JP5606429B2 - Joining method, program, computer storage medium, joining apparatus and joining system - Google Patents
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Description
本発明は、基板同士を接合する接合方法、プログラム、コンピュータ記憶媒体、接合装置及び接合システムに関する。 The present invention relates to a bonding method, a program, a computer storage medium, a bonding apparatus, and a bonding system for bonding substrates together.
近年、半導体デバイスの高集積化が進んでいる。高集積化した複数の半導体デバイスを水平面内で配置し、これら半導体デバイスを配線で接続して製品化する場合、配線長が増大し、それにより配線の抵抗が大きくなること、また配線遅延が大きくなることが懸念される。 In recent years, semiconductor devices have been highly integrated. When a plurality of highly integrated semiconductor devices are arranged in a horizontal plane and these semiconductor devices are connected by wiring to produce a product, the wiring length increases, thereby increasing the wiring resistance and wiring delay. There is concern about becoming.
そこで、半導体デバイスを3次元に積層する3次元集積技術を用いることが提案されている。この3次元集積技術においては、例えば貼り合わせ装置を用いて、2枚の半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)の接合が行われる。例えば貼り合わせ装置は、2枚のウェハを上下に配置した状態(以下、上側のウェハを「上ウェハ」といい、下側のウェハを「下ウェハ」という。)で収容するチャンバーと、チャンバー内に設けられ、上ウェハの中心部分を押圧する押動ピンと、上ウェハの外周を支持すると共に、当該上ウェハの外周から退避可能なスペーサと、を有している。かかる貼り合わせ装置を用いた場合、ウェハ間のボイドの発生を抑制するため、チャンバー内を真空雰囲気にしてウェハ同士の接合が行われる。具体的には、先ず、上ウェハをスペーサで支持した状態で、押動ピンにより上ウェハの中心部分を押圧し、当該中心部分を下ウェハに当接させる。その後、上ウェハを支持しているスペーサを退避させて、上ウェハの全面を下ウェハの全面に当接させて貼り合わせる(特許文献1)。 Thus, it has been proposed to use a three-dimensional integration technique in which semiconductor devices are stacked three-dimensionally. In this three-dimensional integration technique, two semiconductor wafers (hereinafter referred to as “wafers”) are bonded using, for example, a bonding apparatus. For example, the bonding apparatus includes a chamber that accommodates two wafers arranged vertically (hereinafter, the upper wafer is referred to as an “upper wafer” and the lower wafer is referred to as a “lower wafer”), And a push pin that presses the center portion of the upper wafer, and a spacer that supports the outer periphery of the upper wafer and can be retracted from the outer periphery of the upper wafer. When such a bonding apparatus is used, the wafers are bonded to each other in a vacuum atmosphere in order to suppress the generation of voids between the wafers. Specifically, first, in a state where the upper wafer is supported by the spacer, the central portion of the upper wafer is pressed by the push pin, and the central portion is brought into contact with the lower wafer. Thereafter, the spacer supporting the upper wafer is retracted, and the entire surface of the upper wafer is brought into contact with the entire surface of the lower wafer and bonded together (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載の貼り合わせ装置では、下ウェハを載置するテーブル等の保持部材の表面に凹凸が存在したり、或いは保持部材の表面にパーティクル等が存在して、当該保持部材の表面が平坦でない場合がある。かかる場合、上ウェハと下ウェハを貼り合せると、貼り合わされたウェハに鉛直方向の歪みが生じる。 However, in the bonding apparatus described in Patent Document 1, there are irregularities on the surface of a holding member such as a table on which the lower wafer is placed, or there are particles or the like on the surface of the holding member. The surface may not be flat. In such a case, when the upper wafer and the lower wafer are bonded together, vertical bonding occurs in the bonded wafers.
また、特許文献1に記載の貼り合わせ装置を用いた場合、押動ピンにより上ウェハの中心部分を押圧する際、当該上ウェハはスペーサで支持されているだけなので、下ウェハに対する上ウェハの水平方向の位置がずれるおそれがある。 Further, when the bonding apparatus described in Patent Document 1 is used, when the center portion of the upper wafer is pressed by the push pin, the upper wafer is only supported by the spacer, so that the upper wafer is horizontal with respect to the lower wafer. There is a possibility that the position of the direction is shifted.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板同士を接合する際に、少なくとも接合された基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置ずれを抑制することを目的とする。 This invention is made | formed in view of this point, and when joining board | substrates, it aims at suppressing the distortion | strain of the vertical direction of a board | substrate joined, or the position shift of a horizontal direction at least.
前記の目的を達成するため、本発明は、接合装置を用いて基板同士を接合する接合方法であって、前記接合装置は、下面に第1の基板を真空引きして吸着保持する第1の保持部材と、前記第1の保持部材の下方に設けられ、上面に第2の基板を真空引きして吸着保持する第2の保持部材と、前記第1の保持部材に設けられ、第1の基板の中心部を押圧する押動部材と、第1の基板を吸着保持して当該第1の基板の水平方向の位置を固定し、鉛直方向に移動自在なガイド部材と、を有し、前記接合方法は、前記第1の保持部材に保持された第1の基板と、前記第2の保持部材に保持された第2の基板とを所定の間隔で対向配置する配置工程と、その後、前記第1の保持部材による第1の基板の真空引きを停止して、前記ガイド部材によって第1の基板を吸着保持し、前記押動部材によって第1の基板の中心部を押圧しながら第1の基板を下降させて、当該第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧する押圧工程と、その後、第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、第1の基板の中心部から外周部に向けて、第1の基板と第2の基板を順次接合する接合工程と、を有し、少なくとも前記第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御して、少なくとも第1の基板と第2の基板が接合された重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is a bonding method for bonding substrates together using a bonding apparatus, wherein the bonding apparatus vacuums and holds the first substrate on the lower surface. A holding member; a second holding member that is provided below the first holding member, and that sucks and holds the second substrate on the upper surface by suction; and a first holding member that is provided on the first holding member. A pressing member that presses the center portion of the substrate, and a guide member that holds the first substrate by suction and fixes the horizontal position of the first substrate, and is movable in the vertical direction. bonding method, a first substrate held by the first holding member, the arrangement step of facing a second substrate held by the second holding member at a predetermined interval, then the The evacuation of the first substrate by the first holding member is stopped, and the first pulling is performed by the guide member. Holding the substrate by suction, lowering the first substrate while pressing the central portion of the first substrate by the pushing member, and bringing the central portion of the first substrate into contact with the central portion of the second substrate a pressing step of pressing by, then, in a state where the center portion of the center portion of the first substrate and the second substrate is pressed toward the outer periphery from the center of the first substrate, the first substrate And a bonding step of sequentially bonding the second substrate, and controls at least evacuation of the first substrate by the first holding member or evacuation of the second substrate by the second holding member. Thus, the vertical distortion or the horizontal position of the superposed substrate where at least the first substrate and the second substrate are bonded is controlled.
本発明によれば、例えば第2の保持部材の表面が平坦でない場合でも、少なくとも第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御することによって、第2の保持部材の表面における低い平坦度の影響を抑制して、基板同士を接合することができる。このため、重合基板の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、少なくとも第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御することによって、第1の基板と第2の基板の水平方向の位置を固定することができ、第1の基板と第2の基板の水平方向の位置ずれを抑制することができる。以上のように本発明によれば、基板同士を接合する際に、少なくとも接合された基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置ずれを抑制することができる。 According to the present invention, for example, even when the surface of the second holding member is not flat, at least evacuation of the first substrate by the first holding member or evacuation of the second substrate by the second holding member is controlled. By doing so, the influence of the low flatness in the surface of the 2nd holding member can be suppressed, and substrates can be joined. For this reason, the distortion of the vertical direction of a superposition | polymerization board | substrate can be suppressed. Further, by controlling at least the evacuation of the first substrate by the first holding member or the evacuation of the second substrate by the second holding member, the horizontal positions of the first substrate and the second substrate are controlled. The horizontal displacement between the first substrate and the second substrate can be suppressed. As described above, according to the present invention, when the substrates are bonded to each other, at least vertical distortion or horizontal displacement of the bonded substrates can be suppressed.
前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを停止してもよい。 After the center portion of the first substrate and the second substrate is joined in the pressing step, the evacuation of the second substrate by the second holding member may be stopped.
参考例として、前記第1の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第1の基板の真空引きを設定可能であり、前記押圧工程において、前記第1の保持部材における中心部の領域の第1の基板の真空引きを停止し、前記押動部材によって第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧し、前記接合工程において、第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、前記第1の保持部材における外周部の領域の第1の基板の真空引きを停止し、第1の基板の中心部から外周部に向けて、当該第1の基板を第2の基板に順次当接させ、第1の基板と第2の基板を接合してもよい。
As a reference example, the first holding member is partitioned into a plurality of regions from the central portion toward the outer peripheral portion, and vacuuming of the first substrate can be set for each region. In the pressing step, Stop evacuation of the first substrate in the central region of the first holding member, and press the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate by the pushing member, In the bonding step, with the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate being pressed, the vacuuming of the first substrate in the outer peripheral region of the first holding member is stopped, The first substrate may be sequentially brought into contact with the second substrate from the center portion of the first substrate toward the outer peripheral portion, and the first substrate and the second substrate may be bonded.
前記配置工程における前記所定の間隔を制御して、少なくとも重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御してもよい。 You may control the said predetermined space | interval in the said arrangement | positioning process, and control the distortion or the horizontal direction position of a superposition | polymerization board | substrate at least.
前記押圧工程における前記押動部材の押圧圧力を制御して、少なくとも重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御してもよい。 The pressing pressure of the pressing member in the pressing step may be controlled to control at least the vertical distortion or the horizontal position of the superposed substrate.
少なくとも前記第2の保持部材の表面の平面度又は表面粗さを制御して、重合基板の鉛直方向の歪みを制御してもよい。 You may control the distortion | strain of the vertical direction of a superposition | polymerization board | substrate by controlling the flatness or surface roughness of the surface of a said 2nd holding member at least.
前記接合工程における第1の基板と第2の基板の接合速度を制御して、重合基板の鉛直方向の歪みを制御してもよい。 The vertical strain of the superposed substrate may be controlled by controlling the bonding speed of the first substrate and the second substrate in the bonding step.
前記第2の保持部材の表面には、その中心部と外周部において、第2の基板を真空引きする吸引口が複数形成され、前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記中心部の吸引口による第2の基板の真空引きを維持し、前記外周部の吸引口による第2の基板の真空引きを停止してもよい。 A plurality of suction ports for evacuating the second substrate are formed on the surface of the second holding member at the center portion and the outer peripheral portion, and the center portions of the first substrate and the second substrate in the pressing step. , The second substrate may be evacuated by the central suction port, and the second substrate evacuation by the outer peripheral suction port may be stopped.
