JP3811715B2 - Substrate bonding apparatus and substrate bonding method - Google Patents

Description

【００２４】
で与えられる力Ｇで押圧する。
【００２５】
（９）上記のワークローラは、板材を介して基板を挟み込んで押圧する。
【００２７】
（１０）本発明の基板接合方法は、半導体またはセラミックスからなる複数の基板同士を接合する基板接合方法であって、真空中で各基板の接合面へ不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射する照射段階と、基板の接合面同士を重ね合わせた状態で、押圧時に押圧面が扁平となる鼓形状のワークローラにより前記複数の基板を挟み込んで押圧して、複数の基板同士を表面活性化接合する本接合段階と、を有することを特徴とする。
【００２８】
（１１）上記の基板接合方法は、さらに、前記本接合段階の前に、基板の中央近傍の少なくとも一点に集中荷重をかけて仮接合するための仮接合段階を有する。
【００２９】
（１２）上記の本接合段階では、前記ワークローラに対する前記基板の相対的な移動に伴って、前記ワークローラが基板に接している領域の長さが変化するのに応じて、前記ワークローラによって基板が押圧される力を調整して、前記ワークローラによって基板に加えられる圧力を一定とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る基板接合装置についての好適な実施形態を詳細に説明する。この説明に使用される図面における縦方向の寸法は明細書の明確性のため誇張されて示されている場合がある。
【００３１】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る基板接合装置は、真空チャンバ内で、各基板の接合面へ不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射する。そして、基板接合装置は、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームが照射された接合面同士を重ね合わせた状態で一組のワークローラにより基板を挟み込んで押圧して表面活性化接合する。ここで、本実施の形態におけるワークローラは鼓形状をしており、ワークを押圧する際に押圧面が略扁平となるように構成されている。なお、基板の「接合面」とは、基板同士が接合される面である。
【００３２】
図１および図２は、本実施形態に係る基板接合装置の概略構成を示す上面図および側面図である。基板接合装置１０は、照射室１００、反転・アライメント室２００、および加重室３００を有する。また、基板接合装置１０は、基板８００を装置１０内に搬入したり装置１０内から搬出したりするために用いられるロードロック室４００、および装置１０内で基板を搬送するための搬送用ロボット５５０が設置された搬送室５００を有する。
【００３３】
なお、本実施の形態の基板接合装置１０は、半導体またはセラミックスからなる壊れやすい基板８００を接合する際に、適用することができる。
【００３４】
各室１００、２００、３００、４００、５００はバルブを介して相互に連通している。また、基板接合装置１０には、各室を真空状態に維持するためのターボ分子ポンプ６１０やロータリーポンプ６２０（以下、「真空ポンプ」という）が接続されている。
【００３５】
図３に、照射室１００の一例を示す。照射室１００は、真空チャンバを構成している。照射室１００には、ロードロック室４００に搬入された基板８００が最初に搬送される。照射室１００内部は、真空ポンプによって真空度１０^-2Ｔｏｒｒ（約１Ｐａ）よりも高真空、より好ましくは１０^-5Ｔｏｒｒ（約１０^-3Ｐａ）以下の高真空に排気されている。照射室１００の壁部１１０には、基板搬入側バルブ１２０および基板取出側バルブ１３０が設けられている。基板搬入側バルブ１２０は、ロードロック室４００に挿入された基板８００を照射室１００内に搬入するための搬入口に設けられたバルブである。一方、基板搬出側バルブ１３０は、照射室１００内で処理された基板８００を反転・アライメント室２００へ搬出するための搬出口に設けられたバルブである。
【００３６】
照射室１００内には、基板８００を保持するための基板保持部材１５０が設けられており、照射室１００内に搬入された基板８００は、基板保持部材１５０によって保持される。基板保持部材１５０には基板昇降機構１６０が設けられている。基板昇降機構１６０は、基板保持部材１５０に接続されたロッド１６１と、ロッド１６１を介して基板保持部材を昇降させるためのシリンダ１６２とからなる。この基板昇降機構１６０によって、基板保持部材１５０に保持された基板８００と、以下に説明するビーム照射部１４０との間の距離が適宜に調整される。
【００３７】
照射室１００内に設けられているビーム照射部１４０は、不活性ガスイオンビームおよび／または不活性ガス中性原子ビームを基板８００の接合面へ照射して、表面活性化させるものである。
【００３８】
ビーム照射部１４０は、電圧が印加される電極を有する。ビーム照射部１４０の内部では、印加された電圧によってアルゴンガスがプラズマ状態となり、アルゴンイオンが発生する。そして、発生したアルゴンイオンが上記電圧に基づく電界によって開口部へ移動して、開口部から外部に放出される。
【００３９】
なお、アルゴンイオンからなるアルゴンイオンビームをそのまま基板８００の表面に照射してもよいが、本実施の形態では、基板８００表面の帯電を避けるために、アルゴンイオンの少なくとも一部を、開口部付近で中性化している。言い換えれば、アルゴンイオンビームなどの不活性ガスイオンビームを中性化してなる不活性ガス原子ビームが基板８００の表面に照射される。すなわち、本明細書における「不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビーム」という用語には、不活性ガスイオンビーム、不活性ガス中性原子ビーム、および不活性ガスイオンビームと不活性不活性ガス中性原子ビームが混在したビームが含まれる。なお、本実施形態のビーム照射部１４０の構成については、従来から市販されているものと同様であるので、ビーム照射部１４０についての詳しい説明は省略する。
【００４０】
次に、図２に戻り、反転・アライメント室２００の構成について説明する。反転・アライメント室２００には、アルゴンイオンビームなどの不活性ガスイオンビームまたはアルゴン中性原子ビームなどの不活性ガス中性原子ビームを接合面へ照射済みの少なくとも一対の基板８００ａ、８００ｂが照射室１００から搬入される。なお、基板８００ａ、８００ｂの搬入は、搬入搬出口を通して行われる。搬入搬出口には、バルブ２１０が設けられている。
【００４１】
また、反転・アライメント室２００は、反転機構２２０、チャック機構２３０、アライメントテーブル２４０、および光学装置２５０を備える。
【００４２】
反転機構２２０は、一方の基板８００ａの接合面が他方の基板８００ｂの接合面に向くように基板８００ａの向きを反転するものである。チャック機構２３０は、向きを反転した一の基板８００ａをチャックする。アライメントテーブルは、Ｘ−Ｙテーブルであり、一対の基板８００ａと８００ｂとの相対的な位置関係を調整するためのものである。光学装置２５０は、アライメントの際の基板同士の位置関係をビューポートを通じて観察するためのものである。
【００４３】
まず、反転機構２２０は、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームが照射された前記接合面同士が対向するように一の基板８００ａの向きを反転する。そして、アライメントテーブル２４０によって、基板８００ａと８００ｂの面内方向のずれが修正される。この状態でチャックされている一の基板８００ａが他の基板８００ｂの上に重ねられる。
【００４４】
また、本実施の形態の反転・アライメント室２００には、アライメントが終了した時点で、基板同士を仮接合するための仮接合機構が設けられている。図４は、仮接合機構２６０の概略構成について示す図である。仮接合機構２６０は、接合面同士を重ね合わせた状態で、好ましくは、基板の中央近傍の少なくとも一点に集中荷重をかけて仮接合するための仮接合手段である。具体的には、図４に示されるとおり、仮接合機構２６０は、チャック機構２３０の近傍に設けられた孔部２３１に挿し込まれて当該孔部２３１に沿って並進移動可能に設置された仮押さえピン２６１と、仮押さえピン２６１を並進移動させるモータやシリンダなどの駆動源２６２を有する。
【００４５】
次に、仮接合された基板を本接合するための加重室３００を説明する。加重室３００では、不活性ガスイオンビームまたは不活性ガス中性原子ビームを照射済みの前記接合面同士を反転・アライメント室２００で重ね合わせた状態の基板８００ａ、８００ｂがワークローラにより挟み込まれて押圧される。
【００４６】
図５は、加重室３００の構成を示す正面方向からみた断面図であり、図６は、側面方向からみた断面図である。図に示されるとおり、加重室３００は、内部を真空に保つための真空チャンバ３０１を有しており、真空チャンバ３０１内は、真空状態を維持している。真空チャンバ３０１の内部は、真空ポンプにより真空度１０^-2Ｔｏｒｒ（約１Ｐａ）よりも高真空、より好ましくは１０^-5Ｔｏｒｒ（約１０^-3Ｐａ）以下の高真空に排気されている。なお、真空チャンバ３０１の一部には、図６に示されるようにバルブ３０２が設けられている。このバルブ３０２が開閉されて、反転・アライメント室で重ね合わされた基板８００ａ、８００ｂが搬入される。
【００４７】
ワークローラ３１０は、基板８００ａ、８００ｂを挟み込んで押圧するための上側ワークローラ３１０ａと下側ワークローラ３１０ｂとからなる。上側ワークローラ３１０ａの両端および下側ワークローラ３１０ｂの両端からは、それぞれローラ軸３２０ａ、３２０ｂが伸延されている。上側ローラ軸３２０ａは、上側ローラ支持ブラケット３３０ａに回転自在に取付けられており、下側ローラ軸３２０ｂは、下側ローラ支持ブラケット３３０ｂに回転自在に取付けられている。
【００４８】
下側ローラ軸ブラケット３３０ｂは、真空チャンバ３０１内の底部に位置する底板３４０に固定されており、上側ローラ軸ブラケット３３０ａは、真空チャンバ３０１内に設けられた昇降板３５０に取付けられている。昇降板３５０は、底板３４０から伸びたガイド支柱３６０に案内されて昇降するものである。また、昇降板３５０は、ロッド３７０を介して、真空チャンバ３０１の外部上方に設けられたシリンダ３８０に連結されており、シリンダ３８０の動作に応じて昇降するように構成されている。ロッド３７０が真空チャンバ３０１を貫通する部分は、シール部材３５１によりシールされており、気密性を保つように構成されている。また、真空チャンバ３０１内部の上面近傍には、上板３９０が設けられていてもよく、この場合は、上板３９０と底板３４０とは支柱３９５を介して連結されて、剛性が強化される。
【００４９】
シリンダ３８０が駆動されると、ロッド３７０および昇降板３５０を介して上側ワークローラ３１０ａが基板８００ａに当接され、上側ワークローラ３１０ａと下側ワークローラ３１０ｂは、基板８００ａ、８００ｂを挟み込んで、押圧する。たとえば、数１０〜数１０００ｋｇ重程度の力で押圧することができる。
【００５０】
次に、図７は、本実施の形態のワークローラ３１０ａ、３１０ｂの詳細を示す図である。図７（Ａ）は、基板を押圧していない状態のワークローラ３１０ａ、３１０ｂの形状を示し、図７（Ｂ）は、基板を押圧している状態のワークローラ３１０ａ、３１０ｂの形状を示す。
【００５１】
