JP6797267B2 - Joining system and joining method - Google Patents

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開示の実施形態は、接合システムおよび接合方法に関する。 The disclosed embodiments relate to joining systems and joining methods .

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 high 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 technology, for example, a joining apparatus for joining substrates such as semiconductor wafers (hereinafter referred to as "wafers") 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 so as to face each other in the vertical direction, the central portion of the upper wafer is pressed by a pushing pin to bring the central portion into contact with the lower wafer, and then the upper wafer is provided. A technique for retracting a spacer supporting a wafer, bringing the entire surface of the upper wafer into contact with the entire surface of the lower wafer, and joining the substrates to each other is disclosed.

特開2004−207436号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-207436

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, there is room for further improvement in the above-mentioned prior art in improving the bonding quality of the substrate.

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, when the above-mentioned conventional technique is used, pressing only the upper wafer with the push pin causes the upper wafer to stretch more than the lower wafer, which may cause a misalignment 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 method in which the lower wafer is preheated and thermally expanded to cancel the elongation of the upper wafer, but when such a method 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システムおよび接合方法を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment is intended to provide a bonding system and method capable of improving the bonding quality of the substrate.

実施形態の一態様に係る接合システムは、第1基板および第2基板を分子間力によって接合する接合システムであって、表面改質装置と、表面親水化装置と、接合装置とを備える。表面改質装置は、第1基板および第2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。表面親水化装置は、表面改質装置によって改質された第1基板および第2基板の表面を親水化する。接合装置は、表面親水化装置によって親水化された第1基板および第2基板を接合する。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The joining system according to one aspect of the embodiment is a joining system for joining the first substrate and the second substrate by an intermolecular force, and includes a surface modification device, a surface hydrophilic device, and a joining device. The surface reformer modifies the bonded surface of the first substrate and the second substrate by plasma of the processing gas. The surface hydrophilization device hydrophilizes the surfaces of the first substrate and the second substrate modified by the surface modifier. The joining device joins the first substrate and the second substrate that have been hydrophilized by the surface hydrophilic device. The joining device includes a first holding portion, a second holding portion, a deformation stage, and a control unit. The first holding portion holds the first substrate on the lower surface side. The second holding portion is provided below the first holding portion, and holds the second substrate facing the first substrate on the upper surface side. The deformation stage is arranged as the lower surface of the first holding portion and the upper surface of the second holding portion, and is formed so that the back surface side has a substantially spherical shape, and convex deformation is possible while holding the first substrate and the second substrate, respectively. It is provided in. The control unit brings the first holding portion and the second holding portion closer to each other in a state where the deformation stage is convexly deformed to bring the central portions of the first substrate and the second substrate into contact with each other, and then the convex deformation of the deformation stage The first substrate and the second substrate are joined by bringing the first holding portion and the second holding portion closer to each other while releasing the above .

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 substrate 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 the configuration of the joining system according to the 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 showing the configuration of the joining 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 joining device. 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 joining device. 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 (No. 1) showing 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 (No. 2) showing 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 showing 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 joining device. 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 the 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 deformation 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 configurations 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 of the lower chuck when 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 showing a part of the processing procedure of the 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 view (No. 1) of the joining device. 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 view (No. 2) of the joining device. 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 view (No. 3) of the joining device. 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 view (No. 4) of the joining device. 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 view (No. 5) of the joining device. 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 view (No. 6) of the joining device. 図14Gは、接合装置の動作説明図(その7)である。FIG. 14G is an operation explanatory view (No. 7) of the joining device. 図14Hは、接合装置の動作説明図(その8)である。FIG. 14H is an operation explanatory view (No. 8) of the joining device. 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 view (No. 9) of the joining device. 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 the deformed structure of the 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 the 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 (No. 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 (No. 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 other deformation structures of the deformation stage.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合システムおよび接合方法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 and joining method 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.

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 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 system 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 forms a polymerized wafer T by joining the first substrate W1 and the 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. 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。 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”.