別な観点による本発明によれば、前記接合方法を接合装置によって実行させるために、当該接合装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムが提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that operates on a computer of a control unit that controls the joining apparatus in order to cause the joining apparatus to execute the joining method.
また別な観点による本発明によれば、前記プログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a readable computer storage medium storing the program is provided.
さらに別な観点による本発明は、基板同士を接合する接合装置であって、下面に第1の基板を真空引きして吸着保持する第1の保持部材と、前記第1の保持部材の下方に設けられ、上面に第2の基板を真空引きして吸着保持する第2の保持部材と、前記第1の保持部材に設けられ、第1の基板の中心部を押圧する押動部材と、第1の基板を吸着保持して当該第1の基板の水平方向の位置を固定し、鉛直方向に移動自在なガイド部材と、前記第1の保持部材に保持された第1の基板と、前記第2の保持部材に保持された第2の基板とを所定の間隔で対向配置する配置工程と、その後、前記第1の保持部材による第1の基板の真空引きを停止して、前記ガイド部材によって第1の基板を吸着保持し、前記押動部材によって第1の基板の中心部を押圧しながら第1の基板を下降させて、当該第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧する押圧工程と、その後、第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、第1の基板の中心部から外周部に向けて、第1の基板と第2の基板を順次接合する接合工程と、を実行するように前記第1の保持部材、前記第2の保持部材、前記押動部材及び前記ガイド部材を制御し、且つ少なくとも第1の基板と第2の基板が接合された重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御するように、少なくとも前記第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御する制御部と、を有することを特徴としている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a bonding apparatus for bonding substrates, wherein a first holding member that vacuum-sucks and holds a first substrate on a lower surface, and a lower portion of the first holding member. provided, and a second holding member for attracting and holding by the second substrate is evacuated to the top surface, provided on the first holding member, a pressing member for pressing a central portion of the first substrate, the A first substrate held by the first holding member; and a first substrate held by the first holding member; and a first substrate held by the first holding member; And disposing the second substrate held by the two holding members opposite to each other at a predetermined interval, and then evacuating the first substrate by the first holding member is stopped by the guide member. The first substrate is sucked and held, and the central portion of the first substrate is pushed by the pushing member. Lowers the first substrate while a pressing step of pressing by contacting the central portion of the first substrate and the center portion of the second substrate, then, the center portion and the second first substrate The first substrate and the second substrate are sequentially joined from the central portion of the first substrate toward the outer peripheral portion in a state where the central portion of the first substrate is pressed. 1 holding member, the second holding member , the pushing member and the guide member are controlled, and at least the vertical distortion or the horizontal direction of the superposed substrate in which the first substrate and the second substrate are joined A control unit that controls at least evacuation of the first substrate by the first holding member or evacuation of the second substrate by the second holding member so as to control the position. Yes.
前記制御部は、前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを停止するように前記第2の保持部材を制御してもよい。 The controller controls the second substrate to stop evacuation of the second substrate by the second holding member after the central portions of the first substrate and the second substrate are joined in the pressing step. The holding member may be controlled.
参考例として、前記第1の保持部材は、中心部から外周部に向けて複数の領域に区画され、当該領域毎に第1の基板の真空引きを設定可能であり、前記制御部は、前記押圧工程において前記第1の保持部材における中心部の領域の第1の基板の真空引きを停止し、前記押動部材によって第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧し、前記接合工程において第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、前記第1の保持部材における外周部の領域の第1の基板の真空引きを停止し、第1の基板の中心部から外周部に向けて、当該第1の基板を第2の基板に順次当接させ、第1の基板と第2の基板を接合するように、前記第1の保持部材及び前記押動部材を制御してもよい。 As a reference example, the first holding member is partitioned into a plurality of regions from the central portion toward the outer peripheral portion, and vacuuming of the first substrate can be set for each region. In the pressing step, evacuation of the first substrate in the central region of the first holding member is stopped, and the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate are brought into contact with each other by the pressing member. In a state where the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate are pressed in the joining step, the first substrate is evacuated in the outer peripheral region of the first holding member. The first substrate is brought into contact with the second substrate sequentially from the central portion of the first substrate toward the outer peripheral portion, and the first substrate and the second substrate are joined together. One holding member and the pushing member may be controlled.
前記制御部は、少なくとも重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御するように、前記配置工程における前記所定の間隔を制御してもよい。 The control unit may control the predetermined interval in the arranging step so as to control at least a vertical distortion or a horizontal position of the superposed substrate.
前記制御部は、少なくとも重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御するように、前記押圧工程における前記押動部材の押圧圧力を制御してもよい。 The control unit may control a pressing pressure of the pressing member in the pressing step so as to control at least a vertical distortion or a horizontal position of the superposed substrate.
前記制御部は、重合基板の鉛直方向の歪みを制御するように、少なくとも前記第2の保持部材の表面の平面度又は表面粗さを制御してもよい。 The control unit may control at least the flatness or the surface roughness of the surface of the second holding member so as to control the vertical strain of the superposed substrate.
前記制御部は、重合基板の鉛直方向の歪みを制御するように、前記接合工程における第1の基板と第2の基板の接合速度を制御してもよい。 The control unit may control a bonding speed between the first substrate and the second substrate in the bonding step so as to control a vertical strain of the superposed substrate.
前記第2の保持部材の表面には、その中心部と外周部において、第2の基板を真空引きする吸引口が複数形成され、前記制御部は、前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記中心部の吸引口による第2の基板の真空引きを維持し、前記外周部の吸引口による第2の基板の真空引きを停止するように前記第2の保持部材を制御してもよい。 A plurality of suction ports for evacuating the second substrate are formed on the surface of the second holding member at the center portion and the outer peripheral portion thereof, and the control unit is configured to connect the first substrate and the second substrate in the pressing step. After the central portion of the substrate is bonded, the second substrate is evacuated by the suction port of the central portion, and the evacuation of the second substrate by the suction port of the outer peripheral portion is stopped. The two holding members may be controlled.
また別な観点による本発明は、前記接合装置を備えた接合システムであって、前記接合装置を備えた処理ステーションと、第1の基板、第2の基板又は第1の基板と第2の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第1の基板、第2の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、前記処理ステーションは、第1の基板又は第2の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、前記表面改質装置で改質された第1の基板又は第2の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第1の基板、第2の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第1の基板と第2の基板を接合することを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a bonding system including the bonding apparatus, a processing station including the bonding apparatus, a first substrate, a second substrate, or a first substrate and a second substrate. A plurality of superposed substrates bonded to each other, and a loading / unloading station for loading / unloading the first substrate, the second substrate, or the superposed substrate with respect to the processing station. A surface modification device for modifying the surface to which the first substrate or the second substrate is bonded, and a surface hydrophilicity for hydrophilizing the surface of the first substrate or the second substrate modified by the surface modification device. And a transfer region for transferring the first substrate, the second substrate, or the polymerization substrate to the surface modification device, the surface hydrophilization device, and the bonding device, and the bonding In the apparatus, the surface of the surface hydrophilizing apparatus is It is characterized by bonding a first substrate and a second substrate which is hydrated.
本発明によれば、基板同士を接合する際に、少なくとも接合された基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置ずれを抑制することができる。 According to the present invention, when the substrates are bonded to each other, at least vertical distortion or horizontal displacement of the bonded substrates can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる接合システム1の構成の概略を示す平面図である。図2は、接合システム1の内部構成の概略を示す側面図である。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing the outline of the configuration of the joining system 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view illustrating the outline of the internal configuration of the joining system 1.
接合システム1では、図3に示すように例えば2枚の基板としてのウェハWU、WLを接合する。以下、上側に配置されるウェハを、第1の基板としての「上ウェハWU」といい、下側に配置されるウェハを、第2の基板としての「下ウェハWL」という。また、上ウェハWUが接合される接合面を「表面WU1」といい、当該表面WU1と反対側の面を「裏面WU2」という。同様に、下ウェハWLが接合される接合面を「表面WL1」といい、当該表面WL1と反対側の面を「裏面WL2」という。そして、接合システム1では、上ウェハWUと下ウェハWLを接合して、重合基板としての重合ウェハWTを形成する。 In the interface system 1, bonding the wafer W U, W L as substrate, for example two as shown in FIG. Hereinafter, the wafer disposed on the upper side is referred to as “upper wafer W U ” as the first substrate, and the wafer disposed on the lower side is referred to as “lower wafer W L ” as the second substrate. Further, a bonding surface to which the upper wafer W U is bonded is referred to as “front surface W U1 ”, and a surface opposite to the front surface W U1 is referred to as “back surface W U2 ”. Similarly, the bonding surface to which the lower wafer W L is bonded is referred to as “front surface W L1 ”, and the surface opposite to the front surface W L1 is referred to as “back surface W L2 ”. Then, in the bonding system 1, by joining the upper wafer W U and the lower wafer W L, to form the overlapped wafer W T as a polymerization substrate.
