JP6616181B2 - Joining device - Google Patents

Joining device Download PDF

Info

Publication number
JP6616181B2
JP6616181B2 JP2015255070A JP2015255070A JP6616181B2 JP 6616181 B2 JP6616181 B2 JP 6616181B2 JP 2015255070 A JP2015255070 A JP 2015255070A JP 2015255070 A JP2015255070 A JP 2015255070A JP 6616181 B2 JP6616181 B2 JP 6616181B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
substrate
deformation stage
deformation
chuck
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015255070A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017118066A (en
Inventor
篤史 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2015255070A priority Critical patent/JP6616181B2/en
Publication of JP2017118066A publication Critical patent/JP2017118066A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6616181B2 publication Critical patent/JP6616181B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

開示の実施形態は、接合装置に関する。 The disclosed embodiments relates to joining equipment.

従来、半導体デバイスの高集積化の要請に応えるため、半導体デバイスを3次元に積層する3次元集積技術を用いることが提案されている。この3次元集積技術を用いた装置としては、たとえば半導体ウェハ(以下、「ウェハ」と言う)等の基板同士を接合する接合装置が知られている。   Conventionally, in order to meet the demand for higher integration of semiconductor devices, it has been proposed to use a three-dimensional integration technique for three-dimensionally stacking semiconductor devices. As an apparatus using this three-dimensional integration technique, for example, a bonding apparatus that bonds substrates such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) is known.

たとえば、特許文献1には、上下方向で対向配置させた2枚のウェハのうち、上側ウェハの中心部を押動ピンで押圧してこの中心部を下側ウェハに当接させ、その後、上側ウェハを支持しているスペーサを退避させて、上側ウェハの全面を下側ウェハの全面に当接させ、基板同士を接合する技術が開示されている。   For example, in Patent Document 1, of two wafers arranged opposite to each other in the vertical direction, the central portion of the upper wafer is pressed with a push pin so that the central portion is brought into contact with the lower wafer. A technique is disclosed in which the spacers supporting the wafer are retracted, the entire upper wafer is brought into contact with the entire lower wafer, and the substrates are bonded to each other.

特開2004−207436号公報JP 2004-207436 A

しかしながら、上述した従来技術には、基板の接合品質を向上させるうえで更なる改善の余地がある。   However, the above-described conventional technology has room for further improvement in improving the bonding quality of the substrates.

具体的には、上述した従来技術を用いた場合、上側ウェハのみを押動ピンで押圧することによって上側ウェハの方が下側ウェハよりも伸びてしまい、基板同士の接合に位置ずれが生じるおそれがあった。   Specifically, in the case of using the above-described conventional technology, the upper wafer is extended more than the lower wafer by pressing only the upper wafer with the push pin, and there is a risk that positional displacement occurs in the bonding between the substrates. was there.

この点、たとえば下側ウェハを事前に温めて熱膨張させ、上側ウェハの伸び分を打ち消すといった手法があるが、かかる手法を用いた場合、ウェハ面内のわずかな温度分布差により歪みが生じやすいという問題がある。   In this regard, for example, there is a technique in which the lower wafer is preheated and thermally expanded to cancel out the elongation of the upper wafer. However, when such a technique is used, distortion is likely to occur due to a slight temperature distribution difference in the wafer surface. There is a problem.

実施形態の一態様は、基板の接合品質を向上させることができる接合装置を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment aims to provide a bonding equipment which can improve the bonding quality of the substrate.

実施形態の一態様に係る接合装置は、第1保持部と、第2保持部と、変形ステージと、制御部とを備える。第1保持部は、下面側に第1基板を保持する。第2保持部は、第1保持部の下方に設けられ、上面側に第2基板を第1基板に対向させて保持する。変形ステージは、第1保持部の下面および第2保持部の上面として配置され、裏面側が略球面状となるように形成され、第1基板および第2基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。制御部は、変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で第1保持部および第2保持部を接近させることによって第1基板および第2基板の中心部同士を接触させた後、変形ステージの凸変形を解除しつつさらに第1保持部および第2保持部を接近させることによって第1基板および第2基板を接合させる。 A joining apparatus according to an aspect of the embodiment includes a first holding unit, a second holding unit, a deformation stage, and a control unit. The first holding unit holds the first substrate on the lower surface side. The second holding unit is provided below the first holding unit, and holds the second substrate facing the first substrate on the upper surface side. The deformation stage is disposed as the lower surface of the first holding unit and the upper surface of the second holding unit, and is formed so that the back side is substantially spherical, and can be convexly deformed while holding the first substrate and the second substrate, respectively. Is provided. The control unit causes the first holding unit and the second holding unit to approach each other in a state where the deformation stage is convexly deformed, and then causes the central parts of the first substrate and the second substrate to contact each other, and then the convex deformation of the deformation stage. The first substrate and the second substrate are joined by further approaching the first holding unit and the second holding unit while releasing the.

実施形態の一態様によれば、基板の接合品質を向上させることができる。   According to one aspect of the embodiment, the bonding quality of the substrates can be improved.

図1は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a joining system according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る接合システムの構成を示す模式側面図である。FIG. 2 is a schematic side view illustrating the configuration of the bonding system according to the embodiment. 図3は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。FIG. 3 is a schematic side view of the upper wafer and the lower wafer. 図4は、接合装置の構成を示す模式平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the bonding apparatus. 図5は、接合装置の構成を示す模式側面図である。FIG. 5 is a schematic side view showing the configuration of the bonding apparatus. 図6は、位置調節機構の構成を示す模式側面図である。FIG. 6 is a schematic side view showing the configuration of the position adjusting mechanism. 図7は、反転機構の構成を示す模式平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of the reversing mechanism. 図8は、反転機構の構成を示す模式側面図(その1)である。FIG. 8 is a schematic side view (part 1) illustrating the configuration of the reversing mechanism. 図9は、反転機構の構成を示す模式側面図(その2)である。FIG. 9 is a schematic side view (part 2) illustrating the configuration of the reversing mechanism. 図10は、保持アームおよび保持部材の構成を示す模式側面図である。FIG. 10 is a schematic side view illustrating the configuration of the holding arm and the holding member. 図11は、接合装置の内部構成を示す模式側面図である。FIG. 11 is a schematic side view showing the internal configuration of the bonding apparatus. 図12Aは、下チャックの構成を示す斜視図である。FIG. 12A is a perspective view showing a configuration of the lower chuck. 図12Bは、下チャックの変形説明図である。FIG. 12B is a modified explanatory view of the lower chuck. 図12Cは、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式断面図である。FIG. 12C is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the upper chuck and the lower chuck. 図12Dは、下チャックを上方から視た場合の模式平面図である。FIG. 12D is a schematic plan view when the lower chuck is viewed from above. 図13は、接合システムが実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a part of a processing procedure of processing executed by the joining system. 図14Aは、接合装置の動作説明図(その1)である。FIG. 14A is an operation explanatory diagram (part 1) of the bonding apparatus. 図14Bは、接合装置の動作説明図(その2)である。FIG. 14B is an operation explanatory diagram (No. 2) of the bonding apparatus. 図14Cは、接合装置の動作説明図(その3)である。FIG. 14C is an operation explanatory diagram (part 3) of the bonding apparatus. 図14Dは、接合装置の動作説明図(その4)である。FIG. 14D is an operation explanatory diagram (part 4) of the bonding apparatus. 図14Eは、接合装置の動作説明図(その5)である。FIG. 14E is an operation explanatory diagram (No. 5) of the bonding apparatus. 図14Fは、接合装置の動作説明図(その6)である。FIG. 14F is an operation explanatory diagram (No. 6) of the bonding apparatus. 図14Gは、接合装置の動作説明図(その7)である。FIG. 14G is an explanatory diagram of the operation of the bonding apparatus (part 7). 図14Hは、接合装置の動作説明図(その8)である。FIG. 14H is an explanatory diagram of the operation of the bonding apparatus (No. 8). 図14Iは、接合装置の動作説明図(その9)である。FIG. 14I is an operation explanatory diagram (No. 9) of the bonding apparatus. 図15Aは、変形ステージの変形構造を示す模式断面図である。FIG. 15A is a schematic cross-sectional view showing a deformation structure of a deformation stage. 図15Bは、変形ステージの変形構造を示す模式平面図である。FIG. 15B is a schematic plan view showing a deformation structure of the deformation stage. 図15Cは、変形ステージのZ変位およびX変位の説明図(その1)である。FIG. 15C is an explanatory diagram (part 1) of the Z displacement and the X displacement of the deformation stage. 図15Dは、変形ステージのZ変位およびX変位の説明図(その2)である。FIG. 15D is an explanatory diagram (part 2) of the Z displacement and the X displacement of the deformation stage. 図16Aは、変形ステージのその他の変形構造を示す模式断面図である。FIG. 16A is a schematic cross-sectional view showing another deformation structure of the deformation stage. 図16Bは、変形ステージのその他の変形構造を示す模式平面図である。FIG. 16B is a schematic plan view showing another deformation structure of the deformation stage.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the joining equipment disclosed in the present application in detail. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.

なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きをZ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。   In each drawing referred to below, in order to make the explanation easy to understand, an orthogonal coordinate system in which a vertically upward direction is a positive direction of the Z-axis may be shown.

<1.接合システムの構成>
まず、本実施形態に係る接合システムの構成について、図1〜図3を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る接合システムの構成を示す模式平面図であり、図2は、同模式側面図である。また、図3は、上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。
<1. Structure of joining system>
First, the structure of the joining system which concerns on this embodiment is demonstrated with reference to FIGS. 1-3. FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a joining system according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic side view thereof. FIG. 3 is a schematic side view of the upper wafer and the lower wafer.

図1に示す本実施形態に係る接合システム1は、第1基板W1と第2基板W2とを接合することによって重合ウェハTを形成する(図3参照)。   The bonding system 1 according to this embodiment shown in FIG. 1 forms a superposed wafer T by bonding a first substrate W1 and a second substrate W2 (see FIG. 3).

第1基板W1は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第2基板W2は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第1基板W1と第2基板W2とは、略同径を有する。なお、第2基板W2に電子回路が形成されていてもよい。   The first substrate W1 is a substrate in which a plurality of electronic circuits are formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. The second substrate W2 is, for example, a bare wafer on which no electronic circuit is formed. The first substrate W1 and the second substrate W2 have substantially the same diameter. An electronic circuit may be formed on the second substrate W2.

以下では、第1基板W1を「上ウェハW1」と記載し、第2基板W2を「下ウェハW2」と記載する。   Hereinafter, the first substrate W1 is described as “upper wafer W1,” and the second substrate W2 is described as “lower wafer W2.”

