JP6103919B2 - High-speed atomic beam source, room-temperature bonding apparatus, and room-temperature bonding method - Google Patents
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Description
本発明は、高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法に関し、特に、基板の表面を活性化する高速原子ビーム源と、活性化された表面を接触させて複数の基板を接合する常温接合装置および常温接合方法とに関する。 The present invention relates to a fast atom beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method, and in particular, a room temperature bonding for bonding a plurality of substrates by bringing the activated surface into contact with a fast atom beam source that activates the surface of the substrate. The present invention relates to an apparatus and a room temperature bonding method.
微細な電気部品や機械部品を集積化したMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)が知られている。そのMEMSとしては、マイクロマシン、圧力センサ、超小型モーターなどが例示される。半導体ウェハ上に形成されたLSI(Large Scale Integration)が積層されることにより作製される半導体デバイスが知られている。このような半導体デバイスは、リーク電流の増大や配線における信号遅延などを低減することができる。 A MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) in which fine electrical parts and mechanical parts are integrated is known. Examples of the MEMS include a micromachine, a pressure sensor, and a micro motor. 2. Description of the Related Art A semiconductor device manufactured by stacking LSI (Large Scale Integration) formed on a semiconductor wafer is known. Such a semiconductor device can reduce an increase in leakage current and a signal delay in wiring.
真空雰囲気で活性化されたウェハ表面同士を接触させ、そのウェハを接合する常温接合が知られている。このような常温接合は、そのMEMSを作製することに好適であり、半導体デバイスを作製することに好適である。そのMEMSおよびその半導体デバイスは、生産性の増大、低価格化が望まれている。それゆえ、そのMEMSおよびその半導体デバイスは、大口径(例示:12インチ)の半導体ウェハから作製されることが望まれている。そのため、大口径の半導体ウェハをより適切に常温接合することができる常温接合装置が望まれている。 Room temperature bonding is known in which wafer surfaces activated in a vacuum atmosphere are brought into contact with each other and bonded to each other. Such room temperature bonding is suitable for producing the MEMS, and is suitable for producing a semiconductor device. The MEMS and the semiconductor device are desired to increase productivity and reduce cost. Therefore, it is desired that the MEMS and the semiconductor device be manufactured from a semiconductor wafer having a large diameter (for example, 12 inches). Therefore, a room-temperature bonding apparatus that can bond a large-diameter semiconductor wafer more appropriately at room temperature is desired.
関連する技術として特許第2791429号公報にシリコンウェハの接合方法が開示されている。そのシリコンウェハの接合方法は、大きな接合強度を持ち、かつ荷重による押し付けや加熱処理を必要としない。そのシリコンウェハの常温接合方法は、シリコンウェハとシリコンウェハとを接合する方法であって、両方のシリコンウェハの接合面を接合に先立って室温の真空中で不活性ガスイオンビーム又は不活性ガス高速原子ビームで照射してスパッタエッチングすることを特徴としている。この方法では、接合前のウェハ表面の活性化として、1つのウェハに対して、1つの方向から活性化する。 As a related technique, Japanese Patent No. 2794429 discloses a silicon wafer bonding method. The silicon wafer bonding method has a large bonding strength and does not require pressing by a load or heat treatment. The silicon wafer room temperature bonding method is a method of bonding silicon wafers to each other, and the bonding surfaces of both silicon wafers are inert gas ion beam or inert gas high speed in vacuum at room temperature prior to bonding. It is characterized by sputter etching by irradiation with an atomic beam. In this method, the wafer surface before bonding is activated from one direction with respect to one wafer.
また、特許第4992604号公報に接合装置、接合方法が開示されている。この接合装置は、2体のウェハを接合する。この接合装置は、平坦化装置と、活性化装置と、搬送装置とを備える。平坦化装置は、前記2体のウェハの接合面をそれぞれ平坦化する。活性化装置は、前記平坦化された前記接合面を活性化する。搬送装置は、前記平坦化装置から前記活性化装置に前記接合面の酸化を抑制する雰囲気中で前記ウェハを搬送する。この装置では、接合前のウェハ表面の活性化として、1つのウェハに対して、1つの方向から活性化する。 Japanese Patent No. 4996044 discloses a bonding apparatus and a bonding method. This bonding apparatus bonds two wafers. This bonding apparatus includes a planarization device, an activation device, and a transfer device. The planarization apparatus planarizes the bonding surfaces of the two wafers. The activation device activates the planarized bonding surface. The transfer device transfers the wafer from the planarization device to the activation device in an atmosphere that suppresses oxidation of the bonding surface. In this apparatus, the wafer surface before the bonding is activated from one direction with respect to one wafer.
また、特許第3970304号公報に常温接合装置が開示されている。この常温接合装置は、接合チャンバーと、上側ステージと、キャリッジと、弾性案内と、位置決めステージと、第1機構と、第2機構と、キャリッジ支持台とを具備する。接合チャンバーは、上側基板と下側基板とを常温接合するための真空雰囲気を生成する。上側ステージは、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記上側基板を前記真空雰囲気に支持する。キャリッジは、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記下側基板を前記真空雰囲気に支持する。弾性案内は、前記キャリッジに同体に接合される。位置決めステージは、前記接合チャンバーの内部に設置され、水平方向に移動可能に前記弾性案内を支持する。第1機構は、前記弾性案内を駆動して前記水平方向に前記キャリッジを移動する。第2機構は、前記水平方向に垂直である上下方向に前記上側ステージを移動する。キャリッジ支持台は、前記接合チャンバーの内部に設置され、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに、前記上側ステージが移動する方向に前記キャリッジを支持する。前記弾性案内は、前記下側基板と前記上側基板とが接触しないときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触しないように前記キャリッジを支持する。前記弾性案内は、前記下側基板と前記上側基板とが圧接されるときに前記キャリッジが前記キャリッジ支持台に接触するように弾性変形する。この装置では、接合前の基板(ウェハ)表面の活性化として、2つの基板に対して、1つの方向から活性化する。 Japanese Patent No. 3970304 discloses a room temperature bonding apparatus. The room temperature bonding apparatus includes a bonding chamber, an upper stage, a carriage, an elastic guide, a positioning stage, a first mechanism, a second mechanism, and a carriage support. The bonding chamber generates a vacuum atmosphere for room-temperature bonding of the upper substrate and the lower substrate. The upper stage is installed inside the bonding chamber and supports the upper substrate in the vacuum atmosphere. A carriage is installed inside the bonding chamber and supports the lower substrate in the vacuum atmosphere. The elastic guide is joined to the carriage in the same body. The positioning stage is installed inside the bonding chamber and supports the elastic guide so as to be movable in the horizontal direction. The first mechanism drives the elastic guide to move the carriage in the horizontal direction. The second mechanism moves the upper stage in a vertical direction that is perpendicular to the horizontal direction. A carriage support is installed inside the bonding chamber, and supports the carriage in a direction in which the upper stage moves when the lower substrate and the upper substrate are pressed against each other. The elastic guide supports the carriage so that the carriage does not contact the carriage support when the lower substrate and the upper substrate do not contact each other. The elastic guide is elastically deformed so that the carriage contacts the carriage support when the lower substrate and the upper substrate are pressed against each other. In this apparatus, as activation of the substrate (wafer) surface before bonding, activation is performed from one direction with respect to two substrates.
また、特許第4172806号公報(US2010000663(A1))に常温接合方法及び常温接合装置が開示されている。この常温接合方法は、複数の基板を、中間材を介して常温で接合する。この常温接合方法は、複数のターゲットを物理スパッタリングすることによって、前記基板の被接合面上に前記中間材を形成する工程と、前記基板の被接合面を物理スパッタリングにより活性化する工程と、を含むことを特徴としている。この装置では、接合前の基板(ウェハ)表面の活性化として、2つの基板に対して、1つの方向から活性化する。 Japanese Patent No. 4172806 (US2010000663 (A1)) discloses a room temperature bonding method and a room temperature bonding apparatus. In this room temperature bonding method, a plurality of substrates are bonded at room temperature via an intermediate material. The room temperature bonding method includes a step of physically sputtering a plurality of targets to form the intermediate material on the bonded surface of the substrate, and a step of activating the bonded surface of the substrate by physical sputtering. It is characterized by including. In this apparatus, as activation of the substrate (wafer) surface before bonding, activation is performed from one direction with respect to two substrates.
常温接合装置を大口径のウェハで使用可能にするために必要な技術の一つとして、ウェハ全面を均一に活性化する技術が挙げられる。上記の常温接合装置や常温接合方法では、接合前のウェハ(基板)表面の活性化として、表面活性化源1台で1方向からのビーム照射により1枚もしくは2枚のウェハをエッチングしているか、又は、表面活性化源2台でそれぞれ1方向からのビーム照射により2枚の基板をエッチングしている。しかし、ウェハが大口径化するに従い、上記の装置や方法では均一かつ十分にウェハ表面をエッチングすることが困難になってきている。装置を大型化する方法も考えられるが、均一かつ十分にウェハ表面をエッチングするためには装置を非常に大きくする必要があり、非常にコストがかかる等の問題がある。大口径のウェハを常温接合することができ、かつ、よりコンパクトである常温接合装置が望まれている。 One of the techniques required to enable the room temperature bonding apparatus to be used with a large-diameter wafer is a technique for uniformly activating the entire wafer surface. In the room-temperature bonding apparatus and the room-temperature bonding method described above, whether one or two wafers are etched by beam irradiation from one direction with one surface activation source as activation of the wafer (substrate) surface before bonding. Alternatively, two substrates are etched by beam irradiation from one direction with two surface activation sources. However, as the diameter of the wafer increases, it becomes difficult to etch the wafer surface uniformly and sufficiently with the above-described apparatus and method. Although a method of enlarging the apparatus is conceivable, in order to etch the wafer surface uniformly and sufficiently, there is a problem that the apparatus needs to be very large and is very expensive. There is a demand for a room temperature bonding apparatus that can bond a large-diameter wafer at room temperature and is more compact.
本発明の目的は、複数の大口径の基板をより適切に接合するための高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。本発明の他の目的は、複数の大口径の基板を接合するための、よりコンパクトな高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。本発明の更に他の目的は、大口径の基板の表面をより均一かつ十分に活性化する高速原子ビーム源と、複数の大口径の基板をより均一かつ十分に接合する常温接合装置および常温接合方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-speed atomic beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method for more appropriately bonding a plurality of large-diameter substrates. Another object of the present invention is to provide a more compact high-speed atomic beam source, room temperature bonding apparatus, and room temperature bonding method for bonding a plurality of large-diameter substrates. Still another object of the present invention is to provide a high-speed atomic beam source for more uniformly and sufficiently activating the surface of a large-diameter substrate, a room-temperature bonding apparatus and room-temperature bonding for bonding a plurality of large-diameter substrates more uniformly and sufficiently. It is to provide a method.
以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problems will be described using the reference numerals used in the modes and examples for carrying out the invention in parentheses. This symbol is added to clarify the correspondence between the description of the claims and the description of the modes and embodiments for carrying out the invention. Do not use to interpret the technical scope.
本発明による高速原子ビーム源は、筐体(20)と、電極体(21)とを具備している。筐体(20)は、リング形状を有し、リングの内側の面(20p)に等間隔又は連続的に並んだ複数の照射孔部(22)を備える。電極体(21)は、筐体(20)の内部に設けられ、リングの円周に沿って伸びる。筐体(20)および電極体(21)は、それぞれ筐体(20)の内部にサドルフィールド型の電界を発生させる陰極および陽極として構成されている。複数の照射孔部(22)の各々におけるリングの内側の面は、リングの中心軸(D)に向く。
このような高速原子ビーム源では、複数の照射孔部(22)から、サドルフィールド型の電界で加速された活性化ビームが、リングの中心軸へ向かって出射される。したがって、このような高速原子ビーム源は、その筐体(20)(リング)の中心軸上にウェハの中心が来るように大口径ウェハが設置されたとき、その大口径ウェハの表面に活性化ビームを、複数の照射孔部(22)から均一かつ十分に照射することができる。それにより、大口径ウェハの表面をより均一かつ十分に活性化することができる。ただし、その筐体(20)(リング)の内径は、大口径ウェハの直径よりも大きいものとする。このような高速原子ビーム源は、活性化ビームを出射する筐体(20)が大口径ウェハを囲むようなリングの形状を有しているので、その大きさを、大口径ウェハを一回り大きくした程度に収めることができる。それにより、高速原子ビーム源の大きさをコンパクトにすることができる。
The fast atom beam source according to the present invention includes a housing (20) and an electrode body (21). The housing (20) has a ring shape and includes a plurality of irradiation hole portions (22) arranged at equal intervals or continuously on the inner surface (20p) of the ring. The electrode body (21) is provided inside the housing (20) and extends along the circumference of the ring. The housing (20) and the electrode body (21) are configured as a cathode and an anode for generating a saddle field type electric field inside the housing (20), respectively. The inner surface of the ring in each of the plurality of irradiation holes (22) faces the center axis (D) of the ring.