図７（Ａ）に示されるとおり、基板８００ａ、８００ｂを押圧していない状態では、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂは、略鼓形状をしている。そして、図７（Ｂ）に示されるとおり、基板８００ａ、８００ｂを押圧している状態では、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが基板に接触して押圧する面（以下「押圧面」という）は、略扁平となる。ワークローラ３１０ａ、３１０ｂは、たとえば、鉄などの金属で構成されている。このように、略鼓形状をしているワークローラ３１０ａ、３１０ｂを、表面活性化接合における接合機構に適用したことは、本実施の形態の特徴の一つである。さらに、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの形状について、詳細に説明する。
【００５２】
図８は、一組のワークローラ３１０ａ、３１０ｂの中から上側ワークローラ３１０ａを模式的に示した図である。なお、以下の説明では、上側ワークローラ３１０ａを例にとって、その形状を説明するが、下側ワークローラ３１０ｂについても、同様の形状を有している。なお、図８は、明細書の明確性のために、径方向の寸法を誇張して記載している。
【００５３】
各ワークローラ３１０ａの形状は、上述のとおり略鼓形状をしており、径が、ほとんど変化しない略円柱形状をした中央部である円柱状部分３１１と、その両側に位置しており、端部へ進むにつれて径が小さくなる円錐台部分３１２とを有している。特に、シリコン基板を接合する場合を例にとれば、円柱状部分３１１の大径ｄ１と円錐台部分３１２の端部小径ｄ２との差をδ（μｍ）とし、ワークローラ３１０ａによる基板への加重量をＧ（ｋｇ重）とする場合、０．０２Ｇ≦δ≦０．０１５Ｇ＋１５の関係を満たすようにワークローラ３１０ａの形状を設計することが望ましい。
【００５４】
図９は、上記関係を説明するためのグラフであり、図中の縦軸は、円柱状部分３１１の大径ｄ１と端部小径ｄ２との差δ（μｍ）を示し、横軸は、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂによって基板へ加えられる力（加重量）Ｇ（ｋｇ重）を示している。したがって、図９に示されるとおり、δ＝０．０２Ｇの直線と、δ＝０．０１５Ｇ＋１５の直線とによって区画される領域の座標値をとるように、押圧する力（加重量）Ｇに応じてδが設定されている。
【００５５】
また、シリコン基板の場合を例にとれば、図１０に示されるとおり、ワークローラ３１０ａの軸方向の全長をＬ１とし、中央の円柱状部分３１１の軸方向の長さＬ２とすると、このＬ１に対するＬ２の比率が０．７５以下であることが望ましい。
【００５６】
しかしながら、基板８００の材質およびワークローラ３１０ａ、３１０ｂの材質によっても、ワークローラのδ、Ｌ１、およびＬ２の関係は変化する。したがって、有限要素法などを用いた構造解析などによって、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂに求められる適切な鼓型形状を算出してもよい。
【００５７】
次に、本実施の形態の基板接合装置１０を用いた基板接合方法について説明する。
【００５８】
基板８００ａおよび８００ｂがロードロック室４００に搬入される（図１参照）。まず、基板８００ａが照射室１００に搬送される。そして、図３に示されるように、照射室１００内では、ビーム照射部１４０は、基板８００ａの接合面上にアルゴンイオンビームまたはアルゴン中性原子ビームを照射する。たとえば、基板８００ａの帯電を防ぐために、中性化されたアルゴン中性原子ビームが照射されて、基板表面の自然酸化膜および表面吸着膜が除去される。アルゴン中性原子ビームの照射時間は、たとえば、１０秒から１８００秒、特に好ましくは１０秒から３０秒程度である。ビーム照射部１４０に印加される電圧は、たとえば、０．１〜３．０ｋＶであり、プラズマ電流は、たとえば、１ｍＡ〜５Ａ程度である。ただし、印加電圧およびプラズマ電流は、使用するビーム照射部１４０の種類に依存する。
【００５９】
表面が活性化された基板８００ａは、大気中に露出されることなく次の反転・アライメント室２００へ移送される（図２参照）。反転・アライメント室２００では、反転機構２２０により、基板８００ａは上下逆向きになるように１８０度反転され、この反転された状態でチャック機構２３０によりチャックされる。
【００６０】
次に、同様に表面が活性化された他方の基板８００ｂが、大気中に露出されることなく、反転・アライメント室２００へ移送される。この結果、基板８００ａと基板８００ｂとは、それぞれの活性化された接合面が向き合った状態となり、この状態で面内方向での位置が調整され、重ね合わされる。
【００６１】
この基板８００ａおよび基板８００ｂが、接合面を重ね合わされた状態になった後、図４に示されるように、仮接合機構２６０である仮押さえピン２６１を基板８００に向かって突き立てる。この結果、基板８００の中央近傍の少なくとも一点に集中荷重がかかる。なお、この仮接合時点では、本接合の場合と異なり、小さい荷重をかければ十分であり、基板８００の破損は問題とならない。
【００６２】
基板８００の少なくとも一点に集中荷重がかかると、基板８００ａと基板８００ｂの夫々の表面間にファンデルワールス力が生じ、その集中荷重点を中心にして、仮接合される範囲が順次に外側へ広がり、仮接合が終了する。
【００６３】
そして、仮接合された基板８００は、大気中に露出されないまま、図５および図６に示される加重室３００に搬送される。基板８００は一組のワークローラ３１０ａ、３１０ｂの間に挟み込まれ、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの回転に伴って移動する。この際、シリンダ３８０が駆動され、昇降板３５０が降下することによって、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂは所定の加重を基板８００に加える。
【００６４】
この際にワークローラ３１０ａへの力は、ワークローラ３１０ａの端部から伸延したローラ軸３２０ａを介して伝達される。また、ワークローラ３１０ａへの力は、ワークローラ３１０ａの端部から伸延したローラ軸３２０ａを介して伝達される（たとえば、図７（Ｂ）参照）。したがって、通常の円柱状のワークローラを用いた場合には、ワークローラの中央部に比べて端部側において、より高い圧力が加わり、圧力の不均一性が生じる。
【００６５】
一方、本発明においては、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが鼓形状をしており、押圧時には押圧面が略扁平になる。したがって、端部にテーパが設けられている分だけ端部側の圧力が中央部の圧力に比べて相対的に弱まる。この結果、押圧時の圧力の不均一性を是正し、均等な圧力を加えることができる。
【００６６】
図１１に、円柱型ワークローラ（フラット形状）を用いた場合の圧力分布（白丸）と本実施の形態の鼓形状のワークローラを用いた場合の圧力分布（黒四角）を示す。なお、図１１に示される縦軸は、圧力（ＭＰａ）を示し、横軸は、ワークローラの端部からの距離（ｍｍ）を示す。なお、図１１は、加重１０１２ｋｇ重で、８インチシリコンウェハを挟み込んで押圧した場合を示している。図１１に示されるように、本実施の形態のように鼓形状のワークローラを表面活性化接合に適用することによって、押圧時の圧力の不均一性を是正し、均等な圧力を加えることができることがわかる。
【００６７】
以上のとおり、本実施の形態によれば、以下の効果が得られる。
【００６８】
（イ）ワークローラ３１０ａ、３１０ｂによって、基板の接合面同士を重ね合わせた状態で前記複数の基板を挟み込んで押圧して前記複数の基板同士を直接的に表面活性化接合するので、半導体またはセラミックスからなる複数の基板同士を接合する際にも、基板全体を均等に加重することができる。しかも、剪断応力により基板に加重をかけるため、基板の全面積で加重を受ける面圧接方式に比べて少ない加重量で接合面を密着できる。半導体やセラミックス基板を硬くて割れやすいため、ワークローラを鼓形状としたことで、割れなくなっている。
【００６９】
（ロ）ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが略鼓形状をしており、基板を押圧する際に押圧面が略扁平となるので、表面活性化接合の際に、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの端部側の圧力と中央側の圧力とに違いが生じることを防止し、均一な圧力で基板を押圧することができる。したがって、半導体またはセラミックスからなる破損しやすい基板を表面活性化接合する際にも、基板が破損されることが防止される。
【００７０】
（ハ）特に、前記鼓形状のワークローラ３１０ａ、３１０ｂを構成する円柱状部分の大径ｄ１と円錐台状部分の端部小径ｄ２との差であるδと、ローラによる基板への加重量Ｇ（ｋｇ重）とが、０．０２Ｇ≦δ≦０．０１５Ｇ＋１５の関係にあり、前記ワークローラの軸方向の長さＬ１に対する円柱状部分の軸方向の長さＬ２の比率が０．７５以下である場合には、シリコンウェハなどの基板を張り合わせる際に、基板を破損することが防止される。
【００７１】
（ニ）さらに、基板の中央近傍の少なくとも一点に集中荷重をかけて仮接合するための仮接合機構２６０を設ける場合には、アライメントの後、本接合前に、基板同士が相対的にずれるのを防止することもできる。
【００７２】
（第２の実施形態）
本実施形態に係る基板接合装置は、第１の実施形態の場合と比べて加重室３００の構成が異なり、他の構成は上記の第１の実施形態の場合と同様である。したがって、同様の部材についての説明は省略し、同様の部材については同じ符号を付して説明する。
【００７３】
本実施の形態では、第１の実施形態における略鼓形状のワークローラ３１０ａ、３１０ｂに加えて、当該ワークローラ３１０ａ、３１０ｂを背面側から押圧するためのバックアップローラを設けたことを特徴とする。
【００７４】
図１２は、本実施の形態におけるバックアップローラを模式的に示した図である。上側ワークローラ３１０ａの背面側には、２つの上側バックアップローラ７１１ａおよび７１２ａが上側ワークローラ３１０ａと独立して設けられている。同様に下側ワークローラ３１０ｂの背面側にも、２つの下側バックアップローラ７１１ｂおよび７１２ｂが独立して設けられている。なお、各バックアップローラ７１１ａ、７１２ａ、７１１ｂ、７１２ｂの径は、上側ワークローラ３１０ａ、や下側ワークローラ３１０ｂの径と比べて、大きいことが望ましい。
【００７５】
図１に示される第１実施の形態とは異なり、本実施の形態では、上側バックアップローラ７１１ａ、７１２ａのそれぞれの端部から伸延されたバックアップローラ軸（不図示）が上側ローラ支持ブラケット３３０ａに回転自在に取付けられている。一方、上側ワークローラ３１０ａは、図示していないバネ等の弾性体によって上記ローラ支持ブラケット３３０ａに吊持され、上側バックアップローラ７１１ａ、７１２ａの下端に置かれる。
【００７６】
同様に下側バックアップローラ７１１ｂ、７１２ｂのそれぞれの端部から伸延されたバックアップローラ軸（不図示）が下側ローラ軸ブラケット３３０ｂに回転自在に取付けられている。そして、下側ワークローラ３１０ｂは、図示していないバネ等の弾性体により、下側バックアップローラ７１１ｂ、７１２ｂの面に当接されている。
【００７７】
以上のような構成において、シリンダ３８０を動作させて、ロッド３７０を下降させると、昇降板３５０に接続された上側ローラ支持ブラケット３３０を介して、上側バックアップローラ７１１ａおよび７１２ａの各端部に力が伝達される。
【００７８】
