JP6436455B2 - Substrate surface treatment apparatus and method - Google Patents

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本願発明は、基板表面処理装置及び方法に関する。 The present invention relates to substrate surface processing apparatus and Methods.

近年、半導体基板の接合技術において、接合前に接合表面を清浄化又は活性化し、これらを接触させることで、比較的低温で良好な接合界面を得る技術が開発されている。   In recent years, in a semiconductor substrate bonding technique, a technique has been developed in which a bonding surface is cleaned or activated before bonding and brought into contact with each other to obtain a good bonding interface at a relatively low temperature.

特に、半導体基板の大型化に伴い、大型の半導体基板の表面の清浄化又は活性化の表面をエネルギー粒子ビームで照射するために、基板の少なくとも一方向の幅より大きい長さの、いわゆる細長い(ライン状の)放射口を有するライン状ビーム照射源からエネルギー粒子ビームを放射し、このライン状のエネルギー粒子ビームで基板表面をスキャンすることで行う基板表面処理技術がある。(特許文献1)   In particular, as the size of a semiconductor substrate increases, in order to irradiate the cleaning or activation surface of the surface of a large semiconductor substrate with an energetic particle beam, a so-called elongated shape having a length larger than the width in at least one direction of the substrate ( There is a substrate surface processing technique in which an energetic particle beam is emitted from a linear beam irradiation source having a (radial) radiation port, and the substrate surface is scanned with this energetic particle beam. (Patent Document 1)

このような表面処理技術により活性化された接合面は、活性化後に残留雰囲気に含まれる酸素や水などと接触すると、容易に酸化されるので、接合界面に残る酸化物は界面特性の悪化の原因となる。このため、接合面の酸素などへの露出量を最小限に抑えるために、活性化工程から接合工程までの短時間化や真空度の向上といった制限が課せられ、接合プロセスの柔軟性が損なわれていた。そこで、活性化後の接合面を水酸基で終端化する親水化処理を行い、この水酸基を介して接合面を接合する基板接合技術が開発された。これにより、活性化された表面の酸化を抑制しつつ、活性化後の基板の取り扱いに時間的柔軟性が上がった。さらには、水酸基は、加熱により比較的容易に接合界面から除去することができるので、ある程度の電気的特性又は機械的特性を有する接合界面を得ることができるようになった。(特許文献2)   The bonding surface activated by such a surface treatment technique is easily oxidized when it comes into contact with oxygen or water contained in the residual atmosphere after activation, so that the oxide remaining at the bonding interface deteriorates the interface characteristics. Cause. For this reason, in order to minimize the amount of exposure of the bonding surface to oxygen and the like, restrictions such as shortening the time from the activation process to the bonding process and improving the degree of vacuum are imposed, and the flexibility of the bonding process is impaired. It was. Accordingly, a substrate bonding technique has been developed in which the bonded surface after activation is subjected to a hydrophilic treatment in which the bonded surface is terminated with a hydroxyl group, and the bonded surface is bonded via the hydroxyl group. As a result, the time flexibility in handling the substrate after activation was increased while suppressing the oxidation of the activated surface. Furthermore, since the hydroxyl group can be removed from the bonding interface relatively easily by heating, a bonding interface having a certain degree of electrical or mechanical properties can be obtained. (Patent Document 2)

さらにまた、ギ酸ガスなどの有機酸ガスを直接、電極の金属表面に照射して表面酸化物を還元する技術が知られている。   Furthermore, a technique for reducing the surface oxide by directly irradiating the metal surface of the electrode with an organic acid gas such as formic acid gas is known.

国際公開第2012/105473号International Publication No. 2012/105473 特開2011−119717号公報JP 2011-119717 A

しかし、表面活性化処理後に親水化処理を行う接合方法では、接合界面に取り込まれた水酸基や水分子などが、加熱によっても接合界面近傍から十分に除去されずに残留して、酸化物や水酸化物を形成して、十分な接合界面の電気伝導度又は機械的強度が得られない原因となっていた。   However, in the bonding method in which the hydrophilic treatment is performed after the surface activation treatment, hydroxyl groups and water molecules incorporated into the bonding interface remain without being sufficiently removed from the vicinity of the bonding interface even by heating, and thus oxides and water. An oxide was formed, which was a cause of insufficient electrical conductivity or mechanical strength at the bonding interface.

ギ酸ガスなどの有機酸ガスを用いて金属表面を還元する方法では、接合時の温度を摂氏280度以上という高い温度で行わなければならなかった。   In the method of reducing the metal surface using an organic acid gas such as formic acid gas, the temperature at the time of bonding must be as high as 280 degrees Celsius or higher.

そこで、本願発明が解決しようとする課題は、ライン状ガス照射源を用いて、効率的に、清浄かつ良好な電気的又は機械的特性を有する接合界面を形成する基板接合方法を提供することである。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a substrate bonding method for efficiently forming a bonding interface having clean and good electrical or mechanical characteristics using a line-shaped gas irradiation source. is there.

上記の技術的課題を解決するために、本願発明に係る基板表面処理装置は、ガス放射口を有し、有機酸ガスを触媒を通すことにより生成した反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、基板の表面の酸化物を還元するガス照射源と、ガス照射源を、基板に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるようにしたものである。本願発明によれば、基板表面の酸化物を効率よく還元することのできる有機酸ガスの分解ガスを生成し、これをライン状(線状)の或は一方向に長い形態で放射して、基板表面の少なくとも一部を照射して還元処理をしつつ、ライン状の照射部を基板表面上でスキャンさせることができる。したがって、広い基板表面領域に対して、均一かつ効率的に還元処理を行うことができる。   In order to solve the above technical problem, a substrate surface treatment apparatus according to the present invention has a gas emission port, and a reaction gas generated by passing an organic acid gas through a catalyst is transferred from the gas emission port to the surface of the substrate. A gas irradiation source that radiates toward the substrate to reduce oxide on the surface of the substrate, and a moving means that moves the gas irradiation source relative to the substrate. According to the present invention, a decomposition gas of an organic acid gas that can efficiently reduce the oxide on the surface of the substrate is generated, and this is emitted in a linear (linear) or long form in one direction, The line-shaped irradiated portion can be scanned on the substrate surface while performing reduction treatment by irradiating at least part of the substrate surface. Therefore, the reduction process can be performed uniformly and efficiently on a wide substrate surface area.

本願発明に係る基板表面処理装置は、有機酸ガスを含む反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、前記基板の表面の酸化物を還元するガス照射源と、前記ガス照射源を、前記基板に対して相対的に移動させる移動手段と、を備えるようにしたものである。   A substrate surface treatment apparatus according to the present invention includes a gas irradiation source that radiates a reaction gas containing an organic acid gas from a gas emission port toward a surface of a substrate to reduce oxide on the surface of the substrate, and the gas irradiation. Moving means for moving the source relative to the substrate.

本願発明に係る基板表面処理装置は、ガス照射源が、ライン上に設けられた、有機酸ガス導入用の複数のガス導入口を有するようにしてもよい。これにより、ライン状ガス照射源は、その内部により均一な有機酸ガスを導入することができ、その内部での触媒反応、そして触媒反応後に分解ガスを均一に、その外部へ放射することができる。例えば、触媒反応によりラジカル種が形成される場合には、比較的寿命の短いラジカル種を、処理対象となる基板表面まで、比較的均一に届けることが可能になる。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the gas irradiation source may have a plurality of gas introduction ports for introducing an organic acid gas provided on the line. As a result, the line-shaped gas irradiation source can introduce a more uniform organic acid gas into the inside thereof, and can radiate the decomposition gas uniformly to the outside after the catalytic reaction in the inside and after the catalytic reaction. . For example, when radical species are formed by catalytic reaction, radical species having a relatively short lifetime can be delivered relatively uniformly to the substrate surface to be processed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、ガス照射源が、ガス放射口と、ガス放射口に連結して有機酸ガスを供給するガス通路と、当該ガス通路内に配置された触媒と、を備えるようにしてもよい。さらに、ガス放射口を形成する部材は、触媒と同一材料により形成されていてもよい。これにより、分解ガス、例えば比較的寿命の短いラジカル種を、放射口でも生成するので、分解ガスをより均一により効率よく基板表面に届けることができる。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, a gas irradiation source includes a gas emission port, a gas passage connected to the gas emission port to supply an organic acid gas, and a catalyst disposed in the gas passage. You may do it. Furthermore, the member forming the gas emission port may be formed of the same material as the catalyst. As a result, a decomposition gas, for example, a radical species having a relatively short lifetime, is also generated at the radiation port, so that the decomposition gas can be more uniformly and efficiently delivered to the substrate surface.

本願発明に係る基板表面処理装置は、基板を加熱する基板加熱機構を更に備えるようにしてもよい。これにより、基板表面の温度を上昇させ、また適切な温度に設定することで、基板表面の酸化物の還元過程を促進させ、或いは当該還元過程により表面に接合に適した微粒子を形成させることができる。適切に形成された微粒子を有する基板表面を接触して接合に用いることで、効率よく、良好な電気的又は機械的特性を有する接合界面を形成することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include a substrate heating mechanism for heating the substrate. Thereby, by raising the temperature of the substrate surface and setting it to an appropriate temperature, the reduction process of the oxide on the substrate surface can be promoted, or fine particles suitable for bonding can be formed on the surface by the reduction process. it can. By using the substrate surface having fine particles that are appropriately formed in contact for bonding, a bonding interface having good electrical or mechanical characteristics can be formed efficiently.

本願発明に係る基板表面処理装置は、ガス照射源と基板とを含む空間を減圧する減圧手段を更に備えるようにしてもよい。これにより、出力ガスが、例えばラジカル種のような寿命の短いガスを含んでいても、その衝突確率を低くし、反応ガスが含む還元用の分解ガスを効率よく基板表面まで届けることができる。また、真空下で処理することで、基板表面への不純物の付着を回避又は抑制することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include a decompression unit that decompresses a space including the gas irradiation source and the substrate. As a result, even if the output gas contains a short-lived gas such as a radical species, the collision probability can be lowered, and the reducing decomposition gas contained in the reaction gas can be efficiently delivered to the substrate surface. Further, the treatment under vacuum can avoid or suppress the adhesion of impurities to the substrate surface.

本願発明に係る基板表面処理装置は、一対の基板を対向配置に保持する基板支持手段を更に備え、ガス照射源は、対向配置された一対の基板の間に配置された一対のガス照射源を備え、一対のガス照射源は、それぞれ、一対の基板の表面を反応ガスで照射するようにしてもよい。これにより、一対の基板をその後接合する場合に、反応ガス照射後に直ちに或は短時間内に、基板表面を接合することができる。還元処理後、短時間内に接合することにより、基板表面への不純物の付着を回避又は抑制することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention further includes substrate support means for holding the pair of substrates in an opposing arrangement, and the gas irradiation source includes a pair of gas irradiation sources arranged between the pair of opposed substrates. The pair of gas irradiation sources may each irradiate the surface of the pair of substrates with the reaction gas. Thereby, when bonding a pair of board | substrate after that, the board | substrate surface can be joined immediately after reaction gas irradiation or within a short time. By bonding within a short time after the reduction treatment, adhesion of impurities to the substrate surface can be avoided or suppressed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、一対の基板の表面同士を接触させる接合手段を更に備えるようにしてもよい。これにより、還元され、酸化物が実質的に消滅した基板表面同士を接合し、電気的又は機械的に優れた特性を有する接合界面を形成することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include a joining means for bringing the surfaces of a pair of substrates into contact with each other. As a result, the surfaces of the substrates that have been reduced and the oxides have substantially disappeared can be bonded together, and a bonded interface having excellent electrical or mechanical properties can be formed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、基板支持手段とガス照射源とが、開閉可能な真空弁を介して基板を搬送できるように連結された別個の真空チャンバ内にそれぞれ配置されるようにしてもよい。これにより、反応ガスとの還元処理を行う空間(例えば、反応ガス処理チャンバ)と、接合を行う空間(例えば、接合チャンバ)とを分けることができる。還元処理を接合チャンバ外、例えばロードロックチャンバ内で行うことで、反応ガスが接合チャンバ内壁等に付着し汚染原因となること、又これを腐食することを回避又は低減することができる。またさらには、還元反応により大量に発生する不純物ガスが、接合面に付着することによる接合界面の特性の低下を回避又は低減することができる。また、接合チャンバ内に載置される上下基板は、ロードロックチャンバから、1枚ずつ接合チャンバへ搬送される。この際、基板移載機構に反転機構が付加されていれば、ロードロックチャンバ内で片側のみから両基板に対して処理を行うことが可能になり、装置構成を簡略化できる。また、接合チャンバは、一対の基板を、接合面を対向するようにして保持し、かつ接触させる機構を有することが一般的である。したがって、接合チャンバ内で、対向して保持された一対の基板の接合面に対して反応ガスを放射するためには、ガス放射中にガス照射源の向きを変えることが必要である。そのため、ガス照射源の姿勢の変更や制御機構が必要となり、装置構成が複雑になりうる。これに対し、反応ガス処理チャンバと接合チャンバを別個に設けることにより、接合チャンバには、一対の基板を対向配置に保持し接触させる機構を有する一方で、反応ガス処理チャンバには、一対の基板の表面を同じ方向を向くように保持する機構を有して、この表面に対して一方向から反応ガスを放射するようにガス照射源を保持又は移動させる機構を有するようにして、各々のチャンバの構成を簡略化することができる。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the substrate support means and the gas irradiation source are respectively disposed in separate vacuum chambers connected so as to be able to transport the substrate through a vacuum valve that can be opened and closed. Also good. Thereby, the space (for example, reaction gas processing chamber) in which the reduction treatment with the reaction gas is performed and the space for bonding (for example, the bonding chamber) can be separated. By performing the reduction treatment outside the bonding chamber, for example, in the load lock chamber, it is possible to avoid or reduce the reaction gas from adhering to the inner wall of the bonding chamber and causing contamination and corrosion. Furthermore, it is possible to avoid or reduce the deterioration of the properties of the bonding interface due to the impurity gas generated in large quantities by the reduction reaction adhering to the bonding surface. In addition, the upper and lower substrates placed in the bonding chamber are transferred from the load lock chamber to the bonding chamber one by one. At this time, if a reversing mechanism is added to the substrate transfer mechanism, it is possible to perform processing on both substrates from only one side in the load lock chamber, and the apparatus configuration can be simplified. The bonding chamber generally has a mechanism for holding and contacting a pair of substrates with their bonding surfaces facing each other. Therefore, in order to radiate the reaction gas to the bonding surfaces of the pair of substrates held facing each other in the bonding chamber, it is necessary to change the direction of the gas irradiation source during the gas emission. Therefore, a change in the attitude of the gas irradiation source and a control mechanism are required, and the apparatus configuration can be complicated. On the other hand, by providing the reactive gas processing chamber and the bonding chamber separately, the bonding chamber has a mechanism for holding and contacting a pair of substrates facing each other, while the reactive gas processing chamber includes a pair of substrates. Each chamber has a mechanism for holding the surfaces of the gas irradiation sources in the same direction, and a mechanism for holding or moving the gas irradiation source so as to radiate the reaction gas from one direction with respect to the surfaces. The configuration can be simplified.

本願発明に係る基板表面処理装置は、一対の基板の表面が、それぞれ金属領域と非金属領域とを有し、金属領域同士を接触させて金属接合界面を形成させ、非金属領域同士を接触させて非金属界面を形成させるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the surfaces of a pair of substrates each have a metal region and a non-metal region, the metal regions are brought into contact with each other to form a metal bonding interface, and the non-metal regions are brought into contact with each other. Thus, a nonmetallic interface may be formed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、非金属領域が本質的に酸化ケイ素(SiO)からなるようにしてもよい。 In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of silicon oxide (SiO 2 ).

本願発明に係る基板表面処理装置は、非金属領域が本質的に樹脂からなるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of resin.

本願発明に係る基板表面処理装置は、金属領域が銅を含む又は本質的に銅からなるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the metal region may contain copper or be essentially made of copper.

本願発明に係る基板表面処理装置は、ガス照射源が、ライン上にガス放射口を有するライン状ガス照射源であってもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the gas irradiation source may be a line-shaped gas irradiation source having a gas emission port on the line.

また、本願発明に係る基板表面処理装置は、運動エネルギーを有する粒子で前記基板表面を照射する粒子ビーム源と、反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、前記基板の表面の酸化物層を還元する還元手段と、を備えるようにしたものである。これにより、還元手段による還元処理よりも前に、運動エネルギーを有する粒子で前記基板表面を照射することで酸化物層の表層を除去することができ、効率的な還元処理が可能となる。また、   Further, the substrate surface treatment apparatus according to the present invention includes a particle beam source that irradiates the substrate surface with particles having kinetic energy, and radiates a reactive gas from a gas emission port toward the substrate surface, thereby And a reducing means for reducing the oxide layer. As a result, the surface of the oxide layer can be removed by irradiating the surface of the substrate with particles having kinetic energy prior to the reduction treatment by the reduction means, thereby enabling efficient reduction treatment. Also,

本願発明に係る基板表面処理装置は、前記反応ガスは、有機酸ガスを触媒を通すことにより生成するようにしてもよい。これにより、より均一かつ効率的に還元処理を行うことができる。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the reaction gas may be generated by passing an organic acid gas through a catalyst. Thereby, a reduction process can be performed more uniformly and efficiently.

また、本願発明に係る基板表面処理装置は、基板の表面を酸化して酸化物層を形成する酸化手段と、有機酸ガスを触媒を通すことにより生成した反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、基板の表面の酸化物層を還元する還元手段と、を備えるようにしたものである。本願発明によれば、還元処理前に、基板表面に酸化物を形成し、この酸化物を還元することが可能になる。したがって、酸化物の性質、厚さ等を適切に調節することで、還元処理により、清浄な基板表面を形成することができる。   Further, the substrate surface treatment apparatus according to the present invention comprises an oxidizing means for oxidizing the surface of a substrate to form an oxide layer, and a reaction gas generated by passing an organic acid gas through a catalyst from a gas emission port to the surface of the substrate. And reducing means for reducing the oxide layer on the surface of the substrate. According to the present invention, it is possible to form an oxide on the substrate surface and reduce the oxide before the reduction treatment. Therefore, a clean substrate surface can be formed by reduction treatment by appropriately adjusting the properties, thickness, and the like of the oxide.

本願発明に係る基板表面処理装置は、酸化手段が、水ガスを含むガスに基板表面を暴露させる手段を有するようにしてもよい。ここで、水ガスは、H,OH,HOの少なくともいずれかを含む。これにより、銅(Cu)などで形成された金属領域の表面を酸化させ、還元処理により効率よく微粒子形成させることができ、かつ、非金属領域を接合するために還元処理前に、基板表面を水酸基(OH基)で終端化することができる。水酸基で終端化された基板表面は、清浄かつ比較的安定であるので、次の還元処理までの間を短時間にする必要性が緩和される。効率的かつ合理的な基板表面処理装置を構成することができる。なお、水酸基(OH基)を基板表面に生成、又は基板表面を水酸基(OH基)で終端化させるためには、水ガスを含むガスで処理する以外にも、酸素、窒素、アルゴン(Ar)などを用いた表面処理後に、チャンバ内に存在する水分子に曝してもよい。 In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the oxidation means may have means for exposing the substrate surface to a gas containing water gas. Here, the water gas includes at least one of H, OH, and H 2 O. As a result, the surface of the metal region formed of copper (Cu) or the like can be oxidized and fine particles can be efficiently formed by the reduction treatment, and the substrate surface can be formed before the reduction treatment in order to join the nonmetal region. It can be terminated with a hydroxyl group (OH group). Since the substrate surface terminated with a hydroxyl group is clean and relatively stable, the need for a short time before the next reduction treatment is alleviated. An efficient and rational substrate surface treatment apparatus can be configured. In addition, in order to generate a hydroxyl group (OH group) on the substrate surface or to terminate the substrate surface with a hydroxyl group (OH group), oxygen, nitrogen, argon (Ar) is used in addition to treatment with a gas containing water gas. After the surface treatment using, for example, water molecules existing in the chamber may be exposed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、運動エネルギーを有する粒子で基板表面を照射する粒子ビーム源と、基板表面に対して水ガスを提供する水ガス供給機構とを有するようにしてもよい。これにより、還元処理前に、基板表面を清浄にしてかつ水で終端化することができる。不純物なく水で終端化された基板表面は、効率よく多くの水酸基が生成でき、良好な接合に寄与する。また、清浄かつ比較的安定であるので、次の還元処理までの間を短時間にする必要性が緩和される。効率的かつ合理的な基板表面処理装置を構成することができる。例えば、基板表面が銅からなる金属領域を有する場合に、この銅の表面を清浄にし、清浄状態を保ちつつ水で終端化して安定な状態にすることができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may include a particle beam source that irradiates the substrate surface with particles having kinetic energy, and a water gas supply mechanism that supplies water gas to the substrate surface. Thereby, the substrate surface can be cleaned and terminated with water before the reduction treatment. The substrate surface terminated with water without impurities can efficiently generate many hydroxyl groups, contributing to good bonding. In addition, since it is clean and relatively stable, the need for a short time before the next reduction treatment is alleviated. An efficient and rational substrate surface treatment apparatus can be configured. For example, when the substrate surface has a metal region made of copper, the copper surface can be cleaned and terminated with water while being kept clean to be in a stable state.

本願発明に係る基板表面処理装置は、基板を加熱する基板加熱手段を更に備えるようにしてもよい。これにより、基板表面の温度を上昇させ、また適切な温度に設定することで、基板表面の酸化物の還元過程を促進させることができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include substrate heating means for heating the substrate. Thereby, the reduction | restoration process of the oxide of a substrate surface can be accelerated | stimulated by raising the temperature of the substrate surface and setting it to an appropriate temperature.

本願発明に係る基板表面処理装置は、酸化手段と還元手段と基板とを含む空間を減圧する減圧手段を更に備えるようにしてもよい。これにより、酸化処理と還元処理とを減圧下で行うことにより基板表面を清浄に保つことができる。さらに、出力ガスが、例えばラジカル種のような寿命の短いガスを含んでいても、その衝突確率を低くし、出力ガスが含む還元用の分解ガスを効率よく基板表面まで届けることができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include a decompression unit that decompresses a space including the oxidation unit, the reduction unit, and the substrate. Thereby, the substrate surface can be kept clean by performing the oxidation treatment and the reduction treatment under reduced pressure. Furthermore, even if the output gas contains a gas having a short life such as a radical species, the collision probability can be lowered, and the reducing decomposition gas contained in the output gas can be efficiently delivered to the substrate surface.

本願発明に係る基板表面処理装置は、還元手段を、基板の表面に対して相対的に移動させる移動手段をさらに備えるようにしてもよい。これにより、表面積の大きい基板に対しても、基板表面に亘って均一な還元処理を行うことができ、このように還元処理された基板表面を接合することによって、良好な電気的又は機械的特性が均一な接合界面を形成することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include a moving unit that moves the reducing unit relative to the surface of the substrate. As a result, even a substrate with a large surface area can be subjected to a uniform reduction treatment over the substrate surface. By joining the substrate surface thus reduced, good electrical or mechanical characteristics can be obtained. Can form a uniform bonding interface.

本願発明に係る基板表面処理装置は、一対の基板を対向配置に保持する基板支持手段と、対向配置に保持された一対の基板の表面同士を接触させる接合手段と、を更に備えるようにしてもよい。これにより、還元され、酸化物が実質的に消滅した基板表面同士を接合し、電気的又は機械的に優れた特性を有する接合界面を形成することができる。また、一対の基板をその後接合する場合に、出力ガス照射後に直ちに或は短時間内に、基板表面を接合することができる。   The substrate surface treatment apparatus according to the present invention may further include substrate support means for holding the pair of substrates in an opposing arrangement, and bonding means for bringing the surfaces of the pair of substrates held in the opposing arrangement into contact with each other. Good. As a result, the surfaces of the substrates that have been reduced and the oxides have substantially disappeared can be bonded together, and a bonded interface having excellent electrical or mechanical properties can be formed. Further, when the pair of substrates are subsequently bonded, the substrate surfaces can be bonded immediately or within a short time after the output gas irradiation.