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 system 1 includes a loading / unloading station 2 and a processing station 3. The carry-in / out station 2 and the processing station 3 are arranged side by side in the order of the carry-in / out station 2 and the processing station 3 along the positive direction of the X-axis. Further, the loading / unloading 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 loading / unloading station 2 includes a mounting table 10 and a transport area 20. The mounting table 10 includes a plurality of mounting plates 11. Cassettes C1, C2, and C3 for accommodating a plurality of (for example, 25) substrates in a horizontal state are mounted on each mounting plate 11. For example, the cassette C1 is a cassette containing the upper wafer W1, the cassette C2 is a cassette containing the lower wafer W2, and the cassette C3 is a cassette containing the polymerized 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 transport area 20 is arranged adjacent to the X-axis positive direction side of the mounting table 10. The transport area 20 is provided with a transport path 21 extending in the Y-axis direction and a transport device 22 that can move along the transport path 21. The transfer device 22 can move not only in the Y-axis direction but also in the X-axis direction and can rotate around the Z-axis, and the cassettes C1 to C3 mounted on the mounting plate 11 and the processing station 3 described later The upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerized 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。 The number of cassettes C1 to C3 mounted on the mounting plate 11 is not limited to the one shown in the drawing. Further, in addition to the cassettes C1, C2, and C3, a cassette or the like for collecting a defective substrate may be mounted on the mounting plate 11.

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 equipped with various devices, for example, three processing blocks G1, G2, and G3. For example, the first processing block G1 is provided on the front side (Y-axis negative direction side in FIG. 1) of the processing station 3, and the second processing block G1 is provided on the back side (Y-axis positive direction side in FIG. 1) of the processing station 3. The processing block G2 is provided. Further, a third processing block G3 is provided on the loading / unloading station 2 side (X-axis negative direction side in FIG. 1) of the processing station 3.

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 joint surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is arranged. The surface modifier 30 cuts the bond of SiO2 on the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to form a single-bonded SiO, so that the bonding surface W1j, can be easily hydrophilized thereafter. Modify W2j.

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 reformer 30, for example, oxygen gas, which is a processing gas, is excited to be turned into plasma and ionized in a reduced pressure atmosphere. Then, by irradiating the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with such oxygen ions, 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。 A surface hydrophilic device 40 and a joining device 41 are arranged in the second processing block G2. The surface hydrophilization apparatus 40 hydrophilizes the joint surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with pure water, and cleans the joint surfaces W1j and W2j. In the surface hydrophilization apparatus 40, 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, for example. As a result, the pure water supplied on 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 joining device 41 joins the upper wafer W1 and the lower wafer W2. The configuration of the joining device 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。 As shown in FIG. 2, the third processing block G3 is provided with transition (TRS) devices 50 and 51 for the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerization wafer T 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 region 60 is formed in a region surrounded by the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3. A transport device 61 is arranged in the transport region 60. The transport device 61 has, for example, a transport arm that is movable in the vertical direction, the horizontal direction, and around the vertical axis. The transfer device 61 moves in the transfer area 60, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are placed on predetermined devices in the first processing block G1, the second processing block G2, and the third processing block G3 adjacent to the transport area 60. And the polymerization wafer T is conveyed.

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。 Further, as shown in FIG. 1, the joining system 1 includes a control device 70. The control device 70 controls the operation of the joining system 1. Such a control device 70 is, for example, a computer, and includes a control unit and a storage unit (not shown). A program that controls various processes such as joining process is stored in the storage unit. The control unit controls the operation of the junction 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。 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 control device 70. Recording media that can be read by a computer include, for example, a hard disk (HD), a flexible disk (FD), a compact disk (CD), a magnet 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. Configuration of joining device>
Next, the configuration of the joining device 41 will be described with reference to FIGS. 4 to 11. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the joining device 41, and FIG. 5 is a schematic side view of the joining device 41. Further, FIG. 6 is a schematic side view showing the configuration of the position adjusting mechanism 210. Further, 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) of the same. Further, FIG. 10 is a schematic side view showing the configurations 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 device 41 has a processing container 190 whose inside can be sealed. A carry-in outlet 191 for the upper wafer W1, a lower wafer W2, and a polymerized wafer T is formed on the side surface of the processing container 190 on the transport region 60 side, and an opening / closing shutter 192 is provided at the carry-in outlet 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 above-mentioned carry-in outlet 191 is formed on the side surface of the processing container 190 in the transport region T1. Further, the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the carry-in outlet 194 of the polymerized wafer T are 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 polymerized wafer T is provided on the Y-axis negative direction side of the transport region T1. The transition 200 is formed in, for example, two stages, and any two of the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerization wafer T can be placed at the same time.

