JP2022188313A - Substrate bonding device and method - Google Patents

Substrate bonding device and method Download PDF

Info

Publication number
JP2022188313A
JP2022188313A JP2019214158A JP2019214158A JP2022188313A JP 2022188313 A JP2022188313 A JP 2022188313A JP 2019214158 A JP2019214158 A JP 2019214158A JP 2019214158 A JP2019214158 A JP 2019214158A JP 2022188313 A JP2022188313 A JP 2022188313A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
electrodes
substrates
bonding
pair
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019214158A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
幹雄 牛島
Mikio Ushijima
薫 大森
Kaoru Omori
創 三ッ石
So Mitsuishi
隆 塩見
Takashi Shiomi
真生 角田
Masao Tsunoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2019214158A priority Critical patent/JP2022188313A/en
Priority to TW109138149A priority patent/TW202127512A/en
Priority to PCT/JP2020/041630 priority patent/WO2021106527A1/en
Publication of JP2022188313A publication Critical patent/JP2022188313A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

To detect the state of progress of bonding substrates.SOLUTION: A substrate bonding device includes a pair of electrodes 351a arranged to sandwich at least one of substrates 211 and 213, and a detection unit 353a that detects electrostatic properties between two electrodes included in the pair of electrodes. A contact region is formed by bringing parts of the respective substrates into contact with each other, and when the contact region is expanded in the plane direction, the detection unit detects the electrostatic characteristics between the two electrodes included in the pair of electrodes 351a arranged to sandwich at least one of the substrates 211 and 213 to detect the state of the contact area, that is, the bonding process of the substrates.SELECTED DRAWING: Figure 4A

Description

本発明は、基板貼り合わせ装置及び方法に関する。 The present invention relates to a substrate bonding apparatus and method.

半導体装置などの電子デバイスの製造において、2つの基板の表面を活性化し、活性化したそれぞれの表面の一部を接触させて接触領域を形成し、その接触領域を貼り合わせ面に沿った方向に拡大させることで2つの基板を貼り合わせる技術が採用されている。ここで、基板の状態等によって貼り合わせの進行が変わることがあるため、貼り合わせの進行状態を検出する技術が必要とされる。そこで、特許文献1には、平面視において接触領域の位置から並べて設けられた複数の受光部を用いて、貼り合わせる2つの基板の一方を介して他方からの反射光を受光して貼り合わせの進行状態を検出する装置が開示されている。しかしながら、複数の受光部を、基板を保持するホルダ又はホルダを保持するステージ内に配置する必要があり、不都合である。
特許文献1 特開2012-191037号公報
In the manufacture of electronic devices such as semiconductor devices, the surfaces of two substrates are activated, parts of the activated surfaces are brought into contact to form a contact region, and the contact region is extended in a direction along the bonding surface. A technique of bonding two substrates by enlarging is adopted. Here, since the progress of bonding may change depending on the state of the substrates, etc., a technique for detecting the progress of bonding is required. Therefore, in Patent Document 1, a plurality of light-receiving portions arranged side by side from the position of the contact area in a plan view are used to receive reflected light from one of two substrates to be bonded to each other and from the other of the substrates to perform bonding. An apparatus for detecting progress is disclosed. However, it is necessary to dispose a plurality of light-receiving units in a holder that holds the substrate or a stage that holds the holder, which is inconvenient.
Patent Document 1: JP 2012-191037 A

本発明の第1の態様においては、第1の基板及び第2の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極と、一対の電極間の静電特性を検出する検出部と、を備える基板貼り合わせ装置が提供される。 A first aspect of the present invention provides a substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate, comprising a pair of substrates arranged to sandwich at least one of the first substrate and the second substrate. A substrate bonding apparatus is provided that includes an electrode and a detection unit that detects an electrostatic property between a pair of electrodes.

本発明の第2の態様においては、第1の基板及び第2の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、第1の基板及び第2の基板の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成する段階と、接触領域を拡大させる段階と、第1の基板及び第2の基板の少なくとも一方を挟んで配置された一対の電極間の静電特性を検出する段階と、を含む基板貼り合わせ方法が提供される。 In a second aspect of the present invention, there is provided a substrate bonding method for bonding a first substrate and a second substrate, wherein portions of the first substrate and the second substrate are in contact with each other. forming a contact area; enlarging the contact area; and detecting electrostatic properties between a pair of electrodes arranged with at least one of a first substrate and a second substrate interposed therebetween. A substrate lamination method is provided.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not list all the features of the invention. Subcombinations of these feature groups can also be inventions.

基板貼り合わせシステムの構成を概略的に示す。1 schematically shows the configuration of a substrate bonding system; 基板貼り合わせシステムにより貼り合わせられる基板の表面構成を示す。4 shows the surface configuration of substrates to be bonded together by the substrate bonding system. 貼り合わせ装置の構成を概略的に示す。The structure of a bonding apparatus is shown schematically. 貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。The structure of a bonding detection apparatus is shown schematically. 貼り合わせ検出装置の別の構成を概略的に示す。4 schematically shows another configuration of the bonding detection device; 電極対の配置の一例を示す。An example of the arrangement of electrode pairs is shown. 図5Aの電極対の配置に対する変形例を示す。5B shows a modification to the electrode pair arrangement of FIG. 5A. 電極対の配置の別の例を示す。Another example of an arrangement of electrode pairs is shown. 図6Aの電極対の配置に対する変形例を示す。6B shows a modification to the electrode pair arrangement of FIG. 6A. 基板を保持したホルダの断面構成を概略的に示す。4 schematically shows a cross-sectional configuration of a holder holding a substrate; 基板を保持した別のホルダの断面構成を概略的に示す。4 schematically shows a cross-sectional configuration of another holder holding a substrate; 基板貼り合わせ工程における基板の状態(2つの基板が位置合わせされた状態)を示す。4 shows a state of substrates (a state in which two substrates are aligned) in a substrate bonding step; 基板貼り合わせ工程における基板の状態(接触領域が形成された状態)を示す。4 shows the state of the substrates (the state in which the contact regions are formed) in the substrate bonding process. 基板貼り合わせ工程における基板の状態(ボンディングウェイブが進行中の状態)を示す。The state of the substrate in the substrate bonding process (the state in which the bonding wave is in progress) is shown. 基板貼り合わせ工程における基板の状態(貼り合わせが終了した状態)を示す。The state of the substrates in the substrate bonding step (the state after bonding) is shown. 電極形状と基板の変位検出の原理を示す。The electrode shape and the principle of substrate displacement detection are shown. 電極形状と基板の変位検出の原理を示す。The electrode shape and the principle of substrate displacement detection are shown. 基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の一例を示す。An example of a result of substrate displacement detection during the substrate bonding process is shown. 基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の別の例を示す。Another example of the result of substrate displacement detection during the substrate bonding process is shown. 電極形状と基板の変位検出の別の原理を示す。Another principle of electrode shape and substrate displacement detection is shown. 電極形状と基板の変位検出の別の原理を示す。Another principle of electrode shape and substrate displacement detection is shown. 基板貼り合わせ工程中における基板の変位検出の結果の一例を示す。An example of a result of substrate displacement detection during the substrate bonding process is shown. 変形例に係る電極形状と基板の変位検出の原理を示す。The electrode shape according to the modification and the principle of displacement detection of the substrate are shown. 変形例に係る電極形状と基板の変位検出の原理を示す。The electrode shape according to the modification and the principle of displacement detection of the substrate are shown. 基板貼り合わせ手順のフローを示す。4 shows a flow of a substrate bonding procedure. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(基板の搬入)を示す。1 shows one step (substrate loading) of a substrate bonding procedure in a bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(アライメントマークの検出)を示す。1 shows one step (detection of alignment marks) of a substrate bonding procedure in a bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(基板の表面の活性化)を示す。1 shows one step (activation of the substrate surface) of the substrate bonding procedure in the bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(基板の位置合わせ)を示す。1 shows one step (alignment of substrates) of a substrate bonding procedure in a bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(電極対の配置)を示す。1 shows one step (arrangement of electrode pairs) of a substrate bonding procedure in a bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(貼り合わせの起点の形成)を示す。1 shows one step (formation of a starting point of bonding) of a substrate bonding procedure in a bonding apparatus. 貼り合わせ装置における基板貼り合わせ手順の一工程(貼り合わせ基板の搬出)を示す。1 shows one step (unloading of the bonded substrate) of the substrate bonding procedure in the bonding apparatus. 電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。A modification of the electrode arrangement and the principle of displacement detection of the substrate are shown. 電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。A modification of the electrode arrangement and the principle of displacement detection of the substrate are shown. 第1の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。1 schematically shows the configuration of a bonding detection device according to a first modified example; 第1の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。1 schematically shows the configuration of a bonding detection device according to a first modified example; 第2の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。The structure of the bonding detection apparatus based on a 2nd modification is shown roughly. 第2の変形例に係る貼り合わせ検出装置の構成を概略的に示す。The structure of the bonding detection apparatus based on a 2nd modification is shown roughly.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention.

図1に、基板貼り合わせシステム100の構成を概略的に示す。基板貼り合わせシステム100は、2つの基板を貼り合わせて積層デバイスを形成するための装置群であり、筐体110、搬送装置140、制御装置150、貼り合わせ装置300、ホルダストッカ400、及びプリアライナ500を備える。なお、貼り合わされる基板210は基板カセット120に収容され、貼り合わされた基板(貼り合わせ基板とも呼ぶ)230は基板カセット130に収容されている。 FIG. 1 schematically shows the configuration of a substrate bonding system 100. As shown in FIG. The substrate bonding system 100 is a group of apparatuses for bonding two substrates together to form a stacked device, and includes a housing 110, a conveying device 140, a control device 150, a bonding device 300, a holder stocker 400, and a pre-aligner 500. Prepare. A substrate 210 to be bonded is housed in a substrate cassette 120 , and a substrate 230 that has been bonded (also referred to as a bonded substrate) is housed in a substrate cassette 130 .

筐体110は、搬送装置140、貼り合わせ装置300、ホルダストッカ400、及びプリアライナ500を内部に収容する。筐体110の内部は温度管理され、例えば室温に保たれている。筐体110の外側から基板カセット120,130をそれぞれ個別に着脱可能に固定することができる。基板カセット120により複数の基板210を一括して基板貼り合わせシステム100に搬入し、基板カセット130により貼り合わされた複数の貼り合わせ基板230を一括して基板貼り合わせシステム100から搬出することができる。 The housing 110 accommodates the conveying device 140, the bonding device 300, the holder stocker 400, and the pre-aligner 500 inside. The inside of the housing 110 is temperature-controlled, for example, kept at room temperature. The substrate cassettes 120 and 130 can be individually and detachably fixed from the outside of the housing 110 . A plurality of substrates 210 can be collectively loaded into the substrate bonding system 100 by the substrate cassette 120 , and a plurality of bonded substrates 230 bonded together by the substrate cassette 130 can be collectively unloaded from the substrate bonding system 100 .

搬送装置140は、伸縮回動可能なアームにより基板210,230を保持して、基板カセット120,130及び筐体110内の各装置の間で搬送する装置である。搬送装置140は、単独の基板210、ホルダ220、基板210を保持したホルダ220、基板210を貼り合わせて積層された基板230等を搬送する。 The transport device 140 is a device that holds the substrates 210 and 230 with an extendable and rotatable arm and transports them between the substrate cassettes 120 and 130 and each device in the housing 110 . The transport device 140 transports a single substrate 210, a holder 220, a holder 220 holding the substrate 210, a substrate 230 in which the substrates 210 are laminated and laminated, and the like.

制御装置150は、基板貼り合わせシステム100の各装置を相互に連携させて統括的に制御する装置である。制御装置150は、外部からのユーザの指示を受け付けて、貼り合わせ基板230を製造する場合の製造条件を設定する。さらに、制御装置150は、基板貼り合わせシステム100の動作状態を外部に向かって表示するユーザインターフェイスを有する。 The control device 150 is a device that makes each device of the substrate bonding system 100 cooperate with each other and controls them comprehensively. The control device 150 receives user instructions from the outside and sets manufacturing conditions for manufacturing the bonded substrate 230 . Furthermore, the control device 150 has a user interface that displays the operating state of the substrate bonding system 100 to the outside.

貼り合わせ装置300は、2つの基板210の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成し、その接触領域を貼り合わせ面に沿った方向(面方向とも呼ぶ)に拡大させることで2つの基板を直接貼り合わせて、貼り合わせ基板230を形成する装置である。なお、基板211,213の接触領域が拡大してその境界が面方向に進むことをボンディングウェイブが進行すると表現することがある。ここで、貼り合わせとは、2つの基板210にそれぞれ設けられた端子同士が基板210間で電気的に接続されている状態及び2つの基板210の表面に形成された絶縁膜同士が接合して基板210間が電気的に接続されていない状態を含み、いずれの状態においても、2つの基板210の分離が可能な状態及び不可能な状態の両方を含む。2つの基板210の接合強度を向上させるために、2つの基板210を貼り合わせた後に、基板210をアニール炉のような加熱装置に搬入して加熱することが好ましい。貼り合わせ装置300の構成及び動作については後述する。 The bonding apparatus 300 forms a contact region between the two substrates 210 in which portions of each substrate are in contact with each other, and enlarges the contact region in a direction along the bonding surface (also referred to as a plane direction). This is an apparatus for forming a bonded substrate 230 by directly bonding two substrates. It should be noted that the fact that the contact area between the substrates 211 and 213 expands and the boundary thereof advances in the planar direction is sometimes expressed as the advancement of the bonding wave. Here, bonding means a state in which terminals provided on the two substrates 210 are electrically connected to each other, and a state in which insulating films formed on the surfaces of the two substrates 210 are bonded to each other. It includes a state in which the substrates 210 are not electrically connected, and both states in which separation of the two substrates 210 is possible and impossible. In order to improve the bonding strength of the two substrates 210, after the two substrates 210 are bonded together, the substrates 210 are preferably carried into a heating apparatus such as an annealing furnace and heated. The configuration and operation of the bonding apparatus 300 will be described later.

ホルダストッカ400は、複数のホルダ220を収容する。ホルダ220は、アルミナセラミックス等の硬質材料により形成され、基板210を吸着する保持部と、保持部の外側に配された縁部とを有する。基板貼り合わせシステム100の内部において、ホルダ220は保持部により基板210を吸着保持し、基板210と一体的に取り扱われる。これにより、保持部の吸着面が平坦な場合は、反ったり撓んだりした基板210に平坦性を確保することができる。基板210の貼り合わせ後、貼り合わせ基板230を基板貼り合わせシステム100から搬出する際、ホルダ220は、貼り合わせ基板230から分離されて、再びホルダストッカ400に収容される。これにより、少数のホルダ220を繰り返し使用することができる。 Holder stocker 400 accommodates a plurality of holders 220 . The holder 220 is made of a hard material such as alumina ceramics, and has a holding portion that adsorbs the substrate 210 and an edge portion arranged outside the holding portion. Inside the substrate bonding system 100 , the holder 220 sucks and holds the substrate 210 by means of a holding portion, and is handled integrally with the substrate 210 . Accordingly, when the attracting surface of the holding portion is flat, the flatness of the warped or bent substrate 210 can be ensured. After bonding the substrates 210 , when the bonded substrate stack 230 is unloaded from the substrate bonding system 100 , the holder 220 is separated from the bonded substrate stack 230 and stored in the holder stocker 400 again. This allows a small number of holders 220 to be used repeatedly.

プリアライナ500は、搬送装置140と協働して、基板貼り合わせシステム100に搬入された基板210をホルダ220に保持させる。また、プリアライナ500は、貼り合わせ装置300から搬出された貼り合わせ基板230をホルダ220から分離する場合に使用してもよい。 The pre-aligner 500 cooperates with the transport device 140 to cause the holder 220 to hold the substrate 210 carried into the substrate bonding system 100 . Also, the pre-aligner 500 may be used when separating the bonded substrate 230 carried out from the bonding apparatus 300 from the holder 220 .

基板貼り合わせシステム100は、素子、回路、端子等が形成された基板210の他に、未加工のシリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、ガラス基板等を貼り合わせることもできる。また、回路が形成された回路基板と未加工の基板とを貼り合わせることも、回路基板同士、未加工基板同士等、同種の基板を貼り合わせることもできる。さらに、接合される基板210は、それ自体が、既に複数の基板を積層して形成された貼り合わせ基板230であってもよい。 The substrate bonding system 100 can bond unprocessed silicon wafers, compound semiconductor wafers, glass substrates, etc., in addition to substrates 210 on which elements, circuits, terminals, etc. are formed. Also, a circuit board having a circuit formed thereon and an unprocessed board can be bonded together, or substrates of the same type such as circuit boards or unprocessed substrates can be bonded together. Furthermore, the substrate 210 to be bonded may itself be a bonded substrate 230 formed by laminating a plurality of substrates.

