JP2023178891A - Cathode, high speed atomic beam source, method of manufacturing bonded substrate, and method of regenerating cathode - Google Patents
Cathode, high speed atomic beam source, method of manufacturing bonded substrate, and method of regenerating cathode Download PDFInfo
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Abstract
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
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。上述のように、このパーティクルがArガスフローに乗って陰極の開口部から外部に飛び出して基板に付着すると、接合の阻害要因となりうる。 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 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. As described above, if these particles fly out from the opening of the cathode on the Ar gas flow and adhere to the substrate, they can become a factor that inhibits bonding.
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」と称することがある。)が同時に起こっている。このようにスパッタリング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。また、高速原子ビーム線源を用いて接合対象である基板の表面を処理する場合、高速原子ビーム線源内部の真空度が表面処理の効率に影響する。よって、パーティクルの放出を抑制するとともに、高速原子ビーム線源内部の真空度が低下することを抑制することが求められる。 Furthermore, on the inner surface of the cathode of the fast atom beam source, the above-described sputtering phenomenon and the re-deposition of particles generated by the sputtering (hereinafter sometimes referred to as "re-deposition") occur simultaneously. As the thickness of the deposited layer of sputtered particles increases, it becomes easier to peel off and fall from the inner surface of the cathode, and as larger particles fly out of the high-speed atomic beam source, they are used to bond substrates together. This is a major factor in the occurrence of inhibition. Furthermore, when treating the surface of a substrate to be bonded using a high-speed atomic beam source, the degree of vacuum inside the high-speed atomic beam source affects the efficiency of surface treatment. Therefore, it is required to suppress the emission of particles and to suppress the degree of vacuum inside the fast atomic beam source from decreasing.
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の放出を抑制することができ、かつ、高速原子ビーム線源内の真空度の低下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, the present invention provides a cathode, a fast atomic beam source, and a junction that can suppress particle emission from a fast atomic beam source and suppress a decrease in the degree of vacuum within the fast atomic beam source. The present invention aims to provide a method for manufacturing a substrate and a method for regenerating a cathode.
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、前記底面と対向する上面と、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、粘着材により被覆された粘着材被覆領域を有し、前記粘着材被覆領域は、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、前記粘着材被覆領域は、前記内面全体の面積に対して、面積割合5%~80%の領域であり、前記粘着材の厚さが、500μm以下であり、前記陰極の内面側に露出した前記粘着材の表面の粘着力が、5N/25mm~15N/25mm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 four side surfaces connecting the bottom surface and the top surface, the six inner surfaces are composed of six flat cathode members, and the four side surfaces are arranged so that the opposing side surfaces are connected to each other. are parallel to each other, and among the four side surfaces, one set of the two opposing side surfaces is provided with an inert gas inlet for introducing an inert gas into the cathode, and the other side is provided with an inert gas inlet for introducing an inert gas into the cathode. A particle beam emitting port for emitting a high-speed atomic beam is provided on the outside of the cathode, and the cathode member has an outline composed of four corners and four sides connecting the corners. The cathode member has an adhesive material-covered region coated with an adhesive material on a plane of the cathode member constituting the inner surface of the cathode, and the adhesive material-covered region is generated by use of the high-speed atomic beam source. The area is a region where the amount of re-deposition of sputter dust generated by the sputtering is larger than the amount of the cathode member removed by the sputtering, and the area covered with the adhesive material has an area ratio of 5 to the area of the entire inner surface. % to 80%, the thickness of the adhesive material is 500 μm or less, and the adhesive force of the surface of the adhesive material exposed to the inner surface of the cathode is 5 N/25 mm to 15 N/25 mm.
本発明の陰極において、前記粘着材被覆領域が、前記隅角部を含んでもよい。 In the cathode of the present invention, the adhesive coated region may include the corner portion.
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粘着材被覆領域から、粘着材を除去する粘着材除去工程と、前記粘着材を除去した前記陰極部材の前記粘着剤被覆領域を新しい粘着材により被覆する被覆工程と、を含む。 The cathode recycling method of the present invention includes an adhesive removal step of removing an adhesive from the adhesive coated area of the cathode member constituting the cathode after being used in a fast atomic beam source; The method includes a coating step of coating the adhesive-coated area of the cathode member with a new adhesive.
