JP6752134B2 - Surface modifier and joining system - Google Patents
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Description
開示の実施形態は、表面改質装置および接合システムに関する。 The disclosed embodiments relate to surface modifiers and bonding systems.
従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合(分子間力)によって接合する手法が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, as a method of joining substrates such as semiconductor wafers, the surface to which the substrates are bonded is modified, the surface of the modified substrate is made hydrophilic, and the hydrophilic substrates are subjected to van der Waals force and hydrogen bonding. A method of joining by (intermolecular force) is known (see Patent Document 1).
基板の表面改質は、表面改質装置を用いて行われる。表面改質装置は、基板を保持し、保持した基板の表面に処理ガスのプラズマを照射することによって基板の表面を改質する。基板の保持には、静電チャックが用いられる。静電チャックは、ステージである下部電極の上面中央部に載置される。 The surface modification of the substrate is performed using a surface modification device. The surface reformer holds the substrate and modifies the surface of the held substrate by irradiating the surface of the held substrate with plasma of a processing gas. An electrostatic chuck is used to hold the substrate. The electrostatic chuck is placed in the center of the upper surface of the lower electrode, which is a stage.
また、静電チャックの周囲には、基板の表面におけるプラズマ処理の均一性を向上させるための環状のフォーカスリングが設けられる。 Further, around the electrostatic chuck, an annular focus ring for improving the uniformity of plasma processing on the surface of the substrate is provided.
フォーカスリングは、静電チャックに覆われない下部電極の外周部を覆うように設けられるため、下部電極の外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。 Since the focus ring is provided so as to cover the outer peripheral portion of the lower electrode that is not covered by the electrostatic chuck, it is possible to prevent the outer peripheral portion of the lower electrode from being exposed to plasma and being damaged.
しかしながら、従来技術では、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極にダメージを与えるおそれがあった。 However, in the prior art, there is a risk that plasma will enter through the gap between the electrostatic chuck and the focus ring and damage the lower electrode.
このように、従来技術には、ステージをプラズマから保護するという点でさらなる改善の余地がある。 Thus, there is room for further improvement in the prior art in terms of protecting the stage from plasma.
実施形態の一態様は、ステージをプラズマから保護することができる表面改質装置および接合システムを提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment is intended to provide a surface modifier and a bonding system capable of protecting the stage from plasma.
実施形態の一態様に係る表面改質装置は、基板における他の基板との接合面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置である。本実施形態に係る表面改質装置は、内部を密閉可能な処理容器と、処理容器内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、処理容器内に配置されるステージと、ステージ上に載置されるステージカバーとを備える。ステージカバーは、載置部と、環状のフォーカスリング部とを備える。載置部は、基板と対向する載置面と載置面から突出する少なくとも3つの突起とを有し、少なくとも3つの突起を用いて基板を載置面から浮かせた状態で支持する。フォーカスリング部は、載置部と同一の材料を用いて載置部と一体的に形成され、載置部の外周部に配置されて、少なくとも3つの突起に支持された基板の外周を取り囲む。 The surface modification device according to one aspect of the embodiment is a surface modification device that modifies a joint surface of a substrate with another substrate by plasma of a processing gas. The surface modification device according to the present embodiment is mounted on a processing container that can seal the inside, a plasma generation mechanism that generates plasma of processing gas in the processing container, a stage arranged in the processing container, and a stage. It has a stage cover to be placed. The stage cover includes a mounting portion and an annular focus ring portion. The mounting portion has a mounting surface facing the substrate and at least three protrusions protruding from the mounting surface, and the substrate is supported in a state of being lifted from the mounting surface by using at least three protrusions. The focus ring portion is formed integrally with the mounting portion using the same material as the mounting portion, is arranged on the outer peripheral portion of the mounting portion, and surrounds the outer periphery of the substrate supported by at least three protrusions.
実施形態の一態様によれば、ステージをプラズマから保護することができる。 According to one aspect of the embodiment, the stage can be protected from plasma.
以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システム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, embodiments of the joining system disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown below.
また、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。 Further, in each drawing referred to below, in order to make the explanation easy to understand, an orthogonal coordinate system in which the vertical upward direction is the 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. Bonding system configuration>
First, the configuration of the joining system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 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 of the same. Further, 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 joining
第1基板W1は、例えばシリコンウェハや化合物半導体ウェハ等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、例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. Further, 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。また、これらを総称する場合、「ウェハW」と記載する場合がある。 In the following, the first substrate W1 will be referred to as “upper wafer W1” and the second substrate W2 will be referred to as “lower wafer W2”. Further, when these are collectively referred to, they may be described as "wafer W".