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 is movable in the vertical direction, the horizontal direction, and around the vertical axis. Then, the transport mechanism 201 transports the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerized 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 adjusting mechanism 210 for adjusting the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is provided on the Y-axis positive direction side of the transport region T1. As shown in FIG. 6, the position adjusting mechanism 210 detects the positions of the base 211, the holding portion 212 that attracts and holds the upper wafer W1 and the lower wafer W2 to rotate, and the notch portions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. It has a detection unit 213 and a detection unit 213.

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 adjusting mechanism 210, the notches of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are detected by the detection unit 213 while rotating the upper wafer W1 and the lower wafer W2 that are attracted and held by the holding unit 212. The position of the portion is adjusted to adjust the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

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。 Further, the transport region T1 is provided with an inversion mechanism 220 that inverts the front and back surfaces of the upper wafer W1. The reversing mechanism 220 has a holding arm 221 for holding the upper wafer W1 as shown in FIGS. 7 to 10.

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. Further, the holding arm 221 is provided with holding members 222 for holding the upper wafer W1 at, for example, four places. 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. Further, a notch 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 hold the upper wafer W1 by sandwiching it.

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 is rotatable about a horizontal axis by the first driving unit 224. Further, the holding arm 221 is rotatable around the first drive 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 equipped with, for example, a motor is provided. The first drive unit 224 can be moved in the vertical direction along the support column 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。 In this way, the upper wafer W1 held by the holding member 222 can be rotated about the horizontal axis and moved in the vertical and horizontal directions by the first drive unit 224 and the second drive unit 225. it can. Further, the upper wafer W1 held by the holding member 222 can rotate around the first drive 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, the processing region T2 is provided with an upper chuck 230 and a lower chuck 231. The upper chuck 230 attracts and holds the upper wafer W1 from above. Further, 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 shown by the broken line, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 can be convexally deformed while the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are attracted and held, 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 will be referred to as a “deformation stage”. The specific configuration of the deformation stage will be described later with reference to FIGS. 12A and later.

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 joint 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 the first lower chuck moving portion 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 described later. Further, the first lower chuck moving portion 290 is configured so that the lower chuck 231 can be moved in the vertical direction and can be rotated around 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 joint 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。 Further, as shown in FIGS. 4, 5 and 11, the first lower chuck moving portion 290 is provided on the lower surface side of the first lower chuck moving portion 290, and is a pair extending in the horizontal direction (Y-axis direction). It is attached to the rail 295 of. The first lower chuck moving portion 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 portion 296. The second lower chuck moving portion 296 is provided on the lower surface side of the second lower chuck moving portion 296, and is attached to a pair of rails 297 extending in the horizontal direction (X-axis direction). Then, the second lower chuck moving portion 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 are 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 configurations 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 which is a holding surface capable of convex deformation. In such convex deformation, it is preferable that the upper chuck 230 and the lower chuck 231 behave in the same manner as each other. Therefore, in the present embodiment, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are arranged in the opposite directions. Has the same configuration.

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。 Therefore, in FIGS. 12A to 12D, each component on the lower chuck 231 side is mainly illustrated. 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. Further, FIG. 12B is a deformation explanatory view of the lower chuck 231. Further, FIG. 12C is a schematic cross-sectional view showing the configurations of the upper chuck 230 and the lower chuck 231. FIG. 12D is a schematic plan view of the lower chuck 231 when 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 a plan view and to have a flat plate shape on the surface side holding the lower wafer W2 in a non-deformed state.

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 edge portion of the deformation stage 231a is fixed to the base portion 231c by the fixing ring 231b formed in a substantially annular shape. The base portion 231c is fixed to the above-mentioned 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。 Further, the deformation stage 231a is provided so as to be capable of convex deformation (see arrow 1201 in FIG. 12B). The "convex deformation" referred to here means that the central portion of the deformation stage 231a is deformed so as to be 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 is assumed that the case where the deformation stage 231a swells toward the central portion and becomes a part of a substantially spherical surface is included.

