JP7365827B2 - Joining system and joining method - Google Patents
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Description
本開示は、接合システム、および接合方法に関する。 The present disclosure relates to a joining system and a joining method.
特許文献1に記載の接合システムは、基板の接合される表面を改質する表面改質装置と、当該表面改質装置で改質された基板の表面を親水化する表面親水化装置と、当該表面親水化装置で表面が親水化された基板同士を接合する接合装置とを備える。この接合システムでは、表面改質装置において基板の表面に対してプラズマ処理を行い当該表面を改質した後、表面親水化装置において基板の表面に純水を供給して当該表面を親水化する。その後、接合装置において、対向配置した2枚の基板を、ファンデルワールス力および水素結合によって接合する。 The bonding system described in Patent Document 1 includes a surface modification device that modifies the surfaces of substrates to be bonded, a surface hydrophilization device that hydrophilizes the surface of the substrate modified by the surface modification device, and and a bonding device for bonding substrates whose surfaces have been made hydrophilic with a surface hydrophilic device. In this bonding system, a surface modification device performs plasma treatment on the surface of a substrate to modify the surface, and then a surface hydrophilization device supplies pure water to the surface of the substrate to make the surface hydrophilic. Thereafter, in a bonding device, the two substrates placed facing each other are bonded by van der Waals force and hydrogen bonding.
本開示の一態様は、接合時に第1基板と第2基板との間に空隙が発生することを抑制できる、技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique that can suppress generation of a gap between a first substrate and a second substrate during bonding.
本開示の一態様に係る接合システムは、
第1基板の接合面および第2基板の接合面を改質する表面改質装置と、
前記改質した前記第1基板の前記接合面および前記改質した前記第2基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記親水化した前記第1基板の前記接合面と前記親水化した前記第2基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
前記接合する前に、前記第1基板および前記第2基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する洗浄装置とを備え、
前記洗浄装置は、前記非接合面を粗面化する粗面化部を有し、
前記粗面化部は、前記第1基板および前記第2基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する。
A joining system according to one aspect of the present disclosure includes:
a surface modification device that modifies the bonding surface of the first substrate and the bonding surface of the second substrate;
a surface hydrophilization device that hydrophilizes the bonding surface of the modified first substrate and the bonding surface of the modified second substrate;
a bonding device for bonding the bonding surface of the hydrophilic first substrate and the hydrophilic bonding surface of the hydrophilic second substrate to face each other;
a cleaning device that cleans at least a non-bonded surface of the first substrate and the second substrate, which is held flat during bonding but is opposite to the bonded surface, before the bonding ;
The cleaning device includes a roughening section that roughens the non-bonding surface,
The surface roughening section roughens the non-bonded surfaces of the first substrate and the second substrate, which are deformed during bonding, except for the outer periphery thereof.
本開示の一態様によれば、接合時に第1基板と第2基板との間に空隙が発生することを抑制できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to suppress the generation of a gap between the first substrate and the second substrate during bonding.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向である。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that in each drawing, the same or corresponding configurations are denoted by the same or corresponding symbols, and explanations may be omitted. In this specification, the X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions perpendicular to each other. The X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal, and the Z-axis direction is vertical.
図1は、一実施形態に係る接合システムを示す平面図である。図2は、一実施形態に係る接合システムを示す正面図である。図2において、洗浄装置31、表面改質装置33および表面親水化装置35の位置関係を図示すべく、図1に示す検査装置32および接合装置41の図示を省略する。図3は、一実施形態に係る重合基板を第1基板と第2基板とに分離して示す側面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a joining system according to one embodiment. FIG. 2 is a front view of a joining system according to one embodiment. In FIG. 2, illustration of the
図1に示す接合システム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。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。第2基板W2は、例えば第1基板W1と同様に複数の電子回路が形成された基板であってもよいし、電子回路が形成されていないベアウェハであってもよい。第1基板W1と第2基板W2とは、略同径を有する。 The bonding system 1 shown in FIG. 1 forms a superposed substrate T by bonding a first substrate W1 and a second substrate W2. The first substrate W1 is a substrate in which a plurality of electronic circuits are formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. The second substrate W2 may be, for example, a substrate on which a plurality of electronic circuits are formed like the first substrate W1, or may be a bare wafer on which no electronic circuits are formed. The first substrate W1 and the second substrate W2 have approximately the same diameter.
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。 Hereinafter, 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 overlapping substrate T may be referred to as "overlapping wafer T." In the following, as shown in FIG. 3, among the plate surfaces of the upper wafer W1, the plate surface to be bonded to the lower wafer W2 will be referred to as a "bonding surface W1j", and the plate surface on the opposite side to the bonding surface W1j will be referred to as a "bonding surface W1j". is described as "non-bonded surface W1n". Further, among the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface to be bonded to the upper wafer W1 is described as a "bonded surface W2j", and the plate surface on the opposite side to the bonded surface W2j is described as a "non-bonded surface W2n". .
図4は、一実施形態に係る第2基板の製造過程を示す図である。図4(a)は、一実施形態に係る成膜時の第2基板を示す図である。図4(b)は、一実施形態に係る冷却時の第2基板を示す図である。なお、図4に示す下ウェハW2の製造過程と、上ウェハW1の製造過程とは同様であるので、上ウェハW1の製造過程は図示を省略する。 FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the second substrate according to one embodiment. FIG. 4A is a diagram showing the second substrate during film formation according to an embodiment. FIG. 4(b) is a diagram illustrating the second substrate during cooling according to one embodiment. Note that the manufacturing process of the lower wafer W2 and the manufacturing process of the upper wafer W1 shown in FIG. 4 are the same, so the illustration of the manufacturing process of the upper wafer W1 is omitted.