In such a fast atom beam source, an activation beam accelerated by a saddle field type electric field is emitted from a plurality of irradiation holes (22) toward the center axis of the ring. Therefore, such a fast atom beam source is activated on the surface of the large-diameter wafer when the large-diameter wafer is set so that the center of the wafer comes on the central axis of the housing (20) (ring). The beam can be irradiated uniformly and sufficiently from the plurality of irradiation holes (22). Thereby, the surface of the large-diameter wafer can be activated more uniformly and sufficiently. However, the inner diameter of the housing (20) (ring) is larger than the diameter of the large-diameter wafer. Such a fast atom beam source has a ring shape in which the casing (20) that emits the activation beam surrounds the large-diameter wafer, so that the size of the case is larger than that of the large-diameter wafer. Can be accommodated. Thereby, the size of the fast atom beam source can be made compact.
上記の高速原子ビーム源において、複数の照射孔部(22)におけるリングの内側の面の法線としての複数の照射軸(B)は、リングの中心軸(D)上の一点で交わることが好ましい。
このような高速原子ビーム源では、その筐体(20)(リング)の中心にウェハの中心が来るように大口径ウェハが設置されたとき、複数の照射孔部(22)は、ウェハの中心に対して、同心となる円周上に位置する。そして、複数の照射孔部(22)の照射軸(B)は活性化対象であるウェハの表面に対し、一定の角度(α)をもって入射する。したがって、このような高速原子ビーム源は、その大口径ウェハの表面に活性化ビームを、複数の照射孔部(22)からより均一かつ十分に照射することができる。それにより、大口径ウェハの表面を更により均一かつ十分に活性化することができる。
In the above fast atom beam source, a plurality of irradiation axes (B) as normals to the inner surface of the ring in the plurality of irradiation holes (22) may intersect at one point on the center axis (D) of the ring. preferable.
In such a fast atom beam source, when a large-diameter wafer is placed so that the center of the wafer comes to the center of the housing (20) (ring), the plurality of irradiation holes (22) are formed at the center of the wafer. Is located on a concentric circumference. The irradiation axes (B) of the plurality of irradiation holes (22) are incident on the surface of the wafer to be activated with a certain angle (α). Therefore, such a fast atom beam source can irradiate the surface of the large-diameter wafer with the activation beam more uniformly and sufficiently from the plurality of irradiation holes (22). Thereby, the surface of the large-diameter wafer can be activated even more uniformly and sufficiently.
上記の高速原子ビーム源において、筐体(20)は、リングを分割した円弧の形状を有する複数の部分筐体(20−1〜20−4)を備えていることが好ましい。その場合、電極体(21)は、複数の部分筐体(20−1〜20−4)の内部に設けられ、円弧に沿って伸びる複数の電極体(21−1〜21−4)を備えていることが好ましい。
このような高速原子ビーム源は、部分筐体(20−i)の複数の照射孔部(22)の向き(X、Y、Z、θ)の変更が容易で、その変更幅を大きくすることができる。すなわち、活性化ビームの向きの変更が容易で、その変更幅を大きくすることができる。このことは、ビーム照射軸(B)のウェハに対する入射角(α)およびビームとウェハとが交差する点の位置座標の調整を調整可能であり、それゆえ、これら2つを合わせると、ビーム照射孔部(22)の中心点(24)からビームとウェハとが交差する点までの距離を調整可能であることを意味している。そのため、大口径のウェハ(基板)の表面をより容易に均一かつ十分に活性化することができる。また、このような高速原子ビーム源は、部分筐体(20−i)が円弧状なので、リング状の筐体よりも製造が容易であり、量産にも向いている。なお、照射孔部(22)の中心点(24)とは、照射孔部(22)にビームを放出するための開孔が複数集合している場合、それら全体を1つの開孔群と捉え、その見かけ上の幾何的な中心点を指すものとする。
In the above fast atom beam source, the housing (20) preferably includes a plurality of partial housings (20-1 to 20-4) having a circular arc shape obtained by dividing the ring. In that case, the electrode body (21) includes a plurality of electrode bodies (21-1 to 21-4) provided inside the plurality of partial housings (20-1 to 20-4) and extending along the arc. It is preferable.
In such a fast atom beam source, the direction (X, Y, Z, θ) of the plurality of irradiation holes (22) of the partial housing (20-i) can be easily changed, and the change width is increased. Can do. That is, the direction of the activation beam can be easily changed, and the change width can be increased. This makes it possible to adjust the angle of incidence (α) of the beam irradiation axis (B) with respect to the wafer and the adjustment of the position coordinates of the point where the beam and the wafer intersect. This means that the distance from the center point (24) of the hole (22) to the point where the beam and the wafer intersect can be adjusted. Therefore, the surface of a large-diameter wafer (substrate) can be more easily and uniformly activated. Further, such a fast atom beam source is easier to manufacture than a ring-shaped housing because the partial housing (20-i) has an arc shape, and is suitable for mass production. Note that the center point (24) of the irradiation hole portion (22) refers to the whole hole as a single opening group when a plurality of openings for emitting a beam are gathered in the irradiation hole portion (22). , And its apparent geometric center point.
上記の高速原子ビーム源において、アノード電極体(21)は、リングの円周に沿って伸び、上下に平行に並んだ二本の電極棒(21)であることが好ましい。
このような高速原子ビーム源は、サドルフィールド型の電界を安定的に発生できる。その結果、大口径のウェハ(基板)の表面をより均一かつ十分に活性化することができる。
In the above fast atom beam source, the anode electrode body (21) is preferably two electrode rods (21) extending along the circumference of the ring and arranged in parallel vertically.
Such a fast atom beam source can stably generate a saddle field type electric field. As a result, the surface of a large-diameter wafer (substrate) can be activated more uniformly and sufficiently.
上記の高速原子ビーム源において、複数の部分筐体(20−1〜20−4)の各々は、リングの内側の面が、リングの中心軸(D)を中心とする円(L)に外接する複数の平面(20ps)で形成されていても良い。
このような高速原子ビーム源は、リングの内側の面が平面を連続的に接合して形成できるので、曲面よりも製造が容易である。この場合、リングの外側の面は、同様に平面を連続的に接合して形成しても良いし、曲面を用いて形成しても良い。
In the above fast atom beam source, each of the plurality of partial housings (20-1 to 20-4) has an inner surface of the ring circumscribing a circle (L) centered on the central axis (D) of the ring. It may be formed by a plurality of planes (20 ps).
Such a fast atom beam source can be formed more easily than a curved surface because the inner surface of the ring can be formed by continuously joining flat surfaces. In this case, the outer surface of the ring may be formed by continuously joining flat surfaces, or may be formed using a curved surface.
上記の高速原子ビーム源において、複数の部分筐体(20−1〜20−4)の各々は、複数の箱形筐体(20−ij)を含んでも良い。その場合、複数の箱形筐体(20−1j〜20−4j)は、中心軸(D)を中心とする円(L)に外接するように並んで配置されることが好ましい。
このような高速原子ビーム源は、部分筐体(20−i)が平面を組み合わせて形成できるので、そうでない場合よりも製造が容易である。
In the above fast atom beam source, each of the plurality of partial housings (20-1 to 20-4) may include a plurality of box-shaped housings (20-ij). In that case, it is preferable that the plurality of box-shaped housings (20-1j to 20-4j) are arranged side by side so as to circumscribe a circle (L) centered on the central axis (D).
Such a fast atom beam source is easier to manufacture than the other cases because the partial housing (20-i) can be formed by combining planes.
上記の高速原子ビーム源において、複数の照射孔部の各々は、リングの円周に沿った横長の形状を有していてもよい。
このような高速原子ビーム源は、周囲から活性化ビームをウェハへ照射するので、大口径ウェハの表面を、より均一かつ十分に活性化することができる。
In the above fast atom beam source, each of the plurality of irradiation holes may have a horizontally long shape along the circumference of the ring.
Such a fast atom beam source irradiates the wafer with an activation beam from the surroundings, so that the surface of a large-diameter wafer can be activated more uniformly and sufficiently.
本発明の常温接合装置は、第1高速原子ビーム源(18)と、第2高速原子ビーム源(17)と、圧接機構(15)とを具備している。第1高速原子ビーム源(18)は、第1基板の第1表面に照射される複数の第1活性化ビームをそれぞれ出射する。第2高速原子ビーム源(17)は、第2基板の第2表面に照射される複数の第2活性化ビームをそれぞれ出射する。圧接機構(15)は、第1表面と第2表面とが照射された後に、第1活性化表面と第2活性化表面とを接触させることにより、第1基板と第2基板とを接合する。第1高速原子ビーム源(18)は、上記各段落のいずれかに記載の高速原子ビーム源を含む。複数の第1活性化ビームは、複数の照射孔部(22)から照射される。リングの中心軸(D)は、第1基板の中心と重なる。第2高速原子ビーム源(17)は、上記段落のいずれかに記載の高速原子ビーム源を含む。複数の第2活性化ビームは、複数の照射孔部(22)から照射される。リングの中心軸(D)は、第2基板の中心と重なる。
このような常温接合装置では、上記各段落のいずれかに記載の高速原子ビーム源の複数の照射孔部(22)から、サドルフィールド型の電界で加速された第1、第2活性化ビームが、上側および下側の大口径ウェハへ出射される。したがって、このような常温接合装置は、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれより均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハをより適切に接合することが可能となる。また、このような常温接合装置は、上記各段落のいずれかに記載の高速原子ビーム源を用いているので、その高速原子ビーム源を含む装置全体の大きさをコンパクトにすることができる。
The room temperature bonding apparatus of the present invention includes a first fast atom beam source (18), a second fast atom beam source (17), and a pressure welding mechanism (15). The first fast atom beam source (18) emits a plurality of first activation beams irradiated on the first surface of the first substrate. The second fast atom beam source (17) emits a plurality of second activation beams irradiated on the second surface of the second substrate. The pressure contact mechanism (15) joins the first substrate and the second substrate by bringing the first activated surface and the second activated surface into contact with each other after the first surface and the second surface are irradiated. . The first fast atom beam source (18) includes the fast atom beam source described in any of the above paragraphs. The plurality of first activation beams are emitted from the plurality of irradiation holes (22). The center axis (D) of the ring overlaps the center of the first substrate. The second fast atom beam source (17) includes the fast atom beam source described in any of the above paragraphs. The plurality of second activation beams are irradiated from the plurality of irradiation holes (22). The center axis (D) of the ring overlaps the center of the second substrate.
In such a room temperature bonding apparatus, the first and second activation beams accelerated by the saddle field type electric field are emitted from the plurality of irradiation holes (22) of the fast atom beam source described in any of the above paragraphs. , And emitted to the upper and lower large-diameter wafers. Therefore, such a room temperature bonding apparatus can activate the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers more uniformly and sufficiently. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately. In addition, since such a room temperature bonding apparatus uses the fast atom beam source described in any of the above paragraphs, the overall size of the apparatus including the fast atom beam source can be made compact.
上記の常温接合装置は、第1高速原子ビーム源(18)と第2高速原子ビーム源(17)とに対応する複数の位置調整機構(31)を更に具備していることが好ましい。この場合、複数の位置調整機構のうちの第1高速原子ビーム源(18)に対応する位置調整機構(31)は、第1高速原子ビーム源(18)を、複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)が第1活性化表面と所定の第1角度で交わるように、第1基板へ向ける。また、複数の位置調整機構のうちの第2高速原子ビーム源(17)に対応する位置調整機構(31)は、第2高速原子ビーム源(17)を、複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)が第2活性化表面と所定の第2角度で交わるように、第2基板へ向ける。
このような常温接合装置は、第1高速原子ビーム源(18)および第2高速原子ビーム源(17)の向きを所望の向きに調整することができる。それにより、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれ更により均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハを更により適切に接合することが可能となる。
また、上記の常温接合装置は、上記の高速原子ビーム源(17)(18)において、筐体(20)が、リングを分割した円弧の形状を有する複数の部分筐体(20−1〜20−4)を備えていることが好ましい。複数の部分筐体が個々に位置調整機構(31)を具備することにより、ビーム照射軸(B)のウェハに対する入射角(α)およびビームとウェハとが交差する点の位置座標の調整、またこの2つを合わせて、ビーム照射孔部(22)の中心(24)から、ビームとウェハとが交差する点までの距離を調整可能となる。
このような常温接合装置は、第1高速原子ビーム源(18)および第2高速原子ビーム源(17)を、より簡便に所望の向き、位置に調整することができる。それにより、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれ更により容易に均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハを更により適切に接合することが可能となる。
The room temperature bonding apparatus preferably further includes a plurality of position adjusting mechanisms (31) corresponding to the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17). In this case, the position adjusting mechanism (31) corresponding to the first fast atom beam source (18) among the plurality of position adjusting mechanisms is configured to connect the first fast atom beam source (18) to the plurality of irradiation hole portions (22). Are directed to the first substrate such that the plurality of normals (B) intersect the first activation surface at a predetermined first angle. Further, the position adjusting mechanism (31) corresponding to the second fast atom beam source (17) among the plurality of position adjusting mechanisms is configured to connect the second fast atom beam source (17) to the plurality of irradiation hole portions (22). A plurality of normals (B) are directed to the second substrate so that they intersect the second activation surface at a predetermined second angle.