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, and for example, an air pressure may be used, or a piezo actuator or the like may be used. Here, the deformation stage 231a will 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。 Further, as shown in FIG. 12C, the deformation stage 231a of the lower chuck 231 is divided into a plurality of, for example, three regions 231aa, 231ab, and 231ac. As shown in FIG. 12D, these regions 231aa, 231ab, and 231ac are provided in this order from the central portion to the peripheral portion (outer peripheral portion) of the lower chuck 231. The region 231aa has a circular shape in a plan view, and the regions 231ab and 231ac have an annular shape in a 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, 260c for sucking and holding the lower wafer W2 are independently provided in each region 231aa, 231ab, and 231ac. Different vacuum pumps 261a, 261b, 261c are connected to the suction pipes 260a, 260b, 260c, respectively. As described above, the lower chuck 231 is configured so that the evacuation of the upper wafer W1 can be set 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。 In FIG. 12D, two suction ports of the suction tube 260a are arranged in a straight line in the area 231aa, two suction ports of the suction tube 260b are arranged in the area 231ab, and two suction ports of the suction tube 260c are arranged in the area 231ac. However, the number and arrangement positions of each suction port are not limited.

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。 Further, the regions 230aa, 230ab, 230ac on the upper chuck 230 side, the suction pipes 240a, 240b, 240c, and the vacuum pumps 241a, 241b, 241c are the regions 231aa, 231ab, 231ac, the suction pipes 260a, 260b, respectively on the lower chuck 231 side. It corresponds to 260c and vacuum pumps 261a, 261b and 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 modifier, surface hydrophilization device, and joining device of joining system>
Next, the specific operations of the surface modifying device 30, the surface hydrophilizing device 40, and the joining 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 showing a part of the processing procedure of the processing executed by the joining system 1. 14A to 14I are operation explanatory views (No. 1) to (No. 9) of the joining device 41. The various processes shown in FIG. 13 are executed based on the 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 mounting plate 11 of the loading / unloading station 2. After that, the upper wafer W1 in the cassette C1 is taken out by the transfer device 22, and is 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 to the surface reforming device 30 of the first processing block G1 by the transfer device 61. In the surface reformer 30, oxygen gas, which is a processing gas, is excited to be turned into plasma and ionized under a predetermined reduced pressure atmosphere. The oxygen ions are irradiated on the bonding surface W1j of the upper wafer W1, and the bonding surface W1j is plasma-treated. As a result, 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 conveyed to the surface hydrophilic device 40 of the second processing block G2 by the transfer device 61. In the surface hydrophilization apparatus 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 reforming apparatus 30, and the bonding surface is concerned. W1j is hydrophilized. Further, the joint surface W1j of the upper wafer W1 is washed 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 conveyed to the joining device 41 of the second processing block G2 by the conveying device 61. The upper wafer W1 carried into the joining device 41 is conveyed to the position adjusting mechanism 210 by the conveying mechanism 201 via the transition 200. Then, the position adjusting mechanism 210 adjusts the horizontal orientation of the upper wafer W1 (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。 After that, the upper wafer W1 is delivered from the position adjusting mechanism 210 to the holding arm 221 of the reversing mechanism 220. Subsequently, in the transport region T1, the front and back surfaces of the upper wafer W1 are inverted by inverting 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)。 After that, the holding arm 221 of the reversing mechanism 220 rotates around the first drive unit 224 and moves below the upper chuck 230. Then, the upper wafer W1 is delivered from the reversing mechanism 220 to the upper chuck 230. The non-bonded surface W1n of the upper wafer W1 is adsorbed and held by 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 on the upper chuck 230 until the lower wafer W2, which will be described later, is conveyed to the joining device 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 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 transfer device 22, and is 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 conveyed 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 joint surface W2j of the lower wafer W2 in step S106 is the same as 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。 After that, the lower wafer W2 is conveyed to the surface hydrophilization device 40 by the transfer device 61, the bonding surface W2j of the lower wafer W2 is hydrophilized, and the bonding surface W2j is washed (step S107). The hydrophilization and cleaning of the joint surface W2j of the lower wafer W2 in step S107 is 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)。 After that, the lower wafer W2 is conveyed to the joining device 41 by the conveying device 61. The lower wafer W2 carried into the joining device 41 is conveyed to the position adjusting mechanism 210 by the conveying mechanism 201 via the transition 200. Then, the position adjusting mechanism 210 adjusts the horizontal orientation of the lower wafer W2 (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。 After that, the lower wafer W2 is conveyed to the lower chuck 231 by the conveying mechanism 201, and is attracted and held by the lower chuck 231 (step S109). At this time, all the vacuum pumps 261a, 261b, and 261c are operated, and the lower wafer W2 is evacuated in all the regions 231aa, 231ab, and 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, the horizontal position adjustment between 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 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 located substantially below the upper imaging unit 281. Then, the common target X is confirmed between the upper imaging unit 281 and the lower imaging unit 291. 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. Be 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, the lower chuck 231 is moved vertically upward by the first lower chuck moving portion 290, and then the horizontal positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are 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, while the lower chuck 231 is moved in the horizontal direction by the first lower chuck moving portion 290 and the second lower chuck moving portion 296, the reference point B1 of the joint surface W2j of the lower wafer W2 is used by using the upper imaging unit 281. ~ 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 junction surface W1j of the upper wafer W1. Note that FIG. 14B shows a state in which the reference point B1 of the lower wafer W2 is imaged by the upper imaging unit 281 and the reference point A1 of the upper wafer W1 is imaged by the lower imaging unit 291.

