JP6861872B2 - Joining equipment and joining system - Google Patents

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開示の実施形態は、接合装置および接合システムに関する。 The disclosed embodiments relate to joining devices and joining systems.

従来、半導体ウェハ等の基板同士を接合する接合装置として、分子間力によって基板同士を接合する接合装置が知られている。 Conventionally, as a joining device for joining substrates such as semiconductor wafers, a joining device for joining substrates by intermolecular force is known.

この種の接合装置では、上側基板の外縁の全周を保持し、この保持した上側基板の中心部をストライカーにより押し下げて下側基板の中心部に接触させる。これにより、まず、上側基板および下側基板の中心部同士が分子間力によって接合して接合領域が形成される。その後、基板の外周部に接合領域が向けて拡大していく所謂ボンディングウェーブが発生する。これにより、上側基板と下側基板とが全面で接合される（特許文献１参照）。 In this type of joining device, the entire circumference of the outer edge of the upper substrate is held, and the central portion of the held upper substrate is pushed down by a striker to come into contact with the central portion of the lower substrate. As a result, first, the central portions of the upper substrate and the lower substrate are joined by intermolecular force to form a joining region. After that, a so-called bonding wave is generated in which the bonding region expands toward the outer peripheral portion of the substrate. As a result, the upper substrate and the lower substrate are joined on the entire surface (see Patent Document 1).

接合後の基板の歪みを抑えるためには、ボンディングウェーブが、基板の中心部から外周部に向けて均等にすなわち同心円状に拡大していくことが好ましい。 In order to suppress the distortion of the substrate after bonding, it is preferable that the bonding wave expands evenly, that is, concentrically, from the central portion to the outer peripheral portion of the substrate.

特開２０１５−０９５５７９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-095579

しかしながら、ボンディングウェーブは、実際には同心円状ではなく不均一に拡大する。これは、基板の物性、たとえばヤング率やポアソン比等に異方性があり、かかる異方性の影響により、特定の結晶方向におけるボンディングウェーブの速度が他の結晶方向と比較して速くあるいは遅くなるためであると考えられる。 However, the bonding wave actually expands non-uniformly rather than concentrically. This is because the physical properties of the substrate, such as Young's modulus and Poisson's ratio, are anisotropy, and due to the influence of such anisotropy, the speed of the bonding wave in a specific crystal direction is faster or slower than that in other crystal directions. It is thought that this is because.

実施形態の一態様は、接合後の基板の歪みを抑えることができる接合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 to provide a joining device and a joining system capable of suppressing distortion of the substrate after joining.

実施形態の一態様に係る接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、ストライカーとを備える。第１保持部は、第１基板を上方から吸着保持する。第２保持部は、第１保持部の下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する。ストライカーは、第１基板の中心部を上方から押圧して第２基板に接触させる。また、第２保持部の吸着領域は、周方向に並ぶ複数の分割領域に区画される。複数の分割領域は、複数の第１分割領域と、複数の第２分割領域とを有する。複数の第１分割領域は、第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、第１基板と第２基板との接合領域が相対的に速く拡大する第１の方向に配置される。複数の第２分割領域は、複数の第１分割領域と周方向に並べて配置され、第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、第１基板と第２基板との接合領域が相対的に遅く拡大する第２の方向に配置される。また、実施形態の一態様に係る接合装置は、複数の第１分割領域に接続される第１排気装置と、複数の第２分割領域に接続される第２排気装置とをさらに備える。 The joining device according to one aspect of the embodiment includes a first holding portion, a second holding portion, and a striker. The first holding portion sucks and holds the first substrate from above. The second holding portion is arranged below the first holding portion, and sucks and holds the second substrate from below. The striker presses the central portion of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate. Further, the suction region of the second holding portion is divided into a plurality of divided regions arranged in the circumferential direction. The plurality of division regions have a plurality of first division regions and a plurality of second division regions. The plurality of first divided regions are arranged in the first direction in which the bonding region between the first substrate and the second substrate expands relatively quickly in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. The plurality of second division regions are arranged side by side in the circumferential direction with the plurality of first division regions, and the bonding region between the first substrate and the second substrate is relative to each other in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. It is arranged in a second direction that expands slowly. Further, the joining device according to one aspect of the embodiment further includes a first exhaust device connected to a plurality of first divided regions and a second exhaust device connected to a plurality of second divided regions.

実施形態の一態様によれば、接合後の基板の歪みを抑えることができる。 According to one aspect of the embodiment, distortion of the substrate after joining can be suppressed.

図１は、実施形態にかかる接合システムの構成を示す模式平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a joining system according to an embodiment. 図２は、実施形態にかか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、第１基板および第２基板の模式側面図である。FIG. 3 is a schematic side view of the first substrate and the second substrate. 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、上チャックおよび下チャックの構成を示す模式側断面図である。FIG. 6 is a schematic side sectional view showing the configurations of the upper chuck and the lower chuck. 図７は、従来における接合領域の拡大の様子を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a state of expansion of the conventional joint region. 図８は、従来における接合領域の拡大の様子を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a state of expansion of the conventional joint region. 図９は、上チャックの模式底面図である。FIG. 9 is a schematic bottom view of the upper chuck. 図１０は、下チャックの模式斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of the lower chuck. 図１１は、下チャックの模式平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of the lower chuck. 図１２は、凸部の構成を示す模式斜視断面図である。FIG. 12 is a schematic perspective sectional view showing the configuration of the convex portion. 図１３は、接合システムが実行する処理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 executed by the joining system. 図１４は、本実施形態に係る接合処理において使用される上チャックの吸引部を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a suction portion of the upper chuck used in the joining process according to the present embodiment. 図１５は、本実施形態に係る接合処理において使用される下チャックの吸着領域を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a suction region of the lower chuck used in the joining process according to the present embodiment. 図１６は、接合処理の動作説明図である。FIG. 16 is an operation explanatory view of the joining process. 図１７は、接合処理の動作説明図である。FIG. 17 is an operation explanatory view of the joining process. 図１８は、接合処理の動作説明図である。FIG. 18 is an operation explanatory view of the joining process. 図１９は、接合処理の動作説明図である。FIG. 19 is an operation explanatory view of the joining process. 図２０は、接合処理の動作説明図である。FIG. 20 is an operation explanatory view of the joining process. 図２１は、変形例に係る上チャックの模式底面図である。FIG. 21 is a schematic bottom view of the upper chuck according to the modified example. 図２２は、変形例に係る下チャックの模式断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the lower chuck according to the modified example.

以下、添付図面を参照して、本願の開示する接合装置および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 apparatus and 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.

＜１．接合システムの構成＞
まず、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、実施形態にかかる接合システムの構成を示す模式平面図である。図２は、実施形態にかかる接合システムの構成を示す模式側面図である。図３は、第１基板および第２基板の模式側面図である。 <1. Bonding system configuration>
First, the configuration of the joining system according to the 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 an embodiment. FIG. 2 is a schematic side view showing the configuration of the joining system according to the embodiment. FIG. 3 is a schematic side view of the first substrate and the second substrate.

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、互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする直交座標系を示す場合がある。また、図１，２等を含む各図面では、説明に必要な構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略する場合がある。 In each drawing referred to below, in order to make the explanation easy to understand, an orthogonal coordinate system in which the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction orthogonal to each other are defined and the Z-axis positive direction is the vertical upward direction is shown. In some cases. Further, in each drawing including FIGS. 1, 2, etc., only the components necessary for explanation are shown, and the description of general components may be omitted.

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基板Ｔを形成する（図３参照）。 The bonding system 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 forms a polymerization substrate T by bonding the first substrate W1 and the second substrate W2 (see FIG. 3).

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、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」、重合基板Ｔを「重合ウェハＴ」と記載する場合がある。また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。 In the following, the first substrate W1 may be referred to as “upper wafer W1”, the second substrate W2 may be referred to as “lower wafer W2”, and the polymerization substrate T may be referred to as “polymerization wafer T”. 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.

図１に示すように、接合システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２および処理ステーション３は、Ｘ軸正方向に沿って、搬入出ステーション２および処理ステーション３の順番で並べて配置される。また、搬入出ステーション２および処理ステーション３は、一体的に接続される。 As shown in FIG. 1, the joining system 1 includes a 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（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 / 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 horizontally accommodating a plurality of (for example, 25) substrates 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 transport 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、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 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、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスまたは窒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、かかる酸素イオン又は窒素イオンが、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 or nitrogen 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 or nitrogen 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、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。 A surface hydrophilic device 40 and a joining device 41 are arranged in the second processing block G2. The surface hydrophilization device 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.

接合装置４１は、親水化された上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを分子間力により接合する。かかる接合装置４１の構成については、後述する。 The joining device 41 joins the hydrophilic upper wafer W1 and the lower wafer W2 by an intermolecular force. 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、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 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、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。制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、後述する制御を実現する。また、記憶部は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現される。 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). The control unit includes a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output port, and various circuits. The CPU of such a microcomputer realizes the control described later by reading and executing the program stored in the ROM. Further, the storage unit is realized by, for example, a semiconductor memory element such as a RAM or a flash memory, or a storage device such as a hard disk or an optical disk.

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、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. Examples of recording media that can be read by a computer include 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および図５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る。図５は、接合装置４１の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 and 5. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the joining device 41. FIG. 5 is a schematic side view showing the 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１００を有する。処理容器１００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１０１が形成され、当該搬入出口１０１には開閉シャッタ１０２が設けられている。 As shown in FIG. 4, the joining device 41 has a processing container 100 whose inside can be sealed. A carry-in outlet 101 for the upper wafer W1, a lower wafer W2, and a polymerized wafer T is formed on the side surface of the processing container 100 on the transport region 60 side, and the carry-in outlet 101 is provided with an opening / closing shutter 102.

処理容器１００の内部は、内壁１０３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１０１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１００の側面に形成される。また、内壁１０３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１０４が形成される。 The inside of the processing container 100 is divided into a transport area T1 and a processing area T2 by an inner wall 103. The above-mentioned carry-in outlet 101 is formed on the side surface of the processing container 100 in the transport region T1. Further, the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the carry-in outlet 104 of the polymerized wafer T are also formed on the inner wall 103.

搬送領域Ｔ１には、トランジション１１０、ウェハ搬送機構１１１、反転機構１３０および位置調節機構１２０が、例えば搬入出口１０１側からこの順番で並べて配置される。 In the transport region T1, the transition 110, the wafer transport mechanism 111, the reversing mechanism 130, and the position adjusting mechanism 120 are arranged side by side in this order from, for example, the carry-in outlet 101 side.

トランジション１１０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。トランジション１１０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。 The transition 110 temporarily places the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerization wafer T. The transition 110 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.

ウェハ搬送機構１１１は、図４および図５に示すように、たとえば鉛直方向（Ｚ軸方向）、水平方向（Ｙ軸方向、Ｘ軸方向）および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。ウェハ搬送機構１１１は、搬送領域Ｔ１内、又は搬送領域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を搬送することが可能である。 As shown in FIGS. 4 and 5, the wafer transfer mechanism 111 has, for example, a transfer arm that can move in the vertical direction (Z-axis direction), the horizontal direction (Y-axis direction, the X-axis direction), and around the vertical axis. The wafer transfer mechanism 111 can transfer the upper wafer W1, the lower wafer W2, and the polymerized wafer T within the transfer area T1 or between the transfer area T1 and the processing area T2.