接合システム1は、図1に示すように例えば外部との間で複数のウェハWU、WL、複数の重合ウェハWTをそれぞれ収容可能なカセットCU、CL、CTが搬入出される搬入出ステーション2と、ウェハWU、WL、重合ウェハWTに対して所定の処理を施す各種処理装置を備えた処理ステーション3とを一体に接続した構成を有している。
As shown in FIG. 1, the bonding system 1 carries in and out cassettes C U , C L , and C T that can accommodate a plurality of wafers W U and W L and a plurality of superposed wafers W T , respectively, with the outside. The loading /
搬入出ステーション2には、カセット載置台10が設けられている。カセット載置台10には、複数、例えば4つのカセット載置板11が設けられている。カセット載置板11は、水平方向のX方向(図1中の上下方向)に一列に並べて配置されている。これらのカセット載置板11には、接合システム1の外部に対してカセットCU、CL、CTを搬入出する際に、カセットCU、CL、CTを載置することができる。このように、搬入出ステーション2は、複数の上ウェハWU、複数の下ウェハWL、複数の重合ウェハWTを保有可能に構成されている。なお、カセット載置板11の個数は、本実施の形態に限定されず、任意に決定することができる。また、カセットの1つを異常ウェハの回収用として用いてもよい。すなわち、種々の要因で上ウェハWUと下ウェハWLとの接合に異常が生じたウェハを、他の正常な重合ウェハWTと分離することができるカセットである。本実施の形態においては、複数のカセットCTのうち、1つのカセットCTを異常ウェハの回収用として用い、他のカセットCTを正常な重合ウェハWTの収容用として用いている。
The loading /
搬入出ステーション2には、カセット載置台10に隣接してウェハ搬送部20が設けられている。ウェハ搬送部20には、X方向に延伸する搬送路21上を移動自在なウェハ搬送装置22が設けられている。ウェハ搬送装置22は、鉛直方向及び鉛直軸周り(θ方向)にも移動自在であり、各カセット載置板11上のカセットCU、CL、CTと、後述する処理ステーション3の第3の処理ブロックG3のトランジション装置50、51との間でウェハWU、WL、重合ウェハWTを搬送できる。
In the loading /
処理ステーション3には、各種装置を備えた複数例えば3つの処理ブロックG1、G2、G3が設けられている。例えば処理ステーション3の正面側(図1のX方向負方向側)には、第1の処理ブロックG1が設けられ、処理ステーション3の背面側(図1のX方向正方向側)には、第2の処理ブロックG2が設けられている。また、処理ステーション3の搬入出ステーション2側(図1のY方向負方向側)には、第3の処理ブロックG3が設けられている。
The
例えば第1の処理ブロックG1には、ウェハWU、WLの表面WU1、WL1を改質する表面改質装置30が配置されている。本実施の形態では、表面改質装置30において、ウェハWU、WLの表面WU1、WL1におけるSiO2の結合を切断して、その後親水化されやすくするように当該表面WU1、WL1を改質する。
For example, in the first processing block G1, a
例えば第2の処理ブロックG2には、例えば純水によってウェハWU、WLの表面WU1、WL1を親水化すると共に当該表面WU1、WL1を洗浄する表面親水化装置40、ウェハWU、WLを接合する接合装置41が、搬入出ステーション2側からこの順で水平方向のY方向に並べて配置されている。
For example, the second processing block G2 includes, for example, a
例えば第3の処理ブロックG3には、図2に示すようにウェハWU、WL、重合ウェハWTのトランジション装置50、51が下から順に2段に設けられている。
For example, the third processing block G3, the wafer W U as shown in FIG. 2, W L, a
図1に示すように第1の処理ブロックG1〜第3の処理ブロックG3に囲まれた領域には、ウェハ搬送領域60が形成されている。ウェハ搬送領域60には、例えばウェハ搬送装置61が配置されている。
As shown in FIG. 1, a
ウェハ搬送装置61は、例えば鉛直方向、水平方向(Y方向、X方向)及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。ウェハ搬送装置61は、ウェハ搬送領域60内を移動し、周囲の第1の処理ブロックG1、第2の処理ブロックG2及び第3の処理ブロックG3内の所定の装置にウェハWU、WL、重合ウェハWTを搬送できる。
The
次に、上述した表面改質装置30の構成について説明する。表面改質装置30は、図4に示すように内部を密閉可能な処理容器70を有している。処理容器70のウェハ搬送領域60側の側面には、ウェハWU、WLの搬入出口71が形成され、当該搬入出口71にはゲートバルブ72が設けられている。
Next, the configuration of the
処理容器70の内部には、ウェハWU、WLを載置させるための下部電極80が設けられている。下部電極80は、例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。下部電極80の下方には、例えばモータなどを備えた駆動部81が設けられている。この駆動部81により、下部電極80は昇降自在になっている。
A
下部電極80の内部には、熱媒循環流路82が設けられている。熱媒循環流路82には、温調手段(図示せず)により適当な温度に温度調節された熱媒が熱媒導入管83を介して導入される。熱媒導入管83から導入された熱媒は熱媒循環流路82内を循環し、これによって、下部電極80が所望の温度に調節される。そして、下部電極80の熱が、下部電極80の上面に載置されたウェハWU、WLに伝達されて、ウェハWU、WLが所望の温度に調節される。
A heat
なお、下部電極80の温度を調節する温度調節機構は、熱媒循環流路82に限定されず、冷却ジャケット、ヒータ等、その他の機構を用いることもできる。
The temperature adjustment mechanism for adjusting the temperature of the
下部電極80の上部は、ウェハWU、WLを静電吸着するための静電チャック90に構成されている。静電チャック90は、例えばポリイミド樹脂などの高分子絶縁材料からなる2枚のフィルム91、92の間に、例えば銅箔などの導電膜93を配置した構造を有している。導電膜93は、配線94、コイル等のフィルタ95を介して高圧電源96に接続されている。プラズマ処理時には、高圧電源96から、任意の直流電圧に設定された高電圧が、フィルタ95で高周波をカットされて、導電膜93に印加される。こうして導電膜93に印加された高電圧により発生されたクーロン力によって、下部電極80の上面(静電チャック90の上面)にウェハWU、WLが静電吸着させられる。
The upper part of the
下部電極80の上面には、ウェハWU、WLの裏面に向けて伝熱ガスを供給する複数の伝熱ガス供給穴100が設けられている。図5に示すように複数の伝熱ガス供給穴100は、下部電極80の上面において、複数の同心円状に均一に配置されている。
The upper surface of the
各伝熱ガス供給穴100には、図4に示すように伝熱ガス供給管101が接続されている。伝熱ガス供給管101はガス供給源(図示せず)に連通し、当該ガス供給源よりヘリウムなどの伝熱ガスが、下部電極80の上面とウェハWU、WLの裏面WU2、WL2との間に形成される微小空間に供給される。これにより、下部電極80の上面からウェハWU、WLに効率よく熱が伝達される。
As shown in FIG. 4, a heat transfer
なお、ウェハWU、WLに十分効率よく熱が伝達される場合には、伝熱ガス供給穴100と伝熱ガス供給管101を省略してもよい。
Incidentally, the wafer W U, if sufficient heat is efficiently transferred to W L may be omitted heat transfer gas supply holes 100 and the heat transfer
下部電極80の上面の周囲には、下部電極80の上面に載置されたウェハWU、WLの外周を囲むように、環状のフォーカスリング102が配置されている。フォーカスリング102は、反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料からなり、反応性イオンを、内側のウェハWU、WLにだけ効果的に入射せしめるように作用する。
Around the upper surface of the
下部電極80と処理容器70の内壁との間には、複数のバッフル孔が設けられた排気リング103が配置されている。この排気リング103により、処理容器70内の雰囲気が処理容器70内から均一に排気される。
An
下部電極80の下面には、中空に成形された導体よりなる給電棒104が接続されている。給電棒104には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器105を介して、第1の高周波電源106が接続されている。プラズマ処理時には、第1の高周波電源106から、例えば2MHzの高周波電圧が、下部電極80に印加される。
A
下部電極80の上方には、上部電極110が配置されている。下部電極80の上面と上部電極110の下面は、互いに平行に、所定の間隔をあけて対向して配置されている。下部電極80の上面と上部電極110の下面の間隔は、駆動部81により調節される。
An
上部電極110には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器111を介して第2の高周波電源112が接続されている。プラズマ処理時には、第2の高周波電源112から、例えば60MHzの高周波電圧が、上部電極110に印加される。このように、第1の高周波電源106と第2の高周波電源112から下部電極80と上部電極110に高周波電圧が印加されることにより、処理容器70の内部にプラズマが生成される。
A second high-
なお、静電チャック90の導電膜93に高電圧を印加する高圧電源96、下部電極80に高周波電圧を印加する第1の高周波電源106、上部電極110に高周波電圧を印加する第2の高周波電源112は、後述する制御部300によって制御される。
A high
上部電極110の内部には中空部120が形成されている。中空部120には、ガス供給管121が接続されている。ガス供給管121は、内部に処理ガスを貯留するガス供給源122に連通している。また、ガス供給管121には、処理ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群123が設けられている。そして、ガス供給源122から供給された処理ガスは、供給機器群123で流量制御され、ガス供給管121を介して、上部電極110の中空部120に導入される。なお、処理ガスには、例えば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等が用いられる。
A
中空部120の内部には、処理ガスの均一拡散を促進するためのバッフル板124が設けられている。バッフル板124には、多数の小孔が設けられている。上部電極110の下面には、中空部120から処理容器70の内部に処理ガスを噴出させる多数のガス噴出口125が形成されている。
A
処理容器70の下方には、吸気口130が形成されている。吸気口130には、処理容器70の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する真空ポンプ131に連通する吸気管132が接続されている。
An
なお、下部電極80の下方には、ウェハWU、WLを下方から支持し昇降させるための昇降ピン(図示せず)が設けられている。昇降ピンは、下部電極80に形成された貫通孔(図示せず)を挿通し、下部電極80の上面から突出可能になっている。
Note that below the
次に、上述した表面親水化装置40の構成について説明する。表面親水化装置40は、図6に示すように内部を密閉可能な処理容器150を有している。処理容器150のウェハ搬送領域60側の側面には、図7に示すようにウェハWU、WLの搬入出口151が形成され、当該搬入出口151には開閉シャッタ152が設けられている。
Next, the structure of the
処理容器150内の中央部には、図6に示すようにウェハWU、WLを保持して回転させるスピンチャック160が設けられている。スピンチャック160は、水平な上面を有し、当該上面には、例えばウェハWU、WLを吸引する吸引口(図示せず)が設けられている。この吸引口からの吸引により、ウェハWU、WLをスピンチャック160上に吸着保持できる。
A
スピンチャック160は、例えばモータなどを備えたチャック駆動部161を有し、そのチャック駆動部161により所定の速度に回転できる。また、チャック駆動部161には、例えばシリンダなどの昇降駆動源が設けられており、スピンチャック160は昇降自在になっている。
The
スピンチャック160の周囲には、ウェハWU、WLから飛散又は落下する液体を受け止め、回収するカップ162が設けられている。カップ162の下面には、回収した液体を排出する排出管163と、カップ162内の雰囲気を真空引きして排気する排気管164が接続されている。
Around the
図7に示すようにカップ162のX方向負方向(図7の下方向)側には、Y方向(図7の左右方向)に沿って延伸するレール170が形成されている。レール170は、例えばカップ162のY方向負方向(図7の左方向)側の外方からY方向正方向(図7の右方向)側の外方まで形成されている。レール170には、例えばノズルアーム171とスクラブアーム172が取り付けられている。
As shown in FIG. 7, a
ノズルアーム171には、図6及び図7に示すようにウェハWU、WLに純水を供給する純水ノズル173が支持されている。ノズルアーム171は、図7に示すノズル駆動部174により、レール170上を移動自在である。これにより、純水ノズル173は、カップ162のY方向正方向側の外方に設置された待機部175からカップ162内のウェハWU、WLの中心部上方まで移動でき、さらに当該ウェハWU、WL上をウェハWU、WLの径方向に移動できる。また、ノズルアーム171は、ノズル駆動部174によって昇降自在であり、純水ノズル173の高さを調節できる。
The