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, the reference points A1 to A3 of the upper wafer W1 and the reference points B1 to B3 of the lower wafer W2 are based on the image data captured by the upper imaging unit 281 and the image data captured by the lower imaging unit 291. The horizontal position of the lower chuck 231 is adjusted by the first lower chuck moving portion 290 and the second lower chuck moving portion 296 so that the two are matched with each other. In this way, 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 the above-mentioned step S110 is completed. As shown in FIG. 14C, the upper wafer W1 is evacuated and held in all regions 230aa, 230ab, 230ac of the upper chuck 230, and the lower wafer W2 is also evacuated in all regions 231aa, 231ab, 231ac of the lower chuck 231. It is 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 figure). See arrow 1401, step S111). As a result, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are warped from each other, the central portion C is closest to each other, and the peripheral portion E is most distant 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 portion 290 to adjust the vertical positions of the upper chuck 230 and the lower chuck 231, and the upper chuck 230 is moved to the upper chuck 230. The vertical positions of the held upper wafer W1 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 231 are adjusted (step S112). After that, such adjustment is appropriately performed in the process of joining the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

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, the joining process of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is performed. Specifically, as shown in FIG. 14F, the lower chuck 231 is vertically upward by the first lower chuck moving portion 290 in order to bring the upper wafer W1 and the lower wafer W2, which are deformed by convexly deforming the deformation stages 230a and 231a, to approach 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, when the central portions C of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 come into contact with each other, the deformation stages 230a, 231a are formed so that the convex shapes of the deformation stages 230a, 231a gradually return to the flat plate shape, as shown in FIG. 14G. The convex deformation of is gradually released (see arrow 1403 in the figure, step S114). Further, 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 (the first lower chuck moving portion 290). 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。 As a result, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are gradually joined. 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.

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 are bonded. They are firmly joined to each other. The Van der Waals force between the bonding surfaces W1j and W2j and the bonding by hydrogen bonding gradually expand 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。 It should be noted that the release of the convex deformation of the deformation stages 230a and 231a in step S114 and the vertical upward movement of the lower chuck 231 are performed not only at a constant speed, but also, 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 reduced. As a result, it is possible to suppress the generation of air bubbles near the peripheral edges E 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 a flat plate shape, and 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, so that the upper wafer W1 and the lower wafer W2 come into contact with each other. It is joined (step S115). Then, the operation of the vacuum pumps 241a, 241b, 241c on the upper chuck 230 side is stopped, and the vacuum drawing of the upper wafer W1 from the suction pipes 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。 After that, as shown in FIG. 14I, the lower chuck 231 is moved vertically downward by the first lower chuck moving portion 290 (see arrow 1405 in the figure). Then, the operation of the vacuum pumps 261a, 261b, 261c on the lower chuck 231 side is stopped, the vacuum drawing of the lower wafer W2 from the suction pipes 260a, 260b, 260c is stopped, and the lower chuck 231 sucks and holds the lower wafer W2. To cancel. As a result, the joining process in the joining device 41 is completed.