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を抑制できる。また、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下を抑制できる。これにより、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するとともに、高速原子ビーム線源内部の真空度が低下して表面処理の効率が低下することを抑制することができることから、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 high-speed atomic beam source, it is possible to suppress the emission of particles from the high-speed atomic beam source. Thereby, it is possible to suppress particles from adhering to the surface to be bonded of the semiconductor substrate. Further, it is possible to suppress a decrease in the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. As a result, it is possible to suppress the occurrence of bonding inhibition when bonding semiconductor substrates together, and also to suppress the decrease in the efficiency of surface treatment due to a decrease in the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. , the manufacturing efficiency of the bonded substrate can be increased.
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の放出を抑制できる。また、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下を抑制できる。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を抑制でき、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するとともに、高速原子ビーム線源内部の真空度が低下して表面処理の効率が低下することを抑制することができることから、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, particle emission from the fast atomic beam source can be suppressed. Further, it is possible to suppress a decrease in the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. As a result, it is possible to suppress particles from adhering to the surfaces of semiconductor substrates to be bonded, suppress the occurrence of bonding inhibition when bonding semiconductor substrates, and reduce the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. Since it is possible to suppress a decrease in the efficiency of surface treatment, the manufacturing efficiency of the bonded substrate can be increased.
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。また、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下を抑制できる。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とともに、半導体基板の表面処理の効率が低下することを抑制することにより、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, the emission of particles from the fast atomic beam source is suppressed. , it is possible to suppress particles from adhering to the surface to be welded. Further, it is possible to suppress a decrease in the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. This improves yield by suppressing bonding inhibition when bonding substrates together, and increases the manufacturing efficiency of bonded substrates by suppressing a decrease in the efficiency of surface treatment of semiconductor substrates. be able to.
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の放出を抑制し、かつ、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下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の放出、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下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 cathode regeneration method of the present invention, it is possible to suppress the emission of particles again through a simple process after a cathode has been used for a certain period of time, and to suppress the decrease in the degree of vacuum inside the high-speed atomic beam source. Can be played in any condition. Therefore, it is possible to suppress the emission of particles from the fast atomic beam source and the decrease in the degree of vacuum inside the fast atomic beam source, thereby increasing the manufacturing efficiency of the bonded substrate and extending the life of the cathode.
[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, which supplies an inert gas inside and emits an ionized inert gas atomic beam to the outside from a particle beam emission port. It is something that is emitted. 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 surface treatment of 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。なお、図1においては、後述する粘着材が省略して図示されている。
A fast
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1のw)56mm、奥行き(図1のd)が64mm、高さ(図1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
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103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103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
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
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3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