本願発明に係る基板表面処理装置は、一対の基板の表面が、それぞれ金属領域と非金属領域とを有し、金属領域同士を接触させて金属接合界面を形成させ、非金属領域同士を接触させて非金属界面を形成させるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the surfaces of a pair of substrates each have a metal region and a non-metal region, the metal regions are brought into contact with each other to form a metal bonding interface, and the non-metal regions are brought into contact with each other. Thus, a nonmetallic interface may be formed.

本願発明に係る基板表面処理装置は、非金属領域が本質的に酸化ケイ素(SiO)からなるようにしてもよい。 In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of silicon oxide (SiO 2 ).

本願発明に係る基板表面処理装置は、非金属領域が本質的に樹脂からなるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of resin.

本願発明に係る基板表面処理装置は、金属領域が銅を含む又は本質的に銅からなるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the metal region may contain copper or be essentially made of copper.

また、本願発明に係る基板表面処理方法は、有機酸ガスを触媒を通して生成した反応ガスを基板の表面に向かって放射し、前記反応ガスを放射するガス照射源を、前記基板に対して相対移動させ、前記基板の表面の酸化物層を還元するようにしたものである。   Further, the substrate surface treatment method according to the present invention radiates a reaction gas generated through an organic acid gas through a catalyst toward the surface of the substrate, and moves a gas irradiation source for radiating the reaction gas relative to the substrate. The oxide layer on the surface of the substrate is reduced.

また、本願発明に係る基板表面処理方法は、有機酸ガスを含む反応ガスを基板の表面に向かって放射し、前記反応ガスを放射するガス照射源を、前記基板に対して相対移動させ、前記基板の表面の酸化物を還元するようにしたものである。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, a reaction gas containing an organic acid gas is radiated toward the surface of the substrate, a gas irradiation source for radiating the reaction gas is moved relative to the substrate, The oxide on the surface of the substrate is reduced.

本願発明に係る基板表面処理方法は、反応ガスの放射を、ライン状ガス照射源を用いて行い、反応ガスをライン上に列設された複数箇所のガス導入口からライン状ガス照射源内に導入することで行うようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, reaction gas is emitted using a line-shaped gas irradiation source, and the reaction gas is introduced into the line-shaped gas irradiation source from a plurality of gas inlets arranged on the line. You may make it carry out by doing.

本願発明に係る基板表面処理方法は、反応ガスの放射を、ライン状ガス照射源を用いて行い、反応ガスをライン上に列設された複数箇所のガス放射口から基板の表面に向かって放射することで行うようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, reaction gas is radiated using a line-shaped gas irradiation source, and the reaction gas is radiated from a plurality of gas emission ports arranged on the line toward the surface of the substrate. You may make it carry out by doing.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板が反応ガスにより照射される間、基板を加熱することを更に備えるようにしてもよい。   The substrate surface treatment method according to the present invention may further include heating the substrate while the substrate is irradiated with the reaction gas.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板が反応ガスにより照射される間、反応ガスの放射経路と基板とを含む空間を減圧することを含むようにしてもよい。   The substrate surface treatment method according to the present invention may include decompressing a space including the reaction gas radiation path and the substrate while the substrate is irradiated with the reaction gas.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板が、対向配置された一対の基板を備え、反応ガスを、放射方向にほぼ垂直面での断面形状をライン状にして、対向配置された一対の基板の表面に向かってそれぞれ放射し、反応ガスを、ライン方向に交差する方向に、前記基板に対して相対移動させるようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the substrate includes a pair of substrates arranged to face each other, and the reaction gas is arranged in a line shape in a cross section substantially perpendicular to the radial direction. The reaction gas may be moved relative to the substrate in a direction crossing the line direction.

また、本願発明に係る基板接合方法は、上記いずれかの基板表面処理方法により処理された一対の基板の表面同士を接触させることで行うようにしたものである。   The substrate bonding method according to the present invention is performed by bringing the surfaces of a pair of substrates processed by any one of the substrate surface treatment methods into contact with each other.

本願発明に係る基板接合方法は、一対の基板の表面が、それぞれ金属領域と非金属領域とを有し、金属領域同士を接触させて金属接合界面を形成させ、非金属領域同士を接触させて非金属界面を形成させるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the surfaces of a pair of substrates each have a metal region and a non-metal region, the metal regions are brought into contact with each other to form a metal bonding interface, and the non-metal regions are brought into contact with each other. A non-metallic interface may be formed.

本願発明に係る基板接合方法は、非金属領域が本質的に酸化ケイ素(SiO)からなるようにしてもよい。 In the substrate bonding method according to the present invention, the non-metal region may consist essentially of silicon oxide (SiO 2 ).

本願発明に係る基板接合方法は、非金属領域が本質的に樹脂からなるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the non-metallic region may be essentially made of resin.

本願発明に係る基板接合方法は、金属領域が銅を含む又は本質的に銅からなるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the metal region may contain copper or be essentially made of copper.

また、本願発明に係る基板表面処理方法は、運動エネルギーを有する粒子で基板の表面を照射することと、反応ガスを前記酸化された基板の表面に向かって放射して、前記基板の表面の酸化物層を還元することと、を含む。   Further, the substrate surface treatment method according to the present invention includes irradiating the surface of the substrate with particles having kinetic energy, radiating a reactive gas toward the surface of the oxidized substrate, and oxidizing the surface of the substrate. Reducing the material layer.

本願発明に係る基板表面処理方法は、前記反応ガスは、有機酸ガスを触媒を通すことにより生成するようにしてもよい。これにより、より均一かつ効率的に還元処理を行うことができる。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the reaction gas may be generated by passing an organic acid gas through a catalyst. Thereby, a reduction process can be performed more uniformly and efficiently.

また、本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面を酸化して酸化物層を形成し、有機酸ガスを触媒を通すことにより生成した反応ガスを酸化された基板の表面に向かって放射して、基板の表面の酸化物層を還元するようにしたものである。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the surface of the substrate is oxidized to form an oxide layer, and the reaction gas generated by passing the organic acid gas through the catalyst is emitted toward the surface of the oxidized substrate. Thus, the oxide layer on the surface of the substrate is reduced.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面を酸化することが、基板の表面を、水酸基(OH基)を含むガスと接触させることを含むようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, oxidizing the surface of the substrate may include bringing the surface of the substrate into contact with a gas containing a hydroxyl group (OH group).

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面の酸化することが、基板の表面を、水ガスと接触させる間に、基板の表面を加熱することを含むようにしてもよい。これにより、基板の表面に対して適切な酸化処理を行うことができる。例えば、基板の表面が銅(Cu)で形成されている場合、その後の還元処理に適切な酸化銅を形成することができる。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the oxidation of the surface of the substrate may include heating the surface of the substrate while bringing the surface of the substrate into contact with water gas. Thereby, an appropriate oxidation treatment can be performed on the surface of the substrate. For example, when the surface of the substrate is made of copper (Cu), copper oxide suitable for the subsequent reduction treatment can be formed.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面を酸化することが、運動エネルギーを有する粒子で基板の表面を照射し、その後、基板の表面に水ガスを提供することを含むようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, oxidizing the surface of the substrate may include irradiating the surface of the substrate with particles having kinetic energy and then providing water gas to the surface of the substrate.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面の酸化物層を還元することが、基板を加熱することを含むようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the reduction of the oxide layer on the surface of the substrate may include heating the substrate.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面の酸化物層を還元することが、反応ガスの放射経路と基板とを含む空間を減圧することを含むようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, reducing the oxide layer on the surface of the substrate may include depressurizing a space including the reaction gas radiation path and the substrate.

本願発明に係る基板表面処理方法は、基板の表面の酸化物層を還元することが、反応ガスにより照射される基板の表面上の照射領域を、基板の表面上で移動させることで行うようにしてもよい。   In the substrate surface treatment method according to the present invention, the reduction of the oxide layer on the surface of the substrate is performed by moving the irradiation region on the surface of the substrate irradiated with the reaction gas on the surface of the substrate. May be.

また、本願発明に係る基板接合方法は、基板が、対向配置された一対の基板を備え、酸化物層が還元された一対の基板の表面を接触させるようにしてもよい。   Further, in the substrate bonding method according to the present invention, the substrate may include a pair of substrates opposed to each other, and the surfaces of the pair of substrates having the oxide layer reduced may be brought into contact with each other.

本願発明に係る基板接合方法は、一対の基板の表面が、それぞれ金属領域と非金属領域とを有し、一対の基板の方面を接触させることが、金属領域同士を接触させて金属接合界面を形成させることを含むようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the surfaces of the pair of substrates each have a metal region and a non-metal region, and contacting the surfaces of the pair of substrates brings the metal regions into contact with each other to form a metal bonding interface. You may make it include forming.

本願発明に係る基板接合方法は、非金属領域が本質的に酸化ケイ素(SiO)からなるようにしてもよい。 In the substrate bonding method according to the present invention, the non-metal region may consist essentially of silicon oxide (SiO 2 ).

本願発明に係る基板接合方法は、非金属領域が本質的に樹脂からなるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the non-metallic region may be essentially made of resin.

本願発明に係る基板接合方法は、金属領域が銅を含む、又は本質的に銅からなるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the metal region may contain copper, or may be essentially made of copper.

本願発明に係る基板接合方法は、非金属領域同士を接触させて非金属界面を形成させることを更に含むようにしてもよい。   The substrate bonding method according to the present invention may further include forming a nonmetallic interface by bringing nonmetallic regions into contact with each other.

本願発明に係る基板接合方法は、金属領域の表面が、非金属領域の表面より高いようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the surface of the metal region may be higher than the surface of the non-metal region.

本願発明に係る基板接合方法は、金属領域が、基板表面上に形成された金属バンプであるようにしてもよい。   In the substrate bonding method according to the present invention, the metal region may be a metal bump formed on the substrate surface.

本願発明に係る基板接合方法は、基板の表面の酸化物層を還元することが、非金属領域の表面に微粒子を実質的に形成させることなく、金属領域の表面に微粒子を形成させることを含むようにしてもよい。あるいは、本願発明に係る基板接合方法は、基板の表面の酸化物層を還元することが、選択的に、金属領域の表面に微粒子を形成させることを含むようにしてもよい。従来のペーストを使用する接合方法では、基板表面の全面に、接合用の金属微粒子含有ペーストを塗布しなければならなかった。本願発明によれば、金属領域表面の酸化物層を還元して金属微粒子を形成することで、金属微粒子を実質的に非金属領域表面に形成することを回避することができる。すなわち、これにより、実質的に金属領域のみに形成させることができる。したがって、非金属領域表面又は接合界面に不要な材料が残留することを回避又は抑制することができ、良好な接合界面を形成することができる。特に微細な電気的接続を必要とするデバイスでは電極表面にのみ微粒子を塗布することは至難の業であり実質不可能である。本発明により電極表面にのみ選択的に微粒子を形成することができる。特に電極が非金属部分より凸でなくとも微粒子を形成することが可能になる。さらに、非金属領域に対して高く形成された金属領域の表面同士を、金属微粒子を介して接合することで、接合圧力を低下させることができる。これにより、うねり等の変形がある基板同士を接合する場合などに、従来は高い接合圧力を掛けることが必要であったが、本願発明によれば、この接合圧力を低下させることができる。また、微粒子の形成高さを制御しておけば微粒子を介した金属部分の接合と同時に非金属部分の密着も同時に行うことが可能になる。   In the substrate bonding method according to the present invention, reducing the oxide layer on the surface of the substrate includes forming fine particles on the surface of the metal region without substantially forming fine particles on the surface of the non-metallic region. You may make it. Alternatively, in the substrate bonding method according to the present invention, the reduction of the oxide layer on the surface of the substrate may include selectively forming fine particles on the surface of the metal region. In a conventional bonding method using a paste, a metal fine particle-containing paste for bonding must be applied to the entire surface of the substrate. According to the present invention, by forming the metal fine particles by reducing the oxide layer on the surface of the metal region, it is possible to avoid forming the metal fine particles substantially on the surface of the non-metal region. That is, it can be formed substantially only in the metal region. Therefore, it is possible to avoid or suppress the unnecessary material from remaining on the surface of the non-metallic region or the bonding interface, and a good bonding interface can be formed. In particular, in a device that requires fine electrical connection, it is extremely difficult and practically impossible to apply fine particles only to the electrode surface. According to the present invention, fine particles can be selectively formed only on the electrode surface. In particular, fine particles can be formed even if the electrode is not more convex than the non-metallic part. Furthermore, the bonding pressure can be reduced by bonding the surfaces of the metal regions formed higher than the non-metal region via metal fine particles. Thus, conventionally, when joining substrates having deformation such as undulation, it has been necessary to apply a high bonding pressure. According to the present invention, this bonding pressure can be reduced. Further, if the formation height of the fine particles is controlled, the non-metal portion can be adhered simultaneously with the joining of the metal portion via the fine particles.

本願発明に係る基板接合方法は、一対の基板の表面を接触させることが、微粒子を介して金属領域表面を接触させることと、接触する金属領域表面に150MPa以下の圧力を掛けることとを含むようにしてもよい。従来は、金属領域表面に300MPa未満の接合圧力を掛けることが必要であったが、本願発明により、接合圧力が従来の半分以下で接合することができる。金属領域表面には金属微粒子が比較的疎に形成され、これらが比較的低加重下で密な微結晶群からなる接合界面を形成するのに役立っていると考えられている。これにより、基板表面のうねりや平行度のずれなどを許容して密着させることが可能となる。   In the substrate bonding method according to the present invention, contacting the surfaces of a pair of substrates includes bringing the metal region surface into contact via fine particles and applying a pressure of 150 MPa or less to the contacting metal region surface. Also good. Conventionally, it has been necessary to apply a bonding pressure of less than 300 MPa to the surface of the metal region. However, according to the present invention, bonding can be performed at a bonding pressure of half or less than the conventional one. It is considered that metal fine particles are formed relatively sparsely on the surface of the metal region, and these serve to form a bonded interface composed of dense microcrystal groups under a relatively low load. As a result, it is possible to allow the substrate surface to come into close contact while allowing undulation of the substrate surface, deviation in parallelism, and the like.

本願発明に係る基板接合方法は、前記酸化物層を還元することにより、前記金属領域の表面に微粒子を主に含む層を形成し、該微粒子を主に含む層の表面の高さを、前記基板の表面より高く形成することを含む。   In the substrate bonding method according to the present invention, the oxide layer is reduced to form a layer mainly containing fine particles on the surface of the metal region, and the height of the surface of the layer mainly containing the fine particles is Forming higher than the surface of the substrate.

本願発明に係る基板接合方法は、前記一対の基板の表面を接触させることは、前記非金属領域同士を接触させることを含む。   In the substrate bonding method according to the present invention, bringing the surfaces of the pair of substrates into contact includes bringing the non-metal regions into contact with each other.

また、本願発明に係る基板接合体は、金属領域と非金属領域とを表面に有する一対の基板の接合体において、金属領域間に形成された金属接合界面を有し、金属接合界面は、直径又は最大幅の平均が100nm以下の微結晶を含むものである。   Further, the substrate joined body according to the present invention has a metal joined interface formed between the metal regions in a joined body of a pair of substrates having a metal region and a non-metal region on the surface, and the metal joined interface has a diameter of Or the average of the maximum width | variety contains the microcrystal of 100 nm or less.

本願発明に係る基板接合体は、非金属領域が本質的に酸化ケイ素(SiO)からなるものでもよい。 In the substrate bonded body according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of silicon oxide (SiO 2 ).

本願発明に係る基板接合体は、非金属領域が本質的に樹脂からなるものでもよい。   In the substrate bonded body according to the present invention, the non-metal region may be essentially made of a resin.

本願発明に係る基板接合体は、金属領域が銅を含む、又は本質的に銅からなるものでもよい。   In the substrate joined body according to the present invention, the metal region may contain copper or may be essentially made of copper.

本願発明に係る基板接合体は、非金属領域間に形成された非金属接合界面を更に有するものでもよい。   The substrate bonded body according to the present invention may further have a non-metal bonded interface formed between the non-metal regions.

本願発明に係る基板接合体は、金属領域が、基板表面上に形成された金属バンプであってもよい。   In the substrate joined body according to the present invention, the metal region may be a metal bump formed on the substrate surface.

本願発明に係る基板接合体は、非金属領域表面に金属微粒子又は微結晶を実質的に含まないものであってもよい。   The substrate bonded body according to the present invention may be one that does not substantially contain metal fine particles or microcrystals on the surface of the nonmetal region.

本願発明によれば、広い基板表面領域に対して、均一かつ効率的に還元処理を行って、良好な接合を行うことができる。   According to the invention of the present application, it is possible to perform a reduction process uniformly and efficiently on a wide substrate surface area, thereby performing good bonding.

接合対象となる基板の構造を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the structure of the board | substrate used as joining object. 接合対象となる基板の構造を説明する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the structure of the board | substrate used as joining object. 本発明の基板表面処理及び基板接合方法を実施するための基板表面処理及び接合装置の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows an example of the substrate surface treatment and bonding apparatus for enforcing the substrate surface treatment and substrate bonding method of this invention. 図2に示すガス照射源を含む要部の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the principal part containing the gas irradiation source shown in FIG. ライン状ガス照射源の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a line-shaped gas irradiation source. ライン状ガス照射源のガス放射口を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows the gas emission port of a line-shaped gas irradiation source. 本発明の表面処理及び接合方法の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows an example of the surface treatment and joining method of this invention. 本発明の表面処理及び接合方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment and joining method of this invention. 本発明の表面処理方法で形成された接合面の一例の走査型電子顕微鏡写真である。It is a scanning electron micrograph of an example of the joint surface formed with the surface treatment method of this invention. 本発明の表面処理方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment method of this invention. 本発明の接合方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the joining method of this invention. 本発明の接合方法で形成された接合界面の一例の透過型電子顕微鏡写真である。It is a transmission electron micrograph of an example of the joining interface formed with the joining method of this invention. 本発明の表面処理及び接合方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment and joining method of this invention. 本発明の表面処理方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment method of this invention. 本発明の表面処理方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment method of this invention. 本発明の表面処理及び接合方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment and joining method of this invention. 本発明の表面処理方法の一例を説明する概略正面図である。It is a schematic front view explaining an example of the surface treatment method of this invention. 本発明の基板表面処理及び基板接合方法を実施するための基板表面処理及び接合装置の一例を示す概略正面図である。It is a schematic front view which shows an example of the substrate surface treatment and bonding apparatus for enforcing the substrate surface treatment and substrate bonding method of this invention. 本発明の表面処理方法によって処理された銅表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the copper surface processed by the surface treatment method of the present invention. 本発明の表面処理方法によって処理された銅表面の解析結果を示す図である。It is a figure which shows the analysis result of the copper surface processed by the surface treatment method of this invention.

以下、添付の図面を参照して本願発明に係る実施形態を説明する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

<1 接合対象>
まず、本発明による方法を適用して接合をする接合対象について説明する。図1は、接合対象となる基板の構成の一例を示す概略断面図を示す。この例においては、基板1は、シリコン(Si)からなる母材2の表面上に、銅(Cu)からなる金属領域4と、主として酸化シリコン(SiO)からなる非金属領域5を有して構成されている。この接合対象である一対の基板1を、接合面3を対向させて、接合することになる。
<1 Joining target>
First, the joining object which joins by applying the method by this invention is demonstrated. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a configuration of substrates to be bonded. In this example, the substrate 1 has a metal region 4 made of copper (Cu) and a non-metal region 5 made mainly of silicon oxide (SiO 2 ) on the surface of a base material 2 made of silicon (Si). Configured. The pair of substrates 1 to be bonded are bonded with the bonding surface 3 facing each other.

なお、非金属領域5は、主として樹脂から構成されていてもよい。   The non-metallic region 5 may be mainly composed of resin.

また、非金属領域5は、酸化シリコン(SiO)及び樹脂以外の非金属材料を含んでいてもよい。さらにまた、基板1の接合面3は、金属領域4、非金属領域5以外の領域を含んでいてもよく、接触又は接合工程において他の基板1と接触しない部位又は領域を有していてもよい。 Further, the non-metallic region 5 may contain a non-metallic material other than silicon oxide (SiO 2 ) and resin. Furthermore, the bonding surface 3 of the substrate 1 may include a region other than the metal region 4 and the non-metal region 5, and may have a region or region that does not contact the other substrate 1 in the contact or bonding process. Good.

図1において、金属領域4は、非金属領域5の中に埋め込まれている形態に示されているが、これに限られない。たとえば、金属領域4は、基板1の厚さ方向に母材2を貫通する貫通電極(図示せず)として形成されてもよい。このような貫通電極は、例えば、まず母材2を含め基板1に貫通孔(図示せず)を形成し、当該貫通孔の壁面に酸化ケイ素などを堆積するなどして絶縁層(図示せず)を形成し、そして、絶縁層で覆われた貫通孔内に金属を堆積するなどして、形成することができる。   In FIG. 1, the metal region 4 is illustrated as being embedded in the non-metal region 5, but is not limited thereto. For example, the metal region 4 may be formed as a through electrode (not shown) that penetrates the base material 2 in the thickness direction of the substrate 1. For example, such a through electrode is formed by first forming a through hole (not shown) in the substrate 1 including the base material 2 and depositing silicon oxide or the like on the wall surface of the through hole. And a metal is deposited in the through hole covered with the insulating layer.

図1では、基板1の接合面3において、金属領域4の表面は、非金属領域5の表面とほぼ同じ高さを有しているが、これに限られない。   In FIG. 1, the surface of the metal region 4 has substantially the same height as the surface of the non-metal region 5 in the bonding surface 3 of the substrate 1, but is not limited thereto.

図2(A)及び(B)に例示的に示すように、基板11,21の接合面13において、金属領域14は、非金属領域15の内部から非金属領域15の表面より高く、又は非金属領域15の表面から突出するように形成されてもよい。   As exemplarily shown in FIGS. 2A and 2B, in the bonding surfaces 13 of the substrates 11 and 21, the metal region 14 is higher from the inside of the nonmetal region 15 than the surface of the nonmetal region 15, or non- It may be formed so as to protrude from the surface of the metal region 15.

一例として、図2(A)に示すように、基板11の接合面13が、非金属領域15とこの非金属領域15内に形成された金属領域14とを有して構成されていてもよい。たとえば、配線又は電極として銅で形成された金属領域14と、酸化物で形成された非金属領域15との両方を有して形成された基板11の表面13に対して化学機械研磨(CMP)することで、研磨速度の違いから、銅の金属領域14が非金属領域15に対して高くなる場合がある。金属領域14と非金属領域15の表面の高低差は、数nm(例えば5nm)であってもよい。   As an example, as illustrated in FIG. 2A, the bonding surface 13 of the substrate 11 may be configured to include a non-metallic region 15 and a metal region 14 formed in the non-metallic region 15. . For example, chemical mechanical polishing (CMP) is performed on the surface 13 of the substrate 11 formed with both a metal region 14 formed of copper as a wiring or an electrode and a non-metal region 15 formed of oxide. Thus, the copper metal region 14 may be higher than the non-metal region 15 due to the difference in polishing rate. The height difference between the surfaces of the metal region 14 and the non-metal region 15 may be several nm (for example, 5 nm).

他の例として、図2(B)に示すように、金属領域14は、既に形成された非金属領域15の表面上に形成されてもよい。たとえば、金属領域14は、他の基板と接合して基板21との電気的接続を形成するための金属バンプであってもよい。この金属バンプの高さ、すなわち金属領域14と非金属領域15の表面の高低差は、数十μm(例えば20μm)であってもよい。   As another example, as shown in FIG. 2B, the metal region 14 may be formed on the surface of the non-metal region 15 already formed. For example, the metal region 14 may be a metal bump that is bonded to another substrate to form an electrical connection with the substrate 21. The height of the metal bump, that is, the height difference between the surface of the metal region 14 and the non-metal region 15 may be several tens of μm (for example, 20 μm).

更に他の例として、後述(図13参照)のように、一対の基板1,1の接合により金属領域4,4間で所望の電気的接続が得られるのであれば、金属領域4は、非金属領域5の表面に対して低く形成されていてもよい。   As another example, as will be described later (see FIG. 13), if a desired electrical connection is obtained between the metal regions 4 and 4 by joining the pair of substrates 1 and 1, the metal region 4 is non- It may be formed lower than the surface of the metal region 5.