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。 Further, in the following, as shown in FIG. 3, among the plate surfaces of the upper wafer W1, the plate surface on the side to be bonded to the lower wafer W2 is described as "bonding surface W1j", which is opposite to the bonding surface W1j. The plate surface is described as "non-bonded surface W1n". Further, among the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface on the side to be bonded to the upper wafer W1 is described as "bonding surface W2j", and the plate surface on the side opposite to the bonding surface W2j is referred to as "non-bonding 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。
Further, as shown in FIG. 1, the joining
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(例えば、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。例えば、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 loading /
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
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。
The number of cassettes C1 to C3 mounted on the mounting
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、例えば3つの処理ブロックG1,G2,G3が設けられる。例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
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を処理ガスのプラズマによって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
なお、表面改質装置30では、例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
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、例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、例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。
A surface
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。
As shown in FIG. 2, the third processing block G3 is provided with transition (TRS)
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、例えば鉛直方向、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
また、図1に示すように、接合システム1は、制御装置300を備える。制御装置300は、接合システム1の動作を制御する。かかる制御装置300は、例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。
Further, as shown in FIG. 1, the joining
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300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、例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)、メモリカード等がある。
The program may be recorded on a recording medium that can be read by a computer, and may be installed from the recording medium in the storage unit of the
<2.表面改質装置の構成>
次に、上述した表面改質装置30の構成について図4を参照して説明する。図4は、表面改質装置30の構成を示す模式断面図である。
<2. Configuration of surface modifier>
Next, the configuration of the
図4に示すように、表面改質装置30は、内部を密閉可能な処理容器70を有する。処理容器70の搬送領域60(図1参照)側の側面には、上ウェハW1または下ウェハW2の搬入出口71が形成され、当該搬入出口71にはゲートバルブ72が設けられる。
As shown in FIG. 4, the
処理容器70の内部には、ステージ80が配置される。ステージ80は、たとえば下部電極であり、例えばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。ステージ80の下方には、例えばモータ等を備えた複数の駆動部81が設けられる。複数の駆動部81は、ステージ80を昇降させる。
A
ステージ80と処理容器70の内壁との間には、複数のバッフル孔が設けられた排気リング103が配置される。排気リング103により、処理容器70内の雰囲気が処理容器70内から均一に排気される。
An
ステージ80の下面には、導体で形成された給電棒104が接続される。給電棒104には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器105を介して、第1の電源としての第1の高周波電源106が接続される。プラズマ処理時には、第1の高周波電源106から、例えば400kHzの高周波電圧が、ステージ80に印加される。
A feeding
処理容器70の内部には、上部電極110が配置される。ステージ80の上面と上部電極110の下面は、互いに平行に、所定の間隔をあけて対向して配置されている。ステージ80の上面と上部電極110の下面の間隔は、駆動部81により調整される。
An
上部電極110には、例えばブロッキングコンデンサなどから成る整合器111を介して第2の電源としての第2の高周波電源112が接続されている。プラズマ処理時には、第2の高周波電源112から、例えば40kHzの高周波電圧が、上部電極110に印加される。このように、第1の高周波電源106から下部電極であるステージ80に、第2の高周波電源112から上部電極110にそれぞれ高周波電圧が印加されることにより、処理容器70の内部にプラズマが発生する。
A second high
本実施形態において、下部電極としてのステージ80、給電棒104、整合器105、第1の高周波電源106、上部電極110、整合器111、第2の高周波電源112は、処理容器70内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構の一例である。なお、第1の高周波電源106および第2の高周波電源112は、後述する制御装置300によって制御される。
In the present embodiment, the
上部電極110の内部には中空部120が形成されている。中空部120には、ガス供給管121が接続されている。ガス供給管121は、内部に処理ガスや除電用ガスを貯留するガス供給源122に連通している。また、ガス供給管121には、処理ガスや除電用ガスの流れを制御するバルブや流量調節部等を含む供給機器群123が設けられている。そして、ガス供給源122から供給された処理ガスや除電用ガスは、供給機器群123で流量制御され、ガス供給管121を介して、上部電極110の中空部120に導入される。処理ガスには、例えば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等が用いられる。また、除電用ガスには、例えば窒素ガスやアルゴンガス等の不活性ガスが用いられる。
A
中空部120の内部には、処理ガスや除電用ガスの均一拡散を促進するためのバッフル板124が設けられている。バッフル板124には、多数の小孔が設けられている。上部電極110の下面には、中空部120から処理容器70の内部に処理ガスや除電用ガスを噴出させる多数のガス噴出口125が形成されている。本実施形態において、中空部120、ガス供給管121、ガス供給源122、供給機器群123、バッフル板124及びガス噴出口125は、ガス供給機構の一例である。
A
処理容器70には、吸気口130が形成される。吸気口130には、処理容器70の内部の雰囲気を所定の真空度まで減圧する真空ポンプ131に連通する吸気管132が接続される。本実施形態において、吸気口130、真空ポンプ131及び吸気管132は、減圧機構の一例である。
An
ステージ80の上面すなわち上部電極110との対向面は、上ウェハW1および下ウェハW2よりも大きい径を有する平面視円形の水平面である。かかるステージ80の上面にはステージカバー90が載置され、上ウェハW1または下ウェハW2は、かかるステージカバー90上に載置される。
The upper surface of the
ここで、従来の表面改質装置では、下部電極の上面に静電チャックを設け、静電チャックを用いて基板を吸着保持した状態でプラズマ処理を行っていた。しかしながら、静電チャックは高価であるため製造コストの面で不利である。 Here, in the conventional surface modification apparatus, an electrostatic chuck is provided on the upper surface of the lower electrode, and the plasma treatment is performed in a state where the substrate is adsorbed and held by the electrostatic chuck. However, the electrostatic chuck is expensive and therefore disadvantageous in terms of manufacturing cost.
一方、表面改質処理の目的は、基板の表面を改質することであるため、基板の表面を微細加工するエッチング処理等と比べて、基板の位置ずれを防止することに関して高い精度は要求されない。 On the other hand, since the purpose of the surface modification treatment is to modify the surface of the substrate, higher accuracy is not required for preventing the displacement of the substrate as compared with the etching treatment for finely processing the surface of the substrate. ..
そこで、本実施形態に係る表面改質装置30は、静電チャックに代えて、基板を吸着せずに載置するステージカバー90を備える構成とした。
Therefore, the
また、従来の表面改質装置では、基板の裏面へのゴミ等の転写を抑制するという点で更なる改善の余地があった。 Further, in the conventional surface modification apparatus, there is room for further improvement in that the transfer of dust or the like to the back surface of the substrate is suppressed.