そして、この上側バックアップローラ７１１ａおよび７１２ａの周面全域により、上側ワークローラ３１０ａの周面全域が力を受け、この結果、上側ワークローラ３１０ａが基板８００ａ、８００ｂを押圧することとなる。同様に、下側ワークローラ３１０ｂは、下側バックアップローラ７１１ｂおよび７１２ｂから周面全域が力を受け、基板８００ａ、８００ｂを押圧することとなる。この結果、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの端部側へ伝達される力が強くなることが軽減されて、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂに均等に力が伝達される。
【００７９】
なお、本実施の形態では、一つのワークローラあたり二つのバックアップローラを用いる場合を説明したが、バックアップローラの数はこの場合に限定されず、一つ以上のバックアップローラを用いればよい。また、ワークローラの背面に一つ以上のバックアップローラが置かれていればよく、複数段のバックアップローラを設けてもよい。
【００８０】
したがって、本実施の形態の基板接合装置によれば、上記の第１実施の形態における（イ）〜（二）の効果に加えて、さらに次の効果が得られる。
【００８１】
（ホ）ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの端部と中央部とが同様に力を受けて、基板８００を押圧することができるので、基板８００に加わる圧力が均一になり、特に、半導体またはセラミックスからなる破損しやすい基板を表面活性化接合する際にも、基板が破損されることが防止される。
【００８２】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る基板接合装置は、第１および第２の実施形態の場合と比べて加重室３００の構成が異なり、他の構成は上記の第１の実施形態の場合と同様である。したがって、同様の部材についての説明は省略し、同様の部材については同じ符号を付して説明する。
【００８３】
基板８００ａ、８００ｂを本接合する際に、基板８００ａ、８００ｂがワークローラ３１０ａ、３１０ｂに対して相対的に移動するのに伴って、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが基板８００ａ、８００ｂに接している部分の長さ（以下、「加圧長さ」と呼ぶ）が変化する。なお、加圧長さは、基板を押圧している部分の長さに対応する。
【００８４】
本実施の形態では、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂによって基板８００ａ、８００ｂが押圧される力を調節し、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂによって基板８００ａ、８００ｂに加えられる圧力を略一定とする制御手段を有することを特徴とする。
【００８５】
図１３は、本実施形態に係る基板接合装置の制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【００８６】
本実施形態の基板接合装置１０は、加重室３００のシリンダ３８０に加重量を制御する制御部３８１と、基板８００ａ、８００ｂとワークローラ３１０ａ、３１０ｂとの相対的な位置関係を測定するセンサ３８２と、事前に基板の寸法を入力するための操作部３８３と、を有する。
【００８７】
制御部３８１は、センサ３８２による基板とワークローラ３１０ａ、３１０ｂとの相対的な位置関係の測定結果と、操作部３８３によって入力された基板８００ａ、８００ｂの寸法とに基づいて、加圧長さを算出する機能を有する。制御部３８１は、算出された加圧長さに応じて、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが基板を押圧する力を調整し、接合面内で加わる圧力を略一定とする機能を有する。
【００８８】
図１４は、基板８００ａ、８００ｂとして略円形をした半導体ウェハを用いて、この半導体ウェハ同士を表面活性化接合する場合を示している。図１４に示されるように、基板８００ａ、８００ｂの半径をｒとし、基板８００ａ、８００ｂの中心位置からワークローラ３１０ａ、３１０ｂの軸中心までの距離をｘとし、基板の加圧長さをＬとする。
【００８９】
まず、基板の半径ｒは、操作部３８３などによって事前に設定される。なお、画像処理などを用いて、基板の半径ｒを自動的に測定することもできる。また、制御部３８１は、センサ３８２による基板８００ａ、８００ｂとワークローラ３１０ａ、３１０ｂとの相対的な位置関係の測定結果に基づいて、基板８００ａ、８００ｂの中心位置からワークローラ３１０ａ、３１０ｂの軸中心までの距離ｘを取得する。
【００９０】
次に、制御部３８１は、基板８００ａ、８００ｂの半径ｒと、基板８００ａ、８００ｂの中心位置からワークローラ３１０ａ、３１０ｂの軸中心までの距離ｘとを用いて、加圧長さＬを求める。図１４の場合には、基板が略円形形状をしているので、幾何学的な計算によって、加圧長さＬは、次の式（１）で与えられる。
【００９１】
【数３】

【００９２】
そして、得られた加圧長さＬに応じて、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂが基板を押圧する力が調整される。好ましくは、制御部３８１は、得られた加圧長さＬに比例するように力を調整する。すなわち、Ｐ₀を定数とすると、押圧する力Ｇは、次の式（２）で制御される。
【００９３】
【数４】

【００９４】
この結果、加圧長さＬが長い場合には、比較的強い力で押圧することになり、加圧長さＬが短い場合には、比較的弱い力で押圧することになる。そして、式（２）の力で押圧することによって、基板表面内に加えられる圧力を略一定とすることができる。なお、ここでは、押圧時には、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂは、基板に対して線接触しているものとしている。
【００９５】
なお、基板８００ａ、８００ｂが半導体ウェハである場合には、面方位を示すために円周の一部に切り欠きが設けられていることが多い。したがって、画像処理技術を用いて切り欠きの方向を確認し、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの軸線とが平行になるように、基板８００ａ、８００ｂの向きを合わせた上で、式（２）に示される制御を実行してもよい。
【００９６】
以上のとおり、本実施の形態によれば、上述した第１および第２実施形態による（イ）〜（ホ）の効果に加えて、さらに次の効果が得られる。
【００９７】
（ヘ）半導体ウェハのような略円形状の基板をローラ３１０で押圧して表面活性化接合する際にも、接合面内で加わる圧力を略一定とすることができる。この結果、基板の面内全域にわたって確実に表面活性化接合することができる。また、面内で不均一な圧力が加わることによる基板の破損を防止することができる。
【００９８】
（ト）特に、ワークローラ３１０ａ、３１０ｂの形状を略鼓型形状とするとともに、加圧長さに基づく制御を実行することによって、その相乗効果として、接合すべき基板８００のすべての領域において、一定の圧力を加えることができる。
【００９９】
以上のとおり、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらの場合に限られず、当業者によって、種々の省略、追加、および変形が可能である。たとえば、図１５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、バッファの働きを有する板材８３０ａおよび／または板材８３０ｂを介して、基板８００ａ、８００ｂをワークロール３１０ａ、３１０ｂで挟み込んで押圧してもよい。
【０１００】
半導体またはセラミックスからなる複数の基板同士の接合のように、圧延性を期待できない基板に対して、基板を押圧する際に押圧面が扁平となる鼓形状のワークローラによる加圧処理を適用した点は、従来にない新たな特徴点の一つである。
【０１０１】
【発明の効果】
請求項１および請求項１０に記載の発明によれば、半導体またはセラミックスからなる複数の基板同士を表面活性化接合する際にも、ワークローラによって加圧することができ、基板全体に均一に圧力を加えることができる。
【０１０２】
また、半導体またはセラミックスからなる複数の基板を挟み込んで押圧して前記複数の基板同士を表面活性化接合するために、押圧時に押圧面が扁平となる鼓形状のワークローラを有するので、表面活性化接合の際の荷重分布を均等とし、基板に加えられる圧力を均一にすることができ、基板の破損を防止しつつ基板を接合することができる。
【０１０３】
請求項２および請求項３に記載の発明によれば、本来的には押圧時の圧力が高くなりやすいワークローラ両端部による圧力を軽減して、均等な圧力で押圧することができるので、破損しやすいシリコン基板を表面活性化接合する場合にも、基板の破損が防止される。
【０１０４】
請求項４に記載の発明によれば、前記鼓形状のワークローラを前記基板の背面側から押圧する少なくとも一つのバックアップローラを設置するので、さらに、基板を押圧する荷重分布を均等とすることができ、基板の破損を防止しつつ基板を接合することができる。特に、請求項５に記載の発明のように、バックアップローラの径をワークローラの径よりも大きくする場合には、その効果が高い。
【０１０５】
請求項６および請求項１１に記載の発明によれば、接合面同士を重ね合わせた状態で、基板の中央近傍の少なくとも一点に集中荷重をかけて前記複数の基板同士を仮接合するので、本接合前における基板の位置ずれを防止することができる。
【０１０６】
請求項７および請求項１２に記載の発明によれば、前記ワークローラに対する基板の相対的な移動に伴って、前記ワークローラが基板に接している領域の長さが変化するのに応じて、前記ワークローラが基板を押圧する力を調節し、前記ワークローラによって基板に加えられる圧力を一定とするので、基板の形状によらず、一定の圧力で押圧することができ、しかも、剪断応力により基板に加重をかけるため、基板の全面積で加重を受ける面圧接方式に比べて少ない加重量で接合面を密着でき、基板の破損を防止することができる。特に、ワークローラの形状を鼓型形状とするとともに、上記の領域の長さに基づく制御を実行することによって、その相乗効果として、接合すべき基板のすべての領域において、一定の圧力を加えることができる。
【０１０７】
請求項８に記載の発明によれば、半導体ウェハのような円形状の基板を押圧して表面活性化接合する際にも、接合面内で加わる圧力を略一定とすることができる。
【０１０８】
請求項９に記載の発明によれば、板材がバッファとして働き、基板の破損をさらに防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態に係る基板接合装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】 第１実施形態に係る基板接合装置の概略構成を示す側面図である。
【図３】 図１に示される照射部の一例を示す図である。
【図４】 図１に示される反転・アライメント室内の仮接合機構の概略構成を示す図である。
【図５】 図１に示される加重室の正面方向からみた断面図である。
【図６】 図１に示される加重室の側面方向からみた断面図である。
【図７】 図５に示されるワークローラの概略形状を示す図である。
【図８】 図６に示されるワークローラの形状を説明するための図である。
【図９】 図６に示されるワークローラの寸法関係を示したグラフである。
【図１０】 図６に示されるワークローラの形状を説明するための図である。
【図１１】 円柱状のワークローラで押圧した場合と鼓形状のワークローラで押圧した場合のそれぞれの圧力分布の一例を示すグラフである。
【図１２】 第２実施形態に係る基板接合装置におけるバックアップローラの概略構成を示す図である。
【図１３】 第３実施形態に係る基板接合装置の制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１４】 図１３に示される基板接合装置を用いて、半導体ウェハを接合する場合の処理内容を説明する図である。
