JP2023144787A - Negative electrode, high-speed atom beam radiation source, manufacturing method of bonding substrate, and reproduction method of negative electrode - Google Patents

Negative electrode, high-speed atom beam radiation source, manufacturing method of bonding substrate, and reproduction method of negative electrode Download PDF

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Abstract

To suppress discharge of a particle accumulation from a high-speed atom beam radiation source.SOLUTION: In a negative electrode of a high-speed atom beam radiation source, the negative electrode includes six inner surfaces, where an inner part is a hollow box shape, and a bottom surface, an upper surface, and four side surfaces are provided. In a pair of side surfaces of the two opposed pairs of side surfaces of the four side surfaces, one of the side surfaces is provided with an inactive gas introduction port introducing an inactive gas into the negative electrode, and the other side surface is provided with a particle line discharge outlet discharging the high-speed atom beam to an external part of the negative electrode. In a flat surface of a negative electrode member constructing the inner surface of the negative electrode, a block body adhesion region to which a block body is adhered via an adhesive material is provided. The region is the region where a re-adhesion amount of a spattering dust generated by the spattering is larger than a removing amount of the negative electrode member by spattering generated by the use of the high-speed atom beam radiation source. A volume of the block body is 1% to 15% of a volume rate to a volume of the inner part of the negative electrode.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、陰極、高速原子ビーム線源、接合基板の製造方法、および、陰極の再生方法に関する。 The present invention relates to a cathode, a fast atomic beam source, a method for manufacturing a bonded substrate, and a method for regenerating a cathode.

基板同士を接合する技術の一つに、高速原子ビーム照射を用いた常温接合技術がある。これは、接合対象の基板の接合対象面に原子ビームを照射して表面汚染や酸化膜を除去するとともに、結合手であるダングリングボンドを露出させて表面活性化したのち、基板の接合対象面同士を重ね合わせて、常温にて圧接することで基板同士を接合する技術である。 One of the techniques for bonding substrates together is room-temperature bonding technology using high-speed atomic beam irradiation. This process involves irradiating the surfaces of the substrates to be bonded with an atomic beam to remove surface contamination and oxide films, as well as exposing the dangling bonds and activating the surfaces. This is a technology that joins substrates by overlapping them and pressing them together at room temperature.

常温接合に用いられる原子ビーム線源としては、サドルフィールド型の高速原子ビーム線源が用いられている(例えば、特許文献1参照。)サドルフィールド型の高速原子ビーム線源は、内部に陽極を有する陰極筐体内にアルゴン(Ar)ガス等の不活性ガス(以下、アルゴンガスを例示して説明する。)を供給し、陽極‐陰極間の電圧印加により不活性ガス原子をイオン化し、陰極の一部に設けた開口部からAr原子ビームを取り出し、基板へ照射するものである。なお、Arイオンの大部分は陰極に向かう途中で電子と再結合して中性のAr原子ビームとなり照射されるため、Ar原子同士の静電反発が少なく、指向性の高い原子ビームとなって基板に照射される特徴を持つ。 As an atomic beam source used for room temperature bonding, a saddle field type fast atomic beam source is used (for example, see Patent Document 1).The saddle field type fast atomic beam source has an anode inside. An inert gas such as argon (Ar) gas (hereinafter, argon gas will be explained as an example) is supplied into the cathode housing, and the inert gas atoms are ionized by applying a voltage between the anode and the cathode. An Ar atomic beam is taken out from an opening provided in a part and irradiated onto the substrate. In addition, most of the Ar ions recombine with electrons on the way to the cathode and become a neutral Ar atomic beam. Therefore, there is little electrostatic repulsion between Ar atoms, resulting in a highly directional atomic beam. It has the characteristic of irradiating the substrate.

国際公開第2017/038476号International Publication No. 2017/038476

上述の高速原子ビーム線源(FABガン、(Fast Atom Beam))を用いた基板接合技術において、Ar原子ビームとともに、高速原子ビーム線源内で生じたパーティクルの一部がガンから飛び出して基板に付着し、接合の阻害要因となることがある。すなわち、高速原子ビーム線源内において、Ar原子ビームの一部が陰極筐体に照射されてスパッタリング現象が生じた結果、陰極筐体の破片に起因する粒子が発生して、これがパーティクルとなる。さらに、高速原子ビーム線源の陰極の内面では、上述のスパッタリング現象とスパッタリングによって生じたパーティクルの再付着(以下、「リデポジション」と称することがある。)が同時に起こっている。パーティクルが陰極の角などで堆積した集合体となり、パーティクル堆積物を形成する。このパーティクル堆積物は、その厚みが増すほどに陰極の内面から剥離・落下しやすくなり、高速原子ビーム線源から飛び出して、基板同士を接合する際に接合阻害が発生する大きな要因となる。 In the substrate bonding technology using the above-mentioned fast atomic beam source (FAB gun, (Fast Atom Beam)), along with the Ar atomic beam, some of the particles generated in the fast atomic beam source fly out of the gun and adhere to the substrate. However, it may become a factor that inhibits bonding. That is, in the high-speed atomic beam source, a part of the Ar atomic beam is irradiated onto the cathode housing to cause a sputtering phenomenon, and as a result, particles due to fragments of the cathode housing are generated and become particles. Furthermore, on the inner surface of the cathode of the fast atom beam source, the above-described sputtering phenomenon and the redeposition of particles generated by the sputtering (hereinafter sometimes referred to as "redeposition") occur simultaneously. Particles become aggregates that accumulate at the corners of the cathode, forming particle deposits. As this particle deposit increases, it becomes more likely to peel off and fall from the inner surface of the cathode, fly out from the high-speed atomic beam source, and become a major factor in inhibiting bonding when bonding substrates together.

よって、本発明は、高速原子ビーム線源からのパーティクル堆積物の放出を抑制することができる陰極、高速原子ビーム線源、接合基板の製造方法、および、陰極の再生方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a cathode, a fast atomic beam source, a method for manufacturing a bonded substrate, and a method for regenerating a cathode, which can suppress the emission of particle deposits from a fast atomic beam source. shall be.

本発明の陰極は、高速原子ビーム線源の陰極であって、前記陰極は、6つの内面を有し、内部が中空の箱状であり、6つの前記内面として、底面と、前記底面と対向し、かつ、前記底面に平行な上面と、前記底面と前記上面とをつなぐ4つの側面と、を備えるとともに、6つの前記内面は、6枚の平板状の陰極部材から構成され、4つの前記側面は、対向する前記側面同士が互いに平行であり、4つの前記側面のうち、対向する2組の前記側面の1組において、一方には、前記陰極内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口が設けられ、他方には、前記陰極の外部に高速原子ビームを放出する粒子線放出口が設けられており、前記陰極部材は、4つの隅角部と、前記隅角部をつなぐ4つの辺で輪郭が構成された形状であり、前記陰極の前記内面を構成する前記陰極部材の平面において、ブロック体が粘着材を介して貼り付けられたブロック体貼付領域を有し、前記ブロック体貼付領域は、前記高速原子ビーム線源の使用により発生するスパッタリングによる前記陰極部材の除去量よりも、前記スパッタリングにより発生したスパッタ塵の再付着量の方が大きい領域であり、前記ブロック体の体積は、前記陰極の前記内部の体積に対して、体積割合1%~15%である。 The cathode of the present invention is a cathode for a high-speed atomic beam source, and the cathode has a hollow box shape with six inner surfaces, and the six inner surfaces include a bottom surface and a bottom surface facing the bottom surface. and includes an upper surface parallel to the bottom surface, and four side surfaces connecting the bottom surface and the upper surface, and the six inner surfaces are composed of six flat cathode members, and the four inner surfaces are composed of six flat cathode members. The side surfaces are parallel to each other, and among the four side surfaces, one set of the two opposing side surfaces includes an inert gas for introducing an inert gas into the cathode. An inlet is provided on the other side, and a particle beam emitting port for emitting a high-speed atomic beam to the outside of the cathode is provided on the other side. The block body has a shape in which an outline is formed by two sides, and has a block body attachment area in which a block body is pasted via an adhesive material on a plane of the cathode member constituting the inner surface of the cathode, and the block body The pasting area is an area where the amount of redeposited sputter dust generated by the sputtering is larger than the amount of the cathode member removed by the sputtering generated by using the high speed atomic beam source, and the volume of the block body is has a volume ratio of 1% to 15% with respect to the internal volume of the cathode.

本発明の陰極において、前記ブロック体貼付領域が、前記隅角部を含んでもよい。 In the cathode of the present invention, the block attachment area may include the corner portion.

本発明の陰極において、前記ブロック体貼付領域が、前記辺をさらに含んでいてもよい。 In the cathode of the present invention, the block attachment area may further include the side.

本発明の陰極において、前記上面において、前記上面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第1対角線の長さW0に対する、前記第1対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離W1の比(W1/W0)が、0.4以上であってもよい。 In the cathode of the present invention, in the upper surface, the length W0 of the first diagonal line, which is the diagonal line connecting the two corner portions of the upper surface, is provided at the two corner portions connected by the first diagonal line. A ratio (W1/W0) of the shortest distance W1 between the blocks may be 0.4 or more.

本発明の陰極において、前記不活性ガス導入口および前記粒子線放出口が設けられていない前記側面において、当該側面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第2対角線の長さL0に対する、前記第2対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離L1の比(L1/L0)が、0.5以上であってもよい。 In the cathode of the present invention, in the side surface where the inert gas inlet and the particle beam outlet are not provided, with respect to the length L0 of a second diagonal that is a diagonal connecting the two corners of the side surface, A ratio (L1/L0) of the shortest distance L1 between the blocks provided at the two corner portions connected by the second diagonal line may be 0.5 or more.

本発明の陰極において、前記不活性ガス導入口が設けられた前記側面において、当該側面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第3対角線の長さH0に対する、前記第3対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離H1の比(H1/H0)が、0.5以上であってもよい。 In the cathode of the present invention, in the side surface provided with the inert gas inlet, the third diagonal line is connected to the length H0 of the third diagonal line, which is a diagonal line connecting the two corners of the side surface. A ratio (H1/H0) of the shortest distance H1 between the block bodies provided at the two corner portions may be 0.5 or more.

本発明の陰極において、前記隅角部に設けられる前記ブロック体の露出面は、当該隅角部に向かって略半球状に凹んだ面であってもよい。 In the cathode of the present invention, the exposed surface of the block provided at the corner may be a substantially hemispherically recessed surface toward the corner.

本発明の陰極において、前記ブロック体が、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかであってもよい。 In the cathode of the present invention, the block body may be made of graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide.

本発明の陰極において、前記陰極部材が、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかであってもよい。 In the cathode of the present invention, the cathode member may be made of graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide.

本発明の高速原子ビーム線源は、本発明の陰極と、前記陰極の内部に設けられた陽極と、を備える。 The fast atomic beam source of the present invention includes the cathode of the present invention and an anode provided inside the cathode.

本発明の接合基板の製造方法は、第1の半導体基板と、第2の半導体基板とが積層した接合基板を製造する方法であって、本発明の高速原子ビーム線源を用いて、前記第1の半導体基板の接合対象面と、前記第2の半導体基板の接合対象面に、高速原子ビームを真空中で照射する照射工程と、前記高速原子ビームが照射された、前記第1の半導体基板の接合対象面と前記第2の半導体基板の接合対象面とを接触させて、接合界面を有する積層体を得る接触工程と、を備える。 A method for manufacturing a bonded substrate according to the present invention is a method for manufacturing a bonded substrate in which a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate are stacked, the method comprising: using a fast atomic beam source according to the present invention; an irradiation step of irradiating a surface to be bonded of the first semiconductor substrate and a surface to be bonded of the second semiconductor substrate with a high-speed atomic beam in a vacuum; and the first semiconductor substrate irradiated with the high-speed atomic beam. and a contact step of bringing the surface to be bonded of the second semiconductor substrate into contact with the surface to be bonded of the second semiconductor substrate to obtain a laminate having a bonding interface.

本発明の接合基板の製造方法において、前記接合工程で得られた前記積層体を熱処理して接合基板を得る熱処理工程をさらに備えていてもよい。 The method for manufacturing a bonded substrate of the present invention may further include a heat treatment step of heat-treating the laminate obtained in the bonding step to obtain a bonded substrate.

本発明の接合基板の製造方法において、前記第1の半導体基板および前記第2の半導体基板が、それぞれ、3C-SiC単結晶基板、4H-SiC単結晶基板、6H-SiC単結晶基板、SiC多結晶基板のうちのいずれかであってもよい。 In the method for manufacturing a bonded substrate of the present invention, the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate may be a 3C-SiC single crystal substrate, a 4H-SiC single crystal substrate, a 6H-SiC single crystal substrate, or a SiC polycrystalline substrate, respectively. It may be any crystal substrate.