また、以下では、図3に示すように、上ウェハW1の板面のうち、下ウェハW2と接合される側の板面を「接合面W1j」と記載し、接合面W1jとは反対側の板面を「非接合面W1n」と記載する。また、下ウェハW2の板面のうち、上ウェハW1と接合される側の板面を「接合面W2j」と記載し、接合面W2jとは反対側の板面を「非接合面W2n」と記載する。   In the following, as shown in FIG. 3, the plate surface of the upper wafer W1 on the side bonded to the lower wafer W2 is referred to as “bonded surface W1j”, and is opposite to the bonded surface W1j. The plate surface is described as “non-bonding surface W1n”. Of the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface on the side bonded to the upper wafer W1 is described as “bonded surface W2j”, and the plate surface opposite to the bonded surface W2j is referred to as “non-bonded surface W2n”. Describe.

また、図1に示すように、接合システム1は、搬入出ステーション2と、処理ステーション3とを備える。搬入出ステーション2および処理ステーション3は、X軸正方向に沿って、搬入出ステーション2および処理ステーション3の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション2および処理ステーション3は、一体的に接続される。   As shown in FIG. 1, the joining system 1 includes a carry-in / out station 2 and a processing station 3. The loading / unloading station 2 and the processing station 3 are arranged in the order of the loading / unloading station 2 and the processing station 3 along the positive direction of the X axis. Further, the carry-in / out station 2 and the processing station 3 are integrally connected.

搬入出ステーション2は、載置台10と、搬送領域20とを備える。載置台10は、複数の載置板11を備える。各載置板11には、複数枚(たとえば、25枚)の基板を水平状態で収容するカセットC1,C2,C3がそれぞれ載置される。たとえば、カセットC1は上ウェハW1を収容するカセットであり、カセットC2は下ウェハW2を収容するカセットであり、カセットC3は重合ウェハTを収容するカセットである。   The carry-in / out station 2 includes a mounting table 10 and a transfer area 20. The mounting table 10 includes a plurality of mounting plates 11. On each mounting plate 11, cassettes C1, C2, and C3 for storing a plurality of (for example, 25) substrates in a horizontal state are mounted. For example, the cassette C1 is a cassette that accommodates the upper wafer W1, the cassette C2 is a cassette that accommodates the lower wafer W2, and the cassette C3 is a cassette that accommodates the superposed wafer T.

搬送領域20は、載置台10のX軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域20には、Y軸方向に延在する搬送路21と、この搬送路21に沿って移動可能な搬送装置22とが設けられる。搬送装置22は、Y軸方向だけでなく、X軸方向にも移動可能かつZ軸周りに旋回可能であり、載置板11に載置されたカセットC1〜C3と、後述する処理ステーション3の第3処理ブロックG3との間で、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTの搬送を行う。   The conveyance area 20 is arranged adjacent to the X-axis positive direction side of the mounting table 10. In the transport region 20, a transport path 21 extending in the Y-axis direction and a transport device 22 movable along the transport path 21 are provided. The transport device 22 is movable not only in the Y-axis direction but also in the X-axis direction and can be swung around the Z-axis, and cassettes C1 to C3 placed on the placement plate 11 and a processing station 3 described later. The upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapped wafer T are transferred to and from the third processing block G3.

なお、載置板11に載置されるカセットC1〜C3の個数は、図示のものに限定されない。また、載置板11には、カセットC1,C2,C3以外に、不具合が生じた基板を回収するためのカセット等が載置されてもよい。   Note that the number of cassettes C1 to C3 mounted on the mounting plate 11 is not limited to the illustrated one. In addition to the cassettes C1, C2, and C3, the placement plate 11 may be loaded with a cassette or the like for collecting a substrate having a problem.

処理ステーション3には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、たとえば3つの処理ブロックG1,G2,G3が設けられる。たとえば処理ステーション3の正面側(図1のY軸負方向側)には、第1処理ブロックG1が設けられ、処理ステーション3の背面側(図1のY軸正方向側)には、第2処理ブロックG2が設けられる。また、処理ステーション3の搬入出ステーション2側(図1のX軸負方向側)には、第3処理ブロックG3が設けられる。   The processing station 3 is provided with a plurality of processing blocks including various devices, for example, three processing blocks G1, G2, and G3. For example, the first processing block G1 is provided on the front side of the processing station 3 (Y-axis negative direction side in FIG. 1), and the second side is disposed on the back side of the processing station 3 (Y-axis positive direction side in FIG. 1). A processing block G2 is provided. A third processing block G3 is provided on the loading / unloading station 2 side of the processing station 3 (X-axis negative direction side in FIG. 1).

第1処理ブロックG1には、上ウェハW1および下ウェハW2の接合面W1j,W2jを改質する表面改質装置30が配置される。表面改質装置30は、上ウェハW1および下ウェハW2の接合面W1j,W2jにおけるSiO2の結合を切断して単結合のSiOとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面W1j,W2jを改質する。   In the first processing block G1, a surface modification device 30 for modifying the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is disposed. The surface modification device 30 cuts the SiO2 bond at the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to form single-bonded SiO, so that the bonding surfaces W1j, W2j is modified.

なお、表面改質装置30では、たとえば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、かかる酸素イオンが、上ウェハW1および下ウェハW2の接合面W1j,W2jに照射されることにより、接合面W1j,W2jがプラズマ処理されて改質される。   In the surface modification device 30, for example, oxygen gas, which is a processing gas, is excited and turned into plasma and ionized in a reduced pressure atmosphere. The oxygen ions are irradiated onto the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2, whereby the bonding surfaces W1j and W2j are plasma-treated and modified.

第2処理ブロックG2には、表面親水化装置40と、接合装置41とが配置される。表面親水化装置40は、たとえば純水によって上ウェハW1および下ウェハW2の接合面W1j,W2jを親水化するとともに、接合面W1j,W2jを洗浄する。表面親水化装置40では、たとえばスピンチャックに保持された上ウェハW1または下ウェハW2を回転させながら、当該上ウェハW1または下ウェハW2上に純水を供給する。これにより、上ウェハW1または下ウェハW2上に供給された純水が上ウェハW1または下ウェハW2の接合面W1j,W2j上を拡散し、接合面W1j,W2jが親水化される。接合装置41は、上ウェハW1および下ウェハW2を接合する。接合装置41の構成については、後述する。   In the second processing block G2, a surface hydrophilizing device 40 and a joining device 41 are arranged. The surface hydrophilizing device 40 hydrophilizes the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with pure water, for example, and cleans the bonding surfaces W1j and W2j. In the surface hydrophilizing device 40, for example, pure water is supplied onto the upper wafer W1 or the lower wafer W2 while rotating the upper wafer W1 or the lower wafer W2 held by the spin chuck. Thereby, the pure water supplied onto the upper wafer W1 or the lower wafer W2 diffuses on the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 or the lower wafer W2, and the bonding surfaces W1j and W2j are hydrophilized. The bonding apparatus 41 bonds the upper wafer W1 and the lower wafer W2. The configuration of the bonding apparatus 41 will be described later.

第3処理ブロックG3には、図2に示すように、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTのトランジション(TRS)装置50,51が下から順に2段に設けられる。   In the third processing block G3, as shown in FIG. 2, transition (TRS) devices 50 and 51 for the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapped wafer T are provided in two stages in order from the bottom.

また、図1に示すように、第1処理ブロックG1、第2処理ブロックG2および第3処理ブロックG3に囲まれた領域には、搬送領域60が形成される。搬送領域60には、搬送装置61が配置される。搬送装置61は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。かかる搬送装置61は、搬送領域60内を移動し、搬送領域60に隣接する第1処理ブロックG1、第2処理ブロックG2および第3処理ブロックG3内の所定の装置に上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTを搬送する。   Further, as shown in FIG. 1, a transport area 60 is formed in an area surrounded by the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3. A transport device 61 is disposed in the transport area 60. The transfer device 61 has a transfer arm that can move around the vertical direction, the horizontal direction, and the vertical axis, for example. The transfer device 61 moves in the transfer region 60, and transfers the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to predetermined devices in the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3 adjacent to the transfer region 60. And the superposed wafer T is transported.

また、図1に示すように、接合システム1は、制御装置70を備える。制御装置70は、接合システム1の動作を制御する。かかる制御装置70は、たとえばコンピュータであり、図示しない制御部および記憶部を備える。記憶部には、接合処理等の各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部は記憶部に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム1の動作を制御する。   In addition, as illustrated in FIG. 1, the bonding system 1 includes a control device 70. The control device 70 controls the operation of the bonding system 1. The control device 70 is a computer, for example, and includes a control unit and a storage unit (not shown). The storage unit stores a program for controlling various processes such as a bonding process. The control unit controls the operation of the bonding system 1 by reading and executing the program stored in the storage unit.

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置70の記憶部にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク(HD)、フレキシブルディスク(FD)、コンパクトディスク(CD)、マグネットオプティカルディスク(MO)、メモリカードなどがある。   Such a program may be recorded on a computer-readable recording medium and may be installed in the storage unit of the control device 70 from the recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnetic optical disk (MO), and a memory card.

<2.接合装置の構成>
次に、接合装置41の構成について図4〜図11を参照して説明する。図4は、接合装置41の構成を示す模式平面図であり、図5は、同模式側面図である。また、図6は、位置調節機構210の構成を示す模式側面図である。また、図7は、反転機構220の構成を示す模式平面図であり、図8および図9は、同模式側面図(その1)および(その2)である。また、図10は、保持アーム221および保持部材222の構成を示す模式側面図であり、図11は、接合装置41の内部構成を示す模式側面図である。
<2. Structure of joining device>
Next, the structure of the joining apparatus 41 is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the bonding apparatus 41, and FIG. 5 is a schematic side view thereof. FIG. 6 is a schematic side view showing the configuration of the position adjusting mechanism 210. FIG. 7 is a schematic plan view showing the configuration of the reversing mechanism 220, and FIGS. 8 and 9 are schematic side views (No. 1) and (No. 2). FIG. 10 is a schematic side view showing the configuration of the holding arm 221 and the holding member 222, and FIG. 11 is a schematic side view showing the internal configuration of the joining device 41.

図4に示すように、接合装置41は、内部を密閉可能な処理容器190を有する。処理容器190の搬送領域60側の側面には、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTの搬入出口191が形成され、当該搬入出口191には開閉シャッタ192が設けられる。   As shown in FIG. 4, the joining apparatus 41 includes a processing container 190 that can seal the inside. A loading / unloading port 191 for the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapped wafer T is formed on the side surface of the processing container 190 on the transfer area 60 side, and an opening / closing shutter 192 is provided at the loading / unloading port 191.

処理容器190の内部は、内壁193によって搬送領域T1と処理領域T2に区画される。上述した搬入出口191は、搬送領域T1における処理容器190の側面に形成される。また、内壁193にも、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTの搬入出口194が形成される。   The inside of the processing container 190 is divided into a transport area T1 and a processing area T2 by an inner wall 193. The loading / unloading port 191 described above is formed on the side surface of the processing container 190 in the transfer region T1. In addition, a carry-in / out port 194 for the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapped wafer T is also formed on the inner wall 193.

