JP6473908B2 - ウエハ接合装置及びウエハ接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウエハ接合装置及びウエハ接合方法に関する。

従来、種々の方式によりウエハ同士の接合がなされている。その一例として、図６に示すような構成の装置を用いる方式がある。この方式では、大気環境用のロボットアーム６１がウエハのセット毎に接合チャンバー６２内に挿入される。
ウエハの接合を行う接合チャンバーの内部は、ウエハの接合時にウエハの接合面にゴミが混入しないように、清浄な状態に管理されることが好ましいが、このような従来の方式では、接合チャンバー内にウエハを設置するたびに接合チャンバー内を真空状態／大気解放状態としなければならず、接合チャンバー内を高真空とすることが非常に困難であった。

また、図７に例示するような、接合するウエハの接合面をプラズマ処理する方式では、プラズマチャンバー７１から接合チャンバー７２へ搬送する際に、大気環境用のロボットアーム７３でウエハを搬送するため、表面処理をした後のウエハの接合面に、大気中の搬送などで接合面にゴミが乗ってしまうという問題がある。また、このような工程をウエハをセットする毎に行うため、非常に時間を要するという問題があった。

図８のように、接合チャンバー８１、ロボットアームなどの搬送部８２及びロードロックチャンバー８３を、真空状態に保つ容器内で稼働させるという方式もある。しかし、この方式では、駆動部を多く備えるロボットアームなどの搬送部８２を高真空に保つことが困難であり、搬送部の構成も非常に限定的である。
また、ロードロックチャンバー８３内には、例えば１サイクル分で２５枚といった、多くのウエハを一度にセットする必要があるため、大型のロードロックチャンバーが必要となる。このような大型のロードロックチャンバーでは、その内部を真空・大気解放状態とするのに要する時間が長く、ロードロックチャンバー内のウエハを交換するための操作が必要となり、スループットが低下するという問題があった。

上記のように、従来のウエハ接合技術においては、ウエハの接合面へのゴミの付着を防ぐことが難しく、装置の構成によっては、接合チャンバー内を高真空に保つことが難しいという問題があった。また、これらの問題を解消しようと試みる方式であっても、作業のスループットが悪く非常に時間を要したり、装置が非常に高価なものとなるなどの問題があった。

本発明は、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能なウエハ接合装置及びウエハ接合方法に関する技術を提供する。

本発明によれば、真空中又は置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部と、を含むウエハ接合装置が提供される。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送し、次いで、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ、上ウエハ、下ウエハの順にウエハを移送する。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、搬送部がウエハを保持するための２段式アームを備える。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、ロードロックチャンバー内の接合済ウエハの下段に、さらにステージクリーニング用ウエハを収容する。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、２つのロードロックチャンバー及び２つの接合チャンバーを含む。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合装置において、接合チャンバーに表面活性化処理機能を有する。

本発明によれば、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程（Ａ）と、
ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程（Ｂ）と、
ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程（Ｃ）と、
トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送する工程（Ｄ）と、
トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程（Ｅ）と、
ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程（Ｆ）と、
ロードロックチャンバー内を大気解放する工程（Ｇ）と、
搬送部により、ロードロックチャンバーから接合済ウエハを搬出する工程（Ｈ）と、
接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して接合済ウエハとする工程（Ｉ）と、
を含むウエハ接合方法が提供される。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、ロードロックチャンバーへウエハを搬送する工程において、下ウエハ、上ウエハの順に搬送する。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、２つのロードロックチャンバー及び２つの接合チャンバーを含み、搬送部により、一方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程を経る。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、接合チャンバーにおいて、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含む。

本発明の一態様によれば、上記のウエハ接合方法において、前記工程を順次行うことを１サイクルとして、該サイクルを繰り返す。

本発明に係るウエハ接合装置及びウエハ接合方法により、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。 本発明の第１実施形態に係るウエハ接合方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第２実施形態に係るウエハ接合方法を説明するためのタイムチャートである。 本発明の第３実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。 本発明の第４実施形態に係るウエハ接合装置の構成を説明するための概略的な図である。 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。 従来のウエハの接合方式を説明するための概略的な図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。しかしながら、本発明がこれらの実施形態に限定されないことは自明である。

下記実施形態において、「ウエハ（以下、基板とも称する）」とは、板状の半導体を含むが、これに限定されず、半導体以外にも、ガラス、セラミックス、金属、プラスチック等の材料、またはこれらの複合材料により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る。