位置調節機構１２０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。具体的には、位置調節機構１２０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を保持して回転させる図示しない保持部を備えた基台１２１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１２２と、を有する。位置調節機構１２０は、基台１２１に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１２２を用いて上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出することにより、ノッチ部の位置を調節する。これにより、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きが調節される。 The position adjusting mechanism 120 adjusts the horizontal orientation of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. Specifically, the position adjusting mechanism 120 detects the positions of the base 121 having a holding portion (not shown) for holding and rotating the upper wafer W1 and the lower wafer W2, and the notch portions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2. It has a detection unit 122 and a detection unit 122. The position adjusting mechanism 120 detects the positions of the notches of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 by using the detection unit 122 while rotating the upper wafer W1 and the lower wafer W2 held on the base 121, thereby detecting the notch portion. Adjust the position of. As a result, the horizontal orientations of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are adjusted.

反転機構１３０は、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる。具体的には、反転機構１３０は、上ウェハＷ１を保持する保持アーム１３１を有する。保持アーム１３１は、水平方向（Ｘ軸方向）に延伸する。また保持アーム１３１には、上ウェハＷ１を保持する保持部材１３２が例えば４箇所に設けられている。 The reversing mechanism 130 inverts the front and back surfaces of the upper wafer W1. Specifically, the reversing mechanism 130 has a holding arm 131 for holding the upper wafer W1. The holding arm 131 extends in the horizontal direction (X-axis direction). Further, the holding arm 131 is provided with holding members 132 for holding the upper wafer W1 at, for example, four places.

保持アーム１３１は、例えばモータなどを備えた駆動部１３３に支持される。保持アーム１３１は、かかる駆動部１３３によって水平軸周りに回動自在である。また、保持アーム１３１は、駆動部１３３を中心に回動自在であると共に、水平方向（Ｘ軸方向）に移動自在である。駆動部１３３の下方には、例えばモータなどを備えた他の駆動部（図示せず）が設けられる。この他の駆動部によって、駆動部１３３は、鉛直方向に延伸する支持柱１３４に沿って鉛直方向に移動できる。 The holding arm 131 is supported by a drive unit 133 including, for example, a motor. The holding arm 131 is rotatable about a horizontal axis by the driving unit 133. Further, the holding arm 131 is rotatable about the drive unit 133 and is movable in the horizontal direction (X-axis direction). Below the drive unit 133, another drive unit (not shown) provided with, for example, a motor or the like is provided. The other drive unit allows the drive unit 133 to move in the vertical direction along the support column 134 extending in the vertical direction.

このように、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３によって水平軸周りに回動できると共に鉛直方向及び水平方向に移動することができる。また、保持部材１３２に保持された上ウェハＷ１は、駆動部１３３を中心に回動して、位置調節機構１２０と後述する上チャック１４０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 132 can be rotated about the horizontal axis by the drive unit 133 and can be moved in the vertical direction and the horizontal direction. Further, the upper wafer W1 held by the holding member 132 can rotate about the drive unit 133 and move between the position adjusting mechanism 120 and the upper chuck 140 described later.

処理領域Ｔ２には、上ウェハＷ１の上面（非接合面Ｗ１ｎ）を上方から吸着保持する上チャック１４０と、下ウェハＷ２を載置して下ウェハＷ２の下面（非接合面Ｗ２ｎ）を下方から吸着保持する下チャック１４１とが設けられる。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に設けられ、上チャック１４０と対向配置可能に構成される。 In the processing region T2, the upper chuck 140 that attracts and holds the upper surface (non-bonded surface W1n) of the upper wafer W1 from above and the lower wafer W2 are placed and the lower surface (non-bonded surface W2n) of the lower wafer W2 is placed from below. A lower chuck 141 for sucking and holding is provided. The lower chuck 141 is provided below the upper chuck 140 and is configured to be arranged so as to face the upper chuck 140.

図５に示すように、上チャック１４０は、上チャック１４０の上方に設けられた上チャック保持部１５０に保持される。上チャック保持部１５０は、処理容器１００の天井面に設けられる。上チャック１４０は、上チャック保持部１５０を介して処理容器１００に固定される。 As shown in FIG. 5, the upper chuck 140 is held by the upper chuck holding portion 150 provided above the upper chuck 140. The upper chuck holding portion 150 is provided on the ceiling surface of the processing container 100. The upper chuck 140 is fixed to the processing container 100 via the upper chuck holding portion 150.

上チャック保持部１５０には、下チャック１４１に保持された下ウェハＷ２の上面（接合面Ｗ２ｊ）を撮像する上部撮像部１５１が設けられている。上部撮像部１５１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。 The upper chuck holding unit 150 is provided with an upper imaging unit 151 that images the upper surface (joining surface W2j) of the lower wafer W2 held by the lower chuck 141. For the upper imaging unit 151, for example, a CCD camera is used.

下チャック１４１は、下チャック１４１の下方に設けられた第１の下チャック移動部１６０に支持される。第１の下チャック移動部１６０は、後述するように下チャック１４１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させる。また、第１の下チャック移動部１６０は、下チャック１４１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。 The lower chuck 141 is supported by a first lower chuck moving portion 160 provided below the lower chuck 141. The first lower chuck moving portion 160 moves the lower chuck 141 in the horizontal direction (X-axis direction) as described later. Further, the first lower chuck moving portion 160 is configured so that the lower chuck 141 can be moved in the vertical direction and can be rotated around the vertical axis.

第１の下チャック移動部１６０には、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１の下面（接合面Ｗ１ｊ）を撮像する下部撮像部１６１が設けられている（図５参照）。下部撮像部１６１には、例えばＣＣＤカメラが用いられる。 The first lower chuck moving portion 160 is provided with a lower imaging portion 161 for imaging the lower surface (joining surface W1j) of the upper wafer W1 held by the upper chuck 140 (see FIG. 5). For the lower imaging unit 161, for example, a CCD camera is used.

第１の下チャック移動部１６０は、第１の下チャック移動部１６０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１６２、１６２に取り付けられている。第１の下チャック移動部１６０は、レール１６２に沿って移動自在に構成されている。 The first lower chuck moving portion 160 is provided on the lower surface side of the first lower chuck moving portion 160, and is attached to a pair of rails 162 and 162 extending in the horizontal direction (X-axis direction). The first lower chuck moving portion 160 is configured to be movable along the rail 162.

一対のレール１６２、１６２は、第２の下チャック移動部１６３に配設されている。第２の下チャック移動部１６３は、当該第２の下チャック移動部１６３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１６４、１６４に取り付けられている。そして、第２の下チャック移動部１６３は、レール１６４に沿って水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在に構成される。なお、一対のレール１６４、１６４は、処理容器１００の底面に設けられた載置台１６５上に配設されている。 The pair of rails 162 and 162 are arranged in the second lower chuck moving portion 163. The second lower chuck moving portion 163 is provided on the lower surface side of the second lower chuck moving portion 163, and is attached to a pair of rails 164 and 164 extending in the horizontal direction (Y-axis direction). The second lower chuck moving portion 163 is configured to be movable in the horizontal direction (Y-axis direction) along the rail 164. The pair of rails 164 and 164 are arranged on a mounting table 165 provided on the bottom surface of the processing container 100.

次に、上チャック１４０および下チャック１４１の構成について図６を参照して説明する。図６は、上チャック１４０および下チャック１４１の構成を示す模式側断面図である。 Next, the configurations of the upper chuck 140 and the lower chuck 141 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic side sectional view showing the configurations of the upper chuck 140 and the lower chuck 141.

図６に示すように、上チャック１４０は、上ウェハＷ１と同径もしくは上ウェハＷ１より大きい径を有する本体部１７０を有する。 As shown in FIG. 6, the upper chuck 140 has a main body portion 170 having the same diameter as the upper wafer W1 or a diameter larger than that of the upper wafer W1.

本体部１７０は、上チャック保持部１５０の支持部材１８０によって支持される。支持部材１８０は、平面視において少なくとも本体部１７０を覆うように設けられ、本体部１７０に対して例えばネジ止めによって固定されている。支持部材１８０は、処理容器１００の天井面に設けられた複数の支持柱１８１（図５参照）に支持される。 The main body 170 is supported by the support member 180 of the upper chuck holding portion 150. The support member 180 is provided so as to cover at least the main body 170 in a plan view, and is fixed to the main body 170 by, for example, screwing. The support member 180 is supported by a plurality of support columns 181 (see FIG. 5) provided on the ceiling surface of the processing container 100.

支持部材１８０および本体部１７０の中心部には、支持部材１８０および本体部１７０を鉛直方向に貫通する貫通孔１７６が形成される。貫通孔１７６の位置は、上チャック１４０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部に対応している。かかる貫通孔１７６には、ストライカー１９０の押圧ピン１９１が挿通される。 A through hole 176 that vertically penetrates the support member 180 and the main body 170 is formed in the central portion of the support member 180 and the main body 170. The position of the through hole 176 corresponds to the central portion of the upper wafer W1 which is attracted and held by the upper chuck 140. The pressing pin 191 of the striker 190 is inserted through the through hole 176.

ストライカー１９０は、支持部材１８０の上面に配置され、押圧ピン１９１と、アクチュエータ部１９２と、直動機構１９３とを備える。押圧ピン１９１は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の部材であり、アクチュエータ部１９２によって支持される。 The striker 190 is arranged on the upper surface of the support member 180, and includes a pressing pin 191, an actuator portion 192, and a linear motion mechanism 193. The pressing pin 191 is a columnar member extending along the vertical direction, and is supported by the actuator portion 192.

アクチュエータ部１９２は、たとえば電空レギュレータ（図示せず）から供給される空気により一定方向（ここでは鉛直下方）に一定の圧力を発生させる。アクチュエータ部１９２は、電空レギュレータから供給される空気により、上ウェハＷ１の中心部と当接して当該上ウェハＷ１の中心部にかかる押圧荷重を制御することができる。また、アクチュエータ部１９２の先端部は、電空レギュレータからの空気によって、貫通孔１７６を挿通して鉛直方向に昇降自在になっている。 The actuator unit 192 generates a constant pressure in a certain direction (here, vertically downward) by, for example, air supplied from an electropneumatic regulator (not shown). The actuator unit 192 can control the pressing load applied to the central portion of the upper wafer W1 in contact with the central portion of the upper wafer W1 by the air supplied from the electropneumatic regulator. Further, the tip portion of the actuator portion 192 is vertically movable up and down through the through hole 176 by the air from the electropneumatic regulator.

アクチュエータ部１９２は、直動機構１９３に支持される。直動機構１９３は、例えばモータを内蔵した駆動部によってアクチュエータ部１９２を鉛直方向に移動させる。 The actuator unit 192 is supported by the linear motion mechanism 193. The linear motion mechanism 193 moves the actuator unit 192 in the vertical direction by, for example, a drive unit having a built-in motor.

ストライカー１９０は、以上のように構成されており、直動機構１９３によってアクチュエータ部１９２の移動を制御し、アクチュエータ部１９２によって押圧ピン１９１による上ウェハＷ１の押圧荷重を制御する。 The striker 190 is configured as described above, and the linear motion mechanism 193 controls the movement of the actuator unit 192, and the actuator unit 192 controls the pressing load of the upper wafer W1 by the pressing pin 191.

本体部１７０の下面には、上ウェハＷ１の裏面（図３に示す非接合面Ｗ１ｎ）に接触する複数のピン１７０ａが設けられている。 A plurality of pins 170a that come into contact with the back surface of the upper wafer W1 (non-bonded surface W1n shown in FIG. 3) are provided on the lower surface of the main body 170.

上チャック１４０は、これら複数のピン１７０ａが設けられている領域のうちの一部の領域に、上ウェハＷ１を吸着する吸着領域を備える。本実施形態において、かかる吸着領域は、上ウェハＷ１の物性の異方性に応じて配置される。 The upper chuck 140 includes a suction region for sucking the upper wafer W1 in a part of the regions where the plurality of pins 170a are provided. In the present embodiment, the adsorption region is arranged according to the anisotropy of the physical properties of the upper wafer W1.