搬送領域T1のY軸負方向側には、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTを一時的に載置するためのトランジション200が設けられる。トランジション200は、たとえば2段に形成され、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTのいずれか2つを同時に載置することができる。   A transition 200 for temporarily placing the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the superposed wafer T is provided on the negative side of the transfer region T1 in the Y axis direction. The transition 200 is formed, for example, in two stages, and any two of the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the superposed wafer T can be placed simultaneously.

搬送領域T1には、搬送機構201が設けられる。搬送機構201は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。そして、搬送機構201は、搬送領域T1内、または搬送領域T1と処理領域T2との間で上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTを搬送する。   A transport mechanism 201 is provided in the transport region T1. The transport mechanism 201 has, for example, a transport arm that can move around the vertical direction, the horizontal direction, and the vertical axis. Then, the transport mechanism 201 transports the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the overlapped wafer T within the transport region T1 or between the transport region T1 and the processing region T2.

搬送領域T1のY軸正方向側には、上ウェハW1および下ウェハW2の水平方向の向きを調節する位置調節機構210が設けられる。位置調節機構210は、図6に示すように基台211と、上ウェハW1および下ウェハW2を吸着保持して回転させる保持部212と、上ウェハW1および下ウェハW2のノッチ部の位置を検出する検出部213とを有する。   A position adjustment mechanism 210 that adjusts the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is provided on the Y axis positive direction side of the transfer region T1. As shown in FIG. 6, the position adjustment mechanism 210 detects the positions of the base 211, the holding unit 212 that holds and rotates the upper wafer W1 and the lower wafer W2, and the notch portions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. And a detecting unit 213 for performing

かかる位置調節機構210では、保持部212に吸着保持された上ウェハW1および下ウェハW2を回転させながら検出部213で上ウェハW1および下ウェハW2のノッチ部の位置を検出することで、当該ノッチ部の位置を調節して上ウェハW1および下ウェハW2の水平方向の向きを調節する。   In the position adjustment mechanism 210, the position of the notch portions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is detected by the detection unit 213 while rotating the upper wafer W1 and the lower wafer W2 held by the holding unit 212. The horizontal direction of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is adjusted by adjusting the position of the portion.

また、搬送領域T1には、上ウェハW1の表裏面を反転させる反転機構220が設けられる。反転機構220は、図7〜図10に示すように上ウェハW1を保持する保持アーム221を有する。   In addition, a reversing mechanism 220 that reverses the front and back surfaces of the upper wafer W1 is provided in the transfer region T1. The reversing mechanism 220 has a holding arm 221 that holds the upper wafer W1 as shown in FIGS.

保持アーム221は、水平方向に延在する。また保持アーム221には、上ウェハW1を保持する保持部材222がたとえば4箇所に設けられる。保持部材222は、図10に示すように保持アーム221に対して水平方向に移動可能に構成されている。また保持部材222の側面には、上ウェハW1の外周部を保持するための切り欠き223が形成される。これら保持部材222は、上ウェハW1を挟み込んで保持することができる。   The holding arm 221 extends in the horizontal direction. The holding arm 221 is provided with holding members 222 for holding the upper wafer W1, for example, at four locations. As shown in FIG. 10, the holding member 222 is configured to be movable in the horizontal direction with respect to the holding arm 221. A cutout 223 for holding the outer peripheral portion of the upper wafer W1 is formed on the side surface of the holding member 222. These holding members 222 can sandwich and hold the upper wafer W1.

保持アーム221は、図7〜図9に示すように、たとえばモータなどを備えた第1駆動部224に支持される。保持アーム221は、この第1駆動部224によって、水平軸周りに回動自在である。また保持アーム221は、第1駆動部224を中心に回動自在であると共に、水平方向に移動自在である。   As shown in FIGS. 7 to 9, the holding arm 221 is supported by a first drive unit 224 provided with, for example, a motor. The holding arm 221 can be rotated around the horizontal axis by the first driving unit 224. The holding arm 221 is rotatable about the first driving unit 224 and is movable in the horizontal direction.

第1駆動部224の下方には、たとえばモータなどを備えた第2駆動部225が設けられる。第1駆動部224は、この第2駆動部225によって、鉛直方向に延在する支持柱226に沿って鉛直方向に移動可能である。   Below the first drive unit 224, a second drive unit 225 including, for example, a motor is provided. The first drive unit 224 is movable in the vertical direction along the support pillar 226 extending in the vertical direction by the second drive unit 225.

このように、保持部材222に保持された上ウェハW1は、第1駆動部224と第2駆動部225によって、水平軸周りに回動することができるとともに鉛直方向および水平方向に移動することができる。また、保持部材222に保持された上ウェハW1は、第1駆動部224を中心に回動して、位置調節機構210から後述する上チャック230との間を移動することができる。   Thus, the upper wafer W1 held by the holding member 222 can be rotated around the horizontal axis by the first drive unit 224 and the second drive unit 225 and can move in the vertical direction and the horizontal direction. it can. Further, the upper wafer W <b> 1 held by the holding member 222 can rotate around the first driving unit 224 and move from the position adjusting mechanism 210 to the upper chuck 230 described later.

また、図5に示すように、処理領域T2には、上チャック230と下チャック231とが設けられる。上チャック230は、上ウェハW1を上方から吸着保持する。また、下チャック231は、上チャック230の下方に設けられ、下ウェハW2を下方から吸着保持する。   Further, as shown in FIG. 5, an upper chuck 230 and a lower chuck 231 are provided in the processing region T2. The upper chuck 230 sucks and holds the upper wafer W1 from above. The lower chuck 231 is provided below the upper chuck 230 and sucks and holds the lower wafer W2 from below.

また、上チャック230および下チャック231は、破線で示すように、それぞれ上ウェハW1および下ウェハW2を吸着保持した状態で、保持面を凸変形させることができる。すなわち、上ウェハW1および下ウェハW2も保持面上で、保持面の凸変形に応じて変形することとなる。以下、かかる保持面を「変形ステージ」と記載する。変形ステージの具体的な構成については、図12A以降を参照して後述する。   Further, as indicated by broken lines, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 can be convexly deformed while holding the upper wafer W1 and the lower wafer W2, respectively. That is, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are also deformed on the holding surface according to the convex deformation of the holding surface. Hereinafter, such a holding surface is referred to as a “deformation stage”. A specific configuration of the deformation stage will be described later with reference to FIG.

上チャック230は、図5に示すように、処理容器190の天井面に設けられた支持部材280に支持される。支持部材280には、下チャック231に保持された下ウェハW2の接合面W2jを撮像する上部撮像部281(図11参照)が設けられる。上部撮像部281は、上チャック230に隣接して設けられる。   As shown in FIG. 5, the upper chuck 230 is supported by a support member 280 provided on the ceiling surface of the processing container 190. The support member 280 is provided with an upper imaging unit 281 (see FIG. 11) that images the bonding surface W2j of the lower wafer W2 held by the lower chuck 231. The upper imaging unit 281 is provided adjacent to the upper chuck 230.

また、図4、図5および図11に示すように、下チャック231は、当該下チャック231の下方に設けられた第1下チャック移動部290に支持される。第1下チャック移動部290は、後述するように下チャック231を水平方向(Y軸方向)に移動させる。また、第1下チャック移動部290は、下チャック231を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。   Further, as shown in FIGS. 4, 5, and 11, the lower chuck 231 is supported by a first lower chuck moving unit 290 provided below the lower chuck 231. The first lower chuck moving unit 290 moves the lower chuck 231 in the horizontal direction (Y-axis direction) as will be described later. The first lower chuck moving unit 290 is configured to be able to move the lower chuck 231 in the vertical direction and to rotate about the vertical axis.

第1下チャック移動部290には、上チャック230に保持された上ウェハW1の接合面W1jを撮像する下部撮像部291が設けられている。下部撮像部291は、下チャック231に隣接して設けられる。   The first lower chuck moving unit 290 is provided with a lower imaging unit 291 that images the bonding surface W1j of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230. The lower imaging unit 291 is provided adjacent to the lower chuck 231.

また、図4、図5および図11に示すように、第1下チャック移動部290は、当該第1下チャック移動部290の下面側に設けられ、水平方向(Y軸方向)に延伸する一対のレール295に取り付けられる。第1下チャック移動部290は、レール295に沿って移動自在に構成される。   As shown in FIGS. 4, 5, and 11, the first lower chuck moving unit 290 is provided on the lower surface side of the first lower chuck moving unit 290 and extends in the horizontal direction (Y-axis direction). Are attached to the rail 295. The first lower chuck moving part 290 is configured to be movable along the rail 295.

一対のレール295は、第2下チャック移動部296に設けられる。第2下チャック移動部296は、当該第2下チャック移動部296の下面側に設けられ、水平方向(X軸方向)に延伸する一対のレール297に取り付けられる。そして、第2下チャック移動部296は、レール297に沿って移動自在に、すなわち下チャック231を水平方向(X軸方向)に移動させるように構成される。なお、一対のレール297は、処理容器190の底面に設けられた載置台298上に設けられる。   The pair of rails 295 are provided on the second lower chuck moving unit 296. The second lower chuck moving unit 296 is provided on the lower surface side of the second lower chuck moving unit 296 and attached to a pair of rails 297 extending in the horizontal direction (X-axis direction). The second lower chuck moving unit 296 is configured to be movable along the rail 297, that is, to move the lower chuck 231 in the horizontal direction (X-axis direction). The pair of rails 297 is provided on a mounting table 298 provided on the bottom surface of the processing container 190.

次に、上チャック230と下チャック231の構成について図12A〜図12Dを参照して説明する。なお、既に述べたように、本実施形態では、上チャック230および下チャック231はともに、凸変形が可能な保持面である変形ステージを有する。かかる凸変形においては、上チャック230および下チャック231は互いに同じ挙動を示すことが好ましいため、本実施形態では、上チャック230および下チャック231を、配置される向きが天地逆である点を除いて同様の構成としている。   Next, the configuration of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 will be described with reference to FIGS. 12A to 12D. As already described, in the present embodiment, both the upper chuck 230 and the lower chuck 231 have a deformation stage that is a holding surface capable of convex deformation. In such a convex deformation, it is preferable that the upper chuck 230 and the lower chuck 231 behave in the same manner. Therefore, in the present embodiment, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are arranged so that their orientations are upside down. The configuration is the same.

このため、図12A〜図12Dでは、主に下チャック231側の各構成要素を例示した。ただし、図12A〜図12Dには、対応する上チャック230側の各構成要素の符号も括弧付きで示している。   For this reason, in FIGS. 12A to 12D, the components on the lower chuck 231 side are mainly exemplified. However, in FIGS. 12A to 12D, the reference numerals of the corresponding components on the upper chuck 230 side are also shown in parentheses.

図12Aは、下チャック231の構成を示す斜視図である。また、図12Bは、下チャック231の変形説明図である。また、図12Cは、上チャック230および下チャック231の構成を示す模式断面図である。図12Dは、下チャック231を上方から視た場合の模式平面図である。   FIG. 12A is a perspective view showing the configuration of the lower chuck 231. FIG. 12B is a modified explanatory view of the lower chuck 231. FIG. 12C is a schematic cross-sectional view showing configurations of the upper chuck 230 and the lower chuck 231. FIG. 12D is a schematic plan view when the lower chuck 231 is viewed from above.