本発明の接合基板の製造方法において、前記高速原子ビームが、アルゴン、ネオン、キセノンのいずれかを含んでもよい。 In the method for manufacturing a bonded substrate of the present invention, the high-speed atomic beam may contain any one of argon, neon, and xenon.

本発明の陰極の再生方法は、高速原子ビーム線源に使用後の陰極を構成する陰極部材の前記ブロック体貼付領域から、ブロック体を除去するブロック体除去工程と、前記ブロック体を除去した前記陰極部材の前記ブロック体貼付領域に新しいブロック体を貼り付ける貼付工程と、を含む。 The cathode regeneration method of the present invention includes a block body removal step of removing a block body from the block body pasting area of the cathode member constituting the cathode after being used in a fast atom beam source; The method includes a pasting step of pasting a new block body on the block body pasting area of the cathode member.

本発明の陰極であれば、本発明の陰極を高速原子ビーム線源に用いることにより、高速原子ビーム線源からのパーティクル堆積物の放出を抑制することができる。これにより、パーティクルが半導体基板の接合対象面に付着することが抑制され、半導体基板同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して、接合基板の製造効率を高めることができる。 With the cathode of the present invention, by using the cathode of the present invention in a fast atomic beam source, emission of particle deposits from the fast atomic beam source can be suppressed. This suppresses particles from adhering to the surfaces to be bonded of the semiconductor substrates, suppresses the occurrence of bonding inhibition when bonding the semiconductor substrates, and improves the manufacturing efficiency of the bonded substrates.

本発明の高速原子ビーム線源であれば、本発明の陰極を備えることから、高速原子ビーム線源からのパーティクル堆積物の放出を抑制することができる。これにより、パーティクルが半導体基板の接合対象面に付着することが抑制され、半導体基板同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して、接合基板の製造効率を高めることができる。 Since the fast atomic beam source of the present invention includes the cathode of the present invention, emission of particle deposits from the fast atomic beam source can be suppressed. This suppresses particles from adhering to the surfaces to be bonded of the semiconductor substrates, suppresses the occurrence of bonding inhibition when bonding the semiconductor substrates, and improves the manufacturing efficiency of the bonded substrates.

本発明の接合基板の製造方法であれば、本発明の陰極を備える高速原子ビーム線源を用いて基板の接合対象面を照射することから、高速原子ビーム線源からのパーティクル堆積物の放出が抑制され、接合対象面にパーティクルが付着することを抑制することができる。これにより、基板同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して歩留まりを改善することにより、接合基板の製造効率を高めることができる。 In the method for manufacturing a bonded substrate of the present invention, since the surface to be bonded of the substrate is irradiated using a fast atomic beam source equipped with the cathode of the present invention, particle deposits are not emitted from the fast atomic beam source. Therefore, particles can be prevented from adhering to the surface to be welded. Thereby, the production efficiency of bonded substrates can be increased by suppressing the occurrence of bonding inhibition when bonding the substrates and improving the yield.

本発明の陰極の再生方法であれば、一定時間使用後の陰極を、簡便な工程によって再度パーティクル堆積物の放出を抑制することができる状態に再生することができる。よって、高速原子ビーム線源からのパーティクル堆積物の放出を抑制して接合基板の製造効率を高めるとともに、陰極の高寿命化を図ることができる。 With the method for regenerating a cathode of the present invention, a cathode that has been used for a certain period of time can be regenerated into a state in which emission of particle deposits can be suppressed again through a simple process. Therefore, it is possible to suppress the emission of particle deposits from the high-speed atomic beam source, increase the production efficiency of the bonded substrate, and extend the life of the cathode.

従来の高速原子ビーム線源を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically showing a conventional high-speed atomic beam source. 従来の高速原子ビーム線源を使用後の陰極を構成する陰極部材の内面の状態を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing the state of the inner surface of a cathode member that constitutes a cathode after using a conventional high-speed atomic beam source. 本実施形態の高速原子ビーム線源であって、実施例1において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a fast atomic beam source according to the present embodiment, which is used in Example 1, and a block body attached to the inside of a cathode. FIG. (A)は、本実施形態の陰極における上面を示す平面図であり、(B)は本実施形態における陰極のXY平面に平行な断面の断面図であり、(C),(D)はブロック体の変形例を示す図である。(A) is a plan view showing the upper surface of the cathode of this embodiment, (B) is a cross-sectional view of the cathode of this embodiment parallel to the XY plane, and (C) and (D) are block diagrams. It is a figure which shows the modification of a body. (A)は、本実施形態の陰極における側面150を示す平面図であり、(B)は本実施形態における陰極のYZ平面に平行な断面の断面図であり、(C)は変形例における陰極のYZ平面の断面図である。(A) is a plan view showing a side surface 150 of the cathode of this embodiment, (B) is a sectional view of a cross section parallel to the YZ plane of the cathode of this embodiment, and (C) is a plan view of the cathode in a modified example. FIG. 2 is a sectional view of the YZ plane. (A)は、本実施形態の陰極における側面140を示す平面図であり、(B)は本実施形態における陰極のXZ平面に平行な断面の断面図であり、(C)は変形例における陰極のXZ平面の断面図である。(A) is a plan view showing a side surface 140 of the cathode of this embodiment, (B) is a cross-sectional view of a cross section parallel to the XZ plane of the cathode of this embodiment, and (C) is a plan view of the cathode in a modified example. FIG. 2 is a sectional view of the XZ plane. 実施例2において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a high-speed atomic beam source used in Example 2 and a block body attached to the inside of a cathode. 実施例3において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a high-speed atomic beam source used in Example 3 and a block body attached to the inside of a cathode. 実施例4において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a high-speed atomic beam source used in Example 4 and a block body attached to the inside of a cathode. 比較例2において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view schematically showing a high-speed atomic beam source used in Comparative Example 2 and a block body attached to the inside of a cathode. 比較例3において用いる高速原子ビーム線源と、陰極の内部に貼り付けられるブロック体を模式的に示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view schematically showing a high-speed atomic beam source used in Comparative Example 3 and a block body attached to the inside of a cathode. 本発明の一実施形態にかかる接合基板の製造方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method for manufacturing a bonded substrate according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる陰極の再生方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a method for regenerating a cathode according to an embodiment of the present invention.

[高速原子ビーム線源、陰極、および、陰極部材]
本発明の一実施形態にかかる高速原子ビーム線源、陰極、および、陰極部材について図面を参照して説明する。
[Fast atomic beam source, cathode, and cathode member]
A fast atomic beam source, a cathode, and a cathode member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態の高速原子ビーム線源は、サドルフィールド型の高速原子ビーム線源であり、内部に不活性ガスを供給して、イオン化された不活性ガスの高速原子ビームを粒子線放出口から外部に放出するものである。また、本実施形態の高速原子ビーム線源は、例えば、2枚の半導体基板を貼り合わせた接合基板を製造するときに、接合工程の前に基板の接合対象面の表面処理を行うために用いられる。すなわち、高速原子ビーム線源から放出された高速原子ビームを基板の接合対象面に照射して、接合対象面の表面を活性化する表面処理を行う目的で用いられる。 The fast atomic beam source of this embodiment is a saddle field type fast atomic beam source, in which an inert gas is supplied inside and a fast atomic beam of ionized inert gas is emitted from a particle beam emission port to the outside. It is something that is released into the atmosphere. Furthermore, the fast atomic beam source of this embodiment can be used, for example, to perform surface treatment on the surfaces of the substrates to be bonded before the bonding process when manufacturing a bonded substrate in which two semiconductor substrates are bonded together. It will be done. That is, it is used for the purpose of performing surface treatment for activating the surface of the surface to be bonded by irradiating the surface of the substrate to be bonded with a high-speed atomic beam emitted from a high-speed atomic beam source.

図1には、従来の高速原子ビーム線源の一例である、高速原子ビーム線源800が示されている。従来の高速原子ビーム線源800は、陰極900と、陰極900の内部に設けられた陽極200と、を備える。なお、本実施形態の高速原子ビーム線源800、陰極900、陽極200において、図1における矢印X方向、矢印Y方向、矢印Z方向を、それぞれ、幅方向、奥行き方向、高さ方向とする。また、高速原子ビーム線源800は、6枚の板状の陰極部材903からなる箱状であり、底面910と、底面910と対向する上面920と、底面910と上面920とをつなぐ4つの側面930,940,950,960と、を備える。また、底面910と上面920、側面930と側面940、側面950と側面960は互いに平行である。また、側面930には高速原子ビームを放出する、粒子線放出口901が形成され、側面940には陰極900の内部に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入口902が設けられている。 FIG. 1 shows a fast atomic beam source 800, which is an example of a conventional fast atomic beam source. A conventional high-speed atomic beam source 800 includes a cathode 900 and an anode 200 provided inside the cathode 900. Note that in the fast atomic beam source 800, cathode 900, and anode 200 of this embodiment, the arrow X direction, arrow Y direction, and arrow Z direction in FIG. 1 are the width direction, depth direction, and height direction, respectively. The fast atomic beam source 800 has a box shape made up of six plate-shaped cathode members 903, and has a bottom surface 910, a top surface 920 facing the bottom surface 910, and four side surfaces connecting the bottom surface 910 and the top surface 920. 930, 940, 950, 960. Furthermore, the bottom surface 910 and the top surface 920, the side surfaces 930 and 940, and the side surfaces 950 and 960 are parallel to each other. Further, a particle beam emitting port 901 for emitting a high-speed atomic beam is formed on the side surface 930, and an inert gas introduction port 902 for introducing an inert gas into the inside of the cathode 900 is provided on the side surface 940. .

図3には、本発明の一実施形態にかかる高速原子ビーム線源500が示されている。図1に示した従来の高速原子ビーム線源800とは、陰極100の内部にブロック体300が貼り付けられている点で異なる。 FIG. 3 shows a fast atom beam source 500 according to one embodiment of the invention. This differs from the conventional high-speed atomic beam source 800 shown in FIG. 1 in that a block body 300 is attached inside the cathode 100.

図3に示す、本実施形態の高速原子ビーム線源500は、陰極100と、陰極100の内部に設けられた陽極200と、を備える。なお、本実施形態の高速原子ビーム線源500、陰極100、陽極200において、図3における矢印X方向、矢印Y方向、矢印Z方向を、それぞれ、幅方向、奥行き方向、高さ方向とする。 A fast atomic beam source 500 of this embodiment shown in FIG. 3 includes a cathode 100 and an anode 200 provided inside the cathode 100. In addition, in the fast atomic beam source 500, cathode 100, and anode 200 of this embodiment, the arrow X direction, arrow Y direction, and arrow Z direction in FIG. 3 are defined as the width direction, depth direction, and height direction, respectively.

本実施形態の陰極100は、6つの内面を有する、内部が中空の箱状である。例えば、陰極100は、内寸が幅(図3のw)56mm、奥行き(図3のd)が64mm、高さ(図3のh)が102mmの直方体状である。また、6つの内面として、底面110と、底面110と対向する上面120と、底面110と上面120とをつなぐ4つの側面130,140,150,160と、を備える。 The cathode 100 of this embodiment has a hollow box shape with six inner surfaces. For example, the cathode 100 has a rectangular parallelepiped shape with inner dimensions of 56 mm in width (w in FIG. 3), 64 mm in depth (d in FIG. 3), and 102 mm in height (h in FIG. 3). The six inner surfaces include a bottom surface 110, a top surface 120 facing the bottom surface 110, and four side surfaces 130, 140, 150, and 160 that connect the bottom surface 110 and the top surface 120.

また、底面110と上面120は、XY平面に平行であり、側面130、140は対向しているとともにXZ平面に平行であり、側面150、160は対向しているとともにYZ平面に平行である。また、これらの6つの内面は、6枚の平板状の陰極部材から構成されている。本実施形態においては、6枚の陰極部材を箱状に組み立てることで陰極100が形成されている。 Further, the bottom surface 110 and the top surface 120 are parallel to the XY plane, the side surfaces 130 and 140 are opposite to each other and parallel to the XZ plane, and the side surfaces 150 and 160 are opposite to each other and parallel to the YZ plane. Further, these six inner surfaces are composed of six flat cathode members. In this embodiment, the cathode 100 is formed by assembling six cathode members into a box shape.