本願において、基板は、その母材に板状又はフィルム状の半導体、ガラス、セラミックス、金属、有機材料、プラスチックなどの材料、又はこれらの複合材料が用いられて形成されていてもよく、円形、長方形等の種々の形状に形成されてもよい。   In the present application, the substrate may be formed by using a base material such as a plate-like or film-like semiconductor, glass, ceramics, metal, organic material, plastic, or a composite material thereof, circular, You may form in various shapes, such as a rectangle.

<2 第1実施形態>
<2−1 基板表面処理装置及び基板接合装置>
図3は、本発明の一実施形態に係る基板表面処理装置100の内部の概略構造を示す正面図である。なお、以下、各図においては、便宜上、XYZ直交座標系を用いて方向等を示している。
<2 First Embodiment>
<2-1 Substrate surface treatment apparatus and substrate bonding apparatus>
FIG. 3 is a front view showing a schematic structure inside the substrate surface treatment apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. In the following, in each figure, directions and the like are shown using an XYZ orthogonal coordinate system for convenience.

基板表面処理装置100は、真空チャンバ200と、接合対象である基板1,1を対向して支持し、両基板1,1の相対的な位置決めをする基板支持手段400と、基板の相対的位置関係を測定する位置測定手段500と、対向して支持された基板1,1の表面に対して表面処理を行う表面処理手段600と、を有して構成されている。   The substrate surface processing apparatus 100 supports the vacuum chamber 200 and the substrates 1 and 1 to be bonded to each other so as to face each other, and relatively positions the substrates 1 and 1, and the relative positions of the substrates. A position measuring unit 500 that measures the relationship and a surface processing unit 600 that performs surface treatment on the surfaces of the substrates 1 and 1 that are supported to face each other are provided.

<2−1−1 真空チャンバ>
真空チャンバ200は、後述の基板支持手段400のステージ401,402と表面処理手段600とを収容する。また、真空チャンバ200は、雰囲気制御手段として、内部を真空引き又は減圧するための減圧手段(真空ポンプ201)を備える。当該真空ポンプ201は、排気管202と排気弁203とを介して真空チャンバ200内の気体を外部に排出するように構成されている。
<2-1-1 Vacuum chamber>
The vacuum chamber 200 accommodates stages 401 and 402 of the substrate support unit 400 and a surface treatment unit 600 described later. Further, the vacuum chamber 200 includes a decompression means (vacuum pump 201) for evacuating or decompressing the inside as an atmosphere control means. The vacuum pump 201 is configured to discharge the gas in the vacuum chamber 200 to the outside through the exhaust pipe 202 and the exhaust valve 203.

真空ポンプ201の吸引動作に応じて真空チャンバ200内の圧力が低減(減圧)されることによって、真空チャンバ200内の雰囲気は真空又は低圧状態にされる。また、排気弁203は、その開閉動作と排気流量の調整動作とによって、真空チャンバ200内の真空度を制御、調整することができる。   As the pressure in the vacuum chamber 200 is reduced (reduced pressure) in accordance with the suction operation of the vacuum pump 201, the atmosphere in the vacuum chamber 200 is brought into a vacuum or a low pressure state. Further, the exhaust valve 203 can control and adjust the degree of vacuum in the vacuum chamber 200 by the opening / closing operation and the exhaust flow rate adjusting operation.

真空ポンプ201は、真空チャンバ200内の気圧を1Pa(パスカル)以下にする能力を有する。真空ポンプ201は、以下で説明する表面処理手段600が作動する前のバックグラウンド圧力を、1×10−2Pa(パスカル)以下にする能力を有することが好ましい。 The vacuum pump 201 has a capability of reducing the atmospheric pressure in the vacuum chamber 200 to 1 Pa (Pascal) or less. It is preferable that the vacuum pump 201 has an ability to set the background pressure before the surface treatment means 600 described below operates to 1 × 10 −2 Pa (pascal) or less.

真空ポンプ201の作動により、反応ガス301と酸化物等との化学反応による生成物、あるいは後述の粒子ビームの照射により基板表面の表面層から除去された物質などを、雰囲気(真空チャンバ200)外へ除去することができる。すなわち、露出された新生表面へ再び付着し汚染するような、望ましくない物質を真空チャンバ200から効率よく排出することができる。   By the operation of the vacuum pump 201, a product generated by a chemical reaction between the reaction gas 301 and an oxide or a substance removed from the surface layer of the substrate surface by irradiation with a particle beam described later is removed from the atmosphere (vacuum chamber 200). Can be removed. That is, it is possible to efficiently discharge unwanted substances from the vacuum chamber 200 that reattach and contaminate the exposed new surface.

また、真空チャンバ200は、雰囲気制御手段として、非酸化ガス源(図示せず)を有してもよい。非酸化ガス源は、アルゴンや窒素などの不活性又は酸化性のないガス(非酸化ガス)を真空チャンバ200内部に導入する。真空ポンプ201と非酸化ガスの導入とにより、真空チャンバ200内部の酸素の濃度を低下させるとともに、不純物等を真空チャンバ200から、さらに効率よく排出することができる。   The vacuum chamber 200 may have a non-oxidizing gas source (not shown) as an atmosphere control unit. The non-oxidizing gas source introduces an inert or non-oxidizing gas (non-oxidizing gas) such as argon or nitrogen into the vacuum chamber 200. By introducing the vacuum pump 201 and the non-oxidizing gas, the concentration of oxygen in the vacuum chamber 200 can be reduced, and impurities and the like can be discharged from the vacuum chamber 200 more efficiently.

<2−1−2 基板支持手段>
図3に示す基板支持手段400は、基板1,1を支持するステージ401,402と、それぞれのステージを移動させるステージ移動機構403,404と、Z軸方向に基板同士を加圧する際の圧力を測定する圧力センサ408,411と、基板を加熱する基板加熱手段420とを有して構成されている。
<2-1-2 Substrate support means>
The substrate support means 400 shown in FIG. 3 includes stages 401 and 402 that support the substrates 1 and 1, stage moving mechanisms 403 and 404 that move the respective stages, and pressure when the substrates are pressed together in the Z-axis direction. It has pressure sensors 408 and 411 for measuring, and a substrate heating means 420 for heating the substrate.

基板1,1は、ステージ401,402の支持面に取り付けられる。ステージ401,402は、機械式チャック、静電チャックなどの保持機構を有し、これにより基板を支持面に固定して保持し、又は保持機構を開放することで基板を取り外すことができるように構成されている。   The substrates 1 and 1 are attached to the support surfaces of the stages 401 and 402. The stages 401 and 402 have a holding mechanism such as a mechanical chuck or an electrostatic chuck so that the substrate can be fixedly held on the support surface or can be removed by opening the holding mechanism. It is configured.

図3において下側の第1ステージ401は、スライド式の第1ステージ移動機構403を有して構成され、これにより、第1ステージ401は、真空チャンバ200に対して又は上側の第2ステージ402に対してX方向に並進移動することができる。   In FIG. 3, the lower first stage 401 is configured to include a slide-type first stage moving mechanism 403, whereby the first stage 401 is configured with respect to the vacuum chamber 200 or the upper second stage 402. Can be translated in the X direction.

図3において上側の第2ステージ402は、アラインメントテーブルとも呼ばれるXY方向並進移動機構405を有し、これにより第2ステージ402は真空チャンバ200に対して又は下側の第1ステージ401に対して、XY方向に並進移動することができる。   In FIG. 3, the upper second stage 402 has an XY-direction translation mechanism 405, which is also called an alignment table, so that the second stage 402 is relative to the vacuum chamber 200 or the lower first stage 401. It can be translated in the XY directions.

第2ステージ402は、アラインメントテーブル405に連結されたZ方向昇降移動機構406を有し、これにより第2ステージ402は、上下方向又はZ方向に移動し、両ステージ401,402間のZ方向の間隔を変え又は調節することができるように構成されている。また、両ステージ401,402は、保持する基板1,1の対向する接合面同士を接触させ、又は接触後に加圧することができる。Z方向昇降移動機構406は、接合手段として機能する。   The second stage 402 has a Z-direction up-and-down moving mechanism 406 connected to the alignment table 405, whereby the second stage 402 moves in the up-down direction or the Z-direction, and the Z-direction between both stages 401 and 402 is The interval can be changed or adjusted. Moreover, both the stages 401 and 402 can make the pressurization after the contact surface which the board | substrates 1 and 1 hold | maintain hold contact. The Z-direction lifting / lowering mechanism 406 functions as a joining means.

したがって、図3に示す基板表面処理装置100は、基板接合装置としても使用することができる。   Therefore, the substrate surface treatment apparatus 100 shown in FIG. 3 can also be used as a substrate bonding apparatus.

Z方向昇降移動機構406には、そのZ軸に掛かる力を測定するZ軸圧力センサ408が配置され、これにより加圧下で接触している接合面に垂直方向に掛かる力を測定し、接合面に掛かる圧力を計算することができる。Z軸圧力センサ408には、例えばロードセルを用いてもよい。   A Z-axis pressure sensor 408 that measures the force applied to the Z-axis is disposed in the Z-direction lifting and moving mechanism 406, thereby measuring the force applied in the vertical direction to the joint surface that is in contact under pressure. Can be calculated. For the Z-axis pressure sensor 408, for example, a load cell may be used.

アラインメントテーブル405と第2ステージ402との間には、3つのステージ圧力センサ411と、各ステージ圧力センサ411においてZ軸方向にピエゾアクチュエータ412とが設けられている。各ステージ圧力センサ411とピエゾアクチュエータ412の組は、第2ステージ402の基板支持面上の非同一線上の異なる3つの位置に配置されている。より詳細には、3つのステージ圧力センサ411と、3つのピエゾアクチュエータ412とにより構成される各組は、略円柱状の第2ステージ402の略円形上面内の外周部付近において略等間隔で配置されている。また、3つの圧力検出センサ411は、対応する各ピエゾアクチュエータ412の上端面とアライメントテーブル405の下面とを接続している。これにより、ステージ圧力センサ411により基板の接合面に掛かる力又は圧力の分布を測定することができる。そして、ピエゾアクチュエータ412を互いに独立にZ方向に伸縮させることで上記力又は圧力の分布を微細又は正確に調節し、或いは基板の接合面に掛かる力又は圧力を、接合面に亘って均一又は所定の分布にするように制御することができる。   Between the alignment table 405 and the second stage 402, three stage pressure sensors 411 and a piezo actuator 412 in the Z-axis direction in each stage pressure sensor 411 are provided. Each set of the stage pressure sensor 411 and the piezo actuator 412 is arranged at three different positions on the same line on the substrate support surface of the second stage 402. More specifically, each set including three stage pressure sensors 411 and three piezo actuators 412 is arranged at substantially equal intervals in the vicinity of the outer peripheral portion in the substantially circular upper surface of the substantially cylindrical second stage 402. Has been. The three pressure detection sensors 411 connect the upper end surfaces of the corresponding piezoelectric actuators 412 and the lower surface of the alignment table 405. As a result, the force or pressure distribution applied to the bonding surface of the substrates can be measured by the stage pressure sensor 411. The distribution of the force or pressure is finely or accurately adjusted by extending or contracting the piezoelectric actuator 412 in the Z direction independently of each other, or the force or pressure applied to the bonding surface of the substrate is uniform or predetermined over the bonding surface. It is possible to control so that the distribution is.

第2ステージ402には、Z軸周り回転移動機構407が設けられ、第2ステージ402をZ軸周りに回転させることができる。回転移動機構407により、第2ステージ402を第1ステージ401に対してZ軸周りの回転位置θを制御して、両基板の回転方向の相対的位置を制御することができる。   The second stage 402 is provided with a rotation moving mechanism 407 around the Z axis, and can rotate the second stage 402 around the Z axis. The rotational movement mechanism 407 can control the rotational position θ around the Z-axis of the second stage 402 relative to the first stage 401 to control the relative position of both substrates in the rotational direction.

なお、図3に示す実施例では、Z方向昇降移動機構406は、基板支持手段400に連結されて構成されているが、これに限られない。たとえば、真空チャンバ200内で基板同士を接触させ接合させるのではなく、表面処理を行った後に、真空チャンバ200以外のチャンバに移動して、基板同士を接触させ接合させる接合機構(図示せず)を配置してもよい。また、図3に示す実施例では、X,Y,Z,及びθ方向の各移動軸を第2ステージ側に配置されたが、これらは第1ステージ側に配置されてもよく、あるいはそれぞれの移動軸をいずれの側に構成しても、あるいは組合わせてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 3, the Z-direction lifting / lowering mechanism 406 is configured to be connected to the substrate support means 400, but is not limited thereto. For example, instead of bringing the substrates into contact with each other in the vacuum chamber 200 and bonding them, a bonding mechanism (not shown) that moves to a chamber other than the vacuum chamber 200 after surface treatment and brings the substrates into contact with each other to bond them. May be arranged. Further, in the embodiment shown in FIG. 3, the respective movement axes in the X, Y, Z, and θ directions are arranged on the second stage side, but these may be arranged on the first stage side, or The movement axis may be configured on either side or may be combined.

<2−1−3 位置測定手段>
図3に示す基板表面処理装置100は、基板1,1の相対的位置関係を測定するための位置測定手段500として、真空チャンバ200に設けられた窓503と、光源(図示せず)と、光源から発せられ両基板1,1のマークが設けられた部分(図示せず)を通過して上記窓503を通過して真空チャンバ200の外部に伝播する光と上記マークの影とを撮像する複数のカメラ501,502とを有して構成されている。
<2-1-3 Position measuring means>
A substrate surface processing apparatus 100 shown in FIG. 3 includes a window 503 provided in the vacuum chamber 200, a light source (not shown), and a position measuring unit 500 for measuring the relative positional relationship between the substrates 1 and 1. The light emitted from the light source, passes through the portion (not shown) provided with the marks on both substrates 1 and 1, passes through the window 503 and propagates to the outside of the vacuum chamber 200 and the shadow of the mark is imaged. It has a plurality of cameras 501 and 502.

図3に示される位置測定手段500は、Z方向に伝播する光をXY面方向に屈折させるミラー504,505を有し、カメラ501,502はY方向に屈折した光を撮像するように配置されている。この構成により、Z軸方向の装置の大きさを小さくすることができる。   The position measuring unit 500 shown in FIG. 3 includes mirrors 504 and 505 that refract light propagating in the Z direction in the XY plane direction, and the cameras 501 and 502 are arranged to image light refracted in the Y direction. ing. With this configuration, the size of the device in the Z-axis direction can be reduced.

<2−1−4 基板のアラインメント手法>
本基板表面処理装置100は、上記位置測定手段500と、ステージの位置決めをする各移動機構と、これらに接続されたコンピュータ700とを用いて、水平方向(X及びY方向)並びにZ軸周りの回転方向(θ方向)について、基板1,1の各々の真空チャンバ200内の位置(絶対的位置)又は基板1,1間の相対的位置とを測定及び制御することができるように構成されている。
<2-1-4 Substrate alignment method>
The substrate surface processing apparatus 100 uses the position measuring means 500, each moving mechanism for positioning the stage, and a computer 700 connected thereto, in the horizontal direction (X and Y directions) and around the Z axis. With respect to the rotational direction (θ direction), the position (absolute position) of each of the substrates 1 and 1 in the vacuum chamber 200 or the relative position between the substrates 1 and 1 can be measured and controlled. Yes.

基板1,1には、測定用の光が通過する箇所が規定されており、ここにマーク(図示せず)が附されていて、通過光の一部を遮断又は屈折させる。カメラ501,502が通過光を受光すると、明視野像である撮影画像内でマークは暗く現れる。マークは、好ましくは、基板に複数個、例えば基板の対向する2つの角に設けられている。これにより、複数個のマークの位置から、基板1,1の絶対的位置を特定することができる。   In the substrates 1 and 1, a portion through which measurement light passes is defined, and a mark (not shown) is attached here to block or refract part of the passing light. When the cameras 501 and 502 receive the passing light, the mark appears dark in the captured image that is a bright field image. Preferably, a plurality of marks are provided on the substrate, for example, at two opposite corners of the substrate. Thereby, the absolute position of the substrates 1 and 1 can be specified from the positions of the plurality of marks.

<2−1−5 基板加熱手段>
図3のステージ401,402は、それぞれ基板加熱手段420として、ヒータ421,422を内蔵している。ヒータ421,422は、例えば電熱ヒータでジュール熱を発するように構成されている。ヒータ421,422は、ステージ401,402を介して熱を伝導させ、ステージ401,402に支持されている基板1,1を加熱する。ヒータ421,422が発する熱量を制御することで、基板1,1の温度や各基板の接合面の温度を調節し制御することができる。
<2-1-5 Substrate heating means>
Stages 401 and 402 in FIG. 3 incorporate heaters 421 and 422 as substrate heating means 420, respectively. The heaters 421 and 422 are configured to generate Joule heat with, for example, an electric heater. The heaters 421 and 422 conduct heat through the stages 401 and 402 to heat the substrates 1 and 1 supported by the stages 401 and 402. By controlling the amount of heat generated by the heaters 421 and 422, the temperature of the substrates 1 and 1 and the temperature of the bonding surface of each substrate can be adjusted and controlled.

<2−1−6 表面処理手段>
図3及び図4を参照して、表面処理手段について説明する。図4は、図3におけるライン状ガス照射源601,602周辺の要部の拡大斜視図である。
<2-1-6 Surface treatment means>
The surface treatment means will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an enlarged perspective view of a main part around the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 in FIG.

表面処理手段600は、図3及び図4に示すように、一対のライン状ガス照射源601,602を有して構成されている。各ライン状ガス照射源601,602内に、ガス管658からそれから枝分かれしたガス枝管659を通って、有機酸ガス300が導入される。有機酸ガス300の触媒661との触媒反応により生成された反応ガス301は、ライン上に規定された1つ又は複数のガス放射口664から放射される。これにより、反応ガス301は、放射方向に垂直面での断面形状がライン状になって、基板に向かって放射される。したがって、ライン状の反応ガス301は、任意の時点で、基板1,1表面上の帯状(ライン状)の領域Rを照射している。(上側基板1の照射領域Rは図示せず。)   As shown in FIGS. 3 and 4, the surface treatment means 600 is configured to have a pair of linear gas irradiation sources 601 and 602. The organic acid gas 300 is introduced into each of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 from the gas pipe 658 through the gas branch pipe 659 branched therefrom. The reaction gas 301 generated by the catalytic reaction of the organic acid gas 300 with the catalyst 661 is emitted from one or a plurality of gas emission ports 664 defined on the line. As a result, the reaction gas 301 is radiated toward the substrate with the cross-sectional shape in a plane perpendicular to the radiation direction being a line. Accordingly, the line-shaped reaction gas 301 irradiates the band-shaped (line-shaped) region R on the surfaces of the substrates 1 and 1 at an arbitrary time. (The irradiation area R of the upper substrate 1 is not shown)

図3及び図4に示すように、表面処理手段600は更に、移動手段として、ガス照射源移動機構603を有しており、これにより、ライン状ガス照射源601,602を基板1,1に対して平行に移動させ、又はライン状ガス照射源601,602のライン方向(X方向)周りに揺動させる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the surface treatment means 600 further includes a gas irradiation source moving mechanism 603 as the moving means, whereby the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are placed on the substrates 1 and 1. The line gas irradiation sources 601 and 602 are swung around the line direction (X direction).

図4に示すように、ライン状ガス照射源601,602は、そのライン方向又は長手方向が互いに平行かつX方向と平行となるように配置されている。   As shown in FIG. 4, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are arranged so that the line direction or longitudinal direction thereof is parallel to each other and parallel to the X direction.

ライン状ガス照射源601,602は、ガス照射源移動機構603により、そのY方向の間隔を一定に保ちつつ、両者の長手方向にほぼ垂直方向であるY方向に並進移動するように構成されている。Y方向の間隔を一定に保つために、ライン状ガス照射源601,602を機械部材で連結してもよい。また、両ライン状ガス照射源601,602を同じ速度で移動させることで、Y方向の間隔を一定に保ってもよい。   The line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are configured to be translated by the gas irradiation source moving mechanism 603 in the Y direction, which is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the both, while maintaining a constant interval in the Y direction. Yes. In order to keep the interval in the Y direction constant, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 may be connected by a mechanical member. Further, the distance in the Y direction may be kept constant by moving both the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 at the same speed.

Y方向に張られた複数のリニアガイド604,605,606が、ライン状ガス照射源601,602との長手方向の両端を支持しつつ、Y方向に所望の距離を並進移動させ又は所望の位置に位置決めさせることができる。   A plurality of linear guides 604, 605, and 606 stretched in the Y direction translate the desired distance in the Y direction while supporting the longitudinal ends of the linear gas irradiation sources 601 and 602, or at desired positions. Can be positioned.

図4では、リニアガイド604は、ライン状ガス照射源601,602とのそれぞれの一端をY方向に移動可能に支持している。このリニアガイド604は、Y方向に延びるネジ604aと、ネジ604aの長手方向の回転により動くナット604bと、ネジ604aを回転させるサーボモータ604cとを有して構成されている。ナット604bは、ライン状ガス照射源601,602をX方向の各回転軸周りに回転可能に、かつXYZ方向に固定して支持している。このナット604bは、図4においては、ライン状ガス照射源601,602の間のY方向の間隔又は距離を一定に保つ機能も有している。   In FIG. 4, the linear guide 604 supports one end of each of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 so as to be movable in the Y direction. The linear guide 604 includes a screw 604a extending in the Y direction, a nut 604b that moves by rotating the screw 604a in the longitudinal direction, and a servo motor 604c that rotates the screw 604a. The nut 604b supports the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 so as to be rotatable around respective rotation axes in the X direction and fixed in the XYZ directions. In FIG. 4, the nut 604 b also has a function of maintaining a constant interval or distance in the Y direction between the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602.

リニアガイド605及び606は、Z方向にずれて平行に配置されていて、それぞれ、ライン状ガス照射源601,602の他端をY方向に移動可能に支持している。さらに、リニアガイド605,606は、回転式リニアガイドであり、それぞれの長手軸方向の軸周りに回転可能であり、当該回転を、ライン状ガス照射源601,602のライン方向(X方向)の回転軸609,610周りの回転運動に変換して伝達する機構を有している。   The linear guides 605 and 606 are arranged in parallel with being shifted in the Z direction, and respectively support the other ends of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 so as to be movable in the Y direction. Furthermore, the linear guides 605 and 606 are rotary linear guides that can be rotated around the respective longitudinal axis directions, and the rotation is performed in the line direction (X direction) of the linear gas irradiation sources 601 and 602. It has a mechanism that converts the rotational motion around the rotational shafts 609 and 610 and transmits it.

上記の構成により、回転式リニアガイド605,606をX方向軸周りに回転又は揺動させ、この回転角によって、ライン状ガス照射源601,602のY方向軸周りの揺動を制御又は設定することができる。   With the above configuration, the rotary linear guides 605 and 606 are rotated or swung around the X direction axis, and the swing of the linear gas irradiation sources 601 and 602 around the Y direction axis is controlled or set by the rotation angle. be able to.

また、回転式リニアガイド605,606は、それぞれ個別にライン状ガス照射源601,602に連結され、ライン状ガス照射源601,602のY方向軸周りの回転角を独立に制御又は設定することができるように構成されている。   Further, the rotary linear guides 605 and 606 are individually connected to the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602, respectively, and independently control or set the rotation angle of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 around the Y direction axis. It is configured to be able to.

ライン状ガス照射源601,602は、回転軸609周りで基板1,1表面に対して所定の角度を保ったまま、反応ガス301を放射しつつ、基板1,1表面上をY方向に並進移動することができる。ある時刻において、ライン状ガス照射源601,602は、基板1,1上のX方向に伸びた帯状の照射領域R(上側基板の照射領域は図示せず)を反応ガス301で照射しており、Y方向の並進移動にともない、照射領域Rは基板1,1の表面上をスキャンする。   The line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 translate the surface of the substrates 1 and 1 in the Y direction while radiating the reaction gas 301 while maintaining a predetermined angle around the rotation axis 609 with respect to the surfaces of the substrates 1 and 1. Can move. At a certain time, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are irradiating the strip-shaped irradiation region R (the irradiation region of the upper substrate is not shown) extending in the X direction on the substrates 1 and 1 with the reaction gas 301. With the translational movement in the Y direction, the irradiation region R scans the surface of the substrates 1 and 1.