図12Aおよび図12Bに示すように、下チャック231は、変形ステージ231aと、固定リング231bと、ベース部231cとを備える。変形ステージ231aは、平面視において略円状を有するように、かつ、変形していない非変形状態においては下ウェハW2を保持する表面側が平板状となるように形成される。   As shown in FIGS. 12A and 12B, the lower chuck 231 includes a deformation stage 231a, a fixing ring 231b, and a base portion 231c. The deformation stage 231a is formed so as to have a substantially circular shape in plan view, and in a non-deformed state where the deformation stage 231a is not deformed, the surface side holding the lower wafer W2 is formed in a flat plate shape.

変形ステージ231aの周縁部は、略環状に形成された固定リング231bによって、ベース部231cに対し固定される。ベース部231cは、上述の第1下チャック移動部290(図4等参照)に対し固定される。   The peripheral portion of the deformation stage 231a is fixed to the base portion 231c by a fixing ring 231b formed in a substantially annular shape. The base portion 231c is fixed to the first lower chuck moving portion 290 (see FIG. 4 and the like).

また、変形ステージ231aは、凸変形が可能に設けられている(図12Bの矢印1201参照)。なお、ここに言う「凸変形」とは、変形ステージ231aの中央部が周縁部よりも高い位置へ変位するように変形することを指し、図12Bに示すように、変形ステージ231aの周縁部から中央部にかけて膨らんで、変形ステージ231aが略球面状の一部となる場合を含むものとする。   Moreover, the deformation | transformation stage 231a is provided so that convex deformation | transformation is possible (refer the arrow 1201 of FIG. 12B). The term “convex deformation” as used herein refers to deformation so that the central portion of the deformation stage 231a is displaced to a position higher than the peripheral portion, and as shown in FIG. 12B, from the peripheral portion of the deformation stage 231a. It includes a case where the deformation stage 231a becomes a part of a substantially spherical shape by swelling toward the center.

なお、変形ステージ231aを凸変形させる構造については限定されるものではなく、たとえばエア圧を利用するものであってもよいし、ピエゾアクチュエータ等を利用するものであってもよい。ここでは、変形ステージ231aは、制御装置70による制御に基づいて凸変形するまでに説明を留め、より具体的な構造については、図15A〜図16Bを用いて後述する。   The structure for convexly deforming the deformation stage 231a is not limited. For example, an air pressure may be used, or a piezoelectric actuator or the like may be used. Here, the deformation stage 231a will not be described until it is convexly deformed based on the control by the control device 70, and a more specific structure will be described later with reference to FIGS. 15A to 16B.

また、図12Cに示すように、下チャック231の変形ステージ231aは、複数、たとえば3つの領域231aa,231ab,231acに区画される。これら領域231aa,231ab,231acは、図12Dに示すように、下チャック231の中央部から周縁部(外周部)に向けてこの順で設けられる。領域231aaは平面視において円形状を有し、領域231ab,231acは平面視において環状形状を有する。   As shown in FIG. 12C, the deformation stage 231a of the lower chuck 231 is partitioned into a plurality of, for example, three regions 231aa, 231ab, and 231ac. These regions 231aa, 231ab, and 231ac are provided in this order from the central portion of the lower chuck 231 toward the peripheral portion (outer peripheral portion), as shown in FIG. 12D. The region 231aa has a circular shape in plan view, and the regions 231ab and 231ac have an annular shape in plan view.

各領域231aa,231ab,231acには、図12Cに示すように下ウェハW2を吸着保持するための吸引管260a,260b,260cがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管260a,260b,260cには、異なる真空ポンプ261a,261b,261cがそれぞれ接続される。このように、下チャック231は、各領域231aa,231ab,231acごとに上ウェハW1の真空引きを設定可能に構成されている。   As shown in FIG. 12C, suction tubes 260a, 260b, and 260c for attracting and holding the lower wafer W2 are independently provided in each of the regions 231aa, 231ab, and 231ac. Different vacuum pumps 261a, 261b, 261c are connected to the suction tubes 260a, 260b, 260c, respectively. Thus, the lower chuck 231 is configured to be able to set the evacuation of the upper wafer W1 for each of the regions 231aa, 231ab, and 231ac.

なお、図12Dには、領域231aaに吸引管260aの吸引口が、領域231abに吸引管260bの吸引口が、領域231acに吸引管260cの吸引口が、それぞれ2個ずつ1直線に並べて配置されている例を示しているが、各吸引口の個数や配置位置等を限定するものではない。   12D, the suction port of the suction tube 260a is arranged in the region 231aa, the suction port of the suction tube 260b is arranged in the region 231ab, and two suction ports of the suction tube 260c are arranged in a straight line in the region 231ac. However, it does not limit the number or arrangement position of each suction port.

また、上チャック230側の領域230aa,230ab,230ac、吸引管240a,240b,240c、真空ポンプ241a,241b,241cはそれぞれ、下チャック231側の領域231aa,231ab,231ac、吸引管260a,260b,260c、真空ポンプ261a,261b,261cに対応する。   The upper chuck 230 side regions 230aa, 230ab, 230ac, the suction tubes 240a, 240b, 240c, and the vacuum pumps 241a, 241b, 241c are the lower chuck 231 side regions 231aa, 231ab, 231ac, the suction tubes 260a, 260b, 260c corresponds to the vacuum pumps 261a, 261b, 261c.

<3.接合システムの表面改質装置、表面親水化装置、接合装置の具体的動作>
次に、以上のように構成された表面改質装置30、表面親水化装置40、接合装置41の具体的な動作について、図13〜図14Iを参照して説明する。
<3. Specific operation of surface modification device, surface hydrophilization device, and bonding device of bonding system>
Next, specific operations of the surface modification device 30, the surface hydrophilization device 40, and the bonding device 41 configured as described above will be described with reference to FIGS. 13 to 14I.

図13は、接合システム1が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。また、図14A〜図14Iは、接合装置41の動作説明図(その1)〜(その9)である。なお、図13に示す各種の処理は、制御装置70による制御に基づいて実行される。   FIG. 13 is a flowchart illustrating a part of a processing procedure of processing executed by the joining system 1. 14A to 14I are operation explanatory views (No. 1) to (No. 9) of the bonding apparatus 41. FIG. Various processes shown in FIG. 13 are executed based on control by the control device 70.

まず、複数枚の上ウェハW1を収容したカセットC1、複数枚の下ウェハW2を収容したカセットC2、および空のカセットC3が、搬入出ステーション2の所定の載置板11に載置される。その後、搬送装置22によりカセットC1内の上ウェハW1が取り出され、処理ステーション3の第3処理ブロックG3のトランジション装置50に搬送される。   First, a cassette C1 containing a plurality of upper wafers W1, a cassette C2 containing a plurality of lower wafers W2, and an empty cassette C3 are placed on a predetermined placement plate 11 of the carry-in / out station 2. Thereafter, the upper wafer W1 in the cassette C1 is taken out by the transfer device 22 and transferred to the transition device 50 of the third processing block G3 of the processing station 3.

次に、上ウェハW1は、搬送装置61によって第1処理ブロックG1の表面改質装置30に搬送される。表面改質装置30では、所定の減圧雰囲気下において、処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。この酸素イオンが上ウェハW1の接合面W1jに照射されて、当該接合面W1jがプラズマ処理される。これにより、上ウェハW1の接合面W1jが改質される(ステップS101)。   Next, the upper wafer W1 is transferred by the transfer device 61 to the surface modification device 30 of the first processing block G1. In the surface reforming apparatus 30, oxygen gas, which is a processing gas, is excited and turned into plasma and ionized under a predetermined reduced-pressure atmosphere. The oxygen ion is irradiated onto the bonding surface W1j of the upper wafer W1, and the bonding surface W1j is subjected to plasma processing. Thereby, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is modified (step S101).

次に、上ウェハW1は、搬送装置61によって第2処理ブロックG2の表面親水化装置40に搬送される。表面親水化装置40では、スピンチャックに保持された上ウェハW1を回転させながら、当該上ウェハW1上に純水を供給する。そうすると、供給された純水は上ウェハW1の接合面W1j上を拡散し、表面改質装置30において改質された上ウェハW1の接合面W1jに水酸基(シラノール基)が付着して当該接合面W1jが親水化される。また、当該純水によって、上ウェハW1の接合面W1jが洗浄される(ステップS102)。   Next, the upper wafer W1 is transferred by the transfer device 61 to the surface hydrophilizing device 40 of the second processing block G2. In the surface hydrophilizing device 40, pure water is supplied onto the upper wafer W1 while rotating the upper wafer W1 held by the spin chuck. Then, the supplied pure water diffuses on the bonding surface W1j of the upper wafer W1, and a hydroxyl group (silanol group) adheres to the bonding surface W1j of the upper wafer W1 modified by the surface modifying device 30. W1j is hydrophilized. Further, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is cleaned with the pure water (step S102).

次に、上ウェハW1は、搬送装置61によって第2処理ブロックG2の接合装置41に搬送される。接合装置41に搬入された上ウェハW1は、トランジション200を介して搬送機構201により位置調節機構210に搬送される。そして位置調節機構210によって、上ウェハW1の水平方向の向きが調節される(ステップS103)。   Next, the upper wafer W1 is transferred by the transfer device 61 to the bonding device 41 of the second processing block G2. The upper wafer W <b> 1 carried into the bonding apparatus 41 is transferred to the position adjustment mechanism 210 by the transfer mechanism 201 through the transition 200. Then, the horizontal adjustment of the upper wafer W1 is adjusted by the position adjustment mechanism 210 (step S103).

その後、位置調節機構210から反転機構220の保持アーム221に上ウェハW1が受け渡される。続いて搬送領域T1において、保持アーム221を反転させることにより、上ウェハW1の表裏面が反転される(ステップS104)。すなわち、上ウェハW1の接合面W1jが下方に向けられる。   Thereafter, the upper wafer W <b> 1 is delivered from the position adjustment mechanism 210 to the holding arm 221 of the reversing mechanism 220. Subsequently, in the transfer area T1, the front and back surfaces of the upper wafer W1 are reversed by reversing the holding arm 221 (step S104). That is, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is directed downward.

その後、反転機構220の保持アーム221が、第1駆動部224を中心に回動して上チャック230の下方に移動する。そして、反転機構220から上チャック230に上ウェハW1が受け渡される。上ウェハW1は、上チャック230にその非接合面W1nが吸着保持される(ステップS105)。   Thereafter, the holding arm 221 of the reversing mechanism 220 rotates around the first driving unit 224 and moves below the upper chuck 230. Then, the upper wafer W 1 is delivered from the reversing mechanism 220 to the upper chuck 230. The non-bonding surface W1n of the upper wafer W1 is sucked and held on the upper chuck 230 (step S105).