純水ノズル173には、図6に示すように当該純水ノズル173に純水を供給する供給管176が接続されている。供給管176は、内部に純水を貯留する純水供給源177に連通している。また、供給管176には、純水の流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群178が設けられている。
As shown in FIG. 6, a
スクラブアーム172には、スクラブ洗浄具180が支持されている。スクラブ洗浄具180の先端部には、例えば複数の糸状やスポンジ状のブラシ180aが設けられている。スクラブアーム172は、図7に示す洗浄具駆動部181によってレール170上を移動自在であり、スクラブ洗浄具180を、カップ162のY方向負方向側の外方からカップ162内のウェハWU、WLの中心部上方まで移動させることができる。また、洗浄具駆動部181によって、スクラブアーム172は昇降自在であり、スクラブ洗浄具180の高さを調節できる。
A
なお、以上の構成では、純水ノズル173とスクラブ洗浄具180が別々のアームに支持されていたが、同じアームに支持されていてもよい。また、純水ノズル173を省略して、スクラブ洗浄具180から純水を供給するようにしてもよい。さらに、カップ162を省略して、処理容器150の底面に液体を排出する排出管と、処理容器150内の雰囲気を排気する排気管を接続してもよい。また、以上の構成の表面親水化装置40において、帯電防止用のイオナイザ(図示せず)を設けてもよい。
In the above configuration, the
次に、上述した接合装置41の構成について説明する。接合装置41は、図8に示すように内部を密閉可能な処理容器190を有している。処理容器190のウェハ搬送領域60側の側面には、ウェハWU、WL、重合ウェハWTの搬入出口191が形成され、当該搬入出口191には開閉シャッタ192が設けられている。
Next, the structure of the joining
処理容器190の内部は、内壁193によって、搬送領域T1と処理領域T2に区画されている。上述した搬入出口191は、搬送領域T1における処理容器190の側面に形成されている。また、内壁193にも、ウェハWU、WL、重合ウェハWTの搬入出口194が形成されている。
The inside of the
搬送領域T1のX方向正方向側には、ウェハWU、WL、重合ウェハWTを一時的に載置するためのトランジション200が設けられている。トランジション200は、例えば2段に形成され、ウェハWU、WL、重合ウェハWTのいずれか2つを同時に載置することができる。
A
搬送領域T1には、ウェハ搬送機構201が設けられている。ウェハ搬送機構201は、図8及び図9に示すように例えば鉛直方向、水平方向(Y方向、X方向)及び鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有している。そして、ウェハ搬送機構201は、搬送領域T1内、又は搬送領域T1と処理領域T2との間でウェハWU、WL、重合ウェハWTを搬送できる。
A
搬送領域T1のX方向負方向側には、ウェハWU、WLの水平方向の向きを調節する位置調節機構210が設けられている。位置調節機構210は、図10に示すように基台211と、ウェハWU、WLを吸着保持して回転させる保持部212と、ウェハWU、WLのノッチ部の位置を検出する検出部213と、を有している。そして、位置調節機構210では、保持部212に吸着保持されたウェハWU、WLを回転させながら検出部213でウェハWU、WLのノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節してウェハWU、WLの水平方向の向きを調節している。
A
また、搬送領域T1には、上ウェハWUの表裏面を反転させる反転機構220が設けられている。反転機構220は、図11〜図13に示すように上ウェハWUを保持する保持アーム221を有している。保持アーム221は、水平方向(図11及び図12中のY方向)に延伸している。また保持アーム221には、上ウェハWUを保持する保持部材222が例えば4箇所に設けられている。保持部材222は、図14に示すように保持アーム221に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材222の側面には、上ウェハWUの外周部を保持するための切り欠き223が形成されている。そして、これら保持部材222は、上ウェハWUを挟み込んで保持することができる。
Further, in the transfer region T1 is inverting
保持アーム221は、図11〜図13に示すように例えばモータなどを備えた第1の駆動部224に支持されている。この第1の駆動部224によって、保持アーム221は水平軸周りに回動自在である。また保持アーム221は、第1の駆動部224を中心に回動自在であると共に、水平方向(図11及び図12中のY方向)に移動自在である。第1の駆動部224の下方には、例えばモータなどを備えた第2の駆動部225が設けられている。この第2の駆動部225によって、第1の駆動部224は鉛直方向に延伸する支持柱226に沿って鉛直方向に移動できる。このように第1の駆動部224と第2の駆動部225によって、保持部材222に保持された上ウェハWUは、水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動できる。また、保持部材222に保持された上ウェハWUは、第1の駆動部224を中心に回動して、位置調節機構210から後述する上チャック230との間を移動できる。
As shown in FIGS. 11 to 13, the holding
処理領域T2には、図8及び図9に示すように上ウェハWUを下面で吸着保持する第1の保持部材としての上チャック230と、下ウェハWLを上面で載置して吸着保持する第2の保持部材としての下チャック231とが設けられている。下チャック231は、上チャック230の下方に設けられ、上チャック230と対向配置可能に構成されている。すなわち、上チャック230に保持された上ウェハWUと下チャック231に保持された下ウェハWLは対向して配置可能となっている。
The processing region T2, a
上チャック230と下チャック231の表面の平面度は、それぞれ小さく、例えば11.9μmである。したがって、上チャック230と下チャック231の表面はほぼ平坦である。
The flatness of the surfaces of the
下チャック231の表面は、ニッケルめっきが施されている。また、ニッケルめっきは鏡面加工されている。かかる場合、下チャック231の表面における表面粗さは、例えば中心線平均粗さ(Ra)が1.95μmであって、十点平均粗さ(Rz)が10.2μmとなる。ここで発明者らが鋭意検討したところ、接合される重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制するためには、下チャック231の表面粗さが適度に必要であることが分かった。例えば下チャック231の表面粗さが小さ過ぎる場合、すなわち表面が滑らか過ぎる場合、下ウェハWLは下チャック231の表面形状に沿って吸着保持される。このため、上述したように下チャック231の表面はほぼ平坦であるものの、若干の平面度を有するため、下ウェハWLが鉛直方向に歪んでしまう。一方、例えば下チャック231の表面粗さが大き過ぎる場合、すなわち表面が粗過ぎる場合、下チャック231の粗さの影響を受けて、下ウェハWLは鉛直方向に歪んでしまう。したがって、下チャック231の表面粗さは適切であるのが好ましく、発明者らによれば上記平面粗さは適切であることが分かった。
The surface of the
なお、上チャック230の表面も下チャックの表面と同様に鏡面加工されたニッケルめっきが施されている。かかる場合、上ウェハWUの鉛直方向の撓みも抑制することができる。
In addition, the surface of the
上チャック230は、図9に示すように処理容器190の天井面に設けられた支持部材232に支持されている。支持部材232は、上チャック230の上面外周部を支持している。下チャック231の下方には、シャフト233を介してチャック駆動部234が設けられている。このチャック駆動部234により、下チャック231は鉛直方向に昇降自在、且つ水平方向に移動自在になっている。また、チャック駆動部234によって、下チャック231は鉛直軸周りに回転自在になっている。また、下チャック231の下方には、下ウェハWLを下方から支持し昇降させるための昇降ピン(図示せず)が設けられている。昇降ピンは、下チャック231に形成された貫通孔(図示せず)を挿通し、下チャック231の上面から突出可能になっている。
The
上チャック230は、図15に示すように複数、例えば3つの領域230a、230b、230cに区画されている。これら領域230a、230b、230cは、図16に示すように上チャック230の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。そして、領域230aは平面視において円形状を有し、領域230b、230cは平面視において環状形状を有している。各領域230a、230b、230cには、上ウェハWUを吸着保持するための吸引口240a、240b、240cがそれぞれ独立して形成されている。各吸引口240a、240b、240cは、平面視において環状形状を有している。また各吸引口240a、240b、240cには、図15に示すように吸引管241a、241b、241cがそれぞれ接続されている。各吸引管241a、241b、241cには、異なる真空ポンプ242a、242b、242cがそれぞれ接続されている。したがって、上チャック230は、各領域230a、230b、230c毎に上ウェハWUの真空引きを設定可能に構成されている。
As shown in FIG. 15, the
上チャック230の中心部には、当該上チャック230を厚み方向に貫通する貫通孔243が形成されている。この上チャック230の中心部は、当該上チャック230に吸着保持される上ウェハWUの中心部に対応している。そして、貫通孔243には、後述する押動部材250の押動ピン251が挿通するようになっている。
A through
上チャック230の上面には、上ウェハWUの中心部を押圧する押動部材250が設けられている。押動部材250は、シリンダ構造を有し、押動ピン251と当該押動ピン251が昇降する際のガイドとなる外筒252とを有している。押動ピン251は、例えばモータを内蔵した駆動部(図示せず)によって、貫通孔243を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。そして、押動部材250は、後述するウェハWU、WLの接合時に、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部とを当接させて押圧することができる。
On the upper surface of the
押動部材250の押動ピン251において上ウェハWU側の先端部には、当該上ウェハWUを吸着保持するガイド部材253が設けられている。ガイド部材253には、押動ピン251と当該押動ピン251の基端部に接続された吸引管254を介して、真空ポンプ255が接続されている。このため、押動ピン251は、その内部に空気が流通するように中空構造を有している。そして、ガイド部材253は、上ウェハWUを吸着保持して当該上ウェハWUの水平方向の位置を固定することができる。また、押動ピン251が鉛直方向に昇降するに伴って、ガイド部材253も鉛直方向に移動自在になっている。
The distal end portion of the upper wafer W U side in pressing
上チャック230には、下ウェハWLの表面WL1を撮像する上部撮像部材256が設けられている。上部撮像部材256には、例えば広角型のCCDカメラが用いられる。なお、上部撮像部材256は、上チャック230上に設けられていてもよい。
The
下チャック231は、図17に示すように複数、例えば2つの領域231a、231bに区画されている。これら領域231a、231bは、下チャック231の中心部から外周部に向けてこの順で設けられている。そして、領域231aは平面視において円形状を有し、領域231bは平面視において環状形状を有している。各領域231a、231bには、下ウェハWLを吸着保持するための吸引口260a、260bがそれぞれ独立して形成されている。吸引口260aは、下チャック231の中心部に形成されている。吸引口260bは、下チャック231の外周部において同一円周上に複数形成されている。また、各吸引口260a、260bは、平面視において微小な径、例えば0.3mmの径の円形状を有している。また各吸引口260a、260bには、図15に示すように吸引管261a、261bがそれぞれ接続されている。各吸引管261a、261bには、異なる真空ポンプ262a、262bがそれぞれ接続されている。したがって、下チャック231は、各領域231a、231b毎に下ウェハWLの真空引きを設定可能に構成されている。
As shown in FIG. 17, the
下チャック231には、図12に示すように上ウェハWUの表面WU1を撮像する下部撮像部材263が設けられている。下部撮像部材263には、例えば広角型のCCDカメラが用いられる。なお、下部撮像部材263は、下チャック231上に設けられていてもよい。
The
以上の接合システム1には、図1に示すように制御部300が設けられている。制御部300は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部(図示せず)を有している。プログラム格納部には、接合システム1におけるウェハWU、WL、重合ウェハWTの処理を制御するプログラムが格納されている。また、プログラム格納部には、上述の各種処理装置や搬送装置などの駆動系の動作を制御して、接合システム1における後述のウェハ接合処理を実現させるためのプログラムも格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルデスク(MO)、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体Hに記録されていたものであって、その記憶媒体Hから制御部300にインストールされたものであってもよい。
The above joining system 1 is provided with a
次に、以上のように構成された接合システム1を用いて行われるウェハWU、WLの接合処理方法について説明する。図18は、かかるウェハ接合処理の主な工程の例を示すフローチャートである。 Next, a method for bonding the wafers W U and W L performed using the bonding system 1 configured as described above will be described. FIG. 18 is a flowchart showing an example of main steps of the wafer bonding process.