ここで、上チャック１４０の吸着領域について図７〜図９を参照して説明する。図７および図８は、従来における接合領域の拡大の様子を示す図である。図９は、上チャック１４０の模式底面図である。 Here, the suction region of the upper chuck 140 will be described with reference to FIGS. 7 to 9. 7 and 8 are diagrams showing a state of expansion of the conventional joint region. FIG. 9 is a schematic bottom view of the upper chuck 140.

図７に示すように、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２は、表面（接合面）と垂直な方向における結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハである。上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部Ｎは、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の［０１１］結晶方向の外縁に形成される。なお、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の直径は、たとえば３００ｍｍである。 As shown in FIG. 7, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are single crystal silicon wafers whose crystal direction is [100] in the direction perpendicular to the surface (bonding surface). The notch portion N of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is formed at the outer edge of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in the [011] crystal direction. The diameters of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are, for example, 300 mm.

上ウェハＷ１の中心部を押し下げて下ウェハＷ２の中心部に接触させると、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが分子間力により接合されることによって両基板の中心部に接合領域Ａが形成される。その後、接合領域Ａが両基板の中心部から外周部に向かって拡大するボンディングウェーブが発生して、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が全面で接合される。 When the central portion of the upper wafer W1 is pushed down and brought into contact with the central portion of the lower wafer W2, the central portion of the upper wafer W1 and the central portion of the lower wafer W2 are joined by an intermolecular force to reach the central portions of both substrates. A junction region A is formed. After that, a bonding wave is generated in which the bonding region A expands from the central portion of both substrates toward the outer peripheral portion, and the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded to each other on the entire surface.

ここで、本願発明者らは、上ウェハの外縁の全周を保持する保持部を用いて上ウェハを保持して上記の接合処理を行った場合に、接合領域Ａが同心円状ではなく不均一に拡大することを発見した。 Here, the inventors of the present application hold the upper wafer by using a holding portion that holds the entire circumference of the outer edge of the upper wafer, and when the above bonding process is performed, the bonding region A is not concentric but non-uniform. Found to expand to.

具体的には、図８に示すように、接合領域Ａは、上ウェハＷ１の中心部から上ウェハＷ１の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を基準とする９０°周期の方向（図８に示す０°、９０°、１８０°、２７０°の方向、以下「９０°方向」と記載する）と比較し、上ウェハＷ１の中心部から上ウェハＷ１の表面に対して平行な［０１０］結晶方向に向かう方向を基準とする９０°周期の方向（図８に示す４５°、１３５°、２２５°、３１５°の方向、以下「４５°方向」と記載する）に速く拡大する。この結果、当初円形状であった接合領域Ａの形状は、拡大するにつれて４５°方向を頂点とする四角形に近づいていくこととなる。 Specifically, as shown in FIG. 8, the bonding region A is 90 ° with respect to the direction from the center of the upper wafer W1 toward the [0-11] crystal direction parallel to the surface of the upper wafer W1. Compared with the direction of the period (directions of 0 °, 90 °, 180 °, 270 ° shown in FIG. 8, hereinafter referred to as “90 ° direction”), from the center of the upper wafer W1 to the surface of the upper wafer W1. In the direction of 90 ° period (45 °, 135 °, 225 °, 315 ° direction shown in FIG. 8, hereinafter referred to as “45 ° direction”) with reference to the direction toward the parallel [010] crystal direction. Expand fast. As a result, the shape of the joint region A, which was initially circular, approaches a quadrangle whose apex is in the 45 ° direction as it expands.

本願発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、その原因が、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のヤング率等の物性の異方性によるものであることを見出した。 As a result of intensive studies, the inventors of the present application have found that the cause is anisotropy of physical properties such as Young's modulus of the upper wafer W1 and the lower wafer W2.

たとえば、単結晶シリコンウェハのヤング率、ポアソン比、せん断弾性係数の値は、９０°周期で変化する。具体的には、単結晶シリコンウェハのヤング率は、９０°方向において最も高くなり、４５°方向において最も低くなる。また、ポアソン比およびせん断弾性係数については、４５°方向において最も高くなり、９０°方向において最も低くなる。 For example, the Young's modulus, Poisson's ratio, and shear modulus of a single crystal silicon wafer change in a 90 ° cycle. Specifically, the Young's modulus of a single crystal silicon wafer is highest in the 90 ° direction and lowest in the 45 ° direction. The Poisson's ratio and shear modulus are highest in the 45 ° direction and lowest in the 90 ° direction.

このように、単結晶シリコンウェハはヤング率等の物性に異方性を有することから、上ウェハＷ１に加わるストレス・歪みの分布は、同心円状ではなく不均一な分布となる。そして、この不均一な分布が、接合領域Ａを不均一に拡大させることにより、重合ウェハＴの歪み（ディストーション）を悪化させていると考えられる。 As described above, since the single crystal silicon wafer has anisotropy in physical properties such as Young's modulus, the distribution of stress / strain applied to the upper wafer W1 is not concentric but non-uniform. It is considered that this non-uniform distribution exacerbates the distortion of the polymerized wafer T by expanding the bonding region A non-uniformly.

そこで、本実施形態では、上ウェハＷ１の外周部の全周を保持するのではなく、上ウェハＷ１の外周部のうち、接合領域Ａが最も速く拡大する４５°方向の領域を上チャック１４０を用いて保持することとした。 Therefore, in the present embodiment, instead of holding the entire circumference of the outer peripheral portion of the upper wafer W1, the upper chuck 140 is formed on the outer peripheral portion of the upper wafer W1 in the region in the 45 ° direction in which the bonding region A expands fastest. It was decided to use and hold.

具体的には、図９に示すように、上チャック１４０における本体部１７０の下面には、上ウェハＷ１を真空引きして吸着する複数の吸引部１７１〜１７５が設けられている。吸引部１７１〜１７５は、ピン１７０ａと同じ高さを有し、上ウェハＷ１の裏面（非接合面Ｗ１ｎ）に接触する。 Specifically, as shown in FIG. 9, a plurality of suction portions 171 to 175 for evacuating and sucking the upper wafer W1 are provided on the lower surface of the main body portion 170 of the upper chuck 140. The suction portions 171 to 175 have the same height as the pins 170a and come into contact with the back surface (non-bonded surface W1n) of the upper wafer W1.

第１吸引部１７１および第２吸引部１７２は、平面視において円弧形状の吸着領域を有しており、本体部１７０の外周部に対し、周方向に交互に並べて所定の間隔をあけて配置される。 The first suction unit 171 and the second suction unit 172 have an arc-shaped suction region in a plan view, and are arranged alternately with respect to the outer peripheral portion of the main body 170 in the circumferential direction at predetermined intervals. To.

第１吸引部１７１は、上ウェハＷ１における４５°方向に合計４つ配置され、第２吸引部１７２は、上ウェハＷ１における９０°方向に合計４つ配置される。具体的には、第１吸引部１７１は、円弧形状の吸着領域の中心部が上ウェハＷ１における４５°方向と一致する位置に配置され、第２吸引部１７２は、円弧形状の吸着領域の中心部が上ウェハＷ１における９０°方向と一致する位置に配置される。 A total of four first suction units 171 are arranged in the 45 ° direction on the upper wafer W1, and a total of four second suction units 172 are arranged in the 90 ° direction on the upper wafer W1. Specifically, the first suction portion 171 is arranged at a position where the central portion of the arc-shaped suction region coincides with the 45 ° direction of the upper wafer W1, and the second suction portion 172 is the center of the arc-shaped suction region. The portion is arranged at a position corresponding to the 90 ° direction on the upper wafer W1.

４つの第１吸引部１７１は、第１吸引管１７１ａを介して単一の第１真空ポンプ１７１ｂに接続される。また、４つの第２吸引部１７２は、第２吸引管１７２ａを介して単一の第２真空ポンプ１７２ｂに接続される。第１真空ポンプ１７１ｂおよび第２真空ポンプ１７２ｂによる真空引きによって、第１吸引部１７１および第２吸引部１７２は、上ウェハＷ１を吸着する。なお、ここでは、理解を容易にするため、複数の第１吸引部１７１および第２吸引部１７２のうち、いずれか１つの第１吸引部１７１および第２吸引部１７２の配管構成のみを示している。 The four first suction portions 171 are connected to a single first vacuum pump 171b via the first suction pipe 171a. Further, the four second suction portions 172 are connected to a single second vacuum pump 172b via the second suction pipe 172a. The first suction unit 171 and the second suction unit 172 suck the upper wafer W1 by evacuation by the first vacuum pump 171b and the second vacuum pump 172b. In addition, in order to facilitate understanding, only the piping configuration of one of the first suction part 171 and the second suction part 172 out of the plurality of first suction parts 171 and the second suction part 172 is shown here. There is.

第３吸引部１７３および第４吸引部１７４は、平面視において円弧形状の吸着領域を有しており、第１吸引部１７１および第２吸引部１７２よりも本体部１７０の内周側において、周方向に交互に並べて所定の間隔をあけて配置される。 The third suction unit 173 and the fourth suction unit 174 have an arc-shaped suction region in a plan view, and are peripherally located on the inner peripheral side of the main body 170 than the first suction unit 171 and the second suction unit 172. They are arranged alternately in the direction and at predetermined intervals.

第３吸引部１７３は、第１吸引部１７１と同様、上ウェハＷ１における４５°方向に合計４つ配置される。具体的には、第３吸引部１７３は、円弧形状の吸着領域の中心部が上ウェハＷ１における４５°方向と一致する位置に配置される。また、第３吸引部１７３は、本体部１７０の中心と第１吸引部１７１の両端とを結ぶ２本の仮想線および第１吸引部１７１の外縁によって形成される扇形の領域内に配置される。 Similar to the first suction unit 171, a total of four third suction units 173 are arranged in the upper wafer W1 in the 45 ° direction. Specifically, the third suction portion 173 is arranged at a position where the central portion of the arc-shaped suction region coincides with the 45 ° direction on the upper wafer W1. Further, the third suction portion 173 is arranged in a fan-shaped region formed by two virtual lines connecting the center of the main body portion 170 and both ends of the first suction portion 171 and the outer edge of the first suction portion 171. ..

第４吸引部１７４は、第２吸引部１７２と同様、上ウェハＷ１における９０°方向に合計４つ配置される。具体的には、第４吸引部１７４は、円弧形状の吸着領域の中心部が上ウェハＷ１における９０°方向と一致する位置に配置される。また、第４吸引部１７４は、本体部１７０の中心と第２吸引部１７２の両端とを結ぶ２本の仮想線および第２吸引部１７２の外縁によって形成される扇形の領域内に配置される。 Similar to the second suction unit 172, a total of four fourth suction units 174 are arranged in the 90 ° direction on the upper wafer W1. Specifically, the fourth suction portion 174 is arranged at a position where the central portion of the arc-shaped suction region coincides with the 90 ° direction on the upper wafer W1. Further, the fourth suction portion 174 is arranged in a fan-shaped region formed by two virtual lines connecting the center of the main body portion 170 and both ends of the second suction portion 172 and the outer edge of the second suction portion 172. ..

第１吸引部１７１および第２吸引部１７２の角度範囲θ１、すなわち、本体部１７０の中心と第１吸引部１７１（第２吸引部１７２）の両端とを結ぶ２本の仮想線の成す角度θ１は、３８°以上であることが好ましい。θ１が３８°未満だと、上ウェハＷ１を適切に保持することが困難となるためである。より好ましくは、θ１は、４０°以上４３°以下である。言い換えれば、第１吸引部１７１と第２吸引部１７２との間に形成される隙間（非吸着領域）の範囲が２°以上５°以下であることが、ボンディングウェーブの不均一さを効果的に緩和することができるという点で好ましい。 The angle range θ1 of the first suction unit 171 and the second suction unit 172, that is, the angle θ1 formed by the two virtual lines connecting the center of the main body 170 and both ends of the first suction unit 171 (second suction unit 172). Is preferably 38 ° or more. This is because if θ1 is less than 38 °, it becomes difficult to properly hold the upper wafer W1. More preferably, θ1 is 40 ° or more and 43 ° or less. In other words, the range of the gap (non-adsorption region) formed between the first suction portion 171 and the second suction portion 172 is 2 ° or more and 5 ° or less, which effectively suppresses the non-uniformity of the bonding wave. It is preferable in that it can be alleviated.