このとき、すべての真空ポンプ241a,241b,241cを作動させ、上チャック230のすべての領域230aa,230ab,230acにおいて、上ウェハW1を真空引きしている。上ウェハW1は、後述する下ウェハW2が接合装置41に搬送されるまで上チャック230で待機する。   At this time, all the vacuum pumps 241a, 241b, 241c are operated, and the upper wafer W1 is evacuated in all the regions 230aa, 230ab, 230ac of the upper chuck 230. The upper wafer W1 waits at the upper chuck 230 until a later-described lower wafer W2 is transferred to the bonding apparatus 41.

上ウェハW1に上述したステップS101〜S105の処理が行われている間、下ウェハW2の処理が行われる。まず、搬送装置22によりカセットC2内の下ウェハW2が取り出され、処理ステーション3のトランジション装置50に搬送される。   While the processes of steps S101 to S105 described above are performed on the upper wafer W1, the process of the lower wafer W2 is performed. First, the lower wafer W2 in the cassette C2 is taken out by the transfer device 22 and transferred to the transition device 50 of the processing station 3.

次に、下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置30に搬送され、下ウェハW2の接合面W2jが改質される(ステップS106)。なお、ステップS106における下ウェハW2の接合面W2jの改質は、上述したステップS101と同様である。   Next, the lower wafer W2 is transferred to the surface modification device 30 by the transfer device 61, and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is modified (step S106). The modification of the bonding surface W2j of the lower wafer W2 in step S106 is the same as that in step S101 described above.

その後、下ウェハW2は、搬送装置61によって表面親水化装置40に搬送され、下ウェハW2の接合面W2jが親水化されるとともに当該接合面W2jが洗浄される(ステップS107)。なお、ステップS107における下ウェハW2の接合面W2jの親水化および洗浄は、上述したステップS102と同様である。   Thereafter, the lower wafer W2 is transferred to the surface hydrophilizing device 40 by the transfer device 61, and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is hydrophilized and the bonding surface W2j is cleaned (step S107). Note that the hydrophilization and cleaning of the bonding surface W2j of the lower wafer W2 in step S107 are the same as in step S102 described above.

その後、下ウェハW2は、搬送装置61によって接合装置41に搬送される。接合装置41に搬入された下ウェハW2は、トランジション200を介して搬送機構201により位置調節機構210に搬送される。そして位置調節機構210によって、下ウェハW2の水平方向の向きが調節される(ステップS108)。   Thereafter, the lower wafer W <b> 2 is transferred to the bonding apparatus 41 by the transfer device 61. The lower wafer W <b> 2 carried into the bonding apparatus 41 is transferred to the position adjustment mechanism 210 by the transfer mechanism 201 through the transition 200. Then, the horizontal adjustment of the lower wafer W2 is adjusted by the position adjustment mechanism 210 (step S108).

その後、下ウェハW2は、搬送機構201によって下チャック231に搬送され、下チャック231に吸着保持される(ステップS109)。このとき、すべての真空ポンプ261a,261b,261cを作動させ、下チャック231のすべての領域231aa,231ab,231acにおいて、下ウェハW2を真空引きしている。そして、下ウェハW2の接合面W2jが上方を向くように、当該下ウェハW2の非接合面W2nが下チャック231に吸着保持される。   Thereafter, the lower wafer W2 is transferred to the lower chuck 231 by the transfer mechanism 201, and is sucked and held by the lower chuck 231 (step S109). At this time, all the vacuum pumps 261a, 261b, 261c are operated, and the lower wafer W2 is evacuated in all the regions 231aa, 231ab, 231ac of the lower chuck 231. Then, the non-bonding surface W2n of the lower wafer W2 is attracted and held by the lower chuck 231 so that the bonding surface W2j of the lower wafer W2 faces upward.

次に、上チャック230に保持された上ウェハW1と下チャック231に保持された下ウェハW2との水平方向の位置調節が行われる(ステップS110)。   Next, horizontal position adjustment of the upper wafer W1 held by the upper chuck 230 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 is performed (step S110).

なお、位置調節に先立っては、図14Aに示すように、上ウェハW1の接合面W1jには予め定められた複数、たとえば3点の基準点A1〜A3が設定され、同様に下ウェハW2の接合面W2jには予め定められた複数、たとえば3点の基準点B1〜B3が設定される。これら基準点A1〜A3,B1〜B3としては、たとえば上ウェハW1および下ウェハW2上に形成された所定のパターンがそれぞれ用いられる。なお、基準点の数は任意に設定可能である。   Prior to the position adjustment, as shown in FIG. 14A, a plurality of predetermined reference points A1 to A3, for example, three reference points A1 to A3 are set on the bonding surface W1j of the upper wafer W1. A plurality of predetermined points, for example, three reference points B1 to B3, are set on the joint surface W2j. As these reference points A1 to A3 and B1 to B3, for example, predetermined patterns formed on the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are used, respectively. The number of reference points can be arbitrarily set.

まず、図14Aに示すように、上部撮像部281および下部撮像部291の水平方向位置の調節を行う。具体的には、下部撮像部291が上部撮像部281の略下方に位置するように、第1下チャック移動部290と第2下チャック移動部296によって下チャック231を水平方向に移動させる。そして、上部撮像部281と下部撮像部291とで共通のターゲットXを確認し、上部撮像部281と下部撮像部291の水平方向位置が一致するように、下部撮像部291の水平方向位置が微調節される。   First, as shown in FIG. 14A, the horizontal positions of the upper imaging unit 281 and the lower imaging unit 291 are adjusted. Specifically, the lower chuck 231 is moved in the horizontal direction by the first lower chuck moving unit 290 and the second lower chuck moving unit 296 so that the lower imaging unit 291 is positioned substantially below the upper imaging unit 281. Then, the target X common to the upper imaging unit 281 and the lower imaging unit 291 is confirmed, and the horizontal position of the lower imaging unit 291 is fine so that the horizontal positions of the upper imaging unit 281 and the lower imaging unit 291 match. Adjusted.

次に、図14Bに示すように、第1下チャック移動部290によって下チャック231を鉛直上向きに移動させた後、上チャック230と下チャック231の水平方向位置の調節を行う。   Next, as shown in FIG. 14B, after the lower chuck 231 is moved vertically upward by the first lower chuck moving unit 290, the horizontal position of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 is adjusted.

具体的には、第1下チャック移動部290と第2下チャック移動部296によって下チャック231を水平方向に移動させながら、上部撮像部281を用いて下ウェハW2の接合面W2jの基準点B1〜B3を順次撮像する。同時に、下チャック231を水平方向に移動させながら、下部撮像部291を用いて上ウェハW1の接合面W1jの基準点A1〜A3を順次撮像する。なお、図14Bは上部撮像部281によって下ウェハW2の基準点B1を撮像するとともに、下部撮像部291によって上ウェハW1の基準点A1を撮像する様子を示している。   Specifically, the reference point B1 of the bonding surface W2j of the lower wafer W2 using the upper imaging unit 281 while moving the lower chuck 231 in the horizontal direction by the first lower chuck moving unit 290 and the second lower chuck moving unit 296. To B3 are sequentially imaged. At the same time, while moving the lower chuck 231 in the horizontal direction, the lower imaging unit 291 is used to sequentially image the reference points A1 to A3 of the bonding surface W1j of the upper wafer W1. 14B shows a state in which the upper imaging unit 281 images the reference point B1 of the lower wafer W2, and the lower imaging unit 291 images the reference point A1 of the upper wafer W1.

撮像された画像データは、制御装置70に出力される。制御装置70では、上部撮像部281で撮像された画像データと下部撮像部291で撮像された画像データとに基づいて、上ウェハW1の基準点A1〜A3と下ウェハW2の基準点B1〜B3とがそれぞれ合致するように、第1下チャック移動部290と第2下チャック移動部296によって下チャック231の水平方向位置を調節させる。こうして上チャック230と下チャック231の水平方向位置が調節され、上ウェハW1と下ウェハW2の水平方向位置が調節される。   The captured image data is output to the control device 70. In the control device 70, based on the image data picked up by the upper image pickup unit 281 and the image data picked up by the lower image pickup unit 291, the reference points A1 to A3 of the upper wafer W1 and the reference points B1 to B3 of the lower wafer W2 The horizontal position of the lower chuck 231 is adjusted by the first lower chuck moving unit 290 and the second lower chuck moving unit 296 so that the two match each other. Thus, the horizontal positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are adjusted, and the horizontal positions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are adjusted.

図14Cは、上述したステップS110までの処理が終わった後の上チャック230、上ウェハW1、下チャック231および下ウェハW2の様子を示している。図14Cに示すように、上ウェハW1は、上チャック230のすべての領域230aa,230ab,230acにおいて真空引きされて保持され、下ウェハW2も下チャック231のすべての領域231aa,231ab,231acにおいて真空引きされて保持されている。   FIG. 14C shows the state of the upper chuck 230, the upper wafer W1, the lower chuck 231 and the lower wafer W2 after the processing up to step S110 is completed. As shown in FIG. 14C, the upper wafer W1 is evacuated and held in all the regions 230aa, 230ab, 230ac of the upper chuck 230, and the lower wafer W2 is also vacuumed in all the regions 231aa, 231ab, 231ac of the lower chuck 231. Pulled and held.

次に、図14Dに示すように、上ウェハW1および下ウェハW2がともに真空引きされて保持された状態で、上チャック230および下チャック231それぞれの変形ステージ230a,231aを凸変形させる(図中の矢印1401参照,ステップS111)。これにより、上ウェハW1および下ウェハW2は互いに反り、中心部Cが最も近づき、周縁部Eが最も離れた状態で対向することとなる。   Next, as shown in FIG. 14D, the deformation stages 230a and 231a of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are convexly deformed in a state where both the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are evacuated and held (in the drawing). Arrow 1401, see step S111). As a result, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 warp each other, with the central portion C approaching most and the peripheral portion E facing away from each other.

次に、図14Eに示すように、第1下チャック移動部290によって下チャック231を鉛直上向きに移動させて、上チャック230と下チャック231の鉛直方向位置の調節を行い、当該上チャック230に保持された上ウェハW1と下チャック231に保持された下ウェハW2との鉛直方向位置の調節を行う(ステップS112)。なお、かかる調節は以降、上ウェハW1と下ウェハW2を接合させる過程で適宜行われる。   Next, as shown in FIG. 14E, the lower chuck 231 is moved vertically upward by the first lower chuck moving unit 290 to adjust the vertical position of the upper chuck 230 and the lower chuck 231, and the upper chuck 230 is moved to the upper chuck 230. The vertical position between the held upper wafer W1 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 is adjusted (step S112). This adjustment is appropriately performed in the process of bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 thereafter.