＜実施形態１＞
実施形態１として、本発明に係るウエハ接合方法について説明する。
本実施形態に係る接合方法は、ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程（Ａ）と、
ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程（Ｂ）と、
ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程（Ｃ）と、
トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送する工程（Ｄ）と、
トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程（Ｅ）と、
ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程（Ｆ）と、
ロードロックチャンバー内を大気解放する工程（Ｇ）と、
搬送部により、ロードロックチャンバーから接合済ウエハを搬出する工程（Ｈ）と、
接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して接合済ウエハとする工程（Ｉ）と、
を含むウエハ接合方法である。

本実施形態に係るウエハ接合方法によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。

本実施形態のウエハ接合方法で用いられるウエハ接合装置は、図１に示すように、ロードロックチャンバー１とウエハ格納容器２との間でウエハを搬送する搬送部３と、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９を１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー１と、ゲート弁４を介してロードロックチャンバー１に接続された接合チャンバー５と、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５との間でウエハを移送するトランスファー部６とを含む。

ロードロックチャンバー１は、ウエハｗを保持するためのカセット部１０を備え、搬送部３によりウエハを搬入・搬送するためのゲート弁１１が設けられている。搬送部３は、例えばダブルアーム式のウエハ搬送用ロボットであり、大気環境で稼働する。搬送部３の周囲には、ウエハ格納容器２が設置される。ウエハ格納容器２は、例えば、格納するウエハの種類毎に、上ウエハ格納容器２ａ、下ウエハ格納容器２ｂ、接合済ウエハ格納容器２ｃと分類してもよい。送部３の周囲には、アライナー１２、クリーニング用ウエハ格納容器１３等を設置してもよい。

接合チャンバー５の内部は、真空雰囲気、あるいは不活性ガスなどの置換ガス雰囲気とすることができる。接合チャンバー５は、その内部にボンディング装置１４、ウエハステージ１５等を備える。
トランスファー部６は、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５との間で移動することができ、ウエハを把持・移送するためのトランスファーアーム１６を備える。

次に、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程について、図２のタイムチャートを用いて説明する。図２は、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程の推移を示す例示的なものである。図２中の数値は、それぞれの操作に要する時間（秒）を示しているが、これらは装置の構成や接合処理に係る時間等により適宜変更される。

［工程（Ａ）］
本実施形態に係るウエハ接合方法は、搬送部３により、ロードロックチャンバー１へ上ウエハ７及び下ウエハ８を搬入する工程を含む。
この工程では、搬送部３が備えるロボットアームにより、格納容器２（上ウエハ格納容器２ａ、下ウエハ格納容器２ｂ）からウエハ（上ウエハ７、下ウエハ８）を取出し、ロードロックチャンバー１まで搬送する。

ウエハをロードロックチャンバー１へ搬入する前に、格納容器２から搬出したウエハを、図１に示すようなアライナー１２にセットして、ウエハの位置調整を行ってもよい。図２の例では、位置調整を行っている。

ロードロックチャンバー１は、複数のウエハを収容することができる。本実施形態の例では、例えば図４に示すように、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９、あるいは、クリーニング用ウエハ１７の計４枚のウエハを収容することができる。
本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１内に１サイクル分のウエハを収容できるため、効率的である。

本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１内において、上段より、下ウエハ８、上ウエハ７、接合済ウエハ９の順に収容することが好ましい。
下ウエハ８、すなわち接合時に下側に位置するウエハは、その上面に接合面を有する。ロードロックチャンバー１内において、最上段に下ウエハ８を収容することで、上面の接合面にゴミが付着することを防ぐことができる。上ウエハ７、すなわち接合時に上側に位置するウエハは、その下面に接合面を有する。ロードロックチャンバー１内において、下ウエハ８の下段に上ウエハ７を収容することで、ウエハの搬送中などに、下ウエハ８の接合面にゴミが落下することを防ぐことができる。

また、接合済ウエハ９を上ウエハ７の下段に位置することで、未接合ウエハ（上ウエハ７、下ウエハ８）にゴミが落下することを防ぐことができる。

本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１へウエハを搬送する工程において、下ウエハ８、上ウエハ７の順に搬送することが好ましい。
ロードロックチャンバー１の上段より、下ウエハ８、上ウエハ７の順で搬入することにより、上段の下ウエハ８からのゴミの落下による上ウエハ７の汚染を防ぐことができる。