先ず、複数枚の上ウェハWUを収容したカセットCU、複数枚の下ウェハWLを収容したカセットCL、及び空のカセットCTが、搬入出ステーション2の所定のカセット載置板11に載置される。その後、ウェハ搬送装置22によりカセットCU内の上ウェハWUが取り出され、処理ステーション3の第3の処理ブロックG3のトランジション装置50に搬送される。
First, the cassette C U, the cassette C L accommodating the lower wafer W L of the plurality, and the empty cassette C T is a predetermined
次に上ウェハWUは、ウェハ搬送装置61によって第1の処理ブロックG1の表面改質装置30に搬送される。表面改質装置30に搬入された上ウェハWUは、ウェハ搬送装置61から下部電極80の上面に受け渡され載置される。その後、ウェハ搬送装置61が表面改質装置30から退出し、ゲートバルブ72が閉じられる。
Then the upper wafer W U is transferred to the
その後、真空ポンプ131を作動させ、吸気口130を介して処理容器70の内部の雰囲気が所定の真空度、例えば67Pa〜333Pa(0.5Torr〜2.5Torr)まで減圧される。そして、後述するように上ウェハWUを処理中、処理容器70内の雰囲気は上記所定の真空度に維持される。
Thereafter, the
また、高圧電源96から静電チャック90の導電膜93に、例えば2500Vの直流電圧に設定された高電圧が印加される。こうして静電チャック90に印加された高電圧により発生されたクーロン力によって、下部電極80の上面に上ウェハWUが静電吸着させられる。また、下部電極80に静電吸着された上ウェハWUは、熱媒循環流路82の熱媒によって所定の温度、例えば25℃〜30℃に維持される。
Further, a high voltage set to, for example, a DC voltage of 2500 V is applied from the high
その後、ガス供給源122から供給された処理ガスが、上部電極110の下面のガス噴出口125から、処理容器70の内部に均一に供給される。そして、第1の高周波電源106から下部電極80に、例えば2MHzの高周波電圧が印加され、第2の高周波電源112から上部電極110に、例えば60MHzの高周波電圧が印加される。そうすると、上部電極110と下部電極80との間に電界が形成され、この電界によって処理容器70の内部に供給された処理ガスがプラズマ化される。
Thereafter, the processing gas supplied from the
この処理ガスのプラズマ(以下、「処理用プラズマ」という場合がある。)によって、下部電極80上の上ウェハWUの表面WU1がその後親水化されやすくなるようにSiO2の結合が切断されて改質されると共に、当該表面WU1上の有機物が除去される。このとき、主として処理用プラズマ中の酸素ガスのプラズマが表面WU1上の有機物の除去に寄与する。さらに、酸素ガスのプラズマは、上ウェハWUの表面WU1の酸化、すなわち親水化を促進させることもできる。また、処理用プラズマ中のアルゴンガスのプラズマはある程度の高エネルギーを有しており、このアルゴンガスのプラズマによって表面WU1上の有機物が積極的(物理的)に除去される。さらに、アルゴンガスのプラズマは、処理容器70内の雰囲気中に含まれる残留水分を除去するという効果もある。こうして処理用プラズマによって、上ウェハWUの表面WU1が改質される(図18の工程S1)。
This process gas plasma (hereinafter sometimes referred to as “process plasma”) cuts the SiO 2 bond so that the surface W U1 of the upper wafer W U on the
次に上ウェハWUは、ウェハ搬送装置61によって第2の処理ブロックG2の表面親水化装置40に搬送される。表面親水化装置40に搬入された上ウェハWUは、ウェハ搬送装置61からスピンチャック160に受け渡され吸着保持される。
Then the upper wafer W U is transferred to a
続いて、ノズルアーム171によって待機部175の純水ノズル173を上ウェハWUの中心部の上方まで移動させると共に、スクラブアーム172によってスクラブ洗浄具180を上ウェハWU上に移動させる。その後、スピンチャック160によって上ウェハWUを回転させながら、純水ノズル173から上ウェハWU上に純水を供給する。そうすると、上ウェハWUの表面WU1に水酸基が付着して当該表面WU1が親水化される。また、純水ノズル173からの純水とスクラブ洗浄具180によって、上ウェハWUの表面WU1が洗浄される(図18の工程S2)。
Subsequently, the
次に上ウェハWUは、ウェハ搬送装置61によって第2の処理ブロックG2の接合装置41に搬送される。接合装置41に搬入された上ウェハWUは、トランジション200を介してウェハ搬送機構201により位置調節機構210に搬送される。そして位置調節機構210によって、上ウェハWUの水平方向の向きが調節される(図18の工程S3)。
Then the upper wafer W U is transferred to the
その後、位置調節機構210から反転機構220の保持アーム221に上ウェハWUが受け渡される。続いて搬送領域T1において、保持アーム221を反転させることにより、上ウェハWUの表裏面が反転される(図18の工程S4)。すなわち、上ウェハWUの表面WU1が下方に向けられる。
Thereafter, the upper wafer W U is transferred from the
その後、反転機構220の保持アーム221が、第1の駆動部224を中心に回動して上チャック230の下方に移動する。そして、反転機構220から上チャック230に上ウェハWUが受け渡される。上ウェハWUは、上チャック230にその裏面WU2が吸着保持される(図18の工程S5)。このとき、すべての真空ポンプ242a、242b、242cを作動させ、上チャック230のすべての領域230a、230b、230cにおいて、上ウェハWUを真空引きしている。上ウェハWUは、後述する下ウェハWLが接合装置41に搬送されるまで上チャック230で待機する。なお、上チャック230で上ウェハWUを吸着保持する際、ガイド部材253による上ウェハWUの真空引きを行ってもよいし、真空引きを停止していてもよい。本実施の形態においては、ガイド部材253による真空引きを停止している。
Thereafter, the holding
上ウェハWUに上述した工程S1〜S5の処理が行われている間、当該上ウェハWUに続いて下ウェハWLの処理が行われる。先ず、ウェハ搬送装置22によりカセットCL内の下ウェハWLが取り出され、処理ステーション3のトランジション装置50に搬送される。
During the processing of steps S1~S5 described above on the wafer W U is being performed, the processing of the lower wafer W L Following the on wafer W U is performed. First, the lower wafer W L in the cassette C L is taken out by the
次に下ウェハWLは、ウェハ搬送装置61によって表面改質装置30に搬送され、下ウェハWLの表面WL1が改質される(図18の工程S6)。なお、工程S6における下ウェハWLの表面WL1の改質は、上述した工程S1と同様である。
Lower wafer W L then is conveyed to the
その後、下ウェハWLは、ウェハ搬送装置61によって表面親水化装置40に搬送され、下ウェハWLの表面WL1が親水化される共に当該表面WL1が洗浄される(図18の工程S7)。なお、工程S7における下ウェハWLの表面WL1の親水化及び洗浄は、上述した工程S2と同様であるので詳細な説明を省略する。
Thereafter, the lower wafer W L is transferred to the
その後、下ウェハWLは、ウェハ搬送装置61によって接合装置41に搬送される。接合装置41に搬入された下ウェハWLは、トランジション200を介してウェハ搬送機構201により位置調節機構210に搬送される。そして位置調節機構210によって、下ウェハWLの水平方向の向きが調節される(図18の工程S8)。
Thereafter, the lower wafer W L is transported to the
その後、下ウェハWLは、ウェハ搬送機構201によって下チャック231に搬送され、下チャック231に吸着保持される(図18の工程S9)。このとき、すべての真空ポンプ262a、262bを作動させ、下チャック231のすべての領域231a、231bにおいて、下ウェハWLを真空引きしている。そして、下ウェハWLの表面WL1が上方を向くように、当該下ウェハWLの裏面WL2が下チャック231に吸着保持される。
Thereafter, the lower wafer W L is transferred to the
次に、上チャック230に保持された上ウェハWUと下チャック231に保持された下ウェハWLとの水平方向の位置調節を行う。図19に示すように下ウェハWLの表面WL1には予め定められた複数、例えば4点以上の基準点Aが形成され、同様に上ウェハWUの表面WU1には予め定められた複数、例えば4点以上の基準点Bが形成されている。これら基準点A、Bとしては、例えばウェハWL、WU上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。そして、上部撮像部材256を水平方向に移動させ、下ウェハWLの表面WL1が撮像される。また、下部撮像部材263を水平方向に移動させ、上ウェハWUの表面WU1が撮像される。その後、上部撮像部材256が撮像した画像に表示される下ウェハWLの基準点Aの位置と、下部撮像部材263が撮像した画像に表示される上ウェハWUの基準点Bの位置とが合致するように、下チャック231によって下ウェハWLの水平方向の位置(水平方向の向きを含む)が調節される。すなわち、チャック駆動部234によって、下チャック231を水平方向に移動させて、下ウェハWLの水平方向の位置が調節される。こうして上ウェハWUと下ウェハWLとの水平方向の位置が調節される(図18の工程S10)。なお、上部撮像部材256と下部撮像部材263を移動させる代わりに、下チャック230を移動させてもよい。
Next, the adjusted horizontal position of the wafer W U and the lower wafer held by the lower chuck 231 W L after being held by the
なお、ウェハWU、WLの水平方向きは、工程S3、S8において位置調節機構210によって調節されているが、工程S10において微調節が行われる。また、本実施の形態の工程S10では、基準点A、Bとして、ウェハWL、WU上に形成された所定のパターンを用いていたが、その他の基準点を用いることもできる。例えばウェハWL、WUの外周部とノッチ部を基準点として用いることができる。
The horizontal direction of the wafers W U and W L is adjusted by the
その後、チャック駆動部234によって、図20に示すように下チャック231を上昇させ、下ウェハWLを所定の位置に配置する。このとき、下ウェハWLの表面WL1と上ウェハWUの表面WU1との間の間隔Dが所定の距離、例えば80μm〜200μmになるように、下ウェハWLを配置する。こうして上ウェハWUと下ウェハWLとの鉛直方向の位置が調節される(図18の工程S11)。なお、工程S5〜工程S11において、上チャック230のすべての領域230a、230b、230cにおいて、上ウェハWUを真空引きしている。同様に工程S9〜工程S11において、下チャック231のすべての領域231a、231bにおいて、下ウェハWLを真空引きしている。
Thereafter, the
その後、図21に示すように上チャック230において吸引管241a、241b、241c(吸引口240a、240b、240c)からの上ウェハWUの真空引きを停止して、ガイド部材253による上ウェハWUの真空引きを開始する。すなわち、上チャック230による上ウェハWUの吸着保持を停止して、ガイド部材253によって上ウェハWUを吸着保持する。その後、押動部材250の押動ピン251によって、上ウェハWUの中心部を押圧しながら当該上ウェハWUを下降させる。このとき、押動ピン251には、所定の荷重、例えば200g〜750gがかけられる。また、押動ピン251の下降に際し、ガイド部材253によって下ウェハWLに対する上ウェハWUの水平方向の位置がずれることがない。そして、図22に示すように押動部材250によって、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を当接させて押圧する(図18の工程S12)。なお、このとき、上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1は全面で当接している。
Thereafter, the
その後、押圧された上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部との間で接合が開始する(図22中の太線部)。すなわち、上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1はそれぞれ工程S1、S6において改質されているため、先ず、表面WU1、WL1間にファンデルワールス力が生じ、当該表面WU1、WL1同士が接合される。その後、上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1はそれぞれ工程S2、S7において親水化されているため、表面WU1、WL1間の親水基が水素結合し、表面WU1、WL1同士が強固に接合される。 Thereafter, the bonding is started between the central portion of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U which pressed (thick line portion in FIG. 22). That is, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L are respectively modified in steps S1 and S6, first, van der Waals force is generated between the surfaces W U1 and W L1 , The surfaces W U1 and W L1 are joined to each other. Thereafter, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L have been hydrophilized in steps S2 and S7, respectively, the hydrophilic groups between the surfaces W U1 and W L1 are hydrogen-bonded. U1 and WL1 are firmly joined to each other.