図2に、基板貼り合わせシステム100により貼り合わせられる基板210の表面構造を示す。基板210は、ノッチ214、複数の回路領域216、及び複数のアライメントマーク218を有する。 FIG. 2 shows the surface structure of a substrate 210 to be bonded by the substrate bonding system 100. As shown in FIG. Substrate 210 has a notch 214 , a plurality of circuit regions 216 and a plurality of alignment marks 218 .

ノッチ214は、全体として略円形の基板210の周縁に形成されて、基板210における結晶方位を示す指標となる。また、基板210を取り扱う場合は、ノッチ214の位置を検出することにより、基板210における回路領域216の配列方向等も知ることができる。さらに、1枚の基板210に、互いに異なる回路を含む回路領域216が形成されている場合は、ノッチ214を基準にして、回路領域216を区別することができる。 The notch 214 is formed along the periphery of the generally circular substrate 210 and serves as an indicator of the crystal orientation in the substrate 210 . Further, when handling the substrate 210, the arrangement direction of the circuit regions 216 on the substrate 210 can be known by detecting the position of the notch 214. FIG. Further, when circuit regions 216 including different circuits are formed on one substrate 210, the circuit regions 216 can be distinguished using the notch 214 as a reference.

回路領域216は、基板210の表面に、基板210の面方向に周期的に配される。回路領域216の各々には、フォトリソグラフィ技術等より形成された半導体装置、配線、保護膜等が設けられる。回路領域216には、基板210を他の基板210、リードフレーム等に電気的に接続する場合に接続端子となるパッド、バンプ等も配される。 The circuit regions 216 are periodically arranged on the surface of the substrate 210 in the plane direction of the substrate 210 . Each of the circuit regions 216 is provided with a semiconductor device, a wiring, a protective film, and the like, which are formed by a photolithographic technique or the like. In the circuit area 216, pads, bumps, etc., which serve as connection terminals when electrically connecting the substrate 210 to another substrate 210, a lead frame, etc., are also arranged.

アライメントマーク218は、例えば、回路領域216相互の間に配されたスクライブライン212に重ねて配され、基板210を積層対象である他の基板210と位置合わせする場合に指標として利用される。 Alignment marks 218 are arranged, for example, over scribe lines 212 arranged between circuit regions 216, and are used as indicators when aligning the substrate 210 with another substrate 210 to be laminated.

図3に、貼り合わせ装置300の構造を概略的に示す。貼り合わせ装置300には、基板211,213がそれぞれホルダ221,223に保持されて搬入されている。貼り合わせ装置300は、枠体310、上ステージ322、下ステージ332、干渉計341、顕微鏡324,334、活性化装置326,336、及び貼り合わせ検出装置350を備える。 FIG. 3 schematically shows the structure of the bonding apparatus 300. As shown in FIG. Substrates 211 and 213 are carried into the bonding apparatus 300 while being held by holders 221 and 223, respectively. The bonding apparatus 300 includes a frame 310 , an upper stage 322 , a lower stage 332 , an interferometer 341 , microscopes 324 and 334 , activation devices 326 and 336 and a bonding detection device 350 .

枠体310は、貼り合わせ装置300の構成各部を支持する部材であり、水平な床面(不図示)上に防振装置(不図示)を介して設置される底板312、底板312上に立設される複数の支柱314、複数の支柱314により支持される天板316を有する。 The frame 310 is a member that supports each component of the bonding apparatus 300, and stands on a bottom plate 312 that is placed on a horizontal floor surface (not shown) via an anti-vibration device (not shown). It has a plurality of pillars 314 provided and a top plate 316 supported by the plurality of pillars 314 .

上ステージ322は、基板211を支持するステージであり、枠体310の天板316に基板211を保持する保持面を下方に向けて固定されている。ここで、基板211は、ホルダ221に保持され、これを介して保持面に真空チャック又は静電チャックにより保持される。 The upper stage 322 is a stage that supports the substrate 211, and is fixed to the top plate 316 of the frame 310 with the holding surface that holds the substrate 211 facing downward. Here, the substrate 211 is held by a holder 221 and is held by a vacuum chuck or an electrostatic chuck on the holding surface via this.

下ステージ332は、上ステージ322に保持された基板211に対向して、基板213を支持するステージである。下ステージ332は、枠体310の底板312上に配されたX方向駆動部331、X方向駆動部331上に配されるY方向駆動部333、及びY方向駆動部333内に昇降可能に配される昇降駆動部338を有し、これにより基板213を支持する下ステージ332をXY方向、すなわち水平方向及びZ軸方向、すなわち垂直方向に駆動する。ここで、基板213は、ホルダ223に保持され、これを介してステージ上の保持面に真空チャック又は静電チャックにより保持される。 The lower stage 332 is a stage that supports the substrate 213 so as to face the substrate 211 held by the upper stage 322 . The lower stage 332 includes an X-direction driving section 331 arranged on the bottom plate 312 of the frame 310, a Y-direction driving section 333 arranged on the X-direction driving section 331, and a Y-direction driving section 333 arranged to be able to move up and down. A lower stage 332 supporting the substrate 213 is driven in the XY directions, that is, the horizontal direction and the Z-axis direction, that is, the vertical direction. Here, the substrate 213 is held by a holder 223 and is held by a vacuum chuck or an electrostatic chuck on the holding surface on the stage through this.

ここで、X方向駆動部331は、底板312上をX軸方向に移動する。Y方向駆動部333は、X方向駆動部331上をY軸方向に移動する。これらの駆動部の動作を組み合わせることで、下ステージ332は底板312上をXY方向に移動する。これにより、下ステージ332上に支持した基板213を、上ステージ322に支持した基板211に対して位置合わせすることができる。 Here, the X-direction driving section 331 moves on the bottom plate 312 in the X-axis direction. The Y-direction driving section 333 moves on the X-direction driving section 331 in the Y-axis direction. By combining the operations of these drive units, the lower stage 332 moves on the bottom plate 312 in the XY directions. Thereby, the substrate 213 supported on the lower stage 332 can be aligned with the substrate 211 supported on the upper stage 322 .

また、昇降駆動部338は、Y方向駆動部333に対してZ軸方向に昇降する。下ステージ332は、昇降駆動部338上に支持される。これにより、下ステージ332に支持した基板213を、上ステージ322に支持した基板211に押し付けることができる。 Also, the elevation driving section 338 ascends and descends in the Z-axis direction with respect to the Y-direction driving section 333 . The lower stage 332 is supported on an elevation drive section 338 . Thereby, the substrate 213 supported by the lower stage 332 can be pressed against the substrate 211 supported by the upper stage 322 .

なお、X方向駆動部331及びY方向駆動部333を粗動部及び微動部として構成してもよい。それにより、粗動部による高いスループットと微動部による高精度な位置合わせとを組み合わせて、下ステージ332に支持された基板213を高精度且つ高速に位置合わせすることが可能となる。 Note that the X-direction driving section 331 and the Y-direction driving section 333 may be configured as a coarse movement section and a fine movement section. As a result, it is possible to align the substrate 213 supported by the lower stage 332 with high precision and high speed by combining high throughput by the coarse movement section and high precision alignment by the fine movement section.

なお、下ステージ332をZ軸回りに回転させる回転駆動部及び下ステージ332を揺動させる揺動駆動部をさらに設けてもよい。回転駆動部により下ステージ332に保持された基板213を回転させ、揺動駆動部により下ステージ332を上ステージ322に対して平行にすることで、基板211,213の位置合わせ精度を向上することができる。 In addition, a rotation drive section for rotating the lower stage 332 around the Z axis and a swing drive section for swinging the lower stage 332 may be further provided. The substrate 213 held on the lower stage 332 is rotated by the rotation drive section, and the lower stage 332 is made parallel to the upper stage 322 by the swing drive section, thereby improving the alignment accuracy of the substrates 211 and 213. can be done.

干渉計341は、下ステージ332の位置を測定する測定器であり、一例として枠体310の左側の支柱314に固定されている。干渉計341は、下ステージ332(ここでは、Y方向駆動部333)の側面に設けられた鏡面に測定光を投射し、反射光を参照光(不図示)と重ねて検出することで、下ステージ332の水平方向の位置を測定する。その測定結果は、制御装置150に供給される。 The interferometer 341 is a measuring device that measures the position of the lower stage 332 and is fixed to the left support column 314 of the frame 310 as an example. The interferometer 341 projects the measurement light onto a mirror surface provided on the side surface of the lower stage 332 (here, the Y-direction driving unit 333), and detects the reflected light by superimposing it on the reference light (not shown). The horizontal position of stage 332 is measured. The measurement result is supplied to the control device 150 .

顕微鏡324は、下ステージ332上に支持された基板213のアライメントマークを検出する検出系であり、枠体310の天板316に下方に向けて固定されている。顕微鏡324の検出結果は、制御装置150に供給される。 The microscope 324 is a detection system for detecting alignment marks on the substrate 213 supported on the lower stage 332, and is fixed downward on the top plate 316 of the frame 310. As shown in FIG. A detection result of the microscope 324 is supplied to the control device 150 .

顕微鏡334は、上ステージ322上に支持された基板211のアライメントマークを検出する検出系であり、下ステージ332(ここでは、Y方向駆動部333)の上面左に上方に向けて固定されている。顕微鏡334の検出結果は、制御装置150に供給される。 The microscope 334 is a detection system for detecting alignment marks of the substrate 211 supported on the upper stage 322, and is fixed upward on the upper left side of the lower stage 332 (here, the Y-direction driving unit 333). . A detection result of the microscope 334 is supplied to the control device 150 .

活性化装置326は、下ステージ332上に保持された基板213の上面を清浄化するプラズマを発生する装置であり、枠体310の天板316に下方に向けて固定されている。 The activation device 326 is a device that generates plasma for cleaning the upper surface of the substrate 213 held on the lower stage 332 , and is fixed downward to the top plate 316 of the frame 310 .

活性化装置336は、上ステージ322上に支持された基板211の表面を清浄化するプラズマを発生する装置であり、下ステージ332(ここでは、Y方向駆動部333)の上面左に上方に向けて固定されている。 The activation device 336 is a device that generates plasma for cleaning the surface of the substrate 211 supported on the upper stage 322. The activation device 336 is directed upward to the left of the upper surface of the lower stage 332 (here, the Y-direction driving unit 333). is fixed.

なお、下ステージ332の位置、或いは顕微鏡324,334の相対位置は、下ステージ332を駆動して顕微鏡334を顕微鏡324の直下に位置決めし、顕微鏡324,334を相互に又は共通の指標に対して合焦して、干渉計341の測定光の光軸により定まる測定座標をリセットすることで較正することができる(図13A参照)。顕微鏡324,334の相対位置はベースラインとも呼び、斯かる相対位置の較正をベースライン計測とも呼ぶ。 The position of the lower stage 332 or the relative positions of the microscopes 324 and 334 can be determined by driving the lower stage 332 to position the microscope 334 directly below the microscope 324, and by positioning the microscopes 324 and 334 relative to each other or to a common index. It can be calibrated by focusing and resetting the measurement coordinates determined by the optical axis of the measurement light of interferometer 341 (see FIG. 13A). The relative positions of the microscopes 324, 334 are also called baselines, and the calibration of such relative positions is also called baseline measurements.

貼り合わせ検出装置350は、基板211,213の貼り合わせ状態を検出する装置であり、複数の電極351、電極駆動装置352、及び検出部353を含む。 The bonding detection device 350 is a device for detecting the bonding state of the substrates 211 and 213 and includes a plurality of electrodes 351 , an electrode driving device 352 and a detection section 353 .

複数の電極351は、基板211のZ軸方向の位置を検出するための電極であり、基板211,213の面方向について基板211,213を非接触で挟んで配置された少なくとも一対の電極を含む。ここで、一対の電極の互いに対向する電極面のうちの少なくとも一方は、面方向であるXY方向に交差する方向、すなわちZ軸方向に沿って幅が変化する形状を有する。本実施形態では、円形とするが、これに限らず、楕円、三角形、菱形、台形等でもよい。それにより、基板211がZ軸方向に動くことにより、基板211と対向する電極の部分の幅或いは面積Sが変わり、これにより一対の電極間の静電容量、又は、静電容量と正又は負の相関がある測定量(これらを静電特性と総称する)が変化する。ここで、電極間の静電容量Cは、基板211により支配的に定まると仮定すると、誘電率ε及び一対の電極の離間距離Dを用いてC=εS/Dと与えられる。複数の電極351の配置についてはさらに後述する。 The plurality of electrodes 351 are electrodes for detecting the position of the substrate 211 in the Z-axis direction, and include at least a pair of electrodes arranged to sandwich the substrates 211 and 213 in a non-contact manner in the planar direction of the substrates 211 and 213. . Here, at least one of the electrode surfaces facing each other of the pair of electrodes has a shape in which the width changes along the direction intersecting the XY direction, that is, the Z-axis direction. In this embodiment, the shape is circular, but the shape is not limited to this, and may be elliptical, triangular, rhombic, trapezoidal, or the like. Accordingly, when the substrate 211 moves in the Z-axis direction, the width or area S of the portion of the electrode facing the substrate 211 changes. (these are collectively referred to as electrostatic properties) that are correlated with each other change. Here, assuming that the capacitance C between the electrodes is predominantly determined by the substrate 211, C=εS/D using the dielectric constant ε and the distance D between the pair of electrodes. The arrangement of the plurality of electrodes 351 will be further described later.

なお、三角形、菱形、台形等の多角形状の電極面を有する電極の場合、基板211のZ軸方向の位置Zに対する基板211と対向する電極の部分の面積S(Z)の関係が線形になるため、電極間の静電特性Cの基板211のZ位置に対する線形性が得られる。これに対して、円形等の電極の場合、基板211のZ位置に対する基板211と対向する電極の部分の面積S(Z)の関係は非線形であるため、Z位置と面積S(Z)の関係を用いてZ位置に対する電極間の静電特性Cの関係を線形化してもよい。 In the case of electrodes having polygonal electrode surfaces such as triangles, rhombuses, and trapezoids, the relationship between the position Z of the substrate 211 in the Z-axis direction and the area S(Z) of the portion of the electrode facing the substrate 211 is linear. Therefore, the linearity of the electrostatic characteristic C between the electrodes with respect to the Z position of the substrate 211 can be obtained. On the other hand, in the case of circular electrodes, the relationship between the Z position of the substrate 211 and the area S(Z) of the electrode facing the substrate 211 is non-linear. may be used to linearize the relationship of the inter-electrode electrostatic characteristic C with respect to Z position.

電極駆動装置352は、図示の例では、複数の電極351を基板211,213の側方に移動するとともに基板211,213の側方から退避する装置である。電極駆動装置352は、枠体310の天板316で上ステージ322の側方に固定され、例えば電磁モータにより複数の電極351をZ軸方向に駆動する。電極駆動装置352は、上ステージ322に基板211を搬入する際には、複数の電極351を、基板211に接触しない位置に退避し、アライメントマークの検出時など下ステージ332が移動する際には、複数の電極351を、基板213に接触しない位置に退避する。 In the illustrated example, the electrode driving device 352 is a device that moves the plurality of electrodes 351 to the sides of the substrates 211 and 213 and retreats from the sides of the substrates 211 and 213 . The electrode driving device 352 is fixed to the side of the upper stage 322 by the top plate 316 of the frame 310, and drives the plurality of electrodes 351 in the Z-axis direction by, for example, an electromagnetic motor. When the substrate 211 is loaded onto the upper stage 322, the electrode driving device 352 retracts the plurality of electrodes 351 to a position where they do not come into contact with the substrate 211. When the lower stage 332 moves, such as when detecting alignment marks, the electrode driving device 352 , the plurality of electrodes 351 are retracted to a position out of contact with the substrate 213 .

なお、電極駆動装置352は、複数の電極351に含まれる電極対を構成する2つの電極を互いに近づく方向、互いに離れる方向、または、互いに異なる方向に移動させることで、複数の電極351を基板211,213の側方に移動する又は基板211,213の周囲から退避することとしてもよい。また、電極駆動装置352は、複数の電極351を基板211,213の側方に移動せず、側方から退避するのみでもよい。 The electrode driver 352 moves the electrodes 351 to the substrate 211 by moving the two electrodes constituting the electrode pair included in the electrodes 351 in directions toward or away from each other, or in directions different from each other. , 213 or retreat from the periphery of the substrates 211 and 213 . Further, the electrode driving device 352 may not move the plurality of electrodes 351 to the sides of the substrates 211 and 213, but may only retreat from the sides.

なお、上ステージ322が十分なストロークで昇降するとともに顕微鏡324が十分大きな範囲の焦点深度を有する場合には、複数の電極351を昇降するに代えて上ステージ332及び下ステージ332を昇降することで複数の電極351を基板211,213の側方に移動するとともに側方から退避することとしてもよい。斯かる場合、電極駆動装置352を設けなくてよい。また、複数の電極351の全てを移動させる必要はなく、複数の電極351の一部の電極351を移動させてもよい。 When the upper stage 322 moves up and down with a sufficient stroke and the microscope 324 has a sufficiently large depth of focus, instead of moving up and down the electrodes 351, the upper stage 332 and the lower stage 332 can be moved up and down. The plurality of electrodes 351 may be moved to the sides of the substrates 211 and 213 and retracted from the sides. In such a case, the electrode driver 352 may not be provided. Further, it is not necessary to move all of the plurality of electrodes 351, and some of the plurality of electrodes 351 may be moved.