なお、図3,図4等ではライン方向(X方向)とラインガス照射源601,602の基板1,1に対する相対的移動方向(Y方向)とは、互いに垂直に示されているが、これに限られない。このライン方向と相対的移動方向とは、交差していればよく、あるいは非平行であればよい。ライン方向と相対的移動方向とがなす角度は、プロセスに応じて、設定されてよく、その角度は、プロセスに応じて、スキャン中一定に設定されても、可変としてもよい。   3 and 4 and the like, the line direction (X direction) and the relative movement direction (Y direction) of the line gas irradiation sources 601 and 602 with respect to the substrates 1 and 1 are shown perpendicular to each other. Not limited to. The line direction and the relative movement direction may be crossed or non-parallel. The angle formed by the line direction and the relative movement direction may be set according to the process, and the angle may be set constant during the scan or may be variable according to the process.

<2−1−7 ライン状ガス照射源>
次に、図5を参照して、ライン状ガス照射源601(602も同様)の構造及び動作について説明する。図5は、図4に示すライン状ガス照射源601(602)のライン方向を含む面(XZ面)での断面を示す概略正面図である。
<2-1-7 Line gas irradiation source>
Next, the structure and operation of the line-shaped gas irradiation source 601 (same for 602) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic front view showing a cross section along a plane (XZ plane) including the line direction of the line-shaped gas irradiation source 601 (602) shown in FIG.

図5に示すライン状ガス照射源601は、外観がライン方向(長手方向)に延びた直方体形状に形成され、その内部が空間部とされたガス照射源本体650を備えている。ライン状ガス照射源601は、先端壁651、後端壁652及び側壁653,654(図5においてXZ面方向に平行に紙面前後に位置する壁)と、これら各壁により形成される空間部のX方向両端を閉塞する端壁655,656とを備えている。後端壁652には、複数のガス導入口657がライン上に等間隔に形成されており、このガス導入口657には、ガス枝管659が気密状態に嵌着されている。ライン状ガス照射源601の内部空間はガス通路660を構成し、このガス通路660には、ガス管658及びガス枝管659をと覆って、キャリアガスに混合された有機酸ガス300が導入されるようになっている。   A line-shaped gas irradiation source 601 shown in FIG. 5 includes a gas irradiation source main body 650 whose outer appearance is formed in a rectangular parallelepiped shape extending in the line direction (longitudinal direction) and whose inside is a space. The line-shaped gas irradiation source 601 includes a front end wall 651, a rear end wall 652 and side walls 653 and 654 (walls positioned in front of and behind the paper in parallel to the XZ plane direction in FIG. 5), and a space portion formed by these walls. End walls 655 and 656 that close both ends in the X direction are provided. A plurality of gas inlets 657 are formed in the rear end wall 652 at equal intervals on the line, and a gas branch pipe 659 is fitted in the gas inlet 657 in an airtight state. The internal space of the line-shaped gas irradiation source 601 constitutes a gas passage 660, and the organic acid gas 300 mixed with the carrier gas is introduced into the gas passage 660 so as to cover the gas pipe 658 and the gas branch pipe 659. It has become so.

ガス通路660内には、触媒661として白金(Pt)からなる多数の薄膜小片が配置されるとともに、触媒661を所望の温度に加熱する触媒ヒータ662が配置されている。キャリアガスと混合された有機酸ガス300は、所望の温度にある触媒661に接触することによって、比較的高い還元作用を有する反応ガス301に分解又は変換される。
あるいは、ガス通路660内に触媒661を設けず、反応ガス301として、有機酸ガス300が直接放射される構成とすることもできる。
In the gas passage 660, a large number of thin film pieces made of platinum (Pt) are disposed as the catalyst 661, and a catalyst heater 662 for heating the catalyst 661 to a desired temperature is disposed. The organic acid gas 300 mixed with the carrier gas is decomposed or converted into a reaction gas 301 having a relatively high reduction action by contacting the catalyst 661 at a desired temperature.
Alternatively, the catalyst 661 may not be provided in the gas passage 660, and the organic acid gas 300 may be directly emitted as the reaction gas 301.

なお、触媒661は白金(Pt)以外でも、使用される有機酸ガスを分解して処理対象の金属表面の酸化物を還元する作用を有する反応ガスを生成する触媒機能を有する触媒であれば、これを使用することができる。   Note that the catalyst 661 is a catalyst other than platinum (Pt) as long as it has a catalytic function of generating a reaction gas having an action of decomposing an organic acid gas used to reduce oxides on the metal surface to be treated. This can be used.

有機酸ガスの分解のメカニズムや反応ガス301の性質等について、科学的な知見は定まっていないが、限定されない一つの考え方として、以下の反応が考えられている。例えば、有機酸であるギ酸(HCOOH)が、摂氏200度程度に加熱された白金(Pt)触媒661に接触することで、水素ラジカルと、ギ酸基とに分解されると考えられている。後述のように、触媒661を用いないでギ酸ガスをそのまま銅の酸化物と接触させてもよいが、この酸化物を還元するためには金属領域の温度を摂氏250度以上で加熱するこことが必要である。しかし、本発明の発明者らは、上記白金(Pt)の触媒661を用いた反応ガスを用いることで、金属領域の温度が摂氏250度未満であっても、例えば摂氏150度以下であっても、十分な還元作用を奏しめることが可能であることを発見した。   Although scientific knowledge about the mechanism of decomposition of the organic acid gas and the nature of the reaction gas 301 has not been determined, the following reaction is considered as one concept that is not limited. For example, it is considered that formic acid (HCOOH), which is an organic acid, comes into contact with a platinum (Pt) catalyst 661 heated to about 200 degrees Celsius to be decomposed into hydrogen radicals and formic acid groups. As will be described later, the formic acid gas may be directly brought into contact with the copper oxide without using the catalyst 661. However, in order to reduce this oxide, the temperature of the metal region is heated to 250 ° C. or more. is necessary. However, the inventors of the present invention use the reaction gas using the platinum (Pt) catalyst 661, so that the temperature of the metal region is less than 250 degrees Celsius, for example, 150 degrees Celsius or less. Has also found that it is possible to exert a sufficient reducing action.

図5に示すライン状ガス照射源601の先端部651には、複数のガス放射口664がライン上に等間隔に形成されている。ガス通路内50で生成された反応ガス301は、このガス放射口664を通って、ガス照射源40から基板1,1に向かって放射される。   A plurality of gas emission ports 664 are formed at equal intervals on the line at the tip 651 of the line-shaped gas irradiation source 601 shown in FIG. The reactive gas 301 generated in the gas passage 50 is radiated from the gas irradiation source 40 toward the substrates 1 and 1 through the gas emission port 664.

なお、図5に示すように、ガス放射口664は、先端壁651に設けられたガス放射部665を貫通するように設けられている。ガス放射部665は、触媒661と同一の触媒材料から形成されている。さらに、当該ガス放射部665は、加熱ヒータ(図示せず)を有し、これにより、ガス放射口664を所望の温度に加熱することができる。これにより、ガス通路660を通過しても未反応の有機酸ガス300に対しても、ガス放射口664で触媒反応を起こさせることで反応の効率が上がり、また、形成される反応ガス301を均一に放射することもできる。水素ラジカルはラジカル状態を維持できる時間が短いが、ガス放射口664等を触媒材料で形成することで、反応ガス301の生成位置から、還元処理される接合面(金属領域4の表面)までの距離を小さくすることができるので、時間あたりにより多くの水素ラジカルを接合面と接触させることができる。   As shown in FIG. 5, the gas emission port 664 is provided so as to penetrate the gas emission part 665 provided in the tip wall 651. The gas radiating portion 665 is formed of the same catalyst material as the catalyst 661. Further, the gas radiating unit 665 has a heater (not shown), so that the gas radiating port 664 can be heated to a desired temperature. Thereby, even if it passes through the gas passage 660 and the unreacted organic acid gas 300 is caused to undergo a catalytic reaction at the gas emission port 664, the efficiency of the reaction is increased, and the formed reaction gas 301 is reduced. Uniform radiation is also possible. The hydrogen radical can be maintained in a radical state for a short time. However, by forming the gas emission port 664 and the like with a catalyst material, from the generation position of the reaction gas 301 to the joint surface to be reduced (the surface of the metal region 4). Since the distance can be reduced, more hydrogen radicals can be brought into contact with the bonding surface per hour.

上記触媒材料を有するガス放射部665及びガス放射口664は、ガス放射部665を触媒からなるハニカム構造で形成して構成されてもよい。この場合、当該ハニカム構造は、そのガス流量方向又はセルの長手方向を放射方向として、ガス放射口664を各セルの流量方向の外側の端部として、構成される。これにより、放射されるガスの指向性を高めることができる。また、このハニカム構造を触媒材料から形成し、又は少なくともその放射されるガスと接触するセル内の表面を触媒材料で形成することにより、触媒反応を生じさせる表面積を増やすとともに、ライン状ガス照射源601から放射される直前まで、触媒反応を起こさせることを可能にするので、生成され放射される反応ガス301の量を増加させることができる。   The gas radiating portion 665 and the gas radiating port 664 having the catalyst material may be configured by forming the gas radiating portion 665 with a honeycomb structure made of a catalyst. In this case, the honeycomb structure is configured with the gas flow direction or the longitudinal direction of the cells as the radial direction, and the gas emission port 664 as the outer end of the flow direction of each cell. Thereby, the directivity of the emitted gas can be improved. Further, by forming the honeycomb structure from a catalyst material, or at least forming the surface in the cell in contact with the emitted gas with the catalyst material, the surface area causing the catalytic reaction is increased and the line-shaped gas irradiation source Since it is possible to cause a catalytic reaction to occur immediately before radiating from 601, the amount of the reaction gas 301 generated and radiated can be increased.

ガス放射口664は、種々の形態に形成されうる。
例えば、図4に示すライン状ガス照射源601は、そのライン方向に細長く開口された1つのガス放射口664を有して構成されている。また、図5に示すライン状ガス照射源601は、複数のガス放射口664を有して構成されている。
ガス放射口664は、ライン状ガス照射源601のライン上に規定されていれば、又はライン状ガス照射源601から、反応ガス301を、ガス放射方向に垂直面で断面形状をライン状にして放射することができれば、種々の形状及び形態に形成されてもよい。図6は、ガス放射口664の形状を例示的に示すものである。
The gas radiation port 664 can be formed in various forms.
For example, the line-shaped gas irradiation source 601 shown in FIG. 4 has a single gas radiation port 664 that is elongated in the line direction. Further, the line-shaped gas irradiation source 601 shown in FIG. 5 includes a plurality of gas emission ports 664.
If the gas emission port 664 is defined on the line of the line-shaped gas irradiation source 601 or the line-shaped gas irradiation source 601 makes the reaction gas 301 in a line shape in a cross section in a plane perpendicular to the gas emission direction. If it can radiate | emit, it may be formed in various shapes and forms. FIG. 6 exemplarily shows the shape of the gas emission port 664.

図6Aに示すガス放射口664aは、図4に示すものと同様に、ライン方向に細長く開口された1つのガス放射口664aを有して構成されたものである。   The gas radiation port 664a shown in FIG. 6A is configured to have one gas radiation port 664a that is elongated in the line direction, similar to that shown in FIG.

図6Bに示すガス放射口664bは、比較的短いライン状ガス放射口664bを複数個、ライン上に又はライン方向に列置して構成したものである。   The gas radiation port 664b shown in FIG. 6B is configured by arranging a plurality of relatively short line-shaped gas radiation ports 664b on the line or in the line direction.

ガス放射口664は、複数個のガス放射口664cを配置して構成される場合では、各ガス放射口664cは、細長く形成される必要はない。例えば、図6Cに示すように、ガス放射口664は、ガス放射口664cを丸い孔として形成し、これらのガス放射口664cをライン上またはライン方向に列置して構成されてもよい。   In the case where the gas radiation ports 664 are configured by arranging a plurality of gas radiation ports 664c, the gas radiation ports 664c do not need to be elongated. For example, as shown in FIG. 6C, the gas radiation port 664 may be formed by forming the gas radiation ports 664c as round holes and arranging these gas radiation ports 664c in a line or in a line direction.

また、図6Dに示すように、ガス放射口664は、1列に配置されずに、複数列のガス放射口664dを、ライン方向に並置して構成されてもよい。図6Dでは、3列に配置されているが、これに限られず、2列又は4列以上でもよい。なお、各ガス放射口664dの形状は、図6Aから図6Cの形状又はその他の形状でもよい。   Further, as shown in FIG. 6D, the gas radiation ports 664 may be configured by juxtaposing a plurality of rows of gas radiation ports 664d in the line direction without being arranged in one row. In FIG. 6D, although arranged in three rows, it is not limited to this, and may be two rows or four or more rows. The shape of each gas radiation port 664d may be the shape of FIGS. 6A to 6C or other shapes.

さらにまた、図6Eに示すように、ガス放射口664は、複数のガス放射口664eを配置してガス放射口664全体を構成しつつも、各ガス放射口664eがさらに微細ガス放射口664fを有するように構成されてもよい。これにより、各ガス放射口664の部位を、ライン状ガス照射源601,602の先端壁651と異なる物質で構成し、例えば図5に示すように触媒661と同一の触媒で形成することが容易にできる。また、反応ガス301との接触により侵食された場合に、適宜先端壁651から、当該部位を外し交換することが容易にできる。   Furthermore, as shown in FIG. 6E, the gas radiation port 664 includes a plurality of gas radiation ports 664e to constitute the entire gas radiation port 664, but each gas radiation port 664e further has a fine gas radiation port 664f. It may be configured to have. Thereby, the part of each gas radiation port 664 is made of a material different from the tip wall 651 of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602, and can be easily formed with the same catalyst as the catalyst 661, for example, as shown in FIG. Can be. Further, when eroded by contact with the reaction gas 301, the part can be easily removed from the tip wall 651 and replaced easily.

上述のとおり、ライン状ガス粒子源601,602を用いることで、比較的大きなサイズの基板表面に対して均一にガス照射を行うことが可能になる。しかしながら、処理対象である基板表面のサイズに対して、ライン状ガス粒子源のライン方向(長手方向)の長さが規定される。したがって、単一のライン状ガス粒子源を用いて異なるサイズの基板に対して粒子ビーム照射を行う場合、使用するライン状ガス粒子源のライン方向の長さは、対象となる基板の中で最大のサイズの基板サイズに合わせて設定される。   As described above, by using the line-shaped gas particle sources 601 and 602, it is possible to uniformly irradiate a relatively large size substrate surface. However, the length of the line-shaped gas particle source in the line direction (longitudinal direction) is defined with respect to the size of the substrate surface to be processed. Therefore, when performing particle beam irradiation on substrates of different sizes using a single linear gas particle source, the length in the line direction of the linear gas particle source used is the largest among the target substrates. Is set according to the substrate size.

しかし、このライン状ガス粒子源601,602を用いて、比較的に小さい基板に対して反応ガス照射を行うと、当該基板以外の部材に照射部分が発生する。反応ガスが基板以外の部分に衝突すると、必ずしも望ましくない部材から反応生成物が飛散し、処理雰囲気中に混合する。この望ましくない反応生成物は、処理対象である基板表面の汚染原因となり、プロセスの質を低下させうる。また、目的とする処理に必要な量以上の反応ガスを生成することは、不経済でもある。そこで、図6Bから図6Eに示すように、ライン方向に複数個のライン放射口664が設けられている場合には、ガス照射時のライン方向の基板のサイズに応じた箇所及び数のライン放射口664のみから反応ガス301を放射し、その他のライン放射口664からは反応ガス301を放射しないように、ライン状ガス粒子源601,602を構成することが好ましい。   However, when the reactive gas irradiation is performed on a relatively small substrate using the line-shaped gas particle sources 601 and 602, an irradiated portion is generated on a member other than the substrate. When the reaction gas collides with a portion other than the substrate, the reaction product scatters from an undesired member and is mixed in the processing atmosphere. This undesirable reaction product can cause contamination of the surface of the substrate being processed and can reduce the quality of the process. It is also uneconomical to produce more reactive gas than is necessary for the intended treatment. Therefore, as shown in FIGS. 6B to 6E, when a plurality of line radiation ports 664 are provided in the line direction, the number and the number of line radiations according to the size of the substrate in the line direction at the time of gas irradiation. The line-shaped gas particle sources 601 and 602 are preferably configured so that the reaction gas 301 is emitted only from the port 664 and the reaction gas 301 is not emitted from the other line radiation ports 664.

<2−2 表面処理方法及び接合方法>
次に、図7及び図8を参照して、図3及び図4に示す基板接合装置100を用いた、図3に示す基板の表面処理及び接合方法について説明する。図7は、表面処理及び接合工程を説明するための装置構成の概略正面図であり、図8は、各工程でのプロセスの仮想的物理現象を説明する概略正面図である。図7では、説明に必要なライン状ガス照射源601,602と基板1,1のみを表しており、その他の構成は示されていないが、図3と同様である。
<2-2 Surface treatment method and bonding method>
Next, the substrate surface treatment and bonding method shown in FIG. 3 using the substrate bonding apparatus 100 shown in FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic front view of an apparatus configuration for explaining the surface treatment and the bonding process, and FIG. 8 is a schematic front view for explaining a virtual physical phenomenon of the process in each process. In FIG. 7, only the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 and the substrates 1 and 1 necessary for explanation are shown, and other configurations are not shown, but are the same as those in FIG.

図8Aに示すように金属領域4では、金属領域4の表面にその金属(銅)の酸化物(酸化銅)からなる層(酸化物層6)が存在しているのが通常である。この酸化物層6は、通常、金属領域4を基板上に形成した後に大気中の酸素や水分子などとの接触により形成されるものである。
この酸化物層6は、例えば、金属領域4の表面に水蒸気が接触する状態で加熱をすることにより形成してもよい(以下、熱処理と称する)。一般的に、金属領域である銅の表面において、酸化物層は、再外層に形成されたCuOを主に含む層と、その下に形成されたCuOを主に含む層とから構成されると考えられる。熱処理により、酸化物層の厚さは増加するが、CuOを主に含む層の厚さが増加することが主な要因であると考えられている。このような現象は、上記の熱処理で特に顕著である。CuOを主に含む層の厚さが、熱処理によって増加することにより、後述する金属微粒子7が好ましく形成される。
→削除しました。
As shown in FIG. 8A, in the metal region 4, a layer (oxide layer 6) made of an oxide (copper oxide) of the metal (copper) is usually present on the surface of the metal region 4. The oxide layer 6 is usually formed by contact with oxygen or water molecules in the atmosphere after the metal region 4 is formed on the substrate.
The oxide layer 6 may be formed, for example, by heating in a state where water vapor contacts the surface of the metal region 4 (hereinafter referred to as heat treatment). In general, on the surface of copper, which is a metal region, the oxide layer is composed of a layer mainly containing CuO formed in the outer layer and a layer mainly containing Cu 2 O formed thereunder. It is thought. Although the thickness of the oxide layer is increased by the heat treatment, it is considered that the main factor is that the thickness of the layer mainly containing Cu 2 O is increased. Such a phenomenon is particularly remarkable in the above heat treatment. When the thickness of the layer mainly containing Cu 2 O is increased by the heat treatment, metal fine particles 7 described later are preferably formed.
→ Deleted.

ライン状ガス照射源601,602を作動する前に、真空ポンプ201により真空チャンバ200の雰囲気を10−2Paに減圧する。真空排気により、真空チャンバ200内の不純物又は汚染物を除去し、清浄な雰囲気を形成することができる。 Before the line gas irradiation sources 601 and 602 are operated, the vacuum pump 201 reduces the atmosphere of the vacuum chamber 200 to 10 −2 Pa. By evacuation, impurities or contaminants in the vacuum chamber 200 can be removed and a clean atmosphere can be formed.

この真空状態をバックグラウンド雰囲気とした後に、ライン状ガス照射源601,602を作動させて、反応ガスを基板1,1に放射することを開始する。真空ポンプによる真空排気は、次に行う還元処理から接合工程に亘って、継続させることが好ましい。これにより、真空チャンバ200内の雰囲気、すなわち少なくともライン状ガス照射源601,602から基板1,1の間の反応ガス301の放射経路が減圧下に置かれる。したがって、良好な接合界面が形成されるまで、基板周囲又はライン状ガス照射源601,602周囲の雰囲気を清浄に保ち、不純物等の基板表面や接合界面への付着、侵入を低減することができる。   After making this vacuum state into the background atmosphere, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are operated to start radiating the reaction gas to the substrates 1 and 1. It is preferable to continue the vacuum evacuation by the vacuum pump from the next reduction process to the joining process. Thereby, the atmosphere in the vacuum chamber 200, that is, the radiation path of the reaction gas 301 between at least the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 and the substrates 1 and 1 is placed under reduced pressure. Therefore, the atmosphere around the substrate or the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 can be kept clean until a good bonding interface is formed, and adhesion and intrusion of impurities and the like to the substrate surface and the bonding interface can be reduced. .

なお、本実施形態では、以下、真空状態でライン状ガス照射源601,602の作動を開始しているが、バックグラウンド雰囲気は上記圧力より低い10−5Paまでの真空でもよく、また大気圧と同じ圧力でもよく、大気圧より高い圧力でもよい。 In the present embodiment, the operation of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 is started in a vacuum state below, but the background atmosphere may be a vacuum up to 10 −5 Pa lower than the above pressure, and the atmospheric pressure. The pressure may be the same as or higher than atmospheric pressure.

また、真空チャンバ200内の雰囲気に、アルゴンや窒素などの不活性なガスを導入してもよい。これらによって、不純物等の基板表面や接合界面への付着、侵入を低減することができる。   Further, an inert gas such as argon or nitrogen may be introduced into the atmosphere in the vacuum chamber 200. By these, it is possible to reduce adhesion and penetration of impurities and the like onto the substrate surface and the bonding interface.

つぎに、ヒータ421,422を用いて、基板1,1、すなわちその金属領域4を加熱する。金属領域4が銅である場合には、本願発明を用いることで、金属領域4の温度を、従来より低い、摂氏250度以下として還元処理を行うことができる。還元処理中の温度は、より好ましくは摂氏220度以下、より好ましくは摂氏200度以下、さらには摂氏150度以下としてもよい。   Next, using the heaters 421 and 422, the substrates 1 and 1, that is, the metal region 4 are heated. When the metal region 4 is copper, the reduction treatment can be performed by setting the temperature of the metal region 4 to 250 degrees Celsius or lower, which is lower than the conventional one, by using the present invention. The temperature during the reduction treatment is more preferably 220 degrees Celsius or less, more preferably 200 degrees Celsius or less, and even 150 degrees Celsius or less.

上記温度に維持された金属領域4に対して、ライン状ガス照射源601,602から反応ガス301を放射する(図8A)。   The reactive gas 301 is radiated from the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 to the metal region 4 maintained at the above temperature (FIG. 8A).

反応ガス301は、金属領域4表面の酸化物層6と接触して(図8A)、当該酸化物層6を還元する。この還元作用により、酸化物層6内の酸素を金属から分解して、その結果、酸化物層6が消滅し、清浄な金属表面が形成される。この際、酸化物層6中にあった金属が、金属領域4の表面に凝集して、あるいは析出して、金属微粒子7となって出現すると考えられている(図8B)。
この金属微粒子7の大きさ、すなわち直径又は最大寸法は、数十nmから数百nmの範囲である。ギ酸をPt触媒により生成した反応ガスで銅の金属領域の表面を照射した後の、接合面の一例の走査型電子顕微鏡写真を図9に示す。
The reactive gas 301 comes into contact with the oxide layer 6 on the surface of the metal region 4 (FIG. 8A) and reduces the oxide layer 6. By this reducing action, oxygen in the oxide layer 6 is decomposed from the metal, and as a result, the oxide layer 6 disappears and a clean metal surface is formed. At this time, it is considered that the metal in the oxide layer 6 aggregates or precipitates on the surface of the metal region 4 and appears as metal fine particles 7 (FIG. 8B).
The size, that is, the diameter or the maximum dimension of the metal fine particles 7 is in the range of several tens nm to several hundreds nm. FIG. 9 shows a scanning electron micrograph of an example of the joint surface after irradiating the surface of the copper metal region with a reaction gas generated by formic acid using a Pt catalyst.