［工程（Ｂ）］
接合済ウエハ９（前のサイクル分の接合済ウエハ９）の搬出と上ウエハ７及び下ウエハ８の搬入、あるいは、上ウエハ７及び下ウエハ８の搬入に次いで、ロードロックチャンバー１内を真空状態にする工程を含む。
ウエハの搬入・搬出後に、ゲート弁１１を閉める。ロードロックチャンバー１は、最大でも、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９、あるいは、クリーニング用ウエハ１７の計４枚のウエハを収容するため、ロードロックチャンバー１内を真空状態にするための時間が短いという利点がある。

［工程（Ｃ）］
ロードロックチャンバー１内が真空状態になった後、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５とを接続するゲート弁４を開けることにより、ロードロックチャンバー１の内部と接合チャンバー５の内部とを空間的に接続する工程を含む。
このとき、ロードロックチャンバー１内はすでに真空状態に保たれているため、接合チャンバー５の内部を真空状態にするための時間を短くすることができる。また、真空状態のロードロックチャンバー１に接続するため、接合チャンバー５内を高真空状態に保つことができる。

［工程（Ｄ）］
次いで、トランスファー部６により、接合チャンバー５からロードロックチャンバー１へ接合済ウエハ９を移送する工程を含む。
このとき、接合済ウエハ９は、ロードロックチャンバー１内において、未接合ウエハの下方に収容されるため、この工程の間に、未接合ウエハの接合面にゴミが付着するといったことを防ぐことができる。

次いで、次のサイクルがある場合、工程（Ｅ）へ移行する。

［工程（Ｅ）］
次いで、トランスファー部６により、ロードロックチャンバー１から接合チャンバー５へ上ウエハ７及び下ウエハ８を移送する工程を含む。
ウエハの移送は、上ウエハ７、下ウエハ８の順で行うことが好ましい。このような順序でウエハの移送を行うことにより、下ウエハ８の接合面の上方でウエハが移送されることがなく、上向きの下ウエハ８の接合面上にゴミが落下することを防ぐことができる。

トランスファー部６は、ウエハを把持して接合チャンバー５のボンディング装置１４の位置まで移送する。ウエハステージ１５では、移送されてきたウエハを静電チャックで吸着して保持する。

上ウエハ７及び下ウエハ８の移送の前に、前のサイクルの接合済ウエハ９が接合チャンバー５内にあるときには、接合済ウエハ９をロードロックチャンバー１へ移送した後に、上ウエハ７及び下ウエハ８を移送する。

［工程（Ｆ）］
次いで、ゲート弁４を閉じることにより、ロードロックチャンバー１の内部と接合チャンバー５の内部とを空間的に分断する工程を含む。
この工程により、ロードロックチャンバー１の内部と接合チャンバー５の内部とは、空間的に分断され、と接合チャンバー５の内部は次のサイクルの接合のために真空引きを行い、ロードロックチャンバー１の内部は大気解放することができる。本実施形態のウエハ接合方法では、ゲート弁の開閉を１サイクルごとに行うため、効率的である。

［工程（Ｇ）］
次いで、ロードロックチャンバー１内を大気解放する工程を含む。

［工程（Ｈ）］
次いで、搬送部３により、ロードロックチャンバー１から接合済ウエハ９を搬出する工程を含む。
接合済ウエハ９は、ロードロックチャンバー１から接合済ウエハ格納容器２ｃへ搬送される。

［工程（Ｉ）］
上ウエハ７及び下ウエハ８が接合チャンバー５内にセットされた後、接合チャンバー５において上ウエハ７と下ウエハ８とを接合して接合済ウエハ９とする工程を含む。
工程（Ｉ）は、工程（Ｆ）の後から次のサイクルの工程（Ｃ）までの間、すなわちゲート弁４が閉じられてから開けられるまでの間に行われればよい。

この工程の前に、接合チャンバー５内を高真空にする工程をさらに含んでもよい。この工程の前に、接合されるウエハの接合面を活性化処理する工程をさらに含んでもよい。この工程の前に、接合されるウエハ同士の位置を調整する工程をさらに含んでもよい。

上記のウエハ接合方法においては、接合チャンバー５において、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含むことが好ましい。
接合チャンバー５内でウエハの接合面を活性化処理することに次いで、同一のチャンバー内で接合を行うことにより、表面処理が行われた後のウエハを大気中に晒すことなく、接合を行うことができる。ウエハ接合面の活性化処理は、接合チャンバー５内の表面処理手段１８によって行われる。