検出部353は、複数の電極351に含まれる少なくとも一対の電極間の静電特性を検出する。静電特性は、例えば、交流電圧を一対の電極間に入力してこれから出力される交流電流を検出し、交流電圧及び電流の比よりインピーダンスを算出することにより検出することができる。検出結果は制御装置150に送信される。それにより、基板211のZ軸方向に関する位置及び動きを検出することができ、ひいては基板211,213の貼り合わせにおける接触領域の拡大過程等の状態を検出することができる。検出部353は、電極対毎に設けられても、全ての電極対について共通に設けられてもよい。 The detection unit 353 detects electrostatic characteristics between at least one pair of electrodes included in the plurality of electrodes 351 . The electrostatic property can be detected, for example, by inputting an AC voltage between a pair of electrodes, detecting an AC current output from this, and calculating the impedance from the ratio of the AC voltage and the current. A detection result is transmitted to the control device 150 . As a result, the position and movement of the substrate 211 in the Z-axis direction can be detected, and the state such as the expansion process of the contact area in bonding the substrates 211 and 213 can be detected. The detection unit 353 may be provided for each electrode pair, or may be provided commonly for all electrode pairs.

図4Aに示す例では、複数の電極351は対となる2つの電極の組みを複数含んでおり、2つの電極351aを有する電極対351A、2つの電極351bを有する電極対351B、2つの電極351cを有する電極対351C、2つの電極351dを有する電極対351D、および、2つの電極351eを有する電極対351Eを含む。なお、図4Aに示すように、電極対351A~351E毎に検出部353a~353eを設けてもよい。斯かる場合、検出部353a~353eはそれぞれ独立に、電極対351A~351Eのうちの対応する電極対を構成する2つの電極351a~351e間(例えば、検出部353aは電極対351Aを構成する2つの電極351a間)の静電特性を検出し、その検出結果を制御装置150に送信する。また、複数の電極対351A~351Eのそれぞれに対して1つの検出部353を設けてもよい。斯かる場合、検出部353は、複数の電極対351A~351Eのそれぞれについて異なる周波数の交流信号を用いて静電特性を検出してもよい。それにより、混線することなく、それぞれの検出信号を重畳して一度に静電特性を検出することができる。或いは、図4Bに示すように、複数の電極351a~351eの中から任意の2つを選択して複数の電極対351A~351Eのいずれかに組み替えるセレクタ354をさらに設け、このセレクタ354により複数の電極対351A~351Eを順次、検出部353に接続することとしてもよい。検出部353は、セレクタ354により接続される電極対351A~351Eのそれぞれの2つの電極351a~351e間の静電特性を順次検出し、その検出結果を制御装置150に送信する。 In the example shown in FIG. 4A, the plurality of electrodes 351 includes a plurality of pairs of two electrodes, an electrode pair 351A having two electrodes 351a, an electrode pair 351B having two electrodes 351b, and two electrodes 351c. , an electrode pair 351D having two electrodes 351d, and an electrode pair 351E having two electrodes 351e. Incidentally, as shown in FIG. 4A, detectors 353a to 353e may be provided for each of the electrode pairs 351A to 351E. In such a case, the detection units 353a to 353e are each independently connected between the two electrodes 351a to 351e that constitute the corresponding electrode pairs of the electrode pairs 351A to 351E (for example, the detection unit 353a detects two electrodes that constitute the electrode pair 351A). between two electrodes 351a), and transmits the detection result to the control device 150. FIG. Also, one detection unit 353 may be provided for each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E. In such a case, the detection unit 353 may detect electrostatic properties using AC signals of different frequencies for each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E. As a result, the respective detection signals can be superimposed and the electrostatic characteristics can be detected at once without crosstalk. Alternatively, as shown in FIG. 4B, a selector 354 is further provided for selecting any two of the plurality of electrodes 351a to 351e and rearranging them into one of the plurality of electrode pairs 351A to 351E. The electrode pairs 351A to 351E may be connected to the detector 353 in order. The detection unit 353 sequentially detects the electrostatic characteristics between the two electrodes 351a to 351e of the electrode pairs 351A to 351E connected by the selector 354, and transmits the detection results to the control device 150. FIG.

なお、制御装置150は、電極対351A~351Eのそれぞれの2つの電極351a~351e間の静電特性の検出結果に基づいて接触領域の状態を判断する判断部150a及び判断部150aの判断結果に基づいて基板211,213の間の傾きを制御する制御部150bを含む。判断部150aにより接触領域215の拡大が一様でないと判断された場合、制御部150bにより、下ステージ332を制御して接触領域215の拡大の速い又は遅い方向への基板211に対する基板213の傾きを大きく又は小さくすることで接触領域215を一様に拡大することができる。 Note that the control device 150 determines the state of the contact area based on the detection result of the electrostatic characteristics between the two electrodes 351a to 351e of each of the electrode pairs 351A to 351E, and the determination result of the determination unit 150a. and a controller 150b for controlling the tilt between the substrates 211 and 213 based on the control unit 150b. When the determination unit 150a determines that the expansion of the contact area 215 is not uniform, the control unit 150b controls the lower stage 332 to tilt the substrate 213 with respect to the substrate 211 in the direction in which the expansion of the contact area 215 is fast or slow. By increasing or decreasing , the contact area 215 can be uniformly enlarged.

図4A及び図4Bに、貼り合わせ検出装置350の複数の電極351の配置の一例を平面視において示す。基板211,213は、一例として、それぞれの中央の一部を接触させて接触領域215を形成しているものとする。なお、図面上下方向を縦方向、図面左右方向を横方向とする。 4A and 4B show an example of arrangement of the plurality of electrodes 351 of the bonding detection device 350 in plan view. As an example, the substrates 211 and 213 are assumed to form a contact region 215 by contacting a part of their centers. The up-down direction of the drawing is defined as the vertical direction, and the left-right direction of the drawing is defined as the horizontal direction.

4つの電極対351A~351Dにそれぞれ含まれる2つの電極351a~351dは、上ステージ322及び下ステージ332にそれぞれ支持された基板211,213の縁部を挟んで互いに対向して配置される。一対の電極351aは、平面視において、接触領域215から左方向に離間する基板211,213の左縁部を縦方向に挟んで配置される。一対の電極351bは、平面視において、接触領域215から右方向に離間する基板211,213の右縁部を縦方向に挟んで配置される。一対の電極351cは、平面視において、接触領域215から上方向に離間する基板211,213の上縁部を横方向に挟んで配置される。一対の電極351dは、平面視において、接触領域215から下方向に離間する基板211,213の下縁部を横方向に挟んで配置される。電極対351A~351Dのそれぞれの2つの電極351a~351d間の静電特性を検出することで、各縁部において接触領域の拡大の終了を検知することができる。 Two electrodes 351a to 351d respectively included in the four electrode pairs 351A to 351D are arranged to face each other across the edges of the substrates 211 and 213 supported by the upper stage 322 and the lower stage 332, respectively. The pair of electrodes 351a are arranged vertically across the left edges of the substrates 211 and 213, which are separated from the contact area 215 in the left direction in plan view. The pair of electrodes 351b are arranged vertically across the right edges of the substrates 211 and 213 that are separated from the contact area 215 to the right in plan view. The pair of electrodes 351c are arranged laterally across the upper edges of the substrates 211 and 213, which are separated upward from the contact area 215 in plan view. The pair of electrodes 351d are arranged laterally across the lower edges of the substrates 211 and 213 that are spaced downward from the contact area 215 in plan view. By detecting the electrostatic properties between the two electrodes 351a-351d of each of the electrode pairs 351A-351D, the end of the contact area expansion can be detected at each edge.

電極対351Eに含まれる2つの電極351eは、面方向について接触領域215の中心を通る直線上で上ステージ322及び下ステージ332にそれぞれ支持された基板211,213の側方に、すなわち平面視においてそれぞれ右上及び左下に互いに対向して配置されている。一対の電極351eの静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における接触領域の拡大過程を検出することができる。 The two electrodes 351e included in the electrode pair 351E are arranged laterally of the substrates 211 and 213 respectively supported by the upper stage 322 and the lower stage 332 on a straight line passing through the center of the contact area 215 in the plane direction, that is, in plan view. They are arranged opposite each other on the upper right and lower left, respectively. By detecting the electrostatic properties of the pair of electrodes 351e, it is possible to detect the expansion process of the contact area during bonding of the substrates.

なお、電極351eは、電極351a~351dより大きい電極面を有する。図4A及び図4Bに示したように、平面視において、電極351a~351dと干渉しないように電極351eを電極351a~351dの外側に配置した場合に、電極対351Eより得られる信号強度が他の電極対351A~351Dより得られる信号強度に対して小さくならないよう維持することができる。 Note that the electrode 351e has a larger electrode surface than the electrodes 351a to 351d. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the electrode 351e is arranged outside the electrodes 351a to 351d so as not to interfere with the electrodes 351a to 351d in plan view, the signal intensity obtained from the electrode pair 351E is It can be maintained so as not to become smaller than the signal strength obtained from the electrode pairs 351A to 351D.

図5A~図6Bに、さらに、複数の電極351の配置の別の例を示す。 5A-6B further show another example of the arrangement of the plurality of electrodes 351. FIG.

図5Aに示す例では、複数の電極351は対となる2つの電極の組みを複数含み、2つの電極351aを有する電極対351A、2つの電極351bを有する電極対351B、2つの電極351cを有する電極対351C、及び2つの電極351dを有する電極対351Dを含む。4つの電極対351A~351Dにそれぞれ含まれる2つの電極351a~351dが、それぞれ、面方向について接触領域215を挟んで、45度の角度間隔を介して、基板211,213の側方に互いに対向して配置されている。電極対351A~351Dのそれぞれの静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における各方向の接触領域215の拡大過程を検出することができる。なお、電極対の数は4つに限らず2以上の複数であってよい。 In the example shown in FIG. 5A, the plurality of electrodes 351 includes a plurality of pairs of two electrodes, an electrode pair 351A having two electrodes 351a, an electrode pair 351B having two electrodes 351b, and two electrodes 351c. It includes an electrode pair 351C and an electrode pair 351D with two electrodes 351d. Two electrodes 351a to 351d included in each of the four electrode pairs 351A to 351D face each other laterally of the substrates 211 and 213 with an angular interval of 45 degrees sandwiching the contact region 215 in the plane direction. are arranged as follows. By detecting the electrostatic characteristics of each of the electrode pairs 351A to 351D, it is possible to detect the expansion process of the contact area 215 in each direction during bonding of the substrates. The number of electrode pairs is not limited to four, and may be two or more.

図5Bに示す例は、図5Aに示した例に対する変形例であり、電極対351Aに含まれる2つの電極351aを基板211,213の周方向に回動可能に支持するガイド355が設けられている。2つの電極351aは、面方向について接触領域215を挟んで基板211,213の側方に互いに対向して配置され、ガイド355に沿って周方向の位置を任意に変えることができる。2つの電極351aの周方向の位置を変えつつ、それらの間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における任意の方向への接触領域215の拡大過程を検出することができる。なお、電極対の数は1つに限らず複数であってよい。 The example shown in FIG. 5B is a modification of the example shown in FIG. 5A, in which guides 355 are provided to rotatably support the two electrodes 351a included in the electrode pair 351A in the circumferential direction of the substrates 211 and 213. there is The two electrodes 351 a are arranged on the sides of the substrates 211 and 213 so as to face each other with the contact area 215 interposed therebetween in the planar direction, and their positions in the circumferential direction can be arbitrarily changed along the guide 355 . By detecting the electrostatic properties between the two electrodes 351a while changing the circumferential positions of the electrodes 351a, it is possible to detect the expansion process of the contact area 215 in an arbitrary direction during bonding of the substrates. Note that the number of electrode pairs is not limited to one and may be plural.

図6Aに示す例では、複数の電極351は対となる2つの電極の組みを複数含み、2つの電極351aを有する電極対351A、2つの電極351bを有する電極対351B、2つの電極351cを有する電極対351C、2つの電極351dを有する電極対351D、2つの電極351eを有する電極対351E、2つの電極351fを有する電極対351F、2つの電極351gを有する電極対351G、及び2つの電極351hを有する電極対351Hを含む。8つの電極対351A~351Hのそれぞれに含まれる2つの電極351a~351hが基板211,213の側方に互いに基板211,213を挟んで対向して配置されている。 In the example shown in FIG. 6A, the plurality of electrodes 351 includes a plurality of pairs of two electrodes, an electrode pair 351A having two electrodes 351a, an electrode pair 351B having two electrodes 351b, and two electrodes 351c. An electrode pair 351C, an electrode pair 351D having two electrodes 351d, an electrode pair 351E having two electrodes 351e, an electrode pair 351F having two electrodes 351f, an electrode pair 351G having two electrodes 351g, and two electrodes 351h. and electrode pair 351H. Two electrodes 351a to 351h included in each of the eight electrode pairs 351A to 351H are arranged on the sides of the substrates 211 and 213 so as to face each other with the substrates 211 and 213 interposed therebetween.

3つの電極対351A~351Cは、平面視において、それぞれの対に含まれる2つの電極351a~351cで基板211,213の左縁部、中央の接触領域215、及び右縁部を縦方向に挟んで、横方向に互いに離間して配置される。ここで、各対の一方の電極351a~351cが基板211,213の上に、横方向に直線上に並んで配置され、他方の電極351a~351cが基板211,213の下に、横方向に直線上に並んで配置される。 The three electrode pairs 351A to 351C vertically sandwich the left edges, the central contact area 215, and the right edge of the substrates 211 and 213 with the two electrodes 351a to 351c included in each pair in plan view. and are laterally spaced apart from each other. Here, one of the electrodes 351a to 351c of each pair is arranged on the substrates 211 and 213 in a laterally straight line, and the other electrodes 351a to 351c are arranged laterally under the substrates 211 and 213. arranged in a straight line.

3つの電極対351D~351Fは、平面視において、それぞれの対に含まれる2つの電極351d~351fで基板211,213の上縁部、中央の接触領域215、及び下縁部を横方向に挟んで、縦方向に互いに離間して配置される。ここで、各対の一方の電極351d~351fが基板211,213の左に、縦方向に直線上に並んで配置され、他方の電極351d~351fが基板211,213の右に、縦方向に直線上に並んで配置される。 The three electrode pairs 351D to 351F have two electrodes 351d to 351f included in each pair laterally sandwiching the upper edges, the central contact area 215, and the lower edge of the substrates 211 and 213 in plan view. and are spaced apart from each other in the longitudinal direction. Here, one of the electrodes 351d to 351f of each pair is arranged on the left side of the substrates 211 and 213 in a straight line in the vertical direction, and the other electrodes 351d to 351f are arranged on the right side of the substrates 211 and 213 in the vertical direction. arranged in a straight line.

電極対351Gに含まれる2つの電極351gは、平面視において、接触領域215を挟んで基板211,213の右上及び左下に配置される。 The two electrodes 351g included in the electrode pair 351G are arranged on the upper right and lower left sides of the substrates 211 and 213 with the contact area 215 interposed therebetween in plan view.

電極対351Hに含まれる2つの電極351hは、平面視において、接触領域215を挟んで基板211,213の左上及び右下に配置される。 The two electrodes 351h included in the electrode pair 351H are arranged on the upper left and lower right sides of the substrates 211 and 213 with the contact area 215 interposed therebetween in plan view.

電極対351A~351Hのそれぞれの静電特性を検出することで、電極対351Bの静電特性より接触領域215の縦方向の拡大過程を検出するとともにその終了を電極対351D,351Fの静電特性より検知することができ、電極対351Eの静電特性より接触領域215の横方向の拡大過程を検出するとともにその終了を電極対351A,351Cの静電特性より検知することができ、電極対351G,351Hの静電特性より接触領域215の各斜め方向の拡大過程を検出することができる。 By detecting the electrostatic characteristics of each of the electrode pairs 351A to 351H, the expansion process of the contact area 215 in the vertical direction is detected from the electrostatic characteristics of the electrode pair 351B, and the end of the process is detected by the electrostatic characteristics of the electrode pairs 351D and 351F. The lateral expansion process of the contact area 215 can be detected from the electrostatic properties of the electrode pair 351E, and the end can be detected from the electrostatic properties of the electrode pairs 351A and 351C. , 351H, the expansion process of the contact area 215 in each oblique direction can be detected.

図6Bに示す例は、図6Aに示した例に対する変形例であり、電極対351Aに含まれる2つの電極351aを横方向に移動可能に支持する一対のガイド356及び電極対351Dに含まれる2つの電極351dを縦方向に移動可能に支持する一対のガイド357が設けられている。 The example shown in FIG. 6B is a modification of the example shown in FIG. 6A, in which a pair of guides 356 and two electrodes included in an electrode pair 351D support laterally movably two electrodes 351a included in an electrode pair 351A. A pair of guides 357 are provided for vertically movably supporting the electrodes 351d.