次に、上ウェハW1と下ウェハW2の接合処理が行われる。具体的には、図14Fに示すように、互いに変形ステージ230a,231aを凸変形させて反らせた上ウェハW1と下ウェハW2を接近させるべく第1下チャック移動部290により下チャック231を鉛直上向きに移動させる(図中の矢印1402参照)。そして、上ウェハW1と下ウェハW2の中心部C同士を接触させる(ステップS113)。   Next, bonding processing of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is performed. Specifically, as shown in FIG. 14F, the first lower chuck moving unit 290 causes the lower chuck 231 to be vertically upward so as to bring the upper wafer W1 and the lower wafer W2 that have been deformed and warped by deforming the deformation stages 230a and 231a toward each other. (See arrow 1402 in the figure). Then, the central portions C of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are brought into contact with each other (step S113).

そして、上ウェハW1と下ウェハW2の中心部C同士が接触したならば、図14Gに示すように、変形ステージ230a,231aの凸形状が徐々に平板状へ戻るように、変形ステージ230a,231aの凸変形を徐々に解除する(図中の矢印1403参照,ステップS114)。また、このとき、上ウェハW1と下ウェハW2の接触部分が中心部Cから周縁部Eの方へ徐々に拡がるように、第1下チャック移動部290により下チャック231を鉛直上向きに移動させる(図中の矢印1404参照,ステップS114)。   Then, if the central portions C of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are in contact with each other, as shown in FIG. 14G, the deformation stages 230a and 231a so that the convex shapes of the deformation stages 230a and 231a gradually return to a flat plate shape. Is gradually released (see arrow 1403 in the figure, step S114). At this time, the lower chuck 231 is moved vertically upward by the first lower chuck moving portion 290 so that the contact portion between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 gradually expands from the central portion C toward the peripheral portion E (see FIG. See arrow 1404 in the figure, step S114).

これにより、上ウェハW1と下ウェハW2とが徐々に接合されてゆく。すなわち、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jはそれぞれステップS101,S106において改質されているため、まず、接合面W1j,W2j間にファンデルワールス力(分子間力)が生じ、当該接合面W1j,W2j同士が接合される。   Thereby, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are gradually joined. That is, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been modified in steps S101 and S106, first, Van der Waals force (intermolecular force) is generated between the bonding surfaces W1j and W2j. As a result, the joint surfaces W1j and W2j are joined together.

さらに、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jはそれぞれステップS102,S107において親水化されているため、接合面W1j,W2j間の親水基が水素結合し、接合面W1j,W2j同士が強固に接合される。かかる接合面W1j,W2j間のファンデルワールス力と水素結合による接合は、下チャック231が上チャック230へ接近するに連れて、中心部Cから周縁部Eに向けて順次拡がることとなる。   Further, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are hydrophilized in steps S102 and S107, respectively, the hydrophilic groups between the bonding surfaces W1j and W2j are hydrogen-bonded, and the bonding surfaces W1j and W2j. They are firmly joined together. The joining by the van der Waals force and the hydrogen bond between the joining surfaces W1j and W2j gradually expands from the central portion C toward the peripheral portion E as the lower chuck 231 approaches the upper chuck 230.

なお、ステップS114における変形ステージ230a,231aの凸変形の解除、および、下チャック231の鉛直上向きへの移動は、一定速で行われるだけでなく、たとえば下チャック231が上チャック230へ近づき、上ウェハW1と下ウェハW2の接触部分が拡がるに連れて、低速となるように行われてもよい。これにより、接合後の上ウェハW1と下ウェハW2の周縁部E付近に気泡が生じるのを抑制することができる。   Note that the release of the convex deformation of the deformation stages 230a and 231a and the upward movement of the lower chuck 231 in step S114 are not only performed at a constant speed, but for example, the lower chuck 231 approaches the upper chuck 230 and moves upward. As the contact portion between the wafer W1 and the lower wafer W2 expands, the speed may be lowered. Thereby, it can suppress that a bubble arises in the peripheral part E vicinity of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 after joining.

そして、図14Hに示すように、変形ステージ230a,231aが平板状へ戻るとともに、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jが全面で当接し、上ウェハW1と下ウェハW2が接合される(ステップS115)。そして、上チャック230側の真空ポンプ241a,241b,241cの作動を停止して、吸引管240a,240b,240cからの上ウェハW1の真空引きを停止する。   Then, as shown in FIG. 14H, the deformation stages 230a and 231a return to the flat plate shape, and the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 come into contact with each other, so that the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are in contact with each other. Joining (step S115). Then, the operation of the vacuum pumps 241a, 241b, 241c on the upper chuck 230 side is stopped, and the evacuation of the upper wafer W1 from the suction tubes 240a, 240b, 240c is stopped.

その後、図14Iに示すように、第1下チャック移動部290により下チャック231を鉛直下向きに移動させる(図中の矢印1405参照)。そして、下チャック231側の真空ポンプ261a,261b,261cの作動を停止して、吸引管260a,260b,260cからの下ウェハW2の真空引きを停止し、下チャック231による下ウェハW2の吸着保持を解除する。これにより、接合装置41での接合処理が終了する。   Thereafter, as shown in FIG. 14I, the first lower chuck moving unit 290 moves the lower chuck 231 vertically downward (see an arrow 1405 in the drawing). Then, the operation of the vacuum pumps 261a, 261b, 261c on the lower chuck 231 side is stopped, the vacuuming of the lower wafer W2 from the suction pipes 260a, 260b, 260c is stopped, and the lower wafer W2 is sucked and held by the lower chuck 231. Is released. Thereby, the joining process in the joining apparatus 41 is complete | finished.

<4.上チャックおよび下チャックの変形構造の具体例>
次に、上チャック230および下チャック231の変形構造の具体例について、図15A〜図16Bを参照して説明する。なお、図15A〜図16Bにおいても、主に下チャック231側を例示するが、上チャック230側についても配置される向きが天地逆であるのみで同様の構成であるものとする。
<4. Specific example of deformation structure of upper chuck and lower chuck>
Next, a specific example of the deformation structure of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 will be described with reference to FIGS. 15A to 16B. 15A to 16B exemplarily mainly illustrate the lower chuck 231 side, but the upper chuck 230 side also has the same configuration except that the arrangement direction is upside down.

まず、一例として、変形構造がエア圧を利用したものである場合について、図15A〜図15Dを参照して説明する。図15Aは、変形ステージ231aの変形構造を示す模式断面図である。また、図15Bは、変形ステージ231aの変形構造を示す模式平面図である。また、図15Cおよび図15Dは、変形ステージ231aのZ方向の変位(Z変位)およびX方向の変位(X変位)の説明図(その1)および(その2)である。   First, as an example, a case where the deformed structure uses air pressure will be described with reference to FIGS. 15A to 15D. FIG. 15A is a schematic cross-sectional view showing a deformation structure of the deformation stage 231a. FIG. 15B is a schematic plan view showing a deformation structure of the deformation stage 231a. 15C and 15D are explanatory diagrams (No. 1) and (No. 2) of the displacement (Z displacement) in the Z direction and the displacement (X displacement) in the X direction of the deformation stage 231a.

図15Aおよび図15Bに示すように、エア圧を利用する場合、ベース部231cには、ベース部231cの上面に供給口を開口させて、エア供給管270aが設けられる。エア供給管270aは、真空ポンプ270bに接続されて、真空ポンプ270bの作動により、ベース部231cの上面および変形ステージ231aの裏面に囲まれた内部空間へエアを給排する(図15Aの矢印1501参照)。   As shown in FIGS. 15A and 15B, when air pressure is used, the base portion 231c is provided with an air supply pipe 270a with a supply port opened on the upper surface of the base portion 231c. The air supply pipe 270a is connected to the vacuum pump 270b, and supplies and discharges air to and from the internal space surrounded by the upper surface of the base portion 231c and the rear surface of the deformation stage 231a by the operation of the vacuum pump 270b (arrow 1501 in FIG. 15A). reference).

変形ステージ231aは、かかるエア供給管270aからのエアの給排による内圧の変化に応じて変形する。すなわち、変形ステージ231aは、エア供給管270aからエアが供給されて前述の内部空間の内圧が上がることにより凸変形し、エア供給管270aからエアが排出されて内部空間の内圧が下がることにより表面が平板状に戻る(図15Aの矢印1502参照)。なお、図15Aおよび図15Bでは、エア供給管270aを1つとしているが、複数個設けられていてもよい。   The deformation stage 231a is deformed according to a change in internal pressure due to supply / discharge of air from the air supply pipe 270a. That is, the deformation stage 231a is convexly deformed when air is supplied from the air supply pipe 270a and the internal pressure of the internal space increases, and the air is discharged from the air supply pipe 270a and the internal pressure of the internal space decreases. Returns to a flat shape (see arrow 1502 in FIG. 15A). In FIG. 15A and FIG. 15B, one air supply pipe 270a is provided, but a plurality of air supply pipes 270a may be provided.

また、変形ステージ231aの素材としては、アルミ材や炭化ケイ素(SIC)、ジルコニア(ZrO2)等、種々の素材を用いることができる。   In addition, as a material for the deformation stage 231a, various materials such as an aluminum material, silicon carbide (SIC), and zirconia (ZrO2) can be used.

また、図15Aに示すように、変形ステージ231aは、裏面側が略球面状となるように、すなわち、裏面側の断面視での輪郭が中心部CTから周縁部ETへかけて弧を描き、肉厚Thが徐々に小さくなる形状に形成される。   Further, as shown in FIG. 15A, the deformation stage 231a has a substantially spherical shape on the back surface side, that is, the contour in the cross-sectional view on the back surface draws an arc from the center portion CT to the peripheral portion ET, The thickness Th is formed into a shape that gradually decreases.

これは、図15Cに示すように、鉛直方向をZ方向および変形ステージ231aの径方向をX方向として、変形ステージ231aを凸変形させたときのZ変位およびX変位をみた場合、変形ステージ231aの裏面側を図15Aに示した肉厚Thが徐々に小さくなる形状とすることで、図15Dに示すようにX変位を線形に近くすることができるからである。   As shown in FIG. 15C, when the Z direction and the X displacement when the deformation stage 231a is convexly deformed with the vertical direction as the Z direction and the radial direction of the deformation stage 231a as the X direction, the deformation stage 231a This is because the X displacement can be made nearly linear as shown in FIG. 15D by making the rear surface side have a shape in which the thickness Th shown in FIG. 15A gradually decreases.

これにより、変形ステージ231aを円周方向(径方向の集まり)において均一に変位させることが可能となる。すなわち、変形ステージ231aの全面を円周方向において偏りなく凸変形させることができ、接合精度を向上させるのに資することができる。   Thereby, it becomes possible to displace the deformation | transformation stage 231a uniformly in the circumferential direction (gathering of radial direction). That is, the entire surface of the deformation stage 231a can be convexly deformed without deviation in the circumferential direction, which can contribute to improving the joining accuracy.

また、図15Aおよび図15Bに示すように、変形ステージ231aは、その裏面側に中心部CTを中心に同心円状に配置される環状突起231ad,231aeを有する。なお、ここでは2つであるが、その数を限定するものではない。   As shown in FIGS. 15A and 15B, the deformation stage 231a has annular protrusions 231ad and 231ae arranged concentrically around the center portion CT on the back surface side thereof. In addition, although it is two here, the number is not limited.