<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 deformed structure of upper chuck and lower chuck>
Next, specific examples of the modified structures of the upper chuck 230 and the lower chuck 231 will be described with reference to FIGS. 15A to 16B. Although the lower chuck 231 side is mainly illustrated in FIGS. 15A to 16B, the upper chuck 230 side also has the same configuration except that the orientation of the upper chuck 230 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 utilizes air pressure will be described with reference to FIGS. 15A to 15D. FIG. 15A is a schematic cross-sectional view showing the deformed structure of the deformation stage 231a. Further, FIG. 15B is a schematic plan view showing the deformation structure of the deformation stage 231a. 15C and 15D are explanatory views (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 by opening a supply port on the upper surface of the base portion 231c. The air supply pipe 270a is connected to the vacuum pump 270b, and by the operation of the vacuum pump 270b, air is supplied and discharged to the internal space surrounded by the upper surface of the base portion 231c and the back surface of the deformation stage 231a (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 and discharge of air from the air supply pipe 270a. That is, the deformation stage 231a is convexly deformed by supplying air from the air supply pipe 270a and increasing the internal pressure of the internal space described above, and the air is discharged from the air supply pipe 270a to reduce the internal pressure of the internal space on the surface. Returns to a flat plate (see arrow 1502 in FIG. 15A). Although the number of air supply pipes 270a is one in FIGS. 15A and 15B, 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。 Further, as the material of the deformation stage 231a, various materials such as 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, in the deformation stage 231a, the back surface side has a substantially spherical shape, that is, the contour of the back surface side in cross-sectional view draws an arc from the central portion CT to the peripheral portion ET, and the meat is formed. It is formed into a shape in which the thickness Th 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 displacement 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 close to linear as shown in FIG. 15D by forming the back surface side into a shape in which the wall 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。 As a result, the deformation stage 231a can be uniformly displaced in the circumferential direction (aggregation in the radial direction). That is, the entire surface of the deformation stage 231a can be convexally deformed without bias 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。 Further, as shown in FIGS. 15A and 15B, the deformation stage 231a has annular protrusions 231ad and 231ae arranged concentrically about the central portion CT on the back surface side thereof. Although there are 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 projections 231ad and 231ae are provided with, for example, an annular projection 231ad corresponding to the boundary of the regions 231aa and 231ab and an annular projection 231ae corresponding to the boundary of the regions 231ab and 231ac, respectively, and the back surface side of the deformation stage 231a is a region. It is divided so as to correspond to 231aa, 231ab, and 231ac.

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 of convex deformation of the deforming stage 231a to be deformed, as shown in FIG. 15B, the air supplied from the vacuum pump 270b via the air supply pipe 270a has a diameter exceeding the annular protrusions 231ae and 231ad. While supplying to the central CT along the direction, it is possible to easily distribute each region 231ac, 231ab, 231aa 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 the uneven convex deformation of the deformation stage 231a.

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 deformed structure utilizes a piezo 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. Further, FIG. 16B is a schematic plan view showing other deformation structures of the deformation stage 231a. In addition, in FIG. 16A and FIG. 16B, the reference numeral "231A" is attached to the lower chuck.

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, 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 arranged so that the top piece TP, which is a movable part, faces vertically upward. For example, the piezo actuator PZ-C is located at a position corresponding to the central CT of the deformation stage 231a. The actuators PZ-E are arranged at equal intervals on the same circle near the peripheral edge portion 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 respective arrangement positions. As a result, it is possible to contribute to uniformly applying a force to the deformation 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。 Further, above the piezo actuator PZ-C, 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 arranged. Further, above the piezo actuator PZ-E, a ring member 231 kb formed in a substantially annular shape extending in a width larger than the diameter of the top piece TP in a plan view is arranged.