2つの電極351aのうちの一方は、基板211,213の縦方向の一側に配置され、他方は他側に配置され、基板211,213を挟んで互いに対向している。2つの電極351aをガイド356に沿って移動することにより、電極対351Aの横方向の位置を任意に変えることができる。電極対351Aの横方向の位置を変えつつ、電極対351Aに含まれる2つの電極351a間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における横方向の各位置での接触領域215の拡大過程又はその終了を検出することができる。なお、電極対351Aの数は1つに限らず複数であってよい。 One of the two electrodes 351a is arranged on one side of the substrates 211 and 213 in the vertical direction and the other is arranged on the other side, facing each other with the substrates 211 and 213 interposed therebetween. By moving the two electrodes 351a along the guide 356, the lateral position of the electrode pair 351A can be arbitrarily changed. By detecting the electrostatic properties between the two electrodes 351a included in the electrode pair 351A while changing the position of the electrode pair 351A in the lateral direction, the contact area 215 at each position in the lateral direction when the substrates are bonded. The expansion process or its end can be detected. Note that the number of electrode pairs 351A is not limited to one and may be plural.

2つの電極351dのうちの一方は、基板211,213の横方向の一側に配置され、他方は他側に配置され、基板211,213を挟んで互いに対向している。2つの電極351dをガイド357に沿って移動することにより、電極対351Dの縦方向の位置を任意に変えることができる。電極対351Dの縦方向の位置を変えつつ、電極対351Dに含まれる2つの電極351d間の静電特性を検出することで、基板の貼り合わせ時における縦方向の各位置での接触領域215の拡大過程又はその終了を検出することができる。なお、電極対351Dの数は1つに限らず複数であってよい。 One of the two electrodes 351d is arranged on one lateral side of the substrates 211 and 213 and the other is arranged on the other side, facing each other with the substrates 211 and 213 interposed therebetween. By moving the two electrodes 351d along the guide 357, the vertical position of the electrode pair 351D can be arbitrarily changed. By detecting the electrostatic properties between the two electrodes 351d included in the electrode pair 351D while changing the position of the electrode pair 351D in the vertical direction, the contact area 215 at each position in the vertical direction when the substrates are bonded. The expansion process or its end can be detected. Note that the number of electrode pairs 351D is not limited to one, and may be plural.

基板211,213の貼り合わせ原理について説明する。 The principle of bonding the substrates 211 and 213 will be described.

図7Aに、貼り合わせ装置300に搬入された基板211を保持したホルダ221の断面構成を概略的に示す。ホルダ221は、静電チャック、真空チャック等により基板211を保持面222に吸着保持する。ここで、保持面222は、中央側が高く、周縁が低い湾曲した形状を有する。これにより、保持面222に吸着保持された基板211は保持面222に密着して中央側が突出した凸状に湾曲し、その形状が維持される。なお、ホルダ221の保持面222の形状は、球面、放物面、円筒面等であってもよい。貼り合わせ装置300において、凸状に湾曲した基板211がホルダ221を介して上ステージ322に支持される。 FIG. 7A schematically shows a cross-sectional configuration of the holder 221 holding the substrate 211 carried into the bonding apparatus 300. As shown in FIG. The holder 221 attracts and holds the substrate 211 on the holding surface 222 using an electrostatic chuck, a vacuum chuck, or the like. Here, the holding surface 222 has a curved shape with a high central side and a low peripheral edge. As a result, the substrate 211 sucked and held by the holding surface 222 is in close contact with the holding surface 222 and is curved in a convex shape with the central side protruding, and the shape is maintained. The shape of the holding surface 222 of the holder 221 may be spherical, parabolic, cylindrical, or the like. In the bonding apparatus 300 , a convexly curved substrate 211 is supported by an upper stage 322 via a holder 221 .

図7Bに、基板213を保持したホルダ223の断面構成を概略的に示す。ホルダ223は、静電チャック、真空チャック等により基板213を保持面224に吸着保持する。ここで、保持面224は、平坦な形状を有する。これにより、保持面224に吸着保持された基板213は保持面224に密着して平坦になり、その形状が維持される。貼り合わせ装置300において、基板213がホルダ223を介して下ステージ332に支持される。 FIG. 7B schematically shows a cross-sectional configuration of holder 223 holding substrate 213 . The holder 223 attracts and holds the substrate 213 on the holding surface 224 using an electrostatic chuck, a vacuum chuck, or the like. Here, the holding surface 224 has a flat shape. As a result, the substrate 213 sucked and held by the holding surface 224 is flattened in close contact with the holding surface 224, and its shape is maintained. In the bonding apparatus 300 , the substrate 213 is supported by the lower stage 332 via the holder 223 .

図8Aに、基板貼り合わせ工程における2つの基板211,213が位置合わせされた状態を示す。基板211は、ホルダ221に保持されて中央が凸状に湾曲し、ホルダ221を介して上ステージ322に下向きに支持され、基板213は、ホルダ223に平坦に保持され、ホルダ223を介して下ステージ332に上向きに支持され、下ステージ332を面方向に駆動して基板211の直下に基板213が位置決めされている。なお、基板211,213の少なくとも一方の表面は、活性化装置326,336を用いたプラズマ暴露により活性化されている。このとき、貼り合わせ検出装置350の複数の電極351は、電極駆動装置352により基板211,213の側方に配置されている。 FIG. 8A shows a state in which two substrates 211 and 213 are aligned in the substrate bonding process. The substrate 211 is held by the holder 221 and curved in a convex shape at the center, and is supported downward by the upper stage 322 via the holder 221. The substrate 213 is positioned directly below the substrate 211 by supporting the stage 332 upward and driving the lower stage 332 in the planar direction. At least one surface of substrates 211 and 213 is activated by plasma exposure using activation devices 326 and 336 . At this time, the plurality of electrodes 351 of the bonding detection device 350 are arranged laterally of the substrates 211 and 213 by the electrode driving device 352 .

図8Bに、基板貼り合わせ工程における2つの基板211,213の間に接触領域215が形成された状態を示す。上ステージ322にホルダ221を介して支持された基板211の中央が凸状に湾曲していることで、昇降駆動部338により下ステージ332を上ステージ322に向けて近接して、基板211に、下ステージ332にホルダ223を介して平坦に支持された基板213を押し付けることで、基板211,213の中央が強く接触する。これにより、基板211,213の中央に貼り合わせの起点となる接触領域215が形成される。このとき、基板211の周縁は、基板213から離間している。 FIG. 8B shows a state in which a contact region 215 is formed between the two substrates 211 and 213 in the substrate bonding process. Since the center of the substrate 211 supported by the upper stage 322 via the holder 221 is curved in a convex shape, the lower stage 332 is brought close to the upper stage 322 by the elevation driving unit 338, and the substrate 211 is By pressing the substrate 213 that is flatly supported against the lower stage 332 via the holder 223, the centers of the substrates 211 and 213 come into strong contact. As a result, a contact region 215 is formed at the center of the substrates 211 and 213 as a starting point for bonding. At this time, the peripheral edge of the substrate 211 is separated from the substrate 213 .

図8Cに、基板貼り合わせ工程においてボンディングウェイブが進行中の状態を示す。上ステージ322に保持されたホルダ221による保持を解除して、基板211を上ステージ322から解放する。このとき、基板211,213の少なくとも一方の表面が活性化されていることで、基板211,213間の分子間力により、それぞれの基板表面のうちの近接する領域が自律的に相互に吸着することで、接触領域215が周囲に拡大する。これにより、基板211,213が接触する接触領域と未だ接触していない非接触領域との境界であるボンディングウェイブ232が、基板211,213の中央から周囲に向かって移動することで、接触領域215が拡大して基板211,213の貼り合わせが進行する。 FIG. 8C shows a state in which a bonding wave is in progress in the substrate bonding process. The substrate 211 is released from the upper stage 322 by releasing the holder 221 held by the upper stage 322 . At this time, since at least one surface of the substrates 211 and 213 is activated, adjacent regions of the respective substrate surfaces are autonomously adsorbed to each other due to the intermolecular force between the substrates 211 and 213. As a result, the contact area 215 expands to the surroundings. As a result, the bonding wave 232, which is the boundary between the contact area with which the substrates 211 and 213 are in contact and the non-contact area with which the substrates 211 and 213 are not yet in contact, moves from the center of the substrates 211 and 213 toward the periphery. expands and bonding of the substrates 211 and 213 progresses.

図8Dに、基板貼り合わせ工程における基板の貼り合わせが終了した状態を示す。ボンディングウェイブ232が基板211,213の周縁まで移動し、接触領域215が基板211,213全体まで拡大すると、基板211,213は互いに貼り合わされて貼り合わせ基板230を形成する。 FIG. 8D shows a state in which bonding of the substrates in the substrate bonding process is completed. Once the bonding wave 232 has moved to the perimeter of the substrates 211 and 213 and the contact area 215 has expanded over the substrates 211 and 213 , the substrates 211 and 213 are bonded together to form a bonded substrate 230 .

斯かる基板211,213の貼り合わせ原理において、基板211,213の接触領域215は、基板211,213の中央から周縁に向かって拡大する。これより、貼り合わせる前に基板211,213間に挟まれていた雰囲気、例えば大気は、基板211,213の接触領域が拡がる過程で外側に向かって押し出されることで、貼り合わされた基板211,213の間に気泡が残ることが防止される。 In such a bonding principle of the substrates 211, 213, the contact area 215 of the substrates 211, 213 expands from the center of the substrates 211, 213 toward the periphery. As a result, the atmosphere sandwiched between the substrates 211 and 213 before bonding, for example, the atmosphere, is pushed outward in the process of expanding the contact area between the substrates 211 and 213, and the bonded substrates 211 and 213 Air bubbles are prevented from remaining in between.

なお、本実施形態では、凸状に変形させた基板211と平坦な基板213とを貼り合わせる場合を例にあげたが、例えば、基板211,213を両方とも凸状に変形させた場合、基板211,213を互いに曲率が異なる凸状と凹状に変形させた場合、基板211,213を、中心軸が平行ではない円筒状に変形させた場合も、同様に、基板211,213の間に接触領域215を形成し、それを拡大することで貼り合わせることができる。 In this embodiment, the substrate 211 deformed into a convex shape and the flat substrate 213 are bonded together. Similarly, when the substrates 211 and 213 are deformed into a convex shape and a concave shape with different curvatures, and when the substrates 211 and 213 are deformed into a cylindrical shape whose central axes are not parallel, the substrates 211 and 213 are in contact with each other. By forming a region 215 and enlarging it, bonding can be performed.

図9A及び図9Bに、電極351の電極形状と基板211の変位検出の原理を示す。図8Aから図8Dを用いて説明したように基板貼り合わせ工程においてボンディングウェイブ232が基板211,213の中央から周囲に向かって移動し、基板211,213の間の接触領域215が拡大することで基板211,213の貼り合わせが進行する。ここで、電極351の電極面は円形状であり、基板211の端面が円形状の電極面の上半部に対向するように電極351が配置されているものとする。それにより、基板211の端面がZ軸方向の位置Zからより低い位置Zに移動し、これに伴って基板211の端面に対向する電極の部分の面積がSからSへと増大し、電極351とこれに対向する別の電極351との間の静電容量がC=εS/DからC=εS/Dへと増大する。ここで、εは基板211の誘電率、Dは電極の離間距離であり、電極間の静電容量は基板211により支配的に定まると仮定した。従って、2つの電極351の間の静電容量の変化を検出することで基板211のZ軸方向の位置を検出すること、これにより基板211,213の間に形成された接触領域215の拡大過程を検出することができる。 9A and 9B show the electrode shape of the electrode 351 and the principle of displacement detection of the substrate 211. FIG. As described with reference to FIGS. 8A to 8D, in the substrate bonding process, the bonding wave 232 moves from the center of the substrates 211 and 213 toward the periphery, and the contact area 215 between the substrates 211 and 213 expands. Bonding of the substrates 211 and 213 proceeds. Here, it is assumed that the electrode surface of the electrode 351 is circular, and the electrode 351 is arranged such that the end surface of the substrate 211 faces the upper half of the circular electrode surface. As a result, the end face of the substrate 211 moves from the position Z1 in the Z - axis direction to a lower position Z2, and accordingly the area of the portion of the electrode facing the end face of the substrate 211 increases from S1 to S2. Then, the capacitance between the electrode 351 and another opposing electrode 351 increases from C 1 =εS 1 /D to C 2 =εS 2 /D. Here, ε is the dielectric constant of the substrate 211 , D is the separation distance between the electrodes, and it is assumed that the capacitance between the electrodes is predominantly determined by the substrate 211 . Therefore, the position of the substrate 211 in the Z-axis direction is detected by detecting the change in capacitance between the two electrodes 351, thereby expanding the contact area 215 formed between the substrates 211 and 213. can be detected.

図9Cに、基板211,213の貼り合わせ工程中における基板211の変位検出の結果の一例を示す。この例では、図4Aにおける一対の電極351eの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。この時間変化は、2つの電極351eの間の電界中の基板211の動きを反映している。基板211,213の貼り合わせは、上ステージ322による基板211の保持を解除することで時刻10秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Cから増大し、貼り合わせが進行している時刻12~18秒の期間Tの間、おおよそ一定し、その後、再度増大してCに飽和する。これにより、時刻24秒にて貼り合わせが終了する。この静電容量の時間変化より、ボンディングウェイブ232の広がり、すなわち接触領域215の拡大過程を読み取ることができる。 FIG. 9C shows an example of the result of displacement detection of the substrate 211 during the process of bonding the substrates 211 and 213 together. In this example, the time change of the detection result of the capacitance of the pair of electrodes 351e in FIG. 4A is shown. This time change reflects the motion of the substrate 211 in the electric field between the two electrodes 351e. The bonding of the substrates 211 and 213 is started at time 10 seconds by releasing the holding of the substrate 211 by the upper stage 322 . Accompanying this, the capacitance increases from the value C1, remains approximately constant during the time period T of 12 to 18 seconds during which bonding is progressing, and then increases again and saturates at C2 . As a result, bonding is completed at time 24 seconds. The expansion of the bonding wave 232, that is, the expansion process of the contact area 215 can be read from this change in capacitance over time.

図9Dに、基板211,213の基板貼り合わせ工程中における基板211の変位検出の結果の別の例を示す。この例では、図4Aにおける一対の電極351aの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。基板211,213の貼り合わせは、上ステージ322による基板211の保持を解除することで時刻16秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Cから増大し、貼り合わせが進行している時刻18~26秒の期間Tの間、おおよそ一定し、その後、再度増大してCに飽和する。これにより、時刻35秒にてボンディングウェイブ232の広がり、すなわち接触領域215の拡大が基板211,213の左縁部に達して貼り合わせが終了したことを読み取ることができる。 FIG. 9D shows another example of the result of displacement detection of the substrate 211 during the substrate bonding process of the substrates 211 and 213. As shown in FIG. In this example, the time change of the detection result of the capacitance of the pair of electrodes 351a in FIG. 4A is shown. Bonding of the substrates 211 and 213 is started at time 16 seconds by releasing the holding of the substrate 211 by the upper stage 322 . Accompanying this, the capacitance increases from the value C1, remains approximately constant during the period T of 18 to 26 seconds during which bonding is progressing, and then increases again and saturates at C2 . As a result, it can be read that the expansion of the bonding wave 232, that is, the expansion of the contact area 215 reaches the left edges of the substrates 211 and 213 at time 35 seconds, and the bonding is completed.

図10A及び図10Bに、電極351の電極形状と基板211の変位検出の別の原理を示す。この例では、電極351の電極面は円形状であり、基板211の端面が円形状の電極面の下半部に対向するよう電極351が配置されているものとする。それにより、基板211の端面がZ軸方向の位置Zからより低い位置Zに移動し、これに伴って基板211の端面に対向する電極の部分の面積がSからSへと減少し、電極351とこれに対向する別の電極351との間の静電容量がC=εS/DからC=εS/Dへと減少する。ここで、εは基板211の誘電率、Dは電極の離間距離であり、電極間の静電容量は基板211により支配的に定まると仮定した。斯かる電極の配置によっても、2つの電極351の間の静電容量の変化を検出することで基板211のZ軸方向の位置を検出すること、これにより基板211,213の間に形成された接触領域215の拡大過程を検出することができることがわかる。 10A and 10B show another principle of electrode shape of the electrode 351 and displacement detection of the substrate 211. FIG. In this example, the electrode surface of the electrode 351 is circular, and the electrode 351 is arranged such that the end surface of the substrate 211 faces the lower half of the circular electrode surface. As a result, the end face of the substrate 211 moves from the position Z1 in the Z - axis direction to a lower position Z2, and accordingly the area of the portion of the electrode facing the end face of the substrate 211 decreases from S1 to S2. Then, the capacitance between the electrode 351 and the other opposing electrode 351 decreases from C 1 =εS 1 /D to C 2 =εS 2 /D. Here, ε is the dielectric constant of the substrate 211 , D is the separation distance between the electrodes, and it is assumed that the capacitance between the electrodes is predominantly determined by the substrate 211 . With such an electrode arrangement, it is also possible to detect the position of the substrate 211 in the Z-axis direction by detecting a change in the capacitance between the two electrodes 351 , thereby forming a capacitance between the substrates 211 and 213 . It can be seen that the expansion process of the contact area 215 can be detected.

