JP7325519B2 - Joining device and joining method - Google Patents
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Description
本開示は、接合装置および接合方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a bonding apparatus and a bonding method.
従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, as a method of bonding substrates such as semiconductor wafers, the surfaces to be bonded of the substrates are modified, the surface of the modified substrates is made hydrophilic, and the hydrophilic substrates are bonded together by Van der Waals force and hydrogen bonding. A method of bonding by (intermolecular force) is known (see Patent Document 1).
本開示は、接合された基板に発生するエッジボイドを低減することができる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of reducing edge voids that occur in bonded substrates.
本開示の一態様による接合装置は、第１保持部と、第２保持部と、ガス吐出部と、ストライカーと、制御部とを備える。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２基板を下方から吸着保持する。ガス吐出部は、ガスを吐出する。ストライカーは、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。制御部は、各部を制御する。接合装置では、前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板との間が予め設定された距離に近づけられた場合に、前記第１基板の周縁部および前記第２基板の周縁部の周囲に空間が形成される。また、前記ガス吐出部は、結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間に吐出する。 A bonding apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a first holding section, a second holding section, a gas discharge section, a striker, and a control section. The first holding part sucks and holds the first substrate from above. The second holding part sucks and holds the second substrate from below. The gas ejection part ejects gas. A striker presses the central portion of the first substrate from above to bring it into contact with the second substrate. The control section controls each section. In the bonding apparatus, when the distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion approaches a preset distance, the first substrate A space is formed around the periphery of the substrate and the periphery of the second substrate. In addition, the gas discharge section discharges at least one of a dew condensation suppressing gas for suppressing dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size into the space.
本開示によれば、接合された基板に発生するエッジボイドを低減することができる。 According to the present disclosure, edge voids occurring in the bonded substrates can be reduced.
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方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Embodiments of the joining apparatus and joining method disclosed in the present application will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited by the embodiments shown below. Also, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship of dimensions of each element, the ratio of each element, and the like may differ from reality. Furthermore, even between the drawings, there are cases where portions having different dimensional relationships and ratios are included.
従来、半導体ウェハなどの基板同士を接合する手法として、基板の接合される表面を改質し、改質された基板の表面を親水化し、親水化された基板同士をファンデルワールス力および水素結合（分子間力）によって接合する手法が知られている。 Conventionally, as a method of bonding substrates such as semiconductor wafers, the surfaces to be bonded of the substrates are modified, the surface of the modified substrates is made hydrophilic, and the hydrophilic substrates are bonded together by Van der Waals force and hydrogen bonding. A method of bonding by (intermolecular force) is known.
一方で、親水化された基板同士を接合する際に、接合された基板の周縁部にボイド（以下、エッジボイドと呼称する。）が発生する場合がある。かかるエッジボイドが発生すると、発生した部分を製品として使用することができなくなることから、歩留まりが低下する恐れがある。 On the other hand, when bonding substrates made hydrophilic, voids (hereinafter referred to as edge voids) may occur in the periphery of the bonded substrates. If such edge voids are generated, the generated portion cannot be used as a product, so there is a risk of a decrease in yield.
そこで、上述の問題点を克服し、接合された基板に発生するエッジボイドを低減することができる技術の実現が期待されている。 Therefore, it is expected to realize a technique capable of overcoming the above-mentioned problems and reducing edge voids occurring in the bonded substrates.
＜接合システムの構成＞
まず、実施形態に係る接合システム１の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る接合システム１の構成を示す模式平面図であり、図２は、同模式側面図である。また、図３は、実施形態に係る上ウェハおよび下ウェハの模式側面図である。なお、以下参照する各図面では、説明を分かりやすくするために、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする直交座標系を示す場合がある。<Composition of joining system>
First, the configuration of a
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ウェハＴを形成する。
The
第１基板Ｗ１は、たとえばシリコンウェハや化合物半導体ウェハなどの半導体基板に複数の電子回路が形成された基板である。また、第２基板Ｗ２は、たとえば電子回路が形成されていないベアウェハである。第１基板Ｗ１と第２基板Ｗ２とは、略同径を有する。なお、第２基板Ｗ２に電子回路が形成されていてもよい。 The first substrate W1 is a substrate in which a plurality of electronic circuits are formed on a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer. Also, the second substrate W2 is, for example, a bare wafer on which no electronic circuit is formed. The first substrate W1 and the second substrate W2 have substantially the same diameter. An electronic circuit may be formed on the second substrate W2.
以下では、第１基板Ｗ１を「上ウェハＷ１」と記載し、第２基板Ｗ２を「下ウェハＷ２」と記載する。すなわち、上ウェハＷ１は第１基板の一例であり、下ウェハＷ２は第２基板の一例である。また、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを総称する場合、「ウェハＷ」と記載する場合がある。 Hereinafter, the first substrate W1 is referred to as "upper wafer W1" and the second substrate W2 is referred to as "lower wafer W2". That is, the upper wafer W1 is an example of a first substrate, and the lower wafer W2 is an example of a second substrate. Moreover, when collectively referring to the upper wafer W1 and the lower wafer W2, they may be described as "wafer W".
また、以下では、図３に示すように、上ウェハＷ１の板面のうち、下ウェハＷ２と接合される側の板面を「接合面Ｗ１ｊ」と記載し、接合面Ｗ１ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ１ｎ」と記載する。また、下ウェハＷ２の板面のうち、上ウェハＷ１と接合される側の板面を「接合面Ｗ２ｊ」と記載し、接合面Ｗ２ｊとは反対側の板面を「非接合面Ｗ２ｎ」と記載する。 Further, hereinafter, as shown in FIG. 3, of the plate surfaces of the upper wafer W1, the plate surface on the side to be bonded to the lower wafer W2 is referred to as a "bonding surface W1j", and the surface opposite to the bonding surface W1j. The plate surface is described as "non-bonded surface W1n". Among the plate surfaces of the lower wafer W2, the plate surface on the side to be bonded to the upper wafer W1 is referred to as "bonded surface W2j", and the plate surface on the opposite side to the bonded surface W2j is referred to as "non-bonded 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
搬入出ステーション２は、載置台１０と、搬送領域２０とを備える。載置台１０は、複数の載置板１１を備える。各載置板１１には、複数枚（たとえば、２５枚）の基板を水平状態で収容するカセットＣ１、Ｃ２、Ｃ３がそれぞれ載置される。たとえば、カセットＣ１は上ウェハＷ１を収容するカセットであり、カセットＣ２は下ウェハＷ２を収容するカセットであり、カセットＣ３は重合ウェハＴを収容するカセットである。
The loading/
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。
The
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る。そして、搬送装置２２は、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 conveying
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などが載置されてもよい。
The number of cassettes C1 to C3 placed on the placing
処理ステーション３には、各種装置を備えた複数の処理ブロック、たとえば３つの処理ブロックＧ１、Ｇ２、Ｇ３が設けられる。たとえば、処理ステーション３の正面側（図１のＹ軸負方向側）には、第１処理ブロックＧ１が設けられ、処理ステーション３の背面側（図１のＹ軸正方向側）には、第２処理ブロックＧ２が設けられる。また、処理ステーション３の搬入出ステーション２側（図１のＸ軸負方向側）には、第３処理ブロックＧ３が設けられる。
The
第１処理ブロックＧ１には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを処理ガスのプラズマによって改質する表面改質装置３０が配置される。表面改質装置３０は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊにおけるＳｉＯ２の結合を切断して単結合のＳｉＯとすることで、その後親水化されやすくするように当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを改質する。
In the first processing block G1, a
なお、表面改質装置３０では、たとえば、減圧雰囲気下において所与の処理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、かかる処理ガスに含まれる元素のイオンが、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。かかる表面改質装置３０の詳細については後述する。
In addition, in the
第２処理ブロックＧ２には、表面親水化装置４０と、接合装置４１とが配置される。表面親水化装置４０は、たとえば純水によって上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを親水化するとともに、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊを洗浄する。
A surface hydrophilization device 40 and a
表面親水化装置４０では、たとえばスピンチャックに保持された上ウェハＷ１または下ウェハＷ２を回転させながら、当該上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に純水を供給する。これにより、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２上に供給された純水が上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ上を拡散し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊが親水化される。 In the surface hydrophilization device 40, for example, while rotating the upper wafer W1 or the lower wafer W2 held by a spin chuck, pure water is supplied onto the upper wafer W1 or the lower wafer W2. As a result, the pure water supplied onto the upper wafer W1 or the lower wafer W2 diffuses over the bonding surfaces W1j and W2j of the upper wafer W1 or the lower wafer W2, thereby hydrophilizing the bonding surfaces W1j and W2j.
接合装置４１は、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する。かかる接合装置４１の詳細については後述する。
The
第３処理ブロックＧ３には、図２に示すように、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのトランジション（ＴＲＳ）装置５０、５１が下から順に２段に設けられる。
In the third processing block G3, as shown in FIG. 2, transition (TRS)
また、図１に示すように、第１処理ブロックＧ１、第２処理ブロックＧ２および第３処理ブロックＧ３に囲まれた領域には、搬送領域６０が形成される。搬送領域６０には、搬送装置６１が配置される。搬送装置６１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。
Further, as shown in FIG. 1, a
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内の所与の装置に上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
The
また、接合システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、接合システム１の動作を制御する。かかる制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部５および記憶部６を備える。記憶部６には、接合処理などの各種処理を制御するプログラムが格納される。制御部５は、記憶部６に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって接合システム１の動作を制御する。
The joining
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記録媒体に記録されていたものであって、その記録媒体から制御装置４の記憶部６にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記録媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。 The program may be recorded in a computer-readable recording medium and installed in the storage unit 6 of the control device 4 from the recording medium. Examples of computer-readable recording media include hard disks (HD), flexible disks (FD), compact disks (CD), magnet optical disks (MO), and memory cards.