第３吸引部１７３および第４吸引部１７４の角度範囲θ２、すなわち、本体部１７０の中心と第３吸引部１７３（第４吸引部１７４）の両端とを結ぶ２本の仮想線の成す角度θ２は、第１吸引部１７１および第２吸引部１７２の角度範囲θ１よりも小さく設定される。たとえば、θ１が４３°である場合に、θ２は４１°に設定される。 The angle range θ2 of the third suction unit 173 and the fourth suction unit 174, that is, the angle θ2 formed by the two virtual lines connecting the center of the main body 170 and both ends of the third suction unit 173 (fourth suction unit 174). Is set smaller than the angle range θ1 of the first suction unit 171 and the second suction unit 172. For example, when θ1 is 43 °, θ2 is set to 41 °.

４つの第３吸引部１７３は、第３吸引管１７３ａを介して単一の第３真空ポンプ１７３ｂに接続される。また、４つの第４吸引部１７４は、第４吸引管１７４ａを介して単一の第４真空ポンプ１７４ｂに接続される。第３真空ポンプ１７３ｂおよび第４真空ポンプ１７４ｂによる真空引きによって、第３吸引部１７３および第４吸引部１７４は、上ウェハＷ１を吸着する。なお、ここでは、理解を容易にするため、複数の第３吸引部１７３および第４吸引部１７４のうち、いずれか１つの第３吸引部１７３および第４吸引部１７４の配管構成のみを示している。 The four third suction units 173 are connected to a single third vacuum pump 173b via a third suction pipe 173a. Further, the four fourth suction portions 174 are connected to a single fourth vacuum pump 174b via the fourth suction pipe 174a. The third suction unit 173 and the fourth suction unit 174 suck the upper wafer W1 by vacuuming by the third vacuum pump 173b and the fourth vacuum pump 174b. In addition, in order to facilitate understanding, only the piping configuration of any one of the third suction part 173 and the fourth suction part 174 and the fourth suction part 174 is shown here. There is.

第５吸引部１７５は、第３吸引部１７３および第４吸引部１７４よりも本体部１７０の内周側に配置される。第５吸引部１７５は、平面視において円環状の吸着領域を有する。第５吸引部１７５は、第５吸引管１７５ａを介して単一の第５真空ポンプ１７５ｂに接続される。第５真空ポンプ１７５ｂによる真空引きによって、第５吸引部１７５は、上ウェハＷ１を吸着する。 The fifth suction unit 175 is arranged on the inner peripheral side of the main body 170 with respect to the third suction unit 173 and the fourth suction unit 174. The fifth suction unit 175 has an annular suction region in a plan view. The fifth suction unit 175 is connected to a single fifth vacuum pump 175b via a fifth suction pipe 175a. The fifth suction unit 175 sucks the upper wafer W1 by evacuation by the fifth vacuum pump 175b.

このように、上ウェハＷ１の中心部から上ウェハＷ１の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０°と規定したとき、複数の第１吸引部１７１および複数の第３吸引部１７３は４５°の方向を基準に９０°間隔で配置され、複数の第２吸引部１７２および複数の第４吸引部１７４は、０°の方向を基準に９０°間隔で配置される。また、上チャック１４０は、第１〜第５吸引部１７１〜１７５ごとに、吸着力（吸着の有無を含む）や吸着タイミングを制御することができる。 As described above, when the direction from the center of the upper wafer W1 toward the [0-11] crystal direction parallel to the surface of the upper wafer W1 is defined as 0 °, the plurality of first suction portions 171 and the plurality of first suction portions 171 are defined. The three suction portions 173 are arranged at 90 ° intervals with respect to the 45 ° direction, and the plurality of second suction portions 172 and the plurality of fourth suction portions 174 are arranged at 90 ° intervals with respect to the 0 ° direction. .. Further, the upper chuck 140 can control the suction force (including the presence / absence of suction) and the suction timing for each of the first to fifth suction units 171 to 175.

次に、下チャック１４１の構成について図６、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は、下チャック１４１の模式斜視図である。図１１は、下チャック１４１の模式平面図である。図１２は、凸部２６０の構成を示す模式斜視断面図である。 Next, the configuration of the lower chuck 141 will be described with reference to FIGS. 6, 10 to 12. FIG. 10 is a schematic perspective view of the lower chuck 141. FIG. 11 is a schematic plan view of the lower chuck 141. FIG. 12 is a schematic perspective sectional view showing the configuration of the convex portion 260.

図６に示すように、下チャック１４１は、下ウェハＷ２と同径もしくは下ウェハＷ２より大きい径を有するパッド部２００と、パッド部２００の下部に設けられたベース部２５０とを有する。パッド部２００の上面には、下ウェハＷ２の裏面（非接合面Ｗ２ｎ）に接触する複数のピン２００ａが設けられている。 As shown in FIG. 6, the lower chuck 141 has a pad portion 200 having the same diameter as the lower wafer W2 or a diameter larger than that of the lower wafer W2, and a base portion 250 provided under the pad portion 200. On the upper surface of the pad portion 200, a plurality of pins 200a that come into contact with the back surface (non-bonded surface W2n) of the lower wafer W2 are provided.

また、パッド部２００の中心部には、パッド部２００を鉛直方向に貫通する貫通孔２００ｂが形成される。貫通孔２００ｂの位置は、下チャック１４１に吸着保持される下ウェハＷ２の中心部に対応している。また、貫通孔２００ｂの位置は、上チャック１４０に形成される貫通孔１７６の位置にも対応している。 Further, a through hole 200b that penetrates the pad portion 200 in the vertical direction is formed in the central portion of the pad portion 200. The position of the through hole 200b corresponds to the central portion of the lower wafer W2 which is attracted and held by the lower chuck 141. Further, the position of the through hole 200b also corresponds to the position of the through hole 176 formed in the upper chuck 140.

貫通孔２００ｂには、後述する凸部２６０の本体部２６１が挿通される。本体部２６１は、貫通孔２００ｂからピン２００ａよりも高い位置まで突出し、下ウェハＷ２の中心部を他の部分よりも高い位置で支持する。本体部２６１は、ストライカー１９０の押圧ピン１９１と対向する位置に設けられる。 The main body portion 261 of the convex portion 260, which will be described later, is inserted into the through hole 200b. The main body portion 261 projects from the through hole 200b to a position higher than the pin 200a, and supports the central portion of the lower wafer W2 at a position higher than the other portions. The main body 261 is provided at a position facing the pressing pin 191 of the striker 190.

上述したように、上ウェハは、ストライカーによって反らされた状態で下ウェハと張り合わされる。このため、上ウェハにストレスがかかり、このストレスによって重合ウェハに歪みが生じることとなる。 As described above, the upper wafer is attached to the lower wafer in a state of being warped by the striker. Therefore, stress is applied to the upper wafer, and this stress causes distortion in the polymerized wafer.

近年では、下チャックの保持面全体を凸形状とし、下ウェハを反らせた状態で保持することで、重合ウェハに生じる歪みを低減する手法が提案されている。しかしながら、かかる従来技術では、ストライカーに起因する重合ウェハの中心部の局所的な歪みに対応することが困難であった。 In recent years, a method has been proposed in which the entire holding surface of the lower chuck has a convex shape and the lower wafer is held in a warped state to reduce the distortion generated in the polymerized wafer. However, with such a conventional technique, it has been difficult to deal with the local distortion of the central portion of the polymerized wafer caused by the striker.

そこで、本実施形態に係る接合装置４１では、下チャック１４１のストライカー１９０と対向する位置に出っ張りを設けることとした。これにより、ストライカー１９０によって上ウェハＷ１の中心部に加わる局所的なストレスと同様のストレスを下ウェハＷ２に加えた状態で両ウェハＷ１，Ｗ２を貼り合わせることができるため、ストライカー１９０に起因する局所的な歪みを低減することができる。 Therefore, in the joining device 41 according to the present embodiment, a protrusion is provided at a position facing the striker 190 of the lower chuck 141. As a result, both wafers W1 and W2 can be bonded together with the same stress as the local stress applied to the central portion of the upper wafer W1 by the striker 190 applied to the lower wafer W2. Distortion can be reduced.

凸部２６０の本体部２６１の上面の径は、ストライカー１９０の押圧ピン１９１の下面の径と同一である。したがって、上ウェハＷ１が押圧ピン１９１によって受ける局所的なストレスにより近いストレスを下ウェハＷ２に与えることができる。 The diameter of the upper surface of the main body 261 of the convex portion 260 is the same as the diameter of the lower surface of the pressing pin 191 of the striker 190. Therefore, a stress closer to the local stress received by the pressing pin 191 on the upper wafer W1 can be applied to the lower wafer W2.

図１０に示すように、パッド部２００は、第１リブ２０１と第２リブ２０２とを備える。第１リブ２０１および第２リブ２０２は、パッド部２００の中心に対して内側から第１リブ２０１および第２リブ２０２の順に同心円状に配置され、ピン２００ａと同じ高さを有する。このうち第２リブ２０２は、パッド部２００の外周部に配置され、下ウェハＷ２の外周部を支持する。 As shown in FIG. 10, the pad portion 200 includes a first rib 201 and a second rib 202. The first rib 201 and the second rib 202 are arranged concentrically in the order of the first rib 201 and the second rib 202 from the inside with respect to the center of the pad portion 200, and have the same height as the pin 200a. Of these, the second rib 202 is arranged on the outer peripheral portion of the pad portion 200 and supports the outer peripheral portion of the lower wafer W2.

これら第１リブ２０１および第２リブ２０２により、パッド部２００の上面は、下ウェハＷ２の中心部を含む領域を吸着する内側吸着領域２１０と、下ウェハＷ２の外周部を含む領域を吸着する外側吸着領域２２０とに区画される。 With the first rib 201 and the second rib 202, the upper surface of the pad portion 200 has an inner suction region 210 that sucks a region including the central portion of the lower wafer W2 and an outer side that sucks the region including the outer peripheral portion of the lower wafer W2. It is partitioned into an adsorption region 220.

外側吸着領域２２０は、平面状である。言い換えれば、外側吸着領域２２０は、下ウェハＷ２を複数のピン２００ａにより平坦に吸着する。一方、内側吸着領域２１０は、上述したように、ストライカー１９０と対向する部分が凸部２６０によって突出している。内側吸着領域２１０の凸部２６０以外の部分は平面状である。 The outer adsorption region 220 is planar. In other words, the outer suction region 220 flatly sucks the lower wafer W2 by the plurality of pins 200a. On the other hand, as described above, the inner suction region 210 has a portion facing the striker 190 protruding from the convex portion 260. The portion of the inner suction region 210 other than the convex portion 260 is flat.

また、パッド部２００は、第１リブ２０１から第２リブ２０２に向かって放射状に延びる複数の第３リブ２０３を備える。これら複数の第３リブ２０３により、外側吸着領域２２０は、周方向に交互に並ぶ複数の分割領域２３０，２４０に区画される。 Further, the pad portion 200 includes a plurality of third ribs 203 that radiate from the first rib 201 to the second rib 202. The plurality of third ribs 203 divide the outer suction region 220 into a plurality of divided regions 230 and 240 that are alternately arranged in the circumferential direction.