今日の科学的知見では仮説になるが、有機酸としてギ酸(HCOOH)、処理対象の金属として銅を例にとり説明すると、ギ酸ガスは、触媒反応により水素ラジカルとギ酸基とに分解され、これらを含む反応ガス301が、その還元作用により、銅酸化物を効率よく分解して酸素を除去し、清浄な金属表面を形成すると考えられている。   In today's scientific knowledge, it is hypothesized that formic acid (HCOOH) as an organic acid and copper as a metal to be treated will be explained as an example. Formic acid gas is decomposed into hydrogen radicals and formic acid groups by a catalytic reaction. It is considered that the reaction gas 301 contained therein decomposes the copper oxide efficiently and removes oxygen by the reduction action, thereby forming a clean metal surface.

金属微粒子7の形成は、次のような理由によるものと考えられる。例えば、Pt触媒を作用させたギ酸から生成した反応ガスを利用して銅の表面に形成された酸化物層を還元する場合、ギ酸はPt触媒によって分解され、水素ラジカルが発生する。銅の表面において、酸化物層は、再外層に形成されたCuOを主に含む層と、その下に形成されたCuOを主に含む層とから構成されるが、水素ラジカルによってCuOが減少する。そして、ギ酸基がCuOと反応して、銅のギ酸塩を形成する。この銅のギ酸塩が分解することにより、銅の微粒子が凝集(あるいは析出)する。なお、ギ酸がPt触媒によって分解されない場合には、水素ラジカルが発生せず、このような酸化物層における反応は進行しにくいと考えられる。これは、水素ラジカルによるCuOの除去が効率的に行われないためであると考えられる。この結果、金属微粒子が十分に形成されず、好ましい接合が得られなくなる。
これらのことから、ギ酸により還元される金属微粒子を効率よく形成するためには、CuOの表層にあるCuO膜を除去することが効果的である。Pt触媒により発生した水素ラジカルが、ギ酸基による還元反応に先立ち、このCuO膜を除去することにより、ギ酸による効率的な金属微粒子の形成が可能となる。
The formation of the metal fine particles 7 is considered to be due to the following reason. For example, when an oxide layer formed on the surface of copper is reduced using a reaction gas generated from formic acid with a Pt catalyst, formic acid is decomposed by the Pt catalyst and hydrogen radicals are generated. On the surface of copper, the oxide layer is composed of a layer mainly containing CuO formed in the outer layer and a layer mainly containing Cu 2 O formed thereunder. Decrease. The formic acid group then reacts with Cu 2 O to form a copper formate. As the copper formate is decomposed, copper fine particles aggregate (or precipitate). In addition, when formic acid is not decomposed | disassembled by a Pt catalyst, a hydrogen radical does not generate | occur | produce and it is thought that reaction in such an oxide layer does not advance easily. This is considered because CuO is not efficiently removed by hydrogen radicals. As a result, metal fine particles are not sufficiently formed, and preferable bonding cannot be obtained.
For these reasons, it is effective to remove the CuO film on the surface layer of Cu 2 O in order to efficiently form fine metal particles reduced by formic acid. The hydrogen radicals generated by the Pt catalyst are removed from the CuO film prior to the reduction reaction by the formic acid group, whereby efficient metal fine particles can be formed by formic acid.

次に、ギ酸にPt触媒を作用させることで、金属領域である銅の表面に金属微粒子が効率的に形成される実験例を示す。図19(A)は、Pt触媒を作用させないギ酸ガスによって表面処理をした銅の表面の形態を示す電子顕微鏡による観察例である。一方、図19(B)は、Pt触媒を作用させたギ酸ガスから得た反応ガスによって表面処理をした銅の表面の形態を示す観察例である。図19(B)では、銅の金属微粒子が均一に形成されていることがわかる。このような表面形態を有する金属領域は、良好に接合させることができる。しかしながら、図19(A)では、このような金属微粒子は観察されていない。
これは、Pt触媒により分解したギ酸から発生した水素ラジカルが、ギ酸基による還元反応に先立ち、CuO膜を除去し、ギ酸による効率的な金属微粒子の形成が可能となったためであると考えられる。
Next, an experimental example in which metal fine particles are efficiently formed on the surface of copper, which is a metal region, by causing a Pt catalyst to act on formic acid will be described. FIG. 19 (A) is an observation example by an electron microscope showing the form of the surface of copper surface-treated with formic acid gas that does not act on the Pt catalyst. On the other hand, FIG. 19B is an observation example showing the form of the surface of copper surface-treated with a reaction gas obtained from a formic acid gas on which a Pt catalyst is allowed to act. In FIG. 19B, it can be seen that copper metal fine particles are uniformly formed. A metal region having such a surface form can be satisfactorily bonded. However, in FIG. 19A, such metal fine particles are not observed.
This is presumably because the hydrogen radicals generated from formic acid decomposed by the Pt catalyst removed the CuO film prior to the reduction reaction by the formic acid group, and efficient formation of metal fine particles by formic acid became possible.

また、水素ラジカルの作用によって、銅の酸化物層の表層部に存在するCuOが除去されることは、次の実験結果からもわかる。図20は、XPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy)解析による、銅の表面状態の測定結果である。図20(A)は、表面処理を行う前の銅表面の解析結果である。図20(B)は、Pt触媒を作用させたギ酸ガスから得た反応ガスによって表面処理を行った銅表面の解析結果である。この結果を見ると、反応ガスによる表面処理を行った図20(B)では、CuOが減少していることがわかる。   It can also be seen from the following experimental results that CuO present in the surface layer portion of the copper oxide layer is removed by the action of hydrogen radicals. FIG. 20 shows the measurement results of the surface state of copper by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) analysis. FIG. 20A shows the analysis result of the copper surface before the surface treatment. FIG. 20B shows the analysis result of the copper surface that was surface-treated with a reaction gas obtained from a formic acid gas on which a Pt catalyst was allowed to act. From this result, it can be seen that CuO is reduced in FIG. 20B where the surface treatment with the reactive gas is performed.

上述のとおり、還元後の金属領域4表面に形成される金属の微粒子7の寸法や密度等の特性は、触媒反応に加え、金属領域表面に対する反応ガスの暴露量や金属領域表面の温度等の諸条件を制御することにより、制御できる。例えば、銅の表面にギ酸の触媒による反応ガス301を照射した場合、銅の温度が摂氏200度であると、数十nm程度の大きさの金属微粒子を形成することができる。したがって、これらの微粒子を有する金属領域表面同士を接触させ、接合時の加熱加圧条件をさらに制御することで、良好な接合界面を形成することができる。一般に、基板温度が低いほど、金属微粒子7の大きさは小さくなり、以下説明の接合工程における加熱温度を低くすることができると考えられる。   As described above, the characteristics such as the size and density of the metal fine particles 7 formed on the surface of the metal region 4 after the reduction include the exposure amount of the reactive gas to the surface of the metal region and the temperature of the surface of the metal region in addition to the catalytic reaction. It can be controlled by controlling various conditions. For example, when the surface of copper is irradiated with a reaction gas 301 using a formic acid catalyst, fine metal particles having a size of about several tens of nanometers can be formed when the temperature of copper is 200 degrees Celsius. Therefore, a favorable bonding interface can be formed by bringing the metal region surfaces having these fine particles into contact with each other and further controlling the heating and pressing conditions during bonding. In general, it is considered that the lower the substrate temperature, the smaller the size of the metal fine particles 7 and the lower the heating temperature in the bonding process described below.

有機酸を用いた還元反応は金属領域表面に対して生じるので、図10A,図10B又は図13Aに示すように、金属微粒子7を金属領域表面4,14,34のみに形成して、非金属領域5,15,35表面上には形成しないようにすることができる。すなわち、金属微粒子7は非金属領域5,15,35表面上に実質的に形成されない。換言すれば、金属微粒子7を選択的に金属領域表面4,14,34に形成することができる。従来は金属微粒子を有するペーストなどを基板表面の全面に塗布していた。したがって、金属領域間の導電性を確立するために必要な金属微粒子を、不要な非金属領域表面にも塗布していた。これにより、余分な金属微粒子が消費されるとともに、金属微粒子が不要な箇所に存在する接合界面が形成されていた。しかし、本願発明によれば、金属微粒子は、本来必要である金属領域表面のみに形成されるので、効率よく形成することができる。
また、金属領域4,14,34表面が非金属領域5,15,35表面がより高く形成される場合には、接触接合時に、金属領域表面の金属微粒子に優先的に圧力が掛かるため(図11A)、金属領域表面の金属微粒子の変形が促進され密な微結晶を形成し、より良好な接合界面を形成することができる(図11B)。
Since the reduction reaction using the organic acid occurs on the surface of the metal region, as shown in FIG. 10A, FIG. 10B, or FIG. 13A, the metal fine particles 7 are formed only on the surface of the metal region 4, 14, and 34. It may not be formed on the surface of the regions 5, 15, and 35. That is, the metal fine particles 7 are not substantially formed on the surfaces of the nonmetal regions 5, 15, and 35. In other words, the metal fine particles 7 can be selectively formed on the metal region surfaces 4, 14, 34. Conventionally, a paste having metal fine particles has been applied to the entire surface of the substrate. Therefore, the metal fine particles necessary for establishing conductivity between the metal regions are also applied to the surface of unnecessary non-metal regions. As a result, excessive metal fine particles are consumed, and a bonding interface is formed where metal fine particles are unnecessary. However, according to the present invention, the metal fine particles are formed only on the surface of the metal region that is originally necessary, and therefore can be formed efficiently.
Further, when the surfaces of the metal regions 4, 14, and 34 are formed higher than the surfaces of the non-metal regions 5, 15, and 35, pressure is preferentially applied to the metal fine particles on the surface of the metal region at the time of contact bonding (see FIG. 11A), deformation of the metal fine particles on the surface of the metal region is promoted to form dense microcrystals, and a better bonding interface can be formed (FIG. 11B).

次に、図7Aに示すように、ライン状ガス照射源601,602は、基板1,1の間の空間にその側壁653,654が平行に配置され、基板間方向上記の化学反応を基にした所望の条件で作動される。ここで、反応ガス301を放射するライン状ガス照射源601,602を、ライン状ガス照射源移動機構603の駆動により基板1,1と平行方向に移動させる。   Next, as shown in FIG. 7A, the side-by-side gas irradiation sources 601 and 602 have side walls 653 and 654 arranged in parallel in the space between the substrates 1 and 1, and based on the above-described chemical reaction between the substrates. In the desired conditions. Here, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 that emit the reaction gas 301 are moved in a direction parallel to the substrates 1 and 1 by driving the line-shaped gas irradiation source moving mechanism 603.

したがって、移動中の各時点では、反応ガス301により、各基板1,1表面が照射領域Rにおいて照射されていることになる。一定の条件で反応ガス301の放射を続けるライン状ガス照射源601,602を、ライン状ガス照射源移動機構603を用いて、基板1,1に対する距離及び速度を一定に、平行移動させ、照射領域Rを基板1,1表面でスキャンさせる。その結果、基板1,1が大面積基板であっても、その全面について均等に還元処理を行うことができる。   Therefore, at each time point during movement, the surface of each substrate 1, 1 is irradiated in the irradiation region R by the reaction gas 301. Irradiation is performed by translating the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 that continue to radiate the reaction gas 301 under certain conditions, using the line-shaped gas irradiation source moving mechanism 603, with the distance and speed of the substrates 1 and 1 being constant. The region R is scanned on the surfaces of the substrates 1 and 1. As a result, even if the substrates 1 and 1 are large-area substrates, the entire surface can be reduced evenly.

また、接合する他方の基板1の金属領域4に対しても、同様の還元処理を行う。すなわち、両基板1,1の金属領域4に対する還元処理を、ほぼ同時に行う。   The same reduction process is performed on the metal region 4 of the other substrate 1 to be bonded. That is, the reduction process for the metal regions 4 of both substrates 1 and 1 is performed almost simultaneously.

上記スキャンは、還元反応の諸条件に応じて、金属領域4表面に存在した酸化物層6が完全に或いは所定のレベル以下になるまで、繰り返して行う。   The above scan is repeated until the oxide layer 6 present on the surface of the metal region 4 is completely or below a predetermined level according to various conditions of the reduction reaction.

還元処理が完了した時点では、酸化物層6が消滅し、金属領域4表面には金属微粒子7が形成されている(図8B)。   When the reduction process is completed, the oxide layer 6 disappears, and metal fine particles 7 are formed on the surface of the metal region 4 (FIG. 8B).

還元処理が完了した後に、ライン状ガス照射源移動機構603を駆動させて、ライン状ビーム照射源601,602をY方向に移動させて、基板1,1の間の空間から退避させる(図7B)。   After the reduction process is completed, the line-shaped gas irradiation source moving mechanism 603 is driven to move the line-shaped beam irradiation sources 601 and 602 in the Y direction so as to be retracted from the space between the substrates 1 and 1 (FIG. 7B). ).

その後、必要に応じて、Z方向昇降移動機構406を用いて基板1,1同士を近づけた状態で、位置測定手段500、位置決め手段403,404,407などを用いて、金属領域4同士又は非金属領域5同士が所望の精度で接合されるように、基板1,1の相対的な位置合わせを行う。   Thereafter, if necessary, the position measurement means 500, the positioning means 403, 404, and 407 are used to place the metal regions 4 or non-contact with each other in a state where the substrates 1 and 1 are brought close to each other using the Z-direction lifting and moving mechanism 406. The relative alignment of the substrates 1 and 1 is performed so that the metal regions 5 are bonded to each other with a desired accuracy.

これに続き、Z方向昇降移動機構406を用いて、基板1,1同士を更に近づけ、金属微粒子7を表面に有する金属領域4同士を接触させ、必要に応じて押圧する(図7C、図8C、図8D)。   Subsequently, the substrates 1 and 1 are brought closer to each other by using the Z-direction lifting and moving mechanism 406, the metal regions 4 having the metal fine particles 7 on the surface are brought into contact with each other, and pressed as necessary (FIGS. 7C and 8C). FIG. 8D).

その後、Z方向昇降移動機構406の駆動により、上下ステージ401,402を近接させることで、基板1,1を接触に至らしめ、必要であれば、加圧する(図7C)。   Thereafter, by driving the Z-direction lifting / lowering mechanism 406, the upper and lower stages 401 and 402 are brought close to each other, thereby bringing the substrates 1 and 1 into contact with each other, and if necessary, pressurizing (FIG. 7C).

このように、金属領域4を接触させ、更に必要に応じて加圧することにより、金属微粒子7を挟んで金属領域4が接合された構造を得ることができる(図8D)。この状態では、加圧しても、微粒子間にある隙間は十分には消滅せず、所望の接合界面の電気的特性(電気伝導度、電気抵抗など)あるいは機械的特性(引張接合強度、せん断接合強度など)を得ることは困難であると考えられる。   In this way, the metal region 4 is brought into contact and further pressurized as necessary, whereby a structure in which the metal region 4 is bonded with the metal fine particles 7 sandwiched can be obtained (FIG. 8D). In this state, even if pressure is applied, the gaps between the fine particles do not disappear sufficiently, and electrical characteristics (electrical conductivity, electrical resistance, etc.) or mechanical characteristics (tensile bonding strength, shear bonding) of the desired bonding interface It is considered difficult to obtain strength and the like.

そこで、図7Cに示す接触状態で更に加熱することにより、金属原子の拡散を促進させて、金属微粒子7を焼結させることができる。この焼結現象により、金属微粒子7間の隙間は埋り、微結晶からなる多結晶体となる(図8E)。このようにして得られた金属領域4,4の接合界面は、十分な電気的特性と機械的特性とを有する。   Therefore, by further heating in the contact state shown in FIG. 7C, the diffusion of metal atoms can be promoted, and the metal fine particles 7 can be sintered. By this sintering phenomenon, the gaps between the metal fine particles 7 are filled, and a polycrystalline body composed of microcrystals is formed (FIG. 8E). The joint interface between the metal regions 4 and 4 thus obtained has sufficient electrical characteristics and mechanical characteristics.

接合工程における加熱温度は、金属領域が銅で、有機酸がギ酸である場合には、摂氏150度以上、摂氏250度以下であることが好ましい。触媒を用いずに、ギ酸ガスを直接金属領域表面に適用して接合をするためには、接合工程での加熱が摂氏250度以上、多くの場合、摂氏280度程度で行われなかった。これに比して、本願発明に係る基板表面処理を用いることで、接合温度を低くすることができる。   When the metal region is copper and the organic acid is formic acid, the heating temperature in the bonding step is preferably 150 degrees Celsius or more and 250 degrees Celsius or less. In order to perform bonding by applying formic acid gas directly to the surface of the metal region without using a catalyst, heating in the bonding process was not performed at 250 degrees Celsius or higher, and in many cases at about 280 degrees Celsius. Compared to this, the bonding temperature can be lowered by using the substrate surface treatment according to the present invention.

なお、この接合状態での加熱の際に、Z方向昇降移動機構406を駆動させて、基板1,1を押圧してもよい。これにより、金属微粒子7の隙間をより効率的に埋めることができる。   Note that the substrates 1 and 1 may be pressed by driving the Z-direction lifting and moving mechanism 406 during heating in this bonded state. Thereby, the clearance gap between the metal microparticles 7 can be filled more efficiently.

本発明に係る接合方法により得られた基板接合体10は、金属領域4,4の接合界面に微結晶8を有するものである(図8E)。当該微結晶は、後述のように、直径又は最大寸法が100nm以下であり、数十nm以下であっても良く、50nmであることが好ましい。その一例の接合界面の透過型電子顕微鏡写真を図12に示す。図12に示す接合界面は、ギ酸をPt触媒により生成した反応ガスで銅の金属領域の表面を照射して形成した接合面を、摂氏200度で5分程度、15から60MPaの圧力化で接触させることで形成されたものである。図12の2つの破線で示される内側には、微粒子が密になった多結晶が形成することで接合界面が形成されていることが分かる。このように、接合面の金属領域4,4の表面に多少凹凸があっても、微結晶8を介して密な接合界面を形成していることがわかる。   The substrate bonded body 10 obtained by the bonding method according to the present invention has the microcrystal 8 at the bonding interface between the metal regions 4 and 4 (FIG. 8E). As will be described later, the microcrystal has a diameter or maximum dimension of 100 nm or less, may be several tens of nm or less, and is preferably 50 nm. FIG. 12 shows a transmission electron micrograph of the junction interface as an example. The bonding interface shown in FIG. 12 is a contact surface formed by irradiating the surface of a copper metal region with a reaction gas generated from formic acid using a Pt catalyst at a temperature of 200 degrees Celsius for about 5 minutes and a pressure of 15 to 60 MPa. It is formed by letting. It can be seen that a bonding interface is formed on the inner side indicated by two broken lines in FIG. 12 due to the formation of a dense polycrystal. Thus, it can be seen that a dense bonding interface is formed through the microcrystal 8 even if the surface of the metal regions 4 and 4 on the bonding surface is somewhat uneven.

なお、上記実施形態又は実施例においては、金属領域4の表面と非金属領域3の表面とはほぼ同じ高さである場合(図1)には、金属領域4の表面に掛ける必要な圧力を150MPa未満に設定しても、金属領域間で十分な接合界面を形成することができることが分かった。従来は、金属領域表面に300MPa未満の接合圧力を掛けることが必要であったが、本願発明により、接合圧力が従来の半分以下で接合することができる。これにより、基板表面のうねりや平行度のずれなどを、接触後に矯正することが可能になり、接合精度すなわち基板間の相対位置決め精度を向上することができる。   In the above embodiment or example, when the surface of the metal region 4 and the surface of the non-metal region 3 are substantially the same height (FIG. 1), the necessary pressure applied to the surface of the metal region 4 is applied. It has been found that even when the pressure is set to less than 150 MPa, a sufficient bonding interface can be formed between the metal regions. Conventionally, it has been necessary to apply a bonding pressure of less than 300 MPa to the surface of the metal region. However, according to the present invention, bonding can be performed at a bonding pressure of half or less than the conventional one. As a result, it is possible to correct waviness of the substrate surface, deviation in parallelism, and the like after contact, and to improve the bonding accuracy, that is, the relative positioning accuracy between the substrates.

上記実施形態又は実施例においては、金属領域4の表面と非金属領域3の表面とはほぼ同じ高さである場合(図1)と、金属領域4の表面が非金属領域3,13の表面より高い場合(図2)とについて説明したが、これに限られない。一対の基板1,1の接合により金属領域4,4間で所望の電気的接続が得られるのであれば、金属領域4は、非金属領域5の表面に対して低く形成されていてもよい。   In the said embodiment or Example, when the surface of the metal region 4 and the surface of the nonmetallic region 3 are substantially the same height (FIG. 1), the surface of the metal region 4 is the surface of the nonmetallic regions 3 and 13. Although the case of higher (FIG. 2) was demonstrated, it is not restricted to this. The metal region 4 may be formed lower than the surface of the non-metal region 5 as long as desired electrical connection can be obtained between the metal regions 4 and 4 by joining the pair of substrates 1 and 1.

たとえば、図13に示すように、金属領域34の表面が非金属領域34の表面より低くなっている基板31も存在する。このような基板31は、例えば、加熱などにより室温より高い温度において接合面33に対して化学機械研磨(CMP)がなされ、基板31が室温に戻された場合に形成されうる。すなわち、室温より高い研磨温度において両者はほぼ同じ高さに研磨された後、室温に冷却されるうちに、非金属領域35に対して熱膨張係数が比較的大きい金属領域34がより縮むことで、金属領域34の表面が非金属領域35の表面に対して窪む、あるいは凹形状になることがある。あるいは、ほぼ同じ高さであっても、上述酸化及び還元処理により金属微粒子が生成されることで、その分金属領域34の表面が非金属領域35の表面に対して窪む、あるいは凹形状になることがある(図13A)。   For example, as shown in FIG. 13, there is a substrate 31 in which the surface of the metal region 34 is lower than the surface of the non-metal region 34. Such a substrate 31 can be formed, for example, when chemical bonding (CMP) is performed on the bonding surface 33 at a temperature higher than room temperature by heating or the like, and the substrate 31 is returned to room temperature. That is, the metal region 34 having a relatively large thermal expansion coefficient with respect to the non-metal region 35 is further contracted while being cooled to room temperature after being polished at substantially the same height at a polishing temperature higher than room temperature. In some cases, the surface of the metal region 34 is recessed or concave with respect to the surface of the non-metal region 35. Alternatively, even if the height is almost the same, the metal fine particles are generated by the above-described oxidation and reduction treatment, and accordingly, the surface of the metal region 34 is recessed relative to the surface of the non-metal region 35 or has a concave shape. (FIG. 13A).

このような場合でも、生成された金属微粒子7が、非金属領域35の表面より高く突出していれば(図13A)、他の基板31との接触の際に、金属微粒子7,7同士が接触することができる(図13B)。必要に応じて加圧することで、金属微粒子7,7へ係る圧力は大きいために、金属微粒子7,7は効率よく変形して、必要に応じて加熱することで、最終的には、対向する金属領域34,34間で密な多結晶体又は微結晶8が形成される(図13C)。   Even in such a case, if the generated metal fine particles 7 protrude higher than the surface of the non-metal region 35 (FIG. 13A), the metal fine particles 7 and 7 come into contact with each other when contacting with another substrate 31. (FIG. 13B). Since the pressure applied to the metal fine particles 7 and 7 is large by applying pressure as necessary, the metal fine particles 7 and 7 are efficiently deformed and heated as necessary to finally face each other. A dense polycrystal or microcrystal 8 is formed between the metal regions 34 and 34 (FIG. 13C).

本発明の発明者らは、本発明に係る基板表面処理装置を用いることで、銅である金属領域を有する大面積基板に対して、触媒を用いてギ酸から生成した反応ガスを適用することで、接合工程での温度が摂氏150度と低い温度であっても、清浄で優れた界面特性を有する接合界面を形成することができることを発見した。   By using the substrate surface treatment apparatus according to the present invention, the inventors of the present invention can apply a reaction gas generated from formic acid using a catalyst to a large-area substrate having a metal region that is copper. It has been discovered that even if the temperature in the bonding process is as low as 150 degrees Celsius, a clean and excellent bonded interface can be formed.