下ウェハW2は、下地基板W21と、下地基板W21に形成される膜W22とを有する。膜W22は、例えばCVD法などで形成される。CVD法は、原料となるガスを下地基板W21の表面に供給することにより、下地基板W21の表面に膜W22を形成する。このとき、下ウェハW2の接合面W2jが上に向くように、基板保持具80が下地基板W21を水平に保持する。
The lower wafer W2 includes a base substrate W21 and a film W22 formed on the base substrate W21. The film W22 is formed by, for example, a CVD method. In the CVD method, a film W22 is formed on the surface of the base substrate W21 by supplying a gas serving as a raw material to the surface of the base substrate W21. At this time, the
基板保持具80は、複数枚の下地基板W21を、鉛直方向に間隔をおいて保持する。基板保持具80は、例えば、鉛直方向に延びる複数本(例えば4本)の柱部81と、複数本の柱部81のそれぞれに鉛直方向に間隔をおいて並ぶ複数の支持部82とを有する。支持部82は、下地基板W21の外周部を下方から支持する。
The
膜W22の成膜は、高温で行われる。このとき、膜W22と同じ材料の堆積物6が、支持部82に堆積する。その後、基板保持具80および下ウェハW2が冷却される時に、下ウェハW2が基板保持具80に対して相対的に収縮する。これは、例えば下ウェハW2の材料であるシリコンの熱膨張係数が基板保持具80の材料である石英の熱膨張係数よりも大きいからである。
The film W22 is formed at high temperature. At this time, a deposit 6 made of the same material as the film W22 is deposited on the
下ウェハW2が基板保持具80に対して相対的に収縮するので、図4(b)に示すように支持部82から堆積物6が剥がれ、堆積物6が下ウェハW2の非接合面W2nに付着物7として付着する。付着物7は、支持部82で支持される部位に形成され、具体的には非接合面W2nの外周部に間隔をおいて複数形成される。
As the lower wafer W2 contracts relative to the
図5は、一実施形態に係る第2基板の支持部で支持される部位を示す図である。なお、図5に示す下ウェハW2の支持部82で支持される部位W2sと、上ウェハW1の支持部82で支持される部位とは同様の位置であるので、上ウェハW1の支持部82で支持される部位は図示を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing a portion of the second substrate supported by the support portion according to one embodiment. Note that the portion W2s of the lower wafer W2 supported by the
4本の柱部81に対応する4つの部位W2sに、付着物7が付着しうる。なお、柱部81の数は4本には限定されない。例えば柱部81の数は3本でもよく、この場合、3つの部位W2sに付着物が付着しうる。また、基板保持具80は、下地基板W21を水平に支持する代わりに、鉛直に支持してもよい。
The
図6は、従来形態に係る接合時に第1基板と第2基板との間に発生する空隙を示す図である。詳しくは後述するが、上ウェハW1と下ウェハW2との接合は、中心部から外周部に向けて徐々に行われる(図11および図12参照)。この間、下ウェハW2は下チャック320で平坦に保持され、上ウェハW1が中心部から外周部に向けて段階的に上チャック310から落下する。
FIG. 6 is a diagram showing a gap generated between a first substrate and a second substrate during bonding according to a conventional configuration. Although details will be described later, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded gradually from the center toward the outer periphery (see FIGS. 11 and 12). During this time, the lower wafer W2 is held flat by the
従来、図6に示すように下ウェハW2の外周部と下チャック320との間に付着物7が噛み込むことがあった。付着物7は、下ウェハW2を局所的に上に変位させてしまうので、下ウェハW2と上ウェハW1との間隔を局所的に縮めてしまう。その結果、接合の順序が狂い、図6に示すように空隙8が発生してしまう。
Conventionally, as shown in FIG. 6,
なお、接合時に、下ウェハW2の代わりに、上ウェハW1が上チャック310で平坦に保持することも考えられる。この場合も、上ウェハW1の外周部と上チャック310との間に付着物7が噛み込むと、空隙8が発生してしまう。空隙8の原因は、接合時に平坦に保持すべきウェハが付着物7によって歪むことにある。
Note that during bonding, the upper wafer W1 may be held flat by the
本実施形態の接合システム1は、接合前に、接合時に平坦に保持され変形されないウェハ(例えば下ウェハW2)の非接合面(例えばW2n)を洗浄する洗浄装置31を有する。接合時に空隙8の原因となる付着物7を接合前に除去できるので、接合時に空隙8の発生を抑制できる。
The bonding system 1 of this embodiment includes a
ところで、付着物7は、接合装置41の内部に持ち込まれると、接合装置41の内部で移動しうる。例えば、付着物7は、上ウェハW1と共に接合装置41の内部に持ち込まれると、上チャック310に付着することがある。その後、付着物7は、上チャック310から下チャック320に落下し、下チャック320に付着しうる。
By the way, when the
そこで、洗浄装置31は、接合前に、接合時に変形されるウェハ(例えば上ウェハW1)の非接合面(例えばW1n)を洗浄してもよい。接合装置41への付着物7の持ち込みを抑制できるので、空隙8の発生をより抑制できる。以下、本実施形態の接合システム1の詳細について説明する。
Therefore, the
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 bonding system 1 includes a loading/
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、C4がそれぞれ載置される。例えば、カセットC1は上ウェハW1を収容し、カセットC2は下ウェハW2を収容し、カセットC3は重合ウェハTを収容し、カセットC4は上ウェハW1および下ウェハW2のうち、洗浄装置31で付着物7を除去できなかったものを収容する。
The loading/
搬送領域20は、載置台10のX軸正方向側に隣接して配置される。かかる搬送領域20には、Y軸方向に延在する搬送路21と、この搬送路21に沿って移動可能な搬送装置22とが設けられる。搬送装置22は、Y軸方向だけでなく、X軸方向にも移動可能かつZ軸周りに旋回可能であり、載置板11に載置されたカセットC1~C4と、後述する処理ステーション3の第3処理ブロックG3との間で、上ウェハW1、下ウェハW2および重合ウェハTの搬送を行う。
The
なお、載置板11に載置されるカセットC1~C4の個数は、図示のものに限定されない。
Note that the number of cassettes C1 to C4 placed on the
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の背面側(図1のY軸正方向側)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の正面側(図1のY軸負方向側)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
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。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
第1処理ブロックG1には、洗浄装置31と、表面改質装置33と、表面親水化装置35とが配置される。洗浄装置31は、図1に示すように、例えば表面改質装置33および表面親水化装置35のX軸負方向側に配置される。表面親水化装置35は、図2に示すように、例えば表面改質装置33の上に配置される。なお、第1処理ブロックG1に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。例えば、洗浄装置31は、第1処理ブロックG1ではなく、第2処理ブロックG2または第3処理ブロックG3に配置されてもよい。また、表面親水化装置35は、表面改質装置33の下に配置されてもよい。
A
図7は、一実施形態に係る洗浄装置を示す平面図である。図8は、一実施形態に係る第2保持部および洗浄ヘッド部を示す正面図である。図8(a)は、一実施形態に係る研磨部と第2基板とが離れた状態を示す正面図である。図8(b)は、一実施形態に係る研磨部と第2基板とが接した状態を示す正面図である。図8において、図7に示す第1保持部の図示を省略する。図9は、一実施形態に係る洗浄ヘッド部を示す斜視図である。図7~図9において、x軸方向、y軸方向、z軸方向は互いに垂直な方向である。x軸方向およびy軸方向は水平方向、z軸方向は鉛直方向である。従って、z軸方向はZ軸方向と一致する。x軸方向およびy軸方向のうちの、いずれか1つ(例えばx軸方向)がX軸方向と一致し、残りの1つ(例えばy軸方向)がY軸方向と一致する。 FIG. 7 is a plan view showing a cleaning device according to one embodiment. FIG. 8 is a front view showing the second holding part and the cleaning head part according to one embodiment. FIG. 8A is a front view showing a state in which the polishing section and the second substrate according to one embodiment are separated. FIG. 8(b) is a front view showing a state in which the polishing section and the second substrate are in contact with each other according to one embodiment. In FIG. 8, illustration of the first holding portion shown in FIG. 7 is omitted. FIG. 9 is a perspective view showing a cleaning head section according to one embodiment. In FIGS. 7 to 9, the x-axis direction, y-axis direction, and z-axis direction are directions perpendicular to each other. The x-axis direction and the y-axis direction are horizontal, and the z-axis direction is vertical. Therefore, the Z-axis direction coincides with the Z-axis direction. One of the x-axis direction and the y-axis direction (for example, the x-axis direction) coincides with the X-axis direction, and the remaining one (for example, the y-axis direction) coincides with the Y-axis direction.