＜表面改質装置の構成＞
次に、表面改質装置３０の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、表面改質装置３０の構成を示す模式断面図である。<Configuration of Surface Modification Apparatus>
Next, the configuration of the
図４に示すように、表面改質装置３０は、内部を密閉可能な処理容器７０を有する。処理容器７０の搬送領域６０（図１参照）側の側面には、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２の搬入出口７１が形成され、当該搬入出口７１にはゲートバルブ７２が設けられる。
As shown in FIG. 4, the
処理容器７０の内部には、ステージ８０が配置される。ステージ８０は、たとえば下部電極であり、たとえばアルミニウムなどの導電性材料で構成される。ステージ８０の下方には、たとえばモータなどを備えた複数の駆動部８１が設けられる。複数の駆動部８１は、ステージ８０を昇降させる。
A
ステージ８０と処理容器７０の内壁との間には、複数のバッフル孔が設けられた排気リング１０３が配置される。排気リング１０３により、処理容器７０内の雰囲気が処理容器７０内から均一に排気される。
An
ステージ８０の下面には、導体で形成された給電棒１０４が接続される。給電棒１０４には、たとえばブロッキングコンデンサなどからなる整合器１０５を介して、第１の高周波電源１０６が接続される。プラズマ処理時には、第１の高周波電源１０６から所与の高周波電圧がステージ８０に印加される。
A
処理容器７０の内部には、上部電極１１０が配置される。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面とは、互いに平行に、所与の間隔をあけて対向して配置されている。ステージ８０の上面と上部電極１１０の下面との間隔は、駆動部８１により調整される。
An
上部電極１１０は接地され、グランド電位に接続されている。このように上部電極１１０が接地されているため、プラズマ処理中、上部電極１１０の下面の損傷を抑制することができる。
The
このように、第１の高周波電源１０６から下部電極であるステージ８０に、高周波電圧が印加されることにより、処理容器７０の内部にプラズマが発生する。
Plasma is generated inside the
実施形態において、ステージ８０、給電棒１０４、整合器１０５、第１の高周波電源１０６、上部電極１１０、および整合器は、処理容器７０内に処理ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生機構の一例である。なお、第１の高周波電源１０６は、上述の制御装置４の制御部５によって制御される。
In the embodiment, the
上部電極１１０の内部には中空部１２０が形成されている。中空部１２０には、ガス供給管１２１が接続されている。ガス供給管１２１は、内部に処理ガスや除電用ガスを貯留するガス供給源１２２に連通している。また、ガス供給管１２１には、処理ガスや除電用ガスの流れを制御するバルブや流量調整部などを含む供給機器群１２３が設けられている。
A
そして、ガス供給源１２２から供給された処理ガスや除電用ガスは、供給機器群１２３で流量制御され、ガス供給管１２１を介して、上部電極１１０の中空部１２０に導入される。処理ガスには、たとえば酸素ガス、窒素ガス、アルゴンガスなどが用いられる。また、除電用ガスには、たとえば窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガスが用いられる。
The processing gas and static elimination gas supplied from the
中空部１２０の内部には、処理ガスや除電用ガスの均一拡散を促進するためのバッフル板１２４が設けられている。バッフル板１２４には、多数の小孔が設けられている。上部電極１１０の下面には、中空部１２０から処理容器７０の内部に処理ガスや除電用ガスを噴出させる多数のガス噴出口１２５が形成されている。
A
処理容器７０には、吸気口１３０が形成される。吸気口１３０には、処理容器７０の内部の雰囲気を所与の真空度まで減圧する真空ポンプ１３１に連通する吸気管１３２が接続される。
An
ステージ８０の上面、すなわち上部電極１１０との対向面は、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２よりも大きい径を有する平面視円形の水平面である。かかるステージ８０の上面にはステージカバー９０が載置され、上ウェハＷ１または下ウェハＷ２は、かかるステージカバー９０の載置部９１上に載置される。
The upper surface of
＜接合装置の構成＞
次に、接合装置４１の構成について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式平面図であり、図６は、実施形態に係る接合装置４１の構成を示す模式側面図である。<Structure of joining device>
Next, the configuration of the joining
図５に示すように、接合装置４１は、内部を密閉可能な処理容器１９０を有する。処理容器１９０における搬送領域６０側の側面には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９１が形成され、当該搬入出口１９１には開閉シャッタ１９２が設けられる。
As shown in FIG. 5, the
処理容器１９０の内部は、内壁１９３によって搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２に区画される。上述した搬入出口１９１は、搬送領域Ｔ１における処理容器１９０の側面に形成される。また、内壁１９３にも、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴの搬入出口１９４が形成される。
The interior of the
搬送領域Ｔ１のＹ軸負方向側には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを一時的に載置するためのトランジション２００が設けられる。トランジション２００は、たとえば２段に形成され、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴのいずれか２つを同時に載置することができる。
A
搬送領域Ｔ１には、搬送機構２０１が設けられる。搬送機構２０１は、たとえば鉛直方向、水平方向および鉛直軸周りに移動自在な搬送アームを有する。そして、搬送機構２０１は、搬送領域Ｔ１内、または搬送領域Ｔ１と処理領域Ｔ２との間で上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴを搬送する。
A
搬送領域Ｔ１のＹ軸正方向側には、上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調整する位置調整機構２１０が設けられる。かかる位置調整機構２１０では、図示しない保持部に吸着保持された上ウェハＷ１および下ウェハＷ２を回転させながら図示しない検出部で上ウェハＷ１および下ウェハＷ２のノッチ部の位置を検出する。
A
これにより、位置調整機構２１０は、当該ノッチ部の位置を調整して上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の水平方向の向きを調整する。また、搬送領域Ｔ１には、上ウェハＷ１の表裏面を反転させる反転機構２２０が設けられる。
Thereby, the
また、図６に示すように、処理領域Ｔ２には、上チャック２３０と下チャック２３１とが設けられる。上チャック２３０は、上ウェハＷ１を上方から吸着保持する。また、下チャック２３１は、上チャック２３０の下方に設けられ、下ウェハＷ２を下方から吸着保持する。上チャック２３０は第１保持部の一例であり、下チャック２３１は第２保持部の一例である。
Further, as shown in FIG. 6, an
上チャック２３０は、図６に示すように、処理容器１９０の天井面に設けられた支持部材３００に支持される。支持部材３００には、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊを撮像する図示しない上部撮像部が設けられる。かかる上部撮像部は、上チャック２３０に隣接して設けられる。
The
また、図５および図６に示すように、下チャック２３１は、当該下チャック２３１の下方に設けられた第１下チャック移動部３１０に支持される。第１下チャック移動部３１０は、後述するように下チャック２３１を水平方向（Ｙ軸方向）に移動させる。また、第１下チャック移動部３１０は、下チャック２３１を鉛直方向に移動自在、且つ鉛直軸回りに回転可能に構成される。
Also, as shown in FIGS. 5 and 6 , the
図５に示すように、第１下チャック移動部３１０には、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊを撮像する図示しない下部撮像部が設けられている。かかる下部撮像部は、下チャック２３１に隣接して設けられる。
As shown in FIG. 5, the first lower
また、図５および図６に示すように、第１下チャック移動部３１０は、当該第１下チャック移動部３１０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３１５に取り付けられる。第１下チャック移動部３１０は、レール３１５に沿って移動自在に構成される。
5 and 6, the first lower
一対のレール３１５は、第２下チャック移動部３１６に設けられる。第２下チャック移動部３１６は、当該第２下チャック移動部３１６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３１７に取り付けられる。
A pair of
そして、第２下チャック移動部３１６は、レール３１７に沿って移動自在に、すなわち下チャック２３１を水平方向（Ｘ軸方向）に移動させるように構成される。なお、一対のレール３１７は、処理容器１９０の底面に設けられた載置台３１８上に設けられる。
The second lower
次に、接合装置４１における上チャック２３０と下チャック２３１の構成について、図７を参照しながら説明する。図７は、実施形態に係る接合装置４１の上チャック２３０および下チャック２３１の構成を示す模式側面図である。
Next, the configurations of the
上チャック２３０は、略円板状であり、図７に示すように、複数、たとえば３つの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃに区画される。これらの領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃは、上チャック２３０の中心部から周縁部（外周部）に向けてこの順で設けられる。領域２３０ａは平面視において円形状を有し、領域２３０ｂ、２３０ｃは平面視において環状形状を有する。
The
各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃには、図７に示すように上ウェハＷ１を吸着保持するための中央部吸引管２４０ａ、中間部吸引管２４０ｂ、周縁部吸引管２４０ｃがそれぞれ独立して設けられる。中間部吸引管２４０ｂは、監視部の一例である。
As shown in FIG. 7,
中央部吸引管２４０ａは、上ウェハＷ１の中央部を吸着保持する。周縁部吸引管２４０ｃは、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅを吸着保持する。中間部吸引管２４０ｂは、上ウェハＷ１の中央部と周縁部Ｗ１ｅとの中間にあたる中間部を吸着保持する。
The
中央部吸引管２４０ａには、真空ポンプ２４１ａが接続され、中間部吸引管２４０ｂには、真空ポンプ２４１ｂが接続され、周縁部吸引管２４０ｃには、真空ポンプ２４１ｃが接続される。このように、上チャック２３０は、各領域２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ毎に上ウェハＷ１の真空引きを設定可能に構成されている。
A
また、接合装置４１では、それぞれの位置の吸引管の吸引状況を監視することにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とがそれぞれの位置で接合されているか否かを判定することができる。たとえば、真空ポンプ２４１ｂを動作させている場合に、中間部吸引管２４０ｂ内が負圧から大気圧に変化すると、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間したとみなすことができる。
Further, the
そして、制御部５は、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間したことから、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されたと判定することができる。
Then, the
上チャック２３０の中心部には、当該上チャック２３０を厚み方向に貫通する貫通孔２４３が形成される。この上チャック２３０の中心部は、当該上チャック２３０に吸着保持される上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃに対応している。そして、貫通孔２４３には、ストライカー２５０の押圧ピン２５３が挿通するようになっている。
A through-
ストライカー２５０は、上チャック２３０の上面に設けられ、押圧ピン２５３によって上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押圧する。押圧ピン２５３は、シリンダ部２５１およびアクチュエータ部２５２によって鉛直軸沿いに直動可能に設けられ、先端部において対向する基板（実施形態では上ウェハＷ１）をかかる先端部で押圧する。
The
具体的には、押圧ピン２５３は、後述する上ウェハＷ１および下ウェハＷ２の接合時に、まず上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを当接させるスタータとなる。
Specifically, the
下チャック２３１は、略円板状であり、複数、たとえば２つの領域２３１ａ、２３１ｂに区画される。これらの領域２３１ａ、２３１ｂは、下チャック２３１の中心部から周縁部に向けてこの順で設けられる。そして、領域２３１ａは平面視において円形状を有し、領域２３１ｂは平面視において環状形状を有する。
The
各領域２３１ａ、２３１ｂには、図７に示すように下ウェハＷ２を吸着保持するための吸引管２６０ａ、２６０ｂがそれぞれ独立して設けられる。各吸引管２６０ａ、２６０ｂには、異なる真空ポンプ２６１ａ、２６１ｂがそれぞれ接続される。このように、下チャック２３１は、各領域２３１ａ、２３１ｂ毎に下ウェハＷ２の真空引きを設定可能に構成されている。
In the
下チャック２３１の周縁部には、上ウェハＷ１、下ウェハＷ２および重合ウェハＴが当該下チャック２３１から飛び出したり、滑落したりすることを防止するストッパ部材２６３が複数箇所、たとえば５箇所に設けられる。
また、接合装置４１は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとの間に形成されるエッジボイドを低減するボイド低減機構２７０を備える。
The
ボイド低減機構２７０は、ガス吐出部２７１と、ボイド低減ガス供給部２７２と、低湿度ガス供給部２７３とを有する。ガス吐出部２７１は、たとえば円環形状を有し、上チャック２３０の周縁部を取り囲むように配置される。
The
ガス吐出部２７１は、ボイド低減ガス供給部２７２から供給されるボイド低減ガス（詳細は後述）、および低湿度ガス供給部２７３から供給される低湿度ガスを選択的に吐出することができる。
The
また、ガス吐出部２７１には、複数の吐出口２８１ａ（図８参照）が周方向に均等に複数（たとえば、３０°間隔で１２箇所）形成されている。これにより、ボイド低減機構２７０は、互いに向かい合う上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅおよび下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に、ガスを周方向に略均等に吐出することができる。かかるガス吐出部２７１の詳細な構成については後述する。
Further, a plurality of
ボイド低減ガス供給部２７２は、たとえば、結露抑制ガスをガス吐出部２７１に供給する。実施形態において、結露抑制ガスは、たとえば、ジュール・トムソン効果が高く、空気に含まれる窒素ガスや酸素ガスよりも結露を抑制する効果の高いＨｅガスやＡｒガス、Ｎｅガスなどの不活性ガスを含む。
The void reducing
ボイド低減ガス供給部２７２は、ガス供給源２７２ａと、バルブ２７２ｂと、流量調整器２７２ｃとを有する。そして、ガス供給源２７２ａから供給された結露抑制ガスは、バルブ２７２ｂおよび流量調整器２７２ｃで流量制御され、ガス吐出部２７１に供給される。
The void reduction
また、実施形態では、ボイド低減ガス供給部２７２が、低分子サイズガスをガス吐出部２７１に供給してもよい。実施形態において、低分子サイズガスは、たとえば、空気に含まれる窒素ガスや酸素ガスよりも分子サイズが小さく、リークしやすいＨｅガスやＨ２ガス、Ｎｅガスなどを含む。Further, in the embodiment, the void reducing
すなわち、実施形態において、ボイド低減ガス供給部２７２は、結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（本開示では「ボイド低減ガス」と総称する。）をガス吐出部２７１に供給する。
That is, in the embodiment, the void-reducing