Such a room temperature bonding apparatus can adjust the direction of the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) to a desired direction. Thereby, the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers can be activated more uniformly and sufficiently, respectively. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately.
Further, the room temperature bonding apparatus includes a plurality of partial cases (20-1 to 20) in which the case (20) has a circular arc shape obtained by dividing a ring in the high-speed atomic beam source (17) (18). -4). By providing the position adjusting mechanism (31) for each of the plurality of partial housings, the incident angle (α) of the beam irradiation axis (B) with respect to the wafer and the position coordinates of the point where the beam and the wafer intersect, Together, the distance from the center (24) of the beam irradiation hole (22) to the point where the beam and the wafer intersect can be adjusted.
Such a room-temperature bonding apparatus can adjust the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) to desired directions and positions more easily. Thereby, the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers can be more easily and uniformly activated, respectively. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately.
上記の常温接合装置において、第1高速原子ビーム源(18)の複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)と第1活性化表面とは、第1基板の中心近傍で交わっても良い。第2高速原子ビーム源(17)の複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)と第2活性化表面とは、第2基板の中心近傍で交わっても良い。
このような常温接合装置は、ウェハ外周辺に位置する金属部材にまでビームスパッタ効果が及ぶことが抑制され、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれ、より確実に、更により均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハを更により適切に接合することが可能となる。
In the above room temperature bonding apparatus, the plurality of normal lines (B) of the plurality of irradiation holes (22) of the first fast atom beam source (18) and the first activated surface intersect in the vicinity of the center of the first substrate. May be. The plurality of normal lines (B) of the plurality of irradiation holes (22) of the second fast atom beam source (17) and the second activated surface may intersect in the vicinity of the center of the second substrate.
Such a room-temperature bonding apparatus is capable of suppressing the beam sputtering effect from reaching the metal member located on the outer periphery of the wafer, so that the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers can be more reliably, more uniformly and It can be fully activated. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately.
上記の常温接合装置において、第1高速原子ビーム源(18)と第2高速原子ビーム源(17)とが、筐体(20)として、リングを分割した円弧の形状を有する複数の部分筐体(20−1〜20−4)を備えているとき、第1高速原子ビーム源(18)と第2高速原子ビーム源(17)とは一体であっても良い。その場合、当該一体の高速原子ビーム源としての単一高速原子ビーム源(19)に対応する複数の位置調整機構(31)を更に具備する。複数の位置調整機構(31)は、単一高速原子ビーム源(19)を、複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)が第1活性化表面と所定の第1角度で交わるように、第1基板へ向ける。単一高速原子ビーム源(19)を、複数の照射孔部(22)の複数の法線(B)が第2活性化表面と所定の第2角度で交わるように、第2基板へ向ける。
このような常温接合装置は、高速原子ビーム源および位置調整機構の数を相対的に減らすことができる。それにより、常温接合装置の大きさを更にコンパクトにすることができる。
In the above room temperature bonding apparatus, the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) are the housing (20), and a plurality of partial housings having a circular arc shape obtained by dividing the ring When (20-1 to 20-4) are provided, the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) may be integrated. In that case, a plurality of position adjusting mechanisms (31) corresponding to the single fast atom beam source (19) as the integrated fast atom beam source are further provided. The plurality of position adjusting mechanisms (31) are configured so that a single fast atom beam source (19) is arranged such that a plurality of normals (B) of the plurality of irradiation holes (22) are at a predetermined first angle with the first activation surface Direct to the first substrate to cross. A single fast atom beam source (19) is directed to the second substrate such that the plurality of normals (B) of the plurality of irradiation holes (22) intersect the second activation surface at a predetermined second angle.
Such a room temperature bonding apparatus can relatively reduce the number of fast atom beam sources and position adjusting mechanisms. Thereby, the size of the room temperature bonding apparatus can be further reduced.
上記の常温接合装置において、第1高速原子ビーム源(18)および第2高速原子ビーム源(17)は、複数の照射孔部(22)が第1高速原子ビーム源(18)又は第2高速原子ビーム源(17)の中心軸に対して線対称となるように配置されることが好ましい。
このような常温接合装置は、複数の照射孔部(22)の各々から各基板へ概ね均等に活性化ビームが照射される。それにより、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれより均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハをより適切に接合することが可能となる。
In the above room temperature bonding apparatus, the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) have a plurality of irradiation holes (22) as the first fast atom beam source (18) or the second fast atom beam source. It is preferably arranged so as to be line symmetric with respect to the central axis of the atomic beam source (17).
In such a room temperature bonding apparatus, the activation beam is irradiated almost uniformly onto each substrate from each of the plurality of irradiation holes (22). Thereby, the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers can be more uniformly and sufficiently activated. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately.
上記の常温接合装置において、前記第1高速原子ビーム源(18)および前記第2高速原子ビーム源(17)の各々は、前記複数の照射孔部(22)が前記リングの内周に概ね20個以上等分配置される、あるいは照射孔が連続して形成された形状を有することが好ましい。
このような常温接合装置は、概ね20個以上の方向から活性化ビームをウェハへ照射するので、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれ、より確実に、より均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハをより適切に接合することが可能となる。
In the above room temperature bonding apparatus, each of the first fast atom beam source (18) and the second fast atom beam source (17) has a plurality of irradiation holes (22) approximately 20 on the inner circumference of the ring. It is preferable to have a shape in which one or more pieces are arranged or the irradiation holes are continuously formed.
Such a room temperature bonding apparatus irradiates the wafer with an activation beam from approximately 20 or more directions, so that the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers are more reliably, more uniformly and sufficiently activated. can do. As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately.
本発明の高速原子ビーム源は、上述の高速原子ビーム源における複数の部分筐体(20−1〜20−4)のうちの一つとしての円弧の形状を有する部分筺体(20−i)を含むことが好ましい。
このような高速原子ビーム源は、部分筐体(20−i)の複数の照射孔部(22)の向き(X、Y、Z、θ)の変更が容易で、その変更幅を大きくすることができる。すなわち、活性化ビームの向きの変更が容易で、その変更幅を大きくすることができる。そして、複数個組み合わせて常温接合装置に組み込むことで、大口径のウェハ(基板)の表面をより容易に均一かつ十分に活性化することができる。
The fast atom beam source of the present invention includes a partial housing (20-i) having an arc shape as one of the plurality of partial housings (20-1 to 20-4) in the above-described fast atom beam source. It is preferable to include.
In such a fast atom beam source, the direction (X, Y, Z, θ) of the plurality of irradiation holes (22) of the partial housing (20-i) can be easily changed, and the change width is increased. Can do. That is, the direction of the activation beam can be easily changed, and the change width can be increased. Then, by combining a plurality of them and incorporating them in the room temperature bonding apparatus, the surface of a large-diameter wafer (substrate) can be more easily and uniformly activated.
本発明による常温接合方法は、上記各段落のいずれか一項に記載の常温接合装置を用いた常温接合方法である。その常温接合方法は、少なくとも3つの工程を具備している。第1の工程は、第1高速原子ビーム源(18)で、複数の第1活性化ビームを、それぞれ第1基板の第1活性化表面に照射する工程である。第2の工程は、第2高速原子ビーム源(17)で、複数の第2活性化ビームを、それぞれ第2基板の第2活性化表面に照射する工程である。第3の工程は、圧接機構(15)で、第1活性化表面と第2活性化表面とが照射された後に、記第1活性化表面と第2活性化表面とを接触させることにより、第1基板と前記第2基板とを接合する工程である。
このような常温接合方法は、上記各段落のいずれかに記載の常温接合装置を用いているので、上側および下側の大口径ウェハの表面を、それぞれより均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハをより適切に接合することが可能となる。このような常温接合方法は、上記各段落のいずれかに記載の常温接合装置を用いているので、コンパクトに実施することができる。
The room temperature bonding method according to the present invention is a room temperature bonding method using the room temperature bonding apparatus according to any one of the above paragraphs. The room temperature bonding method includes at least three steps. The first step is a step of irradiating the first activation surface of the first substrate with a plurality of first activation beams, respectively, with the first fast atom beam source (18). The second step is a step of irradiating the second activation surface of the second substrate with a plurality of second activation beams by the second fast atom beam source (17). In the third step, the first activated surface and the second activated surface are brought into contact with each other after the first activated surface and the second activated surface are irradiated by the pressure contact mechanism (15), This is a step of bonding the first substrate and the second substrate.
Since such a room temperature bonding method uses the room temperature bonding apparatus described in any of the above paragraphs, the surfaces of the upper and lower large-diameter wafers can be more uniformly and sufficiently activated, respectively. . As a result, the upper and lower large-diameter wafers can be bonded more appropriately. Such a room temperature bonding method can be carried out in a compact manner because the room temperature bonding apparatus described in any of the above paragraphs is used.
本発明により、複数の大口径の基板をより適切に接合するための高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法を提供することができる。複数の大口径の基板を接合するための、よりコンパクトな高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法を提供することができる。大口径の基板の表面をより均一かつ十分に活性化する高速原子ビーム源と、複数の大口径の基板をより均一かつ十分に接合する常温接合装置および常温接合方法を提供することができる。 The present invention can provide a high-speed atomic beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method for more appropriately bonding a plurality of large-diameter substrates. A more compact high-speed atomic beam source, room temperature bonding apparatus and room temperature bonding method for bonding a plurality of large-diameter substrates can be provided. A high-speed atomic beam source that activates the surface of a large-diameter substrate more uniformly and sufficiently, and a room-temperature bonding apparatus and a room-temperature bonding method for bonding a plurality of large-diameter substrates more uniformly and sufficiently can be provided.
本発明の実施の形態に係る高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法について説明する。 A fast atom beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method according to an embodiment of the present invention will be described.