複数の分割領域２３０，２４０のうち、第１分割領域２３０は、下ウェハＷ２の中心部から外周部へ向かう方向のうち、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域Ａ（図７参照）が最も速く拡大する第１の方向に配置される。また、複数の分割領域２３０，２４０のうち、第２分割領域２４０は、複数の第１分割領域２３０と周方向に並べて配置され、下ウェハＷ２の中心部から外周部へ向かう方向のうち、接合領域Ａが第１の方向と比較して遅く拡大する第２の方向に配置される。 Of the plurality of divided regions 230 and 240, the first divided region 230 has a bonding region A (see FIG. 7) between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the lower wafer W2. It is placed in the first direction, which expands fastest. Further, of the plurality of divided regions 230 and 240, the second divided region 240 is arranged side by side with the plurality of first divided regions 230 in the circumferential direction, and is joined in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the lower wafer W2. The region A is arranged in the second direction, which expands slower than the first direction.

具体的には、下ウェハＷ２の中心部から下ウェハＷ２の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０°と規定したとき、複数の第１分割領域２３０は、４５°の方向を基準に９０°間隔で配置され、複数の第２分割領域２４０は、０°の方向を基準に９０°間隔で配置される。すなわち、複数の第１分割領域２３０は、上チャック１４０の第１吸引部１７１と同様に４５°方向に配置され、複数の第２分割領域２４０は、上チャック１４０の第２吸引部１７２と同様に９０°方向に配置される。 Specifically, when the direction from the center of the lower wafer W2 toward the [0-11] crystal direction parallel to the surface of the lower wafer W2 is defined as 0 °, the plurality of first division regions 230 are 45. The second divided regions 240 are arranged at 90 ° intervals with respect to the direction of °, and the plurality of second division regions 240 are arranged at intervals of 90 ° with respect to the direction of 0 °. That is, the plurality of first division regions 230 are arranged in the 45 ° direction like the first suction portion 171 of the upper chuck 140, and the plurality of second division regions 240 are the same as the second suction portion 172 of the upper chuck 140. Is arranged in the 90 ° direction.

さらに、パッド部２００は、第４リブ２０４を備える。第４リブ２０４は、第１リブ２０１と第２リブ２０２との間に、第１リブ２０１および第２リブ２０２と同心円状に配置される。かかる第４リブ２０４により、第１分割領域２３０は、第１外側分割領域２３１と、第１内側分割領域２３２とに区画され、第２分割領域２４０は、第２外側分割領域２４１と、第２内側分割領域２４２とに区画される。第１外側分割領域２３１と第１内側分割領域２３２とは吸着面積が同一である。同様に、第２外側分割領域２４１と第２内側分割領域２４２とは吸着面積が同一である。 Further, the pad portion 200 includes a fourth rib 204. The fourth rib 204 is arranged between the first rib 201 and the second rib 202 concentrically with the first rib 201 and the second rib 202. The first divided region 230 is divided into a first outer divided region 231 and a first inner divided region 232 by the fourth rib 204, and the second divided region 240 is divided into a second outer divided region 241 and a second. It is divided into an inner division area 242. The first outer division region 231 and the first inner division region 232 have the same adsorption area. Similarly, the second outer division region 241 and the second inner division region 242 have the same adsorption area.

図１１に示すように、パッド部２００の内側吸着領域２１０に対応する領域には、複数の第１吸引口２１０ａが形成される。複数の第１吸引口２１０ａは、凸部２６０を取り囲むように円周状に並べて配置される。また、ベース部２５０には、複数の第１吸引口２１０ａに連通する吸引空間２５０ａが形成されており、吸引空間２５０ａは、第１吸引管２１１ａを介して第１真空ポンプ２１１ｂに接続される。このように、凸部２６０の周囲に複数の第１吸引口２１０ａを配置することにより、下ウェハＷ２の中心部を周方向に対して均等に吸着することができる。 As shown in FIG. 11, a plurality of first suction ports 210a are formed in the region corresponding to the inner suction region 210 of the pad portion 200. The plurality of first suction ports 210a are arranged side by side in a circumferential shape so as to surround the convex portion 260. Further, a suction space 250a communicating with a plurality of first suction ports 210a is formed in the base portion 250, and the suction space 250a is connected to the first vacuum pump 211b via the first suction pipe 211a. By arranging the plurality of first suction ports 210a around the convex portion 260 in this way, the central portion of the lower wafer W2 can be evenly attracted in the circumferential direction.

また、パッド部２００の第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２に対応する各領域には、それぞれ第２吸引口２３０ａ、第３吸引口２３０ｂ、第４吸引口２４０ａおよび第５吸引口２４０ｂが形成される。第２吸引口２３０ａ、第３吸引口２３０ｂ、第４吸引口２４０ａおよび第５吸引口２４０ｂは、たとえば、第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２の中心部に設けられる。 Further, in each region corresponding to the first outer division region 231, the first inner division region 232, the second outer division region 241 and the second inner division region 242 of the pad portion 200, the second suction port 230a and the third suction port 230a and the third A suction port 230b, a fourth suction port 240a, and a fifth suction port 240b are formed. The second suction port 230a, the third suction port 230b, the fourth suction port 240a, and the fifth suction port 240b are, for example, the first outer division area 231, the first inner division area 232, the second outer division area 241 and the second. It is provided in the center of the inner division region 242.

第２吸引口２３０ａ、第３吸引口２３０ｂ、第４吸引口２４０ａおよび第５吸引口２４０ｂは、それぞれ、第２吸引管２３１ａ、第３吸引管２３２ａ、第４吸引管２４１ａおよび第５吸引管２４２ａを介して第２真空ポンプ２３１ｂ、第３真空ポンプ２３２ｂ、第４真空ポンプ２４１ｂおよび第５真空ポンプ２４２ｂに接続される。 The second suction port 230a, the third suction port 230b, the fourth suction port 240a, and the fifth suction port 240b are the second suction tube 231a, the third suction tube 232a, the fourth suction tube 241a, and the fifth suction tube 242a, respectively. It is connected to the second vacuum pump 231b, the third vacuum pump 232b, the fourth vacuum pump 241b, and the fifth vacuum pump 242b via.

このように、下チャック１４１は、内側吸着領域２１０、第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２ごとに、吸着力（吸着の有無を含む）や吸着タイミングを制御することができる。 In this way, the lower chuck 141 has an suction force (presence or absence of suction) for each of the inner suction region 210, the first outer division region 231, the first inner division region 232, the second outer division region 241 and the second inner division region 242. ) And the adsorption timing can be controlled.

なお、図１１では、理解を容易にするため、複数の第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２のうち、いずれか１つの第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２の配管構成のみを示している。 In FIG. 11, for ease of understanding, any one of the plurality of first outer division regions 231, the first inner division region 232, the second outer division region 241 and the second inner division region 242 is the first. Only the piping configurations of 1 outer division area 231, the first inner division area 232, the second outer division area 241 and the second inner division area 242 are shown.

図１２に示すように、凸部２６０は、内側吸着領域２１０に対して着脱可能に設けられる。具体的には、凸部２６０は、鉛直方向に沿って延在する円柱状の本体部２６１と、本体部２６１の基端に設けられた本体部２６１よりも大径のフランジ部２６２とを有する。また、パッド部２００の内側吸着領域２１０には、貫通孔２００ｂと、内側吸着領域２１０の下面に設けられ、貫通孔２００ｂと連通する凹部２００ｃとが形成される。凸部２６０の本体部２６１は、内側吸着領域２１０の下面側から貫通孔２００ｂに挿通されて内側吸着領域２１０の上面側に突出し、凸部２６０のフランジ部２６２は、内側吸着領域２１０の凹部２００ｃにはまり込んで凹部２００ｃに当接する。凸部２６０は、ねじ等の固定部材２６３により内側吸着領域２１０に固定される。 As shown in FIG. 12, the convex portion 260 is detachably provided with respect to the inner suction region 210. Specifically, the convex portion 260 has a columnar main body portion 261 extending along the vertical direction and a flange portion 262 having a diameter larger than that of the main body portion 261 provided at the base end of the main body portion 261. .. Further, in the inner suction region 210 of the pad portion 200, a through hole 200b and a recess 200c provided on the lower surface of the inner suction region 210 and communicating with the through hole 200b are formed. The main body 261 of the convex portion 260 is inserted into the through hole 200b from the lower surface side of the inner suction region 210 and protrudes toward the upper surface side of the inner suction region 210, and the flange portion 262 of the convex portion 260 is the concave portion 200c of the inner suction region 210. It gets stuck and comes into contact with the recess 200c. The convex portion 260 is fixed to the inner suction region 210 by a fixing member 263 such as a screw.

また、内側吸着領域２１０の凹部２００ｃと凸部２６０のフランジ部２６２との間には、本体部２６１の内側吸着領域２１０からの突出量を調整するシム部材２６５が配置される。 Further, a shim member 265 for adjusting the amount of protrusion of the main body portion 261 from the inner suction region 210 is arranged between the concave portion 200c of the inner suction region 210 and the flange portion 262 of the convex portion 260.

このように、凸部２６０を内側吸着領域２１０に対して着脱可能とし、かつ、シム部材２６５により本体部２６１の突出量を調整可能とすることで、たとえば、ストライカー１９０による上ウェハＷ１の押し下げ量の変更等に応じて、凸部２６０による下ウェハＷ２の押し上げ量を容易に変更することができる。 In this way, the convex portion 260 can be attached to and detached from the inner suction region 210, and the amount of protrusion of the main body portion 261 can be adjusted by the shim member 265. The amount of pushing up of the lower wafer W2 by the convex portion 260 can be easily changed according to the change of the above.

＜３．接合システムの具体的動作＞
次に、接合システム１の具体的な動作について図１３〜図２０を参照して説明する。図１３は、接合システム１が実行する処理の一部を示すフローチャートである。図１４は、本実施形態に係る接合処理において使用される上チャック１４０の吸引部を示す図である。図１５は、本実施形態に係る接合処理において使用される下チャック１４１の吸着領域を示す図である。図１６〜図２０は、接合処理の動作説明図である。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。 <3. Specific operation of joining system>
Next, the specific operation of the joining system 1 will be described with reference to FIGS. 13 to 20. FIG. 13 is a flowchart showing a part of the processing executed by the joining system 1. FIG. 14 is a diagram showing a suction portion of the upper chuck 140 used in the joining process according to the present embodiment. FIG. 15 is a diagram showing a suction region of the lower chuck 141 used in the joining process according to the present embodiment. 16 to 20 are operation explanatory views of the joining process. 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 by the transfer device 61 to the surface hydrophilization device 40 of the second processing block G2. 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 device 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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０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 by the transfer device 61 to the joining device 41 of the second processing block G2. The upper wafer W1 carried into the joining device 41 is conveyed to the position adjusting mechanism 120 by the wafer transfer mechanism 111 via the transition 110. Then, the position adjusting mechanism 120 adjusts the horizontal orientation of the upper wafer W1 (step S103).

その後、位置調節機構１２０から反転機構１３０の保持アーム１３１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１３１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 120 to the holding arm 131 of the reversing mechanism 130. Subsequently, in the transport region T1, the front and back surfaces of the upper wafer W1 are inverted by inverting the holding arm 131 (step S104). That is, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is directed downward.

その後、反転機構１３０の保持アーム１３１が回動して上チャック１４０の下方に移動する。そして、反転機構１３０から上チャック１４０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、ノッチ部Ｎを予め決められた方向、すなわち、第２吸引部１７２および第４吸引部１７４が設けられる方向に向けた状態で、上チャック１４０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 131 of the reversing mechanism 130 rotates and moves below the upper chuck 140. Then, the upper wafer W1 is delivered from the reversing mechanism 130 to the upper chuck 140. The upper wafer W1 is attracted and held by its non-bonding surface W1n on the upper chuck 140 in a state where the notch portion N is oriented in a predetermined direction, that is, in the direction in which the second suction portion 172 and the fourth suction portion 174 are provided. (Step S105).