低湿度ガス供給部２７３は、低湿度ガスをガス吐出部２７１に供給する。実施形態において、低湿度ガスは、所与の湿度以下の湿度である不活性ガス（たとえば、窒素ガスなど）である。
The low-humidity
低湿度ガス供給部２７３は、低湿度ガス供給源２７３ａと、バルブ２７３ｂと、流量調整器２７３ｃとを有する。そして、低湿度ガス供給源２７３ａから供給された低湿度ガスは、バルブ２７３ｂおよび流量調整器２７３ｃで流量制御され、ガス吐出部２７１に供給される。
The low-humidity
＜ボイド低減機構の構成＞
つづいて、ボイド低減機構２７０の詳細な構成について、図８を参照しながら説明する。図８は、実施形態に係るボイド低減機構２７０の構成を示す拡大側面図である。なお、図８は、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間が予め設定された距離（たとえば、８０～１００μｍ）に近づけられた場合の拡大断面図である。<Configuration of void reduction mechanism>
Next, a detailed configuration of the
上述のように、ボイド低減機構２７０は、ガス吐出部２７１と、ボイド低減ガス供給部２７２と、低湿度ガス供給部２７３とを有する。また、ガス吐出部２７１は、吐出ノズル２８１と、回収部２８２と、支持部２８３と、封止部２８４と、センサ部２８５と、基板恒温部２８６とを有する。
As described above, the
吐出ノズル２８１は、たとえば円環形状を有し、上チャック２３０の周縁部と所与の距離を保ちながら、かかる上チャック２３０の周縁部を取り囲むように配置される。また、吐出ノズル２８１には、複数の吐出口２８１ａが周方向に均等に複数形成されている。
The
回収部２８２は、たとえば円環形状を有し、上チャック２３０の周縁部と吐出ノズル２８１との間に形成される隙間を覆うように、吐出ノズル２８１の上方に配置される。支持部２８３は、吐出ノズル２８１および回収部２８２を上チャック２３０に支持する。
The
封止部２８４は、たとえば円環形状を有し、吐出ノズル２８１の下面に取り付けられる。封止部２８４は、弾性変形が可能な材料で構成される。
The sealing
ここで、実施形態に係る接合装置４１では、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間が予め設定された距離（たとえば、８０～１００μｍ）に近づけられた場合に、空間Ｓが形成される。
Here, in the
かかる空間Ｓは、図８に示すように、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に形成される。また、空間Ｓは、上チャック２３０と、下チャック２３１と、吐出ノズル２８１と、回収部２８２と、封止部２８４とで区切られる領域である。
Such a space S is formed around the peripheral edge W1e of the upper wafer W1 and around the peripheral edge W2e of the lower wafer W2, as shown in FIG. Also, the space S is a region partitioned by the
なお、図８に示す状態において、封止部２８４は弾性変形することから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが近づけられて封止部２８４が下チャック２３１と当接する際に、かかる封止部２８４が阻害要因となることはない。
In the state shown in FIG. 8, the sealing
そして、ガス吐出部２７１は、吐出ノズル２８１に形成される吐出口２８１ａから、空間Ｓにボイド低減ガスや低湿度ガスを吐出することができる。このように、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との間が予め設定された距離に近づけられた場合に、空間Ｓにボイド低減ガスや低湿度ガスを吐出することによる効果については後述する。
The
センサ部２８５は、上述した空間Ｓに接するように設けられる。たとえば、センサ部２８５は、回収部２８２において空間Ｓに接する位置に設けられる。センサ部２８５は、温度センサや湿度センサ、酸素センサ、ヘリウムセンサなどを有する。
The
センサ部２８５の温度センサは空間Ｓ内の温度を計測し、センサ部２８５の湿度センサは空間Ｓ内の湿度を計測し、センサ部２８５の酸素センサは空間Ｓ内の酸素濃度を計測する。なお、センサ部２８５は、回収部２８２に設けられる場合に限られず、上チャック２３０や吐出ノズル２８１などに設けられてもよい。
The temperature sensor of the
基板恒温部２８６は、下チャック２３１における下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅに接するように設けられる。基板恒温部２８６は、下ウェハＷ２における周縁部Ｗ２ｅの温度を所与の温度（たとえば、室温）で保持する。
The substrate
回収部２８２には、回収流路２８７が接続される。かかる回収流路２８７は、回収部２８２とボイド低減ガス供給部２７２におけるバルブ２７２ｂの上流側との間を接続する。また、回収流路２８７にはバルブ２８８が設けられる。
A
そして、制御部５は、回収部２８２およびバルブ２８８を制御することにより、空間Ｓ内のボイド低減ガスをかかる空間Ｓから回収して、再びボイド低減ガス供給部２７２に戻すことができる。
Then, the
また、回収部２８２には、ベント流路２８９が接続される。かかるベント流路２８９は、回収部２８２と外部の排気処理設備（図示せず）との間を接続する。また、ベント流路２８９にはバルブ２９０が設けられる。
A
そして、制御部５は、回収部２８２およびバルブ２９０を制御することにより、空間Ｓ内のボイド低減ガスや低湿度ガスなどをかかる空間Ｓから外部に排出（ベント）することができる。
Then, the
＜接合システムが実行する処理＞
つづいて、図９～図１１を参照しながら、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の詳細について説明する。なお、以下に示す各種処理は、制御装置４の制御部５による制御に基づいて実行される。<Processing executed by the joining system>
Next, details of processing executed by the joining
図９は、実施形態に係る接合システム１が実行する処理の処理手順の一部を示すフローチャートである。まず、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の所与の載置板１１に載置される。
FIG. 9 is a flow chart showing part of the processing procedure of the processing executed by the joining
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。
After that, the
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第１処理ブロックＧ１の表面改質装置３０に搬送される。このとき、ゲートバルブ７２が開かれており、処理容器７０内が大気圧に開放されている。表面改質装置３０では、所与の減圧雰囲気下において、処理ガスが励起されてプラズマ化され、イオン化される。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
このように発生したイオンが上ウェハ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、接合面Ｗ１ｊの最表面にシリコン原子のダングリングボンドが形成され、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊが改質される（ステップＳ１０１）。 The ions thus generated are irradiated to the bonding surface W1j of the upper wafer W1, and the bonding surface W1j is plasma-processed. As a result, dangling bonds of silicon atoms are formed on the outermost surface of the bonding surface W1j, and 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。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
そうすると、供給された純水は上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊ上を拡散する。これにより、表面改質装置３０では、改質された上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊにおけるシリコン原子のダングリングボンドにＯＨ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（ステップＳ１０２）。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。
Then, the supplied pure water diffuses on the bonding surface W1j of the upper wafer W1. As a result, in the
次に、上ウェハＷ１は、搬送装置６１によって第２処理ブロックＧ２の接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された上ウェハＷ１は、トランジション２００を介して位置調整機構２１０に搬送される。そして位置調整機構２１０によって、上ウェハＷ１の水平方向の向きが調整される（ステップＳ１０３）。
Next, the upper wafer W1 is transferred by the
その後、位置調整機構２１０から反転機構２２０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、反転機構２２０を動作させることにより、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 W<b>1 is transferred from the
その後、反転機構２２０が回動して上チャック２３０の下方に移動する。そして、反転機構２２０から上チャック２３０に上ウェハＷ１が受け渡される。上ウェハＷ１は、上チャック２３０にその非接合面Ｗ１ｎが吸着保持される（ステップＳ１０５）。
After that, the reversing
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 upper wafer W1 is being processed in steps S101 to S105, the lower wafer W2 is being processed. First, the lower wafer W<b>2 in the cassette C<b>2 is taken out by the
次に、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面改質装置３０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが改質される（ステップＳ１０６）。なお、かかるステップＳ１０６は、上述のステップＳ１０１と同様の処理である。
Next, the lower wafer W2 is transferred to the
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって表面親水化装置４０に搬送され、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊが親水化される（ステップＳ１０７）。なお、かかるステップＳ１０７は、上述のステップＳ１０２と同様の処理である。
After that, the lower wafer W2 is transferred to the surface hydrophilization device 40 by the
その後、下ウェハＷ２は、搬送装置６１によって接合装置４１に搬送される。接合装置４１に搬入された下ウェハＷ２は、トランジション２００を介して位置調整機構２１０に搬送される。そして位置調整機構２１０によって、下ウェハＷ２の水平方向の向きが調整される（ステップＳ１０８）。
After that, the lower wafer W<b>2 is transferred to the
その後、下ウェハＷ２は、下チャック２３１に搬送され、下チャック２３１に吸着保持される（ステップＳ１０９）。下ウェハＷ２は、ノッチ部を予め決められた方向に向けた状態で、下チャック２３１にその非接合面Ｗ２ｎが吸着保持される。
After that, the lower wafer W2 is transferred to the
次に、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との水平方向の位置調整が行われる（ステップＳ１１０）。
Next, horizontal position adjustment is performed between the upper wafer W1 held by the
次に、第１下チャック移動部３１０によって下チャック２３１を鉛直上方に移動させて、上チャック２３０と下チャック２３１の鉛直方向位置の調整を行う。これにより、当該上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との鉛直方向位置の調整が行われる（ステップＳ１１１）。
Next, the
このとき、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔は予め設定された距離、たとえば８０μｍ～１００μｍになっている。 At this time, the distance between the bonding surface W2j of the lower wafer W2 and the bonding surface W1j of the upper wafer W1 is a preset distance, eg, 80 μm to 100 μm.
そして、所与の間隔が保たれた上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する接合処理が行われ（ステップＳ１１２）、接合装置４１での接合処理が終了する。
Then, a bonding process is performed to bond the upper wafer W1 and the lower wafer W2 with a given gap maintained therebetween (step S112), and the bonding process in the
図１０は、実施形態に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。なお、図１０には、上述のステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのタイミングチャートを示している。 FIG. 10 is a timing chart showing the operation of each part in the joining process according to the embodiment. It should be noted that FIG. 10 shows a timing chart after the end of the above-described step S110 (horizontal positional adjustment of the upper wafer W1 and the lower wafer W2).
最初に、制御部５は、時間Ｔ１１から、下チャック２３１をホーム位置からボンド位置に上昇させて、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に近づける。また、制御部５は、時間Ｔ１１から吐出ノズル２８１および低湿度ガス供給部２７３を動作させて、ガス吐出部２７１の吐出ノズル２８１から低湿度ガスを吐出させる。
First, from time T11, the
さらに、制御部５は、時間Ｔ１１から、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御することにより、大気雰囲気や吐出ノズル２８１から吐出される低湿度ガスを下ウェハＷ２の近傍から外部に排出（ベント）する。
Further, from time T11, the
そして、制御部５は、時間Ｔ１２で下チャック２３１をボンド位置まで上昇させ、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔が予め設定された距離になるように下ウェハＷ２をセットする。
Then, at time T12, the
すると、図８に示したように、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に空間Ｓが形成される。 Then, as shown in FIG. 8, a space S is formed around the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and around the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2.