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法について説明する。図1および図2は、それぞれ本実施の形態に係る常温接合装置の構成を模式的に示すXY断面図およびYZ断面図である。その常温接合装置1は、ロードロックチャンバー2と接合チャンバー3とを備えている。ロードロックチャンバー2および接合チャンバー3は、いずれも環境から内部を密閉する容器に形成されている。常温接合装置1は、更に、ゲート5とゲートバルブ6とを備えている。ゲート5は、ロードロックチャンバー2と接合チャンバー3との間に介設され、接合チャンバー3の内部とロードロックチャンバー2の内部とを接続している。ゲートバルブ6は、その常温接合装置1の常温接合装置制御装置(後述)に制御されることにより、ゲート5を閉鎖又は開放する。
(First embodiment)
The fast atom beam source, room temperature bonding apparatus, and room temperature bonding method according to the first embodiment will be described. 1 and 2 are an XY sectional view and a YZ sectional view schematically showing the configuration of the room temperature bonding apparatus according to the present embodiment, respectively. The room
ロードロックチャンバー2は、蓋および真空排気装置(図示されず)を備えている。その蓋は、ユーザに操作されることにより、環境とロードロックチャンバー2の内部とを接続する開口部を閉鎖又は開放する。その真空排気装置は、その開口部とゲート5とが閉鎖されているとき、常温接合装置制御装置に制御されることにより、ロードロックチャンバー2の内部から気体を排気する。その真空排気装置としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。
The load lock chamber 2 includes a lid and a vacuum exhaust device (not shown). The lid is operated by a user to close or open an opening connecting the environment and the inside of the load lock chamber 2. The vacuum exhaust device exhausts gas from the inside of the load lock chamber 2 by being controlled by the room temperature bonding apparatus control device when the opening and the
ロードロックチャンバー2は、更に、複数の棚7と搬送ロボット8とを内部に備えている。複数の棚7には、複数のカートリッジが載せられる。カートリッジは、概ね円盤状に形成されている。カートリッジが形成される材料としては、アルミニウム、ステンレス鋼、窒化アルミニウム、シリコン、石英、グラッシーカーボンが例示される。カートリッジは、その上にウェハが載せられて利用される。搬送ロボット8は、ゲート5が開放されているとき、常温接合装置制御装置に制御されることにより、複数の棚7に配置されたカートリッジを接合チャンバー3の内部に搬送し、又は、接合チャンバー3の内部に配置されたカートリッジを複数の棚7に搬送する。
The load lock chamber 2 further includes a plurality of shelves 7 and a
接合チャンバー3は、蓋9および真空排気装置10を備えている。蓋9は、ユーザに操作されることにより、環境と接合チャンバー3の内部とを接続する開口部を閉鎖又は開放する。真空排気装置10は、ゲート5が閉鎖されているときに、常温接合装置制御装置に制御されることにより、接合チャンバー3の内部から気体を排気する。真空排気装置10としては、ターボ分子ポンプ、クライオポンプ、油拡散ポンプが例示される。
The
接合チャンバー3は、更に、位置決めステージキャリッジ11と位置合わせ機構12とを備えている。位置決めステージキャリッジ11は、板状に形成されている。位置決めステージキャリッジ11は、接合チャンバー3の内部に配置され、水平方向に平行移動可能に、かつ、鉛直方向の回転軸を中心に回転移動可能に支持されている。位置決めステージキャリッジ11は、ウェハwが載せられたカートリッジを保持することにより、そのウェハwを保持する。位置合わせ機構12は、常温接合装置制御装置に制御されることにより、位置決めステージキャリッジ11が水平方向に平行移動するように、又は、位置決めステージキャリッジ11が鉛直方向の回転軸を中心に回転移動するように、位置決めステージキャリッジ11を移動させる。
The
接合チャンバー3は、更に、静電チャック14と圧接機構15とを備えている。
静電チャック14は、接合チャンバー3の内部に配置され、位置決めステージキャリッジ11の鉛直上方に配置されている。静電チャック14は、鉛直方向に平行移動可能に接合チャンバー3に支持されている。静電チャック14は、アルミナ系セラミックに例示される絶縁体である誘電層から形成されている。静電チャック14は、鉛直方向に概ね垂直で平坦な面が下端に形成されている。静電チャック14は、更に、その誘電層の内部に配置される内部電極(図示されず)を備えている。静電チャック14では、常温接合装置制御装置に制御されることにより、その内部電極に所定の印加電圧が印加される。静電チャック14は、その内部電極に所定の印加電圧が印加されることにより、その誘電層の平坦な面の近傍に配置されるウェハw又は基板を静電力によって保持する。
The
The
圧接機構15は、その常温接合装置制御装置に制御されることにより、接合チャンバー3に対して鉛直方向に静電チャック14を平行移動させる。例えば、圧接機構15は、その常温接合装置制御装置に制御されることにより、複数の位置のうちの1つの位置に静電チャック14を配置する。その複数の位置は、アライメント位置とホーム位置と活性化位置とを含んでいる。そのアライメント位置は、下側のウェハwが位置決めステージキャリッジ11に保持されている場合で、上側のウェハwが静電チャック14に保持されているときに、その下側ウェハwと上側ウェハwとが所定の距離(例示:1mm)だけ離れるように設計される。そのホーム位置は、そのアライメント位置より更に鉛直上方である。その活性化位置は、そのホーム位置より更に鉛直上方である。圧接機構15は、更に、常温接合装置制御装置に制御されることにより、上側ウェハwが下側ウェハwに圧接されるように、接合チャンバー3に対して鉛直方向に静電チャック14を平行移動させる。圧接機構15は、更に、常温接合装置制御装置に制御されることにより、静電チャック14が配置される位置を測定し、その位置を常温接合装置制御装置に出力する。圧接機構15は、更に、常温接合装置制御装置に制御されることにより、静電チャック14により保持されたウェハに印加される荷重を測定し、その荷重を常温接合装置制御装置に出力する。
The
接合チャンバー3は、更に、活性化装置16を備えている。活性化装置16は、下側原子ビーム源17と上側原子ビーム源18と位置調整機構31とを備えている。下側原子ビーム源17は、リングの形状を有し、接合チャンバー3の内部であって上側原子ビーム源18よりも下側に配置されている。下側原子ビーム源17は、FAB(Fast Atom Beam)源に例示される高速原子ビーム源であり、下側ウェハwへ活性化ビームとして高速原子ビームを照射する。上側原子ビーム源18は、リングの形状を有し、接合チャンバー3の内部であって下側原子ビーム源17よりも上側に配置されている。上側原子ビーム源18は、FAB源に例示される高速原子ビーム源であり、上側ウェハwへ活性化ビームとして高速原子ビームを照射する。ただし、下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18は、イオンビーム源であっても良い。その場合には、下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18は、ウェハwへ活性化ビームとしてイオンビームを照射する。以下では、高速原子ビーム源として説明する。
The
位置調整機構31は、接合チャンバー3の内部に設けられ、下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18を接合チャンバー3に移動可能に保持する。この図の例では、位置調整機構31のうちの位置調整機構31aは、下側原子ビーム源17のリングの直径方向の両端を支持するように2箇所に設けられている。その2箇所の位置調整機構31aは互いに連動して、下側原子ビーム源17をX方向、Y方向およびZ方向に移動可能に保持している。位置調整機構31のうちの位置調整機構31bは、上側原子ビーム源18のリングの直径方向の両端を支持するように2箇所に設けられている。その2箇所の位置調整機構31bは互いに連動して、上側原子ビーム源18をX方向、Y方向およびZ方向に移動可能に保持している。
The position adjusting mechanism 31 is provided inside the
常温接合装置1は、更に下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18に対応する複数のガス種切替機構を備えている。図3は、本実施の形態に係る常温接合装置におけるガス種切替機構の構成を模式的に示すブロック図である。下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18に対応するガス種切替機構61は、いずれも同じ構造を有しているので、この図では、下側原子ビーム源17に対応するガス種切替機構61について示している。
The room
下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18に対応するガス種切替機構61は、常温接合装置制御装置に制御されることにより、それぞれ所定のガスをそれぞれ下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18に供給する。詳細には、ガス種切替機構61は、複数のガス供給装置62−1〜62−4と複数のバルブ63−1〜63−4と管路64とを備えている。複数のガス供給装置62−1〜62−4は、接合チャンバー3の外部に配置されている。複数のガス供給装置62−1〜62−4は、例えば、複数のボンベから形成され、互いに異なる複数種の気体をそれぞれ放出する。例えば、ガス供給装置62−1、62−2、62−3、62−4は、それぞれアルゴンガスAr、ネオンガスNe、クリプトンガスKr、キセノンガスXeを放出する。複数のバルブ63−1〜63−4は、接合チャンバー3の外部に配置されている。複数のバルブ63−1〜63−4のうちの任意のバルブ63−i(i=1,2,3,4)は、その常温接合装置制御装置に制御されることにより、複数のガス供給装置62−iから放出される気体を管路64に供給し、又は、その気体が管路64に供給されることを停止する。管路64は、複数のバルブ63−1〜63−4と下側原子ビーム源17又は上側原子ビーム源18とを接続している。このとき、下側原子ビーム源17又は上側原子ビーム源18は、常温接合装置制御装置に制御されることにより、ガス種切替機構61から供給されるガスを用いて高速原子ビームを生成し、出射する。
The gas
次に、本実施の形態に係る高速原子ビーム源について更に説明する。
高速原子ビーム源としての下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18は、上下の向きが逆であることを除いては同じ構造を有している。そのため、以下では、高速原子ビーム源として、下側原子ビーム源17について説明する。
Next, the fast atom beam source according to the present embodiment will be further described.
The lower
図4Aは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源としての下側原子ビーム源17を模式的に示す斜視図である(なお、上下の向きを逆にすれば、上側原子ビーム源18と見ることができる)。
FIG. 4A is a perspective view schematically showing the lower
筐体20は、リングの形状を有し、そのリングの内側の面20pに等間隔又は連続的に並んだ複数の照射孔部22を備えている。電極体21は、筐体20の内部に設けられ、筐体20のリングの円周に沿って伸びている。この筐体20および電極体21は、それぞれ筐体20の内部にサドルフィールド型の電界を発生させる陰極および陽極として機能する。複数の照射孔部22の各々におけるリングの内側の面は、リングの中心軸Dに向いている。この電極体21は、リングの円周に沿って伸び、上下に平行に並んだ二本の電極棒であることが好ましい。各照射孔部22の面の中心24におけるリングの内側方向へ向かう法線を照射軸Bとすると、その照射軸Bは各照射孔部22から照射される高速原子ビームの照射方向と同じである。複数の照射孔部22の照射軸Bは、リングの中心軸Dの一点で交わる。言い換えると、複数の照射孔部22は、リングの中心軸Dに対して線対称に配置されている。又は、複数の照射孔部22は、リングの中心軸Dに対して回転対称に配置されている。
The
ここで、常温接合装置1では、筐体20のリングの中心軸Dとウェハwの中心C1とが交わるように、ウェハwが配置される。そして、この図の例では、複数の照射孔部22の照射軸Bは、リングの中心軸Dの一点で交わると同時に、下側のウェハwの中心C1で交わっている。ただし、複数の照射孔部22の照射軸Bは、リングの中心軸Dを中心とするウェハw内の円C2の位置で、下側のウェハwと交わってもよい。言い換えると、少なくとも照射軸Bとウェハwとの交点は、全てウェハw上にある。
Here, in the room
図4Bおよび図4Cは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源の照射孔部の形状を模式的に示す斜視図である。各照射孔部22の形状は特に制限はないが、後述されるように、筐体20のリングの円周に沿って伸びる横長の形を有することが好ましい。図4Bでは、一例として、横長の矩形の照射孔部22を示している。図示されないが、照射孔部22の形状は、角に丸みのある矩形や横長の楕円であっても良い。図4Cでは、他の例として、その横長の矩形が更に伸びて帯の形の照射孔部22を示している。この場合、端部が無くても良い。
4B and 4C are perspective views schematically showing the shape of the irradiation hole portion of the fast atom beam source according to the present embodiment. The shape of each
図5は、図4Aに示される下側原子ビーム源17の一部分を模式的に示す斜視図である。筐体20は、陰極20aと被覆部20bとを備えている。陰極20aは、リングの形状を有し、そのリングの内側の面に等間隔又は連続的に並んだ複数の照射孔部22を備えている。照射孔部22は、陰極20aの一部であり、等間隔又は連続的に配置された複数の照射孔23を有する導体である。照射孔部22は、格子状又は網状の導体(グリッド)や、複数の孔が開口した導体板に例示される。照射孔部22としては、陰極20aの側面を直接加工して形成しても良いし、陰極20aに開口部を設けて、別に作成した照射孔部用部材を取り付けても良い。照射孔部22の面は、その格子や網や板により形成される面である。照射孔23の形状は円形や楕円形や正方形や矩形など特に制限はない。ただし、照射孔部22と同様に、筐体20のリングの円周に沿って伸びる横長の形を有してもよい。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a part of the lower
照射孔部22の複数の照射孔23をひとまとまりの照射孔群と考えたとき、その照射孔群の領域の概ね中心点(=照射孔部22の中心点)24を通り、照射孔部22の面に概ね垂直な方向の軸が、既述の照射軸Bとなる。この照射軸Bの方向は、高速原子ビームが照射される方向と見ることもできる。全ての照射孔群の中心点(全ての照射孔部22の中心点)24は、照射対象(エッチング対象)であるウェハwの中心C1と同心となる円Lの円周上に配置されている。言い換えると、照射孔部22の複数の照射孔23は、ウェハwの中心C1と同心を成す円Lの円周上又はその近傍に配置されている。
When the plurality of irradiation holes 23 of the
また、電極体21としての二本の電極棒は、照射孔部22や照射孔23と同様に、照射対象(エッチング対象)であるウェハwの中心C1と同心となる円の円周に沿って、リング状又は円弧状に、互いに平行に形成されている。その電極体21としての二本の電極棒は、照射孔部22の面と平行に略Z方向の上下に並んでいる。
Further, the two electrode rods as the
筐体20において、照射孔部22の面は、照射孔部22の面の方向(法線方向)が、筐体20の下側に配置されたウェハwに向くように、鉛直方向に対して予め規定された角度αだけ傾いている。言い換えると、照射軸Bの方向は、下側のウェハwに向くように、鉛直方向に対して予め規定された角度αだけ傾いている。それは、例えば、筐体20を、平面上に矩形とそれに交わらず、矩形の一辺に対して角度αだけ傾いた直線があるとき、この直線を軸にしてその矩形を回転したときできる回転体の形状とすることで実現される。あるいは、例えば、筐体20を、平面上に矩形とそれに交わらず、矩形の一辺に平行な直線があるとき、この直線を軸にしてその矩形を回転したときできる回転体について、矩形断面の形状を維持しながらその内側を下側へひねるような形状とすることで実現される。この筐体20は、矩形断面の内側の面を予め下側へ傾けたような形状である。
In the
その筐体20の形状に伴い、電極体21としての二本の電極棒は、上側の電極棒の中心と下側の電極棒の中心とを結ぶ線分の傾きが、所定の角度αだけ傾いている。言い換えると、上側の電極棒が形成するリングの直径は、下側の電極棒が形成するリングの直径よりも小さい。それゆえ、全ての照射軸Bは活性化対象(エッチング対象)であるウェハwの表面に対し、予め規定された角度αをもって入射する。
With the shape of the
筐体20は、更に、ガス導入口20cを有している。ガス導入口20cは、筐体20のリングの外側の面20qに設けられ、陰極20aと被覆部20bとを貫通する孔である。ガス導入口20cは、ガス種切替機構61から供給されるガスを陰極20a内に導入する。被覆部20bは、複数の照射孔部22を除く陰極20aの外表面を覆う陰極20aと同電位のケーシングである。
The