そこで、本実施形態に係る表面改質装置30では、基板の裏面へのゴミ等の転写を抑制するために、ステージカバー90の上面に少なくとも3つの突起91bを設け、これらの突起91bにより上ウェハW1または下ウェハW2を支持することで、上ウェハW1または下ウェハW2の裏面と載置面との接触面積を低減させることとした。
Therefore, in the
また、従来の表面改質装置において、静電チャックの周囲には、基板の表面におけるプラズマ処理の均一性を向上させるための環状のフォーカスリングが設けられていた。フォーカスリングは、静電チャックに覆われない下部電極の外周部を覆うように設けられるため、下部電極の外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。 Further, in the conventional surface modification device, an annular focus ring for improving the uniformity of plasma treatment on the surface of the substrate is provided around the electrostatic chuck. Since the focus ring is provided so as to cover the outer peripheral portion of the lower electrode that is not covered by the electrostatic chuck, it is possible to prevent the outer peripheral portion of the lower electrode from being exposed to plasma and being damaged.
しかしながら、従来の表面改質装置では、静電チャックとフォーカスリングとは別部材として設けられていたため、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極にダメージを与えるおそれがあった。 However, in the conventional surface modification device, since the electrostatic chuck and the focus ring are provided as separate members, plasma may enter through the gap between the electrostatic chuck and the focus ring and damage the lower electrode. It was.
そこで、本実施形態に係るステージカバー90は、基板の載置部91とフォーカスリング部92とが一体的に形成された構成とした。
Therefore, the
以下、本実施形態に係るステージカバー90の構成について図5A〜図5Cを参照して説明する。図5Aは、ステージカバー90の模式斜視断面図であり、図5Bは、ステージカバー90の模式平面図である。また、図5Cは、第1貫通口周辺の拡大模式断面図である。なお、図5Aには、図5Bに示すA−A線矢視の模式断面斜視図を示している。また、図5Cには、図5Aに示すH部の拡大模式断面図を示している。
Hereinafter, the configuration of the
図5Aおよび図5Bに示すように、ステージカバー90は、載置部91と、フォーカスリング部92と、複数の貫通口カバー部材93とを備える。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
載置部91、フォーカスリング部92および複数の貫通口カバー部材93は、同一の材料を用いて形成される。具体的には、載置部91、フォーカスリング部92および複数の貫通口カバー部材93は、石英で形成される。
The mounting
なお、載置部91、フォーカスリング部92および複数の貫通口カバー部材93は、石英以外の材料で形成されてもよい。たとえば、載置部91、フォーカスリング部92および複数の貫通口カバー部材93は、シリコンで形成されてもよい。
The mounting
載置部91、フォーカスリング部92および複数の貫通口カバー部材93のうち、載置部91およびフォーカスリング部92は、一体的に形成される。たとえば、載置部91およびフォーカスリング部92は、単一の石英を切削加工することにより形成することができる。一方、貫通口カバー部材93は、載置部91およびフォーカスリング部92とは別体に形成される。
Of the mounting
載置部91は、上ウェハW1または下ウェハW2よりも大径かつステージ80よりも小径の上面91aを有する円板状の部分であり、ステージ80の上面中央部に載置される。
The mounting
載置部91の上面91aには、9つの突起91bが設けられる。上ウェハW1または下ウェハW2は、これら9つの突起91bにより、上面91aから浮いた状態で支持される。
Nine
具体的には、図5Bに示すように、載置部91は、後述する第2貫通口91cよりも内周側に3つ突起91bを有するとともに、第2貫通口91cよりも外周側に6つの突起91bを有する。各突起91bの直径はたとえば2〜5mmであり、高さはたとえば0.2〜0.5mmである。
Specifically, as shown in FIG. 5B, the mounting
内周側の3つの突起91bは、上面91aの中心点O(すなわち上ウェハW1または下ウェハW2の中心点)からの距離がいずれもd1となる位置にそれぞれ配置される。また、3つの突起91bは、周方向に均等に配置される。
The three
外周側の6つの突起91bは、上面91aの中心点Oからの距離がいずれもd2(>d1)となる位置にそれぞれ配置される。また、6つの突起91bは、3つの突起91bに対して30°ずらして周方向に均等に配置される。
The six
このように、本実施形態に係るステージカバー90は、9つの突起91bを備え、内周側に配置された3つの突起91b(第1突起)と、外周側に配置された6つの突起91b(第2突起)とを用いて上ウェハW1または下ウェハW2の裏面を支持する。これにより、たとえば上ウェハW1または下ウェハW2を上面91aに直接載置する場合と比較して、上ウェハW1または下ウェハW2の裏面と載置面との接触面積を低減することができる。したがって、上ウェハW1または下ウェハW2の裏面へのゴミ等の転写を抑制することができる。
As described above, the
突起91bの数を少なくするほど、上ウェハW1および下ウェハW2の裏面へのゴミの転写が抑制される一方、上ウェハW1および下ウェハW2を安定して支持しておくことが困難となる。上ウェハW1および下ウェハW2を安定して支持するために、載置部91は、少なくとも3つの突起91bを有することが好ましい。
As the number of
本実施形態に係る載置部91によれば、上面91aの内周側と外周側とにそれぞれ3つ以上の突起91bが周方向に並べて配置されるため、仮に、上ウェハW1または下ウェハW2に反りがある場合でも、上ウェハW1または下ウェハW2を上面91aに接触させることなく安定的に支持することができる。
According to the mounting
なお、載置部91は、少なくとも3つの突起91bを備えていればよく、必ずしも9つの突起91bを有することを要しない。たとえば、載置部91は、内周側に3つ、外周側に3つそれぞれ周方向に均等に配置された6つの突起91bを有する構成であってもよい。
The mounting
載置部91は、ステージ80に形成された複数の第1貫通口85の各々に連通する複数の第2貫通口91cを有する。表面改質装置30は、複数の第1貫通口85および第2貫通口91cの各々に挿通される複数の昇降ピン150(図5C参照)を備える。昇降ピン150は、表面改質装置30に搬入された上ウェハW1または下ウェハW2を搬送装置61から受け取る際もしくは表面改質装置30から搬出される上ウェハW1または下ウェハW2を搬送装置61へ渡す際に、上ウェハW1または下ウェハW2を下方から支持して昇降させる。
The mounting
フォーカスリング部92は、載置部91の外周部に配置されて、9つの突起91bに支持された上ウェハW1または下ウェハW2の外周を取り囲む環状の部分である。
The
フォーカスリング部92は、載置部91よりも肉厚に形成される。具体的には、フォーカスリング部92の上面92aは載置部91の上面91aよりも高い位置に配置され、フォーカスリング部92の下面92bは載置部91の下面91dよりも低い位置に配置される。
The
フォーカスリング部92の上面92aと載置部91の上面91aとの高低差によって生じる第1段差部94は、上ウェハW1または下ウェハW2の大幅な位置ずれもしくはステージカバー90からの脱落を防止するガイドとして機能する。
The
また、フォーカスリング部92の下面92bと載置部91の下面91dとの高低差によって生じる第2段差部95は、ステージカバー90とステージ80との嵌合部として機能する。具体的には、ステージ80の上面外周部は、上面中央部に対して一段低く形成されており、上面外周部と上面中央部との高低差により生じる第3段差部86に、ステージカバー90の第2段差部95が嵌め合わされる。これにより、ステージカバー90は、ステージ80に対する位置ずれが防止された状態でステージ80上に載置される。
Further, the