【図１５】 板材を介して基板を押圧する場合の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１０…基板接合装置、
１００…照射室（真空チャンバ）、
１４０、９４０…ビーム照射部（ビーム照射手段）、
２００…反転・アライメント室、
２６０…仮接合機構、
３００…加重室、
３０１…真空チャンバ、
３１０ａ…上側ワークローラ、
３１０ｂ…下側ワークローラ、
３１１…中央部、
３１２…円錐台部分、
３８１…制御部（制御手段）、
７１１ａ、７１２ａ…上側バックアップローラ、
７１１ｂ、７１２ｂ…下側バックアップローラ、
８００ａ、８００ｂ…基板、
８１０ａ、８１０ｂ…島状の金属薄膜、
９４１…ビーム源、
９４２…金属製グリッド。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionMade of semiconductor or ceramicsSubstrate bonding apparatus and bonding method for surface activated bonding of two or more substratesInRelated.
[0002]
[Prior art]
As one of the bonding techniques for various substrates, surface activated bonding techniques are attracting attention. According to a general surface activated bonding technique, an inert gas ion beam such as an argon neutral atom beam or an inert gas neutral atom beam is irradiated on a bonding surface of a substrate in a vacuum. As a result, impurities such as an oxide film on the bonding surface are removed, and the bonding surface is activated. A plurality of substrates can be bonded by overlapping and pressing the activated bonding surfaces in this way.
[0003]
In recent years, surface activated bonding technology has also been applied to bonding ceramics and metal foils. For example, a technology has been proposed in which ceramics and metal foil are sandwiched between rollers and pressed to bond them (Patent Document 1). Similarly, a technique has been proposed in which pressure is applied using a roller in surface activated joining of a strip that can be wound in a coil shape (see Patent Document 2).
[0004]
In these techniques, it is considered that a metal foil or the like is rolled when pressed by a roller. Therefore, the local force on the ceramic substrate or the like is dispersed by the effect of rolling the metal foil, and the ceramic substrate is prevented from being damaged.
[0005]
However, when the surface activation bonding between the ceramic substrates, between the semiconductor substrates, or between the ceramic substrate and the semiconductor substrates without interposing a metal foil or the like, the force distribution by the metal foil cannot be achieved. The substrate is easily damaged by the pressurization using the roller. Therefore, a technique of applying pressure using a roller has not been realized when surface activated bonding between ceramic substrates, between semiconductor substrates, or between ceramic substrates and semiconductor substrates.
[0006]
In addition, in conventional bonding between semiconductors and ceramics, a surface pressure welding method that applies weight over the entire area of the substrate is adopted, but with this method, bonding materials are sufficiently bonded with hard materials such as semiconductors and ceramics. There has been a problem that it is not possible to secure the added weight sufficient to cause deformation and adhesion.
[0007]
  Further, when the substrate is pressed by the roller, the load distribution may be unbalanced, or the applied pressure may be uneven, which may cause damage to the substrate or insufficient bonding..
[0008]
  Further, even if the substrates are overlapped and aligned (positioned), there is a possibility that a positional deviation may occur in the stage where the substrates are pressed and joined by the roller or in the previous conveying stage. There is also a demand for technology to prevent such misalignment..
[0009]
[Patent Document 1]
International Publication No. WO99 / 58470 Pamphlet
[Patent Document 2]
JP 11-226753 A
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a surface activated bonding technique capable of performing surface activated bonding of a plurality of substrates made of semiconductors or ceramics by weighting with a roller. It is to be.
[0011]
  Another object of the present invention is toBetween substrates made of semiconductors or ceramicsSurface activated bonding technology that can equalize the load distribution applied to the substrate during surface activation bonding, uniform the pressure applied to the substrate, and bond the substrate while preventing damage to the substrate Is to provide.
[0012]
Furthermore, the other object of this invention is to provide the surface activation joining technique which can prevent the position shift after aligning substrates.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above-described problems and achieving the object is achieved by the following configurations.
[0015]
  (1The substrate bonding apparatus of the present invention isMade of semiconductor or ceramicsA substrate bonding apparatus that bonds a plurality of substrates, and irradiates an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam to a bonding surface of each substrate in the vacuum chamber into which the substrates are carried. Beam irradiation means, and at least one set of work rollers for sandwiching and pressing the plurality of substrates in a state where the bonding surfaces of the substrates are overlapped to surface-activate the plurality of substrates. The work roller isDrumIt has a shape, and the pressing surface isFlatIt is characterized by being flat.