図10Cに、基板211,213の貼り合わせ工程中における基板211の変位検出の結果の一例を示す。この例では、図4Aにおける一対の電極351eの静電容量の検出結果の時間変化が示されている。基板211,213の貼り合わせは、上ステージ322による基板211の保持を解除することで時刻12秒にて開始する。それに伴い、静電容量は、値Cから減少し、貼り合わせが進行している時刻17~23秒の期間Tの間、おおよそ一定し、その後、再度減少してCに飽和する。これにより、時刻37秒にて貼り合わせが終了する。この静電容量の時間変化より、ボンディングウェイブ232の広がり、すなわち接触領域215の拡大過程を読み取ることができる。 FIG. 10C shows an example of the result of displacement detection of the substrate 211 during the process of bonding the substrates 211 and 213 together. In this example, the time change of the detection result of the capacitance of the pair of electrodes 351e in FIG. 4A is shown. The bonding of the substrates 211 and 213 is started at time 12 seconds by releasing the holding of the substrate 211 by the upper stage 322 . Accompanying this, the capacitance decreases from the value C1, remains approximately constant during the period T from time 17 to 23 seconds during which bonding is progressing, and then decreases again and saturates at C2 . As a result, bonding ends at time 37 seconds. The expansion of the bonding wave 232, that is, the expansion process of the contact area 215 can be read from this change in capacitance over time.

なお、図9C、図9D、及び図10Cのいずれの例においても、貼り合わせが進行しているにも関わらず静電容量の変化が極小さくなる期間がある。そこで、判断部150aは、静電容量の変化の開始より貼り合わせが開始したと判断し、これから静電容量の変化が極小さくなる期間を含む所定期間、例えば約10秒間をマスク期間とし、マスク期間の終了後における静電容量の飽和より貼り合わせが終了したと判断する。 Note that in any of the examples of FIGS. 9C, 9D, and 10C, there is a period during which the change in capacitance is extremely small despite the progress of bonding. Therefore, the judgment unit 150a judges that bonding has started from the start of the change in capacitance, and sets a predetermined period, for example, about 10 seconds, including a period in which the change in capacitance becomes minimal, as a mask period. After the end of the period, it is judged that the bonding is completed from the saturation of the capacitance.

なお、図9C及び図10Cに示した例のとおり一対の電極351e間の静電容量の変化を検出することで、電極351eが配置された方向に関するボンディングウェイブ232の広がり、すなわち接触領域215の拡大の進行を知ることができる。そこで、貼り合わせ検出装置350(接触領域215の拡大の進行ムラ検知手段の一例でもある)により、例えば図5Aに示した配置の電極対351A~351Dについて、試験用の基板の貼り合わせ工程中における電極対351A~351Dの静電容量の検出結果の時間変化を蓄積し、接触領域215の拡大の進行との関係を把握しておくことで、基板211,213の貼り合わせ工程中における電極対351A~351Dの静電容量の検出結果より、それぞれの電極対の配置方向についての接触領域215の拡大の進行速度、特に拡大の進行ムラを検知することができる。 9C and 10C, by detecting the change in the capacitance between the pair of electrodes 351e, the bonding wave 232 spreads in the direction in which the electrodes 351e are arranged, that is, the contact area 215 expands. progress can be known. Therefore, the bonding detection device 350 (which is also an example of progress unevenness detection means for expanding the contact area 215) detects the electrode pairs 351A to 351D arranged as shown in FIG. By accumulating changes over time in the detection results of the capacitances of the electrode pairs 351A to 351D and grasping the relationship with the progress of expansion of the contact area 215, the electrode pair 351A during the step of bonding the substrates 211 and 213 together. From the detection result of the capacitance of ˜351D, it is possible to detect the progress speed of the expansion of the contact area 215 in the arrangement direction of each electrode pair, especially the progress unevenness of the expansion.

図11A及び図11Bに、電極351の別の電極形状と基板211の変位検出の原理を示す。この例では、電極351の電極面は矩形状であり、Z軸方向に対して傾いて配置されている。それにより、基板211の端面がZ軸方向の位置Zからより低い位置Zに移動し、これに伴って基板211の端面に対向する電極の部分の面積はSのまま変化しない代わりに、電極と基板211の端面との離間距離がDからDへと減少し、電極351とこれに対向する別の電極351との間の静電容量がC=εS/DからC=εS/Dへと増大する。ここで、εは大気の誘電率であり、電極間の静電容量の変化は大気部分の距離の変化により支配的に定まると仮定した。斯かる電極の配置によっても、2つの電極351の間の静電容量の変化を検出することで基板211のZ軸方向の位置を検出すること、これにより基板211,213の間に形成された接触領域215の拡大過程を検出することができることがわかる。 11A and 11B show another electrode shape of the electrode 351 and the principle of displacement detection of the substrate 211. FIG. In this example, the electrode surface of the electrode 351 has a rectangular shape and is arranged to be inclined with respect to the Z-axis direction. As a result, the end face of the substrate 211 moves from the position Z1 in the Z - axis direction to a lower position Z2, and along with this, the area of the portion of the electrode facing the end face of the substrate 211 remains S. The separation distance between the electrode and the end face of the substrate 211 decreases from D1 to D2, and the capacitance between the electrode 351 and another opposing electrode 351 changes from C1 = ε0S / D1 to C 2 increases to ε 0 S/D 2 . Here, ε 0 is the dielectric constant of the atmosphere, and it is assumed that the change in the capacitance between the electrodes is predominantly determined by the change in the distance in the atmosphere. With such an electrode arrangement, it is also possible to detect the position of the substrate 211 in the Z-axis direction by detecting a change in the capacitance between the two electrodes 351 , thereby forming a capacitance between the substrates 211 and 213 . It can be seen that the expansion process of the contact area 215 can be detected.

なお、図11Aに示した矩形状の電極の場合に限らず、図9Aに示した円形状等の電極を採用した場合においても、Z軸に対して傾けて基板の側方に配置してもよい。それにより、2つの電極351の間の静電特性の検出感度を向上することができる。 It should be noted that not only the rectangular electrodes shown in FIG. 11A, but also the circular electrodes shown in FIG. good. Thereby, the detection sensitivity of the electrostatic properties between the two electrodes 351 can be improved.

図12に、貼り合わせ装置300による基板貼り合わせ手順のフローを示す。なお、基板貼り合わせシステム100は、制御装置150の制御部150bの制御の下で構成各部が動作する。基板貼り合わせに先立って、貼り合わされる基板210が収容された基板カセット120及び貼り合わされた基板230が収容される基板カセット130が、筐体110に固定されている。なお、複数の電極351は、電極駆動装置352により上昇して上ステージ322の側方に退避しているものとする。 FIG. 12 shows a flow of substrate bonding procedures by the bonding apparatus 300 . In the substrate bonding system 100, each component operates under the control of the controller 150b of the controller 150. FIG. Prior to bonding the substrates, a substrate cassette 120 containing substrates 210 to be bonded together and a substrate cassette 130 containing the bonded substrates 230 are fixed to the housing 110 . It is assumed that the electrodes 351 are lifted by the electrode driving device 352 and retracted to the side of the upper stage 322 .

ステップS101では、基板210を貼り合わせ装置300に搬入する。図13Aに示すように、搬送装置140により、ホルダストッカ400からホルダ221を取り出してプリアライナ500に搬送し、基板カセット120から基板211を取り出してプリアライナ500に搬送し、ホルダ221に基板211を保持させる。基板211を保持したホルダ221は、貼り合わせ装置300に搬入され、上ステージ322に基板211を下方に向けて固定される。また、搬送装置140により、ホルダストッカ400からホルダ223を取り出してプリアライナ500に搬送し、基板カセット120から基板213を取り出してプリアライナ500に搬送し、ホルダ223に基板213を保持させる。基板213を保持したホルダ223は、貼り合わせ装置300に搬入され、下ステージ332に基板213を上方に向けて固定される。 In step S<b>101 , the substrate 210 is carried into the bonding apparatus 300 . As shown in FIG. 13A, the holder 221 is taken out from the holder stocker 400 and transported to the pre-aligner 500 by the transport device 140, the substrate 211 is taken out from the substrate cassette 120 and transported to the pre-aligner 500, and the substrate 211 is held by the holder 221. . The holder 221 holding the substrate 211 is carried into the bonding apparatus 300 and fixed to the upper stage 322 with the substrate 211 facing downward. Further, the carrier device 140 takes out the holder 223 from the holder stocker 400 and carries it to the pre-aligner 500 , takes out the substrate 213 from the substrate cassette 120 and carries it to the pre-aligner 500 , and makes the holder 223 hold the substrate 213 . The holder 223 holding the substrate 213 is carried into the bonding apparatus 300 and fixed to the lower stage 332 with the substrate 213 facing upward.

次いで、下ステージ332の位置、すなわち、顕微鏡324,334の相対位置を較正する。その詳細手順は先述のとおりである。 Next, the position of the lower stage 332, ie the relative positions of the microscopes 324, 334 are calibrated. The detailed procedure is as described above.

ステップS102では、顕微鏡324,334を用いて、基板211,213のそれぞれのアライメントマークを検出する。図13Bに示すように、制御装置150の制御により、干渉計341が下ステージ332の位置を測定し、その測定結果に基づいてX方向駆動部331及びY方向駆動部333により下ステージ332を水平方向に駆動することにより、基板213のアライメントマークが顕微鏡324の視野内に逐次位置決めされ、顕微鏡324に検出される。また、制御装置150の制御により、干渉計341が下ステージ332の位置を測定し、その測定結果に基づいてX方向駆動部331及びY方向駆動部333により下ステージ332を水平方向に駆動することにより、顕微鏡334の視野内に基板211のアライメントマークが逐次位置決めされ、顕微鏡334に検出される。干渉計341の測定結果と顕微鏡324,334の検出結果とから、基板211,213のアライメントマークの相互の位置関係、すなわち基板211,213の位置関係が決定される。 In step S102, microscopes 324 and 334 are used to detect alignment marks of substrates 211 and 213, respectively. As shown in FIG. 13B, under the control of the control device 150, the interferometer 341 measures the position of the lower stage 332, and based on the measurement results, the X-direction driving section 331 and the Y-direction driving section 333 move the lower stage 332 horizontally. By driving in the directions, the alignment marks of the substrate 213 are sequentially positioned within the field of view of the microscope 324 and detected by the microscope 324 . Under the control of the controller 150, the interferometer 341 measures the position of the lower stage 332, and the X-direction driving section 331 and the Y-direction driving section 333 drive the lower stage 332 in the horizontal direction based on the measurement result. Thus, the alignment marks of the substrate 211 are sequentially positioned within the field of view of the microscope 334 and detected by the microscope 334 . From the measurement result of interferometer 341 and the detection result of microscopes 324 and 334, the mutual positional relationship of the alignment marks of substrates 211 and 213, that is, the positional relationship of substrates 211 and 213 is determined.

ステップS103では、活性化装置326,336により基板211,213の表面を活性化する。図13Cに示すように、活性化装置326により基板213の表面をプラズマに暴露し、活性化装置336により基板211の表面をプラズマに暴露し、X方向駆動部331及びY方向駆動部333により下ステージ332を矢印Sの方向に駆動することで、基板211,213の全面を清浄化することにより活性化する。これにより、基板211,213に接触させた場合に、基板211,213同士が相互に接着されて一体化する。 In step S103, the activation devices 326 and 336 activate the surfaces of the substrates 211 and 213, respectively. As shown in FIG. 13C, the activation device 326 exposes the surface of the substrate 213 to plasma, the activation device 336 exposes the substrate 211 to plasma, and the X-direction driver 331 and Y-direction driver 333 expose the surface of the substrate 211 to plasma. By driving the stage 332 in the direction of the arrow S, the entire surfaces of the substrates 211 and 213 are cleaned and activated. As a result, when the substrates 211 and 213 are brought into contact with each other, the substrates 211 and 213 are bonded to each other and integrated.

なお、基板211,213は、研磨等の機械的な処理、洗浄による化学的な処理によっても活性化できる。また、基板211,213は、不活性ガスを用いたスパッタエッチング、イオンビーム、又は高速原子ビーム等によりを活性化することもできる。イオンビームや高速原子ビームを用いる場合は、貼り合わせ装置300を減圧下において生成することが可能である。また、紫外線照射、オゾンアッシャー等により基板211,213を活性化することもできる。また、例えば、液体または気体のエッチャントを用いて、基板211,213の表面を化学的に清浄化することにより活性化してもよい。また、複数種類の活性化方法を併用してもよい。 The substrates 211 and 213 can also be activated by mechanical treatment such as polishing or chemical treatment such as cleaning. The substrates 211 and 213 can also be activated by sputter etching using an inert gas, ion beams, fast atom beams, or the like. When using an ion beam or a fast atom beam, the bonding apparatus 300 can be produced under reduced pressure. Also, the substrates 211 and 213 can be activated by ultraviolet irradiation, ozone asher, or the like. It may also be activated by chemically cleaning the surfaces of the substrates 211, 213, for example using a liquid or gaseous etchant. Moreover, you may use together the activation method of multiple types.

また、活性化装置326,336を貼り合わせ装置300の内部ではなく外部に設けてもよい。この場合、基板211,213を貼り合わせ装置300に搬入する前に基板211,213の表面を活性化し、活性化した基板211、213を貼り合わせ装置300に搬入してもよい。 Also, the activation devices 326 and 336 may be provided outside the bonding apparatus 300 instead of inside. In this case, the surfaces of the substrates 211 and 213 may be activated before the substrates 211 and 213 are loaded into the bonding apparatus 300 and the activated substrates 211 and 213 may be loaded into the bonding apparatus 300 .

ステップS104では、基板211,213の少なくとも一方を温度調節して設計仕様に対する倍率差を補償することで基板を補正する。基板211,213の反り等の変形を、温度調節以外の方法、例えば上ステージ322又は下ステージ332に設けられたアクチュエータを用いて基板211,213の少なくとも一方を変形させる補正手法を採用してもよい。これにより、個々の基板211,213に固有の歪みがある場合においても、基板211,213を精度よく位置合わせすることができる。 In step S104, the substrate is corrected by adjusting the temperature of at least one of the substrates 211 and 213 to compensate for the magnification difference with respect to the design specifications. Deformation such as warping of the substrates 211 and 213 may be corrected by a method other than temperature control, for example, a correction method of deforming at least one of the substrates 211 and 213 using an actuator provided on the upper stage 322 or the lower stage 332. good. As a result, the substrates 211 and 213 can be aligned with high accuracy even when the individual substrates 211 and 213 have inherent distortion.

なお、基板211,213を活性化するステップS103と、基板211,213を温度調節するステップS104と、の順番を入れ換えてもよい。また、基板211,213の少なくとも一方を温度調節して補正するステップS104を、基板211,213のそれぞれのアライメントマークを検出するステップS102の前に行ってもよい。 The order of step S103 for activating the substrates 211 and 213 and step S104 for adjusting the temperature of the substrates 211 and 213 may be exchanged. Moreover, step S104 of adjusting and correcting the temperature of at least one of the substrates 211 and 213 may be performed before step S102 of detecting the alignment marks of the substrates 211 and 213, respectively.

ステップS105では、貼り合わせる基板211,213を相互に位置合わせする。図13Dに示すように、先に決定した基板211,213の位置関係に基づいてアライメントマーク間の位置ずれが統計的に最小又は閾値以下になるように、X方向駆動部331及びY方向駆動部333により下ステージ332を駆動することにより基板211を水平方向に位置決めする。ここで、統計的な位置合わせ法として、エンハンスト・グローバル・アライメントを採用してよい。 In step S105, the substrates 211 and 213 to be bonded are aligned with each other. As shown in FIG. 13D, the X-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit 331 and the Y-direction driving unit are operated so that the positional deviation between the alignment marks is statistically minimized or equal to or less than the threshold based on the previously determined positional relationship between the substrates 211 and 213 . The substrate 211 is horizontally positioned by driving the lower stage 332 with 333 . Here, enhanced global alignment may be employed as a statistical alignment method.

ステップS106では、貼り合わせ検出装置350の複数の電極351を基板211,213の側方に配置する。図13Eに示すように、昇降駆動部338を上昇させることで、下ステージ332を上方に駆動する。これにより、下ステージ332に支持された基板213が、上ステージ322に支持された基板211に近接する。この状態において、図8Aを用いて説明したように、電極駆動装置352により貼り合わせ検出装置350の複数の電極351を降下して、面方向について基板211,213を間に挟んでそれらの側方に配置する。 In step S<b>106 , the plurality of electrodes 351 of the bonding detection device 350 are arranged laterally of the substrates 211 and 213 . As shown in FIG. 13E, the lower stage 332 is driven upward by raising the elevation drive section 338 . Thereby, the substrate 213 supported by the lower stage 332 approaches the substrate 211 supported by the upper stage 322 . In this state, as described with reference to FIG. 8A, the plurality of electrodes 351 of the bonding detection device 350 are lowered by the electrode driving device 352, and the substrates 211 and 213 are sandwiched in the plane direction. to be placed.