対向する2組の側面(側面130,140と側面150,160)のうち、側面130,140には、粒子線放出口101、不活性ガス導入口102が設けられている。すなわち、側面130には、陰極100の内部でイオン化された不活性ガスの高速原子ビームが放出される粒子線放出口101が設けられている。また、側面130と矢印Y方向に対向する側面140には、陰極100内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口102が設けられている。本実施形態において、粒子線放出口101は、側面130の中央付近に、直径2mmの円形状の貫通孔が高さ方向に8列、幅方向に8列に、等間隔に並んで合計64個設けられている。また、不活性ガス導入口102は、側面140の中央付近に、直径3mmの円形状の貫通孔が1つ設けられている。粒子線放出口や不活性ガス導入口の形状、個数、場所は本実施形態に限定されず、他の形態でもよい。 Of the two sets of opposing side surfaces (side surfaces 130, 140 and side surfaces 150, 160), the side surfaces 130, 140 are provided with a particle beam outlet 101 and an inert gas inlet 102. That is, the side surface 130 is provided with a particle beam emitting port 101 through which a high-speed atomic beam of an inert gas ionized inside the cathode 100 is emitted. Furthermore, an inert gas introduction port 102 for introducing an inert gas into the cathode 100 is provided on a side surface 140 that faces the side surface 130 in the direction of arrow Y. In this embodiment, the particle beam emission port 101 has a total of 64 circular through holes each having a diameter of 2 mm arranged at equal intervals in 8 rows in the height direction and 8 rows in the width direction near the center of the side surface 130. It is provided. Further, the inert gas inlet 102 is provided with one circular through hole with a diameter of 3 mm near the center of the side surface 140. The shape, number, and location of the particle beam outlet and the inert gas inlet are not limited to those in this embodiment, and may be in other forms.

本実施形態において、陽極200は、陰極100の内部に2本設けられており、陰極100の内部には絶縁部材(不図示)を介して固定されている。また、陽極200の形状は、断面の直径が10mm、高さ寸法は陰極100の高さとほぼ同じ円柱状である。陽極200は、円形の断面がXY平面に平行であり、かつ、円柱の中心軸がZ方向と平行である。また、図4(A)に示すように、2本の陽極200は、陰極100の奥行き方向の真ん中の位置(側面130,140からそれぞれ32mmの位置)において、2本の陽極200の中心軸間距離が36mmとなるように、互いに離隔して設けられている。 In this embodiment, two anodes 200 are provided inside the cathode 100, and are fixed inside the cathode 100 via an insulating member (not shown). Further, the anode 200 has a cylindrical shape with a cross-sectional diameter of 10 mm and a height dimension that is approximately the same as the height of the cathode 100. The anode 200 has a circular cross section parallel to the XY plane, and a cylindrical central axis parallel to the Z direction. Further, as shown in FIG. 4(A), the two anodes 200 are arranged between the central axes of the two anodes 200 at the middle position in the depth direction of the cathode 100 (positions 32 mm from the side surfaces 130 and 140, respectively). They are spaced apart from each other so that the distance is 36 mm.

また、陽極の材質は、グラファイト、グラッシーカーボン、シリコン、炭化ケイ素などを用いることができる。また、その他にも、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルやそれらの合金、化合物を用いることができる。 Further, as the material of the anode, graphite, glassy carbon, silicon, silicon carbide, etc. can be used. In addition, tungsten, molybdenum, titanium, nickel, and alloys and compounds thereof can be used.

また、陰極100には直流電流の負極が接続され、陽極200には直流電流の正極が接続されており、例えば、0.5kV~5kV程度の高電圧が印加される。これにより電界が生じて、不活性ガス導入口102から陰極100内部に導入された不活性ガスが電離して2本の陽極200間にプラズマが発生する。さらに、不活性ガスの陽イオンが、陰極100から電子を受け取るともに、粒子線放出口101より高速原子ビーム線源500の外部に高速原子ビーム510(図12)として放出される。このとき、照射電流は、例えば、10mA~100mA程度となるように、不活性ガスのフローを調整する。 Further, a negative electrode of direct current is connected to the cathode 100, and a positive electrode of direct current is connected to the anode 200, and a high voltage of, for example, about 0.5 kV to 5 kV is applied. This generates an electric field, and the inert gas introduced into the cathode 100 from the inert gas inlet 102 is ionized, generating plasma between the two anodes 200. Furthermore, the positive ions of the inert gas receive electrons from the cathode 100 and are emitted from the particle beam emission port 101 to the outside of the fast atomic beam source 500 as a fast atomic beam 510 (FIG. 12). At this time, the flow of the inert gas is adjusted so that the irradiation current is, for example, about 10 mA to 100 mA.

次に、陰極部材について、図3に示された高速原子ビーム線源500を参照して説明する。 Next, the cathode member will be explained with reference to the fast atomic beam source 500 shown in FIG.

陰極部材103は、板状であり、4つの隅角部103aと、隅角部103aをつなぐ4つの辺103bで輪郭が構成された形状である。厚さは、例えば、1mm~5mm程度とすることができる。また、陰極100の内面を構成する陰極部材の平面において、ブロック体300が粘着材400を介して貼り付けられたブロック体貼付領域を有している。本実施形態の陰極100においては、図3に示すように、ブロック体300として、陰極の頂点(陰極部材103の隅角部103aにより構成された部分)の内側に三角錐状の第1ブロック体301、辺の内側に三角柱状の第2ブロック体302、第3ブロック体303、第4ブロック体304、が貼り付けられている。なお、側面130,140に設けられた粒子線放出口101、不活性ガス導入口102の貫通孔は、ブロック体300や粘着材400により塞がないようにする。 The cathode member 103 has a plate shape, and has a shape whose outline is composed of four corner parts 103a and four sides 103b connecting the corner parts 103a. The thickness can be, for example, about 1 mm to 5 mm. Further, the plane of the cathode member constituting the inner surface of the cathode 100 has a block attachment area where the block body 300 is attached via the adhesive material 400. In the cathode 100 of this embodiment, as shown in FIG. 3, a triangular pyramid-shaped first block body is provided inside the apex of the cathode (a portion formed by the corner portion 103a of the cathode member 103) as a block body 300. 301, a triangular prism-shaped second block body 302, third block body 303, and fourth block body 304 are attached to the inside of the side. Note that the through holes of the particle beam discharge port 101 and the inert gas introduction port 102 provided on the side surfaces 130 and 140 are not blocked by the block body 300 or the adhesive material 400.

また、本実施形態の陰極部材としては、例えば、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかとすることができる。また、その他にも、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルやそれらの合金、化合物を用いることができる。 Further, the cathode member of this embodiment may be made of, for example, graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide. In addition, tungsten, molybdenum, titanium, nickel, and alloys and compounds thereof can be used.

一般的に、図1に示した従来の高速原子ビーム線源800の使用において、陰極900の内面(陰極部材の表面)に高速原子ビームが照射されることによりスパッタリング現象の結果、陰極900筐体の破片に起因する粒子が発生して、これがパーティクルとなる。さらに、このパーティクルは、粒子線放出口901から放出されたり、陰極部材の表面に再度付着して堆積したりすることがある。すなわち、陰極900を構成する陰極部材においては、スパッタリング現象とスパッタリング現象により生じたパーティクルの陰極部材表面への再付着が同時に起こっている。このようにスパッタリング現象によるパーティクルが堆積した堆積層は、その厚みが増すほどに陰極900の内面から剥離・落下しやすくなり、より大きなパーティクルとして高速原子ビーム線源800から放出され、基板同士を接合するときに接合阻害が発生する大きな要因となる。 In general, when using the conventional high-speed atomic beam source 800 shown in FIG. Particles are generated due to the debris, and these become particles. Further, the particles may be emitted from the particle beam emission port 901 or may be reattached and deposited on the surface of the cathode member. That is, in the cathode member constituting the cathode 900, the sputtering phenomenon and the re-adhesion of particles generated by the sputtering phenomenon to the surface of the cathode member occur simultaneously. As the thickness of the deposited layer in which particles are deposited due to the sputtering phenomenon increases, it becomes easier to peel off and fall from the inner surface of the cathode 900, and is emitted from the high speed atomic beam source 800 as larger particles, bonding the substrates together. This is a major factor in the occurrence of bonding inhibition when

本実施形態の陰極部材において、ブロック体貼付領域は、高速原子ビーム線源500の使用により発生するスパッタリングによる陰極部材の除去量よりも、スパッタリングにより発生したスパッタ塵の再付着量の方が大きい(すなわち、スパッタリングよりもリデポジションしやすい)領域である。また、ブロック体300の体積は、陰極100の内部の体積(すなわち、図3の陰極100では、w×h×d=352512(mm))に対して、体積割合1%~15%である。また、ブロック体の体積割合(%)は、「ブロック体の体積/陰極内部の体積×100(%)」の式により算出することができる。なお、ブロック体の体積割合の算出において、側面130,140に設けられた粒子線放出口101および不活性ガス導入口102は穴が開いておらず、面一であるものとする。ブロック体の体積割合が小さすぎる場合には、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することが難しくなる。また、ブロック体の体積割合を大きくすると、パーティクルの堆積が抑制されて、高速原子ビーム線源500外部へのパーティクル堆積物の放出が抑制される傾向にある。一方で、ブロック体の体積割合が大きくなると、高速原子ビームの放出効率が低下する傾向にあり、半導体基板の接合対象面の表面処理を十分に行うために、処理時間が長くなる傾向にある。すなわち、ブロック体の体積割合が大きすぎる場合には、陰極100内部の電界への影響が大きくなって高速原子ビームの放出効率が低下することで、半導体基板の接合対象面の表面汚染や酸化膜の除去効率が著しく低下し、その結果、製造効率が悪くなりうる。 In the cathode member of this embodiment, in the block body pasting area, the amount of re-deposition of sputtered dust generated by sputtering is larger than the amount of cathode member removed by sputtering generated by using the high-speed atomic beam source 500 ( In other words, it is a region (in which redeposition is easier to perform than sputtering). Further, the volume of the block body 300 is a volume ratio of 1% to 15% with respect to the internal volume of the cathode 100 (that is, in the cathode 100 of FIG. 3, w×h×d=352512 (mm 3 )). . Further, the volume ratio (%) of the block body can be calculated by the formula “volume of the block body/volume inside the cathode×100 (%)”. In calculating the volume ratio of the block body, it is assumed that the particle beam discharge port 101 and the inert gas inlet port 102 provided on the side surfaces 130 and 140 have no holes and are flush with each other. If the volume ratio of the block body is too small, it becomes difficult to sufficiently suppress the release of particle deposits. Furthermore, when the volume ratio of the block body is increased, the accumulation of particles tends to be suppressed, and the emission of particle deposits to the outside of the high-speed atomic beam source 500 tends to be suppressed. On the other hand, as the volume ratio of the block body increases, the emission efficiency of the high-speed atomic beam tends to decrease, and the processing time tends to increase in order to sufficiently perform surface treatment on the surface of the semiconductor substrate to be bonded. In other words, if the volume ratio of the block body is too large, the influence on the electric field inside the cathode 100 becomes large and the emission efficiency of the high-speed atomic beam decreases, resulting in surface contamination and oxide film on the surface of the semiconductor substrate to be bonded. The removal efficiency may be significantly reduced, resulting in poor manufacturing efficiency.

また、図4(A)は、上面120を陰極100の内部から見た平面図である。図4(A)においてW0,W1は、図示するうえで少しずれて示されているが、どちらも対角線上にある。なお、図4(B),図5(A)(B),図6(A)(B)における、W0,W2,L0,L1,L2,H0,H1,H2も同様に、対角線上にある。 Further, FIG. 4(A) is a plan view of the upper surface 120 viewed from inside the cathode 100. In FIG. 4A, W0 and W1 are shown slightly shifted for illustration purposes, but both are on a diagonal line. Note that W0, W2, L0, L1, L2, H0, H1, and H2 in FIGS. 4(B), 5(A)(B), and 6(A)(B) are also on the diagonal line. .

前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、上面120において、上面120の2つの隅角部103aをつなぐ対角線である第1対角線121の長さW0に対する、第1対角線121でつながれる2つの隅角部103aに設けられた第1ブロック体301同士の最短距離(第1対角線121における、第1ブロック体301の露出面301a同士の距離)W1の比(W1/W0)が、0.4以上であってもよく、0.5以上であることがより好ましい。W1/W0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。 Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the upper surface 120, the two corners connected by the first diagonal 121, which is the diagonal connecting the two corner parts 103a of the upper surface 120, The ratio (W1/W0) of the shortest distance between the first block bodies 301 provided at the corner 103a (the distance between the exposed surfaces 301a of the first block bodies 301 on the first diagonal line 121) W1 is 0.4 or more It is more preferable that it is 0.5 or more. By setting W1/W0 within an appropriate range, emission of particle deposits can be sufficiently suppressed.