本実施形態に係るウエハ接合方法は、ウエハの移送時に大気パージをする従来のプラズマ処理方式と比較すると、未接合ウエハの接合面にゴミが付着しないという利点を有する。

なお、本実施形態に係るウエハ接合方法では、前記工程を順次行うことを１サイクルとして、該サイクルを繰り返すことが好ましい。
本実施形態のウエハ接合方法においては、ロードロックチャンバー１は、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９、あるいは、クリーニング用ウエハ１７の計４枚のウエハを収容するため、１サイクルに要する時間が短いという利点がある。図２に示すタイムチャートは、１サイクル分を示しているが、このサイクルが処理を行うウエハの数に応じて繰り返される。
また、接合チャンバー５内でウエハの接合を行っている間にも、搬送部３が稼働してウエハの搬送を行うことができるため、効率的である。

この様なサイクルを実行する一例として、図２のタイムチャートが挙げられる。図２のタイムチャートは、本実施形態のウエハ接合方法の途中のサイクルを示すものである。複数サイクルを実行する場合には、例えば、最初のサイクルでは工程（Ａ）から開始され、最後のサイクルでは工程（Ｈ）で終了するようにしてもよい。

なお、図９のように、接合チャンバー９１にゲート弁９２を介してロードロックチャンバー９３を接続する方式も考えられるが、搬送部９４が直接接合チャンバー９１内に挿入されないため、接合チャンバー９１内を高真空にすることができる。しかし、ウエハのセット毎に、ロードロックチャンバー９３にウエハ９５を一枚ずつセットするため、非常に時間を要するという問題がある。

＜実施形態２＞

本実施形態に係るウエハ接合方法では、図５に例示するように、２つのロードロックチャンバー１及び２つの接合チャンバー５を含み、搬送部３により、一方のロードロックチャンバー１へ上ウエハ７及び下ウエハ８を搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバー１へ上ウエハ７及び下ウエハ８を搬入する工程を経る。

本実施形態に係るウエハ接合方法によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。また、２つの接合チャンバーを含む構成とすることにより、並列的な処理が可能となり、より良好なスループットが得られる。

ロードロックチャンバー１及び接合チャンバー５は、それぞれゲート弁４で接続されている。すなわち、本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５のペアを２つ備える。

次に、本実施形態に係るウエハ接合方法の各工程について、図３のタイムチャートを用いて説明する。この接合方法では、図５のように、一つの搬送部３が２つのロードロックチャンバー１へウエハを搬送する。そのため、工程（Ａ）及び（Ｈ）（工程（Ａ‘）及び（Ｈ’））を２つのチャンバー間で適宜繰り返すこととなる。そして、ロードロックチャンバー１、接合チャンバー５、トランスファー部６での各工程は、並列的に行われ、スループットを倍増させることができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の一実施形態として、ウエハ接合装置の構成について実施形態３として説明する。
本実施形態に係るウエハ接合装置では、図１又は図４に示すように、真空中または置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、ロードロックチャンバー１とウエハ格納容器２との間でウエハを搬送する搬送部３と、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９を１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー１と、ゲート弁４を介してロードロックチャンバー１に接続された接合チャンバー５と、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５との間でウエハを移送するトランスファー部６と、を含む。

本実施形態に係るウエハ接合装置によれば、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。

本実施形態に係るウエハ接合装置は、主な構成として以下に説明するものを含むが、ウエハ接合装置全体の構成としては、これらのものを操作・制御するための制御装置、通信装置、装置同士を接続・結合するための部品などを含んでもよい。

［搬送部］
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ロードロックチャンバー１とウエハ格納容器２との間でウエハを搬送する搬送部を含む。
本実施形態に係るウエハ接合装置では、大気環境用のロボットアームを採用することができ、搬送部を真空チャンバー内に設置する必要がなく、装置全体のコストを抑制することができる。また、ロボットアームの大きさが制限されることがないため、複数のロードロックチャンバー、複数のウエハ収納容器、あるいはアライナーなどにアクセス可能な構成とすることができる。

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロボットアームの大きさが制限されることがないため、搬送部がウエハを保持するための２段式アームを備えるようにしてもよい。これにより、作業が効率よく行える。

［ウエハ格納容器］
ウエハ格納容器は、種々のウエハを格納・保持する。ウエハ格納容器は、それぞれ、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハ、クリーニング用ウエハを種類ごとに格納するようにしてもよい。