ステップＳ１０５において、上チャック１４０は、第１〜第５吸引部１７１〜１７５のうち、４５°方向に配置された第１吸引部１７１、第３吸引部１７３と、第５吸引部１７５とを用いて上ウェハＷ１を吸着保持する（図１４参照）。 In step S105, the upper chuck 140 uses the first suction unit 171 and the third suction unit 173 and the fifth suction unit 175 arranged in the 45 ° direction among the first to fifth suction units 171 to 175. The upper wafer W1 is sucked and held (see FIG. 14).

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１１０を介してウェハ搬送機構１１１により位置調節機構１２０に搬送される。そして位置調節機構１２０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 120 by the wafer transfer mechanism 111 via the transition 110. Then, the position adjusting mechanism 120 adjusts the horizontal orientation of the lower wafer W2 (step S108).

その後、下ウェハＷ２は、ウェハ搬送機構１１１によって下チャック１４１に搬送され、下チャック１４１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部Ｎを予め決められた方向、すなわち、上ウェハＷ１のノッチ部Ｎと同じ方向であって、第１外側分割領域２３１おおび第１内側分割領域２３２が設けられる方向に向けた状態で、下チャック１４１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。 After that, the lower wafer W2 is conveyed to the lower chuck 141 by the wafer transfer mechanism 111, and is attracted and held by the lower chuck 141 (step S109). The lower wafer W2 has the notch portion N in a predetermined direction, that is, in the same direction as the notch portion N of the upper wafer W1 and in the direction in which the first outer division region 231 and the first inner division region 232 are provided. The non-joining surface W2n is attracted and held by the lower chuck 141 in the facing state.

ステップＳ１０９において、下チャック１４１は、内側吸着領域２１０、第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２のうち、４５°方向に配置された第１外側分割領域２３１および第１内側分割領域２３２と、内側吸着領域２１０とを用いて下ウェハＷ２を吸着保持する（図１５参照）。 In step S109, the lower chuck 141 is arranged in the 45 ° direction of the inner suction region 210, the first outer division region 231, the first inner division region 232, the second outer division region 241 and the second inner division region 242. The lower wafer W2 is sucked and held by using the first outer split region 231 and the first inner split region 232 and the inner suction region 210 (see FIG. 15).

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１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 upper chuck 140 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 141 is performed (step S110).

次に、上チャック１４０に保持された上ウェハＷ１と下チャック１４１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）。具体的には、第１の下チャック移動部１６０が下チャック１４１を鉛直上方に移動させることによって、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に接近させる。これにより、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間隔は所定の距離、たとえば５０μｍ〜２００μｍに調整される（図１６参照）。 Next, the vertical positions of the upper wafer W1 held by the upper chuck 140 and the lower wafer W2 held by the lower chuck 141 are adjusted (step S111). Specifically, the first lower chuck moving portion 160 moves the lower chuck 141 vertically upward to bring the lower wafer W2 closer to the upper wafer W1. As a result, the distance between the bonding surface W2j of the lower wafer W2 and the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is adjusted to a predetermined distance, for example, 50 μm to 200 μm (see FIG. 16).

次に、図１７に示すように、第５吸引部１７５による上ウェハＷ１の吸着保持を解除した後（ステップＳ１１２）、図１８に示すように、ストライカー１９０の押圧ピン１９１を下降させることによって、上ウェハＷ１の中心部を押し下げる（ステップＳ１１３）。このように、ストライカー１９０により上ウェハＷ１を押し下げる直前まで、第５吸引部１７５を用いて上ウェハＷ１の中心部を吸着保持しておくことで、上ウェハＷ１の中心部の自重たわみ（たとえば１μｍ程度）を抑えることができる。これにより、ステップＳ１１２において上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間隔をたとえば３０μｍ未満の狭ギャップに設定した場合に、上チャック１４０と下チャック１４１の平行度調整の困難性が高まることを防止することができる。 Next, as shown in FIG. 17, after releasing the suction holding of the upper wafer W1 by the fifth suction unit 175 (step S112), the pressing pin 191 of the striker 190 is lowered as shown in FIG. The central portion of the upper wafer W1 is pushed down (step S113). In this way, by sucking and holding the central portion of the upper wafer W1 by using the fifth suction portion 175 until immediately before the upper wafer W1 is pushed down by the striker 190, the weight deflection of the central portion of the upper wafer W1 (for example, 1 μm). Degree) can be suppressed. This prevents the difficulty of adjusting the parallelism between the upper chuck 140 and the lower chuck 141 from increasing when the distance between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 is set to a narrow gap of, for example, less than 30 μm in step S112. Can be done.

ストライカー１９０による押し下げによって、上ウェハＷ１の中心部が下ウェハＷ２の中心部に接触し、上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部とが所定の力で押圧されると、押圧された上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部との間で接合が開始する。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。このようにして、接合領域Ａ（図７参照）が形成される。 By pushing down by the striker 190, the central portion of the upper wafer W1 comes into contact with the central portion of the lower wafer W2, and when the central portion of the upper wafer W1 and the central portion of the lower wafer W2 are pressed by a predetermined force, they are pressed. Bonding begins between the center of the upper wafer W1 and the center of the lower wafer W2. 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. As a result, 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. In this way, the junction region A (see FIG. 7) is formed.

本実施形態に係る接合装置４１では、下チャック１４１のストライカー１９０と対向する位置に凸部２６０が設けられている。このため、ストライカー１９０によって上ウェハＷ１の中心部に加わる局所的なストレスと同様のストレスを下ウェハＷ２に加えた状態で両ウェハＷ１，Ｗ２が貼り合わされることとなる。これにより、ストライカー１９０に起因する重合ウェハＴの局所的な歪みを低減することができる。 In the joining device 41 according to the present embodiment, the convex portion 260 is provided at a position facing the striker 190 of the lower chuck 141. Therefore, both wafers W1 and W2 are bonded together with the same stress as the local stress applied to the central portion of the upper wafer W1 by the striker 190 applied to the lower wafer W2. Thereby, the local distortion of the polymerized wafer T caused by the striker 190 can be reduced.

その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間では、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の中心部から外周部に向けて接合領域Ａが拡大していくボンディングウェーブが発生する。 After that, between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, a bonding wave is generated in which the bonding region A expands from the central portion of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 toward the outer peripheral portion.

本実施形態に係る接合装置４１では、第１〜第４吸引部１７１〜１７４が上ウェハＷ１の異方性に合わせて配置されており、このうち、接合領域Ａが最も速く拡大する４５°方向に配置した第１吸引部１７１および第３吸引部１７３を用いて上ウェハＷ１を吸着保持することとした。言い換えれば、接合領域Ａが最も遅く拡大する９０°方向においては上ウェハＷ１を吸着保持しないこととした。 In the joining device 41 according to the present embodiment, the first to fourth suction portions 171 to 174 are arranged according to the anisotropy of the upper wafer W1, and among them, the joining region A expands fastest in the 45 ° direction. It was decided that the upper wafer W1 was sucked and held by using the first suction section 171 and the third suction section 173 arranged in. In other words, the upper wafer W1 is not adsorbed and held in the 90 ° direction in which the bonding region A expands most slowly.

これにより、上ウェハＷ１の外縁の全周を吸着保持する場合と比較して、上ウェハＷ１に加わるストレス・歪みの分布の不均一さを緩和することができる。この結果、ボンディングウェーブの不均一さが緩和されて、接合領域Ａが同心円状に近い状態で拡大するようになる。これにより、本実施形態に係る接合装置４１は、重合ウェハＴの歪み（ディストーション）を低減することができる。 As a result, it is possible to alleviate the non-uniformity of the distribution of stress and strain applied to the upper wafer W1 as compared with the case where the entire circumference of the outer edge of the upper wafer W1 is adsorbed and held. As a result, the non-uniformity of the bonding wave is alleviated, and the bonding region A expands in a state close to a concentric circle. As a result, the joining device 41 according to the present embodiment can reduce the distortion of the polymerized wafer T.

なお、本願発明者らは、上ウェハの外縁の全周を保持した場合と、９０°方向のみを保持した場合と、４５°方向のみを保持した場合の各々について、重合ウェハの応力分布および変位量の解析を行い、４５°方向のみを保持した場合の重合ウェハの応力分布および変位量が最も均一であることを確認している。 The inventors of the present application have described the stress distribution and displacement of the polymerized wafer in each of the case where the entire circumference of the outer edge of the upper wafer is held, the case where only the 90 ° direction is held, and the case where only the 45 ° direction is held. The amount is analyzed, and it is confirmed that the stress distribution and the displacement amount of the polymerized wafer are the most uniform when only the 45 ° direction is held.

また、本実施形態では、下チャック１４１についても、下ウェハＷ２の全面ではなく、上チャック１４０に合わせて４５°方向のみを吸着保持することとした。すなわち、第１外側分割領域２３１、第１内側分割領域２３２、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２のうち、４５°方向に配置された第１外側分割領域２３１および第１内側分割領域２３２を用いて下ウェハＷ２を吸着保持することとした。 Further, in the present embodiment, the lower chuck 141 is also attracted and held not on the entire surface of the lower wafer W2 but only in the 45 ° direction in accordance with the upper chuck 140. That is, of the first outer division area 231, the first inner division area 232, the second outer division area 241 and the second inner division area 242, the first outer division area 231 and the first inner division arranged in the 45 ° direction. It was decided to adsorb and hold the lower wafer W2 using the region 232.

これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２のストレス状態を揃えることができるため、重合ウェハＴの歪み（ディストーション）をさらに低減することができる。なお、下チャック１４１については、必ずしも４５°方向のみの保持とすることを要さず、下ウェハＷ２の全面を吸着保持してもよい。 As a result, the stress states of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 can be made uniform, so that the distortion of the polymerized wafer T can be further reduced. The lower chuck 141 does not necessarily have to be held only in the 45 ° direction, and the entire surface of the lower wafer W2 may be held by suction.

その後、図１９に示すように、押圧ピン１９１によって上ウェハＷ１の中心部と下ウェハＷ２の中心部を押圧した状態で、第３吸引部１７３による上ウェハＷ１の吸着保持を解除する（ステップＳ１１４）。そして、その後、第１吸引部１７１による上ウェハＷ１の吸着保持を解除する（ステップＳ１１５）。これにより、図２０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。 After that, as shown in FIG. 19, in a state where the central portion of the upper wafer W1 and the central portion of the lower wafer W2 are pressed by the pressing pin 191, the suction holding of the upper wafer W1 by the third suction portion 173 is released (step S114). ). Then, after that, the suction holding of the upper wafer W1 by the first suction unit 171 is released (step S115). As a result, as shown in FIG. 20, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are brought into contact with each other on the entire surface, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded.

その後、押圧ピン１９１を上チャック１４０まで上昇させ、下チャック１４１による下ウェハＷ２の吸着保持を解除する。その後、重合ウェハＴは、搬送装置６１によってトランジション装置５１に搬送され、その後、搬入出ステーション２の搬送装置２２によってカセットＣ３に搬送される。こうして、一連の接合処理が終了する。 After that, the pressing pin 191 is raised to the upper chuck 140 to release the suction holding of the lower wafer W2 by the lower chuck 141. After that, the polymerized wafer T is conveyed to the transition device 51 by the transfer device 61, and then transferred to the cassette C3 by the transfer device 22 of the carry-in / out station 2. In this way, a series of joining processes is completed.