フォーカスリング部92を構成する石英は、反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料であり、反応性イオンを、内側の上ウェハW1または下ウェハW2に効果的に入射せしめるように作用する。これにより、プラズマ処理の面内均一性が向上する。
Quartz constituting the
また、フォーカスリング部92は、ステージ80よりも大径に形成され、載置部91に覆われないステージ80の上面外周部を覆う。これにより、ステージ80の上面外周部がプラズマに曝されてダメージを受けることを防止することができる。
Further, the
さらに、本実施形態に係るフォーカスリング部92は、上述したように、載置部91と一体的に形成されることから、載置部91とフォーカスリング部92との間には隙間は形成されない。したがって、従来の表面改質装置のように、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極がダメージを受けるといった事態を防止することができる。
Further, since the
貫通口カバー部材93は、ステージ80に形成された第1貫通口85に挿通され、且つ、載置部91に形成された第2貫通口91cに連通する部材である。
The through-
本実施形態に係るステージカバー90は、9つの突起91bを用いて上ウェハW1または下ウェハW2を載置部91の上面91aから浮かせた状態で支持する。すなわち、上ウェハW1または下ウェハW2の下面と載置部91の上面91aとの間には隙間が形成される。このため、プラズマがかかる隙間を通って第1貫通口85に進入し、第1貫通口85の内周面にダメージを与えるおそれがある。
The stage cover 90 according to the present embodiment supports the upper wafer W1 or the lower wafer W2 in a state of being floated from the
そこで、本実施形態に係るステージカバー90では、第1貫通口85に挿通される貫通口カバー部材93によって第1貫通口85の内周面を被うこととした。これにより、第1貫通口85の内周面をプラズマから保護することができる。
Therefore, in the
また、本実施形態に係るステージカバー90では、載置部91と貫通口カバー部材93とを別体に形成し、載置部91と貫通口カバー部材93との隙間にラビリンス構造を形成することとした。
Further, in the
具体的には、図5Cに示すように、貫通口カバー部材93は、円筒部93aとフランジ部93bとを備える。円筒部93aは、第1貫通口85に挿通される円筒状の部分であり、第1貫通口85の内周面と対向する外周面と、昇降ピン150の外周面と間隔をあけて対向する内周面とを有する。
Specifically, as shown in FIG. 5C, the through-
フランジ部93bは、円筒部93aの上端に設けられ、円筒部93aの径方向外方に延びて載置部91の上面91aに係止される環状の部材である。具体的には、載置部91の上面91aには、第1貫通口85の周囲を凹ませた第4段差部87が形成され、フランジ部93bは、かかる第4段差部87に係止される。
The
フランジ部93bの上面93b1には環状の凸部93b2が形成される。また、フランジ部93bの上面93b1およびステージ80の第4段差部87と対向する載置部91の下面91d1には環状の凹部91d2が形成される。
An annular convex portion 93b2 is formed on the upper surface 93b1 of the
そして、環状の凹部91d2と環状の凸部93b2とが非接触で嵌合することにより、上記ラビリンス構造が形成される。これにより、第1貫通口85を通過してステージ80の裏側へ到達するプラズマを低減させることができる。
Then, the annular concave portion 91d2 and the annular convex portion 93b2 are fitted in a non-contact manner to form the labyrinth structure. As a result, the plasma that passes through the first through
<3.接合装置の構成>
次に、接合装置41の構成について図6〜図13を参照して説明する。図6は、接合装置41の構成を示す模式平面図であり、図7は、同模式側面図である。また、図8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9は、反転機構220の構成を示す模式平面図であり、図10および図11は、同模式側面図(その1)および(その2)である。また、図12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13は、接合装置41の内部構成を示す模式側面図である。
<3. Configuration of joining device>
Next, the configuration of the joining
図6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. 6, the joining
処理容器190の内部は、内壁193によって搬送領域T1と処理領域T2に区画される。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
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、例えば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
搬送領域T1には、搬送機構201が設けられる。搬送機構201は、例えば鉛直方向、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
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8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
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
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9〜図12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。
Further, the transport region T1 is provided with an
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が例えば4箇所に設けられる。保持部材222は、図12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
保持アーム221は、図9〜図11に示すように、例えばモータ等を備えた第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. 9 to 11, the holding
第1駆動部224の下方には、例えばモータ等を備えた第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
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。
In this way, the upper wafer W1 held by the holding
また、図7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. 7, an
上チャック230は、図7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13参照)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. 7, the
また、図6、図7および図13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. 6, 7 and 13, the
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
また、図6、図7および図13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。
Further, as shown in FIGS. 6, 7 and 13, the first lower
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
次に、上チャック230と下チャック231の構成について図14〜図16を参照して説明する。図14は、上チャック230および下チャック231の構成を示す模式側面図である。また、図15は、上チャック230を下方から見た場合の模式平面図であり、図16は、下チャック231を上方から見た場合の模式平面図である。
Next, the configurations of the