[0016]
  (2The drum-shaped work roller has a central cylindrical portion and frustoconical portions located on both sides thereof, and has a large diameter d1 of the cylindrical portion and an end small diameter d2 of the truncated cone portion. The difference δ (μm) and the force G (kg weight) applied to the substrate by the roller have a relationship of 0.02G ≦ δ ≦ 0.015G + 15.
[0017]
  (3The drum-shaped work roller has a central cylindrical part and frustoconical parts located on both sides thereof, and the axis of the central cylindrical part with respect to the axial length L1 of the work roller. The ratio of the length L2 in the direction is 0.75 or less.
[0018]
  (4) At least one backup roller is provided for pressing the work roller from the back side of the substrate.
[0019]
  (5) The diameter of the backup roller is larger than the diameter of the work roller.
[0020]
  (6The substrate bonding apparatus includes a temporary bonding means for temporarily bonding the plurality of substrates by applying a concentrated load to at least one point near the center of the substrate in a state where the bonding surfaces are overlapped with each other, The work roller presses the temporarily bonded substrate.
[0021]
  (7) In the above-described substrate bonding apparatus, the work roller presses the substrate as the length of the area where the work roller is in contact with the substrate changes as the substrate moves relative to the work roller. The pressure applied to the substrate by the work roller is adjusted.oneControl means to be fixed.
[0022]
  (8) The above boardCircleA semiconductor wafer having a shape, wherein the control means sets the radius of the semiconductor wafer to r, the displacement from the center of the semiconductor wafer to the work roller, x, and a predetermined constant P₀When the work roller is
[0023]
[Expression 2]

[0024]
Press with the force G given by.
[0025]
  (9)UpThe work roller described above sandwiches and presses the substrate via a plate material.
[0027]
  (10The substrate bonding method of the present invention isMade of semiconductor or ceramicsA substrate bonding method for bonding a plurality of substrates, wherein an irradiation step of irradiating a bonding surface of each substrate with an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam in a vacuum is overlapped with the bonding surfaces of the substrates. When pressed, the pressing surface isFlatAnd a main joining step in which the plurality of substrates are sandwiched and pressed by a flat drum-shaped work roller to surface-activate the substrates to each other.
[0028]
  (11The above-described substrate bonding method further includes a temporary bonding step for applying a concentrated load to at least one point near the center of the substrate to temporarily bond before the main bonding step.
[0029]
  (12) In the main joining step, the substrate is moved by the work roller as the length of the area where the work roller is in contact with the substrate changes as the substrate moves relative to the work roller. The pressure applied to the substrate by the work roller is adjusted by adjusting the pressing force.oneIt shall be fixed.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a substrate bonding apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. The longitudinal dimensions in the drawings used for this description may be exaggerated for clarity of the specification.
[0031]
(First embodiment)
The substrate bonding apparatus according to this embodiment irradiates a bonding surface of each substrate with an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam in a vacuum chamber. And the substrate bonding apparatus sandwiches and presses the substrate with a pair of work rollers in a state where the bonding surfaces irradiated with the inert gas ion beam or the inert gas neutral atom beam are overlapped with each other, and performs surface activated bonding. To do. Here, the work roller in the present embodiment has a drum shape, and is configured such that the pressing surface is substantially flat when pressing the work. The “bonding surface” of the substrates is a surface where the substrates are bonded to each other.
[0032]
1 and 2 are a top view and a side view showing a schematic configuration of the substrate bonding apparatus according to the present embodiment. The substrate bonding apparatus 10 includes an irradiation chamber 100, an inversion / alignment chamber 200, and a weighting chamber 300. Further, the substrate bonding apparatus 10 includes a load lock chamber 400 that is used to carry the substrate 800 into and out of the apparatus 10, and a transfer robot 550 that transfers the substrate within the apparatus 10. Has a transfer chamber 500 in which is installed.
[0033]
  In addition,The substrate bonding apparatus 10 of the present embodiment isMade of semiconductor or ceramicsWhen joining fragile substrates 800SuitableCan be used.
[0034]
Each chamber 100, 200, 300, 400, 500 communicates with each other through a valve. The substrate bonding apparatus 10 is connected to a turbo molecular pump 610 and a rotary pump 620 (hereinafter referred to as “vacuum pump”) for maintaining each chamber in a vacuum state.
[0035]
FIG. 3 shows an example of the irradiation chamber 100. The irradiation chamber 100 constitutes a vacuum chamber. The substrate 800 carried into the load lock chamber 400 is first transferred to the irradiation chamber 100. The inside of the irradiation chamber 100 has a degree of vacuum of 10 by a vacuum pump.^-2Higher vacuum than Torr (about 1 Pa), more preferably 10^-FiveTorr (about 10^-3Pa) The vacuum is exhausted to the following high vacuum. The wall 110 of the irradiation chamber 100 is provided with a substrate carry-in side valve 120 and a substrate take-out side valve 130. The substrate carry-in side valve 120 is a valve provided at the carry-in port for carrying the substrate 800 inserted into the load lock chamber 400 into the irradiation chamber 100. On the other hand, the substrate carry-out side valve 130 is a valve provided at the carry-out port for carrying out the substrate 800 processed in the irradiation chamber 100 to the inversion / alignment chamber 200.
[0036]
A substrate holding member 150 for holding the substrate 800 is provided in the irradiation chamber 100, and the substrate 800 carried into the irradiation chamber 100 is held by the substrate holding member 150. The substrate holding member 150 is provided with a substrate lifting mechanism 160. The substrate raising / lowering mechanism 160 includes a rod 161 connected to the substrate holding member 150 and a cylinder 162 for raising and lowering the substrate holding member via the rod 161. By this substrate lifting mechanism 160, the distance between the substrate 800 held by the substrate holding member 150 and the beam irradiation unit 140 described below is appropriately adjusted.
[0037]
The beam irradiation unit 140 provided in the irradiation chamber 100 irradiates the bonding surface of the substrate 800 with an inert gas ion beam and / or an inert gas neutral atom beam to activate the surface.
[0038]
The beam irradiation unit 140 includes an electrode to which a voltage is applied. Inside the beam irradiation unit 140, the argon gas is converted into a plasma state by the applied voltage, and argon ions are generated. Then, the generated argon ions move to the opening by the electric field based on the voltage, and are released to the outside from the opening.
[0039]
Note that the surface of the substrate 800 may be directly irradiated with an argon ion beam made of argon ions. However, in this embodiment, in order to avoid charging of the surface of the substrate 800, at least a part of the argon ions is disposed in the vicinity of the opening. It is neutralized. In other words, the surface of the substrate 800 is irradiated with an inert gas atom beam obtained by neutralizing an inert gas ion beam such as an argon ion beam. That is, the term “inert gas ion beam or inert gas neutral atom beam” in this specification includes an inert gas ion beam, an inert gas neutral atom beam, and an inert gas ion beam and an inert inert gas. Includes a beam of mixed active gas neutral atoms. Note that the configuration of the beam irradiation unit 140 according to the present embodiment is the same as that conventionally marketed, and thus detailed description of the beam irradiation unit 140 is omitted.
[0040]
Next, returning to FIG. 2, the configuration of the inversion / alignment chamber 200 will be described. In the inversion / alignment chamber 200, an irradiation chamber includes at least a pair of substrates 800a and 800b that have been irradiated onto the bonding surface with an inert gas ion beam such as an argon ion beam or an inert gas neutral atom beam such as an argon neutral atom beam. It is carried in from 100. The loading of the substrates 800a and 800b is performed through a loading / unloading exit. A valve 210 is provided at the carry-in / out port.
[0041]
The reversing / alignment chamber 200 includes a reversing mechanism 220, a chuck mechanism 230, an alignment table 240, and an optical device 250.
[0042]
The reversing mechanism 220 reverses the orientation of the substrate 800a so that the bonding surface of one substrate 800a faces the bonding surface of the other substrate 800b. The chuck mechanism 230 chucks one substrate 800a whose direction is reversed. The alignment table is an XY table and is used to adjust the relative positional relationship between the pair of substrates 800a and 800b. The optical device 250 is for observing the positional relationship between the substrates during alignment through a view port.
[0043]
First, the reversing mechanism 220 reverses the direction of one substrate 800a so that the bonding surfaces irradiated with the inert gas ion beam or the inert gas neutral atom beam face each other. Then, the alignment table 240 corrects in-plane misalignment between the substrates 800a and 800b. One substrate 800a chucked in this state is overlaid on another substrate 800b.
[0044]
Further, the reversal / alignment chamber 200 of the present embodiment is provided with a temporary bonding mechanism for temporarily bonding the substrates together when the alignment is completed. FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of the temporary joining mechanism 260. The temporary bonding mechanism 260 is a temporary bonding means for performing temporary bonding by applying a concentrated load to at least one point in the vicinity of the center of the substrate in a state where the bonding surfaces are overlapped with each other. Specifically, as shown in FIG. 4, the temporary joining mechanism 260 is inserted into a hole 231 provided in the vicinity of the chuck mechanism 230 and is installed so as to be capable of translation along the hole 231. A pressing pin 261 and a driving source 262 such as a motor or a cylinder for moving the temporary pressing pin 261 in translation are provided.