下側原子ビーム源17は、常温接合装置制御装置に制御されることにより、陰極20aおよび電極体21にそれぞれ接地電圧および直流電圧Eを印加され、ガス種切替機構61からガス(例示:アルゴン(Ar))を供給される。それにより、筐体20の内部にサドルフィールド型の電界が発生し、筐体20内に導入したガスがプラズマ化されそのイオンがその電界により外側へ向かって加速される。加速されたイオンの一部は、筐体20の内壁や照射孔部22とのイオン衝突により発生した電子と結合して、中性原子ビーム(高速原子ビームFAB)を生成する。その中性原子ビーム(高速原子ビーム)は、複数の照射孔部22の複数の照射孔23から照射軸Bに沿ってウェハw方向へ活性化ビームとして放出される。
The lower
次に、本実施の形態に係る常温接合装置1の常温接合装置制御装置71について説明する。図6は、本実施の形態に係る常温接合装置1の常温接合装置制御装置を示すブロック図である。常温接合装置制御装置71は、コンピュータに例示される情報処理装置であり、図示されていないCPUと記憶装置とインターフェースとを備えている。そのCPUは、常温接合装置制御装置71にインストールされているコンピュータプログラムを実行することにより、その記憶装置とそのインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのCPUにより作成される情報を一時的に記録する。
Next, the room temperature bonding
そのインターフェースは、常温接合装置制御装置71に接続されている複数の外部機器により作成される情報をそのCPUに出力したり、そのCPUにより作成された情報をその複数の外部機器に出力したりする。その複数の外部機器としては、入力装置、出力装置、通信装置、リムーバルメモリドライブが例示される。その通信装置は、常温接合装置制御装置71にインストールされるコンピュータプログラムを他のコンピュータからダウンロードすることに利用される。そのリムーバルメモリドライブは、記録媒体が挿入されたときに、その記録媒体に記録されているデータやコンピュータプログラムを記憶装置へ読み出すことやインストールすることに利用される。その記録媒体としては、磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスク)、光ディスク(CD、DVD)、光磁気ディスク、フラッシュメモリが例示される。
The interface outputs information created by a plurality of external devices connected to the room temperature bonding
そのインターフェースは、更に、常温接合装置1の各構成を常温接合装置制御装置71に接続している。具体的には、そのインターフェースは、ゲートバルブ6と搬送ロボット8とロードロックチャンバー2から排気する真空排気装置とを常温接合装置制御装置71に接続している。更に、そのインターフェースは、真空排気装置10と位置合わせ機構12と静電チャック14と圧接機構15と下側原子ビーム源17と上側原子ビーム源18と複数のバルブ63−1〜63−4とを常温接合装置制御装置71に接続している。
The interface further connects each component of the room
常温接合装置制御装置71にインストールされるコンピュータプログラムは、常温接合装置制御装置71に複数の機能をそれぞれ実現させるための複数のコンピュータプログラムから形成されている。その複数の機能は、搬送部72と活性化部73と接合部74とを含んでいる。搬送部72は、ウェハの搬送、設置および取り出しに関して常温接合装置1を制御する。具体的には、ロードロックチャンバー2の真空排気装置の制御、ゲートバルブ6の開閉の制御、搬送ロボット8によるカートリッジの搬送の制御、圧接機構15の制御、および静電チャック14の制御を主に行う。活性化部73は、ウェハの活性化に関して常温接合装置1を制御する。具体的には、接合チャンバー3の真空排気装置10の制御、ガス種切替機構61の制御、圧接機構15の制御、上側原子ビーム源18および下側原子ビーム源17の制御を主に行う。接合部74は、ウェハの接合に関して常温接合装置1を制御する。具体的には、圧接機構15の制御、静電チャック14の制御、および位置合わせ機構12を主に行う。
The computer program installed in the room temperature bonding
次に、本発明の第1の実施の形態に係る常温接合方法(常温接合装置の動作)について説明する。図7は、本実施の形態に係る常温接合方法を示すフローチャートである。この常温接合方法は、上述された常温接合装置1を用いて実行される。
Next, a room temperature bonding method (operation of a room temperature bonding apparatus) according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the room temperature bonding method according to the present embodiment. This room temperature bonding method is performed using the room
常温接合装置制御装置71の搬送部72は、まず、ゲートバルブ6を制御することにより、ゲート5を閉鎖する。搬送部72は、ゲート5が閉鎖されているときに、ロードロックチャンバー2の真空排気装置を制御することにより、ロードロックチャンバー2の内部を大気圧雰囲気にし、真空排気装置10を制御することにより、接合チャンバー3の内部に接合雰囲気を生成する。
The
ユーザは、複数の下側ウェハおよび複数の上側ウェハと、それらに対応した複数の下側カートリッジおよび複数の上側カートリッジとを準備する。その複数の下側ウェハは下側ウェハwを含み、その複数の上側ウェハは上側ウェハwを含む。ユーザは、ロードロックチャンバー2の蓋を開けて、複数の棚7にその複数の下側カートリッジとその複数の上側カートリッジとを配置する。下側ウェハwに対応する下側カートリッジには、活性化表面の裏がその下側カートリッジに対向するように、下側ウェハwが載せられている。上側ウェハwに対応する上側カートリッジには、活性化表面がその上側カートリッジに対向するように、上側ウェハwが載せられている。ユーザは、その後、ロードロックチャンバー2の蓋を閉鎖する。搬送部72は、その真空排気装置を制御することにより、ロードロックチャンバー2の内部を予備雰囲気にする(ステップS1)。
The user prepares a plurality of lower wafers and a plurality of upper wafers, and a plurality of lower cartridges and a plurality of upper cartridges corresponding thereto. The plurality of lower wafers includes a lower wafer w, and the plurality of upper wafers includes an upper wafer w. The user opens the lid of the load lock chamber 2 and arranges the plurality of lower cartridges and the plurality of upper cartridges on the plurality of shelves 7. On the lower cartridge corresponding to the lower wafer w, the lower wafer w is placed so that the back of the activated surface faces the lower cartridge. The upper wafer w is placed on the upper cartridge corresponding to the upper wafer w so that the activation surface faces the upper cartridge. The user then closes the lid of the load lock chamber 2. The
搬送部72は、ゲートバルブ6を制御することにより、ゲート5を開放する。搬送部72は、搬送ロボット8を制御することにより、上側ウェハwが接合チャンバー3の位置決めステージキャリッジ11に保持されるように、その上側カートリッジを複数の棚7から位置決めステージキャリッジ11に搬送する。搬送部72は、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14を下降させる。搬送部72は、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14に印加される荷重を測定する。搬送部72は、その荷重が所定の接触荷重に到達するタイミングをその荷重の変化に基づいて算出し、すなわち、その上側カートリッジに載っている上側ウェハwが静電チャック14に接触するタイミングをその荷重の変化に基づいて算出する。搬送部72は、圧接機構15を制御することにより、そのタイミングで静電チャック14の下降を停止させる。
The
搬送部72は、静電チャック14を制御することにより、静電チャック14に上側ウェハwを保持させる。搬送部72は、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14がそのホーム位置に配置されるまで静電チャック14を上昇させる。搬送部72は、その後、搬送ロボット8を制御することにより、その上側カートリッジを位置決めステージキャリッジ11から複数の棚7に搬送する。
The
搬送部72は、その後、搬送ロボット8を制御することにより、下側ウェハwが接合チャンバー3の位置決めステージキャリッジ11に保持されるように、その下側カートリッジを複数の棚7から位置決めステージキャリッジ11に搬送する。搬送部72は、その後、ゲートバルブ6を制御することにより、ゲート5を閉鎖する(ステップS2)。
Thereafter, the
常温接合装置制御装置71の活性化部73は、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14がその活性化位置に配置されるまで静電チャック14を上昇させ、真空排気装置10を制御することにより、接合チャンバー3の内部にその活性化雰囲気を生成する(ステップS3)。活性化部73は、更に、活性化装置16を制御することにより、上側ウェハwの活性化表面全部と下側ウェハwの活性化表面の全部とを活性化させる(ステップS4)。すなわち、下側ウェハwの活性化表面は、下側原子ビーム源17から照射される高速原子ビームにより活性化される。上側ウェハwの活性化表面は、上側原子ビーム源18から照射される高速原子ビームにより活性化される。
The
常温接合装置制御装置71の接合部74は、その後、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14を下降させ、静電チャック14をそのアライメント位置に配置する。接合部74は、位置合わせ機構12を制御することにより、下側ウェハwを上側ウェハwに対して所定の位置合わせ位置に配置する(ステップS5)。
Thereafter, the
接合部74は、その後、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14を下降させる。接合部74は、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14に印加される荷重を測定する。接合部74は、その荷重が所定の接合荷重に到達するタイミングを算出する。接合部74は、圧接機構15を制御することにより、そのタイミングで静電チャック14の下降を停止させ、すなわち、上側ウェハwと下側ウェハwとにその接合荷重を印加する(ステップS6)。下側ウェハwと上側ウェハwとは、その接合荷重が印加されることにより、接合され、1枚の接合ウェハに形成される。
Thereafter, the
接合部74は、その後、静電チャック14を制御することにより、その接合ウェハを静電チャック14から離脱させる。接合部74は、その後、圧接機構15を制御することにより、静電チャック14を上昇させる。搬送部72は、その後、ゲートバルブ6を制御することにより、ゲート5を開放する。搬送部72は、搬送ロボット8を制御することにより、その接合ウェハがロードロックチャンバー2に搬送されるように、その下側カートリッジを位置決めステージキャリッジ11から複数の棚7に搬送する(ステップS7)。
Thereafter, the
搬送部72は、下側ウェハが載せられている他の下側カートリッジと上側ウェハが載せられている他の上側カートリッジとが複数の棚7に配置されているときに(ステップS8、YES)、ステップS2〜ステップS7の動作を再度繰り返して実行する。 When the other lower cartridge on which the lower wafer is placed and the other upper cartridge on which the upper wafer is placed are arranged on the plurality of shelves 7 (step S8, YES) Steps S2 to S7 are repeated and executed again.
搬送部72は、接合することが予定されている下側ウェハと上側ウェハとが複数の棚7に配置されていないときに(ステップS8、NO)、ゲートバルブ6を制御することにより、ゲート5を閉鎖する。搬送部72は、その後、ロードロックチャンバー2の真空排気装置を制御することにより、ロードロックチャンバー2の内部を大気圧雰囲気にする(ステップS9)。ユーザは、その後、ロードロックチャンバー2の蓋を開けて、その複数の下側カートリッジとその複数の上側カートリッジとを複数の棚7から取り出すことにより、その接合ウェハを含む複数の接合ウェハをロードロックチャンバー2から取り出す。
When the lower wafer and the upper wafer that are scheduled to be bonded are not arranged on the plurality of shelves 7 (step S8, NO), the
ユーザは、更に他の複数の下側ウェハと他の複数の上側ウェハとを更に常温接合したいときに、その複数の下側ウェハに対応する複数の下側カートリッジとその複数の上側ウェハに対応する複数の上側カートリッジとを準備し、このような常温接合方法を再度実行する。 When the user wants to further bond another plurality of lower wafers and another plurality of upper wafers at room temperature, the user corresponds to the plurality of lower cartridges corresponding to the plurality of lower wafers and the plurality of upper wafers. A plurality of upper cartridges are prepared, and such a room temperature bonding method is executed again.
以上のようにして、本実施の形態に係る常温接合装置の動作が実施される。 As described above, the operation of the room temperature bonding apparatus according to the present embodiment is performed.
図8Aおよび図8Bは、本実施の形態に係る常温接合装置で活性化されたウェハのエッチングレートの分布を示す分布図およびウェハ中心を通る断面方向のプロファイルを示すグラフである。この図では、下側原子ビーム源17で下側ウェハwをエッチングした場合(ウェハ半径方向に外周から複数の高速原子ビームを照射した場合)での、ウェハ面内エッチングレートの分布を示している。また、下側原子ビーム源17は、筐体20のリングの内側の面20pを36等分し、その36等分されて形成された36面の各々に一つの照射孔部22を設けている。すなわち、36方向から同じ高速原子ビームを照射している。
8A and 8B are a distribution diagram showing the distribution of the etching rate of the wafer activated by the room temperature bonding apparatus according to the present embodiment, and a graph showing a profile in the cross-sectional direction passing through the center of the wafer. This figure shows the distribution of the etching rate in the wafer surface when the lower wafer w is etched by the lower atom beam source 17 (when a plurality of high-speed atom beams are irradiated from the outer periphery in the wafer radial direction). . Further, the lower
この場合、エッチングレートは同心円状に変化しているが、その変化は小さく、グラフも全体的に平坦になっている。そのエッチングレートの最大値は、ウェハ中心付近の2.3nm/min.である。そのエッチングレートの最小値は、ウェハ端部付近の0.8nm/min.である。エッチングレート比(最大値/最小値)は、2.9である。すなわち、最大値と最小値の差が小さく、概ね均一なエッチングレートの分布である。すなわち、このエッチングレートの分布は、十分に許容できる範囲ということができる。 In this case, the etching rate changes concentrically, but the change is small and the graph is flat overall. The maximum etching rate is 2.3 nm / min. Near the wafer center. It is. The minimum value of the etching rate is 0.8 nm / min. It is. The etching rate ratio (maximum value / minimum value) is 2.9. That is, the difference between the maximum value and the minimum value is small, and the etching rate distribution is substantially uniform. That is, the distribution of the etching rate can be said to be a sufficiently acceptable range.