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１４０（第１保持部の一例）と、下チャック１４１（第２保持部の一例）と、ストライカー１９０とを備える。上チャック１４０は、上ウェハＷ１（第１基板の一例）を上方から吸着保持する。下チャック１４１は、上チャック１４０の下方に配置され、下ウェハＷ２（第２基板の一例）を下方から吸着保持する。ストライカー１９０は、上ウェハＷ１の中心部を上方から押圧して下ウェハＷ２に接触させる。また、上チャック１４０は、上ウェハＷ１の外周部の一部の領域を吸着保持するものであって、上ウェハＷ１の中心部から外周部へ向かう方向のうち、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域Ａが最も速く拡大する方向と交わる領域を吸着保持する。 As described above, the joining device 41 according to the present embodiment includes an upper chuck 140 (an example of a first holding portion), a lower chuck 141 (an example of a second holding portion), and a striker 190. The upper chuck 140 attracts and holds the upper wafer W1 (an example of the first substrate) from above. The lower chuck 141 is arranged below the upper chuck 140, and sucks and holds the lower wafer W2 (an example of the second substrate) from below. The striker 190 presses the central portion of the upper wafer W1 from above to bring it into contact with the lower wafer W2. Further, the upper chuck 140 sucks and holds a part of the outer peripheral portion of the upper wafer W1, and in the direction from the central portion of the upper wafer W1 to the outer peripheral portion, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 Adsorbs and holds the region where the junction region A intersects the direction of fastest expansion.

これにより、ボンディングウェーブの不均一さが緩和されて接合領域Ａが同心円状に近い形状で拡大するようになるため、重合ウェハＴの歪みを低減することができる。 As a result, the non-uniformity of the bonding wave is alleviated and the bonding region A expands in a shape close to a concentric circle, so that the distortion of the polymerized wafer T can be reduced.

また、本実施形態に係る接合装置４１は、上チャック１４０（第１保持部の一例）と、下チャック１４１（第２保持部の一例）と、ストライカー１９０とを備える。上チャック１４０は、上ウェハＷ１（第１基板の一例）を上方から吸着保持する。下チャック１４１（第２保持部の一例）は、上チャック１４０の下方に配置され、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。ストライカー１９０は、上ウェハＷ１の中心部を上方から押圧して下ウェハＷ２に接触させる。また、下チャック１４１は、下ウェハＷ２の中心部を含む領域を吸着する内側吸着領域２１０と、内側吸着領域２１０の外側において内側吸着領域２１０と同心円状に配置され、下ウェハＷ２の外周部を含む領域を吸着する外側吸着領域２２０とを備える。また、内側吸着領域２１０は、少なくともストライカー１９０と対向する部分が突出した形状を有し、外側吸着領域２２０は、平面状である。 Further, the joining device 41 according to the present embodiment includes an upper chuck 140 (an example of a first holding portion), a lower chuck 141 (an example of a second holding portion), and a striker 190. The upper chuck 140 attracts and holds the upper wafer W1 (an example of the first substrate) from above. The lower chuck 141 (an example of the second holding portion) is arranged below the upper chuck 140, and sucks and holds the lower wafer W2 from below. The striker 190 presses the central portion of the upper wafer W1 from above to bring it into contact with the lower wafer W2. Further, the lower chuck 141 is arranged concentrically with the inner suction region 210 that sucks the region including the central portion of the lower wafer W2 and the inner suction region 210 outside the inner suction region 210, and forms the outer peripheral portion of the lower wafer W2. It includes an outer adsorption region 220 that adsorbs the inclusion region. Further, the inner suction region 210 has a shape in which at least a portion facing the striker 190 protrudes, and the outer suction region 220 is flat.

したがって、本実施形態に係る接合装置４１によれば、ストライカー１９０に起因する局所的な歪みを低減することができる。 Therefore, according to the joining device 41 according to the present embodiment, it is possible to reduce the local distortion caused by the striker 190.

＜４．変形例＞
次に、上述した実施形態の変形例について説明する。図２１は、変形例に係る上チャックの模式底面図である。また、図２２は、変形例に係る下チャックの模式断面図である。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同様の部分については、既に説明した部分と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 <4. Modification example>
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described. FIG. 21 is a schematic bottom view of the upper chuck according to the modified example. Further, FIG. 22 is a schematic cross-sectional view of the lower chuck according to the modified example. In the following description, the same parts as those already described will be designated by the same reference numerals as those already described, and duplicate description will be omitted.

上述した実施形態では、接合処理において、上チャック１４０の第１吸引部１７１および第３吸引部１７３のみを用いて上ウェハＷ１の４５°方向を吸着保持することとした。言い換えれば、上ウェハＷ１の９０°方向を吸着保持する第２吸引部１７２および第４吸引部１７４を使用しないこととした。しかし、上ウェハＷ１の９０°方向の領域に加わるストレスが４５°方向の領域に加わるストレスと比較して相対的に少なくなる保持の仕方であれば、上ウェハＷ１の４５°方向と９０°方向の両方を吸着保持してもよい。 In the above-described embodiment, in the joining process, only the first suction portion 171 and the third suction portion 173 of the upper chuck 140 are used to suck and hold the upper wafer W1 in the 45 ° direction. In other words, the second suction unit 172 and the fourth suction unit 174 that attract and hold the upper wafer W1 in the 90 ° direction are not used. However, if the holding method is such that the stress applied to the region in the 90 ° direction of the upper wafer W1 is relatively smaller than the stress applied to the region in the 45 ° direction, the stress applied to the region in the 45 ° direction and the 90 ° direction of the upper wafer W1 is relatively small. Both of these may be adsorbed and held.

この場合、たとえば、上ウェハＷ１の９０°方向の領域を４５°方向の領域よりも弱い力で吸着保持してもよい。すなわち、上チャック１４０は、第１吸引部１７１および第３吸引部１７３を用いて上ウェハＷ１の４５°方向の領域を第１の吸着力で保持し、第２吸引部１７２および第４吸引部１７４を用いて上ウェハＷ１の９０°方向の領域を第１の吸着力よりも弱い第２の吸着力で保持することとしてもよい。吸着力の調整は、たとえば、各真空ポンプの前段に圧力調整器を設け、制御装置７０がかかる圧力調整器を制御することにより実現可能である。 In this case, for example, the region of the upper wafer W1 in the 90 ° direction may be attracted and held with a weaker force than the region in the 45 ° direction. That is, the upper chuck 140 uses the first suction unit 171 and the third suction unit 173 to hold the region of the upper wafer W1 in the 45 ° direction with the first suction force, and the second suction unit 172 and the fourth suction unit 172. 174 may be used to hold the region of the upper wafer W1 in the 90 ° direction with a second suction force weaker than the first suction force. The suction force can be adjusted, for example, by providing a pressure regulator in front of each vacuum pump and controlling the pressure regulator by the control device 70.

また、上チャック１４０は、第１〜第４吸引部１７１〜１７４を用いて上ウェハＷ１を吸着保持した状態でストライカー１９０を用いて上ウェハＷ１の中心部を押し下げた後、第３吸引部１７３による吸着を解除するタイミングよりも早いタイミングで、第４吸引部１７４による吸着を解除することとしてもよい。また、上チャック１４０は、第１吸引部１７１による吸着を解除するタイミングよりも早いタイミングで、第２吸引部１７２による吸着を解除することとしてもよい。 Further, the upper chuck 140 uses the striker 190 to push down the central portion of the upper wafer W1 in a state where the upper wafer W1 is sucked and held by the first to fourth suction portions 171 to 174, and then the third suction portion 173. The suction by the fourth suction unit 174 may be released at a timing earlier than the timing at which the suction by the fourth suction unit 174 is released. Further, the upper chuck 140 may release the suction by the second suction unit 172 at a timing earlier than the timing at which the suction by the first suction unit 171 is released.

このように、上ウェハＷ１の４５°方向に対応する第１吸引部１７１および第３吸引部１７３と、９０°方向に対応する第２吸引部１７２および第４吸引部１７４の両方を上チャック１４０に設け、各々独立に制御可能に構成することで、４５°方向および９０°方向におけるボンディングウェーブの速度をより精密に調節することができる。したがって、４５°方向に対応する第１吸引部１７１および第３吸引部１７３のみを用いる場合と比較して、重合ウェハＴの歪みをより低減することができる。 In this way, both the first suction section 171 and the third suction section 173 corresponding to the 45 ° direction of the upper wafer W1 and the second suction section 172 and the fourth suction section 174 corresponding to the 90 ° direction are attached to the upper chuck 140. The speed of the bonding wave in the 45 ° direction and the 90 ° direction can be adjusted more precisely by providing the bonding wave in the direction of 45 ° and 90 °. Therefore, the distortion of the polymerized wafer T can be further reduced as compared with the case where only the first suction unit 171 and the third suction unit 173 corresponding to the 45 ° direction are used.

なお、上述した実施形態では、第３吸引部１７３および第４吸引部１７４をそれぞれ独立に制御可能に構成したが、第３吸引部１７３および第４吸引部１７４は、必ずしも独立に制御可能に構成されることを要しない。すなわち、第３吸引部１７３および第４吸引部１７４は、単一の真空ポンプに接続されてもよい。 In the above-described embodiment, the third suction unit 173 and the fourth suction unit 174 are configured to be independently controllable, but the third suction unit 173 and the fourth suction unit 174 are not necessarily configured to be independently controllable. Does not need to be done. That is, the third suction unit 173 and the fourth suction unit 174 may be connected to a single vacuum pump.

また、上述した実施形態では、上チャック１４０が第１〜第５吸引部１７１〜１７５を備えることとしたが、上チャック１４０は、少なくとも第１吸引部１７１を備えていればよく、他の吸引部１７２〜１７５は必ずしも備えることを要しない。 Further, in the above-described embodiment, the upper chuck 140 is provided with the first to fifth suction portions 171 to 175, but the upper chuck 140 may include at least the first suction portion 171 and other suction portions. Parts 172 to 175 do not necessarily have to be provided.

たとえば、図２１に示すように、上チャック１４０Ａは、第１吸引部１７１および第３吸引部１７３のみを備える構成であってもよい。すなわち、第２吸引部１７２、第４吸引部１７４および第５吸引部１７５を備えない構成であってもよい。また、上チャックは、第１吸引部１７１、第２吸引部１７２および第５吸引部１７５のみを備える構成であってもよいし、第１吸引部１７１および第２吸引部１７２のみを備える構成であってもよいし、第１吸引部１７１および第５吸引部１７５のみを備える構成であってもよい。 For example, as shown in FIG. 21, the upper chuck 140A may be configured to include only the first suction unit 171 and the third suction unit 173. That is, the configuration may not include the second suction unit 172, the fourth suction unit 174, and the fifth suction unit 175. Further, the upper chuck may be configured to include only the first suction unit 171 and the second suction unit 172 and the fifth suction unit 175, or may have a configuration including only the first suction unit 171 and the second suction unit 172. It may be present, or it may be configured to include only the first suction unit 171 and the fifth suction unit 175.

また、上述した実施形態では、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２が、単結晶シリコンウェハである場合について説明したが、基板の種類は単結晶シリコンウェハに限定されない。すなわち、上チャックおよび下チャックの吸着領域の配置は、４５°方向および９０°方向に限定されず、保持する基板の物性の異方性に合わせた配置とすればよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are single crystal silicon wafers has been described, but the type of substrate is not limited to the single crystal silicon wafer. That is, the arrangement of the suction regions of the upper chuck and the lower chuck is not limited to the 45 ° direction and the 90 ° direction, and may be arranged according to the anisotropy of the physical properties of the substrate to be held.