[0045]
Next, the weight chamber 300 for main joining the temporarily joined substrates will be described. In the weighting chamber 300, the substrates 800a and 800b in which the bonding surfaces irradiated with the inert gas ion beam or the inert gas neutral atom beam are overlapped in the inversion / alignment chamber 200 are sandwiched by the work rollers and pressed. Is done.
[0046]
FIG. 5 is a cross-sectional view seen from the front direction showing the configuration of the load chamber 300, and FIG. 6 is a cross-sectional view seen from the side face direction. As shown in the figure, the load chamber 300 has a vacuum chamber 301 for keeping the inside in a vacuum, and the vacuum chamber 301 maintains a vacuum state. The inside of the vacuum chamber 301 has a degree of vacuum of 10 by a vacuum pump.^-2Higher vacuum than Torr (about 1 Pa), more preferably 10^-FiveTorr (about 10^-3Pa) The vacuum is exhausted to the following high vacuum. A part of the vacuum chamber 301 is provided with a valve 302 as shown in FIG. The valve 302 is opened and closed, and the substrates 800a and 800b superimposed in the reversing / alignment chamber are carried in.
[0047]
The work roller 310 includes an upper work roller 310a and a lower work roller 310b for sandwiching and pressing the substrates 800a and 800b. Roller shafts 320a and 320b are extended from both ends of the upper work roller 310a and both ends of the lower work roller 310b, respectively. The upper roller shaft 320a is rotatably attached to the upper roller support bracket 330a, and the lower roller shaft 320b is rotatably attached to the lower roller support bracket 330b.
[0048]
The lower roller shaft bracket 330 b is fixed to a bottom plate 340 located at the bottom of the vacuum chamber 301, and the upper roller shaft bracket 330 a is attached to a lift plate 350 provided in the vacuum chamber 301. The elevating plate 350 is moved up and down by being guided by a guide column 360 extending from the bottom plate 340. The lifting plate 350 is connected to a cylinder 380 provided above the vacuum chamber 301 via a rod 370, and is configured to move up and down according to the operation of the cylinder 380. A portion where the rod 370 passes through the vacuum chamber 301 is sealed by a seal member 351, and is configured to maintain airtightness. Further, an upper plate 390 may be provided in the vicinity of the upper surface inside the vacuum chamber 301. In this case, the upper plate 390 and the bottom plate 340 are connected via a support column 395, and the rigidity is enhanced.
[0049]
When the cylinder 380 is driven, the upper work roller 310a is brought into contact with the substrate 800a via the rod 370 and the lifting plate 350, and the upper work roller 310a and the lower work roller 310b sandwich the substrates 800a and 800b and press. To do. For example, it can be pressed with a force of about several tens to several thousand kg.
[0050]
Next, FIG. 7 is a diagram showing details of the work rollers 310a and 310b of the present embodiment. FIG. 7A shows the shape of the work rollers 310a and 310b in a state where the substrate is not pressed, and FIG. 7B shows the shape of the work rollers 310a and 310b in a state where the substrate is pressed.
[0051]
As shown in FIG. 7A, when the substrates 800a and 800b are not pressed, the work rollers 310a and 310b have a substantially drum shape. 7B, in the state where the substrates 800a and 800b are being pressed, the surfaces (hereinafter referred to as “pressing surfaces”) on which the work rollers 310a and 310b contact and press the substrate are substantially flat. It becomes. Work rollers 310a and 310b are made of metal such as iron, for example. Thus, it is one of the features of the present embodiment that the work rollers 310a and 310b having a substantially drum shape are applied to the joining mechanism in the surface activated joining. Furthermore, the shape of the work rollers 310a and 310b will be described in detail.
[0052]
FIG. 8 is a diagram schematically showing the upper work roller 310a from among the pair of work rollers 310a and 310b. In the following description, the shape of the upper work roller 310a will be described as an example, but the lower work roller 310b also has the same shape. In FIG. 8, the dimensions in the radial direction are exaggerated for clarity of the specification.
[0053]
Each of the work rollers 310a has a substantially drum shape as described above, and has a cylindrical portion 311 that is a central portion having a substantially cylindrical shape whose diameter hardly changes, and is located on both sides of the central portion. And a frustoconical portion 312 that decreases in diameter as it goes on. In particular, in the case where silicon substrates are bonded to each other as an example, the difference between the large diameter d1 of the columnar portion 311 and the small end portion diameter d2 of the truncated cone portion 312 is δ (μm), and the work roller 310a applies the load to the substrate. When the weight is G (kg weight), it is desirable to design the shape of the work roller 310a so as to satisfy the relationship of 0.02G ≦ δ ≦ 0.015G + 15.
[0054]
FIG. 9 is a graph for explaining the above relationship, in which the vertical axis indicates the difference δ (μm) between the large diameter d1 and the small end diameter d2 of the cylindrical portion 311 and the horizontal axis indicates the workpiece. A force (weight) G (kg weight) applied to the substrate by the rollers 310a and 310b is shown. Therefore, as shown in FIG. 9, according to the pressing force (weight) G so as to take the coordinate value of the region defined by the straight line of δ = 0.02G and the straight line of δ = 0.015G + 15. δ is set.
[0055]
Further, taking the case of a silicon substrate as an example, as shown in FIG. 10, if the total length in the axial direction of the work roller 310a is L1, and the axial length L2 of the central cylindrical portion 311 is, L1 It is desirable that the ratio of L2 is 0.75 or less.
[0056]
However, the relationship between δ, L1, and L2 of the work rollers also changes depending on the material of the substrate 800 and the materials of the work rollers 310a and 310b. Therefore, an appropriate drum shape required for the work rollers 310a and 310b may be calculated by structural analysis using a finite element method or the like.
[0057]
Next, a substrate bonding method using the substrate bonding apparatus 10 of the present embodiment will be described.
[0058]
The substrates 800a and 800b are carried into the load lock chamber 400 (see FIG. 1). First, the substrate 800 a is transferred to the irradiation chamber 100. As shown in FIG. 3, in the irradiation chamber 100, the beam irradiation unit 140 irradiates the bonding surface of the substrate 800a with an argon ion beam or an argon neutral atom beam. For example, in order to prevent the substrate 800a from being charged, a neutralized argon neutral atom beam is irradiated to remove the natural oxide film and the surface adsorption film on the substrate surface. The irradiation time of the argon neutral atom beam is, for example, about 10 seconds to 1800 seconds, particularly preferably about 10 seconds to 30 seconds. The voltage applied to the beam irradiation unit 140 is, for example, 0.1 to 3.0 kV, and the plasma current is, for example, about 1 mA to 5 A. However, the applied voltage and the plasma current depend on the type of the beam irradiation unit 140 to be used.
[0059]
The substrate 800a whose surface is activated is transferred to the next inversion / alignment chamber 200 without being exposed to the atmosphere (see FIG. 2). In the reversal / alignment chamber 200, the reversing mechanism 220 flips the substrate 800a upside down by 180 degrees and is chucked by the chuck mechanism 230 in the reversed state.
[0060]
Next, the other substrate 800b whose surface is similarly activated is transferred to the inversion / alignment chamber 200 without being exposed to the atmosphere. As a result, the substrate 800a and the substrate 800b are brought into a state where the activated bonding surfaces face each other, and the position in the in-plane direction is adjusted and overlapped in this state.
[0061]
After the substrate 800a and the substrate 800b are in a state where the bonding surfaces are overlapped, the temporary pressing pin 261 which is the temporary bonding mechanism 260 is projected toward the substrate 800 as shown in FIG. As a result, a concentrated load is applied to at least one point near the center of the substrate 800. Note that, at the time of this temporary bonding, unlike the case of the main bonding, it is sufficient to apply a small load, and the substrate 800 is not damaged.
[0062]
When a concentrated load is applied to at least one point of the substrate 800, a van der Waals force is generated between the surfaces of the substrate 800a and the substrate 800b, and the range of temporary bonding is sequentially expanded outwardly around the concentrated load point. Temporary joining ends.
[0063]
Then, the temporarily bonded substrate 800 is transferred to the load chamber 300 shown in FIGS. 5 and 6 without being exposed to the atmosphere. The substrate 800 is sandwiched between a pair of work rollers 310a and 310b and moves as the work rollers 310a and 310b rotate. At this time, the cylinder 380 is driven and the elevating plate 350 is lowered, so that the work rollers 310 a and 310 b apply a predetermined load to the substrate 800.
[0064]
At this time, the force to the work roller 310a is transmitted through the roller shaft 320a extended from the end of the work roller 310a. Further, the force to the work roller 310a is transmitted through the roller shaft 320a extending from the end of the work roller 310a (see, for example, FIG. 7B). Therefore, when a normal cylindrical work roller is used, a higher pressure is applied on the end side as compared with the center portion of the work roller, and pressure non-uniformity occurs.
[0065]
On the other hand, in the present invention, the work rollers 310a and 310b have a drum shape, and the pressing surface becomes substantially flat when pressed. Therefore, the pressure on the end side is relatively weaker than the pressure on the center portion because the end portion is tapered. As a result, the pressure non-uniformity during pressing can be corrected and a uniform pressure can be applied.