ステップS107では、基板211,213の一部を相互に接触させて、貼り合わせの起点を形成する。図13Fに示すように、昇降駆動部338を上昇させることで、基板213を支持する下ステージ332を上方に駆動する。これにより、図8Bを用いて説明したように、基板213の中央が基板211に押し付けられ、基板211,213の間に挟まれた雰囲気等が押し出され、基板211,213のそれぞれの一部が互いに接触して接触領域215が形成されて貼り合わせの起点が形成される。起点は、面積を有する領域であってもよい。 In step S107, parts of the substrates 211 and 213 are brought into contact with each other to form a bonding starting point. As shown in FIG. 13F, the lower stage 332 that supports the substrate 213 is driven upward by raising the elevation drive unit 338 . As a result, as described with reference to FIG. 8B, the center of the substrate 213 is pressed against the substrate 211, the atmosphere and the like sandwiched between the substrates 211 and 213 are pushed out, and a part of each of the substrates 211 and 213 is pushed out. A contact region 215 is formed in contact with each other to form a bonding starting point. The origin may be a region having an area.

この接触により、活性化された基板211,213の接触領域が、水素結合のような化学結合により結合する。基板211,213を一部で接触させた後、基板211,213が互いに接触した状態を維持する。このとき、基板211,213同士を押し付けることにより、接触した一部の面積を大きくすることにより接触領域を広げてもよい。接触状態を維持した状態で所定の時間が経過すると、基板211,213の貼り合わせの過程で基板211,213間に位置ずれが生じない大きさの結合力が基板211,213の間に確保される。これにより、基板211,213の互いに接触した一部に貼り合わせの起点が形成される。 This contact causes the contact areas of the activated substrates 211, 213 to join together through chemical bonds, such as hydrogen bonds. After the substrates 211 and 213 are brought into partial contact, the substrates 211 and 213 are kept in contact with each other. At this time, by pressing the substrates 211 and 213 against each other, the contact area may be widened by enlarging the contact area. After a predetermined period of time has elapsed while the contact state is maintained, a bonding force is secured between the substrates 211 and 213 that is large enough to prevent displacement between the substrates 211 and 213 during the bonding process of the substrates 211 and 213 . be. As a result, a starting point for bonding is formed at a portion of the substrates 211 and 213 that are in contact with each other.

ステップS108では、基板211,213の間に接触領域が形成されて、上記した所定の大きさの結合力が2つの基板210の間に確保されたか否かを調べる。この段階で基板211,213が貼り合わされたことを検出する場合は、基板211,213の貼り合わせが開始されるきっかけとなる貼り合わせの起点が形成されたか否かを調べることになる。そこで、ステップS107において基板211,213の一部を押し付けた領域か、当該領域に近い位置において貼り合わせの起点となる領域が形成されたか否かを調べる。 In step S108, a contact area is formed between the substrates 211 and 213, and it is checked whether or not the bonding force of the predetermined magnitude is secured between the two substrates 210 as described above. If it is detected at this stage that the substrates 211 and 213 have been bonded together, it is checked whether or not a starting point of bonding has been formed as a trigger for starting the bonding of the substrates 211 and 213 . Therefore, in step S107, it is checked whether or not a region where a part of the substrates 211 and 213 are pressed or a region serving as a bonding starting point is formed at a position close to the region.

基板210に貼り合わせの起点が形成されたと判断された場合、すなわち、2つの基板211,213の接触した一部の間に上記した所定の大きさの結合力が確保されたと判断した場合、次のステップS109に進む。基板211,213に起点が形成されていることが確認されない場合、両方の基板211,213の保持を継続しつつ、貼り合わせの起点を形成すべく、基板211,213の一部を押し付け続ける。 When it is determined that the bonding starting point is formed on the substrate 210, that is, when it is determined that the bonding force of the predetermined magnitude is ensured between the contact portions of the two substrates 211 and 213, the following is performed. to step S109. If it is not confirmed that the starting point is formed on the substrates 211 and 213, while continuing to hold both the substrates 211 and 213, a portion of the substrates 211 and 213 continues to be pressed to form the starting point for bonding.

ステップS109では、ホルダ221による基板211の保持を解除する。それにより、基板211が解放され、図8Cを用いて説明したように、基板211,213間の分子間力により、接触領域に隣接する領域が自律的に吸着して接触領域が面方向に順次拡大するボンディングウェイブが発生し、これにより基板211に歪みを生じさせながら基板211,213が接合される。 In step S109, the holding of the substrate 211 by the holder 221 is released. As a result, the substrate 211 is released, and as described with reference to FIG. 8C, the intermolecular force between the substrates 211 and 213 causes the regions adjacent to the contact regions to adhere autonomously, and the contact regions are successively moved in the plane direction. An expanding bonding wave is generated, which causes substrate 211 to distort while bonding substrates 211 and 213 together.

なお、基板211,213の接合とは、基板211,213の主面を互いに平行にして重ね、互いの相対位置を水素結合、ファンデルワールス結合、共有結合等により固定することをいう。一方、基板211,213を重ねるとは、基板211,213の主面を互いに接する状態にすることをいうが、互いの相対位置が固定された状態を指すとは限らない。また、「積層」を「重ねる」と同義で用いることがある。なお、基板211,213は、積層された場所で接合を開始する場合もあるが、接合が進行している間に接合領域(本実施形態では上ステージ322の直下の領域)から搬出され、位置合わせされた場所と異なる場所で接合が完了する場合もある。また、位置合わせされた場所とは別の場所で、加熱、加圧等により基板211,213を接合する場合もある。 Bonding of the substrates 211 and 213 means stacking the main surfaces of the substrates 211 and 213 parallel to each other and fixing their relative positions by hydrogen bonding, van der Waals bonding, covalent bonding, or the like. On the other hand, stacking the substrates 211 and 213 means that the main surfaces of the substrates 211 and 213 are in contact with each other, but does not necessarily mean that the relative positions of the substrates 211 and 213 are fixed. In addition, "laminate" may be used synonymously with "stack". In some cases, the substrates 211 and 213 start to be bonded at the place where they are stacked. The joint may be completed at a different location than where it was mated. In some cases, the substrates 211 and 213 are joined by heating, pressing, or the like at a location other than the aligned location.

ステップS110では、貼り合わせ検出装置350を用いて接触領域の状態を判断する。例えば図4Aに示した配置の複数の電極対351A~351Eのそれぞれの静電特性を検出し、判断部150aにより、図9Aから図10Cを用いて説明したようにそれぞれの静電特性の検出結果の時間変化より接触領域の状態を判断することができる。 In step S110, the bonding detection device 350 is used to determine the state of the contact area. For example, the electrostatic characteristics of each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E arranged as shown in FIG. 4A are detected, and the determination unit 150a detects the electrostatic characteristics as described with reference to FIGS. 9A to 10C. The state of the contact area can be determined from the time change of .

ステップS111では、基板211,213に形成された貼り合わせの起点から、基板211,213の接触領域が拡がっているか否かを調べる。基板211,213の接触領域が拡大していることが確認できた場合、判断部150aは基板211,213の貼り合わせが進行しているものと判断して、次のステップS112に進み、確認できなかった場合、判断部150aは基板211,213の貼り合わせが何らかの理由で阻害されていると判断して、ステップS114に進む。 In step S111, it is checked whether or not the contact area of the substrates 211 and 213 spreads from the bonding starting point formed on the substrates 211 and 213 . If it can be confirmed that the contact area between the substrates 211 and 213 has expanded, the judgment unit 150a judges that the bonding of the substrates 211 and 213 is progressing, and advances to the next step S112 to confirm. If not, the determination unit 150a determines that bonding of the substrates 211 and 213 is hindered for some reason, and proceeds to step S114.

ここで、複数の電極対351A~351Eの静電特性の検出結果に基づいて、基板211,213の間の傾きを制御してもよい。例えば図4Aに示した配置の複数の電極対351A~351Eのそれぞれの静電特性の検出結果より、電極対351Aの静電特性の時間変化が他の電極対351B~351Eの静電特性の時間変化に対して進んでいる又は遅れている場合、判断部150aは、接触領域の拡大の進行ムラが発生し、その方向への接触領域の拡大が他の方向への拡大に対して進んでいる又は遅れていると判断する。制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、下ステージ332を制御して基板211に対する基板213の左方の傾きをより大きく又は小さくする。それにより、接触領域215を一様に拡大することができる。 Here, the tilt between the substrates 211 and 213 may be controlled based on the detection results of the electrostatic properties of the plurality of electrode pairs 351A-351E. For example, from the detection result of the electrostatic characteristics of each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E arranged as shown in FIG. If it is advanced or delayed with respect to the change, the determination unit 150a determines that the expansion of the contact area progresses unevenly, and the expansion of the contact area in that direction progresses with respect to the expansion in other directions. Or judge that it is late. The controller 150b controls the lower stage 332 to increase or decrease the leftward tilt of the substrate 213 with respect to the substrate 211 based on the determination by the determination unit 150a. Thereby, the contact area 215 can be uniformly enlarged.

なお、上ステージ322及び下ステージ322の少なくとも一方に基板211,213を機械的に変形させるアクチュエータを設けている場合、制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、アクチュエータの駆動量を制御して基板211,213の変形量を調整してもよい。また、上ステージ322及び下ステージ322の少なくとも一方に基板211,213を温度調節するヒータ等を設けている場合、制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、ヒータによる温度調整量を制御して基板211,213の変形量を調整してもよい。また、上ステージ322に厚さ方向に貫通する通気孔が設けられ、基板211を保持するホルダ221にも連通する通気孔が設けられ、貼り合わせ装置300外のタンクから乾燥空気、不活性ガス等の流体を上ステージ322及びホルダ322の通気孔を介して基板211に噴射するよう構成されている場合、制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域又は速い領域に対応する通気孔からの流量及び流体圧を調整してもよい。また、ホルダ221の保持面を径方向および周方向の少なくとも一方の方向に沿って複数のエリアに分割し、エリアごとに真空吸着又は静電吸着の吸着力を制御可能としてもよい。この場合、拡大領域の拡大の速度に応じて、ホルダ221からの基板211のリリースタイミングをエリアごとに制御してもよい。このように、ホルダ221による基板211の保持を非一様に解除できる場合、制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域に対応するエリアによる吸着の解除を、拡大が速い領域に対応するエリアによる吸着の解除よりも先のタイミングで行う制御を行ってもよい。また、ホルダ223の保持面を径方向および周方向の少なくとも一方の方向に沿って複数のエリアに分割し、エリアごとに真空吸着又は静電吸着の吸着力を制御可能とし、接触領域の拡大の速度に応じて、接触領域の拡大の進行をエリアごとに制御してもよい。このように、ホルダ223による基板213の保持を非一様に解除できる場合、制御部150bは、判断部150aによる判断に基づいて、接触領域の拡大が遅い領域に対応するエリアによる吸着力を、拡大が速い領域に対応するエリアによる吸着力よりも弱める制御を行ってもよい。また、昇降駆動部338により基板213を支持する下ステージ332を上方又は下方に駆動して、基板211,213間のギャップを調整してもよい。 Note that when at least one of the upper stage 322 and the lower stage 322 is provided with an actuator that mechanically deforms the substrates 211 and 213, the control unit 150b controls the drive amount of the actuator based on the determination by the determination unit 150a. , the amount of deformation of the substrates 211 and 213 may be adjusted. If at least one of the upper stage 322 and the lower stage 322 is provided with a heater or the like for adjusting the temperature of the substrates 211 and 213, the control section 150b controls the amount of temperature adjustment by the heater based on the judgment by the judgment section 150a. , the amount of deformation of the substrates 211 and 213 may be adjusted. In addition, the upper stage 322 is provided with a vent hole penetrating in the thickness direction, and a vent hole communicating with the holder 221 holding the substrate 211 is also provided. fluid to the substrate 211 through the ventilation holes of the upper stage 322 and the holder 322, the controller 150b determines whether the expansion of the contact area is slow or fast, based on the determination by the determination unit 150a. The flow rate and fluid pressure from the vent corresponding to the region may be adjusted. Further, the holding surface of the holder 221 may be divided into a plurality of areas along at least one of the radial direction and the circumferential direction, and the adsorption force of vacuum adsorption or electrostatic adsorption may be controlled for each area. In this case, the release timing of the substrate 211 from the holder 221 may be controlled for each area according to the speed of enlargement of the enlarged area. In this way, when the holding of the substrate 211 by the holder 221 can be released non-uniformly, the controller 150b, based on the determination by the determination unit 150a, releases the adsorption by the area corresponding to the region where the contact region is slow to expand. Alternatively, the control may be performed at a timing earlier than the release of the adsorption by the area corresponding to the region that expands rapidly. In addition, the holding surface of the holder 223 is divided into a plurality of areas along at least one of the radial direction and the circumferential direction, the adsorption force of vacuum adsorption or electrostatic adsorption can be controlled for each area, and the contact area can be expanded. Depending on the speed, the progress of expansion of the contact area may be controlled for each area. In this way, when the holding of the substrate 213 by the holder 223 can be released non-uniformly, the control unit 150b, based on the determination by the determination unit 150a, reduces the adsorption force of the area corresponding to the area where the contact area is slow to expand. Control may be performed to weaken the attraction force by the area corresponding to the region where the expansion is fast. Alternatively, the lower stage 332 that supports the substrate 213 may be driven upward or downward by the elevation driving section 338 to adjust the gap between the substrates 211 and 213 .

なお、接触領域の拡大速度が予め定められた速度よりも速い場合、制御部150bは、基板211,213の貼り合わせ工程中においても、基板211,213の接触領域の拡大速度の制御、倍率非線形補正の制御を修正してもよい。例えば、基板の個体差、環境等の変化により、貼り合わせ工程中に生じる倍率が予定と異なることを検知し、これを補正してよい。予め定められた速度は、それまでの基板の貼り合わせにおいて得られた接触領域の拡大速度の検出結果に基づいて設定することができる。基板の貼り合わせ工程中に発生する倍率(非線形)と接触領域の拡大速度との関係を、同種の基板等のデータに基づいて予め把握しておく。基板の貼り合わせ工程中に発生するであろう倍率(非線形)は先に貼り合わせた基板と同じとすることで、拡大速度が設定される。なお、環境要素等での倍率変動や接触領域の拡大速度の変化が予測される場合、それらも予測して予定速度を設定する。 Note that when the speed of expanding the contact area is faster than the predetermined speed, the control unit 150b controls the speed of expanding the contact area of the substrates 211 and 213 even during the bonding process of the substrates 211 and 213, Correction controls may be modified. For example, it is possible to detect that the magnification that occurs during the bonding process differs from the plan due to individual differences in substrates, changes in the environment, etc., and to correct this. The predetermined speed can be set based on the detection result of the expansion speed of the contact area obtained in past bonding of the substrates. The relationship between the magnification (non-linearity) occurring during the bonding process of the substrates and the expansion speed of the contact area is grasped in advance based on the data of substrates of the same kind. The enlargement speed is set by setting the magnification (non-linearity) that will occur during the bonding process of the substrates to be the same as that of the previously bonded substrates. Note that, if a change in magnification or a change in the expansion speed of the contact area due to environmental factors or the like is predicted, these are also predicted and the scheduled speed is set.

制御部150bによる斯かる下ステージ332の制御をリアルタイムで実施してもよく、次の基板の貼り合わせ時に行ってもよい。また、基板のロット毎、貼り合わせプロセスのレシピが変更される毎等に実施してもよい。 Such control of the lower stage 332 by the control unit 150b may be performed in real time, or may be performed when bonding the next substrate. Alternatively, it may be performed for each lot of substrates, each time the recipe of the bonding process is changed, or the like.

なお、ステップS111において、判断部150aは、さらに、基板211,213の接触領域215が拡大する速さ或いは拡大の程度を検出することにより、基板211,213の貼り合わせが完了する時間を予測してもよい。接触領域215が拡大する速さ又は拡大の程度は、例えば、図9C、図9D、及び図10Cに示した2つの電極351間の静電特性の時間変化のプロファイルから算出することができる。 In step S111, the determination unit 150a further detects the speed or degree of expansion of the contact area 215 between the substrates 211 and 213, thereby predicting the time when bonding of the substrates 211 and 213 will be completed. may The speed or degree of expansion of the contact area 215 can be calculated, for example, from profiles of changes over time in the electrostatic properties between the two electrodes 351 shown in FIGS. 9C, 9D, and 10C.