また、上述した実施形態では、下チャック１４１が、着脱可能な凸部２６０を備える場合の例について説明したが、凸部２６０は必ずしも着脱可能であることを要しない。たとえば、凸部２６０は、パッド部２００と一体的に形成された突起であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which the lower chuck 141 includes the removable convex portion 260 has been described, but the convex portion 260 does not necessarily have to be removable. For example, the convex portion 260 may be a protrusion formed integrally with the pad portion 200.

また、内側吸着領域２１０は、上方に突出していない平坦な状態と、内側吸着領域２１０の中心部を頂点として上方に突出した凸状態との間で変形可能に構成されてもよい。 Further, the inner suction region 210 may be configured to be deformable between a flat state in which the inner suction region 210 does not protrude upward and a convex state in which the central portion of the inner suction region 210 projects upward with the central portion as the apex.

たとえば、図２２に示すように、下チャック１４１Ａは、内側吸着領域２１０Ａと、外側吸着領域２２０Ａとを備える。内側吸着領域２１０Ａは、変形ステージ２１１と、固定リング２１２とを備える。変形ステージ２１１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。 For example, as shown in FIG. 22, the lower chuck 141A includes an inner suction region 210A and an outer suction region 220A. The inner suction region 210A includes a deformation stage 211 and a fixing ring 212. The deformation stage 211 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２１１の周縁部は、略環状に形成された固定リング２１２によって、ベース部２５０Ａに対し固定される。ベース部２５０Ａは、第１の下チャック移動部１６０（図４参照）に対し固定される。 The peripheral edge of the deformation stage 211 is fixed to the base portion 250A by a fixing ring 212 formed in a substantially annular shape. The base portion 250A is fixed to the first lower chuck moving portion 160 (see FIG. 4).

変形ステージ２１１は、凸変形が可能に設けられている。ここに言う「凸変形」とは、変形ステージ２１１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２２に示すように、変形ステージ２１１の周縁部から中央部にかけて膨らんで、変形ステージ２１１が略球面状の一部となる場合を含むものとする。 The deformation stage 211 is provided so as to be capable of convex deformation. The "convex deformation" referred to here means that the central portion of the deformation stage 211 is deformed so as to be displaced to a position higher than the peripheral portion, and as shown in FIG. 22, the central portion of the deformation stage 211 is deformed from the peripheral portion to the central portion. It is assumed that the case where the deformation stage 211 becomes a part of a substantially spherical surface is included.

変形ステージ２１１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。 The structure for convexly deforming the deformation stage 211 is not limited, and for example, an air pressure may be used, or a piezo actuator or the like may be used.

たとえば、ピエゾアクチュエータを利用する場合、ベース部２５０Ａの内部に複数のピエゾアクチュエータが設けられる。複数のピエゾアクチュエータは、たとえば、変形ステージ２１１の中心部に対応する位置に１つ、変形ステージ２１１の周縁部付近の同一円上の等間隔位置に複数それぞれ配置される。 For example, when using a piezo actuator, a plurality of piezo actuators are provided inside the base portion 250A. A plurality of piezo actuators are arranged, for example, one at a position corresponding to the central portion of the deformation stage 211 and a plurality of piezo actuators at equidistant positions on the same circle near the peripheral edge of the deformation stage 211.

各ピエゾアクチュエータは、可動部であるトップピースが鉛直上向きとなるように配置される。また、各ピエゾアクチュエータは、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を昇降させる。変形ステージ２１１は、かかる各トップピースの動きに応じて変形する。 Each piezo actuator is arranged so that the top piece, which is a movable portion, faces vertically upward. Further, each piezo actuator has piezo elements laminated inside, and each top piece is moved up and down according to a change in voltage from a voltage generator (not shown) connected to each piezo actuator. The deformation stage 211 is deformed according to the movement of each of the top pieces.

このように、ピエゾアクチュエータを用いることによって、変形ステージ２１１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に限定されないことは言うまでもない。 In this way, by using the piezo actuator, the deformed structure of the deformed stage 211 can be constructed. Needless to say, the actuator is not limited to the piezo actuator as long as it can convert the input energy into physical motion in the vertical direction.

また、上述した実施形態では、下チャック１４１の第１分割領域２３０が、第１外側分割領域２３１および第１内側分割領域２３２に区分けされ、第２分割領域２４０が、第２外側分割領域２４１および第２内側分割領域２４２に区分けされることとした。しかし、第１分割領域２３０および第２分割領域２４０は、必ずしも区分けされることを要しない。また、上述した実施形態では、外側吸着領域２２０が、第１分割領域２３０および第２分割領域２４０に区分けされることとしたが、外側吸着領域２２０は、必ずしも区分けされることを要しない。 Further, in the above-described embodiment, the first division region 230 of the lower chuck 141 is divided into the first outer division region 231 and the first inner division region 232, and the second division region 240 is divided into the second outer division region 241 and the second outer division region 241. It was decided to be divided into the second inner division area 242. However, the first division area 230 and the second division area 240 do not necessarily have to be separated. Further, in the above-described embodiment, the outer adsorption region 220 is divided into the first division region 230 and the second division region 240, but the outer adsorption region 220 does not necessarily have to be divided.

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.

Ａ 接合領域
Ｔ 重合ウェハ
Ｗ１ 上ウェハ
Ｗ２ 下ウェハ
４１ 接合装置
１４０ 上チャック
１４１ 下チャック
１５０ 上チャック保持部
１７０ 本体部
１７１ 第１吸引部
１７２ 第２吸引部
１７３ 第３吸引部
１７４ 第４吸引部
１７５ 第５吸引部
１８０ 支持部材
１９０ ストライカー
２００ パッド部
２１０ 内側吸着領域
２２０ 外側吸着領域
２３０ 第１分割領域
２３１ 第１外側分割領域
２３２ 第１内側分割領域
２４０ 第２分割領域
２４１ 第２外側分割領域
２４２ 第２内側分割領域
２５０ ベース部
２６０ 凸部 A Bonding area T Superposed wafer W1 Upper wafer W2 Lower wafer 41 Joining device 140 Upper chuck 141 Lower chuck 150 Upper chuck holding unit 170 Main body unit 171 First suction unit 172 Second suction unit 173 Third suction unit 174 Fourth suction unit 175 Fifth suction part 180 Support member 190 Striker 200 Pad part 210 Inner suction area 220 Outer suction area 230 First division area 231 First outer division area 232 First inner division area 240 Second division area 241 Second outer division area 242 Second 2 Inner division area 250 Base part 260 Convex part

Claims (6)

第１基板を上方から吸着保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に配置され、第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させるストライカーと
を備え、
前記第２保持部の吸着領域は、周方向に並ぶ複数の分割領域に区画され、
前記複数の分割領域は、
前記第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、前記第１基板と前記第２基板との接合領域が相対的に速く拡大する第１の方向に配置される複数の第１分割領域と、
前記複数の第１分割領域と周方向に並べて配置され、前記第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、前記第１基板と前記第２基板との接合領域が相対的に遅く拡大する第２の方向に配置される複数の第２分割領域と
を有し、
前記複数の第１分割領域に接続される第１排気装置と、
前記複数の第２分割領域に接続される第２排気装置と
をさらに備える、接合装置。 A first holding part that sucks and holds the first substrate from above,
A second holding portion, which is arranged below the first holding portion and sucks and holds the second substrate from below,
A striker that presses the central portion of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate is provided.
The suction region of the second holding portion is divided into a plurality of divided regions arranged in the circumferential direction.
The plurality of divided areas are
A plurality of first divided regions arranged in the first direction in which the bonding region between the first substrate and the second substrate expands relatively quickly in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. When,
The plurality of first divided regions are arranged side by side in the circumferential direction, and the bonding region between the first substrate and the second substrate expands relatively slowly in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. Has a plurality of second division regions arranged in the second direction to be
A first exhaust device connected to the plurality of first division regions and
A joining device further comprising a second exhaust device connected to the plurality of second divided regions. 前記第１基板および前記第２基板は、表面の結晶方向が［１００］である単結晶シリコンウェハであり、
前記第２基板の中心部から前記第２基板の表面に対して平行な［０−１１］結晶方向に向かう方向を０°としたとき、前記複数の第１分割領域は、４５°の方向を基準として９０°間隔で配置され、前記複数の第２分割領域は、０°の方向を基準として９０°間隔で配置される、請求項１に記載の接合装置。 The first substrate and the second substrate are single crystal silicon wafers having a surface crystal direction of [100].
When the direction from the center of the second substrate toward the [0-11] crystal direction parallel to the surface of the second substrate is 0 °, the plurality of first division regions have a direction of 45 °. The joining device according to claim 1, wherein the second division regions are arranged at 90 ° intervals as a reference, and the plurality of second division regions are arranged at 90 ° intervals with respect to a direction of 0 °. 前記第２保持部は、
前記第１分割領域と前記第２分割領域とで、前記第２基板の吸着力を異ならせる、請求項１または２に記載の接合装置。 The second holding portion is
The joining device according to claim 1 or 2, wherein the suction force of the second substrate is made different between the first divided region and the second divided region. 前記第２保持部は、
前記第１分割領域および前記第２分割領域のうち、前記第１分割領域のみを用いて前記第２基板を吸着保持する、請求項３に記載の接合装置。 The second holding portion is
The joining apparatus according to claim 3, wherein the second substrate is adsorbed and held by using only the first divided region among the first divided region and the second divided region. 前記吸着領域は、
前記複数の第１分割領域および前記複数の第２分割領域よりも内方に配置され、前記第２基板の中央部を吸着保持する第３分割領域
を有する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の接合装置。 The adsorption region is
Any one of claims 1 to 4, which is arranged inward of the plurality of first divided regions and the plurality of second divided regions, and has a third divided region that adsorbs and holds the central portion of the second substrate. The joining device described in 1. 第１基板および第２基板の表面を改質する表面改質装置と、
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、
親水化された前記第１基板と前記第２基板とを分子間力により接合する接合装置と
を備え、
前記接合装置は、
前記第１基板を上方から吸着保持する第１保持部と、
前記第１保持部の下方に配置され、前記第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
前記第１基板の中心部を上方から押圧して前記第２基板に接触させるストライカーと
を備え、
前記第２保持部の吸着領域は、周方向に並ぶ複数の分割領域に区画され、
前記複数の分割領域は、
前記第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、前記第１基板と前記第２基板との接合領域が相対的に速く拡大する第１の方向に配置される複数の第１分割領域と、
前記複数の第１分割領域と周方向に並べて配置され、前記第２基板の中心部から外周部へ向かう方向のうち、前記第１基板と前記第２基板との接合領域が相対的に遅く拡大する第２の方向に配置される複数の第２分割領域と
を有し、
前記複数の第１分割領域に接続される第１排気装置と、
前記複数の第２分割領域に接続される第２排気装置と
をさらに備える、接合システム。 A surface modifier that modifies the surfaces of the first and second substrates, and
A surface hydrophilization device for hydrophilizing the surfaces of the modified first substrate and the second substrate,
It is provided with a joining device for joining the hydrophilic first substrate and the second substrate by an intermolecular force.
The joining device is
A first holding portion that attracts and holds the first substrate from above,
A second holding portion, which is arranged below the first holding portion and sucks and holds the second substrate from below,
A striker that presses the central portion of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate is provided.
The suction region of the second holding portion is divided into a plurality of divided regions arranged in the circumferential direction.
The plurality of divided areas are
A plurality of first divided regions arranged in the first direction in which the bonding region between the first substrate and the second substrate expands relatively quickly in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. When,
The plurality of first divided regions are arranged side by side in the circumferential direction, and the bonding region between the first substrate and the second substrate expands relatively slowly in the direction from the central portion to the outer peripheral portion of the second substrate. Has a plurality of second division regions arranged in the second direction to be
A first exhaust device connected to the plurality of first division regions and
A joining system further comprising a second exhaust device connected to the plurality of second divided regions.
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