接合工程での基板温度が摂氏250度又はそれ以下でも、十分な接合界面を得ることができることは明らかである。また、接合温度は、摂氏220度又はそれ以下に設定されてもよい。さらに、接合温度は、摂氏200度又はそれ以下に設定されれば、上述のとおり、大面積基板接合における、接合界面特性の向上、表面処理及び接合工程の効率化、さらに、接合温度の低温化を推し進めることができる。   It is clear that a sufficient bonding interface can be obtained even when the substrate temperature in the bonding process is 250 degrees Celsius or lower. Also, the junction temperature may be set to 220 degrees Celsius or lower. Furthermore, if the bonding temperature is set to 200 degrees Celsius or lower, as described above, the bonding interface characteristics in large area substrate bonding are improved, the surface treatment and the bonding process are made more efficient, and the bonding temperature is lowered. Can be pushed forward.

上記実施形態の説明及び後述の実施形態、実施例では、接合する両基板の表面に対して還元処理を行っているが、これに限られない。たとえば、接合する基板の片方のみに還元処理を行い、その金属表面に金属微粒子を形成させてもよい。一方の基板のみに金属微粒子が形成され、他方の基板に金属微粒子が形成されていない場合でも、接合工程での加熱を適切に行うことにより金属原子を拡散、凝集させ、焼結等により金属微粒子を成長させて、緊密な接合界面を形成することができる。   In the description of the above embodiment and the embodiments and examples to be described later, the reduction treatment is performed on the surfaces of both substrates to be joined. However, the present invention is not limited to this. For example, reduction treatment may be performed on only one of the substrates to be joined, and metal fine particles may be formed on the metal surface. Even when metal fine particles are formed only on one substrate and metal fine particles are not formed on the other substrate, metal atoms are diffused and aggregated by appropriately performing heating in the bonding process, and then the metal fine particles are sintered. Can be grown to form a tight junction interface.

<変形例1>
図7においては、一対のライン状ガス照射源601,602が、その側壁653,654が平行に配置されていたが、ライン状ガス照射源601,602の配置態様は、これに限られない。
<Modification 1>
In FIG. 7, the side walls 653 and 654 of the pair of line gas irradiation sources 601 and 602 are arranged in parallel, but the arrangement of the line gas irradiation sources 601 and 602 is not limited to this.

一例として、図14に示すように、ライン状ガス照射源601,602は、その反応ガス301の放射方向が進行方向(矢印)に対して対象となるように配置されてもよい。これにより、進行方向に対する基板1,1上の反応ガス301の照射角が等しくなり、両基板1,1間で照射条件が同じになる。   As an example, as shown in FIG. 14, the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 may be arranged so that the radiation direction of the reaction gas 301 becomes a target with respect to the traveling direction (arrow). Thereby, the irradiation angle of the reactive gas 301 on the substrates 1 and 1 with respect to the traveling direction becomes equal, and the irradiation conditions are the same between the substrates 1 and 1.

<変形例2>
図3、図4、図7及び図14においては、2つのライン状ガス照射源601,602は、それぞれが各基板1,1に対して反応ガス301を放射するように配置されたが、これに限られない。
<Modification 2>
In FIG. 3, FIG. 4, FIG. 7 and FIG. 14, the two line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 are arranged so as to radiate the reaction gas 301 to the respective substrates 1 and 1, respectively. Not limited to.

図15に示すように、1つのライン状ガス照射源601を、基板1,1に対して順次、反応ガス301を放射するように配置してもよい。図15においては、ライン状ガス照射源601は、ライン方向(X方向)の回転軸609周りに回転可能に配置されている。このライン状ガス照射源601を用いて、まず、ライン状ガス照射源601を上側基板1に対して平行移動させつつ、反応ガス301の放射スキャンを行い(図15A)、上側基板1の終端まできたら、ライン状ガス照射源601を回転軸609周りに回転させ(図15B)、次に、ライン状ガス照射源601を下側基板1に対して平行移動させつつ、反応ガス301の放射スキャンを行う(図15C)。   As shown in FIG. 15, one line-shaped gas irradiation source 601 may be arranged so as to radiate the reaction gas 301 sequentially to the substrates 1 and 1. In FIG. 15, the line-shaped gas irradiation source 601 is disposed so as to be rotatable around a rotation axis 609 in the line direction (X direction). Using this line-shaped gas irradiation source 601, first, while the line-shaped gas irradiation source 601 is translated with respect to the upper substrate 1, a radiation scan of the reaction gas 301 is performed (FIG. 15A) until the end of the upper substrate 1 is reached. Then, the line-shaped gas irradiation source 601 is rotated around the rotation axis 609 (FIG. 15B), and then the radiation scan of the reaction gas 301 is performed while the line-shaped gas irradiation source 601 is translated with respect to the lower substrate 1. Perform (FIG. 15C).

この配置により、使用するライン状ガス照射源601の数を減らすことで、その移動機構603等の機構を簡略化し、装置100全体の省スペース化につながる。さらには、1対の基板が対向して配置されていない場合や、平行に配置されていない場合にも、移動機構603の調整により両基板に対して、適切な条件で還元処理を行うことが可能になる。   This arrangement reduces the number of line-shaped gas irradiation sources 601 to be used, thereby simplifying the mechanism such as the moving mechanism 603 and leading to space saving of the entire apparatus 100. Furthermore, even when a pair of substrates are not arranged to face each other or not arranged in parallel, the reduction mechanism can be performed on both substrates under appropriate conditions by adjusting the moving mechanism 603. It becomes possible.

<変形例3>
図8、図13等の例では、金属領域(4,34)の表面に金属微粒子7を析出させてから金属領域(4,34)同士を接合する手法を説明している。一方、接合と金属微粒子の析出とを同時に行うようにしてもよい。
先述のように、Pt触媒によって分解されたギ酸の還元作用によって、銅の表面において、銅のギ酸塩が形成される。この状態で金属領域の表面を接触させ、さらに金属領域の接合時に冷却段階を経ることにより、金属領域が接触した状態で金属微粒子の析出が起こる。金属領域の表面は完全な平面ではなく、表面同士を接触させた場合に空隙が生じると考えられるが、この空隙に銅の微粒子が析出すると考えられる。このような作用により、金属領域動詞が接合される。
<Modification 3>
In the examples of FIG. 8, FIG. 13, etc., a method of joining the metal regions (4, 34) after the metal fine particles 7 are deposited on the surface of the metal region (4, 34) is described. On the other hand, bonding and metal fine particle deposition may be performed simultaneously.
As described above, copper formate is formed on the surface of copper by the reducing action of formic acid decomposed by the Pt catalyst. In this state, the surface of the metal region is brought into contact, and further, through a cooling step when the metal region is joined, metal fine particles are deposited in a state where the metal region is in contact. The surface of the metal region is not a perfect plane, and it is considered that voids are formed when the surfaces are brought into contact with each other, but it is considered that copper fine particles are deposited in the voids. By such an action, the metal region verb is joined.

<変形例4>
基板(1,11,21,31)同士の接合面の形態として、金属領域(4,14,34)表面と非金属領域(5,15,35)表面がほぼ同じ高さ形成される場合には、金属領域(4,14,34)表面同士を接触させて金属接合界面を形成させ、さらに、非金属領域(5,15,35)表面同士を接触させて非金属接合界面を形成させるようにしてもよい。この形態の概念図を図16に示す。
このような形態の接合面を有することにより、基板同士の接合がより強固なものとなる。なお、第1から第3実施形態に係る方法では、更に工程を追加せずとも、金属領域表面及び非金属領域表面の各接合面を形成させることができる。
<Modification 4>
When the surface of the metal region (4, 14, 34) and the surface of the non-metal region (5, 15, 35) are formed at almost the same height as the form of the joint surface between the substrates (1, 11, 21, 31). The metal surfaces (4, 14, 34) are brought into contact with each other to form a metal joint interface, and the non-metal region (5, 15, 35) surfaces are brought into contact with each other to form a non-metal joint interface. It may be. A conceptual diagram of this form is shown in FIG.
By having such a bonding surface, the bonding between the substrates becomes stronger. In the methods according to the first to third embodiments, the joining surfaces of the metal region surface and the non-metal region surface can be formed without additional steps.

<変形例5>
また、基板同士の接合面の形態として、次の形態も考えられる。先述のように、金属領域の表面に形成される酸化物層を還元することにより、金属領域の表面に金属微粒子を主に含む層を形成することができる。この金属微粒子を主に含む層の表面の高さを、基板の表面よりわずかに高く形成するようにしてもよい。このような構成とすることにより、金属微粒子が加圧、焼結されることに伴い、収縮するため、金属領域の全面が確実に接合され、より確実に電極の接合ができる。
<Modification 5>
Moreover, the following form is also considered as a form of the joint surface between board | substrates. As described above, by reducing the oxide layer formed on the surface of the metal region, a layer mainly containing metal fine particles can be formed on the surface of the metal region. You may make it form the height of the surface of the layer which mainly contains this metal microparticles slightly higher than the surface of a board | substrate. By adopting such a configuration, since the metal fine particles are shrunk as the metal fine particles are pressed and sintered, the entire surface of the metal region is surely joined, and the electrodes can be joined more reliably.

<3 第2実施形態>
図17は、本発明の第2実施形態に係る基板表面処理装置の構成の一例を示す概略正面図である。まず、図17を参照して、第2実施形態の係る基板表面処理装置の構成について説明する。
<3 Second Embodiment>
FIG. 17 is a schematic front view showing an example of the configuration of the substrate surface treating apparatus according to the second embodiment of the present invention. First, the configuration of the substrate surface treatment apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG.

<3−1 表面処理装置の構成及び作動>
第2実施形態に係る基板表面処理装置100は、表面処理手段600としてライン状ガス照射源601の他に、酸化手段800として、表面活性化手段である粒子ビーム源801と水ガス供給機構802とを有して構成されている。したがって、図17においては、ライン状ガス照射源601、酸化手段800としての粒子ビーム源801と水ガス供給機構802、表面処理対象としての基板1,1、及び真空チャンバ200を示しており、その他の構成については図3と同様である。
<3-1 Configuration and operation of surface treatment apparatus>
In the substrate surface processing apparatus 100 according to the second embodiment, in addition to the line-shaped gas irradiation source 601 as the surface treatment means 600, the particle beam source 801 as the surface activation means and the water gas supply mechanism 802 are used as the oxidation means 800. It is comprised. Accordingly, FIG. 17 shows a line-shaped gas irradiation source 601, a particle beam source 801 and water gas supply mechanism 802 as an oxidizing means 800, substrates 1 and 1 as a surface treatment target, and a vacuum chamber 200. The configuration is the same as that shown in FIG.

<3−1−1 粒子ビーム源>
図17に示す粒子ビーム源801は、ライン状にエネルギー粒子(加速により運動エネルギーを与えられたイオン又は中性ガス)を放射する、ライン状粒子ビーム源801であり、図3におけるライン状ガス照射源602の位置に、配置されている。すなわち、粒子ビーム源801は、ライン状に開口するビーム放射口(図示せず)を図17のX方向に有し、このビーム放射口から放出される粒子ビームは、放射方向に垂直方向の断面形状がライン状となる。また、粒子ビーム源801は、ライン状ガス照射源移動機構603の駆動により、ライン状ガス照射源601と共に、Y方向に並進移動する。
<3-1-1 Particle beam source>
A particle beam source 801 shown in FIG. 17 is a line particle beam source 801 that emits energetic particles (ions or neutral gas given kinetic energy by acceleration) in a line shape, and the line gas irradiation in FIG. Located at the source 602 position. That is, the particle beam source 801 has a beam radiation port (not shown) that opens in a line shape in the X direction of FIG. 17, and the particle beam emitted from the beam radiation port has a cross section perpendicular to the radiation direction. The shape is a line. Further, the particle beam source 801 translates in the Y direction together with the line-shaped gas irradiation source 601 by driving the line-shaped gas irradiation source moving mechanism 603.

ライン式粒子ビーム源601が放射する粒子ビーム302は、イオン、中性原子又はラジカル種を含んでも、若しくはこれらの混合粒子を含んでもよい。すなわち、粒子ビーム源601は、イオンビーム源であっても中性原子ビーム源であってもよい。中性原子を放出するためには、例えばイオンを所定の運動エネルギーを与えて加速させた後に、電子雲などを通過させることで中性化するような構成を使用してもよい。このような加速されたイオンの中性化は、与えられた所定の運動エネルギーをほぼ失うことなく行われうる。所定の運動エネルギーを有する粒子を放射する粒子ビーム源601として、冷陰極型、熱陰極型、PIG(Penning Ionization Gauge)型、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型の粒子ビーム源、あるいはクラスターイオン源などが採用されうる。   The particle beam 302 emitted by the line particle beam source 601 may include ions, neutral atoms, radical species, or a mixture of these. That is, the particle beam source 601 may be an ion beam source or a neutral atom beam source. In order to emit neutral atoms, for example, a configuration in which ions are accelerated by applying a predetermined kinetic energy and then neutralized by passing an electron cloud or the like may be used. Such neutralization of accelerated ions can be performed with almost no loss of a given predetermined kinetic energy. Examples of the particle beam source 601 that emits particles having a predetermined kinetic energy include a cold cathode type, a hot cathode type, a PIG (Penning Ionization Gauge) type, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) type particle beam source, or a cluster ion source. It can be adopted.

粒子ビーム源801を使用して1eVから2keVの運動エネルギーを有する粒子(エネルギー粒子)を放射する場合には、真空ポンプ201は、真空チャンバ200内の1×10−5Pa(パスカル)以下にする能力を有することが好ましい。これにより、粒子ビーム源600による表面処理中の雰囲気に存在する不純物の量を低減させ、表面処理後に、新生表面の不要な酸化や新生表面への不純物の付着などを防ぐことができる。さらに、粒子ビーム源801は、比較的高い加速電圧を印加することができるので、比較的高い真空度では、高い運動エネルギーを粒子に付与することができる。したがって、効率良く表面層の除去及び新生表面のアモルファス化を行い、表面を活性化することができると考えられる。また、表面に形成された酸化物層、例えば銅の表面に形成された酸化物層のCuOを効率的に除去することができる。そのため、その後の工程のギ酸処理により、効率的な金属微粒子の形成が可能となる。
<3−1−2 水ガス供給機構>
When the particle beam source 801 is used to emit particles (energy particles) having a kinetic energy of 1 eV to 2 keV, the vacuum pump 201 is set to 1 × 10 −5 Pa (pascal) or less in the vacuum chamber 200. It is preferable to have the ability. Thereby, the amount of impurities present in the atmosphere during the surface treatment by the particle beam source 600 can be reduced, and after the surface treatment, unnecessary oxidation of the new surface and adhesion of impurities to the new surface can be prevented. Further, since the particle beam source 801 can apply a relatively high acceleration voltage, a high kinetic energy can be imparted to the particles at a relatively high degree of vacuum. Therefore, it is considered that the surface layer can be efficiently removed and the nascent surface can be made amorphous to activate the surface. In addition, CuO in the oxide layer formed on the surface, for example, the oxide layer formed on the copper surface, can be efficiently removed. Therefore, efficient metal fine particles can be formed by formic acid treatment in the subsequent steps.
<3-1-2 Water gas supply mechanism>

水ガス供給機構802は、水ガス発生源803と、当該水ガス発生源803から水ガス303を真空チャンバ200の側壁に設けられた貫通孔をつなぐ水ガス管804と、水ガス管804上に設けられ水ガス303の導入を制御する水ガス弁805とを有して構成されている。水ガス発生源803は、液体の水を貯える水槽(図示せず)を不活性ガス又は窒素ガスなどのキャリアガスをバブリングさせることで、当該キャリアガスと気体の水とを含む水ガス303を発生させる。   The water gas supply mechanism 802 includes a water gas generation source 803, a water gas pipe 804 that connects the water gas 303 from the water gas generation source 803 to a through-hole provided in a side wall of the vacuum chamber 200, and a water gas pipe 804. And a water gas valve 805 that controls the introduction of the water gas 303. The water gas generation source 803 generates a water gas 303 containing the carrier gas and gaseous water by bubbling a carrier gas (not shown) that stores liquid water with a carrier gas such as an inert gas or nitrogen gas. Let

水ガス供給機構802は、上記構成により、水ガス発生源803で発生された水ガス303を、水ガス管804から真空チャンバ200内に導入し、水ガス弁805と、必要であれば真空ポンプ201の作動とも組み合わせて、真空チャンバ200内の湿度を所望の値となるように制御できるように構成されている。   With the above configuration, the water gas supply mechanism 802 introduces the water gas 303 generated by the water gas generation source 803 into the vacuum chamber 200 from the water gas pipe 804 and supplies the water gas valve 805 and, if necessary, a vacuum pump. In combination with the operation 201, the humidity in the vacuum chamber 200 can be controlled to a desired value.

上記エネルギー粒子源801を用いて新生表面が露出し活性化され基板表面に水分子が接触することで、当該基板表面は水酸基(OH基)で終端化され、水酸基層が形成される。さらに水ガスの暴露量を上げることで、水酸基層の上に水分子の層が形成される。これにより、基板表面は親水化される。したがって、良好な水酸基層を基板表面に形成するためにも、親水化処理前に、エネルギー粒子源801を用いて清浄で活性化された新生表面を準備することは有用である。すなわち、エネルギー粒子源(表面活性化手段)801と水ガス供給機構802とは、併せて機能することで、酸化手段800を構成する。
また、エネルギー粒子源801を用いた後に、水ガス供給機構802による処理を行うことで、CuOを主に含む層の厚さを増加させることができるという利点もある。エネルギー粒子源(表面活性化手段)801と水ガス供給機構802とが併せて機能することで、再外層に形成されたCuOを主に含む層が効率的にCuOに変換されることで、その下のCuOを主に含む層と併せて、CuO層の厚さが増加すると考えられる。また、水ガス供給に加熱処理を併用することで、CuO層の厚さがより効率的に増加する。
By using the energetic particle source 801, the nascent surface is exposed and activated, and water molecules come into contact with the substrate surface, whereby the substrate surface is terminated with a hydroxyl group (OH group) to form a hydroxyl layer. Further, by increasing the exposure amount of water gas, a water molecule layer is formed on the hydroxyl layer. Thereby, the substrate surface is hydrophilized. Therefore, in order to form a good hydroxyl layer on the substrate surface, it is useful to prepare a clean and activated new surface using the energy particle source 801 before the hydrophilic treatment. That is, the energy particle source (surface activation means) 801 and the water gas supply mechanism 802 function together to constitute the oxidation means 800.
In addition, there is an advantage that the thickness of the layer mainly containing Cu 2 O can be increased by performing the treatment with the water gas supply mechanism 802 after using the energetic particle source 801. By the energy particle source (surface activation means) 801 and the water gas supply mechanism 802 functioning together, the layer mainly containing CuO formed in the outer layer is efficiently converted to Cu 2 O. It is considered that the thickness of the Cu 2 O layer is increased together with the layer mainly containing Cu 2 O underneath. Further, by a combination of heat treatment in water gas supply, the thickness of the Cu 2 O layer is increased more efficiently.

なお、本願では、水ガスとは、H,OH,HOの少なくともいずれかを含むガスのことをいう。また、H,OH,HOの少なくともいずれかを含む水ガスは、分子でもラジカルやイオンであってもよい。 In the present application, the water gas refers to a gas containing at least one of H, OH, and H 2 O. The water gas containing at least one of H, OH, and H 2 O may be a molecule, a radical, or an ion.

またなお、本願では、水酸基層の形成も、広い意味での表面の酸化であることから、「酸化」の概念に含める。   In the present application, the formation of the hydroxyl layer is also included in the concept of “oxidation” because it is surface oxidation in a broad sense.

<3−2 表面処理方法>
次に、図17を用いて、本実施形態に係る表面処理方法について説明する。
<3-2 Surface treatment method>
Next, the surface treatment method according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態に係る表面処理方法は、第1実施形態に係る表面処理装置を用いた表面処理方法に加え、この前に基板表面を酸化する工程を更に有する。この酸化工程は、上記エネルギー粒子源801を用いた表面活性化工程(図17A)と、当該表面活性化工程後に行う親水化処理工程(図17B)とからなる。本実施形態では、これらの一連の酸化工程後に、第1実施形態に係る表面処理を行う(図17C)。   The surface treatment method according to the present embodiment further includes a step of oxidizing the substrate surface before this in addition to the surface treatment method using the surface treatment apparatus according to the first embodiment. This oxidation process includes a surface activation process using the energetic particle source 801 (FIG. 17A) and a hydrophilic treatment process (FIG. 17B) performed after the surface activation process. In this embodiment, the surface treatment according to the first embodiment is performed after the series of oxidation steps (FIG. 17C).

<3−2−1 表面活性化工程>
図17Aに示すように、表面活性化工程は、ライン状エネルギー粒子源801がエネルギー粒子302を基板表面に放射している状態で、ライン状エネルギー粒子源801を矢印方向(Y方向)に平行に移動させることで行う。
<3-2-1 Surface activation process>
As shown in FIG. 17A, in the surface activation process, the linear energetic particle source 801 is parallel to the arrow direction (Y direction) in a state where the energetic particle source 801 emits the energetic particles 302 to the substrate surface. It is done by moving it.

中性原子ビーム源としては、高速原子ビーム源(FAB、Fast Atom Beam)を用いることができる。高速原子ビーム源(FAB)は、典型的には、ガスのプラズマを発生させ、このプラズマに電界をかけて、プラズマから電離した粒子の陽イオンを摘出し電子雲の中を通過させて中性化する構成を有している。この場合、例えば、希ガスとしてアルゴン(Ar)の場合、高速原子ビーム源(FAB)への供給電力を、1.5kV(キロボルト)、15mA(ミリアンペア)に設定してもよく、あるいは0.1から500W(ワット)の間の値に設定してもよい。たとえば、高速原子ビーム源(FAB)を100W(ワット)から200W(ワット)で稼動してアルゴン(Ar)の高速原子ビームを2分ほど照射すると、接合面の上記酸化物、汚染物等(表面層)は除去され、新生表面を露出させることができる。
また、例えば銅の表面に形成された酸化物層のCuOを効率的に除去することができるため、高速原子ビーム源(FAB)を作用させた後に、ギ酸による還元処理を行うことで、より効率的に金属微粒子を形成することができる。
As the neutral atom beam source, a fast atom beam source (FAB, Fast Atom Beam) can be used. Fast atom beam sources (FABs) typically generate a plasma of gas, apply an electric field to the plasma, extract the cations of particles ionized from the plasma, and pass them through an electron cloud. It has the composition which becomes. In this case, for example, when argon (Ar) is used as the rare gas, the power supplied to the fast atom beam source (FAB) may be set to 1.5 kV (kilovolt), 15 mA (milliampere), or 0.1 To a value between 500 W (watts). For example, when a fast atom beam source (FAB) is operated at 100 W (watts) to 200 W (watts) and irradiated with a fast atom beam of argon (Ar) for about 2 minutes, the oxide, contaminants, etc. (surface) Layer) can be removed to expose the nascent surface.
In addition, for example, CuO in the oxide layer formed on the surface of copper can be efficiently removed, so that after performing a reduction treatment with formic acid after operating a fast atom beam source (FAB), it is more efficient. Thus, metal fine particles can be formed.

イオンビーム源は、例えば110V、3Aで稼動して、アルゴン(Ar)を加速させて放射し、このビームで600秒ほど接合面を照射するように使用されてもよい。また、他の条件として、加速電圧1.5から2.5kV,電流350から400mAを採用してもよく、更に他の条件として、加速電圧1.0から2.0kV,電流300から500mAを採用してもよい。   The ion beam source may be used to operate at 110 V, 3 A, for example, to accelerate and emit argon (Ar) and irradiate the bonding surface with this beam for about 600 seconds. As other conditions, an acceleration voltage of 1.5 to 2.5 kV and a current of 350 to 400 mA may be adopted, and as other conditions, an acceleration voltage of 1.0 to 2.0 kV and a current of 300 to 500 mA are adopted. May be.