また、図4(B)は、XY平面に平行な陰極100の切断面の一例である、陰極の中心Pを通る切断面170を示す断面図である。XY平面に平行であって陰極の中心Pを通る、陰極100の切断面170を示す断面図である。前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、切断面170において、辺103bをつなぐ対角線171の長さW0に対する、対角線171でつながれる辺103bに設けられた第2ブロック体302同士の最短距離(対角線171における、第2ブロック体302の露出面302a同士の距離)W2の比(W2/W0)が、0.4以上であってもよく、0.5以上であることがより好ましい。W2/W0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。なお、本明細書において、XY平面に平行な陰極100の切断面において辺103bにブロック体が設けられていない場合には、W2/W0を1.0とみなすものとする。 Moreover, FIG. 4(B) is a cross-sectional view showing a cut surface 170 passing through the center P of the cathode, which is an example of a cut surface of the cathode 100 parallel to the XY plane. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cut plane 170 of the cathode 100 that is parallel to the XY plane and passes through the center P of the cathode. Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the cut plane 170, the shortest distance ( The ratio (W2/W0) of W2 (the distance between the exposed surfaces 302a of the second block bodies 302 on the diagonal line 171) may be 0.4 or more, and is more preferably 0.5 or more. By setting W2/W0 within an appropriate range, emission of particle deposits can be sufficiently suppressed. Note that in this specification, if no block body is provided on the side 103b of the cut plane of the cathode 100 parallel to the XY plane, W2/W0 is assumed to be 1.0.

図5(A)は、側面150を陰極100の内部から見た平面図である。前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、不活性ガス導入口102および粒子線放出口101が設けられていない側面150において、当該側面150の2つの隅角部103aをつなぐ対角線である第2対角線151の長さL0に対する、第2対角線151でつながれる2つの隅角部103aに設けられた第1ブロック体301同士の最短距離(第2対角線151における、第1ブロック体301の露出面301a同士の距離)L1の比(L1/L0)が、0.5以上であってもよく、0.6以上であることがより好ましい。L1/L0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。 FIG. 5A is a plan view of the side surface 150 viewed from inside the cathode 100. Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the side surface 150 where the inert gas inlet port 102 and the particle beam discharge port 101 are not provided, the second diagonal line connecting the two corner portions 103a of the side surface 150 is The shortest distance between the first block bodies 301 provided at the two corner parts 103a connected by the second diagonal line 151 with respect to the length L0 of the diagonal line 151 (the exposed surface 301a of the first block body 301 on the second diagonal line 151) The ratio of L1 (L1/L0) may be 0.5 or more, and is more preferably 0.6 or more. By setting L1/L0 within an appropriate range, the release of particle deposits can be sufficiently suppressed.

図5(B)は、YZ平面に平行な陰極100の切断面の一例である、陰極の中心Pを通る切断面180を示す断面図である。前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、切断面180において、辺103bをつなぐ対角線181の長さL0に対する、対角線181でつながれる辺103bに設けられた第3ブロック体303同士の最短距離離(対角線181における、第3ブロック体303の露出面303a同士の距離)L2の比(L2/L0)が、0.5以上であってもよく、0.6以上であることがより好ましい。L2/L0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。なお、本明細書において、YZ平面に平行な陰極100の切断面において辺103bにブロック体が設けられていない場合には、L2/L0を1.0とみなすものとする。 FIG. 5B is a cross-sectional view showing a cut surface 180 passing through the center P of the cathode, which is an example of a cut surface of the cathode 100 parallel to the YZ plane. Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the cut plane 180, the shortest distance between the third block bodies 303 provided on the side 103b connected by the diagonal line 181 with respect to the length L0 of the diagonal line 181 connecting the side 103b. The ratio (L2/L0) of L2 (distance between the exposed surfaces 303a of the third block bodies 303 on the diagonal line 181) may be 0.5 or more, and is more preferably 0.6 or more. By setting L2/L0 within an appropriate range, emission of particle deposits can be sufficiently suppressed. Note that in this specification, when no block body is provided on the side 103b of the cut plane of the cathode 100 parallel to the YZ plane, L2/L0 is assumed to be 1.0.

図6(A)は、側面140を陰極100の内部から見た平面図である。前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、前記不活性ガス導入口が設けられた側面140において、当該側面140の2つの隅角部103aをつなぐ対角線である第3対角線141の長さH0に対する、第3対角線141でつながれる2つの隅角部103aに設けられた第1ブロック体301同士の最短距離(第3対角線141における、第1ブロック体301の露出面301a同士の距離)H1の比(H1/H0)が、0.5以上であってもよく、0.6以上であることがより好ましい。H1/H0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。 FIG. 6(A) is a plan view of the side surface 140 viewed from inside the cathode 100. Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the side surface 140 where the inert gas inlet is provided, the length H0 of the third diagonal line 141, which is the diagonal line connecting the two corners 103a of the side surface 140, is , the shortest distance between the first block bodies 301 provided at the two corner parts 103a connected by the third diagonal line 141 (the distance between the exposed surfaces 301a of the first block bodies 301 on the third diagonal line 141) H1 ratio (H1/H0) may be 0.5 or more, and is more preferably 0.6 or more. By setting H1/H0 within an appropriate range, emission of particle deposits can be sufficiently suppressed.

図6(B)は、XZ平面に平行な陰極100の切断面の一例である、陰極の中心Pを通る切断面190を示す断面図である。前述したブロック体300の体積割合を考慮すると、切断面190において、辺103bをつなぐ対角線191の長さL0に対する、対角線191でつながれる辺103bに設けられた第4ブロック体304同士の最短距離離(対角線191における、第4ブロック体304の露出面304a同士の距離)H2の比(H2/H0)が、0.5以上であってもよく、0.6以上であることがより好ましい。H2/H0を適切な範囲とすることにより、パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる。なお、本明細書において、YZ平面に平行な陰極100の切断面において辺103bにブロック体が設けられていない場合には、H2/H0を1.0とみなすものとする。 FIG. 6(B) is a cross-sectional view showing a cut surface 190 passing through the center P of the cathode, which is an example of a cut surface of the cathode 100 parallel to the XZ plane. Considering the volume ratio of the block body 300 described above, in the cut plane 190, the shortest distance between the fourth block bodies 304 provided on the side 103b connected by the diagonal line 191 with respect to the length L0 of the diagonal line 191 connecting the side 103b. The ratio (H2/H0) of H2 (the distance between the exposed surfaces 304a of the fourth block bodies 304 on the diagonal line 191) may be 0.5 or more, and is more preferably 0.6 or more. By setting H2/H0 within an appropriate range, the release of particle deposits can be sufficiently suppressed. Note that in this specification, if no block is provided on the side 103b of the cut plane of the cathode 100 parallel to the YZ plane, H2/H0 is assumed to be 1.0.

また、本実施形態のブロック体300としては、陰極部材と同様に、例えば、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかとすることができる。また、その他にも、タングステン、モリブデン、チタン、ニッケルやそれらの合金、化合物を用いることができる。 Further, the block body 300 of this embodiment can be made of, for example, graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide, similarly to the cathode member. In addition, tungsten, molybdenum, titanium, nickel, and alloys and compounds thereof can be used.

また、粘着材400の粘着力は、陰極部材に貼り付けられたブロック体が陰極100の内部に落下しない程度であることが必要である。すなわち、粘着材400において、ブロック体300側の表面および陰極部材の平面側の表面の粘着力は、例えば、5N/25mm~15N/25mmとすることができる。 Further, the adhesive force of the adhesive material 400 needs to be such that the block attached to the cathode member does not fall into the inside of the cathode 100. That is, in the adhesive material 400, the adhesive strength of the surface on the block body 300 side and the surface on the flat side of the cathode member can be, for example, 5 N/25 mm to 15 N/25 mm.

また、粘着材400の厚さは特に限定されないが、例えば、50μm~300μm程度とすることができる。 Further, the thickness of the adhesive material 400 is not particularly limited, but may be, for example, about 50 μm to 300 μm.

高速原子ビーム線源500の陰極100において、高速原子ビーム線源500の使用により発生するスパッタリングによる陰極部材の除去量よりも、スパッタリングにより発生したパーティクルの再付着(リデポジション)量の方が大きい領域は、高速原子ビームが照射されにくい領域である。このことから、ブロック体300を貼り付けることにより、高速原子ビームの照射されにくさが解消され、陰極100の内面の形状が、パーティクルが堆積しづらい形状となり、スパッタリングによる陰極部材の除去量とリデポジションによる陰極部材への堆積量との差を少なくすることができる。すなわち、ブロック体を貼り付けることにより、陰極の内部において、パーティクルが堆積しやすい形状を無くすことができる。このことにより、本実施形態の陰極部材により構成された陰極100を高速原子ビーム線源500に用いて、接合する半導体基板の接合対象面を活性化することにより、高速原子ビーム線源からの大きなパーティクル堆積物の放出を抑制することができる。以上により、基板同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して、接合基板の製造効率を高めることができる。 A region in the cathode 100 of the fast atomic beam source 500 where the amount of redeposition of particles generated by sputtering is greater than the amount of cathode material removed by sputtering that occurs when using the fast atomic beam source 500. is a region that is difficult to be irradiated with the high-speed atomic beam. Therefore, by pasting the block body 300, the difficulty of being irradiated with the high-speed atomic beam is resolved, and the shape of the inner surface of the cathode 100 becomes a shape in which it is difficult for particles to accumulate. The difference in the amount of deposition on the cathode member depending on the position can be reduced. That is, by pasting the block body, it is possible to eliminate a shape in which particles tend to accumulate inside the cathode. As a result, by using the cathode 100 configured with the cathode member of this embodiment in the fast atomic beam source 500 and activating the surface to be bonded of the semiconductor substrate to be bonded, a large amount of radiation from the fast atomic beam source can be generated. Release of particle deposits can be suppressed. As described above, it is possible to suppress the occurrence of bonding inhibition when bonding substrates to each other, and increase the manufacturing efficiency of bonded substrates.

ここで、図2は、従来の高速原子ビーム線源を使用後の陰極を構成する陰極部材の一例である側面930の状態を模式的に示す平面図である。図2においては、陰極の内面側に位置する面が見えるように置かれている。図2に示す陰極部材(側面930)を用いた高速原子ビーム線源800(図1)は、陰極部材にブロック体貼付領域がないこと以外は、本実施形態の高速原子ビーム線源と500同じ構成である。従来の高速原子ビーム線源800を使用すると、陰極の頂点の内側の部分(陰極部材の隅角部903aにより構成された部分)や陰極の辺の内側の部分(陰極部材の辺903bにより構成された部分)は、陰極部材に周りを囲まれていて高速原子ビームが他の部分よりも照射されにくいことから、スパッタリングによる陰極部材の除去量よりもリデポジションによる陰極部材への堆積量が大きく、リデポジションによる堆積層が生じやすい。すなわち、図2に示すように、陰極部材の4点の隅角部903aと辺903bを含む陰極部材の輪郭に近い領域Sにスパッタリング現象により生じたパーティクルが再付着して堆積しやすい。 Here, FIG. 2 is a plan view schematically showing the state of a side surface 930, which is an example of a cathode member constituting a cathode after using a conventional high-speed atomic beam source. In FIG. 2, the cathode is placed so that its inner surface is visible. A fast atomic beam source 800 (FIG. 1) using the cathode member (side surface 930) shown in FIG. It is the composition. When the conventional fast atomic beam source 800 is used, the inside part of the vertex of the cathode (the part formed by the corner part 903a of the cathode member) and the part inside the side of the cathode (the part formed by the side 903b of the cathode member) Since the area (part 2) is surrounded by the cathode member and is less likely to be irradiated with the high-speed atomic beam than other parts, the amount of deposition on the cathode member due to redeposition is greater than the amount of cathode member removed by sputtering. A deposited layer due to redeposition is likely to occur. That is, as shown in FIG. 2, particles generated by the sputtering phenomenon tend to re-adhere and accumulate in a region S close to the contour of the cathode member including four corners 903a and sides 903b of the cathode member.

このことから、図3に示すように、陰極部材のブロック体貼付領域(ブロック体300が貼り付けられた領域)は、陰極部材の隅角部103aを含むことが好ましい。また、ブロック体貼付領域は、陰極部材の辺103bをさらに含むことが好ましい。ブロック体貼付領域に隅角部103aや辺103bを含むことにより、特に高速原子ビームが照射されにくい、スパッタリングによる除去量よりもリデポジションによる堆積量が大きい領域を少なくすることができ、パーティクルの堆積をより抑制して、より効果的にパーティクル堆積物の放出を抑制することができる。 For this reason, as shown in FIG. 3, it is preferable that the block attachment area of the cathode member (the area where the block body 300 is attached) includes the corner portion 103a of the cathode member. Moreover, it is preferable that the block attachment area further includes the side 103b of the cathode member. By including the corner portion 103a and the side 103b in the block body attachment area, it is possible to reduce the area where the amount of deposition due to redeposition is larger than the amount removed by sputtering, which is particularly difficult to be irradiated with the high-speed atomic beam, and where particles are deposited. It is possible to more effectively suppress the release of particle deposits.