［ロードロックチャンバー］
本実施形態に係るウエハ接合装置は、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９を１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバー１を含む。ロードロックチャンバー１は、複数のウエハを収容することができる。本実施形態の例では、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９、あるいは、クリーニング用ウエハ１７の計４枚のウエハを収容することができる。
本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１内に１サイクル分のウエハを収容できるため、効率的である。また、ロードロックチャンバー１内に収容されるウエハの数が、上ウエハ７、下ウエハ８、接合済ウエハ９の計３枚、あるいは４枚であるため、ロードロックチャンバー１の内部を真空・大気解放状態にするための時間が短いという利点がある。

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロードロックチャンバー１内において、上段より、下ウエハ８、上ウエハ７、接合済ウエハ９の順に収容するようにしてもよい。
下ウエハ８、すなわち接合時に下側に位置するウエハは、その上面に接合面を有する。ロードロックチャンバー１内において、最上段に下ウエハ８を収容することで、上面の接合面にゴミが付着することを防ぐことができる。上ウエハ７、すなわち接合時に上側に位置するウエハは、その下面に接合面を有する。ロードロックチャンバー１内において、下ウエハ８の下段に上ウエハ７を収容することで、ウエハの搬送中などに、下ウエハ８の接合面にゴミが落下することを防ぐことができる。また、接合済ウエハ９を上ウエハ７の下段に位置することで、未接合ウエハ（上ウエハ７、下ウエハ８）にゴミが落下することを防ぐことができる。

［接合チャンバー］
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ゲート弁４を介してロードロックチャンバー１に接続された接合チャンバー５を含む。
真空中または置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行う。

本実施形態に係るウエハ接合装置では、接合チャンバー５に表面活性化処理機能を有するようにしてもよい。
接合チャンバー５内でウエハの接合面を活性化処理することに次いで、同一のチャンバー内で接合を行うことにより、表面処理が行われた後のウエハを大気中に晒すことなく、接合を行うことができる。ウエハ接合面の活性化処理は、接合チャンバー５内の表面処理手段１８によって行われる。

本実施形態に係るウエハ接合装置は、ウエハの移送時に大気パージをする従来のプラズマ処理方式と比較すると、未接合ウエハの接合面にゴミが付着しないという利点を有する。

表面活性化処理としては、高速原子ビーム（ＦＡＢ）やイオンガン（ＩＧ）によるＡｒ粒子衝撃により接合界面を活性化する手法や、プラズマ処理などが挙げられる。

［トランスファー部］
本実施形態に係るウエハ接合装置は、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５との間でウエハを移送するトランスファー部６を含む。
トランスファー部６は、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５との間で移動することができ、ウエハを把持・移送するためのトランスファーアーム１６を備える。トランスファー部６の駆動部は大気中に存在し、トランスファーアーム１６を磁性体などを介して移動させる。そのため、トランスファーアーム１６は接合チャンバー５内の真空雰囲気中で移動する。トランスファー部は、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するために、待避ポイントＰ１、ボンディングポイントＰ２、ロードロックポイントＰ３間を移動することができる。

本実施形態に係るウエハ接合装置では、トランスファー部６により、接合チャンバー５からロードロックチャンバー１へ接合済ウエハ９を移送し、次いで、ロードロックチャンバー１から接合チャンバー５へ、上ウエハ７、下ウエハ８の順にウエハを移送するようにしてもよい。

本実施形態に係るウエハ接合装置では、ロードロックチャンバー１内の接合済ウエハ９の下段に、さらにステージクリーニング用ウエハ１７を収容するようにしてもよい。クリーニング用ウエハ１７により、接合チャンバー５内のウエハステージ１５上のゴミなどを除去することで、ウエハの接合により好適な環境とすることができる。クリーニング用ウエハ１７は、例えば、両主面に樹脂層などを備え、この樹脂層にゴミなどが付着することでウエハステージ１５のクリーニングを行うことができる。
ロードロックチャンバー１内にクリーニング用ウエハ１７を収容する場合、クリーニング用ウエハ１７を最下段に収容することで、他のウエハへゴミを落下させるなどといった影響を防ぐことができる。

アライナー１２は、上ウエハ７または下ウエハ８をロードロックチャンバー１へ搬入する前の段階で、ウエハの位置調整を行う機能を有する。アライナー１２は、ウエハの位置調整を行う機能に加え、ウエハを洗浄する機能を有してもよい。