かかる空間Ｓが形成された時間Ｔ１２においても、図１０に示すように、ガス吐出部２７１は低湿度ガスを空間Ｓに吐出し続けるとともに、回収部２８２は空間Ｓ内の雰囲気を外部に排出し続ける。
Even at the time T12 when the space S is formed, as shown in FIG. 10, the
これにより、接合装置４１は、空間Ｓ、すなわち上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲を低湿度状態で維持することができる。
Thereby, the
次に、制御部５は、時間Ｔ１３でストライカー２５０の押圧ピン２５３を下降させる。これにより、ストライカー２５０は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを所与の力で押圧する。
Next, the
これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとの間で接合が開始される。具体的には、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０１、Ｓ１０６において改質されているため、まず、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間にファンデルワールス力（分子間力）が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が接合される。 As a result, bonding is started between the pressed central portion W1c of the upper wafer W1 and the central portion W2c of the lower wafer W2. Specifically, the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been modified in steps S101 and S106, respectively. force) is generated, and the joint surfaces W1j and W2j are joined together.
さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２、Ｓ１０７において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のＯＨ基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。 Furthermore, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been made hydrophilic in steps S102 and S107, respectively, the OH groups between the bonding surfaces W1j and W2j are hydrogen-bonded to form the bonding surfaces W1j and W2j. They are strongly joined together.
その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃおよび下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃから外周部へ拡大していく。すなわち、上述した接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃから外周部に向けて順次拡がる。 After that, the bonding region between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 expands from the central portion W1c of the upper wafer W1 and the central portion W2c of the lower wafer W2 to the outer peripheral portion. That is, the bonding between the bonding surfaces W1j and W2j due to the Van der Waals force and hydrogen bonding described above spreads sequentially from the central portions W1c and W2c toward the outer peripheral portion.
最初に、時間Ｔ１３で、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げることにより、中央部吸引管２４０ａから上ウェハＷ１が離間する。すなわち、時間Ｔ１３で、ウェハＷの中央部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合される。
First, at time T13, the
次に、時間Ｔ１４で、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間する。すなわち、時間Ｔ１４で、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合される。 Next, at time T14, upper wafer W1 is separated from intermediate suction tube 240b. That is, the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 at the intermediate portion of the wafer W at time T14.
ここで、制御部５は、かかる時間Ｔ１４で、低湿度ガス供給部２７３を停止させるとともに、ボイド低減ガス供給部２７２を動作させる。すなわち、制御部５は、時間Ｔ１４で、ガス吐出部２７１から吐出されるガスを低湿度ガスからボイド低減ガスに切り替える。
At this time T14, the
これにより、時間Ｔ１４から、空間Ｓ、すなわち上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲をボイド低減ガスの雰囲気にすることができる。 As a result, from time T14, the space S, that is, the surroundings of the peripheral edge W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge W2e of the lower wafer W2 can be brought into the atmosphere of the void reducing gas.
そして、制御部５は、時間Ｔ１４から所与の時間経過した時間Ｔ１５で、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御することにより、空間Ｓ内の雰囲気を回収流路２８７を介してボイド低減ガス供給部２７２に回収する。
Then, at time T15 after a given time has elapsed from time T14, the
このように、実施形態では、時間Ｔ１４から所与の時間経過した時間Ｔ１５から、回収部２８２の動作をベントモードから回収モードに切り替える。これにより、空間Ｓがボイド低減ガスで満たされた時点から、かかるボイド低減ガスを回収部２８２でボイド低減ガス供給部２７２に回収することができる。
Thus, in the embodiment, the operation of the
したがって、実施形態によれば、ボイド低減ガス以外のガスが回収されることを抑制することができる。 Therefore, according to the embodiment, it is possible to suppress the recovery of gases other than the void reducing gas.
その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域が周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに達した時間Ｔ１６で、周縁部吸引管２４０ｃから上ウェハＷ１が離間する。この時点では、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅまで接合領域が達していることから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とは全面で接合され、重合ウェハＴが形成されている。
After that, at time T16 when the bonding regions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reach the peripheral edges W1e and W2e, the upper wafer W1 is separated from the peripheral
そして、制御部５は、かかる時間Ｔ１６で、ボイド低減ガス供給部２７２を停止させる。すなわち、制御部５は、時間Ｔ１６で、ガス吐出部２７１からのガスの吐出を停止する。また、制御部５は、時間Ｔ１６で、回収部２８２を停止させる。
Then, the
次に、制御部５は、時間Ｔ１６から所与の時間経過した時間Ｔ１７で、下チャック２３１の位置をボンド位置からホーム位置に下降させる。そして、時間Ｔ１８で、下チャック２３１をホーム位置まで下降させることにより、制御部５は、下チャック２３１に吸着保持された重合ウェハＴを接合装置４１から取り出すことができる。
Next, the
ここまで説明したように、実施形態では、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとを接合する前に、かかる周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲をボイド低減ガス（たとえば、結露抑制ガス）の雰囲気にする。 As described above, in the embodiment, before the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2 are bonded together, the periphery of the peripheral edge portions W1e and W2e is filled with a void reducing gas (for example, dew condensation). suppressing gas) atmosphere.
これにより、実施形態によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。かかるエッジボイドを低減することができる理由について、以下に説明する。 Thus, according to the embodiment, edge voids generated in the superposed wafer T can be reduced. The reason why such edge voids can be reduced will be described below.
上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とを接合する際に、中心部Ｗ１ｃと中心部Ｗ２ｃとが分子間力によって接合し接合領域が形成された後、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに向けて接合領域が拡大していく際に波（いわゆるボンディングウェーブ）が発生する。 When the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded together, the central portion W1c and the central portion W2c are bonded together by an intermolecular force to form a bonding region. A wave (a so-called bonding wave) is generated when is expanding.
ここで、エッジボイドの発生要因の１つとして、かかるボンディングウェーブがウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに到達した場合に、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅにおいて急激な圧力の変動が起こることが考えられる。 Here, as one of the causes of the occurrence of edge voids, when such bonding waves reach the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W, sudden pressure fluctuations occur at the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W. .
なぜなら、かかる急激な圧力の変動により周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ近傍の雰囲気温度が急激に低下することから、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとで結露が発生し、かかる発生した結露に起因してエッジボイドが形成されるからである。 This is because the ambient temperature in the vicinity of the peripheral edge portions W1e and W2e drops sharply due to such abrupt pressure fluctuations, and dew condensation occurs between the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2. This is because edge voids are formed due to dew condensation.
そこで、実施形態では、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとを接合する前に、エッジボイドの原因となる結露が発生する領域（すなわち、空間Ｓ）に結露抑制ガスの吐出を行う。 Therefore, in the embodiment, before the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2 are bonded, a dew condensation suppressing gas is supplied to the region (i.e., the space S) where dew condensation that causes edge voids occurs. Dispense.
これにより、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ近傍（すなわち、空間Ｓ）において急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅおよび下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅにおいて、結露の発生を抑制することができる。 As a result, even when the pressure suddenly fluctuates in the vicinity of the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W (that is, the space S), it is possible to prevent the temperature of the space S from dropping rapidly. Therefore, according to the embodiment, the occurrence of dew condensation can be suppressed at the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2.
また、実施形態では、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとを接合する前に、周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲を低分子サイズガスの雰囲気にすることによっても、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。 In addition, in the embodiment, before the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2 are joined together, the surroundings of the peripheral edge portions W1e and W2e are made into an atmosphere of a low-molecular-weight gas. Edge voids generated in the wafer T can be reduced.
なぜなら、重合ウェハＴに低分子サイズガスを含有するエッジボイドが形成された場合、リーク性能の高い低分子サイズガスはこのエッジボイドから抜けることから、一旦は形成されたエッジボイドが縮小または消滅するからである。 This is because when an edge void containing a low-molecular-weight gas is formed in the superposed wafer T, the low-molecular-weight gas having a high leak performance escapes from the edge void, and thus the edge void once formed shrinks or disappears. .
このように、実施形態では、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと、下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとを接合する前に、周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲を結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（すなわち、ボイド低減ガス）の雰囲気にするとよい。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる Thus, in the embodiment, at least one of the dew condensation suppressing gas and the low-molecular-weight gas is supplied around the peripheral edge portions W1e and W2e before the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2 are bonded together. gas (that is, void-reducing gas). As a result, edge voids generated in the overlapped wafer T can be reduced.
また、実施形態では、ボイド低減ガス供給部２７２から供給されるボイド低減ガスとして、結露抑制ガスおよび低分子サイズガスであるＨｅガスを用いることが好ましい。このように、ボイド低減ガスとしてジュール・トムソン効果が非常に高いＨｅガスを用いることにより、空間Ｓにおいて急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することをさらに抑制することができる。
In addition, in the embodiment, as the void reducing gas supplied from the void reducing
さらに、ボイド低減ガスとしてリーク性能が高いＨｅガスを用いることにより、一旦は形成されたエッジボイドを効率よく縮小または消滅させることができる。したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴにでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 Furthermore, by using He gas with high leak performance as the void reducing gas, edge voids once formed can be efficiently reduced or eliminated. Therefore, according to the embodiment, the generation of edge voids in the superposed wafer T can be further suppressed.
また、実施形態では、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押圧した後に、ガス吐出部２７１からボイド低減ガスを空間Ｓに吐出するとよい。これにより、ボイド低減ガスの使用量を削減することができることから、重合ウェハＴの製造コストを低減することができる。
In the embodiment, the void reduction gas may be discharged into the space S from the
また、実施形態では、ガス吐出部２７１から空間Ｓに結露抑制ガスを吐出する前に、低湿度ガスをガス吐出部２７１から空間Ｓに吐出するとよい。このように、あらかじめ低湿度ガスを空間Ｓに吐出することにより、結露抑制ガスを吐出する前から空間Ｓを低湿度にすることができるとともに、結露抑制ガスの使用量をさらに削減することができる。
Further, in the embodiment, the low-humidity gas may be discharged into the space S from the
したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。 Therefore, according to the embodiment, both suppression of edge voids generated in the superposed wafer T and reduction of the manufacturing cost can be achieved.
なお、実施形態では、ガス吐出部２７１から空間Ｓに低分子サイズガスを吐出する前に、低湿度ガスをガス吐出部２７１から空間Ｓに吐出してもよい。これにより、重合ウェハＴに形成されたエッジボイドに、リーク性能が低い水分が多く含まれることを抑制することができる。
In the embodiment, the low-humidity gas may be discharged into the space S from the
したがって、実施形態によれば、低湿度ガスの後に吐出される低分子サイズガスによって、一旦は重合ウェハＴに形成されたエッジボイドを効果的に縮小または消滅させることができる。 Therefore, according to the embodiment, the edge voids once formed in the polymerized wafer T can be effectively reduced or eliminated by the low-molecular-weight gas discharged after the low-humidity gas.
このように、あらかじめ低湿度ガスを吐出する場合、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押圧する前から、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されるまでの間、空間Ｓに低湿度ガスを吐出するとよい。
In this way, when the low-humidity gas is discharged in advance, from before the center portion W1c of the upper wafer W1 is pressed by the
これにより、ボイド低減ガスを吐出する前から空間Ｓを十分に低湿度にすることができるとともに、その後空間Ｓがボイド低減ガスで置換されるまでの時間を十分に取ることができる。したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 As a result, the humidity in the space S can be made sufficiently low before the void reducing gas is discharged, and a sufficient amount of time can be taken until the space S is replaced with the void reducing gas thereafter. Therefore, according to the embodiment, it is possible to further suppress the occurrence of edge voids in the superposed wafer T. FIG.
なお、上記の処理を行う場合、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されたことを、中間部吸引管２４０ｂなどの監視部を用いて監視するとよい。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域の進行速度にばらつきが生じた場合でも、低湿度ガスからボイド低減ガスへの切換処理を良好に実施することができる。 When performing the above process, it is preferable to monitor that the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 at the intermediate portion of the wafer W using a monitoring unit such as the intermediate suction pipe 240b. As a result, even when there is variation in the advancing speed of the bonding region between the upper wafer W1 and the lower wafer W2, the process of switching from the low-humidity gas to the void reducing gas can be performed satisfactorily.
ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されたことを監視する監視部は、中間部吸引管２４０ｂなどの吸引管に限られない。たとえば、ＩＲ（赤外線）カメラなどを用いて上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合状態を直接観察することにより、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合されたことを監視することができる。 The monitoring unit that monitors that the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 in the intermediate portion of the wafer W is not limited to the suction pipe such as the intermediate suction pipe 240b. For example, by directly observing the state of bonding between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 using an IR (infrared) camera or the like, it is monitored that the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 at the intermediate portion of the wafer W. be able to.
また、実施形態では、制御部５が、センサ部２８５に設けられる湿度センサから出力される空間Ｓの湿度情報に基づいて、空間Ｓへの低湿度ガスの吐出量を制御するとよい。
Further, in the embodiment, the
これにより、空間Ｓが過剰に低湿度になった場合に、かかる空間Ｓへの低湿度ガスの供給を抑えることができる。したがって、実施形態によれば、低湿度ガスの使用量を削減することができる。 Thereby, when the space S becomes excessively low humidity, the supply of the low humidity gas to the space S can be suppressed. Therefore, according to the embodiment, the amount of low humidity gas used can be reduced.
また、実施形態では、回収部２８２および回収流路２８７を用いて、空間Ｓに吐出されるボイド低減ガスをボイド低減ガス供給部２７２に回収するとよい。これにより、ボイド低減ガスの使用量を削減することができる。
Further, in the embodiment, the void reducing gas discharged into the space S may be recovered to the void reducing
また、実施形態では、制御部５が、センサ部２８５に設けられる湿度センサから出力される空間Ｓの湿度情報に基づいて、空間Ｓへの低湿度ガスの吐出量を制御するとよい。
Further, in the embodiment, the
これにより、空間Ｓが過剰に低湿度になった場合に、かかる空間Ｓへの低湿度ガスの供給を抑えることができる。したがって、実施形態によれば、低湿度ガスの使用量を削減することができる。 Thereby, when the space S becomes excessively low humidity, the supply of the low humidity gas to the space S can be suppressed. Therefore, according to the embodiment, the amount of low humidity gas used can be reduced.
また、実施形態では、制御部５が、センサ部２８５に設けられる酸素センサから出力される空間Ｓの酸素濃度情報に基づいて、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量を制御するとよい。
Further, in the embodiment, the
これにより、空間Ｓがボイド低減ガスで過剰に満たされた場合に、空間Ｓの酸素濃度が過剰に低下することから、かかる空間Ｓへのボイド低減ガスの供給を抑えることができる。したがって、実施形態によれば、ボイド低減ガスの使用量をさらに削減することができる。 As a result, when the space S is excessively filled with the void reducing gas, the oxygen concentration in the space S is excessively lowered, so the supply of the void reducing gas to the space S can be suppressed. Therefore, according to embodiments, the amount of void-reducing gas used can be further reduced.
また、低湿度ガスとして窒素ガスなどの不活性ガスを用いる場合、制御部５は、センサ部２８５に設けられる酸素センサから出力される空間Ｓの酸素濃度情報に基づいて、空間Ｓへの低湿度ガスの吐出量を制御してもよい。
Further, when an inert gas such as nitrogen gas is used as the low-humidity gas, the
これにより、空間Ｓが不活性の低湿度ガスで過剰に満たされた場合に、空間Ｓの酸素濃度が過剰に低下することから、かかる空間Ｓへの低湿度ガスの供給を抑えることができる。したがって、実施形態によれば、低湿度ガスの使用量を削減することができる。 As a result, when the space S is excessively filled with an inert low-humidity gas, the oxygen concentration in the space S is excessively lowered, so the supply of the low-humidity gas to the space S can be suppressed. Therefore, according to the embodiment, the amount of low humidity gas used can be reduced.
また、実施形態では、制御部５が、センサ部２８５に設けられるヘリウムセンサから出力される空間Ｓのヘリウム濃度情報に基づいて、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量を制御してもよい。
Further, in the embodiment, the
これにより、空間Ｓがボイド低減ガスで過剰に満たされた場合に、空間Ｓのヘリウム濃度が過剰に増加することから、かかる空間Ｓへのボイド低減ガスの供給を抑えることができる。したがって、実施形態によれば、ボイド低減ガスの使用量をさらに削減することができる。 As a result, when the space S is excessively filled with the void reducing gas, the helium concentration in the space S increases excessively, so the supply of the void reducing gas to the space S can be suppressed. Therefore, according to embodiments, the amount of void-reducing gas used can be further reduced.
また、実施形態では、基板恒温部２８６を用いて、下ウェハＷ２における周縁部Ｗ２ｅの温度を所与の温度で保持するとよい。これにより、ボンディングウェーブがウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに到達し、空間Ｓにおいて急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することを抑制することができる。
Further, in the embodiment, the temperature of the peripheral portion W2e of the lower wafer W2 may be maintained at a given temperature using the substrate
したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 Therefore, according to the embodiment, the generation of edge voids in the overlapped wafer T can be further suppressed.
なお、実施形態では、基板恒温部２８６が下ウェハＷ２における周縁部の温度を所与の温度で保持する場合に限られず、基板恒温部２８６が下ウェハＷ２における周縁部Ｗ２ｅを昇温してもよい。
The embodiment is not limited to the case where the substrate
これにより、空間Ｓにおいて急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することをさらに抑制することができることから、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 As a result, even when the pressure in the space S fluctuates abruptly, it is possible to further suppress the temperature in the space S from sharply decreasing. can.
図１１は、実施形態に係るボイド低減ガス供給部２７２の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、ボイド低減ガス供給部２７２は、上流からガス供給源２７２ａと、レギュレータ２７２ｄと、ガス恒温部２７２ｅと、バルブ２７２ｂと、流量計２７２ｆと、流量調整器２７２ｃと、フィルタ２７２ｇとを有する。
FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the void reducing
そして、ガス供給源２７２ａから供給されるボイド低減ガスは、上述の各部を介して接合装置４１のガス吐出部２７１に供給される。
Then, the void reduction gas supplied from the
ここで、実施形態に係るボイド低減ガス供給部２７２は、ボイド低減ガスを一定の温度に保つガス恒温部２７２ｅを有するとよい。たとえば、図１１に示すように、ガス恒温部２７２ｅは、接合システム１の内部に設けられる延長された配管で構成される。
Here, the void reducing
このように、温度が一定に保たれる接合システム１の内部に延長された配管を設けることにより、かかる延長された配管を通流するボイド低減ガスの温度を接合システム１の内部と等しい所与の温度（たとえば、室温）に保つことができる。
Thus, by providing an extended pipe inside the
そして、実施形態では、ボイド低減ガス（特に、結露抑制ガス）の温度を一定に保つことにより、空間Ｓにおいて急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することを抑制することができる。したがって、実施形態によれば、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 Further, in the embodiment, by keeping the temperature of the void reducing gas (particularly, the dew condensation suppressing gas) constant, even if the pressure in the space S suddenly fluctuates, the temperature of the space S will drop rapidly. can be suppressed. Therefore, according to the embodiment, the generation of edge voids in the overlapped wafer T can be further suppressed.
なお、ガス恒温部２７２ｅは、接合システム１の内部に設けられる延長された配管で構成される場合に限られず、ボイド低減ガスの温度を一定に保つことができるものであればどのような構成であってもよい。
Note that the gas
また、実施形態では、ガス恒温部２７２ｅがボイド低減ガスの温度を所与の温度で保持する場合に限られず、ガス恒温部２７２ｅがボイド低減ガスを昇温してもよい。
Further, in the embodiment, the gas
これにより、空間Ｓにおいて急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することをさらに抑制することができることから、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。 As a result, even when the pressure in the space S fluctuates abruptly, it is possible to further suppress the temperature in the space S from sharply decreasing. can.
＜各種変形例＞
つづいて、図１２～図１７を参照しながら、実施形態の各種変形例について説明する。図１２は、実施形態の変形例１に係るボイド低減機構２７０の構成を示す拡大側面図である。<various modifications>
Next, various modifications of the embodiment will be described with reference to FIGS. 12 to 17. FIG. FIG. 12 is an enlarged side view showing the configuration of a
図１２に示すように、変形例１に係るガス吐出部２７１は、吐出ノズル２８１と、支持部２９１とで構成される。
As shown in FIG. 12 , a
そして、変形例１でも、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間が予め設定された距離（たとえば、８０～１００μｍ）に近づけられた場合に、空間Ｓが形成される。
Also in Modified Example 1, when the distance between the upper wafer W1 held by the
かかる空間Ｓは、図１２に示すように、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に形成される。また、空間Ｓは、上チャック２３０と、下チャック２３１と、吐出ノズル２８１と、支持部２９１で区切られる領域である。
Such a space S is formed around the peripheral edge W1e of the upper wafer W1 and around the peripheral edge W2e of the lower wafer W2, as shown in FIG. Also, the space S is a region partitioned by the
図１２に示すように、変形例１の接合装置４１に形成される空間Ｓは開空間であり、吐出ノズル２８１と下チャック２３１との間に隙間Ａ１が形成され、支持部２９１と上チャック２３０との間に隙間Ａ２が形成される。
As shown in FIG. 12, the space S formed in the
しかしながら、変形例１の空間Ｓは、上部に吐出ノズル２８１および支持部２９１で構成される凹部２９２を有する。かかる凹部２９２は、下に向いた凹形状であることから、空間Ｓに吐出された空気よりも軽いボイド低減ガスを、空間Ｓに十分に保持することができる。
However, the space S of
これにより、上述の実施形態と同様に、変形例１でも、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅと下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅとの間に形成されるエッジボイドの発生を抑制することができる。
As a result, similarly to the above-described embodiment, even in
また、変形例１では、図１２に示すように、吐出ノズル２８１の吐出口２８１ａを上ウェハＷ１における周縁部Ｗ１ｅの非接合面Ｗ１ｎに向けるとよい。これにより、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに到達したボンディングウェーブがウェハＷの外部に放出される際に、吐出ノズル２８１から吐出されるボイド低減ガスが阻害要因となることを抑制することができる。
Further, in
また、変形例１では、支持部２９１と上チャック２３０との間に隙間Ａ２を形成するとよい。これにより、空間Ｓに吐出されたボイド低減ガスをかかる隙間Ａ２から外部に放出することができる。
Further, in
すなわち、変形例１では、次の接合処理が始まるまでに、空間Ｓのボイド低減ガスの濃度をリセットすることができる。したがって、変形例１によれば、ウェハＷの接合処理を安定して実施することができる。
That is, in
図１３は、実施形態の変形例２に係るボイド低減機構２７０の構成を示す拡大側面図であり、図１４は、図１３におけるＡ－Ａ線の矢視断面図である。
13 is an enlarged side view showing the configuration of a
図１３および図１４に示すように、変形例２では、下チャック２３１における空間Ｓの下方に孔部２３１ｄを形成し、かかる孔部２３１ｄにボイド低減ガス供給部２７２を接続する。また、変形例２では、上チャック２３０における空間Ｓの上方に孔部２３０ｄを形成し、かかる孔部２３０ｄに回収流路２８７を接続する。
As shown in FIGS. 13 and 14, in
そして、変形例２では、ボイド低減ガス供給部２７２から空間Ｓにボイド低減ガスを供給し、空間Ｓからボイド低減ガスを回収流路２８７で回収する。これにより、空気より軽いボイド低減ガスを効率よく空間Ｓに供給することができるとともに、空気より軽いボイド低減ガスを効率よく空間Ｓから回収することができる。
Then, in
なお、ボイド低減ガスが空気よりも重い場合には、孔部２３０ｄにボイド低減ガス供給部２７２を接続し、孔部２３１ｄに回収流路２８７を接続するとよい。
If the void reducing gas is heavier than air, the void reducing
図１５は、実施形態の変形例３に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。なお、図１５には、図９に示したステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのタイミングチャートを示している。
FIG. 15 is a timing chart showing the operation of each part in the joining process according to
最初に、制御部５は、時間Ｔ２１から、下チャック２３１をホーム位置からボンド位置に上昇させて、下ウェハＷ２を上ウェハＷ１に近づける。また、制御部５は、時間Ｔ２１から吐出ノズル２８１および低湿度ガス供給部２７３を動作させて、ガス吐出部２７１の吐出ノズル２８１から低湿度ガスを吐出させる。
First, from time T21, the
さらに、制御部５は、時間Ｔ２１から、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御することにより、大気雰囲気や吐出ノズル２８１から吐出される低湿度ガスを下ウェハＷ２の近傍から外部に排出（ベント）する。
Further, from time T21, the
そして、制御部５は、時間Ｔ２２で下チャック２３１をボンド位置まで上昇させ、下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊと上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊとの間の間隔が予め設定された距離になるように下ウェハＷ２をセットする。
Then, at time T22, the
すると、図８に示したように、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に空間Ｓが形成される。 Then, as shown in FIG. 8, a space S is formed around the peripheral edge portion W1e of the upper wafer W1 and around the peripheral edge portion W2e of the lower wafer W2.