図14に示すように、上チャック230は、複数、例えば3つの領域230a,230b,230cに区画される。これら領域230a,230b,230cは、図15に示すように、上チャック230の中心部から周縁部(外周部)に向けてこの順で設けられる。領域230aは平面視において円形状を有し、領域230b,230cは平面視において環状形状を有する。
As shown in FIG. 14, the
各領域230a,230b,230cには、図14に示すように上ウェハW1を吸着保持するための吸引管240a,240b,240cがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管240a,240b,240cには、異なる真空ポンプ241a,241b,241cがそれぞれ接続される。このように、上チャック230は、各領域230a,230b,230c毎に上ウェハW1の真空引きを設定可能に構成されている。
As shown in FIG. 14,
上チャック230の中心部には、当該上チャック230を厚み方向に貫通する貫通孔243が形成される。この上チャック230の中心部は、当該上チャック230に吸着保持される上ウェハW1の中心部W1aに対応している。そして、貫通孔243には、基板押圧機構250の押圧ピン253が挿通するようになっている。押圧ピン253は、押圧部材の一例である。
A through
基板押圧機構250は、上チャック230の上面に設けられ、押圧ピン253によって上ウェハW1の中心部を押圧する。押圧ピン253は、シリンダ部251およびアクチュエータ部252によって鉛直軸沿いに直動可能に設けられ、先端部において対向する基板(本実施形態では上ウェハW1)をかかる先端部で押圧する。具体的には、押圧ピン253は、後述する上ウェハW1および下ウェハW2の接合時に、まず上ウェハW1の中心部W1aと下ウェハW2の中心部W2aとを当接させるスタータとなる。
The substrate
下チャック231は、図16に示すように、複数、例えば2つの領域231a,231bに区画される。これら領域231a,231bは、下チャック231の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。そして、領域231aは平面視において円形状を有し、領域231bは平面視において環状形状を有する。
As shown in FIG. 16, the
各領域231a,231bには、図14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がそれぞれ独立して設けられる。各吸引管260a,260bには、異なる真空ポンプ261a,261b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231a,231b毎に下ウェハW2の真空引きを設定可能に構成されている。
As shown in FIG. 14,
下チャック231の周縁部には、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTが当該下チャック231から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材263が複数箇所、例えば5箇所に設けられる。
On the peripheral edge of the
<4.接合システムの具体的動作>
次に、以上のように構成された接合システム1の具体的な動作について、図17〜図18Hを参照して説明する。
<4. Specific operation of joining system>
Next, the specific operation of the joining
図17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18A〜図18Hは、接合装置41の動作説明図(その1)〜(その8)である。なお、図17に示す各種の処理は、制御装置300による制御に基づいて実行される。
FIG. 17 is a flowchart showing a part of the processing procedure of the processing executed by the joining
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 mounting
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。このとき、ゲートバルブ72が開かれており、処理容器70内が大気圧に開放されている。上ウェハW1は表面改質装置30に搬入されると、搬送装置61から、予め上昇していた複数の昇降ピン150に受け渡される。その後、搬送装置61が表面改質装置30から退出し、ゲートバルブ72が閉じられる。
Next, the upper wafer W1 is transferred to the
その後、上ウェハW1を複数の昇降ピン150で保持した状態で、真空ポンプ131を作動させ、吸気口130を介して処理容器70の内部の雰囲気が予め設定された真空度、例えば67Pa〜333Pa(0.5Torr〜2.5Torr)まで減圧される。続いて、複数の昇降ピン150が下降し、上ウェハW1がステージカバー90に載置される。具体的には、上ウェハW1は、9つの突起91bによって載置部91の上面91aから浮いた状態で支持される。
After that, with the upper wafer W1 held by the plurality of elevating
このように、本実施形態に係る表面改質装置30では、9つの突起91bを用いて上ウェハW1を載置部91の上面91aから浮かせた状態で支持することとしたため、上ウェハW1の裏面へのゴミ等の転写を抑制することができる。また、従来の表面改質装置と異なり、静電チャックを用いないため、製造コストを抑えることができる。
As described above, in the
なお、大気圧下で上ウェハW1をステージカバー90に載置しようとすると、上ウェハW1が水平方向にずれるおそれがあるため、このように所定の真空度まで減圧された後に上ウェハW1がステージカバー90に載置される。そして、後述するように上ウェハW1を処理中、処理容器70内の雰囲気は予め設定された真空度に維持される。
If the upper wafer W1 is placed on the
その後、ガス供給源122から供給された処理ガスが、上部電極110の下面のガス噴出口125から、処理容器70の内部に均一に供給される。そして、第1の高周波電源106から下部電極であるステージ80に、第2の高周波電源112から上部電極110にそれぞれ高周波電圧が印加される。これにより、下部電極であるステージ80と上部電極110との間に電界が形成され、この電界によって処理容器70の内部に供給された処理ガスがプラズマ化される。
After that, the processing gas supplied from the
この処理ガスのプラズマ(以下、「処理用プラズマ」という場合がある。)によって、ステージ80上の上ウェハW1の接合面W1jが改質されると共に、接合面W1j上の有機物が除去される。このとき、主として処理用プラズマ中の酸素ガスのプラズマが接合面W1j上の有機物の除去に寄与する。さらに、酸素ガスのプラズマは、上ウェハW1の接合面W1jの酸化、すなわち親水化を促進させることもできる。また、処理用プラズマ中のアルゴンガスのプラズマはある程度の高エネルギーを有しており、このアルゴンガスのプラズマによって接合面W1j上の有機物が積極的(物理的)に除去される。さらに、アルゴンガスのプラズマは、処理容器70内の雰囲気中に含まれる残留水分を除去するという効果もある。こうして処理用プラズマによって、上ウェハW1の接合面W1jが改質される(ステップS101)。
The plasma of the processing gas (hereinafter, may be referred to as “processing plasma”) modifies the bonding surface W1j of the upper wafer W1 on the
上述したように、本実施形態に係る表面改質装置30では、載置部91とフォーカスリング部92とが一体化されたステージカバー90が、下部電極であるステージ80上に載置される。したがって、従来の表面改質装置のように、静電チャックとフォーカスリングとの隙間からプラズマが進入して下部電極がダメージを受けるといった事態を防止することができる。
As described above, in the
また、本実施形態に係る表面改質装置30では、複数の貫通口カバー部材93を用いてステージ80に形成される複数の第1貫通口85の内周面を被うこととしたため、上ウェハW1の下面と載置部91の上面91aとの隙間を通って第1貫通口85に進入したプラズマが、第1貫通口85の内周面にダメージを与えることを防止することができる。
Further, in the
上ウェハW1の接合面W1jが改質されると、処理容器70内への処理ガスの供給を停止すると共に、下部電極であるステージ80および上部電極110への高周波電圧の印加を停止する。その後、真空ポンプ131を停止し、処理容器70内の減圧を停止する。続いて、ゲートバルブ72が開けられた後、すなわち処理容器70内が大気圧に開放された後、複数の昇降ピン150を上昇させて上ウェハW1をステージ80から搬送装置61に受け渡す。その後、上ウェハW1は、搬送装置61によって処理容器70から搬出される。
When the joint surface W1j of the upper wafer W1 is modified, the supply of the processing gas into the