また、ブロック体300の形状としては、図3~図11に示したように、陰極100の内部の空間において、陰極100の頂点や辺の内側の部分に沿う形状であることが好ましい。このようなブロック体300の形状として、三角錐、三角柱、立方体、直方体、その他の形状を用いることができ、また、複数の異なる形状、大きさのブロック体を組み合わせてもよい。 Further, as shown in FIGS. 3 to 11, the shape of the block body 300 is preferably a shape that follows the inner part of the apex or side of the cathode 100 in the internal space of the cathode 100. As the shape of such a block body 300, a triangular pyramid, a triangular prism, a cube, a rectangular parallelepiped, and other shapes can be used, and a plurality of blocks of different shapes and sizes may be combined.

例えば、図3に示す本実施形態の陰極100においては、ブロック体300として、三角錐状の第1ブロック体301、三角柱状の第2ブロック体302、三角柱状の第3ブロック体303、三角柱状の第4ブロック体304が貼り付けられている。第1ブロック体301は、陰極部材の隅角部で構成された陰極の角の内面に沿う形状であり、4つの面うち3面が貼り付けられている。第2ブロック体302、第3ブロック体303、第4ブロック体304は、それぞれ、辺の内側に沿う形状であり、5つの面のうち長方形状の2つの面が貼り付けられている。 For example, in the cathode 100 of the present embodiment shown in FIG. A fourth block body 304 is attached. The first block body 301 has a shape that follows the inner surface of the corner of the cathode formed by the corner of the cathode member, and three of its four faces are pasted. The second block body 302, the third block body 303, and the fourth block body 304 each have a shape along the inside of the side, and two rectangular faces out of the five faces are pasted.

また、図4(C)は、上面120を陰極100の内部から見た平面図であり、ブロック体300の変形例であるブロック体300Aが貼り付けられた陰極100を有する、高速原子ビーム線源500Aを示す図である。図4(C)における破線は、後述するように、ブロック体の露出面が隅角部103aや辺103bに向かって凹んでいることを示している。図4(C)に示すように、隅角部103aに設けられるブロック体(第1ブロック体301A)の露出面301A1は、破線で示されたように当該隅角部103aに向かって略半球状に凹んだ面を有している。このように、第1ブロック体301Aの露出面301A1が隅角部103aに向かって略半球状に凹んだ面を有することにより、凹んだ面を有しない第1ブロック体301を貼り付ける場合と比べて、第1ブロック体301Aと陰極部材との境界部分がなだらかになり、高速原子ビームが照射されにくい部分を少なくすることができる。これにより、スパッタリングによる陰極部材の除去量とリデポジションによる陰極部材への堆積量の差を少なくして、スパッタリングに由来するパーティクルの堆積を抑制することができ、大きなパーティクル堆積物の放出をより抑制することができる。 Further, FIG. 4C is a plan view of the upper surface 120 seen from inside the cathode 100, and shows a high-speed atomic beam source having the cathode 100 to which a block body 300A, which is a modified example of the block body 300, is attached. It is a figure showing 500A. The broken line in FIG. 4C indicates that the exposed surface of the block body is recessed toward the corner portion 103a and the side 103b, as will be described later. As shown in FIG. 4(C), the exposed surface 301A1 of the block body (first block body 301A) provided at the corner portion 103a has a substantially hemispherical shape toward the corner portion 103a, as shown by the broken line. It has a concave surface. In this way, since the exposed surface 301A1 of the first block body 301A has a substantially hemispherical concave surface toward the corner portion 103a, compared to the case where the first block body 301 that does not have a concave surface is attached. As a result, the boundary between the first block body 301A and the cathode member becomes gentle, and the portion that is difficult to be irradiated with the high-speed atomic beam can be reduced. This reduces the difference between the amount of cathode material removed by sputtering and the amount deposited on the cathode material by redeposition, suppressing the accumulation of particles resulting from sputtering, and further suppressing the release of large particle deposits. can do.

また、図4(D),図5(C)、図6(C)は、XY平面,YZ平面,XZ平面に平行な陰極100の断面図であり、ブロック体300の変形例を示す図である。図4(C),図4(D),図5(C)、図6(C)に示されるように、辺103bに設けられるブロック体(第2ブロック体302A、第3ブロック体303A、第4ブロック体304A)の露出面302A1,303A1,304A1は、当該辺103bに向かって略半円柱状に凹んだ面を有している。このように、ブロック体の露出面が辺103bに向かって略半円柱状に凹んだ面を有することにより、凹んだ面を有しないブロック体を貼り付ける場合と比べて、ブロック体と陰極部材との境界部分がなだらかになり、高速原子ビームが照射されにくい部分を少なくすることができる。これにより、スパッタリングによる陰極部材の除去量とリデポジションによる陰極部材への堆積量の差を少なくして、スパッタリングに由来するパーティクルの堆積を抑制することができ、大きなパーティクル堆積物の放出をより抑制することができる。 4(D), FIG. 5(C), and FIG. 6(C) are cross-sectional views of the cathode 100 parallel to the XY plane, the YZ plane, and the XZ plane, and are views showing modified examples of the block body 300. be. As shown in FIG. 4(C), FIG. 4(D), FIG. 5(C), and FIG. 6(C), the block bodies (second block body 302A, third block body 303A, third block body 303A, The exposed surfaces 302A1, 303A1, and 304A1 of the four-block body 304A) have surfaces concave in a substantially semi-cylindrical shape toward the side 103b. As described above, since the exposed surface of the block body has a substantially semi-cylindrical concave surface toward the side 103b, the connection between the block body and the cathode member is improved compared to the case where a block body without a concave surface is attached. The boundary part becomes smooth, and the part that is difficult to be irradiated with the high-speed atomic beam can be reduced. This reduces the difference between the amount of cathode material removed by sputtering and the amount deposited on the cathode material by redeposition, suppressing the accumulation of particles resulting from sputtering, and further suppressing the release of large particle deposits. can do.

[接合基板の製造方法]
次に、本発明の一実施形態にかかる接合基板の製造方法について図12を参照して説明する。図12(A)は、第1の半導体基板710、第2の半導体基板720の接合対象面711,721に高速原子ビーム510を照射する接合装置600の様子を示す模式図である。また、図12(B)は、照射工程後の、第1の半導体基板710’および第2の半導体基板720’を模式的に示す断面図である。また、図12(C)は、接触工程後に得られた積層体700を模式的に示す断面図である。
[Method for manufacturing bonded substrate]
Next, a method for manufacturing a bonded substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12. FIG. 12A is a schematic diagram showing a bonding apparatus 600 that irradiates surfaces 711 and 721 to be bonded of a first semiconductor substrate 710 and a second semiconductor substrate 720 with a high-speed atomic beam 510. Further, FIG. 12(B) is a cross-sectional view schematically showing the first semiconductor substrate 710' and the second semiconductor substrate 720' after the irradiation process. Moreover, FIG. 12(C) is a cross-sectional view schematically showing the laminate 700 obtained after the contact process.

本実施形態の接合基板の製造方法は、第1の半導体基板710と、第2の半導体基板720とが積層した接合基板を製造する方法であって、前述した実施形態の高速原子ビーム線源500を用いて、第1の半導体基板710の接合対象面711と、第2の半導体基板720の接合対象面721に、高速原子ビーム510を真空中で照射する照射工程と、高速原子ビーム510が照射された、第1の半導体基板710’の接合対象面711と第2の半導体基板720’の接合対象面721とを接触させて、接合界面730を有する積層体700を得る接触工程と、を備える。また、本実施形態の接合基板の製造方法は、接合工程で得られた積層体700を熱処理して接合基板を得る熱処理工程をさらに備えていてもよい。 The method of manufacturing a bonded substrate of this embodiment is a method of manufacturing a bonded substrate in which a first semiconductor substrate 710 and a second semiconductor substrate 720 are stacked, and includes the method of manufacturing a bonded substrate in which a first semiconductor substrate 710 and a second semiconductor substrate 720 are stacked. An irradiation step of irradiating the surface 711 of the first semiconductor substrate 710 to be bonded and the surface 721 of the second semiconductor substrate 720 to be bonded with a high-speed atomic beam 510 in a vacuum, and irradiation with the high-speed atomic beam 510 using contacting the bonding target surface 711 of the first semiconductor substrate 710' and the bonding target surface 721 of the second semiconductor substrate 720' to obtain a laminate 700 having a bonding interface 730. . Further, the method for manufacturing a bonded substrate according to the present embodiment may further include a heat treatment step of heat-treating the laminate 700 obtained in the bonding step to obtain a bonded substrate.

接合装置600は、筐体と、2つの高速原子ビーム線源500と、筐体内を真空にする真空ポンプ(不図示)と、第1の半導体基板710と第2の半導体基板720を保持するとともに、製造の各工程において第1の半導体基板710と第2の半導体基板720を所定の位置に移動させる保持手段(不図示)と、を備える。2つの高速原子ビーム線源500は、図12に示すように、第1の半導体基板710の接合対象面711、第2の半導体基板720の接合対象面721に高速原子ビーム510を照射するように設置されている。なお、本実施形態においては、第1の半導体基板710、第2の半導体基板720それぞれに高速原子ビーム510を照射する実施形態を示したが、高速原子ビーム510の照射は第1の半導体基板710、第2の半導体基板720の少なくとも一方に照射すればよい。 The bonding apparatus 600 holds a housing, two high-speed atomic beam sources 500, a vacuum pump (not shown) that evacuates the inside of the housing, a first semiconductor substrate 710, and a second semiconductor substrate 720. , a holding means (not shown) for moving the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 to predetermined positions in each manufacturing process. As shown in FIG. 12, the two high-speed atomic beam sources 500 irradiate a high-speed atomic beam 510 onto a surface to be bonded 711 of a first semiconductor substrate 710 and a surface to be bonded 721 of a second semiconductor substrate 720. is set up. In this embodiment, the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 are each irradiated with the fast atomic beam 510. , at least one of the second semiconductor substrates 720 may be irradiated.

具体的な手順について、図12を参照して説明する。第1の半導体基板710の接合対象面711と、第2の半導体基板720の接合対象面721とが相対するように、第1の半導体基板710と第2の半導体基板720を接合装置600内に設置し、筐体の内部を真空引きして、例えば10-4Pa以下程度の真空状態にしておく。 The specific procedure will be explained with reference to FIG. 12. The first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 are placed in the bonding apparatus 600 so that the surface to be bonded 711 of the first semiconductor substrate 710 and the surface 721 to be bonded of the second semiconductor substrate 720 face each other. The inside of the housing is evacuated to a vacuum state of, for example, 10 −4 Pa or less.

まず、照射工程を行う。照射工程は、図12(A)に示すように、高速原子ビーム線源500から高速原子ビーム510を第1の半導体基板710の接合対象面711と、第2の半導体基板720の接合対象面721とに照射する工程である。これにより、接合対象面711,721が活性化された、第1の半導体基板710’と第2の半導体基板720’が得られる。 First, an irradiation process is performed. In the irradiation step, as shown in FIG. 12A, a fast atomic beam 510 is applied from a fast atomic beam source 500 to a surface 711 of the first semiconductor substrate 710 to be bonded and a surface 721 of the second semiconductor substrate 720 to be bonded. This is the process of irradiating the As a result, a first semiconductor substrate 710' and a second semiconductor substrate 720' with activated surfaces 711 and 721 to be bonded are obtained.

接合対象面711,721の活性化とは、第1の半導体基板710、第2の半導体基板720の接合対象面711,721にある酸素、水素、ヒドロキシル基(OH基)等の界面終端成分、酸化膜を除去して、ダングリングボンドを形成することを指す。 Activation of the surfaces 711 and 721 to be bonded refers to interface termination components such as oxygen, hydrogen, and hydroxyl groups (OH groups) on the surfaces 711 and 721 to be bonded of the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720; This refers to removing the oxide film and forming dangling bonds.

次に、接触工程を行う。図12(B)に示すように、接合対象面711,721が近づく方向(図12(B)の矢印方向)に、接合対象面711,721が接するまで、第1の半導体基板710’、第2の半導体基板720’を移動させる。筐体600内部を所定圧力(例えば、100kgf(0.98kN))、に加圧する。所定時間(例えば、3分間)保持して、第1の半導体基板710’と第2の半導体基板720’とを接合させる。以上により接触工程が終了し、接合界面730を有する、積層体700(図12(C))が得られる。 Next, a contact step is performed. As shown in FIG. 12(B), the first semiconductor substrate 710', the first semiconductor substrate 710', and the The second semiconductor substrate 720' is moved. The inside of the casing 600 is pressurized to a predetermined pressure (for example, 100 kgf (0.98 kN)). The first semiconductor substrate 710' and the second semiconductor substrate 720' are bonded by holding for a predetermined time (for example, 3 minutes). The contacting step is thus completed, and a laminate 700 (FIG. 12C) having a bonding interface 730 is obtained.