＜実施形態４＞

本実施形態に係るウエハ接合装置では、２つのロードロックチャンバー及び２つの接合チャンバーを含むようにしてもよい。図５に、本実施形態のウエハ接合装置の一例を示す。

これにより、接合前のウエハの接合面を良好な状態に保つことができ、かつウエハの接合を効率的に行うことが可能となる。
また、２つの接合チャンバーを含む構成とすることにより、並列的な処理が可能となり、より良好なスループットが得られる。ロードロックチャンバー１及び接合チャンバー５は、それぞれゲート弁４で接続されている。すなわち、本実施形態に係るウエハ接合方法では、ロードロックチャンバー１と接合チャンバー５のペアを２つ備える。２つの接合チャンバー５は、同じ機能を備えるものを並列的に用いてもよい。すなわち、接合チャンバー５が、接合、あるいは接合と表面活性化処理とを行えるようにしてもよい。本実施形態の場合、アライナーを２基設置してもよい。

他の形態として、一方の接合チャンバー５を、異なる機能を備えるチャンバーに置き換えてもよい。例えば、一方の接合チャンバー５が、接合、あるいは接合と表面活性化処理とを行えるようにして、他方のチャンバーを、ウエハの接合面の活性化処理を行うための機能を有する活性化チャンバーとしてもよい。

Claims (13)

1. 真空中又は置換ガス雰囲気中でウエハの接合を行うためのウエハ接合装置であって、
   ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、
   上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、
   ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、
   ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部と、
   を含むウエハ接合装置。
2. ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する請求項１に記載のウエハ接合装置。
3. トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ接合済ウエハを移送し、次いで、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ、上ウエハ、下ウエハの順にウエハを移送する請求項１又は２に記載のウエハ接合装置。
4. 搬送部がウエハを保持するための２段式アームを備える請求項１から３のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。
5. ロードロックチャンバー内の接合済ウエハの下段に、さらにステージクリーニング用ウエハを収容する請求項１から４のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。
6. ２つのロードロックチャンバー及び２つの接合チャンバーを含む請求項１から５のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。
7. 接合チャンバーに表面活性化処理機能を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のウエハ接合装置。
8. ロードロックチャンバーとウエハ格納容器との間でウエハを搬送する搬送部と、上ウエハ、下ウエハ、接合済ウエハを１枚ずつ収容することが可能であるロードロックチャンバーと、ゲート弁を介してロードロックチャンバーに接続された接合チャンバーと、ロードロックチャンバーと接合チャンバーとの間でウエハを移送するトランスファー部とを含む接合装置を用いたウエハの接合方法であって、
   搬送部により、ロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程（Ａ）と、
   ロードロックチャンバー内を真空状態にする工程（Ｂ）と、
   ゲート弁を開けることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に接続する工程（Ｃ）と、
   トランスファー部により、接合チャンバーからロードロックチャンバーへ第１接合済ウエハを移送する工程（Ｄ）と、
   トランスファー部により、ロードロックチャンバーから接合チャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを移送する工程（Ｅ）と、
   ゲート弁を閉じることにより、ロードロックチャンバーの内部と接合チャンバーの内部とを空間的に分断する工程（Ｆ）と、
   ロードロックチャンバー内を大気解放する工程（Ｇ）と、
   搬送部により、ロードロックチャンバーから前記第１接合済ウエハを搬出する工程（Ｈ）と、
   接合チャンバーにおいて上ウエハと下ウエハとを接合して第２接合済ウエハとする工程（Ｉ）を含むウエハ接合方法。
9. ロードロックチャンバー内において、上段より、下ウエハ、上ウエハ、接合済ウエハの順に収容する請求項８に記載のウエハ接合方法。
10. ロードロックチャンバーへウエハを搬送する工程において、下ウエハ、上ウエハの順に搬送する請求項８又は９に記載のウエハ接合方法。
11. ２つのロードロックチャンバー及び２つの接合チャンバーを含み、搬送部により、一方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程に次いで、他方のロードロックチャンバーへ上ウエハ及び下ウエハを搬入する工程を経る請求項８から１０のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。
12. 接合チャンバーにおいて、ウエハを接合する前に、各ウエハの接合面を活性化処理する表面活性化処理工程をさらに含む請求項８から１１のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。
13. 前記工程を順次行うことを１サイクルとして、該サイクルを繰り返す請求項８から１２のいずれか一項に記載のウエハ接合方法。

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