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 conveyed to the surface
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 conveyed to the joining
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。
After that, the upper wafer W1 is delivered from the
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)。
After that, the holding
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230a、230b、230c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
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 processing of steps S101 to S105 described above is being performed on the upper wafer W1, the processing of the lower wafer W2 is performed. First, the lower wafer W2 in the cassette C2 is taken out by the
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 conveyed to the
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。
After that, the lower wafer W2 is conveyed to the
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)。
After that, the lower wafer W2 is conveyed to the joining
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を作動させ、下チャック231のすべての領域231a、231bにおいて、下ウェハ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。
After that, the lower wafer W2 is conveyed to the
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, the horizontal position adjustment of the upper wafer W1 held by the
なお、位置調節に先立っては、図18A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、例えば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、例えば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、例えば上ウェハ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. 18A, a plurality of predetermined reference points A1 to A3, for example, three reference points A1 to A3 are set on the joint surface W1j of the upper wafer W1, and similarly, the lower wafer W2. A plurality of predetermined reference points B1 to B3, for example, three reference points B1 to B3 are set on the joint surface W2j. As the 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 set arbitrarily.
まず、図18A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. 18A, the horizontal positions of the
次に、図18B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を鉛直上方に移動させた後、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. 18B, the
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18B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
撮像された画像データは、制御装置300に出力される。制御装置300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
次に、図18C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を鉛直上方に移動させて、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S111)。このとき、下ウェハW2の接合面W2jと上ウェハW1の接合面W1jとの間の間隔は所定の距離、例えば80μm〜200μmになっている。
Next, as shown in FIG. 18C, the
図18Dは、上述したステップS111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18D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230a、230b、230c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231a、231bにおいて真空引きされて保持されている。
FIG. 18D shows the state of the
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、真空ポンプ241aの作動を停止して、図18Eに示すように、領域230aにおける吸引管240aからの上ウェハW1の真空引きを停止する。このとき、領域230b,230cでは、上ウェハW1が真空引きされて吸着保持されている。その後、基板押圧機構250の押圧ピン253を下降させることによって、上ウェハW1の中心部W1aを押圧しながら当該上ウェハW1を下降させる。このとき、押圧ピン253には、上ウェハW1がない状態で当該押圧ピン253が70μm移動するような荷重、例えば200gがかけられる。このように、基板押圧機構250の押圧ピン253によって、上ウェハW1の中心部W1aと下ウェハW2の中心部W2aを当接させて押圧する(ステップS112)。
Next, the joining process of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is performed. Specifically, the operation of the
そうすると、押圧された上ウェハW1の中心部W1aと下ウェハW2の中心部W2aとの間で接合が開始する(図18E中の太線部)。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。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。 Then, the bonding starts between the center portion W1a of the pressed upper wafer W1 and the center portion W2a of the lower wafer W2 (thick line portion in FIG. 18E). That is, since the joint surface W1j of the upper wafer W1 and the joint surface W2j of the lower wafer W2 are modified in steps S101 and S106, respectively, a van der Waals force (intermolecular force) is first generated between the joint surfaces W1j and W2j. The joint surfaces W1j and W2j are joined to each other. 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 are bonded. They are firmly joined together.