また、図5A又は図6Aに示した配置の複数の電極対351A~351Dのそれぞれの静電特性の検出結果より、各方向について接触領域が拡大する速さ或いは拡大の程度を検出して、接触領域215の形状を検出してもよい。接触領域215の形状は、その拡大とともに変わり得る。そこで、接触領域215が円形を維持している場合、判断部150aは基板211,213の貼り合わせは正常に進行しているものと判断して、次のステップS112に進み、円形を維持せず円形からのずれが大きくなった場合、判断部150aは基板211,213の貼り合わせは正常に進行していないと判断して、ステップS114に進む。 Further, from the detection results of the electrostatic characteristics of each of the plurality of electrode pairs 351A to 351D arranged as shown in FIG. The shape of region 215 may be detected. The shape of contact area 215 may vary with its enlargement. Therefore, when the contact area 215 maintains the circular shape, the determination unit 150a determines that the bonding of the substrates 211 and 213 is progressing normally, proceeds to the next step S112, and does not maintain the circular shape. If the deviation from the circular shape becomes large, the determination unit 150a determines that the bonding of the substrates 211 and 213 is not progressing normally, and proceeds to step S114.

ステップS112では、基板211,213の貼り合わせが完了したか否かを調べる。判断部150aは、複数の電極対351A~351Eのそれぞれの静電特性の時間変化がなくなり一定値に飽和することで、貼り合わせの完了を確認することができる。ここで、図9C、図9D、及び図10Cを用いて説明したように、電極対351A~351Eのそれぞれに含まれる2つの電極351a~351e間の静電容量の検出結果がCから増大し、変化が極小さくなる一定期間を経てCに飽和する。そこで、判断部150aは、静電容量の検出結果が変化し始め、一定期間より長いマスク期間の経過後、静電容量の検出結果が|C|又は|C-C|の一定割合の範囲内に収束してCとの差分が閾値以下になった場合に、貼り合わせの完了を確認するとしてもよい。これにより、基板211,213毎に貼り合わせに要する時間が異なる場合においても確実に貼り合わせの完了を確認することができる。なお、判断部150aは、予め定めた閾値時間を過ぎても基板211,213の貼り合わせの完了が確認できない場合に、基板の貼り合わせの完了を確認できなかったと判断してよい。基板の貼り合わせの完了を確認した場合、次のステップS113に進み、確認できなかった場合、ステップS114に進む。 In step S112, it is checked whether bonding of the substrates 211 and 213 is completed. The determining unit 150a can confirm completion of bonding when the electrostatic characteristics of the plurality of electrode pairs 351A to 351E stop changing with time and saturate at a constant value. Here, as described with reference to FIGS. 9C, 9D, and 10C, the detection result of the capacitance between the two electrodes 351a to 351e included in each of the electrode pairs 351A to 351E increases from C1. , saturates to C2 after a certain period of time when the change is minimal. Therefore, the determination unit 150a determines that the capacitance detection result starts to change, and after a mask period longer than a certain period elapses, the capacitance detection result becomes |C 2 | or a certain ratio of |C 2 −C 1 | and the difference from C2 becomes equal to or less than the threshold value, the completion of bonding may be confirmed. This makes it possible to reliably confirm the completion of bonding even when the time required for bonding differs between the substrates 211 and 213 . If completion of bonding of the substrates 211 and 213 cannot be confirmed even after a predetermined threshold time elapses, the determination unit 150a may determine that completion of bonding of the substrates could not be confirmed. If the completion of bonding of the substrates is confirmed, the process proceeds to the next step S113, and if not confirmed, the process proceeds to step S114.

ステップS113では、基板211,213を貼り合わせてなる貼り合わせ基板230を搬出する。図13Gに示すように、電極駆動装置352により複数の電極351を上昇して上ステージ322の側方に退避し、基板211,213に対する温度制御等を終了し、昇降駆動部338により下ステージ332を降下し、搬送装置140により貼り合わせ基板230を貼り合わせ装置300から搬出する。貼り合わせ基板230はホルダ221,223から分離されて、基板カセット130に収容される。 In step S113, the bonded substrate 230 formed by bonding the substrates 211 and 213 together is unloaded. As shown in FIG. 13G , the electrodes 351 are lifted by the electrode driving device 352 and retreated to the side of the upper stage 322 , the temperature control and the like for the substrates 211 and 213 are completed, and the lower stage 332 is moved by the elevation driving unit 338 . , and the transport device 140 carries out the bonded substrate stack 230 from the bonding device 300 . The bonded substrate 230 is separated from the holders 221 and 223 and accommodated in the substrate cassette 130 .

ステップS114では、貼り合わせ装置300の動作を停止する、外部に警報を伝える、貼り合わせ装置300から貼り合わせ中の基板211,213を搬出する、等の対応を実行する。 In step S114, actions such as stopping the operation of the bonding apparatus 300, transmitting an alarm to the outside, and unloading the substrates 211 and 213 being bonded from the bonding apparatus 300 are executed.

これにより、基板211,213の基板貼り合わせ手順が完了する。 This completes the substrate bonding procedure of the substrates 211 and 213 .

本実施形態に係る基板貼り合わせ装置300によれば、基板211,213の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域215を形成し、接触領域215を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させることで基板211,213を直接貼り合わせる装置であり、面方向について基板211,213を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極351、および、少なくとも一対の電極351に含まれる2つの電極間の静電特性を検出する検出部353を備える。基板211,213の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域215を形成し、接触領域215を面方向に拡大させる際に、検出部353により、面方向について基板211,213を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極351の静電特性を検出することで、接触領域215の状態、すなわち基板211,213の貼り合わせ過程を検出することができる。 According to the substrate bonding apparatus 300 according to this embodiment, the contact area 215 is formed between the substrates 211 and 213 so that parts of the substrates 211 and 213 are in contact with each other, and the contact area 215 is expanded in the planar direction along the bonding surface. At least a pair of electrodes 351 arranged with the substrates 211 and 213 interposed in the plane direction, and between two electrodes included in the at least pair of electrodes 351 and a detection unit 353 for detecting the electrostatic characteristics of the. A contact area 215 is formed by bringing a part of each of the substrates 211 and 213 into contact with each other. By detecting the electrostatic properties of at least one pair of electrodes 351 arranged in , the state of the contact area 215, that is, the bonding process of the substrates 211 and 213 can be detected.

本実施形態に係る基板貼り合わせ方法によれば、基板211,213の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域215を形成し、接触領域215を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させることで基板211,213を直接貼り合わせる方法であり、面方向について基板211,213を間に挟んで少なくとも一対の電極351を配置する段階、基板211,213の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域215を形成する段階、接触領域215を貼り合わせ面に沿った面方向に拡大させるとともに少なくとも一対の電極351に含まれる2つの電極間の静電特性を検出する段階を含む。基板211,213の間にそれぞれの一部を接触させて接触領域215を形成し、接触領域215を面方向に拡大させる際に、面方向について基板211,213を間に挟んで配置される少なくとも一対の電極351の静電特性を検出することで、接触領域215の状態、すなわち基板211,213の貼り合わせ過程を検出することができる。 According to the substrate bonding method according to the present embodiment, the contact region 215 is formed between the substrates 211 and 213 in which portions of the substrates 211 and 213 are in contact with each other, and the contact region 215 is expanded in the planar direction along the bonding surface. In this method, the substrates 211 and 213 are directly attached to each other. a step of forming contact region 215 , expanding contact region 215 in a planar direction along the bonding surface, and detecting electrostatic characteristics between two electrodes included in at least a pair of electrodes 351 . A contact region 215 is formed by bringing a part of each of the substrates 211 and 213 into contact with each other. By detecting the electrostatic properties of the pair of electrodes 351, the state of the contact area 215, that is, the bonding process of the substrates 211 and 213 can be detected.

なお、本実施形態に係る貼り合わせ装置300では、ホルダ221,223を介して基板211,213を上ステージ322及び下ステージ332に保持する構成を採用したが、これに代えて、ホルダ221,223を用いないで基板211,213を直接、上ステージ322及び下ステージ332に保持する構成を採用してもよい。斯かる場合、上ステージ322の保持面を中央側が高く、周縁が低い湾曲した形状としてよい。基板211は、上ステージ322の保持面に吸着保持され、保持面に密着して中央側が突出した凸状に湾曲し、その形状が維持される。 Note that the bonding apparatus 300 according to this embodiment employs a configuration in which the substrates 211 and 213 are held on the upper stage 322 and the lower stage 332 via the holders 221 and 223. A configuration in which the substrates 211 and 213 are directly held on the upper stage 322 and the lower stage 332 without using the substrates may be employed. In such a case, the holding surface of the upper stage 322 may have a curved shape with a high central side and a low peripheral edge. The substrate 211 is held by suction on the holding surface of the upper stage 322, is in close contact with the holding surface, and is curved in a convex shape with the central side protruding, and the shape is maintained.

本実施形態に係る基板貼り合わせ装置300では、貼り合わせ検出装置350により基板211,213の接触領域215の拡大の進行状態を検出するよう図9A及び図9B又は図10A及び図10Bに示すように電極351を配置したが、接触領域215の拡大の終了のみを検出するよう電極351を配置してもよい。図14A及び図14Bに、電極配置の変形例と基板の変位検出の原理を示す。 In the substrate bonding apparatus 300 according to this embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B or FIGS. Although electrode 351 is positioned, electrode 351 may be positioned to detect only the end of expansion of contact area 215 . 14A and 14B show a modification of the electrode arrangement and the principle of substrate displacement detection.

図14Aに示す変形例では、一対の電極351のうちの少なくとも一方は、Z軸方向に関して基板213に貼り合わせられた後の基板211の背面側に配置される。これによれば、基板211,213の接触領域の拡大が進行中においては、基板211の端面が電極351に対向するため電極351より基板211の静電容量を検出することができるのに対して、基板211,213の接触領域の拡大が基板211,213の端部まで進んで終了すると、基板211の端面が電極351に対向しないため電極351より基板211の静電容量は検出されず、雰囲気の静電容量が検出される。従って、判断部150aは、電極351間の静電特性の検出結果より雰囲気の静電容量を検出した場合に接触領域215の拡大が終了、すなわち基板の貼り合わせが完了したと判断することができる。 In the modification shown in FIG. 14A, at least one of the pair of electrodes 351 is arranged on the back side of the substrate 211 after being bonded to the substrate 213 in the Z-axis direction. According to this, while the contact area between the substrates 211 and 213 is expanding, the end surface of the substrate 211 faces the electrode 351, so that the capacitance of the substrate 211 can be detected from the electrode 351. When the expansion of the contact area of the substrates 211 and 213 progresses to the edge of the substrates 211 and 213 and ends, the capacitance of the substrate 211 is not detected by the electrode 351 because the edge surface of the substrate 211 does not face the electrode 351, and the atmosphere of capacitance is detected. Therefore, the determining unit 150a can determine that the expansion of the contact area 215 is completed, that is, the bonding of the substrates is completed when the electrostatic capacitance of the atmosphere is detected from the result of detecting the electrostatic characteristics between the electrodes 351. .

図14Bに示す変形例では、一対の電極351のうちの少なくとも一方は、Z軸方向に関して基板213に貼り合わせられた後の基板211の端面に対向する位置に配置される。これによれば、基板211,213の接触領域の拡大が進行中においては、基板211の端面が電極351に対向しないため電極351より基板211及び雰囲気が混成した静電容量を検出するのに対して、基板211,213の接触領域の拡大が基板211,213の端部まで進んで終了すると、基板211の端面が電極351に対向するため電極351より基板211の静電容量が検出される。従って、判断部150aは、電極351間の静電特性の検出結果より基板211の静電容量を検出した場合に接触領域215の拡大が終了、すなわち基板の貼り合わせが完了したと判断することができる。 In the modification shown in FIG. 14B, at least one of the pair of electrodes 351 is arranged at a position facing the end surface of the substrate 211 after being bonded to the substrate 213 in the Z-axis direction. According to this, while the contact area between the substrates 211 and 213 is expanding, the end face of the substrate 211 does not face the electrode 351, so the electrode 351 detects the capacitance of the mixture of the substrate 211 and the atmosphere. When the expansion of the contact area of the substrates 211 and 213 progresses to the end of the substrates 211 and 213 and ends, the end face of the substrate 211 faces the electrode 351 and the capacitance of the substrate 211 is detected by the electrode 351 . Therefore, when the determination unit 150a detects the capacitance of the substrate 211 from the result of detecting the electrostatic characteristics between the electrodes 351, it can determine that the expansion of the contact area 215 is completed, that is, the bonding of the substrates is completed. can.

本実施形態では、貼り合わせ検出装置350の複数の電極351を基板211,213の端面に対向してそれらの側方に配置する。複数の電極351を基板211,213の表面に対向してそれらの静電特性を検出する場合、基板211,213の表面に形成された酸化膜により静電特性が基板毎に或いは同じ基板上の場所毎に変わり得るため、複数の電極351を用いて基板211,213の接触領域の拡大をすべての基板について、また単一の基板のすべての場所について統一的に検出することが困難である。それに対して、複数の電極351を基板211,213の端面に対向する場合、基板211,213の表面の酸化膜が静電特性にほとんど影響しないため、複数の電極351を用いて基板211,213の接触領域の拡大をすべての基板について、また単一の基板のすべての場所について統一的に検出することが可能となる。 In this embodiment, a plurality of electrodes 351 of the bonding detection device 350 are arranged on the sides of the substrates 211 and 213 facing the end surfaces thereof. When detecting the electrostatic characteristics of a plurality of electrodes 351 facing the surfaces of the substrates 211 and 213, the oxide films formed on the surfaces of the substrates 211 and 213 cause the electrostatic characteristics to differ depending on the substrate or on the same substrate. Since it can vary from place to place, it is difficult to uniformly detect the expansion of the contact area of the substrates 211 and 213 using a plurality of electrodes 351 for all substrates or for all locations on a single substrate. On the other hand, when the electrodes 351 face the end surfaces of the substrates 211 and 213, the oxide films on the surfaces of the substrates 211 and 213 hardly affect the electrostatic properties. It becomes possible to uniformly detect the expansion of the contact area for all substrates and for all locations on a single substrate.

なお、本実施形態では、貼り合わせ検出装置350の複数の電極対351A~351Eのそれぞれに含まれる2つの電極351a~351eのうちの一方の電極を共有してもよい。斯かる場合、貼り合わせ検出装置350は、複数の電極対351A~351Eのそれぞれに含まれる2つの電極351a~351eのうちの他方の電極に対向するよう共有する電極を回動してその向きを変える回動機構と、回動機構により共有する電極を複数の電極対351A~351Eのうちのいずれかに含まれる2つの電極351a~351eの他方の電極に対向させると同時にその対となる電極351a~351eを検出部353に接続するセレクタと、を設けることとする。それにより、複数の電極対351A~351Eを干渉することなく配置することが可能となる。 In this embodiment, one of the two electrodes 351a to 351e included in each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E of the bonding detection device 350 may be shared. In such a case, the bonding detection device 350 rotates the shared electrode to face the other of the two electrodes 351a to 351e included in each of the plurality of electrode pairs 351A to 351E. and an electrode shared by the rotating mechanism is opposed to the other electrode of the two electrodes 351a to 351e included in one of the plurality of electrode pairs 351A to 351E, and the electrode 351a to be the pair. 351e to the detection unit 353 are provided. Thereby, it is possible to arrange the plurality of electrode pairs 351A to 351E without interfering with each other.

なお、本実施形態に係る貼り合わせ検出装置350では、基板211,213の中央を相互に接触させて貼り合わせの起点となる接触領域215を形成することとしたが、貼り合わせの起点は基板211,213の中央に限らず、任意の位置、例えば基板211,213の縁部であってもよい。 In addition, in the bonding detection apparatus 350 according to the present embodiment, the centers of the substrates 211 and 213 are brought into contact with each other to form the contact region 215 as the starting point of bonding. , 213, but may be any position, for example, the edges of the substrates 211, 213. FIG.

本実施形態に係る貼り合わせ検出装置350では、複数の電極351に含まれる2つの電極を、面方向について基板211,213を間に非接触で挟むよう配置したが、これに代えて又はこれと組み合わせて、基板211,213が重なる方向についてそれらを間に挟むよう配置してもよい。 In the bonding detection device 350 according to the present embodiment, the two electrodes included in the plurality of electrodes 351 are arranged so as to sandwich the substrates 211 and 213 in the plane direction in a non-contact manner. In combination, the substrates 211 and 213 may be arranged so as to sandwich them in the overlapping direction.