このように上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部が接合されると、下チャック231の中心部の吸引管261a(吸引口260a)からの吸引を維持し、外周部の261b(吸引口260b)からの吸引を停止する。そうすると、例えば下チャック231が下ウェハWLを保持する表面が若干の平面度を有する場合でも、下ウェハWLの外周部が下チャック231に吸着保持されていないので、下ウェハWL自体の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、下ウェハWLの中心部は下チャック231に吸着保持されているので、下ウェハWLは移動しない。このため、上ウェハWUに対する下ウェハWLの水平方向の位置がずれることがない。
When the center of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U is joined to, and maintain the suction from the
その後、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部が押圧された状態で、上ウェハWUの中心部から外周部に向けて、上述した結合が順次拡がる。このときの接合の拡散は、適切な接合速度で行われる。例えば接合速度が速過ぎる場合、拡がる接合の先端部、いわゆるボンディングウェーブが崩れ、上ウェハWUと下ウェハWLの間にボイドが生じてしまう。また接合速度が速過ぎると、上ウェハWUの形状が下ウェハWLの形状が適合する前に接合が進行してしまうため、接合された重合ウェハWTに鉛直方向の歪みが発生しやすくなる。一方、例えば接合速度が遅過ぎる場合、接合強度が弱くなってしまう。また接後速度が遅過ぎると、接合処理のスループットも低下する。そこで、接合の拡散は適切な接合速度で行われる。 Then, in a state where the center portion of the center and lower wafer W L of the upper wafer W U is pressed toward the peripheral portion from the central portion of the upper wafer W U, coupled sequentially spreads described above. The diffusion of the bonding at this time is performed at an appropriate bonding speed. For example, if welding speed is too fast, the tip portion of the bonding spreading, so-called bonding wave collapses, void is generated between the upper wafer W U and the lower wafer W L. Also the welding speed is too fast, since the shape of the upper wafer W U resulting in proceeds and joined before matching the shape of the lower wafer W L, easily distorted in the vertical direction is generated in the bonded overlapped wafer W T Become. On the other hand, for example, when the joining speed is too slow, the joining strength becomes weak. If the post-contact speed is too slow, the throughput of the bonding process also decreases. Therefore, bonding diffusion is performed at an appropriate bonding speed.
上述した接合速度は、工程S1、S6におけるウェハWU、WLの表面WU1、WL1を改質する際のプラズマ処理の処理条件に基づいて決定される。すなわち、ウェハWU、WLが強いプラズマに長時間晒された場合、表面WU1、WL1の改質がより進行する。そうすると、表面WU1、WL1の親水化も進むため、接合速度が速くなる。一方、ウェハWU、WLが弱いプラズマに短時間晒された場合、表面WU1、WL1の改質があまり進行せず、表面WU1、WL1の親水化もあまり進行しないため、接合速度が遅くなる。 The bonding speed described above is determined based on the processing conditions of the plasma processing when modifying the surfaces W U1 and W L1 of the wafers W U and W L in the steps S1 and S6. That is, when the wafers W U and W L are exposed to strong plasma for a long time, the surface W U1 and W L1 are further modified. Then, since the hydrophilicity of the surfaces W U1 and W L1 also progresses, the joining speed increases. On the other hand, the wafer W U, if W L is exposed briefly to the weak plasma, the surface W U1, W reforming without much progress L1, surface W U1, W nor much progress hydrophilized L1, joining The speed is slow.
こうして、図23に示すように上ウェハWUと下ウェハWLが接合される(図18の工程S13)。その後、ガイド部材253による上ウェハWUの真空引きを停止し、押動部材250を上チャック230まで上昇させる。また、下チャック231において吸引管261a(吸引口260a)からの下ウェハWLの真空引きを停止して、下チャック231による下ウェハWLの吸着保持を停止する。
Thus, the upper wafer W U and the lower wafer W L is bonded as shown in FIG. 23 (step S13 in FIG. 18). Then, stop the vacuuming of the upper wafer W U by the
上ウェハWUと下ウェハWLが接合された重合ウェハWTは、ウェハ搬送装置61によってトランジション装置51に搬送され、その後搬入出ステーション2のウェハ搬送装置22によって所定のカセット載置板11のカセットCTに搬送される。こうして、一連のウェハWU、WLの接合処理が終了する。
The upper wafer W U and the lower wafer W L overlapped wafer bonded W T is transferred to the
以上の実施の形態によれば、工程S12において上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を押圧して接合された後、下チャック231の外部の吸引口260aからの下ウェハWLの真空引きを維持しつつ、外周部の吸引口260bからの下ウェハWLの真空引きを停止する。そうすると、例えば下チャック231が下ウェハWLを保持する表面が若干の平面度を有する場合でも、下ウェハWLの外周部が下チャック231に吸着保持されていないので、下ウェハWL自体の鉛直方向の歪みを抑制することができる。したがって、上ウェハWUと下ウェハWLが接合された重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、下ウェハWLの中心部は下チャック231に吸着保持されているので、下ウェハWLは移動しない。このため、上ウェハWUに対する下ウェハWLの水平方向の位置ずれを抑制することができる。
According to the above embodiment, after being joined by pressing the central portion of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U in step S12, the lower wafer W from outside of the
また、下チャック231の表面の平面度は極めて小さいため、下チャック231の表面の平面度は極めて小さいため、下ウェハWLの鉛直方向の歪みを抑制することができる。したがって、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
Furthermore, since the flatness of the surface of the
また、下チャック231の表面粗さも適切であるため、下ウェハWLの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。すなわち、例えば下チャック231の表面粗さが小さ過ぎないので、表面が滑らかでなく、下ウェハWL自体の鉛直方向の歪みを抑制することができる。さらに、例えば下チャック231の表面粗さが大き過ぎないので、表面が粗過ぎず、下ウェハWLは下チャック231の粗さの影響を受けない。したがって、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
Further, since the surface roughness of the
また、ウェハWU、WLの表面WU1、WL1を適切に改質しているので、上ウェハWUと下ウェハWLの接合速度を適切にすることができる。このため、接合速度が速過ぎないため、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、上ウェハWUと下ウェハWLの間にボイドも発生しない。さらに、接合速度が遅過ぎないため、上ウェハWUと下ウェハWLの間の適度な接合強度を維持して、接合処理のスループットも確保できる。 Further, since the surfaces W U1 and W L1 of the wafers W U and W L are appropriately modified, the bonding speed between the upper wafer W U and the lower wafer W L can be made appropriate. Therefore, since welding speed is not too fast, it is possible to suppress the distortion of the vertical overlapped wafer W T. Further, the void does not occur between the upper wafer W U and the lower wafer W L. Further, since welding speed is not too slow, while maintaining an appropriate bonding strength between the upper wafer W U and the lower wafer W L, the throughput of the bonding process can be secured.
また、下チャック231の表面に形成された吸引口260a、260bは微細な径を有するため、これら吸引口260a、260bによって下ウェハWLが鉛直方向に撓むことがない。
The
なお、発明者らが鋭意検討したところ、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制し、さらに水平方向の位置ずれを抑制するためには、下ウェハWLの表面WL1と上ウェハWUの表面WU1との間の間隔Dや押動部材250の荷重(押圧圧力)を制御すればよいことが分かった。具体的には、本実施の形態のように間隔Dを80μm〜200μmとし、押動部材250の荷重を200g〜750gとすれば、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みと水平方向の位置ずれを抑制できることが分かった。
In addition, when the inventors have studied intensively to suppress the distortion of the vertical overlapped wafer W T, in order to further suppress the horizontal misalignment, surface W L1 and the upper wafer W U of the lower wafer W L It was found that the distance D between the surface W U1 and the load (pressing pressure) of the
また、工程S12において、ガイド部材253によって上ウェハWUを吸着保持した状態で、押動部材250によって上ウェハWUの中心部を押圧しながら上ウェハWUを下降させているので、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を当接させて押圧する際に、上ウェハWUが撓むことがない。したがって、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
In the step S12, while sucking and holding the upper wafer W U by the
なお、工程S12において、ガイド部材253によって上ウェハWUを吸着保持した状態で、押動部材250によって上ウェハWUの中心部を押圧しながら上ウェハWUを下降させて、当該上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を当接させて押圧することができる。そうすると、例えば上ウェハWUと下ウェハWLとの間に空気がある場合でも、上ウェハWUを下降させる際、ガイド部材253によって下ウェハWLに対する上ウェハWUの水平方向の位置がずれることがない。したがって、ウェハWU、WLの接合を適切に行うことができる。
In the step S12, in a state in which the upper wafer W U sucked and held by the
また、工程S13において、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部が押圧された状態で、上ウェハWUの中心部から外周部に向けて、上ウェハWUと下ウェハWLを順次接合することができる。そうすると、例えば上ウェハWUと下ウェハWLとの間にボイドとなりうる空気が存在している場合でも、空気は下ウェハWLが上ウェハWUと当接している箇所より常に外周部側に存在することになり、当該空気をウェハWU、WL間において中心部から外周部に逃がすことができる。したがって、ウェハWU、WL間のボイドの発生を抑制ができ、ウェハWU、WL同士をさらに適切に接合することができる。 In the step S13, in a state where the center portion of the center and lower wafer W L of the upper wafer W U is pressed toward the peripheral portion from the central portion of the upper wafer W U, the upper wafer W U and the lower wafer W L can be joined sequentially. Then, for example, even if the air is present which can be a void between the upper wafer W U and the lower wafer W L, always the outer peripheral portion side of the point the air that is in contact with the upper wafer W U and the lower wafer W L Therefore, the air can be released from the central portion to the outer peripheral portion between the wafers W U and W L. Thus, the wafer W U, can suppress the generation of voids between W L, it is possible to more suitably joined wafers W U, the W L together.