洗浄装置31は、接合装置41で接合する前に、下ウェハW2の非接合面W2nを洗浄する。同様に、洗浄装置31は、接合装置41で接合する前に、上ウェハW1の非接合面W1nを洗浄する。以下、下ウェハW2の非接合面W2nの洗浄について代表的に説明し、上ウェハW1の非接合面W1nの洗浄について説明を省略する。
The
洗浄装置31は、図7または図8に示すように、第1保持部110と、第1駆動部115と、第2保持部120と、第2駆動部125と、洗浄ヘッド部130と、第3駆動部135と、第4駆動部136とを有する。
As shown in FIG. 7 or 8, the
第1保持部110は、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から水平に保持する。第1保持部110は、下ウェハW2の非接合面W2nの外周部を保持する。下ウェハW2の非接合面W2nの中央部は、第1保持部110によって保持されないので、洗浄ヘッド部130によって擦り洗いできる。
The
第1保持部110は、例えば井桁状に形成される。第1保持部110は、棒状の一対の吸着部111、112と、棒状の一対の連結部113、114とを有する。一対の吸着部111、112は、x軸方向に延びる。一対の吸着部111、112は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置70が真空ポンプを作動させると、一対の吸着部111、112が下ウェハW2を下方から吸着する。一対の連結部113、114は、y軸方向に延びており、一対の吸着部111、112をy軸方向に間隔をおいて連結する。
The
第1駆動部115は、第1保持部110を移動させる。例えば、第1駆動部115は、第1保持部110をx軸方向に移動させる。また、第1駆動部115は、例えば第1保持部110をz軸方向に移動させる。
The
第2保持部120は、第1保持部110と交替で、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から水平に保持する。第2保持部120は、第1保持部110とは異なり、下ウェハW2の非接合面W2nの中央部を保持する。下ウェハW2の非接合面W2nの外周部は、第2保持部120によって保持されないので、洗浄ヘッド部130によって擦り洗いできる。
The
第2保持部120は、例えば円盤状に形成される。第2保持部120は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置70が真空ポンプを作動させると、第2保持部120が下ウェハW2を下方から吸着する。
The
第2駆動部125は、第2保持部120をz軸周りに回転させる。また、第2駆動部125は、第2保持部120をz軸方向に移動させる。
The
洗浄ヘッド部130は、下ウェハW2の非接合面W2nを擦り洗いする。洗浄ヘッド部130は、下ウェハW2の非接合面W2nと接触する間、下ウェハW2の非接合面W2nに向けて水などの洗浄液を供給する。
The cleaning
洗浄ヘッド部130は、例えば円盤状のベース部131と、円筒状のスポンジ部132と、円筒状の研磨部133を有する。スポンジ部132は、例えばポリビニルアルコール(PVA)で形成される。スポンジ部132は、ベース部131に対して固定され、ベース部131と共に回転しながら、図8(a)および図8(b)に示すように下ウェハW2の非接合面W2nを擦り洗いする。
The cleaning
スポンジ部132は、第2保持部120で保持されている下ウェハW2とベース部131とで鉛直方向に挟まれる。第2保持部120の下降、またはベース部131の上昇によって、図8(b)に示すようにスポンジ部132が鉛直方向に圧縮されると、研磨部133が下ウェハW2の非接合面W2nと接触する。
The
研磨部133は、例えば、スポンジ部132を囲むように、スポンジ部132と同心円状に配置される。研磨部133は、ベース部131に対して固定され、ベース部131と共に回転しながら下ウェハW2の非接合面W2nを研磨する。非接合面W2nに強固に付着した付着物7を削り落とすことができ、非接合面W2nを平滑化できる。なお、研磨部133は、非接合面W2nを粗面化する粗面化部を兼ねてもよい。粗面化部は、非接合面W2nの元々平坦な部分を削り、非接合面W2nを粗面化する。なお、研磨部133と粗面化部とは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。
For example, the polishing
研磨部133は、例えば、ダイヤモンド砥粒を含む研磨シート134を含む。研磨シート134は、周方向に間隔をおいて複数配置される。ダイヤモンド砥粒は、硬いので、強固に付着した付着物7を効率良く削り落とすことができる。なお、ダイヤモンド砥粒の代わりに、炭化ケイ素砥粒、アルミナ砥粒、等軸晶系の窒化ホウ素砥粒などを用いてもよい。研磨シート134は、非接合面W2nを粗面化する粗面化シートを兼ねてもよい。なお、研磨シート134と粗面化シートとは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。
The
第3駆動部135は、洗浄ヘッド部130をz軸周りに回転させる。また、第4駆動部136は、洗浄ヘッド部130をy軸方向に移動させる。
The
次に、洗浄装置31の動作について説明する。洗浄装置31は、制御装置70による制御下で下記の動作を行う。
Next, the operation of the
先ず、洗浄装置31は、下ウェハW2の外周部を第1保持部110で保持しながら、下ウェハW2の中央部を洗浄ヘッド部130で擦り洗いする。洗浄装置31は、ベース部131を回転させながら、スポンジ部132のみで擦り洗いしてもよいし、スポンジ部132と研磨部133の両方で擦り洗いしてもよい。洗浄装置31は、第1保持部110をx軸方向に移動させることと、洗浄ヘッド部130をy軸方向に移動させることとを交互に繰り返すことにより、下ウェハW2の非接合面W2nの第1領域A1(図7にドットで示す領域)を洗浄する。第1領域A1は、矩形状である。
First, the
次に、洗浄装置31は、下ウェハW2の中央部を第2保持部120で保持しながら、下ウェハW2の外周部を洗浄ヘッド部130で擦り洗いする。洗浄装置31は、ベース部131を回転させながら、スポンジ部132のみで擦り洗いしてもよいし、スポンジ部132と研磨部133の両方で擦り洗いしてもよい。洗浄装置31は、第2保持部120をz軸周りに回転させながら、洗浄ヘッド部130をy軸方向に移動させることにより、下ウェハW2の非接合面W2nの第2領域A2を洗浄する。第2領域A2は、第1領域A1の外側の領域であり、第1領域A1を取り囲む。
Next, the
なお、洗浄の順番は逆であってもよい。具体的には、洗浄装置31は、先ず下ウェハW2の中央部を第2保持部120で保持しながら下ウェハW2の外周部を洗浄ヘッド部130で擦り洗いし、その後、下ウェハW2の外周部を第1保持部110で保持しながら下ウェハW2の中央部を洗浄ヘッド部130で擦り洗いしてもよい。
Note that the order of cleaning may be reversed. Specifically, the
洗浄装置31で洗浄された下ウェハW2は、搬送装置61によって検査装置32に搬送される。検査装置32については、後述する。下ウェハW2は、検査装置32で検査された後、搬送装置61によって表面改質装置33に搬送される。なお、検査装置32は無くてもよい。その場合、洗浄装置31で洗浄された下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置33に搬送される。
The lower wafer W2 cleaned by the
表面改質装置33は、上ウェハW1の接合面W1jおよび下ウェハW2の接合面W2jを改質する。例えば、表面改質装置33は、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。
The
表面改質装置33では、例えば減圧雰囲気下において処理ガスである酸素ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。そして、かかる酸素イオンが、上ウェハW1の接合面W1jおよび下ウェハW2の接合面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。処理ガスは、酸素ガスには限定されず、例えば窒素ガスなどでもよい。
In the
表面親水化装置35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。表面親水化装置35は、接合面W1j,W2jを洗浄する役割も有する。表面親水化装置35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。
The
第2処理ブロックG2には、検査装置32と接合装置41とが配置される。検査装置32は、図1に示すように、例えば接合装置41のX軸負方向側に配置される。なお、第2処理ブロックG2に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。例えば、検査装置32は、第2処理ブロックG2ではなく、第1処理ブロックG1または第3処理ブロックG3に配置されてもよい。
In the second processing block G2, an
図10は、一実施形態に係る検査装置を示す図である。検査装置32は、接合装置41で接合する前に、下ウェハW2の非接合面W2nに付着する付着物7の有無を検査する。同様に、検査装置32は、接合装置41で接合する前に、上ウェハW1の非接合面W1nに付着する付着物7の有無を検査する。以下、下ウェハW2の非接合面W2nの検査について代表的に説明し、上ウェハW1の非接合面W1nの検査について説明を省略する。検査装置32は、保持部210と、ガイド部220と、撮像部230と、照明部240と、ミラー部250と、画像処理部260とを有する。