次に、熱処理工程を行う。接合装置600の筐体内部を例えば、300℃程度として、得られた積層体700を熱処理することにより、第1の半導体基板710と第2の半導体基板720との接合基板が得られる。 Next, a heat treatment step is performed. A bonded substrate of the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 is obtained by heat-treating the obtained laminate 700 by setting the inside of the casing of the bonding device 600 to about 300° C., for example.

本実施形態の接合基板の製造方法において、第1の半導体基板710および第2の半導体基板720は、それぞれ、3C-SiC単結晶基板、4H-SiC単結晶基板、6H-SiC単結晶基板、SiC多結晶基板のうちのいずれかとすることができる。 In the method for manufacturing a bonded substrate of this embodiment, the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 are respectively a 3C-SiC single crystal substrate, a 4H-SiC single crystal substrate, a 6H-SiC single crystal substrate, and a SiC It can be any of the polycrystalline substrates.

また、高速原子ビーム510は、アルゴン、ネオン、キセノンのいずれかを含むものとすることができる。 Furthermore, the high-speed atomic beam 510 can contain any one of argon, neon, and xenon.

本実施形態の接合基板の製造方法によれば、陰極100を備える高速原子ビーム線源500を用いて第1の半導体基板710、第2の半導体基板720の接合対象面711,721を照射することから、高速原子ビーム線源500からのパーティクル堆積物の放出が抑制され、接合対象面711,721にパーティクルが付着することを抑制することができる。これにより、第1の半導体基板710、第2の半導体基板720同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して歩留まりを改善することにより、接合基板の製造効率を高めることができる。 According to the method for manufacturing a bonded substrate of the present embodiment, the surfaces 711 and 721 to be bonded of the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 are irradiated using the fast atomic beam source 500 including the cathode 100. Therefore, emission of particle deposits from the high-speed atomic beam source 500 is suppressed, and adhesion of particles to the surfaces 711 and 721 to be welded can be suppressed. Thereby, the production efficiency of the bonded substrate can be increased by suppressing the occurrence of bonding inhibition when bonding the first semiconductor substrate 710 and the second semiconductor substrate 720 and improving the yield.

[陰極の再生方法]
次に、本発明の一実施形態にかかる陰極の再生方法について図13を参照して説明する。図13においては、高速原子ビーム線源500の陰極100を例示して説明する。
[Cathode regeneration method]
Next, a cathode regeneration method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13. In FIG. 13, the cathode 100 of the fast atomic beam source 500 will be explained as an example.

本実施形態の陰極の再生方法は、前述した実施形態の陰極100を再生する目的に適用されるものである。本実施形態の陰極の再生方法は、高速原子ビーム線源500に使用後の陰極100’を構成する陰極部材のブロック体貼付領域から、ブロック体300’を除去するブロック体除去工程(S1)と、ブロック体300’を除去した陰極部材のブロック体貼付領域に新しいブロック体300を貼り付ける貼付工程(S2)と、を含む。 The cathode regeneration method of this embodiment is applied to the purpose of regenerating the cathode 100 of the embodiment described above. The cathode regeneration method of the present embodiment includes a block body removal step (S1) of removing the block body 300' from the block body attachment area of the cathode member that constitutes the cathode 100' after being used in the fast atomic beam source 500. , a pasting step (S2) of pasting a new block body 300 on the block body pasting area of the cathode member from which the block body 300' has been removed.

具体的な手順について、図13を参照して説明する。はじめに、一定時間使用後の高速原子ビーム線源500から陽極200を取り外しておく。まず、粘着材除去工程(S1)において、陰極100’から、ブロック体300’(本実施形態においては、第1ブロック体301’,第2ブロック体302’,第3ブロック体303’,第4ブロック体304’)を除去して、粘着材が除去された陰極部材を得る。次に、貼付工程(S2)において、所定の形状の新しいブロック体300(本実施形態においては、第1ブロック体301,第2ブロック体302,第3ブロック体303,第4ブロック体304)を陰極部材のブロック体貼付領域に再度貼り付ける。なお、ブロック体300’を除去することにより粘着材400の粘着力が低下するため、粘着材400も除去して、新しいブロック体300を貼り付けるときには、粘着材400も新しいものを用いることが好ましい。 The specific procedure will be explained with reference to FIG. 13. First, the anode 200 is removed from the high-speed atomic beam source 500 after being used for a certain period of time. First, in the adhesive removal step (S1), from the cathode 100', the block body 300' (in this embodiment, the first block body 301', the second block body 302', the third block body 303', the fourth The block body 304') is removed to obtain a cathode member from which the adhesive has been removed. Next, in the pasting step (S2), new block bodies 300 (in this embodiment, the first block body 301, the second block body 302, the third block body 303, and the fourth block body 304) having a predetermined shape are attached. Paste it again on the block body pasting area of the cathode member. Note that since the adhesive strength of the adhesive material 400 is reduced by removing the block body 300', when the adhesive material 400 is also removed and a new block body 300 is pasted, it is preferable to use a new adhesive material 400 as well. .

以上のようにして、一定時間使用後の陰極を再生して、再生された陰極100を得ることができる。 In the manner described above, a cathode that has been used for a certain period of time can be regenerated to obtain a regenerated cathode 100.

本実施形態の陰極100においては、従来の陰極に比べてパーティクルの堆積が抑制されるが、一定時間以上使用した後の陰極100には、ブロック体貼付領域にパーティクルが堆積していることが考えられ、堆積したパーティクルが脱落して高速原子ビーム線源500の外に放出される可能性がある。そこで、本実施形態の陰極の再生方法であれば、一定時間使用後の陰極100にパーティクルが堆積していたとしても、陰極100を簡便な工程によって、再度パーティクル堆積物の放出を十分に抑制することができる状態に再生することができる。よって、高速原子ビーム線源500からのパーティクル堆積物の放出を抑制して接合基板の製造効率を高めるとともに、パーティクルの堆積にともなって陰極部材を丸ごと交換しなくてもよくなり、陰極の高寿命化を図ることができる。 In the cathode 100 of this embodiment, particle accumulation is suppressed compared to conventional cathodes, but it is thought that particles may accumulate in the block body attachment area of the cathode 100 after being used for a certain period of time or more. There is a possibility that the deposited particles may fall off and be emitted to the outside of the high-speed atomic beam source 500. Therefore, with the cathode regeneration method of the present embodiment, even if particles are deposited on the cathode 100 after being used for a certain period of time, the cathode 100 can be removed through a simple process to sufficiently suppress the release of particle deposits again. It can be regenerated in a state where it can be played. Therefore, the emission of particle deposits from the high-speed atomic beam source 500 is suppressed to improve the production efficiency of bonded substrates, and the cathode member does not have to be replaced in its entirety due to particle deposits, thereby extending the life of the cathode. It is possible to aim for

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の工程等を含み、前述した実施形態の変形等も本発明に含まれる。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes other steps that can achieve the object of the present invention, and variations of the embodiments described above are also included in the present invention.

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 In addition, the best configuration, method, etc. for carrying out the present invention have been disclosed in the above description, but the present invention is not limited thereto. That is, although the present invention has been specifically described mainly with respect to specific embodiments, there may be changes in shape, material, quantity, Various modifications can be made by those skilled in the art in other detailed configurations. Therefore, the descriptions in which the shapes, materials, etc. disclosed above are limited are provided as examples to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. Descriptions of names of members that exclude some or all of the limitations such as these are included in the present invention.

以下、本発明の実施例および比較例によって、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されることはない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples and Comparative Examples of the present invention, but the present invention is not limited to these Examples in any way.

[実施例1]
陰極として、前述した実施形態の陰極100(図3)を用いた。すなわち、陰極は、幅56mm、高さ102mm、奥行き64mm、とし、陰極部材の厚さは3.2mmとした。また、陰極部材およびブロック体は、グラファイト製とし、図3に記載の寸法のブロック体300を貼り付けた。粘着材は、粘着力が、陰極部材に貼り付ける面、陰極内部に露出する面ともに10N/25mmで、厚さが100μmのものを用いて、ブロック体300と陰極部材の接触面全体に粘着材を貼り付けた。実施例1の陰極100においては、ブロック体の体積割合(%)(ブロック体の体積/陰極内部の体積×100(%))は3.3%であった。また、図4(A),図4(B)に示した対角線の長さW0に対するブロック体300同士(第1ブロック体301同士または第2ブロック体302同士)の最短距離W(W1またはW2)の比(W/W0)は、0.73~0.92であった。また、また、図5(A),図5(B)に示した対角線の長さL0に対するブロック体300同士(第1ブロック体301同士または第3ブロック体303の同士)の最短距離L(L1またはL2)の比(L/L0)は、0.81~0.94であった。また、また、図6(A),図6(B)に示した対角線の長さH0に対するブロック体300同士(第1ブロック体301同士または第4ブロック体304同士)の最短距離H(H1またはH2)の比(H/H0)は、0.79~0.94であった。
[Example 1]
As the cathode, the cathode 100 (FIG. 3) of the embodiment described above was used. That is, the cathode had a width of 56 mm, a height of 102 mm, and a depth of 64 mm, and the thickness of the cathode member was 3.2 mm. Further, the cathode member and the block body were made of graphite, and a block body 300 having the dimensions shown in FIG. 3 was attached. The adhesive material has an adhesive force of 10 N/25 mm on both the surface to be attached to the cathode member and the surface exposed inside the cathode, and a thickness of 100 μm.The adhesive material is applied to the entire contact surface between the block body 300 and the cathode member. pasted. In the cathode 100 of Example 1, the volume ratio (%) of the block body (volume of the block body/volume inside the cathode×100 (%)) was 3.3%. Also, the shortest distance W (W1 or W2) between the block bodies 300 (first block bodies 301 or second block bodies 302) with respect to the length W0 of the diagonal shown in FIGS. 4(A) and 4(B) The ratio (W/W0) was 0.73 to 0.92. Furthermore, the shortest distance L (L1 or L2) ratio (L/L0) was 0.81 to 0.94. Furthermore, the shortest distance H (H1 or The ratio of H2) (H/H0) was 0.79 to 0.94.

また、陽極200として、直径10mm、長さ100mmの円柱状でグラファイト製の陽極を2本用いた。図3、4に示すように、2本の陽極200は、絶縁部材を介して、陰極100の奥行き方向の真ん中の位置(側面130,140からそれぞれ32mmの位置)において、2本の陽極200の中心軸間距離が36mmとなるように、互いに離隔して底面110と上面120に固定した。 Further, as the anodes 200, two cylindrical graphite anodes each having a diameter of 10 mm and a length of 100 mm were used. As shown in FIGS. 3 and 4, the two anodes 200 are connected to each other at the middle position in the depth direction of the cathode 100 (positions 32 mm from the side surfaces 130 and 140, respectively) through an insulating member. They were fixed to the bottom surface 110 and the top surface 120 at a distance from each other so that the distance between the center axes was 36 mm.

不活性ガスは、アルゴン(Ar)ガスを不活性ガス導入口から陰極100内に導入した。高速原子ビーム線源500からの高速原子ビーム照射の加速電圧は1kVとし、照射電流が30mAになるようにArガスフローを調整して、照射を実施した。第1の半導体基板、第2の半導体基板は、直径152mm(6インチ)、厚さ625μmのシリコン基板を用いた。 As the inert gas, argon (Ar) gas was introduced into the cathode 100 from an inert gas inlet. The acceleration voltage for high-speed atomic beam irradiation from the high-speed atomic beam source 500 was 1 kV, and the Ar gas flow was adjusted so that the irradiation current was 30 mA. As the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate, silicon substrates having a diameter of 152 mm (6 inches) and a thickness of 625 μm were used.

上記照射条件にて、まず高速原子ビーム線源500の設置初期状態にて、シリコン基板上に300秒ビーム照射した後、シリコン基板上のパーティクル数を計測した。このパーティクル数を「初期パーティクル数」とした。なお、パーティクル数はパーティクルカウンタ(型式WM-7S、TOPCON社製)を使用し、エッジエクスクルージョン5mm、最小パーティクル検出サイズ0.15μmの条件にて実施した。 Under the above irradiation conditions, the silicon substrate was first irradiated with the beam for 300 seconds in the initial installation state of the fast atomic beam source 500, and then the number of particles on the silicon substrate was counted. This number of particles was defined as the "initial number of particles." The number of particles was measured using a particle counter (model WM-7S, manufactured by TOPCON) under conditions of an edge exclusion of 5 mm and a minimum particle detection size of 0.15 μm.