[0066]
FIG. 11 shows a pressure distribution (white circle) when a cylindrical work roller (flat shape) is used and a pressure distribution (black square) when the drum-shaped work roller of the present embodiment is used. In addition, the vertical axis | shaft shown by FIG. 11 shows a pressure (MPa), and a horizontal axis shows the distance (mm) from the edge part of a work roller. FIG. 11 shows a case where an 8-inch silicon wafer is sandwiched and pressed with a weight of 1012 kg. As shown in FIG. 11, by applying a drum-shaped work roller to the surface activated bonding as in the present embodiment, the pressure non-uniformity during pressing can be corrected and an even pressure can be applied. I understand that I can do it.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
[0068]
(A) Since the plurality of substrates are sandwiched and pressed by the work rollers 310a and 310b with the bonding surfaces of the substrates being superimposed, the plurality of substrates are directly surface-activated bonded to each other. Even when a plurality of substrates made of is bonded to each other, the entire substrate can be weighted evenly. In addition, since the load is applied to the substrate by the shear stress, the bonded surfaces can be adhered with less weight compared to the surface pressure welding method in which the load is applied over the entire area of the substrate. Since semiconductors and ceramic substrates are hard and easy to break, the work roller is made to be a drum shape so that it does not break.
[0069]
  (B) Since the work rollers 310a and 310b have a substantially drum shape and the pressing surface becomes substantially flat when the substrate is pressed, the surface of the work rollers 310a and 310b on the end side of the work rollers 310a and 310b It is possible to prevent the difference between the pressure and the pressure on the center side and press the substrate with a uniform pressure.Therefore, it consists of semiconductor or ceramicsThe substrate is also prevented from being damaged when surface activation bonding is performed on a substrate that is easily damaged.
[0070]
(C) In particular, δ, which is the difference between the large diameter d1 of the columnar part constituting the drum-shaped work rollers 310a and 310b and the small end part diameter d2 of the truncated cone part, and the weight G applied to the substrate by the roller (Kg weight) is in a relationship of 0.02G ≦ δ ≦ 0.015G + 15, and the ratio of the axial length L2 of the cylindrical portion to the axial length L1 of the work roller is 0.75 or less. In some cases, the substrates are prevented from being damaged when the substrates such as silicon wafers are bonded together.
[0071]
(D) Further, when providing a temporary bonding mechanism 260 for temporary bonding by applying a concentrated load to at least one point near the center of the substrate, the substrates are relatively displaced after the alignment and before the main bonding. Can also be prevented.
[0072]
(Second Embodiment)
The substrate bonding apparatus according to the present embodiment is different in the configuration of the load chamber 300 from the case of the first embodiment, and the other configurations are the same as those in the case of the first embodiment. Therefore, the description about the same member is abbreviate | omitted, and the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about a similar member.
[0073]
In this embodiment, in addition to the substantially drum-shaped work rollers 310a and 310b in the first embodiment, a backup roller for pressing the work rollers 310a and 310b from the back side is provided.
[0074]
FIG. 12 is a diagram schematically showing the backup roller in the present embodiment. On the back side of the upper work roller 310a, two upper backup rollers 711a and 712a are provided independently of the upper work roller 310a. Similarly, two lower backup rollers 711b and 712b are independently provided on the back side of the lower work roller 310b. The diameter of each backup roller 711a, 712a, 711b, 712b is preferably larger than the diameter of the upper work roller 310a or the lower work roller 310b.
[0075]
Unlike the first embodiment shown in FIG. 1, in this embodiment, backup roller shafts (not shown) extended from respective ends of the upper backup rollers 711a and 712a rotate to the upper roller support bracket 330a. It is installed freely. On the other hand, the upper work roller 310a is suspended from the roller support bracket 330a by an elastic body such as a spring (not shown) and placed at the lower ends of the upper backup rollers 711a and 712a.
[0076]
Similarly, backup roller shafts (not shown) extended from the respective ends of the lower backup rollers 711b and 712b are rotatably attached to the lower roller shaft bracket 330b. The lower work roller 310b is in contact with the surfaces of the lower backup rollers 711b and 712b by an elastic body such as a spring (not shown).
[0077]
In the above configuration, when the cylinder 380 is operated to lower the rod 370, a force is applied to each end portion of the upper backup rollers 711a and 712a via the upper roller support bracket 330 connected to the lifting plate 350. Communicated.
[0078]
The entire circumferential surface of the upper backup rollers 711a and 712a receives the force on the entire circumferential surface of the upper work roller 310a. As a result, the upper work roller 310a presses the substrates 800a and 800b. Similarly, the lower work roller 310b receives force from the lower backup rollers 711b and 712b and presses the substrates 800a and 800b. As a result, the force transmitted to the end portions of the work rollers 310a and 310b is reduced, and the force is evenly transmitted to the work rollers 310a and 310b.
[0079]
In this embodiment, the case of using two backup rollers per work roller has been described. However, the number of backup rollers is not limited to this case, and one or more backup rollers may be used. Further, it is sufficient that one or more backup rollers are placed on the back surface of the work roller, and a plurality of stages of backup rollers may be provided.
[0080]
Therefore, according to the substrate bonding apparatus of the present embodiment, the following effects are further obtained in addition to the effects (a) to (2) in the first embodiment.
[0081]
  (E) Since the end portions and the central portion of the work rollers 310a and 310b are similarly subjected to a force and can press the substrate 800, the pressure applied to the substrate 800 becomes uniform.Made of semiconductor or ceramicsThe substrate is also prevented from being damaged when surface activation bonding is performed on a substrate that is easily damaged.
[0082]
(Third embodiment)
The substrate bonding apparatus according to this embodiment is different in the configuration of the load chamber 300 from the first and second embodiments, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. Therefore, the description about the same member is abbreviate | omitted, and the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about a similar member.
[0083]
When the substrates 800a and 800b are joined to each other, as the substrates 800a and 800b move relative to the work rollers 310a and 310b, the work rollers 310a and 310b are in contact with the substrates 800a and 800b. The length (hereinafter referred to as “pressing length”) changes. The pressurization length corresponds to the length of the portion pressing the substrate.
[0084]
In the present embodiment, there is provided control means for adjusting the force with which the substrates 800a and 800b are pressed by the work rollers 310a and 310b and making the pressure applied to the substrates 800a and 800b by the work rollers 310a and 310b substantially constant. Features.
[0085]
FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for a substrate bonding apparatus according to the present embodiment.
[0086]
The substrate bonding apparatus 10 of the present embodiment includes a control unit 381 that controls the weight applied to the cylinder 380 of the load chamber 300, and a sensor 382 that measures the relative positional relationship between the substrates 800a and 800b and the work rollers 310a and 310b. And an operation unit 383 for inputting the dimensions of the substrate in advance.
[0087]
The control unit 381 determines the pressure length based on the measurement result of the relative positional relationship between the substrate and the work rollers 310a and 310b by the sensor 382 and the dimensions of the substrates 800a and 800b input by the operation unit 383. Has a function to calculate. The control unit 381 has a function of adjusting the force with which the work rollers 310a and 310b press the substrate in accordance with the calculated pressurization length so that the pressure applied in the bonding surface is substantially constant.
[0088]
FIG. 14 shows a case in which semiconductor wafers having a substantially circular shape are used as the substrates 800a and 800b, and the semiconductor wafers are subjected to surface activation bonding. As shown in FIG. 14, the radius of the substrates 800a and 800b is r, the distance from the center position of the substrates 800a and 800b to the axial center of the work rollers 310a and 310b is x, and the pressurization length of the substrate is L. To do.
[0089]
First, the radius r of the substrate is set in advance by the operation unit 383 or the like. Note that the radius r of the substrate can be automatically measured using image processing or the like. Further, the control unit 381 determines the axial center of the work rollers 310a and 310b from the center position of the substrates 800a and 800b based on the measurement result of the relative positional relationship between the substrates 800a and 800b and the work rollers 310a and 310b by the sensor 382. The distance x is obtained.
[0090]
Next, the control unit 381 obtains the pressing length L using the radius r of the substrates 800a and 800b and the distance x from the center position of the substrates 800a and 800b to the axial center of the work rollers 310a and 310b. In the case of FIG. 14, since the substrate has a substantially circular shape, the pressurization length L is given by the following equation (1) by geometric calculation.
[0091]
[Equation 3]

[0092]
Then, according to the obtained pressurization length L, the force with which the work rollers 310a and 310b press the substrate is adjusted. Preferably, the control unit 381 adjusts the force so as to be proportional to the obtained pressurization length L. That is, P₀Is a constant, the pressing force G is controlled by the following equation (2).
[0093]
[Expression 4]

[0094]
As a result, when the pressure length L is long, the pressure is pressed with a relatively strong force, and when the pressure length L is short, the pressure is pressed with a relatively weak force. And the pressure applied in the substrate surface can be made substantially constant by pressing with the force of formula (2). Here, it is assumed that the work rollers 310a and 310b are in line contact with the substrate during pressing.