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 each top piece TP is moved up and down according to a change in voltage from a voltage generator (not shown) connected to each of them. The deformation stage 231a is deformed according to the movement of each of the top pieces 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 raises and lowers the center member 231ca in contact with the top piece TP by the top piece TP (see arrow 1601 in FIG. 16A). Further, the piezo actuator PZ_E raises and lowers the ring member 231 cc in contact with each of the top piece TPs by the top piece TP (see 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 response to the movements of the center member 231ca and the ring member 231cc, the deformation stage 231a is convexly deformed or the surface is returned to a flat plate shape (see arrow 1603 in FIG. 16A). The center member 231ca and the ring member 231cc are examples of "dispersion members" that play a role of distributing 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。 In this way, the deformation structure of the deformation stage 231a can also be configured by using the piezo actuators PZ_C and PZ_E. Needless to say, any actuator capable of converting the input energy into physical motion in the vertical direction is not limited to the piezo actuators PZ_C and PZ_E.

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 joining system 1 according to the present embodiment configured as described above, in the joining device 41, the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are convexly deformed in the same manner, and the upper wafer W1 and the lower wafer are held by them. Since the W2 is warped substantially the same and then joined, it is possible to prevent one of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 from extending from the other. Therefore, according to this embodiment, the bonding quality of the substrate 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 joining system 1 according to the present embodiment, it is not necessary to use the method of preheating the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in the joining device 41. Therefore, distortion due to the temperature distribution difference does not occur. That is, according to the present embodiment, the bonding quality of the substrate 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 joining system 1 according to the present embodiment, when the upper chuck 230 and the lower chuck 231 are brought close to each other in the joining device 41, they are brought close to each other, for example, at a low speed as the contact portion between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 expands. Therefore, it is possible to suppress the generation of air bubbles in the vicinity of the peripheral edge portion E of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 after joining. Therefore, according to this embodiment, the bonding quality of the substrate 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 joining device 41 according to the present embodiment includes an upper chuck 230 (corresponding to an example of the "first holding portion") and a lower chuck 231 (corresponding to an example of the "second holding portion"). It includes deformation stages 230a and 231a, and a control device 70 (corresponding to an example of a "control unit").

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 the "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 the "second substrate") facing the upper wafer W1 on the upper surface side.

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 arranged 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 upper chuck 230 and the lower chuck 231 close to each other in a state where the deformation stages 230a and 231a are convexly deformed to bring the upper wafer W1 and the lower wafer W2 into contact with each other, and then the deformation stage. The upper wafer W1 and the lower wafer W2 are joined by bringing the upper chuck 230 and the lower chuck 231 closer to each other while releasing the convex deformation of the 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 joining device 41 according to the present embodiment, the joining quality of the substrate 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 is brought closer to the upper chuck 230 along the vertical direction is given as an example, but the upper chuck 230 may be brought closer to 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。 Further, in the above-described embodiment, the case where air is supplied by using a vacuum pump or the like is given as an example, but an electropneumatic regulator or the like capable of supplying air at a predetermined pressure while strictly controlling it is used. May be 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。 Further, in the above-described embodiment, the case where air is supplied to and discharged from the internal space on the back surface side of the deformation stages 230a and 231a is given as an example, but the internal pressure of the internal space may be changed, and the fluid is not limited to air. All you need is.

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
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
1 Joining system 2 Carrying in / out station 3 Processing station 30 Surface reforming device 40 Surface hydrophilizing device 41 Joining device 70 Control device 230 Upper chuck 230a Deformation stage 231,231A Lower chuck 231a Deformation stage 231ad Ring protrusion 231ae Ring protrusion 231b Fixing ring 231c Base part 231ca Center member 231cc Ring member PZ-C Piezo actuator PZ-E Piezo actuator TP Top piece W1 Upper wafer W2 Lower wafer

Claims (7)