その後、図18Fに示すように、押圧ピン253によって上ウェハW1の中心部W1aと下ウェハW2の中心部W2aを押圧した状態で、真空ポンプ241bの作動を停止して、領域230bにおける吸引管240bからの上ウェハW1の真空引きを停止する。
After that, as shown in FIG. 18F, the operation of the
そうすると、領域230bに保持されていた上ウェハW1が下ウェハW2上に落下する。さらにその後、真空ポンプ241cの作動を停止して、領域230cにおける吸引管240cからの上ウェハW1の真空引きを停止する。このように上ウェハW1の中心部W1aから周縁部W1bに向けて、上ウェハW1の真空引きを段階的に停止し、上ウェハW1が下ウェハW2上に段階的に落下して当接する。そして、上述した接合面W1j,W2j間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部W1aから周縁部W1bに向けて順次拡がる。
Then, the upper wafer W1 held in the
こうして、図18Gに示すように上ウェハ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S113)。 In this way, as shown in FIG. 18G, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are in contact with each other on the entire surface, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded (step S113).
その後、図18Hに示すように、押圧ピン253を上チャック230まで上昇させる。また、下チャック231において吸引管260a、260bからの下ウェハW2の真空引きを停止して、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。
After that, as shown in FIG. 18H, the
<5.変形例>
次に、ステージカバー90の変形例について図19A〜図19Cを参照して説明する。図19A〜図19Cは、第1〜第3変形例に係るステージカバーの構成を示す拡大模式断面図である。
<5. Modification example>
Next, a modification of the
図19Aに示すように、第1変形例に係るステージカバー90Aは、載置部91Aの下面91Ad1に環状の凸部91Ad2を有し、貫通口カバー部材93Aが備えるフランジ部93Abの上面93Ab1に環状の凹部93Ab2を有する。凸部91Ad2と凹部93Ab2とが非接触で嵌合することによってラビリンス構造が形成される。
As shown in FIG. 19A, the
このように、ラビリンス構造は、フランジ部93b,93Abの上面93b1,93Ab1および載置部91,91Aの下面91d1,91Ad1の一方に環状の凹部91d2,93Ab2が形成されるとともに、他方に環状の凸部93b2,91Ad2が形成され、凹部91d2,93Ab2と凸部93b2,91Ad2とが非接触で嵌合することによって形成されるものであればよい。
As described above, in the labyrinth structure, an annular recess 91d2, 93Ab2 is formed on one of the upper surfaces 93b1, 93Ab1 of the
また、ステージカバーは必ずしもラビリンス構造を有することを要しない。この場合、たとえば図19Bに示すように、ステージカバー90Bは、載置部91Bと貫通口カバー部材93Bとが一体的に形成されたものであってもよい。
Also, the stage cover does not necessarily have to have a labyrinth structure. In this case, for example, as shown in FIG. 19B, the
また、貫通口カバー部材は必ずしも設けられることを要しない。この場合、たとえば図19Cに示すように、ステージカバー90Cは、ステージ80C上に載置される載置部91Cの上面91Caに、第2貫通口91cの周囲を取り囲む環状の突起91Ca1を備えた構成としてもよい。
Further, the through-hole cover member does not necessarily have to be provided. In this case, for example, as shown in FIG. 19C, the
突起91Ca1は、上述した9つの突起91bと同じ高さを有する。したがって、上ウェハW1または下ウェハW2は、9つの突起91bだけでなく突起91Ca1によっても支持されることとなる。上ウェハW1または下ウェハW2が環状の突起91Ca1に支持されることで、第2貫通口91cは、上ウェハW1または下ウェハW2および環状の突起91Ca1によって塞がれた状態となる。これにより、プラズマの第2貫通口91cへの進入を防止することができる。
The protrusion 91Ca1 has the same height as the nine
上述してきたように、本実施形態に係る表面改質装置30は、上ウェハW1または下ウェハW2(基板の一例)における他の基板との接合面W1j、W2jを処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置である。本実施形態に係る表面改質装置30は、内部を密閉可能な処理容器70と、処理容器70内に処理ガスのプラズマを発生させる下部電極としてのステージ80、給電棒104、整合器105、第1の高周波電源106、上部電極110、整合器111および第2の高周波電源112(プラズマ発生機構の一例)と、処理容器70内に配置されるステージ80と、ステージ80上に載置されるステージカバー90とを備える。ステージカバー90は、載置部91と、環状のフォーカスリング部92とを備える。載置部91は、上ウェハW1または下ウェハW2と対向する上面91a(載置面の一例)と上面91aから突出する少なくとも3つの突起91bとを有し、少なくとも3つの突起91bを用いて上ウェハW1または下ウェハW2を上面91aから浮かせた状態で支持する。フォーカスリング部92は、載置部91と同一の材料を用いて載置部91と一体的に形成され、載置部91の外周部に配置されて、少なくとも3つの突起91bに支持された上ウェハW1または下ウェハW2の外周を取り囲む。
As described above, the
したがって、本実施形態に係る表面改質装置30によれば、ステージ80をプラズマから保護することができる。
Therefore, according to the
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 variations can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspects of the invention are not limited to the particular details and representative embodiments expressed and described as described above. Therefore, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention 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
80 ステージ
85 第1貫通口
90 ステージカバー
91 載置部
91a 上面
91b 突起
91c 第2貫通口
92 フォーカスリング部
92a 上面
92b 下面
93 貫通口カバー部材
94 第1段差部
95 第2段差部
110 上部電極
W1 上ウェハ
W2 下ウェハ
1 Joining
Claims (8)
内部を密閉可能な処理容器と、
前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理容器内に配置されるステージと、
前記ステージ上に載置されるステージカバーと
を備え、
前記ステージカバーは、
前記基板と対向する載置面と前記載置面から突出する少なくとも3つの突起とを有し、前記少なくとも3つの突起を用いて前記基板を前記載置面から浮かせた状態で支持する載置部と、
前記載置部と同一の材料を用いて前記載置部と一体的に形成され、前記載置部の外周部に配置されて、前記少なくとも3つの突起に支持された前記基板の外周を取り囲む環状のフォーカスリング部と
を備えることを特徴とする表面改質装置。 A surface modification device that modifies the joint surface of a substrate with other substrates by plasma of processing gas.