FIG. 10 is a diagram showing an inspection device according to one embodiment. The
保持部210は、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から水平に保持する。保持部210は、ガイド部220に沿って水平方向に移動する。撮像部230は、下ウェハW2の非接合面W2nを撮像する。撮像する範囲は、保持部210の移動方向と直交する直線状の範囲である。撮像部230は、例えばCCDまたはCMOSなどの撮像素子を含む。照明部240は、下ウェハW2の非接合面W2nに光を照射する。光の照射範囲は、撮像する範囲を少なくとも含む。ミラー部250は、非接合面W2nで反射した光を、撮像部230に向けて反射する。
The holding
保持部210がガイド部220に沿って移動することで、撮像部230が非接合面W2nの全体を撮像できる。撮像部230は、撮像した画像を画像処理部260に送信する。画像処理部260は、コンピュータなどで構成され、撮像部230で撮像された画像を画像処理することにより、非接合面W2nに付着する付着物7の有無を判断する。なお、画像処理部260は、制御装置70とは別に設けられるが、制御装置70の一部として設けられてもよい。
By moving the holding
検査装置32は、上述の如く、接合前に、下ウェハW2の非接合面W2nに付着する付着物7の有無を検査するので、付着物7が接合装置41の内部に持ち込まれるのを抑制できる。付着物7の有る下ウェハW2は、洗浄装置31で洗浄された後、再び検査装置32で検査される。あるいは、付着物7の有る下ウェハW2は、カセットC4に回収される。一方、付着物7の無い下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置33に搬送される。
As described above, the
なお、検査装置32は、下ウェハW2の非接合面W2nの全体を検査しなくてもよい。検査装置32は、非接合面W2nの少なくとも外周部を検査すればよい。付着物7は、膜W22と同じ材料の堆積物6に由来する場合、非接合面W2nの外周部に付着しやすいからである。
Note that the
図11は、一実施形態に係る接合装置を示す図である。図12は、一実施形態に係る接合装置の動作を示す図である。図12(a)は、図11に示す上チャックが上ウェハの中央部の吸着を解除した時の状態を示す図である。図12(b)は、図12(a)に示す上チャックが上ウェハの外周部の吸着を解除した時の状態を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing a joining device according to one embodiment. FIG. 12 is a diagram showing the operation of the bonding device according to one embodiment. FIG. 12A is a diagram showing a state when the upper chuck shown in FIG. 11 releases the central part of the upper wafer. FIG. 12(b) is a diagram showing a state when the upper chuck shown in FIG. 12(a) releases the outer peripheral portion of the upper wafer.
接合装置41は、図11に示すように、親水化した上ウェハW1の接合面W1jと親水化した下ウェハW2の接合面W2jとを向い合せて、図12に示すように、上ウェハW1と下ウェハW2とを接合する。接合装置41は、例えば上チャック310と、下チャック320と、押圧部330とを有する。
As shown in FIG. 11, the
上チャック310は、上ウェハW1の接合面W1jを下に向けて、上ウェハW1を上方から水平に保持する。上チャック310は、特許請求の範囲に記載の第1基板保持部に相当する。上チャック310は、例えばピンチャックであって、第1枠部311と、第1ピン部312とを有する。第1枠部311は、円環状に形成され、上ウェハW1の非接合面W1nの外周部を支持する。第1ピン部312は、第1枠部311の内側に分散配置され、上ウェハW1の非接合面W1nを支持する。
The
上チャック310は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置70が真空ポンプを作動させると、上チャック310が上ウェハW1を吸着する。上チャック310は、上ウェハW1の吸着圧力を複数の領域で独立に制御すべく、複数の領域を仕切る第1仕切部313を有する。第1仕切部313は、第1枠部311の内側に、第1枠部311と同心円状に形成される。第1仕切部313の内側と外側とで、真空度を独立に制御でき、吸着およびその解除を独立に制御できる。
The
下チャック320は、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から水平に保持する。下チャック320は、特許請求の範囲に記載の第2基板保持部に相当する。下チャック320は、例えばピンチャックであって、第2枠部321と、第2ピン部322とを有する。第2枠部321は、円環状に形成され、下ウェハW2の非接合面W2nの外周部を支持する。第2ピン部322は、第2枠部321の内側に分散配置され、下ウェハW2の非接合面W2nを支持する。
The
下チャック320は、配管を介して真空ポンプと接続される。制御装置70が真空ポンプを作動させると、下チャック320が下ウェハW2を吸着する。下チャック320は、下ウェハW2の吸着圧力を複数の領域で独立に制御すべく、複数の領域を仕切る第2仕切部323を有する。第2仕切部323は、第2枠部321の内側に、第2枠部321と同心円状に形成される。第2仕切部323の内側と外側とで、真空度を独立に制御でき、吸着圧力を独立に制御できるので、下ウェハW2の歪を制御できる。
The
押圧部330は、上ウェハW1の中心部を上方から押圧する。押圧部330は、押圧ピン331と、アクチュエータ332と、昇降機構333とを有する。押圧ピン331は、上チャック310の中心部を鉛直方向に貫通する貫通穴に配置される。アクチュエータ332は、例えば電空レギュレータから供給される空気により、一定の力で押圧ピン331を下方に押圧する。昇降機構333は、上チャック310に対して固定され、アクチュエータ332を昇降させる。
The
次に、接合装置41の動作について説明する。接合装置41は、制御装置70による制御下で下記の動作を行う。
Next, the operation of the
先ず、接合装置41は、図11に示すように、上チャック310で上ウェハW1の径方向全体を吸着すると共に、下チャック320で下ウェハW2の径方向全体を吸着する。接合装置41は、図示しない、下ウェハW2の中央部を支持するリフトピンと、リフトピンを昇降させる駆動部とを有する。リフトピンは、下チャック320よりも上方に突出し、下ウェハW2を受け取り、次いで下降し、下ウェハW2を下チャック320に渡す。リフトピンは下ウェハW2の外周部を支持しないので、下ウェハW2は上に凸に反った状態で下チャック320に載置される。予め下ウェハW2の非接合面W2nを洗浄装置31で粗面化すれば、下ウェハW2と下チャック320との接触面積を低減でき、下ウェハW2と下チャック320との摩擦抵抗を低減できる。それゆえ、下ウェハW2が下チャック320に吸着する際に下ウェハW2が歪むことなく円滑に受け渡すことができる。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Sは、所定の距離、たとえば50μm~200μmに調整される。
First, as shown in FIG. 11, the
次に、接合装置41は、図12(a)に示すように、上ウェハW1の中央部の吸着を解除すると共に、押圧部330で上ウェハW1の中心部を上方から押圧する。これにより、上ウェハW1の中心部が下ウェハW2の中心部に接触し、接合が開始する。その後、上ウェハW1と下ウェハW2とを中心部から外周部に向けて徐々に接合するボンディングウェーブが発生する。予め上ウェハW1の非接合面W1nを洗浄装置31で粗面化すれば、上ウェハW1と上チャック310との接触面積を低減でき、上ウェハW1と上チャック310との分離に要する力を低減できる。それゆえ、上ウェハW1と上チャック310との分離を、上ウェハW1の中央部から外周部に向けて円滑に実施できる。
Next, as shown in FIG. 12A, the
ここで、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。 Here, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been modified, van der Waals force (intermolecular force) is generated between the bonding surfaces W1j and W2j, and the bonding Surfaces W1j and W2j are joined together. Furthermore, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 are each made hydrophilic, the hydrophilic groups between the bonding surfaces W1j and W2j form hydrogen bonds, and the bonding surfaces W1j and W2j are firmly bonded to each other. be done.