第1基板および第2基板を分子間力によって接合する接合システムであって、
前記第1基板および前記第2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第1基板および前記第2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第1基板および前記第2基板を接合する接合装置と
を備え、
前記接合装置は、
下面側に前記第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、上面側に前記第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システム。
A joining system that joins the first substrate and the second substrate by intermolecular force.
A surface reformer that modifies the bonded surfaces of the first substrate and the second substrate with plasma of processing gas, and
A surface hydrophilic device that hydrophilizes the surfaces of the first substrate and the second substrate modified by the surface modifier, and
The first substrate and the joining device for joining the second substrate, which have been hydrophilized by the surface hydrophilic device, are provided.
The joining device is
A first holding portion that holds the first substrate on the lower surface side,
A second holding portion provided below the first holding portion and holding the second substrate facing the first substrate on the upper surface side.
It is arranged as the lower surface of the first holding portion and the upper surface of the second holding portion, is formed so that the back surface side has a substantially spherical shape, and is convexly deformed while holding the first substrate and the second substrate, respectively. With the deformation stage provided so that
After the first holding portion and the second holding portion are brought into close contact with each other in a state where the deformation stage is convexly deformed, the central portions of the first substrate and the second substrate are brought into contact with each other, and then the deformation stage A joining system comprising a control unit for joining the first substrate and the second substrate by bringing the first holding portion and the second holding portion closer to each other while releasing the convex deformation.
前記表面親水化装置によって親水化された前記第1基板および前記第2基板それぞれの水平方向の向きを接合前に調節する位置調節機構
をさらに備えることを特徴とする請求項に記載の接合システム。
The bonding system according to claim 1 , further comprising a position adjusting mechanism for adjusting the horizontal orientation of each of the first substrate and the second substrate hydrophilized by the surface hydrophilic device before bonding. ..
前記位置調節機構によって水平方向の向きを調節された前記第1基板を保持しつつ反転することによって、前記第1基板の表裏面を反転させる保持アーム
をさらに備えることを特徴とする請求項に記載の接合システム。
2. The second aspect of the present invention is characterized in that a holding arm for inverting the front and back surfaces of the first substrate by inverting the first substrate whose orientation is adjusted in the horizontal direction by the position adjusting mechanism is further provided. The joining system described.
前記接合装置は、内部を密閉可能な処理容器を有し、
前記位置調節機構および前記保持アームは、前記処理容器内の同一区画に配置されること
を特徴とする請求項に記載の接合システム。
The joining device has a processing container that can be sealed inside.
The joining system according to claim 3 , wherein the position adjusting mechanism and the holding arm are arranged in the same section in the processing container.
前記制御部は、
前記第1基板および前記第2基板の接触部分が拡がるに連れて、前記変形ステージの凸変形の解除、ならびに、前記第1保持部および前記第2保持部の接近を低速化させること
を特徴とする請求項1〜のいずれか一つに記載の接合システム。
The control unit
As the contact portions of the first substrate and the second substrate expand, the convex deformation of the deformation stage is released, and the approach of the first holding portion and the second holding portion is slowed down. The joining system according to any one of claims 1 to 4 .
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を備える接合装置を用いた接合方法であって、前記第1基板および前記第2基板を接合させる制御工程を含み、A first holding portion for holding the first substrate on the lower surface side, a second holding portion provided below the first holding portion and holding the second substrate facing the first substrate on the upper surface side, and the above. It is arranged as the lower surface of the first holding portion and the upper surface of the second holding portion, and is formed so that the back surface side has a substantially spherical shape, and convex deformation occurs while holding the first substrate and the second substrate, respectively. It is a joining method using a joining device including a deformable stage provided, and includes a control step of joining the first substrate and the second substrate.
前記制御工程は、The control step is
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基板を接合させることAfter the first holding portion and the second holding portion are brought into close contact with each other in a state where the deformation stage is convexly deformed, the central portions of the first substrate and the second substrate are brought into contact with each other, and then the deformation stage The first substrate and the second substrate are joined by bringing the first holding portion and the second holding portion closer to each other while releasing the convex deformation.
を特徴とする接合方法。A joining method characterized by.
前記制御工程は、The control step is
前記第1基板および前記第2基板の接触部分が拡がるに連れて、前記変形ステージの凸変形の解除、ならびに、前記第1保持部および前記第2保持部の接近を低速化させることAs the contact portions of the first substrate and the second substrate expand, the convex deformation of the deformation stage is released, and the approach of the first holding portion and the second holding portion is slowed down.
を特徴とする請求項6に記載の接合方法。6. The joining method according to claim 6.
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