しかも、本実施の形態によれば、従来のようにウェハWU、WLを接合する際の雰囲気を真空雰囲気にする必要がないので、ウェハWU、WLの接合を短時間で効率よく行うことができ、ウェハ接合処理のスループットを向上させることができる。 In addition, according to the present embodiment, it is not necessary to use a vacuum atmosphere for bonding the wafers W U and W L as in the prior art, so that the bonding of the wafers W U and W L can be performed efficiently in a short time. And the throughput of the wafer bonding process can be improved.
また、接合システム1は、接合装置41に加えて、ウェハWU、WLの表面WU1、WL1を改質する表面改質装置30と、表面WU1、WL1を親水化すると共に当該表面WU1、WL1を洗浄する表面親水化装置40も備えているので、一のシステム内でウェハWU、WLの接合を効率よく行うことができる。したがって、ウェハ接合処理のスループットをより向上させることができる。
Further, in addition to the
以上の実施の形態の接合装置41において、上ウェハWUと下ウェハWLの接合方法は、上記実施の形態に限定されず他の接合方法を用いてもよい。
In joining
例えば図24に示すように上ウェハ230において上記実施の形態のガイド部材253、吸引管254、真空ポンプ255を省略し、その他の構成が上記実施の形態の接合装置41と同様の接合装置を用いる。
For example, as shown in FIG. 24, the
かかる場合、工程S10において上ウェハWUと下ウェハWLとの水平方向の位置が調節された後、工程S11において、図25に示すように下チャック231を上昇させ、下ウェハWLを所定の位置に配置する。このとき、下ウェハWLの表面WL1と上ウェハWUの表面WU1との間の間隔Dが所定の距離、例えば80μm〜200μmになるように、下ウェハWLを配置する。こうして上ウェハWUと下ウェハWLとの鉛直方向の位置が調節される。なお、工程S1〜S10は、上記実施の形態の工程S1〜S10と同様であるので詳細な説明を省略する。
In this case, after the horizontal position of the upper wafer W U and the lower wafer W L is adjusted in a step S10, in step S11, raises the
その後、真空ポンプ242aの作動を停止して、図26に示すように中心部の領域230aにおける吸引管241a(吸引口240a)からの上ウェハWUの真空引きを停止する。このとき、外側の領域230bと領域230cでは、上ウェハWUが真空引きされて吸着保持されている。その後、押動部材250の押動ピン251を下降させることによって、上ウェハWUの中心部を押圧しながら当該上ウェハWUを下降させる。このとき、押動ピン251には、所定の荷重、例えば200g〜750gがかけられる。そして、押動部材250によって、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を当接させて押圧する(図18の工程S12)。
Then, to stop the operation of the
そうすると、押圧された上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部との間で接合が開始する(図26中の太線部)。すなわち、上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1はそれぞれ工程S1、S6において改質されているため、先ず、表面WU1、WL1間にファンデルワールス力が生じ、当該表面WU1、WL1同士が接合される。その後、上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1はそれぞれ工程S2、S7において親水化されているため、表面WU1、WL1間の親水基が水素結合し、表面WU1、WL1同士が強固に接合される。 Then, the bonding is started between the central portion of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U which pressed (thick line portion in FIG. 26). That is, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L are respectively modified in steps S1 and S6, first, van der Waals force is generated between the surfaces W U1 and W L1 , The surfaces W U1 and W L1 are joined to each other. Thereafter, since the surface W U1 of the upper wafer W U and the surface W L1 of the lower wafer W L have been hydrophilized in steps S2 and S7, respectively, the hydrophilic groups between the surfaces W U1 and W L1 are hydrogen-bonded. U1 and WL1 are firmly joined to each other.
このように上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部が接合されると、下チャック231の中心部の吸引管261a(吸引口260a)からの吸引を維持し、外周部の261b(吸引口260b)からの吸引を停止する。そうすると、例えば下チャック231が下ウェハWLを保持する表面が若干の平面度を有する場合でも、下ウェハWLの外周部が下チャック231に吸着保持されていないので、下ウェハWL自体の鉛直方向の歪みを抑制することができる。また、下ウェハWLの中心部は下チャック231に吸着保持されているので、下ウェハWLは移動しない。このため、上ウェハWUに対する下ウェハWLの水平方向の位置がずれることがない。
When the center of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U is joined to, and maintain the suction from the
その後、図27に示すように押動部材250によって上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を押圧した状態で、真空ポンプ242bの作動を停止して、領域230bにおける吸引管241b(吸引口240b)からの上ウェハWUの真空引きを停止する。そうすると、領域230bに保持されていた上ウェハWUが下ウェハWL上に落下する。さらにその後、真空ポンプ242cの作動を停止して、領域230cにおける吸引管241c(吸引口240c)からの上ウェハWUの真空引きを停止する。このように上ウェハWUの中心部から外周部に向けて、上ウェハWUの真空引きを停止し、上ウェハWUが下ウェハWL上に順次落下して当接する。そして、上述した表面WU1、WL1間のファンデルワールス力と水素結合による接合が、上述した結合が順次拡がる。このときの接合の拡散は、上記実施の形態と同様に適切な接合速度で行われる。こうして、図28に示すように上ウェハWUの表面WU1と下ウェハWLの表面WL1が全面で当接し、上ウェハWUと下ウェハWLが接合される(図18の工程S13)。
Then, while pressing the center portion of the center and lower wafer W L of the upper wafer W U by pressing
その後、図29に示すように押動部材250を上チャック230まで上昇させる。また、下チャック231において吸引管261a(吸引口260a)からの下ウェハWLの真空引きを停止して、下チャック231による下ウェハWLの吸着保持を停止する。
Thereafter, the pushing
上ウェハWUと下ウェハWLが接合された重合ウェハWTは、ウェハ搬送装置61によってトランジション装置51に搬送され、その後搬入出ステーション2のウェハ搬送装置22によって所定のカセット載置板11のカセットCTに搬送される。こうして、一連のウェハWU、WLの接合処理が終了する。
The upper wafer W U and the lower wafer W L overlapped wafer bonded W T is transferred to the
本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制しつつ、上ウェハWUと下ウェハWLとの水平方向の位置ずれを抑制することができる。 Can also in this embodiment, while suppressing the distortion of the vertical Similarly overlapped wafer W T in the above embodiment, to suppress the horizontal misalignment between the upper wafer W U and the lower wafer W L .
なお、本実施の形態では、工程S13において、押動部材250によって上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部を当接させて押圧した状態で、上ウェハWUの中心部から外周部に向けて、上ウェハWUの真空引きを停止し、上ウェハWUを下ウェハWLに順次当接させ、上ウェハWUと下ウェハWLを接合することができる。そうすると、領域230b、230cにおける上ウェハWUの真空引きを停止する際には、上ウェハWUの中心部と下ウェハWLの中心部が当接して押圧されているので、例えば上ウェハWUと下ウェハWLとの間に空気がある場合でも、下ウェハWLに対する上ウェハWUの水平方向の位置がずれることがない。したがって、ウェハWU、WLの接合を適切に行うことができる。
In this embodiment, in step S13, in a state of pressing by contacting the central portion of the central portion and the lower wafer W L of the upper wafer W U by pressing
また、工程S13において、上ウェハWUの中心部から外周部に向けて上ウェハWUを下ウェハWLに順次当接させているので、例えば上ウェハWUと下ウェハWLとの間にボイドとなりうる空気が存在している場合でも、空気は上ウェハWUが下ウェハWLと当接している箇所より常に外周部側に存在することになる。そうすると、当該空気をウェハWU、WL間において中心部から外周部に逃がすことができる。したがって、ウェハWU、WL間のボイドの発生を抑制ができ、ウェハWU、WL同士をさらに適切に接合することができる。 Further, during the in step S13, since the upper wafer W U toward the peripheral portion from the central portion of the upper wafer W U is by sequentially abutting on the lower wafer W L, for example, the upper wafer W U and the lower wafer W L even if the air which can be a void is present, the air will be the upper wafer W U is present at all times on the outer peripheral portion side of the portion where is in contact with the lower wafer W L. Then, the air can escape from the central portion to the outer peripheral portion between the wafers W U and W L. Thus, the wafer W U, can suppress the generation of voids between W L, it is possible to more suitably joined wafers W U, the W L together.