環状突起231ad,231aeは、たとえば領域231aa,231abの境界に対応して環状突起231adが、領域231ab,231acの境界に対応して環状突起231aeが、それぞれ設けられ、変形ステージ231aの裏面側を領域231aa,231ab,231acに対応させて区切っている。   The annular protrusions 231ad and 231ae are provided with, for example, an annular protrusion 231ad corresponding to the boundary between the areas 231aa and 231ab, an annular protrusion 231ae corresponding to the boundary between the areas 231ab and 231ac, and the rear surface side of the deformation stage 231a. 231aa, 231ab, and 231ac are associated with each other.

これにより、変形させる変形ステージ231aが凸変形してゆく過程で、図15Bに示すように、真空ポンプ270bからエア供給管270aを介して供給されたエアを、環状突起231ae,231adを越えて径方向沿いに中心部CTの方へ供給しつつ、各領域231ac,231ab,231aaごとに周方向に沿っても行き渡らせやすくすることができる(図中の変形ステージ231a上の各矢印参照)。   As a result, in the process in which the deformation stage 231a to be deformed is convexly deformed, the air supplied from the vacuum pump 270b via the air supply pipe 270a has a diameter exceeding the annular protrusions 231ae and 231ad as shown in FIG. 15B. While being supplied toward the central portion CT along the direction, each region 231ac, 231ab, 231aa can be easily distributed along the circumferential direction (see each arrow on the deformation stage 231a in the figure).

すなわち、変形ステージ231aの裏面側に均一にエアを供給することができ、変形ステージ231aを偏りなく凸変形させるのに資することができる。   That is, air can be uniformly supplied to the back surface side of the deformation stage 231a, which can contribute to convex deformation of the deformation stage 231a without unevenness.

次に、その他の例として、変形構造がピエゾアクチュエータを利用したものである場合について、図16Aおよび図16Bを参照して説明する。   Next, as another example, a case where the deformation structure uses a piezoelectric actuator will be described with reference to FIGS. 16A and 16B.

図16Aは、変形ステージ231aのその他の変形構造を示す模式断面図である。また、図16Bは、変形ステージ231aのその他の変形構造を示す模式平面図である。なお、図16Aおよび図16Bでは、下チャックに符号「231A」を付している。   FIG. 16A is a schematic cross-sectional view showing another deformation structure of the deformation stage 231a. FIG. 16B is a schematic plan view showing another deformation structure of the deformation stage 231a. In FIGS. 16A and 16B, the lower chuck is denoted by reference numeral “231A”.

図16Aおよび図16Bに示すように、ピエゾアクチュエータを利用する場合、ベース部231cの内部には、複数、たとえば1個のピエゾアクチュエータPZ−Cと4個のピエゾアクチュエータPZ−Eとが設けられる。   As shown in FIGS. 16A and 16B, when a piezo actuator is used, a plurality of, for example, one piezo actuator PZ-C and four piezo actuators PZ-E are provided inside the base portion 231c.

ピエゾアクチュエータPZ−C,PZ−Eはそれぞれ、可動部であるトップピースTPが鉛直上向きとなるように配置され、たとえばピエゾアクチュエータPZ−Cは変形ステージ231aの中心部CTに対応する位置に、ピエゾアクチュエータPZ−Eは変形ステージ231aの周縁部ET付近の同一円上の等間隔位置に、それぞれ配置される。すなわち、ピエゾアクチュエータPZ−C,PZ−Eは、それぞれの配置位置により全体で対称性を有するように配置されることが好ましい。これにより、変形ステージ231aに対し、均一に力を付与するのに資することができる。   The piezo actuators PZ-C and PZ-E are respectively arranged such that the top piece TP which is a movable part is vertically upward. For example, the piezo actuator PZ-C is located at a position corresponding to the central portion CT of the deformation stage 231a. The actuators PZ-E are respectively arranged at equal intervals on the same circle near the peripheral edge ET of the deformation stage 231a. That is, it is preferable that the piezo actuators PZ-C and PZ-E are arranged so as to have symmetry as a whole depending on their arrangement positions. Thereby, it can contribute to providing force uniformly with respect to the deformation | transformation stage 231a.

また、ピエゾアクチュエータPZ−Cの上方には、平面視でトップピースTPより径の大きい略円状に形成されたセンタ部材231caが配置される。また、ピエゾアクチュエータPZ−Eの上方には、平面視でトップピースTPの径より大きな幅で延在する略環状に形成されたリング部材231cbが配置される。   A center member 231ca formed in a substantially circular shape having a diameter larger than that of the top piece TP in a plan view is disposed above the piezo actuator PZ-C. Further, above the piezo actuator PZ-E, a ring member 231cb formed in a substantially annular shape extending in a width larger than the diameter of the top piece TP in a plan view is disposed.

ピエゾアクチュエータPZ_C,PZ_Eは、内部に積層されたピエゾ素子を有しており、それぞれに接続された図示略の電圧発生器からの電圧の変化に応じて各トップピースTPを昇降させる。変形ステージ231aは、かかる各トップピースTPの動きに応じて変形する。   The piezo actuators PZ_C and PZ_E have piezo elements stacked inside, and raise and lower each top piece TP in accordance with a change in voltage from a voltage generator (not shown) connected to each. The deformation stage 231a deforms according to the movement of each top piece TP.

具体的には、ピエゾアクチュエータPZ_Cは、そのトップピースTPに当接したセンタ部材231caをトップピースTPにより昇降させる(図16A中の矢印1601参照)。また、ピエゾアクチュエータPZ_Eは、その各トップピースTPに当接したリング部材231cbをトップピースTPにより昇降させる(図16A中の矢印1602参照)。   Specifically, the piezo actuator PZ_C moves the center member 231ca in contact with the top piece TP up and down by the top piece TP (see an arrow 1601 in FIG. 16A). Further, the piezo actuator PZ_E moves the ring member 231cb in contact with each top piece TP up and down by the top piece TP (see an arrow 1602 in FIG. 16A).

そして、かかるセンタ部材231caおよびリング部材231cbの動きに応じて、変形ステージ231aが、凸変形したり、表面が平板状に戻ったりすることとなる(図16A中の矢印1603参照)。なお、センタ部材231caおよびリング部材231cbは、荷重を分散させ、変形ステージ231aを均一に変形させる役割を担う「分散部材」の一例である。   Then, in accordance with the movements of the center member 231ca and the ring member 231cb, the deformation stage 231a is convexly deformed or the surface returns to a flat plate shape (see an arrow 1603 in FIG. 16A). The center member 231ca and the ring member 231cb are examples of “dispersing members” that play a role of dispersing the load and uniformly deforming the deformation stage 231a.

このように、ピエゾアクチュエータPZ_C,PZ_Eを用いることによっても、変形ステージ231aの変形構造を構成することができる。なお、入力されたエネルギーを鉛直方向への物理運動に変換可能なアクチュエータであれば、ピエゾアクチュエータPZ_C,PZ_Eに限定されないことは言うまでもない。   As described above, the deformation structure of the deformation stage 231a can also be configured by using the piezoelectric actuators PZ_C and PZ_E. Needless to say, the actuator is not limited to the piezoelectric actuators PZ_C and PZ_E as long as the input energy can be converted into a physical motion in the vertical direction.

以上のように構成された本実施形態に係る接合システム1では、接合装置41において、上チャック230および下チャック231を同じ挙動で凸変形させ、これらに保持された状態の上ウェハW1および下ウェハW2を略同一に反らせたうえで接合することとしたので、上ウェハW1および下ウェハW2のうちの一方が他方より伸びてしまう現象を防ぐことができる。したがって、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。   In the bonding system 1 according to the present embodiment configured as described above, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are convexly deformed with the same behavior in the bonding apparatus 41, and the upper wafer W1 and the lower wafer are held by these. Since W2 is warped substantially the same and then bonded, it is possible to prevent a phenomenon in which one of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 extends from the other. Therefore, according to the present embodiment, the bonding quality of the substrates can be improved.

また、本実施形態に係る接合システム1では、接合装置41において、上ウェハW1および下ウェハW2を事前に温めるという手法を用いる必要がない。したがって、温度分布差による歪みを生じさせない。すなわち、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。   Further, in the bonding system 1 according to the present embodiment, it is not necessary to use a technique of preheating the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in the bonding apparatus 41. Therefore, distortion due to the temperature distribution difference does not occur. That is, according to the present embodiment, the bonding quality of the substrates can be improved.

また、本実施形態に係る接合システム1では、接合装置41において、上チャック230および下チャック231を接近させるに際し、上ウェハW1と下ウェハW2の接触部分が拡がるに連れて、たとえば低速に接近させることとしたので、接合後の上ウェハW1と下ウェハW2の周縁部E付近に気泡が生じるのを抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、基板の接合品質を向上させることができる。   Further, in the bonding system 1 according to the present embodiment, when the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are approached in the bonding apparatus 41, the contact portion between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 expands, for example, at a low speed. Therefore, it is possible to suppress the generation of bubbles in the vicinity of the peripheral edge E of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 after bonding. Therefore, according to the present embodiment, the bonding quality of the substrates can be improved.

上述してきたように、本実施形態に係る接合装置41は、上チャック230(「第1保持部」の一例に相当)と、下チャック231(「第2保持部」の一例に相当)と、変形ステージ230a,231aと、制御装置70(「制御部」の一例に相当)とを備える。   As described above, the bonding apparatus 41 according to this embodiment includes the upper chuck 230 (corresponding to an example of “first holding part”), the lower chuck 231 (corresponding to an example of “second holding part”), Deformation stages 230a and 231a and a control device 70 (corresponding to an example of a “control unit”) are provided.

上チャック230は、下面側に上ウェハW1(「第1基板」の一例に相当)を保持する。下チャック231は、上チャック230の下方に設けられ、上面側に下ウェハW2(「第2基板」の一例に相当)を上ウェハW1に対向させて保持する。   The upper chuck 230 holds the upper wafer W1 (corresponding to an example of “first substrate”) on the lower surface side. The lower chuck 231 is provided below the upper chuck 230, and holds the lower wafer W2 (corresponding to an example of “second substrate”) on the upper surface side so as to face the upper wafer W1.

変形ステージ230a,231aは、上チャック230の下面および下チャック231の上面として配置され、上ウェハW1および下ウェハW2をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられる。   The deformation stages 230a and 231a are disposed as the lower surface of the upper chuck 230 and the upper surface of the lower chuck 231 and are provided so as to be capable of convex deformation while holding the upper wafer W1 and the lower wafer W2, respectively.

制御装置70は、変形ステージ230a,231aをそれぞれ凸変形させた状態で上チャック230および下チャック231を接近させることによって上ウェハW1および下ウェハW2の中心部C同士を接触させた後、変形ステージ230a,231aの凸変形を解除しつつさらに上チャック230および下チャック231を接近させることによって上ウェハW1および下ウェハW2を接合させる。   The control device 70 brings the center portions C of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 into contact with each other by causing the upper chuck 230 and the lower chuck 231 to approach each other with the deformation stages 230a and 231a being convexly deformed, and then the deformation stage. The upper wafer W1 and the lower wafer W2 are joined by further bringing the upper chuck 230 and the lower chuck 231 closer while releasing the convex deformation of 230a and 231a.