図15A及び図15Bに、それぞれ、第1の変形例に係る貼り合わせ検出装置350Aの上面及び側面から見た構成を概略的に示す。ここで、図15Bは、図15Aにおける基準線BBに関する断面図である。なお、図15Aにおいて、ホルダ221及び上ステージ322が省略されている。図15Bにおいて、ホルダ221,223が省略されている。貼り合わせ検出装置350Aは電極対351Aを含み、これに含まれる2つの電極351aがそれぞれ上ステージ322の下面中央及び下ステージ332の上面中央に設けられている。電極対351Aの静電特性を検出することで、上ステージ322及び下ステージ332にそれぞれ保持された基板211,213の中央に貼り合わせの起点となる接触領域215が形成されたか否かを検知することができる。 15A and 15B schematically show the top and side configurations of a bonding detection device 350A according to the first modification, respectively. Here, FIG. 15B is a cross-sectional view along the reference line BB in FIG. 15A. Note that the holder 221 and the upper stage 322 are omitted in FIG. 15A. In FIG. 15B, holders 221 and 223 are omitted. The bonding detection device 350A includes an electrode pair 351A, and two electrodes 351a included therein are provided at the center of the lower surface of the upper stage 322 and the center of the upper surface of the lower stage 332, respectively. By detecting the electrostatic characteristics of the electrode pair 351A, it is detected whether or not the contact area 215, which is the starting point of bonding, is formed at the center of the substrates 211 and 213 respectively held by the upper stage 322 and the lower stage 332. be able to.

図16A及び図16Bに、それぞれ、第2の変形例に係る貼り合わせ検出装置350Bの上面及び側面から見た構成を概略的に示す。ここで、図16Bは、図16Aにおける基準線BBに関する断面図である。なお、図16Aにおいて、ホルダ221及び上ステージ322が省略されている。図16Bにおいて、ホルダ221,223が省略されている。貼り合わせ検出装置350Bは複数の電極対351B~351Eを含む。電極対351B~351Eのそれぞれに含まれる2つの電極351b~351eの一方が、上ステージ322の下面上の4か所の縁部に設けられ、他方が下ステージ332の上面上の4か所の縁部に設けられている。各電極対351B~351Eの静電特性を検出することで、上ステージ322及び下ステージ332にそれぞれ保持された基板211,213の4か所の縁部において、基板211,213の間に形成された接触領域215の拡大過程、そして貼り合わせの終了を検出することができる。 FIGS. 16A and 16B schematically show the top and side configurations of a bonding detection device 350B according to a second modification, respectively. Here, FIG. 16B is a cross-sectional view along the reference line BB in FIG. 16A. Note that the holder 221 and the upper stage 322 are omitted in FIG. 16A. In FIG. 16B, holders 221 and 223 are omitted. The bonding detection device 350B includes a plurality of electrode pairs 351B-351E. One of the two electrodes 351b to 351e included in each of the electrode pairs 351B to 351E is provided at four edges on the lower surface of the upper stage 322, and the other is provided at four locations on the upper surface of the lower stage 332. located at the edge. By detecting the electrostatic characteristics of each of the electrode pairs 351B to 351E, the electrodes 211 and 213 formed between the substrates 211 and 213 at four edges of the substrates 211 and 213 held by the upper stage 322 and the lower stage 332, respectively. It is possible to detect the expansion process of the contact area 215 and the completion of bonding.

なお、図15Bおよび図16Bに示す例では、上ステージ322および下ステージ332にそれぞれ1つの電極対351A又は複数の電極対351B~351Eが設けられた例を示したが、ホルダ221,223を用いる場合には、ホルダ221,223に1つの電極対351A又は複数の電極対351B~351Eを設けてもよい。 15B and 16B show examples in which one electrode pair 351A or a plurality of electrode pairs 351B to 351E are provided on each of the upper stage 322 and the lower stage 332, but holders 221 and 223 are used. In some cases, the holders 221 and 223 may be provided with one electrode pair 351A or a plurality of electrode pairs 351B-351E.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The execution order of each process such as actions, procedures, steps, and stages in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, the specification, and the drawings is particularly "before", "before etc., and it should be noted that they can be implemented in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the specification, and the drawings, even if the description is made using "first," "next," etc. for the sake of convenience, it means that it is essential to carry out in this order. not a thing

100…基板貼り合わせシステム、110…筐体、120,130…基板カセット、140…搬送装置、150…制御装置、150a…判断部、150b…制御部、210,211,213…基板、230…貼り合わせ基板(基板)、212…スクライブライン、214…ノッチ、215…接触領域、216…回路領域、218…アライメントマーク、220,221,223…ホルダ、222,224…保持面、232…ボンディングウェイブ、300…貼り合わせ装置、310…枠体、312…底板、314…支柱、316…天板、322…上ステージ、324,334…顕微鏡、326,336…活性化装置、331…X方向駆動部、332…下ステージ、333…Y方向駆動部、336…活性化装置、338…昇降駆動部、341…干渉計、350,350A,350B…貼り合わせ検出装置、351…電極、351A~351H…電極対、351a~351h…電極、352…電極駆動装置、353,353a~353e…検出部、354…セレクタ、355,356,357…ガイド、400…ホルダストッカ、500…プリアライナ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Substrate bonding system, 110... Case, 120, 130... Substrate cassette, 140... Transfer apparatus, 150... Control apparatus, 150a... Judgment part, 150b... Control part, 210, 211, 213... Substrate, 230... Paste Laminated substrate (substrate) 212 Scribe line 214 Notch 215 Contact area 216 Circuit area 218 Alignment mark 220, 221, 223 Holder 222, 224 Holding surface 232 Bonding wave DESCRIPTION OF SYMBOLS 300... Bonding apparatus, 310... Frame, 312... Bottom plate, 314... Support, 316... Top plate, 322... Upper stage, 324, 334... Microscope, 326, 336... Activation device, 331... X-direction drive unit, 332 Lower stage 333 Y-direction driving section 336 Activating device 338 Elevating driving section 341 Interferometer 350, 350A, 350B Bonding detector 351 Electrode 351A to 351H Electrode pairs , 351a to 351h electrodes, 352 electrode driving device, 353, 353a to 353e detector, 354 selector, 355, 356, 357 guide, 400 holder stocker, 500 pre-aligner.

Claims (20)

第1の基板及び第2の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ装置であって、
前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方を挟んで配置される一対の電極と、
前記一対の電極間の静電特性を検出する検出部と、
を備える基板貼り合わせ装置。
A substrate bonding apparatus for bonding a first substrate and a second substrate,
a pair of electrodes sandwiching at least one of the first substrate and the second substrate;
a detection unit that detects electrostatic properties between the pair of electrodes;
A substrate bonding apparatus comprising:
前記一対の電極は、前記第1の基板及び前記第2の基板の貼り合せ面の面方向に前記第1の基板及び前記第2の基板を挟んで配置される、請求項1に記載の基板貼り合わせ装置。 2. The substrate according to claim 1, wherein said pair of electrodes are arranged to sandwich said first substrate and said second substrate in a planar direction of a bonding surface of said first substrate and said second substrate. lamination device. 前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方の端面に対向する電極面を有し、前記電極面は、前記第1の基板及び前記第2の基板が重なる方向に沿って幅が変化する形状を有する、請求項2に記載の基板貼り合わせ装置。 At least one of the pair of electrodes has an electrode surface facing an end surface of at least one of the first substrate and the second substrate, and the electrode surface faces the first substrate and the second substrate. 3. The substrate bonding apparatus according to claim 2, wherein the substrates have a shape whose width changes along the direction in which the substrates are stacked. 前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記面方向に交差する方向に対して傾いて配置される、請求項2又は3に記載の基板貼り合わせ装置。 4. The substrate bonding apparatus according to claim 2, wherein at least one of said pair of electrodes is arranged to be inclined with respect to a direction intersecting said surface direction. 前記一対の電極は、前記面方向について前記第1の基板及び前記第2の基板の間の接触領域を挟んで前記第1の基板及び前記第2の基板の側方に互いに対向して配置される、請求項2から4のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 The pair of electrodes are arranged to face each other on sides of the first substrate and the second substrate with respect to the plane direction, with a contact region between the first substrate and the second substrate interposed therebetween. 5. The substrate bonding apparatus according to any one of claims 2 to 4. 前記検出部は、前記一対の電極を前記第1の基板及び前記第2の基板の周方向に移動可能とするガイドを有する、請求項5に記載の基板貼り合わせ装置。 6. The substrate bonding apparatus according to claim 5, wherein said detection unit has a guide that allows said pair of electrodes to move in the circumferential direction of said first substrate and said second substrate. 前記一対の電極は、前記第1の基板及び前記第2の基板の間の接触領域から前記面方向に平行な第1方向に離間する前記第1の基板及び前記第2の基板の縁部を前記第1方向に交差する第2方向に挟んで互いに対向して配置される、請求項2から4のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 The pair of electrodes are provided on the edges of the first substrate and the second substrate spaced apart from the contact area between the first substrate and the second substrate in a first direction parallel to the plane direction. 5. The substrate bonding apparatus according to any one of claims 2 to 4, arranged to face each other across a second direction that intersects with the first direction. 前記検出部は、前記一対の電極を前記第1方向に移動可能とするガイドを有する、請求項7に記載の基板貼り合わせ装置。 8. The substrate bonding apparatus according to claim 7, wherein said detection unit has a guide that allows said pair of electrodes to move in said first direction. 前記第1の基板及び前記第2の基板の間の接触領域を挟んで前記第1の基板及び前記第2の基板の側方に互いに対向して配置される一対の第1電極と、前記第1の基板及び前記第2の基板の縁部を挟んで前記第1の基板及び前記第2の基板の側方に互いに対向して配置される一対の第2電極と、を備え、
前記一対の第1電極は、前記一対の第2電極より大きい電極面を有する、請求項2から8のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
a pair of first electrodes arranged facing each other on sides of the first substrate and the second substrate with a contact region between the first substrate and the second substrate interposed therebetween; a pair of second electrodes disposed facing each other on sides of the first substrate and the second substrate with edges of the first substrate and the second substrate interposed therebetween;
9. The substrate bonding apparatus according to claim 2, wherein said pair of first electrodes has an electrode surface larger than said pair of second electrodes.
前記一対の電極を含む複数の電極対を備え、
前記検出部は、前記複数の電極対のそれぞれについて異なる周波数の交流信号を用いて静電特性を検出する、請求項1から9のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。
A plurality of electrode pairs including the pair of electrodes,
The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the detector detects electrostatic properties using AC signals of different frequencies for each of the plurality of electrode pairs.
前記一対の電極を複数の電極対のなかから選択して組み替えるセレクタをさらに備える、請求項1から10のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 11. The substrate bonding apparatus according to claim 1, further comprising a selector that selects and rearranges said pair of electrodes from among a plurality of electrode pairs. 前記一対の電極を前記第1の基板及び前記第2の基板の側方から退避させる電極駆動装置を有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 12. The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 11, further comprising an electrode driving device for retracting said pair of electrodes from sides of said first substrate and said second substrate. 前記静電特性の検出結果に基づいて前記第1の基板及び前記第2の基板の間の接触領域の状態を判断する判断部をさらに備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 13. The apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising a determination unit that determines a state of a contact area between the first substrate and the second substrate based on detection results of the electrostatic properties. Substrate bonding equipment. 前記静電特性の検出結果に基づいて前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方の傾きを制御する制御部をさらに備える、請求項1から13のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 14. The substrate bonding method according to any one of claims 1 to 13, further comprising a controller that controls tilt of at least one of said first substrate and said second substrate based on a detection result of said electrostatic properties. alignment device. 前記一対の電極のうちの少なくとも一方は、前記第1の基板が前記第2の基板に貼り合わせられた後の前記第1の基板の背面側に配置され、又は、前記第1の基板が前記第2の基板に貼り合わせられた後に前記第1の基板に対向し、前記第1の基板が前記第2の基板に貼り合わせられる前は前記第1の基板に対向しない位置に配置される、請求項1から13のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ装置。 At least one of the pair of electrodes is arranged on the back side of the first substrate after the first substrate is bonded to the second substrate, or the first substrate is the arranged at a position facing the first substrate after being bonded to the second substrate and not facing the first substrate before the first substrate is bonded to the second substrate; The substrate bonding apparatus according to any one of claims 1 to 13. 第1の基板及び第2の基板を貼り合わせる基板貼り合わせ方法であって、
前記第1の基板及び前記第2の基板の間にそれぞれの一部が互いに接触する接触領域を形成する段階と、
前記接触領域を拡大させる段階と、
前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方を挟んで配置された一対の電極間の静電特性を検出する段階と、
を含む基板貼り合わせ方法。
A substrate bonding method for bonding a first substrate and a second substrate, comprising:
forming contact regions between the first substrate and the second substrate, portions of which are in contact with each other;
enlarging the contact area;
detecting an electrostatic property between a pair of electrodes sandwiching at least one of the first substrate and the second substrate;
A substrate bonding method comprising:
前記一対の電極を、前記第1の基板及び前記第2の基板の貼り合せ面の面方向に前記第1の基板及び前記第2の基板を挟んで配置する、請求項16に記載の基板貼り合わせ方法。 17. The substrate bonding method according to claim 16, wherein the pair of electrodes are arranged in a plane direction of bonding surfaces of the first substrate and the second substrate, sandwiching the first substrate and the second substrate. alignment method. 前記一対の電極を配置する段階に先立って、前記第1の基板及び前記第2の基板のそれぞれのアライメントマークを検出する段階をさらに備える、請求項16又は17に記載の基板貼り合わせ方法。 18. The substrate bonding method according to claim 16, further comprising the step of detecting alignment marks of said first substrate and said second substrate prior to the step of arranging said pair of electrodes. 前記静電特性の検出結果に基づいて前記接触領域の状態を判断する段階をさらに含む、請求項16から18のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ方法。 19. The substrate bonding method according to any one of claims 16 to 18, further comprising determining a state of said contact area based on a detection result of said electrostatic property. 前記静電特性の検出結果に基づいて前記第1の基板および前記第2の基板の少なくとも一方の傾きを制御する段階をさらに含む、請求項16から19のいずれか一項に記載の基板貼り合わせ方法。 20. The substrate bonding according to any one of claims 16 to 19, further comprising controlling tilt of at least one of said first substrate and said second substrate based on the detection result of said electrostatic properties. Method.
JP2019214158A 2019-11-27 2019-11-27 Substrate bonding device and method Pending JP2022188313A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019214158A JP2022188313A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Substrate bonding device and method
TW109138149A TW202127512A (en) 2019-11-27 2020-11-03 Substrate bonding device and method
PCT/JP2020/041630 WO2021106527A1 (en) 2019-11-27 2020-11-06 Substrate bonding device and method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019214158A JP2022188313A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Substrate bonding device and method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022188313A true JP2022188313A (en) 2022-12-21

Family

ID=76130165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019214158A Pending JP2022188313A (en) 2019-11-27 2019-11-27 Substrate bonding device and method

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2022188313A (en)
TW (1) TW202127512A (en)
WO (1) WO2021106527A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11829077B2 (en) 2020-12-11 2023-11-28 Kla Corporation System and method for determining post bonding overlay
US11782411B2 (en) * 2021-07-28 2023-10-10 Kla Corporation System and method for mitigating overlay distortion patterns caused by a wafer bonding tool

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6275632B2 (en) * 2014-12-24 2018-02-07 三菱重工工作機械株式会社 Room temperature bonding apparatus and room temperature bonding method
WO2017115684A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社ニコン Substrate bonding device and substrate bonding method
JP6820189B2 (en) * 2016-12-01 2021-01-27 東京エレクトロン株式会社 Joining equipment, joining systems, joining methods, programs and computer storage media

Also Published As

Publication number Publication date
TW202127512A (en) 2021-07-16
WO2021106527A1 (en) 2021-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240014079A1 (en) Substrate bonding apparatus and substrate bonding method
US8964190B2 (en) Alignment apparatus, substrates stacking apparatus, stacked substrates manufacturing apparatus, exposure apparatus and alignment method
JP2011216833A (en) Substrate overlapping device, substrate holder, substrate overlapping system, method of overlapping substrate, and method of manufacturing device
WO2017217431A1 (en) Stacking apparatus and stacking method
JP5353892B2 (en) Alignment apparatus and alignment method
KR20190027787A (en) Laminated board manufacturing method, laminated board manufacturing apparatus, laminated board manufacturing system, and substrate processing apparatus
JPWO2017168534A1 (en) Substrate bonding apparatus and substrate bonding method
WO2021106527A1 (en) Substrate bonding device and method
JP5549339B2 (en) Substrate relative position detection method, laminated device manufacturing method, and detection apparatus
WO2020084983A1 (en) Substrate bonding device, calculation device, substrate bonding method, and calculation method
JPWO2017168531A1 (en) Substrate bonding apparatus and substrate bonding method
KR102370325B1 (en) Positioning method and positioning device
JP2011192676A (en) Substrate processing apparatus, method of manufacturing multilayer semiconductor device, and multilayer semiconductor device
JP5707793B2 (en) Substrate bonding apparatus, substrate bonding method, and laminated semiconductor device manufacturing method
JP5454239B2 (en) Substrate bonding apparatus, substrate bonding method, laminated semiconductor device manufacturing method, and laminated semiconductor device
JP5454252B2 (en) Substrate bonding apparatus, substrate bonding method, laminated semiconductor device manufacturing method, and laminated semiconductor device
JP5724182B2 (en) Substrate processing apparatus and laminated semiconductor device manufacturing method
JP6268702B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
CN116895562A (en) Bonding device, bonding system, bonding method, and storage medium
JP2014126414A (en) Substrate process device and substrate process method
JPH05136217A (en) Probe device