かかる空間Ｓが形成された時間Ｔ２２においても、図１５に示すように、ガス吐出部２７１は低湿度ガスを空間Ｓに吐出し続けるとともに、回収部２８２は空間Ｓ内の雰囲気を外部に排出し続ける。
Even at the time T22 when the space S is formed, as shown in FIG. 15, the
これにより、接合装置４１は、空間Ｓ、すなわち上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲を低湿度状態で維持することができる。
Thereby, the
次に、制御部５は、時間Ｔ２３でストライカー２５０の押圧ピン２５３を下降させる。これにより、ストライカー２５０は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げて、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとを所与の力で押圧する。
Next, the
これにより、押圧された上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃと下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃとの間で接合が開始する。具体的には、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（図９参照）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が生じ、当該接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が接合される。 As a result, bonding is started between the pressed central portion W1c of the upper wafer W1 and the central portion W2c of the lower wafer W2. Specifically, since the bonding surface W1j of the upper wafer W1 and the bonding surface W2j of the lower wafer W2 have been reformed in steps S101 and S106 (see FIG. 9), respectively, a fandel is first formed between the bonding surfaces W1j and W2j. A Waals force is generated, and the joint surfaces W1j and W2j are joined together.
さらに、上ウェハＷ１の接合面Ｗ１ｊと下ウェハＷ２の接合面Ｗ２ｊはそれぞれステップＳ１０２、Ｓ１０７（図９参照）において親水化されているため、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のＯＨ基が水素結合し、接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ同士が強固に接合される。 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 in steps S102 and S107 (see FIG. 9), the OH groups between the bonding surfaces W1j and W2j form hydrogen bonds, The joint surfaces W1j and W2j are firmly joined together.
その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域は、上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃおよび下ウェハＷ２の中心部Ｗ２ｃから外周部へ拡大していく。すなわち、上述した接合面Ｗ１ｊ、Ｗ２ｊ間のファンデルワールス力と水素結合による接合が中心部Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃから外周部に向けて順次拡がる。 After that, the bonding region between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 expands from the central portion W1c of the upper wafer W1 and the central portion W2c of the lower wafer W2 to the outer peripheral portion. That is, the bonding between the bonding surfaces W1j and W2j due to the Van der Waals force and hydrogen bonding described above spreads sequentially from the central portions W1c and W2c toward the outer peripheral portion.
最初に、時間Ｔ２３で、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部Ｗ１ｃを押し下げることにより、中央部吸引管２４０ａから上ウェハＷ１が離間する。すなわち、時間Ｔ２３で、ウェハＷの中央部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合される。
First, at time T23, the
次に、時間Ｔ２４で、中間部吸引管２４０ｂから上ウェハＷ１が離間する。すなわち、時間Ｔ２４で、ウェハＷの中間部において上ウェハＷ１が下ウェハＷ２に接合される。 Next, at time T24, the upper wafer W1 is separated from the intermediate suction tube 240b. That is, the upper wafer W1 is bonded to the lower wafer W2 at the intermediate portion of the wafer W at time T24.
ここで、制御部５は、かかる時間Ｔ２４で、低湿度ガス供給部２７３を停止させるとともに、ボイド低減ガス供給部２７２を動作させる。すなわち、制御部５は、時間Ｔ２４で、ガス吐出部２７１から吐出されるガスを低湿度ガスからボイド低減ガスに切り替える。
At this time T24, the
ここで、変形例３では、制御部５が、ガス吐出部２７１から吐出されるボイド低減ガスの流量を高い流量（Ｈｉｇｈ）に制御する。これにより、変形例３では、時間Ｔ２４から、空間Ｓ、すなわち上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲を素早くボイド低減ガスの雰囲気にすることができる。
Here, in
そして、制御部５は、時間Ｔ２４から所与の時間経過した時間Ｔ２５で、ガス吐出部２７１から吐出されるボイド低減ガスの流量を高い流量（Ｈｉｇｈ）から低い流量（Ｌｏｗ）（たとえば、高い流量の１／３程度の流量）に減少させる。
Then, at time T25 after a given time has elapsed from time T24, the
これにより、素早くボイド低減ガスの雰囲気となった周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲をボイド低減ガスの雰囲気で維持することができるとともに、ボイド低減ガスの使用量を低減することができる。 As a result, the surroundings of the peripheral portions W1e and W2e, which quickly become the atmosphere of the void-reducing gas, can be maintained in the atmosphere of the void-reducing gas, and the usage amount of the void-reducing gas can be reduced.
その後、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域が周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに達し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが全面で接合された時間Ｔ２６で、制御部５は、ボイド低減ガス供給部２７２を停止させる。すなわち、制御部５は、時間Ｔ２６で、ガス吐出部２７１からのガスの吐出を停止する。
Thereafter, at time T26 when the bonding regions of the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reach the peripheral edge portions W1e and W2e, and the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded over the entire surface, the
そして、この時点では、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅまで接合領域が達していることから、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とは全面で接合され、重合ウェハＴが形成されている。 At this point, since the bonding regions have reached the peripheral edges W1e and W2e of the wafer W, the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded over the entire surface to form a superimposed wafer T. FIG.
なお、変形例３において、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域が周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに達したことは、接合装置４１に別途設けられるボンディングウェーブの到達位置を直接検出するＩＲカメラ（図示せず）などによって検知する。
In
そして、制御部５は、時間Ｔ２６で、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御することにより、空間Ｓ内の雰囲気を回収流路２８７を介してボイド低減ガス供給部２７２に回収する。
Then, at time T<b>26 , the
このように、実施形態では、ガス吐出部２７１からのガスの吐出を停止した時間Ｔ２６から、回収部２８２の動作をベントモードから回収モードに切り替える。これにより、ボイド低減ガスの吐出量を低い流量（Ｌｏｗ）にすることに起因して、ボイド低減ガス以外のガスが空間Ｓから回収されることを抑制することができる。
As described above, in the embodiment, the operation of the
次に、制御部５は、時間Ｔ２６から所与の時間経過した時間Ｔ２７で、周縁部吸引管２４０ｃを停止させるとともに、回収部２８２を停止させる。
Next, at time T27 after a given time has elapsed from time T26, the
次に、制御部５は、時間Ｔ２７から所与の時間経過した時間Ｔ２８で、下チャック２３１の位置をボンド位置からホーム位置に下降させる。そして、時間Ｔ２９で、下チャック２３１をホーム位置まで下降させることにより、制御部５は、下チャック２３１に吸着保持された重合ウェハＴを接合装置４１から取り出すことができる。
Next, the
ここまで説明したように、変形例３において、制御部５は、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量を可変にしている。これにより、エッジボイドの発生を抑制することができるとともに、ボイド低減ガスの使用量をさらに削減することができる。したがって、変形例３によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。
As described above, in
なお、図１５の例では、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量を徐々に減らすように制御しているが、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量は徐々に減らす場合に限られない。図１６は、実施形態の変形例４に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。 In the example of FIG. 15, control is performed such that the discharge amount of the void reduction gas into the space S is gradually reduced, but the discharge amount of the void reduction gas into the space S is not limited to gradual reduction. FIG. 16 is a timing chart showing the operation of each part in the joining process according to Modification 4 of the embodiment.
図１６に示すように、変形例４では、時間Ｔ３４において、制御部５が、ガス吐出部２７１から吐出されるボイド低減ガスの流量を低い流量（Ｌｏｗ）に制御する。そして、制御部５は、時間Ｔ３４から所与の時間経過した時間Ｔ３５で、ガス吐出部２７１から吐出されるボイド低減ガスの流量を低い流量（Ｌｏｗ）から高い流量（Ｈｉｇｈ）に増加させる。
As shown in FIG. 16, in Modification 4, at time T34, the
これにより、変形例４では、周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲において高い濃度のボイド低減ガスがもっとも必要となる、接合領域が周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに達するタイミング（時間Ｔ３６の直前）において、高い流量のボイド低減ガスを空間Ｓに供給することができる。 As a result, in Modification 4, at the timing (immediately before time T36) when the bonding region reaches the peripheral portions W1e and W2e, when the void reducing gas of high concentration is most required around the peripheral portions W1e and W2e, a high flow rate is applied. A void-reducing gas can be supplied to the space S.
また、変形例４では、時間Ｔ３６に先だって、ガス吐出部２７１からあらかじめボイド低減ガスを低い流量で空間Ｓに吐出しておくことにより、ガス吐出部２７１の立ち上がりが遅れて良好にボイド低減ガスが吐出されない現象の発生を抑制することができる。
Further, in the fourth modification, by discharging the void reduction gas at a low flow rate from the
なお、図１６に示した変形例４において、時間Ｔ３１～時間Ｔ３４および時間Ｔ３６～時間Ｔ３９の処理は、上述の変形例３における時間Ｔ２１～時間Ｔ２４および時間Ｔ２６～時間Ｔ２９の処理と同様であることから、詳細な説明は省略する。
In modification 4 shown in FIG. 16, the processing from time T31 to time T34 and from time T36 to time T39 is the same as the processing from time T21 to time T24 and time T26 to time T29 in
また、図１５の例および図１６の例では、空間Ｓへのボイド低減ガスの吐出量を２段階（Ｈｉｇｈ、Ｌｏｗ）に制御する例について示しているが、制御されるボイド低減ガスの吐出量は２段階に限られず、３段階以上に制御されてもよい。 In the example of FIG. 15 and the example of FIG. 16, an example in which the discharge amount of the void reduction gas into the space S is controlled in two stages (High and Low) is shown. is not limited to two stages, and may be controlled in three or more stages.