なお、以上のように、図15に示した接合装置41を用いて図20〜図23に示した接合方法を行った場合(以下、第1の実施の形態という。)と、図24に示した接合装置41を用いて図25〜図29に示した(以下、第2の実施の形態という。)とは、共に重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制しつつ、上ウェハWUと下ウェハWLとの水平方向の位置ずれを抑制することができる。この点、第1の実施の形態は、上ウェハWUを撓ませないので、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制するのに特に有用となる。具体的には、例えばBSIモデル(Back Side Illumination)に対しては、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みを抑制するのが重要視されるため、第1の実施の形態が有用になる。一方、第2の実施の形態では、上ウェハWUは上チャック230に強固に吸着保持されているので、上ウェハWUに対する下ウェハWLの水平方向の位置ずれを抑制するのに特に有用となる。具体的には、例えば貫通電極(TSV:Through Silicon Via)を有するNAND型フラッシュメモリに対しては、水平方向の位置ずれを抑制するのが重要視されるため、第2の実施の形態が有用になる。
As described above, when the joining method shown in FIGS. 20 to 23 is performed using the joining
以上の実施の形態では、下チャック231の表面の平面度と表面粗さを両方制御して、下ウェハWLの鉛直方向の歪みを制御していたが、下チャック231の表面の平面度又は表面粗さのいずれか一方のみを制御してもよい。かかる場合、下ウェハWLの鉛直方向の歪みを抑制する度合いは小さくなるものの、下チャック231に用いることができるチャックを選択する自由度が向上する。
In the above embodiment, and both control the flatness and surface roughness of the surface of the
以上の実施の形態では、下チャック231の表面は鏡面加工されたニッケルめっきが施されていたが、上述した適切な所定の表面粗さを有すれば、下チャック231の表面はニッケルめっきに限定されず種々の形態を取り得る。例えば下チャック231の表面は、フッ素樹脂であるPFA(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)が被覆されていてもよい。また、PFAはブラスト加工されているのが好ましい。かかる場合でも、下チャック231の表面は所定の表面粗さを有し、下ウェハWLの鉛直方向の歪みを抑制することができる。
In the above embodiment, the surface of the
以上の実施の形態では、上チャック230の吸引口240a、240b、240cは、平面視において環状形状を有していたが、下チャック230における吸引口260a、260bと同様に、上チャック230における吸引口は円形状を有し、上チャック230の中心部と外周部に形成されていてもよい。かかる場合、上ウェハWUが鉛直方向に撓むことがなく、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みをさらに抑制することができる。
In the above embodiment, the
以上の実施の形態では、表面改質装置30において酸素ガスのプラズマを用いていたが、これに代えて窒素ガスのプラズマを用いてもよい。発明者らが鋭意検討したところ、酸素ガスのプラズマを用いた場合より窒素ガスのプラズマを用いた場合のほうが、上ウェハWUと下ウェハWLの接合強度は強くなることが分かった。一方、窒素ガスのプラズマを用いた場合より酸素ガスのプラズマを用いた場合のほうが、重合ウェハWTの鉛直方向の歪みをより抑制できることが分かった。したがって、要求される仕様に応じて酸素ガス又は窒素ガスを使い分けるのがよい。
In the above-described embodiment, the oxygen gas plasma is used in the
以上の実施の形態では、チャック駆動部234によって下チャック231が鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在になっていたが、上チャック230を鉛直方向に昇降自在にし、あるいは水平方向に移動自在に構成してもよい。また、上チャック230と下チャック231の両方が、鉛直方向に昇降自在且つ水平方向に移動自在に構成されていてもよい。
In the above embodiment, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。本発明は、基板がウェハ以外のFPD(フラットパネルディスプレイ)、フォトマスク用のマスクレチクルなどの他の基板である場合にも適用できる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the idea described in the claims, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. It is understood. The present invention is not limited to this example and can take various forms. The present invention can also be applied to a case where the substrate is another substrate such as an FPD (flat panel display) other than a wafer or a mask reticle for a photomask.
1 接合システム
2 搬入出ステーション
3 処理ステーション
30 表面改質装置
40 表面親水化装置
41 接合装置
60 ウェハ搬送領域
230 上チャック
231 下チャック
250 押動部材
253 ガイド部材
260a、260b 吸引口
300 制御部
WU 上ウェハ
WL 下ウェハ
WT 重合ウェハ
1 joining
Claims (17)
前記接合装置は、
下面に第1の基板を真空引きして吸着保持する第1の保持部材と、
前記第1の保持部材の下方に設けられ、上面に第2の基板を真空引きして吸着保持する第2の保持部材と、
前記第1の保持部材に設けられ、第1の基板の中心部を押圧する押動部材と、
第1の基板を吸着保持して当該第1の基板の水平方向の位置を固定し、鉛直方向に移動自在なガイド部材と、を有し、
前記接合方法は、
前記第1の保持部材に保持された第1の基板と、前記第2の保持部材に保持された第2の基板とを所定の間隔で対向配置する配置工程と、
その後、前記第1の保持部材による第1の基板の真空引きを停止して、前記ガイド部材によって第1の基板を吸着保持し、前記押動部材によって第1の基板の中心部を押圧しながら第1の基板を下降させて、当該第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧する押圧工程と、
その後、第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、第1の基板の中心部から外周部に向けて、第1の基板と第2の基板を順次接合する接合工程と、を有し、
少なくとも前記第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御して、少なくとも第1の基板と第2の基板が接合された重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御することを特徴とする、接合方法。 A bonding method for bonding substrates using a bonding apparatus,
The joining device includes:
A first holding member that evacuates and holds the first substrate on the lower surface;
A second holding member that is provided below the first holding member and vacuum-holds and holds the second substrate on the upper surface;
A pressing member provided on the first holding member and pressing a central portion of the first substrate;
A guide member that sucks and holds the first substrate to fix the position of the first substrate in the horizontal direction and is movable in the vertical direction ;
The joining method is:
An arrangement step of disposing the first substrate held by the first holding member and the second substrate held by the second holding member to face each other at a predetermined interval;
Thereafter, evacuation of the first substrate by the first holding member is stopped, the first substrate is sucked and held by the guide member, and the central portion of the first substrate is pressed by the pushing member. A pressing step of lowering the first substrate and bringing the central portion of the first substrate into contact with the central portion of the second substrate ;
Thereafter, the first substrate and the second substrate are sequentially joined from the center portion of the first substrate toward the outer peripheral portion in a state where the center portion of the first substrate and the center portion of the second substrate are pressed. And a joining step to
Polymerization in which at least the first substrate and the second substrate are joined by controlling at least evacuation of the first substrate by the first holding member or evacuation of the second substrate by the second holding member. A bonding method characterized by controlling vertical distortion or horizontal position of a substrate.
前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記中心部の吸引口による第2の基板の真空引きを維持し、前記外周部の吸引口による第2の基板の真空引きを停止することを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の接合方法。 The surface of the second holding member is formed with a plurality of suction ports for evacuating the second substrate at the center and the outer periphery thereof,
After the central portion of the first substrate and the second substrate is joined in the pressing step, the second substrate is evacuated by the suction port of the central portion, and the second suction by the suction port of the outer peripheral portion is maintained. characterized by stopping the evacuation of the substrate bonding method according to any one of claims 1-6.
下面に第1の基板を真空引きして吸着保持する第1の保持部材と、
前記第1の保持部材の下方に設けられ、上面に第2の基板を真空引きして吸着保持する第2の保持部材と、
前記第1の保持部材に設けられ、第1の基板の中心部を押圧する押動部材と、
第1の基板を吸着保持して当該第1の基板の水平方向の位置を固定し、鉛直方向に移動自在なガイド部材と、
前記第1の保持部材に保持された第1の基板と、前記第2の保持部材に保持された第2の基板とを所定の間隔で対向配置する配置工程と、その後、前記第1の保持部材による第1の基板の真空引きを停止して、前記ガイド部材によって第1の基板を吸着保持し、前記押動部材によって第1の基板の中心部を押圧しながら第1の基板を下降させて、当該第1の基板の中心部と第2の基板の中心部を当接させて押圧する押圧工程と、その後、第1の基板の中心部と第2の基板の中心部が押圧された状態で、第1の基板の中心部から外周部に向けて、第1の基板と第2の基板を順次接合する接合工程と、を実行するように前記第1の保持部材、前記第2の保持部材、前記押動部材及び前記ガイド部材を制御し、且つ少なくとも第1の基板と第2の基板が接合された重合基板の鉛直方向の歪み又は水平方向の位置を制御するように、少なくとも前記第1の保持部材による第1の基板の真空引き又は前記第2の保持部材による第2の基板の真空引きを制御する制御部と、を有することを特徴とする、接合装置。 A joining device for joining substrates,
A first holding member that evacuates and holds the first substrate on the lower surface;
A second holding member that is provided below the first holding member and vacuum-holds and holds the second substrate on the upper surface;
A pressing member provided on the first holding member and pressing a central portion of the first substrate;
A guide member which holds the first substrate by suction and fixes the horizontal position of the first substrate and is movable in the vertical direction;
An arrangement step of disposing the first substrate held by the first holding member and the second substrate held by the second holding member to face each other at a predetermined interval, and then the first holding The evacuation of the first substrate by the member is stopped, the first substrate is sucked and held by the guide member, and the first substrate is lowered while pressing the central portion of the first substrate by the pushing member. Then, the pressing step of pressing the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate in contact with each other , and then the central portion of the first substrate and the central portion of the second substrate are pressed. In the state, the first holding member, the second substrate, and the bonding step of sequentially bonding the first substrate and the second substrate from the center portion of the first substrate toward the outer peripheral portion. holding member, to control the pressing member and the guide member, and at least a first substrate and a second group In order to control the vertical strain or the horizontal position of the superposed substrate to which the first substrate is bonded, at least the first substrate is evacuated by the first holding member or the second substrate is evacuated by the second holding member. And a controller for controlling evacuation.
前記制御部は、前記押圧工程において第1の基板と第2の基板の中心部が接合された後、前記中心部の吸引口による第2の基板の真空引きを維持し、前記外周部の吸引口による第2の基板の真空引きを停止するように前記第2の保持部材を制御することを特徴とする、請求項10〜15のいずれかに記載の接合装置。 The surface of the second holding member is formed with a plurality of suction ports for evacuating the second substrate at the center and the outer periphery thereof,
The control unit maintains the evacuation of the second substrate by the suction port of the central portion after the central portion of the first substrate and the second substrate are joined in the pressing step, and sucks the outer peripheral portion. and controlling the second holding member so as to stop the evacuation of the second substrate by mouth, the bonding apparatus according to any one of claims 10-15.
前記接合装置を備えた処理ステーションと、
第1の基板、第2の基板又は第1の基板と第2の基板が接合された重合基板をそれぞれ複数保有可能で、且つ前記処理ステーションに対して第1の基板、第2の基板又は重合基板を搬入出する搬入出ステーションと、を備え、
前記処理ステーションは、
第1の基板又は第2の基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置で改質された第1の基板又は第2の基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面改質装置、前記表面親水化装置及び前記接合装置に対して、第1の基板、第2の基板又は重合基板を搬送するための搬送領域と、を有し、
前記接合装置では、前記表面親水化装置で表面が親水化された第1の基板と第2の基板を接合することを特徴とする、接合システム。
A joining system comprising the joining device according to any one of claims 10 to 16 ,
A processing station comprising the joining device;
Each of the first substrate, the second substrate, or a plurality of superposed substrates bonded with the first substrate and the second substrate can be held, and the first substrate, the second substrate, or the superposed over the processing station. A loading / unloading station for loading and unloading substrates,
The processing station is
A surface modification device for modifying a surface to which the first substrate or the second substrate is bonded;
A surface hydrophilizing device for hydrophilizing the surface of the first substrate or the second substrate modified by the surface modifying device;
A transport region for transporting the first substrate, the second substrate, or the polymerization substrate to the surface modification device, the surface hydrophilization device, and the bonding device;
In the bonding apparatus, the first substrate and the second substrate whose surfaces have been hydrophilized by the surface hydrophilizing apparatus are bonded to each other.
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