[0095]
In the case where the substrates 800a and 800b are semiconductor wafers, a notch is often provided in a part of the circumference in order to indicate the plane orientation. Therefore, the direction of the notch is confirmed using an image processing technique, and the orientations of the substrates 800a and 800b are adjusted so that the axes of the work rollers 310a and 310b are parallel to each other, and then expressed by Expression (2). Control may be performed.
[0096]
As described above, according to the present embodiment, in addition to the effects (a) to (e) according to the first and second embodiments described above, the following effects are further obtained.
[0097]
(F) When a surface-activated bonding is performed by pressing a substantially circular substrate such as a semiconductor wafer with the roller 310, the pressure applied in the bonding surface can be made substantially constant. As a result, surface activated bonding can be reliably performed over the entire in-plane area of the substrate. Further, it is possible to prevent the substrate from being damaged due to the non-uniform pressure applied in the plane.
[0098]
(G) In particular, the work rollers 310a and 310b have a substantially drum shape, and by executing control based on the pressure length, as a synergistic effect, in all regions of the substrates 800 to be joined, A constant pressure can be applied.
[0099]
As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to these cases, and various omissions, additions, and modifications can be made by those skilled in the art. For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, even if the substrates 800a and 800b are sandwiched and pressed between the work rolls 310a and 310b via the plate material 830a and / or the plate material 830b having a buffer function, Good.
[0100]
  HalfFor substrates that cannot be rolled, such as bonding between multiple substrates made of conductors or ceramicsWhen pressing the substrate, the drum surface has a flat pressing surfaceThe point of applying pressure treatment by the work roller is one of the new feature points that has never existed before..
[0101]
【The invention's effect】
  Claim 1 and claim10According to the invention described in (1), even when a plurality of substrates made of semiconductors or ceramics are surface-activated bonded, pressure can be applied by the work roller, and pressure can be uniformly applied to the entire substrate.
[0102]
  Also made of semiconductor or ceramicsIn order to surface-activate and bond the plurality of substrates by sandwiching and pressing the plurality of substratesThe drum-shaped, pressing surface is flat when pressedSince the work roller is provided, the load distribution during the surface activation bonding can be made uniform, the pressure applied to the substrate can be made uniform, and the substrate can be bonded while preventing the substrate from being damaged.
[0103]
  Claim2And claims3According to the invention described in the above, since the pressure at both ends of the work roller, which is likely to increase the pressure during pressing, can be reduced and pressed with an equal pressure, a silicon substrate that is easily damaged can be surface-activated. Even in the case of chemical bonding, breakage of the substrate is prevented.
[0104]
  Claim4According to the invention, since at least one backup roller that presses the drum-shaped work roller from the back side of the substrate is installed, the load distribution for pressing the substrate can be made uniform, and the substrate It is possible to bond the substrates while preventing the damage. In particular, the claims5In the case where the diameter of the backup roller is made larger than the diameter of the work roller as in the invention described in 1), the effect is high.
[0105]
  Claim6And claims11According to the invention described in (2), since the plurality of substrates are temporarily bonded by applying a concentrated load to at least one point in the vicinity of the center of the substrate in a state where the bonding surfaces are overlapped, the positional displacement of the substrate before the main bonding Can be prevented.
[0106]
  Claim7And claims12According to the invention, the work roller presses the substrate as the length of the area where the work roller is in contact with the substrate changes as the substrate moves relative to the work roller. The pressure applied to the substrate by the work roller is adjusted.oneTherefore, it can be pressed with a constant pressure regardless of the shape of the substrate, and the substrate is loaded with shearing stress. The bonding surface can be brought into close contact with the weight, and damage to the substrate can be prevented. In particular, the shape of the work rollerDrumBy executing the control based on the length of the region as described above, as a synergistic effect, a constant pressure can be applied to all regions of the substrates to be bonded.
[0107]
  Claim8According to the invention described in the above, such as a semiconductor waferCircleEven when the surface-activated bonding is performed by pressing the shaped substrate, the pressure applied in the bonding surface can be made substantially constant.
[0108]
  Claim9According to the invention described in (3), the plate material functions as a buffer, and the breakage of the substrate can be further prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of a substrate bonding apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a side view showing a schematic configuration of the substrate bonding apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing an example of an irradiation unit shown in FIG.
4 is a diagram showing a schematic configuration of a temporary joining mechanism in the reversing / alignment chamber shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the weighted chamber shown in FIG. 1 as viewed from the front.
6 is a cross-sectional view of the weighted chamber shown in FIG. 1 as viewed from the side.
7 is a diagram showing a schematic shape of the work roller shown in FIG. 5. FIG.
8 is a view for explaining the shape of the work roller shown in FIG. 6. FIG.
9 is a graph showing the dimensional relationship of the work rollers shown in FIG.
10 is a view for explaining the shape of the work roller shown in FIG. 6; FIG.
FIG. 11 is a graph showing an example of pressure distribution when pressed by a cylindrical work roller and when pressed by a drum-shaped work roller.
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a backup roller in the substrate bonding apparatus according to the second embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for a substrate bonding apparatus according to a third embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining processing contents when a semiconductor wafer is bonded using the substrate bonding apparatus shown in FIG. 13;
FIG. 15 is a diagram showing a modification in the case of pressing a substrate through a plate material.
[Explanation of symbols]
10 ... Board bonding apparatus,
100: Irradiation chamber (vacuum chamber),
140, 940 ... Beam irradiation section (beam irradiation means),
200: Inversion / alignment chamber,
260 ... Temporary joining mechanism,
300 ... Weighted room,
301 ... Vacuum chamber,
310a ... Upper work roller,
310b ... lower work roller,
311 ... Central part,
312 ... the truncated cone part,
381 ... Control unit (control means),
711a, 712a ... upper backup roller,
711b, 712b ... lower backup roller,
800a, 800b ... substrate
810a, 810b ... island-shaped metal thin film,
941 ... Beam source,
942 ... Metal grid.

Claims (12)

A substrate bonding apparatus for bonding a plurality of substrates made of semiconductors or ceramics ,
A vacuum chamber into which the substrate is loaded;
Beam irradiation means for irradiating an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam to the bonding surface of each substrate in the vacuum chamber;
Having at least one set of work rollers for surface-activating and bonding the plurality of substrates by sandwiching and pressing the plurality of substrates in a state where the bonding surfaces of the substrates are overlapped,
The work roller has a hourglass shape, a substrate bonding device characterized by the pressing surface becomes Bian flat when pressing the substrate. The drum-shaped work roller has a central cylindrical portion and frustoconical portions located on both sides thereof.
Δ (μm), which is the difference between the large diameter d1 of the cylindrical portion and the end small diameter d2 of the truncated cone portion, and the force G (kg weight) applied to the substrate by the work roller are:
The substrate bonding apparatus according to claim 1 , wherein a relationship of 0.02G ≦ δ ≦ 0.015G + 15 is satisfied. The drum-shaped work roller has a central cylindrical portion and frustoconical portions located on both sides thereof.
2. The substrate bonding apparatus according to claim 1, wherein a ratio of an axial length L <b> 2 of the central cylindrical portion to an axial length L <b> 1 of the work roller is 0.75 or less. The substrate bonding apparatus according to claim 1 , wherein at least one backup roller that presses the work roller from the back side of the substrate is provided. The substrate bonding apparatus according to claim 4 , wherein a diameter of the backup roller is larger than a diameter of the work roller. Furthermore, the substrate bonding apparatus includes a temporary bonding means for temporarily bonding the plurality of substrates by applying a concentrated load to at least one point near the center of the substrate in a state where the bonding surfaces are overlapped with each other, The substrate bonding apparatus according to claim 1, wherein the work roller presses the temporarily bonded substrate. In accordance with the relative movement of the substrate with respect to the work roller, the force with which the work roller presses the substrate is adjusted in accordance with the change in the length of the region where the work roller is in contact with the substrate, substrate bonding device according to claim 1, characterized in that it comprises a control means to a constant the pressure applied to the substrate by roller. The substrate is a semiconductor wafer of circular,
When the control means has a radius of the semiconductor wafer as r, a displacement from the center of the semiconductor wafer to the work roller as x, and a predetermined constant as P ₀ , the work roller

Pressing at given force G in the substrate bonding apparatus according to claim 1, wherein the.   The substrate bonding apparatus according to claim 1, wherein the work roller sandwiches and presses the substrate via a plate material. A substrate bonding method for bonding a plurality of substrates made of semiconductors or ceramics ,
An irradiation step of irradiating an inert gas ion beam or an inert gas neutral atom beam to a bonding surface of each substrate in a vacuum; and
Superposed state the bonding surfaces of the substrate, the pressing surface during the pressing presses by sandwiching the plurality of substrates by the workpiece rollers hourglass shape which is Bian flat, the bonding of bonding surface activation a plurality of substrates together A substrate bonding method comprising the steps of: The substrate bonding method according to claim 10, further comprising a temporary bonding step for temporarily bonding at least one point near the center of the substrate by applying a concentrated load before the main bonding step. In the main joining step, the substrate is pressed by the work roller as the length of the area where the work roller is in contact with the substrate changes as the substrate moves relative to the work roller. that force by adjusting the substrate bonding method according to claim 10, characterized in that the pressure applied to the substrate and a constant by the work rollers.

Images