図１７は、実施形態の変形例５に係る接合処理における各部の動作を示すタイミングチャートである。図１７に示すように、制御部５は、時間Ｔ４４で、低湿度ガス供給部２７３を停止させるとともに、ボイド低減ガス供給部２７２を動作させる。すなわち、制御部５は、時間Ｔ４４で、ガス吐出部２７１から吐出されるガスを低湿度ガスからボイド低減ガスに切り替える。
FIG. 17 is a timing chart showing the operation of each part in the joining process according to
そして、変形例５では、時間Ｔ４４から、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域が周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅに達し、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２とが全面で接合された時間Ｔ４５までの間、ガス吐出部２７１から間欠的にボイド低減ガスを空間Ｓに吐出する。
Then, in the fifth modification, the bonding region between the upper wafer W1 and the lower wafer W2 reaches the peripheral edge portions W1e and W2e from the time T44 to the time T45 when the upper wafer W1 and the lower wafer W2 are bonded over the entire surface. , the void reducing gas is intermittently discharged into the space S from the
これによっても、エッジボイドの発生を抑制することができるとともに、ボイド低減ガスの使用量をさらに削減することができる。したがって、変形例５によれば、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。
This also makes it possible to suppress the occurrence of edge voids and further reduce the amount of void-reducing gas used. Therefore, according to
なお、図１７に示した変形例５において、時間Ｔ４１～時間Ｔ４４および時間Ｔ４５～時間Ｔ４８の処理は、上述の変形例３における時間Ｔ２１～時間Ｔ２４および時間Ｔ２６～時間Ｔ２９の処理と同様であることから、詳細な説明は省略する。
In
実施形態に係る接合装置４１は、第１保持部（上チャック２３０）と、第２保持部（下チャック２３１）と、ガス吐出部２７１と、ストライカー２５０と、制御部５とを備える。第１保持部（上チャック２３０）は、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する。第２保持部（下チャック２３１）は、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する。ガス吐出部２７１は、ガスを吐出する。ストライカー２５０は、第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃを上方から押圧して第２基板（下ウェハＷ２）に接触させる。制御部５は、各部を制御する。接合装置４１では、第１保持部に保持された第１基板と第２保持部に保持された第２基板との間が予め設定された距離に近づけられた場合に、第１基板の周縁部Ｗ１ｅおよび第２基板の周縁部Ｗ２ｅの周囲に空間Ｓが形成される。また、ガス吐出部２７１は、結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を空間Ｓに吐出する。これにより、接合された重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。
A
また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、ストライカー２５０で第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃを押圧した後に、ガス吐出部２７１から結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を空間Ｓに吐出する。これにより、ボイド低減ガスの使用量を削減することができることから、重合ウェハＴの製造コストを低減することができる。
Further, in the
また、実施形態に係る接合装置４１において、ガス吐出部２７１は、空間Ｓに低湿度ガスを吐出する。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。
Further, in the
また、実施形態に係る接合装置４１は、空間Ｓの湿度を測定する湿度センサを備える。そして、制御部５は、湿度センサから出力される空間Ｓの湿度情報に基づいて、空間Ｓへの低湿度ガスの吐出量を制御する。これにより、低湿度ガスの使用量を削減することができる。
Also, the
また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、ストライカー２５０で第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃを押圧する前から、ガス吐出部２７１が結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を空間Ｓに吐出するまでの間、ガス吐出部２７１から低湿度ガスを空間Ｓに吐出する。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。
In addition, in the
また、実施形態に係る接合装置４１は、第１基板（上ウェハＷ１）の中心部Ｗ１ｃと周縁部Ｗ１ｅとの間の中間部における第１基板（上ウェハＷ１）と第２基板（下ウェハＷ２）との接触状態を監視する監視部（中間部吸引管２４０ｂ）を備える。そして、制御部５は、監視部（中間部吸引管２４０ｂ）から出力される情報に基づいて、空間Ｓに吐出されるガスを低湿度ガスから結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）に切り替える。これにより、上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との接合領域の進行速度にばらつきが生じた場合でも、低湿度ガスからボイド低減ガスへの切換処理を良好に実施することができる。
In addition, the
また、実施形態に係る接合装置４１は、空間Ｓに吐出された結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を空間Ｓから回収する回収部２８２を備える。これにより、ボイド低減ガスの使用量を削減することができる。
In addition, the
また、実施形態に係る接合装置４１は、空間Ｓの酸素濃度を測定する酸素センサを備える。そして、制御部５は、酸素センサから出力される空間Ｓの酸素濃度情報に基づいて、回収部２８２による結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）の回収動作を制御する。これにより、ボイド低減ガスの使用量をさらに削減することができる。
Moreover, the
また、実施形態に係る接合装置４１は、第２基板（下ウェハＷ２）の周縁部Ｗ２ｅを一定の温度に保つ基板恒温部２８６を備える。これにより、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。
The
また、実施形態に係る接合装置４１は、結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を一定の温度に保つガス恒温部２７２ｅを備える。これにより、重合ウェハＴでのエッジボイドの発生をさらに抑制することができる。
The
また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、空間Ｓへの結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）の吐出量を可変にする。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。
Further, in the
また、実施形態に係る接合装置４１において、制御部５は、空間Ｓへの結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）の吐出量を徐々に減らす。これにより、素早くボイド低減ガスの雰囲気となった周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅの周囲をボイド低減ガスの雰囲気で維持することができるとともに、ボイド低減ガスの使用量を低減することができる。
In addition, in the
また、実施形態に係る接合装置４１において、結露抑制ガスは、Ｈｅガス、ＡｒガスおよびＮｅガスのうち少なくとも１種のガスを含む。これにより、ウェハＷの周縁部Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ近傍において急激な圧力の変動が起こった場合でも、空間Ｓの温度が急激に低下することを抑制することができる。
Moreover, in the
また、実施形態に係る接合装置４１において、低分子サイズガスは、Ｈｅガス、Ｈ２ガスおよびＮｅガスのうち少なくとも１種のガスを含む。これにより、一旦は重合ウェハＴにエッジボイドが形成された場合でも、かかるエッジボイドを縮小または消滅させることができる。Moreover, in the
＜接合処理の詳細＞
つづいて、図１８および図１９を参照しながら、実施形態および変形例３に係る接合装置４１が実行する接合処理の詳細について説明する。図１８は、実施形態に係る接合装置４１が実行する接合処理の処理手順を示すフローチャートである。<Details of joining process>
Next, the details of the joining process performed by the joining
なお、図１８には、図９に示したステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのフローチャートを示している。 Note that FIG. 18 shows a flowchart from the time when step S110 (horizontal position adjustment of the upper wafer W1 and the lower wafer W2) shown in FIG. 9 is completed.
最初に、制御部５は、ガス吐出部２７１および低湿度ガス供給部２７３を制御して、ガス吐出部２７１の吐出ノズル２８１から低湿度ガスを吐出する（ステップＳ２０１）。そして、制御部５は、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御して、大気雰囲気および吐出ノズル２８１から吐出される低湿度ガスを外部に排出する（ステップＳ２０２）。
First, the
次に、制御部５は、上チャック２３０および下チャック２３１を制御して、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間を予め設定された距離に近づける。
Next, the
これにより、制御部５は、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に空間Ｓを形成する（ステップＳ２０３）。
Thereby, the
次に、制御部５は、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部を押圧する（ステップＳ２０４）。そして、制御部５は、ウェハＷの中間部が接合されたか否かを判定する（ステップＳ２０５）。
Next, the
ここで、ウェハＷの中間部が接合されていない場合（ステップＳ２０５，Ｎｏ）、かかるステップＳ２０５の処理を繰り返す。一方で、ウェハＷの中間部が接合された場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）、制御部５は、ガス吐出部２７１からの低湿度ガスの吐出を停止するとともに、ガス吐出部２７１からボイド低減ガスを吐出する（ステップＳ２０６）。
Here, if the intermediate portion of the wafer W is not bonded (step S205, No), the process of step S205 is repeated. On the other hand, when the intermediate portion of the wafer W is bonded (step S205, Yes), the
次に、制御部５は、ガス吐出部２７１から結露抑制ボイド低減ガスの吐出を開始してから所与の時間経過した後に、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御して、空間Ｓからボイド低減ガスを回収する（ステップＳ２０７）。
Next, the
次に、制御部５は、ウェハＷの周縁部が接合されたか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ここで、ウェハＷの周縁部が接合されていない場合（ステップＳ２０８，Ｎｏ）、かかるステップＳ２０８の処理を繰り返す。
Next, the
一方で、ウェハＷの周縁部が接合された場合（ステップＳ２０８，Ｙｅｓ）、制御部５は、ガス吐出部２７１からのボイド低減ガスの吐出を停止するとともに、回収部２８２からのボイド低減ガスの回収を停止して（ステップＳ２０９）、一連の処理を終了する。
On the other hand, when the peripheral portion of the wafer W is bonded (step S208, Yes), the
図１９は、実施形態の変形例３に係る接合装置４１が実行する接合処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１９には、図９に示したステップＳ１１０（上ウェハＷ１と下ウェハＷ２との水平方向の位置調整）が終了した時点からのフローチャートを示している。
FIG. 19 is a flow chart showing the procedure of the joining process executed by the joining
最初に、制御部５は、ガス吐出部２７１および低湿度ガス供給部２７３を制御して、ガス吐出部２７１の吐出ノズル２８１から低湿度ガスを吐出する（ステップＳ３０１）。そして、制御部５は、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御して、大気雰囲気および吐出ノズル２８１から吐出される低湿度ガスを外部に排出する（ステップＳ３０２）。
First, the
次に、制御部５は、上チャック２３０および下チャック２３１を制御して、上チャック２３０に保持された上ウェハＷ１と、下チャック２３１に保持された下ウェハＷ２との間を予め設定された距離に近づける。
Next, the
これにより、制御部５は、上ウェハＷ１の周縁部Ｗ１ｅの周囲、および下ウェハＷ２の周縁部Ｗ２ｅの周囲に空間Ｓを形成する（ステップＳ３０３）。
Thereby, the
次に、制御部５は、ストライカー２５０で上ウェハＷ１の中心部を押圧する（ステップＳ３０４）。そして、制御部５は、ウェハＷの中間部が接合されたか否かを判定する（ステップＳ３０５）。
Next, the
ここで、ウェハＷの中間部が接合されていない場合（ステップＳ３０５，Ｎｏ）、かかるステップＳ３０５の処理を繰り返す。一方で、ウェハＷの中間部が接合された場合（ステップＳ３０５，Ｙｅｓ）、制御部５は、ガス吐出部２７１からの低湿度ガスの吐出を停止するとともに、吐出量を可変にしながらボイド低減ガスをガス吐出部２７１から吐出する（ステップＳ３０６）。
Here, if the intermediate portion of the wafer W is not bonded (step S305, No), the process of step S305 is repeated. On the other hand, when the intermediate portion of the wafer W is bonded (step S305, Yes), the
次に、制御部５は、ボンディングウェーブの到達位置を直接検出することにより、ウェハＷの周縁部が接合されたか否かを判定する（ステップＳ３０７）。ここで、ウェハＷの周縁部が接合されていない場合（ステップＳ３０７，Ｎｏ）、かかるステップＳ３０７の処理を繰り返す。
Next, the
一方で、ウェハＷの周縁部が接合された場合（ステップＳ３０７，Ｙｅｓ）、制御部５は、ガス吐出部２７１からのボイド低減ガスの吐出を停止する（ステップＳ３０８）。そして、制御部５は、回収部２８２およびバルブ２８８、２９０を制御して、空間Ｓからボイド低減ガスを回収する（ステップＳ３０９）。
On the other hand, when the peripheral portion of the wafer W is bonded (step S307, Yes), the
次に、制御部５は、空間Ｓからのボイド低減ガスの回収を開始してから所与の時間経過した後に、空間Ｓからのボイド低減ガスの回収を停止して（ステップＳ３１０）、一連の処理を終了する。
Next, the
実施形態に係る接合方法は、第１保持工程（ステップＳ１０５）と、第２保持工程（ステップＳ１０９）と、空間形成工程（ステップＳ２０３、Ｓ３０３）と、ボイド低減ガス吐出工程（ステップＳ２０６、Ｓ３０６）とを含む。第１保持工程（ステップＳ１０５）は、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する第１保持部（上チャック２３０）を用い、第１基板（上ウェハＷ１）を上方から吸着保持する。第２保持工程（ステップＳ１０９）は、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する第２保持部（下チャック２３１）を用い、第２基板（下ウェハＷ２）を下方から吸着保持する。空間形成工程（ステップＳ２０３、Ｓ３０３）は、第１保持部に保持された第１基板と第２保持部に保持された第２基板との間を予め設定された距離に近づけて、第１基板の周縁部および第２基板の周縁部の周囲に空間Ｓを形成する。ボイド低減ガス吐出工程（ステップＳ２０６、Ｓ３０６）は、結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）を空間Ｓに吐出する。これにより、接合された重合ウェハＴに発生するエッジボイドを低減することができる。 The bonding method according to the embodiment includes a first holding step (step S105), a second holding step (step S109), a space forming step (steps S203, S303), and a void reducing gas discharging step (steps S206, S306). including. The first holding step (step S105) sucks and holds the first substrate (upper wafer W1) from above using the first holding unit (upper chuck 230) that sucks and holds the first substrate (upper wafer W1) from above. . In the second holding step (step S109), the second substrate (lower wafer W2) is sucked and held from below using the second holding unit (lower chuck 231) that sucks and holds the second substrate (lower wafer W2) from below. . In the space forming step (steps S203 and S303), the distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion is brought closer to a preset distance, and the first substrate and a space S around the peripheral edge of the second substrate. In the void reducing gas discharging step (steps S206 and S306), at least one gas (void reducing gas) selected from a dew condensation suppressing gas for suppressing dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size is discharged into the space S. As a result, edge voids generated in the joined superposed wafers T can be reduced.