次に、接合装置41は、図12(b)に示すように、押圧部330で上ウェハW1の中心部を下ウェハW2の中心部に押し付けた状態で、上ウェハW1の外周部の吸着を解除する。上ウェハW1の外周部の吸着を解除するまで、上ウェハW1の外周部のスリップを抑制できれば、上ウェハW1と下ウェハW2との位置ずれを抑制できる。そこで、洗浄装置31は、上ウェハW1の外周部のスリップを抑制すべく、上ウェハW1の非接合面W1nの外周部を粗面化しない。粗面化しない領域は、例えば、少なくとも非接合面W1nの外周から10mm以内の領域を含む。なお、粗面化しない領域は、粗面化部で擦り洗いされなければよく、スポンジ部132で擦り洗いされてもよい。洗浄装置31は、非接合面W1nを、その外周部を除き、粗面化する。非接合面W1nの外周部は粗面化されないので、上ウェハW1の外周部と上チャック310との密着性を向上できる。密着性の向上は、摩擦抵抗の増加、及び真空漏れの低減につながる。その結果、上ウェハW1の外周部のスリップを抑制でき、上ウェハW1と下ウェハW2との位置ずれを低減できる。上ウェハW1の外周部の吸着を解除すると、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。その後、接合装置41は、押圧ピン331を上チャック310まで上昇させ、下ウェハW2の吸着を解除する。
Next, as shown in FIG. 12(b), the
第3処理ブロックG3には、図2に示すように、トランジション装置50、51が配置される。トランジション装置50は、上ウェハW1および下ウェハW2を一時的に保管する。トランジション装置51は、重合ウェハTを一時的に保管する。複数のトランジション装置50、51は、鉛直方向に積み重ねられる。なお、第3処理ブロックG3に配置される装置の種類、配置は、特に限定されない。
As shown in FIG. 2,
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、例えばコンピュータで構成され、CPU(Central Processing Unit)71と、メモリなどの記憶媒体72とを備える。記憶媒体72には、接合システム1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御装置70は、記憶媒体72に記憶されたプログラムをCPU71に実行させることにより、接合システム1の動作を制御する。また、制御装置70は、入力インターフェース73と、出力インターフェース74とを備える。制御装置70は、入力インターフェース73で外部からの信号を受信し、出力インターフェース74で外部に信号を送信する。
Further, as shown in FIG. 1, the joining system 1 includes a
制御装置70のプログラムは、例えば、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶され、その記憶媒体からインストールされる。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、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スク(MO)、メモリーカードなどが挙げられる。なお、制御装置70のプログラムは、インターネットを介してサーバからダウンロードされ、インストールされてもよい。
The program for the
図13は、一実施形態に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。なお、図13に示す各種の工程は、制御装置70による制御下で実行される。
FIG. 13 is a flowchart showing the main steps of the joining method according to one embodiment. Note that the various steps shown in FIG. 13 are executed under the control of the
先ず、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、C4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。
First, a cassette C1 containing a plurality of upper wafers W1, a cassette C2 containing a plurality of lower wafers W2, and empty cassettes C3 and C4 are placed on a predetermined mounting
次いで、搬送装置22が、カセットC1内の上ウェハW1を取り出し、トランジション装置50に搬送する。続いて、搬送装置61が、トランジション装置50から上ウェハW1を受け取り、洗浄装置31に搬送する。
Next, the
次いで、洗浄装置31が、上ウェハW1の非接合面W1nを洗浄する(S101)。洗浄装置31は、非接合面W1nの少なくとも外周部を洗浄する。付着物7は、膜W22と同じ材料の堆積物6に由来する場合、非接合面W1nの外周部に付着しやすいからである。強固に付着する付着物7は、研磨部133で削り落とすこともできる。その後、搬送装置61が、洗浄装置31から上ウェハW1を受け取り、検査装置32に搬送する。
Next, the
次いで、検査装置32が、上ウェハW1の非接合面W1nに付着する付着物7の有無を検査する(S102)。付着物7の有る上ウェハW1は、再び洗浄装置31で洗浄された後、再び検査装置32で検査される。あるいは、付着物7の有る下ウェハW2は、カセットC4に回収される。一方、付着物7の無い下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置33に搬送される。
Next, the
次いで、表面改質装置33が、上ウェハW1の接合面W1jを改質する(S103)。表面改質装置33では、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。その後、搬送装置61が、上ウェハW1を表面改質装置33から表面親水化装置35に搬送する。
Next, the
次いで、表面親水化装置35が、上ウェハW1の接合面W1jを親水化する(S104)。表面親水化装置35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33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、接合面W1jの親水化に用いる純水によって、上ウェハW1の接合面W1jが洗浄される。その後、搬送装置61が上ウェハW1を接合装置41に搬送する。
Next, the
接合装置41は、上ウェハW1を上下反転し、上ウェハW1の接合面W1jを下方に向ける(S105)。なお、上ウェハW1を上下反転する反転装置は、本実施形態では接合装置41の内部に設けられるが、接合装置41の外部に設けられてもよい。上ウェハW1の処理(上記S101~S105)が行われている間、下ウェハW2の処理(下記S106~S109)が行われる。
The
先ず、搬送装置22が、カセットC2内の下ウェハW2を取り出し、トランジション装置50に搬送する。続いて、搬送装置61が、トランジション装置50から下ウェハW2を受け取り、洗浄装置31に搬送する。
First, the
次いで、洗浄装置31が、下ウェハW2の非接合面W2nを洗浄する(S106)。洗浄装置31は、非接合面W2nの少なくとも外周部を洗浄する。付着物7は、膜W22と同じ材料の堆積物6に由来する場合、非接合面W2nの外周部に付着しやすいからである。強固に付着する付着物7は、研磨部133で削り落とすこともできる。その後、搬送装置61が、洗浄装置31から下ウェハW2を受け取り、検査装置32に搬送する。
Next, the
次いで、検査装置32が、下ウェハW2の非接合面W2nに付着する付着物7の有無を検査する(S107)。付着物7の有る下ウェハW2は、再び洗浄装置31で洗浄された後、再び検査装置32で検査される。あるいは、付着物7の有る下ウェハW2は、カセットC4に回収される。一方、付着物7の無い下ウェハW2は、搬送装置61によって表面改質装置33に搬送される。
Next, the
次いで、表面改質装置33が、下ウェハW2の接合面W2jを改質する(S108)。接合面W2jの表面改質(S108)は、接合面W1jの表面改質(S103)と同様に行われる。その後、搬送装置61が、下ウェハW2を表面改質装置33から表面親水化装置35に搬送する。
Next, the
次いで、表面親水化装置35が、下ウェハW2の接合面W2jを親水化する(S109)。接合面W2jの表面親水化(S109)は、接合面W1jの表面親水化(S104)と同様に行われる。その後、搬送装置61が下ウェハW2を接合装置41に搬送する。
Next, the
次いで、接合装置41は、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jとを向い合せて、上ウェハW1と下ウェハW2とを接合する(S110)。上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jとはそれぞれ予め改質されているため、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。また、上ウェハW1の接合面W1jと下ウェハW2の接合面W2jとはそれぞれ予め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。
Next, the
その後、搬送装置61が、重合ウェハTをトランジション装置51に搬送する。その後、搬送装置22が、トランジション装置51から重合ウェハTを受け取り、カセットC3に搬送する。こうして、一連の処理が終了する。