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。 Further, as the material of the anode, graphite, glassy carbon, silicon, silicon carbide, etc. 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8)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
次に、陰極部材103について、図3に示された陰極100の側面130を参照して説明する。図3は、陰極100を構成する6枚の陰極部材103(底面110、上面120、側面130,140,150,160)を、陰極の内部側の平面が見えるように置いた平面図である。
Next, the
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、陰極部材103は、陰極100の内面を構成する陰極部材103の平面において、粘着材104により被覆された粘着材被覆領域を有している。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、粘着材104により塞がないようにする。
The
一般的に、高速原子ビーム線源の使用において、陰極の内面(陰極部材103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、このパーティクルは、粒子線放出口から放出されたり、陰極部材103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、陰極を構成する陰極部材103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103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。
Generally, when using a high-speed atomic beam source, a sputtering phenomenon occurs when the inner surface of the cathode (the surface of the cathode member 103) is irradiated with the high-speed atomic beam, resulting in particles originating from fragments of the cathode housing. This is generated and becomes particles. Further, the particles may be emitted from the particle beam emission port or may be reattached and deposited on the surface of the
本実施形態の陰極部材103において、粘着材被覆領域は、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103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(パーティクル)の再付着量の方が大きい領域である。また、粘着材被覆領域は、陰極100の内面を構成する陰極部材103の平面において、前記内面全体の面積に対して、面積割合5%~80%の領域である。また、粘着材被覆領域の面積割合(%)は、「粘着材で被覆した面積/陰極部材内面全体の面積×100(%)」の式により算出することができる。なお、粘着材被覆領域の面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は穴が開いていないものとして陰極部材103内面の面積に算入するものとする。粘着材被覆領域が小さすぎる場合、高速原子ビーム線源からのパーティクルの放出を十分に抑制することが困難になる。
In the
また、粘着材104の厚さは、500μm以下である。このとき、粘着材104の厚さ全体が500μm以下であればよく、500μm以下の粘着材1枚を粘着材被覆領域に貼り付けてもよいし、厚さが500μm以下となるように複数枚の粘着材を重ねて貼り付けてもよい。面積割合5%~80%、かつ、粘着材の厚さを500μm以下とすることにより、このような陰極100を用いた高速原子ビーム線源内部の真空度が低下することを抑制でき、半導体基板の表面処理の効率が低下することを抑制することができる。
Further, the thickness of the
また、陰極100の内面側に露出した粘着材104の表面の粘着力は、スパッタリング現象によるパーティクルが付着して堆積した場合に剥離や落下しない程度であることが必要であり、5N/25mm~15N/25mmである。
In addition, the adhesive strength of the surface of the
また、粘着材104の厚さは、好ましくは150μm~450μmとすることができる。
Further, the thickness of the
また、本実施形態の陰極部材103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
以上のような陰極部材103を用いて陰極100を構成することにより、スパッタリング現象により生じたパーティクルが陰極部材103表面に再付着した場合においても、粘着材104にパーティクルが付着すれば、パーティクルが剥離・落下することを抑制することができる。これにより、本実施形態の陰極部材103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の放出を抑制することができる。また、高速原子ビーム線源500内部の真空度が低下することを抑制でき、半導体基板の表面処理の効率が低下すること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するとともに、半導体基板の表面処理の効率が低下することを抑制でき、接合基板の製造効率を高めることができる。
By configuring the
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830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803(側面830)を用いた高速原子ビーム線源は、陰極部材に粘着材被覆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を使用すると、陰極の頂点の内側の部分は、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、スパッタリングレートよりもリデポレートが大きく、リデポ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803a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
このことから、図3に示すように、陰極部材103の粘着材被覆領域(粘着材104で被覆された領域)は、陰極部材の隅角部103aを含むことが好ましい。粘着材被覆領域に隅角部103aを含むことにより、特にリデポレートが大きい領域を被覆することができ、より効果的にパーティクル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 area covered with the adhesive material of the cathode member 103 (the area covered with the adhesive material 104) includes the
[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8を参照して説明する。図8(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8(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8(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. 8. FIG. 8A is a schematic diagram showing a
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
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8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
具体的な手順について、図8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. The
まず、照射工程を行う。照射工程は、図8(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. 8A, a fast
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
次に、接触工程を行う。図8(B)に示すように、接合対象面711,721が近づく方向(図8(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8(C))が得られる。
Next, a contact step is performed. As shown in FIG. 8(B), the first semiconductor substrate 710', the first semiconductor substrate 710', and the The second semiconductor substrate 720' is moved. The inside of the
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
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
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
