65 : Groove 66: Flange portion 67: Body portion 70: Wafer 71: Cartridge 72: Space 111: Island portion 112: Plural holes 115: Island portion 116: Plural protrusions 121: Island portion 122: Surface 131: Island portion 132: Surface 141: Cartridge 142: Island portion 143: Hook portion 144: Large diameter portion 145: Small diameter portion 151: Stage carriage 152: Plural pins 153: Post portion 154: Head portion

Claims

A cartridge on which a substrate is placed;
A carriage on which the cartridge is placed;
An electrostatic chuck that attracts the substrate by electrostatic attraction;
A pressure contact mechanism for driving the electrostatic chuck with respect to the carriage,
The cartridge is such that when the upper substrate placed on the cartridge is attracted to the electrostatic chuck, the cartridge does not move away from the carriage when the electrostatic chuck is moved away from the carriage. Joining device that is formed into a shape.

In claim 1,
The cartridge is formed such that when the upper substrate is placed on the cartridge, an average distance from a region of the surface of the upper substrate facing the cartridge to the cartridge is larger than a predetermined distance. The joining device.

In claim 2,
The cartridge is formed such that when the upper substrate is placed on the cartridge, a surface roughness of a region of the surface of the cartridge facing the upper substrate is larger than a predetermined surface roughness. Is the joining device.

In either claim 2 or claim 3,
The cartridge is formed such that when the upper substrate is placed on the cartridge, the flatness of a region of the surface of the cartridge that faces the upper substrate is greater than a predetermined flatness. Joining device.

In any one of Claims 2-4,
The cartridge is formed such that when the upper substrate is placed on the cartridge, an area of a region of the surface of the cartridge facing the upper substrate is smaller than a predetermined area. .

In any one of Claims 2-5,
The cartridge has a hole formed in a region of the surface of the cartridge that faces the upper substrate when the upper substrate is placed on the cartridge.

In any one of Claims 2-6,
The cartridge has a protrusion formed in a region of the surface of the cartridge that faces the upper substrate when the upper substrate is placed on the cartridge.

In any one of Claims 1-7,
The cartridge is formed such that the weight of the cartridge is larger than a predetermined weight.

In any one of Claims 1-8,
The carriage has a hook portion,
The cartridge is formed with a hooking portion that is hooked to the hooking portion when the cartridge is placed on the carriage.

In any one of Claims 1-9,
The pressure contact mechanism further includes the case where the electrostatic chuck attracts the upper substrate, and when the other cartridge on which the lower substrate is placed is placed on the carriage, the upper substrate and the lower substrate. A bonding apparatus that drives the electrostatic chuck with respect to the carriage so that the substrate is bonded.

In claim 10,
And an activation device for activating the surface of the upper substrate facing the lower substrate and the surface of the lower substrate facing the upper substrate before the upper substrate and the lower substrate are bonded. Joining device.

In any one of Claims 1-11,
The cartridge is formed with a flow path that connects a space sandwiched between the cartridge and the upper substrate when the upper substrate is placed on the cartridge.