Thereafter, the
ところで、制御装置70は、上ウェハW1および下ウェハW2を、洗浄装置31と検査装置32とにこの順番で搬送する。先ず洗浄装置31で洗浄が行われるので、付着物7が検査装置32に持ち込まれるのを抑制できる。
By the way, the
なお、制御装置70は、上ウェハW1および下ウェハW2を、検査装置32と洗浄装置31とにこの順番で搬送してもよい。この場合、先ず検査装置32で検査が行われるので、付着物7の無いウェハを洗浄装置31で無駄に洗浄することを防止できる。
Note that the
制御装置70は、検査装置32で付着物7が無いとの検査結果が出たものを、洗浄装置31に搬送するのを禁止する。付着物7の無いウェハを洗浄装置31で無駄に洗浄することを防止できる。
The
図14は、一実施形態に係る検査装置の検査結果に基づく第2基板の処理を示すフローチャートである。なお、図14に示す下ウェハW2の処理と、上ウェハW1の処理とは同様に行われるので、上ウェハW1の処理は図示を省略する。図14に示す処理は、制御装置70による制御下で行われる。
FIG. 14 is a flowchart showing processing of the second substrate based on the inspection results of the inspection apparatus according to the embodiment. Note that the processing of the lower wafer W2 and the processing of the upper wafer W1 shown in FIG. 14 are performed in the same way, so the processing of the upper wafer W1 is omitted from illustration. The processing shown in FIG. 14 is performed under the control of the
先ず、検査装置32が、下ウェハW2の非接合面W2nに付着する付着物7の有無を検査する(S201)。次いで、制御装置70が、検査装置32の検査結果をチェックする(S202)。
First, the
付着物7が無い場合(S202、NO)、付着物7が接合装置41に持ち込まれることはない。そこで、制御装置70は、下ウェハW2を搬送装置61で洗浄装置31に搬送することなく、表面改質装置33に搬送する(S203)。
If there is no deposit 7 (S202, NO), the
一方、付着物7が有る場合(S202、YES)、そのままでは付着物7が接合装置41に持ち込まれてしまう。そこで、制御装置70は、先ず、検査(S201)までに行われた下ウェハW2の洗浄回数がN(Nは予め定められた1以上の整数)回未満であるか否かをチェックする(S204)。Nは、洗浄装置31の洗浄力に応じて予め決定される。
On the other hand, if there is any deposit 7 (S202, YES), the
下ウェハW2の洗浄回数がN回以上である場合(S204)、洗浄装置31で付着物7を除去できる可能性がほとんどない。そこで、この場合、制御装置70は、下ウェハW2を搬送装置61、22でカセットC4に搬送する(S205)。
If the number of cleanings of the lower wafer W2 is N times or more (S204), there is almost no possibility that the
一方、下ウェハW2の洗浄回数がN回未満である場合、洗浄装置31で付着物7を除去できる可能性が残っている。そこで、この場合、制御装置70は、下ウェハW2を搬送装置61で洗浄装置31に搬送する(S206)。
On the other hand, if the number of cleanings of the lower wafer W2 is less than N times, there remains a possibility that the
その後、洗浄装置31が下ウェハW2の非接合面W2nを洗浄する。続いて、制御装置70は、下ウェハW2を搬送装置61で検査装置32に搬送する。その後、図14に示す処理が再び行われる。
Thereafter, the
上記の通り、制御装置70は、検査装置32で付着物7が有るとの結果が出た下ウェハW2を、搬送装置61で洗浄装置31に搬送する。洗浄装置31で付着物7を除去できるので、下ウェハW2の廃棄数を低減できる。
As described above, the
制御装置70は、検査装置32で付着物7が有るとの結果が出た下ウェハW2を、搬送装置61で洗浄装置31に搬送した後、検査装置32に再び搬送する。洗浄装置31で付着物7を除去できたか否かを検査装置32で確認でき、付着物7が接合装置41に持ち込まれることを確実に防止できる。
The
制御装置70は、検査装置32で付着物7が無いとの検査結果が出た下ウェハW2を、搬送装置61で洗浄装置31に搬送することなく、表面改質装置33に搬送する。付着物7が表面改質装置33、表面親水化装置35および接合装置41に持ち込まれないので、これらの装置33、35、41が汚染されることを抑制できる。
The
制御装置70は、図13に示すように下ウェハW2の洗浄(S106)および検査(S107)を、表面改質(S108)、表面親水化(S109)および接合(S110)の前に行う。非接合面W2nの処理を終わらせた後に、接合面W2jの処理を始めるので、表面改質(S108)から接合(S110)までの経過時間を短縮でき、接合(S110)までに表面改質(S108)や表面親水化(S109)の効果が失われるのを抑制できる。
As shown in FIG. 13, the
なお、下ウェハW2の洗浄(S106)および検査(S107)は、接合(S110)の前に行われればよく、表面改質(S108)と表面親水化(S109)との間に行われてもよいし、表面親水化(S109)と接合(S110)との間に行われてもよい。これらの場合も、付着物7が接合装置41に持ち込まれることを抑制でき、空隙8の発生を抑制できる。
Note that cleaning (S106) and inspection (S107) of the lower wafer W2 only need to be performed before bonding (S110), and may be performed between surface modification (S108) and surface hydrophilization (S109). Alternatively, it may be performed between surface hydrophilization (S109) and bonding (S110). In these cases as well, the
また、下ウェハW2の洗浄(S106)は、後述するように、表面親水化(S109)と同時に行われてもよい。この場合、洗浄装置31は、表面親水化装置35の内部に組込まれる組込用洗浄部を有する。
Further, the cleaning of the lower wafer W2 (S106) may be performed simultaneously with the surface hydrophilization (S109), as described later. In this case, the
図15は、第1変形例に係る接合システムを示す平面図である。図16は、第1変形例に係る接合システムを示す正面図である。図16において、表面改質装置33および表面親水化装置35の位置関係を図示すべく、図15に示す接合装置41の図示を省略する。図17は、第1変形例に係る表面親水化装置を示す図である。
FIG. 15 is a plan view showing a joining system according to a first modification. FIG. 16 is a front view showing a joining system according to a first modification. In FIG. 16, illustration of the
本変形例の洗浄装置31は、表面親水化装置35の内部に組込まれる組込用洗浄ヘッド部140を有する。既存の装置35の内部に組込用洗浄ヘッド部140を組み込むだけで、付着物7が接合装置41に持ち込まれることを抑制できるので、接合システム1の大型化を抑制できる。以下、本変形例と上記実施形態との相違点について主に説明する。
The
表面親水化装置35は、例えば、処理容器410と、スピンチャック420と、ノズル430とを有する。スピンチャック420は、処理容器410の内部で、上ウェハW1の接合面W1jを上に向けて、上ウェハW1を下方から水平に保持する。同様に、スピンチャック420は、処理容器410の内部で、下ウェハW2の接合面W2jを上に向けて、下ウェハW2を下方から水平に保持する。
The
ノズル430は、接合面W1j、W2jに対して上方からDIW(脱イオン水)などの水を供給する。ノズル430は、水とガスとを混ぜて吐出する二流体ノズルであってもよい。ノズル430は、スピンチャック420と共に回転する接合面W1j、W2jの中心部に水を供給する。供給した水は、遠心力によって接合面W1j、W2jの全体に濡れ広がる。ノズル430は、接合面W1j、W2jの径方向に移動してもよい。
The
ところで、スピンチャック420は、非接合面W1n、W2nの中央部を保持する。非接合面W1n、W2nの外周部は、スピンチャック420によって保持されないので、組込用洗浄ヘッド部140によって擦り洗いできる。
Incidentally, the