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。また、高速原子ビーム線源500内部の真空度が低下することを抑制でき、半導体基板の表面処理の効率が低下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とともに、半導体基板の表面処理の効率が低下することを抑制することにより、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
[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9を参照して説明する。図9においては、陰極100を構成する陰極部材103である側面130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. In FIG. 9, the
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。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103の粘着材被覆領域から、粘着材104を除去する粘着材除去工程と、粘着材104を除去した陰極部材103の粘着剤被覆領域を新しい粘着材104により被覆する被覆工程と、を含む。
The cathode regeneration method of this embodiment is applied to the purpose of regenerating the
具体的な手順について、図9を参照して説明する。はじめに、一定時間使用後の陰極100を解体して、それぞれ1枚ずつの陰極部材としておく。図9においては、一定時間使用後の陰極100を構成する側面130’を再生する工程が例示されている。まず、粘着材除去工程(S1)において、陰極部材103(側面130’)から、粘着材104’を除去して、粘着材が除去された陰極部材103を得る。次に、被覆工程(S2)において、所定の形状の新しい粘着材104により陰極部材の粘着材被覆領域を再度被覆して、陰極部材(側面130)が得られる。このようにして、陰極100を構成する他の陰極部材についても、粘着材除去工程と被覆工程により新しい粘着材104により被覆された緩衝部材が得られる。
The specific procedure will be explained with reference to FIG. First, the
さらに、被覆工程により得られた緩衝部材を用いて、陰極100の形状に組み立てて再生された陰極100を得る。以上のようにして、一定時間使用後の陰極を再生することができる。陰極100には、パーティクルが堆積しやすい箇所に粘着材104が被覆されていることから、本実施形態の陰極の再生方法により、パーティクルが堆積した粘着材104’を取り除いて、未使用の粘着材104に交換するという簡便な方法により、陰極100をパーティクルの堆積が少ない状態に再生することができる。
Furthermore, using the buffer member obtained in the coating process, the
一定時間以上使用した後の陰極100には、粘着材被覆領域にパーティクルが堆積しており、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。よって、一定時間使用された陰極100は、未使用の陰極100(または、パーティクルの堆積が少ない陰極100)に交換したほうがよいと考えられる。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、パーティクルの堆積が少ない状態とすることができ、再度パーティクル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の放出、高速原子ビーム線源内部の真空度の低下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。
Particles are deposited on the adhesive coated area of the
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]
陰極部材として、前述した実施形態の陰極部材(図3、底面110,上面120,側面130,140,150,160)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、陰極部材は、グラファイト製とし、図3に記載の寸法の粘着材104で被覆し、粘着剤被覆領域(図3の斜線で示した領域)を形成した。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150μmのものを用いた。実施例1の陰極100においては、粘着材被覆領域の面積割合(粘着材で被覆した面積/陰極部材内面全体の面積×100(%))は66.2%であった。
[Example 1]
As the cathode member, the cathode member of the embodiment described above (FIG. 3,
以上のような陰極部材を図1に示すような直方体状に組み立てて、陰極とした。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。
The cathode members as described above were assembled into a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 1 to form a cathode. Further, as the
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
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、第1の半導体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
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。 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 emission of particles 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.
また、パーティクル数の計測とともに、高速原子ビーム線源内部の真空度への影響を評価した。評価は、粘着材を貼り付けた高速原子ビーム線源と貼り付けしていない高速原子ビーム線源(比較例1)の真空度を比較して行った。真空度への影響の評価基準は以下のように設定し、A~Cの場合、真空度の低下が抑制されたと判断した。評価の結果、実施例1において、真空度への影響は評価Cであった。
A:粘着材を貼り付けしない場合と同等であり、真空度の低下がない。
B:粘着材を貼り付けしない場合と比較すると真空度が若干低下したが、製造には影響がない。
C:粘着材を貼り付けしない場合と比較すると真空度が低下したが、真空引きの時間を長くすれば所定の真空度に到達した。
D:粘着材を貼り付けしない場合と比較すると真空度が低下し、真空引きの時間を長くしても所定の真空度に到達することが難しく、製品は得られるものの表面処理の効率が著しく悪く生産性に難があった。
In addition to measuring the number of particles, we also evaluated the effect on the degree of vacuum inside the fast atomic beam source. The evaluation was performed by comparing the degree of vacuum between a fast atomic beam source to which an adhesive was attached and a fast atomic beam source to which no adhesive was attached (Comparative Example 1). The evaluation criteria for the influence on the degree of vacuum were set as follows, and in the cases of A to C, it was judged that the decrease in the degree of vacuum was suppressed. As a result of the evaluation, in Example 1, the influence on the degree of vacuum was evaluated as C.
A: It is the same as when no adhesive material is attached, and there is no decrease in the degree of vacuum.
B: The degree of vacuum was slightly lower than when no adhesive was attached, but this did not affect production.
C: The degree of vacuum was lower than when no adhesive was attached, but the predetermined degree of vacuum was reached by increasing the evacuation time.
D: The degree of vacuum is lower than when no adhesive is attached, and even if the vacuuming time is extended, it is difficult to reach the desired degree of vacuum, and although the product can be obtained, the efficiency of surface treatment is extremely poor. Productivity was difficult.