また、実施形態に係る接合方法において、ボイド低減ガス吐出工程（ステップＳ３０６）は、空間Ｓへの結露抑制ガスおよび低分子サイズガスの少なくとも一方のガス（ボイド低減ガス）の吐出量を可変にする。これにより、重合ウェハＴに発生するエッジボイドの抑制と製造コストの低減とを両立させることができる。 Further, in the bonding method according to the embodiment, the void reducing gas discharge step (step S306) makes the discharge amount of at least one of the dew condensation suppressing gas and the low molecular size gas (void reducing gas) to the space S variable. . As a result, both the suppression of edge voids generated in the superposed wafer T and the reduction of the manufacturing cost can be achieved.
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上述の実施形態では、ボイド低減ガスとして、ジュール・トムソン効果およびリーク性能の高いＨｅガスを用いた例について示したが、ジュール・トムソン効果またはリーク性能の高いガスであればＨｅガス以外のガスを用いてもよい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure. For example, in the above-described embodiment, an example of using He gas with high Joule-Thomson effect and high leak performance as the void reduction gas was shown, but gas other than He gas with high Joule-Thomson effect or high leak performance is used. Gas may be used.
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in many different forms. Also, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.
１ 接合システム
５ 制御部
４１ 接合装置
２３０ 上チャック（第１保持部の一例）
２３１ 下チャック（第２保持部の一例）
２４０ｂ 中間部吸引管（監視部の一例）
２５０ ストライカー
２７０ ボイド低減機構
２７１ ガス吐出部
２７２ ボイド低減ガス供給部
２７２ｅ ガス恒温部
２７３ 低湿度ガス供給部
２８２ 回収部
２８５ センサ部
２８６ 基板恒温部
Ｓ 空間
Ｗ１ 上ウェハ（第１基板の一例）
Ｗ２ 下ウェハ（第２基板の一例）
Ｗ１ｃ、Ｗ２ｃ 中心部
Ｗ１ｅ、Ｗ２ｅ 周縁部1 joining
231 lower chuck (an example of the second holding part)
240b Intermediate suction tube (an example of a monitoring unit)
250
W2 lower wafer (an example of the second substrate)
W1c, W2c Center W1e, W2e Periphery
Claims (14)
第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
ガスを吐出するガス吐出部と、
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、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板との間が予め設定された距離に近づけられた場合に、前記第１基板の周縁部および前記第２基板の周縁部の周囲に空間が形成され、
前記ガス吐出部は、結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガスと、低湿度ガスとを前記空間に吐出し、
前記空間の湿度を測定する湿度センサ、をさらに備え、
前記制御部は、前記湿度センサから出力される前記空間の湿度情報に基づいて、前記空間への前記低湿度ガスの吐出量を制御する
接合装置。 a first holding part that sucks and holds the first substrate from above;
a second holding part that sucks and holds the second substrate from below;
a gas discharge unit for discharging gas;
a striker that presses the central portion of the first substrate from above to contact the second substrate;
a control unit that controls each unit;
with
When the distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion is brought close to a preset distance, the peripheral edge portion of the first substrate and a space is formed around the periphery of the second substrate,
The gas discharge unit discharges at least one of a dew condensation suppression gas that suppresses dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size and a low humidity gas into the space ,
further comprising a humidity sensor that measures the humidity of the space;
The control unit controls a discharge amount of the low-humidity gas into the space based on humidity information of the space output from the humidity sensor.
Welding equipment.
請求項１に記載の接合装置。 2. The control unit discharges at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas into the space from the gas discharge unit after pressing the central portion of the first substrate with the striker. The splicing device as described.
請求項１に記載の接合装置。 During a period from before the striker presses the central portion of the first substrate until the gas discharger discharges at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas into the space. 2. The bonding apparatus according to claim 1 , wherein the low-humidity gas is discharged into the space from the gas discharge unit.
前記制御部は、前記監視部から出力される情報に基づいて、前記空間に吐出されるガスを前記低湿度ガスから前記結露抑制ガスおよび前記低分子サイズガスの少なくとも一方のガスに切り替える
請求項３に記載の接合装置。 a monitoring unit that monitors a contact state between the first substrate and the second substrate in an intermediate portion between the central portion and the peripheral portion of the first substrate;
4. The control unit switches the gas discharged into the space from the low humidity gas to at least one of the dew condensation suppression gas and the low molecular size gas based on information output from the monitoring unit. The joining device according to .
第２基板を下方から吸着保持する第２保持部と、
ガスを吐出するガス吐出部と、
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、
各部を制御する制御部と、
を備え、
前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板との間が予め設定された距離に近づけられた場合に、前記第１基板の周縁部および前記第２基板の周縁部の周囲に空間が形成され、
前記ガス吐出部は、結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間に吐出し、
前記空間に吐出された前記結露抑制ガスおよび前記低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間から回収する回収部と、前記空間の酸素濃度を測定する酸素センサと、をさらに備え、
前記制御部は、前記酸素センサから出力される前記空間の酸素濃度情報に基づいて、前記回収部による前記結露抑制ガスおよび前記低分子サイズガスの少なくとも一方のガスの回収動作を制御する
接合装置。 a first holding part that sucks and holds the first substrate from above;
a second holding part that sucks and holds the second substrate from below;
a gas discharge unit for discharging gas;
a striker that presses the central portion of the first substrate from above to contact the second substrate;
a control unit that controls each unit;
with
When the distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion is brought close to a preset distance, the peripheral edge portion of the first substrate and a space is formed around the periphery of the second substrate,
The gas discharge unit discharges at least one of a dew condensation suppressing gas that suppresses dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size into the space,
further comprising: a collection unit that collects from the space at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas discharged into the space; and an oxygen sensor that measures the oxygen concentration in the space ,
The control unit controls an operation of collecting at least one of the dew condensation suppressing gas and the low-molecular-weight gas by the collecting unit based on the oxygen concentration information of the space output from the oxygen sensor.
Welding equipment.
請求項１～５のいずれか一つに記載の接合装置。 The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 5 , further comprising a substrate constant temperature section that keeps the peripheral portion of the second substrate at a constant temperature.
請求項１～６のいずれか一つに記載の接合装置。 The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a gas constant temperature unit that keeps at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas at a constant temperature.
請求項１～７のいずれか一つに記載の接合装置。 The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the control unit makes variable the discharge amount of at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas into the space.
請求項８に記載の接合装置。 9. The bonding apparatus according to claim 8 , wherein the controller gradually reduces the discharge amount of at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas to the space.
請求項１～９のいずれか一つに記載の接合装置。 The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the dew condensation suppression gas includes at least one gas selected from He gas, Ar gas and Ne gas.
請求項１～１０のいずれか一つに記載の接合装置。 The bonding apparatus according to any one of claims 1 to 10 , wherein the low molecular size gas includes at least one gas selected from He gas, H2 gas and Ne gas.
第２基板を下方から吸着保持する第２保持部を用い、前記第２基板を下方から吸着保持する第２保持工程と、
前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板との間を予め設定された距離に近づけて、前記第１基板の周縁部および前記第２基板の周縁部の周囲に空間を形成する空間形成工程と、
低湿度ガスを前記空間に吐出する低湿度ガス吐出工程と、
結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間に吐出するボイド低減ガス吐出工程と、
を含み、
前記低湿度ガス吐出工程は、前記空間の湿度を測定する湿度センサから出力される前記空間の湿度情報に基づいて、前記空間への前記低湿度ガスの吐出量を制御する
接合方法。 a first holding step of sucking and holding the first substrate from above using a first holding portion that sucks and holds the first substrate from above;
a second holding step of sucking and holding the second substrate from below using a second holding portion that sucks and holds the second substrate from below;
The distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion is brought close to a preset distance, and the peripheral edge portion of the first substrate and the second substrate are separated from each other. a space forming step of forming a space around the periphery of the two substrates;
A low-humidity gas discharge step of discharging low-humidity gas into the space;
a void-reducing gas discharging step of discharging at least one of a dew condensation suppressing gas for suppressing dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size into the space;
including
The low-humidity gas discharge step controls the discharge amount of the low-humidity gas into the space based on the humidity information of the space output from a humidity sensor that measures the humidity of the space.
Joining method.
第２基板を下方から吸着保持する第２保持部を用い、前記第２基板を下方から吸着保持する第２保持工程と、a second holding step of sucking and holding the second substrate from below using a second holding portion that sucks and holds the second substrate from below;
前記第１保持部に保持された前記第１基板と前記第２保持部に保持された前記第２基板との間を予め設定された距離に近づけて、前記第１基板の周縁部および前記第２基板の周縁部の周囲に空間を形成する空間形成工程と、The distance between the first substrate held by the first holding portion and the second substrate held by the second holding portion is brought close to a preset distance, and the peripheral edge portion of the first substrate and the second substrate are separated from each other. a space forming step of forming a space around the periphery of the two substrates;
結露を抑制する結露抑制ガスおよび分子サイズの小さい低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間に吐出するボイド低減ガス吐出工程と、a void-reducing gas discharging step of discharging at least one of a dew condensation suppressing gas for suppressing dew condensation and a low molecular size gas having a small molecular size into the space;
前記空間に吐出された前記結露抑制ガスおよび前記低分子サイズガスの少なくとも一方のガスを前記空間から回収する回収工程と、a recovery step of recovering from the space at least one of the dew condensation suppression gas and the low-molecular-weight gas discharged into the space;
を含み、including
前記回収工程は、前記空間の酸素濃度を測定する酸素センサから出力される前記空間の酸素濃度情報に基づいて、前記結露抑制ガスおよび前記低分子サイズガスの少なくとも一方のガスの回収動作を制御するThe recovery step controls the recovery operation of at least one of the dew condensation suppressing gas and the low-molecular-weight gas based on oxygen concentration information in the space output from an oxygen sensor that measures the oxygen concentration in the space.
接合方法。Joining method.
請求項１２または１３に記載の接合方法。 The bonding method according to claim 12 or 13 , wherein the void reduction gas discharging step varies the discharge amount of at least one of the dew condensation suppressing gas and the low-molecular-weight gas into the space.
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