このように、36個の照射孔部22からウェハ全面にわたって偏りなく高速原子ビームが照射されることで、活性化の均一性の指標であるエッチングレート比を小さくすることができる。その結果、ウェハの円周方向から均等に照射される高速原子ビームにより、大面積(大口径)ウェハに均質なエッチング面を形成することができる。
As described above, the high-speed atomic beam is irradiated from the 36
このとき、各照射孔部22から照射される高速原子ビームの広がる範囲は、ウェハ表面において、概ねウェハの形状と重なる程度と考えられる。したがって、エッチング対象とするウェハのみを集中的にエッチング(スパッタ)し、ウェハ以外の部品をエッチングすることが少なくなる。その結果、不純物のウェハへのデポジションが防止される。そして、パーティクルがウェハ上に飛散することを防止でき、接合品質が向上する。
At this time, it is considered that the range in which the fast atom beam irradiated from each
図9は、本実施の形態に係る常温接合装置で活性化されたウェハのエッチングレートの分布を示す分布図およびグラフである。この図では、下側原子ビーム源17は、筐体20のリングの内側の面20pを24等分し、その24等分されて形成された24面の各々に一つの照射孔部22を設けている。すなわち、24方向から同じ高速原子ビームを照射している。ただし、照射孔部22の大きさは、図8Aの場合と同様である。また、ウェハへのビーム入射角α、ウェハw上のビーム照射点を結んだ仮想円C2の径、および照射孔部中心24から照射軸Bがウェハwと交差する点までの距離といった幾何的な配置を除く、その他の印加電圧等のビーム源照射条件については図8Aの場合と同じである。
FIG. 9 is a distribution diagram and a graph showing the distribution of the etching rate of the wafer activated by the room temperature bonding apparatus according to the present embodiment. In this figure, the lower
エッチングレートは概ね同心円状に変化しているが、その変化は小さい。ただし、その変化は図8Aと比較してやや大きく、特にウェハ端部で波打ったような不均一部分が発生している。そのエッチングレートの最大値は、ウェハ中心付近の3.1nm/min.である。そのエッチングレートの最小値は、ウェハ端部付近の1.7nm/min.である。エッチングレート比(最大値/最小値)は、1.8である。すなわち、最大値と最小値の差が小さく、概ね均一なエッチングレートの分布である。ウェハ端部で波打ったような不均一部分が発生しているが、その不均一部分が小さいことにから、このエッチングレートの分布は、許容できる範囲ということができる。 Although the etching rate changes in a concentric manner, the change is small. However, the change is slightly larger than that in FIG. 8A, and an uneven portion such as a wave at the edge of the wafer is generated. The maximum etching rate is 3.1 nm / min. It is. The minimum value of the etching rate is 1.7 nm / min. It is. The etching rate ratio (maximum value / minimum value) is 1.8. That is, the difference between the maximum value and the minimum value is small, and the etching rate distribution is substantially uniform. Although a non-uniform portion such as a wave at the edge of the wafer is generated, the distribution of the etching rate can be said to be an acceptable range because the non-uniform portion is small.
図10は、比較例に係る常温接合装置で活性化されたウェハのエッチングレートの分布を示す分布図およびグラフである。ここの図では、下側原子ビーム源17は、筐体20のリングの内側の面20pを12等分し、その12等分されて形成された12面の各々に一つの照射孔部22を設けている。すなわち、12方向から同じ高速原子ビームを照射している。ただし、照射孔部22の大きさは、図8Aの場合と同様である。また、ウェハへのビーム入射角α、ウェハw上のビーム照射点を結んだ仮想円C2の径、および照射孔部中心24から照射軸Bがウェハwと交差する点までの距離といった幾何的な配置を除く、その他の印加電圧等のビーム源照射条件については図8Aの場合と同じである。
FIG. 10 is a distribution diagram and a graph showing the distribution of the etching rate of the wafer activated by the room temperature bonding apparatus according to the comparative example. In this figure, the lower
エッチングレートは、中心付近では概ね同心円状に変化しているが、その外側の領域ではで波打ったような著しい不均一部分が発生している。そのエッチングレートの最大値は、ウェハ中心付近の5.4nm/min.である。そのエッチングレートの最小値は、ウェハ端部付近の0.1nm/min.である。エッチングレート比(最大値/最小値)は、54である。すなわち、最大値と最小値の差が、図8A、図9と比較した場合一桁大きく、不均一なエッチングレートの分布である。すなわち、エッチングレートは、ウェハ中心付近で同心円状に大きく変化し、その外側の領域で波打ったような不均一部分が発生しており、全体的に不均一になっている。したがって、予め設定する許容範囲にもよるが、このエッチングレートの分布は、許容できない範囲ということができる。なお、エッチングレートのウェハ面内均一性の許容範囲は、接合後のウェハの接合強度の均一性から、接合体の用途に応じて定める。 The etching rate changes substantially concentrically in the vicinity of the center, but a significant non-uniform portion such as undulation occurs in the outer region. The maximum value of the etching rate is 5.4 nm / min. It is. The minimum value of the etching rate is 0.1 nm / min. It is. The etching rate ratio (maximum value / minimum value) is 54. That is, the difference between the maximum value and the minimum value is an order of magnitude greater than that in FIGS. That is, the etching rate largely changes concentrically near the center of the wafer, and a non-uniform portion such as a undulation is generated in the outer region, which is non-uniform as a whole. Therefore, although depending on a preset allowable range, the distribution of the etching rate can be said to be an unacceptable range. Note that the allowable range of the uniformity of the etching rate within the wafer surface is determined according to the use of the joined body from the uniformity of the joining strength of the wafer after joining.
以上のことから、ウェハ表面を均一に活性化するには、下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18は、複数の照射孔部22から同じ高速原子ビームを照射するとき、複数の照射孔部22を概ね20個又はそれ以上に多く(連続的な照射孔群と)することが好ましいと考えられる。言い換えると、ウェハ表面を安定的に均一に活性化するには、同じ高速原子ビームを用いて複数の方向から照射するとき、概ね20方向又はそれ以上に多くの方向から照射することが好ましいと考えられる。このような常温接合装置は、上側および下側の大口径ウェハ(基板)の表面を、それぞれ、より確実に、より均一かつ十分に活性化することができる。その結果、上側および下側の大口径ウェハ(基板)をより適切に接合することが可能となる。
From the above, in order to uniformly activate the wafer surface, when the lower
以上述べたように、本実施の形態では、高速原子ビームのような活性化ビームによる偏りのないエッチングが可能となる。それにより、大口径ウェハ表面をより均一な活性化状態とすることができる。その結果、ウェハ表面の粗さの均一化や清浄度の均質化を図ることができる。そして、ウェハ全面にわたって接合強度のバラツキが抑えられ、接合品質が向上する。 As described above, in this embodiment, etching without deviation by an activation beam such as a fast atom beam can be performed. Thereby, the large-diameter wafer surface can be brought into a more uniform activated state. As a result, the wafer surface can be made uniform in roughness and cleanliness. And the dispersion | variation in joining strength is suppressed over the whole wafer surface, and joining quality improves.
また、本実施の形態では、活性化対象であるウェハ以外の部品をエッチング(スパッタ)することが少なくなる。すなわち、ウェハ以外の部品がスパッタされ、その粒子がウェハ表面へ付着し、接合面のボイドとなることがなくなる。そのため、不純物のデポジションが防止され、パーティクル飛散が防止でき、接合品質が向上する。 Further, in this embodiment, it is less likely to etch (sputter) parts other than the wafer to be activated. That is, parts other than the wafer are sputtered, and the particles do not adhere to the wafer surface and become voids in the bonding surface. Therefore, impurity deposition is prevented, particle scattering can be prevented, and bonding quality is improved.
以上の作用効果によりウェハに形成されるデバイスの歩留りを向上させることができる。 The yield of devices formed on the wafer can be improved by the above effects.
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態に係る高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法について説明する。第1の実施の形態では一つのリング形状の高速原子ビーム源を用いているが、本実施の形態ではリングを分割した円弧の形状の複数の高速原子ビーム源を用いている。以下では、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。
(Second Embodiment)
The fast atom beam source, room temperature bonding apparatus, and room temperature bonding method according to the second embodiment will be described. In the first embodiment, a single ring-shaped fast atom beam source is used, but in this embodiment, a plurality of arc-shaped fast atom beam sources obtained by dividing the ring are used. In the following, differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施の形態に係る高速原子ビーム源について説明する。高速原子ビーム源としての下側原子ビーム源17および上側原子ビーム源18は、上下の向きが逆の他は同じ構造を有している。そのため、以下では、高速原子ビーム源として、下側原子ビーム源17について説明する。
The fast atom beam source according to the present embodiment will be described. The lower
図11Aは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源としての下側原子ビーム源17を模式的に示す斜視図である(なお、上下の向きを逆にすれば、上側原子ビーム源18と見ることができる)。
FIG. 11A is a perspective view schematically showing a lower
本実施の形態に係る下側原子ビーム源(高速原子ビーム源)17は、第1の実施の形態のリング形状の高速原子ビーム源を分割した円弧の形状(分割型リング形状)および構成を有している。ただし、分割数は任意である。以下では、一例として、この図に示すように、第1の実施の形態のリング形状の高速原子ビーム源を4つに分割した円弧の形状を有する下側原子ビーム源17について説明する。
The lower atom beam source (fast atom beam source) 17 according to the present embodiment has an arc shape (divided ring shape) and configuration obtained by dividing the ring-shaped fast atom beam source of the first embodiment. doing. However, the number of divisions is arbitrary. In the following, as an example, a lower
下側原子ビーム源17は、下側原子ビーム源17−1、17−2、17−3、17−4を備えている。各下側原子ビーム源17−k(k=1〜4:整数)は、部分筐体20−kと、電極体21−kとを備えている。部分筐体20−kは、リングを分割した円弧の形状を有し、その円弧の内側の面20pに等間隔又は連続的に並んだ複数の照射孔部22を備えている。電極体21−kは、部分筐体20−kの内部に設けられ、その部分筐体20−kのリングの円弧に沿って伸びている。この筐体20−kおよび電極体21−kは、それぞれ部分筐体20−kの内部にサドルフィールド型の電界を発生させる陰極および陽極として機能する。この電極体21は、その円弧に沿って伸び、上下に平行に並んだ二本の電極棒であることが好ましい。各照射孔部22の面の中心24におけるリングの円弧の内側方向へ向かう法線を照射軸Bとすると、複数の照射孔部22の照射軸Bは、リングの中心軸D上の一点で交わる。
The lower
位置調整機構31のうちの位置調整機構31bは、下側原子ビーム源17−kの円弧の形状の外側を支持するように1箇所設けられ、下側原子ビーム源17−kをX方向、Y方向およびZ方向に移動可能に、かつ所望の角度θの傾きとなるよう回転移動可能に設けられている。この図の例では、下側原子ビーム源17−2に取り付けられた位置調整機構31bのみを示しているが、他の下側原子ビーム源17−1、17−3、17−4についても同様に位置調整機構31bが取り付けられている。位置調整機構31のうちの上側原子ビーム源18−kの位置調整機構31aについても同様である。下側原子ビーム源17−kを、X方向、Y方向およびZ方向に移動可能で、かつ所望の角度θの傾きとなるよう回転移動可能であるため、高速原子ビームの照射条件の変更が容易となる。そのため、より容易に均一かつ十分に高速原子ビームをウェハwに照射することができる。
The
なお、第1の実施の形態では、筐体20を、例えば、平面上に矩形とそれに交わらず、矩形の一辺に対して角度αだけ傾いた直線があるとき、この直線を軸にしてその矩形を回転したときできる回転体の形状としている。これは、照射軸Bの方向を、下側のウェハwに向くように、鉛直方向に対して予め規定された角度αだけ傾けるためである。しかし、本実施の形態では、位置調整機構31で筐体20−kの角度θを所望の傾きに設定できるため、照射軸Bの方向を所望の角度αとすることができる。したがって、矩形断面の円弧の内側の面を必ずしも予め下側へ傾けたような形状にする必要はない。すなわち、筐体20−kとして、矩形断面のリングをそのまま分割した形状を用いることができる。
In the first embodiment, for example, when the
図11Bおよび図11Cは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源の照射孔部の形状を模式的に示す斜視図である。各照射孔部22の形状は特に制限はないが、第1の実施の形態で記載されているように、筐体20−kのリングの円周に沿って伸びる横長の形を有することが好ましい。図9Bでは、一例として、横長の矩形の照射孔部22を示している。図示されないが、照射孔部22の形状は、角に丸みのある矩形や横長の楕円であっても良い。図9Cでは、他の例として、その横長の矩形が更に伸びて帯の形の照射孔部22を示している。
11B and 11C are perspective views schematically showing the shape of the irradiation hole portion of the fast atom beam source according to the present embodiment. The shape of each
ここで、第1の実施の形態のリング形状の高速原子ビーム源を分割する分割数は、位置調整機構31で筐体20−kの角度θを所望の傾きに設定し易い点や、位置調整機構31を含めた接合チャンバー3内への設置のし易さの点から、4〜8であることが好ましい。分割数が大き過ぎると設置が困難となり、常温接合装置全体の大きさを大きくせざるを得ず、高コストとなってしまう。分割数が小さすぎると、筐体20−kの角度θを所望の傾きに設定し難くなり、エッチングレートの均一性が保てなくなる。
Here, the number of divisions of the ring-shaped fast atom beam source according to the first embodiment is such that the position adjustment mechanism 31 can easily set the angle θ of the housing 20-k to a desired inclination, or position adjustment. From the viewpoint of ease of installation in the
その他の構成や常温接合方法(常温接合装置の動作)については、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations and the room temperature bonding method (operation of the room temperature bonding apparatus) are the same as those in the first embodiment.