その他のビーム照射条件として、真空チャンバ200内のバックグラウンド圧力を10−6Paの状態から、ガスとしてArを100sccmの流量で流し真空チャンバ200内の圧力を10−3Pa以下として、粒子ビーム源600を2kV、20mAで作動し、粒子ビーム源600の基板1,1に対するスキャン速度を10mm/sとすることもできる。 As other beam irradiation conditions, the background pressure in the vacuum chamber 200 is set to 10 −6 Pa, Ar is supplied as a gas at a flow rate of 100 sccm, the pressure in the vacuum chamber 200 is set to 10 −3 Pa or less, and the particle beam source 600 may be operated at 2 kV and 20 mA, and the scanning speed of the particle beam source 600 with respect to the substrates 1 and 1 may be 10 mm / s.

上述の各ビーム照射条件は、例示を目的とするものであり、これに限定されない。各装置構成、ビーム照射条件、基板等の処理対象の物性等に応じて適宜変更することができる。   Each of the beam irradiation conditions described above is for illustrative purposes and is not limited thereto. It can be appropriately changed according to the configuration of each apparatus, beam irradiation conditions, physical properties of a processing target such as a substrate, and the like.

たとえば、本願発明において、粒子ビーム源から放射される粒子は、中性原子又はイオンでもよく、さらには、ラジカル種でもよく、またさらには、これらが混合した粒子群でもよい。   For example, in the present invention, the particles emitted from the particle beam source may be neutral atoms or ions, may be radical species, or may be a particle group in which they are mixed.

粒子ビームには、アルゴン(Ar)以外の不活性ガスを用いてもよい。あるいは、窒素を用いてもよい。あるいはまた、酸素や水を用いてもよい。   An inert gas other than argon (Ar) may be used for the particle beam. Alternatively, nitrogen may be used. Alternatively, oxygen or water may be used.

各粒子ビーム源の稼動条件、又は放射される粒子の運動エネルギーに応じて、表面層の除去速度は変化しえる。そこで、必要な表面処理時間を調節する必要がある。たとえば、オージェ電子分光法(AES、Auger Electron Spectroscopy)やX線光電子分光法(XPS、X−ray Photo Electron Spectroscopy)などの表面分析法を用いて、表面層に含まれる酸素や炭素の存在が確認できなくなる時間又はそれより長い時間を、表面処理の処理時間として採用してもよい。   Depending on the operating conditions of each particle beam source or the kinetic energy of the emitted particles, the removal rate of the surface layer can vary. Therefore, it is necessary to adjust the necessary surface treatment time. For example, the presence of oxygen and carbon contained in the surface layer is confirmed using surface analysis methods such as Auger Electron Spectroscopy (AES, Auger Electron Spectroscopy) and X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS, X-ray Photo Electron Spectroscopy). You may employ | adopt as the processing time of surface treatment the time which becomes impossible or longer than that.

表面処理において基板表面をアモルファス化するためには、粒子の照射時間を、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間より、長く設定してもよい。長くする時間は、10秒から15分、あるいは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な時間の5%以上に設定してもよい。表面処理において基板表面をアモルファス化するための時間は、基板表面を形成する材料の種類、性質、及び所定の運動エネルギーを有する粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。   In order to make the substrate surface amorphous in the surface treatment, the particle irradiation time may be set longer than the time necessary for removing the surface layer and exposing the new surface. The lengthening time may be set to 10 to 15 minutes, or 5% or more of the time required for removing the surface layer and exposing the new surface. The time for amorphizing the substrate surface in the surface treatment may be appropriately set depending on the type and nature of the material forming the substrate surface and the irradiation conditions of particles having a predetermined kinetic energy.

表面処理において基板表面をアモルファス化するためには、照射される粒子の運動エネルギーは、表面層を除去し新生表面を露出させるために必要な運動エネルギーより、10%以上高く設定されてもよい。表面活性化処理において基板表面をアモルファス化するための粒子の運動エネルギーは、基板表面を形成する材料の種類、性質、及び粒子の照射条件によって適宜設定してもよい。   In order to make the substrate surface amorphous in the surface treatment, the kinetic energy of the irradiated particles may be set 10% or more higher than the kinetic energy required to remove the surface layer and expose the new surface. The kinetic energy of the particles for amorphizing the substrate surface in the surface activation treatment may be appropriately set depending on the type and properties of the material forming the substrate surface and the irradiation conditions of the particles.

ここで、「アモルファス化した表面」又は「結晶構造が乱れた表面」とは、具体的に表面分析手法を用いた測定により存在が確認されたアモルファス層又は結晶構造が乱れた層を含むとともに、粒子の照射時間を比較的長く設定した場合、又は粒子の運動エネルギーを比較的高く設定した場合に想定される結晶表面の状態を表現する概念的な用語であって、具体的に表面分析手法を用いた測定によりアモルファス層又は結晶構造が乱れた表面の存在が確認されていない表面をも含むものである。また、「アモルファス化する」又は「結晶構造を乱す」とは、上記アモルファス化した表面又は結晶構造が乱された表面を形成するための動作を概念的に表現したものである。これらの表面は、比較的高い表面エネルギーを有しており、常温又は非加熱若しくは低サーマルバジェット下での固相接合にも有用である。   Here, the “amorphized surface” or “surface with disordered crystal structure” specifically includes an amorphous layer whose presence has been confirmed by measurement using a surface analysis technique or a layer with a disordered crystal structure, This is a conceptual term that expresses the state of the crystal surface assumed when the particle irradiation time is set to be relatively long or the particle kinetic energy is set to be relatively high. It includes a surface in which the presence of an amorphous layer or a surface having a disordered crystal structure is not confirmed by the measurement used. Also, “amorphize” or “disturb the crystal structure” conceptually represents the operation for forming the amorphized surface or the surface in which the crystal structure is disturbed. These surfaces have a relatively high surface energy and are also useful for solid phase bonding at room temperature or under unheated or low thermal budget.

<3−2−2 親水化処理工程>
図17Bに示すように、親水化工程は、表面活性化された基板1,1の接合面に水ガス303を供給することにより行われる。当該水の供給は、上記表面活性化された接合面の周りの雰囲気に、水(HO)を導入することで行うことができる。水は、気体状で(ガス状で、又は水蒸気として)導入されても、液体状(霧状)で導入されてもよい。さらに、水の付着の他の態様として、ラジカルやイオン化されたOHなどを付着させてもよい。しかし、水の導入方法はこれらに限定されない。
<3-2-2 Hydrophilization treatment process>
As shown in FIG. 17B, the hydrophilization step is performed by supplying water gas 303 to the bonding surface of the surface activated substrates 1 and 1. The water can be supplied by introducing water (H 2 O) into the atmosphere around the surface activated bonding surface. Water may be introduced in a gaseous state (in a gaseous state or as water vapor) or in a liquid state (a mist state). Furthermore, as another aspect of the attachment of water, radicals, ionized OH, or the like may be attached. However, the method of introducing water is not limited to these.

表面活性化された接合面の周りの雰囲気の湿度を制御することで、親水化処理の工程を制御することができる。当該湿度は、相対湿度として計算しても、絶対湿度として計算してもよく、又は他の定義を採用してもよい。   By controlling the humidity of the atmosphere around the surface activated bonding surface, the hydrophilization process can be controlled. The humidity may be calculated as relative humidity, may be calculated as absolute humidity, or other definitions may be employed.

気体状の水は、たとえば液体の水の中に窒素(N2)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、酸素(O)などのキャリアガスを通過させること(バブリング)で、気体状の水がキャリアガスに混合されて、表面活性化された接合面を有する基板が配置された空間又はチャンバ内に導入されることが好ましい。 Gaseous water is obtained by passing a carrier gas such as nitrogen (N 2), argon (Ar), helium (He), oxygen (O 2 ), etc. into liquid water (bubbling). Is preferably mixed with a carrier gas and introduced into a space or chamber in which a substrate having a surface activated bonding surface is disposed.

水の導入は、両基板の接合面の少なくとも一方又は両方の周りの雰囲気における相対湿度を10%から90%となるように制御することが好ましい。   The introduction of water is preferably controlled so that the relative humidity in the atmosphere around at least one or both of the bonding surfaces of both substrates is 10% to 90%.

たとえば、窒素(N2)又は酸素(O)をキャリアガスとして気体状の水を導入する場合、上記チャンバ内の全圧を9.0x10Pa(パスカル)、すなわち0.89atm(アトム)とし、チャンバ内での気体状の水の量を、容積絶対湿度で8.6g/m(グラム/立方メートル)又は18.5g/m(グラム/立方メートル)、23℃(摂氏23度)の相対湿度でそれぞれ43%又は91%となるように制御することができる。また例えば、銅(Cu)を、容積絶対湿度で、5g/m(グラム/立方メートル)から20g/m(グラム/立方メートル)の気体状の水を含む雰囲気に曝すと、2nm(ナノメートル)から14nm(ナノメートル)程度の酸化銅の層が形成されると想定される。 For example, when gaseous water is introduced using nitrogen (N 2) or oxygen (O 2 ) as a carrier gas, the total pressure in the chamber is set to 9.0 × 10 4 Pa (Pascal), that is, 0.89 atm (Atom), The amount of gaseous water in the chamber was 8.6 g / m 3 (grams / cubic meter) or 18.5 g / m 3 (grams / cubic meter) absolute humidity at 23 ° C. (23 degrees Celsius) relative humidity. Can be controlled to be 43% or 91%, respectively. Also, for example, when copper (Cu) is exposed to an atmosphere containing gaseous water of 5 g / m 3 (gram / cubic meter) to 20 g / m 3 (gram / cubic meter) in volumetric absolute humidity, 2 nm (nanometer) It is assumed that a copper oxide layer of about 14 nm (nanometer) is formed.

また、チャンバ内の酸素(O)の雰囲気中濃度を10%としてもよい。 Further, the atmospheric concentration of oxygen (O 2 ) in the chamber may be 10%.

親水化処理は、表面活性化処理された接合面を大気に曝すことなく、当該接合面に水を供給することが好ましい。これにより、接合面の望ましくない酸化や、接合面への不純物などの付着などを防ぐとともに、親水化処理をより容易に制御することができ、効率よく表面活性化処理の後に親水化処理を続けて実行することができる。   In the hydrophilic treatment, it is preferable to supply water to the joint surface without exposing the joint surface subjected to the surface activation treatment to the atmosphere. This prevents undesired oxidation of the joint surface and adhesion of impurities to the joint surface, and makes it possible to more easily control the hydrophilic treatment and continue the hydrophilic treatment after the surface activation treatment efficiently. Can be executed.

また、親水化処理を行うために、所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入してもよい。大気をチャンバ内に導入する際には、望ましくない不純物の接合面への付着を防ぐために、当該大気が所定のフィルタを通過するように構成することが好ましい。所定の湿度を有するチャンバ外の大気を導入して親水化処理を行うことで、接合面の親水化処理を行う装置構成を簡略化することができる。   Further, in order to perform the hydrophilic treatment, air outside the chamber having a predetermined humidity may be introduced. When air is introduced into the chamber, it is preferable that the air passes through a predetermined filter in order to prevent unwanted impurities from adhering to the bonding surface. By introducing the atmosphere outside the chamber having a predetermined humidity and performing the hydrophilic treatment, the configuration of the apparatus for performing the hydrophilic treatment on the joint surface can be simplified.

また、水(HO)の分子やクラスターなどを加速して、接合面に向けて放射してもよい。水(HO)の加速に、上記表面活性化処理に用いる粒子ビーム源などを使用してもよい。この場合、上記バブリングなどで生成したキャリアガスと水(HO)との混合ガスを、上記粒子ビーム源に導入することにより、水の粒子ビームを発生させ、親水化処理すべき接合面に向けて照射することができる。また、親水化処理は、接合面の近傍の雰囲気中で、水分子をプラズマ化して、これを接合面に接触させることで行ってもよい。 Alternatively, water (H 2 O) molecules or clusters may be accelerated and radiated toward the bonding surface. The acceleration of the water (H 2 O), may be used, such as particle beam source used for the surface activation treatment. In this case, a mixed gas of carrier gas and water (H 2 O) generated by bubbling or the like is introduced into the particle beam source, thereby generating a water particle beam, and on the joint surface to be hydrophilized. It can be irradiated towards. Further, the hydrophilization treatment may be performed by converting water molecules into plasma and bringing it into contact with the joint surface in an atmosphere near the joint surface.

親水化処理を行う間、部分的又は全体に亘って、基板の表面を加熱してもよい。これにより、基板の表面に対して適切な酸化処理を行うことができる。   During the hydrophilization treatment, the surface of the substrate may be heated partially or entirely. Thereby, an appropriate oxidation treatment can be performed on the surface of the substrate.

例えば、基板の表面が銅(Cu)で形成されている場合、水ガスを含んだ環境下で250℃、1時間加熱することで微粒子形成に適切な酸化物層を形成できた。この酸化物層は、例えば、厚さが数nmから数十μmであってよく、一種類の酸化銅を含んでいてもよく、複数の酸化銅、例えばCuO及びCuOを含んでいてもよい。
また、先述の表面活性化工程の後に、親水化処理工程を経ることで、酸化物層の再外層に形成されたCuOを主に含む層が効率的にCuOに変換され、その下のCuOを主に含む層と併せて、CuO層の厚さが増加すると考えられる。これにより、CuOに起因する金属微粒子が好ましく形成される。
For example, when the surface of the substrate is made of copper (Cu), an oxide layer suitable for fine particle formation can be formed by heating at 250 ° C. for 1 hour in an environment containing water gas. For example, the oxide layer may have a thickness of several nanometers to several tens of micrometers, may include one type of copper oxide, and may include a plurality of copper oxides such as CuO and Cu 2 O. Good.
Moreover, the layer mainly containing CuO formed in the re-outer layer of the oxide layer is efficiently converted into Cu 2 O by passing through the hydrophilic treatment process after the surface activation process described above, the Cu 2 O in conjunction with mainly containing layer is believed that the thickness of the Cu 2 O layer increases. Thus, the metal particles due to Cu 2 O is preferably formed.

<3−2−3 還元工程>
図17Cに示すように、上記酸化工程としての表面活性化工程(図17A)と親水化工程(図17B)の後に、第1実施形態で説明した還元処理工程(図17C)を行う。還元工程後に、両基板1,1の接合を行う。この接合工程は、第1実施形態と同様である。
<3-2-3 Reduction process>
As shown in FIG. 17C, the reduction treatment step (FIG. 17C) described in the first embodiment is performed after the surface activation step (FIG. 17A) and the hydrophilization step (FIG. 17B) as the oxidation step. After the reduction process, the substrates 1 and 1 are joined. This joining process is the same as in the first embodiment.

本実施形態に係る酸化工程を行うことで、還元処理の対象となる酸化物層の特性を均一にし、あるいは制御することができ、還元工程に適した酸化物層を形成することができる。これにより、接合後に接合界面における酸素、不純物等の残存量を最小限に抑え、より優れた電気的又は機械的特性を有する接合界面を形成することができる。   By performing the oxidation step according to this embodiment, the characteristics of the oxide layer that is the target of the reduction treatment can be made uniform or controlled, and an oxide layer suitable for the reduction step can be formed. As a result, the remaining amount of oxygen, impurities, and the like at the bonding interface after bonding can be minimized, and a bonding interface having more excellent electrical or mechanical characteristics can be formed.

<その他>
なお、本実施形態の説明には、図3の構成と同様に、ライン状の、ガス照射源601とエネルギー粒子源801を用いたが、これに限られず、ライン状でないガス照射源601とエネルギー粒子源801を用いてもよい。例えば、ほぼ四角や丸型の一つのガス放射口又はエネルギー粒子の放射口を用いてもよく、複数のガス放射口等を用いる場合に、これらをライン上に配置しなくてもよい。
<Others>
In the description of the present embodiment, the line-shaped gas irradiation source 601 and the energy particle source 801 are used in the same manner as in the configuration of FIG. A particle source 801 may be used. For example, a substantially square or round gas outlet or energetic particle outlet may be used, and when using a plurality of gas outlets, these may not be arranged on the line.

<3−3 酸化手段の変形例>
上記説明では、酸化手段として、粒子ビーム源801と水ガス供給機構802とを採用したが、これに限られない。還元工程及びその後の接合工程、さらには接合により得られる接合界面の特性に適していれば、適宜他の酸化手段を採用することができる。
<3-3 Modification of Oxidation Means>
In the above description, the particle beam source 801 and the water gas supply mechanism 802 are used as the oxidizing means, but are not limited thereto. Other oxidation means can be appropriately employed as long as it is suitable for the reduction process and the subsequent bonding process, and further the characteristics of the bonding interface obtained by bonding.

上記酸化膜の形成方法として、金属領域表面に対して、酸素又は酸素を含む物質(例えば、水や水酸基を有する物質)のプラズマを放射し、又は酸素又は酸素を含むガスのエネルギー粒子を放射することを行ってもよい。このような熱及び/又は運動エネルギーを有する粒子で金属領域表面を照射することにより、自然酸化膜や汚染物質を除去することができ、除去により現れた金属の新生表面上に酸素等の粒子の衝突により酸化膜を均一に形成させることができる。また別の酸化膜の形成方法として、熱酸化処理を行ってもよい。酸化膜形成の方法として上記の方法を適用することで、形成される酸化膜の性質、量、均一性などをより適切に制御することができる。しかし、後で行われる還元工程及び接合工程により、最終的に所望の接合界面を得られるのであれば、その他の酸化性質の形成方法を用いてもよい。   As the method for forming the oxide film, plasma of oxygen or a substance containing oxygen (for example, water or a substance having a hydroxyl group) is emitted to the surface of the metal region, or energetic particles of gas containing oxygen or oxygen are emitted. You may do that. By irradiating the surface of the metal region with particles having such heat and / or kinetic energy, natural oxide films and contaminants can be removed, and particles such as oxygen on the newly formed surface of the metal appearing by the removal. An oxide film can be formed uniformly by collision. As another method for forming an oxide film, thermal oxidation treatment may be performed. By applying the above method as a method for forming an oxide film, the properties, amount, uniformity, and the like of the formed oxide film can be controlled more appropriately. However, as long as a desired bonding interface can be finally obtained by a reduction process and a bonding process to be performed later, a method for forming other oxidation properties may be used.

上述のような粒子の照射には、ライン状にエネルギー粒子を放射するライン状粒子ビーム源を用いることができる(図示せず)。   For the particle irradiation as described above, a linear particle beam source that emits energetic particles in a line shape can be used (not shown).

例えば、図7において、ライン状粒子ビーム源が、その長手方向(ライン方向)をX方向とし、各ライン状ガス照射源601,602に平行に配置されてもよい。これにより、2組のライン状ガス照射源601(又は602)とライン状粒子ビーム源(図示せず)とが、上側及び下側基板1,1の各々に対して、それぞれ反応ガス301とエネルギー粒子とを放射することができる。   For example, in FIG. 7, the line-shaped particle beam source may be arranged in parallel with each of the line-shaped gas irradiation sources 601 and 602 with the longitudinal direction (line direction) being the X direction. As a result, the two sets of line-shaped gas irradiation sources 601 (or 602) and the line-shaped particle beam source (not shown) respectively react with the reaction gas 301 and the energy for the upper and lower substrates 1 and 1, respectively. Can emit particles.

また例えば、図17において、もう一つ或いは複数のライン状粒子ビーム源が、ライン状ガス照射源601とライン状粒子ビーム源801に平行に配置されてもよい。この場合、2つのライン状粒子ビーム源は、例えば、その一方を表面活性化のために不活性ガスを放射するために用い、他方を酸素等を放射するために用いることができる。その他、この複数のライン状粒子ビーム源は、目的に応じたガス又は粒子ビームの放射を行うことができる。これにより、複数の表面処理を、1回のスキャンで連続的に、すなわち効率的に行うことができる。   Further, for example, in FIG. 17, one or more line-shaped particle beam sources may be arranged in parallel to the line-shaped gas irradiation source 601 and the line-shaped particle beam source 801. In this case, for example, one of the two linear particle beam sources can be used for emitting an inert gas for surface activation and the other can be used for emitting oxygen or the like. In addition, the plurality of line-shaped particle beam sources can emit gas or particle beams according to the purpose. Thereby, a plurality of surface treatments can be performed continuously, that is, efficiently in one scan.

また、図17では、1組のライン状ガス照射手段601とライン状粒子ビーム源801が基板に対して移動される構成が示されているが、これに限られない。例えば、2組のライン状ガス照射手段601とライン状粒子ビーム源801(又は複数のライン状粒子ビーム源)を設けて、各組が対応する基板1に対して処理を行うように構成してもよい。これにより、効率的に接合される両基板1,1に対して同時に表面処理を行うことができる。   FIG. 17 shows a configuration in which one set of the line-shaped gas irradiation means 601 and the line-shaped particle beam source 801 are moved with respect to the substrate. However, the present invention is not limited to this. For example, two sets of line-shaped gas irradiation means 601 and a line-shaped particle beam source 801 (or a plurality of line-shaped particle beam sources) are provided so that each group performs processing on the corresponding substrate 1. Also good. Thereby, surface treatment can be simultaneously performed on both the substrates 1 and 1 to be bonded efficiently.

<4 第3実施形態>
第1実施形態及び第2実施形態並びにそれらの変形例では、ガス照射手段601と基板支持手段400との両方が同一の真空チャンバ200に設けられているが、これに限られない。
<4 Third Embodiment>
In the first embodiment, the second embodiment, and their modifications, both the gas irradiation means 601 and the substrate support means 400 are provided in the same vacuum chamber 200, but the present invention is not limited to this.

図3の装置構成では、基板支持手段400と表面処理手段600とは両方とも真空チャンバ200に設けられ、基板支持手段400による一対の基板1,1の保持、移動及び接合と、表面処理手段600による反応ガス301による基板1,1の照射とが同じ真空チャンバ200内で行われる。これにより、反応ガスが接合チャンバ内壁等に付着し汚染原因となり、又これを腐食する場合がある。またさらには、還元反応により大量に発生する不純物ガスが接合面に付着することにより、形成される接合界面の特性が低下しうる。また、真空チャンバ200内で、対向して保持された一対の基板1,1の接合面に対して反応ガスを放射するためには、ガス放射中にガス照射源の向きを変えることが必要である。そのため、ガス照射源601,602の姿勢の変更や制御機構が、離間された基板1,1の間の空間に必要となり、装置構成が複雑になりうる。   In the apparatus configuration of FIG. 3, both the substrate support means 400 and the surface treatment means 600 are provided in the vacuum chamber 200, and the substrate support means 400 holds, moves and bonds the pair of substrates 1, 1, and the surface treatment means 600. The irradiation of the substrates 1 and 1 with the reactive gas 301 is performed in the same vacuum chamber 200. As a result, the reaction gas may adhere to the inner wall of the bonding chamber and cause contamination, and may corrode it. Still further, the properties of the bonding interface formed can be deteriorated by the adhesion of impurity gas generated in large quantities due to the reduction reaction to the bonding surface. In addition, in order to radiate the reaction gas to the bonding surfaces of the pair of substrates 1 and 1 held facing each other in the vacuum chamber 200, it is necessary to change the direction of the gas irradiation source during the gas emission. is there. Therefore, a change in the posture of the gas irradiation sources 601 and 602 and a control mechanism are required in the space between the separated substrates 1 and 1, and the apparatus configuration can be complicated.

この点を改良するために、図18に示すように、第1真空チャンバ200とは別個に、真空ポンプにより排気可能な第2真空チャンバ250を設け、この第2真空チャンバ250内に表面処理手段としてのガス照射源601を配置するようにしてもよい。これにより、反応ガスとの還元処理を行う空間(例えば、反応ガス処理チャンバ)と、接合を行う空間(例えば、接合チャンバ)とを分けることができる。還元処理を接合チャンバ外、例えばロードロックチャンバ内で行うことで、反応ガスが接合チャンバ内壁等に付着し汚染原因となること、又これを腐食することを回避又は低減することができる。またさらには、還元反応により大量に発生する不純物ガスが、接合面に付着することによる接合界面の特性の低下を回避又は低減することができる。また、反応ガス照射による接合チャンバの汚染又は腐食を回避又は低減することができる。さらには、還元反応により大量に発生する不純物ガスが、基板1,1の接合面に付着する量を低下させることにより、接合界面の特性の低下を回避又は低減することができる。   In order to improve this point, as shown in FIG. 18, a second vacuum chamber 250 that can be evacuated by a vacuum pump is provided separately from the first vacuum chamber 200, and surface treatment means is provided in the second vacuum chamber 250. The gas irradiation source 601 may be arranged. Thereby, the space (for example, reaction gas processing chamber) in which the reduction treatment with the reaction gas is performed and the space for bonding (for example, the bonding chamber) can be separated. By performing the reduction treatment outside the bonding chamber, for example, in the load lock chamber, it is possible to avoid or reduce the reaction gas from adhering to the inner wall of the bonding chamber and causing contamination and corrosion. Furthermore, it is possible to avoid or reduce the deterioration of the properties of the bonding interface due to the impurity gas generated in large quantities by the reduction reaction adhering to the bonding surface. Further, contamination or corrosion of the bonding chamber due to reaction gas irradiation can be avoided or reduced. Furthermore, by reducing the amount of impurity gas generated in large quantities due to the reduction reaction adhering to the bonding surface of the substrates 1 and 1, it is possible to avoid or reduce the deterioration of the characteristics of the bonding interface.