また、ブロック体を陰極に貼り付けることにより、高速原子ビームの放出効率が低下して、半導体基板の接合対象面における表面汚染や酸化膜の除去効率が低下することが予想された。そのため、接合対象面における表面汚染や酸化膜の除去効率を評価するために、接合基板の製造に用いる半導体基板に替えて、膜厚既知のシリコン熱酸化膜を用いて、高速原子ビームを照射前後の膜厚を計測した。高速原子ビームを照射後にシリコン熱酸化膜の膜厚が小さくなっていれば、その高速原子ビーム線源を用いて半導体基板の接合対象面の表面処理を行った場合に、表面汚染や酸化膜を除去することが可能であるとみなすことができる。なお、膜厚測定は大日本スクリーン社製の光干渉式膜厚測定装置(ラムダエース)を用いて実施した。 Furthermore, it was predicted that by attaching the block to the cathode, the emission efficiency of the high-speed atomic beam would be reduced, and the efficiency of removing surface contamination and oxide film on the surface of the semiconductor substrate to be bonded would be reduced. Therefore, in order to evaluate the removal efficiency of surface contamination and oxide film on the surfaces to be bonded, a silicon thermal oxide film of known thickness was used instead of the semiconductor substrate used to manufacture the bonded substrate, and a high-speed atomic beam was irradiated before and after irradiation. The film thickness was measured. If the thickness of the silicon thermal oxide film becomes smaller after irradiation with the fast atomic beam, surface contamination or oxide film formation may occur when the surface of the semiconductor substrate to be bonded is treated using the fast atomic beam source. It can be considered possible to remove it. The film thickness was measured using an optical interference film thickness measuring device (Lambda Ace) manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.

除去効率の評価は、ブロック体を用いない高速原子ビーム線源(後述の比較例1)と比較して評価し、評価基準は以下の通りとした。A、B、Cの評価結果であれば、高速原子ビーム線源を接合基板の製造に適用できるものと評価した。
A:ブロック体を用いない場合と、照射前後の膜厚変化が同等であり、除去効率は同等である。
B:ブロック体を用いない場合に比べて照射後における膜厚の減少がやや少なく、除去効率の若干の低下が見られるが、製造効率への影響はほぼない程度である。
C:ブロック体を用いない場合に比べて照射後における膜厚の減少が少なく、除去効率の低下が見られるが、表面処理時間の増加による製造効率への影響は少ないと見なせる程度である。
D:除去効率の低下が大きく、表面処理時間が長くなりすぎて、製造効率への影響は許容できない程度である。
The removal efficiency was evaluated by comparing it with a high-speed atomic beam source that does not use a block body (Comparative Example 1, which will be described later), and the evaluation criteria were as follows. If the evaluation results were A, B, or C, it was evaluated that the high-speed atomic beam source could be applied to the production of bonded substrates.
A: The film thickness change before and after irradiation is the same as when no block body is used, and the removal efficiency is the same.
B: The decrease in film thickness after irradiation is slightly smaller than in the case where no block is used, and a slight decrease in removal efficiency is observed, but there is almost no effect on manufacturing efficiency.
C: Compared to the case where no block body is used, the film thickness decreases less after irradiation and the removal efficiency decreases, but the increase in surface treatment time can be considered to have little effect on manufacturing efficiency.
D: The removal efficiency is greatly reduced, the surface treatment time is too long, and the impact on manufacturing efficiency is unacceptable.

次に、30分ずつ断続的に照射と休止を繰り返して、積算使用時間(照射時間のみの積算値)が20時間になるまで照射を実施した後、未使用の第1の半導体基板および第2の半導体基板を設置して、高速原子ビームを300秒間照射した。300秒照射後の第1の半導体基板上のパーティクル数を計測し、これを「20時間使用後におけるパーティクル数」とした。そして、初期状態からのパーティクル数の増加比率(初期パーティクル数/20時間使用後におけるパーティクル数)を算出した。この増加比率が10倍以下であった場合に、パーティクル堆積物の放出が十分抑制され、接合に大きな不具合の発生が極めて低くなると評価した。実施例1の照射試験の結果、パーティクル数の増加比率は2倍であった。また、300秒照射前後の膜厚を計測して、除去効率を評価したところ、ブロック体を用いない場合と同等(評価A)であった。以上の結果を表1に示した。 Next, the irradiation was repeated intermittently for 30 minutes and paused until the cumulative usage time (integrated value of irradiation time only) reached 20 hours, and then the unused first semiconductor substrate and the second A semiconductor substrate was placed and irradiated with a high-speed atomic beam for 300 seconds. The number of particles on the first semiconductor substrate after irradiation for 300 seconds was measured, and this was defined as the "number of particles after 20 hours of use." Then, the increase ratio of the number of particles from the initial state (initial number of particles/number of particles after 20 hours of use) was calculated. It was evaluated that when this increase ratio was 10 times or less, the release of particle deposits was sufficiently suppressed and the occurrence of major defects in bonding was extremely low. As a result of the irradiation test in Example 1, the rate of increase in the number of particles was doubled. Furthermore, when the removal efficiency was evaluated by measuring the film thickness before and after irradiation for 300 seconds, it was found to be equivalent to the case where no block body was used (evaluation A). The above results are shown in Table 1.

さらに、20時間使用後の高速原子ビーム線源を用いて照射工程を行った第1の半導体基板、第2の半導体基板を用いて、接触工程、熱処理工程を行い、接合基板を製造した。その結果、接合阻害は発生せず、正常に接合した接合基板が得られた。 Furthermore, a contact process and a heat treatment process were performed using the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate, which had been subjected to an irradiation process using a high-speed atomic beam source after being used for 20 hours, to produce a bonded substrate. As a result, no bonding inhibition occurred, and a bonded substrate was obtained that was normally bonded.

[実施例2]
次に、実施例2を行った。高速原子ビーム線源として、陰極の角に、三角錐状のブロック体305を有するブロック体300Bを貼り付けた高速原子ビーム線源500B(図7)を用いた。また、ブロック体の体積割合は1.0%、W/W0は、0.76~1.0、L/L0は、0.83~1.0、H/H0は、0.82~1.0であった。陰極以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は8.9倍であった。除去効率を評価したところ、ブロック体を用いない場合と同等(評価A)であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害は発生せず、正常に接合した接合基板が得られた。
[Example 2]
Next, Example 2 was conducted. As a fast atomic beam source, a fast atomic beam source 500B (FIG. 7) in which a block body 300B having a triangular pyramidal block body 305 was attached to the corner of the cathode was used. Further, the volume ratio of the block body is 1.0%, W/W0 is 0.76 to 1.0, L/L0 is 0.83 to 1.0, and H/H0 is 0.82 to 1.0. It was 0. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1 except for the cathode. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 8.9 times. When the removal efficiency was evaluated, it was equivalent to the case without using the block body (evaluation A). Furthermore, as a result of manufacturing the bonded substrate, no bonding inhibition occurred and a bonded substrate was obtained that was normally bonded.

[実施例3]
次に、実施例3を行った。高速原子ビーム線源として、陰極の角と辺に、ブロック体300Cを貼り付けた高速原子ビーム線源500C(図8)を用いた。ブロック体300Cは、辺に貼り付けられた三角柱状のブロック体307,308,309と、ブロック体307,308,309の三角形の面に合うように、三角錐の4つの頂点を切断したブロック体306とを有する。また、ブロック体の体積割合は9.6%、W/W0は、0.58~0.86、L/L0は、0.70~0.90、H/H0は、0.68~0.90であった。陰極以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は2.9倍であった。除去効率を評価したところ、除去効率の若干の低下が見られるが、製造効率への影響はほぼない程度(評価B)であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害は発生せず、正常に接合した接合基板が得られた。
[Example 3]
Next, Example 3 was conducted. As a high-speed atomic beam source, a high-speed atomic beam source 500C (FIG. 8) in which block bodies 300C were attached to the corners and sides of the cathode was used. The block body 300C includes triangular prism-shaped blocks 307, 308, and 309 attached to the sides, and a block body in which the four vertices of a triangular pyramid are cut to fit the triangular faces of the block bodies 307, 308, and 309. 306. Further, the volume ratio of the block body is 9.6%, W/W0 is 0.58-0.86, L/L0 is 0.70-0.90, and H/H0 is 0.68-0. It was 90. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1 except for the cathode. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 2.9 times. When the removal efficiency was evaluated, a slight decrease in removal efficiency was observed, but there was almost no effect on manufacturing efficiency (evaluation B). Furthermore, as a result of manufacturing the bonded substrate, no bonding inhibition occurred and a bonded substrate was obtained that was normally bonded.

[実施例4]
次に、実施例4を行った。高速原子ビーム線源として、陰極の角と辺に、ブロック体300Dを貼り付けた高速原子ビーム線源500D(図9)を用いた。ブロック体300Dは、辺に貼り付けられた三角柱状のブロック体311,312,313と、ブロック体311,312,313の三角形の面に合うように、三角錐の4つの頂点を切断したブロック体310とを有する。また、ブロック体の体積割合は14.6%、W/W0は、0.46~0.86、L/L0は、0.61~0.90、H/H0は、0.59~0.90であった。陰極以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は1.9倍であった。除去効率を評価したところ、除去効率の低下が見られるが、表面処理時間の増加による製造効率への影響は少ないと見なせる程度(評価C)であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害は発生せず、正常に接合した接合基板が得られた。
[Example 4]
Next, Example 4 was conducted. As a high-speed atomic beam source, a high-speed atomic beam source 500D (FIG. 9) in which block bodies 300D were attached to the corners and sides of the cathode was used. The block body 300D includes triangular prism-shaped blocks 311, 312, and 313 attached to the sides, and a block body in which the four vertices of a triangular pyramid are cut to fit the triangular surfaces of the block bodies 311, 312, and 313. 310. Further, the volume ratio of the block body is 14.6%, W/W0 is 0.46-0.86, L/L0 is 0.61-0.90, and H/H0 is 0.59-0. It was 90. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1 except for the cathode. As a result of calculating the increase ratio of the number of particles from the initial state, the increase ratio was 1.9 times. When the removal efficiency was evaluated, a decrease in removal efficiency was observed, but the effect on manufacturing efficiency due to the increase in surface treatment time was considered to be small (evaluation C). Furthermore, as a result of manufacturing the bonded substrate, no bonding inhibition occurred and a bonded substrate was obtained that was normally bonded.

[比較例1]
次に、比較例1を行った。高速原子ビーム線源として、陰極にブロック体を貼り付けない高速原子ビーム線源を用いたこと以外は、実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は20倍であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害が発生し、得られた接合基板において破折箇所が確認された。
[Comparative example 1]
Next, Comparative Example 1 was conducted. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1, except that a high-speed atomic beam source without a block attached to the cathode was used as the high-speed atomic beam source. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 20 times. Further, as a result of manufacturing the bonded substrate, bonding inhibition occurred, and fractured portions were observed in the obtained bonded substrate.

[比較例2]
次に、比較例2を行った。高速原子ビーム線源として、陰極の角にブロック体300Eを貼り付けた高速原子ビーム線源500E(図10)を用いた。ブロック体300Eは、三角錐状のブロック体314を有する。また、ブロック体の体積割合は0.4%、W/W0は、0.83~1.0、L/L0は、0.88~1.0、H/H0は、0.87~1.0であった。陰極以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は12倍であった。除去効率を評価したところ、ブロック体を用いない場合と同等(評価A)であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害が発生し、得られた接合基板において破折箇所が確認された。
[Comparative example 2]
Next, Comparative Example 2 was conducted. As a fast atomic beam source, a fast atomic beam source 500E (FIG. 10) having a block 300E attached to the corner of the cathode was used. The block body 300E has a triangular pyramid-shaped block body 314. Further, the volume ratio of the block body is 0.4%, W/W0 is 0.83 to 1.0, L/L0 is 0.88 to 1.0, and H/H0 is 0.87 to 1.0. It was 0. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1 except for the cathode. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 12 times. When the removal efficiency was evaluated, it was equivalent to the case without using the block body (evaluation A). Further, as a result of manufacturing the bonded substrate, bonding inhibition occurred, and fractured portions were observed in the obtained bonded substrate.