組込用洗浄ヘッド部140は、洗浄ヘッド部130と同様に、非接合面W1n、W2nを擦り洗いする。組込用洗浄ヘッド部140は、非接合面W1n、W2nと接触する間、非接合面W1n、W2nに向けて水などの洗浄液を供給する。
The built-in
組込用洗浄ヘッド部140は、洗浄ヘッド部130と同様に、例えば円盤状のベース部141と、円筒状のスポンジ部142と、円筒状の研磨部143を有する。ベース部141、スポンジ部142および研磨部143は、上記実施形態のベース部131、スポンジ部132および研磨部133と同様に構成されるので、説明を省略する。なお、研磨部143は、研磨部133と同様に、非接合面W2nを粗面化する粗面化部を兼ねてもよい。また、研磨部143と粗面化部とは別々のものであってもよく、いずれか片方のみが設置されてもよい。
Like the cleaning
また、本変形例の洗浄装置31は、表面親水化装置35の内部に組込まれる外周洗浄部150を更に有してもよい。外周洗浄部150は、上ウェハW1の外周又は下ウェハW2の外周を擦り洗いする。外周洗浄部150は、例えばスポンジであるが、ブラシであってもよい。上ウェハW1の外周又は下ウェハW2の外周から付着物を除去できる。
Further, the
図18は、第2変形例に係る接合システムを示す平面図である。図19は、第2変形例に係る接合システムを示す正面図である。図19において、表面改質装置33および表面親水化装置35の位置関係を図示すべく、図18に示す接合装置41の図示を省略する。本変形例と上記実施形態等とでは、第1処理ブロックG1の装置の配置が異なる。以下、本変形例と上記実施形態等との相違点について主に説明する。
FIG. 18 is a plan view showing a joining system according to a second modification. FIG. 19 is a front view showing a joining system according to a second modification. In FIG. 19, illustration of the
図19に示すように、第1処理ブロックG1には、洗浄装置31と、表面改質装置33と、表面親水化装置35とが配置される。洗浄装置31及び表面親水化装置35は、例えば表面改質装置33の上に配置される。なお、第1処理ブロックG1の装置の種類及び配置は、特に限定されない。例えば、洗浄装置31及び表面親水化装置35は、表面改質装置33の下に配置されてもよい。
As shown in FIG. 19, a
図19に示すように、洗浄装置31と表面親水化装置35とは別々に設置され、X軸方向に並ぶが、本開示の技術はこれに限定されない。図17に示すように洗浄装置31が表面親水化装置35の内部に組込まれてもよく、その場合、上ウェハW1用の表面親水化装置35と下ウェハW2用の表面親水化装置35とが別々に設置され、X軸方向に並んでもよい。表面親水化装置35の数を増加でき、スループットを向上できる。
As shown in FIG. 19, the
なお、表面改質装置33の配置も、表面親水化装置35の配置と同様である。つまり、上ウェハW1用の表面改質装置33と、下ウェハW2用の表面改質装置33とが別々に設置されてもよい。
Note that the arrangement of the
図20は、第2変形例に係る接合方法の主な工程を示すフローチャートである。図20に示す各種の工程は、制御装置70による制御下で実行される。以下、図20と図13との相違点について主に説明する。
FIG. 20 is a flowchart showing the main steps of the joining method according to the second modification. The various steps shown in FIG. 20 are executed under the control of the
図20に示すように、上ウェハW1の洗浄(S101)は、上ウェハW1の表面親水化(S104)の後、上ウェハW1と下ウェハW2の接合(S110)の前に行われてもよい。接合(S110)の直前に洗浄(S101)を実行するので、接合装置41への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。
As shown in FIG. 20, cleaning of the upper wafer W1 (S101) may be performed after making the surface of the upper wafer W1 hydrophilic (S104) and before bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (S110). . Since cleaning (S101) is performed immediately before bonding (S110), it is possible to suppress the introduction of deposits into the
なお、図20では、図13に示す上ウェハW1の検査(S102)が行われないが、行われてもよい。検査(S102)も、洗浄(S101)と同様に、表面親水化(S104)の後、接合(S110)の前に行われてもよい。接合(S110)の直前に検査(S102)を実行するので、接合装置41への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。検査(S102)と洗浄(S101)との順番は特に限定されず、どちらが先でもよい。
Note that although the inspection of the upper wafer W1 (S102) shown in FIG. 13 is not performed in FIG. 20, it may be performed. Similar to cleaning (S101), inspection (S102) may also be performed after surface hydrophilization (S104) and before bonding (S110). Since the inspection (S102) is performed immediately before joining (S110), it is possible to suppress the introduction of deposits into the joining
また、図20に示すように、下ウェハW2の洗浄(S106)は、下ウェハW2の表面親水化(S109)の後、上ウェハW1と下ウェハW2の接合(S110)の前に行われてもよい。接合(S110)の直前に洗浄(S106)を実行するので、接合装置41への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。
Further, as shown in FIG. 20, cleaning of the lower wafer W2 (S106) is performed after making the surface of the lower wafer W2 hydrophilic (S109) and before bonding the upper wafer W1 and the lower wafer W2 (S110). Good too. Since cleaning (S106) is performed immediately before bonding (S110), it is possible to prevent deposits from being brought into the
なお、図20では、図13に示す下ウェハW2の検査(S107)が行われないが、行われてもよい。検査(S107)も、洗浄(S106)と同様に、表面親水化(S109)の後、接合(S110)の前に行われてもよい。接合(S110)の直前に検査(S107)を実行するので、接合装置41への付着物の持ち込みを抑制でき、接合時の不具合を解消できる。検査(S107)と洗浄(S106)との順番は特に限定されず、どちらが先でもよい。
Note that although the inspection of the lower wafer W2 (S107) shown in FIG. 13 is not performed in FIG. 20, it may be performed. Similarly to cleaning (S106), inspection (S107) may also be performed after surface hydrophilization (S109) and before bonding (S110). Since the inspection (S107) is performed immediately before joining (S110), it is possible to suppress the introduction of deposits into the joining
以上、本開示に係る接合システムおよび接合方法の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。 Although the embodiments of the joining system and joining method according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments. Various changes, modifications, substitutions, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. These naturally fall within the technical scope of the present disclosure.