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。陰極は図4に示した陰極100Aとし、陰極部材として、(底面110A,上面120A,側面130A,140A,150A,160A)を用いた。陰極部材は、図面のように、粘着材104Aで被覆されている。また、粘着材被覆領域の面積割合(粘着材で被覆した面積/陰極部材表面全体の面積)31.7%であった。陰極部材以外は実施例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3倍であった。また、真空度への影響は、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 2]
Next, Example 2 was conducted. The cathode was a
[実施例3]
次に、実施例3を行った。陰極は図5に示した陰極100Bとし、陰極部材として、(底面110B,上面120B,側面130B,140B,150B,160B)を用いた。陰極部材は、図面のように、粘着材104Bで被覆されている。また、粘着材被覆領域の面積割合(粘着材で被覆した面積/陰極部材表面全体の面積)8.7%であった。陰極部材以外は実施例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5倍であった。また、真空度への影響は、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 3]
Next, Example 3 was conducted. The cathode was the
[実施例4]
次に、実施例4を行った。実施例4は、粘着材を2枚重ねることで粘着剤の厚さを300μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして試験および評価を行った。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倍であった。また、真空度への影響は、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. In Example 4, tests and evaluations were performed in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the adhesive was set to 300 μm by stacking two sheets of adhesive. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was twice. Further, the influence on the degree of vacuum was rated C. 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5]
次に、実施例5を行った。実施例5は、粘着材を2枚重ねることで粘着剤の厚さを300μmとしたこと以外は、実施例2と同様にして試験および評価を行った。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3倍であった。また、真空度への影響は、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 5]
Next, Example 5 was conducted. In Example 5, tests and evaluations were performed in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the adhesive was set to 300 μm by stacking two sheets of adhesive. As a result of calculating the rate of increase in the number of particles from the initial state, the rate of increase was three times. Moreover, the influence on the degree of vacuum was evaluated as 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6]
次に、実施例6を行った。実施例6は、粘着材を2枚重ねることで粘着剤の厚さを300μmとしたこと以外は、実施例3と同様にして試験および評価を行った。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5倍であった。また、真空度への影響は、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 6]
Next, Example 6 was conducted. In Example 6, tests and evaluations were performed in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the adhesive was set to 300 μm by stacking two sheets of adhesive. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 5 times. Moreover, the influence on the degree of vacuum was evaluated as 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7]
次に、実施例7を行った。実施例7は、粘着材を3枚重ねることで粘着剤の厚さを450μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして試験および評価を行った。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倍であった。また、真空度への影響は、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 7]
Next, Example 7 was conducted. In Example 7, tests and evaluations were performed in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the adhesive was set to 450 μm by stacking three sheets of adhesive. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was twice. Further, the influence on the degree of vacuum was rated C. 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8]
次に、実施例8を行った。実施例8は、粘着材を3枚重ねることで粘着剤の厚さを450μmとしたこと以外は、実施例2と同様にして試験および評価を行った。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3倍であった。また、真空度への影響は、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 8]
Next, Example 8 was conducted. In Example 8, tests and evaluations were conducted in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the adhesive was set to 450 μm by stacking three sheets of adhesive. As a result of calculating the rate of increase in the number of particles from the initial state, the rate of increase was three times. Further, the influence on the degree of vacuum was rated C. 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9]
次に、実施例9を行った。実施例9は、粘着材を3枚重ねることで粘着剤の厚さを450μmとしたこと以外は、実施例3と同様にして試験および評価を行った。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5倍であった。また、真空度への影響は、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 9]
Next, Example 9 was conducted. In Example 9, tests and evaluations were conducted in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the adhesive was set to 450 μm by stacking three sheets of adhesive. As a result of calculating the increase rate of the number of particles from the initial state, the increase rate was 5 times. Moreover, the influence on the degree of vacuum was evaluated as B. 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。陰極部材として、粘着材により被覆されていない陰極部材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 cathode member not covered with an adhesive material was used as the cathode member. 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。陰極は図6に示した陰極100Cとし、陰極部材として、(底面110C,上面120C,側面130C,140C,150C,160C)を用いた。陰極部材は、図面のように、粘着材104Cで被覆されている。また、粘着材被覆領域の面積割合(粘着材で被覆した面積/陰極部材表面全体の面積)83.7%であった。陰極部材以外は実施例1と同様にして照射試験を行った。真空度への影響は、評価Dであり、製品は得られるものの表面処理の効率が著しく悪く生産性に難があった。
[Comparative example 2]
Next, Comparative Example 2 was conducted. The cathode was a
[比較例3]
次に、比較例3を行った。陰極は図7に示した陰極100Dとし、陰極部材として、(底面110D,上面120D,側面130D,140D,150D,160D)を用いた。陰極部材は、図面のように、粘着材104Dで被覆されている。また、粘着材被覆領域の面積割合(粘着材で被覆した面積/陰極部材表面全体の面積)1.9%であった。陰極部材以外は実施例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18倍であった。また、真空度への影響は、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 3]
Next, Comparative Example 3 was conducted. The cathode was a
[比較例4]
次に、比較例4を行った。比較例4は、粘着材を4枚重ねることで粘着剤の厚さを600μmとしたこと以外は、実施例1と同様にして試験および評価を行った。真空度への影響は、評価Dであり、製品は得られるものの表面処理の効率が著しく悪く生産性に難があった。
[Comparative example 4]
Next, Comparative Example 4 was conducted. Comparative Example 4 was tested and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the adhesive was 600 μm by stacking four sheets of adhesive. The influence on the degree of vacuum was rated D, and although a product was obtained, the efficiency of surface treatment was extremely poor and productivity was difficult.