また、接合チャンバ内に載置される上下基板は、ロードロックチャンバから、一枚ずつ搬送される。この際、基板移載機構に反転機構が付加されていれば、ロードロックチャンバ内で片側のみから両基板に対して処理を行うことが可能になり、装置構成を簡略化できる。図18では、第1真空チャンバ200と第2真空チャンバ250とで、基板接合装置100の真空チャンバシステムを構成している。図18に示す第1真空チャンバ200と第2真空チャンバ250とは、開閉可能な真空弁230を介して連結されている。基板搬送機構270を用いて、真空弁230が開状態のときに基板1を一つずつ、一の真空チャンバから他の真空チャンバに搬送し、それぞれのチャンバで接合や反応ガス照射などを行っているときには真空弁を閉状態に保持することができる。また、反応ガス照射により接合チャンバ内が汚染又は腐食される場合がある。   Further, the upper and lower substrates placed in the bonding chamber are conveyed one by one from the load lock chamber. At this time, if a reversing mechanism is added to the substrate transfer mechanism, it is possible to perform processing on both substrates from only one side in the load lock chamber, and the apparatus configuration can be simplified. In FIG. 18, the first vacuum chamber 200 and the second vacuum chamber 250 constitute a vacuum chamber system of the substrate bonding apparatus 100. The first vacuum chamber 200 and the second vacuum chamber 250 shown in FIG. 18 are connected via a vacuum valve 230 that can be opened and closed. Using the substrate transfer mechanism 270, when the vacuum valve 230 is in the open state, the substrates 1 are transferred one by one from one vacuum chamber to another vacuum chamber, and bonding, reaction gas irradiation, etc. are performed in each chamber. The vacuum valve can be kept closed when in operation. Further, the inside of the bonding chamber may be contaminated or corroded by the reaction gas irradiation.

これにより、例えば、第2真空チャンバ内では、一対の基板1,1の接合面を同じ方向、例えば上方向に向けて基板1,1を保持し、この基板1,1の表面に対して一方向から、例えば下方向に反応ガスを放射するようにガス照射源(表面処理手段)601を配置することができる。したがって、ガス照射源(表面処理手段)601の姿勢を変更等する機構は不要となり、第2の真空チャンバでのガス照射源(表面処理手段)601周りの装置構成は簡略化される。さらには、第1真空チャンバ200の構成も簡略化される。   Accordingly, for example, in the second vacuum chamber, the substrates 1 and 1 are held with the bonding surfaces of the pair of substrates 1 and 1 facing in the same direction, for example, upward, and the surfaces of the substrates 1 and 1 are not The gas irradiation source (surface treatment means) 601 can be arranged so as to radiate the reaction gas from the direction, for example, downward. Therefore, a mechanism for changing the posture of the gas irradiation source (surface treatment means) 601 is not required, and the apparatus configuration around the gas irradiation source (surface treatment means) 601 in the second vacuum chamber is simplified. Furthermore, the configuration of the first vacuum chamber 200 is also simplified.

第2真空チャンバ250内には、第2ステージ261とこれを支持しかつ上下方向に移動させる、第2ステージ移動機構260が配置されている。第2ステージ移動機構260は、第2ステージ261と、これを支える第2ステージ支柱262と、これらを第2真空チャンバ250内で上下方向に移動させる第2ステージ駆動機構263とを有して構成されている。   In the second vacuum chamber 250, a second stage 261 and a second stage moving mechanism 260 that supports and moves the second stage 261 in the vertical direction are arranged. The second stage moving mechanism 260 includes a second stage 261, a second stage column 262 that supports the second stage 261, and a second stage driving mechanism 263 that moves them up and down in the second vacuum chamber 250. Has been.

図18に示す基板搬送機構270は、基板を支持又は保持する基板支持体271と、基板支持体271を端部で固定する基板支持軸272と、基板支持体271をY方向に移動させるための基板水平移動機構273と、基板支持体271をY方向周りの回転方向に移動させるための基板回転機構274とを有して構成されている。   A substrate transport mechanism 270 shown in FIG. 18 supports a substrate support 271 that supports or holds a substrate, a substrate support shaft 272 that fixes the substrate support 271 at an end, and a mechanism for moving the substrate support 271 in the Y direction. A substrate horizontal movement mechanism 273 and a substrate rotation mechanism 274 for moving the substrate support 271 in the rotation direction around the Y direction are configured.

基板水平移動機構273により、基板支持軸272をY方向に水平移動させることで、基板支持軸272の端部に固定された基板支持体271を水平移動させることができる。基板水平移動機構273により、基板支持体271は、真空弁230が開状態であるときに+Y方向に第1真空チャンバ200内まで移動し、例えば下側ステージ421に支持されている基板1を所定の高さ(Z方向の位置)で受け取り、受取り後下側ステージ421は降下する。基板1を受け取った基板支持体271は、基板水平移動機構273により、−Y方向に移動し第2真空チャンバ250内に戻り、第2ステージ261上の位置に停止する。ここで、第2ステージ261は、第2ステージ駆動機構263により上方向に移動して、基板支持体271から基板1を受け取り、基板支持体271は、更に−Y方向に移動し又は退避する。   By horizontally moving the substrate support shaft 272 in the Y direction by the substrate horizontal movement mechanism 273, the substrate support 271 fixed to the end of the substrate support shaft 272 can be horizontally moved. The substrate horizontal movement mechanism 273 causes the substrate support 271 to move into the first vacuum chamber 200 in the + Y direction when the vacuum valve 230 is in the open state, and for example, the substrate 1 supported by the lower stage 421 The lower stage 421 descends after receiving at the height (position in the Z direction). The substrate support 271 that has received the substrate 1 is moved in the −Y direction by the substrate horizontal movement mechanism 273, returned to the second vacuum chamber 250, and stopped at a position on the second stage 261. Here, the second stage 261 is moved upward by the second stage drive mechanism 263 to receive the substrate 1 from the substrate support 271, and the substrate support 271 is further moved or retracted in the −Y direction.

第1真空チャンバ200内の上側ステージ402に支持された基板1を第2真空チャンバ250内の第2ステージ261に搬送する場合には、基板支持体271は、基板1をその接合面又は処理面を下側に向けて保持した状態で、第2真空チャンバ250内にまで移動し、第2ステージ上を通過して、退避領域で停止する。この退避領域で、基板支持体271は、基板回転機構274によりほぼ180度回転して、基板1の接合面を上側に向ける。第2真空チャンバ250は、この退避領域で高さ方向(Z方向)に、水平状態での基板1のX方向の寸法より大きく構成され、基板1の接合面がX方向を向いているとき(図18で第2の真空チャンバ250内に描かれている点線の丸印を参照)でも、基板1が第2チャンバ250の内壁や第2チャンバ250内の部品又は機構と接触又は干渉しないように構成されている。   When the substrate 1 supported by the upper stage 402 in the first vacuum chamber 200 is transported to the second stage 261 in the second vacuum chamber 250, the substrate support 271 has the substrate 1 bonded or processed. Is moved downward into the second vacuum chamber 250, passes over the second stage, and stops in the retreat area. In this retreat area, the substrate support 271 is rotated approximately 180 degrees by the substrate rotation mechanism 274 so that the bonding surface of the substrate 1 faces upward. The second vacuum chamber 250 is configured to be larger in the height direction (Z direction) than the dimension in the X direction of the substrate 1 in the horizontal state in the retreat area, and the bonding surface of the substrate 1 faces the X direction ( 18 (see the dotted circle drawn in the second vacuum chamber 250 in FIG. 18) so that the substrate 1 does not come into contact with or interfere with the inner wall of the second chamber 250 or the components or mechanisms in the second chamber 250. It is configured.

基板支持体271は、上側(+Z方向)に接合面が向けられた基板1を、基板水平移動機構273により+Y方向に移動させ、第2ステージ261上で停止させる。そして、第2ステージ261が上昇し基板1を受け取り、基板支持体271は、−Y方向に移動し又は退避する。   The substrate support 271 moves the substrate 1 having the bonding surface directed upward (+ Z direction) in the + Y direction by the substrate horizontal movement mechanism 273 and stops it on the second stage 261. Then, the second stage 261 rises to receive the substrate 1 and the substrate support 271 moves or retracts in the −Y direction.

反応ガス301の照射による表面処理を行っている間、もしくはさらにその前後において、真空弁230は閉状態に維持される。ガス照射源601は、ガス照射源移動機構603(図示せず。第2真空チャンバ250内のY方向の一点鎖線を参照。)によって基板1上をスキャンしつつ、第2ステージ261に支持された基板1の接合面に対して反応ガス301を照射する。これにより、反応ガス301を基板1の接合面全表面に対して均一に照射することができる。   The vacuum valve 230 is kept closed during or after the surface treatment by irradiation with the reaction gas 301. The gas irradiation source 601 was supported by the second stage 261 while scanning the substrate 1 by a gas irradiation source moving mechanism 603 (not shown; refer to a one-dot chain line in the Y direction in the second vacuum chamber 250). The reaction gas 301 is irradiated to the bonding surface of the substrate 1. Thereby, the reaction gas 301 can be uniformly irradiated to the entire bonding surface of the substrate 1.

第2ステージ261には、第2ヒータ264が内蔵されている。第2ヒータ264を用いて、第2ステージ261に支持された基板1を、例えば反応ガス301の照射中に加熱し、又は適切な温度に維持して、反応ガス301と基板1の表面との反応を促進し又は適切に制御することができる。   A second heater 264 is built in the second stage 261. Using the second heater 264, the substrate 1 supported by the second stage 261 is heated, for example, during irradiation of the reaction gas 301, or maintained at an appropriate temperature, so that the reaction gas 301 and the surface of the substrate 1 The reaction can be promoted or appropriately controlled.

反応ガス301処理の終了後、第2真空チャンバ250内の雰囲気は、十分に真空排気される。その後、真空弁230が開けられ、基板1は、第1真空チャンバ200内に搬送され、ステージ401又は402に受け渡される。基板1が上側ステージ402に受け渡される場合には、基板支持体271は、第2ステージ261から基板1を受け取ったあと、−Y方向に移動し、退避領域でY軸周りに180度回転し、基板1をその接合面を下向きに保持した状態で第1真空チャンバ200まで搬送し、上側ステージ402に基板1を受け渡す。   After the processing of the reaction gas 301 is completed, the atmosphere in the second vacuum chamber 250 is sufficiently evacuated. Thereafter, the vacuum valve 230 is opened, and the substrate 1 is transferred into the first vacuum chamber 200 and transferred to the stage 401 or 402. When the substrate 1 is delivered to the upper stage 402, the substrate support 271 moves in the −Y direction after receiving the substrate 1 from the second stage 261, and rotates 180 degrees around the Y axis in the retreat area. Then, the substrate 1 is transported to the first vacuum chamber 200 with its bonding surface held downward, and the substrate 1 is transferred to the upper stage 402.

図18では、表面活性化手段である粒子ビーム源801は、第1真空チャンバ200内に設置され、図18の一点鎖線方向に移動可能であるとともに、X軸周りに回転可能に構成されている。これにより、対向配置された一対の基板1,1の両方の接合面に対して、表面活性化処理を行うことができる。粒子ビーム源801は、基板1が基板搬送機構270により第1真空チャンバ200内に搬送され、又はステージ401,402と受け渡しされる間は、ステージ401,402の間の空間の外側、例えば+Y方向に移動し又は退避する。これにより、粒子ビーム源801が基板1又は基板支持体271と干渉することが回避される。   In FIG. 18, the particle beam source 801 as the surface activation means is installed in the first vacuum chamber 200 and is configured to be movable in the direction of the one-dot chain line in FIG. 18 and to be rotatable around the X axis. . Thereby, the surface activation process can be performed on both the joint surfaces of the pair of substrates 1 and 1 arranged to face each other. While the substrate 1 is transferred into the first vacuum chamber 200 by the substrate transfer mechanism 270 or transferred to the stages 401 and 402, the particle beam source 801 is outside the space between the stages 401 and 402, for example, in the + Y direction. Move to or evacuate. Thereby, it is avoided that the particle beam source 801 interferes with the substrate 1 or the substrate support 271.

図18では、粒子ビーム源801は、第1真空チャンバ200内に配置されているが、これに限定されない。   In FIG. 18, the particle beam source 801 is disposed in the first vacuum chamber 200, but is not limited thereto.

たとえば、粒子ビーム源801は、ガス照射源601とともに第2真空チャンバ250内に設置されてもよい。これにより、第1真空チャンバ200内の基板支持手段400の構成を簡略化又はコンパクトにすることができる。   For example, the particle beam source 801 may be installed in the second vacuum chamber 250 together with the gas irradiation source 601. Thereby, the structure of the board | substrate support means 400 in the 1st vacuum chamber 200 can be simplified or made compact.

さらにまた、第1真空チャンバ200と第2真空チャンバ250のいずれかと又は双方と真空弁(図示せず)を介して接続された第3真空チャンバ(図示せず)を設け、当該第3真空チャンバ内に粒子ビーム源801を設けてもよい。これにより、第1真空チャンバ200内の基板支持手段400の構成を簡略化又はコンパクトにすることができ、さらに、第2真空チャンバ250内で反応ガス301による表面処理により形成された不純物が粒子ビーム源801やそれに関連する機構に付着することを低減することができる。   Furthermore, a third vacuum chamber (not shown) connected to one or both of the first vacuum chamber 200 and the second vacuum chamber 250 via a vacuum valve (not shown) is provided, and the third vacuum chamber is provided. A particle beam source 801 may be provided therein. Thereby, the structure of the substrate support means 400 in the first vacuum chamber 200 can be simplified or made compact, and the impurities formed by the surface treatment with the reaction gas 301 in the second vacuum chamber 250 are caused by the particle beam. Adhesion to the source 801 and related mechanisms can be reduced.

さらにまた、酸化手段800、水ガス供給機構802、親水化処理をするための機構も、第1真空チャンバ200、第2真空チャンバ、その他の真空チャンバに適宜設けられてもよい。   Furthermore, the oxidizing means 800, the water gas supply mechanism 802, and the mechanism for performing the hydrophilic treatment may be appropriately provided in the first vacuum chamber 200, the second vacuum chamber, and other vacuum chambers.

以上、本願発明の幾つかの実施形態及び変形例について説明したが、これらの実施形態及び変形例は、本願発明を例示的に説明するものである。特許請求の範囲は、本願発明の技術的思想から逸脱することのない範囲で、実施の形態に対する多数の変形形態等を包括するものである。したがって、本明細書に開示された実施形態等は、例示のために示されたものであり、本願発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。また、各実施形態等で説明した態様は、これらの実施形態等形間で矛盾がない限り、他の実施形態等に適用することができる。   As mentioned above, although several embodiment and modification of this invention were demonstrated, these embodiment and modification illustrate this invention exemplarily. The scope of the claims encompasses a large number of modifications to the embodiments without departing from the technical idea of the present invention. Accordingly, the embodiments and the like disclosed in this specification are shown for illustrative purposes and should not be considered as limiting the scope of the present invention. In addition, the aspects described in each embodiment and the like can be applied to other embodiments and the like as long as there is no contradiction between these embodiments and the like.

1 基板
4 金属領域
5 非金属領域
6 酸化物層
7 金属微粒子
8 微結晶(多結晶)
10 基板接合体
100 基板表面処理装置(基板接合装置)
200 真空チャンバ
201 真空ポンプ(減圧手段)
300 有機酸ガス
301 反応ガス
400 基板支持手段
401,402 ステージ
403 第1ステージ移動機構
404 第2ステージ移動機構
405 XY方向並進移動機構(アラインメントテーブル)
406 Z方向昇降移動機構(接合手段)
407 Z軸周り回転移動機構
420 基板加熱手段
500 位置測定手段
600 表面処理手段
601,602 ライン状ガス照射源
603 ライン状ガス照射源移動機構(移動手段)
657 ガス導入口
661 触媒
664 ガス放射口
700 コンピュータ
800 酸化手段
801 粒子ビーム源
802 水ガス供給機構
1 Substrate 4 Metal region 5 Non-metal region 6 Oxide layer 7 Metal fine particle 8 Microcrystal (polycrystal)
10 substrate bonded body 100 substrate surface treatment apparatus (substrate bonding apparatus)
200 Vacuum chamber 201 Vacuum pump (pressure reduction means)
300 Organic Acid Gas 301 Reaction Gas 400 Substrate Support Means 401, 402 Stage 403 First Stage Movement Mechanism 404 Second Stage Movement Mechanism 405 XY Direction Translation Movement Mechanism (Alignment Table)
406 Z-direction lifting / lowering mechanism (joining means)
407 Z-axis rotation moving mechanism 420 Substrate heating means 500 Position measuring means 600 Surface treatment means 601 and 602 Line-shaped gas irradiation source 603 Line-shaped gas irradiation source moving mechanism (moving means)
657 Gas introduction port 661 Catalyst 664 Gas emission port 700 Computer 800 Oxidation means 801 Particle beam source 802 Water gas supply mechanism

Claims (14)

有機酸ガスを含む反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、前記基板の表面の酸化物を還元するガス照射源と、
前記ガス照射源を、前記基板に対して相対的に移動させる移動手段と、
を備え、
前記ガス照射源は、
前記ガス放射口と、
前記ガス放射口に連結して前記有機酸ガスを供給するガス通路と、
当該ガス通路内に配置された触媒と、を有する、
基板表面処理装置。
A gas irradiation source that radiates a reaction gas containing an organic acid gas from the gas emission port toward the surface of the substrate and reduces oxides on the surface of the substrate;
Moving means for moving the gas irradiation source relative to the substrate;
With
The gas irradiation source is
The gas emission port;
A gas passage connected to the gas emission port to supply the organic acid gas;
A catalyst disposed in the gas passage,
Substrate surface treatment equipment.
前記ガス照射源は、ライン上に設けられた、前記有機酸ガス導入用の複数のガス導入口を有する、
請求項1に記載の基板表面処理装置。
The gas irradiation source has a plurality of gas introduction ports for introducing the organic acid gas provided on a line.
The substrate surface treatment apparatus according to claim 1 .
前記基板を加熱する基板加熱機構を更に備える、
請求項1または2に記載の基板表面処理装置。
A substrate heating mechanism for heating the substrate;
The substrate surface treatment apparatus according to claim 1 or 2 .
前記ガス照射源と前記基板とを含む空間を減圧する減圧手段を更に備える、
請求項1からのいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
Further comprising a decompression means for decompressing a space including the gas irradiation source and the substrate;
The substrate surface treating apparatus according to any one of claims 1 to 3.
一対の基板を対向配置に保持する基板支持手段を備え、
前記ガス照射源は、1つ存在し、前記対向配置された一対の基板の間において、前記一対の基板の対向方向に直交する回転軸周りに回転可能に配置され、前記回転軸周りに回転されることにより前記一対の基板のうちの一方の表面へ前記反応ガスを照射する第1状態と、前記一対の基板のうちの他方の表面へ前記反応ガスを照射する第2状態と、をとりうる、
請求項1からのいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
Comprising a substrate supporting means to hold a pair of substrates opposed,
There is one gas irradiation source, and the gas irradiation source is disposed between the pair of substrates arranged opposite to each other so as to be rotatable around a rotation axis orthogonal to the opposing direction of the pair of substrates, and is rotated around the rotation axis. Thus, a first state in which the reaction gas is irradiated onto one surface of the pair of substrates and a second state in which the reaction gas is irradiated onto the other surface of the pair of substrates can be taken. ,
The substrate surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 .
有機酸ガスを含む反応ガスをガス放射口から基板の表面に向かって放射して、前記基板の表面の酸化物を還元するガス照射源と、
前記ガス照射源を、前記基板に対して相対的に移動させる移動手段と、
一対の基板を対向配置に保持する基板支持手段と、を備え、
前記ガス照射源は、前記対向配置された一対の基板の間に配置された一対のガス照射源を備え、
前記一対のガス照射源は、それぞれ、前記一対の基板の表面を前記反応ガスで照射する、
基板表面処理装置。
A gas irradiation source that radiates a reaction gas containing an organic acid gas from the gas emission port toward the surface of the substrate and reduces oxides on the surface of the substrate;
Moving means for moving the gas irradiation source relative to the substrate;
Substrate supporting means for holding a pair of substrates in an opposing arrangement, and
The gas irradiation source includes a pair of gas irradiation sources disposed between the pair of opposed substrates.
Each of the pair of gas irradiation sources irradiates the surface of the pair of substrates with the reaction gas.
Substrate surface treatment equipment.
前記一対のガス照射源は、前記一対のガス照射源それぞれの前記反応ガスの放射方向が前記基板に対する前記一対のガス照射源の移動方向に対して対称となるように配置されている、
請求項に記載の基板表面処理装置。
The pair of gas irradiation sources are arranged so that the radiation direction of the reaction gas of each of the pair of gas irradiation sources is symmetrical with respect to the moving direction of the pair of gas irradiation sources with respect to the substrate.
The substrate surface treatment apparatus according to claim 6 .
前記一対の基板の表面同士を接触させる接合手段を更に備える、
請求項からのいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
It further comprises a joining means for bringing the surfaces of the pair of substrates into contact with each other,
The substrate surface treating apparatus according to any one of claims 5 7.
前記基板支持手段と前記ガス照射源とは、開閉可能な真空弁を介して前記基板を搬送できるように連結された別個の真空チャンバ内にそれぞれ配置された、
請求項5から8のいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
The substrate support means and the gas irradiation source are respectively disposed in separate vacuum chambers connected so as to be able to transport the substrate through a vacuum valve that can be opened and closed.
The substrate surface treatment apparatus according to claim 5 .
前記一対の基板の表面は、それぞれ金属領域と非金属領域とを有し、
前記金属領域同士を接触させて金属接合界面を形成させ、前記非金属領域同士を接触させて非金属界面を形成させる、
請求項に記載の基板表面処理装置。
The surfaces of the pair of substrates each have a metal region and a non-metal region,
Bringing the metal regions into contact with each other to form a metal bonding interface; bringing the non-metal regions into contact with each other to form a non-metal interface;
The substrate surface treatment apparatus according to claim 8 .
前記非金属領域は本質的に酸化ケイ素(SiO)からなる、
請求項10に記載の基板表面処理装置。
The non-metallic region consists essentially of silicon oxide (SiO 2 );
The substrate surface treatment apparatus according to claim 10 .
前記非金属領域は本質的に樹脂からなる、
請求項10に記載の基板表面処理装置。
The non-metallic region consists essentially of a resin;
The substrate surface treatment apparatus according to claim 10 .
前記金属領域は銅を含む、
請求項10から12のいずれか一項に記載の基板表面処理装置。
The metal region comprises copper;
The substrate surface treating apparatus according to any one of claims 10 to 12.
有機酸ガスを含む反応ガスを、放射方向に垂直な面での断面形状がライン状になるようにして、対向配置された一対の基板の表面に向かって放射し、
前記反応ガスを放射するガス照射源を、ライン方向に交差する方向に、前記基板に対して相対移動させ、前記基板の表面の酸化物層を還元する、
基板表面処理方法。
A reaction gas containing an organic acid gas is radiated toward the surface of a pair of substrates arranged opposite to each other so that a cross-sectional shape in a plane perpendicular to the radiation direction is a line shape,
A gas irradiation source for radiating the reaction gas is moved relative to the substrate in a direction intersecting a line direction to reduce the oxide layer on the surface of the substrate;
Substrate surface treatment method.
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