上記実施形態の接合システム1は、洗浄装置31と検査装置32の両方を備えるが、いずれか1つのみを備えてもよい。接合システム1は、洗浄装置31と検査装置32の少なくとも1つを備えれば、付着物7が接合装置41に持ち込まれることを抑制できるので、接合時に空隙8が発生するのを抑制できる。
The bonding system 1 of the above embodiment includes both the
接合システム1は、洗浄装置31を備えずに検査装置32を備える場合、検査装置32で付着物7が有るとの検査結果が出たものを、カセットC4に回収する。回収した上ウェハW1または下ウェハW2は、接合システム1の外部で洗浄したうえで再び接合システム1に戻してもよいし、廃棄してもよい。
When the bonding system 1 does not include the
上記実施形態では、上ウェハW1が第1基板に相当し、下ウェハW2が第2基板に相当するが、上ウェハW1が第2基板に相当し、下ウェハW2が第2基板に相当してもよい。また、第1基板および第2基板は、上記実施形態では半導体基板であるが、ガラス基板などであってもよい。 In the above embodiment, the upper wafer W1 corresponds to the first substrate and the lower wafer W2 corresponds to the second substrate; Good too. Furthermore, although the first substrate and the second substrate are semiconductor substrates in the above embodiments, they may be glass substrates or the like.
1 接合システム
31 洗浄装置
32 検査装置
33 表面改質装置
35 表面親水化装置
41 接合装置
61 搬送装置
70 制御装置
W1 上ウェハ(第1基板)
W2 下ウェハ(第2基板)
1
W2 Lower wafer (second substrate)
Claims (20)
前記改質した前記第1基板の前記接合面および前記改質した前記第2基板の前記接合面を親水化する表面親水化装置と、
前記親水化した前記第1基板の前記接合面と前記親水化した前記第2基板の前記接合面とを向い合せて接合する接合装置と、
前記接合する前に、前記第1基板および前記第2基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する洗浄装置とを備え、
前記洗浄装置は、前記非接合面を粗面化する粗面化部を有し、
前記粗面化部は、前記第1基板および前記第2基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する、接合システム。 a surface modification device that modifies the bonding surface of the first substrate and the bonding surface of the second substrate;
a surface hydrophilization device that hydrophilizes the bonding surface of the modified first substrate and the bonding surface of the modified second substrate;
a bonding device for bonding the bonding surface of the hydrophilic first substrate and the hydrophilic bonding surface of the hydrophilic second substrate to face each other;
a cleaning device that cleans at least a non-bonded surface of the first substrate and the second substrate, which is held flat during bonding but is opposite to the bonded surface, before the bonding ;
The cleaning device includes a roughening section that roughens the non-bonding surface,
In the bonding system, the surface roughening section roughens the non-bonded surfaces of the first substrate and the second substrate that are deformed during bonding, except for the outer periphery thereof.
前記第1基板および前記第2基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものを、前記搬送装置で前記洗浄装置と前記検査装置とにこの順番で搬送する制御装置とを有する、請求項6に記載の接合システム。 a transport device that transports the first substrate and the second substrate;
A control device for transporting at least one of the first substrate and the second substrate to be held flat during bonding to the cleaning device and the inspection device in this order using the transport device. 6. The joining system according to 6 .
前記第1基板および前記第2基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものを、前記搬送装置で前記検査装置と前記洗浄装置とにこの順番で搬送する制御装置とを有する、請求項6に記載の接合システム。 a transport device that transports the first substrate and the second substrate;
A control device for transporting at least one of the first substrate and the second substrate, which is held flat during bonding, to the inspection device and the cleaning device in this order using the transport device. 6. The joining system according to 6 .
前記第1基板保持部は、前記第1基板の前記非接合面の外周部を支持する第1枠部と、前記第1枠部の内側に分散配置される複数の第1ピン部とを含み、
前記第2基板保持部は、前記第2基板の前記非接合面の外周部を支持する第2枠部と、前記第2枠部の内側に分散配置される複数の第2ピン部とを含む、請求項1~11のいずれか1項に記載の接合システム。 The bonding device includes a first substrate holding section that holds the first substrate, and a second substrate holding section that holds the second substrate,
The first substrate holding portion includes a first frame portion that supports an outer peripheral portion of the non-bonding surface of the first substrate, and a plurality of first pin portions distributed inside the first frame portion. ,
The second substrate holding portion includes a second frame portion that supports an outer peripheral portion of the non-bonding surface of the second substrate, and a plurality of second pin portions distributed inside the second frame portion. , the joining system according to any one of claims 1 to 11 .
前記改質した前記第1基板の前記接合面および前記改質した前記第2基板の前記接合面を親水化する工程と、
前記親水化した前記第1基板の前記接合面と前記親水化した前記第2基板の前記接合面とを向い合せて接合する工程と、
前記接合する工程の前に、前記第1基板および前記第2基板のうちの、少なくとも接合時に平坦に保持されるものの前記接合面とは反対側の非接合面を洗浄する工程とを有し、
前記洗浄する工程は、前記非接合面を粗面化する工程を含み、
前記洗浄する工程は、前記第1基板および前記第2基板のうちの、接合時に変形されるものの前記非接合面を、その外周部を除き、粗面化する工程を含む、接合方法。 modifying the bonding surface of the first substrate and the bonding surface of the second substrate;
a step of making the bonding surface of the modified first substrate and the bonding surface of the modified second substrate hydrophilic;
a step of facing and bonding the bonding surface of the hydrophilic first substrate and the hydrophilic bonding surface of the second substrate;
Before the bonding step, a step of cleaning at least a non-bonding surface of the first substrate and the second substrate, which is held flat during bonding but is opposite to the bonding surface,
The cleaning step includes a step of roughening the non-bonding surface,
The cleaning step includes a step of roughening the non-bonded surfaces of the first substrate and the second substrate, which are deformed during bonding, except for the outer periphery thereof.
20. The bonding method according to claim 19 , further comprising the step of re-inspecting the non-bonding surface for the presence of the deposit after cleaning the non-bonding surface on which the presence of the deposit was found in the inspecting step.
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