本実施の形態についても、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、第1の実施の形態の効果に加えて、高速原子ビーム源の角度と距離を調節可能とすることで、エッチングの分布を微調整することが可能となり、より容易に均一な活性化面が得られるよう調整することができる。ウェハw面上でのエッチングレートおよびその分布は、高速原子ビーム源(表面活性化源)とウェハとの距離と照射軸の入射角とに相関があるためである。
Also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
In addition to the effects of the first embodiment, the angle and distance of the high-speed atomic beam source can be adjusted, so that the etching distribution can be finely adjusted, and the uniform activation surface can be more easily adjusted. Can be adjusted to obtain This is because the etching rate on the surface of the wafer w and its distribution are correlated with the distance between the fast atom beam source (surface activation source) and the wafer and the incident angle of the irradiation axis.
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法について説明する。第2の実施の形態ではリングを複数に分割した形状の複数の上側原子ビーム源および複数の下側原子ビーム源を用いているが、本実施の形態では上側と下側とで高速原子ビーム源を分けず、上側と下側とに共通の高速原子ビーム源を用いている。以下では、第2の実施の形態との相違点について主に説明する。
(Third embodiment)
A fast atom beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method according to a third embodiment will be described. In the second embodiment, a plurality of upper atom beam sources and a plurality of lower atom beam sources each having a shape obtained by dividing the ring into a plurality of parts are used. In this embodiment, a high-speed atom beam source is provided on the upper and lower sides. A common fast atom beam source is used for the upper side and the lower side. Hereinafter, differences from the second embodiment will be mainly described.
図12は、本実施の形態に係る高速原子ビーム源19を模式的に示す斜視図である。
FIG. 12 is a perspective view schematically showing the fast
本実施の形態では、第2の実施の形態において、例えば上側原子ビーム源18を取り除き、下側原子ビーム源17を、上側原子ビーム源18と下側原子ビーム源17とを合わせた機能を実行する単一の高速原子ビーム源19としている。すなわち、上側原子ビーム源18−1〜18−4を取り除き、上下ウェハの間隔を調整してビーム源と上ウェハとの距離Bbが、下側ウェハとの距離Baと一致し、それぞれの入射角がαとなるように設定することで、高速原子ビーム源19−1〜19−4と設定できる。
In the present embodiment, in the second embodiment, for example, the upper
この場合、下側ウェハwへ高速原子ビームを照射する場合、高速原子ビーム源19−kは、下側を向くように位置調整機構31により傾いて、高速原子ビーム源19−kaの状態になる。その結果、高速原子ビーム源19−kaの照射軸Baは、所望の角度αで下側ウェハwと交わることができる。同様に、上側ウェハwへ高速原子ビームを照射する場合、高速原子ビーム源19−kは、上側を向くように位置調整機構31により傾いて、高速原子ビーム源19−kbの状態になる。その結果、高速原子ビーム源19−kbの照射軸Bbは、所望の角度αで上側ウェハwと交わることができる。 In this case, when irradiating the lower wafer w with the fast atom beam, the fast atom beam source 19-k is tilted by the position adjusting mechanism 31 so as to face the lower side, and becomes the state of the fast atom beam source 19-ka. . As a result, the irradiation axis Ba of the fast atom beam source 19-ka can intersect the lower wafer w at a desired angle α. Similarly, when irradiating the upper wafer w with the fast atom beam, the fast atom beam source 19-k is tilted by the position adjusting mechanism 31 so as to face the upper side, and becomes the state of the fast atom beam source 19-kb. As a result, the irradiation axis Bb of the fast atom beam source 19-kb can intersect the upper wafer w at a desired angle α.
その他の構成や常温接合方法(常温接合装置の動作)については、第2の実施の形態と同様である。 Other configurations and the room temperature bonding method (operation of the room temperature bonding apparatus) are the same as those in the second embodiment.
本実施の形態についても、第2の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、分割型リング形状の高速原子ビーム源を上側および下側のウェハの活性化源として共用することで、ウェハ毎に高速原子ビーム源一式を備える第2の実施の形態の構成に比して、コストを削減可能であり、常温接合装置を小型化可能である。
Also in this embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
In addition, by sharing the split ring-shaped fast atom beam source as the activation source for the upper and lower wafers, compared to the configuration of the second embodiment having a set of fast atom beam sources for each wafer. The cost can be reduced and the room temperature bonding apparatus can be downsized.
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態に係る高速原子ビーム源、常温接合装置および常温接合方法について説明する。第2、第3の実施の形態ではリングを複数に分割した形状の高速原子ビーム源を用いているが、本実施の形態ではその高速原子ビーム源の形状を製造が容易になるように変更している。以下では、第2、3の実施の形態との相違点について主に説明する。
(Fourth embodiment)
A fast atom beam source, a room temperature bonding apparatus, and a room temperature bonding method according to a fourth embodiment will be described. In the second and third embodiments, a fast atom beam source having a shape in which a ring is divided into a plurality of parts is used. However, in this embodiment, the shape of the fast atom beam source is changed so as to facilitate manufacture. ing. Hereinafter, differences from the second and third embodiments will be mainly described.
図13Aは、第2、第3の実施の形態に係る高速原子ビーム源の構成を模式的に示す平面図である。第2、第3の実施の形態において記載されたように、部分筐体20−kの照射孔部22が形成されている、円弧の形状の内側の面20pは、ウェハwの中心に対して同心となる円Lの外周に沿った曲面である。
FIG. 13A is a plan view schematically showing the configuration of the fast atom beam source according to the second and third embodiments. As described in the second and third embodiments, the arcuate
図13Bは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源の構成を模式的に示す平面図である。本実施の形態の部分筐体20−kの照射孔部22が形成されている、円弧の形状の内側の面20psは、ウェハwの中心に対して同心となる円Lの円周に外接する複数の平面である。その複数の平面は円周に沿って並び、両隣と互いに結合されている。その複数の平面は、円Lの円周に外接する多面体の一部分の形状と見ることもできる。各平面には、一つの照射孔部22が含まれる。そのとき、各平面の法線は、照射孔部22の照射軸Bと平行である。この場合にも、照射孔部22内の照射孔(23)は、等間隔もしくは連続的に配置されることが望ましい。なお、部分筐体20−kの照射孔部22が形成されていない、円弧の形状の外側の面20qは、ウェハwの中心に対して同心となる他の円の円周に沿った曲面であっても良いし、その円周に外接する複数の平面であってもよい。
FIG. 13B is a plan view schematically showing the configuration of the fast atom beam source according to the present embodiment. The inner surface 20ps of the arc shape in which the
図13Cは、本実施の形態に係る高速原子ビーム源の他の構成を模式的に示す平面図である。この場合での部分筐体20−kは、図13Bの部分筐体20−kを更に分割した複数の部分筐体を含んでいる。この図の例では、部分筐体20−kは、部分筐体20−k1、20−k2、20−k3、20−k4、20−k5を含んでいる。部分筐体20−kj(j=1〜5)は、箱型形状を有し、一つの照射孔部22を有している。照射孔部22を有する面20psは、ウェハwの中心に対して同心となる円Lの円周に外接する平面である。その複数の部分筐体20−k1〜20−k5は、面20pが円周に沿って並び、両隣と互いに接するように配置されている。
FIG. 13C is a plan view schematically showing another configuration of the fast atom beam source according to the present embodiment. The partial housing 20-k in this case includes a plurality of partial housings obtained by further dividing the partial housing 20-k of FIG. 13B. In the example of this figure, the partial housing 20-k includes partial housings 20-k1, 20-k2, 20-k3, 20-k4, and 20-k5. The partial housing 20-kj (j = 1 to 5) has a box shape and has one
その他の構成や常温接合方法(常温接合装置の動作)については、第2、第3の実施の形態と同様である。 Other configurations and room temperature bonding methods (operation of the room temperature bonding apparatus) are the same as those in the second and third embodiments.
本実施の形態についても、第2、第3の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
また、高速原子ビームやイオンビームの照射孔23を備える照射孔部22をカーボン材料のような曲面加工が難しい材料で製造する場合、面20pを平面にすることにより、照射孔部22を容易に製造することができる。それにより、高速原子ビーム源の製造コストを低減することができる。
Also in this embodiment, the same effects as those in the second and third embodiments can be obtained.
Further, when the
以上のように、上記各実施の形態の高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置では、大口径のウェハ表面を均一な活性状態とすることが可能となる。それにより、接合ウェハ(基板)の表面粗さの均一化、清浄度の均質化を図ることができる。その結果、ウェハ(基板)全面に渡って接合強度のばらつきが抑えられ、接合品質が向上する。 As described above, in the high-speed atomic beam source of each of the above embodiments and the room temperature bonding apparatus using the same, it is possible to bring the large-diameter wafer surface into a uniform active state. Thereby, the surface roughness of the bonded wafer (substrate) can be made uniform and the cleanliness can be made uniform. As a result, variation in bonding strength over the entire surface of the wafer (substrate) is suppressed, and bonding quality is improved.
また、上記各実施の形態の高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置では、活性化対象であるウェハ(基板)に高速原子ビームを集中させることができる。そのため、ウェハ(基板)以外の部品をエッチングすることが少なくなる。したがって、接合ウェハ(基板)への不純物のデポジションが防止される。その結果、接合ウェハ(基板)へのパーティクル飛散が防止でき、接合品質が向上する。 In the fast atom beam source and the room temperature bonding apparatus using the same according to each of the above embodiments, the fast atom beam can be concentrated on the wafer (substrate) to be activated. Therefore, etching of parts other than the wafer (substrate) is reduced. Therefore, impurity deposition on the bonded wafer (substrate) is prevented. As a result, particle scattering to the bonded wafer (substrate) can be prevented, and the bonding quality is improved.
そして、上記各実施の形態の高速原子ビーム源およびそれを用いた常温接合装置では、上記の各作用効果により、ウェハ(基板)に形成されるデバイスの歩留りが向上する。 In the fast atomic beam source of each of the above embodiments and the room temperature bonding apparatus using the same, the yield of devices formed on the wafer (substrate) is improved by the above-described effects.
なお、本発明による常温接合装置は、その複数のガス種切替機構を省略することもできる。この場合も、その常温接合装置は、既述の実施の形態と同様にして、下側ウェハと上側ウェハとをより均一に活性化させることができ、その下側ウェハと上側ウェハとをより適切に常温接合することができる。 The room temperature bonding apparatus according to the present invention can omit the plurality of gas type switching mechanisms. Also in this case, the room-temperature bonding apparatus can activate the lower wafer and the upper wafer more uniformly in the same manner as in the above-described embodiment, and the lower wafer and the upper wafer can be more appropriately activated. Can be bonded at room temperature.
本発明は上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施の形態に記載された技術は、矛盾の発生しない限り、他の実施の形態に利用することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and it is obvious that the embodiments can be appropriately modified or changed within the scope of the technical idea of the present invention. In addition, the technology described in each embodiment can be used in other embodiments as long as no contradiction occurs.