A processing container that can seal the inside and
A plasma generation mechanism that generates plasma of the processing gas in the processing container,
The stage arranged in the processing container and
It is equipped with a stage cover that is placed on the stage.
The stage cover
A mounting portion having a mounting surface facing the substrate and at least three protrusions protruding from the previously described mounting surface, and using the at least three protrusions to support the substrate in a state of being floated from the previously described mounting surface. When,
An annular shape formed integrally with the previously described mounting portion using the same material as the previously described mounting portion, arranged on the outer peripheral portion of the previously described mounting portion, and surrounding the outer peripheral portion of the substrate supported by the at least three protrusions. A surface modification device characterized by having a focus ring portion of the above.
石英で形成されること
を特徴とする請求項1に記載の表面改質装置。 The stage cover
The surface modification apparatus according to claim 1, wherein the surface modification apparatus is made of quartz.
前記載置面よりも高い位置に上面を有し、かつ、前記載置部の下面よりも低い位置に下面を有すること
を特徴とする請求項1または2に記載の表面改質装置。 The focus ring portion is
The surface modification apparatus according to claim 1 or 2, wherein the surface modification apparatus has an upper surface at a position higher than the above-mentioned placing surface and a lower surface at a position lower than the lower surface of the above-mentioned placing portion.
を備え、
前記ステージカバーは、
前記載置部に形成され、前記複数の第1貫通口の各々に連通する複数の第2貫通口と、
前記複数の第1貫通口の各々に挿通され、且つ、前記複数の第2貫通口の各々に連通する複数の貫通口カバー部材と
を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の表面改質装置。 It is provided with a plurality of elevating pins that are inserted into each of the plurality of first through ports formed in the stage and that support and elevate the substrate mounted on the above-described mounting portion.
The stage cover
A plurality of second through-holes formed in the above-mentioned mounting portion and communicating with each of the plurality of first through-holes,
Any one of claims 1 to 3, further comprising a plurality of through-port cover members that are inserted into each of the plurality of first through-ports and communicate with each of the plurality of second through-ports. The surface modifier according to one.
を特徴とする請求項4に記載の表面改質装置。 The surface modification apparatus according to claim 4, wherein a labyrinth structure is formed by the above-mentioned mounting portion and the through-hole cover member.
前記第1貫通口に挿通される円筒部と、
前記円筒部の上端に設けられ、前記円筒部の径方向外方に延びて前記載置部の上面に係止される環状のフランジ部と
を備え、
前記フランジ部の上面および前記フランジ部の上面と対向する前記載置部の下面の一方に環状の凹部が形成されるとともに、他方に環状の凸部が形成され、前記凹部と前記凸部とが非接触で嵌合することによって前記ラビリンス構造が形成されること
を特徴とする請求項5に記載の表面改質装置。 The through-hole cover member is
A cylindrical portion to be inserted through the first through port and
An annular flange portion provided at the upper end of the cylindrical portion, extending outward in the radial direction of the cylindrical portion and locked to the upper surface of the above-described mounting portion.
An annular recess is formed on one of the upper surface of the flange portion and the lower surface of the previously described mounting portion facing the upper surface of the flange portion, and an annular convex portion is formed on the other, and the concave portion and the convex portion are formed. The surface modification apparatus according to claim 5, wherein the labyrinth structure is formed by fitting in a non-contact manner.
3つ以上9つ以下の前記突起を有すること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の表面改質装置。 The above-mentioned place is
The surface modification apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface modification apparatus has 3 or more and 9 or less of the protrusions.
前記基板の接合される表面を処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置と、
前記表面改質装置によって改質された前記基板の表面を親水化する表面親水化装置と、
前記表面親水化装置によって親水化された前記基板同士を接合する接合装置と
を備え、
前記表面改質装置は、
内部を密閉可能な処理容器と、
前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理容器内に配置されるステージと、
前記ステージ上に載置されるステージカバーと
を備え、
前記ステージカバーは、
前記基板と対向する載置面と前記載置面から突出する少なくとも3つの突起とを有し、前記少なくとも3つの突起を用いて前記基板を前記載置面から浮かせた状態で支持する載置部と、
前記載置部と同一の材料を用いて前記載置部と一体的に形成され、前記載置部の外周部に配置されて、前記少なくとも3つの突起に支持された前記基板の外周を取り囲む環状のフォーカスリング部と
を備えることを特徴とする接合システム。 It is a joining system that joins substrates by intermolecular force.
A surface modifier that modifies the bonded surface of the substrate with plasma of processing gas,
A surface hydrophilizing device that hydrophilizes the surface of the substrate modified by the surface modifying device,
A bonding device for joining the substrates hydrophilized by the surface hydrophilic device is provided.
The surface modifier
A processing container that can seal the inside and
A plasma generation mechanism that generates plasma of the processing gas in the processing container,
The stage arranged in the processing container and
It is equipped with a stage cover that is placed on the stage.
The stage cover
A mounting portion having a mounting surface facing the substrate and at least three protrusions protruding from the previously described mounting surface, and using the at least three protrusions to support the substrate in a state of being floated from the previously described mounting surface. When,
An annular shape that is integrally formed with the previously described placing portion using the same material as the previously described placing portion, is arranged on the outer peripheral portion of the previously described placing portion, and surrounds the outer circumference of the substrate supported by the at least three protrusions. A joining system characterized by having a focus ring portion of.
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