[比較例5]
次に、比較例5を行った。比較例5は、粘着材を4枚重ねることで粘着剤の厚さを600μmとしたこと以外は、実施例3と同様にして試験および評価を行った。真空度への影響は、評価Dであり、製品は得られるものの表面処理の効率が著しく悪く生産性に難があった。
[Comparative example 5]
Next, Comparative Example 5 was conducted. Comparative Example 5 was tested and evaluated in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the adhesive was set to 600 μm by stacking four sheets of adhesive. The influence on the degree of vacuum was rated D, and although a product was obtained, the efficiency of surface treatment was extremely poor and productivity was difficult.
本発明の例示的態様である実施例1~実施例9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を、粘着性を有する粘着材により被覆することで、比較例1、3と比べてパーティクル数の増加比率が低くなり、パーティクルの放出が抑制できることが示された。また、粘着材の面積割合5%~80%、かつ、厚さを500μm以下とすることにより、高速原子ビーム線源内の真空度が低下して表面処理の効率低下を抑制することができ、接合基板の製造効率を高めることができる。 In Examples 1 to 9, which are exemplary embodiments of the present invention, in Comparative Examples 1 and 3, the areas in the cathode member where particles generated due to the sputtering phenomenon tend to accumulate were coated with an adhesive material having adhesive properties. The rate of increase in the number of particles was lower compared to the previous model, indicating that particle emission could be suppressed. In addition, by setting the area ratio of the adhesive material to 5% to 80% and the thickness to 500 μm or less, it is possible to suppress a decrease in the efficiency of surface treatment due to a decrease in the degree of vacuum in the fast atomic beam source, and to suppress the decrease in the efficiency of surface treatment. The manufacturing efficiency of the substrate can be increased.
100 陰極
101 粒子線放出口
102 ガス導入口
104 粘着材
103 陰極部材
103a 隅角部
110 底面
120 上面
130 側面
140 側面
150 側面
160 側面
200 陽極
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
Claims (9)
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、前記底面と対向する上面と、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、粘着材により被覆された粘着材被覆領域を有し、
前記粘着材被覆領域は、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、
前記粘着材被覆領域は、前記内面全体の面積に対して、面積割合5%~80%の領域であり、
前記粘着材の厚さが、500μm以下であり、
前記陰極の内面側に露出した前記粘着材の表面の粘着力が、5N/25mm~15N/25mm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 four side surfaces connecting the bottom surface and the top surface, and the six inner surfaces are composed of six flat cathode members. is,
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 cathode member has an adhesive covering area covered with an adhesive;
The adhesive material coated 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 area covered with the adhesive material has an area ratio of 5% to 80% of the area of the entire inner surface,
The thickness of the adhesive material is 500 μm or less,
The cathode, wherein the surface of the adhesive material exposed on the inner surface of the cathode has an adhesive force of 5N/25mm to 15N/25mm.
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 claim 1;
A high-speed atomic beam source, comprising: an anode provided inside the cathode.
請求項4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 4. 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:
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粘着材被覆領域から、粘着材を除去する粘着材除去工程と、
前記粘着材を除去した前記陰極部材の前記粘着剤被覆領域を新しい粘着材により被覆する被覆工程と、を含む、陰極の再生方法。 A method for regenerating the cathode according to claim 1, comprising:
an adhesive material removal step of removing the adhesive material from the adhesive material coated region of the cathode member constituting the cathode after being used in the fast atomic beam source;
A method for recycling a cathode, comprising the step of coating the adhesive-coated area of the cathode member from which the adhesive has been removed with a new adhesive.
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