[比較例3]
次に、比較例3を行った。高速原子ビーム線源として、陰極にブロック体300Fを貼り付けた高速原子ビーム線源500F(図11)を用いた。ブロック体300Fは、三角錐状のブロックの頂点のうち2つの頂点を切断したブロック体315を有する。また、ブロック体の体積割合は23.2%、W/W0は、0.32~1.0、L/L0は、0.54~0.84、H/H0は、0.49~0.90であった。陰極以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。初期状態からのパーティクル数の増加比率を算出した結果、増加比率は1.9倍であった。除去効率を評価したところ、除去効率の低下が大きく、表面処理時間が長くなりすぎて、製造効率への影響は許容できない程度(評価D)であった。また、接合基板を製造した結果、接合阻害は発生せず、正常に接合した接合基板が得られた。しかしながら、除去効率の低下が著しいため、接合基板への製造に適用することは難しいと評価した。
[Comparative example 3]
Next, Comparative Example 3 was conducted. As a fast atomic beam source, a fast atomic beam source 500F (FIG. 11) in which a block body 300F was attached to the cathode was used. The block body 300F has a block body 315 obtained by cutting two of the vertices of a triangular pyramidal block. Further, the volume ratio of the block body is 23.2%, W/W0 is 0.32-1.0, L/L0 is 0.54-0.84, and H/H0 is 0.49-0. It was 90. An irradiation test was conducted in the same manner as in Example 1 except for the cathode. As a result of calculating the increase ratio of the number of particles from the initial state, the increase ratio was 1.9 times. When the removal efficiency was evaluated, the reduction in removal efficiency was large, the surface treatment time became too long, and the impact on manufacturing efficiency was at an unacceptable level (rating D). Furthermore, as a result of manufacturing the bonded substrate, no bonding inhibition occurred and a bonded substrate was obtained that was normally bonded. However, since the removal efficiency was significantly reduced, it was evaluated that it would be difficult to apply it to the production of bonded substrates.

本発明の例示的態様である実施例1~実施例4において、陰極部材における、スパッタリング現象により生じたパーティクルが堆積しやすい領域にブロック体を貼り付けることにより、パーティクル堆積物の放出が抑制され、高速原子ビームが照射された半導体基板の接合対象面上にパーティクルが付着することが抑制されたことが示された。また、パーティクル数の増加比率が10倍以下となり、パーティクル堆積物の放出が十分に抑制され、半導体基板同士を接合するときに接合阻害が発生することを抑制して、接合基板の製造効率を高めることができることが示された。また、実施例1~実施例4のように、ブロック体の体積割合が1%~15%の範囲であれば、パーティクル堆積物の放出を抑制し、かつ、半導体基板の接合対象面における表面汚染や酸化膜の除去効率を低下させることなく、高速原子ビーム線源を接合基板の製造に適用できることが示された。 In Examples 1 to 4, which are exemplary embodiments of the present invention, the release of particle deposits is suppressed by attaching a block body to a region of the cathode member where particles generated by a sputtering phenomenon tend to accumulate. It was shown that the adhesion of particles on the surface to be bonded of the semiconductor substrates irradiated with the high-speed atomic beam was suppressed. In addition, the increase rate of the number of particles is 10 times or less, the release of particle deposits is sufficiently suppressed, and the occurrence of bonding inhibition when bonding semiconductor substrates is suppressed, increasing the manufacturing efficiency of bonded substrates. It has been shown that it is possible. Further, as in Examples 1 to 4, if the volume ratio of the block body is in the range of 1% to 15%, emission of particle deposits can be suppressed and surface contamination on the surface of the semiconductor substrate to be bonded can be suppressed. It was shown that the fast atomic beam source can be applied to the manufacturing of bonded substrates without reducing the removal efficiency of the oxide film or oxide film.

100 陰極
101 粒子線放出口
102 不活性ガス導入口
103 陰極部材
103a 隅角部
103b 辺
110 底面
120 上面
130 側面
140 側面
150 側面
160 側面
200 陽極
300 ブロック体
301A1 露出面
400 粘着材
500 高速原子ビーム線源
700 接合基板
710 第1の半導体基板
720 第2の半導体基板
711,721 接合対象面
100 Cathode 101 Particle beam discharge port 102 Inert gas inlet 103 Cathode member 103a Corner portion 103b Side 110 Bottom surface 120 Top surface 130 Side surface 140 Side surface 150 Side surface 160 Side surface 200 Anode 300 Block body 301A1 Exposed surface 400 Adhesive material 500 High-speed atomic beam ray Source 700 Bonding substrate 710 First semiconductor substrate 720 Second semiconductor substrate 711, 721 Surface to be bonded

Claims (15)

高速原子ビーム線源の陰極であって、
前記陰極は、6つの内面を有し、内部が中空の箱状であり、
6つの前記内面として、底面と、前記底面と対向し、かつ、前記底面に平行な上面と、前記底面と前記上面とをつなぐ4つの側面と、を備えるとともに、6つの前記内面は、6枚の平板状の陰極部材から構成され、
4つの前記側面は、対向する前記側面同士が互いに平行であり、
4つの前記側面のうち、対向する2組の前記側面の1組において、一方には、前記陰極内に不活性ガスを導入する不活性ガス導入口が設けられ、他方には、前記陰極の外部に高速原子ビームを放出する粒子線放出口が設けられており、
前記陰極部材は、4つの隅角部と、前記隅角部をつなぐ4つの辺で輪郭が構成された形状であり、
前記陰極の前記内面を構成する前記陰極部材の平面において、ブロック体が粘着材を介して貼り付けられたブロック体貼付領域を有し、
前記ブロック体貼付領域は、前記高速原子ビーム線源の使用により発生するスパッタリングによる前記陰極部材の除去量よりも、前記スパッタリングにより発生したスパッタ塵の再付着量の方が大きい領域であり、
前記ブロック体の体積は、前記陰極の前記内部の体積に対して、体積割合1%~15%である、陰極。
A cathode of a fast atomic beam source,
The cathode has a box shape with six inner surfaces and is hollow inside,
The six inner surfaces include a bottom surface, a top surface facing the bottom surface and parallel to the bottom surface, and four side surfaces connecting the bottom surface and the top surface. It is composed of a flat cathode member of
The four side surfaces are opposite to each other and are parallel to each other,
Of the four side surfaces, one of the two pairs of opposing side surfaces is provided with an inert gas inlet for introducing an inert gas into the cathode, and the other is provided with an inert gas inlet for introducing an inert gas into the cathode. is equipped with a particle beam emission port that emits a high-speed atomic beam.
The cathode member has a shape whose outline is composed of four corner parts and four sides connecting the corner parts,
In the plane of the cathode member constituting the inner surface of the cathode, the block body has a block body attachment area where the block body is attached via an adhesive material,
The block body pasting area is an area where the amount of re-deposition of sputtered dust generated by the sputtering is larger than the amount of the cathode member removed by sputtering generated by using the high-speed atomic beam source,
The cathode, wherein the volume of the block body is 1% to 15% by volume of the internal volume of the cathode.
前記ブロック体貼付領域が、前記隅角部を含む、請求項1に記載の陰極。 The cathode according to claim 1, wherein the block body attachment area includes the corner portion. 前記ブロック体貼付領域が、前記辺をさらに含む、請求項2に記載の陰極。 The cathode according to claim 2, wherein the block attachment area further includes the side. 前記上面において、
前記上面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第1対角線の長さW0に対する、前記第1対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離W1の比(W1/W0)が、0.4以上である、請求項2または3に記載の陰極。
On the upper surface,
The ratio of the shortest distance W1 between the block bodies provided at the two corner parts connected by the first diagonal line to the length W0 of a first diagonal line that is a diagonal line connecting the two corner parts of the upper surface. The cathode according to claim 2 or 3, wherein (W1/W0) is 0.4 or more.
前記不活性ガス導入口および前記粒子線放出口が設けられていない前記側面において、
当該側面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第2対角線の長さL0に対する、前記第2対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離L1の比(L1/L0)が、0.5以上である、請求項2~4のいずれか1項に記載の陰極。
In the side surface where the inert gas inlet and the particle beam outlet are not provided,
The ratio of the shortest distance L1 between the block bodies provided at the two corner parts connected by the second diagonal line to the length L0 of a second diagonal line that is a diagonal line connecting the two corner parts of the side surface. The cathode according to any one of claims 2 to 4, wherein (L1/L0) is 0.5 or more.
前記不活性ガス導入口が設けられた前記側面において、
当該側面の2つの前記隅角部をつなぐ対角線である第3対角線の長さH0に対する、前記第3対角線でつながれる2つの前記隅角部に設けられた前記ブロック体同士の最短距離H1の比(H1/H0)が、0.5以上である、請求項2~5のいずれか1項に記載の陰極。
In the side surface where the inert gas inlet is provided,
The ratio of the shortest distance H1 between the block bodies provided at the two corner parts connected by the third diagonal line to the length H0 of a third diagonal line that is a diagonal line connecting the two corner parts of the side surface. The cathode according to any one of claims 2 to 5, wherein (H1/H0) is 0.5 or more.
前記隅角部に設けられる前記ブロック体の露出面は、当該隅角部に向かって略半球状に凹んだ面である、請求項2~6のいずれか1項に記載の陰極。 7. The cathode according to claim 2, wherein the exposed surface of the block provided at the corner is a substantially hemispherical concave surface toward the corner. 前記ブロック体が、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかである、請求項1~7のいずれか1項に記載の陰極。 The cathode according to any one of claims 1 to 7, wherein the block body is made of graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide. 前記陰極部材が、グラファイト製、グラッシーカーボン製、シリコン製、炭化ケイ素製のいずれかである、請求項1~8のいずれか1項に記載の陰極。 The cathode according to any one of claims 1 to 8, wherein the cathode member is made of graphite, glassy carbon, silicon, or silicon carbide. 請求項1~9のいずれか1項に記載の陰極と、
前記陰極の内部に設けられた陽極と、を備える、高速原子ビーム線源。
A cathode according to any one of claims 1 to 9,
A high-speed atomic beam source, comprising: an anode provided inside the cathode.
第1の半導体基板と、第2の半導体基板とが積層した接合基板を製造する方法であって、
請求項10に記載の高速原子ビーム線源を用いて、前記第1の半導体基板の接合対象面と、前記第2の半導体基板の接合対象面に、高速原子ビームを真空中で照射する照射工程と、
前記高速原子ビームが照射された、前記第1の半導体基板の接合対象面と前記第2の半導体基板の接合対象面とを接触させて、接合界面を有する積層体を得る接触工程と、
を備える、接合基板の製造方法。
A method for manufacturing a bonded substrate in which a first semiconductor substrate and a second semiconductor substrate are stacked, the method comprising:
An irradiation step of irradiating a surface to be bonded of the first semiconductor substrate and a surface to be bonded of the second semiconductor substrate with a high-speed atomic beam in a vacuum using the high-speed atomic beam source according to claim 10. and,
a contact step of contacting the surface to be bonded of the first semiconductor substrate and the surface to be bonded of the second semiconductor substrate irradiated with the high-speed atomic beam to obtain a laminate having a bonding interface;
A method for manufacturing a bonded substrate, comprising:
前記接合工程で得られた前記積層体を熱処理して接合基板を得る熱処理工程をさらに備える、請求項11に記載の接合基板の製造方法。 The method for manufacturing a bonded substrate according to claim 11, further comprising a heat treatment step of heat-treating the laminate obtained in the bonding step to obtain a bonded substrate. 前記第1の半導体基板および前記第2の半導体基板が、それぞれ、3C-SiC単結晶基板、4H-SiC単結晶基板、6H-SiC単結晶基板、SiC多結晶基板のうちのいずれかである、請求項11または12に記載の接合基板の製造方法。 The first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate are each one of a 3C-SiC single crystal substrate, a 4H-SiC single crystal substrate, a 6H-SiC single crystal substrate, and a SiC polycrystalline substrate, The method for manufacturing a bonded substrate according to claim 11 or 12. 前記高速原子ビームが、アルゴン、ネオン、キセノンのいずれかを含む、請求項11~13のいずれか1項に記載の接合基板の製造方法。 The method for manufacturing a bonded substrate according to any one of claims 11 to 13, wherein the high-speed atomic beam contains any one of argon, neon, and xenon. 請求項1~9のいずれか1項に記載の陰極を再生する方法であって、
高速原子ビーム線源に使用後の陰極を構成する陰極部材の前記ブロック体貼付領域から、ブロック体を除去するブロック体除去工程と、
前記ブロック体を除去した前記陰極部材の前記ブロック体貼付領域に新しいブロック体を貼り付ける貼付工程と、を含む、陰極の再生方法。
A method for regenerating the cathode according to any one of claims 1 to 9, comprising:
a block body removal step of removing the block body from the block body pasting area of the cathode member constituting the cathode after being used in a high-speed atomic beam source;
A method for recycling a cathode, comprising the step of pasting a new block body on the block body pasting area of the cathode member from which the block body has been removed.
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