1 :常温接合装置
2 :ロードロックチャンバー
3 :接合チャンバー
5 :ゲート
6 :ゲートバルブ
7 :棚
8 :搬送ロボット
9 :蓋
10:真空排気装置
11:位置決めステージキャリッジ
12:位置合わせ機構
14:静電チャック
15:圧接機構
16:活性化装置
17、17−k、17−1〜17−4:下側原子ビーム源
18、18−k、18−1〜18−4:上側原子ビーム源
19、19−k、19−ka、19−kb、19−1〜19−4:高速原子ビーム源
20:筐体
20−k、20−kj、20−k1〜20−k5:部分筐体
20a:陰極
20b:被覆部
20c:ガス導入口
20p、20ps:面
20q、20qs:面
21、21−k:電極体
22:照射孔部
23:照射孔
24:中心点
31、31a、31b:位置調整機構
61:ガス種切替機構
62−i、62−1〜62−4:ガス供給装置
63−i、63−1〜63−4:バルブ
64:管路
71:常温接合装置制御装置
72:搬送部
73:活性化部
74:接合部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Room temperature bonding apparatus 2: Load lock chamber 3: Bonding chamber 5: Gate 6: Gate valve 7: Shelf 8: Transfer robot 9: Lid 10: Vacuum exhaust apparatus 11: Positioning stage carriage 12: Positioning mechanism 14: Electrostatic Chuck 15: Pressure welding mechanism 16:
Claims (15)
前記筐体の前記内部空間の延伸方向に沿って伸びるように前記内部空間に設けられた電極体と
を具備し、
前記筐体および前記電極体は、それぞれ前記筐体の前記内部空間にサドルフィールド型の電界を発生させる陰極および陽極として構成され、
前記筐体の前記内部空間から放出されるビームは、前記複数の照射孔部の各々を通過して前記リングの前記中心軸に向いている
高速原子ビーム源。 Provided around the central axis, has a cylindrical ring shape having an inner space, a housing comprising said central axis side more radiation holes aligned equidistant or continuously on an inner side surface of said ring ,
An electrode body provided in the internal space so as to extend along the extending direction of the internal space of the housing;
It said housing and said electrode body is configured in the internal space of each of the housing as a saddle field type cathode and anode to generate an electric field of,
The beam emitted from the internal space of the housing, towards Iteiru fast atom beam source to the center axis of the ring through each of the plurality of radiation holes.
前記複数の照射孔部に対応する前記リングの前記内側面の中心の法線としての複数の照射軸は、前記リングの前記中心軸上の一点で交わる
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source of claim 1,
Wherein the plurality of irradiation axis as a normal line of the center of the inner surface of the ring corresponding to the plurality of irradiation holes, fast atom beam source intersect at one point on the central axis of the ring.
前記筐体は、前記リングを分割した円弧の形状を有する複数の部分筐体を備え、
前記電極体は、前記複数の部分筐体の内部に設けられ、前記円弧に沿って伸びる複数の電極体を備える
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source according to claim 1 or 2,
The housing includes a plurality of partial housings having an arc shape obtained by dividing the ring,
The high-speed atomic beam source is provided with a plurality of electrode bodies provided inside the plurality of partial housings and extending along the arc.
前記電極体は、前記リングの前記内部空間の延伸方向に沿って伸び、上下に平行に並んだ二本の電極棒を含む
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source according to any one of claims 1 to 3,
The said electrode body is a fast atom beam source containing two electrode rods extended along the extending direction of the said internal space of the said ring, and paralleled up and down.
前記複数の部分筐体の各々は、
前記リングの前記内側面が、前記リングの前記中心軸を中心とする円に外接するように並んだ複数の平面で形成されている
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source according to claim 3,
Each of the plurality of partial housings is
The inner surface of the ring, the central axis fast atom beam source which is formed by a plurality of planes aligned so as to circumscribe a circle around the said ring.
前記複数の部分筐体の各々は、複数の箱形筐体を含み、
前記複数の箱形筐体は、前記リングの前記中心軸を中心とする円に外接するように並んで配置される
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source according to claim 3,
Each of the plurality of partial housings includes a plurality of box-shaped housings,
Wherein the plurality of box-shaped housing, fast atom beam source are arranged side by side so as to circumscribe a circle about the central axis of the ring.
前記複数の照射孔部の各々は、前記リングの円周に沿った横長の形状を有する
高速原子ビーム源。 The fast atom beam source according to any one of claims 1 to 6,
Each of the plurality of irradiation holes has a horizontally long shape along the circumference of the ring.
第2基板の第2表面に照射される複数の第2活性化ビームをそれぞれ出射する第2高速原子ビーム源と、
前記第1活性化ビームと前記第2活性化ビームとがそれぞれ照射された前記第1表面と前記第2表面とを接触させることにより、前記第1基板と前記第2基板とを接合する圧接機構と
を具備し、
前記第1高速原子ビーム源は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の高速原子ビーム源を含み、
前記複数の第1活性化ビームは、前記複数の照射孔部から照射され、
前記リングの前記中心軸は、前記第1基板の中心と重なり、
前記第2高速原子ビーム源は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の高速原子ビーム源を含み、
前記複数の第2活性化ビームは、前記複数の照射孔部から照射され、
前記リングの前記中心軸は、前記第2基板の中心と重なる
常温接合装置。 A first fast atom beam source that respectively emits a plurality of first activation beams irradiated on a first surface of a first substrate;
A second fast atom beam source that respectively emits a plurality of second activation beams irradiated to the second surface of the second substrate;
A pressure contact mechanism that joins the first substrate and the second substrate by bringing the first surface and the second surface irradiated with the first activation beam and the second activation beam into contact with each other. And
The first fast atom beam source includes the fast atom beam source according to any one of claims 1 to 7,
The plurality of first activation beams are irradiated from the plurality of irradiation holes,
The central axis of the ring overlaps a center of the first substrate,
The second fast atom beam source includes the fast atom beam source according to any one of claims 1 to 7,
The plurality of second activation beams are irradiated from the plurality of irradiation holes,
The central axis of the ring, the room-temperature bonding apparatus that overlaps with the center of the second substrate.
前記第1高速原子ビーム源と前記第2高速原子ビーム源とに対応する複数の位置調整機構を更に具備し、
前記複数の位置調整機構のうちの前記第1高速原子ビーム源に対応する位置調整機構は、前記第1高速原子ビーム源を、前記複数の照射孔部の複数の法線が前記第1表面と所定の第1角度で交わるように、前記第1基板へ向け、
前記複数の位置調整機構のうちの前記第2高速原子ビーム源に対応する位置調整機構は、前記第2高速原子ビーム源を、前記複数の照射孔部の前記複数の法線が前記第2表面と所定の第2角度で交わるように、前記第2基板へ向ける
常温接合装置。 The room temperature bonding apparatus according to claim 8,
A plurality of position adjusting mechanisms corresponding to the first fast atom beam source and the second fast atom beam source;
Said position adjusting mechanism corresponding to the first fast atom beam source, the first fast atom beam source, a plurality of normal is the first front surface of said plurality of irradiation holes of the plurality of position adjusting mechanism To the first substrate so as to intersect at a predetermined first angle,
Said position adjusting mechanism corresponding to the second fast atom beam source, the second fast atom beam source, said plurality of normals the second table of the plurality of irradiation holes of the plurality of position adjusting mechanism A room temperature bonding apparatus that faces the second substrate so as to intersect the surface at a predetermined second angle.
前記第1高速原子ビーム源の前記複数の照射孔部の前記複数の法線と前記第1表面とは、前記第1基板の中心近傍で交わり、
前記第2高速原子ビーム源の前記複数の照射孔部の前記複数の法線と前記第2表面とは、前記第2基板の中心近傍で交わる
常温接合装置。 The room temperature bonding apparatus according to claim 9,
Wherein the first fast atom beam source wherein a plurality of said plurality of normal and said first front surface of the illumination hole of the intersect near the center of the first substrate,
Wherein the second fast atom beam source wherein a plurality of said plurality of normal and the second front surface of the illumination hole of the room-temperature bonding apparatus intersecting near the center of the second substrate.
第2基板の第2表面に照射される複数の第2活性化ビームをそれぞれ出射する第2高速原子ビーム源と、
前記第1活性化ビームと前記第2活性化ビームとがそれぞれ照射された前記第1表面と前記第2表面とを接触させることにより、前記第1基板と前記第2基板とを接合する圧接機構と
を具備し、
前記第1高速原子ビーム源は、請求項3に記載の高速原子ビーム源を含み、
前記複数の第1活性化ビームは、前記複数の照射孔部から照射され、
前記リングの前記中心軸は、前記第1基板の中心と重なり、
前記第2高速原子ビーム源は、請求項3に記載の高速原子ビーム源を含み、
前記複数の第2活性化ビームは、前記複数の照射孔部から照射され、
前記リングの前記中心軸は、前記第2基板の中心と重なる
前記第1高速原子ビーム源と前記第2高速原子ビーム源とは一体であり、
当該一体の高速原子ビーム源としての単一高速原子ビーム源は、
当該一体の高速原子ビーム源としての単一高速原子ビーム源に対応する複数の位置調整機構を更に具備し、
前記複数の位置調整機構は、
前記単一高速原子ビーム源を、前記複数の照射孔部の前記複数の法線が前記第1表面と所定の第1角度で交わるように、前記第1基板へ向け、
前記単一高速原子ビーム源を、前記複数の照射孔部の前記複数の法線が前記第2表面と所定の第2角度で交わるように、前記第2基板へ向ける
常温接合装置。 A first fast atom beam source that respectively emits a plurality of first activation beams irradiated on a first surface of a first substrate;
A second fast atom beam source that respectively emits a plurality of second activation beams irradiated to the second surface of the second substrate;
A pressure contact mechanism that joins the first substrate and the second substrate by bringing the first surface and the second surface irradiated with the first activation beam and the second activation beam into contact with each other. When
Comprising
The first fast atom beam source includes the fast atom beam source according to claim 3,
The plurality of first activation beams are irradiated from the plurality of irradiation holes,
The central axis of the ring overlaps the center of the first substrate;
The second fast atom beam source includes the fast atom beam source according to claim 3,
The plurality of second activation beams are irradiated from the plurality of irradiation holes,
The first fast atom beam source and the second fast atom beam source that are overlapped with the center of the second substrate are integrated with the center axis of the ring ,
The single fast atom beam source as the integral fast atom beam source is
A plurality of position adjustment mechanisms corresponding to the single fast atom beam source as the integral fast atom beam source;
The plurality of position adjustment mechanisms include:
Wherein a single fast atom beam source, so that the plurality of normal line of the plurality of illumination holes intersect at the first front surface and a predetermined first angle, toward the first substrate,
Said single fast atom beam source, so that the plurality of normal line of the plurality of illumination holes intersect at the second front surface and a predetermined second angle, the room-temperature bonding apparatus for directing to said second substrate.
前記第1高速原子ビーム源および前記第2高速原子ビーム源は、前記複数の照射孔部が前記第1高速原子ビーム源又は前記第2高速原子ビーム源の前記中心軸に対して線対称となるように配置される
常温接合装置。 The room temperature bonding apparatus according to any one of claims 8 to 11,
The first fast atom beam source and the second fast atom beam source, the plurality of irradiation holes is line symmetry with respect to the center axis of the first fast atom beam source or the second fast atom beam source Arranged at room temperature bonding equipment.
前記第1高速原子ビーム源および前記第2高速原子ビーム源の各々は、前記複数の照射孔部が前記リングの内周に概ね20個以上等分配置される、あるいは照射孔が連続して形成された形状を有する
常温接合装置。 The room temperature bonding apparatus according to claim 12,
In each of the first fast atom beam source and the second fast atom beam source, the plurality of irradiation hole portions are approximately equally divided into 20 or more on the inner periphery of the ring, or irradiation holes are continuously formed. Room-temperature bonding apparatus having a shaped shape.
高速原子ビーム源。 A fast atom beam source comprising a single partial housing having an arc shape as one of the plurality of partial housings in the fast atom beam source according to claim 3.
第1高速原子ビーム源で、複数の第1活性化ビームを、それぞれ第1基板の第1表面に照射する工程と、
第2高速原子ビーム源で、複数の第2活性化ビームを、それぞれ第2基板の第2表面に照射する工程と、
圧接機構で、前記複数の第1活性化ビームと前記複数の第2活性化ビームとがそれぞれ照射された前記第1表面と前記第2表面とを接触させることにより、前記第1基板と前記第2基板とを接合する工程と
を具備する
常温接合方法。
A room temperature bonding method using the room temperature bonding apparatus according to any one of claims 8 to 13,
In the first fast atom beam source, irradiating the plurality of first activation beam, respectively a first front surface of the first substrate,
In the second fast atom beam source irradiating a plurality of second activation beam, respectively a second front surface of the second substrate,
In pressing mechanism, by contacting the plurality of the first front surface of the first activation beam and the plurality of second activation beam is irradiated respectively with said second front surface, and said first substrate A room temperature bonding method comprising: bonding the second substrate.
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