したがって、本実施形態に係る接合装置41によれば、基板の接合品質を向上させることができる。   Therefore, according to the bonding apparatus 41 according to the present embodiment, the bonding quality of the substrates can be improved.

なお、上述した実施形態では、上チャック230に対し、下チャック231を鉛直方向沿いに接近させる場合を例に挙げたが、下チャック231に対し、上チャック230を接近させる構成としてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the lower chuck 231 approaches the upper chuck 230 along the vertical direction has been described as an example. However, the upper chuck 230 may approach the lower chuck 231.

また、上述した実施形態では、真空ポンプ等を用いてエアを供給する場合を例に挙げたが、所定の圧力のエアを厳密に制御しつつ供給することが可能な電空レギュレータ等を用いてもよい。   In the above-described embodiment, the case where air is supplied using a vacuum pump or the like has been described as an example. However, an electropneumatic regulator or the like that can supply air with a predetermined pressure while strictly controlling the air is used. Also good.

また、上述した実施形態では、変形ステージ230a,231aの裏面側の内部空間にエアを給排する場合を例に挙げたが、内部空間の内圧を変化させられればよく、エアに限らず流体であればよい。   In the above-described embodiment, the case where air is supplied to and discharged from the inner space on the back surface side of the deformation stages 230a and 231a has been described as an example. However, it is only necessary to change the internal pressure of the inner space. I just need it.

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。   Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Thus, the broader aspects of the present invention are not limited to the specific details and representative embodiments shown and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined by the appended claims and their equivalents.

1 接合システム
2 搬入出ステーション
3 処理ステーション
30 表面改質装置
40 表面親水化装置
41 接合装置
70 制御装置
230 上チャック
230a 変形ステージ
231,231A 下チャック
231a 変形ステージ
231ad 環状突起
231ae 環状突起
231b 固定リング
231c ベース部
231ca センタ部材
231cb リング部材
PZ−C ピエゾアクチュエータ
PZ−E ピエゾアクチュエータ
TP トップピース
W1 上ウェハ
W2 下ウェハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Joining system 2 Carry-in / out station 3 Processing station 30 Surface modification apparatus 40 Surface hydrophilization apparatus 41 Joining apparatus 70 Control apparatus 230 Upper chuck 230a Deformation stage 231,231A Lower chuck 231a Deformation stage 231ad Annular protrusion 231ae Annular protrusion 231b Fixed ring 231c Base part 231ca Center member 231cb Ring member PZ-C Piezo actuator PZ-E Piezo actuator TP Top piece W1 Upper wafer W2 Lower wafer

Claims (8)

下面側に第1基板を保持する第1保持部と、
前記第1保持部の下方に設けられ、上面側に第2基板を前記第1基板に対向させて保持する第2保持部と、
前記第1保持部の前記下面および前記第2保持部の前記上面として配置され、裏面側が略球面状となるように形成され、前記第1基板および前記第2基板をそれぞれ保持した状態で凸変形が可能に設けられた変形ステージと、
前記変形ステージをそれぞれ凸変形させた状態で前記第1保持部および前記第2保持部を接近させることによって前記第1基板および前記第2基板の中心部同士を接触させた後、前記変形ステージの凸変形を解除しつつさらに前記第1保持部および前記第2保持部を接近させることによって前記第1基板および前記第2基板を接合させる制御部と
を備えることを特徴とする接合装置。
A first holding unit for holding the first substrate on the lower surface side;
A second holding unit that is provided below the first holding unit and holds the second substrate facing the first substrate on the upper surface side;
Arranged as the lower surface of the first holding part and the upper surface of the second holding part , formed so that the back side is substantially spherical, and convexly deformed while holding the first substrate and the second substrate, respectively. A deformation stage that is capable of
After bringing the first holding part and the second holding part close together in a state where the deformation stage is convexly deformed, the center parts of the first substrate and the second substrate are brought into contact with each other, And a controller that joins the first substrate and the second substrate by bringing the first holding unit and the second holding unit closer to each other while releasing the convex deformation.
前記第1保持部および前記第2保持部はそれぞれ、
ベース部と、
前記変形ステージの裏面側と前記ベース部との間に内部空間を確保しつつ、前記変形ステージを前記ベース部に対し固定する固定部材と、
前記内部空間に対し、流体を給排可能に設けられた流体供給管と
を備え、
前記変形ステージは、
前記制御部の制御に基づいて前記流体供給管から給排される流体により変化する前記内部空間の内圧に応じて凸変形が可能に設けられること
を特徴とする請求項1に記載の接合装置。
The first holding part and the second holding part are respectively
A base part;
A fixing member for fixing the deformation stage to the base portion while securing an internal space between the back surface side of the deformation stage and the base portion;
A fluid supply pipe provided so that fluid can be supplied to and discharged from the internal space,
The deformation stage is
The joining apparatus according to claim 1, wherein convex deformation is provided according to an internal pressure of the internal space that changes depending on fluid supplied and discharged from the fluid supply pipe based on control of the control unit.
前記変形ステージは、
平面視で略円状を有し、かつ、非変形状態においては前記第1基板または前記第2基板を保持する表面側が平板状となるように形成されるとともに、中心部の肉厚より周縁部の肉厚の方が小さい形状に形成されること
を特徴とする請求項1または2に記載の接合装置。
The deformation stage is
It has a substantially circular shape in plan view, and in a non-deformed state, the surface side that holds the first substrate or the second substrate is formed to be a flat plate shape, and the peripheral portion is thicker than the thickness of the central portion. bonding apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that towards the thick is formed on the small shape.
前記変形ステージは、
該変形ステージの中心部を中心に同心円状に配置される環状突起を有すること
を特徴とする請求項1、2または3に記載の接合装置。
The deformation stage is
The joining apparatus according to claim 1, 2 or 3 , further comprising an annular protrusion arranged concentrically around the central portion of the deformation stage.
前記第1保持部および前記第2保持部はそれぞれ、
鉛直方向沿いの運動が可能な可動部を有して該可動部の運動により前記変形ステージへ力を付与することで該変形ステージを変形させるアクチュエータ
を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の接合装置。
The first holding part and the second holding part are respectively
The actuator according to claim 1, further comprising an actuator that has a movable part capable of moving along a vertical direction and deforms the deformation stage by applying a force to the deformation stage by the movement of the movable part . The joining apparatus as described in any one .
前記アクチュエータは複数個設けられ、
それぞれの配置位置により全体で対称性を有するように配置されること
を特徴とする請求項に記載の接合装置。
A plurality of the actuators are provided,
The joining apparatus according to claim 5 , wherein the joining devices are arranged so as to have symmetry as a whole depending on respective placement positions.
前記可動部の径よりも大きい幅を有して該可動部と前記変形ステージとの間に設けられ、前記可動部の当接を受けて該可動部からの力を前記変形ステージに対して分散して付与する分散部材
を備えることを特徴とする請求項またはに記載の接合装置。
A width larger than the diameter of the movable part is provided between the movable part and the deformation stage, and receives the contact of the movable part and distributes the force from the movable part to the deformation stage. bonding apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that it comprises a dispersion member for applying to.
前記アクチュエータは、内部にピエゾ素子が積層されたピエゾアクチュエータであること
を特徴とする請求項5、6またはに記載の接合装置。
The joining apparatus according to claim 5, 6 or 7 , wherein the actuator is a piezoelectric actuator in which piezoelectric elements are stacked.
JP2015255070A 2015-12-25 2015-12-25 Joining device Active JP6616181B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015255070A JP6616181B2 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Joining device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015255070A JP6616181B2 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Joining device

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019152892A Division JP6755373B2 (en) 2019-08-23 2019-08-23 Board holding stage
JP2019201979A Division JP6797267B2 (en) 2019-11-07 2019-11-07 Joining system and joining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017118066A JP2017118066A (en) 2017-06-29
JP6616181B2 true JP6616181B2 (en) 2019-12-04

Family

ID=59234603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015255070A Active JP6616181B2 (en) 2015-12-25 2015-12-25 Joining device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6616181B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230167447A (en) 2016-03-22 2023-12-08 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 Device and method for bonding substrates
KR102183296B1 (en) * 2017-09-21 2020-11-27 에베 그룹 에. 탈너 게엠베하 Apparatus and method for bonding substrates
KR20210023298A (en) * 2019-08-22 2021-03-04 삼성전자주식회사 Substrate bonding apparatus and method of manufacturing semiconductor device using the same
CN111370353B (en) * 2020-03-26 2023-05-05 长江存储科技有限责任公司 Wafer bonding equipment and method for detecting operation state of wafer bonding equipment
CN113496931B (en) * 2020-04-03 2023-06-02 上海微电子装备(集团)股份有限公司 Silicon wafer handover device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0744135B2 (en) * 1989-08-28 1995-05-15 株式会社東芝 Bonding method and bonding device for semiconductor substrate
JP5061515B2 (en) * 2006-06-29 2012-10-31 株式会社ニコン Wafer bonding apparatus and wafer bonding method
JP2008166586A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Fujifilm Corp Jointing method
JP2013187393A (en) * 2012-03-08 2013-09-19 Tokyo Electron Ltd Bonding device and bonding method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017118066A (en) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6616181B2 (en) Joining device
JP6177739B2 (en) Joining apparatus, joining system, joining method, program, and computer storage medium
JP2018026414A (en) Bonding device and bonding system
JP6731805B2 (en) Joining system
JP6727048B2 (en) Substrate transfer device and bonding system
JP5355451B2 (en) Joining device
JP6908757B2 (en) Joining equipment, joining systems, joining methods and computer storage media
JP6382769B2 (en) Joining apparatus, joining system, joining method, program, and computer storage medium
KR102073996B1 (en) Joining device, joining system, joining method and computer storage medium
JP2018010925A (en) Bonding apparatus
JP2017112322A (en) Bonding device, bonding system and bonding method
JP2018026413A (en) Bonding device and bonding system
JP2015018919A (en) Joining device, joining system, joining method, program and computer storage medium
JP6861872B2 (en) Joining equipment and joining system
TW202137288A (en) Bonding apparatus, bonding system, bonding method and recording medium
JP2017034107A (en) Joining device, joining system, joining method, program and computer storage medium
JP2018190817A (en) Joint device and joint method
JP6895770B2 (en) Joining equipment and joining system
JP2017168474A (en) Bonding device, bonding system, and bonding method
JP6797267B2 (en) Joining system and joining method
JP2018190826A (en) Joint device and joint method
JP6755373B2 (en) Board holding stage
JP6598635B2 (en) Substrate pressing mechanism and bonding apparatus
JP2018026415A (en) Bonding device and bonding system
JP2014229787A (en) Bonding device, bonding system, bonding method, program, and computer storage medium

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180919

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190702

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190828

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6616181

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250